(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送路とＯＦＤＭ信号受信装置内に配置された周波数特性Ｗ（ω）の波形等化フィルタとを介して伝送されてきた信号に含まれるパイロット信号Ｙ（ω）と、前記ＯＦＤＭ信号受信装置内にあらかじめ保持している送信信号に含まれるパイロット信号Ｓ（ω）とから前記波形等化フィルタを含めた全体の伝送路応答Ｚ′（ω）を推定する手段、該手段により推定した前記波形等化フィルタを含めた伝送路応答Ｚ′（ω）と前記波形等化フィルタの周波数特性Ｗ（ω）とから前記波形等化フィルタによるマルチパスのキャンセル残差を求める手段、および該手段により求めたマルチパスのキャンセル残差が最小になるように前記波形等化フィルタのタップ係数を制御する手段を具えてなることを特徴とするＯＦＤＭ信号受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）伝送方式によって伝送されたＯＦＤＭ信号を受信するためのＯＦＤＭ信号受信装置に係り、特に、ガードインターバル長を越える遅延時間のマルチパス環境下やＳＦＮ（Single Frequency Network：単一周波数網）内でのシンボル間干渉による伝送特性の劣化を軽減するための適応等化フィルタを具えたＯＦＤＭ信号受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＯＦＤＭ伝送方式においては、通常、マルチパスによるシンボル間干渉を避けるため、送信側において、有効シンボル期間にガードインターバル期間を付加して送信している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この送信されたガードインターバル期間に基づいて、遅延波の遅延時間がガードインターバル長以内であれば、シンボル間干渉が生じないようにウィンドウで有効シンボル期間を切り出して復調することができる。しかし、遅延波の遅延時間がガードインターバル長を越える場合には、ウィンドウで有効シンボル期間を切り出すことができないため、やはり、シンボル間干渉が生じて伝送特性を劣化させることになる。
【０００４】
そこで、ガードインターバル長を越える遅延時間の遅延波が存在する場合、シンボル間干渉が生じないようにするためには、伝送特性を補償するべく受信信号の波形等化を行うことが必要となる。
【０００５】
公開特許公報、特開平11−298434号に、シンボル間干渉が生じる遅延波の波形等化に関して、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）処理以前の段階で、受信信号の自己相関を求めて波形の適応等化を行うことが記載されているが、この場合、自己相関がピークとなる位相を検出して適応等化フィルタのタップ係数を設定しているため、マルチパスによる遅延波の数が増える毎に最適値への収束に時間がかかるという問題がある。また、この方法では、雑音を含む信号どうしの比較をしているため、波形等化に必要なタップ係数の推定精度も低下する。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、受信信号にガードインターバル長を越える遅延時間の遅延波が存在する場合、従来の適応等化フィルタを用いた波形等化では、マルチパスによる遅延波の数が増える毎に最適値への収束に時間がかかったり、また、波形等化に必要なタップ係数の推定精度も低下するといった問題があったのを、これら問題が排除されたＯＦＤＭ信号受信装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明ＯＦＤＭ信号受信装置は、伝送路とＯＦＤＭ信号受信装置内に配置された周波数特性Ｗ（ω）の波形等化フィルタとを介して伝送されてきた信号に含まれるパイロット信号Ｙ（ω）と、前記ＯＦＤＭ信号受信装置内にあらかじめ保持している送信信号に含まれるパイロット信号Ｓ（ω）とから前記波形等化フィルタを含めた全体の伝送路応答Ｚ′（ω）を推定する手段、該手段により推定した前記波形等化フィルタを含めた伝送路応答Ｚ′（ω）と前記波形等化フィルタの周波数特性Ｗ（ω）とから前記波形等化フィルタによるマルチパスのキャンセル残差を求める手段、および該手段により求めたマルチパスのキャンセル残差が最小になるように前記波形等化フィルタのタップ係数を制御する手段を具えてなることを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照し、発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
なお、以下に説明する本発明の実施の形態は、ＩＳＤＢ−Ｔ（Integrated Services Broadcasting for Terrestrial：地上統合デジタル放送）に関する実施形態である。
また、以下の実施形態では、パイロット信号として振幅・位相の基準であるＳＰ（Scatterd Pilot：スキャッタードパイロット）信号を使用するものとする。
【０００９】
図１は、本発明ＯＦＤＭ信号受信装置の一実施形態をブロック図にて示している。
図１において、１は減算回路、２はＦＩＲ（Finite Impulse Response ）フィルタ、３はウインドウ回路、４はＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）回路、５はＳＰ信号抽出回路、６はＳＰ復調回路、７は基準ＳＰ信号発生回路、８は複素除算回路、９は信号復調回路、１０は残差情報検出回路、１１はＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：高速逆フーリエ変換）回路、１２は係数抽出回路、および１３はＦＦＴ回路である。
また、図１においては、説明の便宜上、符号Ｐ1 ，Ｐ2 の観測点が記されている。
【００１０】
まず、図１に示す実施形態の図面により、本発明の原理を説明する。
本発明は、受信装置内で伝送路におけるマルチパスの伝達関数を推定し、マルチパスをＦＩＲフィルタ２（図１参照）によって打ち消すようにしたものである。
【００１１】
具体的に説明する。
いま、ＯＦＤＭ送信信号に含まれるＳＰ信号をＳ（ω）で表し、伝送路における主波以外のマルチパスによる周波数特性をＨ（ω）で表すと、受信装置に入力される信号は、Ｓ（ω）（１＋Ｈ（ω））で表される。また、観測点Ｐ1 におけるＳＰ信号をＲ（ω）で表すと、観測点Ｐ1 における伝達関数Ｆ（ω）は（１）式で表される。
【数１】
0004087047.tif 000002
【００１２】
また、ＦＩＲフィルタ２の周波数特性をＷ（ω）で表し、観測点Ｐ2 におけるＳＰ信号をＹ（ω）で表すと、受信装置内の伝達関数Ｃ（ω）は（２）式で表される。
【数２】
0004087047.tif 000003
【００１３】
（１），（２）式より、ＦＩＲフィルタ２と伝送路とを合せた伝達関数Ｚ（ω）は（３）式で表される。
【数３】
0004087047.tif 000004
【００１４】
マルチパスキャンセラの最適条件は、Ｗ（ω）＝Ｈ（ω）が成立することであるから、このときのキャンセル残差信号Ｅrr（ω）は（４）式で表される。
【数４】
0004087047.tif 000005
このキャンセル残差信号Ｅrr（ω）を最小化することで、マルチパスのキャンセルが行われる。
【００１５】
具体的には、上記のキャンセル残差信号Ｅrr（ω）を得るために、受信装置では、観測点Ｐ2 における伝送路とＦＩＲフィルタ２を含めた信号の伝達関数Ｙ（ｉ，ω）（ｉはシンボル番号）の推定と、係数抽出回路１２（図１参照）で求められているＦＩＲフィルタ２の時間領域の信号Ｗ（ｉ，ｔ）をＦＦＴ処理して得られた周波数特性Ｗ（ｉ，ω）を求める必要がある。
【００１６】
これは、（４）式に従い、残差情報検出回路１０（図１参照）で得られたＥrr（ｉ，ω）をＩＤＦＴ（Inverse Discrete Fourier Transform：離散逆フーリエ変換）処理、またはＩＦＦＴ回路１１（図１参照）によりＩＦＦＴ処理することにより時間領域の信号ｅrr（ｉ，ｎ）（ｎは、ＮをＩＤＦＴ処理またはＩＦＦＴ処理の変換ポイント数とすると０≦ｎ＜Ｎの範囲の整数である）が得られる。
【００１７】
ここで、時間領域の信号ｅrr（ｉ，ｎ）としては１シンボルあたりＮ個の複素情報が得られる。マルチパスの存在する最大遅延時間の番号をＭとするとＦＩＲフィルタ２に要求される最大タップ長もＭとなる。ここで、ＦＩＲフィルタ２のタップ番号をｍ（１≦ｍ＜Ｍ）とする。
【００１８】
通常はＮ＞Ｍ（Ｎは、ＩＤＦＴ処理またはＩＦＦＴ処理の変換ポイント数）であるから、ＦＩＲフィルタ２を制御するにあたっては、時間領域の信号ｅrr（ｉ，ｎ）において、主波の番号であるｎ＝０およびＦＩＲフィルタ２の制御外の番号であるｎ＞Ｍの信号を切り捨てて、マルチパスキャンセル後の残差のインパルスレスポンスｅrr（ｉ，ｍ）のみを取り出すようにする。係数抽出回路１２は、この切り捨て処理と、（５）式の逐次更新式によりＦＩＲフィルタ２のタップ係数を制御するための回路である。
【数５】
0004087047.tif 000006
ここで、ｗ（ｉ，ｍ）はＦＩＲフィルタ２のタップ係数、μは１以下の更新係数である。
【００１９】
以上、本発明の原理に基づいてマルチパスをキャンセルする本発明ＯＦＤＭ信号受信装置について、その動作を詳細に説明する。
図１中、観測点Ｐ1 に入力される信号は、Ａ／Ｄ変換され、直交復調されたデジタル複素ベースバンド信号Ｒ（ｉ，ｔ）であるとする。
この複素ベースバンド信号Ｒ（ｉ，ｔ）が減算回路１、ウィンドウ回路３、ＦＦＴ回路４を経た観測点Ｐ2 では複素ベースバンド信号
【外１】
0004087047.tif 000007
が得られる。
【００２０】
ここで複素ベースバンド信号〔外１〕からＳＰ信号Ｙ（ｉ，ω）をＳＰ信号抽出回路５で抽出する。ＳＰ信号はシンボル毎に周波数配置が異なり、４シンボルで完結しているため、前の３シンボル分のＳＰ信号Ｙ（ｉ−１，ω）Ｙ（ｉ−２，ω）Ｙ（ｉ−３、ω）を合わせて、１つのＳＰ信号
【外２】
0004087047.tif 000008
とする。
【００２１】
ＳＰ信号復調回路６では、このＳＰ信号
【外３】
0004087047.tif 000009
を、基準ＳＰ信号発生回路７で発生させた基準ＳＰ信号
【外４】
0004087047.tif 000010
で複素除算を行い、等化器を含めた全体のＳＰ信号の伝達関数
【外５】
0004087047.tif 000011
を求める。
【００２２】
ＳＰ信号は、図２に示すように、周波数方向には３キャリア毎に、時間方向では４シンボル毎に間欠的に挿入されているため、信号キャリア部分の伝送路応答については、伝達関数〔外５〕の周波数方向を低域通過フィルタ処理して、全体のキャリアについての伝送路応答をもつＺ′（ｉ，ω）を推定する。複素除算回路８において、このＺ′（ｉ，ω）を用いて、観測点Ｐ2 における複素ベースバンド信号〔外１〕を複素除算して、位相・振幅の補正を行うことにより、データを復調する。
【００２３】
係数抽出回路１２で生成したＦＩＲフィルタ２のタップ係数Ｗ（ｉ，ｔ）を、ＦＦＴ回路１３においてＦＦＴ処理することでＷ（ｉ，ω）を得て、このＷ（ｉ，ω）とＳＰ信号復調回路からのＺ′（ｉ，ω）とを残差情報検出回路１０に入力し、原理説明で述べた（４）式によって残差信号Ｅrr（ｉ，ω）を求める。次に、ＩＦＦＴ回路１１において残差信号のインパルスレスポンスｅrr（ｉ，ｎ）を求め、さらに切り出し処理を行うことでｅrr（ｉ，ｍ）として、（５）式に従って、ＦＩＲフィルタ２のタップ係数の更新を行う。タップ係数の更新は、ウィンドウ回路３で切り出し処理を行っていないタイミングで更新する。切り出し処理を行っていないタイミングでタップ係数の更新を行うのは、データ復調への影響を軽減するためである。
【００２４】
タツプ係数が更新されてから４シンボル以上経過すると、ＳＰ信号復調回路６では係数更新後の新たな周波数特性が求められる（図２参照）ため、最短の係数更新間隔は４シンボル毎に１回となる。また、ＩＦＦＴ回路１１とＦＦＴ回路１３は同時に処理（計算）を行う必要は無いので、時分割でＩＦＦＴ処理とＦＦＴ処理とを行い、ＦＦＴ回路の共用化を図ることが可能である。
【００２５】
以上説明した本発明の実施形態においては、パイロット信号としてＳＰ信号を使用するものとしたが、これに限られるものでなく、一般に、ＯＦＤＭ伝送方式で使用される振幅・位相基準の伝送用キャリア信号であれば何でもよいこと勿論である。
【００２６】
また、本発明の適用対象は、上述のＩＳＤＢ−Ｔに使用するＯＦＤＭ信号受信装置に限られるものではなく、広く一般にＯＦＤＭ信号受信装置に適用可能であることも勿論である。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、ＯＦＤＭ受信信号にガードインターバル長を越える遅延時間の遅延波が存在しても、その影響が、ＳＰ信号など振幅・位相基準の伝送用キャリア信号を用いて遅延波を検出できる遅延時間の範囲にあれば、ガードインターバル内の遅延時間の遅延波で、従って、波形等化を行わない場合の影響と同程度まで改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明ＯＦＤＭ信号受信装置の一実施形態をブロック図にて示している。
【図２】  ＳＰ信号が、周波数方向には３キャリア毎に、時間方向では４シンボル毎に間欠的に挿入されていることを示している。
【符号の説明】
１  減算回路
２  ＦＩＲフィルタ
３  ウインドウ回路
４,13 ＦＦＴ回路
５  ＳＰ信号抽出回路
６  ＳＰ復調回路
７  基準ＳＰ信号発生回路
８  複素除算回路
９  信号復調回路
１０  残差情報検出回路
１１  ＩＦＦＴ回路
１２  係数抽出回路
Ｐ1 ，Ｐ2   観測点
【図１】
0004087047.tif 000012
【図２】
0004087047.tif 000013