JP5896393B2 - 受信装置および受信方法 - Google Patents

Description

この発明は、直交周波数分割多重（以下、ＯＦＤＭと略す）信号の受信装置および受信方法に関する。

例えば、ＩＳＤＢ−ＴおよびＤＶＢ−Ｔなどといった地上デジタル放送方式の信号伝送システムにおいては、受信側で伝送路の特性を容易に推定できるように、送信側で既知のパイロットキャリアが伝送信号に割り当てられている。このような信号伝送システムは、伝送路の推定精度に受信性能が大きく影響されるためパイロットキャリアから正しく伝送路を推定することが重要である。

また、パイロットキャリアを利用する技術には様々な方式が提案されている。例えば、パイロットキャリアが伝送信号の時間方向および周波数方向に一定の間隔で割り当てられている信号伝送システムにおいてパイロットキャリアに対する伝送路推定値を得た上で信号を復調する受信技術が知られている。

さらに、内挿フィルタを使って伝送路を推定する場合に、内挿フィルタを通過する雑音成分を抑圧することで、伝送路の推定精度が向上して受信性能が改善することが知られている。例えば、特許文献１には、伝送路に発生する送信信号の到来波のうち、最も遅延時間が長い到来波を基準として内挿フィルタの通過帯域を決定する技術が開示されている。
特許文献１に記載の装置では、受信信号に含まれる最大遅延時間以降の高域成分が抑圧されるため、内挿結果として得られる伝送路推定値に残留する雑音成分を低減させることができる。

また特許文献２には複数のサブバンドに入力信号をそれぞれ分割するフィルタを用い、必要な信号成分のみを再構成するマルチレートフィルタ処理によって内挿処理を行う技術が開示されている。

さらに特許文献３には遅延プロファイルで推定された到来波ごとに複数の異なるバンドパスフィルタで周波数方向の内挿を行う技術が開示されている。また特許文献３では時間方向内挿フィルタの出力信号が到来波ごとにフィルタリングされ、そのフィルタ出力を加算（合成）することで所望の伝送路推定結果を得ることができる。このため、周波数方向内挿フィルタの通過帯域を制御することができ雑音成分を抑圧できる。

特開平１０−７５２２６号公報 特開２０００−２８６８２１号公報 特開２０１０−２４６０２４号公報

特許文献１の技術では、内挿フィルタが低域通過フィルタで構成されており、最大遅延時間以降の高域成分は抑圧されるが、その通過帯域内に所望の信号成分以外の雑音成分が含まれる。このため雑音の抑圧効果が不十分であるという課題があった。

また、特許文献２は、特許文献１と同様に最大遅延時間以降の周波数応答推定値を抑圧するものである。また、特許文献２のようにマルチレートフィルタ処理を実現するには、複数のフィルタを多段に構成する必要がある。従って実際の様々な電波環境に追従できる構成にするには、回路が大規模化するかあるいは演算量が膨大な量となり、実現が困難であるという課題があった。

さらに、特許文献３に開示される従来の技術では、各バンドパスフィルタが個別に動作してそれらの出力を合成する構成である。このため伝送路の遅延プロファイルと各バンドパスフィルタの周波数特性によってはフィルタ出力の合成結果に必要以上の到来波成分が残留し、正しい伝送路推定結果が得られないという課題があった。

例えば、バンドパスフィルタの通過帯域と阻止域の間にある遷移域に到来波成分が残留する場合、この残留成分によって各到来波に対するフィルタゲインが所望のゲインにならなくなる。このため、結果として伝送路推定結果が実際の伝送路とは異なる特性となり、復調信号の品質が劣化する。このようなバンドパスフィルタの遷移域に到来波成分が残留する現象は、隣接するバンドパスフィルタの通過帯域が近いほど発生しやすい。

なお、バンドパスフィルタの遷移域をできるだけ急峻な特性にすれば、上述の減少をある程度は回避することができる。しかしながら、フィルタのタップ数は有限であり、遷移域を狭くするとしても限界がある。また、有限のフィルタタップ数のもとでは遷移域の周波数特性を急峻にするほど、通過帯域のリップルが大きくなる、阻止域における減衰量を十分に確保できなくなる等のトレードオフが生じる。
このように新たな問題が発生するため、根本的な解決策にはならない。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、簡易な構成で伝送路の雑音成分を的確に抑圧して受信性能を向上させることができる受信装置および受信方法を得ることを目的とする。

この発明に係る受信装置は、時間方向および周波数方向に既知のパイロットキャリアが割り当てられたＯＦＤＭ信号を受信する受信装置であって、ＯＦＤＭシンボルごとに受信信号を離散フーリエ変換して出力するフーリエ変換部と、フーリエ変換部の出力信号からパイロットキャリアに対応する信号を抽出して出力するパイロットキャリア抽出部と、パイロットキャリア抽出部の出力信号に基づいて推定したパイロットキャリアに対する伝送路特性を時間方向に内挿して出力する時間内挿フィルタ部と、時間内挿フィルタ部の出力信号から伝送路の遅延プロファイルを検出して出力する遅延プロファイル検出部と、遅延プロファイル検出部の出力信号に基づいて伝送路の到来波成分を検出し、当該到来波成分を含むサブバンドを決定するとともに、隣接するサブバンドをそれぞれ通過させるフィルタ間の周波数特性に阻止域以外の重なり部分がある場合は、これらのサブバンドをそれぞれ含むサブバンドを決定するパスバンド決定部と、パスバンド決定部に決定されたサブバンドを通過させる通過帯域が設定され、時間内挿フィルタ部の出力信号を帯域制限してパイロットキャリアに対する伝送路特性を周波数方向に内挿する周波数内挿フィルタ部と、フーリエ変換部の出力信号を周波数内挿フィルタ部の出力信号で除算してサブキャリアごとに復調を行う等化部とを備える。

この発明によれば、簡易な構成で伝送路の雑音成分を的確に抑圧して受信性能を向上させることができるという効果がある。

この発明の実施の形態１に係る受信装置の構成を示すブロック図である。 パイロットキャリアの配置例を示す図である。 実施の形態１に係る受信装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１における周波数内挿フィルタ部の構成を示すブロック図である。 フィルタ出力スペクトラムを示す図である。 遅延プロファイルの一例を示す図である。 実施の形態１におけるフィルタ係数生成部の構成を示すブロック図である。 実施の形態１におけるパスバンド決定部の構成を示すブロック図である。 遅延プロファイルおよび到来波成分の検出結果を示す図である。 パスバンド決定部による通過帯域の決定処理（遷移域に到来波成分が存在しない場合）で得られるデータを示す図である。 隣接するフィルタ間の遷移域に到来波成分が存在する場合における遅延プロファイルを示す図である。 パスバンド決定部による通過帯域の決定処理（遷移域に到来波成分が存在する場合）で得られるデータを示す図である。 この発明の実施の形態２における周波数内挿フィルタ部の構成を示すブロック図である。

以下、この発明をより詳細に説明するため、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る受信装置の構成を示すブロック図である。図１に示す受信装置は、ＯＦＤＭ信号を受信する受信装置である。なお、送信側は、送信データをＱＡＭ（直角位相振幅変調）またはＱＰＳＫ（４相位相偏移変調）で１次変調して、時間方向および周波数方向に一定の間隔でパイロットキャリアが割り当てられたＯＦＤＭ伝送方式で送信する。

フーリエ変換部１は、ベースバンド帯域に変換された受信信号Ｓ１をＯＦＤＭシンボルごとに離散フーリエ変換して出力する。なお、ＯＦＤＭ方式で伝送された各サブキャリア成分は、フーリエ変換部１から出力される周波数ドメイン信号として得られる。

パイロットキャリア抽出部２は、フーリエ変換部１の出力信号からパイロットキャリアに対応する信号を抽出して出力する。例えば、ＩＳＤＢ−ＴおよびＤＶＢ−Ｔなどの地上デジタル放送では、図２に示すように、時間方向（シンボル方向）に４シンボルごと、周波数方向（キャリア方向）に１２キャリアごとに既知のパイロットキャリアが挿入されている。伝送路特性の推定は、パイロットキャリアに対する伝送路推定結果を時間方向および周波数方向に内挿することによって実現される。

時間内挿フィルタ部３は、パイロットキャリア抽出部２の出力信号に基づいて推定したパイロットキャリアに対する伝送路特性を時間方向に内挿する。
例えば、時間内挿フィルタ部３は、パイロットキャリアに対応する受信信号（フーリエ変換出力値）をこのパイロットキャリアに対応する既知信号で除算して、このパイロットキャリアに対応する伝送路特性を推定する。そして、このパイロットキャリアに対応する伝送路特性を同じサブキャリア周波数ごとに時間方向に内挿して出力する。

周波数内挿フィルタ部４は、パスバンド決定部６に決定されたサブバンドを通過させる通過帯域が設定され、時間内挿フィルタ部３の出力信号を帯域制限してパイロットキャリアに対する伝送路特性を周波数方向に内挿する。すなわち、時間内挿フィルタ部３で時間方向に内挿された伝送路特性は、周波数内挿フィルタ部４によって周波数方向にも内挿されて、全てのサブキャリアの伝送路特性推定結果が得られる。

遅延プロファイル検出部５は、時間内挿フィルタ部３の出力信号から伝送路の遅延プロファイルを検出する。例えば、時間内挿フィルタ部３の出力信号に対して逆離散フーリエ変換を行い、この変換で得られる各複素信号の振幅の２乗値を遅延プロファイルとする。

パスバンド決定部６は、遅延プロファイル検出部５の出力信号に基づいて伝送路の到来波成分を検出し、当該到来波成分を含む部分帯域であるサブバンドを決定する。
例えば、遅延プロファイルに基づいて、伝送路で反射あるいは回折を繰り返して到来した送信信号（以下、到来波とも言う）の到来時間と電力値を検出し、検出した到来波成分を含む周波数帯域（サブバンド）を決定する。
なお、パスバンド決定部６に決定されたサブバンドを通過させる通過帯域は、遅延プロファイルに基づき検出された全ての到来波成分を通過させるために必要かつ十分な帯域幅を持つように制御される。
従って、通過帯域は１つとは限らず、伝送路の状況によっては、２つ以上の通過帯域が存在する場合がある。パスバンド決定部６は、到来波成分を含む周波数帯域をサブバンドとし、サブバンドを通過させる通過帯域を、後述するフィルタ種別制御情報およびシフト制御情報によって周波数内挿フィルタ部４に設定する。

また、パスバンド決定部６は、隣接するサブバンドをそれぞれ通過させるフィルタ間の周波数特性に阻止域以外の重なり部分がある場合、これらのサブバンドをそれぞれ含むサブバンドを改めて決定する。
なお、阻止域以外の重なり部分とは、フィルタ間の周波数特性における通過帯域同士の重なり部分、通過帯域と遷移域の重なり部分および遷移域同士の重なり部分のいずれかに相当する。この重なり部分がある場合、隣接するフィルタで同じ到来波成分が別個に通過されて、フィルタゲインが所望のゲインにならなくなる可能性がある。この場合、結果として伝送路推定結果が実際の伝送路とは異なる特性となり、復調信号の品質が劣化する。
そこで、パスバンド決定部６は、上述した重なり部分があれば、隣接するサブバンドをそれぞれ含むサブバンドを再決定する。

等化部７は、フーリエ変換部１の出力信号を周波数内挿フィルタ部４の出力信号で除算してサブキャリアごとに復調を行う。これによって、サブキャリアごとの復調信号Ｓ２が得られ、後段へ出力される。

なお、フーリエ変換部１、パイロットキャリア抽出部２、時間内挿フィルタ部３、周波数内挿フィルタ部４、遅延プロファイル検出部５、パスバンド決定部６および等化部７はハードウェアの回路として実現可能である。また、上記構成要素１〜７は、例えば、マイクロコンピュータが、この発明に特有な処理が記述されたプログラムを実行することで、ハードウェアとソフトウェアが協働した具体的な手段としても実現することができる。

次に動作について説明する。
図３は、実施の形態１に係る受信装置の動作を示すフローチャートである。
まず、フーリエ変換部１が、受信信号Ｓ１をＯＦＤＭシンボルごとに離散フーリエ変換する（ステップＳＴ１）。
次にパイロットキャリア抽出部２が、フーリエ変換部１の出力信号から、受信信号に含まれるパイロットキャリアに対応する信号を抽出して出力する（ステップＳＴ２）。
時間内挿フィルタ部３は、パイロットキャリア抽出部３の出力信号に基づいてパイロットキャリアに対する伝送路特性を推定し、推定した伝送路特性をサブキャリアごとに時間方向に内挿する（ステップＳＴ３）。
次いで、遅延プロファイル検出部５が、時間内挿フィルタ部３の出力信号に対して逆離散フーリエ変換を行い、この変換で得られる複素信号の振幅の２乗値を遅延プロファイルとして出力する（ステップＳＴ４）。

パスバンド決定部６は、遅延プロファイル検出部５の出力信号に基づいて検出した伝送路の到来波成分を含むサブバンドをそれぞれ決定し、決定したサブバンドを通過させる通過帯域を周波数内挿フィルタ部４に設定する（ステップＳＴ５）。
なお、パスバンド決定部６は、隣接するサブバンドをそれぞれ通過させるフィルタ間の周波数特性に阻止域以外の重なり部分がある場合、これらのサブバンドをそれぞれ含むサブバンドを改めて決定する。

周波数内挿フィルタ部４は、パスバンド決定部６に決定されたサブバンドを通過させる通過帯域が設定され時間内挿フィルタ部３の出力信号を帯域制限してパイロットキャリアに対する伝送路特性を周波数方向に内挿する（ステップＳＴ６）。
時間内挿フィルタ部３で時間方向に内挿された伝送路特性は、周波数内挿フィルタ部４によって周波数方向にも内挿され、全てのサブキャリアの伝送路特性推定結果が等化部７へ出力される。
この後、等化部７は、フーリエ変換部１の出力信号を周波数内挿フィルタ部４の出力信号で除算してサブキャリアごとに復調し、サブキャリアごとの復調信号Ｓ２を出力する（ステップＳＴ７）。

次に、実施の形態１における周波数内挿フィルタ部４の構成および詳細な動作について説明する。図４は実施の形態１における周波数内挿フィルタ部の構成を示すブロック図であり、最大３つのサブバンドをそれぞれ通過させる３つのバンドパスフィルタを実現可能である。実施の形態１における周波数内挿フィルタ部４は、図４に示すように、サブバンドフィルタ部４１ａ〜４１ｃ、フィルタ係数生成部４２ａ〜４２ｃおよび出力加算部４３を備えて構成される。

サブバンドフィルタ部４１ａは、フィルタ係数生成部４２ａが生成したフィルタ係数に基づいて通過帯域が設定され、時間内挿フィルタ部３の出力信号を帯域制限するフィルタである。同様に、サブバンドフィルタ部４１ｂは、フィルタ係数生成部４２ｂが生成したフィルタ係数に基づいて通過帯域が設定され、サブバンドフィルタ部４１ｃは、フィルタ係数生成部４２ｃが生成したフィルタ係数に基づいて通過帯域が設定されて、それぞれが時間内挿フィルタ部３の出力信号を帯域制限する。なお、サブバンドフィルタ部４１ａ〜４１ｃは、互いに異なる帯域幅を有するフィルタである。

フィルタ係数生成部４２ａは、パスバンド決定部６からフィルタ種別制御情報ａおよびシフト制御情報ａを入力して、フィルタ種別制御情報ａに基づいて選択されたサブバンドフィルタの通過帯域を、シフト制御情報ａに基づいて周波数シフトさせたフィルタ係数を生成する。このフィルタ係数は、例えば、遅延プロファイルで最も遅延時間が短い１つ目の到来波成分を含むサブバンドに対して有効なバンドパスフィルタを構成するフィルタ係数となる。
同様に、フィルタ係数生成部４２ｂは、パスバンド決定部６から入力したフィルタ種別制御情報ｂに基づいて選択されたサブバンドフィルタの通過帯域を、シフト制御情報ｂに基づいて周波数シフトさせたフィルタ係数を生成する。
例えば、このフィルタ係数は、次に遅延時間が短い２つ目の到来波成分を含むサブバンドに有効なバンドパスフィルタを構成するフィルタ係数となる。
フィルタ係数生成部４２ｃは、パスバンド決定部６から入力したフィルタ種別制御情報ｃに基づいて選択されたサブバンドフィルタの通過帯域を、シフト制御情報ｃに基づいて周波数シフトさせたフィルタ係数を生成する。
例えば、このフィルタ係数は、３番目に遅延時間が短い到来波成分のサブバンドに対して有効なバンドパスフィルタを構成するフィルタ係数となる。

なお、図４では最大３つのサブバンドに対応可能な構成を示したが、全ての到来波成分を通過させるためにサブバンドが１つまたは２つで十分である場合、サブバンドフィルタ部４１ａ〜４１ｃの中から、１つまたは２つのサブバンドフィルタ部が有効になるようにフィルタ係数が生成される。また、サブバンドフィルタ部４１ａ〜４１ｃの出力信号は、出力加算部４３によって加算されて等化部７へ出力される。

次に周波数内挿フィルタ部４の通過帯域について説明する。
周波数内挿フィルタ部４は、サブキャリアの周波数方向の内挿処理を行って全てのサブキャリアに対する伝送路特性の推定値を得るためのフィルタである。
ここで、伝送路特性を推定するために使用する周波数内挿フィルタ部４は、復調に必要な到来波成分を全て通過させる周波数帯域を有している必要がある。
同時に、フィルタの通過帯域が到来波成分の存在しない周波数帯域も含む場合は、雑音成分がフィルタを通過するため、伝送路特性の推定精度が低下して受信性能が劣化する。これは、必要最小限の通過帯域を持つ周波数内挿フィルタ部４の実現が望まれていることを意味する。

例えば、図５（ａ）の遅延プロファイルに示すように、主波と遅延波とからなる２つの到来波成分が伝送される伝送路を例に挙げる。ここで横軸は到来波成分の到来時間、縦軸はその電力を表している。周波数内挿フィルタの通過帯域を制御しない場合、図５（ｂ）に示すように、全ての到来波成分を通過帯域に含む低域通過フィルタとなる。この場合、高域成分は除去されるが、到来波成分以外に熱雑音などの信号帯域全体に均一に分布する多くの雑音成分がフィルタを通過する。

一方、到来波成分のみを通過させるフィルタを実現できれば、図５（ｃ）に示すように雑音成分の通過を大幅に抑えることができる。
実際の伝送路においては、図６（ａ）に示すように複数の到来波成分が存在する場合があり、また図６（ｂ）に示すように複数の到来波成分による遅延広がりが生じている場合もある。さらに、受信装置が移動しながら信号を受信する場合、受信装置の移動に伴って伝送路が時々刻々と変化するため、このような伝送路の変化に対しても受信装置は適応的に追従する必要がある。

実施の形態１における周波数内挿フィルタ部４は、異なる帯域幅を有する複数のフィルタ（サブバンドフィルタ部）を備えており、これらのフィルタから実際の遅延プロファイルに応じてフィルタを選択し、その通過帯域を周波数シフトさせることで、到来波成分の部分帯域であるサブバンドのみを通過させている。
これに対して、特許文献１に開示される従来の周波数内挿フィルタでは、図５（ｂ）に示すように、到来波成分のうち最も遅延時間が長い成分を通過帯域に含むように低域通過フィルタが構成される。このため到来波成分の遅延時間が長くなればなるほど通過帯域が広がり、通過帯域内の雑音成分が多くなって十分な受信性能が得られない。

また、特許文献２は、マルチレートフィルタ処理によって必要な信号成分のみを再構成して所望の周波数特性を実現しているが、信号成分を通過させる通過帯域の数が増えるに従って受信装置の規模が増大し信号処理が複雑化する。
これに対して、実施の形態１では、異なる帯域幅を有する複数のフィルタ（サブバンドフィルタ部）から、サブバンドの帯域幅に対応するフィルタを選択し、選択したフィルタの通過帯域を周波数シフトして到来波成分のみを通過させる通過帯域を設定する。
従って、特許文献２に比べて格段に簡易な構成で所望の周波数特性を得ることが可能である。

次に、周波数内挿フィルタ部４のフィルタ係数生成部４２ａ〜４２ｃの構成および動作を、図７を用いて説明する。図７に示すように、フィルタ係数生成部４２ａ〜４２ｃは、フィルタ係数選択部４２１および通過帯域シフト部４２２を備えて構成される。
フィルタ係数選択部４２１は、異なる帯域幅の低域通過フィルタであるサブバンドフィルタ部４１ａ〜４１ｃから、フィルタ種別制御情報に基づいて選択されたサブバンドフィルタ部のフィルタ係数を選択する。すなわち、フィルタ種別制御情報は、異なる帯域幅のサブバンドフィルタ部４１ａ〜４１ｃからどのフィルタを選択するかを示す情報である。
例えば、フィルタ係数生成部４２ａのフィルタ係数選択部４２１では、サブバンドフィルタ部４１ａを選択するフィルタ種別制御情報ａが入力された場合、サブバンドフィルタ部４１ａの帯域幅などを規定するフィルタ係数を選択して通過帯域シフト部４２２に出力する。

通過帯域シフト部４２２では、フィルタ種別制御情報に基づいて選択されたサブバンドフィルタ部の通過帯域を、シフト制御情報に基づいて周波数シフトして周波数特性が所望の通過帯域となるようにフィルタ係数選択部４２１が選択したフィルタ係数を変換する。
例えば、シフト制御情報には、サブバンドの中心に通過帯域の中心周波数が合った所望のサブバンドフィルタ部の当該中心周波数が設定される。通過帯域シフト部４２２は、フィルタ係数選択部４２１に選択された低域通過フィルタのフィルタ係数と、この低域通過フィルタの通過帯域をシフト制御情報に設定された上記所望のサブバンドフィルタ部の中心周波数分だけ周波数シフトさせる係数を複素乗算する。これにより、フィルタ種別制御情報に基づいて選択されたサブバンドフィルタ部の通過帯域を、シフト制御情報を基に周波数シフトさせるフィルタ係数が生成される。このフィルタ係数に基づいて所望の通過帯域を有するサブバンドフィルタ部が構成される。

次に、パスバンド決定部６の構成および動作について説明する。
図８は、実施の形態１におけるパスバンド決定部の構成を示すブロック図である。図８に示すように、パスバンド決定部６は、到来波成分検出部６１、サブバンド仮決定部６２、フィルタ種別制御部６３およびシフト制御部６４を備えて構成される。

到来波成分検出部６１は、遅延プロファイルに基づいて到来波成分の有無と到来時間差を検出する。到来波成分の有無は、例えば、予め定められた閾値（以下、電力判定閾値とも言う）と遅延プロファイルの各成分の電力値を比較して、閾値より大きな成分を到来波成分と判定する。電力判定閾値は、例えば電力値が最大の成分を基準に決定される。この場合、遅延プロファイル検出部５の出力信号、すなわち伝送路の遅延プロファイルが更新される度に電力判定閾値が変更される。このため、電波環境の変化に応じて到来波成分の有無を判定することが可能となる。

到来時間差は、遅延プロファイル検出部５が行う逆離散フーリエ変換（以下、ＩＦＦＴとも言う）のインデックスとして表現される。例えば、６４ポイントのＩＦＦＴによって遅延プロファイルが検出された場合には、０から６３までのインデックスごとにＩＦＦＴ結果が得られる。このインデックスの違いが到来波成分の到来時間の差に比例する。

サブバンド仮決定部６２は、到来波成分検出部６１に検出された到来波成分を含むサブバンドを決定する。ここで、サブバンドの決定処理について具体的に説明する。図９（ａ）は、遅延プロファイル検出部５が検出した遅延プロファイルの例である。また、周波数内挿フィルタ部４が最大３つのサブバンドをそれぞれ通過させる３つのバンドパスフィルタを実現可能であるものとする。これに伴い、到来波成分検出部６１も、最大３つのサブバンドを検出できるよう構成されている。

到来波成分検出部６１は、図９（ａ）に示す遅延プロファイル検出結果と電力判定閾値を比較して、到来波成分の有無を２値の情報としてサブバンド仮決定部６２に出力する。
サブバンド仮決定部６２は、到来波成分検出部６１から入力した上記情報に基づいて、図９（ｂ）に示すように、ＩＦＦＴインデックスが４から１６までの区間Ｔ１、４０から４３までの区間Ｔ２、５９から６３までの区間Ｔ３にそれぞれ到来波成分が存在すると判定し、３つの部分帯域、すなわちサブバンドａ、サブバンドｂ、サブバンドｃを決定して記憶する。例えば、図１０（ａ）に示すようなサブバンドａ〜ｃのサブバンド名とこれらにそれぞれ対応する通過帯域のＩＦＦＴインデックスが記憶される。

フィルタ種別制御部６３では、サブバンド仮決定部６２に決定されたサブバンドを通過可能な帯域幅のフィルタを選択するフィルタ種別制御情報を生成する。
実施の形態１において、周波数内挿フィルタ部４は通過帯域幅が異なる複数の低域通過フィルタ（図４におけるサブバンドフィルタ部４１ａ〜４１ｃ）を備えており、これらの低域通過フィルタがサブバンドを通過させるためのサブバンドフィルタ候補となる。
また、フィルタ種別制御部６３には、周波数内挿フィルタ部４が備える全ての低域通過フィルタの識別情報とその通過帯域幅を対応付けたテーブルデータが設定されている。
このテーブルデータの一例を図１０（ｂ）に示す。図１０（ｂ）においては通過帯域幅をＩＦＦＴインデックス幅で表している。

フィルタ種別制御情報の生成を具体的に説明すると、フィルタ種別制御部６３が、上記テーブルデータを参照して、サブバンドの帯域幅以上の通過帯域幅を有するサブバンドフィルタ候補の中から最も通過帯域幅が狭いサブバンドフィルタ候補を判別して、このサブバンドフィルタ候補を選択するフィルタ種別制御情報を生成する。
このときサブバンドのほぼ中心の周波数にサブバンドフィルタの通過帯域の中心周波数が合っていることが望ましいが、この限りではない。

なお、フィルタ種別制御部６３はサブバンドごとにサブバンドフィルタを選択するが、異なるサブバンドで同じサブバンドフィルタが選択されてもよい。
例えば、図９（ｂ）の場合、最初の到来波成分が、ＩＦＦＴインデックスが４から１６までの区間Ｔ１のサブバンドａに含まれ、サブバンドａのＩＦＦＴインデックス幅は１２である。そこで、図１０（ｂ）のテーブルデータを参照し、サブバンドａの帯域幅以上の通過帯域幅を有するサブバンドフィルタ候補（サブバンドフィルタＣ，Ｄ）の中から最も通過帯域幅が狭いサブバンドフィルタ候補であるサブバンドフィルタＣが選択される。

また、図９（ｂ）でその次に到来した到来波成分は、ＩＦＦＴインデックスが４０から４３までの区間Ｔ２のサブバンドｂに含まれ、サブバンドｂのＩＦＦＴインデックス幅は３である。そこで、図１０（ｂ）のテーブルデータを参照し、サブバンドｂの帯域幅以上の通過帯域幅を有するサブバンドフィルタ候補（サブバンドフィルタＡ〜Ｄ）から最も通過帯域幅が狭いサブバンドフィルタ候補であるサブバンドフィルタＡが選択される。

同様に、図９（ｂ）において遅延時間が最も長い到来波成分は、ＩＦＦＴインデックスが５９から６３までの区間Ｔ３のサブバンドｃに含まれ、サブバンドｃのＩＦＦＴインデックス幅は４である。そこで、図１０（ｂ）のテーブルデータを参照し、サブバンドｃの帯域幅以上の通過帯域幅を有するサブバンドフィルタ候補（サブバンドフィルタＡ〜Ｄ）から最も通過帯域幅が狭いサブバンドフィルタ候補であるサブバンドフィルタＡが選択される。これらの判定結果が図１０（ｃ）である。

シフト制御部６４は、フィルタ種別制御情報に基づいて選択されたサブバンドフィルタの通過帯域をサブバンドに合わせて周波数シフトさせるシフト制御情報を生成する。
具体的には、低域通過フィルタであるサブバンドフィルタを、サブバンドを通過させるバンドパスフィルタに変更するために、この低域通過フィルタの通過帯域を周波数シフトするシフト量を判定し、判定結果のシフト量で周波数シフトしたときの中心周波数が設定されたシフト制御情報をサブバンドごとに生成して出力する。なお、シフト量はＩＦＦＴインデックスで表すことができる。

例えば、区間Ｔ１のサブバンドａは、ＩＦＦＴインデックスが４から１６であるので、その中心のＩＦＦＴインデックスが１０となる。すなわち、サブバンドフィルタＣの通過帯域をＩＦＦＴインデックス０から１０だけ周波数シフトすれば、サブバンドフィルタＣの通過帯域の中心周波数がサブバンドａの中心に一致する。従って、通過帯域シフト量（ＩＦＦＴインデックス）は１０となる。

同様に、区間Ｔ２のサブバンドｂはＩＦＦＴインデックスが４０から４３であり、その中心のＩＦＦＴインデックスが４１となる。すなわち、サブバンドフィルタＡの通過帯域をＩＦＦＴインデックス０から４１だけ周波数シフトすれば、サブバンドフィルタＣの通過帯域の中心周波数がサブバンドｂの中心に一致する。従って、通過帯域シフト量（ＩＦＦＴインデックス）は４１となる。

区間Ｔ３のサブバンドｃについてもＩＦＦＴインデックスが５９から６３であるので、その中心のＩＦＦＴインデックスが６１となる。すなわち、サブバンドフィルタＡの通過帯域をＩＦＦＴインデックス０から６１だけ周波数シフトすれば、サブバンドフィルタＡの通過帯域の中心周波数がサブバンドｃの中心に一致する。従って、通過帯域シフト量（ＩＦＦＴインデックス）は６１となる。これらの判定結果をまとめたものが図１０（ｄ）である。

また、フィルタ種別制御部６３は、サブバンド仮決定部６２に決定されたサブバンドを通過させるサブバンドフィルタの通過帯域幅と、これに隣接するサブバンドを通過させるサブバンドフィルタとの周波数距離に基づいて、これらのサブバンドフィルタ間の周波数特性に阻止域以外の重なり部分があるか否かを判定する。この重なり部分がない場合は、フィルタ種別制御部６３は、サブバンド仮決定部６２に決定されたサブバンドをそのまま採用し、上記重なり部分がある場合には、隣接するサブバンドをそれぞれ含むサブバンドを改めて決定して、このサブバンドが通過可能な帯域幅の低域通過フィルタを選択するフィルタ種別制御情報を生成する。

隣接するサブバンドの間隔が狭い場合、各サブバンドを通過させるために最適なサブバンドフィルタを選択した結果として、サブバンドフィルタ間の周波数特性に阻止域以外の重なり部分が発生する。図１１に示す例では、到来波１を通過させるサブバンドフィルタＢＦ１と到来波２を通過させるサブバンドフィルタＢＦ２との間に通過帯域と遷移域との重なり部分があり、これらの重なり部分に到来波成分Ｓ１２，Ｓ２１が残留している。

高域側の遷移域との重なり部分がある場合、サブバンドフィルタＢＦ２で通過すべき到来波２の成分Ｓ１２がサブバンドフィルタＢＦ１においても通過し、低域側の遷移域との重なり部分がある場合は、サブバンドフィルタＢＦ１で通過すべき到来波１の成分Ｓ２１がサブバンドフィルタＢＦ２においても通過する。この場合、周波数内挿フィルタ部４の出力において、重なり部分に残留している到来波成分の分だけ所望の信号レベルよりも大きくなり、正しい伝送路の推定結果が得られなくなる。この不具合は、通過帯域同士の重なり部分がある場合または遷移域同士の重なり部分がある場合においても発生し得る。

そこで、この発明では、隣接するサブバンドをそれぞれ通過させるサブバンドフィルタ間の周波数特性に阻止域以外の重なり部分がある場合、これらのサブバンドが１つのサブバンドになるようにサブバンドを決定しなおす。
ここで、サブバンド仮決定部６２が、例えば図１２（ａ）に示すサブバンドを決定した場合を例に挙げて具体的に説明する。フィルタ種別制御部６３は、図１２（ａ）の結果を入力すると、図１０（ｂ）のテーブルデータを参照して最適なサブバンドフィルタを選択する。図１２（ａ）におけるサブバンドａは、通過帯域のＩＦＦＴインデックスが４から１６の区間でそのＩＦＦＴインデックス幅は１２であるので、図１０（ｂ）のサブバンドフィルタＣが選択される。一方、サブバンドｂ，ｃは、ＩＦＦＴインデックス幅が２であり、通過帯域のＩＦＦＴインデックス幅が５のサブバンドフィルタＡが選択される。

サブバンドフィルタ（低域通過フィルタ）から、サブバンドを通過させる所望のバンドパスフィルタを構成する場合、サブバンドフィルタの通過帯域の中心周波数をサブバンドの中心位置に合わせている。
例えば、サブバンドｂはＩＦＦＴインデックス４２が中心であり、これにサブバンドフィルタＡの通過帯域の中心周波数を合わせると、サブバンドｂを通過させるサブバンドフィルタＡの通過帯域は、ＩＦＦＴインデックスが４０から４４までの区間となる。
また、サブバンドｃはＩＦＦＴインデックス４６が中心であり、これにサブバンドフィルタＡの通過帯域の中心周波数を合わせると、サブバンドｃを通過させるサブバンドフィルタＡの通過帯域は、ＩＦＦＴインデックスが４４から４８までの区間となる。
従って、ＩＦＦＴインデックス４４で２つのフィルタの通過帯域が重なることになる。

この場合、フィルタ種別制御部６３は、図１２（ｂ）に示すようにサブバンドを決定しなおす。すなわち、サブバンドｃを含めたサブバンドｂを改めて決定することによって、サブバンドｂをＩＦＦＴインデックスが４１から４７までの区間とし、サブバンドｃを適用なしとする。この後、フィルタ種別制御部６３は、新たなサブバンドｂのＩＦＦＴインデックス幅が６であることから、図１０（ｂ）のテーブルデータを参照してサブバンドフィルタＢを新たに選択する。

新たなサブバンドｂは、ＩＦＦＴインデックスが４１から４７であるのでその中心のＩＦＦＴインデックスが４４となる。すなわち、サブバンドフィルタＢの通過帯域をＩＦＦＴインデックス０から１０だけ周波数シフトすれば、サブバンドフィルタＢの通過帯域の中心周波数が新たなサブバンドｂの中心に一致する。従って、シフト制御部６４は、通過帯域シフト量（ＩＦＦＴインデックス）を４４と判定する。この判定結果を図１２（ｄ）に示す。

以上のように、この実施の形態１によれば、パスバンド決定部６が決定したサブバンドの通過帯域を周波数内挿フィルタ部４に設定するだけの簡易な構成で実現できる。
また、サブバンドごとにサブバンドフィルタを構成することから、伝送路の雑音成分を的確に抑圧して受信性能を向上させることができる。
さらに、隣接したサブバンドをそれぞれ通過させるサブバンドフィルタ間の周波数特性に阻止域以外の重なり部分がある場合は、これらのサブバンドをそれぞれ含むサブバンドを決定することから、重なり部分における到来波成分が重複して検出されず、受信性能を向上させることができる。

また、この実施の形態１によれば、周波数内挿フィルタ部４が、異なる帯域幅を有するサブバンドフィルタ部４１ａ〜４１ｃを備え、パスバンド決定部６が、サブバンドフィルタ部４１ａ〜４１ｃからサブバンドを通過させるフィルタを選択し、その通過帯域を設定する。このように構成することで、特許文献２に比べて格段に簡易な構成で所望の周波数特性を得ることが可能である。

さらに、この実施の形態１によれば、サブバンドフィルタの通過帯域の中心周波数を、サブバンドの中心に合わせることで、到来波成分を的確に通過させることができる。

実施の形態２．
図１３はこの発明の実施の形態２における周波数内挿フィルタ部の構成を示すブロック図であり、最大３つのサブバンドをそれぞれ通過させる３つのバンドパスフィルタを実現可能である。周波数内挿フィルタ部４Ａは、図１３に示すように、フィルタ係数生成部４２ａ〜４２ｃ、フィルタ処理部４４およびフィルタ係数加算部４５を備えて構成される。
なお、図１３において、図４と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。

フィルタ処理部４４は、フィルタ係数加算部４５が加算したフィルタ係数に基づいて、通過帯域が設定され、時間内挿フィルタ部３の出力信号を帯域制限するフィルタである。
フィルタ係数加算部４５は、フィルタ係数生成部４２ａ〜４２ｃに生成されたフィルタ係数を加算する。具体的には、フィルタ係数生成部４２ａ〜４２ｃが出力する各フィルタ係数をフィルタタップ係数ごとに加算して出力する。フィルタ係数加算部４５の出力は、所望のサブバンドの信号成分を通過させ、雑音成分を抑圧した伝送路推定値となる。

以上のように、この実施の形態２によれば、周波数内挿フィルタ部４Ａが、フィルタ種別制御情報に基づいて選択されたフィルタの通過帯域を、シフト制御情報に基づいて周波数シフトさせるフィルタ係数を生成するフィルタ係数生成部４２ａ〜４２ｃと、フィルタ係数生成部４２ａ〜４２ｃに生成されたフィルタ係数を加算するフィルタ係数加算部４５と、フィルタ係数加算部４５が加算したフィルタ係数に基づいて通過帯域が設定され、時間内挿フィルタ部３の出力信号を帯域制限して等化部７に出力するフィルタ処理部４４とを備える。このように構成することで、実施の形態１における周波数内挿フィルタ部４と同様な機能が得られ、さらに、その構成に比べて回路規模または演算量を低減することが可能である。

なお、本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

この発明に係る受信装置は、簡易な構成で伝送路の雑音成分を的確に抑圧して受信性能を向上させることができるので、例えば、ＯＦＤＭ方式を用いた地上デジタル放送を受信する車載用受信機に好適である。

１ フーリエ変換部、２ パイロットキャリア抽出部、３ 時間内挿フィルタ部、４，４Ａ 周波数内挿フィルタ部、５ 遅延プロファイル検出部、６ パスバンド決定部、７ 等化部、４１ａ〜４１ｃ サブバンドフィルタ部、４２ａ〜４２ｃ フィルタ係数生成部、４３ 出力加算部、４４ フィルタ処理部、４５ フィルタ係数加算部、６１ 到来波成分検出部、６２ サブバンド仮決定部、６３ フィルタ種別制御部、６４ シフト制御部、４２１ フィルタ係数選択部、４２２ 通過帯域シフト部。

Claims (6)

1. 時間方向および周波数方向に既知のパイロットキャリアが割り当てられたＯＦＤＭ信号を受信する受信装置であって、
   ＯＦＤＭシンボルごとに受信信号を離散フーリエ変換して出力するフーリエ変換部と、
   前記フーリエ変換部の出力信号から前記パイロットキャリアに対応する信号を抽出して出力するパイロットキャリア抽出部と、
   前記パイロットキャリア抽出部の出力信号を基づいて推定した前記パイロットキャリアに対する伝送路特性を時間方向に内挿して出力する時間内挿フィルタ部と、
   前記時間内挿フィルタ部の出力信号から伝送路の遅延プロファイルを検出して出力する遅延プロファイル検出部と、
   前記遅延プロファイル検出部の出力信号に基づいて前記伝送路の到来波成分を検出し、当該到来波成分を含むサブバンドを決定するとともに、隣接する前記サブバンドをそれぞれ通過させるフィルタ間の周波数特性に阻止域以外の重なり部分がある場合は、これらのサブバンドをそれぞれ含むサブバンドを決定するパスバンド決定部と、
   前記パスバンド決定部に決定された前記サブバンドを通過させる通過帯域が設定され、前記時間内挿フィルタ部の出力信号を帯域制限して前記パイロットキャリアに対する伝送路特性を周波数方向に内挿する周波数内挿フィルタ部と、
   前記フーリエ変換部の出力信号を前記周波数内挿フィルタ部の出力信号で除算してサブキャリアごとに復調を行う等化部とを備える受信装置。
2. 前記パスバンド決定部は、
   前記遅延プロファイル検出部の出力信号に基づいて前記到来波成分の有無と到来時間差を検出する到来波成分検出部と、
   前記到来波成分検出部に検出された到来波成分を含むサブバンドを決定するサブバンド仮決定部と、
   前記サブバンド仮決定部に決定された前記サブバンドを通過可能な帯域幅のフィルタを選択するフィルタ種別制御情報を生成するとともに、隣接する前記サブバンドをそれぞれ通過させる前記フィルタ間の周波数特性に阻止域以外の重なり部分がある場合は、これらのサブバンドをそれぞれ含むサブバンドを通過可能な帯域幅のフィルタを選択するフィルタ種別制御情報を生成するフィルタ種別制御部と、
   前記フィルタ種別制御情報に基づいて選択されたフィルタの通過帯域を前記サブバンドに合わせて周波数シフトさせるシフト制御情報を生成するシフト制御部とを備え、
   前記周波数内挿フィルタ部は、
   前記フィルタ種別制御情報および前記シフト制御情報に基づいて前記サブバンドを通過させる通過帯域が設定されることを特徴とする請求項１記載の受信装置。
3. 前記周波数内挿フィルタ部は、
   異なる帯域幅を有する複数のフィルタと、
   前記フィルタ種別制御情報に基づいて選択されたフィルタの通過帯域を、前記シフト制御情報に基づいて周波数シフトさせるフィルタ係数を生成するフィルタ係数生成部と、
   前記複数のフィルタのうち、前記フィルタ係数に基づいて通過帯域が設定されたフィルタで前記時間内挿フィルタ部の出力信号を帯域制限した結果を加算して前記等化部に出力する出力加算部とを備えることを特徴とする請求項２記載の受信装置。
4. 前記周波数内挿フィルタ部は、
   前記フィルタ種別制御情報に基づいて選択されたフィルタの通過帯域を、前記シフト制御情報に基づいて周波数シフトさせるフィルタ係数を生成する複数のフィルタ係数生成部と、
   前記複数のフィルタ係数生成部に生成されたフィルタ係数を加算するフィルタ係数加算部と、
   前記フィルタ係数加算部が加算したフィルタ係数に基づいて通過帯域が設定され、前記時間内挿フィルタ部の出力信号を帯域制限して前記等化部に出力するフィルタとを備えることを特徴とする請求項２記載の受信装置。
5. シフト制御部は、前記フィルタ種別制御情報に基づいて選択されたフィルタの通過帯域の中心周波数を前記サブバンドの中心に合わせる情報を前記シフト制御情報として生成することを特徴とする請求項２記載の受信装置。
6. 時間方向および周波数方向に既知のパイロットキャリアが割り当てられたＯＦＤＭ信号を受信する受信方法であって、
   フーリエ変換部が、ＯＦＤＭシンボルごとに受信信号を離散フーリエ変換して出力するステップと、
   パイロットキャリア抽出部が、前記フーリエ変換部の出力信号から前記パイロットキャリアに対応する信号を抽出して出力するステップと、
   時間内挿フィルタ部が、前記パイロットキャリア抽出部の出力信号に基づいて推定した前記パイロットキャリアに対する伝送路特性を時間方向に内挿して出力するステップと、
   遅延プロファイル検出部が、前記時間内挿フィルタ部の出力信号から伝送路の遅延プロファイルを検出して出力するステップと、
   パスバンド決定部が、前記遅延プロファイル検出部の出力信号に基づいて前記伝送路の到来波成分を検出し、当該到来波成分を含むサブバンドを決定するとともに、隣接する前記サブバンドをそれぞれ通過させるフィルタ間の周波数特性に阻止域以外の重なり部分がある場合は、これらのサブバンドをそれぞれ含むサブバンドを決定するステップと、
   周波数内挿フィルタ部が、前記パスバンド決定部に決定された前記サブバンドを通過させる通過帯域が設定され、前記時間内挿フィルタ部の出力信号を帯域制限して前記パイロットキャリアに対する伝送路特性を周波数方向に内挿するステップと、
   等化部が、前記フーリエ変換部の出力信号を前記周波数内挿フィルタ部の出力信号で除算してサブキャリアごとに復調を行うステップとを備える受信方法。

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