(57)【要約】      （修正有）【課題】本発明は、マルチパス耐性とフェージング耐性とを両立させることを目的とする。【解決手段】本発明のＯＦＤＭ受信装置は、信号を受信する受信部と、この受信部から出力された第１時間間隔の信号を用いて伝送路歪みを推定する第１伝送路推定部と、受信部から出力された第１時間間隔より短い第２時間間隔の信号を用いて伝送路歪みを推定する第２伝送路推定部と、第１伝送路推定部からの信号と第２伝送路推定部からの信号のうち制御部からの制御信号に基づいていずれか一方を選択し出力する選択部と、この選択部からの伝送路推定信号に基づいて受信部から出力された受信信号を補正する補正部とを有する。そして、上記制御部は受信部の受信状態に基づいて選択部への制御信号を決定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＯＦＤＭ信号を受信する受信部と、この受信部から出力された第１時間間隔の信号を用いて伝送路歪みを推定する第１伝送路推定部と、前記受信部から出力された第１時間間隔より短い第２時間間隔の信号を用いて伝送路歪みを推定する第２伝送路推定部と、前記第１伝送路推定部からの伝送路推定信号と前記第２伝送路推定部からの伝送路推定信号のうち制御部からの制御信号に基づいていずれか一方を選択し出力する選択部と、この選択部からの伝送路推定信号に基づいて前記受信部から出力された受信信号を補正する補正部とを有し
前記制御部は、前記受信部の受信状態に基づいて選択部への前記制御信号を決定するＯＦＤＭ受信装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記受信部が受信する前記ＯＦＤＭ信号の周波数を設定すると共に、設定した前記ＯＦＤＭ信号の周波数が所定値未満の場合には前記選択部に対して前記第１伝送路推定部からの信号を選択する制御信号を出力し、設定した前記ＯＦＤＭ信号の周波数が所定値以上の場合には前記選択部に対して前記第２伝送路推定部からの信号を選択する制御信号を出力する請求項１に記載のＯＦＤＭ受信装置。
【請求項３】
前記受信部が受信した前記ＯＦＤＭ信号の受信レベルを検出する受信レベル検出部と、この受信レベル検出部から出力された前記ＯＦＤＭ信号の受信レベルに基づいて前記ＯＦＤＭ信号のフェージング周波数を推定し前記制御部に出力するフェージング周波数推定部とをさらに有し、前記制御部は、前記フェージング周波数推定部から出力された前記フェージング周波数が所定値未満の場合には前記選択部に対して前記第１伝送路推定部からの信号を選択する制御信号を出力し、前記フェージング周波数推定部から出力された前記フェージング周波数が所定値以上の場合には前記選択部に対して前記第２伝送路推定部からの信号を選択する制御信号を出力する請求項１に記載のＯＦＤＭ受信装置。
【請求項４】
前記受信部が受信した前記ＯＦＤＭ信号の信号品質を計測する信号品質計測部をさらに有し、前記制御部は、前記信号品質計測部から出力された前記信号品質が所定値よりも劣化した場合に、前記選択部に他方の伝送路推定部からの信号を選択させる制御信号を出力する請求項１に記載のＯＦＤＭ受信装置。
【請求項５】
前記信号品質計測部が計測する信号品質は、前記受信部が受信した前記ＯＦＤＭ信号の信号レベルである請求項４に記載のＯＦＤＭ受信装置。
【請求項６】
前記信号品質計測部が計測する信号品質は、前記受信部が受信した前記ＯＦＤＭ信号のキャリアレベルとノイズレベルの比である請求項４に記載のＯＦＤＭ受信装置。
【請求項７】
前記信号品質計測部が計測する信号品質は、前記受信部が受信した前記ＯＦＤＭ信号のビット誤り率である請求項４に記載のＯＦＤＭ受信装置。
【請求項８】
前記制御部は前記選択部に出力する制御信号を変化させた場合には、一定時間は前記選択部への制御信号の状態を保持するようにした請求項１に記載のＯＦＤＭ受信装置。
【請求項９】
前記受信部に接続された伝送路推定部を３以上有し、前記選択部は前記制御部からの制御信号に基づいて前記伝送路推定部からの信号のいずれか１つを選択する請求項１に記載のＯＦＤＭ受信装置。
【請求項１０】
ＯＦＤＭ信号を受信する受信部と、この受信部から出力された第１時間間隔の信号を用いて伝送路歪みを推定する第１伝送路推定部と、前記受信部から出力された第１時間間隔より短い第２時間間隔の信号を用いて伝送路歪みを推定する第２伝送路推定部と、前記第１伝送路推定部からの信号と前記第２伝送路推定部からの信号のうち制御部からの制御信号に基づいていずれか一方を選択し出力する選択部と、この選択部からの伝送路推定信号に基づいて前記受信部から出力された受信信号を補正する補正部と、この補正部の出力側に接続された信号処理部と、この信号処理部の出力側に接続された表示部とを有し、
前記制御部は、前記受信部の受信状態に基づいて選択部への前記制御信号を決定するＯＦＤＭ受信機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直交周波数分割多重（以下、ＯＦＤＭと称す）信号を受信し、伝送路特性を推定して受信性能を向上させるＯＦＤＭ受信装置とこれを用いたＯＦＤＭ受信機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＯＦＤＭ変調方式を採用したデジタル放送が開始され、さらに携帯受信端末でも視聴できる１セグメント放送が開始された。
【０００３】
しかし携帯端末受信システムにおいては、家庭用大型アンテナに比べて小型サイズのアンテナを用いて地上高が低い位置で信号を受信する必要があり、また利用者が移動しながら視聴するので、受信環境が大幅に劣化する。特に、マルチパスに起因する周波数選択性の伝送路歪みや、移動受信に起因するフェージングなど、劣悪な受信環境において、受信した信号波形から送信時の信号波形を復元し、放送番組を再生する必要がある。
【０００４】
従来、このような劣悪な受信環境においては伝送路補正技術が有効であることが知られている。
【０００５】
伝送路補正技術とは、伝送路によって生じる波形歪みを推定し、受信信号の歪みを除去することにより補正する技術である。デジタル放送においては送受信間で既知であるパイロット信号を周波数軸方向および時間軸方向に所定の間隔で配置しているため、受信装置は受信したパイロット信号と受信機内部で生成したパイロット信号の差分から振幅変動量および位相回転量を算出し、伝送路で発生した波形歪みや時間変動を知ることができる。従って、この情報を基に補間処理を行うことにより、パイロット信号以外のデータ信号位置の波形歪みおよび時間変動を推定し、補正処理を行うことによりマルチパス耐性やフェージング耐性を改善することができる。
【０００６】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、非特許文献１が知られている。
【非特許文献１】井口貨敬／森良輔／木曽田晃／神野一平、地上デジタル放送受信器における斜め補間方式を用いた伝送路推定、電子情報通信学会大会講演論文集、ＶＯＬ．２００５  ソサイエティ  １  Ｐａｇｅ５３１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、パイロット信号を用いた伝送路推定においては、推定処理に用いるパイロット信号位置によって受信特性が大きく変化する。例えば、時間軸方向（シンボル方向）に第１間隔だけ離れて配置されたパイロット信号を用いて伝送路推定処理を行った場合と、第１間隔より短い第２間隔だけ離れて位置されたパイロット信号を用いて伝送路推定処理を行った場合では、受信信号の時間変動に対する追従性および周波数選択性歪みに対する推定精度が異なった結果が得られ、そのためマルチパス耐性やフェージング耐性が異なったものとなる。
【０００８】
従来はいずれか一方の伝送路推定方法を用いた補間処理を行っていたため、マルチパス耐性とフェージング耐性とを両立させることが困難であった。
【０００９】
そこで本発明は、マルチパス耐性とフェージング耐性とを両立させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明のＯＦＤＭ受信装置は、ＯＦＤＭ信号を受信する受信部と、この受信部から出力された第１時間間隔の信号を用いて伝送路歪みを推定する第１伝送路推定部と、受信部から出力された第１時間間隔より短い第２時間間隔の信号を用いて伝送路歪みを推定する第２伝送路推定部と、第１伝送路推定部からの伝送路推定信号と第２伝送路推定部からの伝送路推定信号のうち制御部からの制御信号に基づいていずれか一方を選択し出力する選択部と、この選択部からの伝送路推定信号に基づいて受信部から出力された受信信号を補正する補正部とを有する。そして、上記制御部は受信部の受信状態に基づいて選択部への制御信号を決定する。
【発明の効果】
【００１１】
上記手段により、第１伝送路推定部としてマルチパス耐性に優れた伝送路推定手法を用い、第２伝送路推定部としてフェージング耐性に優れた伝送路推定手法を用い、受信部の受信状態に応じていずれか一方の推定結果を選択的に用いて補正処理を行うことにより、フェージング耐性とマルチパス耐性とを両立させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（実施の形態１）
以下、本発明における実施の形態１について図１から図４を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１における受信装置のブロック図である。
【００１３】
図１において、ＯＦＤＭ受信装置１は、ＯＦＤＭ信号を受信する受信部２と、この受信部２から出力された第１時間間隔の信号を用いて伝送路歪みを推定する第１伝送路推定部３と、受信部２から出力された第１時間間隔より短い第２時間間隔の信号を用いて伝送路歪みを推定する第２伝送路推定部４と、第１伝送路推定部３からの伝送路推定信号と第２伝送路推定部４からの伝送路推定信号のうち制御部５からの制御信号に基づいていずれか一方を選択し出力する選択部６と、この選択部６からの伝送路推定信号に基づいて受信部２から出力された受信信号を補正する補正部７とを有する。また受信部２は、高周波信号にて送信されたＯＦＤＭ信号を受信するアンテナ８と、このアンテナ８が受信した高周波信号を中間周波信号に変換するチューナ部９と、このチューナ部９から出力されたアナログ信号である中間周波信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部１０と、このＡＤ変換部１０から出力されたデジタル信号に対して直交検波処理を行う直交検波部１１と、この直交検波部１１から出力された信号デジタルフーリエ変換処理を行うことにより時間軸信号を周波数軸信号に変換する高速フーリエ変換部１２を有する。尚、このＯＦＤＭ受信装置１を搭載したＯＦＤＭ受信機器（図示せず）は、補正部７の出力側に接続された信号処理部（図示せず）と、この信号処理部の出力側に接続された表示部（図示せず）とを有する。
【００１４】
パイロット信号を有する場合の伝送路推定部３，４における推定手法を図を用いて説明する。図２はＯＦＤＭ信号の信号配置を示している。黒丸で示した位置にはパイロット信号が配置され、白丸で示した位置にはデータ信号が配置されている。パイロット信号は送受信間で既知の信号であるため、ＯＦＤＭ受信装置１は、受信したパイロット信号を用いて伝送路推定を行い、データ信号に対して補正処理を行うことができる。ここで伝送路推定の処理方法としていくつかの手法がある。
【００１５】
第１手法は、図２に点線矢印にて示すように、同一キャリア内の時間軸方向に並んだパイロット信号を用いてその間に位置するデータ信号を補間する。その結果、図３に示すように同一シンボルにおいてパイロット信号および時間軸補間された信号が３キャリア置きに得られる。さらにこれらパイロット信号および時間軸補間された信号を用いて周波数軸方向に補間を行うことにより、全てのデータ信号位置における伝送路推定値（図示せず）が得られる。
【００１６】
第２手法は、図４に点線矢印にて示すように、斜め方向に補間を行う。その結果、図５に示すようにパイロット信号および斜め補間された信号が得られ、さらにこれらパイロット信号および斜め補間された信号を用いて周波数軸方向に補間を行うことにより、全てのデータ信号位置における伝送路推定値（図示せず）が得られる。
【００１７】
ここで第１手法と第２手法を比較すると、第１手法は時間軸方向に４シンボル毎に配置されたパイロット信号を用いているのに対し、第２手法は斜め方向に３シンボル毎に配置されたパイロット信号を用いて補間を行っている。従って、時間変動に対する追従性は第２手法の方が優れており、フェージング耐性の改善が大きい。一方、第１手法は周波数軸方向に３キャリア毎に配置されたパイロット信号または時間軸補間信号を用いているのに対し、第２手法は４キャリア毎に配置されたパイロット信号または斜め補間信号を用いている。従って、周波数選択性歪みに対しては第１手法の方が優れており、マルチパス耐性の改善が大きい。
【００１８】
従って、第１伝送路推定部３は前述の第１手法を用いて推定した結果を出力し、第２伝送路推定部４は前述の第２手法を用いて推定した結果を出力し、制御部５は、受信部２の受信状態に基づいて、周波数選択性歪みが大きいために受信信号品質が劣化する場合には第１伝送路推定部３を選択する制御信号を出力し、時間変動が大きいために受信信号品質が劣化する場合には第２伝送路推定部４を選択する制御信号を出力する。そして、選択部６は制御部５からの制御信号に従って、いずれか一方の伝送路推定信号を選択して出力し、補正部７は選択部６から入力される伝送路推定信号を用いて受信部２から出力された受信信号の補正を行うことにより、受信状態に応じて最適な伝送路推定手法を選択し、マルチパス耐性とフェージング耐性とを両立させることができる。
【００１９】
制御部５における簡易な制御方法として、受信する高周波信号の周波数に応じて、伝送路推定手法を選択する方法があり、これについて以下説明する。信号を受信可能なＯＦＤＭ受信装置１の最大移動速度は、受信信号の時間変動の速度すなわちフェージング周波数と相関がある。受信周波数をｆｃ、信号を受信可能な最大フェージング周波数をｆｄｍａｘ、光速をｃとすると、信号を受信可能なＯＦＤＭ受信装置１の最大移動速度ｖｍａｘは（数１）で表される。
【００２０】
【数１】
2007329626.tif 000003
【００２１】
すなわち、受信周波数ｆｃとＯＦＤＭ受信装置１の最大移動速度ｖｍａｘは反比例の関係にある。ここで、前述の第１手法で受信可能な最大フェージング周波数をｆｄｍａｘ１、第２手法で受信可能な最大フェージング周波数をｆｄｍａｘ２（＞ｆｄｍａｘ１）とすると、第１手法では、
【００２２】
【数２】
2007329626.tif 000004
【００２３】
で表される受信周波数まで受信可能であり、第２手法では、
【００２４】
【数３】
2007329626.tif 000005
【００２５】
で表される受信周波数まで受信可能である（ｆｃ＿ｔ１＜ｆｃ＿ｔ２）。前述の通り、マルチパス耐性については第１手法の方が優れているため、制御部５は、受信周波数がｆｃ＿ｔ１未満の場合には第１手法による伝送路推定を行う第１伝送路推定部３が選択されるように制御し、受信周波数がｆｃ＿ｔ１以上の場合には第２手法による伝送路推定を行う第２伝送路推定部４が選択されるように制御を行えば良い。これにより、広い受信周波数範囲で所望の移動受信性能を確保することができ、また受信周波数が低い場合にはマルチパス耐性を確保することが可能となる。例えば、車載受信などあらかじめＯＦＤＭ受信装置１が移動する最高速度が分かっている用途において、受信周波数ｆｃが小さい場合に、第１伝送路推定部３を選択することにより、マルチパス耐性を高めることができる。
【００２６】
なお、受信周波数ｆｃによって２つの伝送路推定部３，４の伝送路推定手法を変化させても良い。即ち、上記第１時間間隔と第２時間間隔とを受信周波数ｆｃによって変化するように制御することにより、更にフェージング耐性とマルチパス耐性との両立を図ることができる。
【００２７】
尚、伝送路推定の手法としては様々なものが提案されており、システムによっては伝送情報量を増やすためにパイロット信号を用いずに推定する手法も検討されている。このようなシステムにおいても、本願にかかるＯＦＤＭ受信手法は有効な効果を持つものである。
【００２８】
（実施の形態２）
以下、本発明における実施の形態２について図６を用いて説明する。図６は、本発明の実施の形態２における受信装置のブロック図である。実施の形態１と同様の構成については、同一符号を付してその説明を省略し、相違点について詳述する。図６においてＯＦＤＭ受信装置２１は、図１の構成に加え、受信部２のＡＤ変換部１０と直交検波部１１との間に接続され受信信号の信号レベルを検出する受信レベル検出部１３と、受信レベル検出部１３に接続され受信信号のフェージング周波数を推定し制御部５に出力するフェージング周波数推定部１４とを有する。
【００２９】
この構成において、制御部５はフェージング周波数推定部１４から入力されるフェージング周波数が所定値未満の場合には選択部６に対して第１伝送路推定部３からの入力信号を選択する制御信号を出力し、フェージング周波数推定部１４から入力されるフェージング周波数が所定値以上の場合には選択部６に対して第２伝送路推定部４からの入力信号を選択する制御信号を出力するよう制御を行うことにより、更に的確に第１伝送路推定部３と第２伝送路推定部４のいずれか一方を選択することができ、フェージング耐性とマルチパス耐性を両立させることができる。
【００３０】
ここで、フェージング周波数推定部１４におけるフェージング周波数推定は受信レベルの時間変動を分析することにより行うことが可能である。例えば、過去の受信レベル値をメモリに保持しておき、受信レベル値の分散を計算することにより、フェージング周波数を推定することが可能である。
【００３１】
（実施の形態３）
以下、本発明における実施の形態３について図７を用いて説明する。図７は、本発明の実施の形態３における受信装置のブロック図である。実施の形態１と同様の構成については、同一符号を付してその説明を省略し、相違点について詳述する。図７においてＯＦＤＭ受信装置３１は、図１の構成に加え、補正部７に接続され受信信号の信号品質を制御部５に対して出力する信号品質計測部１５を更に有する。
【００３２】
この構成において、制御部５は信号品質計測部１５から出力される信号品質が所定値よりも劣化した場合には選択部６への制御信号を反転させることにより、マルチパス耐性とフェージング耐性を両立させることが可能となる。
【００３３】
信号品質計測部１５における信号品質として、受信信号のキャリアレベルとノイズレベルの比（以下、ＣＮ比）を用いることが有用できる。すなわち、第１伝送路推定部３を選択している場合に、ＣＮ比が劣化した場合には、移動速度が大きくなりフェージング周波数が大きくなった可能性があるので、制御部５はフェージング耐性に優れた第２伝送路推定部４を選択する制御を行う。他方、第２伝送路推定部４を選択している場合に、ＣＮ比が劣化した場合には、マルチパスが大きくなり周波数選択性歪みが大きくなった可能性があるので、制御部５はマルチパス耐性に優れた第１伝送路推定部３を選択する制御を行う。以上の制御により、受信状態に応じて更に最適な伝送路推定手法を選択し、マルチパス耐性とフェージング耐性を両立させることができる。
【００３４】
また、信号品質として、受信信号の信号レベルやビット誤り率を用いてもよい。
【００３５】
さらに、制御部５が伝送路推定部の選択を切り換えた場合には、一定時間は選択部６への制御信号の状態を保持することにより、さらに特性改善することが可能となる。すなわち、伝送路推定部における推定処理は所定の時間間隔のパイロット信号を利用して補間処理を行っているため、当該時間間隔よりも十分大きな周期で制御部５が選択部６に対して切り換え制御を行う場合には切り換えに伴う補正処理の劣化は問題にならない。しかし、制御部５が当該時間間隔に対して無視できない周期で切り換え制御を行う場合には、補正部７において切り換えに伴う受信品質劣化が発生する。一方、切換周期を小さく設定することにより受信環境の変化に対する追従性が良くなる。従って、一旦切り換え制御を行った場合には、一定時間は制御部５が選択部６に対して制御を行わず、制御信号の状態を保持することにより、切換周期を小さく設定することができ、同時に切り換えに伴う受信品質劣化を抑えることが可能となる。
【００３６】
また、以上の説明においては２つの伝送路推定部３，４を用いて、それぞれ異なる伝送路推定手段を用いたが、異なる伝送路推定手段を持つ３以上の伝送路推定部を有する構成とし、いずれか１つの推定結果を利用して補正処理を行うこととすれば、伝送路推定手法の特性に応じた３以上の複数特性を同時に実現することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明のＯＦＤＭ受信装置は、２以上の伝送路推定手段を有し、それぞれ異なる特性を持たせることにより、フェージング性能とマルチパス耐性の両立などの複数特性を両立させることが可能となる。様々な環境で移動しながら受信する必要のある携帯端末や車載端末などのＯＦＤＭ受信機器用に、特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施の形態１におけるＯＦＤＭ受信装置のブロック図
【図２】実施の形態１における時間軸補間の説明図
【図３】実施の形態１における周波数軸補間の説明図
【図４】実施の形態１における斜め補間の説明図
【図５】実施の形態１における周波数軸補間の説明図
【図６】実施の形態２におけるＯＦＤＭ受信装置のブロック図
【図７】実施の形態３におけるＯＦＤＭ受信装置のブロック図
【符号の説明】
【００３９】
１  ＯＦＤＭ受信装置
２  受信部
３  第１伝送路推定部
４  第２伝送路推定部
５  制御部
６  選択部
７  補正部
８  アンテナ
９  チューナ部
１０  ＡＤ変換部
１１  直交検波部
１２  高速フーリエ変換部
１３  受信レベル検出部
１４  フェージング周波数推定部
１５  信号品質計測部
【図１】
2007329626.tif 000006
【図２】
2007329626.tif 000007
【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図３】
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【図５】
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