(57)【要約】ディジタル受信器において、その受信器では既知のMのデータ・シンボル数だけ離された２つの同一の訓練列を用いてタイミング・エラーを推定する装置及び方法を開示する。その２つの訓練列はT2のサンプリング・クロックでサンプリングされ、その周期はシンボル周期Tにおおよそ等しいだけで、これはタイミング・エラーT−T2の結果を生ずる。したがって、チャネル・インパルス応答がゆっくりと変動しているとみなす場合、第２受信訓練列は、タイミング・エラーにMを乗じた値に左右される第１受信訓練列によって表される。タイミング・エラーは第１に受信訓練列を周波数領域表現に変換し、第２に複素クロス・パワー・スペクトルを算定することによって得られる。タイミング・エラーはその場合、ディジタル信号送信器のクロック・レートの正確な値を算定するのに用いられる。
2005506799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディジタル信号受信器においてタイミング・エラーの推定値を判定する装置であって、前記ディジタル信号受信器における、第1訓練列の到着時間と第２訓練列の到着時間との差分からタイミング・エラーの前記推定値を判定することができるタイミング・エラー制御器を有することを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置であって：
前記タイミング・エラー制御器は、時間t1にて受信された前記第１訓練列中のy1データを抽出することができ、該y1データが、
【数１】
2005506799.tif 000016
によって表され、
akが前記訓練列を表し、h1(t)が時間t1でのチャネル・インパルス応答を表し、e1(t)がエラー項を表し、Tが送信器のクロック周期を表し;  かつ
前記タイミング・エラー制御器は、前記送信器の前記クロック周期の前記値Tにおおよそ等しいレートT1にて前記y1データをサンプリングして、
【数２】
2005506799.tif 000017
によって表されるサンプリングされたy1データを得ることができる；
ことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項２記載の装置であって、前記タイミング・エラー制御器は、前記第２訓練列の到着時間t2を算定することができ、かつ、時間t2にて受信された前記第２訓練列中のy2データを抽出することができ、前記y2データが、
【数３】
2005506799.tif 000018
によって表され、
akが前記訓練列を表し、h2(t)が時間t2でのチャネル・インパルス応答を表し、e2(nT2)がエラー項を表し、Tが前記送信器のクロック周期を表し、τが前記タイミング・エラーを表すことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項３記載の装置であって、前記タイミング・エラー制御器は、時間t1での前記チャネル・インパルス応答h1(t)によって前記y2(nT2)データを得ることができ、前記y2(nT2)データは、
【数４】
2005506799.tif 000019
によって表され、e3(nT2)がe2(nT2)と、
【数５】
2005506799.tif 000020
との和に等しいエラー項を表し、Δh(t)がh1(t)とh2(t)との差分で、
【数６】
2005506799.tif 000021
が畳み込み演算を表すことを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項４記載の装置であって：
前記タイミング・エラー制御器は、
【数７】
2005506799.tif 000022
の時間領域表現を、
【数８】
2005506799.tif 000023
の周波数領域表現に変換することができ、
P(ejw）が、
【数９】
2005506799.tif 000024
の周波数領域表現で、
E1(ejw）がe1(nT2)の項の周波数領域表現であって；  かつ
前記タイミング・エラー制御器は、
【数１０】
2005506799.tif 000025
の時間領域表現を、
【数１１】
2005506799.tif 000026
の周波数領域表現に変換することができ、
P(ejw）ejwτが、
【数１２】
2005506799.tif 000027
の周波数領域表現で、E3(ejw）がe3(NT2)の項の周波数領域表現である；
ことを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項５記載の装置であって、前記タイミング・エラー制御器は、
Y1(ejw）の前記周波数領域表現に、Y2(ejw）の前記周波数領域表現の複素共役を乗算して、
【数１３】
2005506799.tif 000028
に等しい複素クロス・パワー・スペクトルを算定することができ、
E4(ejw）が、ejwの関数である項の周波数領域表現であることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項６記載の装置であって、前記タイミング・エラー制御器は、前記タイミング・エラーτの値を、前記複素クロス・パワー・スペクトルの平均位相を判定することによって、判定することができることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項７記載の装置であって、前記タイミング・エラー制御器は、前記タイミング・エラーτの前記値を、
【数１４】
2005506799.tif 000029
を算定することによって前記複素クロス・パワー・スペクトルY(k)を算定するN点高速フーリエ変換(FFT)装置において各周波数チャネルの位相の平均を見出すことによって、判定することができ、Cがスケーリング因子であることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項７記載の装置であって、前記タイミング・エラー制御器は、前記タイミング・エラーτの前記値を、
【数１５】
2005506799.tif 000030
を算定することによって前記複素クロス・パワー・スペクトルY(k)を算定するN点高速フーリエ変換(FFT)装置において各周波数チャネルの位相の平均を見出すことによって、判定することができ、Cがスケーリング因子で、ｆ(・)が2πを法とする演算による不連続を補償する関数であることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項７記載の装置であって、前記タイミング・エラー制御器は、
【数１６】
2005506799.tif 000031
を用いて前記送信器クロック周期の値Tを判定することができ、前記タイミング・エラーτの前記値が既知で、Mが前記第１訓練列と前記第２訓練列との間の既知のシンボル数を表し、T2は前記送信器クロック周期Tのおおよその値の既知値を表すことを特徴とする装置。
【請求項１１】
ディジタル受信器システムであって、前記ディジタル受信器システムのディジタル信号受信器におけるタイミング・エラー推定値を判定する装置を有し、該装置は、前記ディジタル信号受信器における、第１訓練列の到着時間と第２訓練列の到着時間との差分から前記タイミング・エラー推定値を判定することができるタイミング・エラー制御器を有することを特徴とするシステム。
【請求項１２】
ディジタル信号受信器におけるタイミング・エラー推定値を判定する方法であって、前記ディジタル信号受信器における、第１訓練列の到着時間と第２訓練列の到着時間との差分から前記タイミング・エラー推定値を判定する工程を有することを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の方法であって、更に前記タイミング・エラー推定値を判定する前記工程は：
時間t1にて受信された前記第１訓練列中で、
【数１７】
2005506799.tif 000032
によって表されるy1データを、akが前記訓練列を表し、h1(t)が時間t1でのチャネル・インパルス応答を表し、e1(t)がエラー項を表し、Tが送信器のクロック周期を表す場合に、抽出する工程；  及び
【数１８】
2005506799.tif 000033
によって表されるサンプルされたy1データを得るよう前記送信器の前記クロック周期の前記値Tにおおよそ等しいT2のレートで前記y1データをサンプリングする工程；
を有することを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の方法であって、更に：
前記第２訓練列のt2の到着時間を算定する工程；及び
時間t2にて受信された前記第２訓練列中の、
【数１９】
2005506799.tif 000034
によって表される前記ｙ2データを、
akが前記訓練列を表し、h2(t)が時間t2でのチャネル・インパルス応答を表し、e2(nT2)がエラー項を表し、Tが前記送信器のクロック周期を表し、τが前記タイミング・エラーを表す場合に、抽出する工程；
を有することを特徴とする方法。
【請求項１５】
ディジタル信号受信器におけるタイミング・エラー推定値を判定する、コンピュータが判読可能な記憶媒体上に記憶された、コンピュータによって実行可能な処理工程であって、前記ディジタル信号受信器における、第１訓練列の到着時間と第２訓練列の到着時間との差分から前記タイミング・エラー推定値を判定する工程を有する処理工程。
【請求項１６】
請求項１５記載の処理工程であって、前記タイミング・エラー推定値を判定する前記工程は：
時間t1にて受信された前記第１訓練列中の、
【数２０】
2005506799.tif 000035
によって表される前記y1データを、akが前記訓練列を表し、h1(t)が時間t1でのチャネル・インパルス応答を表し、e1(t)がエラー項を表し、Tが送信器のクロック周期を表す場合に、抽出する工程；  及び
【数２１】
2005506799.tif 000036
によって表されるサンプルされたy1データを得るよう前記送信器の前記クロック周期の前記値Tにおおよそ等しいレートT2にて前記y1データをサンプリングする工程；
を有することを特徴とする処理工程。
【請求項１７】
請求項１６記載の処理工程であって、更に：
前記第２訓練列の到着時間t2を算定する工程；及び
時間t2にて受信された第２訓練列中の、
【数２２】
2005506799.tif 000037
によって表されるy2データを、
akが前記訓練列を表し、h2(t)が時間t2でのチャネル・インパルス応答を表し、e2(nT2)がエラー項を表し、Tが前記送信器のクロック周期を表し、τが前記タイミング・エラーを表す場合に、抽出する工程；
を有することを特徴とする処理工程。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、ディジタル信号受信器におけるタイミング・エラーの推定値の取得に向けられたものであり、特に、ディジタル信号受信器においてタイミング・エラーを推定するよう、ディジタル信号送信器から受信されたデータ中の訓練列を用いる装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディジタル通信においては、ディジタル信号受信器は送信ディジタル信号が有する情報からディジタル信号送信器のクロック周波数を取り戻さなければならない。この処理はよくタイミング・リカバリと呼ばれる。多くのアプリケーションにおいては、タイミング・リカバリは受信ディジタル信号の統計的特性からタイミング・エラーを抽出することによって達成される。送信ディジタル信号がチャネル雑音やマルチパスのような厳しい干渉を受ける場合、送信ディジタル信号の特性に依存するアルゴリズムはタイミング情報を取り戻すことができないことがあり得る。
【０００３】
タイミング・リカバリを容易にするよう、「訓練列」と呼ばれる既知列がよく、主データ・ストリームの一部分として等間隔にて送信される。訓練列からの情報はディジタル信号受信器が送信データを取り戻すのを助力する。厳しい干渉が存在する場合、タイミング・エラー検出器の性能品質は訓練列からのタイミング情報を抽出するのに用いられる特定のアルゴリズムによって変わってくる。従来技術によるアルゴリズムは単一の訓練列からタイミング情報を抽出する。すなわち、タイミング情報のリカバリはタイミング・エラーを取り戻すのに１つの訓練列送信のみを用いて行われる。従来技術による、タイミング・エラー・リカバリ処理において単一の訓練列のみを用いるアルゴリズムは厳しい信号干渉においてはうまく機能しないことがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、厳しい信号干渉が存在する場合にディジタル信号送信器のクロック・レートをより正確に取り戻すのに、タイミング・エラー情報を抽出するよう、1つを超える訓練列からの情報を利用することができる装置及び方法に関する技術の必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の従来技術の欠点に取り組むべく、本発明の装置及び方法は、ディジタル信号送信器のクロック・レートをより正確に取り戻すのにタイミング・エラー情報を抽出するよう、第１訓練列からの情報及び第２訓練列からの情報を利用するものである。
【０００６】
本発明の装置及び方法はディジタル信号受信器における、第１訓練列の到着時間と第２訓練列の到着時間との差分から、ディジタル信号受信器におけるタイミング・エラーを推定するものである。第１タイミング列中のデータの時間領域表現は周波数領域表現に変換される。第２タイミング列中のデータの時間領域表現も又、周波数領域表現に変換される。第１タイミング列中のデータの周波数領域表現と第２タイミング列中のデータの周波数領域表現の複素共役とは複素クロス・パワー・スペクトルを算定するよう相互に乗算される。タイミング・エラーは複素クロス・パワー・スペクトルの平均位相から得られる。タイミング・エラーはその場合、ディジタル信号送信器のクロック・レートの正確な値を算定するよう用いられる。
【０００７】
本発明の目的は、ディジタル信号受信器においてタイミング・エラー情報を抽出するよう１つを超える列からの情報を利用する装置及び方法を設けることにある。
【０００８】
本発明の別の目的は、厳しい信号干渉が存在する場合にディジタル送信器のクロック・レートを正確に取り戻す装置及び方法を設けることにある。
【０００９】
本発明の更に別の目的は、ディジタル信号受信器においてタイミング・エラー情報を正確に取り戻すよう第１訓練列と第２訓練列とを異なった方法で利用する装置及び方法を設けることにある。
【００１０】
本発明の別の目的はディジタル信号受信器において正確なタイミング・エラー情報を入手するのに用い得る複素クロス・パワー・スペクトルを算定する装置及び方法を設けることにある。
【００１１】
本発明の目的は更に、ディジタル信号受信器において正確なタイミング・エラー情報を入手するのに用い得る複素クロス・パワー・スペクトルの平均位相を判定する装置及び方法を設けることにある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
上記においては本発明の特徴及び技術的便益を概説したが、当業者は以下の詳細説明をよりよく理解するかもしれない。本発明の特許請求の範囲の対象を形成する更なる特徴及び便益は以下に説明する。当業者は、本発明と同一の目的を遂行するよう、修正する、若しくは他の構造を設計する基礎として開示された着想及び特定の実施例を容易に用い得ることを理解するはずである。更に当業者はそのような同等の構造が本発明の最も拡大された形態の精神及び範囲から逸脱しないことを認識するはずである。
【００１３】
本発明の詳細説明に着手する前に、本発明の明細書及び特許請求の範囲の原文において用いられる特定の語及び句の定義を示すのが有益であり得る：「include」並びに「comprise」の語、及びそれらの語の派生語は制限のない包含関係を意味し；「or」の語は包括的であり、及び/又は、を意味し；「associated  with」並びに「associated  therewith」の句、及びそれらの句の派生形は、含む、中に含まれる、相互に連結する、持っている、中に入っている、接続する、連結する、伝達できる、協力する、差し込む、並列する、直前（直後）の、密接な関係の、有する、特性を有する、などを意味し得；「controller」、「processor」、又は「apparatus」は少なくとも一動作を制御するいかなる装置、システム、又はそれらの部分をも意味し、そのような装置はハードウェア、ファームウェア若しくはソフトウェア、又はそれらのうちの少なくとも２つの何らかの組み合わせによって実現し得る。いかなる特定の制御装置(controller)に関連する機能でも、局所であろうと遠隔であろうと、集中型であっても、分散型であってもよいことを特筆する。特に、制御装置は、１つ以上のアプリケーション・プログラム及び/又はオペレーティング・システムのプログラムを実行する、１つ以上のデータ処理装置、及び関連する入出力装置及び記憶装置を有し得る。特定の語及び句の定義は本発明の明細書及び特許請求の範囲全体にわたって設ける。当業者は、そのような定義が、大部分の場合でなくても、多くの場合に、そのように定義された語や句の従来の利用に加えて、将来の利用に適用するものであることを理解するはずである。
【００１４】
下記の図１乃至図５、及び本明細書及び特許請求の範囲における本発明の原理を説明するのに用いられる種々の実施例は例示のみが目的であって、本発明の範囲を制限するいかなる方法にても構成すべきではない。ディジタル信号受信器におけるタイミング・エラーを推定するよう訓練列を用いる本発明は訓練列を用いるいかなるディジタル信号受信器にも用い得る。
【００１５】
以下の実施例の説明においては、本発明はディジタル・テレビ受信器内のタイミング・リカバリ装置に統合される、若しくは、ディジタル・テレビ受信器内のタイミング・リカバリ装置に関連して用いられるものである。本発明はディジタル・テレビ受信器における利用に限定されるものではない。当業者は、本発明の実施例が、制限なしで、ディジタル・テレビ・システム、セット・トップ・ボックス、ディジタル記憶装置、ディジタル・ラジオ・システム、及びディジタル信号受信器において訓練列を利用するいかなるディジタル・システムをも有する、タイミング列を利用するいかなる類のディジタル受信器システムにおける利用にも容易に修正し得ることを認識するものである。「ディジタル受信器システム」の語はこれらの類の機器を表す。
【実施例】
【００１６】
図１は本発明の装置及び方法を利用するディジタル・テレビ・セット100の構成図である。ディジタル・テレビ・セット100はテレビ受信器110及び表示装置115を有する。表示装置115は陰極線管(CRT)若しくはフラット・パネル・ディスプレイ、又は映像を表示するいかなる類の機器であってもよい。テレビ受信器110はテレビ信号を受信するアンテナ105を有する。アンテナ105は同調器120に連結される。同調器120は中間周波数(IF)処理器125に連結される。IF処理器125は復調器130に連結される。復調器130は本発明のタイミング・リカバリ装置135を有する。本発明の装置及び方法は復調器130内のディジタル映像信号からタイミング・エラーの値を取り戻すものである。
【００１７】
復調器130の出力はMPEG復号器140に連結される。MPEG復号器140の出力は後処理回路145に連結される。後処理回路145の出力は表示装置115への入力として設けられる。
【００１８】
タイミング・リカバリ装置135はIF処理器125から復調器130によって受信されたディジタル映像信号を処理する。図２に詳細を表したように、タイミング・リカバリ装置135は映像処理器200を有する。映像処理器200は映像信号を受信し、かつ、映像信号の内容を分析する。映像処理器200は記憶装置210に映像信号成分を記憶し得る。
【００１９】
記憶装置210はランダム・アクセス・メモリ(RAM)、又はRAMと読み出し専用メモリ(ROM)との組み合わせを有し得る。記憶装置210はハード・ディスク駆動装置(図なし)のような、大容量データ記憶装置を有し得る。記憶装置210は更に、書き換え可能なDVD及び書き換え可能なCD-ROMを読み取る、付属周辺駆動装置又は(内臓若しくは取り付けられた)取り外し可能なディスク駆動装置を有する。図２に示したように、取り外し可能なディスク駆動装置又はその類のものは書き換え可能なCD-ROMディスク220を受け取り、かつ、読み取ることができる。
【００２０】
映像処理器200は本発明の制御器230に映像信号を設ける。制御器230は映像処理器200から制御信号を受信することができる。制御器230は更に制御信号を映像処理器200に送ることができる。制御器230は更に記憶装置210を介して映像処理器200に連結される。映像処理器200及び制御器230は従来のオペレーティング・システム・ソフトウェア(図なし)を用いて処理する。
【００２１】
更に詳説されるように、制御器230は映像信号に存在する既知の訓練列を用いてタイミング・エラーの値を取り戻すことができる。制御器230は更にディジタル映像信号中で発生するタイミング・エラーの値に関する情報を記憶装置210内に記憶することができる。映像処理器200は、利用者の要求に対して、記憶装置210内に記憶されたタイミング・エラー情報をアクセスし、かつ、タイミング・エラー情報を表示装置115(図なし)に出力することができる。
【００２２】
制御器230はタイミング・エラー・リカバリ・モジュール240を有する。タイミング・エラー・リカバリ・モジュール240は本発明の方法の工程を実行することができるコンピュータ・ソフトウェア250を有する。制御器230及びコンピュータ・ソフトウェア250は併せて本発明を実行することができるタイミング・エラー制御器を有する。制御器230内に記憶された(又は記憶装置210内に記憶された)コンピュータ・ソフトウェア250における命令に従って、制御器230は本発明の方法によってタイミング・エラーの値を検出することができる。制御器230及びコンピュータ・ソフトウェア250の処理を理解するには、本発明の方法工程がどのようにして行われるかを理解する必要がある。
【００２３】
制御器230及びタイミング・エラー・リカバリ・モジュール240は映像処理器200から映像信号データを受信する。受信データは映像信号データ・ストリームにおいて定期的に送信される既知の訓練列を有する。時間ｔ1において受信された訓練列中の受信データは：
【００２４】
【数２３】
2005506799.tif 000003
として記述し得、その場合、akは訓練列を表し、ｈ1(t)は時間t1におけるチャネル・インパルス応答を表す。e1(t)の項はチャネル雑音及び訓練列が送信される前後に送信されるデータのマルチパスの影響による付加的エラーの原因となるエラー項を表す。Tの項は送信器のクロック周期を表す。チャネルは時間変動チャネルであり得るので、チャネル・インパルスh(t)は第１訓練列の送信時間と後続の訓練列の送信時間との間で変動し得る。
【００２５】
送信器のクロック周期Tは正確に既知のものではない。しかしながら、クロック周期Tの値はおおよそ既知のものである。制御器230は、送信器のクロック周期がT2に等しく、T2は実際のクロック周期Tにおおよそ等しい値である。
【００２６】
制御器230は更にT2のレートにて式(1)のデータをサンプリングする。サンプリングの結果は以下のようになる：
【００２７】
【数２４】
2005506799.tif 000004
T2の値がT1の値とは異なる場合、受信器は送信器クロックと同期化されない。その場合、送信データは受信器によって正確に取り戻し得ない。
【００２８】
想定クロック周期T2を用いて、制御器230は次の訓練列を受信するおおよその時間を算定し得る。訓練列の次の発生時は、MにTを乗算した値に等しい時間の経過後に到来するのが理想的であり、その場合、Mは連続する訓練列各々の間の既知のシンボル数を表す。これは、各シンボルが送信に1クロック周期Tを必要とするからである。制御器230にはMの正確な値が判明しているが、Tの正確な値は判明していない。しかしながら、制御器230はMにT2を乗算した値を算定することによってタイミング列の次の発生時のおおよその値を算定し得る。
【００２９】
「タイミング・エラー」は時間MxＴと時間MxT2との時間差として定義される。タイミング・エラーはギリシャ文字「タウ」(τ)によって表される：
【００３０】
【数２５】
2005506799.tif 000005
制御器230は更に時間t2にて受信された後続の訓練列中のデータを受信する。このデータは以下のように記述し得る：
【００３１】
【数２６】
2005506799.tif 000006
タイミング・エラーτの値は判定されることが想定されている。タイミング・エラーτの値が判定された後、送信器クロック周期Tの値は既知の値M及びT2を用いて式(3)より入手し得る。
【００３２】
本発明の装置及び方法はタイミング・エラーτを判定するのに差分法を利用する。「差分」の語は、本発明の装置及び方法が、第１訓練列の到達時間と後の訓練列の到達時間との差分を見出して利用することを表す。
【００３３】
チャネルが動的チャネルの場合、h1(t)の値とh2(t)の値とは等しくならない。しかしながら、タイミング・エラーτの値に対して比較的にゆっくりと変動するチャネルの場合、h1(t)の値とh2(t)の値の差分は小さいとみなし得る。これは以下のように表し得：
【００３４】
【数２７】
2005506799.tif 000007
その場合、Δh(t)はh1(t)とh2(t)の間の小さい差分を表す。式(5)を式(4)に代入すると以下のようになり：
【００３５】
【数２８】
2005506799.tif 000008
その場合、e3(nT2)はe2(nT2)と、Δh(t)と、akの訓練列との畳み込み、に等しい項との和である。すなわち、
【００３６】
【数２９】
2005506799.tif 000009
となり、
【００３７】
【数３０】
2005506799.tif 000010
の記号は畳み込み演算を表す。
【００３８】
周波数領域において、式(2)は
【００３９】
【数３１】
2005506799.tif 000011
の形式を有し、
P(ejw)の項は式(2)中で、ｈ1を有する加算項の周波数領域表現である。
【００４０】
E1(ejw)の項は式(2)中の項e1(nT2)の周波数領域表現である。
【００４１】
周波数領域では、式(6)は以下の形式を有し：
【００４２】
【数３２】
2005506799.tif 000012
P(ejw)の項はｈ1を有する、式(6)中の、加算項の周波数領域表現である。ejwτの項はタイミング・エラーτを有する式(6)中の項の周波数領域表現である。E3(ejw)の項は式(6)中のe3(nT2)の項の周波数領域表現である。
【００４３】
受信信号の複素クロス・パワー・スペクトルは、Y1(ejw)とY2(ejw)の複素共役を乗算することによって算定し得る。特に、
【００４４】
【数３３】
2005506799.tif 000013
で、E4(ejw)は、ejwの関数である項の周波数領域表現である。クロス・パワー密度スペクトルはタイミング・エラーτと、E4(ejw)の値によって変わってくる。
【００４５】
式(10)のクロス・パワー密度スペクトルの位相を考える場合、識別し得る位相成分は2つ存在する。第１の位相成分はタイミング・エラーτによる決定性位相成分である。第２の位相成分は、E4(ejw)による任意の位相成分である。E4(ejw)による位相とタイミング・エラーτによる位相は総位相を得るのに直接加算し得ない。
【００４６】
E4(ejw)は任意とみなされるので、E4(ejw)による平均位相寄与度は、位相寄与度の平均値がわずかで、任意であるとみなし得る。したがって、タイミング・エラーτは式(10)のクロス・パワー密度スペクトルの平均位相を見出すことによって入手し得る。
【００４７】
本発明の好適実施例の一つにおいては、複素クロス・パワー・スペクトルは高速フーリエ変換(FFT)装置を用いて算定し得る。Y(k)の複素クロス・パワー・スペクトルを算定するにはN点FFT装置が用いられる。その場合、タイミング・エラーτは以下のように、FFTの各周波数チャネルの位相の平均を見出すことによって推定し得：
【００４８】
【数３４】
2005506799.tif 000014
Cはスケーリング因子である。
【００４９】
タイミング・エラーτが判定された後、クロック・レート・エラー(すなわち、TとT2の差分)は式(3)より算定し得る。その場合、T2が既知であるので送信器クロック・レートTを判定し得る。
【００５０】
本発明の別の好適実施例においては、タイミング・エラーτの値は数値微分算法を用いて判定し得る。数値微分算法はωに対する式(10)のクロス・パワー・スペクトルの角の微分によってタイミング・エラーτのおおよその値をもたらすことを用いるものである。したがって、タイミング・エラーτは以下の式によって入手し得：
【００５１】
【数３５】
2005506799.tif 000015
Cはスケーリング因子でf(・)は2πを法とする演算による不連続性を補償する関数である。角変調は一般に〔-π,π〕なので、式(11)及び式(12)は一般に2πを法とする式になる。
【００５２】
その結果、タイミング・エラーτの推定は誤った推定値にラップされ得る。この問題点を回避するよう、タイミング・エラーτの推定は、タイミング・エラーτの平均値が算定される前にFFTの各周波数チャネルにてアンラップし得る。
【００５３】
本発明の更に別の好適実施例においては、タイミング・エラーτの値はまず、時間領域において式(2)のy1(nT2)と式(6)のy2(nT2)との相互相関を算定することによって判定し得る。次に相互相関の結果は周波数領域における複素パワー・スペクトルY(k)を入手するのにFFT装置に設けられる。タイミング・エラーは次に上記にて説明した方法の１つを用いてY(k)から判定される。
【００５４】
図３は制御器230中のタイミング・エラー・リカバリ・モジュール240内で実行される処理を表す構成図である。制御器230は図3に表された処理を行うよう、コンピュータ・ソフトウェア250内に記憶された方法工程を実行する。訓練列抽出装置310はデータを受信して、時間ｔ1にて受信された第１訓練列中のデータを抽出する。このデータはy1(nT2)として表される。このy1(nT2)のデータは高速フーリエ変換装置320に設けられ、そこではデータが周波数領域に変換される。y1(nT2)のデータに対する高速フーリエ変換装置320の出力は、Y1(ejw)である。
【００５５】
訓練列抽出装置310はデータを受信して時間ｔ2にて受信された後続の訓練列中のデータを抽出する。このデータはy2(nT2)として表される。y2(nT2)のデータは高速フーリエ変換装置330に設けられ、そこではデータは周波数領域に変換される。y2(nT2)のデータに対する高速フーリエ変換装置330の出力はY2(ejw)である。
【００５６】
２つの高速フーリエ変換装置320及び330は明瞭性の観点から図３にて別個の装置として表す。本発明の別の好適実施例においては、高速フーリエ変換装置320と高速フーリエ変換装置330とは単一の装置に実現し得る。
【００５７】
高速フーリエ変換装置330のY2(ejw)の出力は共役装置350においてその複素共役値に変換される。乗算装置340においては高速フーリエ変換装置320のY1(ejw)の出力は、共役装置350からのY2(e-jw)の複素共役値によって乗算されてY1(ejw)Y2(e-jw)の複素クロス・パワー・スペクトルを入手する。複素クロス・パワー・スペクトルは次にエラー算定装置360に設けられる。
【００５８】
エラー算定装置360は前述の方法でタイミング・エラーτを複素クロス・パワー・スペクトルの位相から判定する。エラー算定装置360の出力はフィルタ370にてフィルタされてタイミング・エラーτを表すタイミング・エラー信号を設ける。送信器クロック・レートTはその場合、前述の方法にてタイミング・エラーτから判定される。
【００５９】
図４は本発明の好適実施例の方法の工程を表す流れ図である。工程は参照番号400にて集合的に呼ばれる。
【００６０】
制御器230はデータを受信して時間ｔ1にて受信された第１訓練列中のｙ1データを抽出する(工程410)。制御器230は次に送信器クロック周期Tにほぼ等しいT2のレートにてｙ1データをサンプリングする(工程420)。制御器230は次にT2データ・レートを用いて第２訓練列が受信される時間ｔ2のおおよその値を算定する(工程430)。次に制御器230は時間ｔ2にて受信された第２訓練列中のｙ2データを抽出する(工程440)。
【００６１】
制御器230はｙ1データの時間領域表現をY1(ejw)の周波数領域表現に変換する(工程450)。制御器230はｙ2データの時間領域表現をY2(ejw)の周波数領域表現に変換する(工程460)。この説明において、工程450は明瞭性の観点から、先行する工程460として説明した。実際には工程450と工程460は同時に行い得る。
【００６２】
制御器230は次に、前述の方法で、Y1(ejw)に、Y2(ejw)の複素共役を乗算することによって複素クロス・パワー・スペクトルを算定する(工程470)。制御器230は次に複素クロス・パワー・スペクトルの平均位相からタイミング・エラーτを算定する(工程480)。最後に、制御器230はタイミング・エラーτの算定値及び、MとT2との既知の値から送信器クロック周期Tを算定する(工程490)。
【００６３】
図5は本発明の原理によって得られた検出タイミング・エラー情報が実際のタイミング・エラー情報に対して描かれている、シミュレーションの結果を表すグラフである。図５に表されるグラフは以下に示すMATLABコードを用いて生成された、シミュレーションから得られた結果を表す。
【００６４】
該シミュレーションはATSC8-VSBディジタル・テレビ標準チャネルを表したものである。ATSC8-VSB標準においては、700シンボルの長さの１訓練列(すなわち、「フィールド同期」)は等間隔にて送信される。各フィールド同期は832x313に等しいシンボル数だけ離れている。したがって、Mの値(すなわち、各連続する訓練列間の既知のシンボル数)は260,416に等しい。受信器は送信器のおおよそのクロック・レートを10.76MHzとみなす。この値は92.9ナノ秒に等しいT2の値に相当する。
【００６５】
図5はいくつかのタイミング・エラーに関するシミュレーションの結果を表すものである。時間t1でのチャネル・インパルス応答のh1(t)について、シミュレーションでは〔1  0  −1  0  0.5〕の値を用いた。t2でのチャネル・インパルス応答のh2(t)について、シミュレーションはh1(t)と、動的チャネルをシミュレートする任意の成分との和に等しい値を用いた。更に各点はh2(t)に異なった値を用いて生成された。例えば、シミュレーションにおける1点ではh2(t)の値は〔0.603  −0.096  −1.082  −0.1782  0.885〕であった。10dBの信号雑音比(SNR)を設けるよう任意雑音成分が更に加えられた。
【００６６】
図5を参照するとわかるように、本発明の方法はタイミング・エラーを非常にうまく取り戻すものである。おおよそ5ppmのタイミング・エラー精度が特徴的にみられた。各周波数チャネルでのタイミング・エラーは数値微分算法を用いて検出された。計算角はチャネル損傷の影響を低減するよう簡単な移動平均フィルタを用いてプレフィルタにかけられた。
【００６７】
図5のグラフ中のシミュレーションを生成するのに用いられたMATLABコードは以下の通りである。
【００６８】
本発明はその特定の実施例について詳説したが、当業者は、本発明の最も拡大された形態での着想及び範囲から逸脱することなく、本発明に種々の変更、置換、修正、手直し、及び改造を行い得ることを認識するはずである。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明のタイミング・リカバリ装置を有するディジタル・テレビ・セットの例の構成図である。
【図２】図１に表されたタイミング・リカバリ装置の詳細図を表す構成図である。
【図３】本発明のタイミング・リカバリ装置中のタイミング・エラー・リカバリ・モジュールにおいて遂行される一連の動作を表す構成図である。
【図４】本発明の1つの好適実施例の方法の工程を表す流れ図である。
【図５】本発明の原理によって入手された検出タイミング・エラー情報が実際のタイミング・エラー情報に対して描かれている、シミュレーションの結果を表すグラフである。
【図１】
2005506799.tif 000038
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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