JP2007081504A - Channel characteristic interpolation method and apparatus in OFDM receiver - Google Patents
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Abstract
【課題】時間方向に分散配置された受信SP信号からSPが配置されていないシンボルの伝送路特性を補間する際、補間対象とするシンボルの前後の受信SPから内挿補間することにより伝送路特性の補間を行う時間内挿方式の数シンボルの遅延時間を短縮する。
【解決手段】受信SPから伝送路特性を補間する際、過去に受信された複数の受信SPに、それぞれ異なる所定係数を乗じた後、それぞれの結果を複素加算し、一次外挿や受信SPベクトルを所定係数比率で合成等の時間方向外挿処理により、パイロットキャリアが配置されていないシンボルの伝送路特性を補間する。
【選択図】図1When interpolating a transmission path characteristic of a symbol in which no SP is arranged from received SP signals distributed in the time direction, the transmission path characteristic is obtained by interpolating from received SPs before and after the symbol to be interpolated. The delay time of several symbols in the time interpolation method for performing the interpolation is reduced.
When interpolating transmission path characteristics from a reception SP, a plurality of reception SPs received in the past are multiplied by different predetermined coefficients, and then each result is complex-added to obtain a first-order extrapolation or reception SP vector. Is interpolated in the transmission path characteristics of symbols in which pilot carriers are not arranged by time direction extrapolation processing such as combining at a predetermined coefficient ratio.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、直交周波数分割多重方式(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:以下OFDMと略す)方式で変調された地上デジタル放送を受信し、放送波中継を行う中継装置に関する技術である。 The present invention relates to a relay device that receives a terrestrial digital broadcast modulated by an Orthogonal Frequency Division Multiplexing (hereinafter referred to as OFDM) scheme and relays a broadcast wave.
近年、無線装置の分野ではマルチパスフェージングや移動体伝送に強い変調方式としてOFDM方式が脚光を集め、欧州や日本を初めとする各国で多くの応用研究が進められている。 In recent years, in the field of wireless devices, the OFDM method has attracted attention as a modulation method that is strong against multipath fading and mobile transmission, and many applied studies are being promoted in countries such as Europe and Japan.
日本においては、2003年12月に、OFDM方式を採用したUHF帯の地上デジタル放送が開始され、この開発動向と方式については、映像情報メディア学会誌 1998年Vol.52,No.11(非特許文献1参照)に詳しく記されている。 In Japan, digital terrestrial broadcasting in the UHF band using the OFDM method was started in December 2003. This development trend and method are described in the Journal of the Institute of Image Information and Television Engineers, 1998, Vol. 52, no. 11 (see Non-Patent Document 1).
さて、この地上デジタル放送を日本全国にあまねく放送するために、親局からのUHF帯の本放送を受信し、受信チャネルと異なる周波数や同一の周波数で再度地上デジタル放送を送信する放送波中継装置が用いられている。 Now, in order to broadcast this terrestrial digital broadcast all over Japan, a broadcast wave relay device that receives the UHF band main broadcast from the master station and transmits the terrestrial digital broadcast again at a frequency different from the reception channel or at the same frequency. Is used.
前者の異なる周波数で再送信する中継機は、主にMFN(多周波数中継:Multi Frequency Network)環境で用いられている。後者の同一周波数での再送信する中継機は、主にSFN(単一周波数中継:Single Frequency Network)環境で用いられ、周波数の利用効率を高めている。 The former repeater that retransmits at a different frequency is mainly used in an MFN (Multi Frequency Network) environment. The latter repeater for retransmitting at the same frequency is mainly used in an SFN (Single Frequency Network) environment, and the frequency utilization efficiency is increased.
以下に、MFN中継機とSFN中継機の概要について説明する。
まず、従来技術によるMFN用中継機の構成を図2に示し、図2を用いてMFN中継機の特徴を説明する。
Below, the outline | summary of a MFN repeater and a SFN repeater is demonstrated.
First, FIG. 2 shows the configuration of a conventional MFN repeater, and the features of the MFN repeater will be described with reference to FIG.
受信アンテナ21で受信した信号はA/D22によりサンプリングされた後、FFT部23にて時間軸信号から周波数軸信号に変換され、周波数軸信号r(t,k)(ただし、t:シンボル番号、k:キャリア番号)を出力する。伝送路特性補間部25では、受信信号に含まれているパイロット信号に基づいて、親局から受信アンテナまでの伝送路特性を補間する。
The signal received by the
この伝送路特性の補間アルゴリズムについて図3、及び図4を用いて説明する。図3は地上デジタル放送方式に採用されているパイロット信号の説明図である。図中の黒丸で示したキャリアは振幅、位相が既知のパイロットキャリアであり、周波数(キャリア)方向、時間(シンボル)方向に分散的に配置されている。以下、このパイロットキャリアをSP(Scattered Pilot)と呼ぶ。矢印で示したシンボルの伝送路特性を補間する際、黒丸で示したSPが挿入されているキャリアについては、その受信SPを直接伝送路特性として補間することが可能であるが、SPが配置されていない灰丸で示したキャリアについては、時間的に前後に受信したSPから補間する必要がある。 The transmission path characteristic interpolation algorithm will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram of pilot signals adopted in the terrestrial digital broadcasting system. Carriers indicated by black circles in the figure are pilot carriers whose amplitude and phase are known, and are distributed in the frequency (carrier) direction and time (symbol) direction. Hereinafter, this pilot carrier is referred to as SP (Scattered Pilot). When interpolating the transmission path characteristics of the symbol indicated by the arrow, it is possible to interpolate the received SP directly as the transmission path characteristics for the carrier in which the SP indicated by the black circle is inserted, but the SP is arranged. It is necessary to interpolate from the SPs received before and after in time for carriers indicated by gray circles that are not.
本発明は、この補間アルゴリズムに関する方式であり、現在良く用いられている補間方式について詳しく説明する。
SPは分散されて配置しているため、SPが存在しないキャリアについては、前後のSPから補間する必要があることは前述したが、この時間方向の補間方式として、図4に示すような一次内挿や0次ホールド方式が一般的に用いられている。
The present invention is a method related to this interpolation algorithm, and an interpolation method that is often used now will be described in detail.
Since the SPs are distributed and arranged, as described above, it is necessary to interpolate from the preceding and succeeding SPs for a carrier in which no SP is present. An insertion or 0th-order hold method is generally used.
一次内挿とは補間対象とするシンボルの前後のSPを直線で内挿補間する方式であり、0次ホールドは補間するSPを補間対象とするシンボルに最も時間的に近いシンボルのSPで代用する方式である。 The primary interpolation is a method in which SPs before and after the symbol to be interpolated are linearly interpolated, and the 0th-order hold substitutes the SP to be interpolated with the SP of the symbol closest in time to the symbol to be interpolated. It is a method.
以上説明した補間方式により、SPを用いて伝送路特性を補間し、伝送路特性補間部25からは補間伝送路特性h(t,k)を出力する。
等化部26では、伝送路特性補間部25との遅延を補正するために設けられた遅延補正部24の出力信号を補間伝送路特性h(t,k)で複素除算することで、振幅、位相の等化を行う。
The transmission path characteristic is interpolated using SP by the interpolation method described above, and the interpolation transmission path characteristic h (t, k) is output from the transmission path
The
こうして等化された信号は再変調部27にてIFFT処理を行って再度時間軸信号に変換し、ガードインターバルを付加することによりOFDM送信信号を生成する。OFDM送信信号はD/A28にてアナログ変換され、受信チャンネルとは異なったチャンネルで送信アンテナ28から送出する。
The equalized signal is subjected to IFFT processing in the
次に、SFN中継器の構成を図5に示し、これを用いてSFN中継機の特徴を説明する。
受信アンテナ21で受信した信号はA/D22、適応フィルタ51、及びD/A28を経由し送信アンテナ29から送出される。ここで、送信周波数と受信周波数は同一であるので、送信アンテナ29から出力された信号の一部は、回り込み波として受信アンテナ21に到達する。適応フィルタ51では、フィルタ係数を適応的に制御することで、この回り込みをキャンセルする。適応フィルタを時間軸領域に適用して波形等化行う大きな理由としては、受信アンテナから送信アンテナまでの伝搬遅延時間を短縮することが挙げられる。これは、受信信号と送信信号の遅延時間が長くなると中継機全体の伝達関数が不安定になり、波形歪みや発振等が生じてしまう確率が大きくなる。この問題を解決するために、受信アンテナから送信アンテナまでの遅延時間を可能な限り短くする必要がある。
Next, the configuration of the SFN repeater is shown in FIG. 5, and the features of the SFN repeater will be described using this.
A signal received by the
フィルタ係数更新方式としては、適応フィルタ51の出力信号をFFT部23にて周波数軸の信号に変換し、伝送路補間部25では前述したような伝送路特性の補間を行う。誤差算出部52では補間したSP信号と、既知SP信号との残差誤差を算出し、IFFT部53では周波数軸信号から再度時間軸信号に変換する。
As the filter coefficient updating method, the output signal of the
フィルタ係数更新部54では、残差誤差が最小になるように係数を逐次更新する。こうすることにより、送信アンテナから受信アンテナまでの伝送路関数の逆関数が適応フィルタにより形成され、回り込み信号をキャンセルすることができる。
The filter
また、OFDM受信機において、先に周波数方向に内挿を行い、後に時間方向に1次外挿して伝送路特性を補間することも行われていた。
上記に説明した中継機は固定回線で使用されるものの、反射波や暴風雨時のアンテナのゆれ等から受信信号の変動が生じてしまう。この受信信号の変動は伝送路特性の変動となる。また、MFN中継機、及びSFN中継機では、受信SPから伝送路伝達関数を補間し、補間した特性の逆特性を乗ずることにより補償を行う。しかし、この様な変動の多い環境では、前述したような0次ホールド方式によるSPの時間方向の補間を行った場合、補間した伝送路特性の誤差が大きくなり、等化特性を劣化させてしまう。また、一次内挿方式を用いた補間方式では、前後のSPから補間させるため、地上デジタル放送方式で用いられている4シンボルのSP間隔では少なくとも3シンボルの遅延が生じてしまう。地上デジタル放送方式のパラメータでは1シンボルが約1msであるため、約3msの遅延が生じてしまうことになる。 Although the repeater described above is used on a fixed line, the received signal fluctuates due to reflected waves and antenna fluctuations during storms. This variation in the received signal is a variation in transmission path characteristics. In the MFN repeater and the SFN repeater, compensation is performed by interpolating the transmission path transfer function from the reception SP and multiplying by the inverse characteristic of the interpolated characteristic. However, in such an environment with many fluctuations, when the SP time direction interpolation using the 0th-order hold method as described above is performed, an error in the interpolated transmission path characteristic becomes large and the equalization characteristic is deteriorated. . Further, in the interpolation method using the primary interpolation method, since interpolation is performed from the front and back SPs, a delay of at least 3 symbols occurs in the 4-symbol SP interval used in the digital terrestrial broadcasting method. In a terrestrial digital broadcasting system parameter, since one symbol is about 1 ms, a delay of about 3 ms occurs.
MFN中継機では、この遅延時間は中継機の本線ルートに付加されることになり、低遅延化要求の高いシステムでは無視することはできない。また、SFN中継機では、補間伝送路特性を適応フィルタの係数更新に使用するため、伝送路特性の高速変動が生じている場合には、この遅延時間は系の安定性を低下させる要因となる。すなわち、係数更新のために形成されているフィードバックループに遅延要素が含まれると、そのシステムは安定性を失い、最悪の場合には発振してしまうという欠点が挙げられる。 In the MFN repeater, this delay time is added to the main route of the repeater, and cannot be ignored in a system with a high demand for low delay. In addition, since the SFN repeater uses the interpolated transmission line characteristics for updating the coefficient of the adaptive filter, this delay time becomes a factor that reduces the stability of the system when high-speed fluctuations in the transmission line characteristics occur. . That is, if a delay element is included in the feedback loop formed for coefficient update, the system loses stability, and in the worst case, it oscillates.
更に、前後数シンボルのデータを記憶させておく必要があるため、必要となるメモリ容量も大きくなり、ハードウェア規模も増大してしまうという欠点も挙げられる。
また、時間方向に分散配置された受信SP信号からSPが配置されていないシンボルの伝送路特性を補間する際、補間対象とするシンボルの時間方向に前後の受信SPから内挿補間し、その後にシンボルの時間方向に1次外挿することにより伝送路特性の補間を行っていた。しかし、この時間内挿を先行する方式では、数シンボルの遅延時間が生じてしまうという問題点が生じていた。
Furthermore, since it is necessary to store data of several symbols before and after, the required memory capacity increases and the hardware scale also increases.
In addition, when interpolating the transmission path characteristics of symbols in which SPs are not arranged from received SP signals distributed in the time direction, interpolation is performed from preceding and following received SPs in the time direction of the symbol to be interpolated, and thereafter Transmission line characteristics were interpolated by first-order extrapolation in the time direction of symbols. However, the method that precedes this time interpolation has a problem that a delay time of several symbols occurs.
本発明では上記課題を解決するための第一の方法として、振幅及び位相が既知であるパイロットキャリアが時間方向に分散配置されたOFDM変調信号を受信するOFDM受信装置において、過去M(Mは整数)シンボル期間内に受信したN(Nは整数)個の受信パイロットキャリアに対して、各々独立の所定係数を乗じた後、それぞれの結果を合成してパイロットキャリアが配置されていないシンボルの伝送路特性を時間方向に外挿して補間する。 In the present invention, as a first method for solving the above problems, in an OFDM receiver that receives OFDM modulated signals in which pilot carriers having known amplitudes and phases are distributed in the time direction, the past M (M is an integer) ) N (N is an integer) received pilot carriers received within a symbol period are multiplied by independent predetermined coefficients, and then the respective results are combined to transmit a symbol transmission path in which no pilot carrier is arranged. Interpolate by extrapolating the characteristics in the time direction.
第二の方法として、上記の時間外挿方式が、補間対象とするシンボルに時間的に最も近い過去の時点に受信した2個のパイロットキャリアに対して一次外挿することにより、パイロットキャリアが配置されていないシンボルの伝送路特性を補間する。 As a second method, the pilot extrapolation is performed by performing the extrapolation on the two pilot carriers received at the past time point closest in time to the symbol to be interpolated. Interpolate the transmission path characteristics of symbols that are not.
第三の方法として、上記の時間外挿方式が、補間対象とするシンボルに時間的に最も近い過去の時点に受信した3個のパイロットキャリアに対して、それぞれパイロット間のベクトルに対して所定係数を乗じた後、それぞれの結果を合成してパイロットキャリアが配置されていないシンボルの伝送路特性を時間方向に外挿して補間する。 As a third method, for the three pilot carriers received at the past time point closest in time to the symbol to be interpolated, the time extrapolation method described above has a predetermined coefficient for each vector between pilots. Then, the respective results are combined and extrapolated in the time direction to interpolate the transmission path characteristics of symbols on which pilot carriers are not arranged.
更に、上記に示した第一から第三の外挿方式を用いた伝送路補間方式を備えたOFDM受信機及びOFDM中継機を用いる。 Further, an OFDM receiver and an OFDM repeater having a transmission line interpolation method using the first to third extrapolation methods described above are used.
本発明は伝送路特性を補間する際、過去に受信された複数の受信SPに、それぞれ異なる所定係数を乗じた後、それぞれの結果を合成し、時間方向に外挿処理することにより、遅延時間の短縮を図ることが可能となる。 In the present invention, when interpolating transmission path characteristics, a plurality of reception SPs received in the past are multiplied by different predetermined coefficients, and then the respective results are combined and extrapolated in the time direction, thereby delay time. Can be shortened.
放送波を受信して中継する放送波中継装置においても、中継遅延時間の短縮が可能となり、更には、変動速度の速い受信信号にも追従させることが可能となる。 Also in a broadcast wave relay device that receives and relays a broadcast wave, the relay delay time can be shortened, and further, a received signal with a fast fluctuation speed can be followed.
本発明による第一の実施例について図1を用いて詳細に説明する。また、図1に示した構成は、図2に示す従来技術によるMFN中継機において伝送路特性補間部25を時間外挿伝送路特性補間部11に置き換えた構成であり、それ以外については同様の機能を有している。
A first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. The configuration shown in FIG. 1 is a configuration in which the transmission line
まず、受信アンテナ21より受信した信号はA/D22によりサンプリングされ、時間軸受信サンプル値系列を得る。時間軸信号上にシンボル干渉が発生しないような時間窓を設け、時間窓内の信号はFFT部23により周波数軸信号r(t,k)(ただし、t:シンボル番号、k:キャリア番号)に変換される。周波数軸信号r(t,k)は時間外挿伝送路特性補間部11に入力され、補間伝送路特性h(t,k)を算出する。
First, the signal received from the receiving
本発明は、この時間外挿伝送路特性補間部11に係わり、時間外挿伝送路特性補間部11の機能について以下に詳細に説明する。
図6は時間外挿伝送路特性補間部11の構成を示している。FFT部23からの周波数軸信号r(t,k)は遅延部61及びSP抽出部65に入力される。遅延部61では周波数軸信号r(t,k)を1シンボル遅延させた信号r(t−1,k)を出力する。遅延部61の出力信号r(t−1,k)は遅延部62に入力すると共にSP抽出部65に入力する。遅延部62の動作は遅延部61と同様の動作であり、2シンボル遅延させた信号r(t−2,k)を出力する。同様に、遅延部63、遅延部64からは3シンボル遅延信号r(t−3,k)とNシンボル遅延信号r(t−N,k)を出力する。
The present invention relates to the time extrapolation transmission line
FIG. 6 shows a configuration of the time extrapolation transmission line
SP抽出部65では後段の時間外挿部66において、受信したSPキャリアから伝送路特性を補間するため、遅延部61〜64の出力信号である現時点あるいは過去の時点に受信した周波数軸信号からSPキャリアを抽出して出力する。具体的には、SPキャリアの時間方向の挿入間隔を、例えば4シンボルとすると、遅延部61〜64からの信号r(t,k),r(t−1,k),r(t−2,k),r(t−3,k)・・・・r(t−N,k)から抽出するSP信号は、
r(t’,k)、r(t’−4,k)、r(t’−8,k)、r(t’−12,k)、・・・・r(t’−4×i,k) 式(1)
となる。ここで、t’は補間対象とするtシンボル時点でk番目のキャリアにおいて、過去Nシンボルの中でSPが存在している最もtに近いシンボル時点を示している。また抽出するSPは過去に受信された信号であるので、t’≦0の条件となる。
In the
r (t ′, k), r (t′−4, k), r (t′−8, k), r (t′−12, k),... r (t′−4 × i , K) Equation (1)
It becomes. Here, t ′ indicates a symbol time point closest to t in which SP exists in the past N symbols in the k-th carrier at the time point t symbol to be interpolated. Since the SP to be extracted is a signal received in the past, the condition is t ′ ≦ 0.
例えば、キャリア番号が6(k=6)、シンボル番号が0(t=0)の場合の例について図7を用いて説明する。図中の矢印で示したキャリアr(0,6)では、最も近い過去にSPを受信したシンボルはt=−2の時点であるので、式(1)におけるt’はt’=−2となる。4シンボル毎にSPが配置されている例で示しているため、SP抽出部65で抽出するSPは、r(−2,6)、r(−6,6)、r(−10,6)、r(−14,6)・・・・となる。
For example, an example in which the carrier number is 6 (k = 6) and the symbol number is 0 (t = 0) will be described with reference to FIG. In the carrier r (0, 6) indicated by the arrow in the figure, the symbol that has received the SP in the past in the past is at the time t = -2, and therefore t ′ in equation (1) is t ′ = − 2. Become. Since an SP is arranged every 4 symbols, the SP extracted by the
同様に、キャリア番号が6(k=12)、シンボル番号が0(t=0)の場合に抽出するSP信号は、r(0,12)、r(−4,12)、r(−8,12)、r(−12,12)・・・・となる。 Similarly, SP signals extracted when the carrier number is 6 (k = 12) and the symbol number is 0 (t = 0) are r (0,12), r (−4,12), r (−8). , 12), r (-12, 12)...
SP抽出部65では式(1)により抽出したSP信号を時間外挿部66に入力する。時間外挿部66では、抽出したSP信号に基づいてtシンボル時点の伝送路特性の補間を行う。そのため、抽出したそれぞれのSP信号に対して所定の係数を乗じ、それらの複素加算結果を補間SP信号とする。補間SP信号をr’(t,k)とし、乗じる所定係数をαとした場合、
r’(t,k)=Σαi×r(t’−4×i,k) 式(2)
となる。
The
r ′ (t, k) = Σα i × r (t′−4 × i, k) Equation (2)
It becomes.
これについて図8を用いて更に詳細に説明する。
図8は受信SPと補間SPを複素平面上に示した図である。黒丸はSP抽出部にて抽出した過去のSPキャリアを示し、白丸は補間対象としているtシンボル時点においてSPが受信されると仮定した場合の理想SP受信点を示している。星印は式(2)により補間したSP信号を示している。また、実線は過去の伝送路特性を示し、点線は未来の伝送路特性を示している。黒丸で示したSP信号に対して、それぞれ所定係数αiを乗じ、複素加算することにより、星印で示した信号を補間SPとして算出する。この際、雑音成分や高速変動による影響のために、白丸で示した理想的なSP信号に対して補間誤差成分が発生してしまう場合があるが、それらの影響が少ない場合には、この補間誤差成分は極めて小さなレベルとすることができる。
This will be described in more detail with reference to FIG.
FIG. 8 is a diagram showing the reception SP and the interpolation SP on the complex plane. A black circle indicates a past SP carrier extracted by the SP extraction unit, and a white circle indicates an ideal SP reception point when it is assumed that an SP is received at the time of the symbol t to be interpolated. The asterisk indicates the SP signal interpolated by the equation (2). The solid line indicates the past transmission path characteristics, and the dotted line indicates the future transmission path characteristics. The SP signals indicated by black circles are each multiplied by a predetermined coefficient α i and subjected to complex addition to calculate the signals indicated by asterisks as interpolation SPs. At this time, an interpolation error component may occur for an ideal SP signal indicated by white circles due to the influence of noise components and high-speed fluctuations. The error component can be at a very small level.
次に、所定係数αの具体的な設計例について説明する。
まず、第一の具体例として、一次外挿方式について図9を用いて説明する。
これは、SP抽出部で抽出するSPの数を最大2として、これらのSP信号を直線で結び、その延長線上に補間SP信号を配置する方式である。従って、4シンボル毎に分散配置された地上デジタル放送方式を例にとった場合、星印で示した補間SP信号r’(t、k)は、式(3)の演算を行うことにより実現できる。
Next, a specific design example of the predetermined coefficient α will be described.
First, as a first specific example, a primary extrapolation method will be described with reference to FIG.
This is a system in which the number of SPs extracted by the SP extraction unit is 2 at the maximum, these SP signals are connected by a straight line, and an interpolated SP signal is arranged on the extension line. Therefore, when taking the terrestrial digital broadcasting system dispersedly arranged every four symbols as an example, the interpolated SP signal r ′ (t, k) indicated by an asterisk can be realized by performing the calculation of Expression (3). .
r’(t,k)
=r(t’,k)+c/4×{r(t’,k)−r(t’−4,k)}
式(3)
ここで、cはc=t−t’の関係があり、r(t,k)とr(t’,k)とがcシンボル離れていることを示す。4シンボル分散SPでは、cは0から3の係数をとる。
r ′ (t, k)
= R (t ′, k) + c / 4 × {r (t ′, k) −r (t′−4, k)}
Formula (3)
Here, c has a relationship of c = t−t ′, and r (t, k) and r (t ′, k) indicate that they are c symbols apart. In the 4-symbol distributed SP, c takes a coefficient from 0 to 3.
第二の具体例を図10に示す。抽出するSPの数を最大3とし、それらのSP信号から補間SPを算出する方式である。第一の具体例の方式では、伝送路特性の変動速度が遅い場合には補間誤差は小さくなるが、変動速度が速くなるにつれて誤差量は大きくなる。従って、第二の具体例では、時間的に更に前の受信SPを用いることにより変動速度が速い環境においても高精度な補間を行うことを目的としている。この第二の方式の一般式は式(4)で示されるように3つのSP信号に係数a0〜a2を乗じた後、合成する。 A second specific example is shown in FIG. In this method, the maximum number of SPs to be extracted is 3, and an interpolation SP is calculated from these SP signals. In the method of the first specific example, the interpolation error becomes small when the fluctuation speed of the transmission path characteristic is slow, but the error amount becomes larger as the fluctuation speed becomes faster. Therefore, the second specific example aims to perform highly accurate interpolation even in an environment where the fluctuation speed is fast by using a reception SP that is earlier in time. The general formula of this second method is synthesized after the three SP signals are multiplied by coefficients a 0 to a 2 as shown in formula (4).
r’(t,k)
=a0×r(t’,k)+a1×r(t’−4,k)+a2×r(t’−8,k)
式(4)
係数a0〜a2の選定には種々の値が考えられるが、4シンボル毎にSPキャリアが配置された地上デジタル放送方式に適した値として、式(5)、式(6)などが考えられる。
a0=1、a1=0、a2=0 (c=0の場合)
a0=11/8、a1=−4/8、a2=1/8 (c=1の場合)
a0=14/8、a1=−8/8、a2=2/8 (c=2の場合)
a0=17/8、a1=−12/8、a2=3/8 (c=3の場合)
式(5)
a0=1、a1=0、a2=0 (c=0の場合)
a0=12/8、a1=−6/8、a2=2/8 (c=1の場合)
a0=16/8、a1=−12/8、a2=4/8 (c=2の場合)
a0=20/8、a1=−18/8、a2=6/8 (c=3の場合)
式(6)
このように、抽出したSP信号r(t’,k)、r(t’,k−4)、r(t’−8,k)に対して、式(4)〜(6)で示した係数を乗じることにより、図中の星印で示した値を補間SPr’(t,k)として算出する。
r ′ (t, k)
= A 0 × r (t ′, k) + a 1 × r (t′−4, k) + a 2 × r (t′−8, k)
Formula (4)
Various values can be considered for selecting the coefficients a 0 to a 2 , but as values suitable for the digital terrestrial broadcasting system in which SP carriers are arranged every 4 symbols, equations (5) and (6) are considered. It is done.
a 0 = 1, a 1 = 0, a 2 = 0 (when c = 0)
a 0 = 11/8, a 1 = -4 / 8, a 2 = 1/8 ( For c = 1)
a 0 = 14/8, a 1 = −8 / 8, a 2 = 2/8 (when c = 2)
a 0 = 17/8, a 1 = −12 / 8, a 2 = 3/8 (when c = 3)
Formula (5)
a 0 = 1, a 1 = 0, a 2 = 0 (when c = 0)
a 0 = 12/8, a 1 = −6 / 8, a 2 = 2/8 (when c = 1)
a 0 = 16/8, a 1 = −12 / 8, a 2 = 4/8 (when c = 2)
a 0 = 20/8, a 1 = −18 / 8, a 2 = 6/8 (when c = 3)
Formula (6)
As described above, the extracted SP signals r (t ′, k), r (t ′, k−4), and r (t′−8, k) are expressed by equations (4) to (6). By multiplying by a coefficient, a value indicated by an asterisk in the figure is calculated as an interpolation SPr ′ (t, k).
時間外挿部13では、以上説明した補間方式によりSPが配置されていないキャリアに対しても高精度で、尚且つ遅延の無い補間を行うことができる。地上デジタル放送方式のパラメータでは、この補間により12キャリア毎に配置されたSPを等価的に3キャリア毎とすることができる。 The time extrapolation unit 13 can perform interpolation with high accuracy and no delay even for a carrier on which no SP is arranged by the interpolation method described above. In the terrestrial digital broadcasting system parameters, SPs arranged every 12 carriers can be equivalently made every 3 carriers by this interpolation.
周波数内挿部14では時間外挿により補間したSPキャリアの間のキャリアを補間するような補間フィルタを設けることでSPの配置されていないデータキャリアの伝送路特性h(t,k)を補間する。この補間フィルタとしては、一般的には高次のFIRフィルタが用いられるが、一次内挿などの簡易な方法であっても実現は可能である。 The frequency interpolation unit 14 interpolates the transmission line characteristic h (t, k) of the data carrier on which the SP is not arranged by providing an interpolation filter that interpolates the carrier between the SP carriers interpolated by time extrapolation. . As the interpolation filter, a high-order FIR filter is generally used, but it can be realized even with a simple method such as linear interpolation.
また、サンプリング定理より、等価SPキャリア間隔が密であるほど長い遅延時間のマルチパスまで等化することが可能である。原理的には、式(7)に示す遅延時間までのマルチパスが等化できるようになる。 Further, according to the sampling theorem, it is possible to equalize to a multipath having a longer delay time as the equivalent SP carrier interval is closer. In principle, multipath up to the delay time shown in Equation (7) can be equalized.
等化可能マルチパス遅延時間[サンプル]
=有効シンボル長[サンプル]/等価SPキャリア間隔
式(7)
従って、上記で説明したように、時間方向の外挿を行い、等価的なSPキャリア間隔を密にした上で、周波数方向の内挿補間を行うことにより、長い遅延時間のマルチパスまで等化可能となる。
Equalizable multipath delay time [sample]
= Effective symbol length [sample] / equivalent SP carrier interval
Formula (7)
Therefore, as described above, the extrapolation in the time direction is performed, the equivalent SP carrier interval is narrowed, and the interpolation in the frequency direction is performed to equalize the multipath with a long delay time. It becomes possible.
以上説明した時間外挿伝送路特性補間部11により補間伝送路特性h(t,k)が算出される。
図1に示す遅延補正部24、等化部26、再変調部27、D/A28、送信アンテナ29の機能は図2で示した機能と同様であるため、ここでは説明を割愛する。
The interpolated transmission line characteristic h (t, k) is calculated by the time extrapolation transmission line
The functions of the
次に、本発明の第二の実施例について図10を用いて説明する。
第二の実施例は本発明による時間外挿による伝送路特性の補間方式をSFN中継機に適用したもので、補間方式としては第一の実施例で説明したことと同様である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the second embodiment, the transmission path characteristic interpolation method by time extrapolation according to the present invention is applied to the SFN repeater, and the interpolation method is the same as that described in the first embodiment.
図10に示した構成は、図5に示す従来技術によるSFN中継機において伝送路特性補間部25を時間外挿伝送路特性補間部11に置き換えた構成であり、それ以外については同様の機能を有している。前述したように、SFN中継機では適応フィルタ51の出力からFFT部23、伝送路特性補間部11、誤差算出部52、IFFT部53及びフィルタ係数更新部54を経由して、再度適応フィルタ51に入力するフィードバックループを形成している。適応フィルタ51の入力信号の変動速度が速い場合には、フィードバックループの遅延時間がループの安定性を失わせ、発振などの信号劣化が生じてしまう。そこで、本発明による時間外挿による伝送路特性の補間方式を用いることにより、遅延時間を短縮させることが可能となり、変動速度の速い信号にも追従することが可能となる。
The configuration shown in FIG. 10 is a configuration in which the transmission line
また、本発明の適用範囲は第一、第二の実施例以外にも、複数のアンテナを備えたダイバーシチ中継機やアダプティブアレーアンテナによる指向性制御中継機、あるいは単なる受信機においても適用可能である。 In addition to the first and second embodiments, the application range of the present invention can be applied to a diversity repeater having a plurality of antennas, a directivity control repeater using an adaptive array antenna, or a simple receiver. .
11:時間外挿伝送路特性補間部、21:受信アンテナ、22:A/D、
23:FFT部、24:遅延補正部、25:伝送路特性補間部、26:等化部、27:再変調部、28:D/A、29:送信アンテナ、51:適応フィルタ部、52:誤差算出部、53:IFFT部、54:フィルタ係数更新部、
61:メモリ部、62:SP抽出部、63:時間外挿部、64:周波数内挿部
11: time extrapolation transmission line characteristic interpolation unit, 21: receiving antenna, 22: A / D,
23: FFT section, 24: Delay correction section, 25: Transmission path characteristic interpolation section, 26: Equalization section, 27: Remodulation section, 28: D / A, 29: Transmission antenna, 51: Adaptive filter section, 52: Error calculation unit, 53: IFFT unit, 54: filter coefficient update unit,
61: Memory unit, 62: SP extraction unit, 63: Time extrapolation unit, 64: Frequency interpolation unit
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