(57)【要約】      （修正有）【課題】非正方格子上に配置されたスキャッタードパイロット信号から求められた伝送路推定値を、２次元の非分離フィルタを用いて他の格子上に補間する。【解決手段】受信機において、非正方に配置されたスキャッタードパイロットに対して非正方な通過域を持つ２次元フィルタを用いることで、高精度の伝送路推定を行うことができる。またこの２次元フィルタを２段構成により生成、並びに１次元フィルタより生成することによりハードウェアコストを削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】
２次元フィルタを用いた、地上デジタル放送のスキャッタードパイロット信号による伝送路推定装置。
【請求項２】
ハードウェアコストを削減した構成を持つ、２次元フィルタの計算を行う手法。
【請求項３】
地上デジタル放送用スキャッタードパイロットの補間を行うための、非正方な通過域を持つフィルタの設計と、構成回路の簡易構成法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、地上デジタル放送における受信機の復号装置及び方法に関連し、非正方に配置されたスキャッタードパイロットに対して、非正方な通過域を持つ２次元フィルタを用いることで、伝送路を推定する手段を備えている地上デジタル放送における受信機の復号装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  地上デジタル放送は固定受信用であるが、近年、移動体用デジタル放送受信装置が開発されている（例えば特許文献１）。【０００３】  地上デジタル放送の送信信号には、受信機側において伝送路推定や同期確立を目的とするスキャッタードパイロット（ＳＰ）が挿入されている。スキャッタードパイロット信号の配置図を図１に示す。スキャッタードパイロット信号は周波数軸上では１２キャリアに１本、時間軸上では４シンボルに１本配置されている。【０００４】  図１に示すスキャッタードパイロット（ＳＰ：●）の位置は、式（１）の行列により表すことができる。
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【０００５】  伝送路推定において、スキャッタードパイロットが配置されている位置の伝送路は高い精度で推定可能であるが、それ以外の部分（図１における位置○）に対応する伝送路推定値は、周囲のスキャッタードパイロットによる伝送路推定値から補間等の処理を行い、予測値を算出する。【０００６】  予測値の算出法としては、ＯＦＤＭシンボル方向およびサブキャリア方向に線形補間を行う方法や低域通過フィルタを用いた補間法がある（非特許文献１）。【０００７】  ２次元に配置されている点からの補間は、一般に２次元のディジタルフィルタを用いて行われる。ディジタルフィルタを用いた補間は、式（２）のように表される。
Ｙ（ｚ１，ｚ２）＝Ｈ（ｚ１，ｚ２）Ｘ（ｚ１，ｚ２）                （２）
ここで、２次元のディジタルフィルタが分離可能であるならば、ディジタルフィルタは式（３）のように表される。
Ｈ（ｚ１，ｚ２）＝Ｈ１（ｚ１）Ｈ２（ｚ２）                        （３）【０００８】
【特許文献１】  特開２００３−２７３７５９号公報
【０００９】
【非特許文献１】  三木信之、“地上デジタルテレビジョン放送”、トリケップス
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  前述した従来技術の地上デジタル放送に対応した移動体用受信装置の問題点として、２点が挙げられる。【００１１】  一つ目は、非正方上に配置されたスキャッタードパイロット信号から求められた伝送路の推定値を、他の格子上に高精度に補間することができない、ことである。例えば図２のような条件下において、ＯＦＤＭシンボル方向およびサブキャリア方向の両方に線形補間を行う方法では、ＢＥＲ（Ｂｉｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ）特性は１×１０−１程度（図３参照）であり、この補間法では必要なＢＥＲ特性を達成できないため、地上デジタル放送用データを復号することができない。【００１２】  二つ目は、より高精度の補間を行うためには、多大な演算器を必要とする、という点にある。例えば〔００１７〕に示すような非分離の低域通過フィルタを用いると、４９×２５＝１２２５タップが必要となり、実現に多大な演算器が必要となる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】  上記の課題を解決するために、本発明では、非正方格子上に配置されたスキャッタードパイロット信号から求められた伝送路推定値を、２次元の非分離フィルタを用いて他の格子上に補間する。【００１４】  また、２次元の非分離型フィルタを１次元から作成することで、非分離型の２次元フィルタを分離させ演算のための乗算器を減少させる。
【発明の効果】
【００１５】  本発明の地上デジタル放送受信機は、非正方格子上に配置されたスキャッタードパイロット信号から求められた伝送路推定値を、高精度に他の格子上に補間するため、高速道路上を移動する移動体上でＨＤＴＶ（高精細ＴＶ）を受信することが可能になる。図２の条件下では、ＢＥＲ（Ｂｉｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ）特性は２×１０−２となり（図３参照）、従来技術よりも改善可能である。また、本発明の地上デジタル放送受信機のための２次元非正方格子上での補間法は、非分離の２次元フィルタに比べ、少ない乗算回数で実現可能とする。加えて、本発明の手法では、簡易に非正方な通過域を持つフィルタを設計することができる。【００１６】  本発明の補間法は、少ない乗算回数で実現可能とすることを、２次元補間システムの演算量を見積もることにより示す。ここでは、演算量として出力１サンプルに対する乗算器数を用いる。図４のように２次元補間システムを直接かつフィルタを非分離で構成する際（非分離と略記）の乗算器数と、図５のように分離し、かつ、それぞれの段では、図６や図７のように分離して構成する際（分離と略記）の乗算器数について見積もる。結果を以下に示す。
【００１７】
2007143088.tif 000004な特性を持つ、Ｈｔｏｔａｌ（ｚ）の２次元のフィルタの大きさは４９×２５となる。従って、それぞれの乗算器数は、
非分離  ４９×２５＝１２２５
分離    Ｎ１＋２Ｎ２＝３３＋２×２５＝８３
となり、分離を行うことにより乗算器の数を削減することが可能である。
【発明の実施するための最良の形態】
【００１８】  本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】  図４は２次元補間システムのブロック線図である。ここで、Ｈｔｏｔａｌ（ｚ）は４９×２５のサイズのフィルタであり、そのうち９５０タップをひし形に持つ。スキャッタードパイロットの配置場所の制約より、ここではシステムを２つに分割し、補間処理を実行する。
【００２０】  図５は１段目と２段目に分割した補間システムのブロック線図である。この分割したシステムでは、まず１段目において図１の縦方向に１次元的に処理を行い、その後、２次元の処理を行う。
【００２１】  １段目の処理は時間方向の１次元の処理であり、スキャッタードパイロットの配置場所から、時間方向には零挿入率↑４の処理が施され、その後、１段目のフィルタＨ１（ｚ）として、３２タップ（次数−１）、通過域（−π／４，π／４）の低域通過フィルタを用いて補間される。このような１次元の処理は、図６のようにポリフェーズ要素に分解することが可能であり、式（４）のように表される。
Ｈ１（ｚ）＝Ｒ０（ｚ４）ｚ−３＋Ｒ１（ｚ４）ｚ−２＋Ｒ２（ｚ４）ｚ−１＋Ｒ３（ｚ４）                    （４）
そのため、ポリフェーズ要素に分解しない場合よりフィルタリングの処理を低レートで実現可能である。
【００２２】  ２段目の処理は、非正方の通過域を持つ２次元フィルタによる処理である。一般に非正方の通過域を持つ２次元フィルタは、非分離型のフィルタとして構成される。しかしながら、非正方の通過域を持つ２次元のフィルタを１次元のプロトタイプフィルタから生成することにより、分離可能なフィルタとして作成することが可能である。
【００２３】  以下に非正方の通過域を持つ２次元フィルタの生成手順を示す。ここで作成するフィ
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元のプロトタイプフィルタｐ（ｎ）を作成する。２次元フィルタを作成する際にエリアジングを発生させないように、ｐ（ｎ）通過域は、式（５）とする。
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【００２４】次に、１次元のプロトタイプフィルタから、２次元のフィルタを作成する。２次元のフィルタは、以下の式（６）で示される。
ｈ２（ｓ）（ｎ）＝ｐ（ｎ０）ｐ（ｎ１）                    （６）
式（６）を用いて、式（７）の操作を行う。
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すなわち、作成されたｈ２（ｓ）（ｎ）フィルタをダウンサンプリングすることにより生成する。
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作成された２次元フィルタＨ２（ｚ）は分離可能となる。Ｈ２（ｚ）は１７×２５のサイズのフィルタであり、そのうち２００タップをひし形に持つ。
【００２５】  本発明である、整数係数行列Ｍ２により生成された２次元のフィルタは、ポリフェーズ要素に分解可能である。Ｍ２におけるポリフェーズ要素は、式（８）のように表される。
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ここでＫｊは、行列Ｍ２により表現されたベクトルに囲まれた、今、補間を行おうとしている場所の位置座標ベクトルを示す。また、タイプ２のポリフェーズ表現は、式（６）のｈ（ｓ）（ｎ）を用いて表し直すと、式（９）となる。
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式（９）より、１次元のプロトタイプフィルタにて表現ができ、かつ、分離することが可
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の項は遅延成分を示しているので、図７のようにポリフェーズ要素にて分解できる。
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【００２６】  作成した補間フィルタの周波数特性として、図３内のＨｔｏｔａｌ（ｚ）の特性を図８に、図４内のＨ１（ｚ）の特性を図９に、Ｈ２（ｚ）の特性を図１０にそれぞれ示す。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】  地上デジタル放送送信機において挿入されるスキャッタードパイロット信号の配置図
【図２】  計算機シミュレーションに用いた伝送信号パラメータ表
【図３】  図２の条件下で、計算機シミュレーションにより得られた、ＯＦＤＭシンボル方向およびサブキャリア方向の両方に線形補間を行う方法（ｌｉｎｅａｒ−ｌｉｎｅａｒ）、２次元の非分離型フィルタを用いて補間を行う方法（２Ｄ）の補間精度を示すＣＮＲ−ＢＥＲ特性グラフ
【図４】  本発明に係る補間システムを示すブロック図
【図５】  本発明である２段に分離した補間システムを示すブロック図
【図６】  本発明である１段目の補間システムの処理構成図
【図７】  本発明である２段目の補間システムの処理構成図
【図８】  図４内のフィルタＨｔｏｔａｌ（ｚ）の振幅特性
【図９】  図５内のフィルタＨ１（ｚ）の振幅特性
【図１０】  図５内のフィルタＨ２（ｚ）の振幅特性
【符号の説明】
【００２８】１０．．．アップサンプラ
１１．．．補間フィルタ
１２．．．遅延器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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