(57)【要約】【課題】ＯＦＤＭ変調方式の通信システムの遅延プロファイルを高精度で測定する。【解決手段】サンプル拡張部２１１は、ＳＰ（スキャッタード・パイロット）信号のサンプル列に複数のゼロ値サンプルを付加し、ＩＦＦＴ部２１２は、拡張されたＳＰ信号の逆フーリエ変換を行って伝送路インパルス応答を出力する。最大レベル検出部２１３は、インパルス応答における最大電力レベル及びその位置を検出する。バレルシフタ２１４は、最大電力レベルの位置と直接波の理想的な出現位置との差の分だけインパルス応答をシフトする。Ｄ／Ｕ比計算部２１５は、シフトされたインパルス応答の時間０以外の時間の電力レベルを検出し、最大電力レベルとのＤ／Ｕ比を計算する。サンプル数拡大によりＩＦＦＴの時間分解能を高めることができるので、デジタル復調器１０の内部要因によるＳＰ信号の位相回転歪みによる影響を低減することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＯＦＤＭ変調方式を採用した通信システムにおける遅延プロファイルを測定するための遅延プロファイル測定装置において、
受信した信号から復調されたスキャッタード・パイロット信号（以下、ＳＰ信号）のサンプル列が入力され、該ＳＰ信号のサンプル列にゼロ値の複数のサンプル（以下、ゼロ値サンプル）を付加することによって、サンプル数が拡張された拡張ＳＰ信号を出力するサンプル拡張手段と、
拡張ＳＰ信号の逆フーリエ変換を行って伝送路インパルス応答を出力する逆フーリエ変換手段と、
伝送路インパルス応答における最大電力レベル、及びその位置を検出する最大レベル検出手段と、
最大電力レベルの位置と直接波の理想的な出現位置との差を演算し、該差の分だけ伝送路インパルス応答をバレルシフトするバレルシフタと、
バレルシフトされた伝送路インパルス応答における時間０以外の時間の電力レベルを検出し、最大レベル検出手段によって検出された最大電力レベルとの比であるＤ／Ｕ比を計算する手段と
を備えていることを特徴とする遅延プロファイル測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の遅延プロファイル測定装置において、サンプル拡張手段は、入力されたＳＰ信号のサンプルの末尾に複数のゼロ値サンプルを付加することによって、拡張ＳＰ信号を得ることを特徴とする遅延プロファイル測定装置。
【請求項３】
請求項１記載の遅延プロファイル測定装置において、サンプル拡張手段は、入力されたＳＰ信号のサンプル間に１又は複数のゼロ値サンプルを付加することによって、拡張ＳＰ信号を得ることを特徴とする遅延プロファイル測定装置。
【請求項４】
請求項１〜３いずれかに記載の遅延プロファイル測定装置において、バレルシフタは、直接波の理想的な出現位置を、逆フーリエ変換手段からの出力データの先頭位置として決定することを特徴とする遅延プロファイル測定装置。
【請求項５】
請求項１〜４いずれかに記載の遅延プロファイル測定装置において、該装置はさらに、受信した信号からＳＰ信号を復調するためのデジタル復調器を備えていることを特徴とする遅延プロファイル測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遅延プロファイル測定装置に関し、より詳細には、地上デジタル放送システム等のようにOFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplex）変調方式を用いて通信を行う通信システムにおける、伝送路特性を測定するための遅延プロファイル測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、送信機から送信される信号は、受信機に直接到達する直接波と建物等に反射・回折・散乱することにより遅延して到達する遅延波（マルチパス信号）とがある。複数の遅延波が合成されて受信機で受信された場合には、波形歪みによる画質劣化を引き起こすマルチパス障害が生じる。このようなマルチパス障害をできるだけ低減するために、伝送路特性すなわち遅延プロファイルを測定して、受信機のアンテナの指向性等を設定する必要がある。
【０００３】
特に、現在、地上アナログ放送の地上デジタル放送への移行が進められているが、ＯＦＤＭ変調方式を採用する地上デジタル放送システムにおいては、複数の波の合成電界を測定するだけでは、伝送路特性を把握することが困難である。したがって、地上デジタル放送システムにおいては、伝送路特性を把握するために遅延プロファイルを測定することが特に有効である。
なお、遅延プロファイルは、伝送路の時間応答特性として表されるが、時間応答特性と周波数特性とはフーリエ変換対の関係にあるため、伝送路の周波数特性を測定し、該周波数特性を逆フーリエ変換することによって得ることができる。
このような遅延プロファイル測定装置が、以下の特許文献１及び２に記載されている。
【０００４】
地上デジタル放送システムにおける遅延プロファイル測定を行う場合、図３のブロック図に示す構成を有するデジタル復調器１を用いて、受信信号からスキャッタード・パイロット信号（以下、ＳＰ信号）を復調する。該デジタル復調器１は、局部発振器１１、受信信号と局部発振周波数を乗算してＩＦ信号を出力する乗算器１２、ＩＦ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１３、ＩＦ信号（デジタル）のシンボル同期処理を行うシンボル同期処理回路１４、同期処理された信号をフーリエ変換処理するＤＦＴ回路１５（又はＦＦＴ回路）、ＤＦＴ回路１５の出力信号からＳＰ信号を分離抽出するパイロット信号分離回路１６を備えている。
【０００５】
なお、ＳＰ信号は、既知の一定の振幅及び位相を持つ複素ベクトルであり、地上デジタル波に、伝送路の周波数特性を表すために、地上デジタル放送波の帯域内で周波数方向に一定の間隔で配置されている。ＳＰ信号とＳＰ信号との間には、本来のデータ信号が配置される。復調されたＳＰ信号は、伝送路の周波数特性の影響を受けて歪んだ状態で得られるが、送信時のＳＰ信号の状態が分かっているので、送信時のＳＰ信号と受信時のＳＰ信号とを対比することにより、伝送路の周波数特性を得ることができる。
デジタル復調器１により復調されたＳＰ信号を用いて、遅延プロファイル演算部２が遅延プロファイルを計算する。得られた遅延プロファイルは、モニタ３上に、横軸を遅れ時間、縦軸を信号電力レベルとして視覚的にグラフ表示され、また、直接波（Desired Wave）と遅延波(Undesired Wave)の信号電力レベルの比Ｄ／Ｕによって、伝送路の特性が評価される。
【特許文献１】特開２０００−１１５０８７号公報
【特許文献２】特開平５−７５５６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記したように、遅延プロファイル測定装置においては、デジタル復調器を用いて受信信号からＳＰ信号を復調し、該ＳＰ信号を用いて遅延プロファイルの演算処理を行っているが、デジタル復調器の内部要因により、様々な歪みが生じている。特に、局部発振周波数のずれ、Ａ／Ｄ変換器のサンプリングタイミング及びシンボル同期タイミングのずれは、ＳＰ信号の位相回転を発生させる。ＳＰ信号におけるこのような位相回転は、遅延プロファイル全体の時間シフトとして現れ、結局、正確な遅延プロファイルを得ることが不可能となる。
【０００７】
すなわち、図３に示した遅延プロファイル演算部２におけるフーリエ変換には、通常、逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ）が用いられ、このため、時間分解能は、ＳＰ信号の数すなわち逆フーリエ変換における周波数データの数により制限される。したがって、ＳＰ信号の位相回転による時間ずれが時間分解能の整数倍である場合は、正しく検出することが可能であるため遅延プロファイル測定を高精度に行うことができるが、時間ずれが時間分解能の非整数倍で生じた場合には、本来ならば検出可能な成分を検出することができない。
【０００８】
特に、直接波は、遅延プロファイルの時間ゼロの位置に現れる信号成分であるが、時間ずれが時間分解能の非整数倍で生じた場合には、その位置が時間ゼロ以外の位置となってしまう。したがって、得られた遅延プロファイル上の時間ゼロ上の信号レベルは、本来の直接波の信号レベルより低下してしまう。そして、遅延波の評価は、上記したようにＤ／Ｕ比で表されるため、直接波の信号レベルが誤っていると、Ｄ／Ｕ比も誤った値となる。
また、遅延波は、遅延プロファイル上で極めて急峻な山型として現れるので、わずかな時間ずれであってもそれが時間分解能の非制数倍である場合には、検出される信号レベルが低下してしまい、これによってもＤ／Ｕ比が誤った値となる。
【０００９】
上記した従来例の遅延プロファイル測定装置は、デジタル復調器内部で生じるＳＰ信号の位相回転の問題を解決することができるものではなく、本発明は、このような問題に鑑みてなされたものである。
したがって、本発明の目的は、地上デジタル放送等のＯＦＤＭ変調方式を採用した通信システムの遅延プロファイルを、デジタル復調器の内部要因によって生じるＳＰ信号の歪みによる影響を低減して、高精度で測定できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記した目的を達成するために、本発明は、ＯＦＤＭ変調方式を採用した通信システムにおける遅延プロファイルを測定するための遅延プロファイル測定装置において、
受信した信号から復調されたスキャッタード・パイロット信号（以下、ＳＰ信号）のサンプル列が入力され、該ＳＰ信号のサンプル列にゼロ値の複数のサンプル（以下、ゼロ値サンプル）を付加することによって、サンプル数が拡張された拡張ＳＰ信号を出力するサンプル拡張手段と、
拡張ＳＰ信号の逆フーリエ変換を行って伝送路インパルス応答を出力する逆フーリエ変換手段と、
伝送路インパルス応答における最大電力レベル、及びその位置を検出する最大レベル検出手段と、
最大電力レベルの位置と直接波の理想的な出現位置との差を演算し、該差の分だけ伝送路インパルス応答をバレルシフトするバレルシフタと、
バレルシフトされた伝送路インパルス応答における時間０以外の時間の電力レベルを検出し、最大レベル検出手段によって検出された最大電力レベルとの比であるＤ／Ｕ比を計算する手段と
を備えていることを特徴とする遅延プロファイル測定装置を提供する。
【００１１】
上記した本発明に係る遅延プロファイル測定装置の好適な実施形態においては、サンプル拡張手段は、入力されたＳＰ信号のサンプルの末尾に複数のゼロ値サンプルを付加することによって拡張ＳＰ信号を得るか、又は、入力されたＳＰ信号のサンプル間に１又は複数のゼロ値サンプルを付加することによって拡張ＳＰ信号を得ている。また、バレルシフタは、直接波の理想的な出現位置を、逆フーリエ変換手段からの出力データの先頭位置として決定している。さらに、遅延プロファイル測定装置はさらに、受信した信号からＳＰ信号を復調するためのデジタル復調器を備えている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の遅延プロファイル測定装置は、上記したように構成されているので、受信信号から復調されたＳＰ信号に歪みが含まれていても、高精度で遅延プロファイルを測定することができる。
また、このとき、ＳＰ信号を復調するデジタル復調器で生じるＳＰ信号の位相回転量を測定する必要がないので、該復調器内部の局部発振周波数のずれ、Ａ／Ｄ変換器のサンプリング・タイミング及びシンボル同期タイミングのずれ等を測定して、それら値を遅延プロファイルの補正に使用する必要がない。したがって、内部の復調情報を取得する手段を備えていないデジタル復調器であっても、本発明の遅延プロファイル測定装置を該デジタル復調器に単に接続するだけで、遅延プロファイル測定を実行することができる。よって、本発明によれば、既存のデジタル復調器との組み合わせでも、高精度の遅延プロファイル測定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明に係る遅延プロファイル測定装置２０の構成を示すブロック図である。該遅延プロファイル測定装置２０は、遅延プロファイル演算部２１０を備え、該演算部は、サンプル拡張部２１１、ＩＦＦＴ部（又はＩＤＦＴ）２１２、最大レベル検出部２１３、バレルシフタ２１４、Ｄ／Ｕ計算部２１５で構成されている。遅延プロファイル測定装置２０はさらに、モニタ２２０を備えている。なお、１０は、図３に示したような構成を有するＳＰ信号復調用のデジタル復調器である。
以下に、図１に示した遅延プロファイル測定装置２０の動作を詳細に説明する。
【００１４】
遅延プロファイル演算部２１０のサンプル拡張部２１は、ＩＦＦＴ部２１２での演算に用いられるサンプル数をＳＰ信号の数よりも大きくするための機能を備えており、デジタル復調器１０から入力されたＳＰ信号のサンプル列にゼロ値である複数のサンプル（以下、ゼロ値サンプル）を付加し、その結果得られたサンプル数が拡張されたＳＰ信号を拡張ＳＰ信号としてＩＦＦＴ部２１２に出力する。拡張ＳＰ信号は、入力されたＳＰ信号の末尾に複数のゼロ値サンプルを追加するか、又は、ＳＰ信号それぞれのサンプル間に適宜数のゼロ値サンプルを挿入することにより、得ることができる。
【００１５】
ＩＦＦＴ部２１２は、拡張ＳＰ信号を受け取り、拡張ＳＰ信号に基づいた逆高速フーリエ変換処理を行って伝送路インパルス応答を出力する。これにより、ＩＦＦＴ部２１２は、時間分解能を高くした逆高速フーリエ変換を行うことができる。伝送路インパルス応答は、最大レベル検出部２１３及びバレルシフタ２１４に供給される。
最大レベル検出部２１３は、供給された伝送路インパルス応答中の最大電力レベルを検出し、これを直接波の信号レベルすなわちＤレベルとしてＤ／Ｕ計算部２１５に供給し、かつその最大レベルの出現位置（出現時間）である直接波出現位置を、バレルシフタ２１４に供給する。
【００１６】
バレルシフタ２１４は、ＩＦＦＴ部２１２から供給される伝送路インパルス応答のデータ列を監視し、該データ列の先頭の出現位置を、理想的なデジタル復調器（すなわち、ＳＰ信号の位相回転を生じさせないデジタル復調器）を用いた場合の直接波の出現位置（直接波理想出現位置）として検出する。そして、バレルシフタ２１４は、この直接波理想出現位置と、最大レベル検出部２１３からの直接波出現位置とを対比して、その出現位置差を計算する。
次いで、バレルシフタ２１４は、出現位置差の分だけ、ＩＦＦＴ部２１２からの伝送路インパルス応答を全体的に時間軸でシフトすなわちバレルシフトさせ、伝送路インパルス応答の時間軸０に直接波出現位置を合致させる。なお、デジタル復調器１０の内部要因による時間ずれは、遅延プロファイル全体に一定量で発生するため、バレルシフトにより、遅延プロファイル全体の時間ずれを補正することができる。バレルシフトされた伝送路インパルス応答は、Ｄ／Ｕ計算部２１５に供給されるとともに、モニタ２２０に供給される。
【００１７】
Ｄ／Ｕ計算部２１５は、バレルシフトされた伝送路インパルス応答中の時間軸０以外の時間のインパルスの電力レベルを、遅延波の電力レベルとして検出する。そして、遅延波の電力レベルの内の最大電力レベルそれをＵレベルとして、最大レベル検出部２３から供給された最大信号レベルすなわちＤレベルとの間でＤ／Ｕ比を計算する。得られたＤ／Ｕ比は、モニタ２２０に供給される。
モニタ２２０は、バレルシフタ２１４からの伝送路インパルス応答を表示するとともに、Ｄ／Ｕ計算部２１５からのＤ／Ｕ比の値を表示する。
【００１８】
図２の（Ａ）及び（Ｂ）は、従来例の遅延プロファイル測定装置及び本発明の遅延プロファイル測定装置によって生成される遅延プロファイルを例示的に対比して示したものである。なお、縦軸はデシベルで信号の電力レベルを表しており、したがって、グラフ上でのＤ／Ｕ比は、直接（Ｄ）波と遅延（Ｕ）波の差分として表される。
従来例の遅延プロファイル測定装置は、本発明に比べて時間分解能が低いため、図２の（Ａ）に示すように、本来の直接波の出現位置がデジタル復調器の内部要因によって時間軸０からずれている場合には、遅延プロファイルの時間軸０上のＤレベルが大きく低下してしまい、また遅延波のＵレベルも低下している。これにより、測定されたＤ／Ｕ比が本来のＤ／Ｕ比と大きく異なってしまう。
これに対して、本発明の遅延プロファイル測定装置においては、サンプル拡張部２１１によりサンプル数を拡張して時間分解能を高めており、しかも、最大レベル検出部２１３及びバレルシフタ２１４により、最大レベルの出現位置を直接波の出現位置としてバレルシフトを行っている。これにより、図２の（Ｂ）に示すように、測定されたＤ／Ｕ比と本来のＤ／Ｕ比とはほとんど同一である。
したがって、本発明によれば、従来例と対比して正確なＤ／Ｕ比を測定することができることがわかる。
【００１９】
なお、本発明において、時間分解能を高めるほど、正確な遅延プロファイルが得られるものの、ＩＦＦＴ（又はＩＤＦＴ）の計算量が増大する。したがって、遅延プロファイル計算処理の負荷と補正度合いのバランスを考慮して、時間分解能を決定する必要がある。
【００２０】
本発明に係る遅延プロファイル測定装置においては、デジタル復調器で生じるＳＰ信号の位相回転量を測定する必要がないので、該復調器内部の局部発振周波数のずれ、Ａ／Ｄ変換器のサンプリング・タイミング及びシンボル同期タイミングのずれ等を測定して、それら値を遅延プロファイルの補正に使用する必要がない。このため、本発明を該デジタル復調器に単に接続するだけで、遅延プロファイル測定を実行することができ、よって、本発明の遅延プロファイル測定装置は、図３に示すような構成のデジタル復調器を内蔵していてもいなくてもよい。なお、本発明の遅延プロファイル測定装置にＳＰ信号を分離するためのデジタル復調器を内蔵させてもよいことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る遅延プロファイル測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】従来例の遅延プロファイル測定装置と本発明に係る遅延プロファイル測定装置とにより生成された遅延プロファイル及びＤ／Ｕ比を対比して示す説明図である。
【図３】従来例の遅延プロファイル測定における問題点を説明するための、デジタル復調器の構成を示すブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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