(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信した信号と、当該受信した信号から生成した３次以上の奇数次の歪信号との相関により、前記受信した信号がＯＦＤＭ信号であるか否かを判定する手段を有することを特徴とする判定回路。
【請求項２】
受信した信号と、当該受信した信号から生成した３次以上の奇数次の歪信号との相関により、前記受信した信号がＯＦＤＭ信号であるか否かを判定する判定回路と、
当該判定回路においてＯＦＤＭ信号でないと判定されたとき、信号の出力を遮断する信号遮断部と、
を有すること特徴とするスケルチ装置。
【請求項３】
受信した信号から３次歪信号を生成し、当該３次歪信号と受信した信号の複素共役信号とを複素乗算し、当該複素乗算の結果が０であるとき、前記受信した信号がＯＦＤＭ信号であると判定することを特徴とするＯＦＤＭ信号の判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信した信号の判定回路、スケルチ装置及び判定方法に係り、特に受信した信号がＯＦＤＭ信号であるか否かを判定する判定回路、当該判定回路を有するスケルチ装置、及び判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル変調されたいわゆるデジタル方式の伝送波（電波）が利用されるようになって久しく、多重化技術や伝搬劣化を防ぐ技術が導入されている。現在では、テレビの放送波もデジタル化が進められ、我が国ではアナログ放送からデジタル放送への全面移行が予定されている。また、テレビ放送の局外からの中継装置においては、既に多くの放送局でデジタル変調の技術が導入され、伝送環境に応じてアナログ方式とデジタル方式とを適宜選択して利用している。
【０００３】
そのようなデジタル方式として、複数のデジタル変調波を多重化して周波数利用効率を高めたＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplex；直交周波数分割多重）方式がある。この方式によって、比較的容量の大きなデータを高品位で伝送することを実現している。
【０００４】
ところで、ＯＦＤＭ方式の伝送波（以下、単に「ＯＦＤＭ信号」ともいう）のスケルチの技術として、ガード相関を利用した技術がある。ＯＦＤＭ信号には、反射波の重畳の影響を低減するために、ガードインターバルを設けている。このガードインターバルには、有効シンボル期間におけるデータの一部が使用されており、反射波が重畳されて伝送波が歪んだ場合であっても、ガードインターバルが緩衝体となって、反射波の影響を低減できる。また、ガードインターバルの信号は、有効シンボル期間の一部の信号と同一の信号であるため、受信したＯＦＤＭ信号と当該ＯＦＤＭ信号を有効シンボル期間遅延した信号との相関をとることで、ガードインターバルの期間のみ相関値が高くなる。そこで、受信した伝送波について、同様にガード相関をとり、相関値が高くなる期間が現れないときには、ＯＦＤＭ信号を受信していないと判断し、スケルチ回路を作動させる技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２４２２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ガードインターバルが含まれていない伝送波においては、上述の技術は適用できない。また、上述の技術では、回路規模が大きく複雑になる傾向がある。一般には回路規模が大きく複雑になると、回路による消費電力が上昇する。例えば、中継装置などでは、利用可能な電力に限りがある場合もある。また、中継装置の可搬性を向上させるために、装置の小型化が大きく望まれる。スケルチ回路を簡易化できると、中継装置への搭載が促進されることから、スケルチ回路を簡素化する技術に対する要望が高い。当然に、受信のみの装置における要望も同様である。
【０００６】
本発明は、以上のような状況に鑑みなされたものであって、その目的は、ＯＦＤＭ方式のデジタル波の受信の有無を簡易的に判別する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る装置は、判定回路に関する。この判定回路は、受信した信号と、当該受信した信号から生成した３次以上の奇数次の歪信号との相関により、前記受信した信号がＯＦＤＭ信号であるか否かを判定する。
本発明に係る別の装置は、スケルチ装置に関する。このスケルチ装置は、受信した信号と、当該受信した信号から生成した３次以上の奇数次の歪信号との相関により、前記受信した信号がＯＦＤＭ信号であるか否かを判定する判定回路と、当該判定回路においてＯＦＤＭ信号でないと判定されたとき、信号の出力を遮断する信号遮断部と、を有する。
本発明に係る方法は、ＯＦＤＭ信号の判定方法に関する。この方法は、受信した信号から３次歪信号を生成し、当該３次歪信号と受信した信号の複素共役信号とを複素乗算し、当該複素乗算の結果が０であるとき、前記受信した信号がＯＦＤＭ信号であると判定する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、受信した信号から３次歪みの波形を抽出し、３次歪みの波形と受信した波形との相関を取るため、ＯＦＤＭ方式のデジタル波の受信の有無を簡易的に判別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、本発明を実施するための最良の形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。以下に説明する実施形態では、ＯＦＤＭ信号の電波を中継する中継装置において、ＯＦＤＭ信号でない電波を受信したときに、スケルチ回路を作動させて、出力しないようにする。そこでまず、受信した電波がＯＦＤＭ信号であるか否かを判定する原理について説明し、つづいて、その原理を用いたスケルチ回路を有する中継装置について説明する。
【００１０】
ＯＦＤＭ信号の振幅確率密度分布がレイレー（Rayleigh）分布を示すことが知られている。そこで本実施形態では、レイレー分布の特性を利用してＯＦＤＭ信号であるか否かを判断する。
【００１１】
後述の図１の説明における電力増幅器１５の静的特性は、入力信号をＶｉｎ、出力信号をＶｏｕｔとし、Ｖｏｕｔを高次多項式で表現すると、以下の（１）式のように表される。ここでは、第５項まで示している。
【００１２】
【数１】
0004932623.tif 000002
【００１３】
いま理解を容易にするために、入力信号Ｖｉｎを以下の（２）式で示す２波モデルについて考える。
【数２】
0004932623.tif 000003
【００１４】
そして（２）式を（１）式に代入すると、例えば（１）式の第１〜第４項は、次の（３）式のようになる。
【数３】
0004932623.tif 000004
【００１５】
Ｖｏｕｔ第４項、つまり（１）式の「ａ３・Ｖｉｎ３」に着目すると、この項は、基本成分であるｃｏｓ（ｗ１）＋ｃｏｓ（ｗ２）と、３次高調波成分であるｃｏｓ（３・ｗ１）＋ｃｏｓ（３・ｗ２）とを同時に含んでいる。また、説明は省略するが、Ｖｏｕｔ第６項、つまり「ａ５・Ｖｉｎ５」には、基本成分、３次高調波成分及び５次高調波成分を含むことは容易に求められる。
【００１６】
そこで、入力信号がＶｉｎであるＯＦＤＭ信号を、振幅Ａ（ｔ）と位相θの関数として次の（４）式のように表す。なお、以下適宜、振幅「Ａ（ｔ）」を単に「Ａ」とも表記する。
【数４】
0004932623.tif 000005
【００１７】
さらに、この（４）式の確率密度変数（p.d.f）は、標準偏差をσとすると、確率密度変数がレイレー分布を示すＯＦＤＭ信号の場合、次の（５）式であることが知られている。
【数５】
0004932623.tif 000006
【００１８】
いま、説明の簡単のために、σ＝１（平均二乗偏差ｒｍｓ＝１）とすると、振幅Ａ（ｔ）の確率密度関数は、以下の（６）式となる。
【数６】
0004932623.tif 000007
また、σ＝１のときの振幅Ａの平均値は、以下の（７）式となる。
【数７】
0004932623.tif 000008
【００１９】
同様にして算出したＡｎ（ｎ＝１〜１０，１２，１４）の平均値を以下の表１にまとめて示す。
【表１】
0004932623.tif 000009
【００２０】
上述の通り、（１）式において３次高調波及び５次高調波に関する項は、３乗項と５乗項である。しかし、これらの項には２波モデルでも示した通り、基本波成分や他の高調波成分が含まれている。したがって、３乗項から基本成分を、５乗項から３次高調波成分及び基本成分を差し引くことにより、独立した３次高調波成分や５次高調波成分だけが含まれる信号となる。７次以降の奇数次の高調波成分についても同様である。
【００２１】
そこでいま、ＯＦＤＭ信号における３乗項に含まれる基本波成分の大きさを知るために、その相互相関係数η３１を、以下の（８）式により求める。
【数８】
0004932623.tif 000010
【００２２】
この（８）式より、３乗項には大きさ２の基本成分が含まれていることが分かる。そして、この基本波成分を差し引いたものが３次歪だけを含む信号ｉｍ３となり、以下の（９）式で示すことができる。
【数９】
0004932623.tif 000011
また、（９）式のｒｍｓ値は、次の（１０）式の通りである。
【数１０】
0004932623.tif 000012
したがって、σ＝１（ｒｍｓ値＝１）の３次歪信号（３次高調波）ＩＭ３は、（１０）式で正規化すると、以下の（１１）式となる。
【数１１】
0004932623.tif 000013
【００２３】
ここで、ＯＦＤＭ信号である入力信号Ｖｉｎと３次歪信号ＩＭ３の共役複素数を複素乗算すると、次の（１２）式となる。
【数１２】
0004932623.tif 000014
つまり、入力信号ＶｉｎがＯＦＤＭ信号である場合、後述する積分回路で入力信号Ｖｉｎと３次歪信号ＩＭ３の共役複素数とを複素乗算すると、出力がゼロとなる。一方、入力信号ＶｉｎがＯＦＤＭ信号でない場合、振幅の確率密度変数はレイレー分布とならないため、積分回路の出力はゼロにならない。
【００２４】
なお、ここでは詳述しないが、５次歪信号や７次歪信号を用いた場合でも、同じ原理により入力信号ＶｉｎがＯＦＤＭ信号であれば積分回路の出力はゼロとなる。
【００２５】
このように、入力信号から３次歪信号を生成して、積分回路でＯＦＤＭ信号である入力信号Ｖｉｎと３次歪信号ＩＭ３の複素乗算することで、ＯＦＤＭ信号であるか否かの判断ができる。したがって、この原理を利用することで、ＯＦＤＭ信号のスケルチ回路を実現できる。
【００２６】
つづいて、上記の原理を用いたスケルチ回路を備える中継装置に関して、図１に示す中継装置の機能ブロック図、及び図２に示すスケルチ回路の機能ブロック図を用いて説明する。なお、ここでは中継装置に関してスケルチ回路を適用しているが、中継装置に限らずＯＦＤＭ信号を受信する機器に適用可能である。
【００２７】
図１に示すように、本実施形態に係る中継装置１０は、受信ＢＰＦ（Band Pass Filter）１２と、受信変換器１３と、スケルチ回路２０と、送信変換器１４と、電力増幅器１５と、送信ＢＦＰ１６とを備える。
【００２８】
受信ＢＰＦ１２は、受信アンテナ１１で受信したデジタル放送波から所定の周波数帯域、例えば４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚの信号のみを抽出して受信変換器１３に出力する。
【００２９】
受信変換器１３は、受信ＢＰＦ１２において抽出された信号を、所定の周波数のＩＦ（Intermediate Frequency）帯の信号（以下「ＩＦ信号」という）、例えば、中心周波数が３７．１５ＭＨｚのＩＦ信号に変換する。
【００３０】
そして、スケルチ回路２０は、このＩＦ信号が、ＯＦＤＭ信号であるか否かを判定する。つまり、受信アンテナ１１により受信されたデジタル放送波が、ＯＦＤＭ信号であるか否かを判定する。ここでは上述の３次歪信号を利用した判定手法を用いることで、ＯＦＤＭ信号であるか否かを判定する。さらに、スケルチ回路２０は、受信したデジタル信号波がＯＦＤＭ信号であると判定すると、送信変換器１４に対して、信号を出力する。また、スケルチ回路２０は、受信したデジタル信号波がＯＦＤＭ信号でないと判定すると、送信変換器１４に対しての出力を遮断する。つまり、信号レベルがゼロである信号が出力される。
【００３１】
送信変換器１４は、スケルチ回路２０から出力された信号を所定の周波数帯域のＲＦ（Radio Frequency）信号へ変換する。そして、電力増幅器１５は、ＲＦ信号に変換された信号を所定の電力となるように増幅し、送信アンテナ１７から再送出する。
【００３２】
図２に示すように、スケルチ回路２０は、Ａ／Ｄ変換器２１と、ＡＧＣコントローラ２７と、直交復調器２３と、出力遮断回路２４と、直交変調器２５と、Ｄ／Ａ変換器２６と、ＯＦＤＭ判定回路５０とを備える。
【００３３】
Ａ／Ｄ変換器２１は、受信変換器１３においてＩＦ信号に変換されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。デジタルに変換された信号は、後述のＡＧＣコントローラ２７が備えるＡＧＣ乗算器２２によって所定の出力レベルとなるように、フィードバック制御され、直交復調器２３へ出力される。
【００３４】
直交復調器２３は、ＡＧＣ乗算器２２から出力されたＩＦ信号をベースバンド信号に直交復調する。さらに、直交復調器２３は、ベースバンド信号を時間領域の信号から実数部と虚数部で表現される周波数領域の信号へ変換し、実数部を実数信号ラインＲＬ１へ出力し、虚数部を虚数信号ラインＩＬ１へ出力する。
【００３５】
実数信号ラインＲＬ１と虚数信号ラインＩＬ１とから出力された各信号は、複数に分岐され、ＡＧＣコントローラ２７と、ＯＦＤＭ判定回路５０と、出力遮断回路２４とに入力される。
【００３６】
ＡＧＣコントローラ２７に入力した実数部の信号と虚数部の信号は、それぞれ、実数乗算器３１ａと虚数乗算器３１ｂにおいて２乗され、２乗された二つの信号は第１ＡＧＣ加算器３２において加算される。つづいて、第２ＡＧＣ加算器３３が、ＡＧＣ目標値部３６に設定されている目標値から、第１ＡＧＣ加算器３２で加算された信号を減算して、ＡＧＣ積分回路３４へ出力する。
【００３７】
ＡＧＣ積分回路３４は、第２ＡＧＣ加算器３３から出力された信号を平滑化し、第３ＡＧＣ加算器３５へ出力する。第３ＡＧＣ加算器３５は、ＡＧＣ積分回路３４から出力された信号と、ＡＧＣ目標値部３６に設定されている目標値とを加算し、ＡＧＣ乗算器２２に出力する。そしてＡＧＣ乗算器２２は、上述の通り、Ａ／Ｄ変換器２１で変換された信号に第３ＡＧＣ加算器３５の出力を乗算することで、直交復調器２３に入力する信号を所定レベルの信号（ｒｍｓ信号）に制御する。
【００３８】
また、ＯＦＤＭ判定回路５０は、後述する構成によって直交復調器２３から出力された信号がＯＦＤＭ信号であるか否かを判定する。取得した信号がＯＦＤＭ信号であると判定された場合には、ＯＦＤＭ判定回路５０は判定結果として判定信号「１」を、取得した信号がＯＦＤＭ信号でないと判定された場合には、ＯＦＤＭ判定回路５０は判定結果として判定信号「０」を、出力遮断回路２４に出力する。
【００３９】
出力遮断回路２４は、実数信号ラインＲＬ１上に設けられた実数遮断乗算器２４ａ及び虚数信号ラインＩＬ１上の虚数遮断乗算器２４ｂにおいて、上述の「１」または「０」の判定信号を、直交復調器２３から出力された信号に乗算して、直交変調器２５へ出力する。したがって、直交復調器２３から出力される信号がＯＦＤＭ信号である場合は、そのままの信号が直交変調器２５へ出力される。また、直交復調器２３から出力される信号がＯＦＤＭ信号でない場合は、出力される信号レベルが「０」となり、出力される信号が遮断されるいわゆるスケルチ動作が行われる。
【００４０】
直交変調器２５は、直交復調器２３における処理とほぼ逆の処理を実行する機能を有しており、出力遮断回路２４から出力されたベースバンド信号を、ＯＦＤＭ信号となるように直交変調して、Ｄ／Ａ変換器２６に出力する。Ｄ／Ａ変換器２６は、ＯＦＤＭ信号に変調された信号をデジタル変換して、送信変換器１４に出力する。
【００４１】
つづいて、上述のＯＦＤＭ判定回路５０の構成について、図３に示す回路図を用いて説明する。
【００４２】
ＯＦＤＭ判定回路５０は、共役信号生成部５１と、共役信号乗算器５２と、判定用積分回路５３と、遮断信号出力部５４とを備える。
【００４３】
共役信号生成部５１は、上述の（１２）式のｃｏｎｊ（ＩＭ３）を生成する。より具体的には、共役信号生成部５１は、実数信号ラインＲＬ１から取得した実数部の信号と虚数信号ラインＩＬ１から取得し虚数部の信号とを、それぞれ第１判定用乗算器６１と第２判定用乗算器６２とで２乗し、判定用加算器５５はそれぞれ２乗された二つの信号を加算し、判定用減算器５６へ出力する。
【００４４】
つづいて、判定用減算器５６は、判定用加算器５５が出力した信号から「２」を減算し第３判定用乗算器６３に出力する。第３判定用乗算器６３は、判定用減算器５６から出力された信号に対し「２−０．５」を乗算し、第４判定用乗算器６４と第５判定用乗算器６５に出力する。
【００４５】
第４判定用乗算器６４は、実数信号ラインＲＬ１から分岐して入力する実数部の信号に対して、第３判定用乗算器６３の出力を乗算し、実数信号ラインＲＬ２により共役信号乗算器５２に出力する。
【００４６】
また、第５判定用乗算器６５は、虚数信号ラインＩＬ１から分岐して入力する虚数部信号に対して、第３判定用乗算器６３の出力を乗算し、第６判定用乗算器６６に出力する。
【００４７】
このとき、第４判定用乗算器６４及び第５判定用乗算器６５から出力される一組の信号は、上述した（１１）式で表される３次歪信号である。
【００４８】
さらに、第６判定用乗算器６６は、虚数信号ラインＩＬ１の虚数部信号の共役複素数を生成するために、第２判定用乗算器６２の出力に対して「−１」を乗算し、虚数信号ラインＩＬ２により共役信号乗算器５２に出力する。
【００４９】
その結果、第４判定用乗算器６４と第６判定用乗算器６６から出力される一組の信号は、上述した（１２）式の３次歪信号の共役複素信号（共役複素数）である。
【００５０】
共役信号乗算器５２は、実数信号ラインＲＬ１と虚数信号ラインＩＬ１の一組の信号で表される原信号（入力信号）と、その原信号から生成した３次歪信号の共役複素信号とを乗算し、判定用積分回路５３に出力する。
【００５１】
判定用積分回路５３は、共役信号乗算器５２の乗算結果を平滑化する。そして、遮断信号出力部５４は、平滑化の結果が「０」の場合、上述した原理にもとづき原信号はＯＦＤＭ信号であると判断し、判定信号として「１」を図２に示した出力遮断回路２４に対して出力する。また、平滑化の結果が「０」以外の場合は、遮断信号出力部５４は、出力を遮断するために判定結果「０」を出力遮断回路２４に対して出力する。これによって、上述した出力遮断回路２４におけるスケルチ動作がなされる。
【００５２】
以上、本実施形態によれば、デジタル放送波の信号がＯＦＤＭ信号である場合、ＯＦＤＭ信号の振幅密度分布がレイレー分布となる特性を利用して、スケルチ動作を実現できる。より具体的には、原信号から生成した３次歪信号を、実数と虚数で表現される周波数領域に変換し、さらに変換後の信号の共役複素数を生成して原信号と乗算した場合、原信号がＯＦＤＭ信号であるときには乗算結果の平滑後の値が「０」となる特性を利用することで、ＯＦＤＭ信号のスケルチ回路を実現できる。
【００５３】
また、本実施形態では、いわゆるガード相関を利用しないため、ガードインターバルを有しないＯＦＤＭ信号であっても、スケルチ動作を実行することができる。また、ガード相関を利用しないため、上述したように、比較的シンプルな回路構成で、ＯＦＤＭ信号であるか否かの判断が可能となる。また、回路構成がシンプルであるため、消費電力の低減が実現できる。
【００５４】
以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。例えば、上述の通り、３次歪信号だけでなく、５次、７次、・・・、（２Ｎ＋１）次歪信号（奇数次歪信号）であっても上述の判定を行うことができる。
【００５５】
また、ＯＦＤＭ判定回路５０における判定用加算器５５の結果は、ＯＦＤＭ判定回路５０の第１ＡＧＣ加算器３２の結果を利用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明による実施形態の、スケルチ回路を備える中継システムの概要を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明による実施形態の、スケルチ回路の回路構成図である。
【図３】本発明による実施形態の、判定回路の回路構成図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０  中継装置
１１  受信アンテナ
１２  受信ＢＰＦ
１３  受信変換器
１４  送信変換器
１５  電力増幅器
１６  送信ＢＦＰ
１７  送信アンテナ
２０  スケルチ回路
２１  Ａ／Ｄ変換器
２２  ＡＧＣ乗算器
２３  直交復調器
２４  出力遮断回路
２４ａ  実数遮断乗算器
２４ｂ  虚数遮断乗算器
２５  直交変調器
２６  Ｄ／Ａ変換器
２７  ＡＧＣコントローラ
３１ａ  実数乗算器
３１ｂ  虚数乗算器
３２  第１ＡＧＣ加算器
３３  第２ＡＧＣ加算器
３４  ＡＧＣ積分回路
３５  第３ＡＧＣ加算器
３６  ＡＧＣ目標値部
５０  ＯＦＤＭ判定回路
５１  共役信号生成部
５２  共役信号乗算器
５３  判定用積分回路
５４  遮断信号出力部
５５  判定用加算器
５６  判定用減算器
６１  第１判定用乗算器
６２  第２判定用乗算器
６３  第３判定用乗算器
６４  第４判定用乗算器
６５  第５判定用乗算器
６６  第６判定用乗算器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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