JP2006295349A - パイロット信号検出装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ハードウェアや演算処理量の低減を可能するパイロット信号検出技術を提供する。
【解決手段】パイロット信号の検出を行う装置は、ＯＦＤＭ信号を周波数領域の信号であるキャリアシンボルに変換するＦＦＴ手段３０１と、一つのＯＦＤＭシンボルに対して、複数のパイロット信号配置パターンのそれぞれについパイロット信号配置パターンのパイロット信号の位置のキャリアシンボルの合計電力を算出するキャリアシンボル電力加算部３０２と、各パイロット信号配置パターンのパイロット信号の位置のキャリアシンボルの合計電力の中からもっとも大きな電力が得られたパイロット信号配置パターンを検出する最大値判定・パターン検出部３０３と、を備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Mutiplexing：直交周波数分割多重）信号を用いるデジタル放送やデジタル伝送の受信装置、測定装置、補償装置、中継装置等のパイロット信号の検出を行う技術に関し、特に伝搬路特性の推定や等化を目的として配置されている４シンボル周期のＳＰ（Scattered Piｌot：スキャッタードパイロット）の配置パターンにおけるシンボルタイミングの検出装置および方法に関する。

一般にＩＳＤＢ−Ｔ（Terrestrial Integrated Services Digital Broadcasting）方式の地上デジタル放送を受信する受信装置は、入力信号をＦＦＴ（高速フーリエ変換）して得られる周波数領域の信号であるキャリアシンボルからＴＭＣＣ（Transmission Multiplexing Configuration Control：伝送制御）を抽出、復号し、ＴＭＣＣに多重されている同期信号を検出してフレーム同期タイミングを再生すると同時にフレーム同期タイミングと同期している４シンボル周期のＳＰ配置パターンのシンボルタイミングも再生している。図１は、ＴＭＣＣに多重されているフレーム同期を検出することで４シンボル周期のＳＰ配置パターンにおけるシンボルタイミングを検出する従来の技術の一例を示す図である（例えば非特許文献１参照）。図１に示すように、ＦＦＴ部１０１が入力信号をＦＦＴし、ＴＭＣＣ抽出部１０２がＴＭＣＣを抽出し、ＴＭＣＣ差動復調部１０３がＴＭＣＣ復調を行い、フレーム同期検出部１０４がフレーム同期信号を検出し、ＳＰ４シンボルシーケンスタイミング検出部１０５が４シンボル周期のＳＰ配置パターンのシンボルタイミングを検出し補償器信号処理部１０６へ出力する。また、キャリア方向への配置タイミングが異なる４つのシンボルのそれぞれのＳＰ配置パターンに対応した既知のＳＰのシンボルデータを受信装置側で用意して入力信号をＦＦＴして得られるキャリアシンボルと周波数領域で相関演算を行うことにより、ＳＰ配置パターンのシンボルタイミングを検出する方法もある（例えば特許文献１参照）。この場合、４つの配置パターンのＳＰの振幅・位相情報を利用するため、それらを記憶保持するためのメモリ装置や、入力信号との相関演算を行うための演算装置が必要である。

ＮＨＫ技研Ｒ＆Ｄ、１９９９年５月号、３５頁 特開２００２−３３５２２６号公報

ＴＭＣＣに多重されている、フレーム同期を利用してＳＰ配置パターンのシンボルタイミングを検出する方法はＴＭＣＣを抽出、復調する回路およびフレーム同期を検出する回路が必要なため、装置の回路規模が大きくなると同時に、ＴＭＣＣを復調・復号してフレーム同期を検出するための信号観測および信号処理時間が必要であり、ＳＰ配置パターンのシンボルタイミングを検出するまでに要する時間が長くなると言った欠点がある。一方、特許文献１のように、予め受信装置に４シンボル周期のそれぞれのシンボルに対応する４つの配置パターンの既知のＳＰシンボルデータを用意し入力信号をＦＦＴして得られる周波数領域信号のキャリアシンボルとの相関演算を行う方法は、受信装置のメモリ回路や演算回路などハードウェアの規模が大きくなるため、受信装置のコスト削減の妨げとなる。さらに、遅延プロファイルや伝搬特性測定装置においてはデータシンボルを復調する必要がないため、ＴＭＣＣ復調回路などデータシンボルの復調には必須であるが伝搬路特性の測定には必ずしも必要ではない回路要素を使用しない簡易な方法が望まれている。

またＩＳＤＢ−Ｔ方式ＯＦＤＭ信号のサブキャリア間隔以上の周波数誤差を検出・補正する手段として、ＦＦＴ後のキャリアを２乗した後にシンボル間フィルタを通過させ、ＡＣ、ＣＰ、ＴＭＣＣの配置情報との相関を計算して最も大きな相関係数が得られる配置位置からサブキャリア間隔単位の周波数誤差を検出する手段が知られているが、受信装置のメモリ回路や相互相関演算回路などハードウェア規模が大きくなるため、検出できる周波数誤差の範囲はそれほど広くはないが小規模なハードウェアで実現出来る簡易な方法が望まれていた。本発明はこうした要望に答えるためになされたものである。

本発明の目的は、ハードウェアや演算処理量の低減を可能するパイロット信号の検出を行う技術を提供することにある。また、本発明の他の目的は、サブキャリア間隔単位の周波数誤差の検出および補正も同時に実現することが出来る技術を提供することにある。

本願において開示される発明の概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

（１）データシンボルの平均電力より大きい電力のパイロット信号が、ＯＦＤＭ信号のシンボル−キャリア空間において複数のキャリア方向のパイロット信号配置パターンにより配置されているＯＦＤＭ信号からパイロット信号の検出を行う装置であって、前記ＯＦＤＭ信号を周波数領域の信号であるキャリアシンボルに変換する手段と、一つのＯＦＤＭシンボルに対して、前記複数のパイロット信号配置パターンのそれぞれについて該パイロット信号配置パターンのパイロット信号の位置のキャリアシンボルの合計電力を算出する手段と、各パイロット信号配置パターンのパイロット信号の位置のキャリアシンボルの合計電力の中からもっとも大きな電力が得られたパイロット信号配置パターンを検出する手段と、を備えるものである。

（２）データシンボルの平均電力より大きい電力のパイロット信号が、ＯＦＤＭ信号のシンボル−キャリア空間において１または複数のキャリア方向のパイロット信号配置パターンにより配置されているＯＦＤＭ信号からパイロット信号の検出を行う装置であって、前記ＯＦＤＭ信号を周波数領域の信号であるキャリアシンボルに変換する手段と、一つのＯＦＤＭシンボルに対して、前記１または複数のパイロット信号配置パターン、および、前記１または複数のパイロット信号配置パターンに対して、信号がサブキャリア間隔単位の周波数誤差を有する場合に相当する周波数領域にパイロット信号の位置がオフセットされた、周波数誤差を検出する範囲分のパイロット信号配置パターンのそれぞれについて該パイロット信号配置パターンのパイロット信号の位置のキャリアシンボルの電力和を算出する手段と、各パイロット信号配置パターンのキャリアシンボルの電力和の中で最大値が得られるパターンを検出する手段と、を備え、パイロット信号と周波数誤差の両方を同時に検出するものである。

（３）前記（１）または（２）のパイロット信号検出装置であって、前記ＯＦＤＭ信号が、パイロット信号は、キャリア方向には１２キャリア毎に配置され、キャリア方向の挿入位置がＯＦＤＭシンボル毎に３キャリアずつオフセットして４ＯＦＤＭシンボルで一巡するＩＳＤＢ−Ｔ方式のＯＦＤＭ信号であるものである。

（４）データシンボルの平均電力より大きい電力のパイロット信号が、ＯＦＤＭ信号のシンボル−キャリア空間において複数のキャリア方向のパイロット信号配置パターンにより配置されているＯＦＤＭ信号からパイロット信号の検出を行う装置のパイロット信号検出方法であって、前記ＯＦＤＭ信号を周波数領域の信号であるキャリアシンボルに変換するステップと、一つのＯＦＤＭシンボルに対して、前記複数のパイロット信号配置パターンのそれぞれについて該パイロット信号配置パターンのパイロット信号の位置のキャリアシンボルの合計電力を算出するステップと、各パイロット信号配置パターンのパイロット信号の位置のキャリアシンボルの合計電力の中からもっとも大きな電力が得られたパイロット信号配置パターンを検出するステップと、を有するものである。

従来のように、ＴＭＣＣに多重されているフレーム同期を検出して４シンボル周期のＳＰ配置パターンのシンボルタイミングを得る方法、ＳＰの配置パターンとそのＳＰの既知の振幅・位相データを受信装置に予め用意しておいて相関演算により４シンボル周期のＳＰ配置パターンのシンボルタイミングを得る方法に比べて、本発明は、ハードウェアや演算処理量の低減を可能にする。更に、サブキャリア間隔単位の周波数誤差の検出および補正も同時に実現することが出来る。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１について説明する。

例えばＩＳＤＢ−Ｔ信号の場合、ＳＰと呼ばれるパイロット信号は、ＯＦＤＭ信号のシンボル−キャリア空間において４つのキャリア方向のパイロット信号配置パターンにより分散配置されている。図２に、ＩＳＤＢ−Ｔ信号（モード３）の同期セグメントにおけるＳＰの配置を示す。ＳＰは、振幅と位相が既知であり、図２に示すように、キャリア−シンボル空間において、キャリア方向に１２キャリア毎、シンボル方向にはキャリア方向の挿入位置が１シンボル毎に３キャリアオフセットして、４シンボルで一巡する配置パターンが用いられている。受信装置において受信信号からＳＰを抽出するためには、現シンボルが上記４シンボル周期のキャリア方向のＳＰ配置パターンのどのタイミングのシンボルであるかを検出する必要がある。

また、ＭＰＥＧ方式で圧縮された映像・音声データを伝送するキャリアシンボルすなわちデータシンボルの１サブキャリアあたりの平均電力は、変調方式に応じた定数でその振幅を規格化することにより、変調方式に依存することなく一定（１．０）となる。一方、ＳＰの振幅はデータシンボルの振幅平均値の４／３倍となっている。したがって、１サブキャリア当たりの電力で考えると、ＳＰの電力はデータシンボルの平均電力の（４／３）^２倍（＝約１．７８倍）となる。なお、ここで言う「キャリアシンボル」はＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ３１の「３．１２．２同期変調部のＯＦＤＭセグメント構成」を説明する中で使われており、各サブキャリアを区別するための用語である。

各セグメントにおける、ＳＰの配置位置は、ＩＳＤＢ−Ｔ信号の場合、図２のようにキャリア番号：（１２Ｎ＋Ｍ Ｎ：０以上の正数）とし、ＳＰ配置パターンをＭ＝０，３，６，９で表すと、
キャリア番号（０，１２，２４，３６，・・・・・）に配置される場合：パターンＡ、
キャリア番号（３，１５，２７，３９，・・・・・）に配置される場合：パターンＢ、
キャリア番号（６，１８，３０，４２，・・・・・）に配置される場合：パターンＣ、
キャリア番号（９，２１，３３，４５，・・・・・）に配置される場合：パターンＤ、
の４つのキャリア方向のＳＰ配置パターンがあり、シンボル毎にパターンはＡからＤまで変化して、４シンボル周期で繰り返される。図２において、ＯＦＤＭシンボル番号０はパターンＡであり、ＯＦＤＭシンボル番号１はパターンＢであり、ＯＦＤＭシンボル番号２はパターンＣであり、ＯＦＤＭシンボル番号３はパターンＤであり、ＯＦＤＭシンボル番号４はパターンＡであり、・・・、ＯＦＤＭシンボル番号２０３はパターンＤである。入力信号のＯＦＤＭシンボルのＳＰ配置パターンがＡからＤのどのパターンに相当するかを検出するために、まず各パターンが示す配置位置のキャリアシンボルをＳＰと見なして、その電力和をパターン毎に算出する。例えば、入力信号のＯＦＤＭシンボルが図２のＯＦＤＭシンボル番号０であれば、図２のＯＦＤＭシンボル番号０について、キャリア番号０、１２、２４、３６、・・・の電力を加算してパターンＡにおける電力和とし、キャリア番号３、１５、２７、３９、・・・の電力を加算してパターンＢにおける電力和とし、キャリア番号６、１８、３０、４２、・・・の電力を加算してパターンＣにおける電力和とし、キャリア番号９、２１、３３、４５・・・の電力を加算してパターンＤにおける電力和とする。次に各パターンにおける電力和を比較し、もっとも大きな電力和が得られたパターンを選択すれば、そのパターンがそのＯＦＤＭシンボルの正しいＳＰ配置パターンを示すことになる。これは、ＳＰの電力がデータシンボルの平均電力に比べて約１．７８倍大きいことに加え、４つのパターンのいずれかのパターンがすべてのＳＰ配置位置と一致し、残りの３つのパターンについては、ＳＰの配置位置とまったく一致することがないためである。例えば、入力信号のＯＦＤＭシンボルが図２のＯＦＤＭシンボル番号０であれば、パターンＡが選択されることになる。

図３に本実施の形態による信号処理回路のブロック図を示す。図３の実施の形態は、ＩＳＤＢ−Ｔ方式ＯＦＤＭ信号の４シンボル周期のＳＰ配置パターンにおけるシンボルタイミングを検出し、検出結果をもとに抽出したＳＰを使用して伝送路の周波数特性を算出するものである。図３に示すように、受信装置に入力されたＩＳＤＢ−Ｔ方式のＯＦＤＭ信号は、ＦＦＴ部３０１により周波数領域の信号であるキャリアシンボルに変換される。ＦＦＴ部３０１により時間領域のＯＦＤＭ信号が周波数領域の信号に変換された様子を図４に示す。

図４は、ＯＦＤＭ信号についてＦＦＴ前の時間領域の波形とＦＦＴ後の周波数領域のキャリアシンボルのイメージとパターンＡ〜Ｄを示したものである。４０１がＦＦＴ前の波形（横軸は時間軸、縦軸は振幅）である。４０２がＦＦＴ後のキャリアシンボルのイメージ（横軸は周波数軸、縦軸は振幅）であり、長い矢印がＳＰの振幅を表し、短い矢印がデータシンボルの振幅を表している。なお、図４には、４０３に示すように、４シンボル周期のＳＰ配置における各シンボルのＳＰの配置（電力和を算出するキャリアシンボルの位置）を合わせて示している。

ＩＳＤＢ−Ｔ方式の場合、現ＯＦＤＭシンボルのＳＰの配置パターンを検出するために、この周波数領域のキャリアシンボルに対して、以下の（１）〜（４）式で表される４つの配置パターン（Ａ〜Ｄ）のサブキャリア番号のキャリアシンボルの電力の合計を計算する。

但し、Ｎは０以上の正数である。

パターン（Ａ〜Ｄ）のサブキャリア番号のキャリアシンボルの電力の合計を、それぞれＡｐ〜Ｄｐとすると、Ａｐ〜Ｄｐは以下の（５）〜（８）式で表せる。

但し、Ｐ（ｍ）はサブキャリア番号がｍのキャリアシンボルの電力で、ｋは０以上の正数、Ｎは１つのＯＦＤＭシンボルに含まれるＳＰの数で、ＩＳＤＢ−Ｔ方式でモード３の場合４６８である。

この計算は、図３の３０２に示すキャリアシンボル電力加算部が行う。すなわち、キャリアシンボル電力加算部３０２のパターンＡ電力加算部は（５）式の計算を行い、パターンＢ電力加算部は（６）式の計算を行い、パターンＣ電力加算部は（７）式の計算を行い、パターンＤ電力加算部は（８）式の計算を行い、それぞれの電力加算部が加算した結果を最大値判定・パターン検出部３０３へ出力する。

なお、受信装置の入力信号をＦＦＴした結果をＦ（ω_ｍ）とすると、Ｐ（ｍ）は（９）式で表せる。

ここで、Ｆ^＊（ω_ｍ）はＦ（ω_ｍ）の複素共役を表し、ｍはサブキャリア番号、ω_ｍはｍ番目のサブキャリアの角周波数を示している。

すなわち、Ａｐ〜Ｄｐは複素数の乗算と加算で算出することができるため回路規模は比較的小さくて済む。

いずれにおいても、パターンＡ〜Ｄの中で、各パターンが指定するＳＰの配置位置と実際のＳＰの配置位置が一致した時にキャリアシンボルの電力合計は、最大となるので、
Ａｐが最大値となった場合には、ＳＰの配置はパターンＡ、
Ｂｐが最大値となった場合には、ＳＰの配置はパターンＢ、
Ｃｐが最大値となった場合には、ＳＰの配置はパターンＣ、
Ｄｐが最大値となった場合には、ＳＰの配置はパターンＤ、
と、最大値判定・パターン検出部３０３で判定され、最大値が得られたパターンの番号がＳＰ配置パターン生成部へ出力される。

次に、ＳＰ配置パターン生成部３０４は最大値判定・パターン検出部３０３より入力したパターン番号からＳＰ分離抽出部３０５でＳＰを抽出する際に必要となる、パターンＡ〜ＤいずれかのＳＰ配置パターン情報を生成し、ＳＰ分離抽出部３０５に出力する。

ＳＰ分離抽出部３０５はＳＰ配置パターン生成部３０４より入力したＳＰの配置パターン情報に基づき、ＳＰシンボルデータ（振幅・位相）を、分離抽出する。

ＳＰは、前述のように信号発生時（送信時）の振幅と位相が既知であるため、図３に示すように、伝送路特性算出部３０６においてＳＰ分離抽出部３０５から供給された受信ＳＰのキャリアシンボルＳ（ｎ，ｋ）を、送信ＳＰ発生部３０７で生成され供給された信号発生時のＳＰ（送信ＳＰ）のキャリアシンボルＸ（ｎ，ｋ）で複素除算することにより（式（１０）参照）、伝搬路の周波数特性Ｆ（ｎ，ｋ）が算出され、補償器信号処理部３０８へ出力される。

但し、ｎはキャリア番号、ｋはシンボル番号をそれぞれ示す。

ここで得られた伝搬路の周波数特性は、受信機の場合、伝送路等化部において、伝送路のフェージングやマルチパスによる周波数特性の歪みの補償に使用されるとともに、放送波中継用などの各種補償器の場合は信号処理における各種干渉妨害の除去に利用される。

なお、以上の説明では、４ＯＦＤＭシンボル周期のＳＰ配置パターンを有するＩＳＤＢ−Ｔ方式のＯＦＤＭ信号について説明したが、データシンボルの平均電力より大きい電力のパイロット信号が、ＯＦＤＭ信号のシンボル−キャリア空間において複数のキャリア方向のパイロット信号配置パターンにより配置されているＯＦＤＭ信号でも同様である。すなわち、一般的に述べれば、本実施の形態のパイロット信号の検出を行う装置は、受信したＯＦＤＭ信号を周波数領域の信号であるキャリアシンボルに変換する手段と、一つのＯＦＤＭシンボルに対して、複数のパイロット信号配置パターンのそれぞれについて該パイロット信号配置パターンのパイロット信号の位置のキャリアシンボルの合計電力を算出する手段と、各パイロット信号配置パターンのパイロット信号の位置のキャリアシンボルの合計電力の中からもっとも大きな電力が得られたパイロット信号配置パターンを検出する手段と、を備えるものであればよい。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２について説明する。

伝送装置の周波数変換部のローカル信号発信器の周波数精度が悪く、ＦＦＴ後のキャリアシンボルがＯＦＤＭ信号のサブキャリア間隔以上の周波数誤差を持ち、それぞれのキャリアシンボルが周波数領域の規定のサンプル位置にない場合に、サブキャリア間隔単位の周波数オフセットを持たせたＳＰの配置パターンでキャリアシンボルの電力和を算出する複数のパターンのキャリアシンボル電力和算出部を用意し、それぞれのキャリアシンボル電力和算出部が出力する電力和を最大値検出部に入力して、最も大きい電力和を出力しているキャリアシンボル電力和算出部を判別・検知する。次に最大検出部が出力する最も大きいキャリアシンボル電力和を算出したキャリアシンボル電力和算出部の番号を周波数誤差検出部に入力し、周波数誤差検出部において、そのキャリアシンボル電力和算出部が使用しているＳＰの配置パターンから周波数誤差量を検出し、検出した周波数誤差量を周波数誤差補正部に供給する。周波数誤差補正部は供給された周波数誤差情報を元に当該周波数誤差を補正することで、正しい復調処理を実現することができる。ただし、サブキャリア間隔以内の周波数誤差は、ガードインターバル相関を利用する周波数誤差検出手法などにより、あらかじめ検出・補正されているものとする。ガードインターバル相関を利用する周波数誤差検出・補正技術に関しては既知の技術であるため、詳しい説明を省く。

図５、図６に本実施の形態による前記サブキャリア間隔単位の周波数誤差を検出補正する手法をＩＳＤＢ−Ｔ信号に適用した例を示す。図５の上側に示すパターンＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、実施の形態１で説明した図４の４０３に示すパターンＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄと同様なものであり、●の位置のキャリア番号について電力和の算出を行うことを示している。この例では入力信号の現ＯＦＤＭシンボルが４シンボル周期のＳＰ配置パターンの何シンボル目に相当するのか未知であるとし、図５の下側の図に示すように、合計で１２個（Ａ（−１）、Ａ（０）、Ａ（＋１）、Ｂ（−１）・・・Ｃ（＋１）、Ｄ（−１）、Ｄ（０）、Ｄ（＋１））のキャリア方向のＳＰ配置パターンを用意して、それぞれのパターンにおけるキャリアシンボルの電力和を算出する。図５の下側の図の×の位置が電力和の算出を行う位置である。Ａ（０）の×の位置は上側の図の●の位置と一致しており、Ａ（０）は周波数誤差がない場合を検出するためのＳＰ配置パターンである。Ａ（−１）は、Ａ（０）を１サブキャリア間隔だけ周波数の低い方にオフセットしたパターンであり、周波数が低い方にずれている場合を検出するためのＳＰ配置パターンである。Ａ（＋１）は、Ａ（０）を１サブキャリア間隔だけ周波数の高い方にオフセットしたパターンであり、周波数が高い方にずれている場合を検出するためのＳＰ配置パターンである。Ｂ（−１）〜Ｄ（＋１）についても同様である。図５のＡ（−１）〜Ｄ（＋１）のＳＰ配置パターンを式にすると、式（１１）〜式（２２）となる。

但し、Ｎは０以上の正数である。

各パターン（Ａ（−１）〜Ｄ（＋１））で示されるサブキャリア番号のキャリアシンボルの各パターンにおける電力の合計を、それぞれＡｐ（−１）〜Ｄｐ（＋１）とすると、Ａｐ（−１）〜Ｄｐ（＋１）は以下の（２３）〜（３４）式で表せる。

但し、Ｐ（ｍ）はサブキャリア番号がｍのキャリアシンボルの電力で、ｋは０以上の正数、Ｎは１つのＯＦＤＭシンボルに含まれるＳＰの数で、ＩＳＤＢ−Ｔ方式でモード３の場合４６８である。

図６に、ＩＳＤＢ−Ｔ方式で周波数誤差検出・補正する場合のブロック図を示す。図６において、ＦＦＴ部６０１は入力信号を周波数領域の信号に変換し、キャリアシンボル電力和算出部６０２に出力する。キャリアシンボル電力和算出部６０２のパターンＡ（−１）電力和算出部〜パターンＤ（＋１）電力和算出部は、式（２３）〜式（３４）により各ＳＰ配置パターンの電力和を算出し、最大値検出部６０３に出力する。最大値検出部６０３は、それぞれのＳＰ配置パターンにおける電力和の中から最大値を検出し、最も大きいキャリアシンボル電力和を算出したキャリアシンボル電力和算出部の番号を周波数誤差量検出部６０４に出力する。周波数誤差量検出部６０４は、入力された番号のキャリアシンボル電力和算出部が使用しているＳＰの配置パターンから周波数誤差を検出し、検出した周波数誤差情報を周波数誤差補正部６０５に出力する。周波数誤差補正部６０５は周波数誤差情報に基づいて周波数誤差を補正する。

本実施の形態によれば、最大値が得られたキャリアシンボル電力和算出部６０２のパターンを検出することで周波数誤差と４シンボル周期のＳＰ配置パターンにおけるシンボル番号を同時に検出することが出来る。例えば、パターン検出部Ａ（−１）電力和算出部の出力が最大であれば、周波数が１サブキャリア間隔だけ低い方にずれた周波数誤差と、パターンＡにおけるシンボル番号を同時に検出でき、パターン検出部Ａ（０）電力和算出部の出力が最大であれば、周波数誤差なしと、パターンＡにおけるシンボル番号を同時に検出でき、パターン検出部Ａ（＋１）電力和算出部の出力が最大であれば、周波数が１サブキャリア間隔だけ高い方にずれた周波数誤差と、パターンＡにおけるシンボル番号を同時に検出できる。パターンＢ（−１）電力和算出部〜パターンＤ（＋１）電力和算出部の出力が最大である場合も同様である。ＩＳＤＢ−Ｔ方式の場合、４シンボル周期のＳＰのパターン全体で見ればキャリア方向には３サブキャリア間隔となるので検出できるサブキャリア間隔の周波数誤差の範囲は±１サブキャリアとなる。一方、観測しているＯＦＤＭシンボルの４シンボル周期のＳＰ配置パターンに於けるシンボル番号が既知の場合には、＋５〜−６サブキャリア又は＋６〜−５サブキャリアの範囲の周波数誤差を検出・補正できる。

さらに本実施の形態は、ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ３３で規定されているテレビジョン放送番組素材伝送用可搬形ＯＦＤＭ方式デジタル無線伝送システムを用いるフレーム構成のＯＦＤＭ信号で使用されているＣＰ（Continual Pilot）の周波数誤差を検出し補正する場合にも、適用できる。図７に、２Ｋフルモードの場合のＦＰＵ用ＯＦＤＭフレーム構成の例を示す。図７の場合はパイロット信号はＣＰである。既に説明した図５の場合はキャリア方向のＳＰ配置パターンがパターンＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４種類であったが、図７の場合はキャリア方向のＣＰ配置パターンが１種類である。本実施の形態の場合はＯＦＤＭ信号のパイロット信号配置パターンと共にそれを周波数の高い方と低い方へオフセットしたパイロット信号配置パターンを用いるので、ＯＦＤＭ信号のシンボル−キャリア空間において１種類のキャリア方向のＣＰ配置パターンにより配置されているＯＦＤＭ信号でも、複数のＣＰ配置パターンのキャリアシンボルの電力和の中で最大値が得られるパターンを検出することにより、ＣＰの位置と周波数誤差を検出することができるのである。

本実施の形態では、ＯＦＤＭ信号は、データシンボルの平均電力より大きい電力のパイロット信号が、ＯＦＤＭ信号のシンボル−キャリア空間において１または複数のキャリア方向のパイロット信号配置パターンにより配置されていればよい。一般的に述べれば、本実施の形態のパイロット信号の検出を行う装置は、ＯＦＤＭ信号を周波数領域の信号であるキャリアシンボルに変換する手段と、一つのＯＦＤＭシンボルに対して、前記１または複数のパイロット信号配置パターン、および、前記１または複数のパイロット信号配置パターンに対して、信号がサブキャリア間隔単位の周波数誤差を有する場合に相当する周波数領域にパイロット信号の位置がオフセットされた、周波数誤差を検出する範囲分のパイロット信号配置パターンのそれぞれについて該パイロット信号配置パターンのパイロット信号の位置のキャリアシンボルの電力和を算出する手段と、各パイロット信号配置パターンのキャリアシンボルの電力和の中で最大値が得られるパターンを検出する手段と、を備えるものであればよい。本実施の形態では、パイロット信号と周波数誤差の両方を同時に検出することができる。

以上、実施の形態１、２について詳細に説明したが、いずれの形態もパイロット信号の電力とデータシンボルの平均電力の違いを利用してパイロット信号を検出するものである。

なお、パイロット信号配置パターンを用いる実施の形態において電力和を算出するキャリアシンボルのパイロット信号配置パターンは、その配置位置を全て記憶しておく必要はなく、そのパターン毎に「開始位置」「配置周期」「キャリアシンボル数」の３つの情報があれば生成できるため、装置に必要なメモリ回路の規模は極めて小さく済むことを付け加えておく。

また、各実施の形態の説明においては、受信装置を例にして説明したが、パイロット信号の検出を行う装置であれば、測定装置、補償装置、中継装置、あるいはその他のＯＦＤＭ信号を処理する装置であってもよい。

各実施の形態の装置は、電子回路で構成することができ、また、その一部または全部をＣＰＵまたはＤＳＰ（Digital Signal Processor）と記憶装置に記憶されたプログラムで構成してもよい。

以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。

従来の技術の一例を示す図である。 ＩＳＤＢ−Ｔ方式ＯＦＤＭセグメント構造モード３の場合のシンボル−キャリア空間表示を示す図である。 本発明の実施の形態１（ＩＳＤＢ−Ｔ方式の場合）の信号処理回路のブロック図である。 ＯＦＤＭ信号のＦＦＴ処理前後の信号イメージとパターンＡ〜Ｄを示す図である。 ＩＳＤＢ−Ｔ方式において周波数誤差を検出・補正する場合の電力加算パターンの例を示す図である。 本発明の実施の形態３（ＩＳＤＢ−Ｔ方式における周波数誤差検出・補正）の信号処理回路のブロック図である。 ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ３３で規定されているテレビジョン放送番組素材伝送用可搬形ＯＦＤＭ方式デジタル無線伝送システムの２Ｋフルモードの場合のＯＦＤＭフレーム構造を示す図である。

符号の説明

１０１…ＦＦＴ部、１０２…ＴＭＣＣ抽出部、１０３…ＴＭＣＣ差動復調部、１０４…フレーム同期検出部、１０５…ＳＰ４シンボルシーケンスタイミング検出部、１０６…補償器信号処理部、３０１…ＦＦＴ部、３０２…キャリアシンボル電力加算部、３０３…最大値判定・パターン検出部、３０４…ＳＰ配置パターン生成部、３０５…ＳＰ分離抽出部、３０６…伝送路特性検出部（除算部）、３０７…送信ＳＰ発生部、３０８…補償器信号処理部、４０１…ＦＦＴ前の波形、４０２…ＦＦＴ後のキャリアシンボルのイメージ、４０３…電力和を算出するキャリアシンボルの位置、６０１…ＦＦＴ部、６０２…キャリアシンボル電力和算出部、６０３…最大値検出部、６０４…周波数誤差量検出部、６０５…周波数誤差補正部

Claims (4)

1. データシンボルの平均電力より大きい電力のパイロット信号が、ＯＦＤＭ信号のシンボル−キャリア空間において複数のキャリア方向のパイロット信号配置パターンにより配置されているＯＦＤＭ信号からパイロット信号の検出を行う装置であって、
   前記ＯＦＤＭ信号を周波数領域の信号であるキャリアシンボルに変換する手段と、
   一つのＯＦＤＭシンボルに対して、前記複数のパイロット信号配置パターンのそれぞれについて該パイロット信号配置パターンのパイロット信号の位置のキャリアシンボルの合計電力を算出する手段と、
   各パイロット信号配置パターンのパイロット信号の位置のキャリアシンボルの合計電力の中からもっとも大きな電力が得られたパイロット信号配置パターンを検出する手段と、
   を備えるパイロット信号検出装置。
2. データシンボルの平均電力より大きい電力のパイロット信号が、ＯＦＤＭ信号のシンボル−キャリア空間において１または複数のキャリア方向のパイロット信号配置パターンにより配置されているＯＦＤＭ信号からパイロット信号の検出を行う装置であって、
   前記ＯＦＤＭ信号を周波数領域の信号であるキャリアシンボルに変換する手段と、
   一つのＯＦＤＭシンボルに対して、前記１または複数のパイロット信号配置パターン、および、前記１または複数のパイロット信号配置パターンに対して、信号がサブキャリア間隔単位の周波数誤差を有する場合に相当する周波数領域にパイロット信号の位置がオフセットされた、周波数誤差を検出する範囲分のパイロット信号配置パターンのそれぞれについて該パイロット信号配置パターンのパイロット信号の位置のキャリアシンボルの電力和を算出する手段と、
   各パイロット信号配置パターンのキャリアシンボルの電力和の中で最大値が得られるパターンを検出する手段と、
   を備え、パイロット信号と周波数誤差の両方を同時に検出するパイロット信号検出装置。
3. 請求項１または２に記載のパイロット信号検出装置において、
   前記ＯＦＤＭ信号は、パイロット信号が、キャリア方向には１２キャリア毎に配置され、キャリア方向の挿入位置がＯＦＤＭシンボル毎に３キャリアづつオフセットして４ＯＦＤＭシンボルで一巡するＩＳＤＢ−Ｔ方式のＯＦＤＭ信号であるパイロット信号検出装置。
4. データシンボルの平均電力より大きい電力のパイロット信号が、ＯＦＤＭ信号のシンボル−キャリア空間において複数のキャリア方向のパイロット信号配置パターンにより配置されているＯＦＤＭ信号からパイロット信号の検出を行う装置のパイロット信号検出方法であって、
   前記ＯＦＤＭ信号を周波数領域の信号であるキャリアシンボルに変換するステップと、
   一つのＯＦＤＭシンボルに対して、前記複数のパイロット信号配置パターンのそれぞれについて該パイロット信号配置パターンのパイロット信号の位置のキャリアシンボルの合計電力を算出するステップと、
   各パイロット信号配置パターンのパイロット信号の位置のキャリアシンボルの合計電力の中からもっとも大きな電力が得られたパイロット信号配置パターンを検出するステップと、
   を有するパイロット信号検出方法。

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