JP5306111B2

JP5306111B2 - Ｏｆｄｍ受信装置

Info

Publication number: JP5306111B2
Application number: JP2009194042A
Authority: JP
Inventors: 行広門田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-08-25
Filing date: 2009-08-25
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2029-08-25
Also published as: JP2011049632A

Description

本発明はＯＦＤＭ信号を受信するＯＦＤＭ受信装置に関し、特に、伝送路の時間変動が激しい環境下であっても受信可能なＯＦＤＭ受信装置に関する。

従来のＯＦＤＭ受信装置では、受信したＯＦＤＭ信号の数シンボル分のＳＰ（ＳｃａｔｔｅｒｅｄＰｉｌｏｔ：スキャッタードパイロット）信号に基づいて時間方向の伝送路推定を行い、全シンボルのＳＰ信号が存在する位置のキャリアに対して伝送路推定値を算出している。そして、算出された当該伝送路推定値に基づいて周波数方向の伝送路推定を行い、１シンボル中の全てのキャリアに対して伝送路推定値を算出している。

しかし、時間方向にＳＰ信号が挿入される割合によって伝送路の時間変動に対する追従性が決まってしまい、移動体が高速移動するなど伝送路が激しく変動するような環境下では、十分な推定精度を保つことができないという問題があった。

このような問題の対策として、時間方向の伝送路推定を行わずに、１シンボル中のＳＰ信号のみを用いた伝送路推定をシンボル毎に行うことによって、全キャリアの伝送路推定値を算出する受信装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、１シンボルのみで伝送路推定を行う方法は、伝送路の時間変化が激しい環境下に対しては強いが、長い遅延波が存在する環境下では推定精度が落ちるという特性がある。そのため、伝送路の時間変化を検出した結果に応じて、時間方向の伝送路推定を行う方法と、１シンボルのみで伝送路推定を行う方法とを切り替えて用いる受信装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００２−９７２４号公報特開２００６−１４０９８７号公報

上記の１シンボルのみで伝送路推定を行う方法は、時間方向の伝送路推定を行わないため、時間変動が激しい伝送路であってフラットな周波数特性の場合では、伝送路の時間変動の影響によってシンボル全体の受信電力が低下すると、該当するシンボルでは著しく伝送路の推定精度が落ちてしまうという問題がある。

本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであり、時間変動が激しい伝送路であってフラットな周波数特性の場合であっても精度よく伝送路推定を行うことを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明によるＯＦＤＭ受信装置は、複数のＳＰ（ＳｃａｔｔｅｒｅｄＰｉｌｏｔ：スキャッタードパイロット）信号が周波数方向および時間方向に周期的に挿入されたＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）信号を受信するＯＦＤＭ受信装置であって、受信したＳＰ信号の値と、既知のＳＰ信号の値とを用いて、各シンボルにおけるＳＰ信号のキャリア位置での伝送路の周波数特性を推定するＳＰ伝送路推定手段と、ＳＰ伝送路推定手段の推定結果を用いて、各シンボル内のキャリア位置のうち、他のシンボルにおける前記ＳＰ信号のキャリア位置と同一のキャリア位置での伝送路の周波数特性を先行推定する先行伝送路推定手段と、先行伝送路推定手段の推定結果を用いて、時間方向に伝送路推定を行う時間方向伝送路推定手段と、時間方向伝送路推定手段の推定結果を用いて、周波数方向に伝送路推定を行う周波数方向伝送路推定手段とを備えることを特徴とする。

本発明によると、各シンボル内のキャリア位置のうち、他のシンボルにおける前記ＳＰ信号のキャリア位置と同一のキャリア位置での伝送路の周波数特性を先行推定する先行伝送路推定手段と、先行伝送路推定手段の推定結果を用いて、時間方向に伝送路推定を行う時間方向伝送路推定手段と、時間方向伝送路推定手段の推定結果を用いて、周波数方向に伝送路推定を行う周波数方向伝送路推定手段とを備えているため、時間変動が激しい伝送路であってフラットな周波数特性の場合であっても、すなわち特定のシンボルの受信電力が落ちても、精度よく伝送路推定を行うことが可能となる。

本発明の実施形態１によるＯＦＤＭ受信装置のブロック図である。本発明の実施形態１による伝送路推定部のブロック図である。本発明の実施形態１による先行伝送路推定部における伝送路推定結果を出力するキャリア位置の一例を示す図である。本発明の実施形態１による先行伝送路推定部における伝送路推定結果を出力するキャリア位置の一例を示す図である。本発明の実施形態１による時間方向伝送路推定部における伝送路推定結果を出力するキャリア位置の一例を示す図である。本発明の実施形態２による伝送路推定部のブロック図である。日本の地上デジタル放送でのＯＦＤＭ信号におけるＳＰ信号の挿入位置を示す図である。

本発明の実施系形態について、図面を用いて以下に説明する。

〈実施形態１〉
図１は、本発明の実施形態１によるＯＦＤＭ受信装置のブロック図である。本実施形態１によるＯＦＤＭ受信装置は、複数のＳＰ信号が周波数方向および時間方向に周期的に挿入されたＯＦＤＭ信号を受信するＯＦＤＭ受信装置である。

図１に示すように、受信した信号（ＯＦＤＭ信号）はアナログ部１１に入力される。アナログ部１１に入力された信号は、増幅器によるゲイン調整、ミキサーによる周波数変換、バンドパスフィルタによる帯域制限といった各処理を行った後にＡ／Ｄ部１２に出力される。Ａ／Ｄ部１２では、入力された信号に対してＡ（Ａｎａｌｏｇ：アナログ）／Ｄ（Ｄｉｇｉｔａｌ：デジタル）変換を行った後に直交復調部１３に出力される。直交復調部１３では、入力されたデータが複素ベースバンド信号に変換されてＦＦＴ（ＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ：高速フーリエ変換）部１４に出力される。ＦＦＴ部１４では、入力された複素ベースバンド信号を時間軸の信号から周波数軸の信号に変換した後に、伝送路推定部１５と等化部１６とにそれぞれ出力する。

伝送路推定部１５では、入力された信号からＳＰ信号のみを抽出し、当該ＳＰ信号に基づいてシンボル毎に更新される全キャリアに対する伝送路推定結果を等化部１６に出力する。伝送路推定部１５については、後に詳細に説明する。また、等化部１６では、伝送路推定部１５から入力された伝送路推定結果に基づいてＦＦＴ部１４から入力された信号に対して等化を行い、その復調結果をＦＥＣ（ＦｏｒｗａｒｄＥｒｒｏｒＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎ：前方誤り訂正）部１７に出力する。ＦＥＣ部１７では、入力された復調結果に対してデインターリーブや誤り訂正処理などを行って受信データを再生する。

図７は、日本の地上デジタル放送でのＯＦＤＭ信号におけるＳＰ信号の挿入位置を示す図である。本実施形態１では、ＯＦＤＭ信号として、日本の地上デジタル放送（ＩＳＤＢ−Ｔ：ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＳｅｒｖｉｃｅｓＤｉｇｉｔａｌＢｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ−Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ）形式のＯＦＤＭ信号を受信するものとする。図７に示すように、ＩＳＤＢ−Ｔ形式のＯＦＤＭ信号は、各シンボルにおいて周波数方向に１２キャリア毎にＳＰ信号が挿入されており、シンボル間（時間方向）において３キャリアずつシフトしてＳＰ信号が挿入されている。ＳＰ信号は既知の値であるため、受信側で受信したＳＰ信号の値と真の（既知の）ＳＰ信号の値とから、ＳＰ信号が挿入されたキャリア位置の周波数における伝送路特性を推定することができる。

図２は、本発明の実施形態１による伝送路推定部１５のブロック図である。図２に示すように、本実施形態１による伝送路推定部１５は、ＳＰ伝送路推定部１５１（ＳＰ伝送路推定手段）と、先行伝送路推定部１５２（先行伝送路推定手段）と、時間方向伝送路推定部１５３（時間方向伝送路推定手段）と、周波数方向伝送路推定部１５４（周波数方向伝送路推定手段）とを備えている。

ＳＰ伝送路推定部１５１では、受信したＳＰ信号の値と、既知のＳＰ信号の値とを用いて、各シンボルにおけるＳＰ信号のキャリア位置での伝送路の周波数特性を推定し、推定結果を先行伝送路推定部１５２に出力する。先行伝送路推定部１５２では、ＳＰ伝送路推定部１５１から入力された推定結果を用いて、各シンボル内の予め定められた特定のキャリア位置での伝送路の周波数特性を推定（先行推定）し、推定結果を時間方向伝送路推定部１５３に出力する。

このとき、先行伝送路推定部１５２では、図３のハッチングのキャリア位置に示すように、先行伝送路推定部１５２から出力される推定結果がＳＰ信号のキャリア位置を含み、かつ、各シンボルにおいて６キャリア毎となるようなキャリア位置で推定（先行推定）を行ってもよい。すなわち、先行伝送路推定部１５２は、各シンボルにおいて、ＳＰ信号の挿入間隔を２等分するキャリア位置で推定（先行推定）を行ってもよい。また、図４に示すように、先行伝送路推定部１５２から出力される推定結果がＳＰ信号のキャリア位置を含み、かつ、各シンボルにおいて３キャリア毎となるようなキャリア位置で推定（先行推定）を行ってもよい。すなわち、先行伝送路推定部１５２は、各シンボルにおいて、ＳＰ信号の挿入間隔を４等分するキャリア位置で推定（先行推定）を行ってもよい。

なお、先行伝送路推定部１５２は、上記のキャリア位置での推定（先行推定）に限らず、各シンボルにおいて、他のシンボルでのＳＰ信号の挿入キャリア位置のうちの少なくとも１つに対応して推定（先行推定）を行ってもよい。また、各シンボルにおいて、他のシンボルでのＳＰ信号の挿入キャリア位置の全てに対応して推定（先行推定）を行ってもよい。

また、先行伝送路推定部１５２では、推定（先行推定）を行う特定のキャリア位置の数および位置ならびに推定（先行推定）を行わないことを可変に選択可能としてもよい。このとき、何れに選択するのかは、図２に示すように、先行伝送路推定部１５２に入力される選択信号によって選択されるようにしてもよい。例えば、先行伝送路推定部１５２にて行われる推定（先行推定）が、図３に示すような６キャリア毎となるようなキャリア位置を用いる方法と、図４に示すような３キャリア毎となるようなキャリア位置を用いる方法と、推定（先行推定）を行わない（すなわち、特定のキャリア位置における推定（先行推定）を行わずに、ＳＰ信号のみを用いて伝送路推定を行う）方法とを可変に選択できるようにしてもよい。

時間方向伝送路推定部１５３では、図５に示すように、先行伝送路推定部１５２から入力された推定結果を用いて、前後数シンボルの同一キャリア位置での推定結果を元に時間方向に伝送路推定を行い、推定結果をシンボル毎に周波数方向伝送路推定部１５４に出力する。周波数方向伝送路推定部１５４では、時間方向伝送路推定部１５３から入力された推定結果を用いて、周波数方向に伝送路推定を行い、１シンボル中の全キャリア位置での推定結果をシンボル毎に等化部１６に出力する。

以上のことから、先行伝送路推定部１５２にて特定のキャリア位置に対して伝送路推定を行うことによって、時間方向伝送路推定部１５３にて時間方向の伝送路推定を行う際に、先行伝送路推定部１５２にて推定された増加した伝送路推定結果を用いることができるため時間的割合を大きくすることができるため、伝送路の時間変動に対する追従性を高めることができる。また、時間変動が激しい伝送路であってフラットな周波数特性の場合に、伝送路の時間変動の影響によってシンボルの受信電力が低下して品質の悪いシンボルが存在しても、時間方向伝送路推定部１５３では複数のシンボルに対する伝送路推定結果を用いて所望の１シンボルの伝送路推定を行うため（時間方向に連続する複数のキャリア位置で伝送路推定を行っているため）、伝送路推定精度の大幅な劣化を防ぐことができ、精度よく伝送路推定を行うことが可能となる。

〈実施形態２〉
図６は、本発明の実施形態２による伝送路推定部１５のブロック図である。本発明の実施形態２では、伝送路時変速度検出部１５５および遅延プロファイル検出部１５６をさらに備え、先行伝送路推定部１５２にて推定（先行推定）するキャリア位置の数と位置とを可変に選択することを特徴としている。その他の構成および動作は実施形態１と同様であるため、ここでは説明を省略する。

図６に示すように、伝送路時変速度検出部１５５では、伝送路の周波数特性が時間変動する速さを検出し、時変速度結果（速度検出結果）を先行伝送路推定部１５２に出力する。遅延プロファイル検出部１５６では、伝送路の遅延波の遅延時間と電力とから遅延プロファイルを検出し、検出結果（遅延プロファイル結果）を先行伝送路推定部１５２に出力する。先行伝送路推定部１５２では、伝送路時変速度検出部１５５にて検出された時変速度結果と、遅延プロファイル検出部１５６にて検出された遅延プロファイル結果とに基づいて、推定（先行推定）を行う特定のキャリア位置の数と位置とを可変に選択する。

遅延広がりが大きい伝送路の場合において、先行伝送路推定部１５２にて伝送路推定を行う特定のキャリア位置に対する伝送路推定の精度が劣化してしまう可能性がある。しかし、先行伝送路推定部１５２において、遅延プロファイル検出部１５６から入力された遅延プロファイル検出結果に基づいて遅延広がりの大きさを判定し、遅延広がりが大きいと判定されると特定のキャリア位置での推定を用いずにＳＰ信号のみで伝送路推定を行うように選択することによって、伝送路の時間変動に対する追従性は向上しないが、遅延広がりが大きい伝送路での伝送路推定の精度は劣化しない。

また、時間変動が非常に大きい（激しい）伝送路の場合において、先行伝送路推定部１５２では、図３に示すような６キャリア毎に伝送路推定を行っても追従できない可能性がある。しかし、伝送路時変速度検出部１５５から入力された時変速度検出結果に基づいて時変速度の大きさを判定し、図４に示すような３キャリア毎に伝送路推定を行うように選択することによって、伝送路の時間変動に対する追従性を向上させることができる。

以上のことから、先行伝送路推定部１５２において、遅延プロファイル検出結果と時変速度検出結果とに基づいて、推定（先行推定）するキャリア位置の数と位置とを可変に選択することによって、様々な伝送路に対して伝送路推定精度を向上させることができ、受信データを正常に再生することが可能となる。

本発明の活用例として、デジタル放送受信装置や無線ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）受信装置に適用できる。

１１アナログ部、１２Ａ／Ｄ部、１３直交復調部、１４ＦＦＴ部、１５伝送路推定部、１６等化部、１７ＦＥＣ部、１５１ＳＰ伝送路推定部、１５２先行伝送路推定部、１５３時間方向伝送路推定部、１５４周波数方向伝送路推定部、１５５伝送路時変速度検出部、１５６遅延プロファイル検出部。

Claims

複数のＳＰ（ＳｃａｔｔｅｒｅｄＰｉｌｏｔ：スキャッタードパイロット）信号が周波数方向および時間方向に周期的に挿入されたＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）信号を受信するＯＦＤＭ受信装置であって、
受信した前記ＳＰ信号の値と、既知の前記ＳＰ信号の値とを用いて、各シンボルにおける前記ＳＰ信号のキャリア位置での伝送路の周波数特性を推定するＳＰ伝送路推定手段と、
前記ＳＰ伝送路推定手段の推定結果を用いて、各シンボル内のキャリア位置のうち、他のシンボルにおける前記ＳＰ信号のキャリア位置と同一のキャリア位置での伝送路の周波数特性を先行推定する先行伝送路推定手段と、
前記先行伝送路推定手段の推定結果を用いて、前記時間方向に伝送路推定を行う時間方向伝送路推定手段と、
前記時間方向伝送路推定手段の推定結果を用いて、前記周波数方向に伝送路推定を行う周波数方向伝送路推定手段と、
を備える、ＯＦＤＭ受信装置。
前記先行伝送路推定手段は、前記各シンボルにおいて、前記ＳＰ信号の挿入間隔を２等分するキャリア位置で前記先行推定を行うことを特徴とする、請求項１に記載のＯＦＤＭ受信装置。
前記先行伝送路推定手段は、前記各シンボルにおいて、前記ＳＰ信号の挿入間隔を４等分するキャリア位置で前記先行推定を行うことを特徴とする、請求項１に記載のＯＦＤＭ受信装置。
前記先行伝送路推定手段は、前記各シンボルにおいて、他のシンボルでの前記ＳＰ信号の挿入キャリア位置のうちの少なくとも１つに対応して前記先行推定を行うことを特徴とする、請求項１に記載のＯＦＤＭ受信装置。
前記先行伝送路推定手段は、前記各シンボルにおいて、他のシンボルでの前記ＳＰ信号の挿入キャリア位置の全てに対応して前記先行推定を行うことを特徴とする、請求項１に記載のＯＦＤＭ受信装置。
前記先行伝送路推定手段は、前記先行推定を行う前記特定のキャリア位置の数および位置ならびに前記先行推定を行わないことを可変に選択可能であることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載のＯＦＤＭ受信装置。
伝送路の周波数特性が時間変動する速さを検出する伝送路時変速度検出手段と、
前記伝送路の遅延波の遅延時間と電力とから遅延プロファイルを検出する遅延プロファイル検出手段と、
をさらに備え、
前記先行伝送路推定手段は、前記伝送路時変速度検出手段にて検出された速度検出結果と、前記遅延プロファイル検出手段にて検出された遅延プロファイル結果とに基づいて、前記先行推定を行う前記特定のキャリア位置の数と位置とを可変に選択することを特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載のＯＦＤＭ受信装置。