JP4776311B2

JP4776311B2 - 尤度補正器及び尤度補正方法

Info

Publication number: JP4776311B2
Application number: JP2005261648A
Authority: JP
Inventors: 博次赤堀
Original assignee: Oki Semiconductor Co Ltd
Current assignee: Lapis Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2025-09-09
Also published as: CN1929468A; CN1929468B; KR101255992B1; US7583741B2; KR20070029555A; JP2007074617A; US20070058740A1

Description

この発明は、ＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割）ディジタル変調された信号の復調に関し、特に、パイロットシンボルを用いた尤度補正器及び尤度補正方法に関する。

地上波ディジタル放送（ＩＳＤＢ−Ｔ）においては、マルチパス妨害に強いＯＦＤＭディジタル変調方式を採用している。ＯＦＤＭ変調方式により変調された信号（以下、ＯＦＤＭ信号）を復調するには、復調用の振幅位相基準として、周波数方向と時間方向にパイロットシンボルを分散させたスキャッタードパイロット（ｓｃａｔｔｅｒｅｄｐｉｌｏｔ）方式がある。
特許文献１は、ディジタル変調信号の再生方法及び受信装置を開示し、特に、尤度推定器１０９を開示している。
特開平８−２９３８５０

しかしながら、特許文献１は、尤度推定器について、畳み込み符号を復号する一種の手法を実現する手段であり、内部メモリに格納された尤度算出用データに基づいて推定情報の尤度を算出すると記載しているにとどまっている。つまり、特許文献１において、尤度推定器についての具体的な開示及び示唆はない。よって、地上波ディジタル放送に用いられるようなデータシンボル中にパイロットシンボルが散在するデータ構造の信号の尤度を補正することができない。

そこで、本発明は、データシンボル中にパイロットシンボルが散在するデータ構造の信号の尤度を補正することができる尤度補正器及び尤度補正方法を提供することを目的とする。

本発明の一つの尤度補正器は、１つのＯＦＤＭ信号に含まれる複数のパイロットシンボルを抽出して複素演算を行い複素演算結果を生成するパイロットシンボル抽出回路と、複素演算結果の分散を求める分散回路と、分散の逆数を求める逆数回路と、ＯＦＤＭ信号と前記逆数の出力とを掛け合わせる乗算回路とを備え、

また、本発明の一つの尤度補正方法は、1つのＯＦＤＭ信号に含まれる複数のパイロットシンボルを抽出し、抽出したパイロットシンボルを用いて複素演算し、複素演算の結果の分散を算出し、分散の逆数を算出し、ＯＦＤＭ信号と逆数とを掛け合わせる。

本発明の尤度補正器及び尤度補正方法によれば、データシンボル中にパイロットシンボルが散在するデータ構造の信号の尤度を補正することが可能になる。

初めに、図１を用いて、本発明で用いるスキャッタードパイロット方式におけるパイロットシンボルとデータシンボルの配置関係を示すフレーム構成について説明する。図の縦軸は時間（ＯＦＤＭシンボル）を、横軸は周波数を示す。図中の黒丸はパイロットシンボルを、白丸はデータシンボルを示す。この例では、同じシンボルの配置は、４つのＯＦＤＭシンボルに１回の周期で現れている。しかし、この周期に限定されないのは言うまでもない。
以下、図面を用いて、本発明の尤度補正器及び尤度補正方法を説明する。

図２は、本発明の実施例１の尤度補正器の構成を示すブロック図である。本発明の実施例１の尤度補正器は、パイロットシンボル抽出回路２００と、分散回路２０１と、逆数回路２０２と、乗算回路２０３とにより構成される。ここで、入力されるＯＦＤＭ信号は、等化器からの出力された、１つのＯＦＤＭシンボル単位でフーリエ変換された信号である。

パイロットシンボル抽出回路２００は、ＯＦＤＭ信号を受信して、ＯＦＤＭ信号に含まれるパイロットシンボルを抽出する。ここで、パイロットシンボル抽出回路２００は、１ＯＦＤＭシンボル単位でパイロットシンボルを抽出する。パイロットシンボル抽出回路２００は、抽出したパイロットシンボルと既知のパイロットシンボルとを用いて、下記の式のような複素演算を行い、伝送路にて受けた位相回転及び振幅をベクトル（複素演算結果）として出力する。

ここで、既知のパイロットシンボルSP_refと、受信したパイロットシンボルSP_rには、以下の関係がある。

分散回路２０１は、複素演算結果を平均した後に二乗して得た第１の値と、複素演算結果を二乗した後に平均して得た第２の値との減算を行い、分散を求める。以下、図面を用いて、分散回路２０１について説明をする。図３は、本発明の分散回路の構成を示すブロック図である。分散回路２０１は、平均回路３００、３０３と、二乗回路３０１、３０２と、減算回路３０４とにより構成される。平均回路３００は、複素演算結果の電力の平均を求める。具体的には、複素演算結果の電力を累積加算し、累積加算して得られた値を複素演算結果の入力された回数で割る。二乗回路３０１は、平均回路３００の出力を二乗する。一方、二乗回路３０２は、複素演算結果の電力を二乗する。平均回路３０３は、二乗回路３０２の出力の平均を求める。具体的には、二乗された複数の複素演算結果を累積加算し、累積加算して得られた値を複素演算結果の入力された回数で割る。減算回路３０４は、平均回路３０３の出力結果から二乗回路３０１の出力結果を引き、分散を求める。

逆数回路２０２は、分散回路２０１の出力を逆数に変換する。
乗算回路２０３は、ＯＦＤＭ信号と逆数回路の出力とを掛け合わせ、尤度信号を生成する。

以上説明したように、実施例１の尤度補正器及び尤度補正方法によれば、フェージングやシャドウイングにより受信器内のＡＧＣ（Ａｎａｌｏｇｇａｉｎｃｏｎｔｒｏｌ）が動作し受信信号振幅が調整されても、受信信号内に含まれる雑音等の分散を推定できる。そして、この分散の逆数にて補正することにより、受信信号振幅に左右されず雑音等の電力比にて尤度を生成する信号に補正することができる。よって、実施例１の尤度補正器及び尤度補正方法は、高速フェージングやシャドウイングの影響を小さくした尤度生成を行うことができる。また、実施例１の尤度補正器及び尤度補正方法は、尤度が適になることにより、ビタビ複号による誤り訂正効果をより高めることができる。

図４は、本発明の実施例２の尤度補正器の構成を示すブロック図である。本発明の実施例２の尤度補正器は、パイロットシンボル抽出回路４００と、平均化回路４０１と、逆数回路４０２と、ＳＩＲ推定回路４０３と、閾値判定回路４０４（量子化回路）と、重み付け回路４０５と、乗算回路４０６とにより構成される。ここで、入力されるＯＦＤＭ信号は、実施例１と同様に、等化器からの出力された、１つのＯＦＤＭシンボル単位でフーリエ変換された信号である。なお、パイロットシンボル抽出回路４００は、実施例１のパイロットシンボル抽出回路２００と同様な構成である。よって、実施例２において、パイロットシンボル抽出回路４００の説明を省略する。

平均化回路４０１は、複素演算結果の平均振幅を求める。平均化回路４０１は、複素演算結果を累積加算し、パイロットシンボルの数で割ることにより、平均振幅を求める。
逆数回路４０２は、平均振幅の逆数に変換する。

ＳＩＲ推定回路４０３は、複素演算結果を平均した後に二乗して得た第１の値と、複素演算結果を二乗した後に平均して得た第２の値との減算を行い、減算結果を第２の値で割ることにより、ＳＩＲを推定する。以下、図面を用いて、ＳＩＲ推定回路４０３について説明をする。図５は、本発明のＳＩＲ推定回路の構成を示すブロック図である。ＳＩＲ推定回路４０３は、平均回路５００、５０３と、二乗回路５０１、５０２と、減算回路５０４と、除算回路５０５とにより構成される。平均回路５００は、複素演算結果の電力の平均を求める。具体的には、複素演算結果の電力を累積加算し、累積加算して得られた値を複素演算結果の入力された回数で割る。二乗回路５０１は、平均回路５００の出力を二乗する。一方、二乗回路５０２は、複素演算結果の電力を二乗する。平均回路５０３は、二乗回路５０２の出力の平均を求める。具体的には、二乗された複数の複素演算結果を累積加算し、累積加算して得られた値を複素演算結果の入力された回数で割る。減算回路５０４は、平均回路５０３の出力結果から二乗回路５０１の出力結果を引き、分散を求める。除算回路５０５は、減算回路５０４で求められた分散を平均回路５０３の出力結果で割ることで、ＳＩＲを推定する。

閾値判定回路４０４は、推定されたＳＩＲを量子化する。重み付け回路５０５は、量子化した推定されたＳＩＲの重み付けを行う。以下、閾値判定回路４０４及び重み付け回路４０５について、図面を用いて説明する。図４は、閾値判定回路４０４及び重み付け回路４０５の構成を示すブロック図である。

閾値判定回路４０４は、複数の判定回路６００、６０１、・・・、６０ｍにより構成される。ここで、ｍは自然数である。各判定回路は、推定されたＳＩＲと各閾値１、２、・・・、ｍとを入力する。各判定回路は、入力された推定されたＳＩＲと閾値とを比較して、推定されたＳＩＲが閾値よりも大きい場合は“１”を出力し、小さい場合は“０”を出力する。例えば、ｍが３の場合で、推定されたＳＩＲが“２．５”、閾値１が“３”、閾値２が“２”、閾値３が“１”のとき、判定回路６００は“０”を、判定回路６０１は“１”を、判定回路６０３は“１”を出力する。なお、設計仕様において、推定されたＳＩＲが閾値よりも大きい場合に“０”を出力し、小さい場合に“１”を出力するようにしても良いことは言うまでもない。また、閾値の値は、整数に限定される必要はない。

重み付け回路４０５は、複数のスイッチ回路６１０、６１１、・・・、６１ｎと、加算回路６２０とより構成される。ここで、ｎは自然数である。各スイッチ回路は、判定回路からの出力と、所定値（ここでは、“０”）と、各重み付け係数１、２、・・・、ｎとを入力する。各スイッチ回路は、入力された各判定回路からの出力に応じて、重み付け係数若しくは所定値のいずれか一方を出力する。例えば、スイッチ回路６１０は、判定回路６００の出力が“１”のときは重み付け係数（例えば、１９）を出力し、判定回路６００の出力が“０”のときは“０”を出力する。なお、設計仕様において、判定回路の出力が“０”のときに重み付け係数を出力し、“１”のときに“０”を出力するようにしても良いことは言うまでもない。また、重み付け係数は、整数に限定される必要はない。

乗算回路４０６は、ＯＦＤＭ信号と逆数回路の出力と重み付け回路の出力とを掛け合わせ、尤度信号を生成する。

以上説明したように、実施例２の尤度補正器及び尤度補正方法によれば、フェージングやシャドウイングにより受信器内のＡＧＣ（Ａｎａｌｏｇｇａｉｎｃｏｎｔｒｏｌ）が動作し受信信号振幅が調整されても、受信信号内に含まれる雑音等をＳＩＲ推定により推定する。そして、このＳＩＲ推定結果と受信信号振幅の逆数にて補正することにより、受信信号振幅に左右されず雑音等の電力比にて尤度を生成することが可能な信号に変換する。よって、実施例２の尤度補正器及び尤度補正方法は、高速フェージングやシャドウイング時の適切な尤度生成を行うことができる。更に、実施例２の尤度補正器及び尤度補正方法は、尤度が適切になることにより、ビタビ複号による誤り訂正効果をより高めることができる。

一般的に、最適な尤度とSIRは比例関係にあるとは限らず、シャドウイングなどの場合は、あいまいな情報に対し尤度をより低くし、確からしい情報に対し尤度をより高くしたほうが特性が良くなることがある。そこで、実施例２の尤度補正器及び尤度補正方法においては、重み付け回路若しくは重み付け方法を有していることにより、あいまいさと確からしさを最適な値に変換し尤度として反映させられるように非線形な尤度補正をすることができる。よって、実施例２の尤度補正器及び尤度補正方法は、シャドウイングなどの受信特性を向上することができる。

パイロットシンボルとデータシンボルの配置関係を示すグラフである。本発明の実施例１の尤度補正器を示すブロック図である。本発明の実施例１の分散回路を示すブロック図である。本発明の実施例２の尤度補正器を示すブロック図である。本発明の実施例２のＳＩＲ推定回路を示すブロック図である。本発明の実施例２の判定回路及び重み付け回路を示すブロック図である。

符号の説明

２００、４００パイロットシンボル抽出回路
２０１分散回路
２０２、４０２逆数回路
２０３、４０６乗算回路
４０１平均化回路
４０３ＳＩＲ推定回路
４０４閾値判定回路
４０５重み付け回路

Claims

1つのＯＦＤＭ信号に含まれる複数のパイロットシンボルを抽出して複素演算を行い、複数の複素演算結果を生成するパイロットシンボル抽出回路と、前記複数の複素演算結果の平均振幅を求める平均化回路と、前記複素演算結果の平均振幅を求める平均化回路と、前記平均振幅の逆数を求める逆数回路と、前記複数の複素演算結果を用いてＳＩＲを推定するＳＩＲ推定回路と、前記推定されたＳＩＲを量子化する量子化回路と、前記量子化した前記推定された前記ＳＩＲの重み付けを行う重み付け回路と、前記ＯＦＤＭ信号と前記逆数の出力と前記重み付け回路の出力とを掛け合わせる乗算回路とにより構成される尤度補正器。

前記パイロットシンボル抽出回路は、１つのＯＦＤＭシンボル単位で前記パイロットシンボルを複数抽出することを特徴とする請求項１記載の尤度補正器。

前記パイロットシンボル抽出回路は、前記抽出した複数のパイロットシンボルと既知のパイロットシンボルとを用いて複素演算することを特徴とする請求項２記載の尤度補正器。

前記平均化回路は、前記複素演算結果を累積加算し、前記複数のパイロットシンボルの数で割ることを特徴とする請求項１記載の尤度補正器。

前記ＳＩＲ推定回路は、前記複数の複素演算結果を平均した後に二乗して得た第１の値と、前記複数の複素演算結果を二乗した後に平均して得た第２の値との減算を行い、前記減算結果を前記第２の値の平均電力で割ることを特徴とする請求項１記載の尤度補正器。

前記ＳＩＲ推定回路は、前記複数の複素演算結果を平均化する第１の平均回路と、前記第１の平均回路の出力を二乗して、前記第１の値を生成する第１の二乗回路と、前記複数の複素演算結果を二乗する第２の二乗回路と、前記第２の二乗回路の出力を平均化して、前記第２の値を生成する第２の平均回路と、前記第２の値から前記第１の値を減じて、前記減算結果を生成する減算回路と、前記減算結果を前記第２の値の平均電力で割る除算回路とにより構成されることを特徴とする請求項５記載の尤度補正器。

前記量子化回路は、前記推定されたＳＩＲを複数の閾値で比較し、前記推定されたＳＩＲが前記閾値よりも大きい場合は１を、そうでないならば０を出力する複数の判定回路により構成されることを特徴とする請求項１記載の尤度補正器。

前記重み付け回路は、前記複数の判定回路の出力結果に応じて、重み付け係数若しくは所定値のいずれか一方を選択して出力する複数のスイッチ回路と、前記複数のスイッチ回路の出力を加算する加算回路とにより構成されることを特徴とする請求項７記載の尤度補正器。

1つのＯＦＤＭ信号に含まれる複数のパイロットシンボルを抽出し、前記抽出したパイロットシンボルを用いて複素演算し、前記複素演算の結果の平均振幅を算出し、前記平均振幅の逆数を算出し、前記複素演算結果を用いてＳＩＲ推定値を算出し、前記ＳＩＲ推定値を量子化し、前記量子化されたＳＩＲ推定値の重み付けをし、前記ＯＦＤＭ信号と前記逆数と前記重み付けとを掛け合わせることを特徴とする尤度補正方法。