JPH10126353A - デジタルオーディオ放送における受信装置 - Google Patents

デジタルオーディオ放送における受信装置

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JPH10126353A
JPH10126353A JP8270430A JP27043096A JPH10126353A JP H10126353 A JPH10126353 A JP H10126353A JP 8270430 A JP8270430 A JP 8270430A JP 27043096 A JP27043096 A JP 27043096A JP H10126353 A JPH10126353 A JP H10126353A
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impulse
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frequency
data
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Yoshitoshi Tsuji
芳寿 辻
Goji Kato
剛司 加藤
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    • H04HBROADCAST COMMUNICATION
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    • H04H40/18Arrangements characterised by circuits or components specially adapted for receiving
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/26Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2647Arrangements specific to the receiver only
    • H04L27/2655Synchronisation arrangements
    • H04L27/2662Symbol synchronisation
    • H04L27/2665Fine synchronisation, e.g. by positioning the FFT window

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  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Noise Elimination (AREA)
  • Circuits Of Receivers In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マルチパス発生環境下であっても送信機と受
信機のサンプリング周波数間の誤差量を0にする。 【解決手段】 受信部から出力されるDABベースバン
ド信号を所定サンプリング周波数でデジタルに変換後、
フーリエ変換部66でフーリエ変換して出力するDAB
受信装置であり、サンプリングパルス発生部63、フー
リエ変換実行タイミングであるDFTウィンドウ発生部
65、位相基準シンボルのフーリエ変換出力に基づいて
伝送路のインパルス応答を演算するインパルス応答演算
部81、インパルス応答におけるインパルス重心位置演
算部82、前回と今回のフレームにおけるDFTウィン
ドウの位置偏差、前回及び今回のフレームにおける各重
心位置とから重心位置の変化量を計算し、該重心位置の
変化量に基づいてサンプリングパルスの周波数を制御す
るサンプリング周波数制御手段84を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はデジタルオーディオ放送
(Digital Audio Broadcast:DAB)における受信装置に係
わり、特に、2N個のデジタルデータを2ビットづつN
組に分け、各組の第1データを実数部、第2データを虚
数部として順次フーリエ逆変換部に入力し、該フーリエ
逆変換部から出力される実数部、虚数部をアナログ信号
に変換し、それぞれにキャリア周波数fcのcos波、sin
波を乗算し、乗算結果を合成して空間に放射し、空間に
放射された信号を受信し、受信信号に前記キャリア周波
数のcos波、sin波を乗算し、それぞれの乗算結果を所定
サンプリング周波数でデジタルに変換後フーリエ変換部
に入力し、該フーリエ変換部から出力される実数部、虚
数部を前記第1データ、第2データとして出力するデジ
タルオーディオ放送における受信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】音声信号をデジタル化して直列データと
し、該直列データを2N個づつ区切り、該2N個のデジ
タルデータを2ビットづつN組に分け、各2ビットの
1、0の組合せでそれぞれ周波数が異なるN個のキャリ
アを4相PSK変調し、各変調信号を周波数多重して送
信局より送出し、受信機で該周波数多重された位相変調
信号を受信、復調して音声出力するデジタルオーディオ
放送(DAB)が提案され欧州等において実用化に向け
て検討されている。
【0003】このDAB方式は、選択性フェージングの
影響を少なくするために、情報をパラレルに分けて多数
のキャリアを用いて変調を行ない(周波数インターリー
ブ)、いずれかのキャリアがフェージングを受けても全
体として影響を少なくする方法であり、基本的に周波数
分割多重(FDM:Frequency Division Multiplex)方
式である。ところで、単なるFDMの場合にはスペクト
ラムのオーバラップを避けるためにキャリアの間隔を十
分に取らなければならなくなり、周波数利用効率があま
り良くない。そこで、OFDM(Orthogonal Frequency
Division Multiplex)方式が提案されている。このOF
DMの場合は各キャリアが直交条件を満たすように配置
され、スペクトラムのオーバラップを許しており周波数
利用効率が良い上に、変調器、復調器でIDFT(Inve
rse Discrete Fourier Transform:離散フーリエ逆変
換)、DFT(Discrete Fourier Transform:離散フーリ
エ変換)操作を利用することができハードウェアを非常
に簡素化できる利点がある。
【0004】(a) OFDM方式によるデジタルオーディ
オ放送の原理 図13はデジタルオーディオ放送の送信機の原理的構成
図である。1は伝送速度fs(=2/Δt)で入力され
る直列データd(n)(a(0),b(0),a(1),b(1),・
・・)を2Nビットの並列データに変換するシリアルパ
ラレル変換器(S/P変換器)、20〜2N-1はN個のキ
ャリア乗算部で、2×Nビットの並列データを2ビット
づつのN組a(0),b(0);a(1),b(1);・・・;a(N
-1),b(N-1)に分け、各組の第1ビットa(0),a(1),
・・a(N-1)に周波数がf0〜fN-1のキャリア(cosω
nt)を乗算し、第2ビットb(0),b(1),・・b(N-1)に
周波数f0〜fN-1のキャリア(−sinωnt)を乗算するも
の、3は各組のキャリア乗算部の出力信号a(n)cosω
nt,−b(n)sinωnt(n=0〜N-1)を合成すると共に周
波数多重して信号D(t)を送出する周波数多重化部(M
UX)である。
【0005】周波数多重化部3で各組のキャリア乗算部
の出力信号を合成することにより、各組の2ビットの
1,0の組合せでそれぞれ周波数f0〜fN-1のキャリア
を4相PSK変調したことになり、周波数多重化部3の
出力D(t)は D(t)=Σ{a(n)cosωnt−b(n)sinωnt} (n=0〜N-
1) となる。尚、各キャリアの周波数間隔をΔfとすれば、
(n+1)番目のキャリア周波数fnは fn=f0+nΔf となり、2ビットデータの伝送時間をΔt(伝送速度f
s=2/Δt)とすれば、周波数間隔Δfは Δf=1/NΔt となる。
【0006】図14は周波数多重化部3の機能説明図で
あり、Δf間隔のN個の各キャリアf0〜fN-1を2ビッ
トづつのN組のデータa(0),b(0);a(1),b(1);・
・・;a(N-1),b(N-1)で4φPSK変調し、各変調信
号を周波数多重して伝送する。図15はシンボルの説明
図であり、2×Nビットで1シンボルが構成され、1シ
ンボルの時間長をTsとすれば、 Ts=NΔt Δf=1/Ts となる。1シンボル(2×Nビット)毎に上記4φPS
K変調及び変調信号の周波数多重が行なわれて周波数多
重信号D(t)が順次送信される。
【0007】図16はデジタルオーディオ放送の受信機
の原理的構成図である。40〜4N-1はN個のキャリア乗
算部で、受信信号D(t)に周波数f0〜fN-1のキャリア
(cosωnt,−sinωnt,n=0〜N-1)をそれぞれ乗算する
もの、50〜5N-1は各乗算部の出力を積分してデータを
復調する積分器、6は2×Nビットの並列データを直列
データに変換するパラレルシリアル変換器(P/S変換
器)である。各積分器50〜5N-1は入力信号D(t)に対
して次式
【数1】 の演算を行なって、データa(0),b(0);a(1),b
(1);・・・;a(N-1),b(N-1)を復調する。
【0008】(b) DFTを用いたOFDM変復調方式 ところで、OFDMのベースバンド信号D(t)を発生す
るためにはN個の4φPSK変調器が必要になり、又、
復調するにもN個の4φPSK復調器が必要になり、N
が大きくなると実用的でない。そこで、次にDFTを用
いて変復調を簡単に行なう方法について説明する。
【0009】(b-1) 変調部の構成 OFDMのベースバンド信号は
【数2】 と表される。 d(k)=a(k)+jb(k)とすれば、(1)式は
【数3】 と表わされる。ここで、*は複素数を意味し、R[ ]は
[ ]の実数部を表わす。
【0010】
【数4】 であるから、(3)式よりD(t)は(2)式で表わされること
は明らかである。(2)式において、t=mΔtとする
と、
【数5】 となる。ここで、D(m)はd(k)のIDFT(離散フーリ
エ逆変換)の実数部になっていることに注目されたい。
D(m)をΔt毎にD(0),D(1),・・・D(N-1)として出
力すると図17に示すようになる。この信号は(2)式を
Δt毎にサンプリングしたものに他ならない。従って、
図18(a)に示す周波数特性と図18(b)に示すインパル
ス特性を備えた理想フィルタを通すと(2)式と同じもの
が得られる。
【0011】以上のことから、変調器としては入力デー
タd(k)(複素)をIDFTして、その実数部D(0)からD
(N-1)までをΔt毎に出力し、理想フィルタを通せば変調
波(ベースバンド信号)が得られることになる。図19は
かかる点に着目して構成した送信機の要部構成図であ
る。11は2ビットづつのN組のデータa(k),b(k)(k
=0〜N)で複素表現した入力データd(k)に離散フーリエ
逆変換を施すIDFT部、12aはIDFT部から出力
される実数部をアナログに変換するDA変換器、13a
は理想フィルタ、14aは理想フィルタ出力D(t)にcos
ωctを乗算して周波数変換する乗算部である。
【0012】(b-2) 復調部の構成受信周波数変換におい
てD(t)のみが得られた場合、2N点のサンプリングを
しなければ原情報を取り出すことができない。これは、
D(t)がN点IDFTの実数部だけになっているためで
ある。又、図20(a),(b)に示すようにサンプリング定
理からも明らかである。サンプリング定理によれば帯域
N・Δfの信号は1/(2・N・Δf)の周波数でサンプ
リングしなければならない。 1/(2・N・Δf)=Δt/2 であるから、Δt間隔でなくΔt/2間隔でサンプリン
グしなければならない。このため、Ts区間(N・Δt)
において2N点のサンプリングが必要になる。しかし、
実数部D(t)と虚数部I(t)が得られた場合は次に示すよ
うにN点のサンプリングで原信号を取り出すことができ
る。受信周波数変換後の複素ベースバンド信号を(5)式
に示す。
【0013】
【数6】 右辺実数部、虚数部はそれぞれ伝送路、雑音によってD
(t),I(t)が変形したもので、理想的な伝送路ではD
(t),I(t)に等しくなる。
【0014】
【数7】 (6)式をmΔt(m=0,1,2,・・・N-1)でサンプリングす
れば、
【数8】 とすれば、(7)式は
【数9】 従って、d(k)は(8)式のDFTで次のように得られる。
【0015】
【数10】 これより原信号d(k)の推定値が得られる。尚、参考ま
でにDFT,IDFTの関係式は以下のようになる。
【0016】
【数11】 以上から、受信信号S(t)を周波数変換して得られた複
素ベースバンド信号をローパスフィルタを介してデジタ
ルに変換し、DFT部でDFTを施せば原信号d(k)の
推定値が得られる。図21はかかる点に着目して構成し
た受信機の要部構成図であり、15は周波数変換部、1
6a,16bはローパスフィルタ、17a,17bはA
D変換器、18はDFT部である。
【0017】(c) 送信側周波数変換 D(t),I(t)を用いた直交平衡変調方式は図22に示
すように、SSB方式に用いられる周波数変換方式と同
じである。図中11はIDFT部、12a,12bはA
D変換器、13a,13bはローパスフィルタ、14は
周波数変換部であり、cosωct,sinωctを乗算する乗算
器14a,14b及び乗算器出力を合成して出力するハ
イブリッド回路14cで構成されている。
【0018】周波数変換部14の出力信号S(t)は
【数12】 となり、下側波帯を含まない。従って両側波帯方式に比
べ、帯域は1/2になり、伝送効率が向上する。
【0019】(d) 受信側周波数変換方式 図23はcosωct,sinωctによる直交周波数変換部の構
成図である。15aは受信信号s(t)((11)式参照)に次
式で示す雑音信号n(t) n(t)=nc(k)cos2π(fc+fk)t-ns(k)sin2π(fc+
k)t を加算して信号r(t)を出力する加算器(実際には存在
しない)、15bはバンドパスフィルタ、15c,15
dはバンドパスフィルタ出力にcosωct,−sinω ctを乗
算する乗算部である。振幅減衰や雑音がなく、しかも位
相遅れの無い理想的な伝送路では、r(t)=s(t)とな
る。以下では、r(t)=s(t)として説明する。この直交
周波数変換部の出力信号D′(t),I′(t)はそれぞれ次
【数13】 により表現される。尚、(12),(13)式において2fc
項は無視している。この(12),(13)式は送信側複素ベー
スバンド信号を表わす(3)式の実数部と虚数部にそれぞ
れ一致している。従って、前に述べたようにN点サンプ
リングDFT演算することにより原信号を取り出すこと
ができる。
【0020】(e) 差動符号化 (d)において、受信側周波数変換方式について説明した
が、OFDM方式において送信ローカル周波数ωcに同
期した受信ローカル周波数を作り出すことは非常に困難
である。又、受信ローカル周波数に周波数誤差があった
場合(非同期の場合)、復調ベクトルの回転という結果
になり絶対位相による復調は困難である。そのため、送
信側で絶対位相で情報を表わす代わりに位相回転の大き
さで情報を表わすようにする。このことを差動符号化と
いい、若干の周波数誤差があっても復調が可能となる。
【0021】(e-1) 差動符号器 図24は送信側差動符号器の説明図であり、差動符号器
21の論理式は
【数14】 である。差動符号器21は
【数15】 で複素表現されたデータDl(k)を上記論理式でdl(k)に
変換するものである。
【0022】差動符号は、 (1) [Al(k),Bl(k)]=(1,1)の場合、
【数16】 となり、(14)式に代入すると
【数17】 となり、位相変化しない。
【0023】(2) [Al(k),Bl(k)]=(-1,-1)の場
合は
【数18】 となり、位相反転、すなわち、πシフトする。
【0024】(3) [Al(k),Bl(k)]=(1,-1)の場
合は
【数19】 となり時計方向にπ/2シフトする。
【0025】(4) [Al(k),Bl(k)]=(-1,1)の場
合は
【数20】 となり反時計方向にπ/2シフトする。
【0026】(e-2) 差動復号器 (14)式より、次式
【数21】 が得られる。差動復号器22は図25に示すようにデー
タdl(k)を(15)式の論理式に従ってDl(k)に変換するも
のである。従って、差動符号器の前記(1)〜(4)に対応し
て以下の(1)〜(4)の差動復号結果を出力する。
【0027】
【数22】
【0028】(f) 送信系、受信系のブロック 以上より、OFDM方式によるデジタルオーディオ放送
における送信系及び受信系は図26(a),(b)に示す構成
となる。尚、送信系の周波数変換部14において、14
dは周波数fcのcos信号(cosωct)を出力する発振器、
14eは該cos信号を−900移相して-sinωctを出力す
る移相器である。又、受信系の周波数変換部15におい
て、15eは周波数fcのcos信号(cosωct)を出力する
発振器、15fは該cos信号を−900移相して-sinωct
を出力する移相器である。送信系のcos波、sin波(キャ
リア)を送信ローカル信号、受信系のcos波、sin波を受
信ローカル信号という。送信側では、既知の位相基準シ
ンボルとM個のデータシンボルとでDABフレームを構
成し、各シンボルを2ビットづつN組に分け、各組の第
1データを実数部、第2データを虚数部として差動符号
化し、差動符号の実数部、虚数部を順次フーリエ逆変換
部11に入力し、該フーリエ逆変換部から出力される実
数部、虚数部をアナログ信号に変換し、それぞれに送信
ローカル周波数fcのcos波、sin波を乗算し、乗算結果
を合成して空間に放射する。
【0029】受信側では、空間に放射された信号を受信
し、受信信号に受信ローカル周波数のcos波、sin波を乗
算し、それぞれの乗算結果をデジタルに変換後フーリエ
変換部18に入力し、該フーリエ変換部から出力される
実数部、虚数部を差動復号化して原データである第1デ
ータ、第2データとして順次出力する。フーリエ変換部
18はDFTウィンドウ信号の発生タイミングに基づい
てフーリエ変換処理を実行する。すなわち、図示しない
ウィンドウ信号発生部がフレーム間に設けられたヌル信
号部分を検出して各シンボルのフーリエ変換実行タイミ
ングであるDFTウィンドウ信号を出力し、フーリエ変
換部18はこのDFTウィンドウ信号の発生タイミング
に基づいてフーリエ変換を実行する。
【0030】図27はDABフレーム、ウィンドウ信号
の説明図である。DABフレームの先頭部分は同期チャ
ネルと称され、ヌル信号部分NULLと位相基準シンボ
ル部分PRS(Phase Reference Symbol)とで構成さ
れ、ヌル信号部分NULLの後にはマルチパスの影響を
軽減するために62μsのガードインターバルGITが設
けられている。同期チャネルの後には所定数(=m)の
シンボルが配列され、各シンボルの前には62μsのガー
ドインターバルが設けられている。ガードインターバル
には対応シンボルの後半部の内容が繰り返し挿入されて
いる。
【0031】ヌル信号部分NULLはフレームの先頭を
見つけるために設けられている。位相基準シンボル部分
PRSは差動復号のためのリファレンス信号であり、毎
フレーム固定の固有パターン(既知)が送られて来る。
PRSウィンドウはヌル信号部分NULLを検出し、そ
れを基準に所定の時間位置に設けられたウィンドウであ
り、DFTウィンドウはシンボル毎のDFT演算のタイ
ミングを示すものである。
【0032】
【発明が解決しようとする課題】以上のOFDM方式に
よるデジタルオーディオ放送の受信機において、AD変
換器17a、17b(図26)のサンプリング周波数を
送信側のデジタルオーディオデータの伝送速度(サンプ
リング信号周波数)fsと正確に一致させる必要があ
り、周波数がずれたり、位相差が生じると正しく原オー
ディオデータを復調できなくなる。そこで、サンプリン
グ周波数の誤差量を監視し、該誤差量が0となるように
フィードバック制御する必要がある。しかし、車載用D
AB受信機では移動に伴ってマルチパスが発生する。こ
のため、信号処理によって伝送路の特性を求めても、時
間の経過とともに常に特性が変化すし、サンプリング周
波数の誤差量を求めることが困難である。以上から、本
発明の目的は、マルチパスの発生環境下であってもサン
プリング周波数の誤差量を検出し、該誤差量が0となる
ように制御し、これにより正しく原オーディオデータを
復調することである。
【0033】
【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明によ
れば、OFDM方式によるデジタルオーディオ放送の受
信機において、DAB放送局から空間に放射された信号
を受信し、受信信号にキャリア周波数のcos波、sin波を
乗算してベースバンド信号を出力するRF信号復調部、
それぞれの乗算結果を所定サンプリング周波数でデジタ
ルデータに変換するAD変換器、DABフレームを構成
する各シンボルのフーリエ変換実行タイミングであるD
FTウィンドウ信号を出力するDFTウィンドウ発生
部、シンボル毎に前記デジタルデータにフーリエ変換処
理を施して原オーディオデータを復調するフーリエ変換
部、位相基準シンボルのフーリエ変換出力に基づいて伝
送路のインパルス応答を演算するインパルス応答演算
部、インパルス応答に含まれる各インパルスの位置及び
レベルに基づいてDFTウィンドウ内のインパルス重心
位置を算出するインパルス重心位置演算部、前回のフレ
ームにおけるDFTウィンドウ位置と今回のフレームに
おけるDFTウィンドウ位置の偏差、前回のフレームに
おけるインパルス重心位置、今回のフレームにおけるイ
ンパルス重心位置とから重心位置の変化量を計算し、該
重心位置の変化量に基づいて前記サンプリングパルスの
周波数誤差を検出し、該誤差が0となるように制御する
サンプリング周波数制御手段とを備えたデジタルオーデ
ィオ放送の受信機により達成される。
【0034】
【発明の実施の形態】
(A) 本発明の原理 (a)送受信信号フレームのずれ量 DAB受信機は、以下の方法で送信されたDAB信号フ
レームと受信したDAB信号フレームのずれ量を特定す
る。図1は伝送路のモデルであり、51はDAB信号送
信機、52はDAB受信機、53は伝送路である。又、
x(n)は送信信号、h(n)は伝送路の特性、y
(n)は受信信号である。それぞれの信号は、以下の関
係がある。 X(k)・H(k)=Y(k) すなわち、 H(k)=Y(k)/X(k) (16) の関係がある。ただし、X(k)、H(k),Y(k)
はx(n),h(n),y(n)をフーリエ変換したも
のである。
【0035】以上の関係があるため、x(n),y
(n)、または、X(k),Y(k)が既知であれば、
h(n)(インパルス応答)が導出され、このインパル
ス応答により送信された信号フレームと受信した信号フ
レームのずれ量を特定することができる。具体的には、
図27に示すフレームの先頭に含まれる同期捕捉用の基
準位相シンボル(PRS)をX(k)、受信したPRS
をY(k)とすることで、h(n)を導出する。
【0036】(b)インパルス応答h(n)とフレーム
のずれ量の関係 次に、インパルス応答h(n)とフレームのずれ量の関
係を説明する。マルチパスが発生していない状態で、送
信機51と受信機52のサンプリング周波数が一致して
いる場合には図2の様に例えばn=0の位置でインパル
ス応答IPLが観測される。尚、図2においてWDWは
DFTウィンドウである。以下にその理由を説明する。
DABではX(k)に次式に示す信号を使用する。 この信号を図示すると図3の様になる(−m≦k≦−
1,1≦k≦mの範囲にキャリアが存在する)。従っ
て、伝送路に遅延時間が無ければ、H(k)は となる。上式において近似的にH(1)=1とおくと、
H(k)の逆DFTが以下のsinc関数で与えられる
ことは明らかである。
【0037】 h(n)=(m/N)・[sin(nπm/N)/(nπm/N)] (17) 具体的にはDABのモードIではm=1536,N=2
048であるため、上記のh(n)はn=0の時h
(0)=1,n≠0の時h(n)≪1となり、図4に示
すようにh(n)が最大となるn(=0)に鋭いピーク
が現れる。従って、伝送路に遅延時間がない場合には図
5(a)に示すようなインパルス応答が得られる。しか
し、伝送路にn0サンプリング分の遅延時間が存在する
場合にはインパルス応答は、h(n−n0)と表現され
る。このため、式(17)において、nをn−n0とおき
かえると、インパルス応答は図5(b)に示すようになり
インパルスがn0ずれた位置に現れる。
【0038】以上のように、信号遅延によりインパルス
位置がずれることから、送信機と受信機のサンプリング
周波数が一致しない場合にもインパルス位置がずれる。
例えば、マルチパスが発生していない状態で、送信機と
受信機のサンプリング周波数が一致していない場合に
は、図6に示すようにインパルス応答が観測される。従
って、マルチパスが発生していない場合には、インパル
ス応答におけるインパルスがDFTウィンドウの一定位
置、例えばn=0の位置で発生するように受信機のサン
プリング周波数を制御すればよいことになる。
【0039】しかし、マルチパスが発生する場合には図
7に示すようにインパルス応答に複数のインパルスが現
れ、その数、位置、レベルが受信機の移動に伴うマルチ
パス環境の変動により刻々と変化する。更に、DFTウ
ィンドウ位置がマルチパスの状態に応じて最もエラーレ
ートが少なくなるようにシンボル区間内で前後にスライ
ドされて変化する。図8はDFTウィンドウ位置の制御
法説明図である。Δはガードインターバル、Tsはシン
ボルBの区間である。ガードインターバルΔにはシンボ
ルBの後半部が繰り返し挿入されている。受信機で受信
される直接波のシンボル位置は(a)に示すようにな
り、マルチパスによる反射波1〜反射波3のシンボル位
置は遅延により(b)〜(d)に示すようになる。この
結果、直接波及び各反射波の合成波は(e)に示すよう
なる。合成波において区間aは隣接シンボルAにより干
渉を受けているガードインターバル区間、区間bは隣接
シンボルAの干渉を受けていないガードインターバル区
間、cはシンボルBの区間である。DFTウィンドウW
DWは隣接シンボルの影響を受けずに各シンボルをDF
T復調できる位置に設定する必要があり、図示する位置
になるように設定される。以上のように、マルチパス環
境下では、異なる位置とレベルを有するインパルスが存
在するだけでなく、DFTウィンドウの位置が変化し、
これにより、A/D変換器のサンプリング周波数を制御
することが困難となる。
【0040】(c)本発明の概略 A/D変換器のサンプリング周波数に誤差がない場合 マルチパスが発生している場合には、インパルスが複数
存在するために、どのインパルスが直接波を示している
かを特定することは困難である。そこでDFTウィンド
ウ内におけるインパルスの重心位置を計算し、その重心
位置に基づいて制御を行う。図9に示すように、DFT
ウィンドウの始端位置を0、終端位置を(N−1)、N
をサンプル数(シンボルのデータ数)、iをDFTウィ
ンドウ内のサンプル位置、Diをサンプル位置iにおけ
るインパルスの振幅とすれば、インパルスの重心gは次
【数23】 により計算できる。
【0041】さて、マルチパス発生環境下においてA/
D変換器のサンプリング周波数に誤差がないものとする
と、図10(a)に示すようにマルチパスによりDFT
ウィンドウ内におけるインパルスの重心位置が変動し、
又、図10(b)に示すようにDFTウィンドウ位置が
変化する。従って、第(L+i)フレームのDFTウィンド
ウ(PRSウィンドウ)の始端位置をxi,第(L+i)フレ
ームのDFTウィンドウ(PRSウィンドウ)内におけ
るインパルス重心位置をgi、第(L+i)フレームと第(L+i
-1)フレームにおけるDFTウィンドウ(PRSウィン
ドウ)のずれ量をpiとすれば、フレーム間のインパル
ス重心位置の変化量Giは次式 pi=xi-1−xi Gi=gi−gi-1−pi (19) で与えられる。
【0042】従って、各フレーム間のウィンドウ制御量
iは p1=x0−x1 2=x1−x2 ・ ・ pL=xL-1−xL となり、又、フレーム間の重心位置変化量Giは G1=g1−g0−p1 2=g2−g1−p2 ・ ・ GL=gL−gL-1−pL となり、L個の各フレーム間の重心位置変化量の平均値
Dは次式 D=ΣGi/L (i=1〜L) (20) より求まる。
【0043】この重心位置変化量の平均値を用いて周波
数誤差量△Fは、 ΔF=D×fosc/K (21) K:1フレーム当たりのサンプル数 fOSC:VCOの周波数(サンプリング周波数) となる。従って、(18)、(19)、(20),(21)式より、L個
のフレーム毎に周波数誤差ΔFを求め、該周波数誤差ΔF
が0となるようにAD変換器のサンプリング周波数を制
御する。
【0044】A/D変換器のサンプリング周波数に誤差
がない図10の場合において、重心位置変化量の平均値
Dを計算すると g0=0 g1=5, p1=x0−x1=n−(n−5)=5 G1=g1−g0−p1=5−0−5=0 g2=−10 p2=x1−x2=(n−5)−(n+10)=−15 G2=g2−g1−p1=−10−5−(−15)=0 ∴D=0 となる。従って、A/D変換器のサンプリング周波数を
発生するVCOの周波数誤差は0であることがわかる。
【0045】以上は、L個のフレーム毎にサンプリング
周波数を制御する場合であるが、1フレーム毎にサンプ
リング周波数を制御することもできる。この場合、周波
数誤差量△Fは、 ΔF=Gi×fosc/K (21)′ で与えられる。従って、(18),(19),(21)′に基づいて1
フレーム毎の周波数誤差量△Fを演算してサンプリング
周波数を制御する。
【0046】A/D変換器のサンプリング周波数に誤
差がある場合 マルチパス発生環境下においてA/D変換器のサンプリ
ング周波数に誤差があるものとすると、図11(a)に
示すようにマルチパス、周波数誤差によりDFTウィン
ドウ内におけるインパルスの重心位置が変動し、又、図
11(b)に示すようにDFTウィンドウ位置が変化す
る。図11において重心位置変化量の平均値Dを計算す
ると、 g0=0 g1=7 p1=x0−x1=n−(n−5)=5 G1=g1−g0−p1=7−0−5=2 g2=−6 p2=x1−x2=(n−5)−(n+10)=−15 G2=g2−g1−p2=−6−7−(−15)=2 ∴D=2 となり、1フレーム当たり2サンプルのずれ量が発生し
たことがわかる。以上のように計算すれば、マルチパス
によって複数のインパルスが発生し、又DFTウィンド
ウの位置が変化しても、A/D変換器のサンプリング周
波数の誤差成分ΔFを抽出することが出来、該誤差成分
が0となるように制御することができる。
【0047】(B)本発明の実施例 図12は本発明のDAB受信機の構成図である。60は
受信アンテナ、61は受信信号にキャリア周波数のcos
波、sin波を乗算してベースバンドアナログ信号D(t)、
I(t)を出力するDAB用RF信号復調部、62はベー
スバンドアナログ信号D(t)、I(t)を所定サンプリング
周波数でデジタルデータD(m)、I(m)に変換するAD変
換器、63はサンプリングパルスを出力するサンプリン
グパルス発生部、64はDABフレーム間のヌル信号部
分を検出してヌル検出信号NDTを出力するヌル信号検
出部、65はDABフレームを構成する各シンボルのフ
ーリエ変換実行タイミングであるDFTウィンドウ信号
及びPRSウィンドウ信号を出力するDFTウィンドウ
発生部である。DFTウィンドウ発生部65は図8で説
明したようにマルチパスにより隣接シンボルの干渉を受
けない区間にウィンドウ(DFTウィンドウ、PRSウ
ィンドウ)を設定する。
【0048】66はシンボル毎にPRSウィンドウ、D
FTウィンドウ内のデジタルデータD(m)、I(m)にフー
リエ変換処理を施し、差動復号してX(k)((16)式参
照)、オーディオ符号データ(例えばMPEGオーディ
オデータ)を復調するフーリエ変換/差動復号部、67
はMPEGオーディオデータをPCMオーディオデータ
にデコードするオーディオ信号デコード部、68はPC
Mオーディオデータをアナログに変換するDA変換部、
69は増幅器、70はスピーカ、71はDAB受信機の
操作キー部、72は表示部、73は選局制御、その他の
制御を行う制御部である。81はPRSウィンドウ期間
におけるフーリエ変換出力X(k)を用いて(16)式より
インパルス応答を演算するインパルス応答演算部、82
は(18)式に基づいてインパルス重心位置giを演算する
インパルス重心演算部、83は(19)〜(21)式によりサン
プリング周波数の誤差量△Fを演算して出力するサンプ
リング誤差抽出部である。
【0049】DAB用RF信号復調部61は受信信号に
キャリア周波数のcos波、sin波を乗算してベースバンド
アナログ信号D(t)、I(t)を出力し、AD変換器62は
サンプリングパルス発生部63から出力されるサンプリ
ングパルスに基づいてベースバンドアナログ信号D
(t)、I(t)をそれぞれデジタルデータD(m)、I(m)に変
換してヌル信号検出部64とフーリエ変換/差動復号部
66に入力する。ヌル信号検出部64はDABフレーム
間のヌル信号部分を検出してヌル検出信号NDTを出力
する。DFTウィンドウ発生部65はヌル検出信号ND
Tが入力されると、マルチパス状況に応じて隣接シンボ
ルに干渉されない位置にウィンドウを移動してフーリエ
変換/差動復号部66に入力し、又、PRSウィンドウ
をインパルス応答演算部81に入力する。
【0050】フーリエ変換/差動復号部66はシンボル
毎にPRSウィンドウ、DFTウィンドウ内のデジタル
データD(m)、I(m)にフーリエ変換処理を施した後、差
動復号してX(k)、オーディオ符号データ(MPEG
オーディオデータ)を復調して出力する。オーディオ信
号デコード部67はMPEGオーディオデータをPCM
オーディオデータにデコードし、DA変換部68はPC
Mオーディオデータをアナログに変換し、増幅器69を
介してスピーカ70に入力し、DAB音声を出力する。
インパルス応答演算部81はPRSウィンドウ期間にお
けるフーリエ変換出力X(k)を用いて(16)式によりイ
ンパルス応答を演算し、演算結果をDFTウィンドウ発
生部65とインパルス重心算出部82に入力する。DF
Tウィンドウ発生部65はインパルス応答(マルチパ
ス)に基づいて次のDABフレームにおいてウィンドウ
を隣接シンボルに干渉されない位置に移動する。
【0051】インパルス重心算出部82は(18)式に基づ
いてインパルス重心位置giを演算し、サンプリング誤
差抽出部83は(19)〜(21)式によりL個のフレーム期間
におけるサンプリング周波数の平均誤差量△Fを演算し
てサンプリングパルス発生部63に入力する。サンプリ
ングパルス発生部63は平均誤差量△Fが0になるよう
にサンプリング周波数を制御してサンプリングパルスを
AD変換器62に入力する。以後、上記動作が繰り返さ
れ、サンプリング周波数は送信機と受信機で一致し、マ
ルチパス発生環境下においても良好なオーディオ音声を
スピーカから出力できる。
【0052】以上では、L個のフレーム期間におけるサ
ンプリング周波数の平均誤差量△Fに基づいて該誤差量
が0となるようにサンプリング周波数を制御した場合で
あるが、1フレーム毎にサンプリング周波数を制御する
こともできる。すなわち、サンプリング誤差抽出部84
は(18),(19),(21)′に基づいて1フレーム毎のサンプリ
ング周波数誤差量△Fを演算し、該誤差量をサンプリン
グパルス発生部63に入力してサンプリング周波数を制
御するように構成することもでいる。以上、本発明を実
施例により説明したが、本発明は請求の範囲に記載した
本発明の主旨に従い種々の変形が可能であり、本発明は
これらを排除するものではない。
【0053】
【発明の効果】以上本発明によれば、DABの信号フレ
ーム毎にインパルス応答の重心を計算し、かつ、DFT
ウィンドウの位置を考慮してサンプリング周波数の誤差
成分を抽出し、該誤差が0となるようにサンプリング周
波数を制御するようにしたから、マルチパス環境下でも
DAB受信機のサンプリング周波数を送信機のサンプリ
ング周波数と一致させることができ、良好なDAB音声
を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】伝送路のモデルである。
【図2】マルチパスが発生していない場合のインパルス
応答である。
【図3】位相基準シンボルにおける信号説明図である。
【図4】インパルス応答図である。
【図5】遅延の有無によるインパルス応答説明図であ
る。
【図6】マルチパスが発生していない状態でサンプリン
グ周波数に誤差を含む場合のインパルス応答である。
【図7】マルチパスが発生した状態でFFTウィンドウ
位置を制御しながらインパルス応答を導出した場合の例
である。
【図8】マルチパス環境下でのFFTウィンドウ位置制
御説明図である。
【図9】インパルス重心位置計算法説明図である。
【図10】FFTウィンドウ位置と重心の位置関係(サ
ンプリング周波数誤差が存在しない場合)である。
【図11】FFTウィンドウ位置と重心の位置関係(V
COの周波数誤差が存在する場合)である。
【図12】本発明のDAB受信機の構成である。
【図13】デジタルオーディオ放送の送信機の原理的構
成図である。
【図14】周波数多重化部の機能説明図である。
【図15】シンボル説明図である。
【図16】デジタルオーディオ放送の受信機の原理的構
成図である。
【図17】D(m)の説明図である。
【図18】理想フィルタの特性である。
【図19】IDFTを用いた送信機の要部構成図であ
る。
【図20】サンプリング定理説明図である。
【図21】DFTを用いた受信機の要点部構成である。
【図22】直交平衡変調方式の構成である。
【図23】直交周波数変換方式の構成である。
【図24】差動符号器の説明図である。
【図25】差動復号器の説明図である。
【図26】送信系、受信系の構成である。
【図27】DABフレームの説明図である。
【符号の説明】
60・・受信アンテナ 61・・DAB用RF信号復調部 62・・AD変換器 63・・サンプリングパルス発生部 64・・ヌル検出部 65・・DFTウィンドウ発生部 66・・フーリエ変換/差動復号部 67・・オーディオ信号デコード部 81・・インパルス応答演算部 82・・インパルス重心演算部 83・・るサンプリング誤差抽出部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1つの既知の位相基準シンボルとM個の
    データシンボルとでフレームを構成し、データシンボル
    を構成する2N個のデジタルデータを2ビットづつN組
    に分け、各組の第1データを実数部、第2データを虚数
    部として順次フーリエ逆変換部に入力し、該フーリエ逆
    変換部から出力される実数部、虚数部をアナログ信号に
    変換し、それぞれにキャリア周波数fcのcos波、sin波
    を乗算し、乗算結果を合成して空間に放射し、空間に放
    射された信号を受信し、受信信号に前記キャリア周波数
    のcos波、sin波を乗算し、それぞれの乗算結果をAD変
    換器において所定サンプリング周波数でデジタルに変換
    してフーリエ変換部に入力し、該フーリエ変換部から出
    力される実数部、虚数部を前記第1データ、第2データ
    として出力するデジタル放送における受信装置におい
    て、 サンプリングパルスを発生してAD変換器に入力するサ
    ンプリングパルス発生部と、 各シンボルのフーリエ変換実行タイミングであるDFT
    ウィンドウ信号を出力するDFTウィンドウ発生部と、 位相基準シンボルのフーリエ変換出力に基づいて伝送路
    のインパルス応答を演算するインパルス応答演算部と、 インパルス応答に含まれる各インパルスの位置及びレベ
    ルに基づいてDFTウィンドウ内のインパルス重心位置
    を算出するインパルス重心位置演算部と、 前回のフレームにおけるDFTウィンドウ位置と今回の
    フレームにおけるDFTウィンドウ位置の偏差と、前回
    のフレームにおけるインパルス重心位置と、今回のフレ
    ームにおけるインパルス重心位置とから重心位置の変化
    量を計算し、該重心位置の変化量に基づいて前記サンプ
    リングパルスの周波数を制御するサンプリング周波数制
    御手段を備えたことを特徴とするデジタルオーディオ放
    送における受信装置。
  2. 【請求項2】 前記サンプリング周波数制御手段はL個
    のフレームの重心位置の平均変化量に基づいてサンプリ
    ング周波数を制御することを特徴とする請求項1記載の
    デジタルオーディオ放送における受信装置。
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