JP2004032747A - Receiver - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a receiver for transmitting more information in the same frequency band by solving the problem that a transmission information amount cannot be increased when a frequency band is limited in a transmitter for transmitting a digital signal. <P>SOLUTION: The receiver for receiving a terrestrial digital broadcast signal and a satellite digital broadcast signal is provided with a first demodulating unit for demodulating the satellite digital broadcast signal, and a second demodulating unit for demodulating the terrestrial digital broadcast signal. The terrestrial digital broadcast signal contains a first data row and a second data row. The receiver is provided with a first error correction decoding unit for applying a first error correction decoding processing to the second data row, and a second error correction decoding unit for deinterleaving the output of the first error correction decoding unit and applying second error correction decoding processing to the deinterleaved output. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は搬送波を変調することによりデジタル信号を伝送する伝送装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、デジタル伝送装置は様々な分野での利用が進んでいる。とりわけデジタル映像伝送技術の進展はめざましい。
【0003】
中でもデジタルTVの伝送方式が最近注目されつつある。現在デジタルTV伝送装置は放送局間の中継用として一部実用化されているにすぎない。しかし、近い将来、地上放送と衛星放送への展開が予定され各国で検討が進められている。
【0004】
高度化する消費者の要望に応えるため、HDTV放送、PCM音楽放送や情報提供放送やFAX放送等の放送サービスの内容の質と量を今後向上させる必要がある。この場合TV放送の限られた周波数帯域の中で情報量を増大させる必要がある。この帯域で伝送できる情報伝送量はその時代の技術的限界に応じて増大する。このため理想的には時代に応じて受信システムを変更し、情報伝送量を拡張できることが望ましい。
【0005】
しかし放送の視点からみた場合、公共性が重要であり長期間に至る全ての視聴者の既得権の確保が重要となる。新しい放送サービスを始める場合、既存の受信機もしくは受像機でそのサービスを享受できることが必要条件である。過去と現在、そして現在と将来の新旧の放送サービスの間の受信機もしくは受像機の互換性、放送の両立性が最も重要であるといえる。
【0006】
今後登場する新しい伝送規格、例えばデジタルTV放送規格には将来の社会の要求と技術進歩に対応できる情報量の拡張性と、既存の受信機器との間の互換性と両立性が求められている。
【0007】
ここで、これまでに提案されているTV放送の伝送方式を拡張性と両立性の観点から述べる。
【0008】
まずデジタルTVの衛星放送方式としてNTSC−TV信号を約6Mbpsに 圧縮した信号を4値PSK変調を用いTDM方式で多重化し1つのトランスポンダーで4〜20チャンネルNTSCのTV番組もしくは1チャンネルのHDTVを放送する方式が提案されている。またHDTVの地上放送方式として1チャンネルのHDTV映像信号を15Mbps程度のデータに圧縮し、16もしくは32QAM変調方式を用い地上放送を行う方式が検討されている。
【0009】
まず衛星放送方式においては現在提案されている放送方式は、単純に従来の伝送方式で放送するため1チャンネルのHDTVの番組放送に数チャンネル分のNTSCの周波数帯域を使用する。このため、HDTV番組の放送時間帯には数チャンネルのNTSC番組が受信放送できないという問題点があった。NTSCとHDTVの放送との間の受信機、受像機の互換性、両立性がなかったといえる。また将来の技術進歩に伴い必要となる情報伝送量の拡張性も全く考慮されていなかったといえる。
【0010】
次に現在検討されている従来方式のHDTVの地上放送方式はHDTV信号を16QAMや32QAMといった従来の変調方式でそのまま放送しているにすぎない。既存のアナログ放送の場合、放送サービスエリア内においてもビルかげや低地や隣接するTV局の妨害を受けるような受信状態が悪い地域が必ず存在する。このような地域においては、既存のアナログ放送の場合画質が劣化するものの、映像は再生できTV番組は視聴できた。しかし、従来のデジタルTV放送方式では、このような地域においては全く映像が再生できず、TV番組を全く視聴できないという重大な問題があった。これは、デジタルTV放送の本質的な課題を含むものでデジタルTV放送の普及に致命的となりかねない問題であった。これは従来のQAM等の変調方式の信号点の位置か等間隔に配置されていることに起因する。信号点の配置を変更もしくは変調する方式は従来なかった。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、特に衛星放送におけるNTSC放送とHDTV放送の両立性、また地上放送におけるサービスエリア内の受信不能地域を大巾に減少させる伝送装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の伝送装置は、信号の入力部と、搬送波を上記入力部からの入力信号により変調し信号ベクトル図上にm値の信号点を発生させる変調部と変調信号を送信する送信部からなりデータ送信を行う送信装置と上記送信信号の入力部と、極座標系(r,θ)で表現できるベクトル図上でP値の信号点の変形PSKもしくは変形APSK変調波を復調する復調器と出力部を有する受信装置の2つの構成を有している。
【0013】
【作用】
この構成によって入力信号としてn値のデータをもつ第1データ列と第2データ列を入力させ、送信装置の変調器によりベクトル図上にm値の信号点をもつ変形m値のQAM方式の変調波を作る。このm点の信号点をn組の信号点群に分割しこの信号点群を第1データ列のnケの各データに割りあて、この信号点群の中のm/nケの信号点もしくは副信号点群に第2データ列の各データを割りあてトレ リス符号化して変調し送信装 置により送信信号を送出する。場合によっては第 3データも送出できる。
【0014】
次に、p>mなるp値の復調器を持つ受信装置においては上記送信信号を受信し信号スペースダイアグラム上のp点の信号点に対して、まずp点の信号点をn組の信号点群に分割し、第1データ列の信号を復調再生する。次に該当する信号点群の中のp/n点の信号点にp/n値の第2データ列を対応させて復調し第1データと第2データを復調再生する。この時、第1データ列もしくは/かつ第2データ列をトレリス符号化する。p=nの受信機においてはn群の信号点群を再生し、各々にn値を対応させ第1データ列のみを復調再生する。
【0015】
以上の動作により送信装置からの同一信号を受信した場合、大型アンテナと多値の復調能力をもつ受信機では第1データ列と第2データ列を復調できる。同時に小型アンテナと少値の復調能力をもつ受信機では第1データ列の受信ができる。こうして両立性のある伝送システムを構築することができる。この場合第1データ列をNTSCまたはHDTVの低域成分等の低域TV信号に、第2データ列をHDTVの高域成分等の高域TV信号に割りあてることにより、同一電波に対して少値の復調能力をもつ受信機ではNTSC信号、多値の復調能力をもつ受信機ではHDTV信号を受信できる。このことによりNTSCとHDTVの両立性のあるデジタル放送が可能となる。
【0016】
【発明の実施の形態】
(実施例1)
以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。
【0017】
本発明の実施例ではデジタルHDTV信号等のデジタル信号を送信、送信機と受信する受信機の組み合わせからなる伝送装置と、磁気テープ等の記録媒体に、HDTV信号等のデジタル信号を記録し、再生する記録再生装置の双方を述べる。
【0018】
しかし本発明のデジタル変複調部と誤り訂正のエンコーダ、デコーダとHDTV信号等の画像符号化のエンコーダ、デコーダの構成動作原理は、伝送装置と記録再生装置に共通するもので基本的に同じ技術である。従って、各実施例では効率的に説明するため、伝送装置もしくは記録再生装置のいずれか一方のブロック図を用いて本発明を説明する。又本発明の各々の実施例の構成はQAM、ASK、PSKのようにConstellation上に信号点を配置する多値のデジタル変調方式であれば、どの方式でも適用できるが、一つの変調方式を用いて説明する。
【0019】
図1は本発明による伝送装置のシステム全体図を示す。入力部2と分離回路部3と変調器4と送信部5をもつ送信機1は複数の多重化された入力信号を分離回路3により第1データ列,D、と第2データ列,D、と第3データ列,Dに分 離し変調器4により、変調信号として送信部5より出力し、アンテナ6により、この変調信号は伝送路7により人工衛星10に送られる。この信号は人工衛星10においてはアンテナ11で受信され、中継器12により増幅され、アンテナ13により再び地球へ送信される。
【0020】
送信電波は、伝送経路21、31、41により第1受信機23、第2受信機33、第3受信機43に送られる。まず、第1受信機23ではアンテナ22を介して入力部24より入力し、復調器25により第1データ列のみが復調され、出力部26より出力される。この場合第2データ列、第3データ列の復調能力はもたない。
【0021】
第2受信機33では、アンテナ32を介して入力部34より出力した信号は復調機35により第1データ列と第2データ列が復調され、合成器37により一つのデータ列に合成され、出力部36より出力される。
【0022】
第3受信機43ではアンテナ42からの入力は入力部44に入り復調器45により第1データ列、第2データ列、第3データ列の3つのデータ列が復調され合成器47により一つのデータ群となり出力部46より出力される。
【0023】
以上のように同じ送信機1からの同一の周波数帯の電波を受けても、上述の3つの受信機の復調器の性能の違いにより受信可能な情報量が異なる。この特長により一つの電波帯で性能の異なる受信機に対してその性能に応じた両立性のある3つの情報を同時に伝送することが可能となる。例えば同一番組のNTSCとHDTVと超解像度型HDTVの3つのデジタルTV信号を伝送する場合、スーパーHDTV信号を低域成分、高域差成分、超高域差成分に分離し、各々を第1データ列、第2データ列、第3データ群に対応させれば、1チャンネルの周波数帯で両立性のある中解像度、高解像度、超高解像度の3種のデジタルTV信号を同時に放送できる。
【0024】
この場合、小型アンテナを用いた少値復調の受信機ではNTSC−TV信号を 、中型アンテナを用いた中値復調可能なの受信機ではHDTV信号を、大型アンテナを用いた多値復調可能なの受信機では超高解像度型HDTVを受信できる。図1をさらに説明するとNTSCのデジタルTV放送を行うデジタル送信機51は入力部52より第1データ群と同様のデータのみを入力し、変調器54により変調し、送信機55とアンテナ56により伝送路57により衛星10に送り伝送路58により地球へ再び送信される。
【0025】
第1受信機23では、デジタル送信機1からの受信信号を復調器24により、第1データ列に相当するデータを復調する。同様にして、第2受信機33と第3受信機43は、第1データ列と同じ内容のデータ群を復調する。つまり3つの受信機は、デジタル一般TV放送等のデジタル放送も受信できる。
【0026】
では、各部の説明をする。
図2は送信機1のブロック図である。
【0027】
入力信号は入力部2に入り、分離回路3で第1データ列信号と第2データ列信号と第3データ列信号の3つのデジタル信号に分離される。
【0028】
例えば映像信号が入力された場合、映像信号の低域成分を第1データ列信号、映像信号の高域成分を第2データ列信号、映像信号の超高域成分を第3データ列信号に割り当てることが考えられる。分離された3つの信号は、変調器4の内部の変調入力部61に入力される。ここでは外部信号に基づき信号点の位置を変調もしくは変更する信号点位置変調/変更回路67があり外部信号に応じて信号点の位置を変調もしくは変更する。変調器4の中では直交した2つの搬送波の各々に振幅変調を行い、多値のQAM信号を得る。変調入力部61からの信号は第1AM変調器62と第2AM変調器63に送られる。cos(2πft)なる搬送波発生 器64からの搬送波のうち一つは第1AM変調器62によりAM変調され、合成器65に送られ、もう一つの搬送波はπ/2移相器66に送られ90°移相されて、sin(2πft)の状態で第2AM変調器63に送られ、多値の振幅変調を受け た後、合成器65で、第2AM変調波と合成され、送信部5により送信信号しとして出力される。この方式そのものは従来より一般的に実施されているため詳しい動作の説明は省略する。
【0029】
図3の16値の一般的なQAMの信号スペースダイアグラムの第1象限を用い動作を説明する。変調器4で発生する全ての信号は、直交した2つの搬送波Acos2πftのベクトル81とBsin2πftのベクトル82の2つのベクトルの合成ベクトルで表現できる。0点からの合成ベクトルの先端を信号点と定義すると、16値QAMの場合a、a、a、aの4値の振幅値とb、b、b、bの4値 の振幅値の組み合わせにより合計16ケの信号点が設定できる。図3の第1象限では信号点83のC11、信号点84のC12、信号点85のC22、信号点86のC21の4つの信号が存在する。
【0030】
11はベクトル0−aとベクトル0−bの合成ベクトルであり、C11=acos2πft−bsin2πft=Acos(2πft+dπ/2)となる。
【0031】
ここで図3の直交座標上における0−a間の距離をA、a−a間をA、 0−b間をB、b−b間をBと定義し、図上に示す。
【0032】
図4の全体ベクトル図に示すように、合計16ケの信号点が存在する。このため各点を4bitの情報に対応させることにより、4bitの情報伝送が1周期つまり1タイムスロット中に可能となる。
【0033】
図5に2進法で各点を表現した場合のその一般的な割り付け例を示す。
当然、各信号点間の距離が離れている程、受信機の方で区別し易い。従って、一般的には各信号点間の距離を、できるだけ離すような配置にする。もし、特定の信号点間の距離を近付けた場合、受信機ではその2点間の識別が困難となり、エラレートが悪くなる。従って一般的には図5のように等間隔の配置にするのが望ましいといわれている。従って16QAMの場合A1=A2/2なる信号点の配置が一般的に実施されている。
【0034】
さて、本発明の送信機1の場合、まず、データを第1データ列と第2データ列場合により第3データ列にに分割する。そして図6に示すように、16ケの信号点もしくは信号点群を4つの信号点群に分割し、第1データ列の4つのデータをまず、各々の信号点群に割り当てる。つまり第1データ列が11の場合第1データ象限の第1信号点群91の4つの信号点のうちのいずれか一つを送信し、01の場合は第2象限の第2信号点群92、00の場合、第3象限の第3信号点群93、10の場合第4象限の第4信号点群94、の中の各々4つの信号点の中から一つの信号点を第2データ列の値に応じて選択して送信する。次に16QAMの場合第2データ列の2bit、4値のデータ、64値QAMの場合4bit、16値のデータを91、92、93、94の各分割信号点群の中の4つの信号点もしくは副信号点群に図7のように割り当てる。どの象限も対象配置となる。信号点の91、92、93、94への割り当ては第1データ群の2bitデータにより優先的に決められる。こうして第1データ列の2bitと第2データ列の2bitは全く独立して送信できる。そして第1データ列は受信機のアンテナ感度が一定値以上あれば4PSK受信機でも復調できる。アンテナにさらに高い感度があれば本発明の変形16QAM受信機で第1データ群と第2データ群の双方が復調できる。
【0035】
ここで図8に、第1データ列の2ビットと第2データ列の2ビットの割り当て例を示す。
【0036】
この場合、HDTV信号を低域成分と高域成分に分け第1データ列に低域映像信号を割り当て、第2データ列に高域映像信号を割り当てることにより、4PSKの受信システムでは第1データ列のNTSC相当の映像を、16QAM又は、64QAMの受信システムでは第1データ列と第2データ列の双方が再生でき、これらを加算して、HDTVの映像を得ることができる。
【0037】
ただ図9のように信号点間距離を等距離にした場合、4PSK受信機からみて第1象限に斜線で示した部分との間のスレシホルド距離がある。スレシホルド距離をATOとするとで4PSKを送るだけならATOの振幅でよい。しかしをATOを維持しながら16QAMを送ろうとすると3ATOつまり3倍の振幅が必要である。つまり、4PSKを送信する場合に比べて、9倍のエネルギーを必要とする。何も配慮をしないで4PSKの信号点を16QAMモードで送ることは電力利用効率が悪い。また搬送波の再生も難しくなる。衛星伝送の場合使用できる電力は制約される。このような電力利用効率の悪いシステムは、衛星の送信電力が増大するまで現実的でない。将来デジタルTV放送が開始されると4PSKの受信機が大量に出回ることが予想されている。一旦普及した後にはこれらの受信感度を上げることは受信機の両立性の問題が発生するため不可能といえる。従って、4PSKモードの送信電力は減らせない。このため16QAMモードで疑似4PSKの信号点を送る場合、送信電力を従来の16QAMより下げる方式が必要となることが予想される。そうしないと限られた衛星の電力では送信できなくなる。
【0038】
本発明の特徴は図10のように図番91〜94の4つの分割信号点群の距離を離すことにより、疑似4PSK型16QAM変調の送信電力を下げることができる点にある。
【0039】
ここで受信感度と送信出力との関係を明らかにするために図1に戻りデジタル送信機51と第1受信機23の受信方式について述べる。
【0040】
まず、デジタル送信機51と第1受信機23は一般的な伝送装置で、データ伝送もしくは放送を含む映像伝送を行っている。図7に示すようにデジタル送信機51は4PSK送信機であり、の図2で説明した多値QAMの送信機1からAM変調機能を除いたものである。入力信号は入力部52を介して変調器54に入力される。変調器54では変調入力部121により、入力信号を2つの信号に分けて基準搬送波を位相変調する第1−2相位相変調回路122と基準搬送波と90°位相が異なる搬送波を変調する第2−2相位相変調回路123に送り、これらの位相変調波は合成器65で合成され、送信部55により送信される。
【0041】
この時の変調信号スペースダイアグラムを図18に示す。
4つの信号点を設定し、電力利用効率を上げるために一般的には信号点間距離は等間隔にするのが常識となっている。一つの例として、信号点125を(11)、信号点126を(01)、信号点127を(00)、信号点128を(10)と定義した場合を示す。この場合4PSKの第1受信機23が満足なデータを受信するためにはデジタル送信機51の出力に一定以上の振幅値が要求される。図18で説明すると第1受信機23がデジタル送信機51の信号を4PSKで受信するのに最低必要な送信信号の最低振幅値つまり0−a間の距離をATOと定 義すると送信限界の最低振幅ATO以上で送信すれば、第1受信機23が受信可能となる。
【0042】
次に第1受信機23について述べる。第1受信機23は送信機1からの送信信号もしくはデジタル送信機51からの4PSKの送信信号を衛星10の中継器12を介して、小型のアンテナ22で受信し、復調器24により受信信号を4PSK信号とみなして復調する。第1受信機23は本来、デジタル送信機51の4PSKまたは2PSKの信号を受信し、デジタルTV放送やデータ送信等の信号を受信するように設計されている。
【0043】
図19は第1受信機の構成ブロック図で衛星12からの電波をアンテナ22で受信した、この信号は入力部24より入力した後、搬送波再生回路131とπ/2移相器132により搬送波と直交搬送波が再生され、各々第1位相検出回路133と第2位相検波回路134により、直交している成分が各々独立して検波され、タイミング波抽出回路135によりタイムスロット別に各々独立して識別され、第1識別再生回路136と第2識別再生回路137により2つの独立した復調信号は第1データ列再生部232により第1データ列に復調され、出力部26により出力される。
【0044】
ここで受信信号を図20のベクトル図を用いて説明する。デジタル送信機51の4PSKの送信電波に基づき第1受信機23で受信され信号は、もし伝送歪みやノイズが全くない理想的な条件では図20の151〜154の4つの信号点で表せる。
【0045】
しかし、実際は伝送路中のノイズと伝送系の振幅歪みや位相歪みの影響を受け受信された信号点は信号点の周囲のある一定の範囲に分布する。信号点から離れると隣の信号点と判別できなくなるためエラーレートが次第に増え、ある設定範囲を越えるとデータを復元できなくなる。最悪条件の場合でも設定されたエラーレート以内で復調するためには隣接信号点間距離をとればよい。この距離を2AROと定義する。4PSKの限界受信入力の時信号点151が図20の|0−aR1|≧AR0、|0−bR1|≧AR0の斜線で示す第1弁別領域155に入るように伝送システムを設定すれば、後は搬送波が再生できれば復調できる。アンテナ22の設定した最低の半径値をrとすると、送信出力をある一定以上にすれば全て のシステムで受信できる。図18における送信信号の振幅は第1受信機23の4PSK最低受信振幅値、AR0になるようにに設定する。この送信最低振幅値をAT0と定義する。このことによりアンテナ22の半径がr以上なら受信条件が最 悪であっても第1受信機23はデジタル送信機51の信号を復調できる。本発明の変形16QAM、64QAMを受信する場合第1受信機23は搬送波を再生することが、困難となる。このため図25(a)のように送信機1が(π/4+nπ/2)の角度上の位置に8つの信号点を配置し送信すれば、4逓倍方式により搬送波を再生できる。又、図25(b)のようにnπ/8の角度の延長線上に16ケの信号点を配置すれば搬送波再生回路131に16逓倍方式の搬送波再生方式を採用することにより信号点が縮退し疑似4PSK型16QAM変調信号の搬送波を容易に再生できる。この場合A/(A+A)=tan(π/8)とな るように送信機1の信号点を設定し送信すればよい。ここでQPSK信号を受信する場合を考えてみる。図2の送信機の信号点位置変調/変更回路67のように信号点位置は(図18)のQPSK信号の信号点位置をAM等の変調を重畳することもできる。この場合第1受信機23の信号点位置復調部138は信号点の位置変調信号もしくは位置変更信号をPM,AM等の復調する。そして送信信号から第1データ列と復調信号を出力する。
【0046】
次に送信機1に戻り図9のベクトル図を用いてここで送信機1の16PSKの送信信号を説明すると図9のように信号点83の水平ベクトル方向の振幅Aを 図18のデジタル送信機51の4PSK最低送信出力ATOより大きくする。すると、図9の第1象限の信号点83、84、85、86の信号は斜線で示す第14PSK受信可能領域87に入る。これらの信号を第1受信機23で受信した場合、この4つの信号点は図20の受信ベクトル図の第1弁別領域に入る。従って、第1受信機23は図9の信号点83、84、85、86のいずれを受信しても図20の信号点151と判断し、(11)なるデータをこのタイムスロットに復調する。このデータは図8に示したように、送信機1の第1分割信号点群91の(11)、つまり第1データ列の(11)である。第2象限、第3象限、第4象限の場合も同様にして第1データ列は復調される。つまり、第1受信機23は16QAMもしくは32QAMもしくは64QAMの送信機1からの変調信号の複数のデータ列のうち、第1データ列の2bitのデータのみを復調することになる。この場合は第2データ列や第3データ列の信号は全て第1〜第4の分割信号点群91に包含されるため第1データ列の信号の復調には影響を与えない。しかし搬送波の再生には影響を与えるので後で述べるような対策が必要である。
【0047】
もし、衛星の中継器の出力に限界がないなら図9のような従来の信号点等距離方式の一般の16〜64QAMで実現できる。しかし、前述のように地上伝送と違い、衛星伝送では衛星の重量が増えると打ち上げコストが大幅に増大する。従って本体の中継器の出力限界と太陽電池の電力の限界から送信出力は制約されている。この状態はロケットの打ち上げコストが技術革新により安くならない限り当分続く。送信出力は通信衛星の場合20W、放送衛星でも100W〜200W程度である。従って、図9のような信号点等距離方式の16QAMで4PSKを伝送しようとした場合16QAMの振幅は2A=Aであるから3ATO必要となり電力で表現すると9倍必要となる。両立性をもたせるために4PSKの9倍の電力が必要である。かつ4PSKの第1受信機も小型のアンテナで受信可能にしようとすると、現在、計画されている衛星ではこれだけの出力を得ることは難しい。例えば40Wのシステムでは360W必要となり経済的に実現できなくなる。
【0048】
ここで、考えてみると確かに全ての受信機が同じ大きさのアンテナの場合、同じ送信電力なら等距離信号点方式外地番効率がよい。しかし大きさの異なるアンテナの受信機群とを組合わせたシステムを考えてみると新たな伝送方式が構成できる。
【0049】
これを具体的に述べると4PSKは小型のアンテナを用いた簡単で低コストの受信システムで受信させ受信者数を増やす。次に16QAMは中型アンテナを用いた高性能であるが高コストの多値復調受信システムで受信させ投資に見合ったHDTV等の高付加価値サービスを行い特定の受信者に対象を限定すればシステムとして成立する。こうすれば送信出力を若干増加させるだけで4PSKと16QAM、場合により64DMAを階層的に送信することができる。
【0050】
例えば図10のようにA1=A2となるように信号点間隔をとることにより、全送信出力を下げることができる。この場合4PSKを送信するための振幅A( 4)はベクトル95で表現でき、2A の平方根となる。全体の振幅A(16)は ベクトル96で表現でき(A+A+(B+Bの平方根となる。
【0051】
|A(4)|=A +B =ATO +ATO =2ATO
|A(16)|=(A+A+(B+B=4ATO +4ATO =28ATO
|A(16)|/|A(4)|=2
つまり、4PSKを送信する場合の2倍の振幅、4倍の送信エネルギーで送信できる。等距離信号点で伝送する一般的な受信機では変形16値QAMの復調はできないがAとAの2つの閾値を予め設定することにより第2受信機33で受信できる。図10の場合、第1分割信号点群91の中の信号点の最短距離はA であり、4PSKの信号点間距離2Aと比べるとA/2Aなる。A=Aよ り1/2の信号点間距離となり、同じエラーレートを得ようとすると2倍の振幅の受信感度、エネルギーでは4倍の受信感度が必要となる。4倍の受信感度を得るには、第2受信機33のアンテナ32の半径rを第1受信機23のアンテナ 22の半径半径rに比べて2倍すなわちr=2rにすればよい。例えば第1 受信機23のアンテナが直径30cmなら第2受信機33のアンテナ直径を60cmにすれば実現できる。このことにより第2データ列の復調により、これをHDTVの高域成分に割り当てればHDTV等の新たなサービスが同一チャンネルで可能となる。サービス内容が倍増することから受信者はアンテナと受信機の投資に見合った分のサービスを受けることができる。従って第2受信機33はその分高コストでもよい。ここで、4PSKのモード受信のために最低送信電力が決まっているため、図10のAとAの比率により4PSKの送信電力に対する変形16APSKの送信電力比n16と第2受信機33のアンテナ半径rが決定する。
【0052】
この最適化を計るため計算してみると、4PSKの最低必要な送信エネルギーは{(A+A)/A倍これをn16と定義すると、変形16値QAMで受信するときの信号点間距離はA、4PSKで受信するときの信号点間距離は2A、信号点間距離の比率はA/2A、であるから受信アンテナの半径をrとすると図11のような関係となる。曲線101は送信エネルギー倍率n16と第2受信機23のアンテナ22の半径rの関係を表す。
【0053】
点102は等距離信号点の場合の16QAMを送信する場合で、前述のとおり9倍の送信エネルギーを必要とし実用的ではない。図11からn16を5倍以上増やしても第2受信機23のアンテナ半径rはさほど小さくならないことがグラ フからわかる。
【0054】
衛星の場合、送信電力は限定されており、一定値以上はとれない。このことからn16は5倍以下が望ましいことが明らかになる。この領域を図11の領域103の斜線で示す。例えばこの領域内なら例えば点104は送信エネルギー4倍で第2受信機23のアンテナ半径rは2倍になる。また、点105は送信エネ ルギーが2倍でrは約5倍になる。これらは、実用化可能な範囲にある。
【0055】
16が5より小さいことをAとAで表現すると
16=((A+A)/A≦5
≦1.23A
図10から分割信号点群間の距離を2A(4),最大振巾を2A(16)とすると、 A(4)とA(16)−A(4)はAとAに比例する
従って
{A(16)}≦5{A(14)}とすればよい
次に変形の64APSK変調を用いた例を示す。第3受信機43は、64値QAM復調ができる。
【0056】
図12のベクトル図は図10のベクトル図の分割信号点群を4値から16値に増加させた場合である。図12の第1分割信号点群91の中には信号点170を始めとして4×4=16値の信号点が等間隔に配置されている。この場合、4PSKとの両用性をもたせるため送信振巾のA≧ATOに設定しなければならない 。第3受信機43のアンテナの半径をrとして、送信、出力信号n64と定義 した場合のrの値を、同様にして求めると
={6/(n−1)}r
となり、図13 64値QAMの半径r−出力倍数nのようなグラフとなる。
【0057】
ただし、図12のような配置では第2受信機33で受信した場合4PSKの2bitしか復調できないので第1、第2、第3の3つの両立性を成立させるには、第2受信機33に変形64値QAM変調波から変形16値QAMを復調する機能をもたせることが望ましい。
【0058】
図14のように3階層の信号点のグルーピングを行うことにより3つの受信機の両立性が成立する。第1象限だけで説明すると、第1分割分割信号点群91は第1データ列の2bitの(11)を割りあてたことは述べた。
【0059】
次に、第1副分割信号点群181には第2データ列の2bitの(11)を割りあてる。第2副分割信号点群182には(01)を、第3副分割信号点群183には(00)を第4副分割信号点群184には(10)を割りあてる。このことは図7と等価である。
【0060】
図15の第1象限のベクトル図を用いて第3データ列の信号点配置を詳しく説明すると例えば信号点201,205,209,213を(11)、信号点202,206,210,214を(01)、信号点203,207,211,215を(00)、信号点204,208,212,216を(10)とすれば、第3データ列の2bitのデータを第1データ、第2データと独立して、3階層の2bitデータが独立して伝送できる。
【0061】
6bitのデータが送るだけでなく本発明の特徴として3つのレベルの性能の異なる受信機で、2bit,4bit,6bitの異なる伝送量のデータが伝送できしかも、3つの階層の伝送間の両立性をもたせることができる。
【0062】
ここで、3階層伝送時の両立性をもたせるために必要な信号点の配置方法を説明する。
【0063】
図15にあるように、まず、第1データ列のデータを第1受信機23で受信させるためには、A≧ATOであることはすでに述べた。
【0064】
次に第2データ列の信号点、例えば図10の信号点91と図15の副分割信号点群の182,183,184の信号点と区別できるように信号点間距離を確保する必要がある。
【0065】
図15では2/3Aだけ離した場合を示す。この場合第1副分割信号点群1 81の内部の信号点201,202の信号点間距離はA/6となる。第3受信 機43で受信する場合に必要な受信エネルギーを計算する。この場合、アンテナ32の半径をrとして、必要な送信エネルギーを4PSK送信エネルギーのn 倍であると定義すると、
=(12r/(n−1)となる
このグラフは図16の曲線221で表せる。例えば点222,223の場合4PSK送信エネルギーの6倍の送信エネルギーが得られれば8倍の半径のアンテナで、また9倍の送信エネルギーなら6倍のアンテナで第1、第2、第3のデータ列が復調できることがわかる。この場合、第2データ列の信号点間距離が2/3Aと近づくため
=(3r/(n−1)となり
曲線223のように若干第2受信機33のアンテナ32を大きくする必要がある。
【0066】
この方法は、現時点のように衛星の送信エネルギーが小さい間は第1データ列と第2データ列を送り、衛星の送信エネルギーが大巾に増加した将来において第1受信機23や第2受信機33の受信データを損なうことなく、また改造することなく第3データ列を送ることができるという両立性と発展性の両面の大きな効果が得られる。
【0067】
受信状態を説明するために、まず第2受信機33から述べる。前述の第1受信機23が本来半径rの小さいアンテナでデジタル送信機51の4PSK変調信 号及び送信機1の第1データ列を復調できるように設定してあるのに対し、第2受信機33では送信機1の図10に示した16値の信号点つまり第2データ列の16QAMの2ビットの信号を完全に復調できる。第1データ列と合わせて4bitの信号を復調できる。この場合A1,A2の比率が送信機により異なる。このデータを図21の復調制御部231で設定し、復調回路に閾値を送る。これによりAM復調が可能となる。
【0068】
図21の第2受信機33のブロック図と、図19の第1受信機23のブロック図はほぼ同じ構成である。違う点は、まずアンテナ32がアンテナ22より大きい半径rをもっている点にある。このため、より信号点間距離の短い信号を弁 別できる。次に、復調器35の内部に復調制御部231と、第1データ列再生部232と第2データ列再生部233をもつ。第1識別再生回路136は変形16QAMを復調するためAM復調機能をもっている。この場合、各搬送波は4値の値をもち、零レベルと±各2値の閾値をもつ。本発明の場合、変形16QAM信号のため、図22の信号ベクトル図のように閾値が送信機の送信出力により異なる。従って、TH16を基準化したスレシホールド値とすると、図22から明らかなように
TH16=(A+A/2)/(A+A
となる。
【0069】
このA1,A2もしくはTH16及び、多値変調の値mの復調情報は、送信機1より、第1データ列の中に含めて送信される。また復調制御部231が受信信号を統計処理し復調情報を求める方法もとれる。
【0070】
図26を用いてシフトファクターA/Aの比率を決定していく方法を説明する。A/Aを変えると閾値が変わる。受信機側で設定したA/Aが送信機側で設定したA/Aの値から離れるに従いエラーは増える。図26の第2データ列再生部233からの復調信号を復調制御回路231にフィールドバックしてエラーレートの減る方向にシフトファクターA/Aを制御することにより第3受信機43はシフトファクターをA/Aを復調しなくても済むため回路が簡単になる。また送信機はA/Aを送る必要がなくなり伝送容量が増えるという効果がある。これを第2受信機33に用いることもできる。
復調制御回路231はメモリー231aを持つ。TV放送のチャンネル毎に異なるしきい値、つまりシフト比や信号点数や同期ルールを記憶し再びそのチャンネルを受信するとき、この値を呼び出すことにより受信が速く安定するという効果がある。
【0071】
この復調情報が不明の場合、第2データ列の復調は困難となる。以下、(図24)のフローチャートを用いて説明する。
【0072】
復調情報が得られない場合でもステップ313の4PSKの復調及びステップ301の第1データ列の復調はできる。そこで、ステップ302で第1データ列再生部232で得られる復調情報を復調制御部231に送る。復調制御部231はステップ303でmが4又は2ならステップ313の4PSKもしくは2PSKの復調を行う。NOならステップ304でmが8又は16ならステップ305へ向う。NOの場合はステップ310へ向う。ステップ305ではTH8とTH16の演算を行う。ステップ306で復調制御部231はAM復調の閾値TH16を第1識別再生回路136と第2識別再生回路137に送り、ステップ307、315で変形16QAMの復調と第2データ列の再生がなされる。ステップ308でエラーレートがチェックされ、悪い場合はステップ313に戻り、4PSK復調を行なう。
【0073】
またこの場合、図22の信号点85.83はcos(ωt+nπ/2)の角度上にあるが、信号点84.86はこの角度上にない。従って図21の第2データ列再生部233より搬送波再生回路131へ第2データ列の搬送波送出情報を送り信号点84.86のタイミングの信号からは搬送波を抽出しないように設定してある。
【0074】
第2データ列が復調不能な場合を想定して送信機1は第1データ列によりを搬送波タイミング信号を間欠的に送っている。この信号により第2データ列が復調できなくても、第1データ列のみでも信号点83.85がわかる。このため、搬送波再生回路131に搬送波送出情報を送ることにより搬送波が再生できる。
【0075】
次に送信機1より、図23に示すような変形64QAMの信号が送られてきた場合、図24のフローチャートに戻るとステップ304でmが16でないか判断されステップ310でmが64以下かがチェックされ、ステップ311で等距離信号点方式でない場合、ステップ312に向かう。ここでは変形64QAM時の信号点間距離TH64を求めると
TH64=(A+A/2)/(A+A
であり、TH16と同じである。しかし、信号点間距離が小さくなる。
【0076】
第1副分割信号点群181の中にある信号点間の距離をAとすると、第1副 分割信号点群181と第2副分割信号点群182の距離は(A−2A)、基準化すると(A−2A)/(A+A)となる。これをd64と定義すると、d64が第2受信機33の弁別能力T以下である場合、弁別できない。この場合、ス テップ313で判断し、d64が許容範囲外であればステップ313の4PSKモードに入る。弁別範囲にある場合はステップ305へ向い、ステップ307の16QAMの復調を行う。ステップ308でエラーレートが大きい場合は、ステップ313の4PSKモードに入る。
【0077】
この場合、送信機1が図25(a)に示すような信号点の変形8QAM信号を送信すれば、全ての信号点がcos(2πf+n・π/4)の角度上にあるため、4逓倍回路により、全ての搬送波が同じ位相に縮退されるため搬送波の再生が簡単になるという効果が生まれる。この場合、配慮をしていない4PSK受信機でも第1データ列の2bitは復調でき、第2受信機33では第2データ列の1b 図25(a)と図25(b)の信号点配置図は極座標方向(r,θ)にシフトした信号点を追加した場合のC−CDMの信号点を示す。さきに述べた直交座標上つまりXY方向に信号点をシフトさせたC−CDMを直交座標系C−CDMと呼び、極座標系つまりr,θ方向に信号点をシフトさせたC−CDMを極座標系C−CDMを極座標系C−CDMと呼ぶ。
【0078】
まず図25(a)の8PS−APSKの信号点配置図は、QPSKの4つの信号点の各々に極座標における半径r方向にシフトした信号点をもう1つずつ追加したものである。こうして、図25(a)に示すようにQPSKから8つの信号点をもつ極座標C−CDMのAPSKが実現する。これは極座標上において極(Pole)をシフトさせた信号点を追加したAPSKであることからShifted Pole−APSK略してSP−APSKと呼ぶ。この場合、図139に示すようにシフト ファクターSを用いることによりQPSKに追加された信号点85の座標が定 義できる。8PS−APSKの信号点は標準のQPSKの極座標(r,θ)の信号点83を半径r方向にSだけシフトさせた位置の信号点((S+1) r,θ)を追加したものである。こうしてQPSKと同じ2bitのサブチャンネル1に1bitのサブチャンネル2が追加される。
【0079】
また、図140のコンステレーション図に示すように、座標(r,θ)、(r+S、θ)の8つの信号点に半径r方向にS2roだけシフトさせた信号点を追加することにより新たに(r+S、θ)と(r+S+S、θ)の1bitの信号点が追加される。これは2種類の配置があるため1bitのサブチャンネルが得られる。これを16PS−APSKと呼び、2bitのサブチャンネル1と1bitのサブチャンネル2と1bitのサブチャンネル3をもつ。16−PS−APSKもθ=1/4(2n+1)π上に信号点があるため図19で説明した通常のQPSK受信機で搬送波が再生できるため第2サブチャンネルは復調できないが2bitの第1サブチャンネルは復調できる。このように極座標方向にシフトするC−CDM方式はPSKとくに現在の衛星放送において主流であるQPSK受信機と互換性を保ちながら伝送情報量を拡張できるという効果がある。このためPSKを使った第一世代の衛星放送の視聴者を失うことなく第2世代のAPSKを使った多値変調の情報量の多い衛星放送へと互換性を保ちながら拡張できる。
【0080】
図25(b)の場合の信号点は極座標における角度=π/8の上にある。これは16PSKの信号点の各象限4ケのつまり計16ケの信号点のうち各象限3ケつまり12ケの信号点に限定している。限定することにより、荒く見た場合、この3ケの信号点を一つの信号点とみなし全体で4個のQPSKの信号点とみなすことができる。こうして前述場合と同様にして、QPSK受信機を用いて第1サブチャンネルを再生できる。
【0081】
これらの信号点はθ=π/4、θ=π/4+π/8、θ=π/4−π/8の角度上に配置される。 つまり角度π/4上にあるQPSKの信号点を極座標の角度方向に±π/8シフトさせた信号点を追加したものである。θ=π/4±π/8の範囲にあるため、略々θPSKのθ=π/4上の1つの信号点とみなせる。この場合のエラーレートは若干悪くなるが図19に示すQPSKの受信機23により4つの角度上の信号点とは弁別できるため復調でき2bitのデータが再生される。
【0082】
角度シフトC−CDMの場合、角度がπ/n上にある場合、搬送波再生回路は、他の実施例と同様にn逓倍回路により、搬送波は再生できる。またπ/n上にない場合は、他の実施例の場合と同様にキャリア情報を一定期間に数ケ送ることにより、搬送波が再生できる。
【0083】
また、図141に示すようにQPSK又は8−SP−APSKの信号点間の極座標における角度を2θ、第1次角度シフトファクターをPとすると信号点を2つに分割し角度θ方向に±Pθだけシフトさせることにより、QPSKの場合(r,θ+Pθ)と(r,θ−Pθ)の2つの信号点に分割され信号点の数が倍になる。こうして1bitのサブチャンネル−3が追加される。これをP=Pの8−SP−PSKと呼ぶ。図142に示すようにこの8−SP−P SKの信号点を半径r方向にSだけシフトさせた信号点を加えたものを16−SP−APSK(P,S型)と呼ぶ。位相が同じである8PS−PSKによ りサブチャンネル1.2が再生できる。さて、ここで図25(b)に戻る。極座標系の角度シフトを用いたC−CDMは図141のようにPSKに適用できるため、第一世代の衛星放送にも用いることができる。しかし、第2世代のAPSKの衛星放送に用いた場合、図142に示すように極座標系C−CDMはグループ内の信号点の間隔を均一にとることができない。従って電力利用効率が悪い。一方直交座標時のC−CDMはPSKとの互換性がよくない。
【0084】
図25(b)の方式は直交座標系と極座標系の双方に互換性をもつ。信号点を16PSKの角度上に配置しているので、16PSKにより復調できるとともに、信号点をグルーピングしてあるためQPSK受信機でも復調できる。また直交座標上にも配置してあるため16−SRQAMでも復調できる。QPSK、16PSK、16−SRQAMの3つの間の極座標系と直交座標系C−CDM間の互換性を実現しながら拡張できるという大きな効果がある方式である。
itが再生でき、合計3bit再生できる。
【0085】
次に第3受信機43について述べる。図26は第3受信機43のブロック図で、図21の第2受信機33とほぼ同じ構成となる。違う点は第3データ列再生部234が追加されていることと識別再生回路に8値の識別能力があることにある。アンテナ42の半径rがrよりさらに大きくなるため、より信号点間距離の近い信号、例えば32値QAMや64値QAMも復調できる。このため、64値QAMを復調するため、第1識別再生回路136は検信号波に対し、8値のレベルを弁別する必要がある。この場合7つの閾値レベルが存在する。このうち1つは0のため1つの象限には3つの閾値が存在する。
【0086】
図27の信号スペースダイアグラムに示すように、第1象限では3つの閾値が存在する。
【0087】
図27に示すように3つの正規化された閾値、TH164とTH264とTH364が存在する。
【0088】
TH164=(A+A/2)/(A+A
TH264=(A+A/2)/(A+A
TH364=(A+A−A/2)/(A+A
で表わせる。
【0089】
この閾値により、位相検波した受信信号をAM復調することにより、図21で説明した第1データ列と第2データ列と同様にして第3データ列のデータが復調される。図23のように第3データ列は例えば第1副分割信号群181の中の4つの信号点201、202、203、204の弁別により、4値つまり2bitとれる。こうして6bitつまり変形64値QAMの復調が可能となる。
【0090】
この時の復調制御部231は第1データ列再生部232の第1データ列に含まれる復調情報により、m、A、A、Aの値がわかるのでその閾値TH164と TH264とTH364を計算して第1識別再生回路136と第2識別再生回路137に送り、変形64QAM復調を確実に行うことができる。この場合復調情報にはスクランブルがかかっているので許可された受信者しか64QAMを復調できないようにすることもできる。図28は変形64QAMの復調制御部231のフローチャートを示す。(図24)の16値QAMのフローチャートと違う点のみを説明する。図28のステップ304よりステップ320になりm=32ならステップ322の32値QAMを復調する。NOならステップ321でm=64か判別し、ステップ323でAが設定値以下から再生できないため、ステップ30 5に向い、図24と同じフローチャートになり、変形16QAMの復調を行なう。ここでステップ323に戻ると、Aが設定値以上ならステップ324で閾値 の計算を行い、ステップ325で第1、第2識別再生回路へ3つの閾値を送りステップ326で変形64QAMの再生を行い、ステップ327で第1、第2、第3データの再生を行い、ステップ328でエラーレートが大きければステップ305に向い16QAM復調をして小さければ64QAM復調を継続する。
【0091】
ここで、復調に重要な搬送波再生方式について述べる。本発明は変形16QAMや、変形64QAMの第1データ列を4PSK受信機で再生させるところに特徴の一つがある。この場合、通常の4PSK受信機を用いた場合は搬送波の再生が困難となり正常な復調ができない。これを防止するため送信機側と受信機側でいくつかの対策が必要となる。
【0092】
本発明による方法として2通りの方式がある。第1の方式は一定規則基つき間欠的に(2nー1)π/4の角度上の信号点を送る方法である。第2の方式はnπ/8の角度上に略略、全ての信号点を配置し送信する方法である。
【0093】
第一の方法は、図38に示したように4つの角度、π/4、3π/4、5π/4、7π/4の角度上にある信号点例えば信号点83、85の信号を送る時、図38の送信信号のタイムチャート図の中のタイムスロット群451のうち斜線で示す間欠的に送られる同期タイムスロット452、453、454、455をある一定の規則に基ずき設定する。そして、この期間中に必ず上記角度上の8つの信号点の中のひとつの信号点を送信する。それ以外のタイムスロットでは任意の信号点を送信する。そして送信機1は、このタイムスロットを送る上記の規則を図41に示すデータの同期タイミング情報部499に配置して送信する。
【0094】
この場合の送信信号の内容を図41を用いてさらに詳しく説明すると同期タイムスロット452、453、454、455を含むタイムスロット群451は1つの単位データ列491、Dnを構成する。
【0095】
この信号には同期タイミング情報の規則に基づき間欠的に同期タイムスロットが配置されているので、この配置規則がわかれば、同期タイムスロットにある情報を抽出することにより搬送波再生は容易にできる。
【0096】
一方データ列492のフレームの先頭部分には、Sで示す同期領域493がありこれは斜線で示す同期タイムスロットだけで構成されている。この構成により上記の搬送波再生用の抽出情報が多くなるので4PSK受信機の搬送波再生が確実にしかも早くできるという効果がある。
【0097】
この同期領域493は、S1、S2、S3で示す同期部496、497、498、等を含み、この部分には、同期のためのユニークワードや前述の復調情報が入っている。さらにIで示す位相同期信号配置情報部499もあり、この中に は、位相同期タイムスロットの配置間隔の情報や配置規則の情報等の情報が入っている。
【0098】
位相同期タイムスロットの領域の信号点は特定の位相しかもたないため搬送波は4PSK受信機でも再生できるため、位相同期部配置情報Iの内容は確実に 再生できるため、この情報入手後は搬送波を確実に再生できる。
【0099】
図41の同期領域493の次に復調情報部501があり、変形多値QAM信号を復調するときに必要なスレシホルド電圧に関する復調情報が入っている。この情報は多値QAMの復調に重要なので、図41の同期領域502のように同期領域の中に復調情報502を入れると復調情報の入手がより確実になる。
【0100】
図42はTDMA方式によりバースト状の信号を送る場合の信号配置図である。図41との違いはデータ列492、Dnと他のデータ列との間にガードタイム521が設けられ、この期間中、送信信号は送信されない。またデータ列492の先頭部には同期をとるための同期部522が設けられている。この期間中は前述の(2n−1)π/4の位相の信号点しか送信されない。従って4PSKの復調器でも搬送波が再生できる。こうしてTDMA方式でも同期及び搬送波再生が可能となる。
【0101】
次に図19の第1受信機23の搬送波再生方式について図43と図44を用いて詳しく述べる。図43において入力した受信信号は入力回路24に入り、同期検波回路541で同期検波された復調信号の1つは出力回路542に送られ出力され、第1データ列が再生される。抽出タイミング制御回路543で図41の位相同期部配置情報部499が再生され、どのタイミングで(2n−1)π/4の位相同期部の信号が入ってくるかわかり、図44のような間欠的な位相同期制御信号561が送られる。復調信号は逓倍回路545に送られ、4逓倍されて搬送波再生制御回路54に送られる。図44の信号562のように真の位相情報563の信号とそれ以外の信号を含む。タイミングチャート564の中の斜線に示すように(2nー1)π/4の位相の信号点からなる位相同期タイムスロット452が間欠的に含まれる。これを位相同期制御信号564を用いて搬送波再生制御回路544により、サンプリングすることにより位相標本信号565が得られる。これをサンプリングホールドすることにより、所定の位相信号566が得られる。この信号はループフィルタ546を通り、VCO547に送られ搬送波が再生され、同期検波回路541に送られる。こうして図39の斜線に示すような(2nー1)π/4の位相の信号点が抽出される。この信号を基に4逓倍方式により正確な搬送波が再生できる。この時、複数の位相が再生されるが図41の同期部496にユニークワードを入れることににより、搬送波の絶対位相を特定できる。
【0102】
図40のように変形64QAM信号を送信する場合、略略(2nー1)π/4の位相の斜線で示す位相同期領域471の中の信号点に対してのみ位相同期タイムスロット452、452b等を送信機は送る。このため通常の4PSK受信機では搬送波は再生できないが、4PSKの第1受信機23でも、本発明の搬送波再生回路を装備することのより搬送波が再生できるという効果がある。
【0103】
以上はコスタス方式の搬送波再生回路を用いた場合である。次に逆変調方式搬送波再生回路に本発明を用いた場合を説明する。
【0104】
図45は本発明の逆変調方式搬送波再生回路を示す。入力回路24からの受信信号は同期検波回路541により、復調信号が再生される。一方、第1遅延回路591により遅延された入力信号は4相位変調器592において上記復調信号により逆復調され搬送波信号となる。搬送波再生制御回路544を通過できた上記搬送波信号は、位相比較器593に送られる。一方VCO547からの再生搬送波は第2遅延回路594により、遅延され、位相比較器593で前述の逆変調搬送波信号と位相比較され、位相差信号はループフィルタ546を通してVCO547に供給され、受信搬送波と同位相の搬送波が再生される。この場合、図43のコスタス形搬送波再生回路と同様にして、抽出タイミング制御回路543は図39の斜線で示した領域の信号点のみの位相情報をサンプリングさせるので16QAMでも64QAMでも、第1受信機23の4PSKの変調器で搬送波を再生できる。
【0105】
次に、16逓倍方式により搬送波を再生する方式について述べる。図2の送信機1は、図46に示すように変形16QAMの信号点をnπ/8の位相に配置して変調および送信を行なう。図19の第1受信機23の方では、図48に示すような16逓倍回路661をもつコスタス型の搬送波再生回路を用いることにより、搬送波が再生できる。16逓倍回路661により、図46のようなnπ/8の位相の信号点は第1象現に縮退されるためループフィルタ546とVCO541により搬送波が再生できる。ユニークワードを同期領域に配置することにより16相から絶対位相を抽出することもできる。
【0106】
次に16逓倍回路の構成を説明する。復調信号から和回路662と差回路663により、和信号、差信号を作り、乗算器664で掛け合わせてcos2θをつくる。また乗算器665ではsin2θをつくる。これらを乗算器666で乗算し、sin4θをつくる。
【0107】
sin2θとcos2θから、同様にして、和回路667差回路668と乗算器670によりsin8θをつくる。和回路671と差回路672と乗算器によりcon8θをつくる。そして乗算器674によりsin16θをつくることにより16逓倍ができる。
【0108】
以上のような16逓倍方式により、図46のような信号点配置をした変形16QAM信号の全ての信号点の搬送波を特定の信号点を抽出することなしに再生できるという大きな効果がある。
【0109】
また図47のような配置をした変形64QAM信号の搬送波も再生できるが、いくつかの信号点は同期領域471より若干ずれているので、復調時エラーレートが増えてしまう。
【0110】
この対策として2つの方法がある。1つは同期領域をはずれた信号点の信号を送信しないことである情報量は減るが構成は簡単になるという効果がある。もう1つは図38で説明したように同期タイムスロットを設けることである。タイムスロット群451の中の同期タイムスロットの期間中に斜線で示すnπ/8の位相の同期位相領域471、471a等の信号点を送ることにより、この期間中に正確に同期をとることができるため位相誤差がすくなくなる。
【0111】
以上のようにして16逓倍方式により、簡単な受信機の構成で4PSK受信機により変形16QAMや変形64QAMの信号の搬送波を再生できるという大きな効果がある。また、さらに同期タイムスロットを設定した場合、変形64QAMの搬送波再生時の位相精度を上げるという効果が得られる。
【0112】
以上詳しく述べたように本発明の伝送装置を用いることにより、1つの電波帯域で複数のデータを階層構造で同時に伝送することができる。
【0113】
この場合に、一つの送信機に対し異なる受信感度と復調能力をもつ3つの階層の受信機を設定することにより、受信機の投資に見合ったデータ量を復調できるという特長がある。まず小さなアンテナと低分解能であるが低コストの第1受信機を購入した人受信者は第1データ列を復調再生できる。次に、中型のアンテナと中分解能の高コストの第2受信機を購入した受信者は第1、第2データ列を再生できる。また、大型のアンテナと高分解能の、かなり高コストの第3受信機を購入した人は第1、第2、第3データ列の全て復調再生できる。
【0114】
もし第1受信機を家庭用デジタル衛星放送受信機にすれば多数の一般消費者に受け容れられるような低い価格で受信機を実現できる。第2受信機は当初は大型のアンテナを必要とする上に高コストのため消費者全般には受け容れられるものではないがHDTVを視聴したい人々には多少高くても意味がある。第3受信機は衛星出力が増加するまでの間かなり大型の産業用アンテナが必要で家庭用には現実的でなく産業用途に当初は適している。例えば超高解像HDTV信号を送り、衛星により各地の映画館に伝送すれば、映画館をビデオにより電子化できる。このばあい映画館やビデオシアターの運営コストが安くなるという効果もある。
【0115】
以上のように本発明をTV伝送に応用した場合、3つの画質の映像サービスを1つの電波の周波数帯域で提供でき、しかもお互いに両立するという大きな効果がある。実施例では4PSK、変形8QAM、変形16QAM、変形64QAMの例を示したが、32QAMや256QAMでも実現できる。 また、図58や図68(a)(b)のような4値もしくは8値のASK信号に適用することもできる。また,8PSK,16PSK、32PSKでも実施できる。また実施例では衛星伝送の例を示したが地上伝送や有線伝送でも同様にして実現できることはいうまでもない。
【0116】
(実施例2)
実施例2は実施例1で説明した物理階層構造をエラー訂正能力の差別化等により論理的にさらに分割し、論理的な階層構造を追加したものである。実施例1の場合それぞれの階層チャンネルは電気信号レベルつまり物理的な復調能力が異なる。これに対し実施例2ではエラー訂正能力等の論理的な再生能力が異なる。具体的には例えばDの階層チャンネルの中のデータを例えばD1−1とD1−2の2つ に分割し、この分割データの1つ例えばD1−1データのエラー訂正能力をD1−2データより高め、エラー訂正能力を差別化することより、復調再生時にD1−1とD1−2のデータのエラー後調能力が異なるため、送信信号のC/N値を低くしていった場合、D1−2が再生できない信号レベルにおいてもD1−1は設定したエラーレート内に収まり原信号を再生できる。これは論理的な階層構造ということができる。
【0117】
つまり、変調階層チャンネルのデータを分割し、誤り訂正符号と積符号の使用等の誤り訂正の符号間距離の大きさを差別化することによ誤り訂正能力による論理的な階層構造が追加され、さらに細かい階層伝送が可能となる。
【0118】
これを用いると、DチャンネルはD1−1,D1−2の2つのサブチャンネル,DチャンネルはD2−1,D2−2の2つのサブチャンネルに増える。
【0119】
これを入力信号のC/N値と階層チャンネル番号の図87を用いて説明すると、階層チャンネルD1−1は最も低い入力信号で再生できる。このCN値をdとす ると、CN=dの時、D1−1は再生されるがD1−2,D2−1,D2−2は再生されない。次にCN=C以上になるとD1−2がさらに再生され、CN=bの時D2−1が加わり、CN=aの時D2−2が加わる。このようにCNが上がるにつれて、再生可能 な階層の総数が増えていく。逆をいうとCNが下がるにつれて、再生可能な階層の総数が減っていく。これを図86の伝送距離と再生可能CN値の図で説明する。一般的に図86実線861に示すように伝送距離が長くなるに従い、受信信号のC/N値は低下する。図85で説明したCN=aとなる地点の送信アンテナからの距離をLaとし,CN=bではLb,CN=CではLc,CN=dではLd,CN=eではLeとなるとする。送信アンテナよりLdの距離より迫い地域は図85で説明したようにD1−1チャンネルのみが再生できる。このD1−1の受信可能範囲を斜線の領域862で示す。図から明らかなようにD1−1チャンネルは一 番広い領域で再生できる。同様にしてD1−2チャンネルは送信アンテナより距離 Lc以内の領域863で再生できる。距離Lc以内の範囲では領域862も含まれるためD1−1チャンネルも再生できる。同様にして領域864ではD2−1チャンネルが再生でき、領域865ではD2−2チャンネルが再生可能となる。このよう にして、CN値の劣化に伴いない伝送チャンネルが段階的に減少する階層型伝送ができる。データ構造を分離して階層構造にし、本発明の多値伝送を用いることにより、アナログ伝送のようにC/Nの劣化に伴いデータ量が次第に減少する階層型の伝送が可能となるという効果がある。
【0120】
次に、具体的な構成を述べる。ここでは物理階層2層、論理階層2層の実施例を述べる。図87は送信機1のブロック図である。基本的には実施例1で説明した図2の送信機のブロック図と同じなので詳しい説明は省略するが、エラー訂正符号エンコーダが付加されている点が異なる。これをECCエンコーダと略す。分離回路3は1−1、1−2、2−1、2−2の4つの出力をもち、入力信号をD1−1、D1−2、 D2−1、D2−2の4つの信号に分離して出力する。このうち、D1−1、D1−2信号は第1ECCエンコーダ871aに入力され、各々、主ECCエンコーダ872aと副ECCエンコーダ873aに送られ、誤り訂正の符号化がなされる。
【0121】
ここで主ECCエンコーダ872aは副ECCエンコーダ873aよりも強力なエラー訂正能力をもっている。このため、図85のCN−階層チャンネルのグラフで説明したように、復調再生時、D1−1チャンネルはD1−2チャンネルより低いC/N値においてもD1−1は基準エラーレート以下で再生できる。D1−1はD1−2よりC/Nの低下に強い論理的な階層構造となっている。誤り訂正されたD1−1、D1−2信号は合成器874aでD信号に合成され、変調器4に入力される。一方、D2−1、D2−2信号は第2ECCエンコーダ871bの中の各々主エンコーダ872bと副ECCエンコーダ873bにより誤り訂正符号化され合成器874bによりD信号に合成され、変調器4により入力される。主ECCエンコーダ 872bは副ECCエンコーダ873bよりエラー訂正能力が高い。この場合、変調器4はD信号、D信号より階層型の変調信号を作り、送信部5より送信される。以上のように図87の送信機1はまず実施例1で説明した変調によるD 、Dの2層の物理階層構造をもっている。この説明は既に述べた。次に、エラ ー訂正能力の差別化によりD1−1とD1−2叉はD2−1、D2−2の各々2層の論理的階層構造をもっている。
【0122】
次にこの信号を受信する状態を説明する。図88は受信機のブロック図である。図87の送信機の送信信号を受信した第2受信機33の基本構成は、実施例1の図21で説明した第2受信機33とほぼ同じ構成である。ECCデコーダ876a、876bを追加した点が異なる。この場合、QAM変復調の例を示すが、図58や図68(a)(b)のような4値もしくは8値のVSB等のASK信号に適用することもできる。また、PSK、FSK変復調でもよい。
【0123】
さて、図88において、受信された信号は復調器35によりD、D信号として再生され分離器3a、3bにより、各々D1−1とD1−2、D2−1、D2−2の4つの信号がつくられ、第1ECCデコーダ876aと第2ECCデコーダ876bに入力される。第1ECCデコーダ876aでは、D1−1信号が主ECCデコーダ 877aにより誤り訂正されて合成部37に送られる。一方、D1−2信号は副E CCデコーダ878aにより誤り訂正され合成部37に送られる。同様にして第2ECCデコーダ876bにおいてD2−1信号は主ECCデコーダ877bにお いて、D2−2信号は副ECCデコーダ878bにおいて誤り訂正され、合成部37に入力される。誤り訂正されたD1−1、D1−2、D2−1、D2−2信号は合成部37において1つの信号となり出力部36より出力される。
【0124】
この場合、論理階層構造によりD1−1はD1−2より、またD2−1はD2−2より誤り訂正能力が高いため図85で説明したように、入力信号のC/N値がより低い状態においても所定の誤り率が得られ、原信号を再生できる。
【0125】
具体的にHigh Code Gainの主ECCデコーダ877a,877bとLow Code Gainの副ECCデコーダ878a,878bの間に誤り訂正能力の差別化を行う方法を述べる。副ECCデコーダに図165(b)のECC Decoderの図に示すようなリードソロモン符号やBCH符号のような標準的な符号間距離の符号化方式を用いた場合、主ECCデコーダにリードソロモン符号とリードソロモン符号の両者の積符号や長符号化方式や図128(d)(e)(f)に示すTrellis Decoder744p、744q、744rを用 いた誤り訂正の符号間距離の大きい符号化方式を用いることにより誤り訂正能力つまりCode Gainに差をつけることができる。こうして論理的階層構造を実現できる。符号間距離を大きくする方法は様々な方法が知られているため他の方式に関しては省略する。本発明は基本的にはどの方式も適用できる。
【0126】
また図160、図167のブロック図に示すように送信部にインターリーバー744Kを、受信部にデインターリーバー759K、936bを設け、図168(a)のInter leave Table954により、インターリーブをかけ、デインター リーバー936bのデインターリーブRAM936×で、デコードすることにより、伝送系のバーストエラーに対して強い伝送が可能となり、画像が安定する。
【0127】
ここで論理的な階層構造を図89のC/Nと誤り訂正後のエラーレートの関係図を用いて説明する。図89において、直線881はD1−1チャンネルのC/N とエラーレートの関係を示し、直線882はD1−2チャンネルのC/Nと訂正後 のエラーレートの関係を示す。
【0128】
入力信号のC/N値が小さくなればなる程、訂正後のデータのエラーレートは大きくなる。一定のC/N値以下では誤り訂正後のエラーレートがシステム設計時の基準エラーレートEth以下に収まらず原データが正常に再生されない。さて、図89において徐々にC/Nを上げてゆくとD1−1信号の直線881が示す ようにC/Nがe以下の場合Dチャンネルの復調ができない。e≦C/N<d の場合Dチャンネルの復調はできるが、D1−1チャンネルのエラーレートはEthを上回り、原データを正常に再生できない。
【0129】
C/N=dの時、D1−1は誤り訂正能力がD1−2より高いため、誤り訂正後のエラーレートは点885dに示すようにEth以下になり、データを再生できる。一方、D1−2の誤り訂正能力はD1−1ほど高くないため訂正後のエラーレートがD1−1ほど低くないため訂正後のエラーレートがEとEthを上回るため再生できない。従ってこの場合D1−1のみが再生できる。
【0130】
C/Nが向上してC/N=Cになった時、D1−2の誤り訂正後のエラーレート が点885Cに示すようにEthに達するため、再生可能となる。この時点ではD2−1、D2−2つまりDチャンネルの復調は不確実な状況にある。C/Nの向上 に伴い、C/N=b’においてDチャンネルが確実に復調できるようになる。
【0131】
さらにC/Nが向上しC/N=bになった時点で、D2−1のエラーレートが点 885bに示すようにEthまで減少し、D2−1が再生できるようになる。この 時、D2−2のエラーレートはEthより大きいため再生できない。C/N=aに なって点885aに示すようにD2−2のエラーレートがEthにまで減少しD2−2チャンネルが再生できるようになる。
【0132】
このようにして、誤り訂正能力の差別化を用いることにより物理階層D、Dチャンネルをさらに2層の論理階層を2分割し、計4層の階層伝送ができるという効果が得られる。
【0133】
この場合、データ構造を高階層のデータが欠落しても原信号の一部が再生できるような階層構造にし、本発明の多値伝送と組み合わせることにより、アナログ伝送のようにC/Nの劣化に伴いデータ量が次第に減少する階層型伝送が可能となるという効果がある。特に、近年の画像圧縮技術は急速に進歩しているため、画像圧縮データを階層構造とし階層伝送と組み合わせた場合、同一地点間において、アナログ伝送よりはるかに高画質の映像を伝送すると同時に、アナログ伝送のように段階的に受信信号レベルに応じて画質を低くしながら広い地域で受信できる。このように従来のデジタル映像伝送にはなかった階層伝送の効果をデジタルによる高画質を保ちながら得ることができる。
【0134】
また、画像Segmentデータのアドレスデータや画像圧縮時の基準画像データや、図66のラスクランブル部に示すスクランブル解除データや、フレーム同期信号等のHDTV信号の画像伸長に最も重要なデータをHigh Priority Data D1−1として図88、図133、図170、図172のH igh code GainのECC Encorder743aで送信し、受信機43のHigh code gainのECC Decoder758で受信する。この方式ではC/Nが劣化して、信号のエラーレートが増えてもHigh Priority Data D1−1のエラーレートはさほど増えないため 、デジタル映像特有の致命的な画質の破壊は防げ、往々に画質が劣化するGraceful Degradationの効果が得られる。図133、図170の変調部749、復調部760は前述の16QAM、32QAMでも、後の実施例4で述べる図57の4VSBや図68の8VSBでも8PSKでもGraceful Degradationの効果が得られる。
【0135】
また、図133、図156に示すように、High Priority Dataを2nd data stream input744の中のECC Encoder744aとTrellis Encoder744bでHigh code gainの誤り符号化を行い、Low Priority dataをECC encoder743aのみでLow code gainの誤り符号化を行うことにより、受信時のHigh Priority dataとLowPriority dataのエラーレートを大きく差をつけることができる。このため伝送系の大巾なC/Nの劣化に対しても、High Priority Dataは受信できるため、自動車TV受信機のように受信条件の悪い受信機のようにC/Nの劣化が激しい用途においても、Low Priority Dataの劣化に伴い、画質は劣化する。しかしHigh Priority Dataは再生されるため画素ブロックの配置情報は再生されるため、画像が破壊されることなく、解像度やノイズが劣化した画像が得られ、視聴者はTV番組をみることが可能となるという著しい効果が得られる。
【0136】
(実施例3)
以下本発明の第3の実施例について図面を参照しながら説明する。
【0137】
図29は実施例3の全体図である。実施例3は本発明の伝送装置をデジタルTV放送システムに用いた例を示し、超高解像度の入力映像402は、第1画像エンコーダー401の入力部403に入力し、分離回路404により、第1データ列と第2データ列と第3データ列に分離され、圧縮回路405により圧縮され出力される。
【0138】
他の入力映像406,407,408は各々第1画像エンコーダー401と同様の構成の第2画像エンコーダー409,410,411により圧縮され出力される。
【0139】
これらの4組のデータのうち、第1データ列の4組の信号は、多重器412の第1多重器413によりTDM方式等の時間的に多重化されて、第1データ列として、送信機1に送られる。
【0140】
第2データ列の信号群の全部もしくは1部は多重器414により多重化され、第2データ列として送信機1に送られる。また、第3データ列の信号群の全部もしくは1部は多重器415により多重化され、第3データ列として送信機1に送られる。
【0141】
これらを受けて送信機1では3つのデータ列を変調器4により実施例1で述べた変調を行い、送信部5によりアンテナ6と伝送路7により、衛星10に送り中継器12により、第1受信機23等の3種の受信機に送られる。
【0142】
第1受信機23では伝送路21により半径rの小径のアンテナ22で受けて 、受信信号の中の第1データ列のみを第1データ列再生部232で再生し、第1画像デコーダー421によりNTSC信号もしくはワイドNTSC信号等の低解像度の映像出力425と426を再生し出力させる。
【0143】
第2受信機33では、半径rの中径のアンテナ32で受けて、第1データ列 再生部232と第2データ列再生部233により第1データ列と第2データ列を再生し、第2画像デコーダー422により、HDTV信号等の高解像度の映像出力427もしくは映像出力425、426を再生し出力させる。
【0144】
第3受信機43では、半径rの大径のアンテナ33で受けて、第1データ列 再生部232と第2データ列再生部233と第3データ列再生部234により、第1データ列と第2データ列と第3データ列を再生し、ビデオシアターや映画館用の超高解像度HDTV等の超高解像度の映像出力428を出力する。映像出力425、4266,427も出力できる。一般のデジタルTV放送は、デジタル送信機51から放送され、第1受信機23で受信した場合、NTSC等の低解像の映像出力426として出力される。
【0145】
では、次に図30の第1画像エンコーダー401のブロック図に基ずき、構成を詳しく述べる。超高解像度の映像信号は入力部403に入力され、分離回路404に送られる。分離回路404ではサブバンドコーディング方式により4つの信号に分離する。QMF等の水平ローパスフィルタ451と水平ハイパスフィルタ452により、水平低域成分と水平高域成分に分離され、サブサンプリング部453,454により、各々の成分はサンプリングレートを半分にした後、水平低域成分は垂直ローパスフィルタ455と垂直ハイパスフィルタ456により、各々水平低域垂直低域信号、略してH信号と水平低域垂直高域信号、略してH信号に分離され、サブサンプリング部457と458により、サンプリングレートを落として圧縮部405に送られる。
【0146】
水平高域成分は、垂直ローパスフィルタ459と垂直ハイパスフィルタ460により、水平高域垂直低域信号、略してH信号と、水平高域垂直低域信号、略してH信号に分離され、サブサンプリング部461,462によりサンプリングレートを下げて、圧縮部405に送られる。
【0147】
圧縮部405ではH信号を第1圧縮部471でDCT等の最適の圧縮を行い第1出力部472より第1データ列として出力する。
【0148】
信号は第2圧縮部473で圧縮され第2出力部464に送られる。H V信号は第3圧縮部463により圧縮され第2出力部464へ送られる。H信号は分離回路465により高解像度映像記号(H1)と超高解像度映像 信号(H2)に分けられ、H1は第2出力部464へ、H2は第3出力部468へ送られる。
【0149】
次に図31を用いて第1画像デコーダー421を説明する。第1画像デコーダー421は第1受信機23からの出力、第1データ列つまりDを入力部501 に入力しデスクランブル部502によりスクランブルを解いた後伸長部503により、前述のH信号に伸長した後画面比率変更回路504と出力部505により画面比率を変更してNTSC信号の画像506、NTSC信号でストライプ画面の画像507、ワイドTVのフル画面の画像508もしくは、ワイドTVのサイドパネル画面の画像509を出力する。この場合、ノンインタレースもしくはインタレースの2つの走査線のタイプが選べる。走査線もNTSCの場合525本と二重描画による1050本が得られる。また、デジタル送信機51からの4PSKの一般のデジタルTV放送を受信した場合は、第1受信機23と第1画像デコーダ421によりTV画像を復調、再生できる。次に図32の第2画像デコーダーのブロック図を用いて第2画像デコーダーを説明する。まず第2受信機33からのD信号は第1入力部521より入力し、第1伸長部522で伸長さ れ、オーバーサンプリング部523により2倍のサンプリングレートになり垂直ローパスィルタ524により、H信号が再生される。D信号は第2入力部 530より入力し、分離回路531により3つの信号に分離され、第2伸長部532と第3伸長部533と、第3伸長部534により各々伸長及び、デスクランブルされ、オーバーサンプリング部535、536、537により2倍のサンプリングレートとなり、垂直ハイパスフィルター538、垂直ローパスフィルタ539、垂直ハイパスフィルタ540により送られる。H信号とH信号は加算器525で加算され、オーバーサンプリング部541と水平ローパスフィルター542により水平低域映像信号となり、加算器543に送られる。H信号とH1信号は加算器526により加算され、オーバーサンプリング部544と水平ハイパスフィルター545により水平高域映像信号になり加算器543によりHDTV等の高解像度映像信号HD信号となり出力部546からHDTV等の画像出力547が出力される。場合によりNTSC信号も出力される。
【0150】
図33は第3画像デコーダーのブロック図でD信号は第1入力部521から D信号は第2入力部530から入力し高域画像デコーダー527により前述の 手順でHD信号が再生される。D信号は第3入力部551より入力し超高域部 画像デコーダー552により伸長、デスクランブル、および合成されH2信号が再生される。この信号はHD信号と合成器553で合成され超高解像度TV信号、S−HD信号となり出力部554より超高解像度映像信号555が出力される。
【0151】
次に図29の説明で触れた多重器401の具体的な多重化方法について述べる。
【0152】
図34はデータ配列図であり、第1データ列、Dと第2データ列、Dと第3データ列Dに6つのNTSCチャンネルL1、L2、L3、L4、L5、L6 と6つのHDTVチャンネルM1〜M6と6つのS−HDTVチャンネルH1〜 H6をTの期間中に、時間軸上にどう配置するかを描いたものである。図34はまずTの期間にD信号にL1からL6をTDM方式等で時間多重により配置す るものである。Dのドメイン601に第1チャンネルのH信号を送る。次 にD信号のドメイン602には第1チャンネルに相当する時間領域に第1チャ ンネルのHDTVとNTSCとの差分情報M1つまり、前述のH信号とH V信号とH1信号を送る。またD信号のドメイン603には第1チャンネルのスーパーHDTV差分情報H1,すなわち図30で説明したHー2H1を送る。
【0153】
ここで第1チャンネルのTV局を選択した場合を説明する。まず小型アンテナと第1受信機23と第1画像デコーダ421のシステムをもつ一般の受信者は図31のNTSCもしくはワイドNTSCのTV信号が得られる。次に中型アンテナと第2受付信機33と第2画像エンコーダ422をもつ特定の受信者はチャンネル1を選択した場合第1データ列、Dのドメイン601と第2データ列、Dのドメイン602の信号を合成してチャンネル1のNTSC番組と同じ番組内容のHDTV信号を得る。
【0154】
大型アンテナと多値復調できる第3受信機43と第3画像デコーダー423をもつ映画館等の一部の受信者はDのドメイン601とDのドメイン602とDのドメイン603の信号を合成し、チャンネル1のNTSCと同じ番組内容で 映画館用の画質の超解像度HDTV信号を得る。2から3までの他のチャンネルも同様にして再生される。
【0155】
図35は別のドメインの構成である。まずNTSCの第1チャンネルはL1に配置されている。このL1はD信号の第1タイムドメインのドメイン601の 位置にあり、先頭部にNTSC間のデスクランブル情報と実施例1で説明した復調情報を含む情報S11が入っている。次にHDTVの第1チャンネルはL1とM1に分割されて入っている。M1はHDTVとNTSCとの差分情報であり、Dのドメイン602とドメイン611の両方に入っている。この場合6Mbp sのNTSC圧縮信号を採用しL1に収容すると、M1の帯域は2倍の12Mbpsになる。L1とM1とを合わせると18Mbpsの帯域が第2受信機33と第2画像デコーダ423から復調再生可能である。一方、現在提案されている圧縮方法を用い約15Mbpsの帯域でHDTV圧縮信号を実現することができる。従って図35の配置でチャンネル1でHDTVとNTSCを同時に放送できる。この場合チャンネル2ではHDTVの再生はできない。S21はHDTVのデスクランブル情報である。また、スーパーHDTV信号はL1とM1とH1に分割して放送される。スーパーHDTVの差分情報はDのドメイン603,61 2,613を用い、NTSCを6Mbpsに設定した場合、合計36Mbps送れ、圧縮を高くすれば映画館用画質の走査線約2000本のスーパーHDTV信号も伝送できる。
【0156】
図36の配置図はDで6つのタイムドメインを占有させスーパーHDTV信 号を伝送した場合を示す。NTSC圧縮信号を6Mbpsに設定した場合9倍の54Mbpsが伝送できる。このためより高画質のスーパーHDTVを伝送できる。
【0157】
以上は、送信信号の電波の水平もしくは垂直の偏波面の片方を利用する場合である。ここで水平と垂直の2つの偏波面を使うことにより、周波数利用効率は2倍となる。以下に説明をする。
【0158】
図49は第1データ列の水平偏波信号DV1と垂直偏波信号DH1及び第2データ列の同じくDV2とDH2、第3データ列のDV3とDH3の信号配置図を示す。この場合、第1データ列の垂直偏波信号DV1にNTSC等の低域TV信号が入っており第1データ列の水平偏波信号DH1に高域TV信号が入っている。従って、垂直偏波アンテナしかもっていない第1受信機23は,NTSC等の低域信号を再生できる。一方、垂直、水平の両方向の偏波アンテナをもつ第1受信機23は、例えば、LとM信号を合成しHDTV信号を得ることができる。つまり、第1受信機23を用いた場合、アンテナの能力により、一方ではNTSCが、他方ではNTSCとHDTVが再生できるため2方式が両立するという大きな効果がある。
【0159】
図50はTDMA方式にした場合で、各データバースト721の先頭部に同期部731とカード部741が設けられている。又、フレームの先頭部には同期情報部720が設けられている。この場合は、各タイムスロット群が、各々1つのチャンネルが割りあてられている。例えば、第1タイムスロット750で第1チャンネルの全く同じ番組のNTSC、HDTV、スーパーHDTVを送ることができる。各々のタイムスロット750〜750eが完全に独立している。従って特定の放送局が特定のタイムスロットを用いてTDMA方式で放送する場合、他局と独立してNTSC、HDTV、スーパーHDTVの放送ができるという効果がある。又、受信側も水平偏波アンテナで第1受信機23をもつ構成の場合NTSCTV信号を両偏波アンテナなら、HDTVを再生できる。第2受信機33にすると低解像度のスーパーHDTVを再生できる。第3受信機43にするとスーパーHDTV信号を完全に再生できる。以上のように両立性のある放送システムを構築出来る。この場合、図50のような配置で、バースト状のTDMA方式でなく、図49のような連続信号の時間多重も可能である。また図51に示すような信号配置にすればより高解度のHDTV信号を再生できる。
【0160】
以上述べたように実施例3により超高解像度型HDTV、HDTVとNTSC−TVの3つの信号の両立性のあるデジタルTV放送が可能になるという顕著な 効果がある。とくに映画館等に伝送した場合、映像を電子化することができるという新たな効果がある。
【0161】
ここで、本発明による変形QAMをSRQAMと呼び、具体的なエラーレートについて述べる。
【0162】
まず、16SRQAMのエラーレートを計算する。図99は16SRQAMの信号点のベクトル図である。第1象限において、16QAMの場合、信号点83a、83b、84a、85、83a等の各16ヶの信号点の間隔は等間隔であり、全て2δである。
【0163】
16QAMの信号点83aは座標軸のI軸、Q軸よりδの距離にある。ここで16SRQAMにする場合、nをシフト値と定義すると、信号点83aはシフトして、座標軸からの距離をnδの位置の信号点83へ移動させる。この場合nは
0<n<3
である。また他の信号点84a、86aもシフトして信号点84、86の位置に移動する。
【0164】
第1データ列の誤り率をPe1とすると
【0165】
【数1】

Figure 2004032747
【0166】
第2データ列の誤り率をPe2とすると
【0167】
【数2】
Figure 2004032747
【0168】
となる。
次に36SRQAMもしくは32SRQAMのエラーレートを計算する。図100は36SRQAMの信号ベクトル図である。第1象限において36QAMの信号点間距離は2δであると定義する。
【0169】
36QAMの信号点83aは座標軸よりδの距離にある。この信号点83aは36SRQAMになると信号点83の位置にシフトし、座標軸よりnδの距離となる。各々の信号点はシフトして信号点83、84、85、86、97、98、99、100、101となる。9ヶの信号点からなる信号点群90を一つの信号点とみなして、変形4PSK受信機で受信し、第1データ列Dのみー再生した 場合の誤り率をPe1とし、信号点群90の中の9個の信号点を各々弁別し、第2データ列Dを再生した場合の誤り率をPe2とすると
【0170】
【数3】
Figure 2004032747
【0171】
となる。
この場合、図101のC/N〜エラーレート図はエラーレートPeと伝送系のC/Nとの関係を計算した一例を示す。曲線900は比較のため従来方式の32QAMのエラーレートを示す。直線905はエラーレートが10の−1.5乗の直線を示す。本発明のSRQAMのシフト量nを1.5とした場合の第1階層Dのエラーレートは曲線901aとなり、エラーレートが10−1.5において曲線 900の32QAMに対してC/N値が5dB下がってもDは同等のエラーレ ートで再生できるという効果がある。
【0172】
次にn=1.5の場合の第2階層Dのエラーレートは曲線902aで示され る。エラーレートが10−1.5において、曲線900に示す32QAMに比べてC/Nを2.5dB上げないと同等のエラーレートで再生できない。曲線901b、曲線902bはn=2.0の場合のD、Dを示す。曲線902CはDを示 す。これをまとめると、エラーレートが10の−1.5乗の値において22n= 1.5、2.0、2.5の時、32QAMに比べて各々Dは5、8、10dB 改善され、Dは2.5dB劣化する。
【0173】
32SRQAMの場合にシフト量nを変化させた場合に所定のエラーレートを得るのに必要な第1データ列Dと第2データ列DのC/N値を図103のシフト量nとC/Nの関係図で示す。図103をみると明らかなように、nが0.8以上であれば、階層伝送つまり第1データ列Dと第2データ列Dの伝送に必要なC/N値の差が生まれ、本発明の効果が生じることがわかる。従って、32SRQAMの場合n>0.85の条件下で効果がある。16SRQAMの場合のエラーレートは図102のC/Nとエラーレートの関係図のようになる。
【0174】
図102において曲線900は16QAMのエラーレートを示す。曲線901a、901b、901cは各々第1データ列Dのn=1.2、1.5、1.8 の 場合のエラーレートを示す。曲線902a、902b、902cは各々第2 データ列Dのn=1.2、1.5、1.8の場合のエラーレートを示す。
【0175】
図104のシフト量nとC/Nの関係図は16SRQAMの場合にシフト量nを変化させた場合に特定のエラーレートを得るのに必要な第1データ列Dと第 2データ列DのC/Nの値を示したものである。図104から明らかなように 16SRQAMの場合n>0.9であれば本発明の階層伝送が可能となることがわかる。以上からn>0.9なら階層伝送が成立する。
【0176】
ここで具体的にデジタルTVの地上放送に本発明のSRQAMを適用した場合の一例を示す。図105は地上放送時の送信アンテナと受信アンテナとの距離と、信号レベルとの関係図を示す。曲線911は送信アンテナの高さが1250ftの場合の受信アンテナの信号レベルを示す。まず、現在検討が進められているデジタルTV放送方式において要求される伝送系の要求エラーレートを10の−1.5乗と仮定する。領域912はノイズレベルを示し、点910はC/N=15dBになる地点で従来方式の32QAM方式の受信限界点を示す。このL=60mileの地点においてデジタルのHDTV放送が受信できる。
【0177】
しかし、天候等の受信条件の悪化により時間的にC/Nは5dBの巾で変動する。C/N位が閾値に近い受信状況においてC/Nが低下すると急激にHDTVの受信が不能となる問題を持っている。また地形や建築物の影響により、少なくとも10dB程度の変動が見込まれ、60mileの半径内の全ての地点で受信できる訳でない。この場合、アナログと違いデジタルの場合完全に映像が伝送できない。従って従来のデジタルTV放送方式のサービスエリアは不確実なものであった。
【0178】
一方、本発明の32SRQAMもしくは図68に示す8−VSBの場合、前述のように図133、図137の構成により3層の階層となる。第1ー1階層D1−1でMPEGレベルの低解像度NTSC信号を送り、第1−2階層D−2でNTSC等の中解像度TV成分を送り、第2階層DでHDTVの高域成分を送ることができ る。例えば図105において第1−2階層のサービスエリアは点910aのように 70mile地点まで拡大し、第2階層は910bのように、55mile地点まで後退する。図106の32SRQAMのサービスエリア図はこの場合のサービスエリアの面積の違いを示す。図106はコンピュータシミュレーションを行い、図53のサービスエリア図をより具体的に計算したものである。図106において領域708、703c、703a、703b、712は各々従来方式の32QAMのサービスエリア、第1−1階層D1−1のサービスエリア、第1−2階層D−2のサービスエリア、第2階層Dのサービスエリア、隣接アナログ局のサービス エリアを示す。このうち、従来方式の32QAMのサービスエリアのデータは従来開示されているデータを用いている。
【0179】
従来方式の32QAMの放送方式では名目上60マイルのサービスエリアを設定できる。しかし、実際は天候や地形の条件変化により受信限界地近傍においてきわめて受信状態が不安定であった。
【0180】
しかし、本発明の36SRQAMを用い、第1−1階層D1−1でMPEG1グレードの低域TV成分を第1−2階層D1−2でNTSCグレードの 中域TV成分を送信 し、第2階層DでHDTVの高域TV成分を送信することにより、図106の ように高解像度グレードのHDTVのサービスエリアの半径が5マイル縮小するものの、中解像度グレードのEDTVのサービスエリアの半径が10マイル以上拡大し、低解像度のLDTVのサービスエリアは18マイル拡大するという効果が生まれる。図107はシフトファクターnもしくはs=1.8の場合のサービスエリアを示し、図135は図107のサービスエリアを面積で示したものです。
【0181】
このことにより、一番目に従来方式では、受信条件が悪い地域において存在した受信不能地域においても本発明のSRQAM方式を適用することにより、少なくとも設定したサービスエリア内においては殆んどの受信機で中解像度もしくは低解像度グレードでTV放送を受信できるような送信が可能となる。従って通常のQAMでは発生するビルかげや低地の受信不能領域と隣接アナログ局からの妨害を受けるような地域において本発明を用いることによりこの受信不能地域が大巾に減少し、これに伴い実質的な受信者数を増大できる。
【0182】
二番目に従来のデジタルTV放送方式では高価なHDTV受信機と受像機をもつ受信者しか放送を受信できなかったため、サービスエリア内においても一部の受信者しか視聴できなかった。しかし本発明では従来のNTSCやPALやSECAM方式の従来型のTV受像機を持っている受信者もデジタル受信機のみを増設することにより、デジタルHDTV放送の番組をNTSCグレードもしくはLDTVグレードではあるが受信可能になるという効果がある。このため受信者はより少ない経済的負担で番組が視聴できる。
【0183】
同時に総受信者数が増えるためTV送信者側はより多くの視聴者を得られるためTV事業としての経営がより安定するという社会的効果が生まれる。
【0184】
三番目に中低解像度グレードの受信地域の面積はn=2.5の場合、36%従来方式に比して拡大する。拡大に応じて受信者が増える。サービスエリアの拡大と受信者数の増加によりその分TV事業者の事業収入が増大する。このことによりデジタル放送の事業リスクが減りデジタルTV放送の普及が早まることが期待できる。
【0185】
さて、図107の32SRQAMのサービスエリア図にみるように、nもしくはs=1.8の場合も同様の効果が得られる。シフト値nを変更することにより 、各々の放 送局がHDTV受像機とNTSCTV受像機の分布状況等の地域特 有の条件や事情に応じてnを変更し、SRQAMのDとDのサービスエリア703aと703bを最適な条件に設定することにより、受信者は最大の満足を放送局は最大の受信者数を得ることができる。
【0186】
この場合
n>1.0
の時、以上のような効果が得られる。
従って、32SRQAMの場合nは
1<n<5
となる。
同様にして16SRQAMの場合nは
1<n<3
となる。
【0187】
この場合図99、図100のようにシフトさせて第1と第2階層を得るSRQAM方式において、16SRQAM、32SRQAM、64SRQAMにおいてnが1.0以上であれば、地上放送において本発明の効果が得られる。
【0188】
実施例では映像信号を伝送した場合を説明したが音声信号を高域部もしくは高分解能部と低域部もしくは低分解能部にわけ、それぞれ第2データ列、第1データ列として本発明の伝送方式を用いて伝送すると、同様の効果が得られる。
【0189】
PCM放送、ラジオ、携帯電話に用いるとサービスエリアが広がるという効果がある。
【0190】
また、実施例3では図133に示すように時間分割多重(TDM)方式と組み合わせてTDMによるサブチャンネルを設け、ECC Encoder743a とECC Encoder743bに示すように2つのサブチャンネルのエラー訂正のコードゲインを差別化することにより、各サブチャンネルの閾値に差をつけ多値型伝送のサブチャンネルを増やすことができる。この場合、図137に示すように4VSB、8VSB、16VSBのVSB−ASK信号の2つのサブチャンネルのTrellis Encoder等のECCエンコーダーのCode gainsを変えてもよ い。詳しい説明は後述する実施例6の図131の説明と同じであるため省略する。
【0191】
図131のブロック図は磁気記録再生装置で図137のブロック図は伝送装置である。伝送装置の送信機のUp converter;受信機のDown convertorを各々、磁気記録再生装置の磁気ヘッド記録信号増巾回路、磁気ヘッド再生信号増巾回路に置き換えることにより両者は全く、同じ構成になることがわかる。従って、変復調部の構成と動作は全く同じである。同様にして図84の磁気記録再生システムは図156の伝送システムと同じ構成であることがわかる。また構成を簡単にしたい場合は、図157、更に簡単にしたい場合は図158のような構成にすることができる。
【0192】
図106のシミュレーションにおいては第1−1サブチャンネルD1−1と第1−2サ ブチャンネルD1−2と間に5dBのCoding Gainの差をつけた場合を示している。SRQAMは“C−CDM”とよばれる本発明の信号点符号分割多重方式(Constellation−Code Division Multiplex)をrectangle−QAMに応用したものである。C−CDMはTDMやFDMと独立した多重化方式である。コードに対応した信号点コードを分割することにより、サブチャンネルを得る方式である。この信号点の数を増やすことによりTDMやFDMにはない伝送容量の拡張性が得られる。このことは従来機器とほぼ完全な互換性を保ちながら実現する。このようにC−CDMは優れた効果をもつ。
【0193】
さて、C−CDMとTDMを組み合わせた実施例を用いたが周波数分割多重方式(FDM)と組み合わせても、同様の閾値の緩和効果が生まれる。例えば、TV放送に用いた場合、図108のTV信号の周波数分布図に示すようになる。従来のアナログ放送例えばNTSC方式の信号はスペクトラム725のような周波数分布をしている。一番大きな信号は映像のキャリア722である。カラーのキャリア723や音声のキャリア724はそれほど大きくない。お互いの干渉を避けるため、デジタル放送の信号をFDMにより2つの周波数に分ける方法がある。この場合、図に示すように映像のキャリア722を避けるように第1キャリア726と第2キャリア727に分割し各々第1信号720と第2信号721を送ることにより干渉は軽減できる。第1信号720により低解像度TV信号を大きな出力で送信し、第2信号721により高解像度信号を小さな出力で送信することにより、妨害を避けながらFDMによる階層型放送が実現する。
【0194】
ここで図134に従来の方式32QAMを用いた場合の図を示す。サブチャンネルAの方が出力が大きいため、閾値はThreshold1はサブチャンネルBの閾値Theshold2に比べて4〜5dB小さくて良い。従って4〜5dB閾値の差をもつ2 層の階層型放送が実現する。しかし、この場合、受信信号のレベルがTheshold2 以下になると情報量の大巾を占める第2信号721aの斜線で示す信号の全部が全く受信できなくなり、情報量の少ない第1信号720aしか受信できなくなり、第2階層では画質の著しく悪い画像しか受信できない。
【0195】
しかし、本発明を用いた場合、図108に示すようにまず第1信号720にC−CDMにより得られる32SRQAMを用いてサブチャンネル1ofAを追加する。この閾値の低いサブチャンネル1ofAにさらに低解像度の成分をのせる。第2信号721を32SRQAMとし、サブチャンネル1ofBの閾値を第1信号の閾値Thershold2に合わせる。すると信号レベルがThreshold−2に下がっ ても受信できなくなる。領域は斜線で示す第2信号部721aのみとなり、サブチャンネル1ofBとサブチャンネルAが受信できるため伝送量はあまり減らない。従って第2階層においても画質の良い画像がTh−2の信号レベルにおいても受信できるという効果がある。
【0196】
一方のサブチャンネルに普通解像度の成分を伝送することにより、さらに階層の数が増え、低解像度のサービスエリアが拡がるという効果も生まれる。この閾値の低いサブチャンネルに音声情報叉は同期情報、各データのヘッダー等の重要な情報を入れることにより、この重要な情報は確実に受信できるため安定した受信が可能となる。第2信号721に、同様の手法を用いると、サービスエリアの階層が増える。HDTVの走査線が1050本の場合、525本に加えて、C−CDMにより775本のサービスエリアが加わる。
【0197】
このようにして、FDMとC−CDMを組み合わせるとサービスエリアが拡大するという効果が生まれる。この場合FDMにより2つのサブチャンネルを設けたが3つの周波数に分割し、3つのサブチャンネルを設けてもよい。
【0198】
次にTDMとC−CDMを組み合わせて妨害を避ける方法を述べる。図109に示すようにアナログTV信号には水平帰線部732と映像信号部731がある。水平帰線部732の信号レベルが低いことと、この期間中は妨害を受けても画面に出力されないことを利用する。デジタルTV信号の同期をアナログTV信号と合わせ、水平帰線部732の期間の水平帰線同期スロット733、733aに重要なデータ、例えば同期信号等を送るか高い出力で多くのデータを送ることができる。このことにより、妨害を増やさないでデータ量を増やしたり出力を上げられるという効果がある。なお垂直帰線部735、735aの期間に同期させて垂直帰線同期スロット737、737aを設けても同様の効果が得られる。
【0199】
図110はC−CDMの原理図である。叉、図111は16QAMの拡張版のC−CDMのコード割り当て図を示し、図112は32QAM拡張版のコード割り当て図を示す。図110、111に示すように256QAMは第1、2、3、4層740a、740b、740c、740dの4つの層に分けられ、各々4、16、64、256ケのセグメントを持つ。第4層740dの256QAMの信号点コードワード742dは8bitの“11111111”である。これを2bitずつ4つのコードワード741a、741b、741c、741dに分割し、各第1、2、3、4層740a、740b、740c、740dの信号点領域742a、742b、742c、742dに各々“11”、“11”“11”、“11”を割り当てる。かくして、2bitずつのサブチャンネルすなわち、サブチャンネル1、サブチャンネル2、サブチャンネル3、サブチャンネル4ができる。これを信号点符号分割多重方式という。図111は16QAMの拡張版の具体的な符号配置を示し、図112は36QAMの拡張版を示す。C−CDM多重化方式は独立したものである。従って従来の周波数分割多重方式(FDM)や時間分割多重方式(TDM)と組み合わせることにより、更にサブチャンネルが増やせるという効果がある。こうしてC−CDM方式により新しい多重化方式を実現できる。Rectangle−QAMを用いてC−CDMを説明したが、信号点をもつ 他の変調方式例えば他の形のQAMやPSK、ASK、そして周波数領域を信号点とみなし、FSKも同様に多重化できる。
【0200】
例えば前述の8PS−APSKのサブチャンネル1のエラーレートは
【0201】
【数4】
Figure 2004032747
【0202】
サブチャンネル2のPe2−8
【0203】
【数5】
Figure 2004032747
【0204】
16−PS−APSK(PS型)のサブチャンネル1のエラーレートは
【0205】
【数6】
Figure 2004032747
【0206】
サブチャンネル2のエラーレートは
【0207】
【数7】
Figure 2004032747
【0208】
サブチャンネル3のエラーレートは
【0209】
【数8】
Figure 2004032747
【0210】
で現せる。
(実施例4)
以下本発明の第4の一実施例について図面を参照しながら説明する。
【0211】
図37は実施例4の全体のシステム図である。実施例4は実施例3で説明した伝送装置を地上放送に用いたもので、ほぼ同じ構成、動作である。実施例3で説明した図29との違いは、送信用のアンテナ6aが地上伝送用アンテナになっている点と各受信機の各々のアンテナ21a,31a,41aが地上伝送用アンテナになっている点のみである。その他の動作はまったく同じであるため重復する説明を省略する。衛星放送と違い、地上放送の場合は送信アンテナ6aと受信機との距離が重要となる。遠距離にある受信機は到達電波が弱くなり、従来の送信機で単に多値QAM変調した信号では全く復調できず番組を視聴することはできない。
【0212】
しかし本発明の伝送装置を用いた場合、図37のように遠距離にアンテナ22aがある第1受信機23は変形64QMA変調信号もしくは変形16QAM変調信号を受信して4PSKモードで復調し第1データ列のD1信号を再生するのでNTSCのTV信号が得られる。従って電波が弱くても中解像度でTV番組を視聴できる。
【0213】
次に中距離にアンテナ32aがある第2受信機33では到達電波が充分強いため変形16または64QAM信号から第2データ列と第1データ列を復調できHDTV信号が得られる。従って同じTV番組をHDTVで視聴できる。
【0214】
一方、近距離にあるか超高感度のアンテナ42aをもつ第3受信機43は電波が変形64QAM信号の復調に充分な強度であるため第1、2、3、データ列D1,D2,D3を復調し超高解像度HDTV信号が得られる。同じTV番組を大型映画と同じ画質のスーパーHDTVで視聴できる。
【0215】
この場合の周波数の配置方法は図34、図35、図36の図を用いて時間多重配置を周波数配置に読み代えることにより説明できる。図34のように1から6チャンネルまで周波数がわり割当られている場合D1信号にNTSCのL1を第1チャンネルに、D2信号の第1チャンネルのM1にHDTVの差分情報を、D3信号の第1チャンネルのH1に超高解像度HDTVの差分情報を配置することによりNTSCとHDTVと超解像度HDTVを同一のチャンネルで送信することができる。また図35、図36のように他のチャンネルのD2信号やD3信号を使用することが許可されれば、より高画質のHDTVや超高解像度HDTVが放送できる。
【0216】
以上のように互いに両立性のある3つのデジタルTV地上放送を1つのチャンネルもしくは他のチャンネルのD2,D3信号領域を使用して放送できるという効果がある。本発明の場合、同じチャンネルで同じ内容のTV番組を中解像度であれば、より広範囲の地域で受信できるという効果がある。
【0217】
デジタル地上放送として16QAMを用いた6MHzの帯域のHDTV放送等が提案されている。しかしこれらの方式はNTSCとの両立性がないため同じ番組をNTSCの別チャンネルで送信するサイマルキャスト方式の採用が前提となっている。また16QAMの場合、伝送できるサービスエリアが狭くなることが予想されている。本発明を地上放送に用いることにより別にチャンネルを設ける必要がなくなるだけでなく、遠距離の受信機でも中解像度で番組を視聴できるため放送サービスエリアが広いという効果がある。
【0218】
図52は従来提案されている方式のHDTVのデジタル地上放送時の受信妨害領域図を示すもので、従来提案されている方式を用いたHDTVのデジタル放送局701からHDTVの受信できる受信可能領域702と隣接するアナログ放送局711の受信可能領域712を示している。両者の重複する重複部713においてはアナログ放送局711の電波妨害により、少なくともHDTVを安定して受信することができなくなる。
【0219】
次に図53は本発明による階層型の放送方式を用いた場合の受信妨害領域図を示す。本発明は従来方式と同一の送信電力の場合、電力利用効率が低いため、HDTVの高解像度受信可能領域703は上述の従来方式の受信可能領域702より若干狭くなる。しかし、従来方式の受信可能領域702より広い範囲のデジタルNTSC等の低解像度受信可能領域704が存在する。以上の2つの領域から構成される。この場合のデジタル放送局701からアナログ放送局711への電波妨害は図52で示した従来方式と同レベルである。
【0220】
この場合、本発明ではアナログ放送局711からのデジタル放送局701への妨害は3つの領域が存在する。1つはHDTVもNTSCも受信できない第1妨害領域705である。第2は妨害を受けるもののNTSCを妨害前と同様に受信できる第2妨害領域706で一重斜線で示す。ここではNTSCはC/Nが低くても受信可能な第1データ列を使用しているためアナログ局711の電波妨害によりC/Nが低下しても妨害の影響範囲は狭い。
【0221】
第3は妨害前はHDTVが受信できていたが妨害後はNTSCのみ受信できる第3妨害領域707で2重斜線で示す。
【0222】
以上のようにして従来方式より妨害前のHDTVの受信領域は若干狭くなるが、NTSCを含めた受信範囲は広くなる。さらにアナログ放送局711からの妨害により従来方式ではHDTVが妨害により受信できなかった領域においてもHDTVと同一の番組をNTSCで受信可能となる。こうして番組の受信不能領域が大巾に削減するという効果がある。この場合、放送局の送信電力を若干増やすことにより、HDTVの受信可能領域は従来方式と同等になる。さらに従来方式では全く番組を視聴できなかった遠方地域や、アナログ局との重複地域において、NTSCTVの品位で番組が受信できる。
【0223】
また2階層の伝送方式を用いた例を示したが、図78の時間配置図のように3階層の伝送方式を用いることもできる。HDTVをHDTV、NTSC、低解像度NTSCの3つのレベルの画像に分離し、送信することにより、図53の受信可能領域は2層から3層に広がり最外層は広い領域となるとともに2階層伝送では全く受信不可能であった第1妨害領域705では低解像度NTSCTVの品位で番組が受信可能となる。以上はデジタル放送局がアナログ放送に妨害を与える例を示した。
【0224】
次にデジタル放送がアナログ放送に妨害を与えないという規制条件のもとにおける実施例を示す。現在米国等で検討されている空きチャンネルを利用する方式は、隣接して同じチャンネルを使用する。このため後から放送するデジタル放送は既存のアナログ放送に妨害を与えてはならない。従ってデジタル放送の送信レベルを図53の条件で送信する場合より下げる必要がある。この場合、従来方式の16QAMや4ASK変調の場合、図54の妨害状態図に示すように二重斜線で示した受信不能領域713が大きいためHDTVの受信可能領域708は大巾に小さくなってしまう。サービスエリアが狭くなり、その分受信者が減るためスポンサーが減る。従って従来方式では放送事業が経済的に成立しにくいことが予想されている。
【0225】
次に図55に本発明の放送方式を用いた場合を示す。HDTVの高解像度受信可能領域703は、従来方式の受信可能領域708より若干狭くなる。しかし、従来方式より広い範囲のNTSC等の低解像度受信可能領域704が得られる。一重斜線で示す部分は、同一番組をHDTVレベルでは受信できないが、NTSCレベルで受信できる領域を示す。このうち第1妨害領域705においてアナログ放送局711からの妨害を受け、HDTVも、NTSCも両方受信できない。
【0226】
以上のように同じ電波強度の場合、本発明の階層型放送ではHDTV品位の受信可能地域は若干狭くなる一方で、同一番組をNTSCTVの品位で受信できる地域が増える。このため放送局のサービスエリアが増えるという効果がある。より多くの受信者に番組を提供できる効果がある。HDTV/NTSCTVの放送事業を、より経済的に安定して成立させることができる。将来デジタル放送受信機の比率が増えた段階ではアナログ放送への妨害規則は緩和されるため電波強度を強くすることができる。この時点でHDTVのサービスエリアを大きくすることができる。この場合、第1データ列と第2データ列の信号点の間隔を調整することにより図55で示したデジタルHDTVINTSCの受信可能地域とデジタルNTSCの受信可能地域を調整することができる。この場合、前述のように第1データ列に、この間隔の情報を送信することにより、より安定して受信ができる。
【0227】
図56は、将来デジタル放送に切り替えた場合の妨害状況図を示す。この場合、図52と違い隣接局はデジタル放送を行うデジタル放送局701aとなる。送信電力を増やすことができるため、HDTV等の高解像度受信可能領域703はアナログTV放送と同等の受信可能領域702まで拡大できる。
【0228】
そして両方の受信可能領域の競合領域714では互いに妨害を受けるため通常の指向性のアンテナでは番組をHDTVの品位では再生できないが、受信アンテナの指向性の方向にあるデジタル放送局の番組をNTSCTVの品位で受信できる。また非常に高い指向性のアンテナを用いた場合アンテナの指向性方向にある放送局の番組をHDTVの品位で受信できる。低解像度受信可能領域704は、アナログTV放送の標準の受信可能領域702より広くなり、隣接の放送局の低解像度受信可能領域704aの競合領域715、716ではアンテナの指向性の方向にある放送局の番組がNTSCTVの品位で再生できる。
【0229】
さて、かなり将来のデジタル放送の本格普及時期においては規制条件がさらに緩和され、本発明の階層型の多値放送により広いサービスエリアのHDTV放送が可能となる。この時点においても、本発明の階層型の多値放送方式を採用するにより従来方式と同程及の広い範囲のHDTV受信範囲を確保するとともに従来方式では受信不可能であった遠方地域や競合地域においてもNTSCTVの品位で番組が受信できるため、サービスエリアの欠損部が大巾に減少するという効果がある。
【0230】
(実施例5)
実施例5は本発明を振巾変調つまりASK方式に用いた場合の実施例である
図57は実施例5の4値のVSB−ASK信号信号点配置図を示し、4つの信号点721、722、723、724をもつ。図68(a)は8値のVSB信号のConstellationを示す。4値の場合2bitのデータ、8値の場合4bitのデータを1周期で送ることができる。4VSBの場合、信号点721、722、723、724を例えば00、01、10、11に対応させることができる。
【0231】
本発明による多値型伝送を行うために、図58の4levelVSB等の4levelASKの信号点配置図に示すように、信号点721、722を1つのグループつまり第1の信号点群725として扱い、信号点723、724を別のグループ、第2の信号点群726と定義する。そして2つの信号点群の間の間隔を等間隔の信号点の間隔より広くする。つまり信号点721、722の間隔をLとすると信号点723、724の間隔は同じLで良いが、信号点722と信号点723の間隔LはLより大きく設定する。
【0232】
つまり  L>L
と設定する。これが本発明の階層型の多値伝送システムの特徴である。ただしシステムの設計によっては条件や設定により一時的もしくは恒久的にL=Lに なって も良い。8値のVSBの場合、図68(a)(b)のようなConst ellationとなる。
【0233】
そして図59(a)のように2つの信号点群に第1データ列Dの1bitの データを対応させることができる。例えば第1の信号点群725を0、第2の信号点群726を1と定義すれば、第1データ列の1bitの信号が定義できる。次に第2データ列Dの1bitの信号を各信号群の中の2つの信号点群に対応 させる。例えば、図59(b)のように信号点721、723をD=0とし、 信号点722、724をD=1とすれば第2データ列Dのデータを定義できる。この場合も2bit/シンボルとなる。
【0234】
このように信号点を配置することにより、ASK方式で本発明の多値伝送が可能となる。階層型の多値伝送システムは信号対雑音比つまりC/N値が充分高い時は従来の等間隔信号点方式と変わりはない。しかし、C/N値が低い場合、従来方式では全くデーターを再生できない条件においても本発明を用いることにより第2データ列Dは再生できなくなるが、第1データ列Dは再生できる。これを説明するとC/Nが悪くなった状態は図60の4VSB−ASKの信号点配置図のように示せる。つまり受信機で再生した信号点はノイズや伝送歪等により、分散信号点領域721a722a、723a、724aの広い範囲にガウス分布状に分散する。このような場合、4値のスライサーによるスライスレベル2による信号点721と信号点722の区別や、スライスレベル4による信号点723と信号点724の区別が難しくなる。つまり第2データ列Dのエラーレートが 非常に高くなる。しかし図から明らかなよ うに信号点721,722のグルー プと信号点723,724のグループとの区別は容易である。つまり第1の信号点群725と第2の信号点群726との区別ができる。このため、第1データ列Dは低いエラーレートで再生できることに なる。
【0235】
こうして2つの階層のデータ列DとDが送受信できる。従って伝送システムのC/Nの良い状態及び地域では第1データ列Dと第2列Dの両方がC/Nの悪い状態及び地域では第1データ列Dのみが再生される多値型伝送ができると いう効果がある。
【0236】
図61は送信機741のブロック図で入力部742は第1データ列入力部743と第2データ列入力部744から構成される。搬送波発生器64からの搬送波は入力部742からの信号を処理部745でまとめた入力信号により乗算器746において振巾変調され、図62(a)のような4値もしくは8値のASK信号となる。4ASKもしくは8ASK信号は、さらにバンドパスフィルタ747により帯域制限され、図62(b)のようにCarrierが少し残留したSide BandをもつVestigial Side BandつまりVSB信号のASK信号となり 出力部748から出力される。
【0237】
ここでフィルタを通過した後の出力波形について述べる。図62(a)はASK 変調信号の周波数分布図である。図のようにキャリアの両側に側波帯がある。この信号をフィルタ747のバンドパスフィルタ図62(b)の送信信号749のよ うにキャリア成分を少し残して片側の側波帯を取り去る。これをVSB信号というが、fを変調周波数帯域とすると、約f/2の周波数帯域で送信できるため、周波数利用効率が良いことが知られている。図60のASK信号は元来2bit/シンボルであるがVSB方式を用いると4VSBと8VSBは同一周波数帯域で16QAM、32QAMの4bit/シンボルの5bit/シンボルに相当する情報量が伝送できる。
【0238】
次に図63のブロック図で示すVSB受信機751では地上のアンテナ32aで受けた信号は入力部752を経て、チャンネル選択により可変する可変発振器754からの信号と、混合器753において混合され、低い中間周波数に変換される。次に検波器755において検波され、LPF756によりベースバンド信号となり4VSBの場合は4levelのSlicer、8VSBの場合は8levelのSlicerをもつ識別再生器757により第1データ列Dと第2 データ列Dが再生され第1データ列出力部758と第2データ列出力部759 から出力される。
【0239】
次にこの送信機と受信機を用いてTV信号を送る場合を説明する。図64は映像信号送信機774のブロック図である。HDTV信号等の高解像度TV信号は第1画像エンコーダー401の入力部403に入力し、サブバンドフィルター等 の映像の分離回路404により、H,H,H,H等の高域TV信号と低域TV信号に分離される。この内容は実施例3で図30を用いて説明したので詳しい説明は省略する。分離されたTV信号は圧縮部405において、MPEG等で用いられているDPCMDCT可変長符号化や等の手法を用いて符号化される。動き補償は入力部403において処理される。圧縮された4つの画像データは合成器771によって第1データ列Dと第2データ列Dの2つのデータ列となる。この場合H信号つまり低域の画像信号は第1データ列に含まれる。送信機の741の第1データ列入力部743と第2データ列入力部744に入力され振巾変調を受け、VSB等のASK信号となり、地上アンテナから放送される。
【0240】
このデジタルTV放送のTV受信機全体のブロック図が図65である。地上アンテナ32aで受信した放送信号はTV受信機781の中の受信機751の入力部752に入力され、検波復調部760により受信者が希望する任意のチャンネルの信号が選局され復調され、第1データ列Dと第2データ列Dが再生され第1データ列出力部758と第2データ列出力部759から出力される。詳しい説明は重なるため省く。D,D信号は分離部776に入力される。D信号は分 離器777により分離されH圧縮成分は第1入力部521に入力される。他方は合成器778によりD信号と合成され第2入力部531に入力される。第 2画像デコーダにおいて第1入力部521に入ったH圧縮信号は、第1伸長部523によりH信号に伸長され画像合成部548と画面比率変更回路779に送られる。元のTV信号がHDTV信号の場合、H信号はワイドのNTSC信号になり、元の信号がNTSC信号の場合、MPEG1のようなNTSCより品位が低い低解像度TV信号になる。
【0241】
この説明では元の映像信号をHDTV信号と設定しているため、H信号はワイドNTSCのTV信号となる。TVの画面アスペクト比が16:9であれば16:9の画面比率のまま出力部780を介して映像出力426として出力する。もし、TVの画面アスペクト比が4:3であれば、画面比率変更回路779により16:9から4:3の画面アスペクト比のレターボックス形式かサイドパネル形式に変更して出力部780を介して映像出力425として出力する。
【0242】
一方、第2データ列出力部759からの第2データ列Dは、分離部776の 合成器778において分離器777の信号と合成され、第2画像デコーダの第2入力部531に入力され、分離回路531によりH、H、Hの圧縮信号に分離されて各々第2伸張部535、第3伸長部536、第4伸長部に送られ、伸長されて元のH、H、H信号となる。これらの信号にH信号を加え、画像合成部548に入力され、合成されて1つのHDTV信号となり出力部546より出力され、出力部780を介してHDTVの映像信号427として出力される。
【0243】
この出力部780は第2データ列出力部759の第2データ列の誤まり率を誤まり率検知部782で検知し、エラーレートが高い状態が一定時間続いた場合は一定時間自動的にH信号の低解像度の映像信号を出力させたり、映像出力を停止させたり、フィルタを作動させたり、同期を回復させたり等のシステムのコントロール命令を出す。
【0244】
以上のようにして、階層型放送の送信、受信が可能となる。伝送条件が良い場合、例えばTV送信アンテナが近い放送に対しては、第1データ列と第2データ列の両方が再生できるので、HDTVの品位で番組を受信できる。また送信アンテナとの距離が遠い放送に対しては、第1データ列を再生し、このV信号か ら低解像度のTV信号を出力する。このことにより、HDTVの品位もしくはNTSCTVの品位で同一番組をより広い地域で受信できるという効果がある。
【0245】
また図66のTV受信機のブロック図のように第1データ列出力部768だけに受信機751の機能を縮小すると受信機は第2データ列およびHDTV信号を扱わなくてもよくなるため、構成が大巾には簡略化できる。画像デコーダーは 図31で説明した第1画像デコーダ421を用いればよい。この場合NTSCTVの品位の画像が得られる。HDTVの品位では番組を受信できないが受信機のコストは大巾に安くなる。従って広く普及する可能性がある。このシステムでは従来のTVディスプレイをもつ多くの受信システムを変更しないでアダプターとして追加することにより、デジタルTV放送が受信できるという効果がある。
【0246】
なお、図66に示すようにスクランブルをかけた4VSB,8VSB信号を受信する場合、4VSB,8VSB信号で送信されるスクランブル解除信号とデスクランブラー502の中のDescramble番号メモリー502cの番号をDescramble番号照合器502bにより照合し、一致している場合のみDescrambleを解除することにより特定のスクランブル番組のスクランブルを正当に解除することができる。
【0247】
図67のような構成にするとPSK信号を復調する衛星放送受信機とVSB信号を復調する地上放送受信機の機能をもつ受信機を簡単に構成できる。この場合、衛星アンテナ32から受信したPSK信号は発振器787からの信号と混合器786において混合され、低い周波数に変換されTV受信機781の入力部34に入力され、図63で説明した混合器753に入力される。衛星TV放送の特定のチャンネルの低い周波数に変換されたPSK、もしくはQAM信号は復調部35によりデータ列D、Dが復調され、分離部788を介して第2画像エンコーダ422により、画像信号として再生され、出力部780より出力される。一方、地上用のアンテナ32aにより受信されたデジタル地上放送とアナログ放送は、入力部752に入力され図63で説明したのと同じプロセスで混合器753により特定のチャンネルが選択され、検波され、低域のみのベースバンド信号となる。アナログ衛星TV放送に混合器753に入り復調される。デジタル放送の場合は、識別再生器757によりデータ列DとDが再生され第2画像デコーダ422により映像信号が再生され、出力される。また地上と衛星のアナログTV放送を受信する場合は映像復調部788によりAM復調されたアナログTV信号が出力部780より出力される。図67の構成をとると混合器753が衛星放送と地上放送で共用できる。また第2画像デコーダ422も共用できる。又、デジタル地上放送でASK信号を用いた場合、AM復調のため従来のアナログ放送と同様の検波器755とLPF756等の受信回路を兼用できる。以上のように図67の構成にすると大巾に受信回路を共用化し、回路を削減するという効果がある。
【0248】
また、実施例では4値のASK信号を2つのグループに分け、D、Dの2層の各1bitの多値伝送を行った。しかし、図68(a)(b)の8VSB信号のConstellation図に示す、8値のASK信号つまり8level−VSBを用いるとD、D、Dの3層の各1bitの合計3bit/sym bolの多値伝送を行うことができる 。図68(a)に示すように、まず1b it目の符号のつけ方を説明すると、D信号の信号点は信号点721aと72 1b、722aと722 b、723aと723b、724aと724bの2値つまり1bitである。次に次の1bitの符号化を説明すると、Dの信号点は 信号点群721と722、信号点群723と724の2値の1 bitである。 Dのデータは大信号点群725と726の2値の1bitとな る。この場合、図57の4つの信号点721、722、723、724を各2ヶの信号点721aと721b、722aと722b、723aと723b、724aと724bに分離し、各グループの間の距離を離すことにより最大3層の階層型の多値伝送が可能となる。前述のようにL=Lにすることもできる。
【0249】
この3層の多値伝送システムを用いて3層等のデジタルHDTVの映像伝送を行うことは実施例3と実施例4で説明したもので動作の詳しい説明は省略する。
【0250】
ここで、図68の8値のVSBによるTV放送を行うことによる効果について述べる。8VSBは伝送情報量が多い反面、同じC/N値に対するエラーレートは4VSBより高い。しかし高画質のHDTV放送を行う場合、伝送容量に余裕があるためエラー訂正符号が多く入るため、エラーレートを下げたり、また将来階層型のTV放送が可能となるという効果がある。
【0251】
ここで4VSBと8VSBと16VSBの効果について比較しながら述べる。
NTSCやPALの周波数帯を用いて地上放送を行う場合、図136に示したようにNTSCの場合6MHzの帯域制限があり約5MHzの実質的な伝送帯域が許される。4VSBの場合、周波数利用効率は4bit/Hzであるため、実質的に5MHz×4=20Mbpsのデータ伝送容量がある。一方、デジタルHDTV信号の伝送には少なくとも15Mbps〜18Mbps必要である。このため、4−VSBではデータ容量に余裕がないため、図169の比較図に示すように誤り訂正符号のための冗長度をHDTVの実質伝送量の10〜20%しかとれない。
【0252】
次に8−VSBの場合、周波数利用効率は6bit/HZであるため5MHz×6=30Mbpsのデータ伝送容量が得られる。上述のようにHDTV信号の伝送には15〜18MHz必要であるが、8VSB変調方式の場合、図169に示すようにHDTV信号の実質伝送量の50%以上の情報量を誤り訂正の符号に用いることができる。従って、同じデータレートのHDTVデジタル信号を6MHzの帯域で地上放送するという条件のもとでは、8VSBの方がより大容量の誤り訂正符号を付加できるため、図161のエラーレートカーブ805と806に示すように、伝送系の同じC/N値に対して、エラー訂正のCode Gainを高くしたTCM−8VSBの方がエラー訂正後のエラーレートがエラー訂正のCode Gainの低い4VSBより低くなる。従って、High coda gainでエラー符号化された8VSBの方が4VSBより、TV地上放送におけるサービスエリアが拡がるという効果がある。確かに8VSBの方が誤り訂正回路の増大により、受信機の回路がより複雑になる欠点がある。しかしVSB・ASK方式は、振巾変調方式のため、位相成分を含むQAM変調方式に比べて、元々受信機のEqualizerの回路規模が大巾に小さい。このため誤り訂正回路を追加しても、全体の回路規模は8VSB方式の方が32QAM方式に比べて大きくならない。従って、8VSB方式により、サービスエリアが広く、全体の回路規模の適切なデジタルHDTV受信機が実現する。
【0253】
なお、具体的な誤り訂正方式の例としては、後の実施例5等で説明するが、図84や実施例6の図131、図137、図156、図157の送受信機のブロック図のECC744aとTrellis Encoder744bを用い、図61で説明した4VSB、8VSB、16VSBのVSBの変調部749を用いて送信する。受信機側としては、図63を用いて説明したVSBの復調部760を用いて4VSBもしくは8VSBもしくは16VSB信号から4、8、16値のlevel slicer757によりデジタルデータを再生し、同じく後の実施例5等で説明する図84、実施例6の図131、図137、図156、図157のTrellis Decoder759bとECC Decoder759aにより、誤り訂正をした後、画像デコータ402の画像伸長器により、デジタルHDTV信号を再生し、出力する。
【0254】
ECC Encoder744aは実施例6で説明する図160(a)、(b)に示すように、Reed solomon Encoder744jとInterleaver744kを用い、ECC Decoder759aにはDeInterleaver759kとReed solomon Decoder759jを用いる。前の実施例で述べたようにInterleaveをかけることにより、バーストエラーに強くなる。
【0255】
図128(a)(b)(c)(d)(e)(f)に示すTrellis encoderを採用することによりさらにCode Gainを上げることができ、エラーレートが下がる。8VSBの場合図172に示すようにRatio2/3のTrellis encoder744b,decoder759bが適用できる。
【0256】
実施例では、主に階層型のデジタルTV信号を伝送する例を用いて説明した。階層型の場合、理想的な放送ができるが、画像圧縮回路や変復調器の回路が複雑になるため、放送開始時にはコストの点で好ましくない。実施例5の冒頭に述べたように4VSBや8VSBの信号点間隔L=Lつまり等間隔にして、非階層 型のTV伝送を行い、図137を図157に示すような、簡単な構成にすることにより、回路の簡単なTVの放送システムが実現する。そして、普及した段階で8VSBの階層型伝送に切り換えればよい。
【0257】
さて、以上4VSBと8VSBについて説明したが、図159(a)〜(d)では16VSBと32VSBについて説明する。図159(a)は16VSBのConstellationを示す。図159(b)は2つの信号点のグループ722a〜722hにグループ化し、8つの信号点とみなすことにより、8VSBとして扱えるため2層の階層型の多値伝送が実現する。この場合Time Division Maltiplexで、間欠的に8VSB信号を送っても階層型伝送が実現する。但し、この方式では最大データレートが2/3になる。図157(c)はさらに4つのグループ723a〜723dとし、4VSBとして扱うためさらに1層階層が増える。この場合も、Time Division Maltiplexで間欠的に4VSB信号を送っても、最大データレートが下がるが階層型伝送が実現する。以上により、3層の階層型VSBが実現する。
【0258】
この方式により、16VSBのC/Nが悪くなった時8VSB、もしくは4VSBのデータが再生できるという階層型伝送が実現する。また図159(d)のように16VSBの信号点を2倍にすることにより、32VSBが伝送できる。将来16VSBの容量を拡大したい場合、この方式により、互換性を保ちながら5bit/symbolのデータ容量が得られるという効果がある。
【0259】
これまで述べたことをまとめると、図161のVSB受信機のブロック図に示す受信機と図162のVSB送信機のブロック図に示す送信機の構成となる。
【0260】
主に4−VSBと8−VSBを用いて説明したが、図159(a)(b)(c)のような16VSBを用いて伝送することもできる。16VSBの場合は地上放送を行う場合6MHzの帯域で、40Mbpsの伝送容量がとれる。しかしHDTVデジタル圧縮信号のデータレートは、MPEG規格を用いた場合15〜18Mbpsとなるため、伝送容量の余裕が大きくなりすぎる。図169に示すようにRedundancy:R16=100%以上となり、1チャンネルのデジタルHDTVを伝送するには冗長度が大きくなりすぎて回路が複雑になるだけで、8VSBに対して効果が少ない。そして2チャンネルのHDTVの地上放送をするには16VSBであると冗長度は4VSBと同じで10b程度しかとれないため充分な誤り訂正符号をいれることができないため、サービスエリアが狭くなる。前述のように4−VSBではRedundancy:R=10〜20%で充 分なエラー訂正ができないためサービスエリアを広くとれない。図169から明らかなように、8−VSBのRedundancy:R=50%で充分なエラ ー訂正符号化ができる。エラー訂正の回路規模もさほど大きくならずにサービスエリアがとれる。従ってデジタルHDTV地上放送を6〜8MHzの帯域制限で行う条件のもとでは、図169から明らかなように、8Level−VSBが最も効果があり最適なVSB変調方式であることがわかる。
【0261】
さて実施例3では図30のような画像エンコーダ401を説明したが、図30のブロック図は、図69のように書き換えることができる。内容は全く同じであるため説明は省略する。このように、画像エンコーダ401はサブバンドフィルタ等の映像の分離回路404、404aを2つもつ。これらを分離部794とすると、図70の分離部のブロック図に示す。ように1つの分離回路に信号を時分割で2回通すことにより回路を削減できる。これを説明すると、第1サイクルでは入力部403からのHDTVやスーパーHDTVの映像信号は時間軸圧縮回路795により、時間軸を圧縮されて分離回路404により、H−H、H−H、H−H、H+1の4つの成分に分けられる。この場合、スイッチ765、765a、765b、765cは1の位置にあり、圧縮部405に、H−H、H−H、H−Hの3つの信号を出力する。しかし、H−Hの信号はスイッチ765cの出力1から時間軸調整回路795の入力2へ入力し、第2サイクルつまり時分割処理の空き時間に分離回路404に送られ分離処理されH、H、H、Hの4つの成分に分けられ出力される。第2サイクルではスイッチ765、765a、765b、765cは出力2の位置に変わるため、4つの成分は圧縮部405へ送られる。このようにして図70の構成をとり時分割処理することにより分離回路が削減できるという効果がある。
【0262】
次にこのような3層の階層型の画像伝送を行うと受信機側には実施例3の図33のブロック図で説明したような、画像デコーダが必要となる。これを、書き換えると図71のようなブロック図となる。処理能力は違うものの同じ構成の合成器566が2つ存在することになる。
【0263】
これは図72のような構成をとると図70の分離回路の場合と同様にして1つの合成器で実現できる。図72を説明すると、5つのスイッチ、765a,765b,765c,765dにより、まず、タイミング1において、スイッチ765、765a,765b,765cの入力が1に切り替わる。すると、第1伸長部522、第2伸長部522a,第3伸長部522b,第4伸長部522cから各々H,H,H,Hの信号が、スイッチを介して合成器556の対応する入力部に入力され、合成処理されて1つの映像信号となる。この映像信号はスイッチ765dに送られ出力1より出力し再びスイッチ765cの入力2に送られる。この映像信号はもともと、高解像度映像信号を分割したH−H成分の信号である。次のタイミング2において、スイッチ765、765a,765b,765cは入力2に切替わる。こうして、今度はH−H,H−H,H−HそしてH−H信号が合成器556に送られ、合成処理されて1つの映像信号が得られる。この映像信号はスイッチ765dの出力2より出力部554から出力される。
【0264】
このようにして、3層の階層型放送を受信する場合時分割処理により2ケの合成器を1ケに削減するという効果がある。
【0265】
さて、この方式は、まずタイミング1においてH,H,H,H信号を入力させ、H−H信号を合成させる。その後、タイミング1と別の期間タイミング2において、H−H,H−H,H−Hと上記のH−H信号を入力させ、最終の映像信号を得るという手順をとっている。従って、2つのグループの信号のタイミングをずらす必要がある。
【0266】
もし、もともと、入力した信号の上記成分のタイミングの順序が違っていたり重複している場合は時間的に分離するためスイッチ765、765a,765b,765cにメモリを設け蓄積し、時間軸を調整することが必要となる。しかし送信機の送信信号を図73のようにタイミング1とタイミング2に時間的に分離して送信することにより、受信機側に時間軸調整回路が不要となる。従って、受信機の構成が簡単になるという効果がある。
【0267】
図73の時間配置図のD1は送信信号の第1データ列D1を示し、タイミング1の期間中にDチャンネルでH,H,H,H信号を送り、タイミング2の期間にD2チャンネルでH−H,H−H,H−Hを送る場合の信号の時間配置を示している。このようにして時間的に分離して送信信号を送ることにより、受信機のエコンコーダの回路構成を削除するという効果がある。
【0268】
次に受信機の伸長部の数が多い。これらの数を削減する方法について述べる。図74(b)は送信信号のデータ810、810a,810b,810cの時間配置図を示す。この図において、データの間に別データ811,810a,811b,811cを送信する。すると、目的とする送信データは間欠的に送られてくることになる。すると、図74(a)のブロック図に示す第2画像エンコーダ422はデータ列D1を第1入力部521とスイッチ812を介して次々と伸長部503に入力する。例えば、データ810の入力完了後は別データ811の時間中に伸長処理を行い、データ810の処理修了後、次のデータ810aが入力することになる。こうすることにより、合成器の場合と同様の手法で時分割で1つの伸長部503を共用することができる。こうして、伸長部の総数を減らすことができる。
【0269】
図75はHDTVを送信する場合の時間配置図である。例えば放送番組の第1チャンネルのNTSC成分に相当するH信号をH(1)とすると、これをD1信号の太線で示すデータ821の位置に時間配置する。第1チャンネルのHDTV付加成分に相当するH,H,H信号はD2信号のデータ821a,821b,821cの位置に配置する。すると第1チャンネルの全てのデータの間には別のTV番組の情報である別データ822,822a,822b,822cが存在するため、この期間中に伸長部の伸長処理が可能となる。こうして1つの伸長部で全ての成分を処理できる。この方式は伸長器の処理が速い場合に適用できる。
【0270】
また、図76のようにD1信号に、データ821,821a,821b,821cを配置しても同様の効果が得られる。通常の4PSKや4ASKのように階層がない伝送を用いて送受信する場合に有効である。
【0271】
図77は、例えばNTSCとHDTVと高解像度HDTVもしくは、低解像度NTSCとNTSCとHDTVのような3層の映像を物理的に2層の階層伝送方式を用いて階層型の多値放送を行う場合の時間配置図を示す。例えば、低解像度NTSCとNTSCとHDTVの3層の映像を放送する場合D1信号には低解像NTSC信号に相当するH信号がデータ821に配置されている。又、NTSCの分離信号であるH,H,Hの各成分の信号はデータ821a,821b,821cの位置に配置されている。HDTVの分離信号であるH V−H,H−H,H−H信号はデータ823,823a,823bに 配置されている。
【0272】
ここでは、図156や図170のブロック図に示すように、実施例2で説明したエラー訂正能力の差別化による論理的な階層伝送を4VSBや8VSBや16VSBに追加している。具体的にはHはD信号の中のD1−1チャンネルを用いている。D1−1チャンネルは実施例2で述べたようにD1−2チャンネルより大巾に訂正能力の高い誤り訂正方式を採用している。D1−1チャンネルはD1−2チャンネルに比べて冗長度は高いが再生後のエラーレートは低いため、他のデータ821a,821b,821cよりC/N値の低い条件においても再生できる。このためアンテナから遠い地域や自動車の車内等の受信条件の悪い場合においても低解像度のNTSCTVの品位で番組を再生することができる。実施例2で述べたようにエラーレートの観点でみた場合、D信号の中のD1−1チャンネルにあるデ ータ 821はD1−2チャンネルにある他のデータ821a,821b,821cより 受信妨害に強く、差別化されており論理的な階層が異なる。実施例2で述 べたようにD,Dの階層は物理的階層といえ、このエラー訂正符号間距離の差別化による階層構造は論理的な階層構造といえる。
【0273】
さて、D信号の復調には物理的にD信号より高いC/N値を必要とする。従って、遠隔地等のC/N値の一番低い受信条件では,H信号つまり、低解像度NTSC信号が再生される。そして、C/N値が次に低い受信条件では加えてH,H,Hが再生され、NTSC信号が再生できる。さらにC/N値の高い受信条件ではHに加えてH−H,H−H,H−Hも再生されるためHDTV信号が再生される。こうして3つの階層の放送ができる。この方式を用いることにより図53で説明した受信可能領域は図90の受信妨害領域図に示すように2層から3層に拡大し、より番組受信可能領域が拡がる。
【0274】
ここで図78は図77の時間配置の場合の第3画像デコーダのブロック図を示す。基本的には図72のブロック図からD3信号の第3入力部551を省いた構成に図74(a)のブロック図の構成を加えた構成になっている。
【0275】
動作を説明するとタイミング1において入力部521よりD1信号が、入力部 530よりD2信号が入力される。H等の各成分は時間的に分離されているためこれらはスイッチ812により伸長部503に順次、独立して送られる。こ の順序を図77の時間配置図を用いて説明する。まず、第1チャンネルのH の圧縮信号が伸長部503に入り、伸長処理される。次に第1チャンネルのH V,H,Hが伸長処理され、スイッチ812aを介して、合成器55 6の所定の入力部に入力され、合成処理され、まずH−H信号が合成される。この信号はスイッチ765aの出力1からスイッチ765の入力2に入力され、合成器556のH入力部に入力される。
【0276】
次にタイミング2において、図77の時間配置図に示すようにD2信号のH V−H,H−H,H−H信号が入力され伸長部503により伸長され 、スイッチ812aを介して各信号が合成器556の所定の入力に入力され、合成処理されHDTV信号が出力される。このHDTV信号はスイッチ765aの出力2より出力部521を介してHDTV信号が出力される。上述のように図77の時間配置により送信することにより受信機の伸長部と合成器の数を大巾に削減するという効果がある。なお、図77は時間配置図ではD1,D2信号の2つの段階を用いたが、前述のD3信号を用いると、高解像度HDTVを加え4つの階層のTV放送ができる。
【0277】
図79はD1,D2,D3の3層の物理階層を用いた3つの階層の映像を放送する階層型放送の時間配置図である。図から明かなように同一TVチャンネルの各成分は時間的に重複しないように配置してある。又、図80は図78のブロック図で説明した受信機に第3入力部521aを加えた受信機である。図79の時間配置により放送することにより、図80のブロック図で示すような簡単な構成で受信機が構成できるという効果がある。
【0278】
動作は、図77の時間配置図、図78のブロック図とほぼ同じである。このため説明は省略する。又、図81の時間配置図のようにD1信号に全ての信号を時間多重することもできる。この場合、データ821と別データ822の2つのデータはデータ821a,812b,821cに比べてエラー訂正能力を高めてある。このため、他のデータに比べて階層が高くなっている。前述のように物理的には一層であるが論理的には2層の階層伝送となっている。又、番組チャンネル1のデータの間に別の番組チャンネル2の別データが括入されている。このため、受信機側でシリアル処理が可能となり、図79の時間配置図と同じ効果が得られる。
【0279】
図81の時間配置図の場合、論理的な階層となっているが、データ821,別データ822の伝送ビットレートを1/2や1/3に落とすことにより、このデータの伝送時のエラーレートが下がるため、物理的な階層伝送をすることもできる。この場合、物理階層は3層となる。
【0280】
図82は、図81の時間配置図のような、データ列D1信号のみを伝送する場合の画像デコーダ423のブロック図で、図80のブロック図に示す画像デコーダに比べて、より簡単な構成となる。動作は図80で説明した画像デコーダと同じため説明を省略する。
【0281】
以上のように、図81の時間配置図のような送信信号を送信すると図82のブロック図のように伸長部503合成器556の数を大巾に削減できるという効果がある。又、4つの成分が時間的に分離されて入力されるため、合成器556つまり図32の画像合成部548の内部の回路ブロックを入力する画像成分に応じて接続変更により、いくつかのブロックを時分割で共用し回路を省略することもできる。
【0282】
以上のようにして簡単な構成で受信機が構成できるという効果がある。
なお、実施例5では、ASK変調を用いて動作を説明したが、実施例5で説明した多くの手法は実施例1,2,3で説明したPSKやQAM変調にも使える。
【0283】
又、これまでの実施例はFSK変調にも使える。
例えば、図83のようにf1,f2,f3,f4の多値のFSK変調を行う場合、実施例5の図58の信号点配置図のようにグループ化を行い、各グループの信号点位置を離すことにより、階層型伝送ができる。
【0284】
図83において周波数f1,f2の周波数群841をD1=0と定義し、周波 数f3,f4の周波数群842をD1=1と定義する。そして、f1,f3をD2=0,f2,f4をD2=1と定義すると、図に示すように、D1,D2の各1b it、計2bitの階層型伝送が可能となる。例えば、C/Nの高い場合はt=t3において、D1=0,D2=1が再生でき、t=t4においてD1=1,D2=0が再生できる。次にC/Nが低い場合はt=t3においてD1=0のみが,t =t4においてD=1のみが再生できる。こうしてFSKの階層型伝送ができる。実施例3,4,5で説明した映像信号の階層型の放送にこのFSKの階層型の多値伝送方式を用いることもできる。
【0285】
又、図84のような、ブロック図に示す磁気記録再生装置に本発明の実施例5を用いることもできる。実施例5はASKのため磁気記録再生ができる。
【0286】
図84は記録装置(Recoder)/送信機(Transmitter)と再生装置(Player)/受信機(Receiver)のブロック図を示す。
【0287】
図84のブロック図において、送信機1、受信機43の実施例5のVSB−ASK変調方式が送信機1の送信回路5aを記録装置磁気記録信号アンプ857aにおきかえ、受信機43の受信回路24aを磁気再生信号アンプ857bに置きかえることにより、全く同じ構成になる。本文では伝送装置においてはASK信号は全てVSB−ASKであるため、VSB−ASK信号をASK信号と省略して説明する。
【0288】
図84の動作を説明すると、HDTV信号はVideo encoder401で圧縮された後2つのデータに分けられ、第1データ列はECCエンコーダ743aで誤り符号化され、第2データ列はECC744aで誤り符号化された後、Trellis Encoder744bにより、トレリス符号化されて、VSB−ASKのModulator749に入る。Recoderの場合はOffset Generator856により、Offset信号を加えた上で記録回路853により、磁気テープ855上に記録される。伝送装置のTransmitter1の場合はOffset Generator856によりDCオフセット電圧をASK信号に重畳させてUp converter5aにより送信される。DCオフセットさせることにより受信機43にキャリア再生が容易になる。送信された前述の4VSB,8VSB,16VSBのVSB−ASK信号はアンテナ32bにより受信され受信回路24aを経て、復調器852aに入力される。
【0289】
一方、記録装置で記録された記録信号は再生ヘッド854aで再生されて再生回路858を経て同じく復調器852bへ送られる。
【0290】
復調器852bへ入力された信号は復調器852bのフィルタ858aを経て、前述のVSB等のASK復調機852bにより、復調される。復調信号の第1データ列はECCデコーダ758aにより、エラー訂正され、第2データ列はTrellisデコーダ759bとECCデコーダ759aによりエラー訂正される。そしてビデオデコーダ402により、映像信号に伸長されHDTV、TV信号もしくはSDTVの信号が出力される。
【0291】
Trellis符号化器の追加により回路は複雑になるが、エラーレートが下がり、伝送装置の伝送距離が拡大し、記録再生装置の画質が改善される。この場合、受信機43のFilter858aは、図134に示すようなアナログTV信号のメインキャリアや映像キャリアや音声キャリアを排除するようなフィルタ特性をもった、くし型のFilter760aを用いることにより、アナログTV信号の妨害を排除でき、エラーレートが下がる。この場合、妨害がない時も常にフィルタを入れておくと受信信号が劣化する。これを避けるため図65に示すように、エラーレート検知部782により、アナログTVの妨害により、信号が劣化した場合のみ、アナログTVフィルタ760aをONし、妨害がない時、OFFすることにより、Filterによる信号劣化を防ぐことができる。
【0292】
また、図84の場合第1データ列と第2データ列のち、第2データ列の方がエラーレートが少ない。従って、第2データ列に図66のデ・スクランブル情報や各画像ブロックのイメージデータのヘッダ情報のような重要なHigh priority(HP)情報を伝送/記録することにより、デ・スクランブルや、各画像ブロックの画像信号再生を安定させることができる。
【0293】
また図137、図172に示すように8VSBや16VSBの伝送装置において、時間分割された各サブチャンネルのデータ列を、トレリスデコーダーやECCデコーダーの誤り訂正のコードゲインを各サブチャンネルで変え、HighPriority(HP)情報をこのコードゲインの高い方のサブチャンネルで送る。HP情報のエラーレートは低くなるため伝送路においてある程度ノイズが発生し信号が劣化しLowPriority情報(LP)情報が破壊されても、HP情報のデータは破壊されないという効果が得られる。HP情報として前述のデ・スクランブル情報や画像ブロック単位のデータパケットのアドレス等のヘッダー情報を伝送することによりスクランブルの解除が長時間安定し視聴者は安定してスクランブル解除された番組を視聴できる。また各画像ブロックの壊滅的な破壊が防止されるため受信信号が劣化しても全体の画質が劣化するだけで視聴者は、TV番組をある程度の画質で視聴することができるという効果がある。
【0294】
(実施例6)
第6の実施例により本発明の伝送記録方式を磁気記録再生装置に応用した例を説明する。実施例5では多値伝送のASK伝送方式に本発明を適用した場合を示したが、同じ原理で図173のブロック図に示すような多値のASK記録方式の磁気記録再生装置にも本発明を応用することができる。ASKの他,PSK,FCK,QAMに本発明のC−CDM方式を適用することにより階層型および非階層型の多値の磁気記録が可能となる。前述のように本発明は記録装置、伝送装置の双方に適用できるが、記録装置の例を用いて説明する。
【0295】
まず、16QAMや32QAMの磁気記録再生装置に本発明のC−CDM方式を適用した例を用いて階層化および多値化する方法を説明する。図84は実施例5で多値のVSB等9ASKを用いた伝送・記録装置について説明したが、この図84のASKをQAMに変えても同じ効果が得られる。図84、図173ではQAMにC−CDMを適用した場合を説明する。以下QAMをC−CDM多重化したものをSRQAMと呼ぶ。なお図137と図154では、本発明を伝送システムに応用した場合を説明する。
【0296】
図84、図173を説明すると、磁気記録再生装置851は、入力したHDTV等の映像信号を画像エンコーダ401の第1画像エンコーダ401aと第2画像エンコーダ401bにより高域信号と低域信号に分離し圧縮し、入力部742の中の第1データ列入力部743にH成分等の低域映像信号を、第2データ 列入力部744にH 成分等を含む高域映像信号を入力し、変復調器852 の中の変調部749に入力する。第1データ列入力部743では、エラー訂正コードがECC部73aにおいて低域信号に付加される。一方、第2データ列入力部744に入力された第2データ列は16SRQAM、36SRQAM、64SRQAMの場合、2bit、3bit、4bit、になる。この信号はECC744aにより誤り符号化された後Trellisエンコーダ部744bにより16SR QAM、32SRQAM、64SRQAMの場合、図128(a)(b)(c)に示すTrellis Encoder744bにより、各々1/2,2/3,3/4の比率のTrellis符号化される。例えば64SRQAMの場合、第1データ列は2bitで第2データ列は4bitとなる。このため図128(c)に示すようなTrellis Encoder744bを用い、3bitデータを4bitとしたRatio3/4のTrellis Encodeを行う。4ASK、8ASK、16ASKの場合、単独で1/2、2/3、3/4のトレリスエンコードする。こうして冗長度は上がり、データレートは下がる一方でエラー訂正能力が上がるため同一のデーターレートのエラーレートを下げることができる。このため実質的な記録再生系もしくは伝送系の情報伝送量は増える。実施例5で説明した8VSBの伝送システムの場合、3bit/symbolであるため、図128(b)(e)に示すRatio2/3のTrellis Encoder744g、Trellis Decoder744qを使用でき、全体のブロック図は図171のようになる。但し、Trellis Encodeは回路が複雑になるため、実施例6の図84のブロック図ではエラーレートの元々低い第1データ列には使用していない。第1データ列より第2データ列の方が符号間距離が小さく、エラーレートが悪いが、第2データ列をTrellis符号化することにより、エラーレート が改善される。第1データ列のTrellis符号化回路を省略する構成により、全体の回路がよりシンプルになるという効果がある。変調の動作は実施例5の図64の送信機とほぼ同じであるため詳しい説明は省略する。変調部749で変調された信号は記録再生回路853において、バイアス発生器856によりACバイアスされ増巾器857aにより増巾され磁気へッド854により磁気テープ855上に記録される。
【0297】
記録信号のフォーマットは図113の記録信号周波数配置図に示すように周波数fcなる搬送波をもつ例えば16SRQAMの主信号859に情報が記録されるとともに、fの2倍の2fの周波数をもつパイロットf信号859aが同 時に記録される。周波数fBIASなるバイアス信号859bにより、ACバイアスを加えて磁気記録されるため記録時の歪が少なくなる。図113に示す3層のうち2層の階層型の多値記録がされているため、記録再生できる閾値はTh−1−2 ,Th−2の2つが存在する。記録再生のC/Nレベルにより信号859なら2層全てが信号859CならDのみが記録再生される。
【0298】
主信号に16SRQAMを用いた場合、信号点配置は図10のようになる。又36SRQAMを用いた場合、図100のようになる。4ASK、8ASKを用いた場合、図58、図68(a)(b)のような配置となる。この信号を再生する場合、磁気ヘッド854からは、主信号859とパイロット信号859aが再生され、増巾器857bにより増巾される。この信号より搬送波再生回路858のフィルタ858aにより2fなるパイロット信号fが周波数分離され、1/2分周器858bによりfの搬送波が再生され復調部760に送られる。この再生された搬送波を用いて復調部760において主信号は復調される。この時、HDTV用等の高C/N値の高い磁気記録テープ855を用いた場合、16点の各信号点の弁別しやすくなるため復調部760においてD1とD2の双方が復調される。そして画像デコーダ422により全信号が再生される。HDTVVTRの場合例えば15MbpsのHDTVの高ビットレートのTV信号が再生される。C/N値が低いビデオテープ程、コストは安い。現時点で市販のVHSテープと放送用の高C/N型テープとは10dB以上C/Nの差がある。安価なC/N値の低いビデオテープ855を用いた場合はC/N値が低いため16値や36値の信号点を全て弁別することは難しくなる。このため第1データ列D1は再生できるが第2データ列D2の2bitもしくは3bitもしくは4bitのデータ列は再生できず、第1データ列の2bitのデータ列のみが再生される。2層の階層型のHDTV画像信号を記録再生した場合、低C/Nテープでは高域画像信号は再生されないため第1データ列の低レートの低域画像信号、具体的には例えば7MbpsのワイドNTSCのTV信号が出力される。
【0299】
また図114のブロック図に示すように第2データ列出力部759と第2データ列入力部744と第2画像デコーダ422aを省略し、第1データ列Dのみ を変復調する変形QPSK等の変調器をもつ低ビットレート専用の記録再生装置851も一つの製品形態として設定できる。この装置は第1データ列のみの記録再生が行える。つまりワイドNTSCグレードの画像信号を記録再生できる。上述のHDTV信号等の高ビットレートの信号が記録された高いC/N値を出力するビデオテープ855をこの低ビットレート専用の磁気記録再生装置で再生した場合、第1データ列のD1信号のみが再生され、ワイドNTSC信号が出力され、第2データ列は再生されない。つまり同じ階層型のHDTV信号が記録されたビデオテープ855を再生した場合、一方の複雑な構成の記録再生装置ではHDTV信号、一方の簡単な構成の記録再生装置ではワイドNTSCTV信号が再生できる。つまり2層の階層の場合異なるC/N値をもつテープと異なる記録再生データレートをもつ機種の間で4つの組み合わせの完全互換性が実現するという大きな効果がある。この場合、HDTV専用機に比べてNTSC専用機は著しく簡単な構成になる。具体的には例えばEDTVのデコーダの回路規模はHDTVのデコーダ比べて1/6になる。従って低機能機は大巾に低いコストで実現できる。このようにHDTVとEDTVの画質の記録再生能力が異なる2つのタイプの記録再生装置を実現できるため巾広い価格帯の機種が設定できるという効果がある。また使用者も高価格のC/Nの高いテープから低価格の低C/Nのテープまで、要求画質に応じてその都度自由にテープを選択できる。このように互換性を完全に保ちながら拡張性が得られるとともに将来との互換性も確保できる。従って将来も陳腐化しない記録再生装置の規格が実現することも可能となる。この他の記録方法としては実施例1、3で説明した位相変調による階層記録もできる。
【0300】
実施例5で説明したASKによる記録もできる。現在2値の記録を多値にして図59(c)(d)や図68(a)(b)に示すように4値のASKや8値のASKの信号点を2つのグループに分け、2層と3層の階層化できる。
【0301】
ASKの場合のブロック図は図84と同じである。図173のようになる。TrellisとASKの組み合わせによりエラーレートが下がる。実施例で説明した以外に磁気テープ上の多トラックによる階層型等の多値記録もできる。又、エラー訂正能力を変えて、データを差別化することによる論理的な階層記録もできる。
【0302】
ここで将来規格との互換性について述べる。通常、VTR等の記録再生装置の規格を設定する場合、現実に入手できる最も高いC/Nのテープを用いて規格が定められる。テープの記録特性は日進月歩で向上する。例えば10年前のテープに比べて、現在C/N値は10dB以上向上している。この場合、現在から10年〜20年後の将来においてテープ性能が向上した時点で新しい規格を設定する場合、従来方式では旧い規格との互換性をとることは非常に難しい。このため新旧規格は片互換もしくは非互換である場合が多かった。
【0303】
しかし、本発明の場合、まず、現行テープで第1データ列もしくは第2データ列を記録再生する規格をつくる。次に将来テープのC/Nが大巾に向上した時点で本発明を予め採用しておけば上位のデータ階層のデータ例えば第3データ列のデータを追加し、例えば3階層の64SRQAMや8ASKを記録再生するスーパーHDTVVTRが従来規格と完全互換を保ちながら実現する。この将来規格が実現した理時点で本発明、新規格で第3データ列まで3層記録された磁気テープを、第1データ列、第2データ列しか記録再生できない旧規格の2層の磁気記録再生装置で再生した場合、第3データ列は再生できないが第1、第2データ列は完全に再生できる。このためHDTV信号は再生される。このため新旧規格間の互換性を保ちながら将来、記録データ量を拡張できるという効果がある。
【0304】
ここで図84の再生動作の説明に戻る。再生する時は磁気テープ855を磁気ヘッド854と磁気再生回路853により再生信号を再生し変復調器852に送る。復調部は実施例1,3,4とほぼ同様な動作をするため説明を省略する。復調部760により第1データ列D1と第2データ列D2を再生し、第2データ列はVitabiデコーダ等のTrellis−Decoder759bにより、code gainの高いエラー訂正をされ、エラーレートは低くなる。D1、D2信号は画像デコーダー422により復調されHDTVの映像信号が出力される。
【0305】
以上は2つの階層をもつ磁気記録再生装置の実施例であるが、次に2層の物理階層に1層の論理階層を加えた3層の階層の磁気記録再生装置の実施例を図131のブロック図を用いて説明する。基本的には、図84と同じ構成であるが第1データ列をTDMにより、さらに2つのサブチャンネルに分割し3層構造にしている。図131に示すように、まずHDTV信号は第1画像エンコーダ401aの中の第1―1画像エンコーダ401cと第1―2画像エンコーダ401dにより、中域と低域の映像信号の2つのデータ、D1−1とD12に分離され入力部742の第1データ列入力部に入力される。MPEGグレードの画質のデータ列D1−1はECC coder743aにおいてCode gainの高い誤り訂正符号化をされ、D12はECC Coder743bにおいて通常のCode gainをもつ誤り訂正符号化をされる。D1−1とD12はTDM部743cにより時間多重化され、一つのデータ列Dとな る。DとD2はC−CDM変調部749で変調され磁気ヘッド854により磁気テープ855上に、2層で階層記録される。
【0306】
再生時には、磁気ヘッド854により再生された記録信号は、図84で説明したのと同様の動作により、C−CDM復調部760によりDとD2に復調される。第1データ列Dは第1データ出力部758の中のTDM部758cにおいて 、2つのサブチャンネルD1−1とD12に復調される。D1−1はCode gainの高いECC Decoder758aにおいて、誤り訂正されるため、D12に比べてD1−1は低い C/N値においても復調され第1−1画像デコーダ402aによりLDTVがDecodeされ出力される。一方D12はCode gainの通常のECC Decoder758bにおいて誤り訂正されるため、D11に比べると高いC/Nのスレシホルド値をもつため 信号レベルが大きくないと再生できない。そして、第1―2画像エンコーダ402dにおいて復調され、D1−1と合成されて、ワイドNTSCグレードのEDTVが出力される。
【0307】
第2データ列D2はTrellis Decoder759bによりVitabi復号され、ECC759aによりエラー訂正され、第2画像エンコーダ402bにより高域画像信号となり、D1−1、D12と合成されてHDTVが出力される。この場合のDのC /Nの閾値はD12より大きく設定する。従ってテープ855のC/N値が小さ い場合、D1−1つまりLDTVが再生され、通常のC/N値のテープ855の場 合D1−1、D12つまりEDTVが再生され、C/N値の高いテープ855を用いるとD1−1、D12、D2つまりHDTV信号が再生される。
【0308】
こうして3層の階層の磁気記録再生装置が実現する。前述のようにテープ855のC/N値とコストとは相関関係にある。本発明の場合使用者は3つのタイプのテープコストに応じた3つのグレードの画質の画像信号を記録再生できるため、使用者が記録したいTV番組の内容に応じてテープのグレードを選択する巾が拡がるという効果がある。
【0309】
次に早送り再生時の階層記録の効果を述べる図132の記録トラック図に示すように磁気テープ855上にはアジマス角Aの記録トラック855aと逆のアジマス角のBの記録トラック855bが記録されている。図示するように記録トラック855aの中央部にこのまま記録領域855cを設け、他の領域をD1−2記 録領域855dとする。これを各々の記録トラック数ヶにつき少なくとも1ヶ所設ける。この中にはLDTV1フレーム分が記録されている。高域信号のD2信 号は記録トラック855aの全領域のD2記録領域855eに記録する。通常速 度の記録再生時には、この記録フォーマットは新たな効果は生まない。さて順方向と逆方向のテープ早送り再生時にはアジマス角Aの磁気ヘッドトレース855fは図に示すように磁気トラックと一致しなくなる。図132に示す本発明においてはテープ中央部の狭い領域に設定されたD1−1記録領域855cを設けてあ る。このためある一定の確率ではあるが、この領域は確実に再生される。再生されたD1−1信号からはMPEG1並みのLDTVの画質ではあるが同一時間の画 面全体の画像を復調できる。こうして早送り再生時には1秒間に数枚から数十枚のLDTVの完全な画像が再生されると使用者は早送り中の画画面を確認できるいう大きな効果がある。
【0310】
また逆送り再生時にはヘッドトレース85g示すように磁気トラックの一部の領域しかトレースしない。しかし、この場合においても図132で示す記録再生フォーマットを用いた場合、D1−1記録領域が再生できるためLDTVグレード の画質の動画が間欠的に出力される。
【0311】
こうして、本発明では記録トラックの一部の狭い領域にLDTVグレードの画像を記録するため使用者は正逆両方向の早送り時にLDTVグレードの画質で早送りの間欠的にほぼ完全な静止画を再生できるため、高速検索時に画面の確認が容易になるという効果がある。
【0312】
次に、さらに高速の早送り再生に対応する方法を述べる。図132の右下に示すようにD1−1記録領域855Cを設け、LDTVの1フレームを記録するとと もにD1−1記録領域855Cの一部にさらに狭い領域のD1−1・D記録領域85 5hを設ける。この領域におけるサブチャンネルD1−1にはLDTVの1フレー ムの一部の情報が記録されている。LDTVの残りの情報をD1−1・D記録領域855hのD記録領域855jに重複して記録する。サブチャンネルDはサブチャンネルD1−1の3〜5倍のデータ記録量をもつ。従ってD1−1とDで1/3 〜1/5の面積のテープ上のLDTVの1フレームの情報を記録できる。ヘッドレースがさらに狭い領域である領域855h,855jに記録できるため、ヘッドのトレース時間Ts1に比べて時間も面積も1/3〜1/5になる。従って早送り速度を早めてヘッドのトレースがさらに傾いても、この領域全体をトレースする確率が高くなる。このためD1−1のみの場合に比べてさらに3〜5倍速い早送 り時にも完全なLDTVの画像を間欠的に再生する。
【0313】
この方式は2階層のVTRの場合、D記録領域855jを再生する機能がな いため、高速の早送り時には再生できない。一方3階層の高機能型VTRにおいては2階層に比べて3〜5倍速い早送り時にも画像が確認できる。つまり、階層の数つまりコストに応じた画質だけでなく、コストに応じて再生可能な最大早送り速度が異なるVTRが実現する。
【0314】
なお実施例では階層型変調方式を用いたが16QAM等の通常の変調方式でも、階層型の画像符号化を行えば本発明による早送り再生が実現する。ことはいうまでもない。
【0315】
従来の高度に画像を圧縮する方式の非階層型のデジタルVTRの記録方式では画像データが均一に分散しているため、早送り再生時に各フレームの同一時間の画面の画像の全部を再生することはできない。このため画面の各ブロックの時間軸のずれた画像しか再生できない。しかし、本発明の階層型のHDTVVTRではLDTVグレードではあるが、画面の各ブロックの時間軸のずれていない画像を早送り再生時に再生できるという効果がある。
【0316】
本発明のHDTVの3層の階層記録を行った場合記録再生系のC/Nが高いときはHDTV等の高解像度TV信号を再生できる。そして記録再生系のC/Nが低い場合や機能の低い磁気再生装置で再生した場合、ワイドNTSC等のEDTVグレードのTV信号もしくは低解像度NTSC等のLDTVグレードのTV信号が出力される。
【0317】
以上のように本発明を用いた磁気再生装置においては、C/Nが低くなった場合や、エラーレートが高くなった場合においても同一内容の映像を低い解像度、もしくは低い画質で再生できるという効果が得られる。
【0318】
(実施例7)
実施例7は本発明を4階層の映像階層伝送に用いたものである。実施例2で説明した4階層の伝送方式と4階層の映像データ構造を組み合わせることにより図91の受信妨害領域図に示すように4層の受信領域ができる。図に示すように最内側に第1受信領域890a、その外側に第2受信領域890b、第3受信領域890c、第4受信領域890dができる。この4階層を実現する方式について述べる。
【0319】
4階層を実現するには変調による4層の物理階層やエラー訂正能力の差別化による4層の論理階層があるが、前者は階層間のC/N差が大きいため4層では大きなC/Nが必要となる。後者は、復調可能なことが前提であるため、階層間のC/N差を大きくとれない。現実的であるのは、2層の物理階層と2層の論理階層を用いて、4層の階層伝送を行うことである。では、まず映像信号を4層に分離する方法を述べる。
【0320】
図93は分離回路3のブロック図である分離回路3は映像分離回路895と4つの圧縮回路から構成される。分離回路404a、404b、404cの内部の基本的な構成は、図30の第1画像エンコーダ401の中の分離回路404のブロック図と同じなので説明は省略する。分離回路404a等は映像信号を低域成分Hと高域成分Hと中間成分H、Hの4つの信号に分離する。この場合、Hは解像度が元の映像信号の半分になる。
【0321】
さて入力した映像信号は映像分離回路404aにより高域成分と低域成分に2分割される。水平と垂直方向に分割されるため4つの成分が出力される。高域と低域の分割点はこの実施例では中間点にある。従って、入力信号が垂直1000本のHDTV信号の場合H信号は垂直500本の、水平解像度も半分のTV信号となる。
【0322】
低域成分のH信号は分離回路404cにより、さらに水平、垂直方向の周波数成分が各々2分割される。従ってH出力は例えば垂直250本、水平解像度は1/4となる。これをLL信号と定義するとLL成分は圧縮部405aにより圧縮され、D1−1信号として出力される。
【0323】
一方、Hの高域成分の3成分は合成器772cにより1つのLH信号に合成され、圧縮部405bにより圧縮されD1−2信号として出力される。この場合 、分離回路404cと合成器772cの間に圧縮部を3つ設けてもよい。
【0324】
高域成分のH、H、Hの3成分は合成器772aにより一つのH−H信号となる。圧縮信号が垂直水平とも1000本の場合、この信号は水平、垂直方向に500本〜1000本の成分をもつ。そして分離回路404bにより4つの成分に分離される。
【0325】
従ってH出力として水平、垂直方向の500本〜750本の成分が分離される。これをHH信号とよぶ。そしてH、H、Hの3成分は750本〜1000本の成分をもち、合成器772bで合成され、HH信号となり圧縮部405dで圧縮され、D2−2信号として出力される。一方HL信号はD2−1信号として出力される。従ってLL、つまりD1−1信号は例えば0本〜250本以下 の成分、LHつまりD1−2信号は250本以上500本以下の周波数成分HLつ まりD2−1信号は500本以上750本以下の成分、HHつまりD2−2信号は750本以上1000本以下の周波数成分をもつ。この分離回路3により階層型のデータ構造ができるという効果がある。この図93の分離回路3を用いて実施例2で説明した図87の送信機1の中の分離回路3の部分を置きかえることにより、4層の階層型伝送ができる。
【0326】
こうして階層型データ構造と階層型伝送を組み合わせることにより、C/Nの劣下に伴い段階的に画質が劣下する画像伝送が実現できる。これは放送においてはサービスエリアの拡大という大きな効果がある。次にこの信号を復調再生する受信機は実施例2で説明した図88の第2受信機と同じ構成と動作である。従って全体の動作は省略する。ただ映像信号を扱うため合成部37の構成がデータ送信と異なる。ここでは合成部37を詳しく説明する。
【0327】
実施例2において図88の受信機のブロック図を用いて説明したように、受信した信号は復調され、エラー訂正され、D1−1、D1−2、D2−1、D2−2の4つの信号となり、合成部37に入力される。
【0328】
ここで図94は合成部33のブロック図である。入力されたD1−1、D1−2、D2−1、D2−2信号は伸長部523a、523b、523c、523dにおいて伸長され、図93の分離回路において説明したLL、LH、HL、HH信号となる。この信号は、元の映像信号の水平、垂直方向の帯域を1とするとLLは1/4、LL+LHは1/2、LL+LH+HLは3/4、LL+LH+HL+HHは1の帯域となる。LH信号は分離器531aにより分離され画像合成部548aにおいてLL信号と合成されて画像合成部548cのH端子に入力される。画像合成部531aの例の説明に関しては図32の画像デコーダ527で説明したので省略する。一方、HH信号は分離器531bにより分離され、画像合成部548bに入力される。HL信号は画像合成部548bにおいてHH信号と合成され、H−H信号となり分離器531cにより分離され、画像合成部548cにおいてLHとLLの合成信号と合成され、映像信号となり合成部33から出力される。そして図88の第2受信機の出力部36でTV信号となり出力される。この場合、原信号が垂直1050本、約1000本のHDTV信号ならば図91の受信妨害図に示した4つの受信条件により4つの画質のTV信号が受信される。
【0329】
TV信号の画質を詳しく説明する。図91と図86を一つにまとめたのが図92の伝送階層構造図である。このようにC/Nの向上とともに受信領域862d、862c、862b、862aにおいてD1−1、D1−2、D2−1、D2−2と次々と再生できる階層チャンネルが追加されデータ量が増える。
【0330】
映像信号の階層伝送の場合図95伝送階層構造図のようにC/Nの向上とともにLL、LH、HL、HH信号の階層チャンネルが再生されるようになる。従って送信アンテナからの距離が近づくにつれ、画質が向上する。L=Ldの時LL信号、L=Lcの時LL+LH信号、L=Lbの時LL+LH+HL信号、L=Laの時LL+LH+HL+HH信号が再生される。従って、原信号の帯域を1とすると1/4、1/2、3/4、1の帯域の画質が各々の受信地域で得られる。原信号が垂直走査線1000本のHDTVの場合、250本、500本、750本、1000本のTV信号が得られる。このようにして段階的に画質が劣化する階層型映像伝送が可能となる。図96は従来のデジタルHDTV放送の場合の受信妨害図である。図から明らかなように従来方式ではCNがV以下でTV信 号の再生は全く不可能となる。従ってサービスエリア距離Rの内側においても他局との競合地域、ビルかげ等では×印で示すように受信できない。図97は本発明を用いたHDTVの階層放送の受信状態図を示す。図97に示すように、距離LaでC/N=a、LbでC/N=b、LcでC/N=c、LdでC/N=dとなり各々の受信地域で250本、500本、750本、1000本の画質が得られる。距離La以内でもC/Nが劣下し、HDTVの画質そのものでは再生できない地域が存在する。しかし、その場合でも画質が落ちるものの再生はできる。例えばビルかげのB地点では750本、電車内のD地点では250本、ゴーストを受けるF地点では750本、自動車内のG地点では250本、他局との競合地域であるL地点でも250本の画質で再生できる。以上のようにして本発明の階層伝送を用いることにより従来提案されている方式では受信再生できなかった地域でも受信できるようになり、TV局のサービスエリアが大巾に拡大するという著しい効果がある。また、図98の階層伝送図に示すようにD1−1チャンネルで その地域のアナログ放送と同じ番組の番組Dを放送し、D1−2、D2−1、D2−2チ ャンネルで他の番組C、B、Aを放送することにより、番組Dのサイマルキャストを全地域で確実に放送し、サイマルキャストの役割を果たしながら他の3つの番組をサービスするという多番組化の効果も得られる。
【0331】
(実施例8)
以下、第7の実施例を図面に基づき説明する。実施例8は本発明の階層型伝送方式をセルラー電話システムの送受信機に応用したものである。図115の携帯電話機の送受信機のブロック図においてマイク762から入力された通話者の音声は圧縮部405により前述した階層構造のデータD,D,Dに圧縮符号化 され、時分割部765においてタイミングに基づき所定のタイムスロットに時間分割され、変調器4において前述のSRQAM等の階層型の変調を受け1つの搬送波にのり、アンテナ共用器764を経てアンテナ22より送信され、後述する基地局で受信され、他の基地局もしくは電話局に送信され、他の電話と交信できる。
【0332】
一方、他の電話からの交信信号は基地局からの送信電波としてアンテナ22により受信される。この受信信号はSRQAM等の階層型の復調器45において、D,D,Dのデータとして復調される。復調信号からはタイミング回路76 7においてタイミング信号が検出され、このタイミング信号は時分割部765に送られる。復調信号D,D,Dは伸長部503において伸長され音声信号に なり、スピーカ65に送られ、音声となる。
【0333】
次に図116の基地局のブロック図にあるように6角形もしくは円形の3つの受信セル768,769,770,の各中心部にある基地局771,772,773は図115と同様の送受信機761a〜761jを複数個もち、送受信機の数と同じチャンネル数のデータを送受信する。各基地局に接続された基地局制御部774は各基地局の通信のトラフィック量を常に監視し、これに応じて各基地局へのチャンネル周波数の割り当てや各基地局の受信セルの大きさの制御等の全体システムのコントロールを行う。
【0334】
図117の従来方式の通信容量トラフィック分布図に示すようにQPSK等の従来方式のデジタル通信方式では受信セル768,770のAchの伝送容量はd=Aの図に示すように同波数利用効率2bit/Hzのデータ774d、774bとd=Bの図のデータ774cを合わせたデータ774dなり、どの地点においても2bit/Hzの一様な周波数利用効率である。一方、実際の都市部は密集地775a,775b,775cのようにビルの集中したところは人口密度が高く、交信トラフィック量もデータ774eに示すようにピークを示す。周辺のそれ以外の地域では交信量は少ない。実際のトラフィック量TFのデータ774eに対して従来のセルラー電話の容量はデータ774dに示すように全地域、同じ2bit/Hzの周波数効率であった。つまりトラフィック量の少ないところにも多いところと同じ周波数効率を適用しているという効率の悪さがあった。従来方式ではトラフィック量の多い地域には周波数割り当てを多くしチャンネル数を増やしたり、受信セルの大きさを小さくして対応していた。しかし、チャンネル数を増やすには周波数スペクトルの制約があった。また従来方式の16QAM,64QAM等の多値化は送信電力を増加させた。受信セルの大きさを小さくし、セル数を増やすことは基地局の数の増加を招き、設置コストを増大させる。以上の問題点がある。
【0335】
理想的にはトラフィック量の多い地域には周波数効率を高くし、トラフィック量の少ない地域には周波数効率を高くし、トラフィック量の少ない地域には低くすることがシステム全体の効率を高められる。本発明の階層型伝送方式の採用により以上のことを実現できる。このことを図118の本発明の実施例8における通信容量・トラフィック分布図を用いて説明する。図118の分布図は上から順に受信セル770B,768,769,770,770aのA−A’線上の通信容量を示す。受信セル768,770はチャンネル群A受信セル770b,769,770aはチャンネル群Aと重複しないチャンネル群Bの周波数を利用している。これらのチャンネルは各受信セルのトラフィック量に応じて図116の基地局制御器774により、チャンネル数が増減させられる。さて図118においてd=AはAチャンネルの通信容量の分布を示す。d=BはBチャンネルの通信容量、d=A+Bは全チャンネルを加算した通信容量、TFは通信トラフィック量、Pは建物と人口の分布を示す。受信セル768,769,770では前の実施例で説明したSRQAM等の多層の階層型伝送方式を用いているためデータ776a,776b,776cに示すように、QPSKの周波数利用効率2bit/Hzの3倍の6bit/Hzを基地局周辺部では得られる。周辺部にいくに従い4bit/Hz,2bit/Hzと減少する。送信パワーを増やさないと点線777a,b,cに示すQPSKの受信セルの大きさに比べて2bit/Hzの領域が狭くなるが、基地局の送信パワーを若干上げることにより同等の受信セルの大きさが得られる。64SRQAM対応の子局は基地局から遠いところではSRQAMのシフト量をS=1にした変形QPSKで送受信し、近いところでは16SRQAM、さらに近傍では64SRQAMで送受信する。従ってQPSKに比べて最大送信パワーが増加することはない。また、回路を簡単にした図121のブロック図に示すような4SRQAMの送受信機も互換性を保ちながら他の電話と交信できる。図122のブロック図に示す16SRQAMの場合も同様である。従って3つの変調方式の子機が存在する。携帯電話の場合小型計量性が重要である。4SRQAMの場合周波数利用効率が下がるため通話料金は高くなるが、回路が簡単になるため小型軽量化が要求されるユーザーには適している。こうして本方式は巾広い用途に対応できる。
【0336】
以上のようにして図118のd=A+Bのような容量の異なる分布をもつ伝送システムができる。TFのトラフィック量に合わせて基地局を設置することにより、総合的な周波数利用効率が向上するという大きな効果がある。特にセルの小さいマイクロセル方式は多くのサブ基地局を設置できるためサブ基地局をトラフィックの多い個所に設置しやすいため本発明の効果が高い。
【0337】
次に図119のデータの時間配置図を用いて各タイムスロットのデータ配置を説明する。図119(a)は従来方式のタイムスロット、図119(b)は実施例8のタイムスロットを示す。図119(a)に示すように従来方式の送受信別周波数方式はDownつまり基地局から子局への送信の時に周波数Aで時間のスロット780aで同期信号Sを送り、スロット780b,780c,780dで各々A,B,Cチャンネルの子機への送信信号を送る。次にUp側つまり子機から基地局へ送る場合、周波数Bで時間スロット781a,781b,781c,781dに各々同期信号、a,b,cチャンネルを送信信号する。
【0338】
本発明の場合、図119(b)に示すように前述の64SRQAM等の階層型伝送方式を用いているためD,D,Dの各々の2bit/Hzの3つの階層 データをもつ。A,Aデータは16SRQAMで送るためスロット782b,782cとスロット783b,783cに示すように約2倍のデータレートとなる。同一音質で送る場合半分の時間で送れる。従ってタイムスロット782b,782cは半分の時間になる。こうして2倍の伝送容量が図118の776cの第2階層の地域つまり基地局の近傍で得られる。同様にして、タイムスロット782g,783gではEデータの送受信が64SRQAMで行われる。約3倍 の伝送容量をもつため、同一タイムスロットで3倍のE,E,Eの3チャン ネルが確保できる。この場合基地局のさらに近傍地域で送受信することが要求される。このようにして最大約3倍の通話が同一周波数帯で得られるという効果がある。但し、この場合は基地局の近傍でこのままの通話が行われた場合で、実際はこの数字より低い。また実際の伝送効率は90%程度に落ちる。本発明の効果を上げるためには、トラフィック量の地域分布と本発明による伝送容量分布が一致することが望ましい。しかし、図118のTFの図に示すように実際の都市においてはビル街を中心として緑地帯が周辺に配置されている。郊外においても住宅地の周辺に田畑や森が配置されている。従ってTFの図に近い分布をしている。従って本発明を適用する効果が高い。
【0339】
図120のTDMA方式タイムスロット図で(a)は従来方式(b)は本発明の方式を示す。図120(a)に示すように、同一周波数帯でタイムスロット786a,786bで各々A,Bチャンネルの子機への送信を行い、タイムスロット787a,787bで各々A,Bチャンネルの子機からの送信を行う。図120(b)に示すように、本発明の場合16SRQAMの場合スロット788aでAチャンネルの受信を行い、スロット788cでAチャンネルの送信を行う。タイムスロット巾は約1/2になる。64SRQAMの場合スロット788iでDチャンネルの受信を行い、スロット788lでDチャンネルの送信を行う。タイムスロット巾は約1/3になる。
【0340】
特に消費電力を下げるためにスロット788pにおいて1/2のタイムスロットで16SRQAMのEの受信を行うが、送信はスロット788rで通常のタ イムスロット4SRQAMで行う。16SRQAMより4SRQAMの方が消費電力が少ないため、送信時の電力消費が少なくなるという効果がある。ただし、占有時間が長い分だけ通信料金は高くなる。バッテリの小さい小型軽量型の携帯電話やバッテリ残量が少ない時に効果が高い。
【0341】
以上のようにして実際のトラフィック分布に合わせて伝送容量分布を設定できるため実質的な伝送容量が高めることができるという効果がある。また3つのもしくは2つの伝送容量の伝送容量を基地局、子局が選択できるため周波数効率を下げて消費電力を下げたり逆に効率を上げて通話料金を下げたり自由度が高く、様々な効果が得られる。また、伝送容量の低い4SRQAM等の方式により、回路を簡単にして小型化、低コスト化をした子機も設定できる。この場合、前の実施例で説明したように全ての機種間の伝送互換性がとれる点が本発明の特徴の一つである。こうして伝送容量の増大とともに超小型機から高機能機までの巾広い機種展開が計れる。
【0342】
(実施例9)
以下第9の実施例を図面に基づき説明する。実施例9は本発明をOFDM伝送方式に適用したものである。図123のOFDM送受信機のブロック図と図124のOFDMの動作原理図を示す。FDMの一種であるOFDMは隣接するキャリアを直交させることにより、一般のFDMより周波数帯の利用効率が良い。またゴースト等のマルチパス妨害に強いためデジタル音楽放送用やデジタルTV放送用に検討されている。図124のOFDMの原理図に示すようにOFDMの場合入力信号を直列並列変換部791で周波数軸793上にデータを1/tsの間隔で配置し、サブチャンネル794a〜eを作成する。この信号を逆FFT器40をもつ変調器4で時間軸799へ逆FFT変換し、送信信号795を作る。tsの有効シンボル期間796の期間の間、この逆FFTされた信号は送信され、各シンボルの間にはtgのガード期間797が設けられる。
【0343】
図123のOFDM−CCDMハイブリッド方式のブロック図を用いてHDTV信号を送受信する場合の実施例9の動作を説明する。入力されたHDTV信号は画像エンコーダ401により低域D1−1と(中域−低域)D1−2と(高域−中域−低域)Dの3層の階層構造の画像信号に分離され、入力部742に入力され る。第1データ列入力部743において、D1−1信号はCode gainの高いECC符号化をされ、D1−2信号は通常のコードゲインのECCの符号化をされる。D1−1とD2−2はTDM部743により、時間分割多重化され、D信号になり、変調器852aのD直列並列変換器791aに入力される。D信号はn個の並列データとなり、nヶのC−CDM変調器4a,4b・・・の第1入力部に入力される。
【0344】
一方、高域成分信号のDは入力部742の第2データ列入力部744におい てECC部744aにおいてECC(Error Correction Code)符号化されトレ リスエンコーダ744bにおいてトレリス符号化され、変調器852aのD直 列並列器791bに入力され、nヶの並列データとなり、C−CDM変調器4a,4b・・・の第2入力部に入力される。第1入力部のDデータと第2入力部のDデータにより各々のC−CDM変調器4a,4b,4c・・・において16SRQAM等にC−CDM変調される。このnヶのC−CDM変調器は各々の異なる周波数のキャリアをもつとともに隣接するキャリアは図124の794a,794b,794c・・・に示すように直交しながら周波数軸上793上にある。こうし て、C−CDM変調されたnヶの変調信号は、逆FFT回路40により、周波数軸ディメンジョン793から時間軸のディメンジョン790に写像され、tsの実効シンボル長の時間信号796a,796b等になる。実効シンボル時間帯796aと796bの間にはマルチパス妨害を減らすためTg秒のガード時間帯797aが設けられている。これを時間軸と信号レベルで表現したものが、図129の時間軸ー信号レベル図であり、ガード時間帯797aのTgはマルチパスの影響時間から用途に応じて決定される。TVゴースト等のマルチパスの影響時間より長くTgを設定することにより受信時に逆FFT回路40からの変調信号は並列直列コンバータ40bにより、一つの信号となり送信部5により、RF信号となり送信される。
【0345】
次に、受信機43の動作を述べる。図124の時間軸シンボル信号796eに示す。受信信号は図123の入力部24に入力され、変調部852bに入力され、デジタル化され、FFT部40aにより、フーリェ係数に展開され、図124に示すように時間軸799から周波数軸793aに写像される。図124の時間軸シンボル信号から、周波数軸の信号のキャリア794a,794b等に変換される。これらのキャリアは互いに直交しているため、各々の変調信号が分離できる。図125(b)に示す16SRQAM等が復調され、各々のC−CDM復調器45a、45b等に送られる。そして、C−CDM復調器45の各々のC−CDM復調部45a、b等において、階層型に復調されD、Dのサブ信号が復調され、D並列直列コンバーター852aとD並列直列コンバーター852bにより、直列信号となり元のD、D信号が復調される。この場合、図125(b)に示すようなC−CDMを用いた階層伝送方式を用いているため、C/N値の悪い受信条件では、D信号のみが復調され、よい受信条件では、DとD2信号 の両方が復調される。復調されたD信号は出力部757において復調される。 D1−2信号に比べてD1−1信号エラー訂正のコードケインが高いため、D1−1信号 のエラー信号がより受信条件の悪い条件でも再生される。D1−1信号は第1ー1 画像デコーダ402cによりLDTVの低域信号となり、D1−2信号は第1ー2 画像デコーダ402dによりEDTVの中域成分の信号となり、出力される。
【0346】
信号はトレリス復号され、第2画像デコーダ402bにより、HDTVの 高域成分となり出力される。上記の低域信号のみではLDTVが出力され、上記中域成分を加えることにより、ワイドNTSCグレードのEDTV信号が出力され、さらに上記高域成分を加えることによりHDTV信号が合成される。前の実施例と同様、受信C/Nに応じた画質のTV信号が受信できる。実施例9の場合はOFDMとC−CDMを組み合わせて用いることにより、OFDMそのものでは、実現できない階層型伝送を実現できる。図130のエラーレートC/Nに示すように従来のOFDM−TCM変調信号の曲線805に対して、本発明のC−CDM−OFDM方式はサブチャンネル1 807aはエラーレートが下がりサブチャンネル2 807bはエラーレートが上がる。こうして階層型が実現する。
【0347】
OFDMは確かにガード期間Tg中にマルチパスの干渉信号を収めているためTVゴースト等のマルチパスに強い。従って、自動車のTV受信機用のデジタルTV放送用に用いることができる。しかし、階層型伝送ではないため、ある一定のC/Nのスレシホルド以下では受信できない。本発明のC−CDMと組み合わせることにより、マルチパスに強くかつC/Nの劣化に応じた画像受信(Graditional Degradation)の2つが実現できる。自動車内でTV受信をする時、単に マルチパスだけでなくC/N値も劣化する。従ってマルチパス対策だけではTV放送局のサービスエリアはさほど広がらない。しかし、階層型伝送のC−CDMと組み合わせることにより、C/Nがかなり劣化してもLDTVグレードで受信できる。一方、自動車用TVの場合、画面サイズは通常100寸以下であるため、LDTVグレードで充分な画質が得られる。自動車TVのLDTVグレードのサービスエリアが大巾に拡大するという効果がある。OFDMをHDTVの全帯域に使うと現時点の半導体技術ではDSPの回路規模が大きくなる。そこで低域TV信号のD1−1のみをOFDMで送る方法を示す。図138のブロック図に示 すように、HDTVの中域成分と高域成分のD1−2とD信号の2つを本発明のC−CDM多重化し、FDM40Dにより周波数帯Aで送信する。一方受信機側で受信した信号はFDM4oeにより周波数分離され、本発明のC−CDM復調器4bで復調され、図123と同様にしてHDTVの中域成分と高域成分が再生される。この場合の画像デコーダーの動作は実施例1,2,3と同じであるため省略する。
【0348】
次にHDTVのMPEG1グレードの低域信号であるD1−1信号は直列並列コ ンバーター791により並列信号となりOFDM変換器852Cの中でQPSKや16QAMの変調を受け、逆FFT器40により時間軸の信号に変換されFDM40dにより周波数帯Bで送信される。
【0349】
一方、受信機43で受信された信号はFDM部40eにおいて周波数分離され、OFDM復調部852dにおいてFFT40aにより多くの周波数軸の信号となり、各々の復調器45a,45b等により復調され、並列直列コンバータ852aによりD1−1信号が復調され、図123と同様にして、LDTVグレードの D1−1信号が受信機43から出力される。
【0350】
こうして、LDTV信号のみがOFDMされた階層伝送が実現する。図138の方法を用いることにより、OFDMの複雑な回路はLDTV信号のみでよい。HDTV信号に比べてLDTV信号は1/20のビットレートである。従ってOFDMの回路規模は1/20になり、全体の回路規模は大巾に小さくなる。
【0351】
OFDMはマルチパスに強い伝送方式で携帯TVや自動車TVの受信時や自動車のデジタル音楽放送受信時のような移動局でマルチパス妨害が大きく、かつ変動する用途を主目的として応用されようとしている。このような用途においては4インチから8インチの10インチ以下の小さい画面サイズが主流である。従ってHDTVやEDTVのような高解像度TV信号全てをOFDM変調する方式はかける費用の割には効果が低く、自動車TV用にはLDTVグレート゛のTV信号の受信で充分である。一方、家庭用TVのような固定局においてはマルチパスが常に一定であるため、マルチパス対策がとりやすい。このため強ゴースト地域以外はOFDMの効果は高くない。HDTVの中高域成分にOFDMを用いることはOFDMの回路規模が大きい現状では得策でない。従って本発明の図138に示すOFDMを低域TV信号のみに使用する方法は、自動車等の移動局において受信されるLDTVのマルチパス妨害を大巾に軽減するというOFDMの効果を失なわないで、OFDMの回路規模を1/10以下に大巾に削減できるという大きな効果がある。
【0352】
なお、図138ではD1−1のみをOFDM変調しているがD1−1とD1−2をOF DM変調することもできる。この場合、D1−1とD1−2はC−CDMの2階層伝送ができるため、自動車等の移動体においてもマルチパルスに強い階層型放送が実現し、移動体において、LDTVとSDTVが受信レベルやアンテナ感度に応じた画質の画像が受信できるというGraditional Degradationの効果が生まれる。
【0353】
こうして本発明の階層伝送が可能となり、前述した様々な効果が得られる。OFDMの場合特にマルチパスに強いため本発明の階層伝送と組み合わせることによりマルチパスに強くかつ受信レベルの劣化に応じたデータ伝送グレードの劣化が得られるという効果が得られる。
【0354】
階層構造型伝送方式を実現する方法として、図126(a)に示すように、おFDMの各サブチャンネル794a〜cを第1層801aとしサブチャンネル794d〜fを第2層801bとし中間にfgなる周波数ガード帯802aを設け、図126(b)に示すようにPgなる電力差802bを設けることにより、第1層801aと第2層801bの送信電力を差別化できる。
【0355】
これを利用すると、前に説明した図108(d)に示すようにアナログTV放送に妨害を与えない範囲で第1層801aの電力を増やすことができる。この場合図108(e)に示すように第1層801aの受信可能なC/N値のスレシホルド値は第2層801bに比べて低くなる。従って信号レベルの低い地域やノイズの多い地域においても第1層801aの受信が可能となるという効果が得られる。図147に示すように二層の階層伝送が実現する。これをPower−Weighted−OFDM方式(PW−OFDM)と本文では呼ぶ。この本実施例のPW−OFDMに前述の本発明のC−CDM方式を組み合わせることにより、図108(e)に示すように階層は増え3層になり、より受信可能地域が拡がるという効果がある。
【0356】
具体的な回路は、図144に示すように第1層データは第1データ列回路791aを介して振幅の大きい変調器4a〜4cでキャリアf〜fで逆FFT40によりOFDM変調し、第2層データは第2データ列回路791bを介して通常の振幅の変調器4d〜4fでキャリアf〜fで逆FFT40によりOFDM変調し送信する。
【0357】
受信信号は受信機43のFFT40aによりf〜fのキャリアをもつ信号に分離され、キャリアf〜fは復調器45a〜45cにより第1データ列Dつ まり第1層801aが復調され、キャリアf〜fからは第2データ列Dつま り第2層801bが復調される。
【0358】
第1層801aの電力は大きいため信号の弱い地域においても受信できる。こうしてPW−OFDMにより、2層の階層型伝送が実現する。PW−OFDMをC−CDMと組み合わせると3〜4層の階層が実現する。なお図144の他の動作は図123のブロック図の場合と動作が同じであるため説明を省略する。
【0359】
さて、次に本発明のTime−Weighted−OFDM(TW−OFDM)方式の階層化方式について述べる。OFDM方式は前に述べたように、ガード時間帯tgがあるため、ゴーストつまりマルチパス信号の遅延時間tがt<tgの条件式を満たせばゴーストの影響をなくすことができる。一般家庭のTV受信機のような固定局ではt は数μsと小さく、また、一定であるためキャンセルし易い。しかし、車載TV受信機のように移動局の場合は反射波が多いため、tは大きく数十μs近くに なるだけなく、移動に伴い変化するためキャンセルが難しい。従ってマルチパスに対する階層化が必要になることが予想される。
【0360】
本実施例の階層化の方法を述べると、図146に示すように第A層のガード時間tgaを第B層のガード時間tgbに比べて大きくとることによりA層のサブチャンネルのシンボルはゴーストに対して強くなる。こうしてガード時間のWeightingによりマルチパスに対する階層型伝送が実現する。この方式をGuard−Time−Weighted−OFDM(GTW−OFDM)と呼ぶ。
【0361】
さらに第A層と第B層のシンボル時間Tsのシンボル数を同じ数に設定した場合、Aのシンボル時間tsaをBのシンボル時間tsbより大きくとる。するとこれにより周波数軸上においてA,Bのキャリヤの間隔をそれぞれ△fa、△fbとすると△fa>△fbである。このためBのシンボルに比べて、Aののシンボルを復調した場合のエラーレートは低くなる。こうしてシンボル時間TsのWeightingの差別化により第A層と第B層のマルチパスに対する2層の階層化が実 現する。この方式をCarrier−Spacing−Weighted−OFDM(CSW−OFDM)と呼ぶ。GTW−0FDMを用いて2層の階層伝送を実現し、第A層にて低解像度のTV信号を、第B層で高域成分を送信することにより、車載TV受信機のようにゴーストの多い条件の受信でも低解像度TVの安定した受信が可能となる。またCSW−OFDMを用いたシンボル時間tsの差別化により第A層と第B層のC/Nに対する階層化をGTW−OFDMとを組み合わせることにより受信信号レベルの低い車載TVにおいてさらに安定した受信ができるという大きな効果が実現する。車載用途や携帯用途のTVにおいては高い解像度は要求されない。低解像度TV信号を含むシンボル時間の時間比率は小さいため、このガード時間のみを長くすことは全体の伝送効率をあまり下げない。従って本実施例のGTW−OFDMを用いて低解像度TV信号に重点を置いてマルチパス対策をすることにより伝送効率に殆ど影響を与えないで携帯TVや車載TVのような移動局と、家庭のTVのような固定局とを両立させた階層型TV放送を実現するという大きな効果がある。この場合前述のようにCSW−OFDMやC−CDMと組み合わせることによりC/Nにたいする階層化が加わりさらに安定 した移動局の受信が可能となる。
【0362】
具体的にマルチパスの影響を説明すると、図145(a)に示すように遅延時間が短いマルチパス810a〜dの場合は第1送と第2層の信号が受信でき、HDTVの信号が復調できる。しかし、図145(b)に示すように長いマルチパス811a〜dの場合は、第2層のB信号のガード時間、Tgbが短いため復調できなくなる。この場合、第1層のA信号はガード時間Tgaが長いため、遅延時間の長いマルチパスの影響を受けない。前述のようにB信号にはTVの高域成分が含まれており、A信号にはTVの低域成分が含まれているため、例えば車載用TVではLDTVが再生できる。さらに第1層のシンボル時間TsaをTsbより大きくとっているためC/Nの劣化にも第1層は強い。
【0363】
こうしてガード時間とシンボル時間の差別化をすることにより、OFDMの二次元の階層化が簡単な構成で可能となる。図123のような構成でガード時間差別化とC−CDMと組み合わせることにより、マルチパスとC/N値劣化の双方の階層化が計れる。
【0364】
ここで具体的な例を用いて詳しく述べる。
マルチパス遅延時間Tは、D/U比が小さい程、直接波より反射波が多くな り、大きくなる。例えば図148に示すようにD/U<30dBでは反射波の影響が大きくなり30μs以上になる。図148に示すように50μs以上のTgをとることにより、一番悪い条件でも受信できる。従って図149(a)に具体的に示すようにTV信号1secに対して図149(b)に示す2msの周期の うち、各シンボルを第1層801a,第2層801b,第3層801cの3つの階層のグループに分け、図149(c)に示す。各々のグループのガード時間797a,797b,797cつまりTga,Tgb,Tgcを例えば50μs,5μs,1μsと重みづけをして設定することにより図150に示すような階層801a,801b,801cの3つの階層のマルチパスに関する階層型放送が実現する。全ての画質に対してGTW−OFDMを適用すると当然伝送効率は落ちてしまう。しかし、情報量の少ないLDTVの画質信号のみにGTW−OFDMのマルチパス対策をすることにより全体の伝送効率があまり落ちないいう効果がある。特に第1層801aではガード時間Tgを30μs以上の50μsにとっているため、車載用TV受信機でも受信できる。回路は図127のブロック図に示したものを用いる。特に車載用TVはLDTVグレードの画質で良いためMPEG1クラスの1Mbps程度の伝送容量でよい。従って図149に示したようにシンボル時間796aTsaを2msの周期に対して200μsとれば2Mbpsとれるため良く、さらにシンボルレートを半分に下げても1Mbps近くになり、LDTVグレードの画質が得られるため本発明のCSW−OFDM に より伝送効率は若干落ちるがエラーレートが低くなる。特に本発明のC−CDMをGTW−OFDMと組み合わせた場合、伝送効率が低下しないため効果がさらに高い。図149では同じシンボル数に対してシンボル時間796a,796b,796cを200μs,150μs,100μsに差別化している。従って第1層,第2層,第3層の順にエラーレートが高くなってゆく階層型伝送となっている。
【0365】
同時にC/Nに対しても階層型伝送が実現する。図151に示すようにCSW−OFDMとCSW−OFDMの組み合わせにより、マルチパスとC/Nの2次元の階層型伝送が実現する。前述のようにCSW−OFDMと本発明のC−CDMを組み合わせても実現でき、この場合全体の伝送効率の低下が少ないという効果がある。第1層801aおよび第1−2層851a,第1−3層851aではマルチパスTが大きくかつC/Nが低い用途例えば車載用TVReceiver においてもLDTVグレードの安定した受信ができる。第2層801bと第2−3層851bではサービスエリアのフリンジエリアのようにC/Nが低く、ゴーストの多い受信地域の固定局において標準解像度のSDTVグレードの受信ができる。サービスエリアの半分以上を占める第3層801cではC/Nが高く、直接波が大きくゴーストが少ないためHDTVグレードの画質で受信できる。こうしてC/Nとマルチパスの2次元の階層型放送が実現する。このように大きな効果が本発明のGTW−OFDMとC−CDMの組み合わせまたは、GTW−OFDMとCSW−C−CDMの組み合わせにより得られる。従来はC/Nに対する階層型放送方式が提案されているが、本発明により、C/Nとマルチパスの2次元のマトリクス型の階層型放送が実現する。
【0366】
C/Nの3層とマルチパスの3層の2次元の階層型放送の具体的なHDTV、SDTV、LDTVの3階層のTV信号の時間配置図を図152に示す。図に示すように1番マルチパスに強いA層の第1階層のスロット796a1にはLDTVを配置し、次にマルチパスに強いスロット796a2やC/N劣化に強いスロット796b1にはSDTVの同期信号やアドレス信号等の重要なHP信号を配置する。B層の第2層、3層にはSDTVの一般信号つまりLP信号や、HDTVのHP信号を配置する。C層には1、2、3層にSDTV,EDTV,HDTV等の高域成分TV信号を配置する。
【0367】
この場合CN劣化やマルチパスに強くすればするほど伝送レートが落ちるためTV信号の解像度が減少し、図153に示すように3次元のGraceful Degradationが実現するという従来にない効果が本発明により得られる。図153はCNR、マルチパス遅延時間、伝送レートの3つのパラメーターにより本発明の3次元構造の階層型放送を表現したものである。
【0368】
本発明のGTW−OFDMと前述の本発明のC−CDMの組み合わせまたは、GTW−OFDMとCSW−C−CDMの組み合わせにより2次元の階層構造が得られる例を用いて実施例を説明したがGTW−OFDMとPower−Weighted−OFDMの組み合わせや、GTW−OFDMと他のCNRの階層伝送方式と組み合わせても2次元の階層型放送は実現する。
【0369】
図154はキャリア794a、794c,794eの電力をキャリア794b,794d,794fに比べて小さく重みずけして送信したもので、2階層のPower−Weighted−OFDMが実現する。キャリア794aに直交するキャリア795a,795cの電力も同様にしてキャリア795b,795dに対して電力重みずけすることにより2階層がえられる。あわせると4層の階層が得られるが、図154では2層の場合の実施例をしめしている。図に示すようにキャリアの周波数分布が分散するため同一周波数帯にある他のアナログ放送等への妨害が分散されるため影響が小さくなるという効果がある。
【0370】
また、図155のように1つのシンボル796a,796b,796c毎にガード時間797a,797b,797cの時間幅を変化させた時間配置をとることにより3層のマルチパスに対する階層型の多値伝送が実現する。図155の時間配置にするとA層、B層、C層のデータが時間軸上に分散する。このため特定時間に発生するバーストノイズが発生しても各層のデータにインターリーブをかけることによりデータの破壊が防止されTV信号が安定して復調できるという効果がある。特にA層のデータを分散させインターリーブをかけることにより車載TV受信時に発生する他の自動車の点火装置から発生するバーストノイズの妨害を大幅に低減できる。
【0371】
この場合の具体的なECCエンコーダー744jとECCデコーダー749jのブロック図を図160(a)(b)にそれぞれ示す。また図167にデ・インターリーブ部936bのブロック図を示す。デ・インターリーブ部936bのデ・インターリーブRAM936aの中で処理されるインターリーブテーブル954を図168(a)で示し、インターリーブ距離L1を図168(b)に示す。
【0372】
こうしてデータをインターリーブすることによりバーストノイズの妨害を軽減することができる。図161のVSB受信機のブロック図と図162のVSB送信機のブロック図に示すように実施例4、5、6等で説明した4VSBや8VSBや16VSBの伝送装置や実施例1、2等で説明したQAMやPSK伝送装置に用いることにより、バーストノイズの妨害を軽減できるため、地上放送においてノイズの少ないTV受信ができるという効果がある。
【0373】
図155の方式により3階層の階層放送を行うことによりA層は前述のマルチパス、C/N劣化に加えてバーストノイズの妨害を低減できるため車載TV受信機やポケットTV等の移動局によるLDTVグレードのTV受信を安定させるという効果がある。
【0374】
本発明はASK,QAM,PSK、OFDMの変調方式を用いて実施例を説明したが他の変調方式でも同様の効果がえられる。またパーシャルレスポンスを用いることにより記録系のみならず伝送系でもエラーレートを下げることができる。
【0375】
本発明の多値伝送方式の一つの特徴は周波数利用効率を向上させるものであるが一部の受信機にとっては電力利用効率がかなり低下する。従って全ての伝送システムに適用できるものではない。例えば特定受信者間の衛星通信システムならその時期に得られる最高の周波数利用効率と最高の電力利用効率の機器にとりかえるのが最も経済性が高い方法である。このような場合必ずしも本発明を使う必要はない。
【0376】
しかし、衛星放送方式や地上放送方式の場合は本発明のような階層型伝送方式が必要である。なぜなら衛星放送の規格の場合50年以上の永続性が求められる。この期間、放送規格は変更されないが技術革新に伴い衛星の送信電力は飛躍的に向上する。放送局は数十年後の将来において現時点においても製造された受信機がTV番組を受信視聴できるように互換性のある放送を行わなければならない。本発明を用いると既存のNTSC放送とHDTV放送との互換性と将来の情報伝送量の拡張性という効果が得られる。
【0377】
本発明は電力効率よりも周波数効率を重視したものであるが、受信機側に各伝送段階に応じて設計受信感度を設けた各々、何種類かの受信機を設定することにより送信機の電力をさほど増やす必要はなくなる。このため現在の電力の小さい衛星でも充分送信可能である。また将来、送信電力が増大した場合でも同一の規格で伝送できるため将来の拡張性と、新旧の受信機との間の互換性が得られる。以上述べたように本発明は衛星放送規格に用いた場合、顕著な効果がえられる。
【0378】
また本発明の多値伝送方式を地上放送に用いた場合、電力利用効率を全く考慮する必要がないため衛星放送より本発明は実施しやすい。前述のように従来のデジタルHDTV放送方式では存在したサービスエリア内の受信不能地域を大巾に減少させるという顕著な効果と前述のNTSCとHDTV受信機もしくは受像機の両立性の効果がある。またTV番組のスポンサーからみた場合のサービスエリアが実質的に拡大するという効果もある。なお、実施例ではQPSK、16QAM、32QAMと4VSB、8VSB、16VSBの変調方式を用いた例を用いて説明したが、64QAM、128QAM、256QAMや32VSB、64VSB等に適用できることはいうまでもない。また、図を用いて説明したように多値のPSKやASKやFSKに適用できることもいうまでもない。本発明とTDMを組み合わせて伝送する実施例を説明したが、FDM,CDMAや拡散通信方式を組み合わせて伝送することもできる。
【0379】
本発明の多値伝送方式の一つの特徴は周波数利用効率を向上させるものであるが一部の受信機にとっては電力利用効率がかなり低下する。従って全ての伝送システムに適用できるものではない。例えば特定受信者間の衛星通信システムならその時期に得られる最高の周波数利用効率と最高の電力利用効率の機器にとりかえるのが最も経済性が高い方法である。このような場合必ずしも本発明を使う必要はない。
【0380】
しかし、衛星放送方式や地上放送方式の場合は本発明のような多値伝送方式が必要である。なぜなら衛星放送の規格の場合50年以上の永続性が求められる。この期間、放送規格は変更されないが技術革新に伴い衛星の送信電力は飛躍的に向上する。放送局は数十年後の将来において現時点においても製造された受信機がTV番組を受信視聴できるように互換性のある放送を行わなければならない。本発明を用いると既存のNTSC放送とHDTV放送との互換性と将来の情報伝送量の拡張性という効果が得られる。
【0381】
本発明は電力効率よりも周波数効率を重視したものであるが、受信機側に各伝送段階に応じて設計受信感度を設けた各々、何種類かの受信機を設定することにより送信機の電力をさほど増やす必要はなくなる。このため現在の電力の小さい衛星でも充分送信可能である。また将来、送信電力が増大した場合でも同一の規格で伝送できるため将来の拡張性と、新旧の受信機との間の互換性が得られる。以上述べたように本発明は衛星放送規格に用いた場合、顕著な効果がえられる。
【0382】
また本発明の多値伝送方式を地上放送に用いた場合、電力利用効率を全く考慮する必要がないため衛星放送より本発明は実施しやすい。前述のように従来のデジタルHDTV放送方式では存在したサービスエリア内の受信不能地域を大巾に減少させるという顕著な効果と前述のNTSCとHDTV受信機もしくは受像機の両立性の効果がある。またTV番組のスポンサーからみた場合のサービスエリアが実質的に拡大するという効果もある。なお、実施例では16QAMと32QAMの変調方式を用いた例を用いて説明したが、64QAMや128QAMや256QAM等に適用できることはいうまでもない。また、図を用いて説明したように多値のPSKやASKやFSKに適用できることもいうまでもない。
【0383】
【発明の効果】
以上のように本発明は、信号入力部と、位相の異なる複数の搬送波を上記入力部からの入力信号により変調し信号ベクトル図上になるm値の信号点を発生させる変調部と、変調信号を送信する送信部からなりデータ伝送を行う伝送装置においてn値の第1データ列と第2データ列を入力し、上記信号をn個の信号点群に分割し、該信号点群の各々第1データ列のデータに割りあて上記信号点群の中の各信号点に第2データ群の各データを割りあて、送信する送信機により信号を送信し、該送信信号の入力部と、信号スペースダイヤグラム上でp値の信号点のQAM変調波を復調する復調器と出力部を有する受信装置において上記信号点をn値の信号点群に分割し、各信号点群n値の第1データ列を対応させて復調し、信号点群の中の略々p/n値の信号点にp/n値の第2データ列のデータを復調再生し、受信装置を用いてデータを伝送することにより、例えば送信機1の変調器4により、n値の第1データ列と第2データ列と第3データ列を信号点群にデータを割りあてて変形m値のQAM変調信号を送信し、第1受信機23では、復調器25によりn値の第1データ列を、第2受信機33では第1データ列と第2データ列を、第3受信機43では第1データ列、第2データ列、第3データ列を復調することにより、効果として最大m値のデータを変調した多値変調波をn<mなるn値の復調能力しかない受信機でもn値のデータを復調可能とした両立性と発展性のある伝送装置が得られる。さらに、QAM方式の信号点のうち最も原点に近い信号点とI軸もしくはQ軸との距離をfとした場合、この距離がn>1なるnfとなるように上記信号点をシフトさせることにより、階層型の伝送が可能となる。
【0384】
この伝送系にNTSC信号を第1データ列、HDTVとNTSCとの差信号を第2データ列として送信することにより、衛星放送においてはNTSC放送とHDTV放送との両立性があり、情報量の拡張性の高いデジタル放送が可能となり、地上放送においてはサービスエリアの拡大と受信不能地域の解消という顕著な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における伝送装置のシステム全体を示す構成図
【図2】本発明の実施例1の送信機1のブロック図
【図3】本発明の実施例1の送信信号のベクトル図
【図4】本発明の実施例1の送信信号のベクトル図
【図5】本発明の実施例1の信号点へのコードの割り当て図
【図6】本発明の実施例1の信号点群へのコーディング図
【図7】本発明の実施例1の信号点群の中の信号点へのコーディング図
【図8】本発明の実施例1の信号点群と信号点へのコーディング図
【図9】本発明の実施例1の送信信号の信号点群の閾値状態図
【図10】本発明の実施例1の変形16値QAMのベクトル図
【図11】本発明の実施例1のアンテナ半径rと送信電力比nとの関係図
【図12】本発明の実施例1の変形64値QAMの信号点の図
【図13】本発明の実施例1のアンテナ半径rと送信電力比nとの関係図
【図14】本発明の実施例1の変形64値QAMの信号群と副信号点群のベクトル図
【図15】本発明の実施例1の変形64値QAMの比率A,Aの説明図
【図16】本発明の実施例1のアンテナ半径r,rと送信電力比n16,n64の関係図
【図17】本発明の実施例1のデジタル送信機のブロック図
【図18】本発明の実施例1の4PSK変調の信号スペースダイアグラム図
【図19】本発明の実施例1の第1受信機のブロック図
【図20】本発明の実施例1の4PSK変調信の信号スペースダイアグラム図
【図21】本発明の実施例1の第2受信機のブロック図
【図22】本発明の実施例1の変形16値QAMの信号ベクトル図
【図23】本発明の実施例1の変形64値QAMの信号ベクトル図
【図24】本発明の実施例1のフローチャート
【図25】(a)は本発明の実施例1の8値QAMの信号ベクトル図、
(b)は本発明の実施例1の16値QAMの信号ベクトル図
【図26】本発明の実施例1の第3受信機のブロック図
【図27】本発明の実施例1の変形64値QAMの信号点の図
【図28】本発明の実施例1のフローチャート
【図29】本発明の実施例3における伝送システムの全体の構成図
【図30】本発明の実施例3の第1画像エンコーダーのブロック図
【図31】本発明の実施例3の第1画像デコーダのブロック図
【図32】本発明の実施例3の第2画像デコーダのブロック図
【図33】本発明の実施例3の第3画像デコーダのブロック図
【図34】本発明の実施例3のD,D,D信号の時間多重化の説明図
【図35】本発明の実施例3のD,D,D信号の時間多重化の説明図
【図36】本発明の実施例3のD,D,D信号の時間多重化の説明図
【図37】本発明の実施例4における伝送装置のシステム全体の構成図
【図38】本発明の実施例3における変形16QAMの信号点のベクトル図
【図39】本発明の実施例3における変形16QAMの信号点のベクトル図
【図40】本発明の実施例3における変形64QAMの信号点のベクトル図
【図41】本発明の実施例3の時間軸上の信号配置図
【図42】本発明の実施例3のTDMA方式の時間軸上の信号配置図
【図43】本発明の実施例3の搬送波再生回路のブロック図
【図44】本発明の実施例3の搬送波再生の原理図
【図45】本発明の実施例3の逆変調方式の搬送波再生回路のブロック図
【図46】本発明の実施例3の16QAM信号の信号点配置図
【図47】本発明の実施例3の64QAM信号の信号点配置図
【図48】本発明の実施例3の16逓倍方式の搬送波再生回路のブロック図
【図49】本発明の実施例3のDV1,DH1,DV2、DH2,DV3,DH3信号の時間多重化の説明図
【図50】本発明の実施例3のDV1,DH1,DV2、DH2,DV3,DH3信号のTDMA方式の時間多重化の説明図
【図51】本発明の実施例3のDV1,DH1,DV2、DH2,DV3,DH3信号のTDMA方式の時間多重化の説明図
【図52】本発明の実施例4における従来方式の受信妨害領域図
【図53】本発明の実施例4における階層型放送方式の場合の受信妨害領域図
【図54】本発明の実施例4における従来方式の受信妨害領域図
【図55】本発明の実施例4における階層型放送方式の場合の受信妨害領域図
【図56】本発明の実施例4におけるデジタル放送局2局の受信妨害領域図
【図57】本発明の実施例5における変形4ASK信号の信号点配置図
【図58】本発明の実施例5における変形4ASKの信号点配置図
【図59】(a)は本発明の実施例5における変形4ASKの信号点配置図、(b)は本発明の実施例5における変形4ASKの信号点配置図
【図60】本発明の実施例5における低いC/N値の場合の変形4ASK信号の信号点配置図
【図61】実施例5における4VSB、8VSBの送信機
【図62】(a)は本発明の実施例5におけるASK信号つまりフィルタリングの多値VSB信号のスペクトル図、(b)は本発明の実施例5におけるVSB信号の周波数分布図
【図63】実施例5における4VSB、8VSB、16VSBのReceiverのブロック図
【図64】本発明の実施例5における映像信号送信機のブロック図
【図65】本発明の実施例5におけるTV受信機全体のブロック図
【図66】本発明の実施例5における別のTV受信機のブロック図
【図67】本発明の実施例5における衛星・地上TV受信機のブロック図
【図68】(a)は実施例5、6における8VSBのConstellation図、(b)は実施例5、6における8VSBのConstellation図、(c)は実施例5、6における8VSBの信号−時間波形図
【図69】本発明の実施例5における画像エンコーダの別のブロック図
【図70】本発明の実施例5における分離回路1つの画像エンコーダのブロック図
【図71】本発明の実施例5における画像デコーダのブロック図
【図72】本発明の実施例5における合成器1つの画像デコーダのブロック図
【図73】本発明による実施例5の送信信号の時間配置図
【図74】(a)は本発明による実施例5の画像デコーダのブロック図、
(b)は本発明による実施例5の送信信号の時間配置図
【図75】本発明による実施例5の送信信号の時間配置図
【図76】本発明による実施例5の送信信号の時間配置図
【図77】本発明による実施例5の送信信号の時間配置図
【図78】本発明による実施例5の画像デコーダのブロック図
【図79】本発明による実施例5の3階層の送信信号の時間配置図
【図80】本発明による実施例5の画像デコーダーのブロック図
【図81】本発明による実施例5の送信信号の時間配置図
【図82】本発明による実施例5のD1の画像デコーダーのブロック図
【図83】本発明による実施例5の周波数変調信号の周波数−時間図
【図84】本発明による実施例5の磁気記録再生装置のブロック図
【図85】本発明による実施例2のC/Nと階層番号の関係図
【図86】本発明による実施例2の伝送距離とC/Nの関係図
【図87】本発明による実施例2の送信機のブロック図
【図88】本発明による実施例2の受信機のブロック図
【図89】本発明によ実施例2のC/N−エラーレートの関係図
【図90】本発明による実施例5の3階層の受信妨害領域図
【図91】本発明による実施例6の4階層の受信妨害領域図
【図92】本発明による実施例6の階層伝送図
【図93】本発明による実施例6の分離回路のブロック図
【図94】本発明による実施例6の合成部のブロック図
【図95】本発明による実施例6の伝送階層構造図
【図96】従来方式のデジタルTV放送の受信状態図
【図97】本発明による実施例6のデジタルTV階層放送の受信状態図
【図98】本発明による実施例6の伝送階層構造図
【図99】本発明による実施例3の16SRQAMのベクトル図
【図100】本発明による実施例3の32SRQAMのベクトル図
【図101】本発明による実施例3のC/N−エラーレートの関係図
【図102】本発明による実施例3のC/N−エラーレートの関係図
【図103】本発明による実施例3のシフト量nと伝送に必要なC/Nの関係図
【図104】本発明による実施例3のシフト量nと伝送に必要なC/Nの関係図
【図105】本発明による実施例3の地上放送時の送信アンテナからの距離と信号レベルと
【図106】本発明による実施例3の32SRQAMのサービスエリア図
【図107】本発明による実施例3の32SRQAMのサービスエリア図
【図108】(a)は従来のTV信号の周波数分布図、(b)は従来の二階層のTV信号の周波数分布図、(c)は本発明の実施例3のスレシホルド値を現す図、(d)は実施例9の2階層のOFDMのキャリヤ群の周波数分布図、(e)は実施例9の3改装のOFDMの3つのスレシホルド値を示す図
【図109】本発明による実施例3のTV信号時間配置図
【図110】本発明による実施例3のC−CDMの原理図
【図111】本発明による実施例3の符号割り当て図
【図112】本発明による実施例3の36QAMを拡張した場合の符号割り当て図
【図113】本発明による実施例5の変調信号周波数配置図
【図114】本発明による実施例5の磁気記録再生装置のブロック図
【図115】本発明による実施例7の携帯電話の送受信機のブロック図
【図116】本発明による実施例7の基地局のブロック図
【図117】従来方式の通信容量とトラフィックの分布図
【図118】本発明による実施例7の通信容量とトラフィックの分布図
【図119】(a)は従来方式のタイムスロット配置図、(b)は本発明による実施例7のタイムスロット配置図
【図120】(a)は従来方式のTDMA方式タイムスロット配置図、(b)は本発明による実施例7のTDMA方式タイムスロット配置図
【図121】本発明による実施例7の1階層の送受信機のブロック図
【図122】本発明による実施例7の2階層の送受信機のブロック図
【図123】本発明による実施例8のOFDM方式送受信機のブロック図
【図124】本発明による実施例8のOFDM方式の動作原理図
【図125】(a)は従来方式の変調信号の周波数配置図、(b)は本発明による実施例8の変調信号の周波数配置図
【図126】(a)は実施例9におけるOFDMのWeightingしない状態を示す図、(b)は実施例9における送信電力によりWeightingした2階層のOFDMの2つ のサブチャンネルを示す図、(c)は実施例9におけるキャリヤ間隔を二倍にWeightingしたOFDMの周波数分布図、(e)は実施例9におけるWeightingしないキャリヤ間隔のOFDMの周波数分布図
【図127】本発明による実施例9の送受信機のブロック図
【図128】(a)は実施例2、4、5におけるTrellis Encoder(Ratio1/2)のブロック図、(b)は実施例2、4、5におけるTrellis Encoder(Ratio2/3)のブロック図、(c)は実施例2、4、5におけるTrellis Encoder(Ratio3/4)のブロック図、(d)は実施例2、4、5におけるTrellis Decoder(Ratio1/2)のブロック図、(e)は実施例2、4、5におけるTrellis Decoder(Ratio2/3)のブロック図、(f)は実施例2、4、5におけるTrellis Decoder(Ratio3/4)のブロック図
【図129】実施例9の実効シンボル期間とガード期間の時間配置図
【図130】従来例と実施例9のC/N対エラーレートの関係図
【図131】実施例5の磁気記録再生装置のブロック図
【図132】実施例5の磁気テープ上のトラックの記録フォーマットとヘッドの走行図
【図133】実施例3の送受信機のブロック図
【図134】従来例の放送方式の周波数配置図
【図135】実施例3の3層の階層型伝送方式を用いた場合のサービスエリアと画質の関係図
【図136】実施例3の階層型伝送方式とFDMを組み合わせた場合の周波数配置図
【図137】実施例3におけるトレリス符号化を用いた場合の送受信機のブロック図
【図138】実施例9における1部の低域信号をOFDMで伝送する場合の送受信機のブロック図
【図139】実施例1における8−PS−APSKの信号点配置図
【図140】実施例1における16−PS−APSKの信号点配置図
【図141】実施例1における8−PS−PSKの信号点配置図
【図142】実施例1における16−PS−PSK(PS型)の信号点配置図
【図143】実施例1における衛星アンテナの半径と伝送容量との関係図
【図144】実施例9におけるWeighted OFDM送受信機のブロック図
【図145】(a)は実施例9におけるマルチパスの短い場合のガード時間、シンボル時間階層型OFDMの波形図、(b)は実施例9におけるマルチパスの長い場合のガード時間、シンボル時間階層型OFDMの波形図
【図146】(a)は実施例9におけるガード時間、シンボル時間階層型OFDMの原理図
【図147】実施例9のおける電力重み付けによる2階層伝送方式のサブチャンネル配置図
【図148】実施例9におけるD/V化とマルチパス遅延時間とガード時間の関係図
【図149】(a)は実施例9における、各階層のタイムスロット図、
(b)は実施例9における、各階層のガード時間の時間分布図、(c)は実施例9における、各階層のガード時間の時間分布図図
【図150】実施例9のマルチパス遅延時間と伝送レート図の関係図におけるマルチパスに対する3階層の階層型放送方式の説明図
【図151】実施例9のGTW−OFDMとC−CDM(又はCSW−OFDM)を組み合わせた場合の、遅延時間とCN値の関係図における2次元マトリクス構造の階層型放送方式の説明図
【図152】実施例9のGTW−OFDMとC−CDM(又はCSW−OFDM)を組み合わせた場合の、各タイムスロットにおける3階層のTV信号の時間配置図
【図153】実施例9のGTW−OFDMとC−CDM(又はCSW−OFDM)を組み合わせた場合の、マルチパス信号遅延時間とCN値と伝送レートの関係図における3次元マトリクス構造の階層型放送方式の説明図
【図154】実施例9のPower−Weighted−OFDMの周波数分布図
【図155】実施例9のGuard−Time−OFDMとC−CDMを組み合わせた場合の各タイムスロットにおける3階層のTV信号の時間軸上の配置図
【図156】実施例4、5における送信機と受信機のブロック図
【図157】実施例4、5における送信機と受信機のブロック図
【図158】実施例4、5における送信機と受信機のブロック図
【図159】(a)は実施例5における16VSBの信号点配置図、(b)は実施例5における16VSBの信号点配置図(8VSB)、(c)は実施例5における16VSBの信号点配置図(4VSB)、(d)は実施例5における16VSBの信号点配置図(16VSB)
【図160】(a)は実施例5、6におけるECC Encoderのブロック図、(b)は実施例5、6におけるECC Encoderのブロック図
【図161】実施例5におけるVSB受信機の全体ブロック図
【図162】実施例5における送信機を示す図
【図163】実施例4VSBとTC−8VSBのエラーレート/C/N値曲線
【図164】実施例4VSBとTC−8VSBのサブチャンネル1とサブチャンネル2のエラーレートカーブ
【図165】(a)は実施例2、4、5におけるReed Solomon Encoderのブロック図、(b)は実施例2、5、6におけるReed
Solomon Decoderのブロック図
【図166】実施例2、4、5のReed Solomon誤り訂正、演算のフローチャート図
【図167】実施例2、3、4、5、6におけるデインターリーブ部のブロック図
【図168】(a)は実施例2、3、4、5におけるインターリーブ、デインターリーブテーブルの図、(b)は実施例2、3、4、5におけるインターリーブ距離を示す図
【図169】実施例5における4−VSB,8−VSB,16−VSBのRedundancyの比較図
【図170】実施例2、3、4、5におけるHigh Priority信号を受信するTV Receiverのブロック図
【図171】実施例2、3、4、5における送信機と受信機のブロック図
【図172】実施例2、3、4、5における送信機と受信機のブロック図
【図173】実施例6のASK方式の磁気記録再生装置のブロック図
【符号の説明】
1 送信機
4 変調器
6 アンテナ
6a 地上アンテナ
10 衛星
12 中継器
23 第1受信機
25 復調器
33 第2受信機
35 復調器
43 第3受信機
51 デジタル送信機
85 信号点
91 第1分割信号点群
401 第1画像エンコーダー
703 SRQAMの受信可能地域[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a transmission device for transmitting a digital signal by modulating a carrier wave.
[0002]
[Prior art]
In recent years, digital transmission devices have been increasingly used in various fields. In particular, the development of digital video transmission technology is remarkable.
[0003]
In particular, digital TV transmission systems have recently been receiving attention. At present, digital TV transmission devices are only partially used for relaying between broadcasting stations. However, development to terrestrial broadcasting and satellite broadcasting is scheduled in the near future, and studies are being conducted in various countries.
[0004]
It is necessary to improve the quality and quantity of contents of broadcasting services such as HDTV broadcasting, PCM music broadcasting, information providing broadcasting, and FAX broadcasting in order to meet the demands of consumers who are becoming more sophisticated. In this case, it is necessary to increase the amount of information in a limited frequency band of TV broadcasting. The amount of information that can be transmitted in this band increases according to the technological limitations of the era. Therefore, ideally, it is desirable that the receiving system can be changed according to the times and the information transmission amount can be expanded.
[0005]
However, from the broadcasting point of view, publicity is important, and it is important to secure the vested rights of all viewers over a long period of time. When starting a new broadcast service, it is a necessary condition that the existing receiver or receiver can enjoy the service. The compatibility of receivers or receivers between the past and present, and the present and future new and old broadcast services, and the compatibility of broadcasting can be said to be the most important.
[0006]
New transmission standards that will appear in the future, for example, digital TV broadcasting standards, require expandability of the amount of information to meet future social requirements and technological advances, and compatibility and compatibility with existing receiving devices. .
[0007]
Here, transmission systems of TV broadcasting that have been proposed so far will be described from the viewpoint of expandability and compatibility.
[0008]
First, as a digital TV satellite broadcast system, NTSC-TV signals are compressed to about 6 Mbps and multiplexed by TDM using 4-level PSK modulation, and one transponder broadcasts 4 to 20 channels NTSC TV programs or 1 channel HDTV. A method has been proposed. As a terrestrial broadcasting method of HDTV, a method of compressing an HDTV video signal of one channel into data of about 15 Mbps and performing terrestrial broadcasting using a 16 or 32 QAM modulation method is being studied.
[0009]
First, in the satellite broadcasting system, the currently proposed broadcasting system uses an NTSC frequency band for several channels for one-channel HDTV program broadcasting in order to simply broadcast by a conventional transmission system. For this reason, there has been a problem that an NTSC program of several channels cannot be received and broadcast in a broadcast time zone of an HDTV program. It can be said that there was no compatibility or compatibility between the receiver and the receiver between NTSC and HDTV broadcasting. It can also be said that the scalability of the amount of information transmission required with future technological progress was not considered at all.
[0010]
Next, the conventional HDTV terrestrial broadcasting system under consideration at present is merely broadcasting an HDTV signal as it is using a conventional modulation system such as 16QAM or 32QAM. In the case of the existing analog broadcasting, there is always an area having a bad reception condition such as a building shadow, a lowland, or interference from an adjacent TV station even in the broadcasting service area. In such an area, although the image quality deteriorates in the case of the existing analog broadcasting, the video can be reproduced and the TV program can be viewed. However, the conventional digital TV broadcasting system has a serious problem that no video can be reproduced at all in such an area and that no TV program can be viewed. This involves an essential problem of digital TV broadcasting, and was a problem that could be fatal to the spread of digital TV broadcasting. This is due to the fact that signal points of a conventional modulation method such as QAM are arranged at equal positions or at equal intervals. There has not been a method of changing or modulating the arrangement of signal points.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and in particular, to provide a transmission apparatus that greatly reduces the unreceivable area in a service area of terrestrial broadcasting, and the compatibility of NTSC broadcasting and HDTV broadcasting in satellite broadcasting. With the goal.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a transmission device according to the present invention comprises a signal input unit, a modulation unit that modulates a carrier with an input signal from the input unit, and generates an m-value signal point on a signal vector diagram. And a transmission unit for transmitting data, an input unit for the transmission signal, and a modified PSK or modified APSK modulated wave of a P-value signal point on a vector diagram that can be expressed in a polar coordinate system (r, θ). It has two configurations: a demodulator for demodulation and a receiving device having an output unit.
[0013]
[Action]
With this configuration, a first data sequence and a second data sequence having n-valued data are input as input signals, and a modulator of the transmitting apparatus modulates a modified m-valued QAM system having m-valued signal points on a vector diagram. Make waves. The m signal points are divided into n sets of signal points, and the signal points are assigned to n data in the first data sequence, and m / n signal points or Each data of the second data sequence is allocated to the sub-signal point group, trellis-encoded and modulated, and the transmission device transmits a transmission signal. In some cases, the third data can also be transmitted.
[0014]
Next, in a receiving apparatus having a demodulator having a p-value of p> m, the transmitting signal is received, and p signal points are first set to n sets of signal points with respect to p signal points on the signal space diagram. The signal is divided into groups, and the signal of the first data string is demodulated and reproduced. Next, the p / n value second data string is made to correspond to the p / n signal points in the corresponding signal point group and demodulated to demodulate and reproduce the first data and the second data. At this time, the first data string and / or the second data string are trellis-encoded. In the receiver with p = n, n groups of signal points are reproduced, and only the first data string is demodulated and reproduced with the n values corresponding to each group.
[0015]
When the same signal is received from the transmitting device by the above operation, the first data sequence and the second data sequence can be demodulated by the large antenna and the receiver having the multi-level demodulation capability. At the same time, a small antenna and a receiver having a small demodulation capability can receive the first data string. Thus, a compatible transmission system can be constructed. In this case, the first data stream is allocated to a low-frequency TV signal such as a low frequency component of NTSC or HDTV, and the second data stream is allocated to a high-frequency TV signal such as a high frequency component of HDTV. A receiver having a value demodulation capability can receive an NTSC signal, and a receiver having a multi-value demodulation capability can receive an HDTV signal. This enables digital broadcasting compatible with NTSC and HDTV.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Example 1)
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
In an embodiment of the present invention, a digital signal such as a digital HDTV signal is transmitted, and a digital signal such as an HDTV signal is recorded and reproduced on a recording medium such as a magnetic tape or the like, and a transmission device including a combination of a transmitter and a receiver for receiving. Both recording and reproducing devices will be described.
[0018]
However, the operation principle of the digital modulation / demodulation unit, the encoder for error correction, the encoder for decoding an image such as an HDTV signal, and the decoder of the present invention is the same for the transmission apparatus and the recording / reproducing apparatus and basically the same technology. It is. Accordingly, in each embodiment, the present invention will be described with reference to a block diagram of one of the transmission device and the recording / reproducing device for efficient description. Further, the configuration of each embodiment of the present invention can be applied to any multi-level digital modulation system such as QAM, ASK, PSK, which arranges signal points on a constellation, but one modulation system is used. Will be explained.
[0019]
FIG. 1 shows an overall system diagram of a transmission device according to the present invention. A transmitter 1 having an input unit 2, a separation circuit unit 3, a modulator 4 and a transmission unit 5 separates a plurality of multiplexed input signals into a first data stream D1, And the second data string, D2, And the third data string, D3The modulated signal is output from the transmitting section 5 by the modulator 4, and the modulated signal is transmitted to the artificial satellite 10 through the transmission path 7 by the antenna 6. This signal is received by the antenna 11 in the artificial satellite 10, amplified by the repeater 12, and transmitted to the earth again by the antenna 13.
[0020]
The transmission radio wave is transmitted to the first receiver 23, the second receiver 33, and the third receiver 43 via the transmission paths 21, 31, and 41. First, in the first receiver 23, input is made from the input unit 24 via the antenna 22, only the first data sequence is demodulated by the demodulator 25, and output from the output unit 26. In this case, the second data string and the third data string have no demodulation ability.
[0021]
In the second receiver 33, the signal output from the input unit 34 via the antenna 32 is obtained by demodulating the first data sequence and the second data sequence by the demodulator 35, combining them into one data sequence by the combiner 37, and outputting It is output from the unit 36.
[0022]
In the third receiver 43, the input from the antenna 42 enters the input unit 44, and the demodulator 45 demodulates the first data sequence, the second data sequence, and the third data sequence into one data sequence. They are output as a group from the output unit 46.
[0023]
As described above, even when radio waves of the same frequency band are received from the same transmitter 1, the amount of receivable information is different due to the difference in the performance of the demodulators of the above three receivers. With this feature, it is possible to simultaneously transmit compatible three pieces of information according to the performance to receivers having different performances in one radio band. For example, when transmitting three digital TV signals of NTSC, HDTV, and super-resolution HDTV of the same program, the super HDTV signal is separated into a low-frequency component, a high-frequency difference component, and a super-high-frequency difference component, and each is separated into first data. Corresponding to the sequence, the second data sequence, and the third data group, it is possible to simultaneously broadcast three types of compatible digital TV signals of medium resolution, high resolution, and ultra-high resolution in the frequency band of one channel.
[0024]
In this case, a receiver capable of demodulation using an NTSC-TV signal with a small antenna using a small antenna, and a receiver capable of multi-level demodulation using a large antenna with an HDTV signal using a medium antenna and a receiver capable of medium value demodulation. Can receive an ultra-high resolution HDTV. Referring to FIG. 1 further, a digital transmitter 51 for performing NTSC digital TV broadcasting receives only the same data as the first data group from an input unit 52, modulates the data with a modulator 54, and transmits the same with a transmitter 55 and an antenna 56. The signal is transmitted to the satellite 10 via the path 57 and transmitted again to the earth via the transmission path 58.
[0025]
In the first receiver 23, the demodulator 24 demodulates a signal corresponding to the first data sequence from the received signal from the digital transmitter 1. Similarly, the second receiver 33 and the third receiver 43 demodulate a data group having the same content as the first data string. That is, the three receivers can also receive digital broadcasting such as digital general TV broadcasting.
[0026]
Now, each part will be described.
FIG. 2 is a block diagram of the transmitter 1.
[0027]
The input signal enters the input unit 2 and is separated by the separation circuit 3 into three digital signals of a first data string signal, a second data string signal, and a third data string signal.
[0028]
For example, when a video signal is input, a low-frequency component of the video signal is allocated to a first data sequence signal, a high-frequency component of the video signal is allocated to a second data sequence signal, and an ultra-high frequency component of the video signal is allocated to a third data sequence signal. It is possible. The three separated signals are input to a modulation input unit 61 inside the modulator 4. Here, there is a signal point position modulation / change circuit 67 for modulating or changing the position of the signal point based on the external signal, and modulates or changes the position of the signal point according to the external signal. In the modulator 4, amplitude modulation is performed on each of two orthogonal carrier waves to obtain a multilevel QAM signal. The signal from the modulation input unit 61 is sent to the first AM modulator 62 and the second AM modulator 63. cos (2πfct) One of the carrier waves from the carrier generator 64 is AM-modulated by the first AM modulator 62 and sent to the combiner 65, and the other carrier is sent to the π / 2 phase shifter 66 and shifted by 90 °. And sin (2πfcAfter being sent to the second AM modulator 63 in the state of t) and subjected to multi-level amplitude modulation, it is combined with the second AM modulated wave by the combiner 65 and output as a transmission signal by the transmitter 5. Since this method has been generally implemented conventionally, a detailed description of the operation will be omitted.
[0029]
The operation will be described using the first quadrant of the signal space diagram of the 16-valued general QAM of FIG. All the signals generated by the modulator 4 are two orthogonal carrier waves Acos2πfcvector 81 of t and B sin2πfcIt can be represented by a composite vector of two vectors of the vector 82 of t. If the tip of the combined vector from the zero point is defined as a signal point, a1, A2, A3, A4Quaternary amplitude value and b1, B2, B3, B4A total of 16 signal points can be set by a combination of the four values of the amplitude value. In the first quadrant of FIG.11, C at signal point 8412, Signal point 85 C22, C at signal point 8621There are four signals:
[0030]
C11Is the vector 0-a1And the vector 0-b1Is a composite vector of11= A1cos2πfctb1sin2πfct = Acos (2πfct + dπ / 2).
[0031]
Here, 0-a on the rectangular coordinates in FIG.1A is the distance between1, A1-A2A between2, $ 0-b1B between1, B1-B2B between2And shown on the figure.
[0032]
As shown in the overall vector diagram of FIG. 4, there are a total of 16 signal points. Therefore, by associating each point with 4-bit information, 4-bit information can be transmitted in one cycle, that is, in one time slot.
[0033]
FIG. 5 shows an example of general assignment when each point is expressed in a binary system.
Of course, the greater the distance between the signal points, the easier it is for the receiver to distinguish. Therefore, in general, the arrangement is such that the distance between each signal point is as far as possible. If the distance between specific signal points is reduced, it becomes difficult for the receiver to discriminate between the two points, and the error rate deteriorates. Therefore, it is generally said that it is desirable to arrange them at equal intervals as shown in FIG. Therefore, in the case of 16QAM, a signal point arrangement of A1 = A2 / 2 is generally implemented.
[0034]
Now, in the case of the transmitter 1 of the present invention, first, data is divided into a first data string and a second data string, and possibly into a third data string. Then, as shown in FIG. 6, the 16 signal points or signal point groups are divided into four signal point groups, and the four data of the first data string are first allocated to each signal point group. That is, when the first data string is 11, one of the four signal points of the first signal point group 91 in the first data quadrant is transmitted, and when the first data string is 01, the second signal point group 92 in the second quadrant is transmitted. , 00, one signal point among the four signal points in the fourth signal point group 94 in the fourth quadrant in the third signal point group 93 in the third quadrant is used as the second data string. Select and transmit according to the value of. Next, in the case of 16 QAM, 2 bits of the second data sequence, 4-value data, and in the case of 64-value QAM, 4 bits and 16 values of data are divided into four signal points in each of the 91, 92, 93, 94 divided signal point groups or Assignment is made to the sub-signal point group as shown in FIG. All quadrants are targeted. Assignment of signal points to 91, 92, 93, and 94 is preferentially determined by 2-bit data of the first data group. Thus, 2 bits of the first data string and 2 bits of the second data string can be transmitted completely independently. The first data string can be demodulated by a 4PSK receiver if the antenna sensitivity of the receiver is equal to or more than a certain value. If the antenna has higher sensitivity, both the first data group and the second data group can be demodulated by the modified 16QAM receiver of the present invention.
[0035]
Here, FIG. 8 shows an example of allocation of 2 bits of the first data string and 2 bits of the second data string.
[0036]
In this case, the HDTV signal is divided into a low-frequency component and a high-frequency component, a low-frequency video signal is allocated to the first data sequence, and a high-frequency video signal is allocated to the second data sequence. In the 16 QAM or 64 QAM receiving system, both the first data string and the second data string can be reproduced, and an HDTV image can be obtained by adding these.
[0037]
However, when the distance between signal points is made equal as shown in FIG. 9, there is a threshold distance between the hatched portion in the first quadrant as viewed from the 4PSK receiver. Threshold distance ATOThen if you only send 4PSK, ATOMay be used. But ATOTrying to send 16QAM while maintaining 3ATOThat is, three times the amplitude is required. In other words, it requires nine times as much energy as transmitting 4PSK. Sending 4PSK signal points in 16QAM mode without any consideration is inefficient in power use. Regeneration of the carrier wave also becomes difficult. The power available for satellite transmission is limited. Such a system with poor power use efficiency is not practical until the transmission power of the satellite increases. It is expected that a large number of 4PSK receivers will be available when digital TV broadcasting is started in the future. It is impossible to increase the receiving sensitivity once it has been widely used because of the compatibility problem of the receiver. Therefore, the transmission power in the 4PSK mode cannot be reduced. For this reason, when transmitting a pseudo 4PSK signal point in the 16QAM mode, it is expected that a method of lowering the transmission power than the conventional 16QAM is required. Otherwise, transmission will not be possible with limited satellite power.
[0038]
The feature of the present invention is that the transmission power of the pseudo 4PSK 16QAM modulation can be reduced by increasing the distance between the four divided signal point groups of FIGS. 91 to 94 as shown in FIG.
[0039]
Here, in order to clarify the relationship between the receiving sensitivity and the transmission output, returning to FIG. 1, the receiving method of the digital transmitter 51 and the first receiver 23 will be described.
[0040]
First, the digital transmitter 51 and the first receiver 23 are general transmission devices, and perform data transmission or video transmission including broadcasting. As shown in FIG. 7, the digital transmitter 51 is a 4PSK transmitter, which is obtained by removing the AM modulation function from the multi-level QAM transmitter 1 described in FIG. The input signal is input to the modulator 54 via the input unit 52. In the modulator 54, the modulation input unit 121 divides the input signal into two signals and modulates the phase of the reference carrier with a 1-2 phase modulation circuit 122. The signals are sent to the two-phase modulation circuit 123, and these phase modulation waves are combined by the combiner 65 and transmitted by the transmission unit 55.
[0041]
FIG. 18 shows a modulated signal space diagram at this time.
In general, it is common practice to set four signal points and make the distances between signal points equally spaced in order to increase power use efficiency. As an example, a case where the signal point 125 is defined as (11), the signal point 126 is defined as (01), the signal point 127 is defined as (00), and the signal point 128 is defined as (10). In this case, in order for the first receiver 23 of 4PSK to receive satisfactory data, the output of the digital transmitter 51 is required to have a certain amplitude value or more. Referring to FIG. 18, the first receiver 23 needs the minimum amplitude value of the transmission signal, that is, 0-a, which is the minimum necessary for receiving the signal of the digital transmitter 51 at 4PSK.1A is the distance betweenTODefined as the minimum amplitude A of the transmission limitTOWith the above transmission, the first receiver 23 can receive.
[0042]
Next, the first receiver 23 will be described. The first receiver 23 receives a transmission signal from the transmitter 1 or a 4PSK transmission signal from the digital transmitter 51 via the repeater 12 of the satellite 10 with the small antenna 22, and converts the reception signal with the demodulator 24. Demodulation is performed assuming that the signal is a 4PSK signal. The first receiver 23 is originally designed to receive a signal of 4PSK or 2PSK of the digital transmitter 51, and to receive signals of digital TV broadcast, data transmission, and the like.
[0043]
FIG. 19 is a block diagram showing the configuration of the first receiver. The radio wave from the satellite 12 is received by the antenna 22. After this signal is input from the input unit 24, the carrier is reproduced by the carrier recovery circuit 131 and the π / 2 phase shifter 132. The orthogonal carrier is reproduced, and the orthogonal components are detected independently by the first phase detection circuit 133 and the second phase detection circuit 134, respectively, and are identified independently by the time slot by the timing wave extraction circuit 135. The two independent demodulated signals are demodulated into a first data stream by a first data stream playback section 232 by a first identification playback circuit 136 and a second identification playback circuit 137, and output by an output section 26.
[0044]
Here, the received signal will be described with reference to the vector diagram of FIG. The signal received by the first receiver 23 based on the 4PSK transmission radio wave of the digital transmitter 51 can be represented by four signal points 151 to 154 in FIG. 20 under ideal conditions where there is no transmission distortion or noise.
[0045]
However, actually, the received signal points are distributed in a certain range around the signal point under the influence of noise in the transmission path and amplitude distortion and phase distortion of the transmission system. The error rate gradually increases because the signal point cannot be distinguished from the adjacent signal point when the signal point is apart from the signal point. When the signal point exceeds a certain set range, data cannot be restored. In order to perform demodulation within the set error rate even in the worst condition, the distance between adjacent signal points may be set. This distance is 2AROIs defined. At the time of 4PSK limit reception input, the signal point 151 is | 0-a in FIG.R1| ≧ AR0, | 0-bR1| ≧ AR0If the transmission system is set so as to enter the first discrimination area 155 indicated by the slanted line, demodulation can be performed after the carrier wave can be reproduced. The minimum radius value set by the antenna 22 is r0Then, if the transmission output is set to a certain level or more, all systems can receive the signal. The amplitude of the transmission signal in FIG. 18 is the 4PSK minimum reception amplitude value of the first receiver 23, AR0Set to be. The minimum transmission amplitude value is AT0Is defined. This allows the radius of the antenna 22 to be r0In this case, the first receiver 23 can demodulate the signal of the digital transmitter 51 even if the reception condition is the worst. When receiving the modified 16QAM and 64QAM of the present invention, it becomes difficult for the first receiver 23 to recover the carrier. Therefore, if the transmitter 1 arranges and transmits eight signal points at positions on the angle of (π / 4 + nπ / 2) as shown in FIG. 25 (a), the carrier can be reproduced by the quadrupling method. If 16 signal points are arranged on an extension of the angle of nπ / 8 as shown in FIG. 25 (b), the signal points are degenerated by adopting a 16-times carrier wave reproducing method in the carrier wave reproducing circuit 131. The carrier of the pseudo 4PSK type 16QAM modulated signal can be easily reproduced. In this case A1/ (A1+ A2) = Tan (π / 8), the signal point of the transmitter 1 may be set and transmitted. Here, consider the case where a QPSK signal is received. As in the signal point position modulation / change circuit 67 of the transmitter in FIG. 2, the signal point position (FIG. 18) can be superimposed with the modulation such as AM on the signal point position of the QPSK signal. In this case, the signal point position demodulation unit 138 of the first receiver 23 demodulates the position modulation signal or the position change signal of the signal point to PM, AM, or the like. Then, a first data string and a demodulated signal are output from the transmission signal.
[0046]
Next, returning to the transmitter 1, the transmission signal of 16PSK of the transmitter 1 will be described with reference to the vector diagram of FIG. 9, as shown in FIG.1= 4PSK minimum transmission output A of digital transmitter 51 in FIG.TOMake it bigger. Then, the signals at the signal points 83, 84, 85, and 86 in the first quadrant of FIG. 9 enter the fourteenth PSK receivable area 87 shown by oblique lines. When these signals are received by the first receiver 23, these four signal points fall into the first discrimination area of the reception vector diagram of FIG. Therefore, the first receiver 23 determines that the signal point is the signal point 151 in FIG. 20 regardless of the signal points 83, 84, 85, and 86 in FIG. 9 and demodulates the data (11) into this time slot. As shown in FIG. 8, this data is (11) of the first divided signal point group 91 of the transmitter 1, that is, (11) of the first data string. The first data string is similarly demodulated in the second, third, and fourth quadrants. That is, the first receiver 23 demodulates only the 2-bit data of the first data string among the plurality of data strings of the modulated signal from the 16 QAM, 32 QAM, or 64 QAM transmitter 1. In this case, since the signals of the second data string and the third data string are all included in the first to fourth divided signal point groups 91, the signal of the first data string is not affected. However, it has an effect on the reproduction of the carrier wave, so that the following measures are required.
[0047]
If the output of the satellite transponder has no limit, it can be realized by a conventional signal point equidistant 16-64 QAM as shown in FIG. However, as described above, unlike terrestrial transmission, satellite transmission significantly increases the launch cost as the weight of the satellite increases. Therefore, the transmission output is restricted by the output limit of the repeater of the main body and the power limit of the solar cell. This situation will continue for some time unless the launch cost of the rocket is reduced by technological innovation. The transmission output is about 20 W for communication satellites and about 100 W to 200 W for broadcast satellites. Therefore, when trying to transmit 4PSK by 16QAM of the signal point equidistant system as shown in FIG. 9, the amplitude of 16QAM is 2A.1= A2Because it is 3ATOIt is needed and expressed in terms of electric power, it is required 9 times. Nine times as much power as 4PSK is required for compatibility. In addition, if the first receiver of 4PSK is to be receivable with a small antenna, it is difficult to obtain such an output with a satellite currently being planned. For example, a system of 40 W requires 360 W and cannot be realized economically.
[0048]
Here, when it is considered, in the case where all the receivers have the same size of antenna, the same number of antennas of the same distance signal point method with the same transmission power provides good external lot number efficiency. However, considering a system in which receiver groups of antennas having different sizes are combined, a new transmission system can be configured.
[0049]
More specifically, 4PSK increases the number of recipients by allowing reception with a simple and low-cost receiving system using a small antenna. Next, 16QAM is a high-performance but high-cost multi-level demodulation receiving system that uses a medium-sized antenna, receives high-value-added services such as HDTV that matches the investment, and limits the target to specific recipients. To establish. In this way, 4PSK and 16QAM, and in some cases, 64DMA can be transmitted hierarchically by slightly increasing the transmission output.
[0050]
For example, by taking the signal point intervals so that A1 = A2 as shown in FIG. 10, the total transmission output can be reduced. In this case, the amplitude A (4) for transmitting 4PSK can be represented by a vector 95, and 2A1 2Is the square root of The overall amplitude A (16) can be represented by a vector 96 (A1+ A2)2+ (B1+ B2)2Is the square root of
[0051]
| A (4) |2= A1 2+ B1 2= ATO 2+ ATO 2= 2ATO 2
| A (16) |2= (A1+ A2)2+ (B1+ B2)2= 4ATO 2+ 4ATO 2= 28ATO 2
| A (16) | / | A (4) | = 2
That is, transmission can be performed with twice the amplitude and four times the transmission energy of transmitting 4PSK. A general receiver transmitting at equidistant signal points cannot demodulate the modified 16-value QAM,1And A2By setting the two thresholds in advance, the second receiver 33 can receive. In the case of FIG. 10, the shortest distance of the signal point in the first divided signal point group 91 is A1あ り, distance between 4PSK signal points 2A1A compared to2/ 2A1Become. A1= A2Therefore, the distance between signal points becomes 1/2, and if the same error rate is to be obtained, the receiving sensitivity of twice the amplitude and the receiving sensitivity of four times in the energy are required. To obtain four times the receiving sensitivity, the radius r of the antenna 32 of the second receiver 332Is the radius r of the antenna # 22 of the first receiver 23.1Twice, ie, r2= 2r1What should I do? For example, if the antenna of the first receiver 23 has a diameter of 30 cm, this can be realized by setting the antenna diameter of the second receiver 33 to 60 cm. As a result, by demodulating the second data sequence and allocating it to the high frequency component of HDTV, a new service such as HDTV becomes possible on the same channel. Since the service content is doubled, the receiver can receive the service corresponding to the investment of the antenna and the receiver. Therefore, the second receiver 33 may be more expensive. Here, since the minimum transmission power is determined for 4PSK mode reception, A in FIG.1And A2The transmission power ratio n of the modified 16APSK to the transmission power of 4PSK by the ratio of16And the antenna radius r of the second receiver 332Is determined.
[0052]
When calculating to measure this optimization, the minimum required transmission energy of 4PSK is {(A1+ A2) / A12Times this n16, The distance between signal points when receiving in modified 16-value QAM is A2The distance between signal points when receiving at 4PSK is 2A1, The ratio of the distance between signal points is A2/ 2A, the radius of the receiving antenna is r2Then, the relationship is as shown in FIG. Curve 101 is the transmission energy magnification n16And the radius r of the antenna 22 of the second receiver 232Represents the relationship
[0053]
Point 102 is a case where 16QAM is transmitted in the case of equidistant signal points, which requires 9 times the transmission energy as described above and is not practical. From FIG. 11 to n16Is increased 5 times or more, the antenna radius r of the second receiver 232The graph shows that the size is not so small.
[0054]
In the case of a satellite, the transmission power is limited and cannot exceed a certain value. From this, it becomes clear that n16 is desirably 5 times or less. This area is indicated by the hatched area 103 in FIG. For example, in this area, for example, the point 104 has a transmission energy four times and the antenna radius r of the second receiver 23.2Is doubled. The point 105 indicates that the transmission energy is twice and r2Becomes about 5 times. These are in a range that can be put to practical use.
[0055]
n16A is less than 5.1And A2Expressed as
n16= ((A1+ A2) / A1)2≦ 5
A2≤1.23A1
Assuming that the distance between the divided signal point groups is 2A (4) and the maximum amplitude is 2A (16) from FIG. 10, ΔA (4) and A (16) −A (4) are A1And A2Proportional to
Therefore
{A (16)}2≦ 5 {A (14)}2And it is sufficient
Next, an example using a modified 64APSK modulation will be described. The third receiver 43 can perform 64-level QAM demodulation.
[0056]
The vector diagram of FIG. 12 shows a case where the divided signal point group of the vector diagram of FIG. 10 is increased from four values to 16 values. In the first divided signal point group 91 of FIG. 12, signal points of 4 × 4 = 16 values including signal point 170 are arranged at equal intervals. In this case, the transmission amplitude A1≧ ATOMust be set to. Let the radius of the antenna of the third receiver 43 be r3Where r is defined as the transmission and output signal n643Is calculated in the same way.
r3 2= $ 62/ (N-1)} r1 2
Figure 13 Radius r of 64-value QAM3A graph such as the output multiple n.
[0057]
However, in the arrangement as shown in FIG. 12, since only 2 bits of 4PSK can be demodulated when received by the second receiver 33, the second receiver 33 needs to have the first, second, and third compatibility. It is desirable to have a function of demodulating the modified 16-level QAM from the modified 64-level QAM modulated wave.
[0058]
By performing grouping of signal points of three layers as shown in FIG. 14, compatibility of three receivers is established. Explaining only in the first quadrant, it has been described that the first divided signal point group 91 is assigned 2-bit (11) of the first data string.
[0059]
Next, 2-bit (11) of the second data string is allocated to the first sub-divided signal point group 181. (01) is assigned to the second sub-divided signal point group 182, (00) is assigned to the third sub-divided signal point group 183, and (10) is assigned to the fourth sub-divided signal point group 184. This is equivalent to FIG.
[0060]
The signal point arrangement of the third data string will be described in detail with reference to the vector diagram of the first quadrant in FIG. 15. For example, signal points 201, 205, 209 and 213 are (11), and signal points 202, 206, 210 and 214 are ( 01), signal points 203, 207, 211, and 215 are (00), and signal points 204, 208, 212, and 216 are (10), the 2-bit data of the third data string is the first data and the second data. Independently, three-layer 2-bit data can be transmitted independently.
[0061]
In addition to the transmission of 6-bit data, a feature of the present invention is that a receiver having three levels of different performances can transmit data of different transmission amounts of 2 bits, 4 bits, and 6 bits, and the compatibility between the transmissions of the three layers is improved. Can be given.
[0062]
Here, a method of arranging signal points necessary for achieving compatibility during three-layer transmission will be described.
[0063]
As shown in FIG. 15, first, in order for the first receiver 23 to receive the data of the first data string, A1≧ ATOThat has already been mentioned.
[0064]
Next, it is necessary to secure a distance between signal points so that the signal points in the second data string, for example, the signal points 91 in FIG. 10 and the signal points 182, 183, and 184 in the sub-divided signal point group in FIG. .
[0065]
In FIG. 15, 2 / 3A2Only when they are separated. In this case, the distance between signal points 201 and 202 in first sub-divided signal point group 1 # 81 is A2/ 6. The receiving energy required for receiving by the third receiver 43 is calculated. In this case, let the radius of the antenna 32 be r3Assuming that the required transmission energy is 4PSK transmission energy n6 4If we define it as double,
r3 2= (12r1)2/ (N-1)
This graph can be represented by a curve 221 in FIG. For example, in the case of the points 222 and 223, the first, second, and third data are obtained by using the antenna having the radius of 8 times if the transmission energy of 6 times the 4PSK transmission energy is obtained, or by using the antenna of 6 times if the transmission energy is 9 times. It can be seen that the columns can be demodulated. In this case, the distance between signal points of the second data string is 2 / 3A2To get closer
r2 2= (3r1)2/ (N-1)
It is necessary to slightly increase the antenna 32 of the second receiver 33 as shown by the curve 223.
[0066]
This method transmits the first data string and the second data string while the transmission energy of the satellite is small as of the present time, and in the future where the transmission energy of the satellite is greatly increased, the first receiver 23 or the second receiver is used. As a result, the third data stream can be sent without damaging the 33 received data and without any modification.
[0067]
First, the second receiver 33 will be described in order to explain the reception state. The above-mentioned first receiver 23 originally has a radius r1The 4PSK modulation signal of the digital transmitter 51 and the first data string of the transmitter 1 are set to be demodulated with an antenna having a smaller size, whereas the second receiver 33 is shown in FIG. It is possible to completely demodulate the 16-value signal point, that is, the 2-bit signal of 16QAM of the second data string. A 4-bit signal can be demodulated together with the first data string. In this case, the ratio of A1 and A2 differs depending on the transmitter. This data is set by the demodulation control unit 231 in FIG. 21 and a threshold is sent to the demodulation circuit. This enables AM demodulation.
[0068]
The block diagram of the second receiver 33 in FIG. 21 and the block diagram of the first receiver 23 in FIG. 19 have substantially the same configuration. The difference is that first the antenna 32 has a radius r2It has a point. Therefore, a signal having a shorter distance between signal points can be discriminated. Next, the demodulator 35 includes a demodulation control unit 231, a first data string reproducing unit 232, and a second data string reproducing unit 233. The first identification reproducing circuit 136 has an AM demodulation function for demodulating the modified 16QAM. In this case, each carrier has a quaternary value, and has a zero level and ± 2 threshold values. In the case of the present invention, the threshold differs depending on the transmission output of the transmitter as shown in the signal vector diagram of FIG. 22 because of the modified 16QAM signal. Therefore, TH16Assuming that the threshold value is standardized as shown in FIG.
TH16= (A1+ A2/ 2) / (A1+ A2)
It becomes.
[0069]
This A1, A2 or TH16The demodulation information of the value m of the multi-level modulation is transmitted from the transmitter 1 while being included in the first data string. In addition, there is a method in which the demodulation control unit 231 statistically processes the received signal to obtain demodulation information.
[0070]
Shift factor A using FIG.1/ A2A method for determining the ratio of the numbers will be described. A1/ A2The threshold value changes when is changed. A set on the receiver side1/ A2A set on the transmitter side1/ A2The error increases as the distance from the value increases. The demodulated signal from the second data stream reproducing unit 233 of FIG. 26 is field-backed to the demodulation control circuit 231 to shift the error factor A in the direction of decreasing the error rate.1/ A2, The third receiver 43 sets the shift factor to A1/ A2The circuit is simplified because it is not necessary to demodulate the signal. The transmitter is A1/ A2This eliminates the need to send data and increases the transmission capacity. This can be used for the second receiver 33.
The demodulation control circuit 231 has a memory 231a. When a threshold value different for each TV broadcast channel, that is, a shift ratio, the number of signal points, and a synchronization rule is stored and the channel is received again, recalling this value has the effect of promptly stabilizing reception.
[0071]
If the demodulation information is unknown, demodulation of the second data string becomes difficult. This will be described below with reference to the flowchart of FIG.
[0072]
Even when demodulation information cannot be obtained, demodulation of 4PSK in step 313 and demodulation of the first data string in step 301 can be performed. Therefore, the demodulation information obtained by the first data string reproducing unit 232 is sent to the demodulation control unit 231 in step 302. If m is 4 or 2 in step 303, the demodulation control unit 231 performs demodulation of 4PSK or 2PSK in step 313. If NO, the process proceeds to step 304, and if m is 8 or 16, the process proceeds to step 305. If NO, the process proceeds to step 310. In step 305, calculations of TH8 and TH16 are performed. In step 306, the demodulation control unit 231 sends the threshold value TH16 for AM demodulation to the first identification reproduction circuit 136 and the second identification reproduction circuit 137. In steps 307 and 315, demodulation of the modified 16QAM and reproduction of the second data string are performed. In step 308, the error rate is checked. If the error rate is bad, the flow returns to step 313 to perform 4PSK demodulation.
[0073]
In this case, the signal point 85.83 in FIG. 22 is on the angle of cos (ωt + nπ / 2), but the signal point 84.86 is not on this angle. Therefore, the carrier wave transmission information of the second data string is sent from the second data string reproducing unit 233 to the carrier wave reproducing circuit 131 in FIG. 21 so that the carrier wave is not extracted from the signal at the timing of the signal point 84.86.
[0074]
Assuming a case where the second data sequence cannot be demodulated, the transmitter 1 intermittently transmits the carrier timing signal using the first data sequence. Even if the second data string cannot be demodulated by this signal, the signal point 83.85 can be recognized only from the first data string. Therefore, the carrier wave can be reproduced by sending the carrier wave transmission information to the carrier wave reproducing circuit 131.
[0075]
Next, when a signal of the modified 64QAM as shown in FIG. 23 is transmitted from the transmitter 1, returning to the flowchart of FIG. 24, it is determined in step 304 whether m is not 16 and in step 310, it is determined whether m is 64 or less. If it is checked and the signal is not the equidistant signal point method in step 311, the process proceeds to step 312. Here, signal point distance TH at the time of modified 64QAM64And ask for
TH64= (A1+ A2/ 2) / (A1+ A2)
And TH16Is the same as However, the distance between signal points becomes smaller.
[0076]
The distance between signal points in the first sub-divided signal point group 181 is represented by A3Then, the distance between the first sub-divided signal point group 181 and the second sub-divided signal point group 182 is (A2-2A3), Standardized (A2-2A3) / (A1+ A2). This is d64Is defined as64Is the discrimination capability T of the second receiver 332The following cannot be distinguished. In this case, it is determined in step 313 that d64Is outside the allowable range, the process enters the 4PSK mode in step 313. If it is in the discrimination range, the process proceeds to step 305, and 16QAM demodulation in step 307 is performed. If the error rate is high in step 308, the process enters the 4PSK mode in step 313.
[0077]
In this case, if the transmitter 1 transmits the modified 8QAM signal of the signal point as shown in FIG. 25A, all the signal points are on the angle of cos (2πf + n · π / 4), so that the quadrupling circuit is used. As a result, all carriers are degenerated to the same phase, so that there is an effect that the reproduction of the carrier is simplified. In this case, 2 bits of the first data string can be demodulated even by the 4PSK receiver, which is not considered, and the second receiver 33 outputs 1b of the second data string {signal point arrangement diagrams of FIGS. 25 (a) and 25 (b). Indicates a signal point of C-CDM when a signal point shifted in the polar coordinate direction (r, θ) is added. The C-CDM in which the signal points are shifted in the orthogonal coordinates, that is, in the XY directions, is referred to as the orthogonal coordinate system C-CDM, and the C-CDM in which the signal points are shifted in the r, θ directions is the polar coordinate system. C-CDM is called a polar coordinate system C-CDM.
[0078]
First, the signal point arrangement diagram of 8PS-APSK in FIG. 25A is obtained by adding another signal point shifted in the radius r direction in polar coordinates to each of the four signal points of QPSK. Thus, as shown in FIG. 25A, the APSK of the polar coordinate C-CDM having eight signal points is realized from the QPSK. Since this is an APSK to which a signal point whose pole (Pole) has been shifted on polar coordinates has been added, it is referred to as SP-APSK for abbreviation Shifted @ Pole-APSK. In this case, as shown in FIG.1Can be used to define the coordinates of the signal point 85 added to the QPSK. The signal point of 8PS-APSK is represented by polar coordinates (r0, Θ0) Signal point 83 in the radius r direction1r0Signal point ((S1+1) r0, Θ0). Thus, 1-bit sub-channel 2 is added to 2-bit sub-channel 1 which is the same as QPSK.
[0079]
As shown in the constellation diagram of FIG. 140, the coordinates (r0, Θ0), (R0+ S1r0, Θ0) Are newly added by adding signal points shifted by S2ro in the radius r direction to the eight signal points (r).0+ S2r0, Θ0) And (r0+ S1r0+ S2r0, Θ0) Is added. Since there are two types of arrangement, a 1-bit subchannel is obtained. This is called 16PS-APSK and has a 2-bit sub-channel 1, a 1-bit sub-channel 2 and a 1-bit sub-channel 3. Since 16-PS-APSK also has signal points on θ = 1/4 (2n + 1) π, the carrier can be reproduced by the ordinary QPSK receiver described with reference to FIG. The subchannel can be demodulated. Thus, the C-CDM system that shifts in the polar coordinate direction has an effect that the amount of transmission information can be expanded while maintaining compatibility with PSK, particularly a QPSK receiver that is mainstream in current satellite broadcasting. For this reason, it is possible to extend to a satellite broadcast with a large amount of information of multi-level modulation using a second-generation APSK without losing viewers of the first-generation satellite broadcast using PSK while maintaining compatibility.
[0080]
The signal point in the case of FIG. 25B is on the angle = π / 8 in polar coordinates. This is limited to four signal points in each quadrant of the 16PSK signal points, that is, three signal points in each quadrant out of a total of 16 signal points, that is, 12 signal points. By limiting, when viewed roughly, these three signal points can be regarded as one signal point and can be regarded as four QPSK signal points in total. Thus, the first sub-channel can be reproduced using the QPSK receiver in the same manner as described above.
[0081]
These signal points are arranged at angles of θ = π / 4, θ = π / 4 + π / 8, and θ = π / 4−π / 8. That is, a signal point obtained by shifting a QPSK signal point on the angle π / 4 by ± π / 8 in the polar coordinate angle direction is added. Since it is in the range of θ = π / 4 ± π / 8, it can be regarded as substantially one signal point on θ = π / 4 of θPSK. In this case, the error rate is slightly deteriorated, but the QPSK receiver 23 shown in FIG. 19 can discriminate it from signal points on four angles, so that demodulation can be performed and 2-bit data is reproduced.
[0082]
In the case of the angle shift C-CDM, when the angle is on π / n, the carrier recovery circuit can recover the carrier by the n-multiplier circuit as in the other embodiments. If it is not above π / n, the carrier can be reproduced by sending several pieces of carrier information in a fixed period as in the other embodiments.
[0083]
As shown in FIG. 141, the angle in polar coordinates between the signal points of QPSK or 8-SP-APSK is 2θ.0, The primary angle shift factor is P1Then, the signal point is divided into two and ± P in the angle θ direction.1θ0, The case of QPSK (r0, Θ0+ P1θ0) And (r0, Θ0-P1θ0) And the number of signal points is doubled. Thus, 1-bit sub-channel-3 is added. This is P = P1Is called 8-SP-PSK. As shown in FIG. 142, the signal point of 8-SP-P SK is shifted S in the radius r direction.1r016-SP-APSK (P, S1Type). Subchannel 1.2 can be reproduced by 8PS-PSK having the same phase. Now, return to FIG. 25B. Since the C-CDM using the angle shift of the polar coordinate system can be applied to PSK as shown in FIG. 141, it can also be used for first generation satellite broadcasting. However, when used for the second generation APSK satellite broadcasting, the polar coordinate system C-CDM cannot make the intervals between signal points in a group uniform as shown in FIG. Therefore, power use efficiency is poor. On the other hand, C-CDM at the time of rectangular coordinates is not compatible with PSK.
[0084]
The method shown in FIG. 25B is compatible with both the rectangular coordinate system and the polar coordinate system. Since the signal points are arranged at an angle of 16 PSK, demodulation can be performed by 16 PSK. In addition, since the signal points are grouped, demodulation can be performed by a QPSK receiver. In addition, since they are also arranged on orthogonal coordinates, demodulation can be performed even with 16-SRQAM. This is a method having a great effect that it can be extended while realizing compatibility between the polar coordinate system among the three of QPSK, 16PSK and 16-SRQAM and the rectangular coordinate system C-CDM.
It is possible to play back a total of 3 bits.
[0085]
Next, the third receiver 43 will be described. FIG. 26 is a block diagram of the third receiver 43, which has almost the same configuration as the second receiver 33 of FIG. The difference is that the third data string reproducing unit 234 is added, and that the identification reproducing circuit has an eight-level identification capability. Radius r of antenna 423Is r2Since the signal size becomes even larger, a signal with a shorter distance between signal points, for example, a 32-level QAM or a 64-level QAM can be demodulated. For this reason, in order to demodulate 64-value QAM, the first discriminating / reproducing circuit 136 needs to discriminate an 8-level level from the detection signal wave. In this case, there are seven threshold levels. One of these is 0, so there are three thresholds in one quadrant.
[0086]
As shown in the signal space diagram of FIG. 27, there are three thresholds in the first quadrant.
[0087]
As shown in FIG. 27, three normalized thresholds, TH164And TH264And TH364Exists.
[0088]
TH164= (A1+ A3/ 2) / (A1+ A2)
TH264= (A1+ A2/ 2) / (A1+ A2)
TH364= (A1+ A2-A3/ 2) / (A1+ A2)
Can be represented by
[0089]
By performing AM demodulation of the phase-detected received signal using the threshold value, data of the third data sequence is demodulated in the same manner as the first data sequence and the second data sequence described with reference to FIG. As shown in FIG. 23, the third data string is quaternary, that is, 2 bits, by discriminating the four signal points 201, 202, 203, and 204 in the first sub-divided signal group 181, for example. In this way, demodulation of 6 bits, that is, modified 64-level QAM becomes possible.
[0090]
At this time, the demodulation control unit 231 uses the demodulation information included in the first data sequence of the first data sequence reproduction unit 232 to calculate m, A1, A2, A3Of the threshold value TH164And TH264And TH364Is calculated and sent to the first discriminating / reproducing circuit 136 and the second discriminating / reproducing circuit 137, so that the modified 64QAM demodulation can be reliably performed. In this case, since the demodulation information is scrambled, only the authorized receiver can demodulate 64QAM. FIG. 28 shows a flowchart of the demodulation control section 231 of the modified 64QAM. Only differences from the 16-value QAM flowchart of FIG. 24 will be described. From step 304 in FIG. 28, step 320 is reached. If m = 32, the 32-value QAM in step 322 is demodulated. If NO, it is determined in step 321 whether m = 64, and in step 323, A is determined.3Cannot be reproduced from the set value or less, the process proceeds to step 30 # 5, and the same flowchart as that in FIG. 24 is performed, and demodulation of the modified 16QAM is performed. Here, returning to step 323, A3Is greater than or equal to the set value, the threshold value 計算 is calculated in step 324, the three threshold values are sent to the first and second discriminating / reproducing circuits in step 325, and the modified 64QAM is reproduced in step 326, and the first, second, and The reproduction of the third data is performed. If the error rate is high in step 328, the process proceeds to step 305 to perform 16QAM demodulation. If the error rate is low, the 64QAM demodulation is continued.
[0091]
Here, a carrier recovery method important for demodulation will be described. One of the features of the present invention is that the first data string of modified 16QAM or modified 64QAM is reproduced by a 4PSK receiver. In this case, when a normal 4PSK receiver is used, it is difficult to reproduce a carrier wave, and normal demodulation cannot be performed. To prevent this, some measures are required on the transmitter side and the receiver side.
[0092]
There are two types of methods according to the present invention. The first method is a method of intermittently sending signal points on an angle of (2n-1) π / 4 with a fixed regular basis. The second method is a method in which substantially all signal points are arranged and transmitted on an angle of nπ / 8.
[0093]
The first method is to send a signal point at four angles, π / 4, 3π / 4, 5π / 4, 7π / 4, as shown in FIG. 38, synchronous time slots 452, 453, 454, and 455, which are intermittently transmitted and are indicated by oblique lines, in the time slot group 451 in the time chart of the transmission signal in FIG. 38 are set based on a certain rule. Then, during this period, one of the eight signal points on the angle is always transmitted. In other time slots, an arbitrary signal point is transmitted. Then, the transmitter 1 arranges the above rule for transmitting this time slot in the data synchronization timing information section 499 shown in FIG. 41 and transmits it.
[0094]
The contents of the transmission signal in this case will be described in more detail with reference to FIG. 41. A time slot group 451 including synchronization time slots 452, 453, 454, and 455 forms one unit data string 491, Dn.
[0095]
Since the synchronization time slots are intermittently arranged in this signal based on the rules of the synchronization timing information, if this arrangement rule is understood, the carrier wave can be easily reproduced by extracting the information in the synchronization time slots.
[0096]
On the other hand, at the beginning of the frame of the data string 492, there is a synchronization area 493 indicated by S, which is composed of only synchronization time slots indicated by oblique lines. With this configuration, the amount of extracted information for carrier wave reproduction described above is increased, so that there is an effect that carrier wave reproduction of the 4PSK receiver can be performed reliably and quickly.
[0097]
The synchronization area 493 includes synchronization sections 496, 497, and 498 indicated by S1, S2, and S3, and contains a unique word for synchronization and the above-described demodulation information. Further ITThere is also a phase synchronization signal arrangement information section 499 indicated by, in which contains information such as information on the arrangement interval of the phase synchronization time slot and information on the arrangement rule.
[0098]
Since the signal point in the region of the phase synchronization time slot has only a specific phase, the carrier can be reproduced by a 4PSK receiver.TCan be reliably reproduced, and after obtaining this information, the carrier can be reliably reproduced.
[0099]
A demodulation information section 501 is provided next to the synchronization area 493 in FIG. 41, and contains demodulation information relating to a threshold voltage required when demodulating a modified multi-level QAM signal. Since this information is important for demodulation of multi-level QAM, if demodulation information 502 is put in the synchronization area as in the synchronization area 502 in FIG. 41, the demodulation information can be obtained more reliably.
[0100]
FIG. 42 is a signal arrangement diagram in the case of transmitting a burst signal by the TDMA method. The difference from FIG. 41 is that a guard time 521 is provided between the data strings 492 and Dn and other data strings, and no transmission signal is transmitted during this period. A synchronization section 522 for synchronizing is provided at the head of the data sequence 492. During this period, only the signal point having the phase of (2n-1) π / 4 is transmitted. Therefore, a carrier wave can be reproduced even by a 4PSK demodulator. Thus, synchronization and carrier wave reproduction can be performed even in the TDMA system.
[0101]
Next, the carrier recovery method of the first receiver 23 in FIG. 19 will be described in detail with reference to FIGS. 43 and 44. In FIG. 43, the received signal input enters the input circuit 24, and one of the demodulated signals synchronously detected by the synchronous detection circuit 541 is sent to the output circuit 542 and output, and the first data string is reproduced. The phase synchronization section arrangement information section 499 of FIG. 41 is reproduced by the extraction timing control circuit 543, and at which timing the signal of the phase synchronization section of (2n-1) π / 4 enters, the intermittent state as shown in FIG. Phase synchronization control signal 561 is sent. The demodulated signal is sent to the multiplying circuit 545, multiplied by 4 and sent to the carrier recovery control circuit 54. A signal of true phase information 563 and other signals are included like a signal 562 in FIG. As shown by hatching in the timing chart 564, a phase synchronization time slot 452 including signal points having a phase of (2n-1) π / 4 is intermittently included. This is sampled by the carrier reproduction control circuit 544 using the phase synchronization control signal 564 to obtain a phase sample signal 565. By sampling and holding this, a predetermined phase signal 566 is obtained. This signal passes through the loop filter 546, is sent to the VCO 547, the carrier is reproduced, and sent to the synchronous detection circuit 541. In this manner, signal points having a phase of (2n-1) π / 4 as shown by oblique lines in FIG. 39 are extracted. Based on this signal, an accurate carrier wave can be reproduced by the quadrupling method. At this time, a plurality of phases are reproduced, but by inserting a unique word into the synchronization section 496 in FIG. 41, the absolute phase of the carrier can be specified.
[0102]
When a modified 64QAM signal is transmitted as shown in FIG. 40, phase synchronization time slots 452, 452b, etc. are set only for signal points in the phase synchronization area 471 indicated by hatching with a phase of approximately (2n-1) π / 4. Transmitter sends. For this reason, a carrier wave cannot be reproduced by a normal 4PSK receiver, but the first receiver 23 of 4PSK has an effect that the carrier wave can be reproduced by providing the carrier wave recovery circuit of the present invention.
[0103]
The above is the case where the carrier recovery circuit of the Costas system is used. Next, the case where the present invention is applied to an inverse modulation type carrier recovery circuit will be described.
[0104]
FIG. 45 shows an inverse modulation type carrier recovery circuit of the present invention. The demodulated signal is reproduced by the synchronous detection circuit 541 from the received signal from the input circuit 24. On the other hand, the input signal delayed by the first delay circuit 591 is inversely demodulated by the demodulated signal in the four-phase modulator 592 to become a carrier signal. The carrier signal that has passed through the carrier reproduction control circuit 544 is sent to the phase comparator 593. On the other hand, the reproduced carrier wave from the VCO 547 is delayed by the second delay circuit 594, and the phase is compared with the above-mentioned inversely modulated carrier signal by the phase comparator 593. The phase carrier is recovered. In this case, in the same manner as the Costas-type carrier recovery circuit in FIG. 43, the extraction timing control circuit 543 causes only the phase information of the signal points in the hatched area in FIG. 39 to be sampled. A carrier wave can be reproduced by 23 4PSK modulators.
[0105]
Next, a method of reproducing a carrier by a 16-times multiplication method will be described. Transmitter 1 shown in FIG. 2 performs modulation and transmission by arranging signal points of modified 16QAM at a phase of nπ / 8 as shown in FIG. The first receiver 23 in FIG. 19 can reproduce a carrier by using a Costas-type carrier recovery circuit having a 16-multiplier circuit 661 as shown in FIG. The signal point having the phase of nπ / 8 as shown in FIG. 46 is degenerated into the first quadrant by the 16-multiplier circuit 661, so that the carrier can be reproduced by the loop filter 546 and the VCO 541. By arranging the unique word in the synchronization area, the absolute phase can be extracted from the 16 phases.
[0106]
Next, the configuration of the 16-multiplier circuit will be described. A sum signal and a difference signal are generated from the demodulated signal by a sum circuit 662 and a difference circuit 663, and multiplied by a multiplier 664 to form cos2θ. The multiplier 665 produces sin2θ. These are multiplied by a multiplier 666 to generate sin4θ.
[0107]
Similarly, sin8θ is formed from sin2θ and cos2θ by a sum circuit 667, a difference circuit 668, and a multiplier 670. Con8θ is created by the sum circuit 671, the difference circuit 672, and the multiplier. Then, by making sin16θ by the multiplier 674, 16 multiplication can be performed.
[0108]
With the 16-times multiplication method described above, there is a great effect that the carrier waves of all the signal points of the modified 16QAM signal having the signal point arrangement as shown in FIG. 46 can be reproduced without extracting a specific signal point.
[0109]
Also, the carrier wave of the modified 64QAM signal arranged as shown in FIG. 47 can be reproduced, but since some signal points are slightly shifted from the synchronization area 471, the demodulation error rate increases.
[0110]
There are two ways to deal with this. One is not to transmit a signal at a signal point outside the synchronization area. The amount of information is reduced, but the structure is simplified. Another is to provide a synchronous time slot as described with reference to FIG. By transmitting signal points such as the synchronous phase regions 471 and 471a having a phase of nπ / 8 indicated by oblique lines during a synchronous time slot in the time slot group 451, accurate synchronization can be achieved during this period. Therefore, the phase error is reduced.
[0111]
As described above, the 16-multiplying method has a great effect that the carrier of the modified 16QAM or modified 64QAM signal can be reproduced by the 4PSK receiver with a simple receiver configuration. Further, when a synchronization time slot is further set, an effect of increasing the phase accuracy at the time of carrier reproduction of the modified 64QAM can be obtained.
[0112]
As described above in detail, by using the transmission device of the present invention, a plurality of data can be simultaneously transmitted in a single radio band in a hierarchical structure.
[0113]
In this case, by setting three levels of receivers having different reception sensitivities and demodulation capabilities for one transmitter, there is an advantage that the data amount commensurate with the investment of the receiver can be demodulated. First, a human receiver who purchases a small antenna and a low-resolution but low-cost first receiver can demodulate and reproduce the first data string. Next, a receiver who has purchased a medium-sized antenna and a medium-resolution high-cost second receiver can reproduce the first and second data strings. Also, a person who has purchased a large antenna and a high-resolution, high-cost third receiver can demodulate and reproduce all of the first, second, and third data strings.
[0114]
If the first receiver is a home digital satellite broadcast receiver, the receiver can be realized at a low price that can be accepted by many general consumers. Although the second receiver initially requires a large antenna and is expensive, it is unacceptable to consumers in general, but it is worthwhile for those who want to watch HDTV a little higher. The third receiver requires a rather large industrial antenna until the satellite power increases, and is not practical for home use and is initially suitable for industrial use. For example, if an ultra-high resolution HDTV signal is transmitted and transmitted to various movie theaters by satellite, the movie theater can be digitized by video. In this case, there is also an effect that operating costs of movie theaters and video theaters are reduced.
[0115]
As described above, when the present invention is applied to TV transmission, there is a great effect that video services of three image quality can be provided in one radio frequency band, and that they are compatible with each other. In the embodiment, examples of 4PSK, modified 8QAM, modified 16QAM, and modified 64QAM have been described, but 32QAM and 256QAM can also be realized. Also, the present invention can be applied to quaternary or octal ASK signals as shown in FIGS. 58 and 68 (a) and (b). In addition, the present invention can be implemented with 8PSK, 16PSK, and 32PSK. Further, in the embodiment, the example of the satellite transmission is shown, but it goes without saying that the same can be realized by the terrestrial transmission or the wired transmission.
[0116]
(Example 2)
The second embodiment is obtained by logically further dividing the physical hierarchical structure described in the first embodiment by differentiating the error correction capability and adding a logical hierarchical structure. In the case of the first embodiment, the respective hierarchical channels have different electric signal levels, that is, different physical demodulation capabilities. On the other hand, in the second embodiment, the logical reproduction capability such as the error correction capability is different. Specifically, for example, D1The data in the hierarchical channel of1-1And D1-2, And one of the divided data, for example, D1-1Error correction capability of data1-2Data and demodulation and reproduction,1-1And D1-2Since the data has different error post-tuning capabilities, if the C / N value of the transmission signal is reduced, D1-2At a signal level that cannot be reproduced1-1Is within the set error rate and can reproduce the original signal. This can be called a logical hierarchical structure.
[0117]
In other words, by dividing the data of the modulation hierarchical channel, and by differentiating the magnitude of the inter-code distance of error correction such as the use of an error correction code and a product code, a logical hierarchical structure based on error correction capability is added, Finer hierarchical transmission is possible.
[0118]
Using this, D1Channel is D1-1, D1-2Two subchannels, D2Channel is D2-1, D2-2To two sub-channels.
[0119]
This will be described with reference to FIG. 87 showing the C / N value of the input signal and the hierarchical channel number.1-1Can be reproduced with the lowest input signal. Assuming that this CN value is d, when CN = d, D1-1Is played but D1-2, D2-1, D2-2Does not play. Next, when CN = C or more, D1-2Is further reproduced, and when CN = b, D2-1Is added, and when CN = a, D2-2Joins. Thus, as the CN increases, the total number of reproducible layers increases. Conversely, as the CN decreases, the total number of reproducible hierarchies decreases. This will be described with reference to the transmission distance and reproducible CN values shown in FIG. Generally, as the transmission distance becomes longer as shown by a solid line 861 in FIG. 86, the C / N value of the received signal decreases. It is assumed that the distance from the transmitting antenna at the point where CN = a described in FIG. 85 is La, Lb when CN = b, Lc when CN = C, Ld when CN = d, and Le when CN = e. As described with reference to FIG.1-1Only channels can be played. This D1-1Is indicated by a shaded area 862. As is clear from the figure, D1-1Channels can be played in the widest area. Similarly, D1-2The channel can be reproduced in an area 863 within a distance ΔLc from the transmitting antenna. Since the area 862 is included in the range within the distance Lc, the D1-1 channel can also be reproduced. Similarly, in area 864, D2-1The channel can be played, and the D2-2The channel can be played. In this way, hierarchical transmission in which the number of transmission channels that do not accompany the deterioration of the CN value decreases stepwise can be performed. By separating the data structure into a hierarchical structure and using the multi-level transmission of the present invention, it is possible to achieve a hierarchical transmission in which the data amount gradually decreases as the C / N deteriorates, as in analog transmission. is there.
[0120]
Next, a specific configuration will be described. Here, an embodiment of two physical layers and two logical layers will be described. FIG. 87 is a block diagram of the transmitter 1. Since it is basically the same as the block diagram of the transmitter of FIG. 2 described in the first embodiment, detailed description is omitted, but the difference is that an error correction code encoder is added. This is abbreviated as ECC encoder. The separation circuit 3 has four outputs 1-1, 1-2, 2-1 and 2-2, and outputs an input signal D.1-1, D1-2, D2-1, D2-2And outputs the four signals. Of these, D1-1, D1-2The signal is input to the first ECC encoder 871a, and is sent to the main ECC encoder 872a and the sub ECC encoder 873a, respectively, where the error correction is encoded.
[0121]
Here, the main ECC encoder 872a has a stronger error correction capability than the sub ECC encoder 873a. Therefore, as described with reference to the graph of the CN-hierarchical channel in FIG.1-1Channel is D1-2D even at C / N values lower than channel1-1Can be reproduced below the reference error rate. D1-1Is D1-2It has a logical hierarchical structure that is more resistant to a decrease in C / N. Error corrected D1-1, D1-2The signal is D1The signal is combined with the signal and input to the modulator 4. On the other hand, D2-1, D2-2The signal is error-correction-encoded by the main encoder 872b and the sub-ECC encoder 873b in the second ECC encoder 871b, and D-coded by the synthesizer 874b.2The signal is combined with the signal and input by the modulator 4. The main ECC encoder # 87b has a higher error correction capability than the sub ECC encoder 873b. In this case, modulator 41Signal, D2A hierarchical modulation signal is generated from the signal and transmitted from the transmission unit 5. As described above, the transmitter 1 of FIG.1, D2Has a two-layer physical hierarchy structure. This description has already been given. Next, by differentiating the error correction capability, D1-1And D1-2Or D2-1, D2-2Has a logical hierarchical structure of two layers.
[0122]
Next, the state of receiving this signal will be described. FIG. 88 is a block diagram of the receiver. The basic configuration of the second receiver 33 that has received the transmission signal of the transmitter in FIG. 87 is substantially the same as that of the second receiver 33 described in FIG. 21 of the first embodiment. The difference is that ECC decoders 876a and 876b are added. In this case, an example of QAM modulation / demodulation is shown. However, the present invention can be applied to an ASK signal such as a quaternary or octal VSB as shown in FIGS. 58 and 68 (a) and (b). Alternatively, PSK or FSK modulation / demodulation may be used.
[0123]
Now, in FIG. 88, the received signal is demodulated by the demodulator 35 to D1, D2And reproduced by the separators 3a and 3b.1-1And D1-2, D2-1, D2-2Are generated and input to the first ECC decoder 876a and the second ECC decoder 876b. In the first ECC decoder 876a, D1-1The signal is error-corrected by main ECC decoder # 877a and sent to combining section 37. On the other hand, D1-2The signal is error-corrected by the sub E @ CC decoder 878a and sent to the combining unit 37. Similarly, in the second ECC decoder 876b, D2-1The signal goes to the main ECC decoder 877b and2-2The signal is error-corrected in the sub ECC decoder 878b, and is input to the combining unit 37. Error corrected D1-1, D1-2, D2-1, D2-2The signal becomes one signal in the synthesizing unit 37 and is output from the output unit 36.
[0124]
In this case, D1-1Is D1-2More and D2-1Is D2-2Since the error correction capability is higher, as described with reference to FIG. 85, even when the C / N value of the input signal is lower, a predetermined error rate can be obtained, and the original signal can be reproduced.
[0125]
Specifically, a method for differentiating the error correction capability between the main ECC decoders 877a and 877b of High Code Gain and the sub ECC decoders 878a and 878b of Low Code Gain will be described. When a coding method of a standard inter-code distance such as a Reed-Solomon code or a BCH code as shown in the ECC @ Decoder diagram of FIG. Use a product code or a long coding method of both Reed-Solomon codes and a coding method with a large inter-code distance for error correction using Trellis @ Decoder 744p, 744q, and 744r shown in FIGS. 128 (d) (e) (f). Thus, the error correction capability, that is, Code @ Gain, can be differentiated. Thus, a logical hierarchical structure can be realized. Various methods are known for increasing the inter-symbol distance, and other methods are omitted. The present invention can basically apply any method.
[0126]
As shown in the block diagrams of FIGS. 160 and 167, an interleaver 744K is provided in the transmission unit, and deinterleavers 759K and 936b are provided in the reception unit. The interleaver is interleaved by the interleave table 954 in FIG. By decoding with the deinterleave RAM 936x of 936b, strong transmission against burst errors of the transmission system becomes possible, and the image is stabilized.
[0127]
Here, the logical hierarchical structure will be described with reference to the relationship diagram between C / N and the error rate after error correction in FIG. In FIG. 89, a straight line 881 corresponds to D1-1The relationship between the C / N of the channel and the error rate is shown.1-2The relationship between the C / N of the channel and the error rate after the correction is shown.
[0128]
The error rate of the corrected data increases as the C / N value of the input signal decreases. Below a certain C / N value, the error rate after error correction does not fall below the reference error rate Eth at the time of system design, and the original data is not reproduced normally. By the way, in FIG. 89, when C / N is gradually increased, D1-1When the C / N is equal to or less than e as indicated by indicated by the signal straight line 881, D1The channel cannot be demodulated. D if e ≦ C / N <d1The channel can be demodulated, but D1-1The error rate of the channel exceeds Eth, and the original data cannot be reproduced normally.
[0129]
When C / N = d, D1-1Has an error correction capability of D1-2Since the error rate is higher, the error rate after error correction becomes equal to or lower than Eth as shown by a point 885d, and data can be reproduced. On the other hand, D1-2Error correction capability is D1-1The error rate after correction is D1-1Error rate after correction is not so low2Cannot be reproduced because it exceeds Eth. So in this case D1-1Only can play.
[0130]
When C / N is improved and C / N = C, D1-2Since the error rate 誤 り after error correction reaches Eth as shown by a point 885C, the data can be reproduced. At this point D2-1, D2-2That is, D2Channel demodulation is in an uncertain situation. With the improvement of C / N, D at C / N = b '2The channel can be reliably demodulated.
[0131]
When C / N is further improved and C / N = b, D2-1Is reduced to Eth as shown at point # 885b, and D2-1Can be played. At this time, D2-2Cannot be reproduced because the error rate is higher than Eth. When C / N = a, D becomes as shown at point 885a.2-2Error rate decreases to Eth and D2-2The channel can be played.
[0132]
In this way, by using the error correction capability differentiation, the physical layer D1, D2The channel can be further divided into two logical hierarchies, and an effect of transmitting a total of four hierarchies can be obtained.
[0133]
In this case, the data structure is set to a hierarchical structure such that a part of the original signal can be reproduced even if data of a higher hierarchy is lost, and by combining with the multi-level transmission of the present invention, the degradation of C / N like the analog transmission is performed. Accordingly, there is an effect that hierarchical transmission in which the data amount gradually decreases becomes possible. In particular, image compression technology in recent years has progressed rapidly, and when image compression data is structured in a hierarchical structure and combined with hierarchical transmission, video with much higher image quality than the analog transmission is transmitted between the same points, As in transmission, it is possible to receive in a wide area while lowering the image quality according to the received signal level in a stepwise manner. As described above, the effect of hierarchical transmission, which has not been provided by conventional digital video transmission, can be obtained while maintaining high digital image quality.
[0134]
Further, the most important data for image expansion of the HDTV signal such as the address data of the image segment data, the reference image data at the time of image compression, the descrambling data shown in the rascramble section of FIG. 66, and the frame synchronization signal are described as High Priority Data. D1-188, 133, 170, and 172, the ECC Encoder 743a of H code Gain and the ECC43Decoder 758 of High の code gain of the receiver 43 receive. In this method, even if the C / N is degraded and the error rate of the signal is increased, High Priority Data D1-1Since the error rate does not increase so much, the fatal destruction of image quality peculiar to digital video can be prevented, and the effect of Graceful Degradation, which often deteriorates image quality, can be obtained. The modulation unit 749 and the demodulation unit 760 in FIGS. 133 and 170 can obtain the effect of GracefulgDegradation by the above 16QAM and 32QAM, 4VSB in FIG. 57 described later in the fourth embodiment, 8VSB and 8PSK in FIG.
[0135]
As shown in FIG. 133 and FIG. 156, High Priority Data is converted to ECC Encoder 744a and Trellis Encoder 744b in 2nd data stream input 744, and High-code is performed in the low-level, low-order, low-level, low-order, and low-level, low-, low-, high-, low, , It is possible to make a large difference between the error rates of High Priority data and Low Priority data at the time of reception. For this reason, High Priority Data can be received even with a large C / N deterioration of the transmission system, so that the C / N is severely deteriorated like a receiver having poor reception conditions such as an automobile TV receiver. Also, the image quality is deteriorated with the deterioration of Low Priority Data. However, since High Priority Data is reproduced, the arrangement information of the pixel blocks is reproduced, so that an image with reduced resolution and noise is obtained without destruction of the image, and the viewer can watch the TV program. Remarkable effect is obtained.
[0136]
(Example 3)
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0137]
FIG. 29 is an overall view of the third embodiment. Embodiment 3 shows an example in which the transmission device of the present invention is used in a digital TV broadcasting system. An input video 402 having an ultra-high resolution is input to an input unit 403 of a first image encoder 401, The data stream is separated into a data stream, a second data stream, and a third data stream, and compressed and output by the compression circuit 405.
[0138]
The other input images 406, 407, and 408 are compressed and output by the second image encoders 409, 410, and 411 having the same configuration as the first image encoder 401, respectively.
[0139]
Of these four sets of data, the four sets of signals in the first data sequence are time-multiplexed by the first multiplexer 413 of the multiplexer 412 using the TDM method or the like, and are transmitted as a first data sequence to the transmitter. Sent to 1.
[0140]
All or a part of the signal group of the second data string is multiplexed by the multiplexer 414 and sent to the transmitter 1 as a second data string. All or a part of the signal group of the third data string is multiplexed by the multiplexer 415 and sent to the transmitter 1 as a third data string.
[0141]
In response to this, the transmitter 1 modulates the three data strings by the modulator 4 as described in the first embodiment, sends the data stream to the satellite 10 by the antenna 6 and the transmission path 7 by the transmitter 5, and sends the first data by the repeater 12 by the repeater 12. It is sent to three types of receivers such as the receiver 23.
[0142]
In the first receiver 23, the radius r1Received by the small-diameter antenna 22, and only the first data sequence in the received signal is reproduced by the first data sequence reproducing unit 232, and the first image decoder 421 outputs a low-resolution video signal such as an NTSC signal or a wide NTSC signal. 425 and 426 are reproduced and output.
[0143]
In the second receiver 33, the radius r2Received by the medium-diameter antenna 32, the first data stream and the second data stream are reproduced by the first data stream reproduction section 232 and the second data stream reproduction section 233, and the HDTV signal and the like are reproduced by the second image decoder 422. The high-resolution video output 427 or the video outputs 425 and 426 are reproduced and output.
[0144]
In the third receiver 43, the radius r3Received by the large-diameter antenna 33, the first data sequence, the second data sequence, and the third data sequence are reproduced by the first data sequence reproduction unit 232, the second data sequence reproduction unit 233, and the third data sequence reproduction unit 234. It reproduces and outputs an ultra-high resolution video output 428 such as an ultra-high resolution HDTV for video theaters and movie theaters. Video outputs 425, 4266, and 427 can also be output. A general digital TV broadcast is broadcast from the digital transmitter 51 and, when received by the first receiver 23, is output as a low-resolution video output 426 such as NTSC.
[0145]
Next, the configuration will be described in detail based on the block diagram of the first image encoder 401 in FIG. The ultra high resolution video signal is input to the input unit 403 and sent to the separation circuit 404. The separation circuit 404 separates the signals into four signals by a sub-band coding method. The horizontal low-pass component 451 and the horizontal high-pass filter 452 such as QMF separate the horizontal low-pass component and the horizontal high-pass component, and the sub-sampling units 453 and 454 halve the sampling rate, then halve the sampling rate. The components are output by a vertical low-pass filter 455 and a vertical high-pass filter 456, respectively.LVLSignal and horizontal low frequency vertical high frequency signal, abbreviated as HLVHThe signal is separated into signals, and sent to the compression unit 405 at a reduced sampling rate by the sub-sampling units 457 and 458.
[0146]
The horizontal high-pass component is converted into a horizontal high-pass vertical low-pass signal, abbreviated as H, by a vertical low-pass filter 459 and a vertical high-pass filter 460.HVLSignal, horizontal high band vertical low band signal,HLHThe signal is separated into signals, and is sent to the compression unit 405 at a reduced sampling rate by the sub-sampling units 461 and 462.
[0147]
In the compression unit 405, HLVLThe signal is subjected to optimal compression such as DCT by the first compression section 471 and output from the first output section 472 as a first data string.
[0148]
HLVHThe signal is compressed by the second compression section 473 and sent to the second output section 464. HHVLThe signal is compressed by the third compression section 463 and sent to the second output section 464. HHVHThe signal is separated into high-resolution video symbols (HHVH1) and super high resolution video signal (HHVH2) divided into HHVH1 is output to the second output unit 464 as HHVH2 is sent to the third output unit 468.
[0149]
Next, the first image decoder 421 will be described with reference to FIG. The first image decoder 421 outputs an output from the first receiver 23, a first data stream, that is, D1Is input to the input unit 501 #, descrambled by the descramble unit 502, and then decompressed by the decompression unit 503.LVLAfter the signal is expanded, the screen ratio is changed by the screen ratio changing circuit 504 and the output unit 505, and the image 506 of the NTSC signal, the image 507 of the stripe screen with the NTSC signal, the image 508 of the full screen of the wide TV, or the side of the wide TV are displayed. An image 509 of the panel screen is output. In this case, two types of scanning lines, non-interlaced or interlaced, can be selected. In the case of NTSC, 525 scanning lines and 1,050 scanning lines by double writing are obtained. When a 4PSK general digital TV broadcast is received from the digital transmitter 51, the TV image can be demodulated and reproduced by the first receiver 23 and the first image decoder 421. Next, the second image decoder will be described with reference to the block diagram of the second image decoder in FIG. First, D from the second receiver 331The signal is input from a first input unit 521, expanded by a first expansion unit 522, is doubled in sampling rate by an oversampling unit 523, and is converted to H by a vertical low-pass filter 524.LVLThe signal is reproduced. D2The signal is input from the second input unit # 530, separated into three signals by the separation circuit 531, expanded and descrambled by the second expansion unit 532, the third expansion unit 533, and the third expansion unit 534, respectively. The sampling rate is doubled by the sampling units 535, 536, and 537, and sent by the vertical high-pass filter 538, the vertical low-pass filter 539, and the vertical high-pass filter 540. HLVLSignal and HLVHThe signals are added by an adder 525, become a horizontal low-frequency video signal by an oversampling unit 541 and a horizontal low-pass filter 542, and sent to an adder 543. HHVLSignal and HHVHThe one signal is added by an adder 526, becomes a horizontal high-frequency video signal by an oversampling unit 544 and a horizontal high-pass filter 545, becomes a high-resolution video signal HD signal such as an HDTV by an adder 543, and is output from an output unit 546 to an image output of an HDTV or the like. 547 is output. In some cases, an NTSC signal is also output.
[0150]
FIG. 33 is a block diagram of the third image decoder.1The signal is input from the first input unit 521 to D2The signal is input from the second input unit 530, and the HD signal is reproduced by the high-frequency image decoder 527 in the above-mentioned procedure (2). D3The signal is input from the third input unit 551, decompressed, descrambled, and synthesized by the super-high-frequency image decoder 552, andHVHTwo signals are reproduced. This signal is combined with the HD signal by the combiner 553 to become an ultra-high resolution TV signal and S-HD signal, and an ultra-high resolution video signal 555 is output from the output unit 554.
[0151]
Next, a specific multiplexing method of the multiplexer 401 mentioned in the description of FIG. 29 will be described.
[0152]
FIG. 34 is a data array diagram showing a first data string, D1And the second data string, D2And the third data string D3How the six NTSC channels L1, L2, L3, L4, L5, L6}, the six HDTV channels M1 to M6, and the six S-HDTV channels H1 to H6 are arranged on the time axis during the period of T. It is what I drew. FIG. 34 shows that D1L1 to L6 are arranged in a signal by time multiplexing using the TDM method or the like. D1H of the first channel in the domain 601LVLSend a signal. Next D2In the signal domain 602, difference information M1 between the HDTV of the first channel and the NTSC in the time domain corresponding to the first channel, that is, the above-described HLVHSignal and HHVLSignal and HHVHSend one signal. Also D3In the signal domain 603, the super HDTV difference information H1 of the first channel, that is, H described in FIG.HVH-Send 2H1.
[0153]
Here, the case where the TV station of the first channel is selected will be described. First, a general receiver having a small antenna, the first receiver 23 and the first image decoder 421 system can obtain the NTSC or wide NTSC TV signal shown in FIG. Next, a specific receiver having a medium-sized antenna, a second reception transceiver 33, and a second image encoder 422 selects the first data stream, D1Domain 601 and the second data string, D2To synthesize an HDTV signal having the same program content as the NTSC program of channel 1.
[0154]
Some receivers such as movie theaters having a large antenna, a third receiver 43 capable of multi-level demodulation, and a third image decoder 423 have D1Domain 601 and D2Domain 602 and D3To obtain a super-resolution HDTV signal having the same program contents as the NTSC of channel 1 and the image quality for a movie theater. The other channels 2 to 3 are reproduced in the same manner.
[0155]
FIG. 35 shows the configuration of another domain. First, the first channel of NTSC is arranged in L1. This L1 is D1The signal is located at the position of the domain 601 of the first time domain, and information S11 including the descrambling information between NTSCs and the demodulation information described in the first embodiment is contained at the head. Next, the first channel of the HDTV is divided into L1 and M1. M1 is difference information between HDTV and NTSC.2In both domain 602 and domain 611. In this case, when the NTSC compressed signal of 6 Mbps s is adopted and accommodated in L1, the bandwidth of M1 is doubled to 12 Mbps. When L1 and M1 are combined, a band of 18 Mbps can be demodulated and reproduced from the second receiver 33 and the second image decoder 423. On the other hand, an HDTV compressed signal can be realized in a band of about 15 Mbps by using a currently proposed compression method. Therefore, HDTV and NTSC can be simultaneously broadcast on channel 1 in the arrangement shown in FIG. In this case, HDTV cannot be reproduced on channel 2. S21 is HDTV descrambling information. The super HDTV signal is broadcast by being divided into L1, M1, and H1. Super HDTV difference information is D3When the NTSC is set to 6 Mbps using the domains 603, 61 2, and 613, a total of 36 Mbps can be transmitted, and if the compression is increased, a super HDTV signal of about 2,000 scanning lines of movie theater quality can be transmitted.
[0156]
36 is D3Shows a case where six time domains are occupied to transmit a super HDTV signal. When the NTSC compressed signal is set to 6 Mbps, the transmission rate of 54 Mbps can be increased nine times. Therefore, super HDTV with higher image quality can be transmitted.
[0157]
The above is the case where one of the horizontal and vertical polarization planes of the radio wave of the transmission signal is used. Here, by using two horizontal and vertical polarization planes, the frequency utilization efficiency is doubled. This will be described below.
[0158]
FIG. 49 shows the horizontal polarization signal D of the first data string.V1And vertical polarization signal DH1And D of the second data stringV2And DH2, D of the third data stringV3And DH3FIG. In this case, the vertical polarization signal D of the first data sequenceV1Contains a low-frequency TV signal such as NTSC and the horizontal polarization signal D of the first data string.H1Contains a high-frequency TV signal. Therefore, the first receiver 23 having only a vertically polarized antenna can reproduce a low band signal such as NTSC. On the other hand, the first receiver 23 having both vertical and horizontal polarization antennas is, for example, L1And M1HDTV signals can be obtained by synthesizing the signals. In other words, when the first receiver 23 is used, NTSC can be reproduced on the one hand, and NTSC and HDTV can be reproduced on the other hand, so that there is a great effect that the two systems are compatible.
[0159]
FIG. 50 shows a case where the TDMA system is used. A synchronization section 731 and a card section 741 are provided at the head of each data burst 721. A synchronization information section 720 is provided at the head of the frame. In this case, each time slot group is assigned one channel. For example, in the first time slot 750, NTSC, HDTV, and super HDTV of the same program on the first channel can be transmitted. Each time slot 750-750e is completely independent. Therefore, when a specific broadcasting station broadcasts in a TDMA system using a specific time slot, there is an effect that NTSC, HDTV, and super HDTV can be broadcast independently of other stations. In the case where the receiving side is also a horizontally polarized antenna and has the first receiver 23, if the NTSCTV signal is a dual polarized antenna, HDTV can be reproduced. With the second receiver 33, a low-resolution super HDTV can be reproduced. By using the third receiver 43, a super HDTV signal can be completely reproduced. As described above, a compatible broadcasting system can be constructed. In this case, with the arrangement as shown in FIG. 50, it is possible to perform time multiplexing of continuous signals as shown in FIG. 49 instead of the burst-like TDMA method. With the signal arrangement shown in FIG. 51, a higher resolution HDTV signal can be reproduced.
[0160]
As described above, according to the third embodiment, there is a remarkable effect that a digital TV broadcast compatible with three signals of an ultra-high resolution type HDTV, HDTV and NTSC-TV becomes possible. In particular, when transmitted to a movie theater or the like, there is a new effect that images can be digitized.
[0161]
Here, the modified QAM according to the present invention is called SRQAM, and a specific error rate will be described.
[0162]
First, an error rate of 16 SRQAM is calculated. FIG. 99 is a vector diagram of signal points of 16 SRQAM. In the first quadrant, in the case of 16QAM, the intervals between the 16 signal points such as the signal points 83a, 83b, 84a, 85, 83a are equally spaced, and are all 2δ.
[0163]
The signal point 83a of 16QAM is located at a distance of δ from the I axis and the Q axis of the coordinate axes. Here, in the case of 16 SRQAM, if n is defined as a shift value, the signal point 83a shifts and moves the distance from the coordinate axis to the signal point 83 at the position of nδ. In this case, n is
0 <n <3
It is. The other signal points 84a and 86a also shift and move to the positions of the signal points 84 and 86.
[0164]
If the error rate of the first data string is Pe1,
[0165]
(Equation 1)
Figure 2004032747
[0166]
If the error rate of the second data string is Pe2
[0167]
(Equation 2)
Figure 2004032747
[0168]
It becomes.
Next, the error rate of 36 SRQAM or 32 SRQAM is calculated. FIG. 100 is a signal vector diagram of 36 SRQAM. In the first quadrant, the distance between signal points of 36QAM is defined as 2δ.
[0169]
The signal point 83a of 36QAM is located at a distance of δ from the coordinate axis. The signal point 83a shifts to the position of the signal point 83 when it reaches 36 SRQAM, and has a distance of nδ from the coordinate axis. Each signal point is shifted to signal points 83, 84, 85, 86, 97, 98, 99, 100, 101. A signal point group 90 consisting of nine signal points is regarded as one signal point, and is received by the modified 4PSK receiver.1The error rate in the case of “only reproduction” is Pe1, the nine signal points in the signal point group 90 are discriminated, and the second data string D2If the error rate when reproducing is Pe2,
[0170]
(Equation 3)
Figure 2004032747
[0171]
It becomes.
In this case, the C / N to error rate diagram in FIG. 101 shows an example of calculating the relationship between the error rate Pe and the C / N of the transmission system. Curve 900 shows the conventional 32QAM error rate for comparison. A straight line 905 indicates a straight line having an error rate of 10 to the power of -1.5. First layer D when shift amount n of SRQAM of the present invention is 1.51Is the curve 901a, and the error rate is 10−1.5, Even if the C / N value drops by 5 dB with respect to 32QAM of curve1Has the effect that it can be reproduced with the same error rate.
[0172]
Next, the second hierarchy D when n = 1.52Is shown by curve 902a. Error rate is 10−1.5In this case, reproduction cannot be performed at the same error rate unless the C / N is increased by 2.5 dB as compared with 32QAM indicated by the curve 900. Curves 901b and 902b represent D for n = 2.0.1, D2Is shown. Curve 902C is D2Is shown. To sum up, when the error rate is 10 −1.5 to 22n = 1.5, 2.0, 2.5, D is smaller than 32QAM.1Is improved by 5, 8, 10 dB and D2Degrades by 2.5 dB.
[0173]
In the case of 32 SRQAM, the first data string D required to obtain a predetermined error rate when the shift amount n is changed1And the second data string D2Are shown in the relationship diagram between the shift amount n and the C / N in FIG. As is apparent from FIG. 103, if n is 0.8 or more, hierarchical transmission, that is, the first data stream D1And the second data string D2It can be seen that a difference in C / N value required for transmission of the data is generated, and the effect of the present invention is generated. Therefore, in the case of 32 SRQAM, it is effective under the condition of n> 0.85. The error rate in the case of 16 SRQAM is as shown in the relationship between C / N and error rate in FIG.
[0174]
In FIG. 102, a curve 900 indicates an error rate of 16QAM. Curves 901a, 901b, and 901c are each a first data string D1Shows the error rate when n = 1.2, 1.5, 1.8}. Curves 902a, 902b, and 902c are each a second data string D2Are the error rates when n = 1.2, 1.5, 1.8.
[0175]
The relationship between shift amount n and C / N in FIG. 104 is the first data string D necessary to obtain a specific error rate when shift amount n is changed in the case of 16 SRQAM.1And the second data string D23 shows the C / N values of the above. As is clear from FIG. 104, in the case of $ 16 SRQAM, if n> 0.9, the hierarchical transmission of the present invention can be performed. From the above, if n> 0.9, hierarchical transmission is established.
[0176]
Here, an example in which the SRQAM of the present invention is specifically applied to digital TV terrestrial broadcasting will be described. FIG. 105 is a diagram showing the relationship between the distance between the transmitting antenna and the receiving antenna during terrestrial broadcasting and the signal level. Curve 911 shows the signal level of the receiving antenna when the height of the transmitting antenna is 1250 ft. First, it is assumed that the required error rate of the transmission system required in the digital TV broadcasting system under study is 10 −1.5. An area 912 indicates a noise level, and a point 910 indicates a reception limit point of the conventional 32QAM system at a point where C / N = 15 dB. At this point of L = 60 miles, digital HDTV broadcast can be received.
[0177]
However, the C / N fluctuates temporally with a width of 5 dB due to deterioration of reception conditions such as weather. There is a problem that if the C / N drops in a reception situation where the C / N rank is close to the threshold value, HDTV reception becomes abruptly impossible. In addition, a fluctuation of at least about 10 dB is expected due to the influence of the terrain and the building, and the signal cannot be received at all points within a radius of 60 miles. In this case, unlike analog, video cannot be transmitted completely in digital. Therefore, the service area of the conventional digital TV broadcasting system is uncertain.
[0178]
On the other hand, in the case of the 32 SRQAM of the present invention or the 8-VSB shown in FIG. 68, as described above, a three-layer hierarchy is formed by the configurations of FIGS. 133 and 137. 1st-1st level D1-1Sends a low-resolution NTSC signal at the MPEG level, and1-2 to send a medium resolution TV component such as NTSC,2Can send high frequency components of HDTV. For example, in FIG. 105, the service area of the 1-2nd layer expands to a $ 70 point as shown at a point 910a, and the second layer retreats to a 55mile point as shown at 910b. The service area diagram of 32 SRQAM in FIG. 106 shows the difference in the service area area in this case. FIG. 106 shows the service area diagram of FIG. 53 calculated more specifically by performing computer simulation. In FIG. 106, areas 708, 703c, 703a, 703b, and 712 are respectively the service area of the conventional 32QAM, and the 1-1st layer D1-1Service area, Level 1-2 D1-2 service area, second layer D2And the service area of the adjacent analog station. Among them, the data of the service area of the conventional 32QAM uses the conventionally disclosed data.
[0179]
With the conventional 32QAM broadcast system, a nominal 60 mile service area can be set. However, in practice, reception conditions were extremely unstable near the reception limit area due to changes in weather and topographic conditions.
[0180]
However, using 36 SRQAM of the present invention,1-1To transfer the MPEG1 grade low-frequency TV component to the 1-2nd layer D1-2At NTSC grade {transmit mid-range TV component}2106, the radius of the service area of the high-resolution grade HDTV is reduced by 5 miles, but the radius of the service area of the medium-resolution grade EDTV is increased by 10 miles or more, as shown in Fig. 106. However, the service area of the low-resolution LDTV can be expanded by 18 miles. FIG. 107 shows the service area when the shift factor is n or s = 1.8, and FIG. 135 shows the service area in FIG. 107 in terms of area.
[0181]
As a result, by applying the SRQAM method of the present invention even in an unreceivable area which existed in an area where reception conditions are poor in the conventional method, at least in most of the receivers at least within the set service area. Transmission that enables TV broadcasts to be received at a resolution or a low resolution grade becomes possible. Therefore, the use of the present invention greatly reduces the unreceivable area in the area where the ordinary QAM occurs, such as a building shadow or an unreceivable area in a lowland and an area where interference from an adjacent analog station occurs, thereby substantially reducing the unreceivable area. The number of recipients can be increased.
[0182]
Secondly, in the conventional digital TV broadcasting system, only a receiver having an expensive HDTV receiver and a receiver can receive a broadcast, so that only a part of the receivers can view in the service area. However, in the present invention, a receiver having a conventional TV receiver of the conventional NTSC, PAL or SECAM system can also increase the digital HDTV broadcast program by NTSC or LDTV grade by adding only a digital receiver. This has the effect of enabling reception. Therefore, the receiver can view the program with less economic burden.
[0183]
At the same time, the total number of receivers increases, so that the TV sender can obtain more viewers, so that a social effect that management as a TV business is more stable is produced.
[0184]
Third, the area of the receiving area of the middle and low resolution grade is 36% larger than that of the conventional system when n = 2.5. The number of recipients increases with the expansion. Due to the expansion of the service area and the increase in the number of receivers, the business revenue of the TV operator increases accordingly. This is expected to reduce the business risk of digital broadcasting and accelerate the spread of digital TV broadcasting.
[0185]
Now, as shown in the service area diagram of 32 SRQAM in FIG. 107, the same effect can be obtained when n or s = 1.8. By changing the shift value n, each broadcasting station changes n in accordance with local conditions and circumstances such as the distribution status of the HDTV receiver and the NTSCTV receiver, and the D of SRQAM is changed.1And D2By setting the service areas 703a and 703b to optimal conditions, the receiver can obtain the maximum satisfaction and the broadcasting station can obtain the maximum number of receivers.
[0186]
in this case
n> 1.0
In such a case, the above effects can be obtained.
Therefore, in the case of 32 SRQAM, n is
1 <n <5
It becomes.
Similarly, for 16 SRQAM, n is
1 <n <3
It becomes.
[0187]
In this case, in the SRQAM system in which the first and second layers are shifted as shown in FIGS. 99 and 100, if n is 1.0 or more in 16 SRQAM, 32 SRQAM, and 64 SRQAM, the effect of the present invention can be obtained in terrestrial broadcasting. Can be
[0188]
In the embodiment, the case where the video signal is transmitted has been described. However, the audio signal is divided into a high-frequency part or a high-resolution part and a low-frequency part or a low-resolution part, and the transmission method of the present invention is used as a second data string and a first data string, respectively. The same effect can be obtained by transmitting using.
[0189]
When used for PCM broadcasting, radio, and mobile phones, there is an effect that the service area is expanded.
[0190]
In the third embodiment, as shown in FIG. 133, a sub-channel based on TDM is provided in combination with a time division multiplexing (TDM) system, and the code gains for error correction of two sub-channels are discriminated as shown in ECC {Encoder 743a} and ECC @ Encoder 743b. This makes it possible to increase the number of sub-channels for multilevel transmission by making a difference between the thresholds of the respective sub-channels. In this case, as shown in FIG. 137, Code @ gains of an ECC encoder such as Trellis @ Encoder of two sub-channels of the VSB-ASK signal of 4VSB, 8VSB, and 16VSB may be changed. The detailed description is the same as the description of FIG.
[0191]
The block diagram in FIG. 131 is a magnetic recording / reproducing device, and the block diagram in FIG. 137 is a transmission device. Up @ converter of the transmitter of the transmission device; Down @ converter of the receiver are replaced with the magnetic head recording signal amplification circuit and the magnetic head reproduction signal amplification circuit of the magnetic recording / reproducing device, so that both have exactly the same configuration. I understand. Therefore, the configuration and operation of the modem are exactly the same. Similarly, it can be seen that the magnetic recording / reproducing system of FIG. 84 has the same configuration as the transmission system of FIG. 156. In addition, the configuration shown in FIG. 157 can be used to simplify the configuration, and the configuration shown in FIG. 158 can be used to further simplify the configuration.
[0192]
In the simulation of FIG. 106, the 1-1 subchannel D1-1And the 1-2 subchannel D1-25 shows a case where a difference of 5 dB of Coding @ Gain is provided. The SRQAM is an application of the signal point code division multiplexing (Constellation-Code / Division / Multiplex) of the present invention called "C-CDM" to the rectangle-QAM. C-CDM is a multiplexing method independent of TDM and FDM. This is a method of obtaining a sub-channel by dividing a signal point code corresponding to a code. By increasing the number of signal points, expandability of transmission capacity not available in TDM or FDM can be obtained. This is achieved while maintaining almost complete compatibility with conventional equipment. Thus, C-CDM has an excellent effect.
[0193]
Although the embodiment in which the C-CDM and the TDM are combined is used, the same effect of reducing the threshold can be obtained by combining the embodiment with the frequency division multiplexing (FDM). For example, when used for TV broadcasting, the frequency distribution of a TV signal shown in FIG. 108 is obtained. Conventional analog broadcasting, for example, an NTSC signal has a frequency distribution like a spectrum 725. The largest signal is the image carrier 722. The color carrier 723 and the audio carrier 724 are not so large. In order to avoid mutual interference, there is a method of dividing a digital broadcast signal into two frequencies by FDM. In this case, as shown in the figure, the interference can be reduced by dividing into a first carrier 726 and a second carrier 727 so as to avoid the image carrier 722 and sending the first signal 720 and the second signal 721, respectively. By transmitting a low-resolution TV signal with a large output using the first signal 720 and transmitting a high-resolution signal with a small output using the second signal 721, hierarchical broadcasting by FDM is realized while avoiding interference.
[0194]
Here, FIG. 134 shows a diagram in the case where the conventional system 32QAM is used. Since the output of the sub-channel A is larger, the threshold value Threshold1 may be smaller by 4 to 5 dB than the threshold value Threshold2 of the sub-channel B. Therefore, hierarchical broadcasting of 2 layers having a difference of 4 to 5 dB threshold is realized. However, in this case, when the level of the received signal becomes equal to or lower than Thehold2, all of the signals indicated by oblique lines of the second signal 721a occupying a large amount of information cannot be received at all, and only the first signal 720a having a small amount of information can be received. In the second layer, only images having extremely poor image quality can be received.
[0195]
However, when the present invention is used, as shown in FIG. 108, first, a subchannel 1ofA is added to the first signal 720 using 32 SRQAM obtained by C-CDM. A lower resolution component is added to the sub-channel 1ofA having a lower threshold. The second signal 721 is set to 32 SRQAM, and the threshold value of the sub-channel 1ofB is adjusted to the threshold value Threshold2 of the first signal. Then, even if the signal level drops to Threshold-2, reception becomes impossible. The area is only the second signal portion 721a indicated by oblique lines, and since the sub-channel 1ofB and the sub-channel A can be received, the transmission amount does not decrease much. Therefore, there is an effect that an image with good image quality can be received even at the signal level of Th-2 in the second layer.
[0196]
By transmitting the normal resolution component to one of the sub-channels, the number of hierarchies is further increased, and the effect of expanding the low-resolution service area is produced. By putting important information such as audio information, synchronization information, and header of each data into the sub-channel having a low threshold value, the important information can be reliably received and stable reception is possible. If a similar technique is used for the second signal 721, the number of service area layers increases. When the HDTV has 1050 scanning lines, 775 service areas are added by C-CDM in addition to 525 scanning lines.
[0197]
In this way, when FDM and C-CDM are combined, there is an effect that the service area is expanded. In this case, two sub-channels are provided by FDM, but the frequency may be divided into three and three sub-channels may be provided.
[0198]
Next, a method of avoiding interference by combining TDM and C-CDM will be described. As shown in FIG. 109, the analog TV signal includes a horizontal retrace unit 732 and a video signal unit 731. The fact that the signal level of the horizontal retrace unit 732 is low, and that the signal is not output to the screen during the period during the interruption is used. By synchronizing the digital TV signal with the analog TV signal, it is possible to send important data, for example, a synchronization signal or the like, or send a lot of data at a high output to the horizontal retrace synchronization slots 733 and 733a during the horizontal retrace unit 732. it can. This has the effect of increasing the amount of data and increasing the output without increasing interference. Similar effects can be obtained by providing the vertical retrace synchronization slots 737 and 737a in synchronization with the periods of the vertical retrace units 735 and 735a.
[0199]
FIG. 110 is a diagram showing the principle of C-CDM. FIG. 111 shows a code allocation diagram of the 16-QAM extended version C-CDM, and FIG. 112 shows a code allocation diagram of the 32-QAM extended version. As shown in FIGS. 110 and 111, 256QAM is divided into first, second, third, and fourth layers 740a, 740b, 740c, and 740d, and has 4, 16, 64, and 256 segments, respectively. The signal point codeword 742d of 256QAM of the fourth layer 740d is "11111111" of 8 bits. This is divided into four codewords 741a, 741b, 741c and 741d by 2 bits, and the signal point areas 742a, 742b, 742c and 742d of the first, second, third and fourth layers 740a, 740b, 740c and 740d are respectively " 11 "," 11 "," 11 ", and" 11 "are assigned. Thus, sub-channels of 2 bits each, that is, sub-channel 1, sub-channel 2, sub-channel 3, and sub-channel 4 are formed. This is called signal point code division multiplexing. FIG. 111 shows a specific code arrangement of an extended version of 16QAM, and FIG. 112 shows an extended version of 36QAM. The C-CDM multiplexing scheme is independent. Therefore, by combining with the conventional frequency division multiplexing (FDM) or time division multiplexing (TDM), there is an effect that the number of sub-channels can be further increased. Thus, a new multiplexing system can be realized by the C-CDM system. Although C-CDM has been described using Rectangle-QAM, it has signal points. Other modulation schemes, such as other forms of QAM, PSK, ASK, and the frequency domain can be regarded as signal points, and FSK can be multiplexed similarly.
[0200]
For example, the error rate of sub-channel 1 of 8PS-APSK is
[0201]
(Equation 4)
Figure 2004032747
[0202]
Sub channel 2 Pe2-8Is
[0203]
(Equation 5)
Figure 2004032747
[0204]
The error rate of sub-channel 1 of 16-PS-APSK (PS type) is
[0205]
(Equation 6)
Figure 2004032747
[0206]
The error rate of subchannel 2 is
[0207]
(Equation 7)
Figure 2004032747
[0208]
The error rate of subchannel 3 is
[0209]
(Equation 8)
Figure 2004032747
[0210]
Indicate by.
(Example 4)
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0211]
FIG. 37 is an overall system diagram of the fourth embodiment. The fourth embodiment uses the transmission apparatus described in the third embodiment for terrestrial broadcasting, and has almost the same configuration and operation. The difference from FIG. 29 described in the third embodiment is that the transmitting antenna 6a is a terrestrial transmission antenna and each of the antennas 21a, 31a, and 41a of each receiver is a terrestrial transmission antenna. Only points. The other operations are exactly the same, and a repeated explanation will be omitted. Unlike satellite broadcasting, in the case of terrestrial broadcasting, the distance between the transmitting antenna 6a and the receiver is important. A distant receiver has a weaker arrival radio wave, and cannot demodulate at all with a signal simply multi-valued QAM-modulated by a conventional transmitter and cannot watch a program.
[0212]
However, when the transmission apparatus of the present invention is used, the first receiver 23 having the antenna 22a at a long distance as shown in FIG. 37 receives the modified 64QMA modulated signal or the modified 16QAM modulated signal, demodulates it in the 4PSK mode, and Since the D1 signal in the column is reproduced, an NTSC TV signal is obtained. Therefore, even if the radio wave is weak, a TV program can be viewed at a medium resolution.
[0213]
Next, in the second receiver 33 having the antenna 32a at the middle distance, since the arriving radio wave is sufficiently strong, the second data string and the first data string can be demodulated from the modified 16 or 64 QAM signal, and the HDTV signal can be obtained. Therefore, the same TV program can be viewed on HDTV.
[0214]
On the other hand, the third receiver 43, which is located at a short distance or has an antenna 42a of ultra-high sensitivity, transmits the first, second, and third data strings D1, D2, and D3 because the radio waves are strong enough to demodulate the modified 64QAM signal. Demodulation results in an ultra-high resolution HDTV signal. You can watch the same TV program on a super HDTV with the same image quality as a large movie.
[0215]
The method of allocating frequencies in this case can be explained by replacing the time multiplexing arrangement with the frequency arrangement with reference to FIGS. 34, 35 and 36. As shown in FIG. 34, when the frequency is assigned from channel 1 to channel 6, NTSC L1 is assigned to the D1 signal as the first channel, HDTV difference information is assigned to the M1 of the first channel of the D2 signal, and D1 signal is assigned to the first channel. By arranging the difference information of the ultra-high resolution HDTV in H1, the NTSC, HDTV and super-resolution HDTV can be transmitted on the same channel. If the use of the D2 signal or D3 signal of another channel is permitted as shown in FIGS. 35 and 36, higher-quality HDTV and super-high-resolution HDTV can be broadcast.
[0216]
As described above, there is an effect that three digital TV terrestrial broadcasts compatible with each other can be broadcast using the D2 and D3 signal areas of one channel or another channel. In the case of the present invention, there is an effect that a TV program of the same content on the same channel can be received in a wider area if the resolution is medium.
[0219]
As a digital terrestrial broadcast, an HDTV broadcast in a 6 MHz band using 16QAM has been proposed. However, since these systems are not compatible with NTSC, it is premised that a simulcast system in which the same program is transmitted by another channel of NTSC is used. In the case of 16QAM, it is expected that a service area that can be transmitted becomes narrow. The use of the present invention for terrestrial broadcasting not only eliminates the need to provide a separate channel, but also has the effect that a broadcast service area is wide because a remote receiver can view a program with a medium resolution.
[0218]
FIG. 52 is a diagram showing a reception interference area diagram of a conventionally proposed HDTV in digital terrestrial broadcasting, and a receivable area 702 capable of receiving an HDTV from an HDTV digital broadcasting station 701 using a conventionally proposed method. And a receivable area 712 of an analog broadcasting station 711 adjacent to the area 712. In the overlapping portion 713 where the two overlap, it is impossible to stably receive at least HDTV due to radio wave interference of the analog broadcasting station 711.
[0219]
Next, FIG. 53 is a diagram showing a reception interference area when the hierarchical broadcasting system according to the present invention is used. In the present invention, when the transmission power is the same as that of the conventional method, the high-resolution receivable area 703 of the HDTV is slightly narrower than the receivable area 702 of the above-described conventional method because the power use efficiency is low. However, there is a low-resolution receivable area 704 such as digital NTSC which is wider than the receivable area 702 of the conventional method. It is composed of the above two areas. In this case, the radio wave interference from the digital broadcasting station 701 to the analog broadcasting station 711 is at the same level as in the conventional system shown in FIG.
[0220]
In this case, in the present invention, there are three areas in which the analog broadcast station 711 interferes with the digital broadcast station 701. One is a first interference area 705 that cannot receive HDTV or NTSC. The second is a second obstruction area 706 that can receive NTSC in the same manner as before interference but is indicated by a single oblique line. Here, the NTSC uses the first data string that can be received even if the C / N is low, so that the influence range of the interference is narrow even if the C / N decreases due to the radio wave interference of the analog station 711.
[0221]
The third is a third obstruction area 707 in which HDTV can be received before the interference, but only NTSC can be received after the interference.
[0222]
As described above, the reception area of the HDTV before the interference is slightly narrower than the conventional method, but the reception range including the NTSC is widened. Furthermore, even in an area where HDTV could not be received by the conventional system due to interference from the analog broadcasting station 711, the same program as HDTV can be received by NTSC. Thus, there is an effect that the unreceivable area of the program is greatly reduced. In this case, by slightly increasing the transmission power of the broadcasting station, the receivable area of the HDTV becomes equivalent to the conventional system. Further, in a distant area where the program could not be viewed at all in the conventional method, or in an overlapping area with an analog station, the program can be received with NTSCTV quality.
[0223]
Although an example using a two-layer transmission system has been described, a three-layer transmission system may be used as shown in the time allocation diagram of FIG. By separating and transmitting the HDTV into three levels of images of HDTV, NTSC and low-resolution NTSC, the receivable area shown in FIG. 53 is expanded from two layers to three layers, and the outermost layer becomes a wide area. In the first obstruction area 705, which cannot be received at all, a program can be received with the quality of low-resolution NTSCTV. The above is an example in which a digital broadcasting station interferes with analog broadcasting.
[0224]
Next, an embodiment under the restriction condition that digital broadcasting does not interfere with analog broadcasting will be described. In the system using an empty channel which is currently being studied in the United States and the like, the same channel is used adjacently. For this reason, digital broadcasts to be broadcast later must not interfere with existing analog broadcasts. Therefore, it is necessary to lower the transmission level of the digital broadcast as compared with the case of transmitting under the conditions of FIG. In this case, in the case of the conventional 16QAM or 4ASK modulation, as shown in the interference state diagram of FIG. 54, the non-receivable area 713 indicated by double oblique lines is large, so that the receivable area 708 of the HDTV becomes very small. . The service area is narrowed, and the number of recipients is reduced, which reduces the number of sponsors. Therefore, it is expected that the broadcasting business is hardly economically established in the conventional system.
[0225]
Next, FIG. 55 shows a case where the broadcast system of the present invention is used. The HDTV high-resolution receivable area 703 is slightly smaller than the conventional receivable area 708. However, a lower resolution receivable area 704 such as NTSC is obtained in a wider range than the conventional method. A portion indicated by a single oblique line indicates an area where the same program cannot be received at the HDTV level but can be received at the NTSC level. Of these, in the first interference area 705, interference from the analog broadcasting station 711 causes reception of neither HDTV nor NTSC.
[0226]
As described above, in the case of the same radio wave intensity, in the hierarchical broadcasting according to the present invention, the receivable area of the HDTV quality is slightly narrowed, but the area where the same program can be received in the NTSCTV quality increases. This has the effect of increasing the service area of the broadcasting station. The effect is that the program can be provided to more recipients. The broadcasting business of HDTV / NTSCTV can be established more economically and stably. When the ratio of digital broadcast receivers increases in the future, the interference rules for analog broadcasting will be relaxed, so that the radio wave intensity can be increased. At this point, the service area of the HDTV can be enlarged. In this case, by adjusting the interval between the signal points of the first data string and the second data string, the receivable area of digital HDTVINTSC and the receivable area of digital NTSC shown in FIG. 55 can be adjusted. In this case, by transmitting information of this interval to the first data string as described above, reception can be performed more stably.
[0227]
FIG. 56 shows a disturbance situation diagram when switching to digital broadcasting in the future. In this case, unlike FIG. 52, the adjacent station is a digital broadcasting station 701a that performs digital broadcasting. Since the transmission power can be increased, the high-resolution receivable area 703 such as HDTV can be expanded to the receivable area 702 equivalent to analog TV broadcasting.
[0228]
In the competing area 714 of the both receivable areas, the program cannot be reproduced in the HDTV quality with a normal directional antenna because they are obstructed from each other, but the program of the digital broadcasting station in the direction of the directivity of the receiving antenna is reproduced in the NTSCTV. We can receive with quality. When an antenna having a very high directivity is used, a program of a broadcasting station in the directivity direction of the antenna can be received with HDTV quality. The low-resolution receivable area 704 is wider than the standard receivable area 702 of analog TV broadcasting, and the competing areas 715 and 716 of the low-resolution receivable area 704a of an adjacent broadcast station are broadcasting stations in the direction of the antenna directivity. Can be reproduced with the quality of NTSCTV.
[0229]
By the way, the regulation conditions will be further relaxed in the future of full-scale digital broadcasting, and the hierarchical multi-level broadcasting of the present invention will enable HDTV broadcasting over a wide service area. Even at this time, by adopting the hierarchical multi-valued broadcasting system of the present invention, a HDTV reception range as wide as that of the conventional system can be ensured, and distant regions and competitive regions that cannot be received by the conventional system. In this case, since the program can be received with NTSCTV quality, there is an effect that the defective portion of the service area is greatly reduced.
[0230]
(Example 5)
Embodiment 5 is an embodiment in which the present invention is applied to amplitude modulation, that is, ASK method.
FIG. 57 shows a quaternary VSB-ASK signal signal point arrangement diagram according to the fifth embodiment, which has four signal points 721, 722, 723, and 724. FIG. 68A shows the constellation of an 8-level VSB signal. It is possible to transmit 2-bit data in the case of 4-level data and 4-bit data in the case of 8-level data in one cycle. In the case of 4VSB, the signal points 721, 722, 723, and 724 can correspond to, for example, 00, 01, 10, and 11.
[0231]
In order to perform the multilevel transmission according to the present invention, as shown in the signal point arrangement diagram of 4-level ASK such as 4-level VSB in FIG. 58, signal points 721 and 722 are treated as one group, that is, a first signal point group 725, Points 723 and 724 are defined as another group, a second signal point group 726. Then, the interval between the two signal point groups is made wider than the interval between the equally spaced signal points. That is, if the interval between the signal points 721 and 722 is L, the interval between the signal points 723 and 724 may be the same L, but the interval L between the signal points 722 and 723 is L.oIs set to be larger than L.
[0232]
That is, Lo> L
Set. This is a feature of the hierarchical multilevel transmission system of the present invention. However, depending on the system design, L = L may be temporarily or permanently set depending on conditions and settings.oIt is also good In the case of an 8-level VSB, the Constellation is as shown in FIGS.
[0233]
Then, as shown in FIG. 59 (a), the first data string D is added to the two signal point groups.11-bit $ data can be made to correspond. For example, if the first signal point group 725 is defined as 0 and the second signal point group 726 is defined as 1, a 1-bit signal of the first data string can be defined. Next, the second data string D2Are made to correspond to two signal point groups in each signal group. For example, as shown in FIG. 59B, signal points 721 and 723 are2= 0 and signal points 722 and 7242= 1, the second data string D2Data can be defined. Also in this case, it is 2 bits / symbol.
[0234]
By arranging the signal points in this way, the multi-level transmission of the present invention can be performed by the ASK method. When the signal-to-noise ratio, that is, the C / N value, is sufficiently high, the hierarchical multilevel transmission system is no different from the conventional equally spaced signal point system. However, when the C / N value is low, the second data string D can be obtained by using the present invention even under the condition that no data can be reproduced by the conventional method.2Cannot be reproduced, but the first data string D1Can be played. Explaining this, the state in which the C / N is deteriorated can be shown as a signal point arrangement diagram of 4VSB-ASK in FIG. That is, the signal points reproduced by the receiver are dispersed in a Gaussian distribution over a wide range of the dispersed signal point regions 721a 722a, 723a, and 724a due to noise, transmission distortion, and the like. In such a case, it is difficult to distinguish between the signal points 721 and 722 based on the slice level 2 and the signal points 723 and 724 based on the slice level 4 using a quaternary slicer. That is, the second data string D2Error rate becomes very high. However, as is apparent from the figure, it is easy to distinguish between the group of signal points 721 and 722 and the group of signal points 723 and 724. That is, the first signal point group 725 and the second signal point group 726 can be distinguished. Therefore, the first data string D1Can be reproduced at a low error rate.
[0235]
Thus, a data string D of two layers1And D2Can be sent and received. Therefore, in a good C / N condition and area of the transmission system, the first data stream D1And the second column D2Are in the poor C / N condition and in the area, the first data string D1There is an effect that multi-level transmission in which only the data is reproduced can be performed.
[0236]
FIG. 61 is a block diagram of the transmitter 741. The input section 742 is composed of a first data string input section 743 and a second data string input section 744. The carrier wave from the carrier generator 64 is amplitude-modulated in a multiplier 746 by an input signal obtained by combining a signal from an input unit 742 in a processing unit 745, and is converted into a quaternary or octal ASK signal as shown in FIG. Become. The 4ASK or 8ASK signal is further band-limited by a band-pass filter 747, and becomes a VEST signal Side Band having Side Band with a little Carrier as shown in FIG. 62 (b), that is, becomes an ASK signal of the VSB signal, and is output from the output unit 748. .
[0237]
Here, the output waveform after passing through the filter will be described. FIG. 62A is a frequency distribution diagram of the ASK modulation signal. As shown, there are sidebands on both sides of the carrier. This signal is removed from one sideband, leaving a small carrier component like the transmission signal 749 in the band pass filter 747 of FIG. 62B. This is called a VSB signal.0Is the modulation frequency band, then about f0It is known that transmission can be performed in a frequency band of / 2, so that the frequency utilization efficiency is good. The ASK signal shown in FIG. 60 is originally 2 bits / symbol, but if the VSB method is used, 4VSB and 8VSB can transmit an information amount corresponding to 5 bits / symbol of 4 bits / symbol of 16QAM and 32QAM in the same frequency band.
[0238]
Next, in the VSB receiver 751 shown in the block diagram of FIG. 63, a signal received by the terrestrial antenna 32a is mixed with a signal from a variable oscillator 754 that is variable by channel selection via an input unit 752 in a mixer 753, Converted to intermediate frequency. Next, the signal is detected by the detector 755 and becomes a baseband signal by the LPF 756. In the case of 4VSB, the first data string D is output by the discriminator / reproducer 757 having a 4-level slicer, and in the case of 8VSB, an 8-level slicer.1And the second data string D2Is reproduced from the first data string output unit 758 and the second data string output unit 759 #.
[0239]
Next, a case where a TV signal is transmitted using the transmitter and the receiver will be described. FIG. 64 is a block diagram of the video signal transmitter 774. A high-resolution TV signal such as an HDTV signal is input to an input unit 403 of a first image encoder 401, and the image is separated by a video separation circuit 404 such as a sub-band filter.LVL, HLVH, HHVL, HHHHEtc., are separated into a high-frequency TV signal and a low-frequency TV signal. Since this content has been described in the third embodiment with reference to FIG. 30, detailed description will be omitted. The separated TV signal is encoded in the compression unit 405 using a technique such as DPCMDCT variable length encoding used in MPEG or the like. The motion compensation is processed in the input unit 403. The four compressed image data are combined by the synthesizer 771 into a first data string D.1And the second data string D2Are obtained. In this case HLVLThe signal, that is, the low-frequency image signal is included in the first data string. The signal is input to the first data string input section 743 and the second data string input section 744 of the transmitter 741 and subjected to amplitude modulation to become an ASK signal such as VSB, which is broadcast from a terrestrial antenna.
[0240]
FIG. 65 is a block diagram of the entire TV receiver for digital TV broadcasting. The broadcast signal received by the terrestrial antenna 32a is input to the input unit 752 of the receiver 751 in the TV receiver 781, and a signal of an arbitrary channel desired by the receiver is selected and demodulated by the detection and demodulation unit 760. One data string D1And the second data string D2Is reproduced and output from the first data string output unit 758 and the second data string output unit 759. Detailed explanations are omitted because they overlap. D1, D2The signal is input to separation section 776. D1The signal is separated by a separator 777 and HLVLThe compression component is input to the first input unit 521. The other is D2The signal is combined with the signal and input to the second input unit 531. H input to the first input unit 521 in the # 2nd image decoderLVLThe compressed signal is converted by the first decompression unit 523 to HLVLThe signal is expanded to a signal and sent to the image synthesizing unit 548 and the screen ratio changing circuit 779. If the original TV signal is an HDTV signal, HLVLThe signal becomes a wide NTSC signal, and when the original signal is an NTSC signal, it becomes a low-resolution TV signal such as MPEG1 which is lower in quality than NTSC.
[0241]
In this description, since the original video signal is set as the HDTV signal,LVLThe signal is a wide NTSC TV signal. If the screen aspect ratio of the TV is 16: 9, it is output as the video output 426 via the output unit 780 with the screen ratio of 16: 9. If the screen aspect ratio of the TV is 4: 3, the screen aspect ratio change circuit 779 changes the screen aspect ratio from 16: 9 to 4: 3 in the letterbox format or the side panel format, and outputs it via the output unit 780. Output as video output 425.
[0242]
On the other hand, the second data string D from the second data string output unit 7592Is combined with the signal of the separator 777 in the combiner 778 of the separation unit 776, input to the second input unit 531 of the second image decoder, andLVH, HHVL, HHVH, And sent to the second decompression unit 535, the third decompression unit 536, and the fourth decompression unit, and decompressed to obtain the original H signal.LVH, HHVL, HHVHSignal. HLVLThe signal is added, input to the image synthesizing unit 548, synthesized into one HDTV signal, output from the output unit 546, and output as an HDTV video signal 427 via the output unit 780.
[0243]
This output unit 780 detects the error rate of the second data string of the second data string output unit 759 by the error rate detection unit 782, and automatically sets H to a predetermined time when a high error rate continues for a certain time.LVLIt issues a system control command such as outputting a low-resolution video signal, stopping video output, activating a filter, or restoring synchronization.
[0244]
As described above, transmission and reception of the hierarchical broadcast can be performed. If the transmission conditions are good, for example, for a broadcast with a TV transmission antenna close to it, both the first data string and the second data string can be reproduced, so that the program can be received with HDTV quality. For a broadcast that is far from the transmitting antenna, the first data stream is reproduced and the VLHLA low-resolution TV signal is output from the signal. This has the effect that the same program can be received in a wider area with HDTV quality or NTSCTV quality.
[0245]
When the function of the receiver 751 is reduced only to the first data string output unit 768 as shown in the block diagram of the TV receiver in FIG. 66, the receiver does not need to handle the second data string and the HDTV signal. It can be greatly simplified. As the image decoder, the first image decoder 421 described in FIG. 31 may be used. In this case, an image of NTSCTV quality is obtained. Although the program cannot be received at the HDTV quality, the cost of the receiver is greatly reduced. Therefore, it may be widely spread. In this system, digital TV broadcasts can be received by adding many receiving systems having conventional TV displays as adapters without changing them.
[0246]
When a scrambled 4VSB or 8VSB signal is received as shown in FIG. 66, the descrambling signal transmitted by the 4VSB or 8VSB signal and the number of the descrambling number memory 502c in the descrambler 502 are used as the descrambling number collator. By performing collation by 502b and releasing the descrambling only when they match, the scramble of the specific scrambled program can be properly released.
[0247]
With the configuration as shown in FIG. 67, a receiver having the functions of a satellite broadcast receiver for demodulating a PSK signal and a terrestrial broadcast receiver for demodulating a VSB signal can be easily configured. In this case, the PSK signal received from the satellite antenna 32 is mixed with the signal from the oscillator 787 in the mixer 786, converted to a low frequency and input to the input unit 34 of the TV receiver 781, and the mixer 753 described in FIG. Is input to The PSK or QAM signal converted to a lower frequency of a specific channel of the satellite TV broadcast is demodulated by the demodulator 35 into a data stream D.1, D2Is demodulated, reproduced as an image signal by the second image encoder 422 via the separation unit 788, and output from the output unit 780. On the other hand, digital terrestrial broadcasting and analog broadcasting received by the terrestrial antenna 32a are input to the input unit 752, and a specific channel is selected by the mixer 753 in the same process as described with reference to FIG. It becomes a baseband signal of only the band. The signal enters a mixer 753 for analog satellite TV broadcasting and is demodulated. In the case of digital broadcasting, the data stream D1And D2Are reproduced, and the video signal is reproduced and output by the second image decoder 422. When receiving terrestrial and satellite analog TV broadcasts, an analog TV signal AM-demodulated by the video demodulation unit 788 is output from the output unit 780. With the configuration shown in FIG. 67, the mixer 753 can be shared by satellite broadcasting and terrestrial broadcasting. Also, the second image decoder 422 can be shared. Further, when an ASK signal is used in digital terrestrial broadcasting, a receiving circuit such as a detector 755 and an LPF 756 can be used for demodulation for AM, similar to conventional analog broadcasting. As described above, the configuration shown in FIG. 67 has an effect that the receiving circuit is largely shared and the number of circuits is reduced.
[0248]
In the embodiment, the quaternary ASK signal is divided into two groups,1, D2The multi-level transmission of 1 bit for each of the two layers was performed. However, when an 8-level ASK signal, that is, 8-level-VSB is used as shown in the Constellation diagram of the 8VSB signal in FIGS.1, D2, D3The multi-level transmission of a total of 3 bits / sym {bol of 1 bit of each of the three layers} can be performed. First, as shown in FIG. 68 (a), how to attach the 1st bit code will be described.3The signal points of the signal are binary points of signal points 721a and 72 と 1b, 722a and 722 b, 723a and 723b, 724a and 724b, that is, 1 bit. Next, the encoding of the next 1 bit will be described.2Are signal points 721 and 722, and signal points 723 and 724 are binary 1 bits. D3Is one bit of binary of large signal point groups 725 and 726. In this case, the four signal points 721, 722, 723, and 724 in FIG. 57 are separated into two signal points 721a and 721b, 722a and 722b, 723a and 723b, 724a and 724b, and the distance between the groups is reduced. By separating the layers, hierarchical multi-level transmission of up to three layers can be performed. L = L as described above0You can also
[0249]
The transmission of digital HDTV video of three layers or the like using this three-layer multi-level transmission system has been described in the third and fourth embodiments, and a detailed description of the operation will be omitted.
[0250]
Here, the effect of performing TV broadcasting using the 8-level VSB in FIG. 68 will be described. While 8VSB has a large amount of transmission information, the error rate for the same C / N value is higher than 4VSB. However, when performing high-quality HDTV broadcasting, there is an effect that the error rate is reduced because a transmission capacity has a margin and a large number of error correction codes are included, and a hierarchical TV broadcasting will be possible in the future.
[0251]
Here, the effects of 4VSB, 8VSB and 16VSB will be described in comparison.
When performing terrestrial broadcasting using the frequency band of NTSC or PAL, as shown in FIG. 136, in the case of NTSC, the band is limited to 6 MHz, and a substantial transmission band of about 5 MHz is allowed. In the case of 4VSB, since the frequency utilization efficiency is 4 bit / Hz, there is a data transmission capacity of substantially 5 MHz × 4 = 20 Mbps. On the other hand, transmission of a digital HDTV signal requires at least 15 Mbps to 18 Mbps. For this reason, since there is no margin in the data capacity in 4-VSB, as shown in the comparison diagram of FIG. 169, the redundancy for the error correction code can be only 10 to 20% of the actual transmission amount of HDTV.
[0252]
Next, in the case of 8-VSB, since the frequency utilization efficiency is 6 bits / HZ, a data transmission capacity of 5 MHz × 6 = 30 Mbps can be obtained. As described above, transmission of an HDTV signal requires 15 to 18 MHz, but in the case of the 8VSB modulation method, an information amount of 50% or more of the substantial transmission amount of the HDTV signal is used as an error correction code as shown in FIG. be able to. Therefore, under the condition that an HDTV digital signal of the same data rate is terrestrial broadcast in a 6 MHz band, 8VSB can add a larger capacity error correction code, so that the error rate curves 805 and 806 in FIG. As shown, for the same C / N value of the transmission system, the error rate after error correction is lower in TCM-8VSB in which Code @ Gain for error correction is higher than in 4VSB in which Code @ Gain for error correction is lower. Therefore, there is an effect that the service area in TV terrestrial broadcasting is wider in 8VSB error-encoded by High @ codeagain than in 4VSB. Certainly, the 8VSB has a disadvantage that the circuit of the receiver becomes more complicated due to the increase of the error correction circuit. However, since the VSB / ASK system is the amplitude modulation system, the circuit scale of the equalizer of the receiver is significantly smaller than the QAM modulation system including a phase component. Therefore, even if an error correction circuit is added, the overall circuit scale does not become larger in the 8VSB system than in the 32QAM system. Therefore, the 8VSB system realizes an appropriate digital HDTV receiver having a wide service area and an overall circuit scale.
[0253]
Although a specific example of the error correction method will be described later in Example 5 and the like, the ECC 744a in the block diagram of the transceiver shown in FIGS. 84, 137, 156, and 157 in FIG. The transmission is performed using the 4 VSB, 8 VSB, and 16 VSB VSB modulation units 749 described with reference to FIG. The receiver uses the VSB demodulator 760 described with reference to FIG. 63 to reproduce digital data from the 4VSB, 8VSB, or 16VSB signals using a 4, 8, or 16-level level @ slicer 757. FIG. 84 described in Example 6, FIG. 131, FIG. 137, FIG. 156, and FIG. 157 of FIG. And output.
[0254]
The ECC Encoder 744a uses Reed solomon Encoder 744j and Interleaver 744k, and the ECC Decoder 759a uses DeInterleaver 759k and Reed @ solarmon9J as shown in FIGS. By applying the interleave as described in the previous embodiment, it becomes more resistant to burst errors.
[0255]
By employing the Trellis encoder shown in FIGS. 128 (a), (b), (c), (d), (e), and (f), the Code @ Gain can be further increased, and the error rate decreases. In the case of 8VSB, Trellis @ encoder 744b and decoder 759b of Ratio 2/3 can be applied as shown in FIG.
[0256]
In the embodiment, an example in which a hierarchical digital TV signal is transmitted has been mainly described. In the case of the hierarchical type, ideal broadcasting can be performed. However, since the circuits of the image compression circuit and the modulator / demodulator become complicated, it is not preferable in terms of cost at the start of broadcasting. As described at the beginning of the fifth embodiment, the signal point interval L = L of 4VSB or 8VSB0That is, non-hierarchical -type TV transmission is performed at equal intervals, and by adopting a simple configuration as shown in FIG. 137 as shown in FIG. 157, a TV broadcasting system with a simple circuit is realized. Then, it may be switched to the 8VSB hierarchical transmission at the stage of widespread use.
[0257]
By the way, 4VSB and 8VSB have been described above, but 16VSB and 32VSB will be described in FIGS. 159 (a) to 159 (d). FIG. 159 (a) shows a 16VSB Constellation. In FIG. 159 (b), two signal point groups 722a to 722h are grouped and regarded as eight signal points, so that it can be handled as 8VSB, thereby realizing a two-layer hierarchical multi-level transmission. In this case, hierarchical transmission is realized even if the 8VSB signal is intermittently transmitted with Time \ Division \ Multiplex. However, in this method, the maximum data rate is 2/3. In FIG. 157 (c), there are four groups 723a to 723d, and the number of layers is further increased by one layer to handle 4VSB. Even in this case, even if the 4VSB signal is intermittently transmitted at Time \ Division \ Multiplex, the maximum data rate is reduced but hierarchical transmission is realized. As described above, a three-layer hierarchical VSB is realized.
[0258]
By this method, a hierarchical transmission is realized in which 8 VSB or 4 VSB data can be reproduced when the C / N of 16 VSB deteriorates. As shown in FIG. 159 (d), by doubling the signal point of 16VSB, 32VSB can be transmitted. If it is desired to increase the capacity of 16 VSB in the future, this method has an effect that a data capacity of 5 bits / symbol can be obtained while maintaining compatibility.
[0259]
To summarize the above, the configuration of the receiver shown in the block diagram of the VSB receiver of FIG. 161 and the configuration of the transmitter shown in the block diagram of the VSB transmitter of FIG. 162 are obtained.
[0260]
Although mainly described using 4-VSB and 8-VSB, it is also possible to transmit using 16VSB as shown in FIGS. 159 (a), (b) and (c). In the case of terrestrial broadcasting in the case of 16 VSB, a transmission capacity of 40 Mbps can be obtained in a 6 MHz band. However, the data rate of the HDTV digital compressed signal is 15 to 18 Mbps when the MPEG standard is used, so that the margin of the transmission capacity becomes too large. As shown in FIG. 169, Redundancy: R16= 100% or more, so that the redundancy becomes too large to transmit one channel of digital HDTV, and the circuit becomes complicated, but the effect on 8VSB is small. If 16 VSB is used for terrestrial broadcasting of two channels of HDTV, the redundancy is the same as 4 VSB and only about 10 b, so that a sufficient error correction code cannot be inserted, so that the service area is narrowed. As described above, in 4-VSB, Redundancy: R4= 10% to 20%, it is not possible to make a sufficient error correction, so the service area cannot be widened. As is clear from FIG. 169, Redundancy: R of 8-VSB8= 50%, sufficient error correction coding can be performed. A service area can be obtained without increasing the circuit scale of error correction. Accordingly, under the condition that digital HDTV terrestrial broadcasting is performed with a band limitation of 6 to 8 MHz, as is clear from FIG. 169, it is understood that 8Level-VSB is the most effective and optimal VSB modulation method.
[0261]
In the third embodiment, the image encoder 401 as shown in FIG. 30 has been described. However, the block diagram of FIG. 30 can be rewritten as shown in FIG. The description is omitted because the contents are completely the same. As described above, the image encoder 401 has two video separation circuits 404 and 404a such as subband filters. Assuming that these are the separating unit 794, it is shown in the block diagram of the separating unit in FIG. As described above, the number of circuits can be reduced by passing a signal twice through one separation circuit in a time-division manner. To explain this, in the first cycle, the HDTV or super HDTV video signal from the input unit 403 is compressed on the time axis by the time axis compression circuit 795,HVH-H, HHVL-H, HLVH-H, HLVL+1 is divided into four components. In this case, the switches 765, 765a, 765b, and 765c are at the position 1 and the compression unit 405HVH-H, HHVL-H, HLVH-H three signals are output. But HLVLThe -H signal is input from the output 1 of the switch 765c to the input 2 of the time base adjustment circuit 795, and is sent to the separation circuit 404 in the second cycle, that is, the idle time of the time division processing, and is subjected to the separation processing.HVH, HHVL, HLVH, HLVLAnd output. In the second cycle, the switches 765, 765a, 765b, and 765c change to the position of the output 2, so that the four components are sent to the compression unit 405. By performing the time-division processing with the configuration shown in FIG. 70 in this manner, there is an effect that the number of separation circuits can be reduced.
[0262]
Next, when such a three-layer hierarchical image transmission is performed, an image decoder as described in the block diagram of FIG. 33 of the third embodiment is required on the receiver side. When this is rewritten, a block diagram as shown in FIG. 71 is obtained. Although there are different processing capacities, there are two combiners 566 having the same configuration.
[0263]
This can be realized by one synthesizer in the same manner as in the case of the separation circuit of FIG. Referring to FIG. 72, first, at timing 1, the input of the switches 765, 765a, 765b, and 765c is switched to 1 by five switches, 765a, 765b, 765c, and 765d. Then, each of the first extending portion 522, the second extending portion 522a, the third extending portion 522b, and the fourth extending portion 522c receives HLVL, HLVH, HHVL, HHVHAre input to the corresponding input unit of the combiner 556 via the switch, and are combined to form one video signal. This video signal is sent to the switch 765d, output from the output 1 and sent again to the input 2 of the switch 765c. This video signal is originally HLVL-H component signal. At the next timing 2, the switches 765, 765a, 765b, and 765c are switched to input 2. Thus, this time HHVH-H, HHVL-H, HLVH-H and HLVLThe −H signal is sent to the combiner 556, and is subjected to a combining process to obtain one video signal. This video signal is output from the output unit 554 from the output 2 of the switch 765d.
[0264]
In this way, when three-layer hierarchical broadcasting is received, there is an effect that two synthesizers are reduced to one by time division processing.
[0265]
Now, in this method, first, at timing 1, HHVH, HHVL, HLVH, HLVLInput a signalLVL-Synthesize the H signal. Thereafter, at timing 2 different from timing 1, HHVH-H, HHVL-H, HLVH-H and the above HLVLThe procedure of inputting the -H signal and obtaining the final video signal is adopted. Therefore, it is necessary to shift the timing of the signals of the two groups.
[0266]
If the timings of the components of the input signal are originally different or overlapping, a memory is provided in the switches 765, 765a, 765b, and 765c to separate them in time, and the time is adjusted by accumulating the memories. It is necessary. However, by transmitting the transmission signal of the transmitter in a time-separated manner at timing 1 and timing 2 as shown in FIG. 73, a time axis adjusting circuit on the receiver side becomes unnecessary. Therefore, there is an effect that the configuration of the receiver is simplified.
[0267]
D1 in the time allocation diagram of FIG. 73 indicates the first data string D1 of the transmission signal, and during the period of the timing 1, the H level is set on the D channel.LVL, HLVH, HHVL, HHVHA signal is sent, and during the period of timing 2, HLVH-H, HHVL-H, HHVHThe time allocation of the signal when sending -H is shown. By transmitting the transmission signals in a temporally separated manner as described above, there is an effect that the circuit configuration of the econcoder of the receiver is eliminated.
[0268]
Next, the number of expansion units of the receiver is large. A method for reducing these numbers will be described. FIG. 74 (b) shows a time allocation diagram of transmission signal data 810, 810a, 810b, 810c. In this figure, separate data 811, 810a, 811b, 811c are transmitted between data. Then, the target transmission data is intermittently transmitted. Then, the second image encoder 422 shown in the block diagram of FIG. 74A sequentially inputs the data sequence D1 to the decompression unit 503 via the first input unit 521 and the switch 812. For example, after the input of the data 810 is completed, the decompression process is performed during the time of the separate data 811. After the processing of the data 810 is completed, the next data 810a is input. By doing so, one decompressor 503 can be shared in a time sharing manner in the same manner as in the case of the synthesizer. Thus, the total number of extension portions can be reduced.
[0269]
FIG. 75 is a time allocation diagram when transmitting HDTV. For example, H corresponding to the NTSC component of the first channel of the broadcast programLVLH signalLVLAssuming (1), this is time-arranged at the position of the data 821 indicated by the bold line of the D1 signal. H corresponding to the HDTV additional component of the first channelLVH, HHVL, HHVHThe signal is arranged at the position of the data 821a, 821b, 821c of the D2 signal. Then, since other data 822, 822a, 822b, and 822c, which are information of another TV program, exist between all the data of the first channel, the expansion processing of the expansion unit can be performed during this period. In this way, all the components can be processed in one extension unit. This method can be applied when the processing of the decompressor is fast.
[0270]
A similar effect can be obtained by arranging data 821, 821a, 821b, and 821c in the D1 signal as shown in FIG. This is effective when transmission / reception is performed using transmission without a layer such as normal 4PSK or 4ASK.
[0271]
FIG. 77 shows a case where hierarchical multi-level broadcasting is performed using a physically two-layer hierarchical transmission method for three-layer video such as NTSC, HDTV, and high-resolution HDTV, or low-resolution NTSC, NTSC, and HDTV. FIG. For example, in the case of broadcasting low-resolution NTSC, NTSC, and HDTV three-layer video, the D1 signal has H corresponding to the low-resolution NTSC signal.LVLThe signal is arranged in the data 821. The NTSC separation signal HLVH, HHVL, HHVHAre arranged at the positions of the data 821a, 821b and 821c. H which is an HDTV separation signalLVH-H, HHVL-H, HHVHThe -H signal is placed in the data 823, 823a, and 823b.
[0272]
Here, as shown in the block diagrams of FIG. 156 and FIG. 170, the logical hierarchical transmission by differentiating the error correction capability described in the second embodiment is added to 4VSB, 8VSB, and 16VSB. Specifically, HLDLIs D1D in the signal1-1Channels are used. D1-1The channel is D as described in the second embodiment.1-2It employs an error correction method that has a higher correction capability than the channel. D1-1Channel is D1-2Since the redundancy is higher than that of the channel but the error rate after reproduction is lower, the reproduction can be performed even under the condition that the C / N value is lower than that of the other data 821a, 821b, 821c. For this reason, even in a case where reception conditions are poor, such as in an area far from the antenna or in a car, a program can be reproduced with low-resolution NTSCTV quality. As described in the second embodiment, when viewed from the viewpoint of the error rate, D1D in the signal1-1Data 821 in the channel is D1-2It is more resistant to reception interference than other data 821a, 821b, 821c in the channel, is differentiated, and has a different logical hierarchy. As described in the second embodiment, D1, D2Can be said to be a physical layer, and the layer structure obtained by differentiating the distance between the error correction codes is a logical layer structure.
[0273]
Well, D2Physically demodulates the signal1Requires a higher C / N value than the signal. Therefore, under the reception condition with the lowest C / N value such as a remote place, HLVLA signal, that is, a low-resolution NTSC signal is reproduced. Then, in the reception condition where the C / N value is the next lowest, H is additionally added.LVH, HHVL, HHVHIs reproduced, and the NTSC signal can be reproduced. Further, in a reception condition having a high C / N value, HLVLPlus HLVH-H, HHVL-H, HHVHSince −H is also reproduced, the HDTV signal is reproduced. Thus, broadcasting of three layers can be performed. By using this method, the receivable area described with reference to FIG. 53 is expanded from two layers to three layers as shown in the reception interference area diagram of FIG. 90, and the program receivable area is further expanded.
[0274]
Here, FIG. 78 is a block diagram of the third image decoder in the case of the time arrangement of FIG. 77. Basically, it has a configuration in which the third input unit 551 of the D3 signal is omitted from the block diagram of FIG. 72 and the configuration of the block diagram of FIG. 74A is added.
[0275]
In operation, at timing 1, the D1 signal is input from the input unit 521, and the D2 signal is input from the input unit # 530. HLVHSince the components such as are separated in time, they are sequentially and independently sent to the expansion unit 503 by the switch 812. This sequence will be described with reference to the time allocation diagram of FIG. First, the first channel HLVLThe compressed signal enters the decompression unit 503 and is decompressed. Next, H of the first channelLVH, HHVL, HHVHIs decompressed, input to a predetermined input unit of the synthesizer 55 # 6 via the switch 812a, synthesized, andLVLThe -H signal is synthesized. This signal is input from the output 1 of the switch 765a to the input 2 of the switch 765.LVLInput to the input unit.
[0276]
Next, at timing 2, as shown in the time allocation diagram of FIG.LVH-H, HHVL-H, HHVHThe -H signal is input, expanded by the expansion unit 503, and the respective signals are input to a predetermined input of the synthesizer 556 via the switch 812a, subjected to synthesis processing, and output an HDTV signal. The HDTV signal is output from the output 2 of the switch 765a via the output unit 521. As described above, transmission by the time arrangement shown in FIG. 77 has the effect of greatly reducing the number of decompression units and combiners in the receiver. In FIG. 77, two stages of D1 and D2 signals are used in the time allocation diagram. However, if the above-mentioned D3 signal is used, high-resolution HDTV can be added and TV broadcasting of four layers can be performed.
[0277]
FIG. 79 is a time allocation diagram of a hierarchical broadcast that broadcasts images of three layers using three physical layers D1, D2, and D3. As is clear from the figure, the components of the same TV channel are arranged so as not to overlap in time. FIG. 80 shows a receiver obtained by adding the third input unit 521a to the receiver described in the block diagram of FIG. Broadcasting by the time arrangement shown in FIG. 79 has an effect that the receiver can be configured with a simple configuration as shown in the block diagram of FIG.
[0278]
The operation is almost the same as the time allocation diagram of FIG. 77 and the block diagram of FIG. Therefore, the description is omitted. Also, as shown in the time allocation diagram of FIG. 81, all signals can be time-multiplexed to the D1 signal. In this case, the two data, the data 821 and the separate data 822, have higher error correction capabilities than the data 821a, 812b, and 821c. For this reason, the hierarchy is higher than other data. As described above, it is a hierarchical transmission of two layers although it is physically a single layer. Further, another data of another program channel 2 is included between the data of the program channel 1. Therefore, serial processing can be performed on the receiver side, and the same effect as that in the time allocation diagram of FIG. 79 can be obtained.
[0279]
In the case of the time allocation diagram shown in FIG. 81, the data has a logical hierarchy. By reducing the transmission bit rate of the data 821 and the separate data 822 to 1/2 or 1/3, the error rate at the time of transmitting this data is reduced. Therefore, physical hierarchical transmission can be performed. In this case, there are three physical layers.
[0280]
FIG. 82 is a block diagram of the image decoder 423 when only the data string D1 signal is transmitted as in the time allocation diagram of FIG. 81, and has a simpler configuration and a simpler configuration than the image decoder shown in the block diagram of FIG. Become. The operation is the same as that of the image decoder described with reference to FIG.
[0281]
As described above, when a transmission signal as shown in the time allocation diagram of FIG. 81 is transmitted, there is an effect that the number of decompressor 503 synthesizers 556 can be significantly reduced as shown in the block diagram of FIG. In addition, since the four components are temporally separated and input, some blocks are changed by changing the connection according to the input image components to the synthesizer 556, that is, the circuit block inside the image synthesis unit 548 in FIG. The circuit can be shared by time sharing and the circuit can be omitted.
[0282]
As described above, there is an effect that the receiver can be configured with a simple configuration.
In the fifth embodiment, the operation is described using the ASK modulation. However, many of the methods described in the fifth embodiment can be used for the PSK and QAM modulation described in the first, second, and third embodiments.
[0283]
Further, the above embodiments can be used for FSK modulation.
For example, when multi-level FSK modulation of f1, f2, f3, and f4 is performed as shown in FIG. 83, grouping is performed as in the signal point arrangement diagram of FIG. 58 of the fifth embodiment, and the signal point positions of each group are determined. Separation allows hierarchical transmission.
[0284]
In FIG. 83, a frequency group 841 of frequencies f1 and f2 is defined as D1 = 0, and a frequency group 842 of frequencies f3 and f4 is defined as D1 = 1. If f1 and f3 are defined as D2 = 0 and f2 and f4 are defined as D2 = 1, hierarchical transmission of a total of 2 bits, that is, 1 bit each of D1 and D2, is possible as shown in the figure. For example, when C / N is high, D1 = 0 and D2 = 1 can be reproduced at t = t3, and D1 = 1 and D2 = 0 can be reproduced at t = t4. Next, when C / N is low, only D1 = 0 can be reproduced at t = t3, and only D = 1 can be reproduced at t = t4. Thus, hierarchical transmission of FSK can be performed. The hierarchical multilevel transmission method of FSK can be used for the hierarchical broadcasting of the video signal described in the third, fourth, and fifth embodiments.
[0285]
Also, the fifth embodiment of the present invention can be used in a magnetic recording / reproducing apparatus shown in a block diagram as in FIG. In the fifth embodiment, magnetic recording and reproduction can be performed because of ASK.
[0286]
FIG. 84 shows a block diagram of a recording device (Recorder) / transmitter (Transmitter) and a reproducing device (Player) / receiver (Receiver).
[0287]
In the block diagram of FIG. 84, the VSB-ASK modulation method of the transmitter 1 and the receiver 43 according to the fifth embodiment replaces the transmission circuit 5a of the transmitter 1 with a recording device magnetic recording signal amplifier 857a, and the reception circuit 24a of the receiver 43. Is replaced by the magnetic reproduction signal amplifier 857b, thereby obtaining the same configuration. In the text, all the ASK signals are VSB-ASK in the transmission device, and therefore, the description will be made by omitting the VSB-ASK signal as the ASK signal.
[0288]
84, the HDTV signal is compressed by the Video @ encoder 401 and then divided into two pieces of data. The first data string is error-coded by the ECC encoder 743a, and the second data string is error-coded by the ECC 744a. After that, the data is trellis-encoded by Trellis @ Encoder 744b and enters the Modulator 749 of VSB-ASK. In the case of a Recorder, an Offset @ Generator 856 adds an Offset signal, and then the recording circuit 853 records the signal on the magnetic tape 855. In the case of the transmitter 1 of the transmission device, the DC offset voltage is superimposed on the ASK signal by the Offset Generator 856 and transmitted by the Up converter 5a. Carrier reproduction by the receiver 43 is facilitated by the DC offset. The transmitted VSB-ASK signal of 4VSB, 8VSB, and 16VSB is received by the antenna 32b and input to the demodulator 852a via the receiving circuit 24a.
[0289]
On the other hand, the recording signal recorded by the recording device is reproduced by the reproducing head 854a and sent to the demodulator 852b via the reproducing circuit 858.
[0290]
The signal input to the demodulator 852b passes through the filter 858a of the demodulator 852b and is demodulated by the above-described ASK demodulator 852b such as VSB. The first data string of the demodulated signal is error-corrected by the ECC decoder 758a, and the second data string is error-corrected by the Trellis decoder 759b and the ECC decoder 759a. The video decoder 402 expands the video signal and outputs an HDTV, TV signal or SDTV signal.
[0291]
Although the circuit is complicated by the addition of the Trellis encoder, the error rate is reduced, the transmission distance of the transmission device is increased, and the image quality of the recording / reproducing device is improved. In this case, the filter 858a of the receiver 43 uses a comb-type filter 760a having a filter characteristic for eliminating a main carrier, a video carrier, and an audio carrier of the analog TV signal as shown in FIG. Signal interference can be eliminated, and the error rate decreases. In this case, if a filter is always inserted even when there is no interference, the received signal deteriorates. In order to avoid this, as shown in FIG. 65, the error rate detection unit 782 turns on the analog TV filter 760a only when the signal is deteriorated due to the interference of the analog TV, and turns off the filter when there is no interference. Can prevent signal degradation.
[0292]
In the case of FIG. 84, the second data string has a lower error rate after the first data string and the second data string. Therefore, by transmitting / recording important High Priority (HP) information such as the descrambling information of FIG. 66 and the header information of the image data of each image block in the second data string, the descrambling and each image can be performed. The image signal reproduction of the block can be stabilized.
[0293]
As shown in FIGS. 137 and 172, in the 8VSB or 16VSB transmission device, the data sequence of each time-divided sub-channel is changed for each sub-channel by the error correction code gain of the trellis decoder or the ECC decoder, and HighPriority ( HP) information is sent on the subchannel with the higher code gain. Since the error rate of the HP information becomes lower, even if noise is generated to some extent in the transmission path and the signal is degraded and the Low Priority information (LP) information is destroyed, the effect that the HP information data is not destroyed is obtained. By transmitting the aforementioned descramble information or header information such as the address of a data packet in image block units as the HP information, the descrambling is stabilized for a long time, and the viewer can stably view the descrambled program. Further, since catastrophic destruction of each image block is prevented, even if the received signal is degraded, the entire picture quality is only degraded, so that the viewer can view the TV program with a certain picture quality.
[0294]
(Example 6)
An example in which the transmission recording method of the present invention is applied to a magnetic recording / reproducing apparatus according to a sixth embodiment will be described. In the fifth embodiment, the case where the present invention is applied to the ASK transmission system of multi-level transmission is shown. However, the present invention is applied to a magnetic recording / reproducing apparatus of the multi-level ASK recording system as shown in the block diagram of FIG. Can be applied. By applying the C-CDM method of the present invention to PSK, FCK, and QAM in addition to ASK, hierarchical and non-hierarchical multivalued magnetic recording can be performed. As described above, the present invention can be applied to both the recording device and the transmission device, but the description will be made using an example of the recording device.
[0295]
First, a method of hierarchization and multi-leveling will be described using an example in which the C-CDM system of the present invention is applied to a 16QAM or 32QAM magnetic recording / reproducing apparatus. FIG. 84 illustrates the transmission / recording apparatus using the 9-ASK such as the multi-level VSB in the fifth embodiment. However, the same effect can be obtained by changing the ASK of FIG. 84 to QAM. 84 and 173, the case where C-CDM is applied to QAM will be described. Hereinafter, the QAM obtained by C-CDM multiplexing is referred to as SRQAM. 137 and 154 illustrate a case where the present invention is applied to a transmission system.
[0296]
Referring to FIG. 84 and FIG. 173, the magnetic recording / reproducing device 851 separates an input video signal such as HDTV into a high-frequency signal and a low-frequency signal by the first image encoder 401a and the second image encoder 401b of the image encoder 401. After compression, the first data string input unit 743 in the input unit 742 isLVLThe low-frequency video signal such as the component is input to the second dataHVHA high-frequency video signal including a {component and the like is input, and is input to a modulation unit 749 in the modem 852 #. In the first data string input unit 743, the error correction code is added to the low band signal in the ECC unit 73a. On the other hand, the second data string input to the second data string input unit 744 is 2 bits, 3 bits, and 4 bits in the case of 16 SRQAM, 36 SRQAM, and 64 SRQAM. This signal is error-encoded by the ECC 744a, and in the case of 16SR @ QAM, 32SRQAM, and 64SRQAM by the Trellis encoder unit 744b, the signals are 1/2, 2/3 by Trellis @ Encoder 744b shown in FIGS. 128 (a), (b) and (c), respectively. , 3/4 are Trellis encoded. For example, in the case of 64 SRQAM, the first data string is 2 bits and the second data string is 4 bits. For this reason, using Trellis @ Encoder 744b as shown in FIG. 128 (c), Trellis @ Encode of Ratio3 / 4 in which 3-bit data is set to 4 bits is performed. In the case of 4ASK, 8ASK, and 16ASK, trellis encoding of 1/2, 2/3, and 3/4 is performed alone. In this way, the redundancy is increased, and the data rate is reduced, while the error correction capability is increased, so that the error rate of the same data rate can be reduced. For this reason, a substantial information transmission amount of the recording / reproducing system or the transmission system increases. In the case of the 8VSB transmission system described in the fifth embodiment, since the transmission rate is 3 bits / symbol, the Trellis @ Encoder 744g and Trellis @ Decoder 744q of Ratio2 / 3 shown in FIGS. 128 (b) and (e) can be used, and the entire block diagram is FIG. 171. become that way. However, since Trellis @ Encode has a complicated circuit, it is not used for the first data string originally having a low error rate in the block diagram of FIG. 84 of the sixth embodiment. The second data sequence has a smaller inter-code distance and a lower error rate than the first data sequence, but the error rate is improved by Trellis-encoding the second data sequence. The configuration in which the Trellis encoding circuit for the first data string is omitted has the effect of simplifying the entire circuit. The modulation operation is almost the same as that of the transmitter of the fifth embodiment shown in FIG. The signal modulated by the modulator 749 is AC-biased by the bias generator 856 in the recording / reproducing circuit 853, amplified by the amplifier 857a, and recorded on the magnetic tape 855 by the magnetic head 854.
[0297]
The format of the recording signal is such that, as shown in the recording signal frequency arrangement diagram of FIG. 113, information is recorded in a main signal 859 of, for example, 16 SRQAM having a carrier having a frequency fc, andc2f of twicecPilot f with frequencypSignal 859a is recorded at the same time. Frequency fBIASDue to the bias signal 859b, magnetic recording is performed by applying an AC bias, thereby reducing distortion during recording. Since multi-level recording of two layers out of the three layers shown in FIG. 113 is performed, there are two thresholds Th-1-2 and Th-2 for recording and reproduction. Depending on the recording / reproducing C / N level, if the signal is 859, all the two layers are D if the signal is 859C.1Only recording and playback are performed.
[0298]
When 16 SRQAM is used for the main signal, the signal point arrangement is as shown in FIG. FIG. 100 shows a case where 36 SRQAM is used. When 4ASK and 8ASK are used, the arrangement is as shown in FIGS. 58 and 68 (a) and (b). When reproducing this signal, the main signal 859 and the pilot signal 859a are reproduced from the magnetic head 854, and are amplified by the amplifier 857b. From this signal, the filter 858a of the carrier wave recovery circuit 858 causes 2foThe pilot signal fpIs frequency-separated, and the frequency is divided by 1/2 frequency divider 858b.oIs reproduced and sent to the demodulation unit 760. The main signal is demodulated in the demodulator 760 using the reproduced carrier. At this time, when a magnetic recording tape 855 having a high C / N value for HDTV or the like is used, it is easy to discriminate each of the 16 signal points, so that both D1 and D2 are demodulated in the demodulation unit 760. Then, all signals are reproduced by the image decoder 422. In the case of an HDTV VTR, for example, a TV signal of a high bit rate of 15 Mbps HDTV is reproduced. Video tapes with lower C / N values have lower costs. At present, there is a difference of 10 dB or more between the commercially available VHS tape and the high C / N type tape for broadcasting. When an inexpensive video tape 855 having a low C / N value is used, it is difficult to discriminate all 16-value and 36-value signal points because the C / N value is low. Therefore, the first data string D1 can be reproduced, but the 2-bit, 3-bit or 4-bit data string of the second data string D2 cannot be reproduced, and only the 2-bit data string of the first data string is reproduced. When a two-layered HDTV image signal is recorded and reproduced, a high-frequency image signal is not reproduced on a low C / N tape, so a low-rate low-frequency image signal of the first data stream, specifically, for example, a 7 Mbps wide signal An NTSC TV signal is output.
[0299]
Further, as shown in the block diagram of FIG. 114, the second data string output unit 759, the second data string input unit 744, and the second image decoder 422a are omitted, and the first data string D1A low bit rate dedicated recording / reproducing device 851 having a modulator such as a modified QPSK that modulates and demodulates only can be set as one product form. This device can record and reproduce only the first data string. That is, image signals of wide NTSC grade can be recorded and reproduced. When a video tape 855 that outputs a high C / N value on which a high bit rate signal such as the HDTV signal is recorded is reproduced by the low bit rate dedicated magnetic recording / reproducing apparatus, only the D1 signal of the first data string is output. Is reproduced, a wide NTSC signal is output, and the second data string is not reproduced. That is, when the video tape 855 on which the HDTV signal of the same hierarchical type is recorded is reproduced, the HDTV signal can be reproduced by the recording / reproducing apparatus having one complicated configuration, and the wide NTSCTV signal can be reproduced by the recording / reproducing apparatus having the simple configuration. In other words, in the case of two layers, there is a great effect that complete compatibility of the four combinations is realized between tapes having different C / N values and models having different recording / reproducing data rates. In this case, the dedicated NTSC device has a significantly simpler configuration than the dedicated HDTV device. Specifically, for example, the circuit size of the EDTV decoder is 1/6 of that of the HDTV decoder. Therefore, a low-function machine can be realized at a very low cost. As described above, two types of recording / reproducing apparatuses having different recording / reproducing abilities of HDTV and EDTV image quality can be realized, so that there is an effect that a model in a wide price range can be set. In addition, the user can freely select a tape from a high-price high-C / N tape to a low-price low-C / N tape in accordance with the required image quality. Thus, extensibility can be obtained while completely maintaining compatibility, and compatibility in the future can be secured. Therefore, it is possible to realize a standard of a recording / reproducing apparatus which will not become obsolete in the future. As another recording method, hierarchical recording by phase modulation described in the first and third embodiments can also be performed.
[0300]
Recording by ASK described in the fifth embodiment can also be performed. As shown in FIGS. 59 (c) and (d) and FIGS. 68 (a) and (b), signal points of quaternary ASK and octal ASK are divided into two groups by making the current binary recording a multi-level. Two or three layers can be hierarchized.
[0301]
The block diagram in the case of ASK is the same as FIG. As shown in FIG. The error rate is reduced by the combination of Trellis and ASK. In addition to the description in the embodiment, multi-level recording such as a hierarchical type using multiple tracks on a magnetic tape can also be performed. Further, it is also possible to perform logical hierarchical recording by differentiating data by changing the error correction capability.
[0302]
Here, compatibility with future standards will be described. Normally, when a standard for a recording / reproducing apparatus such as a VTR is set, the standard is determined using the highest C / N tape that can be actually obtained. The recording characteristics of the tape improve with the progress of the day. For example, the C / N value is currently improved by 10 dB or more compared to a tape 10 years ago. In this case, if a new standard is set when the tape performance is improved in the future 10 to 20 years from now, it is very difficult to achieve compatibility with the old standard in the conventional method. For this reason, the old and new standards were often incompatible or incompatible.
[0303]
However, in the case of the present invention, first, a standard for recording and reproducing the first data string or the second data string on the current tape is created. If the present invention is adopted in advance when the C / N of the tape is greatly improved in the future, data of a higher data layer, for example, data of a third data string is added, and for example, 64 SRQAM or 8ASK of three layers is added. A super HDTV VTR for recording and reproducing is realized while maintaining complete compatibility with the conventional standard. At the time when this future standard is realized, the present invention provides a two-layer magnetic recording of the old standard which can record and reproduce only the first data line and the second data line on the magnetic tape on which the third data line is recorded in the three layers by the new standard. When reproduced by the reproducing apparatus, the third data string cannot be reproduced, but the first and second data strings can be completely reproduced. Therefore, the HDTV signal is reproduced. Therefore, there is an effect that the amount of recording data can be expanded in the future while maintaining compatibility between the old and new standards.
[0304]
Here, the description returns to the reproduction operation in FIG. At the time of reproduction, a reproduction signal is reproduced from the magnetic tape 855 by the magnetic head 854 and the magnetic reproduction circuit 853 and sent to the modem 852. The operation of the demodulation unit is substantially the same as that of the first, third, and fourth embodiments, and a description thereof will be omitted. The first data sequence D1 and the second data sequence D2 are reproduced by the demodulation unit 760, and the Trellis-Decoder 759b such as a Vitabi decoder performs error correction of high codecogain on the second data sequence, thereby lowering the error rate. The D1 and D2 signals are demodulated by the image decoder 422 and an HDTV video signal is output.
[0305]
The above is an embodiment of a magnetic recording / reproducing apparatus having two layers. Next, an embodiment of a magnetic recording / reproducing apparatus of three layers obtained by adding one logical layer to two physical layers is shown in FIG. This will be described with reference to a block diagram. Basically, the configuration is the same as that of FIG. 84, but the first data string is further divided into two sub-channels by TDM to form a three-layer structure. As shown in FIG. 131, first, an HDTV signal is converted into two data of a middle-range and a low-range video signal by a 1-1 image encoder 401c and a 1-2 image encoder 401d in a first image encoder 401a.1-1And D12 and is input to the first data string input unit of the input unit 742. Data string D of MPEG grade image quality1-1Is error-correction-coded with high Code @ gain in ECC @ coder 743a, and D1No. 2 is subjected to error correction coding having a normal Code @ gain in the ECC @ Coder 743b. D1-1And D12 are time-multiplexed by the TDM unit 743c, and one data string D1And D1And D2 are modulated by a C-CDM modulator 749 and recorded in two layers on a magnetic tape 855 by a magnetic head 854.
[0306]
At the time of reproduction, the recording signal reproduced by the magnetic head 854 is transmitted to the C-CDM demodulation unit 760 by the operation similar to that described with reference to FIG.1And D2. First data string D1Are in the TDM unit 758c in the first data output unit 758.1-1And D12 demodulated. D1-1Is error-corrected in ECC @ Decoder 758a having a high code @ gain, so that D1D compared to 21-1Is demodulated even at a low ΔC / N value, and LDTV is decoded and output by the 1-1 image decoder 402a. On the other hand, D12 is error-corrected in the normal ECC @ Decoder 758b of Code @ gain, so that D1Since it has a high C / N threshold value as compared with 1, it cannot be reproduced unless the signal level is large. Then, it is demodulated by the 1-2 image encoder 402d,1-1And an EDTV of wide NTSC grade is output.
[0307]
The second data string D2 is Vitabi decoded by Trellis @ Decoder 759b, error-corrected by ECC759a, becomes a high-frequency image signal by the second image encoder 402b, and1-1, D12 and an HDTV is output. D in this case2The threshold value of C / N is D1Set larger than 2. Therefore, when the C / N value of the tape 855 is small, D1-1That is, when the LDTV is reproduced and the tape 855 with the normal C / N value is1-1, D12 That is, EDTV is reproduced, and if a tape 855 having a high C / N value is used, D1-1, D12, D2, that is, the HDTV signal is reproduced.
[0308]
Thus, a three-layer magnetic recording / reproducing apparatus is realized. As described above, there is a correlation between the C / N value of the tape 855 and the cost. In the case of the present invention, the user can record and reproduce image signals of three grades of image quality according to the three types of tape cost, so that the user can select a tape grade according to the content of a TV program to be recorded. This has the effect of spreading.
[0309]
Next, as shown in the recording track diagram of FIG. 132 which describes the effect of hierarchical recording during fast-forward reproduction, a recording track 855b of azimuth angle A and a recording track 855b of azimuth angle B opposite to azimuth angle A are recorded on the magnetic tape 855. I have. As shown in the figure, a recording area 855c is provided at the center of the recording track 855a as it is, and the other areas are1-Two recording areas 855d. This is provided in at least one place for each of several recording tracks. In this, one LDTV frame is recorded. The D2 signal of the high frequency signal is recorded in the D2 recording area 855e of the entire area of the recording track 855a. At the time of recording and reproduction at normal speed, this recording format has no new effect. Now, at the time of tape fast forward reproduction in the forward and reverse directions, the magnetic head trace 855f of the azimuth angle A does not coincide with the magnetic track as shown in the figure. In the present invention shown in FIG. 132, the D set in the narrow area at the center of the tape1-1A recording area 855c is provided. Thus, with a certain probability, this area is reliably reproduced. Played D1-1From the signal, it is possible to demodulate an image on the entire screen at the same time, although the image quality is the same as that of MPEG1 LDTV. Thus, when fast-forward playback is performed, when several to several tens of complete LDTV images are played back per second, there is a great effect that the user can check the picture screen during fast-forward.
[0310]
During reverse playback, only a partial area of the magnetic track is traced as shown by the head trace 85g. However, even in this case, when the recording / reproducing format shown in FIG. 132 is used, the D1-1 recording area can be reproduced, so that a moving image of LDTV grade # image quality is intermittently output.
[0311]
Thus, in the present invention, since an LDTV-grade image is recorded in a narrow area of a part of a recording track, the user can intermittently reproduce a nearly complete still image with the LDTV-grade image quality at the time of fast forward in both the forward and reverse directions. There is an effect that the screen can be easily checked at the time of high-speed search.
[0312]
Next, a description will be given of a method of coping with faster-forward reproduction. As shown in the lower right of FIG.1-1A recording area 855C is provided, and one frame of LDTV is recorded.1-1A part of the recording area 855C has a smaller area D1-1・ D2A recording area 85 5h is provided. Subchannel D in this area1-1Records part of one frame of the LDTV. The remaining information of LDTV is D1-1・ D2D in recording area 855h2The data is redundantly recorded in the recording area 855j. Sub channel D2Is the subchannel D1-13 to 5 times the data recording amount. Therefore D1-1And D2Thus, information of one frame of LDTV on a tape having an area of 1/3 to 1/5 can be recorded. Since the head race can be recorded in the areas 855h and 855j, which are narrower areas, the head trace time Ts1The time and the area are reduced to 1/3 to 1/5 as compared with. Therefore, even if the rapid traverse speed is increased and the trace of the head is further inclined, the probability of tracing the entire area increases. For this reason D1-1The complete LDTV image is intermittently reproduced even at the time of fast-forwarding which is 3 to 5 times faster than in the case of only.
[0313]
This method uses D2Since there is no function of reproducing the recording area 855j, it cannot be reproduced at the time of fast forward. On the other hand, in a three-layer high-performance VTR, an image can be confirmed even at a fast forward speed 3 to 5 times faster than in the two layers. That is, a VTR having a different maximum fast-forward speed that can be reproduced according to the cost as well as the number of layers, that is, the image quality according to the cost is realized.
[0314]
In the embodiment, the hierarchical modulation method is used. However, even with a normal modulation method such as 16QAM, if the hierarchical image coding is performed, fast-forward reproduction according to the present invention is realized. Needless to say.
[0315]
In the conventional non-hierarchical digital VTR recording method of the high image compression method, since the image data is uniformly dispersed, it is impossible to reproduce the entire screen image of each frame at the same time during fast forward reproduction. Can not. For this reason, it is possible to reproduce only the image of each block on the screen whose time axis is shifted. However, although the hierarchical HDTV VTR of the present invention is of the LDTV grade, there is an effect that an image in which the time axis of each block of the screen is not shifted can be reproduced at the time of fast forward reproduction.
[0316]
When the three-layered recording of the HDTV of the present invention is performed and the C / N of the recording / reproducing system is high, a high-resolution TV signal such as an HDTV can be reproduced. When the C / N of the recording / reproducing system is low or when reproduction is performed by a magnetic reproducing device having a low function, a TV signal of an EDTV grade such as a wide NTSC or a TV signal of an LDTV grade such as a low resolution NTSC is output.
[0317]
As described above, in the magnetic reproducing apparatus using the present invention, even when the C / N is low or the error rate is high, it is possible to reproduce the video of the same content with low resolution or low image quality. Is obtained.
[0318]
(Example 7)
In the seventh embodiment, the present invention is used for a four-layer video hierarchy transmission. By combining the four-layer transmission scheme and the four-layer video data structure described in the second embodiment, a four-layer reception area is created as shown in the reception interference area diagram of FIG. As shown in the figure, a first reception area 890a is formed on the innermost side, and a second reception area 890b, a third reception area 890c, and a fourth reception area 890d are formed outside the first reception area 890a. A method for realizing the four layers will be described.
[0319]
To realize the four layers, there are a four-layer physical layer by modulation and a four-layer logical layer by differentiating the error correction capability. The former has a large C / N difference due to a large C / N difference between the layers. Is required. The latter is based on the premise that demodulation is possible, so that the C / N difference between layers cannot be made large. It is realistic to perform four-layer transmission using two physical layers and two logical layers. First, a method of separating a video signal into four layers will be described.
[0320]
FIG. 93 is a block diagram of the separation circuit 3. The separation circuit 3 includes a video separation circuit 895 and four compression circuits. The basic configuration inside the separation circuits 404a, 404b, and 404c is the same as the block diagram of the separation circuit 404 in the first image encoder 401 in FIG. The separation circuit 404a and the like convert the video signal into a low-frequency component HLVLAnd high frequency component HHVHAnd intermediate component HHVL, HLVHInto four signals. In this case, HLVLHas a resolution half that of the original video signal.
[0321]
The input video signal is divided into a high frequency component and a low frequency component by the video separation circuit 404a. Since the image is divided in the horizontal and vertical directions, four components are output. The dividing point of the high band and the low band is at the middle point in this embodiment. Therefore, when the input signal is a vertical HDTV signal of 1000 lines, HLVLThe signal is a TV signal with 500 vertical lines and half the horizontal resolution.
[0322]
H of low frequency componentLVLThe signal is further divided into two in the horizontal and vertical frequency components by a separation circuit 404c. Therefore HLVLThe output is, for example, 250 lines vertically and the horizontal resolution is 1/4. When this is defined as an LL signal, the LL component is compressed by the compression unit 405a,1-1Output as a signal.
[0323]
On the other hand, HLVLAre combined into one LH signal by a combiner 772c, compressed by a compression unit 405b, and1-2Output as a signal. In this case, three compression units may be provided between the separation circuit 404c and the synthesizer 772c.
[0324]
H of high frequency componentHVH, HLVH, HHVLAre converted into one H by the synthesizer 772a.HVH-H signal. If the compression signal is 1000 in both the vertical and horizontal directions, this signal has 500 to 1000 components in the horizontal and vertical directions. Then, the light is separated into four components by the separation circuit 404b.
[0325]
Therefore HLVLAs output, 500 to 750 horizontal and vertical components are separated. This is called an HH signal. And HHVH, HLVH, HHVLThe three components have 750 to 1000 components, are combined by a combiner 772b, become HH signals, are compressed by a compression unit 405d, and are2-2Output as a signal. On the other hand, the HL signal is D2-1Output as a signal. Therefore, LL, that is, D1-1The signal is, for example, a component of 0 to 250 lines or less, LH, that is, D1-2The signal is a frequency component HL that is 250 or more and 500 or less, ie, D2-1The signal is a component of 500 or more and 750 or less, HH, that is, D2-2The signal has frequency components of 750 or more and 1000 or less. This separation circuit 3 has an effect that a hierarchical data structure can be formed. By using the separation circuit 3 of FIG. 93 to replace the part of the separation circuit 3 in the transmitter 1 of FIG. 87 described in the second embodiment, four-layer hierarchical transmission can be performed.
[0326]
Thus, by combining the hierarchical data structure and the hierarchical transmission, it is possible to realize the image transmission in which the image quality gradually decreases as the C / N deteriorates. This has a great effect of expanding the service area in broadcasting. Next, the receiver for demodulating and reproducing this signal has the same configuration and operation as the second receiver in FIG. 88 described in the second embodiment. Therefore, the entire operation is omitted. However, the configuration of the synthesizing unit 37 differs from that of data transmission because it handles video signals. Here, the synthesizing unit 37 will be described in detail.
[0327]
As described with reference to the block diagram of the receiver in FIG. 88 in the second embodiment, the received signal is demodulated, error-corrected, and D1-1, D1-2, D2-1, D2-2And these signals are input to the synthesizing unit 37.
[0328]
FIG. 94 is a block diagram of the synthesizing unit 33. D entered1-1, D1-2, D2-1, D2-2The signal is expanded in the expansion units 523a, 523b, 523c, and 523d, and becomes the LL, LH, HL, and HH signals described in the separation circuit in FIG. This signal has a band of 1/4 for LL, 1/2 for LL + LH, 3/4 for LL + LH + HL, and 1 for LL + LH + HL + HH, assuming that the band in the horizontal and vertical directions of the original video signal is 1. The LH signal is separated by the separator 531a, combined with the LL signal in the image combining unit 548a, and output from the image combining unit 548c.LVLInput to the terminal. The description of the example of the image synthesizing unit 531a has been described with reference to the image decoder 527 in FIG. On the other hand, the HH signal is separated by the separator 531b and input to the image combining unit 548b. The HL signal is combined with the HH signal in the image combining unit 548b,HVHThe signal becomes a −H signal, is separated by the separator 531 c, is combined with the combined signal of LH and LL in the image combining section 548 c, becomes a video signal, and is output from the combining section 33. Then, the output signal 36 of the second receiver shown in FIG. 88 is output as a TV signal. In this case, if the original signal is HDTV signals of about 1050 vertical lines and about 1000 lines, TV signals of four image quality are received under the four reception conditions shown in the reception interference diagram of FIG.
[0329]
The image quality of the TV signal will be described in detail. FIG. 92 is a transmission hierarchical structure diagram in which FIG. 91 and FIG. 86 are combined. As described above, with the improvement of C / N, D in the reception areas 862d, 862c, 862b, and 862a.1-1, D1-2, D2-1, D2-2And the hierarchical channel which can be reproduced one after another is added, and the data amount increases.
[0330]
In the case of the hierarchical transmission of the video signal, as shown in the transmission hierarchical structure diagram of FIG. 95, the hierarchical channels of the LL, LH, HL, and HH signals are reproduced with the improvement of the C / N. Therefore, as the distance from the transmitting antenna decreases, the image quality improves. The LL signal is reproduced when L = Ld, the LL + LH signal when L = Lc, the LL + LH + HL signal when L = Lb, and the LL + LH + HL + HH signal when L = La. Therefore, if the band of the original signal is 1, the image quality of the bands of 1/4, 1/2, 3/4 and 1 can be obtained in each receiving area. When the original signal is an HDTV with 1000 vertical scanning lines, 250, 500, 750, and 1000 TV signals are obtained. In this way, hierarchical video transmission in which image quality gradually deteriorates becomes possible. FIG. 96 is a reception interference diagram in the case of a conventional digital HDTV broadcast. As is clear from the figure, in the conventional method, CN is VOIn the following, the reproduction of the TV signal becomes completely impossible. Therefore, even within the service area distance R, reception is not possible as shown by the mark x in a competitive area with another station, a building shadow, or the like. FIG. 97 shows a reception state diagram of the HDTV hierarchical broadcast using the present invention. As shown in FIG. 97, C / N = a at distance La, C / N = b at Lb, C / N = c at Lc, C / N = d at Ld, and 250/500 in each reception area. , 750 lines and 1000 lines. Even within the distance La, the C / N is inferior, and there are areas where reproduction is not possible with the HDTV image quality itself. However, even in that case, reproduction can be performed even if the image quality is deteriorated. For example, there are 750 lines at the point B of the building, 250 lines at the point D on the train, 750 lines at the point F receiving the ghost, 250 lines at the point G in the car, and 250 lines at the point L which is a competitive area with other stations. You can play with the image quality of. As described above, by using the hierarchical transmission of the present invention, it is possible to receive even in an area where reception and reproduction cannot be performed by the conventionally proposed method, and there is a remarkable effect that the service area of the TV station is greatly expanded. . Also, as shown in the hierarchical transmission diagram of FIG.1-1Broadcast D on the channel, which is the same program as the analog broadcast in the area,1-2, D2-1, D2-2By broadcasting other programs C, B, and A on the channel, the simulcast of program D can be reliably broadcast in all regions, and the other three programs can be served while fulfilling the role of simulcast. Is also obtained.
[0331]
(Example 8)
Hereinafter, a seventh embodiment will be described with reference to the drawings. Embodiment 8 is an embodiment in which the hierarchical transmission system of the present invention is applied to a transceiver of a cellular telephone system. In the block diagram of the transmitter / receiver of the mobile phone shown in FIG. 115, the voice of the caller input from the microphone 762 is compressed by the compression unit 405 into the data D having the hierarchical structure described above.1, D2, D3The time division unit 765 time-divides the signal into predetermined time slots based on the timing, receives the above-described hierarchical modulation such as SRQAM in the modulator 4, takes one carrier wave, and passes through the antenna duplexer 764. The signal is transmitted from the antenna 22, received by a base station described later, transmitted to another base station or a telephone station, and can communicate with another telephone.
[0332]
On the other hand, a communication signal from another telephone is received by the antenna 22 as a transmission radio wave from the base station. This received signal is transmitted to a hierarchical demodulator 45 such as SRQAM by D1, D2, D3Is demodulated. A timing signal is detected from the demodulated signal in a timing circuit 76 # 7, and the timing signal is sent to a time division unit 765. Demodulated signal D1, D2, D3Are decompressed by the decompression unit 503 and turned into a sound signal, sent to the speaker 65, and turned into sound.
[0333]
Next, as shown in the block diagram of the base station in FIG. 116, base stations 771, 772, and 773 at the center of three hexagonal or circular receiving cells 768, 769, and 770 are the same as those in FIG. It has a plurality of 761a to 761j, and transmits and receives data of the same number of channels as the number of transceivers. The base station control unit 774 connected to each base station constantly monitors the traffic volume of communication of each base station, and allocates a channel frequency to each base station and adjusts the size of the reception cell of each base station accordingly. It controls the whole system such as control.
[0334]
As shown in the conventional communication capacity traffic distribution diagram of FIG. 117, in the conventional digital communication system such as QPSK, the transmission capacity of Ach of the reception cells 768 and 770 is the same-wave number utilization efficiency of 2 bits as shown in the diagram of d = A. The data 774d is a combination of the data 774d and 774b of // Hz and the data 774c of the diagram of d = B, and has a uniform frequency use efficiency of 2 bits / Hz at any point. On the other hand, in an actual urban area, where the buildings are concentrated as in the densely populated areas 775a, 775b, and 775c, the population density is high, and the communication traffic volume also shows a peak as indicated by the data 774e. There is little traffic in other surrounding areas. As compared with the actual traffic volume TF data 774e, the capacity of the conventional cellular telephone has the same frequency efficiency of 2 bits / Hz in all regions as shown by the data 774d. In other words, there is an inefficiency that the same frequency efficiency is applied to places where the traffic volume is small and places where the traffic volume is small. In the conventional method, in an area with a large traffic volume, the frequency allocation is increased to increase the number of channels, or the size of the receiving cell is reduced. However, increasing the number of channels is limited by the frequency spectrum. In addition, the transmission power has been increased by multi-leveling such as 16QAM and 64QAM in the conventional method. Decreasing the size of the reception cell and increasing the number of cells increases the number of base stations and increases installation costs. There are the above problems.
[0335]
Ideally, the efficiency of the entire system can be increased by increasing the frequency efficiency in an area with a large amount of traffic, increasing the frequency efficiency in an area with a small amount of traffic, and decreasing the frequency efficiency in an area with a small amount of traffic. The above can be realized by employing the hierarchical transmission system of the present invention. This will be described with reference to the communication capacity / traffic distribution diagram according to the eighth embodiment of the present invention shown in FIG. The distribution diagram in FIG. 118 shows the communication capacities on the A-A 'line of the reception cells 770B, 768, 769, 770, and 770a in order from the top. Reception cells 768 and 770 use channel group A. Reception cells 770b, 769, and 770a use the frequency of channel group B that does not overlap with channel group A. The number of these channels is increased or decreased by the base station controller 774 in FIG. 116 according to the traffic volume of each reception cell. In FIG. 118, d = A indicates the distribution of the communication capacity of the A channel. d = B is the communication capacity of the B channel, d = A + B is the communication capacity of all the channels, TF is the communication traffic amount, and P is the distribution of buildings and population. Since the receiving cells 768, 769, and 770 use the multilayer hierarchical transmission system such as SRQAM described in the previous embodiment, as shown in the data 776a, 776b, and 776c, the frequency utilization efficiency of QPSK is 2 bits / Hz and 3 bits. Doubled 6 bit / Hz can be obtained in the periphery of the base station. It decreases to 4 bit / Hz and 2 bit / Hz toward the periphery. If the transmission power is not increased, the area of 2 bit / Hz becomes narrower than the size of the QPSK reception cell indicated by the dotted lines 777a, 777b, and 777c. Is obtained. A slave station supporting 64 SRQAM transmits / receives data using a modified QPSK in which the shift amount of SRQAM is S = 1 at a location far from the base station, transmits / receives 16 SRQAM at a location near the base station, and transmits / receives a 64 SRQAM at a location near the base station. Therefore, the maximum transmission power does not increase as compared with QPSK. Also, a 4SRQAM transceiver as shown in the block diagram of FIG. 121 with a simplified circuit can communicate with another telephone while maintaining compatibility. The same applies to the case of 16 SRQAM shown in the block diagram of FIG. Therefore, there are slave units of three modulation systems. For mobile phones, small weighability is important. In the case of 4SRQAM, the frequency usage efficiency is reduced and the call charge is increased. However, the circuit is simpler, so that it is suitable for users who need to reduce the size and weight. Thus, this method can be used for a wide range of applications.
[0336]
As described above, a transmission system having different distributions of capacities such as d = A + B in FIG. 118 can be obtained. By installing the base station according to the traffic volume of the TF, there is a great effect that the overall frequency use efficiency is improved. In particular, in the micro cell system with a small cell, a large number of sub base stations can be installed, so that the sub base stations can be easily installed at a location where traffic is high, and the effect of the present invention is high.
[0337]
Next, the data arrangement of each time slot will be described using the data time arrangement diagram of FIG. FIG. 119A shows a conventional time slot, and FIG. 119B shows a time slot according to the eighth embodiment. As shown in FIG. 119 (a), in the conventional transmission / reception-based frequency scheme, the synchronization signal S is transmitted at the time slot 780a at the frequency A at the time of Down, that is, at the time of transmission from the base station to the child station, A transmission signal to each of the slave units of the A, B, and C channels is sent. Next, when transmitting from the Up side, that is, the slave unit to the base station, the synchronization signal and the a, b, and c channels are transmitted in time slots 781a, 781b, 781c, 781d at the frequency B.
[0338]
In the case of the present invention, as shown in FIG. 119 (b), since a hierarchical transmission system such as the aforementioned 64 SRQAM is used, D1, D2, D3Have three layers of 2bit / Hz data. A1, A2Since the data is transmitted by 16 SRQAM, the data rate becomes about twice as shown in the slots 782b and 782c and the slots 783b and 783c. When sending with the same sound quality, it can be sent in half the time. Therefore, the time slots 782b and 782c are half the time. In this way, twice the transmission capacity can be obtained in the area of the second hierarchy of 776c in FIG. 118, that is, in the vicinity of the base station. Similarly, in time slots 782g and 783g, E1Data transmission and reception are performed by 64 SRQAM. Since it has a transmission capacity of about three times 3, three times E in the same time slot1, E2, E33 channels can be secured. In this case, transmission / reception is required in an area near the base station. In this way, there is an effect that a maximum of about three times the call can be obtained in the same frequency band. However, in this case, the call is performed as it is in the vicinity of the base station, and is actually lower than this number. Also, the actual transmission efficiency drops to about 90%. In order to improve the effect of the present invention, it is desirable that the regional distribution of the traffic volume and the transmission capacity distribution according to the present invention match. However, as shown in the TF diagram of FIG. 118, in an actual city, a green belt is arranged around a building street. Even in the suburbs, fields and forests are located around residential areas. Therefore, the distribution is close to the TF diagram. Therefore, the effect of applying the present invention is high.
[0339]
In the TDMA time slot diagram of FIG. 120, (a) shows the conventional system and (b) shows the system of the present invention. As shown in FIG. 120 (a), transmission to the slave units of the A and B channels is performed in time slots 786a and 786b in the same frequency band, and transmission from the slave units of the A and B channels respectively in time slots 787a and 787b. Send. As shown in FIG. 120 (b), in the case of the present invention, in the case of 16 SRQAM,1A channel is received, and A is received in slot 788c.1Perform channel transmission. The time slot width becomes about 1/2. In the case of 64 SRQAM, D1The channel is received, and D is1Perform channel transmission. The time slot width becomes about 1/3.
[0340]
In particular, in order to reduce the power consumption, the E of 16 SRQAM in a half time slot in slot 788p is used.1, But transmission is performed in the normal time slot 4 SRQAM in the slot 788r. Since 4 SRQAM consumes less power than 16 SRQAM, there is an effect that power consumption during transmission is reduced. However, the longer the occupancy time, the higher the communication fee. It is highly effective when the battery is small and lightweight, and when the remaining battery power is low.
[0341]
As described above, since the transmission capacity distribution can be set according to the actual traffic distribution, there is an effect that the substantial transmission capacity can be increased. In addition, since the base station and the slave station can select the transmission capacity of three or two transmission capacities, the frequency efficiency is reduced to reduce the power consumption, or conversely, the efficiency is increased to reduce the call charge, and the degree of freedom is high. Is obtained. In addition, by using a method such as 4SRQAM with a low transmission capacity, it is possible to set a slave unit whose circuit is simplified and whose size and cost are reduced. In this case, one of the features of the present invention is that transmission compatibility between all models can be obtained as described in the previous embodiment. In this way, with the increase in transmission capacity, a wide variety of models from microminiature machines to high-performance machines can be developed.
[0342]
(Example 9)
Hereinafter, a ninth embodiment will be described with reference to the drawings. Embodiment 9 is an embodiment in which the present invention is applied to an OFDM transmission system. A block diagram of the OFDM transceiver shown in FIG. 123 and an operation principle diagram of the OFDM shown in FIG. 124 are shown. OFDM, which is a type of FDM, has higher frequency band use efficiency than general FDM by making adjacent carriers orthogonal. In addition, it has been studied for digital music broadcasting and digital TV broadcasting because of its resistance to multipath interference such as ghosts. As shown in the principle diagram of OFDM in FIG. 124, in the case of OFDM, an input signal is arranged on a frequency axis 793 by a serial / parallel conversion unit 791 at an interval of 1 / ts to create sub-channels 794a to 794e. This signal is inverse-FFT-transformed to the time axis 799 by the modulator 4 having the inverse FFT unit 40 to generate a transmission signal 795. The inverse FFT signal is transmitted during the ts effective symbol period 796, and a tg guard period 797 is provided between each symbol.
[0343]
The operation of the ninth embodiment when transmitting and receiving HDTV signals will be described with reference to a block diagram of the OFDM-CCDM hybrid system shown in FIG. The input HDTV signal is converted into a low-frequency signal D by the image encoder 401.1-1And (mid-low) D1-2And (high-mid-low) D2, And is input to the input unit 742. In the first data string input unit 743, D1-1The signal is ECC encoded with a high code @ gain, and D1-2The signal is ECC encoded with normal code gain. D1-1And D2-2Are time-division multiplexed by the TDM unit 743, and D1Into a signal and the D of the modulator 852a1The signal is input to the serial / parallel converter 791a. D1The signal becomes n parallel data and is input to the first input units of the n C-CDM modulators 4a, 4b,.
[0344]
On the other hand, D of the high frequency component signal2Is encoded by an ECC (Error Correction Code) in an ECC unit 744a in a second data string input unit 744 of an input unit 742, is trellis encoded in a trellis encoder 744b, and is input to a D of the modulator 852a.2.. Are input to the serial-parallel parallel unit 791b and become n parallel data, which are input to the second input units of the C-CDM modulators 4a, 4b,. D of the first input unit1Data and D at the second input2The data is C-CDM-modulated to 16 SRQAM or the like in each of the C-CDM modulators 4a, 4b, 4c,. The n C-CDM modulators have carriers of different frequencies, and the adjacent carriers are orthogonal on the frequency axis 793 as shown by 794a, 794b, 794c,... In FIG. Thus, the n-number of modulated signals subjected to the C-CDM modulation are mapped from the frequency axis dimension 793 to the time axis dimension 790 by the inverse FFT circuit 40, and are converted into time signals 796a and 796b having an effective symbol length of ts. Become. A guard time zone 797a of Tg seconds is provided between the effective symbol time zones 796a and 796b to reduce multipath interference. This is expressed by a time axis and a signal level, which is a time axis-signal level diagram in FIG. 129. The Tg of the guard time zone 797a is determined according to the application from the multipath influence time. By setting Tg longer than the influence time of a multipath such as a TV ghost, the modulated signal from the inverse FFT circuit 40 becomes one signal by the parallel / serial converter 40b at the time of reception, and is transmitted as an RF signal by the transmission unit 5 at the time of reception.
[0345]
Next, the operation of the receiver 43 will be described. This is shown in the time axis symbol signal 796e of FIG. The received signal is input to the input unit 24 in FIG. 123, input to the modulation unit 852b, digitized, expanded into Fourier coefficients by the FFT unit 40a, and mapped from the time axis 799 to the frequency axis 793a as shown in FIG. Is done. The time axis symbol signal shown in FIG. 124 is converted into a carrier 794a, 794b of a frequency axis signal. Since these carriers are orthogonal to each other, each modulated signal can be separated. The 16 SRQAM and the like shown in FIG. 125 (b) are demodulated and sent to the respective C-CDM demodulators 45a and 45b. Then, in each of the C-CDM demodulators 45a, 45b, etc. of the C-CDM demodulator 45, the demodulated data is hierarchically demodulated.1, D2Are demodulated and D1Parallel-to-serial converter 852a and D2The parallel D / S converter 852b converts the signal into a serial signal and the original D signal.1, D2The signal is demodulated. In this case, since a hierarchical transmission method using C-CDM as shown in FIG. 125 (b) is used, under reception conditions with a poor C / N value, D1Only the signal is demodulated, and in good reception conditions, D1And D2 signal are demodulated. Demodulated D1The signal is demodulated at output 757. D1-2D compared to the signal1-Since the code cane for one-signal error correction is high, D1-An error signal of one signal is reproduced even under conditions of worse reception conditions. D1-The 1 signal is converted into a low-frequency signal of LDTV by the 1-1-1 image decoder 402c.1-The two signals are converted into signals of the mid-range component of the EDTV by the 1-2 image decoder 402d, and output.
[0346]
D2The signal is trellis-decoded and output as a high-frequency component of HDTV by the second image decoder 402b. An LDTV is output only with the above low-frequency signal, and an EDTV signal of a wide NTSC grade is output by adding the above middle frequency component, and an HDTV signal is synthesized by adding the above high frequency component. As in the previous embodiment, a TV signal having an image quality corresponding to the reception C / N can be received. In the case of the ninth embodiment, by using OFDM and C-CDM in combination, it is possible to realize hierarchical transmission that cannot be realized by OFDM itself. As shown in the error rate C / N of FIG. 130, the curve 805 of the conventional OFDM-TCM modulation signal is different from the curve 805 of the conventional OFDM-TCM modulation signal in that the error rate of the sub-channel 1 807a is reduced and the sub-channel 2 807b is reduced. Error rate goes up. Thus, a hierarchical type is realized.
[0347]
OFDM is robust against multipaths such as TV ghosts because multipath interference signals are contained in the guard period Tg. Therefore, it can be used for digital TV broadcasting for an automobile TV receiver. However, since it is not a hierarchical transmission, it is not possible to receive signals below a certain C / N threshold. By combining with the C-CDM of the present invention, it is possible to realize two types of image reception (Gradational Degradation) that are resistant to multipath and correspond to C / N deterioration. When receiving a TV in a car, not only the multipath but also the C / N value deteriorates. Therefore, the service area of the TV broadcasting station does not widen so much only with the multipath measures. However, by combining with C-CDM of the hierarchical transmission, even if the C / N is considerably deteriorated, it is possible to receive the signal in the LDTV grade. On the other hand, in the case of an automobile TV, since the screen size is usually 100 dimensions or less, sufficient image quality can be obtained with the LDTV grade. There is an effect that the service area of the LDTV grade of the automobile TV is greatly expanded. If OFDM is used for the entire HDTV band, the DSP circuit scale becomes large in the current semiconductor technology. Therefore, the low-frequency TV signal D1-1Only the method of sending only OFDM is shown. As shown in the block diagram of FIG. 138, the DTV of the mid-range component and the high-range component of HDTV1-2And D2Two of the signals are C-CDM multiplexed according to the present invention and transmitted in frequency band A by FDM 40D. On the other hand, the signal received on the receiver side is frequency-separated by the FDM 4oe, demodulated by the C-CDM demodulator 4b of the present invention, and the HDTV middle band component and high band component are reproduced in the same manner as in FIG. The operation of the image decoder in this case is the same as that of the first, second, and third embodiments, and thus will not be described.
[0348]
Next, D, which is a low-frequency signal of the HDTV MPEG1 grade,1-1The signal is converted into a parallel signal by the serial / parallel converter 791, undergoes QPSK or 16 QAM modulation in the OFDM converter 852 </ b> C, is converted into a time-axis signal by the inverse FFT unit 40, and is transmitted in the frequency band B by the FDM 40 d.
[0349]
On the other hand, the signal received by the receiver 43 is frequency-separated by the FDM unit 40e, becomes a signal of many frequency axes by the FFT 40a in the OFDM demodulation unit 852d, is demodulated by the demodulators 45a, 45b, etc., and is converted into the parallel-serial converter 852a By D1-1The signal is demodulated, and in the same manner as in FIG.1-1The signal is output from the receiver 43.
[0350]
In this way, the hierarchical transmission in which only the LDTV signal is subjected to the OFDM is realized. By using the method of FIG. 138, the complex circuit of OFDM needs only the LDTV signal. The LDTV signal has a 1/20 bit rate compared to the HDTV signal. Therefore, the circuit scale of OFDM is 1/20, and the overall circuit scale is greatly reduced.
[0351]
OFDM is a transmission method that is resistant to multipath, and is intended to be applied to mobile stations, such as when receiving a mobile TV or an automobile TV, or when receiving a digital music broadcast from an automobile, where the multipath interference is large and fluctuates. . In such applications, a small screen size of 10 inches or less from 4 inches to 8 inches is mainly used. Therefore, the method of OFDM-modulating all high-resolution TV signals such as HDTV and EDTV is ineffective for the cost involved, and it is sufficient to receive LDTV Great グ TV signals for automobile TV. On the other hand, in a fixed station such as a home TV, since the multipath is always constant, it is easy to take measures against the multipath. Therefore, the effect of OFDM is not high except in a strong ghost area. It is not advisable to use OFDM for the middle and high frequency components of HDTV in the current situation where the circuit scale of OFDM is large. Accordingly, the method of using OFDM shown in FIG. 138 of the present invention only for low-frequency TV signals does not lose the effect of OFDM that significantly reduces multipath interference of LDTV received in a mobile station such as an automobile. And OFDM circuit size can be greatly reduced to 1/10 or less.
[0352]
In FIG. 138, D1-1Only OFDM modulation, but D1-1And D1-2 can also be OF DM modulated. In this case, D1-1And D1-2 can perform C-CDM two-layer transmission, so that hierarchical broadcasting that is resistant to multi-pulses is realized even in a mobile body such as an automobile, and in the mobile body, the LDTV and SDTV can display images with image quality corresponding to the reception level and antenna sensitivity. The effect of the Gradational Degradation that can be received.
[0353]
Thus, the hierarchical transmission of the present invention becomes possible, and the various effects described above can be obtained. In the case of OFDM, which is particularly resistant to multipath, by combining with the hierarchical transmission of the present invention, it is possible to obtain an effect that it is resistant to multipath and the data transmission grade is deteriorated according to the deterioration of the reception level.
[0354]
As a method of realizing the hierarchical transmission system, as shown in FIG. 126 (a), each sub-channel 794a-c of the FDM is a first layer 801a, and sub-channels 794d-f are a second layer 801b. By providing a frequency guard band 802a and a power difference 802b of Pg as shown in FIG. 126 (b), the transmission power of the first layer 801a and the second layer 801b can be differentiated.
[0355]
By utilizing this, it is possible to increase the power of the first layer 801a within a range that does not interfere with analog TV broadcasting, as shown in FIG. In this case, as shown in FIG. 108 (e), the threshold value of the receivable C / N value of the first layer 801a is lower than that of the second layer 801b. Therefore, the effect that the reception of the first layer 801a becomes possible even in an area with a low signal level or an area with much noise is obtained. As shown in FIG. 147, two-layer hierarchical transmission is realized. This is referred to herein as the Power-Weighted-OFDM scheme (PW-OFDM). By combining the P-OFDM of this embodiment with the above-described C-CDM scheme of the present invention, the number of hierarchies is increased to three as shown in FIG. 108 (e), which has the effect of further expanding the coverage area. .
[0356]
As a specific circuit, as shown in FIG. 144, the first layer data is passed through a first data string circuit 791a to a modulator 4a to 4c having a large amplitude and a carrier f.1~ F3The OFDM modulation is performed by the inverse FFT 40, and the second layer data is passed through the second data string circuit 791b to the modulators 4d to 4f having normal amplitudes and the carrier f.6~ F8OFDM modulated by the inverse FFT 40 and transmitted.
[0357]
The received signal is converted by the FFT 40a of the receiver 43 into f1~ FnInto a signal having a carrier of1~ F3Is the first data string D by the demodulators 45a to 45c.1That is, the first layer 801a is demodulated and the carrier f6~ F8From the second data string D2That is, the second layer 801b is demodulated.
[0358]
Since the power of the first layer 801a is large, it can be received even in an area where the signal is weak. In this way, two-layer hierarchical transmission is realized by PW-OFDM. When PW-OFDM is combined with C-CDM, three to four layers are realized. The other operations in FIG. 144 are the same as those in the case of the block diagram in FIG. 123, and thus description thereof is omitted.
[0359]
Next, the hierarchical system of the Time-Weighted-OFDM (TW-OFDM) system of the present invention will be described. Since the OFDM system has the guard time zone tg as described above, the ghost, that is, the delay time tMIs tMIf the conditional expression <tg is satisfied, the effect of ghost can be eliminated. In a fixed station such as an ordinary household TV receiver, tMIs as small as several μs and is constant, so that it is easy to cancel. However, in the case of a mobile station such as an in-vehicle TV receiver, there are many reflected waves.MIs not only close to several tens of microseconds but also changes with movement, making cancellation difficult. Therefore, it is expected that hierarchies for multipaths will be required.
[0360]
146. The layering method according to the present embodiment will be described. As shown in FIG. 146, by making the guard time tga of the A layer larger than the guard time tgb of the B layer, the symbol of the subchannel of the A layer becomes ghost. Become stronger. Thus, the hierarchical transmission for the multipath is realized by the weighting of the guard time. This method is called Guard-Time-Weighted-OFDM (GTW-OFDM).
[0361]
Further, when the number of symbols in the symbol time Ts of the A-th layer and the B-th layer is set to the same number, the symbol time tsa of A is set to be longer than the symbol time tsb of B. As a result, if the intervals of the carriers A and B on the frequency axis are respectively △ fa and △ fb, △ fa> △ fb. Therefore, the error rate when demodulating the symbol of A is lower than that of the symbol of B. In this way, by layering the weighting of the symbol time Ts, a two-layer hierarchy for the multi-layer of the A-th layer and the B-th layer is realized. This method is called Carrier-Spacing-Weighted-OFDM (CSW-OFDM). By realizing two-layer transmission using GTW-0FDM and transmitting a low-resolution TV signal in the A-layer and a high-frequency component in the B-layer, there are many ghosts like an in-vehicle TV receiver. Stable reception of a low-resolution TV is possible even under the conditions. Also, by combining the symbol time ts using the CSW-OFDM and the layering for the C / N of the layer A and the layer B with the GTW-OFDM, more stable reception can be achieved in an in-vehicle TV having a low reception signal level. The big effect that can be achieved is realized. High resolution is not required for in-vehicle and portable TVs. Since the time ratio of the symbol time including the low-resolution TV signal is small, increasing the guard time alone does not significantly lower the overall transmission efficiency. Therefore, by using the GTW-OFDM of the present embodiment and taking multipath measures with emphasis on a low-resolution TV signal, a mobile station such as a portable TV or an in-vehicle TV and a home station with almost no effect on transmission efficiency can be obtained. There is a great effect of realizing a hierarchical TV broadcast compatible with a fixed station such as a TV. In this case, as described above, by combining with CSW-OFDM or C-CDM, hierarchies for C / N are added, and more stable mobile station reception becomes possible.
[0362]
The effect of multipath will be specifically described. As shown in FIG. 145 (a), in the case of multipaths 810a to 810d having a short delay time, the first transmission and the second layer signals can be received, and the HDTV signal is demodulated. it can. However, in the case of long multipaths 811a to 811d as shown in FIG. 145 (b), demodulation cannot be performed because the guard time and Tgb of the B signal of the second layer are short. In this case, the A signal of the first layer has a long guard time Tga and is not affected by a multipath having a long delay time. As described above, the B signal contains the high-frequency component of the TV, and the A signal contains the low-frequency component of the TV. For example, an in-vehicle TV can reproduce an LDTV. Further, since the symbol time Tsa of the first layer is set to be longer than Tsb, the first layer is also strong against deterioration of C / N.
[0363]
By differentiating the guard time and the symbol time in this manner, a two-dimensional hierarchical OFDM can be realized with a simple configuration. By combining guard time differentiation and C-CDM in a configuration as shown in FIG. 123, it is possible to achieve both hierarchies of multipath and C / N value deterioration.
[0364]
This will be described in detail using a specific example.
Multipath delay time TMThe smaller the D / U ratio, the larger the reflected wave and the larger the direct wave. For example, as shown in FIG. 148, when D / U <30 dB, the influence of the reflected wave becomes large and becomes 30 μs or more. By taking a Tg of 50 μs or more as shown in FIG. 148, it is possible to receive even the worst conditions. Therefore, as specifically shown in FIG. 149 (a), each symbol of the first layer 801a, the second layer 801b, and the third layer 801c in the period of 2 ms shown in FIG. It is divided into three hierarchical groups, and is shown in FIG. 149 (c). By setting the guard times 797a, 797b, and 797c of each group, that is, Tga, Tgb, and Tgc with weights of, for example, 50 .mu.s, 5 .mu.s, and 1 .mu.s, the three layers of layers 801a, 801b, and 801c as shown in FIG. Of multi-path broadcasting is realized. If GTW-OFDM is applied to all image qualities, transmission efficiency naturally drops. However, by taking the GTW-OFDM multi-path measure only for the LDTV picture quality signal having a small amount of information, there is an effect that the overall transmission efficiency is not significantly reduced. Particularly, in the first layer 801a, the guard time Tg is set to 30 μs or more and 50 μs, so that the in-vehicle TV receiver can receive. The circuit shown in the block diagram of FIG. 127 is used. In particular, an in-vehicle TV may have an image quality of an LDTV grade, and thus may have a transmission capacity of about 1 Mbps of the MPEG1 class. Therefore, as shown in FIG. 149, if the symbol time 796a Tsa is set to 200 μs with respect to the period of 2 ms, 2 Mbps can be obtained, and even if the symbol rate is reduced by half, it becomes close to 1 Mbps, and the image quality of LDTV grade can be obtained. However, the transmission efficiency is slightly lower than that of CSW-OFDM, but the error rate is lower. In particular, when the C-CDM of the present invention is combined with GTW-OFDM, the effect is further enhanced because the transmission efficiency does not decrease. In FIG. 149, the symbol times 796a, 796b, and 796c are differentiated into 200 μs, 150 μs, and 100 μs for the same number of symbols. Accordingly, hierarchical transmission is performed in which the error rate increases in the order of the first layer, the second layer, and the third layer.
[0365]
At the same time, hierarchical transmission is realized for C / N. As shown in FIG. 151, two-dimensional hierarchical transmission of multipath and C / N is realized by a combination of CSW-OFDM and CSW-OFDM. As described above, the present invention can also be realized by combining the CSW-OFDM and the C-CDM of the present invention, and in this case, there is an effect that a decrease in the overall transmission efficiency is small. In the first layer 801a, the first-second layer 851a, and the first-third layer 851a, the multipath TMIn applications where the TV signal is large and the C / N is low, for example, in an in-vehicle TV receiver #, stable reception of an LDTV grade can be performed. In the second layer 801b and the second to third layers 851b, the C / N is low as in the fringe area of the service area, and the fixed station in the reception area with many ghosts can receive the SDTV grade of the standard resolution. In the third layer 801c occupying more than half of the service area, the C / N is high, the direct wave is large, and the number of ghosts is small, so that the image can be received with HDTV grade image quality. In this way, two-dimensional hierarchical broadcasting of C / N and multipath is realized. Such a large effect can be obtained by the combination of GTW-OFDM and C-CDM of the present invention or the combination of GTW-OFDM and CSW-C-CDM. Conventionally, a hierarchical broadcasting system for C / N has been proposed, but the present invention realizes a two-dimensional matrix hierarchical broadcasting of C / N and multipath.
[0366]
FIG. 152 shows a specific time allocation diagram of three-layer TV signals of HDTV, SDTV, and LDTV of two-dimensional hierarchical broadcasting of three layers of C / N and three layers of multipath. As shown in the figure, an LDTV is arranged in the slot 796a1 of the first layer of the A layer that is strong against the first multipath, and an SDTV synchronization signal is provided in the slot 796a2 that is strong against multipath and the slot 796b1 that is strong against C / N deterioration. And important HP signals such as address signals. In the second and third layers of the B layer, general SDTV signals, that is, LP signals and HDTV HP signals are arranged. In the C layer, high-frequency component TV signals such as SDTV, EDTV, and HDTV are arranged in the first, second, and third layers.
[0367]
In this case, as the transmission rate decreases as CN resistance or multipath becomes stronger, the resolution of the TV signal decreases, and a three-dimensional Graceful Degradation is realized as shown in FIG. 153. Can be FIG. 153 expresses a three-dimensional hierarchical broadcasting of the present invention by using three parameters of CNR, multipath delay time, and transmission rate.
[0368]
The embodiment has been described using an example in which a two-dimensional hierarchical structure can be obtained by a combination of the GTW-OFDM of the present invention and the above-described C-CDM of the present invention or a combination of the GTW-OFDM and the CSW-C-CDM. -Two-dimensional hierarchical broadcasting can be realized by a combination of OFDM and Power-Weighted-OFDM or a combination of GTW-OFDM and another CNR hierarchical transmission system.
[0369]
FIG. 154 is a diagram in which the power of the carriers 794a, 794c, and 794e is transmitted with a smaller weight compared to the carriers 794b, 794d, and 794f, and two-layered Power-Weighted-OFDM is realized. Similarly, the power of the carriers 795a and 795c orthogonal to the carrier 794a is weighted with respect to the carriers 795b and 795d to obtain two layers. When combined, a four-layer hierarchy is obtained, but FIG. 154 shows an embodiment in the case of two layers. As shown in the figure, the frequency distribution of the carriers is dispersed, so that interference with other analog broadcasts and the like in the same frequency band is dispersed, so that the effect is reduced.
[0370]
Further, as shown in FIG. 155, by adopting a time arrangement in which the time width of the guard time 797a, 797b, 797c is changed for each symbol 796a, 796b, 796c, hierarchical multi-level transmission for three-layer multipath can be performed. Realize. With the time arrangement of FIG. 155, the data of the A layer, the B layer, and the C layer are dispersed on the time axis. Therefore, even if burst noise occurs at a specific time, the data in each layer is interleaved to prevent data destruction and to stably demodulate the TV signal. In particular, by dispersing and interleaving the data in the A layer, it is possible to greatly reduce the interference of burst noise generated from the ignition device of another vehicle, which is generated at the time of receiving a vehicle-mounted TV.
[0371]
160 (a) and 160 (b) show block diagrams of specific ECC encoders 744j and ECC decoders 749j in this case. FIG. 167 is a block diagram of the de-interleave unit 936b. FIG. 168 (a) shows the interleave table 954 processed in the de-interleave RAM 936a of the de-interleave section 936b, and FIG. 168 (b) shows the interleave distance L1.
[0372]
By interleaving the data in this manner, the disturbance of the burst noise can be reduced. As shown in the block diagram of the VSB receiver in FIG. 161 and the block diagram of the VSB transmitter in FIG. 162, in the transmission device of 4VSB, 8VSB, 16VSB and the embodiments 1 and 2 described in Embodiments 4, 5, and 6 etc. By using the above-described QAM or PSK transmission apparatus, interference of burst noise can be reduced, so that there is an effect that TV reception with less noise can be performed in terrestrial broadcasting.
[0373]
By performing the three-layer broadcasting by the method shown in FIG. 155, the layer A can reduce the disturbance of the burst noise in addition to the above-described multipath and C / N deterioration, so that the LDTV by the mobile station such as the on-vehicle TV receiver or the pocket TV can be performed. This has the effect of stabilizing grade TV reception.
[0374]
Although the embodiment of the present invention has been described using the modulation schemes of ASK, QAM, PSK, and OFDM, similar effects can be obtained with other modulation schemes. Also, by using the partial response, the error rate can be reduced not only in the recording system but also in the transmission system.
[0375]
One feature of the multilevel transmission scheme of the present invention is to improve the frequency use efficiency, but for some receivers the power use efficiency is considerably reduced. Therefore, it cannot be applied to all transmission systems. For example, in the case of a satellite communication system between specific receivers, the most economical method is to replace the equipment with the highest frequency use efficiency and the highest power use efficiency obtained at that time. In such a case, it is not always necessary to use the present invention.
[0376]
However, in the case of a satellite broadcasting system or a terrestrial broadcasting system, a hierarchical transmission system as in the present invention is required. This is because satellite broadcasting standards require persistence of 50 years or more. During this period, the broadcasting standard is not changed, but the transmission power of the satellite is dramatically improved with technological innovation. Broadcasting stations must perform compatible broadcasting so that manufactured receivers can receive and view TV programs in the future several decades from now. According to the present invention, effects such as compatibility between existing NTSC broadcasting and HDTV broadcasting and expandability of future information transmission amount can be obtained.
[0377]
Although the present invention emphasizes frequency efficiency rather than power efficiency, the power of the transmitter is set by setting several types of receivers each having a designed receiving sensitivity according to each transmission stage on the receiver side. Need not be increased much. For this reason, even a current satellite with a small power can transmit sufficiently. Further, even if the transmission power increases in the future, transmission can be performed according to the same standard, so that future expandability and compatibility between new and old receivers can be obtained. As described above, the present invention has a remarkable effect when used in the satellite broadcasting standard.
[0378]
Further, when the multi-level transmission system of the present invention is used for terrestrial broadcasting, the present invention is easier to implement than satellite broadcasting because there is no need to consider power use efficiency at all. As described above, the conventional digital HDTV broadcasting system has a remarkable effect of greatly reducing the unreceivable area in the service area and the effect of compatibility between the NTSC and the HDTV receiver or the receiver. Also, there is an effect that the service area as viewed from the sponsor of the TV program is substantially expanded. Although the embodiment has been described using an example using the modulation schemes of QPSK, 16QAM, 32QAM and 4VSB, 8VSB, 16VSB, it goes without saying that the present invention can be applied to 64QAM, 128QAM, 256QAM, 32VSB, 64VSB and the like. It goes without saying that the present invention can be applied to multi-valued PSK, ASK, and FSK as described with reference to the drawings. Although the embodiment in which the present invention is combined with TDM for transmission has been described, transmission may also be carried out in combination with FDM, CDMA and spread communication systems.
[0379]
One feature of the multilevel transmission scheme of the present invention is to improve the frequency use efficiency, but for some receivers the power use efficiency is considerably reduced. Therefore, it cannot be applied to all transmission systems. For example, in the case of a satellite communication system between specific receivers, the most economical method is to replace the equipment with the highest frequency use efficiency and the highest power use efficiency obtained at that time. In such a case, it is not always necessary to use the present invention.
[0380]
However, in the case of a satellite broadcasting system or a terrestrial broadcasting system, a multilevel transmission system as in the present invention is required. This is because satellite broadcasting standards require persistence of 50 years or more. During this period, the broadcasting standard is not changed, but the transmission power of the satellite is dramatically improved with technological innovation. Broadcasting stations must perform compatible broadcasting so that manufactured receivers can receive and view TV programs in the future several decades from now. According to the present invention, effects such as compatibility between existing NTSC broadcasting and HDTV broadcasting and expandability of future information transmission amount can be obtained.
[0381]
Although the present invention emphasizes frequency efficiency rather than power efficiency, the power of the transmitter is set by setting several types of receivers each having a designed receiving sensitivity according to each transmission stage on the receiver side. Need not be increased much. For this reason, even a current satellite with a small power can transmit sufficiently. Further, even if the transmission power increases in the future, transmission can be performed according to the same standard, so that future expandability and compatibility between new and old receivers can be obtained. As described above, the present invention has a remarkable effect when used in the satellite broadcasting standard.
[0382]
Further, when the multi-level transmission system of the present invention is used for terrestrial broadcasting, the present invention is easier to implement than satellite broadcasting because there is no need to consider power use efficiency at all. As described above, the conventional digital HDTV broadcasting system has a remarkable effect of greatly reducing the unreceivable area in the service area and the effect of compatibility between the NTSC and the HDTV receiver or the receiver. Also, there is an effect that the service area as viewed from the sponsor of the TV program is substantially expanded. Although the embodiment has been described using the example using the modulation schemes of 16QAM and 32QAM, it is needless to say that the present invention can be applied to 64QAM, 128QAM, 256QAM and the like. It goes without saying that the present invention can be applied to multi-valued PSK, ASK, and FSK as described with reference to the drawings.
[0383]
【The invention's effect】
As described above, the present invention provides a signal input unit, a modulation unit that modulates a plurality of carriers having different phases with an input signal from the input unit to generate an m-valued signal point on a signal vector diagram, The first and second data strings of n values are input to a transmission device that performs data transmission and includes a transmitting unit that transmits the signal, and divides the signal into n signal point groups. Allocating each data of the second data group to each signal point in the signal point group by allocating the data to one data string, transmitting a signal by a transmitting transmitter, In a receiving apparatus having a demodulator for demodulating a QAM modulated wave of a p-value signal point on a diagram and an output unit, the signal point is divided into n-value signal point groups, and a first data string of each signal point group n-value Are demodulated in correspondence with each other, and approximately p / By demodulating and reproducing the data of the second data string of the p / n value at the signal point of the value and transmitting the data using the receiving device, for example, the first data string of the n value is transmitted by the modulator 4 of the transmitter 1. , The second data string and the third data string are assigned to signal point groups to transmit data, and a modified m-value QAM modulated signal is transmitted. In the first receiver 23, the n-valued first data string is demodulated by the demodulator 25. The second receiver 33 demodulates the first data sequence and the second data sequence, and the third receiver 43 demodulates the first data sequence, the second data sequence, and the third data sequence. Even a receiver having a demodulation capability of n-valued data of a multilevel modulated wave obtained by modulating data can provide a compatible and expandable transmission device capable of demodulating n-valued data. Further, when the distance between the signal point closest to the origin and the I-axis or the Q-axis among the signal points of the QAM system is f, the signal point is shifted so that the distance becomes nf such that n> 1. , Hierarchical transmission becomes possible.
[0384]
By transmitting an NTSC signal to the transmission system as a first data sequence and a difference signal between HDTV and NTSC as a second data sequence, in satellite broadcasting, NTSC broadcasting and HDTV broadcasting are compatible, and the amount of information can be expanded. Digital broadcasting with high performance is possible, and terrestrial broadcasting has a remarkable effect of expanding the service area and eliminating unreceivable areas.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an entire transmission device system according to a first embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a block diagram of a transmitter 1 according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a vector diagram of a transmission signal according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a vector diagram of a transmission signal according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating code allocation to signal points according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a coding diagram for a signal point cloud according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a coding diagram for signal points in a signal point group according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating coding of signal points and signal points according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a threshold state diagram of a signal point group of a transmission signal according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a vector diagram of modified 16-value QAM according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 11 illustrates an antenna radius r according to the first embodiment of the present invention.2Diagram of relationship between transmission power ratio and transmission power ratio n
FIG. 12 is a diagram of signal points of modified 64-QAM according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 13 illustrates an antenna radius r according to the first embodiment of the present invention.3Diagram of relationship between transmission power ratio and transmission power ratio n
FIG. 14 is a vector diagram of a modified 64-value QAM signal group and sub-signal point group according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 15 shows the ratio A of the modified 64-QAM of the first embodiment of the present invention.1, A2Illustration of
FIG. 16 illustrates an antenna radius r according to the first embodiment of the present invention.2, R3And transmission power ratio n16, N64Relationship diagram
FIG. 17 is a block diagram of a digital transmitter according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a signal space diagram diagram of 4PSK modulation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a block diagram of a first receiver according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a signal space diagram diagram of a 4PSK modulated signal according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a block diagram of a second receiver according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a signal vector diagram of modified 16-value QAM according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a signal vector diagram of modified 64-value QAM according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 24 is a flowchart of the first embodiment of the present invention.
FIG. 25 (a) is an 8-ary QAM signal vector diagram according to the first embodiment of the present invention,
(B) is a signal vector diagram of 16-level QAM according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 26 is a block diagram of a third receiver according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 27 is a diagram of signal points of modified 64-ary QAM according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 28 is a flowchart of the first embodiment of the present invention.
FIG. 29 is an overall configuration diagram of a transmission system according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 30 is a block diagram of a first image encoder according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 31 is a block diagram of a first image decoder according to a third embodiment of the present invention;
FIG. 32 is a block diagram of a second image decoder according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 33 is a block diagram of a third image decoder according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 34 shows D of Example 3 of the present invention.1, D2, D3Illustration of time multiplexing of signals
FIG. 35 shows D of Example 3 of the present invention.1, D2, D3Illustration of time multiplexing of signals
FIG. 36 shows D of Example 3 of the present invention.1, D2, D3Illustration of time multiplexing of signals
FIG. 37 is a configuration diagram of an entire system of a transmission device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 38 is a vector diagram of signal points of modified 16QAM in Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 39 is a vector diagram of signal points of modified 16QAM in Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 40 is a vector diagram of signal points of modified 64QAM in Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 41 is a signal arrangement diagram on a time axis according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 42 is a signal arrangement diagram on the time axis in the TDMA system according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 43 is a block diagram of a carrier recovery circuit according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 44 is a view showing the principle of carrier recovery according to the third embodiment of the present invention;
FIG. 45 is a block diagram of an inverse modulation type carrier recovery circuit according to a third embodiment of the present invention;
FIG. 46 is a signal point arrangement diagram of a 16QAM signal according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 47 is a signal point arrangement diagram of a 64QAM signal according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 48 is a block diagram of a 16-multiplier carrier recovery circuit according to a third embodiment of the present invention;
FIG. 49 shows D of Example 3 of the present invention.V1, DH1, DV2, DH2, DV3, DH3Illustration of time multiplexing of signals
FIG. 50 shows D of Example 3 of the present invention.V1, DH1, DV2, DH2, DV3, DH3Explanatory diagram of TDMA time multiplexing of signals
FIG. 51 shows D of Example 3 of the present invention.V1, DH1, DV2, DH2, DV3, DH3Explanatory diagram of TDMA time multiplexing of signals
FIG. 52 is a diagram of a reception interference area of the conventional system in the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 53 is a diagram of a reception interference area in the case of a hierarchical broadcasting system according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 54 is a diagram showing a reception disturbance area of the conventional system in the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 55 is a diagram of a reception obstruction area in the case of the hierarchical broadcasting system according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 56 is a reception interference area diagram of two digital broadcasting stations according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 57 is a signal point arrangement diagram of a modified 4ASK signal according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 58 is a signal point arrangement diagram of modified 4ASK in the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 59 (a) is a signal point arrangement diagram of modified 4ASK in Embodiment 5 of the present invention, and (b) is a signal point arrangement diagram of modified 4ASK in Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 60 is a signal point arrangement diagram of a modified 4ASK signal in the case of a low C / N value in the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 61 shows a 4VSB, 8VSB transmitter according to the fifth embodiment.
FIG. 62 (a) is a spectrum diagram of an ASK signal, that is, a filtered multi-level VSB signal according to the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 62 (b) is a frequency distribution diagram of the VSB signal according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 63 is a block diagram of a receiver of 4VSB, 8VSB, and 16VSB in the fifth embodiment.
FIG. 64 is a block diagram of a video signal transmitter according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 65 is a block diagram of an entire TV receiver according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 66 is a block diagram of another TV receiver according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 67 is a block diagram of a satellite / terrestrial TV receiver according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 68 (a) is an 8VSB Constellation diagram in Examples 5 and 6, (b) is an 8VSB Constellation diagram in Examples 5 and 6, and (c) is an 8VSB signal-time waveform in Examples 5 and 6. Figure
FIG. 69 is another block diagram of an image encoder in Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 70 is a block diagram of an image encoder with one separation circuit in Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 71 is a block diagram of an image decoder according to Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 72 is a block diagram of an image decoder with one synthesizer according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 73 is a time allocation diagram of a transmission signal according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 74 (a) is a block diagram of an image decoder according to Embodiment 5 of the present invention;
(B) is a time allocation diagram of a transmission signal according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 75 is a time allocation diagram of a transmission signal according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 76 is a time allocation diagram of a transmission signal according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 77 is a time allocation diagram of a transmission signal according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 78 is a block diagram of an image decoder according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 79 is a timing diagram of transmission signals of three layers according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 80 is a block diagram of an image decoder according to Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 81 is a time allocation diagram of a transmission signal according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 82 is a block diagram of a D1 image decoder according to Embodiment 5 of the present invention;
FIG. 83 is a frequency-time diagram of the frequency modulation signal of the fifth embodiment according to the present invention.
FIG. 84 is a block diagram of a magnetic recording / reproducing apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 85 is a diagram showing the relationship between the C / N and the layer number according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 86 is a diagram showing the relationship between the transmission distance and C / N according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 87 is a block diagram of a transmitter according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 88 is a block diagram of a receiver according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 89 is a relationship diagram of C / N-error rate according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 90 is a diagram of a three-layer reception interference area according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 91 is a diagram of a four-layer reception interference area according to the sixth embodiment of the present invention.
FIG. 92 is a hierarchical transmission diagram according to the sixth embodiment of the present invention.
FIG. 93 is a block diagram of a separation circuit according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 94 is a block diagram of a synthesis unit according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 95 is a transmission hierarchical structure diagram of Embodiment 6 according to the present invention.
FIG. 96 is a reception state diagram of a conventional digital TV broadcast.
FIG. 97 is a reception state diagram of digital TV hierarchical broadcasting according to Embodiment 6 of the present invention.
FIG. 98 is a transmission hierarchical structure diagram of Embodiment 6 according to the present invention.
FIG. 99 is a vector diagram of 16 SRQAM of Embodiment 3 according to the present invention.
FIG. 100 is a vector diagram of 32 SRQAM of Embodiment 3 according to the present invention.
FIG. 101 is a relationship diagram of C / N-error rate according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 102 is a diagram illustrating a relationship between C / N and an error rate according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 103 is a diagram illustrating a relationship between a shift amount n and C / N required for transmission according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 104 is a diagram illustrating a relationship between a shift amount n and C / N required for transmission according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 105 shows a distance from a transmitting antenna and a signal level during terrestrial broadcasting according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 106 is a service area diagram of 32 SRQAM of Embodiment 3 according to the present invention.
FIG. 107 is a 32SRQAM service area diagram of Embodiment 3 according to the present invention.
108A is a frequency distribution diagram of a conventional TV signal, FIG. 108B is a frequency distribution diagram of a conventional two-layer TV signal, FIG. 108C is a diagram showing threshold values of the third embodiment of the present invention, (D) is a frequency distribution diagram of the carrier group of the two-layered OFDM of the ninth embodiment, and (e) is a diagram showing three threshold values of the three-remodeled OFDM of the ninth embodiment.
FIG. 109 is a diagram illustrating a TV signal time arrangement according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 110 is a diagram showing the principle of the C-CDM according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 111 is a diagram showing a code assignment according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 112 is a diagram showing a code assignment in a case where 36QAM of the third embodiment is extended.
FIG. 113 is a diagram illustrating a modulation signal frequency arrangement according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 114 is a block diagram of a magnetic recording / reproducing apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 115 is a block diagram of a transceiver of a mobile phone according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 116 is a block diagram of a base station according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 117: Distribution diagram of communication capacity and traffic of the conventional method
FIG. 118 is a distribution diagram of communication capacity and traffic according to the seventh embodiment of the present invention.
FIG. 119 (a) is a conventional time slot layout, and FIG. 119 (b) is a time slot layout according to the seventh embodiment of the present invention.
FIG. 120 (a) is a layout diagram of a conventional TDMA time slot, and FIG. 120 (b) is a layout diagram of a TDMA time slot according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 121 is a block diagram of a one-layer transceiver according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 122 is a block diagram of a two-layer transceiver according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 123 is a block diagram of an OFDM transceiver according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 124 is an operation principle diagram of an OFDM system according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 125 (a) is a frequency allocation diagram of a conventional modulation signal, and FIG. 125 (b) is a frequency allocation diagram of a modulation signal according to the eighth embodiment of the present invention.
126A is a diagram illustrating a state in which the OFDM is not weighted in the ninth embodiment, FIG. 126B is a diagram illustrating two subchannels of a two-layer OFDM weighted by transmission power in the ninth embodiment, and FIG. ) Is a frequency distribution diagram of OFDM in which the carrier spacing is doubled in the ninth embodiment, and (e) is a frequency distribution diagram of OFDM in the ninth embodiment where the carrier spacing is not weighted.
FIG. 127 is a block diagram of a transceiver according to a ninth embodiment of the present invention.
128A is a block diagram of Trellis @ Encoder (Ratio1 / 2) in Examples 2, 4, and 5; FIG. 128B is a block diagram of Trellis @ Encoder (Ratio2 / 3) in Examples 2, 4, and 5; (C) is a block diagram of Trellis @ Encoder (Ratio3 / 4) in Examples 2, 4, and 5, (d) is a block diagram of Trellis @ Decoder (Ratio1 / 2) in Examples 2, 4, and 5, and (e) is a block diagram. Block diagram of Trellis @ Decoder (Ratio 2/3) in Embodiments 2, 4, and 5, (f) is a block diagram of Trellis @ Decoder (Ratio 3/4) in Embodiments 2, 4, and 5.
FIG. 129 is a time allocation diagram of an effective symbol period and a guard period according to the ninth embodiment;
FIG. 130 is a diagram showing the relationship between C / N and error rate in the conventional example and the ninth embodiment.
FIG. 131 is a block diagram of a magnetic recording / reproducing apparatus according to a fifth embodiment.
FIG. 132 is a diagram illustrating a recording format of a track on a magnetic tape and a running pattern of a head according to a fifth embodiment.
FIG. 133 is a block diagram of a transceiver according to a third embodiment.
FIG. 134 is a diagram showing frequency allocation of a conventional broadcasting system.
FIG. 135 is a diagram showing the relationship between service areas and image quality when the three-layer hierarchical transmission system according to the third embodiment is used.
FIG. 136 is a frequency allocation diagram when the hierarchical transmission system according to the third embodiment is combined with FDM.
FIG. 137 is a block diagram of a transceiver when trellis coding is used in Embodiment 3.
FIG. 138 is a block diagram of a transceiver when a part of a low-frequency signal is transmitted by OFDM in Embodiment 9.
FIG. 139 is a signal point arrangement diagram of 8-PS-APSK in the first embodiment.
FIG. 140 is a signal point arrangement diagram of 16-PS-APSK in the first embodiment.
FIG. 141 is a signal point arrangement diagram of 8-PS-PSK in the first embodiment.
FIG. 142 is a view showing a signal point arrangement of 16-PS-PSK (PS type) in the first embodiment.
FIG. 143 is a diagram illustrating the relationship between the radius of the satellite antenna and the transmission capacity according to the first embodiment;
FIG. 144 is a block diagram of a Weighted OFDM transceiver according to a ninth embodiment.
FIG. 145A is a waveform diagram of the guard time and symbol time hierarchical OFDM in the ninth embodiment when the multipath is short, and FIG. 145B is a guard time and symbol time hierarchy in the ninth embodiment where the multipath is long. Diagram of type OFDM
FIG. 146 (a) is a diagram illustrating the principle of guard time and symbol time hierarchical OFDM according to the ninth embodiment.
FIG. 147 is a diagram illustrating a sub-channel layout of a two-layer transmission system using power weighting in a ninth embodiment;
FIG. 148 is a diagram illustrating the relationship between D / V conversion, a multipath delay time, and a guard time according to the ninth embodiment.
FIG. 149A is a time slot diagram of each layer according to the ninth embodiment;
(B) is a time distribution diagram of the guard time of each layer in the ninth embodiment, and (c) is a time distribution diagram of the guard time of each layer in the ninth embodiment.
FIG. 150 is an explanatory diagram of a three-layer hierarchical broadcasting system for a multipath in a relation diagram between a multipath delay time and a transmission rate diagram according to the ninth embodiment.
FIG. 151 is an explanatory diagram of a hierarchical broadcasting system having a two-dimensional matrix structure in a relationship diagram between a delay time and a CN value in a case where GTW-OFDM and C-CDM (or CSW-OFDM) according to the ninth embodiment are combined.
[FIG. 152] FIG. 152 is a time allocation diagram of a three-layer TV signal in each time slot when GTW-OFDM and C-CDM (or CSW-OFDM) according to the ninth embodiment are combined.
FIG. 153 is a diagram showing a hierarchical broadcast of a three-dimensional matrix structure in a relationship diagram between a multipath signal delay time, a CN value, and a transmission rate when GTW-OFDM and C-CDM (or CSW-OFDM) according to the ninth embodiment are combined. Illustration of the method
FIG. 154 is a frequency distribution diagram of Power-Weighted-OFDM of the ninth embodiment.
[FIG. 155] FIG. 155 is an arrangement diagram on the time axis of a three-layer TV signal in each time slot when Guard-Time-OFDM and C-CDM according to the ninth embodiment are combined.
Fig. 156 is a block diagram of a transmitter and a receiver according to the fourth and fifth embodiments.
FIG. 157 is a block diagram of a transmitter and a receiver in Embodiments 4 and 5.
FIG. 158 is a block diagram of a transmitter and a receiver in Embodiments 4 and 5.
159 (a) is a 16VSB signal point arrangement diagram in the fifth embodiment, (b) is a 16VSB signal point arrangement diagram in the fifth embodiment (8VSB), and (c) is a 16VSB signal point arrangement in the fifth embodiment. FIGS. 4D and 4D are signal point arrangement diagrams of 16 VSB in the fifth embodiment (16 VSB).
FIG. 160 (a) is a block diagram of ECC @ Encoder in Embodiments 5 and 6, and FIG. 160 (b) is a block diagram of ECC @ Encoder in Embodiments 5 and 6.
FIG. 161 is an overall block diagram of a VSB receiver according to a fifth embodiment.
FIG. 162 is a diagram illustrating a transmitter according to a fifth embodiment.
FIG. 163: Error rate / C / N value curve of Example 4 VSB and TC-8VSB
FIG. 164 is an error rate curve of subchannel 1 and subchannel 2 of Embodiment 4 VSB and TC-8VSB;
FIG. 165 (a) is a block diagram of Reed Solomon Encoder in Embodiments 2, 4 and 5, and FIG. 165 (B) is Reed in Embodiments 2, 5 and 6;
Block diagram of Solomon @ Decoder
FIG. 166 is a flowchart of a Reed @ Solomon error correction and operation according to the second, fourth, and fifth embodiments.
FIG. 167 is a block diagram of a deinterleave unit according to the second, third, fourth, fifth, and sixth embodiments.
FIG. 168 (a) is a diagram of an interleave and deinterleave table in Embodiments 2, 3, 4, and 5, and FIG. 168 is a diagram showing an interleave distance in Embodiments 2, 3, 4, and 5;
FIG. 169 is a comparison diagram of 4-VSB, 8-VSB, and 16-VSB Redundancy in Example 5;
FIG. 170 is a block diagram of a TV Receiver that receives a High Priority signal in the second, third, fourth, and fifth embodiments.
FIG. 171 is a block diagram of a transmitter and a receiver in Embodiments 2, 3, 4, and 5;
FIG. 172 is a block diagram of a transmitter and a receiver in Embodiments 2, 3, 4, and 5;
FIG. 173 is a block diagram of an ASK type magnetic recording / reproducing apparatus according to a sixth embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Transmitter
4 modulator
6 antenna
6a @ ground antenna
10 satellite
12 repeater
23 first receiver
25 ° demodulator
33 second receiver
35 ° demodulator
43 3rd receiver
51 Digital transmitter
85 ° signal point
91 1st divided signal point cloud
401 first image encoder
703 SRQAM coverage area

Claims (5)

地上デジタル放送信号と衛星デジタル放送信号を受信する受信装置であって、
前記地上デジタル放送信号は、少なくとも第1のデータ列と第2のデータ列とに関する情報を含み、
前記第1のデータ列と前記第2のデータ列はデジタル変調されており、
前記第1のデータ列に対応する変調信号の電力は、前記第2のデータ列に対応する変調信号の電力より大きく、
前記衛星デジタル放送信号を復調する第1の復調部と、
前記地上デジタル放送信号を復調する第2の復調部と、
前記第2のデータ列に対応する前記第2の復調部の出力に対して、第1のエラー訂正復号化処理を施す第1のエラー訂正復号化部と、
前記第1のエラー訂正復号化部の出力をデインターリーブするデインターリーブ部と、
前記デインターリーブ部の出力に第2のエラー訂正復号化処理を施す第2のエラー訂正復号化部とを備えた受信装置。
A receiving device for receiving a terrestrial digital broadcast signal and a satellite digital broadcast signal,
The terrestrial digital broadcast signal includes information on at least a first data stream and a second data stream,
The first data string and the second data string are digitally modulated;
The power of the modulation signal corresponding to the first data sequence is greater than the power of the modulation signal corresponding to the second data sequence,
A first demodulation unit for demodulating the satellite digital broadcast signal;
A second demodulation unit for demodulating the terrestrial digital broadcast signal;
A first error correction decoding unit that performs a first error correction decoding process on an output of the second demodulation unit corresponding to the second data sequence;
A deinterleaver for deinterleaving the output of the first error correction decoder;
A receiving device comprising: a second error correction decoding unit that performs a second error correction decoding process on an output of the deinterleaving unit.
地上デジタル放送信号と衛星デジタル放送信号を受信する受信装置であって、
前記地上デジタル放送信号は、少なくとも第1のデータ列と第2のデータ列とに関する情報を含み、
前記第1のデータ列はm値のPSK変調又はm値のQAM変調されており、前記第2のデータ列はn値のPSK変調又はn値のQAM変調されており、
前記第1のデータ列に対応する変調信号と前記第2のデータ列に対応する変調信号とは、逆フーリエ変換されており、
前記第1のデータ列に対応する変調信号の電力は、前記第2のデータ列に対応する変調信号の電力より大きく、
前記第1のデータ列は前記第2のデータ列に対応する変調信号を復調するための復調情報を有し、
前記衛星デジタル放送信号を復調する第1の復調部と、
前記地上デジタル放送信号をフーリエ変換するフーリエ変換部と、
前記第1のデータ列に対応する前記フーリエ変換部の出力をm値のPSK復調又はm値のQAM復調し、前記第2のデータ列に対応する前記フーリエ変換部の出力をn値のPSK復調又はn値のQAM復調する第2の復調部と、
前記第2のデータ列に対応する前記第2の復調部の出力に対して、第1のエラー訂正復号化処理を施す第1のエラー訂正復号化部と、
前記第1のエラー訂正復号化部の出力をデインターリーブするデインターリーブ部と、
前記デインターリーブ部の出力に第2のエラー訂正復号化処理を施す第2のエラー訂正復号化部とを備え、
前記第2の復調部は、前記復調情報に基づいて前記第2のデータ列に対応する前記フーリエ変換部の出力を復調する受信装置。
A receiving device for receiving a terrestrial digital broadcast signal and a satellite digital broadcast signal,
The terrestrial digital broadcast signal includes information on at least a first data stream and a second data stream,
The first data sequence is m-value PSK modulation or m-value QAM modulation, and the second data sequence is n-value PSK modulation or n-value QAM modulation.
The modulated signal corresponding to the first data sequence and the modulated signal corresponding to the second data sequence are subjected to inverse Fourier transform,
The power of the modulation signal corresponding to the first data sequence is greater than the power of the modulation signal corresponding to the second data sequence,
The first data sequence has demodulation information for demodulating a modulation signal corresponding to the second data sequence,
A first demodulation unit for demodulating the satellite digital broadcast signal;
Fourier transform unit for Fourier transforming the terrestrial digital broadcast signal,
The output of the Fourier transform unit corresponding to the first data sequence is subjected to m-value PSK demodulation or m-value QAM demodulation, and the output of the Fourier transform unit corresponding to the second data sequence is subjected to n-value PSK demodulation. Or a second demodulation unit for performing n-value QAM demodulation,
A first error correction decoding unit that performs a first error correction decoding process on an output of the second demodulation unit corresponding to the second data sequence;
A deinterleaver for deinterleaving the output of the first error correction decoder;
A second error correction decoding unit that performs a second error correction decoding process on an output of the deinterleaving unit,
The receiving device, wherein the second demodulation unit demodulates an output of the Fourier transform unit corresponding to the second data sequence based on the demodulation information.
前記mの値は4以下である請求項2記載の受信装置。3. The receiving device according to claim 2, wherein the value of m is 4 or less. 前記nの値は4以上である請求項2又は請求項3記載の受信装置。4. The receiving device according to claim 2, wherein the value of n is 4 or more. 前記復調情報は前記nの値に関する情報を含む請求項2乃至請求項4のいずれかに記載の受信装置。The receiving device according to claim 2, wherein the demodulation information includes information on the value of n.
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