(57)【要約】【課題】伝送路による歪みが大きい場合でも、有効シンボル期間とＦＦＴ窓との時間差による周波数特性のみを抽出し、これを補正することによって伝送路特性を推定する伝送路特性推定装置を提供する。【解決手段】受信したＯＦＤＭ信号の同期を再生する同期再生回路と、有効シンボル期間に相当する期間の信号を抽出するＦＦＴ窓処理回路と、前記ＦＦＴ窓処理回路において抽出したＯＦＤＭ信号の有効シンボル期間をＦＦＴ処理し、その結果を出力するＦＦＴ回路と、前記ＦＦＴ回路から出力されるキャリアシンボルから周波数特性を算出する周波数特性算出回路と、前記周波数特性算出回路の出力に遅延を加え出力する遅延回路と、前記周波数特性算出回路の出力から必要な成分を取り出し、主波成分のみを抽出する時間窓フィルタ処理回路と、前記遅延回路の出力を前記時間窓フィルタ処理回路の出力で除算することにより伝送路特性を補正する除算器とを具える。【選択図】        図１
2004320677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信したＯＦＤＭ信号の同期を再生する同期再生回路と、有効シンボル期間に相当する期間の信号を抽出するＦＦＴ窓処理回路と、前記ＦＦＴ窓処理回路において抽出したＯＦＤＭ信号の有効シンボル期間をＦＦＴ処理し、その結果を出力するＦＦＴ回路と、前記ＦＦＴ回路から出力されるキャリアシンボルから周波数特性を算出する周波数特性算出回路と、前記周波数特性算出回路の出力に遅延を加え出力する遅延回路と、前記周波数特性算出回路の出力から必要な成分を取り出し、主波成分のみを抽出する時間窓フィルタ処理回路と、前記遅延回路の出力を前記時間窓フィルタ処理回路の出力で除算することにより伝送路特性を補正する除算器とを具えることを特徴とする伝送路特性推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の伝送路特性推定装置を具えることを特徴とするＯＦＤＭ信号復調装置。
【請求項３】
請求項１に記載の伝送路特性推定装置を具え、親局波の伝送路特性を除去するように構成したことを特徴とする回り込みキャンセラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）信号復調装置に関し、特に、ＯＦＤＭ信号復調装置における伝送路特性を推定する装置に関する。本発明は、回り込みキャンセラにも関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来のＯＦＤＭ信号復調装置における伝送路特性の推定を行う部分の構成を示すブロック図である。ＦＦＴ（高速フーリエ変換）窓処理回路２は、同期再生回路１からのシンボルパルスに基づいて、受信したＯＦＤＭ信号から有効シンボル期間に相当する時間の信号を抽出する。ＦＦＴ回路３において、前記信号をＦＦＴ処理し、周波数領域に変換する。この周波数領域信号を、以下ではキャリアシンボルと呼ぶ。周波数特性算出回路４において、前記キャリアシンボルから周波数特性
【外１】
2004320677.tif 000003
を得る。ここで、ＦＦＴ窓処理回路２において有効シンボル期間とＦＦＴ窓位置との間に時間差τがある場合、周波数特性
【外２】
2004320677.tif 000004
にはτに比例した傾きの直線位相成分ｅ−ｊωτが加わっておりサブキャリア周波数に比例した量の位相回転を生じていることになる。そこで、位相特性傾斜成分抽出回路２０において、周波数位相特性の周波数軸に対する傾きｓを抽出する。これにより、次式のように有効シンボル期間とＦＦＴ窓位置との間の時間差が得られる。
【数１】
2004320677.tif 000005
位相回転回路２１によって、有効シンボル期間とＦＦＴ窓位置との間の時間差τによってキャリアシンボルに加わる位相回転ｅ−ｊωτを、逆符号の位相回転を加えることによって、周波数位相特性から有効シンボル期間とＦＦＴ窓位置との間の時間差による直線位相成分を除去することができる。また、主波の周波数特性は帯域において振幅が一定、位相が０であるため、主波レベル検出回路２２によって、全帯域の周波数特性の平均を取ることで主波の周波数特性が得られる。除算器２３によって、位相特性補正後の周波数特性を主波の周波数特性で除算することによって、振幅成分の較正を行う。
【０００３】
次に、位相特性傾斜成分抽出回路２０における周波数位相特性から周波数軸に対する位相の傾きを抽出する手段について説明する。図６は、従来の伝送路特性推定に用いる位相特性傾斜成分抽出回路の原理を示す図である。一般に演算によって求める各パイロットシンボルを伝送するサブキャリアの周波数における周波数特性ｆ＝ｉ＋ｊｑの位相は次式のように表される。
φ＝ａｔａｎ（ｑ，ｉ）＋２ｎπ                              （２）
ここでａｔａｎはｑとｉからｉ＋ｊｑの位相を返す関数であり、−π〜πの値をとる。ｎは任意の整数であり、一意に決定することはできない。そのため周波数位相特性には図６ａのような不連続点が生じる。そこで、これを図６ｂのように連続した特性にした後に傾きを求める必要がある。この位相連続化処理は、隣接するパイロットシンボルを伝送するサブキャリア間の位相差が予め設定したしきい値以下であることを仮定して行う。しきい値を超えた場合、それは位相特性ではなく、式（２）におけるｎの値の違いによる不連続であるとする。これによりパイロットシンボルを伝送するサブキャリア間の位相差があるしきい値以下になるように式（２）のｎを決定してゆくことによって、位相特性における不連続点を滑らかにつなげていく。
【０００４】
上記のように連続化を施された位相特性を、最小二乗法を用いて図６ｃのように一次関数で近似することによって、位相特性の傾きを抽出する。さらに抽出された傾きを、有効シンボル期間とＦＦＴ窓位置との時間差に換算し、周波数位相特性に加わる位相回転と逆符号の位相回転を加えることによって、ＦＦＴ窓処理回路２における有効シンボル期間とＦＦＴ窓位置との時間差による周波数特性の直線位相成分を除去する（図６ｄ）。上記ＯＦＤＭ信号復調装置の詳細については特開２０００−２９５１９５号公報「ＯＦＤＭ復調装置」および特開２０００−３４１２３８号公報「回り込みキャンセラ」を参照されたい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
伝送路特性の推定を従来の技術によって行う場合、前述したようにその過程において、周波数位相特性の連続化処理を行った後に、その傾斜成分を検出する必要がある。しかし、このような連続化処理においては、隣接するパイロットシンボルを伝送するサブキャリア間における位相差が、予め設定したしきい値以下になるように行っていくので、伝送路による周波数位相特性が隣接したキャリア間で前記しきい値を超える場合、連続化が正確に行われず、結果として有効シンボル期間とＦＦＴ窓位置との時間差による周波数位相特性の補正が正しく行われず、正確な伝送路特性の推定が行えないという問題があった。
【０００６】
さらに従来の方法では、伝送路特性の推定をＤＳＰ等によるハードウェアで実現する場合、有効シンボル期間とＦＦＴ窓位置との時間差を求める際に用いる位相連続化処理の過程において条件分岐が存在するため、パイプライン処理にボトルネックが生じ、高速に動作させることができないという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、伝送路による歪みが大きい場合でも、有効シンボル期間とＦＦＴ窓位置との時間差による周波数特性のみを抽出し、これを補正することによって正しい伝送路特性を推定することにより、上述した従来の方法における問題を解消した伝送路特性推定装置を提供することにある。また、ハードウェアで実現する場合、高速に動作する伝送路特性推定装置を提供することにある。本発明の他の目的は、このような伝送路特性推定装置を具えるＯＦＤＭ復調装置を提供することにある。本発明のさらに他の目的は、このような伝送路特性推定装置を具える回り込みキャンセラを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明による伝送路特性推定装置は、受信したＯＦＤＭ信号の同期を再生する同期再生回路と、有効シンボル期間に相当する期間の信号を抽出するＦＦＴ窓処理回路と、前記ＦＦＴ窓処理回路において抽出したＯＦＤＭ信号の有効シンボル期間をＦＦＴ処理し、その結果を出力するＦＦＴ回路と、前記ＦＦＴ回路から出力されるキャリアシンボルから周波数特性を算出する周波数特性算出回路と、前記周波数特性算出回路の出力に遅延を加え出力する遅延回路と、前記周波数特性算出回路が出力する周波数特性信号から必要な成分を取り出し、主波成分のみを抽出する時間窓フィルタ処理回路と、前記遅延回路の出力を前記時間窓フィルタ処理回路の出力で除算することにより前記周波数特性算出回路が出力する伝送路特性を補正する除算器とを具えることを特徴とする。
【０００９】
【発明の効果】
このようにすれば、有効シンボル期間とＦＦＴ窓位置との時間差による周波数特性の補正と、主波成分による振幅・位相特性の補正とを時間窓フィルタと除算器のみで構成することができるため、伝送路特性推定装置を簡単な回路構成で高速に動作させることが可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態によるＯＦＤＭ復調装置の構成を示すブロック図である。図１において、ＯＦＤＭ信号を２系統に分配し、それぞれ同期再生回路１およびＦＦＴ窓処理回路２に供給する。同期再生回路１は、シンボルパルスをＦＦＴ窓処理回路２に供給する。ＦＦＴ窓処理回路２の出力をＦＦＴ回路３に供給する。ＦＦＴ回路３の出力を周波数特性算出回路４に供給する。周波数特性算出回路４の出力を２系統に分配し、それぞれ時間窓フィルタ処理回路５および遅延回路２３に供給する。遅延回路２３は時間窓フィルタ処理回路５の遅延時間と同じ遅延を周波数特性算出回路４から供給される周波数特性信号に与え、除算器６に供給する。時間窓フィルタ処理回路５の出力を除算器６に供給する。除算器６の出力を、推定した伝送路特性として外部に出力する。以上のように構成された図１のＯＦＤＭ復調装置の動作を以下に詳細に説明する。
【００１１】
図１において、同期再生回路１は、外部から供給されるＯＦＤＭ信号の同期を再生し、有効シンボル期間の先頭を示すシンボルパルスを生成し、ＦＦＴ窓処理回路２に出力する。ＦＦＴ窓処理回路２は、外部から供給されるＯＦＤＭ信号に関して、同期再生回路１から供給されるシンボルパルスを基にシンボル位置を決定し、有効シンボル期間に相当するＦＦＴ窓を設定し、ＯＦＤＭ信号の有効シンボル期間の信号を抽出する。ここで供給されているシンボルパルスに誤差がある場合、ＦＦＴ窓処理回路２において設定されるＦＦＴ窓位置と想定しているＦＦＴ窓位置との間に時間差が生じる。この時間差τは、推定すべき伝送路の周波数位相特性に以下の式（３）に示す直線位相成分を加えることになる。
Δφ＝−２πｆτ                                              （３）
ここでｆはサブキャリアの周波数を示している。ＦＦＴ回路３は、ＦＦＴ窓処理回路２において抽出された有効シンボル期間の信号をＦＦＴ処理し、キャリアシンボルとして周波数特性算出回路に出力する。周波数特性算出回路は、供給されたキャリアシンボルから周波数特性を算出し、時間窓フィルタ処理回路５および遅延回路２３に供給する。遅延回路２３は時間窓フィルタ処理回路５の遅延時間と同じ遅延を周波数特性算出回路４から供給される周波数特性信号に与え、除算器６に供給する。時間窓フィルタ処理回路５は、供給される周波数特性に時間窓フィルタ処理を施すことによって主波のみの周波数特性を抜き出し、除算器６に供給する。除算器６は、遅延回路２３から供給される、周波数特性算出回路４が算出した周波数特性を時間窓フィルタ処理回路５から供給される主波のみの周波数特性で除算することによって、伝送路特性を補正する。
【００１２】
次に、時間窓フィルタ処理回路５において、主波のみの周波数特性を抜き出す方法について説明する。図２は、図１における時間窓フィルタ回路５における通過帯域の設定の原理を示すための、時間窓フィルタ処理回路５に供給される周波数特性の時間領域表現である遅延プロファイル
【外３】
2004320677.tif 000006
を示すグラフである。ここで、図２に示すような遅延プロファイル上での時間窓を通過帯域とするようなフィルタを時間窓フィルタと呼ぶ。
【外４】
2004320677.tif 000007
は、伝送路のみの遅延プロファイルをｈ（ｔ）とすると、以下の式（４）の関係にある。
【数２】
2004320677.tif 000008
また、周波数領域では、以下の式（５）の関係にある。
【数３】
2004320677.tif 000009
ここで、図２における時間窓ｔ１＜ｔ＜ｔ２においては、主波以外の伝送路特性は含まれていないと考える。この場合、上記の範囲において、主波以外の成分は含まれていないため、この部分をフィルタリングにより抽出することにより、図１のＦＦＴ窓処理回路２における有効シンボル期間とＦＦＴ窓との時間差τがｔ１＜τ＜ｔ２であれば、以下の式（６）で示す主波の振幅および位相特性
【外５】
2004320677.tif 000010
を得ることができる。
【数４】
2004320677.tif 000011
よって、図１の除算器６によって、
【外６】
2004320677.tif 000012
を
【外７】
2004320677.tif 000013
で除算することによって、次式のように伝送路特性を得る。
【数５】
2004320677.tif 000014
図２における時間窓については、ｔ１＜ｔ＜ｔ２の間に主波が含まれている必要があるため、ＦＦＴ窓と有効シンボル期間との時間差τを含むように、ｔ１、ｔ２を設定する。
【００１３】
本発明による伝送路特性の推定はフィルタと除算器で行うことができ、ハードウェアによる高速な動作が可能である。
【００１４】
図３は、図１の周波数特性算出回路４の構成の一例を示すブロック図である。パイロット抽出回路７は、外部から供給されるキャリアシンボルのうち、所定の周波数のＯＦＤＭサブキャリアによって伝送されるパイロットシンボルのみを抽出し、除算器８に供給する。パイロット発生回路９は、所定の周波数のＯＦＤＭサブキャリアによって送信される振幅と位相が既知のパイロットシンボルを発生し、除算器８に供給する。除算器８は、パイロット抽出回路７から供給される受信したパイロットシンボルを、パイロット発生回路９から供給される既知のパイロットシンボルで除算することによって、伝送路の周波数特性を得て、内挿処理回路１０に供給する。ここで得られる周波数特性は、パイロットシンボルの周波数における値のみに関するものであるため、内挿処理回路１０は、除算器８から供給される周波数特性を内挿処理し、すべてのＯＦＤＭサブキャリアに関する周波数特性として外部に出力する。上記の受信シンボルから周波数特性を算出する手法の詳細については、テレビジョン学会技術報告Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．５３，ＰＰ．５５−６０「ＯＦＤＭ復調における適応等化方式の検討」を参照されたい。
【００１５】
次に、本発明を回り込みキャンセラに適用した例を示す。図４は、回り込みキャンセラを使用した放送波中継局を示すブロック図である。中継局では、親局波と、自局から送信され回り込み伝搬路１８を経由して到来する回り込み波とが合成されて受信される。受信された信号は、受信周波数変換回路１１を経て、回り込みキャンセラ１９に入力される。回り込みキャンセラ１９は、回り込み波のみを除去し、送信周波数変換回路１７を経て再送信する。
【００１６】
図４の回り込みキャンセラ１９内の動作について説明する。減算器１２は、外部から供給される受信信号から、後述するように適応フィルタ回路１４によって生成される回り込み波のレプリカを減じ、バンドパスフィルタ１３に供給する。バンドパスフィルタ１３は、減算器１２から供給される信号をフィルタ処理し、適応フィルタ回路１４と、伝送路特性推定回路１５と、外部とに供給する。伝送路特性推定回路１５は、バンドパスフィルタ１３から供給される信号に関して回り込みを含む伝送路特性の推定を行い、推定結果をフィルタ係数生成回路１６に供給する。フィルタ係数生成回路１６は、伝送路特性推定回路１５から供給される回り込みを含む伝送路特性の推定結果を基に回り込み伝搬路１８のみの伝送路特性を算出してフィルタ係数を生成し、適応フィルタ回路１４に供給する。適応フィルタ回路１４は、フィルタ係数生成回路１６から供給されるフィルタ係数を用い、バンドパスフィルタ１３から供給される信号をフィルタ処理し、回り込み波のレプリカを生成し、減算器１２に供給する。
【００１７】
ここで、図４における伝送路特性推定回路１５に本発明の手法を適用することができる。図４の構成による回り込みキャンセラでは、遅延プロファイル上の親局波と回り込み波の先頭との遅延時間差は、受信周波数変換回路１１とバンドパスフィルタ１３と送信周波数変換回路１７とにおける遅延分の時間以上となる。よって、受信周波数変換回路１１とバンドパスフィルタ１３と送信周波数変換回路１７とにおける遅延時間の和を、図１の時間窓フィルタ処理回路５における通過帯域幅とすることができる。
【００１８】
また、時間窓フィルタ処理回路５において抽出される通過帯域ｔ１＜ｔ＜ｔ２に、到来時間が主波に近いマルチパス遅延波が存在する場合、時間窓フィルタ処理回路５において抽出される主波成分にはこのマルチパス遅延波による特性も含まれる。したがって、図１における除算器６によってこのマルチパス遅延波を含む親局波を主波として抽出された周波数特性で除算を行うため、推定される伝送路特性からは、親局波との到来時間差τｄがｔ１＜τｄ＜ｔ２の遅延波成分は除去される。これにより、図４のフィルタ係数生成回路１６において、供給される回り込みを含んだ伝送路特性から生成される回り込みのみの伝送路特性から、親局波に含まれる到来時間が主波に近いマルチパス遅延波に起因する誤差を排除し、その推定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるＯＦＤＭ復調装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１における時間窓フィルタ回路における通過帯域の設定の原理を示すグラフである。
【図３】図１の周波数特性算出回路の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】本発明を適用することができる、回り込みキャンセラを使用する放送波中継局の構成の一例を示すブロック図である。
【図５】従来のＯＦＤＭ信号復調装置における伝送路特性の推定を行う部分の構成を示すブロック図である。
【図６】ａないしｄは、従来の伝送路特性推定に用いる位相特性傾斜成分抽出回路の原理を示す図である。
【符号の説明】
１  同期再生回路
２  ＦＦＴ窓処理回路
３  ＦＦＴ回路
４  周波数特性算出回路
５  時間窓フィルタ処理回路
６、８、２３  除算器
７  パイロット抽出回路
９  パイロット発生回路
１０  内挿処理回路
１１  受信周波数変換回路
１２  減算器
１３  バンドパスフィルタ
１４  適応フィルタ回路
１５  伝送路特性推定回路
１６  フィルタ係数生成回路
１７  送信周波数変換回路
１８  回り込み伝搬路
１９  回り込みキャンセラ
２０  位相特性傾斜成分抽出回路
２１  位相回転回路
２２  主波レベル検出回路
２３  遅延回路
【図１】
2004320677.tif 000015
【図２】
2004320677.tif 000016
【図３】
2004320677.tif 000017
【図４】
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【図５】
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【図６】
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