JP3841665B2

JP3841665B2 - Ｏｆｄｍ信号受信品質評価装置とその受信品質評価方法

Info

Publication number: JP3841665B2
Application number: JP2001332862A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　　誠
Original assignee: Nippon Television Network Corp
Current assignee: Nippon Television Network Corp
Priority date: 2001-10-30
Filing date: 2001-10-30
Publication date: 2006-11-01
Anticipated expiration: 2021-10-30
Also published as: JP2003143098A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式によるデジタル伝送システムにおいて、ＯＦＤＭ信号に生じる周波数選択性妨害を確認可能とするＯＦＤＭ信号受信品質評価装置とその受信品質評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
次世代のデジタル放送システムとして、現在の地上波によるＴＶ帯域を利用した地上デジタル放送の実用化が進められている。その伝送方式としては、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式が我が国や欧州の標準方式として採用されている。
【０００３】
ＯＦＤＭを用いたデジタル放送の伝送方式は、ＯＦＤＭ信号を形成する多数の直交キャリアをデジタル変調し、さらに伝送路誤りを低減させるため、誤り訂正符号化後に周波数インターリーブを施している。
【０００４】
また、我が国における地上デジタル放送の伝送方式では、６ＭＨｚの伝送帯域を１３のセグメントに分割し、個々のセグメントで任意の変調方式及び符号化率を選択できる構造となっている。変調方式及び符号化率の同一の組み合わせに属するセグメントのグループを階層と呼んでいる。
【０００５】
このような階層分割伝送方式が考案されたのは、主に受信形態にあわせて伝送パラメータを選択することが目的である。例えば、固定受信向け階層は情報伝送速度を重視して６４ＱＡＭ、符号化率７／８に設定し、移動体受信向け階層は、フェージング等の劣悪な伝搬環境の中で受信が可能なＤＱＰＳＫ、符号化率２／３、といったような階層の組み合わせが可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のデジタル放送の実用化に際し、受信品質の評価方法が問題となっている。すなわち、アナログ伝送方式の場合には、受信品質の劣化は映像信号や音声信号の劣化の度合いによって視覚的、聴覚的に確認することができたが、デジタル伝送方式の場合にはそのような確認方法が行えない。このため、不具合が生じた場合の原因究明が難しく、デジタル放送開始に向けた課題となっている。
【０００７】
特に、ＯＦＤＭ伝送方式の場合には、ＯＦＤＭ帯域内にスプリアスや同一チャンネル妨害などの周波数選択性妨害が存在すると、その妨害成分がＯＦＤＭスペクトルにマスクされてしまう。このため、周波数スペクトルの確認による通常の手法では、妨害によって受信信号に歪みが生じていても、妨害を受けている状況を確認することができない。
【０００８】
従来では、復調したＩＱ軸のシンボル位置をＸＹ表示（コンスタレーション）する評価方法が考えられているが、この方法では妨害を受けた周波数のキャリアのみが劣化するため、一部のキャリアの確認では妨害の様子を確認することができない。全キャリアを表示すると、妨害を受けている様子を確認することができるが、妨害周波数を特定することができず、原因究明に結びつけることはできない。
【０００９】
本発明の課題は、上記の問題を解決し、ＯＦＤＭ信号の伝送帯域内に生じる周波数選択性妨害を容易に確認することができ、受信品質劣化の原因究明に寄与することのできるＯＦＤＭ信号受信品質評価装置とその受信品質評価方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明に係るＯＦＤＭ信号受信品質評価装置及びその受信品質評価方法は、以下のような特徴的構成を備える。
【００１１】
（１）前記ＯＦＤＭ信号の復調信号を取り込み、１シンボル単位で時間軸上に波形表示し、１シンボル期間を信号周波数の伝送帯域幅に合わせて周波数表示する表示手段を備え、突出した波形成分を周波数選択性の妨害成分として判定評価することを特徴とする。
【００１２】
すなわち、ＯＦＤＭ信号の復調信号を１シンボル単位で見ると、等化処理によって本来平坦な振幅波形が得られるが、周波数選択性の妨害を受けていると、復調時に妨害成分によって等化しきれなかった部分の波形振幅が拡がる。したがって、上記構成による表示波形から突出している部分を周波数選択性の妨害を受けていると判別することが可能となる。表示の際に、時間軸上に信号周波数の伝送帯域に合わせて周波数表示しておくことで、妨害を受けている周波数領域を容易に判別可能となる。
【００１３】
（２）（１）において、前記表示手段の前段に、前記復調信号のＩＱ軸実効成分、Ｉ軸信号、Ｑ軸信号を選択的に取り込む信号選択手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
このように、時間軸上の波形表示をＩＱ軸実効成分、あるいはＩ軸信号とＱ軸信号とで切り換えることで、妨害によって伝送帯域の一部にディップを生じていても、いずれか一方の表示で振幅が拡大されて表示されるので、これを判別することが可能となる。
【００１５】
（３）（１）において、前記ＯＦＤＭ信号が周波数インターリーブを受けているとき、前記表示手段には、周波数デインターリーブ前の信号を入力することを特徴とする。
【００１６】
すなわち、周波数デインターリーブが施された後では、波形表示においてＯＦＤＭ信号との周波数関係がくずれるので、周波数デインターリーブを施す前に取り出して、評価の対象とする。
【００１７】
（４）（１）において、前記表示手段は、前記周波数表示として、無線周波数または中間周波数に対応した表示、波形中心をＯＦＤＭ信号の中心周波数とした表示のいずれかを行うことを特徴とする。
【００１８】
このように、周波数表示は、ＯＦＤＭ信号の処理段階に応じて設定すれば、処理段階に応じた評価の際の利便性が高まる。
【００１９】
（５）（１）において、さらに、前記表示手段に対して、時間軸上に表示した結果に任意の閾値を設定して前記波形と同時に表示させる閾値設定手段を備えることを特徴とする。
【００２０】
このように、閾値を設定することで、振幅の突出部分を容易に判別可能となる。
【００２１】
（６）（５）において、前記表示手段は、前記閾値設定手段で閾値が設定されたとき、閾値を越える成分を同一画面上にヒストグラフ形式で表示することを特徴とする。
【００２２】
このように、閾値を越える部分を別にヒストグラフ形式で表示することで、定量的に妨害成分を判定することが可能となる。
【００２３】
（７）（５）において、前記ＯＦＤＭ信号が複数の符号化率のいずれかで符号化されているとき、前記閾値設定手段は、符号化率に応じて閾値を切り換えることを特徴とする。
【００２４】
すなわち、シンボル値は、符号化率に応じて拡がり具合が変化するので、閾値を符号化率に合わせて設定することで、不用意に妨害成分と判定することを防止することができる。
【００２５】
（８）（５）において、前記閾値設定手段は、前記復調信号の誤り検出結果に基づいて前記閾値を可変制御することを特徴とする。
【００２６】
上記構成によれば、誤り検出量が異常に多い場合に、閾値を適宜可変することで、周波数選択性の妨害の有無を容易に判別可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２８】
図１はＯＦＤＭ方式によるデジタル放送システムに本発明に係る受信評価装置を適用した場合の構成を示すブロック図である。
【００２９】
まず、送信側では、放送データを誤り訂正符号化部１１により訂正符号化を施した後、周波数インターリーブ処理部１２で周波数インターリーブを施し、ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）処理部１３で周波数領域から時間領域の信号に変換し、直交変調部１４で直交変換してベースバンドのＯＦＤＭ信号を生成する。このＯＦＤＭ信号を周波数変換部１５でＲＦ信号に変換し、電力増幅器１６で電力増幅して、アンテナ１７から空間に送出する。
【００３０】
受信側では、アンテナ２１の受信信号をチューナ２２で選局し、任意のチャンネルのＯＦＤＭ信号を抽出し、周波数変換部２３でＩＦ帯に変換してベースバンドのＯＦＤＭ信号を取り出して復調部２４に入力する。この復調部２４では、ＯＦＤＭ信号をＡ／Ｄ変換部２４１でデジタル信号に変換した後、直交復調部２４２でＩ，Ｑ軸それぞれの信号を復調し、ＦＦＴ処理部２４３で各軸の信号を時間領域から周波数領域の信号に変換し、等化処理部２４４でパイロット信号等を用いて信号振幅、位相の等化処理を行う。このようにして復調部２４で得られた復調信号を周波数デインターリーブ処理部２５で周波数デインターリーブを施し、誤り訂正復号部２６で各シンボルの誤り訂正処理及びビタビ復号等を行って放送データを取り出す。
【００３１】
本発明に係る受信品質評価装置３１は、復調部２４で得られたＯＦＤＭ信号の復調信号を取り込み、データ処理部３１１でＩ軸またはＱ軸、あるいはＩＱ軸実効成分のいずれかの復調信号を選択して１シンボル単位で時間軸上に展開し、表示装置３１２にその波形振幅を表示させる。表示装置３１２に対して閾値設定部３１３が設けられ、この閾値設定部３１３で設定される閾値を表示装置３１２に入力することで、表示画面上にシンボル波形に対する振幅閾値を適宜表示することができる。表示装置３１２では、設定された閾値を越える成分を同一画面上にヒストグラフ形式で表示する機能を有する。また、上記閾値設定部３１３は、ＯＦＤＭ信号の符号化率を与えることで、予め登録したレベルに閾値を設定する機能を有する。
【００３２】
上記構成による受信品質評価装置３１において、以下にその処理内容及び評価方法を説明する。
【００３３】
図２は、１６ＱＡＭのコンスタレーションの様子を示すもので、Ｉ−Ｑ軸上の点はそれぞれシンボルを表す。各シンボルは、伝送歪みや妨害によって座標位置が変化し、広がりを持つ。この広がりは、復調時の等化処理によってほぼ定位置に収束される。しかしながら、特定の領域で周波数妨害を受けた場合には、等化処理が機能せず、シンボルが位置する範囲が広がることになる。
【００３４】
そこで、評価装置３１では、等化処理された復調信号について、Ｉ軸方向（ａ）またはＱ軸方向（ｂ）から見た、あるいはＩＱ軸実効成分を時間軸上に展開される１シンボル単位の波形振幅を表示し、時間軸上の振幅変化を視認できるようにしている。
【００３５】
図３（ａ）に１６ＱＡＭのデータを伝送するＯＦＤＭ信号の受信スペクトル波形を示す。同図において、点線はＯＦＤＭ信号中に生じた同一アナログ放送信号による周波数選択性の妨害成分を表している。このような受信信号を復調して評価装置３１に入力した場合、評価装置３１では図３（ｂ）に示すような矩形波形が表示される。このとき、１シンボルの表示期間をＯＦＤＭ信号の伝送帯域に対応させる。図３（ａ）、（ｂ）を比較してわかるように、妨害を受けていない部分は等化処理によってフラットになるが、妨害を受けた部分の振幅は大きく増大する。
【００３６】
ここで、図３（ｂ）に示すように、波形表示画面に閾値を設定し、その閾値を越える成分を積算して、図３（ｃ）に示すように、同一画面上にヒストグラフ形式で表示する。これにより、妨害によってシンボル波形が拡がっている部分を容易に判別することができる。
【００３７】
尚、周波数選択性の妨害発生は、時間的に変化するため、１シンボル期間を平均化して表示し積算することで、妨害発生の時間的変化に対応させることが望ましい。
【００３８】
上記閾値の設定は、手動によって行うようにしてもよいが、図３（ｂ）に示すように、符号化率に応じて閾値を自動的に切り換えるようにすると効果的である。すなわち、シンボル値は、符号化率に応じて拡がり具合が変化するので、閾値を符号化率に合わせて設定することで、不用意に妨害成分と判定することを防止することができる。また、復調信号の誤り検出結果に基づいて閾値を可変制御するようにしてもよい。誤り検出量が異常に多い場合に、閾値を適宜可変することで、周波数選択性の妨害の有無を容易に判別可能となる。
【００３９】
さらに、上記波形表示において、ＯＦＤＭ信号の伝送帯域に合わせた周波数表示を行うことで、どの周波数で妨害を受けているか容易に把握することが可能となる。このとき、信号処理の段階別に周波数表示を切り換えられることが望ましい。その例を図４に示す。
【００４０】
図４（ａ）は、上記受信装置の周波数変換部２３の内部構成を示している。まず、チューナ２２において、ＵＨＦ１５チャンネル（４８５ＭＨｚ）のＲＦ信号が選局された場合、第１周波数変換部２３１で５７ＭＨｚの第１中間周波数に変換され、第２周波数変換部２３２で８ＭＨｚの第２中間周波数に変換される。１チャンネルの伝送帯域は、中心周波数に対して±３ＭＨｚであり、ＯＦＤＭ信号の有効周波数領域は略±２．６ＭＨｚである。
【００４１】
図４（ｂ）は、ＲＦ信号に対応する周波数表示を示しており、中心周波数４８５ＭＨｚに対して左端を４８２．４ＭＨｚ、右端を４８７．６ＭＨｚと表示する。
【００４２】
図４（ｃ）は、第１ＩＦ信号に対応する周波数表示を示している。この場合、第１周波数変換時にローカル信号との周波数関係から時間軸上で周波数対応関係が反転する。そこで、評価装置３１の周波数表示では、中心周波数５７ＭＨｚに対して左端を５９．６ＭＨｚ、右端を５４．４ＭＨｚと表示する。
【００４３】
図４（ｄ）は、第２ＩＦ信号に対応する周波数表示を示している。この場合、第２周波数変換時に時間軸上で再度周波数関係が反転する。そこで、評価装置３１の周波数表示では、中心周波数８ＭＨｚに対して左端を５．４ＭＨｚ、右端を１０．６ＭＨｚと表示する。
【００４４】
尚、上記の周波数表示の説明では、ＲＦ信号、ＩＦ信号に対応させた場合について述べたが、波形中心をＯＦＤＭ信号の中心周波数とした表示でもよい。
【００４５】
ところで、我が国の地上デジタル放送方式では、前述のように、セグメント単位で階層伝送が可能となっている。一般的には、図５（ａ）に示すように、中心の１セグメントをＤＱＰＳＫ、両側の各６セグメントを１６ＱＡＭで送信することが考えられている。このようなＯＦＤＭ信号を評価装置３１で時間軸上に周波数表示した場合、図５（ｂ）に示すように同一変調方式のセグメント領域に対応した波形表示がなされる。このため、周波数選択性の妨害を受けた場合に、どのセグメント領域に妨害が生じているかを判別することも可能である。
【００４６】
したがって、上記構成による評価装置を用いることにより、ＯＦＤＭ信号の伝送帯域内に生じる周波数選択性妨害を容易に確認することができるようになり、受信品質劣化の早期原因究明に役立てることができる。
【００４７】
尚、上記実施形態では、受信装置から復調信号を取り出して評価装置に入力するようにしたが、評価装置そのものが受信機能を備えるようにしても同様に実施可能である。また、データ処理部の波形表示処理は、ロジックによるハードウェア構成、波形データ処理によるソフトウェア構成のいずれでも実施可能である。このため、例えば一般の可搬型パーソナルコンピュータに受信品質評価用ソフトウェアのプログラムを組み込み、信号入力インターフェースを装着することで、どの地点でも受信品質の評価が可能な可搬型評価装置を容易に実現することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ＯＦＤＭ信号の伝送帯域内に生じる周波数選択性妨害を容易に確認することができ、受信品質劣化の原因究明に寄与することのできるＯＦＤＭ信号受信品質評価装置とその受信品質評価方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＯＦＤＭ方式によるデジタル放送システムに本発明に係る受信評価装置を適用した場合の構成を示すブロック図。
【図２】１６ＱＡＭのコンスタレーションの様子を示す図。
【図３】（ａ）は１６ＱＡＭのデータを伝送するＯＦＤＭ信号の受信スペクトル波形、（ｂ）は評価装置での時間軸上の波形振幅表示例、（ｃ）は（ｂ）に対応するヒストグラフ形式の表示例を示す波形図。
【図４】（ａ）は受信装置における周波数変換部の構成例、（ｂ）はＲＦ信号に対応する周波数表示例、（ｃ）は第１ＩＦ信号に対応する周波数表示例、（ｄ）は第２ＩＦ信号に対応する周波数表示例を示す図。
【図５】（ａ）は階層伝送されるＯＦＤＭ信号の一例を示す図、（ｂ）は（ａ）のＯＦＤＭ信号の復調出力を評価装置で波形表示した場合の例を示す図。
【符号の説明】
１１…誤り訂正符号化部
１２…周波数インターリーブ処理部
１３…ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）処理部
１４…直交変調部
１５…周波数変換部
１６…電力増幅器
１７…アンテナ
２１…アンテナ
２２…チューナ
２３…周波数変換部
２４…復調部
２４１…Ａ／Ｄ変換部
２４２…直交復調部
２４３…ＦＦＴ処理部
２４４…等化処理部
２５…周波数デインターリーブ処理部
２６…誤り訂正復号部
３１…受信品質評価装置
３１１…データ処理部
３１２…表示装置
３１３…閾値設定部

Claims

ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式によるデジタル伝送システムに用いられ、複数の符号化率のいずれかで符号化されたＯＦＤＭ信号の受信品質を評価する装置において、
前記ＯＦＤＭ信号の復調信号を取り込み、１シンボル期間を前記ＯＦＤＭ信号の伝送帯域幅に合わせ、前記復調信号の周波数を１シンボル単位で時間軸上に波形表示する表示手段と、
前記表示手段に対して、時間軸上の表示波形に閾値を前記符号化率に応じて切り換え設定して同時に表示させる閾値設定手段とを具備し、
突出した波形成分を周波数選択性の妨害成分として判定評価することを特徴とするＯＦＤＭ受信信号品質評価装置。
ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式によるデジタル伝送システムに用いられ、ＯＦＤＭ信号の受信品質を評価する装置において、
前記ＯＦＤＭ信号の復調信号を取り込み、１シンボル期間を前記ＯＦＤＭ信号の伝送帯域幅に合わせ、前記復調信号の周波数を１シンボル単位で時間軸上に波形表示する表示手段と、
前記表示手段に対して、時間軸上に表示した表示波形に閾値を設定して前記波形と同時に表示させ、前記復調信号の誤り検出結果に基づいて前記閾値を可変制御する閾値設定手段とを具備し、
突出した波形成分を周波数選択性の妨害成分として判定評価することを特徴とするＯＦＤＭ受信信号品質評価装置。
前記表示手段の前段に、前記復調信号のＩＱ軸実効成分、Ｉ軸信号、Ｑ軸信号を選択的に取り込む信号選択手段を備えることを特徴とする請求項１または２記載のＯＦＤＭ信号受信品質評価装置。
前記ＯＦＤＭ信号が周波数インターリーブを受けているとき、前記表示手段には、周波数デインターリーブ前の信号を入力することを特徴とする請求項１または２記載のＯＦＤＭ信号受信品質評価装置。
前記表示手段は、前記周波数表示として、無線周波数または中間周波数に対応した表示、波形中心をＯＦＤＭ信号の中心周波数とした表示のいずれかを行うことを特徴とする請求項１または２記載のＯＦＤＭ信号受信品質評価装置。
前記表示手段は、前記閾値設定手段で閾値が設定されたとき、閾値を越える成分を同一画面上にヒストグラフ形式で表示することを特徴とする請求項１または２記載のＯＦＤＭ信号受信品質評価装置。
ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式によるデジタル伝送システムに用いられ、複数の符号化率のいずれかで符号化されたＯＦＤＭ信号の受信品質を評価する方法において、
前記ＯＦＤＭ信号の復調信号を取り込み、１シンボル期間を前記ＯＦＤＭ信号の伝送帯域幅に合わせ、前記復調信号の周波数を１シンボル単位で時間軸上に波形表示するようにし、前記表示に対して、時間軸上の表示波形に閾値を前記符号化率に応じて切り換え設定して同時に表示させ、突出した波形成分を周波数選択性の妨害成分として判定評価することを特徴とするＯＦＤＭ信号受信品質評価方法。
ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式によるデジタル伝送システムに用いられ、ＯＦＤＭ信号の受信品質を評価する方法において、
前記ＯＦＤＭ信号の復調信号を取り込み、１シンボル期間を前記ＯＦＤＭ信号の伝送帯域幅に合わせ、前記復調信号の周波数を１シンボル単位で時間軸上に波形表示するようにし、前記表示に対して、時間軸上に表示した表示波形に閾値を設定して前記波形と同時に表示させ、前記復調信号の誤り検出結果に基づいて前記閾値を可変制御し、突出した波形成分を周波数選択性の妨害成分として判定評価することを特徴とするＯＦＤＭ受信信号品質評価方法。