JP2003174429A - デジタル信号の受信解析装置 - Google Patents
デジタル信号の受信解析装置Info
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Abstract
る影響の程度を分離し、伝送路の影響による等化CN比
と付加雑音によるCN比をそれぞれ求めるデジタル信号
の受信解析装置を提供すること。 【解決手段】 推定した伝送路の周波数応答から付加雑
音を除去する手段23と、発生させた擬似ランダムバイ
ナリー信号を変調データとして変調する手段32と、こ
の変調されたデジタル信号に付加雑音を除去した伝送路
の周波数応答を付加する手段33と、周波数応答が付加
されたデジタル信号に設定したCN比に応じた雑音を付
加する手段34と、この雑音を付加された信号を復調し
た擬似ランダムバイナリー信号と発生させた擬似ランダ
ムバイナリー信号を比較して誤り率を測定する手段36
と、設定したCN比と測定した誤り率から伝送路の等価
CN比およびまたは伝送路の影響によるCN比劣化量を
演算する手段40とを備えることとした。
Description
や伝送路の応答などによりデジタル信号への影響の解析
を行うものであり、広く放送・通信・記録媒体への応用
が可能のデジタル信号の受信解析装置に関する。
MER測定装置、誤り率測定装置および伝送路応答検出
装置がある。
示す。
lation Error Ratioの略で変調誤差
比とも云われている)測定装置は、受信器71で復調し
たデータを復調コンスタレーション部72で位相図(コ
ンスタレーション)上に再配置し、送信データの位相図
上のマッピング点からの距離の誤差を雑音成分とみな
し、マッピング点から位相図の原点までの距離を信号成
分とする演算を行い、MER測定部73で受信信号の信
号対雑音比(以下、CN比)を求めるものである。
示す。
は、PN発生部81で変調器82と復調器83とが共に
既知の擬似ランダムバイナリー信号を発生させ、擬似ラ
ンダムバイナリー信号を変調データとする変調器82を
伝送路80の前におき、伝送路80の後には復調器83
をおいて誤り率測定部84で誤り率を測定するものであ
る。
伝送路応答検出装置の構成図を示す。
置は、伝送路90を伝送されたデジタル信号を受信部9
1で受信し、受信した信号をFFT部92でFFTし、
伝送路応答推定部93でFFT部92の出力データから
既知のパイロット信号を取り出し、伝送路90の応答を
推定し、周波数応答演算部94で伝送路90の周波数応
答の演算や、遅延プロファイルの演算部95でインパル
ス応答となる遅延プロファイルの演算を行うものであ
る。
ル信号は、マルチパスなど伝送路の応答により線形歪
と、熱雑音などの付加雑音を受けている。デジタル信号
を復調した場合、誤り率はこの両者の影響により劣化す
る。図7に示す従来のMER測定装置では、受信信号の
総合的なCN比は分かるものの、伝送路の影響と付加雑
音の影響を分離して測定することは不可能であった。
定する場合には、図8に示す従来の誤り率測定装置のよ
うに、特別に誤り率を測定するために、受信側既知の擬
似ランダムバイナリー信号などを送信側変調器の変調デ
ータとして入力し、受信側では復調データと送信側擬似
ランダムバイナリー信号とを比較しビット誤り率を求め
ていた。
置では、受信したデジタル信号から伝送路の周波数応答
や遅延プロファイルを求めることは可能であったが、求
めた伝送路応答が受信したデジタル信号に対して等価的
な雑音としてどの程度影響があるのか、また、ビット誤
り率の劣化にどの程度影響があるのか知ることができな
かった。
るためになされたもので、伝送路を伝送されたデジタル
信号を受信し、伝送路応答と付加雑音を求め、伝送路応
答による影響の程度と付加雑音による影響の程度を分離
し、伝送路の影響による等化CN比と付加雑音によるC
N比をそれぞれ求めるデジタル信号の受信解析装置を提
供するものであり、さらに、伝送路の前の送信側の変調
器に誤り率測定用の擬似ランダムバイナリー信号などを
変調データとして入力することなく、容易に誤り率を測
定するデジタル信号の受信解析装置を提供するものであ
る。
受信解析装置は、デジタル信号を受信し解析する装置で
あって、受信した前記デジタル信号から伝送路の周波数
応答を推定する手段と、擬似ランダムバイナリー信号を
発生する手段と、前記擬似ランダムバイナリー信号を変
調データとして変調する手段と、この変調されたデジタ
ル信号に前記伝送路の周波数応答を付加する手段と、こ
の周波数応答が付加されたデジタル信号に設定したCN
比に応じた雑音を付加する手段と、この雑音を付加され
た信号を復調する手段と、復調された擬似ランダムバイ
ナリー信号と前記発生した擬似ランダムバイナリー信号
を比較して誤り率を測定する手段と、前記設定したCN
比と測定した誤り率から伝送路の等価CN比および伝送
路の影響によるCN比劣化量を演算する手段とを備える
こととした。
手段には、伝送路の付加雑音を除去する手段を備えるこ
ととした。
音を除去する手段は、付加雑音除去前の周波数応答を逆
フーリエ変換して遅延プロファイルを求め、この遅延プ
ロファイルから伝送路のマルチパス成分の存在しない領
域の成分を0にして除去するフィルタ処理を行って新た
な遅延プロファイルを生成し、これをフーリエ変換して
付加雑音を除去し伝送路の周波数応答を得ることとし
た。
音を除去する手段は、付加雑音除去前の周波数応答を時
間軸のローパスフィルタまたは周波数軸のローパスフィ
ルタ処理を行って付加雑音を除去し伝送路の周波数応答
を得ることとした。
路の周波数応答と除去した付加雑音とから受信した前記
デジタル信号のCN比を求める手段と、前記受信したデ
ジタル信号のCN比を新たに付加雑音として付加する手
段とを備えることとした。
て、図面を用いて説明する。
に適用した場合について、以下に実施例を示す。ISD
B−T伝送方式の伝送パラメータの値は、伝送モードご
と決められている。
FT(離散フーリエ変換)のサンプリング周波数fFF
Tは、2048/252MHz(=8.12698…M
Hz)で与えられる。また、FFTのポイント数Noは
ISDB−Tの伝送モード1のとき2048、伝送モー
ド2のとき4096、伝送モード3のとき8192であ
る。また、有効シンボル長Tuは、伝送モード1、2、
3に対して、それぞれ、252μsec、504μse
c、1008μsecである。ガードインターバル期間
Tgは、有効シンボル長Tu/4、有効シンボル長Tu
/8、有効シンボル長Tu/16、もしくは有効シンボ
ル長Tu/32である。
ア数KとFFTのポイント数Noには、K<Noの関係
がある。また、ISDB−TのOFDM信号には、特定
のキャリアにAC(予備チャンネル)、TMCCなどの
ISDB−Tの制御信号データが割り当てられている。
イロットデータは、図2に示すように特定のキャリアの
特定のシンボルに割り当てられている。これをスキャッ
タードパイロット(以下、SP)と呼ぶ。SPの変調レ
ベルは、送信データの変調レベルのRMS(Root
Mean Squareの略)値をLとすると、その4
/3倍であり、図3に示すように、位相図上に(4L/
3,0)もしくは(−4L/3,0)に配置される。S
Pがどちらに配置されるかは、キャリア番号ごとに、あ
らかじめ決められている。
QAMとして説明するが、本発明は、変調を16QAM
に限るものではなく、QPSK、64QAMなど任意の
変調に適用可能である。
デジタル信号の受信解析装置の構成図を示す。
態におけるデジタル信号の受信解析装置は、受信部10
と、伝送路応答検出部20と、誤り率測定部30と、等
価CN演算部40とから構成されている。
と、伝送路応答推定回路22と、雑音除去回路23とか
らなり、誤り率測定部30はPN発生回路31と、変調
回路32と、周波数特性付加回路33と、雑音付加回路
34と、復調回路35と、誤り率測定回路36とからな
る。
送路50より受信し、キャリア再生とクロック再生およ
びシンボルタイミング再生を行い、AD変換と直交復調
を行いデジタル複素ベースバンド信号を出力する。
路21は、入力されたデジタル複素ベースバンド信号を
シンボル毎にフーリエ変換を行い、OFDMのキャリア
データY(i,k)を出力する。なお、iはシンボル番
号、kはキャリア番号を示す。
OFDMのキャリアデータY(i,k)からSPを抜き
取る。これを受信SPとすると受信SPは伝送路の周波
数応答により振幅と位相の変移を受けている。伝送路応
答は、受信SPを基準となる送信側のSPで複素除算す
ることにより得られる。
DM信号には、図2に示すようにキャリア方向で表現し
たSPのパターンが全部で4通りあり、連続する4シン
ボルにそれぞれ配置されている。連続する異なるSPパ
ターン1、2、3、4の4シンボル分のSPデータYs
p(i,k)をOFDMのキャリアデータY(i,n)
から抜き取り、(式1)のように加算し、SPデータY
sp4(i,k)を得る。
過去のシンボルからでも未来のシンボルからでも求めら
れる。
(i,k)を、基準となる送信側のSPデータ部Ssp
(k)で(式2)のように複素除算し、キャリア毎の伝
送路応答H(i,k)を求める。
H(i,k)は、3キャリアのうち2つはヌルデータで
あるため、伝送路応答H(i,k)をキャリア方向のフ
ィルタに通過させ、補間を行う。これを新たなキャリア
毎の伝送路応答H(i,k)とし、伝送路応答の推定値
として出力する。ここで、伝送路の解析結果として、キ
ャリアkに対応する伝送路周波数fに対して、伝送路の
周波数応答H(f)を出力することや、周波数応答H
(f)を逆フーリエ変換した遅延プロファイルh(t)
(インパルス応答)として出力することが可能である。
従って、周波数応答とインパルス応答は等価である。
路22で推定した伝送路応答H(i,k)に含まれる雑
音を図4もしくは図5に示すような方法で除去する。図
4では、入力された雑音除去前の伝送路応答H(i,
k)を逆フーリエ変換し遅延プロファイルh(t)を求
める。この、遅延プロファイルh(t)から伝送路のマ
ルチパス成分の存在しない時間領域の成分を0にして除
去するようなファイルタ処理を行い遅延プロファイル
h’(t)を求め、これをフーリエ変換することにより
雑音除去後の伝送路応答H’(i,k)を求める。な
お、遅延プロファイルh’(t)は、遅延プロファイル
h(t)のピークからXdB(X=−5、−20、−2
5など)より小さい成分を0にして除去する処理から求
めることも可能である。
伝送路応答H(i,k)を時間軸のローパスフィルタ、
もしくは、周波数軸のローパスフィルタを挿入し、雑音
除去後の伝送路応答H’(i,k)を求める。時間軸の
ローパスフィルタ処理は、伝送路応答H(i,k)をシ
ンボルiに関し、(式3)のような平均化の演算を行
う。
路応答H(i,k)をキャリアkに関し、移動平均化の
演算を行う。
路31からITU−T勧告O.151などで勧告されて
いる擬似ランダムバイナリー信号を発生する。
号を変調信号とする変調を行う。変調方式は、地上デジ
タル放送の伝送方式に従うOFDM変調などを行い、変
調信号s(t)を出力する。なおここで、変調信号s
(t)の周波数表現による変換対をS(f)とする。
出部20の雑音除去回路23から入力された雑音除去後
の伝送路応答H’(i,k)から、キャリアkに対応す
る伝送路周波数fに対して、伝送路の周波数応答H’
(f)を求め、次の(式4)、(式5)の演算を行い受
信信号R(f)、あるいは受信信号r(t)を求める。
変換対をh’(t)、畳み込み演算子を*とすると、次
の(式6)の演算を行い受信信号r(t)を出力する。
応じて、入力された受信信号R(f)にランダム雑音N
(f)を付加し、雑音付加された受信信号R’(f)と
して出力する。もしくは、入力された受信信号r(t)
にランダム雑音n(t)を付加し、雑音付加された受信
信号r’(t)として出力する。
R’(F)、もしくは受信信号r’(t)を復調し、復
調データを出力する。
1で出力された擬似ランダムバイナリー信号と復調回路
35から出力された復調データを比較し、誤り率を計算
する。当然のことながら、伝送路の付加雑音を除去しな
いで測定した場合の誤り率は、実際の伝送路に擬似ラン
ダムバイナリー信号を通したときの誤り率と等しい。
および誤り率測定部30は、実際のハードウエアによる
構成も、ソフトウエアによる構成も可能であることは言
うまでもない。
4と誤り率測定回路36から得られたCN比と誤り率に
より、伝送路の等価CN比およびCN比劣化量の演算を
行う。
NT2(白丸でプロット)に示すように、ある伝送路を
伝送された信号のCN比対誤り率を示している。また、
ガウス雑音のみの影響によるCN比対誤り率をAWGN
(破線)で示している。このとき、ある誤り率Peとな
るガウス雑音のCN比をCNR0(Pe)、ある伝送路
を伝送された信号が誤り率PeとなるCN比をCNR1
(Pe)とすると、伝送路の等価CN比およびCN比劣
化量は次の(式7)および(式8)で与えられる。
ジタル信号の受信解析装置は、デジタル信号の受信と解
析に関して、伝送路を伝送されたデジタル信号を受信
し、伝送路応答と付加雑音を求め、伝送路応答による影
響の程度と付加雑音による影響の程度を分離し、伝送路
の影響による等化CN比と伝送路の影響によるCN比劣
化量を得ることを可能とする。
ジタル信号の受信解析装置につき図1を使用し説明す
る。
どのデータがほとんどであるため通常受信器の復調デー
タからは誤り率は分からない。そこで、本発明の第2の
実施形態におけるデジタル信号の受信解析装置は、特別
にデータを入力することなく、容易に誤り率の測定をす
るものである。
伝送路応答H(i,k)と、雑音除去回路23で求めた
雑音除去後の伝送路応答H’(i,k)の差分から雑音
成分N(i,k)を求めCN比C/Nを(式9)から求
める。なお、(式10)ではキャリア総数をKとしてい
る。
き、雑音付加回路34に(式9)で求めたCN比C/N
を入力し、誤り率測定回路36にて、伝送路を伝送され
た信号の誤り率を求める。
の平均変調レベルより4/3大きい。そのため伝送路応
答検出部20での伝送路応答H(i,k)は、SPから
求めているため、実際に伝送路を伝送された信号よりC
N比が大きく、雑音付加回路34でのCN比はその分を
減じることが必要である。
ジタル信号の受信解析装置は、伝送路の前の送信側変調
器に誤り率測定用の擬似ランダムバイナリー信号などを
変調データとして入力することなく、容易に誤り率を測
定することを可能とする。
は、デジタル信号を受信し解析する装置であって、受信
した前記デジタル信号から伝送路の周波数応答を推定す
る手段と、擬似ランダムバイナリー信号を発生する手段
と、前記擬似ランダムバイナリー信号を変調データとし
て変調する手段と、この変調されたデジタル信号に前記
伝送路の周波数応答を付加する手段と、この周波数応答
が付加されたデジタル信号に設定したCN比に応じた雑
音を付加する手段と、この雑音を付加された信号を復調
する手段と、復調された擬似ランダムバイナリー信号と
前記発生した擬似ランダムバイナリー信号を比較して誤
り率を測定する手段と、前記設定したCN比と測定した
誤り率から伝送路の等価CN比および伝送路の影響によ
るCN比劣化量を演算する手段とを備えることとしたた
め、デジタル信号の受信と解析に関して、伝送路を伝送
されたデジタル信号を受信し、その伝送路の誤り率を測
定できる。また、伝送路の周波数応答を推定する手段に
は付加雑音を除去する手段を備えるので、伝送路応答と
付加雑音を求め、伝送路応答による影響の程度と付加雑
音による影響の程度を分離し、伝送路の影響による等化
CN比と伝送路の影響によるCN比劣化量を得ることが
でき、さらに、伝送路の前の送信側変調器に誤り率測定
用の擬似ランダムバイナリー信号などを変調データとし
て入力することなく、容易に誤り率を測定することがで
き、的確にデジタル信号への影響の解析を行うことがで
きる。
手段には、伝送路の付加雑音を除去する手段を備えるこ
ととしたため、伝送路の影響による等化CN比と、伝送
路の影響によるCN比劣化量とをさらに的確に得ること
ができる。
音を除去する手段は、付加雑音除去前の周波数応答を逆
フーリエ変換して遅延プロファイルを求め、この遅延プ
ロファイルから伝送路のマルチパス成分の存在しない領
域の成分を0にして除去するフィルタ処理を行って新た
な遅延プロファイルを生成し、これをフーリエ変換して
付加雑音を除去し伝送路の周波数応答を得ることとした
ため、付加雑音を除去し伝送路の周波数応答をさらに的
確に得ることができる。
音を除去する手段は、付加雑音除去前の周波数応答を時
間軸のローパスフィルタまたは周波数軸のローパスフィ
ルタ処理を行って付加雑音を除去し伝送路の周波数応答
を得ることとしたため、付加雑音を除去し伝送路の周波
数応答をさらに的確に得ることができる。
路の周波数応答と除去した付加雑音とから受信した前記
デジタル信号のCN比を求める手段と、前記受信したデ
ジタル信号のCN比を新たに付加雑音として付加する手
段とを備えることとしたため、伝送路の影響による等化
CN比と、伝送路の影響によるCN比劣化量と、誤り率
とをさらに的確に得ることができる。
の受信解析装置の構成図を示す。
ドパイロット(SP)の配置図を示す。
ドパイロット(SP)の位相図を示す。
数特性の雑音除去(その1)を示す。
数特性の雑音除去(その2)を示す。
えたときのCN比対ビット誤り率の特性図を示す。
出装置の構成図を示す。
Claims (5)
- 【請求項1】デジタル信号を受信し解析する装置であっ
て、受信した前記デジタル信号から伝送路の周波数応答
を推定する手段と、擬似ランダムバイナリー信号を発生
する手段と、前記擬似ランダムバイナリー信号を変調デ
ータとして変調する手段と、この変調されたデジタル信
号に前記伝送路の周波数応答を付加する手段と、この周
波数応答が付加されたデジタル信号に設定したCN比に
応じた雑音を付加する手段と、この雑音を付加された信
号を復調する手段と、復調された擬似ランダムバイナリ
ー信号と前記発生した擬似ランダムバイナリー信号を比
較して誤り率を測定する手段と、前記設定したCN比と
測定した誤り率から伝送路の等価CN比および伝送路の
影響によるCN比劣化量を演算する手段とを備えたこと
を特徴とするデジタル信号の受信解析装置。 - 【請求項2】前記伝送路の周波数応答を推定する手段
は、伝送路の付加雑音を除去する手段を備えることを特
徴とする請求項1に記載のデジタル信号の受信解析装
置。 - 【請求項3】前記伝送路の周波数応答から付加雑音を除
去する手段は、付加雑音除去前の周波数応答を逆フーリ
エ変換して遅延プロファイルを求め、この遅延プロファ
イルから伝送路のマルチパス成分の存在しない領域の成
分を0にして除去するフィルタ処理を行って新たな遅延
プロファイルを生成し、これをフーリエ変換して付加雑
音を除去し伝送路の周波数応答を得ることを特徴とする
請求項2に記載のデジタル信号の受信解析装置。 - 【請求項4】前記伝送路の周波数応答から付加雑音を除
去する手段は、付加雑音除去前の周波数応答を時間軸の
ローパスフィルタまたは周波数軸のローパスフィルタ処
理を行って付加雑音を除去し伝送路の周波数応答を得る
ことを特徴とする請求項2に記載のデジタル信号の受信
解析装置。 - 【請求項5】伝送路の付加雑音を除去した伝送路の周波
数応答と除去した付加雑音とから受信した前記デジタル
信号のCN比を求める手段と、前記受信したデジタル信
号のCN比を新たに付加雑音として付加する手段とを備
えたことを特徴とする請求項2ないし4のいずれか1項
に記載のデジタル信号の受信解析装置。
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