JP2003502939A - デジタル音声放送信号の伝送モード及び同期を突き止める方法及び装置 - Google Patents

デジタル音声放送信号の伝送モード及び同期を突き止める方法及び装置

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Abstract

(57)【要約】 デジタル音声放送方式の制御情報を送信する方法。この方法は、複数の制御フレームの各々において複数の制御ビットを送信するステップを、第1の制御ビット系列は伝送モードを表し、第２の制御ビット系列は制御データ同期ワードを表す。複数の制御ビットはさらに、インターリーバ同期ワードを表すビットの第３の時系列を含むことができる。無線受信機において、デジタル音声放送信号について伝送モード及び同期をチェックする方法も提供される。この方法は、デジタル情報を含む複数のインターリーバフレームを受信するステップを含み、第1の制御ビット系列は伝送モードを、第２の制御ビット系列は制御データ動機ワードを含む。複数の制御ビットはさらに、インターリーバ同期ワードを表す第３の時系列も含むことができる。第1の制御ビット系列を処理して伝送モードがわかり、第２の制御ビット系列を処理すると制御データ同期がわかる。第３の制御ビット系列を処理すると、インターリーバの境界がわかる。上記方法を利用する無線周波数送信機及び受信機も開示されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
本発明は、無線周波数信号の送受信に関し、さらに詳細には、デジタル音声放
送信号における制御情報の送受信方法及び装置に関する。
【０００２】 音声忠実度を改善するためにデジタル符号化された音声信号を放送する可能性
につき関心が高まっている。本願の一部として引用する米国特許第５，５８８，
０２２号に記載された１つの方式は、標準ＡＭ放送チャンネルにおいてアナログ
信号とデジタル信号を同時に放送するものである。第１の周波数スペクトルを有
する振幅変調無線周波数信号が放送されるが、この振幅変調無線周波数信号は、
第１のキャリアがアナログプログラム信号により変調されたものであり、この信
号と同時に、第１の周波数スペクトルを包含する帯域幅内で複数のデジタル変調
キャリア信号が放送される。各デジタル変調キャリア信号は、デジタルプログラ
ム信号の一部により変調される。第１の群のデジタル変調キャリア信号は、第１
の周波数スペクトル内にあって、第１のキャリア信号により直角位相で変調され
る。第２及び第３の群のデジタル変調キャリア信号は、第１の周波数スペクトル
の外側にあって、第１のキャリア信号と同相及び直角位相の両方で変調される。
【０００３】 米国特許第５，５８８，０２２号に記載されたＡＭコンパチブルデジタル音声
放送方式は、アナログＡＭチャンネルへのクロストークを回避しながらデジタル
信号に十分なデータスループットを与えるような波形構成になっていた。通信情
報を載せるために、多数のキャリアが直交周波数分割多重化方式（ＯＦＤＭ）で
使用される。
【０００４】 ＡＭコンパチブルデジタル音声放送方式では、デジタル符号化された音声情報
が、既存のアナログＡＭ信号と同時に送信される。デジタル情報は符号化された
後、ＯＦＤＭ変調により送信される。デジタル音声放送方式は、放送者が音声品
質とカバレッジエリア及びチャンネル耐劣化性をトレードオフできるように種々
の音声符号化レート及び前方誤り訂正レートでデジタル情報を伝送することがで
きる。受信機は、デジタル符号化された信号を再生するために、送信用の音声符
号化レートを突き止めなければならない。さらに、受信機は、誤りを正しく訂正
しデジタル信号の復元するために、インターリーバフレームを適正に同期する能
力を具備する必要がある。上記目的を達成して制御情報が正確に受信されるよう
にする方法が求められている。
【０００５】
【発明の概要】
本発明は、デジタル音声放送方式における制御情報の伝送方法を提供する。こ
の方法は、複数の制御フレームの各々において複数の制御ビットを伝送するステ
ップを含むが、第1の制御ビット系列は伝送モードを、また第２の制御ビット系
列は制御データ同期ワードを表す。複数の制御ビットはさらに、インターリーバ
同期ワードを表す第３の制御ビット系列を含むことができる。
【０００６】 本発明はまた、デジタル音声放送信号の伝送モードと同期を突き止めるために
ラジオ受信機が実行する方法を提供する。この方法は、デジタル情報を含む複数
のインターリーバフレームを受信するステップを含み、各インターリーバフレー
ムは複数の制御フレームを含む。制御フレームは複数の制御ビットを含み、第1
の制御ビット系列は伝送モードを、また第２の制御ビット系列は制御データ同期
ワードを表す。複数の制御ビットはさらに、インターリーバ同期ワードを表す第
３の制御ビット系列を含むことができる。制御ビットは、制御データ同期ワード
を表す制御ビットを識別するために処理される。
【０００７】 本発明はまた、上記方法を用いる無線周波数送信機及び受信機を包含するもの
である。
【０００８】
【好ましい実施例の詳細な説明】
本発明は、デジタル音声放送信号の伝送モード及び同期を突き止める方法を提
供する。デジタル信号をアナログＡＭ信号と同一チャンネルで放送する方式は、
イン・バンド・オン・チャンネル（ＩＢＯＣ）放送方式と呼ばれる。この放送方
式は、複数の直交周波数分割変調（ＯＦＤＭ）キャリアによりデジタル波形を伝
送するものであり、これらのキャリアのうちの一部は、アナログＡＭ信号により
直角位相で変調されて、標準ＡＭ放送信号が有意のエネルギーを有するスペクト
ル領域内に位置する。残りのデジタルキャリアは、アナログＡＭ信号により同相
と直角位相の両方で変調されて、アナログＡＭ信号と同一チャンネル内であるが
、アナログＡＭ信号が有意なエネルギーを持たないスペクトル領域に位置する。
米国では、ＡＭ放送局からの電波の発射は、連邦通信委員会（ＦＣＣ）規則によ
り、アナログキャリアから１０．２ｋＨｚ乃至２０ｋＨｚ離れたところで未変調
のアナログキャリアレベルより少なくとも２５ｄＢ、２０ｋＨｚ乃至３０ｋＨｚ
離れたところで少なくとも３５ｄＢ、また３０ｋＨｚ乃至６０ｋＨｚ離れたとこ
ろで少なくとも３５ｄＢ＋１ｄＢ／ｋＨｚ減衰することを条件として決定された
信号レベルマスク内におさまるように制限されている。
【０００９】 図１は、本発明が利用できるタイプのＡＭデジタル音声放送信号のスペクトル
を示す。曲線１０は標準放送振幅変調信号の大きさのスペクトルを表わし、キャ
リア周波数はｆ0である。ＦＣＣの電波発射マスクを、番号１２で示す。ＯＦＤ
Ｍ波形は、ｆ1＝５９．５３５・１０6／（１３１０７２）又は約４５４Ｈｚ離隔
した一連のデータキャリアより成る。第１群の２４個のデジタル変調キャリアは
、図１の包絡線１４で示すように、（ｆ0−１２ｆ1）から（ｆ0＋１２ｆ1）に亘
るバンド内にある。これらの信号の大部分は、アナログＡＭ信号とのクロストー
クを最小限に抑えるために未変調ＡＭキャリア信号レベルより３９．４ｄＢ低い
。クロストークは、このデジタル情報をアナログＡＭ波形との直交性を保証する
態様で符号化することにより、さらに減少する。このタイプの符号化を「相補的
符号化（即ち、相補的ＢＰＳＫ、相補的ＱＰＳＫ又は相補的３２ ＱＡＭ）」と
呼ぶが、これは前述した米国特許第５，８５９，８７６号にさらに詳細に記載さ
れている。相補的ＢＰＳＫ変調を最も内側のデジタルキャリア対、ｆ0±ｆ1、に
対して行うことにより、制御情報を伝送する。これらのキャリアは、−０２８ｄ
Ｂｃのレベルのセットされている。この第１群の他の全てのキャリアは−３９．
４ｄＢｃのレベルにあり、４８及び３２ｋｂｐｓの符号化レートで相補的３２
ＱＡＭにより変調される。相補的８ ＰＳＫ変調は、（ｆ0−１１ｆ1）から（ｆ 0 −２ｆ1）及び（ｆ0＋２ｆ1）から（ｆ0＋１１ｆ1）の範囲にあるキャリアに対
して１６ｋｂｐｓの符号化レートで用いられる。これら全部で３つの符号化レー
トで、（ｆ0−１２ｆ1）及び（ｆ0＋１２ｆ1）のキャリアは補充データを運び、
相補的３２ ＱＡＭにより変調される。
【００１０】 第１群の外側には、さらに別のデジタルキャリア群がある。これらのデジタル
波形をアナログ信号と直角位相にする必要性は、アナログＡＭ信号の帯域幅を制
限することによりなくなる。包絡線１６及び１８によりそれぞれ包まれる第２及
び第３群のキャリアは、例えば、４８及び３２ｋｂｐｓのレートで３２ ＱＡＭ
を、また１６ｋｂｐｓのレートで８ ＰＳＫを用いて変調する。これらのキャリ
アは、全ての符号化レートで−３０ｄＢｃのレベルにセットされる。
【００１１】 図２は、本発明により構成した送信機のブロック図である。伝送されるアナロ
グプログラム信号（この例では、右及び左のステレオ部分を含む）は、入力端子
２８及び２８’に印加される。左及び右のチャンネルは、加算点２９で結合され
た後、アナログ音声プロセッサ３０に送られるが、そこで平均アナログＡＭ変調
電力が増加して、カバレッジエリアがかなり拡張される。かかるプロセッサは、
世界中のアナログＡＭラジオ局で普通見られるものである。その信号は、鋭いカ
ットオフ特性を有するローパスフィルタ３１に送られて、ライン３２上で、ろ波
済みでモノーラルのアナログプログラム信号が得られる。フィルタ３１は、例え
ば、カットオフ周波数が５ｋＨｚであり、５．５ｋＨｚを超えると４０ｄＢの減
衰が得られる。オプションとして、フィルタ３２の効果を、アナログ音声プロセ
ッサ３０内での音声処理により得ることが可能である。
【００１２】 伝送信号のアナログ及びデジタル部分により同一のプログラム材を送る実際例
では、符号化アルゴリズムを実行するデジタルソースエンコーダ３４が、右及び
左のアナログプログラム信号をライン３６上のデジタル信号に変換する。前方誤
り訂正／インターリーバ回路３８は、インパルス雑音及び干渉で損なわれたチャ
ンネルにおけるデータの健全性を改善することにより、ライン４０上にデジタル
信号を発生させる。伝送されるデジタル信号がアナログプログラム信号のデジタ
ル版でない例では、データポート４２を設けてデジタル信号を受けるようにする
。アナログプログラム信号のデジタル版またはポート４２へ送られるデジタル信
号が付加的なデータにより補充される例では、補充及び補助データソース４４も
設ける。補助データの一部は、デジタルソースエンコーダ３４に入力することも
可能である。ソースエンコーダは、補助データの伝送のために、その出力ビット
の一部を保持する場合がある。また、音声ソースが、例えば、複雑でない音楽の
楽節の間でソースエンコーダの最大符号化レートを必要としない場合、エンコー
ダは、利用可能であれば、補助データを伝送することができる。ソースエンコー
ダが最大の符号化レートを必要とせず、保持された補助データに加えて補助情報
を伝送可能である場合、このソースエンコーダは、伝送可能な付加的なデータの
量を示す信号を補助データソースに送ることにより、この状態を補助データソー
スに示すことができる。補助データを用いることにより、緊急情報、株式市場の
相場、天気予報または歌のタイトルのような音声プログラム材に関する情報のよ
うな信号を伝送することが可能である。
【００１３】 データパーサ４６は、デジタルデータを受けて、ライン４８上に複数の出力を
発生させる。キャリア（ｆ0−１２ｆ1）及び（ｆ0＋１２ｆ1）上で用いる補充デ
ータは、ライン４３上に入力される。データパーサ４６からのライン対４８上の
信号は複素係数を構成し、これらはブロック５０の逆高速フーリエ変換（ＩＦＦ
Ｔ）アルゴリズムにかけられる。このアルゴリズムは、ライン５２及び５４上に
それぞれ、データ信号をベースバンド同相成分Ｉと、直角位相成分Ｑを発生させ
る。ＩＦＦＴの出力へは、プロセッサ５３によりガードバンドがかけられる。Ｉ
ＦＦＴの出力がＩＦＦＴ動作毎に１２８個のサンプルより成る場合、このガード
バンドは７個のサンプルより成る。ガードバンドは、ＩＦＦＴ出力を周期的に拡
張することにより、換言すれば、サンプル１乃至７をとり、それらをそれぞれサ
ンプル１２９乃至１３５として複写することによりかけられる。ガードバンドに
続いて、データにウィンドウが適用される。このウィンドウは、伝送スペクトル
のサイドロープを減少させることにより、第２及び第３の隣接局への干渉を軽減
する。
【００１４】 符号化済みプログラムデータまたは補助データを伝送する代わりに、既知のデ
ータである、パイロット情報としても知られるトレイニング系列を、周期的に伝
送する。トレイニング系列は、等化器のような受信機中のプロセッサが信号を迅
速に捕捉して、急変するチャンネル状態に追従するのを可能にする。トレイニン
グ系列は、装置５５内に記憶させるかまたはその装置により発生させせることが
可能であり、例えば１０番目のフレーム毎に伝送波形として周期的に選択される
。あるいは、トレイニング系列の情報を周波数領域に記憶させてＩＦＦＴの入力
に加えることが可能である。しかしながら、時間領域で情報を記憶させると、Ｉ
ＦＦＴ動作の必要な回数が減少する。既知のデータが１０番目のフレーム毎に伝
送されるが、補充データの伝送を担当するキャリア、（ｆ0−１２ｆ1）及び（ｆ 0 ＋１２ｆ1）、は、１０番目のフレーム毎に既知のデータを伝送しない。この場
合、１０番目のフレーム毎に伝送される補充データは、トレイニング系列波形発
生器に入力され、補充データを担当するキャリアが既知のデータにさらに寄与す
る。補充データと補助データの間の相違点は、補充データの処理が、ソース符号
化（ＦＥＣ）及びデジタル符号化プログラム情報を処理するためのインターリー
ビング動作とは全く無関係なことである。
【００１５】 処理済みベースバンドアナログＡＭ信号は、アナログ−デジタルコンバータ６
０によりデジタル信号に変換された後、遅延装置６１により遅延される。送信機
におけるアナログ信号の遅延は、そのチャンネルにおけるアナログ信号とデジタ
ル信号の間に時間ダイバーシティを与える。時間ダイバーシティにより、アナロ
グ信号とデジタル信号の間でロバストな混合を行う機会が得られる。遅延済みア
ナログ信号は、加算点６２において、デジタルＤＡＢ波形の同相部分と結合され
、ライン４６上の複合信号となる。ライン６４上の複合信号は、デジタル−アナ
ログコンバータ６６によりアナログ信号により変換された後、ローパスフィルタ
６８によりろ波され、ミキサー７０に送られて、そこで、局部発振器７４がライ
ン７２上に発生させる無線周波数信号と乗算される。ライン５７上の直角位相信
号は、デジタル−アナログコンバータ７６によりアナログ信号に変換された後、
ローパスフィルタ７８によりろ波され、ろ波済み信号は第２のミキサー８０によ
り、ライン８２上の信号と乗算される。ライン７２上の信号は、ブロック８４で
示すように移相され、ライン８２上の信号となる。ミキサー７０及び８０の出力
は、ライン８６及び８８を介して加算点９０に到達し、ライン９２上の複合波形
となる。スプリアス混合積は、バンドパスフィルタ７４により弱められ、その結
果得られるＤＡＢ信号は電力増幅器９６により増幅されて送信アンテナ９８へ送
られる。
【００１６】 システム制御情報は、ＡＭキャリアに最も近い周波数のＯＦＤＭキャリア対に
より伝送される。一方がＡＭキャリア周波数よりも低く、もう一方がＡＭキャリ
アよりも同一周波数だけ高いこれらのキャリアは、ＢＰＳＫ変調より変調される
。ＢＰＳＫキャリアは相補対を形成するが、これはＢＰＳＫキャリアを加算する
と、ＡＭキャリアと直角位相になることを意味する。ＢＰＳＫキャリアは、１つ
のキャリアに対する変調がもう一方のキャリアに対する変調の負の複素共役数と
なるように選択すると、相補的になる。これは、ＢＰＳＫキャリアは２つあるが
、キャリア上の情報はそれぞれ独立ではなく、キャリアはＯＦＤＭフレーム毎に
合計でただ１ビットの制御情報を伝送することを意味する。ＡＭコンパチブルデ
ジタル音声放送方式の好ましい実施例のシンボルレートは約４３０．６６ｂｐｓ
であるが、これは毎秒４３０．６６ビットのシステム制御情報が毎秒伝送される
ことを意味する。ＡＭキャリア周波数に最も近いキャリアは、その他のＯＦＤＭ
キャリアよりも大きい電力で伝送される。それらはチャンネルの中心に最も近い
ため、受信機の等化器の、これらのキャリアに対する適応性は、チャンネルの中
心からさらに離れたキャリアに対する適応性よりも低くなければならないが、そ
の理由は、デジタル信号の基準位相がチャンネルの中心の位相に規準化され、デ
ジタル信号の大きさがＢＰＳＫキャリアの受信電力により規準化されるためであ
る。さらに、ＢＰＳＫキャリアは相補的であることから、キャリアが受信機で結
合されるため発生する信号対雑音比が増加する。加えて、チャンネルの中心に最
も近いキャリアは、シンボルタイミングまたはボー回復回路における誤りに影響
される度合が最も少ない。これらの要因が組み合わさって、制御情報が非常にロ
バストなものとなる。
【００１７】 図２に示すように、本発明によると、制御ビットはモード制御／データ同期系
列発生器１００により発生される。この発生器は、この系列を記憶するメモリデ
バイスより成る。ＦＥＣ／インターリーバプロセッサ３８からのライン１０２上
の信号は、モード制御／データ同期系列がインターリーバからのデータの取り出
しと同期するように使用される。デジタルソースエンコーダは、ライン１０４に
より信号をモード制御／データ同期系列発生器に送ることにより、現在使用中の
音声符号化レートを伝送する。モード制御／データ同期系列は、ライン１０６に
よりＩＦＦＴへ送られる。ＩＦＦＴは、ライン１０６上のデータを、モード制御
／データ同期系列を運ぶデジタルキャリアの入力として使用する。１つの好まし
い実施例において、ＦＥＣ／インターリーバプロセッサは、外側ＦＥＣコードと
、それに続く外側インターリーバ、さらにそれに続く内側ＦＥＣコード、そして
それに続く内側インターリーバより成る。モード制御／データ同期系列の長さは
、この系列が内側インターリーバのデータを用いて伝送可能なボー数に等しいボ
ー数でデータを提供するように設定可能である。受信機では、これにより、内側
インターリーバの境界が、モード制御／データ同期系列を適当に処理することに
より決定可能となる。
【００１８】 １つの好ましい実施例において、内側インターリーバフレーム毎に４００個の
ＯＦＤＭフレームを伝送するが、内側インターリーバフレームは内側インターリ
ーバを満たすに必要なデータのことである。１ビットの制御情報をインターリー
バフレーム毎に伝送するため、インターリーバフレーム毎に４００ビットの制御
情報が伝送される。従って、モード制御／データ同期系列の長さが４００ビット
である場合、この系列は内側インターリーバフレーム毎に繰り返す。これらの４
００ビットは４０ビットより成る１０個のセグメントに分割され、４０ビットの
各セグメントを制御フレームと呼ぶ。図５は、制御フレーム１８４を構成する４
０ビットのフォーマットを示す。
【００１９】 図３は、図１の複合デジタル／アナログ信号を受信するように構成された受信
機のブロック図である。アンテナ１１０は、デジタル／アナログ信号を含む複合
波形を受信し、この信号を、無線周波数プリセレクタ、増幅器、ミキサー及び局
部発振器を含む従来型入力段１１２へ送る。中間周波数信号は、入力段がライン
１１４上に発生させる。この中間周波数信号は、自動利得制御回路１１６を介し
てＩ／Ｑ信号発生器１１８へ送られる。Ｉ／Ｑ信号発生器は、ライン１２０上に
同相信号を、またライン１２２上に直角位相信号を発生させる。ライン１２０上
の同相チャンネル出力は、アナログ−デジタルコンバータ１２４へ入力される。
同様に、ライン１２２上の直角位相チャンネル出力は、別のアナログ−デジタル
コンバータ１２６へ入力される。ライン１２０及び１２２上のフィードバック信
号は、自動利得制御回路１１６の制御に使用される。ライン１２０上の信号は、
ブロック１４０で示すように分離されて、出力段１４０へ送られた後、スピーカ
ー１４４または他の出力装置へ供給されるアナログＡＭ信号を含む。
【００２０】 オプションとしてのハイパスフィルタ１４６を用いて、ライン１２８上の同相
成分をろ波することにより、アナログＡＭ信号のエネルギーを消滅させて、ライ
ン１４８上にろ波済み信号を供給することが可能である。ハイパスフィルタを使
用しない場合、ライン１４８上の信号はライン１２８上の信号と同じである。復
調器１５０は、ライン１４８及び１３０上のデジタル信号を受けて、ライン１５
４上に出力信号を発生させる。これらの出力信号は等化器１５６へ送られ、その
出力がスイッチ１５８へ送られる。スイッチの出力は、データの健全性を改善す
るために、デインターリーバ／前方誤り訂正デコーダ１６４へ送られる。デイン
ターリーバ／前方誤り訂正回路の出力は、ソースデコーダ１６６へ送られる。ソ
ースデコーダの出力は回路１６８により遅延されるが、これは、送信機における
アナログ信号の遅延を補償し、受信機においてアナログ信号とデジタル信号の時
間を揃えるためである。遅延回路１６８の出力は、デジタル−アナログコンバー
タ１６０によりアナログ信号に変換されて、出力段１４２へ送られるライン１６
２上の信号となる。
【００２１】 図４は、本発明の動作をさらに説明するための詳細な機能ブロック図である。
ライン１４８と１３０には、同相（Ｉ）信号及び直角位相（Ｑ）信号が、ウィン
ドウ／ガードインターバル除去回路１７０への入力として与えられる。これらの
信号は、図３に図示したものと同じダウンコンバーターの構成要素を用いて与え
てもよい。ウィンドウは、デジタルキャリアが直交性を維持する、あるいはデジ
タルキャリア間の直交性のずれが少なくともシステム性能にインパクトを与えな
いほど小さくなるように適用しなければならない。Ｉ及びＱ信号は伝送ボーイン
ターバルと同期関係にあり、各ボーはＦＦＴ回路１７２へ入力される。ハイパス
フィルタ１４６で処理する前にウィンドウ動作及びガードインターバル除去動作
を行うのが有利な場合もある。ウィンドウ／ガードインターバル除去回路１７０
からの出力は、ＦＦＴ１７２へ入力される。相補的キャリアの信号対雑音比（Ｓ
ＮＲ）を向上させるために、相補的なキャリア対のＦＦＴ出力を結合する。ＦＦ
Ｔの出力は、ライン１５４を介して係数乗算器１７４へ入力される。係数乗算器
は、チャンネル効果、送信機及び受信機のろ波及び受信デジタル情報の大きさ及
び位相に影響を与える可能性のある他のファクタを補償するために、各デジタル
キャリアにつきデータの大きさ及び位相を調整する。係数乗算器の出力はシンボ
ル決定を行うために使用され、伝送された星座点が決まる。プロセッサ１７６は
、周波数領域の星座点のうち何れの点が伝送されたかをチェックする。これらの
決定は、予め等化された星座点及び等化器係数の前の値と共に、ブロック１７８
で示す等化器係数の更新に用いられる。ブロック１７８は、最小２乗平均（ＬＭ
Ｓ）または回帰的最小２乗（ＲＬＳ）アルゴリズムのような既知のアルゴリズム
を使用して、等化器係数を更新することができる。
【００２２】 データを正しく復調するには、受信機は、トレイニングボーが受信される時を
突き止める必要がある。トレイニングボーが受信されると、等化器の出力はシン
ボル決定プロセッサ（ＦＥＣ／デインターリーバを含む）へ入力されないが、こ
れは、トレイニングボー情報がデジタル符号化音声プログラムを得るために使用
されないからである。また、等化器は、トレイニングフレームが受信されると、
異なる収束係数または適応定数を使用する。さらに、雑音電力評価器に入力され
るデータは、トレイニングボーが受信されると、異なる態様で処理される。また
、シンボル決定／アプリオリ・データブロック１７６は、トレイニングボーが受
信される時のトレイニングボー及び通常のボウが受信される時のシンボル決定に
対応する理想的なデータを出力する。図４に示すように、係数乗算器の出力は、
通常のトレイニング同期を突き止めるプロセッサ１６５へ入力される。
【００２３】 図３及び４に示すように、係数乗算器からのデータの流れは、モード制御／デ
ータ同期プロセッサ１６３へ入力される。このプロセッサは、モード制御／デー
タ同期系列からのデータだけを使用する。モード制御／データ同期プロセッサ１
６３は、制御情報を処理して、音声符号化レート及び内側インターリーバの境界
を突き止める。ライン１６７上の信号は、デインターリーバ／ＦＥＣ回路１６４
へ送られて、内側インターリーバの境界を示す。その結果、受信機においてデー
タが内側インターリーバの境界と同期状態となり、デインターリーバ／ＦＥＣ回
路１６４の適正動作が可能となる。ソースデコーダに対して、符号化音声情報の
レートを示す信号も送られる。
【００２４】 本発明は、ＡＭコンパチブルデジタル音声放送方式におけるシステム制御情報
の伝送フォーマットと受信方法とを提供する。伝送されるデータは、伝送モード
、インターリーバ同期及び制御データ同期情報を含む。本発明の好ましい実施例
において、この情報は、ＡＭキャリアに最も近いＯＦＤＭキャリアにより伝送さ
れる。ＢＰＳＫ変調フォーマットは、雑音及び干渉の存在下でロバストな性能を
与えるために使用される。以下に述べる同期系列は、自動相関サイドローブレベ
ルを低くするように選択されている。
【００２５】 図５は、制御フレーム１８４全体を示す。図５に示すように、最初の１２ビッ
ト１８６は決定すべきものであり、将来におけるシステム更新のために必要に応
じて使用できる。次の４ビット１８８は、伝送モード情報ビットである。これら
のビットは、畳込みエンコーダに使用される音声符号化レートと前方誤り訂正レ
ートを示す。ＡＭデジタル音声放送方式の現在において好ましい実施例には、伝
送用としての３つのモードがあり、それらは、畳込みエンコーダの３／５レート
で４８ｋｂｐｓの音声符号化レート、２／５レートで３２ｋｂｐｓの音声符号化
レート、また１／３レートで１６ｋｂｐｓの音声符号化レートである。４つの伝
送モード情報ビットコードが、異なるビットの数を最大にするために選択された
。
【００２６】 受信機では、伝送モード情報は、完全なインターリーバフレームが受信される
までは必要ない。従って、受信機は、インターリーバの１０個の制御フレームか
らの情報を用いて伝送モードを突き止めるのが有利である。伝送モードを突き止
める１つの方法は、１として受信される伝送モードビットの数をカウントするこ
とである。ビットコードが図４に示すようなものである場合、それらのビットの
合計は、３／５コード、２／５コード及び１／３コードのそれぞれにつき０、２
０及び４０とならなければならない。合計値に最も近い理想値を用いて、何れの
モードが伝送中であるかを知ることができる。伝送モードを突き止めるためのこ
のアルゴリズムをシミュレーションした結果、ＢＰＳＫキャリアからのモードビ
ットを復元できない場合、より複雑な変調フォーマットを用いる、その他のキャ
リアのデータを復元できる可能性は非常に低いため、そのアルゴリズムは実用的
で信頼性が高いことが判明した。別法として、伝送モードビットを、可能な全て
の伝送モードコードと相関することができる。最大出力を与える相関を、伝送モ
ードとして選択する。相関の結果をローパスフィルタでろ波し、ヒステリシスを
加えて、雑音の影響を軽減することが可能である。相関は、可能な伝送モードコ
ードを有する受信ビットの否定排他または（ＸＯＲ）回路として実現できる。各
伝送モードコードの否定ＸＯＲ動作により得られるビットは、相関値を表すため
に加算することができる。
【００２７】 次の４つのビット１９０は、インターリーバ同期ワード１９４を構成する４０
ビットの一部である。４０ビットのインターリーバ同期ワードはインターリーバ
フレーム毎に１度伝送され、各インターリーバフレームの間に伝送される１０個
の制御フレームの各々の間に４個のビットが伝送される。受信機は、インターリ
ーバ同期情報を処理してインターリーバフレームの境界を突き止める。インター
リーバ固有ワードは、インターリーバの境界を高い信頼度で突き止めることがで
きるように、ピークとサイドローブについて高い自動相関値を有するように選択
されていた。詳説すると、使用するビットパターンは、１１００１１１０１０１
１１０００１０１１１１０１０１００１０００００１００１００であり、系列が
整列関係にある時は自動相関値が４０であり、系列が整列関係にない時はピーク
サイドローブレベルが＋／−４である。自動相関は、系列をそれ自身の周期的延
長部分に亘って相関することにより得られること、またこれらの数が１ビットで
は１を、また０のビットでは−１を用いることによって得られることに注意され
たい。インターリーバフレームは受信機により処理されるため、インターリーバ
同期ワード全体は、１０個の制御フレームの各々において４個のビット系列を結
合することにより構成することが可能である。受信インターリーバ同期ワードは
、インターリーバの境界を突き止めるために、既知の伝送済みインターリーバワ
ード相関することができる。詳説すると、制御フレーム全体を受信する度に、受
信される最後の４０個のインターリーバ同期ビットを既知のパターンと相関する
ことができる。相関の結果をしきい値と比較することにより、インターリーバの
同期を突き止めることが可能である。
【００２８】 相関を正しく行うためには、まず最初に、ＢＰＳＫ制御フレームの同期を得る
必要がある。図５に示すように、制御フレームの最後の２０ビット１９２は、Ｂ
ＰＳＫ同期固有ワードを構成する。このビット系列の目的は、受信機が制御フレ
ームのビットパターンに同期して、伝送モード及びインターリーバ同期情報の正
しいビットを選択できるようにすることである。インターリーバ同期ワードと同
様に、このワードは、ピークとサイドロープの自動相関値が高くなるように選択
された。詳説すると、使用するビットパターンは、１１１１１０１１００１０１
０１１０００１であり、系列が整列関係にある時の自動相関値は２０であり、系
列が整列関係にない時のピークサイドローブレベルは＋／−４である。これらの
ビットの既知の伝送パターンを用い、受信機において、受信制御ワードビットパ
ターンを相関することが可能である。制御ワードのそれ以外の２０ビットは、時
として、ＢＰＳＫ同期固有ワードと高い相関を有することがあるため、また雑音
の影響を軽減するために、制御フレーム内の可能な相関位置の各々について相関
出力をローパスフィルタで個々にろ波することが有利かもしれない。ローパスフ
ィルタの出力、またはローパスフィルタを使用しない場合は相関の出力を、しき
い値と比較すると、ＢＰＳＫの同期が得られる時を突き止めることができる。
【００２９】 本発明は、振幅変調コンパチブルデジタル音声放送信号の制御情報を送受信す
る方法及び装置を提供する。以上において、本発明のある特定の好ましい方式及
び実施例につき説明したが、本発明は、頭書の特許請求の範囲内で他の態様での
実施が可能であることがわかるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の方法の実施に際して使用可能な従来技術の複合アナログＡＭ
及びデジタル放送信号を示す概略図である。
【図２】 図２は、本発明の信号処理方法を実施できる送信機のブロック図である。
【図３】 図３は、本発明の信号処理方法を実施できる受信機のブロック図である。
【図４】 図４は、図３の受信機の一部を示す詳細ブロック図である。
【図５】 図５は、本発明に従って処理可能なデータの制御フレームを表す概略図である
。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年６月２２日（２００１．６．２２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】 ＡＭコンパチブルデジタル音声放送方式では、デジタル符号化された音声情報
が、既存のアナログＡＭ信号と同時に送信される。デジタル情報は符号化された
後、ＯＦＤＭ変調により送信される。デジタル音声放送方式は、放送者が音声品
質とカバレッジエリア及びチャンネル耐劣化性をトレードオフできるように種々
の音声符号化レート及び前方誤り訂正レートでデジタル情報を伝送することがで
きる。 英国特許出願ＧＢ２ ３２０ ８７１ Ａは、フレーム同期情報を伝送するた めの複数の伝送パラメータ信号パイロットキャリアを含む直交周波数分割多重化 キャリアを用いる通信方式を開示している。米国特許第５，７４８，６８６号は 、同期アルゴリズムを用いて所定のシンボルパターンを受信信号とマッチさせる ことによりフレーム同期を得るデジタル音声放送方式を開示している。 本発明は、アナログ変調キャリア及び複数のデジタル変調サブキャリアの両方 を有するデジタル音声放送信号のモード及び同期情報を伝送する方法を提供する 。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】 本発明は、アナログ変調キャリア、及びそのキャリアと同一のチャンネルの複 数のデジタル変調ＯＦＤＭサブキャリアを有する信号をデジタル音声放送する方 法であって、アナログ変調キャリアをデジタル変調ＯＦＤＭサブキャリアに対し て遅延させ、デジタル変調ＯＦＤＭサブキャリアの相補対を複数のＯＦＤＭシン ボルフレームの各々において単一の制御ビットで変調し、アナログ変調キャリア 及び複数のデジタル変調ＯＦＤＭサブキャリアを伝送するステップより成り、連 続するＯＦＤＭシンボルフレームの連続する制御ビットは制御フレームを形成し 、制御フレームは、伝送モードを表す第１の制御ビット系列と、制御データ同期 ワードを表す第２の制御ビット系列と、インターリーバ同期ワードを表す第３の 制御ビット系列とを含み、サブキャリアの相補対はアナログ変調キャリアに隣接 する第１及び第２のサブキャリアより成り、第１及び第２のサブキャリアは他の サブキャリアより大きい振幅を有する、デジタル音声放送方法を提供する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】 本発明は、アナログ変調キャリア、及びそのキャリアと同一のチャンネルの複 数のデジタル変調ＯＦＤＭサブキャリアを有する信号をデジタル音声放送する装 置であって、アナログ変調キャリアをデジタル変調ＯＦＤＭサブキャリアに対し て遅延させる手段（６１）と、デジタル変調ＯＦＤＭサブキャリアの相補対を複 数のＯＦＤＭシンボルフレームの各々において単一の制御ビットで変調する手段 （５０）と、アナログ変調キャリア及び複数のデジタル変調ＯＦＤＭサブキャリ アを伝送する手段（９８）とより成り、連続するＯＦＤＭシンボルフレームの連 続する制御ビットは制御フレームを形成し、制御フレームは、伝送モードを表す 第１の制御ビット系列と、制御データ同期ワードを表す第２の制御ビット系列と 、インターリーバ同期ワードを表す第３の制御ビット系列とを含み、サブキャリ アの相補対はアナログ変調キャリアに隣接する第１及び第２のサブキャリアより 成り、第１及び第２のサブキャリアは他のサブキャリアより大きい振幅を有する 、デジタル音声放送装置を提供する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】削除
【手続補正書】
【提出日】平成１４年１月８日（２００２．１．８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ， ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，Ｋ Ｒ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，Ｓ Ｉ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 マザーネ，マーカス，エム アメリカ合衆国 オハイオ州 45069 ウ エスト・チェスター クリステン・ドライ ブ 7866 Ｆターム(参考） 5K022 DD01 DD17 DD19 DD33 DD42

Claims (37)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 デジタル音声放送方式における制御情報の伝送方法であって
    、 複数の制御フレームの各々について複数の制御ビットを伝送するステップより
    成り、第1の制御ビット系列は伝送モードを、また第２の制御ビット系列は制御
    データ同期ワードを表す、デジタル音声放送方式における制御情報の伝送方法。
  2. 【請求項２】 各々が複数の制御フレームを含む複数のインターリーバフレ
    ームを伝送するステップをさらに含む請求項１の方法。
  3. 【請求項３】 制御ビットは、デジタル音声放送信号のアナログＡＭキャリ
    アに隣接する２つの相補的キャリアにより伝送される請求項２の方法。
  4. 【請求項４】 複数の制御ビットはさらに、インターリーバ同期ワードを表
    す第３の制御ビット系列を有する請求項１の方法。
  5. 【請求項５】 相補的キャリアは、直交周波数分割多重キャリアである請求
    項３の方法。
  6. 【請求項６】 相補的キャリアは、二進位相シフトキーイングにより変調さ
    れる請求項３の方法。
  7. 【請求項７】 デジタル音声放送信号の伝送モード及び同期を突き止める方
    法であって、 各々が複数の制御フレームを含み、制御フレームが複数の制御ビットを含み、
    第1の制御ビット系列が伝送モードを表し、第２の制御ビット系列が制御データ
    同期ワードを表す、デジタル情報を含む複数のインターリーバフレームを受信し
    、 複数の制御ビットを処理して、制御データ同期ワードを表す制御ビットを識別
    するステップより成る方法。
  8. 【請求項８】 複数の制御ビットを処理して制御データ同期ワードを表す制
    御ビットを識別する前記ステップは、 複数の制御ビットを、制御ビット系列を表す所定のデータワードと相関し、 相関ステップの結果を所定のしきい値と比較するステップより成る請求項７の
    方法。
  9. 【請求項９】 相関ステップの結果を所定のしきい値と比較する前に、制御
    フレーム内の制御データ同期ワードビットの複数の可能な位置につき相関ステッ
    プの結果をろ波するステップをさらに含む請求項８の方法。
  10. 【請求項１０】 インターリーバフレームの１つについて第１の制御ビット
    系列の総和をとって総和値を発生させ、 総和値を複数の伝送モードを表す複数の所定の値の１つと比較し、 総和値に最も近い所定の値に対応する伝送モードを選択するステップをさらに
    含む請求項７の方法。
  11. 【請求項１１】 第１の制御ビット系列を伝送モードビットの複数の系列と
    相関し、 相関ステップの結果により伝送モードを突き止めるステップをさらに含む請求
    項７の方法。
  12. 【請求項１２】 インターリーバフレームの１つについて第２の制御ビット
    系列を組み合わせて制御データ同期ワードを発生させ、 制御データ同期ワードを所定の制御データワードと相関するステップをさらに
    含む請求項７の方法。
  13. 【請求項１３】 デジタル音声放送方式における制御情報の伝送装置であっ
    て、 第１の系列が伝送モードを表し、第２の系列が制御データ同期ワードを表す複
    数の制御ビットを複数の制御フレームの各々において発生させる手段と、 デジタル音声放送信号の相補対のサブキャリアを制御ビットで変調し、 相補対のサブキャリアを伝送する手段とより成るデジタル音声放送方式におけ
    る制御情報の伝送装置。
  14. 【請求項１４】 各々が複数の制御フレームを含む複数のインターリーバフ
    レームを伝送する手段をさらに含む請求項１３の装置。
  15. 【請求項１５】 制御ビットは、デジタル音声放送信号のアナログＡＭキャ
    リアに隣接する２つの相補的キャリアにより伝送される請求項１４の装置。
  16. 【請求項１６】 複数の制御ビットはさらに、インターリーバ同期ワードを
    表す第３の制御ビット系列を有する請求項１３の装置。
  17. 【請求項１７】 相補的キャリアは、直交周波数分割多重キャリアである請
    求項１５の装置。
  18. 【請求項１８】 相補的キャリアは、二進位相シフトキーイングにより変調
    される請求項１５の装置。
  19. 【請求項１９】 デジタル音声放送信号の伝送モード及び同期を突き止める
    装置であって、 各々が複数の制御フレームを含み、制御フレームが複数の制御ビットを含み、
    第1の制御ビット系列が伝送モードを表し、第２の制御ビット系列が制御データ
    同期ワードを表す、デジタル情報を含む複数のインターリーバフレームを受信す
    る手段と、 複数の制御ビットを処理して、制御データ同期ワードを表す制御ビットを識別
    する手段とより成る装置。
  20. 【請求項２０】 複数の制御ビットを処理して制御データ同期ワードを表す
    制御ビットを識別する前記手段は、 複数の制御ビットを、制御ビット系列を表す所定のデータワードと相関する手
    段と、 相関ステップの結果を所定のしきい値と比較する手段とより成る請求項１９の
    装置。
  21. 【請求項２１】 相関ステップの結果を所定のしきい値と比較する前に、制
    御フレーム内の制御データ同期ワードビットの複数の可能な位置につき相関ステ
    ップの結果をろ波する手段をさらに含む請求項２０の装置。
  22. 【請求項２２】 複数の制御ビットはさらに、インターリーバ同期ワードを
    表す第３の制御ビット系列を有し、 さらに、 インターリーバフレームの１つについて第１の制御ビット系列の総和をとって
    総和値を発生させる手段と、 総和値を複数の伝送モードを表す複数の所定の値の１つと比較する手段と、 総和値に最も近い所定の値に対応する伝送モードを選択する手段とをさらに含
    む請求項１９の装置。
  23. 【請求項２３】 第１の制御ビット系列を伝送モードビットの複数の系列と
    相関する手段と、 相関ステップの結果により伝送モードを突き止める手段とをさらに含む請求項
    １９の装置。
  24. 【請求項２４】 複数の制御ビットはさらに、インターリーバ同期ワードを
    表す第３の制御ビット系列を有し、 さらに、 インターリーバフレームの１つについて第２の制御ビット系列を組み合わせて 制御データ同期ワードを発生させる手段と、 制御データ同期ワードを所定の制御データワードと相関する手段と、 相関の結果を所定のインターリーバしきい値と比較する手段とを含む請求項１９
    の装置。
  25. 【請求項２５】 インターリーバ同期ワードを表す第３の制御ビット系列を
    伝送するステップをさらに含む請求項１の方法。
  26. 【請求項２６】 インターリーバ同期ワードを表す第３の制御ビット系列を
    伝送するステップをさらに含む請求項７の方法。
  27. 【請求項２７】 複数の制御ビットはさらに、インターリーバ同期ワードを
    表す第３の制御ビット系列を有する請求項１３の装置。
  28. 【請求項２８】 複数の制御ビットはさらに、インターリーバ同期ワードを
    表す第３の制御ビット系列を有する請求項１９の装置。
  29. 【請求項２９】 デジタル音声放送方式における制御情報の伝送装置であっ
    て、 第１の系列が伝送モードを表し、第２の系列が制御データ同期ワードを表す複
    数の制御ビットを複数の制御フレームの各々において発生させるトレイニング系
    列発生器と、 デジタル音声放送信号の相補対のサブキャリアを制御ビットで変調する変調器
    と、 相補対のサブキャリアを送信するアンテナとより成るデジタル音声放送方式に
    おける制御情報の伝送装置。
  30. 【請求項３０】 各々が複数の制御フレームを含む複数のインターリーバフ
    レームを発生するインターリーバをさらに含む請求項２９の装置。
  31. 【請求項３１】 デジタル音声放送信号において、２つの相補的キャリアは
    、アナログＡＭキャリアに隣接位置する請求項２９の装置。
  32. 【請求項３２】 複数の制御ビットはさらに、インターリーバ同期ワードを
    表す第３の制御ビット系列を有する請求項２９の装置。
  33. 【請求項３３】 サブキャリアの相補対は、二進位相シフトキーイングによ
    り変調される請求項２９の装置。
  34. 【請求項３４】 デジタル音声放送信号の伝送モード及び同期を突き止める
    装置であって、 各々が複数の制御フレームを含み、制御フレームが複数の制御ビットを含み、
    第1の制御ビット系列が伝送モードを表し、第２の制御ビット系列が制御データ
    同期ワードを表す、デジタル情報を含む複数のインターリーバフレームを取り出
    すためにデジタル音声放送信号を復調する復調器と、 複数の制御ビットを処理して、制御データ同期ワードを表す制御ビットを識別
    するプロセッサとより成る装置。
  35. 【請求項３５】 インターリーバフレームはさらに、インターリーバ同期ワ
    ードを表す第３の制御ビット系列を有する請求項３４の装置。
  36. 【請求項３６】 デジタル音声放送制御情報の送受信装置であって、 第１の系列が伝送モードを表し、第２の系列が制御データ同期ワードを表す複
    数の制御ビットを複数の制御フレームの各々において発生させるトレイニング系
    列発生器、デジタル音声放送信号の相補対のサブキャリアを制御ビットで変調す
    る変調器、及び相補対のサブキャリアを送信するアンテナを有する送信機と、 複数の制御ビットを取り出すためにデジタル音声放送信号を復調する復調器と
    、複数の制御ビットを処理して、制御データ同期ワードを表す制御ビットを識別
    するプロセッサとより成る受信機とより成るデジタル音声放送制御情報の送受信
    装置。
  37. 【請求項３７】 デジタル音声放送制御情報の送受信方法であって、 第１の系列が伝送モードを表し、第２の系列が制御データ同期ワードを表す複
    数の制御ビットを含むトレイニング系列を、複数の制御フレームの各々において
    発生させ、 デジタル音声放送信号の相補対のサブキャリアを制御ビットで変調し、 相補対のサブキャリアを伝送し、 複数の制御ビットを取り出すためにデジタル音声放送信号を復調し、 複数の制御ビットを処理して、制御データ同期ワードを表す制御ビットを識別
    するステップより成るデジタル音声放送制御情報の送受信方法。
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