JP3539390B2 - デジタル送受信装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばデジタル放送などで用いられるOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重)方式を採用する送受信装置に関し、特にOFDM方式に用いられるガードインターバル長の選択に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般的にOFDM方式は、ガードインターバルの存在が耐マルチパス特性の一因として挙げられ、ガードインターバル長が長いほど遅延量の大きいゴーストに対し耐性があることになる。しかしながら、ガードインターバル長と情報ビットレートとはトレードオフの関係にありガードインターバル長が長いほど、情報ビットレートは低くなる。
【0003】
移動体伝送のように伝送路の状況が刻々変化する場合は、運用側にとっては耐マルチパス特性を向上させることも重要であるが、情報ビットレートが低くなることは映像品質の低下につながりこちらも重要な要素であり、各種回路パラメータの選択は慎重にならざるを得ずその分テストも充分に実施する必要がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、従来のOFDM伝送方式ではガードインターバル長と情報ビットレートとの関係を考慮しておらず、耐マルチパス特性が低下したり、情報のスループットが低下したりしていた。
【0005】
本発明は、上記の問題を解決し、OFDM信号の伝送効率を向上させるようにガードインターバル長の長さを設定するデジタル送受信装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の請求項1に係わる発明は、デジタル放送などの本線系データを伝送する本線系データ伝送手段を含む送信装置と前記本線系データを復調する本線系データ復調手段を含む受信装置とを備えるデジタル送受信装置であって、前記受信装置が、前記本線系データから伝送路のステータス系データを生成するステータス系データ生成手段と、前記ステータス系データを前記本線系データとは逆方向に伝送するステータス系データ伝送手段とを備え、前記送信装置が、前記ステータス系データを復調するステータス系データ復調手段と、前記ステータス系データを抽出するステータス系データ抽出手段とを備え、前記本線系データ伝送手段と前記本線系データ復調手段とが、前記ステータス系データを基に複数のガードインターバル長を選択することを特徴とする。
【0007】
また、本発明の請求項2に係わる発明は、前記請求項1記載の前記ステータス系データが、伝送路において発生するマルチパスの遅延量と前記本線系データ復調手段に備えた伝送路復号器から得られるデーターエラー検出信号とをコード化したデータであることを特徴とする。
【0008】
さらに、本発明の請求項3に係わる発明は、前記請求項1記載の前記ステータス系データから算出された遅延量が、前記ガードインターバル長の長さより大きい場合は、前記本線系データ伝送手段に備えたOFDM変調回路及び前記本線系データ復調手段に備えたOFDM復調回路の回路パラメータの設定を、前記ガードインターバル長の長さがさらに長くなるように更新することを特徴とする。
【0009】
さらに、本発明の請求項4に係わる発明は、前記請求項1記載の前記ステータス系データ伝送手段が、電力増幅器とフィルタと周波数変換器と直交変調器とOFDM変調回路と伝送路符号化器とを含んで構成され、前記ステータス系データ復調手段が、伝送路復号器とOFDM復調回路と直交復調器とフィルタ周波数変換器とを含んで構成されることを特徴とする。
【0010】
さらに、本発明の請求項5に係わる発明は、前記請求項1記載の前記複数のガードインターバル長が、ロジック0で表示される第1のガードインターバル長と、ロジック1で表示される第2のガードインターバル長であることを特徴とする。
【0011】
さらに、本発明の請求項6に係わる発明は、前記請求項1記載の前記ステータス系データ抽出手段は、前記送信装置が電源投入された時点ではデフォルト値として設定されているガードインターバル長情報を出力し、前記ステータス系データ生成手段は、前記受信装置が電源投入された時点ではデフォルト値として設定されている前記ガードインターバル長情報を出力することを特徴とする。
【0012】
さらに、本発明の請求項7に係わる発明は、前記請求項1記載の前記ステータス系データ生成手段が、伝送路上にマルチパスが存在する場合に生ずる直接波と遅延波との時間差を計算するためのカウンターを備えていることを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)次に、本発明の第1の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明のデジタル送受信装置の送信装置1のブロック図、図2は本発明のデジタル送受信装置の受信装置のブロック図、図3は本発明のデジタル送受信装置のガードインターバルを付加した本線系データ信号の概念図である。
【0014】
図1を参照すると、送信装置1は、本線系データ伝送手段と、ステータス系データ復調手段と、ステータスデータ抽出器109とを備えている。伝送路符号化器101から電力増幅器108(伝送路符号化器101、OFDM変調回路102、直交変調器103、フィルタ104、105、周波数変換器106、フィルタ107、電力増幅器108)までがデジタル放送などの本線系データ伝送手段である。図1では、フィルタ104、105は分離されているが、分離されていなくてもよい。また、伝送路復号器110からフィルタ116(伝送路復号器110、OFDM復調回路111、直交復調器112、フィルタ113、114、周波数変換器115、フィルタ116)までが、受信装置2から伝送されるステータス系データ復調手段である。図1では、フィルタ113、114は分離されているが、分離されていなくてもよい。
【0015】
入力されたデジタルデータは、伝送路符号化器101にてエネルギー拡散、外誤り訂正符号化、外インターリーブ処理され、OFDM変調回路102へ出力される。OFDM変調回路102では、内誤り訂正、OFDMフレーミング化、内インターリーブ、IFFT変換、ガードインターバル付加等、一連のOFDM変調の基本処理がなされ、直交変調器103で中心周波数f1のIF信号にダウンコンバートされる。IF帯に変調された信号はフィルタ104にて帯域制限および不要波除去されフィルタ105に入力される。フィルタ105はステータス系データのIF信号を分離するために具備され、フィルタ105を通過後、周波数変換器106にて指定のRF周波数F1にアップコンバートされて、RF信号となり、フィルタ107で不要波除去、電力増幅器108で増幅後、空中線系を経て出力される。
【0016】
図2を参照すると、受信装置2は、本線系データ復調手段と、ステータス系データ伝送手段と、ステータスデータ生成器208とを備えている。フィルタ201から伝送路復号器207(フィルタ201、周波数変換器202、フィルタ203、204、直交復調器205、OFDM復調回路206、伝送路復号器207)までは本線系データ復調手段である。図2では、フィルタ203、204は分離されているが、分離されていなくてもよい。また、電力増幅器209から伝送路符号化器216(電力増幅器209、フィルタ210、周波数変換器211、フィルタ212、213、直交変調器214、OFDM変調回路215、伝送路符号化器216)までがステータ系データ伝送手段である。図2では、フィルタ212、213は分離されているが、分離されていなくてもよい。
【0017】
本線系データの復調について図2に示す受信装置2を参照して説明する。受信したRF周波数F1のRF信号は、フィルタ201にて希望周波数成分のみ得られ、周波数変換器202で中心周波数f1のIF信号にダウンコンバートされる。フィルタ203は不要周波数成分を除去するためのものである。フィルタ204も同様の目的で具備している。フィルタ203、204を通過後のIF信号は直交復調器205でベースバンド帯のデジタル信号に変換され、OFDM復調回路206に入力される。OFDM復調回路206では、まずOFDMフレームの同期検出を行い、以降図1に示すOFDM変調回路102と逆の処理がされる。復調されたデジタルデータは、伝送路復号器207で外インターリーブ、外誤り訂正復号、逆エネルギー拡散の順に処理される。
【0018】
続いてステータス系データの伝送について図2を参照して説明する。OFDM復調回路206が出力し得る、伝送路において発生するマルチパスの遅延量情報と伝送路復号器207から得られるデーターエラー検出信号とをコード化したステータス系データを生成するステータスデータ生成器208(ステータス系データ生成手段)の出力データを本線系OFDM復調回路206にフィードバックし、ガードインターバル長に関連する各種回路パラメータを制御する。
【0019】
また、一方でこのステータス系データを伝送路符号化器216にてエネルギー拡散、外誤り訂正符号化、外インターリーブ処理しOFDM変調回路215へ出力する。以降OFDM変調回路215、直交変調器214、フィルタ213、212、周波数変換器211、フィルタ210、電力増幅器209、また図1に示すフィルタ116、周波数変換器115、フィルタ114、113、直交復調器112、OFDM復調回路111までの構成は、RF中心周波数F2およびIF中心周波数f2を除いて本線系データのそれらと同一構成であるため言及しないこととする。
【0020】
図1に示すステータス系データの伝送路復号器110では、受信装置2から伝送されたステータス系データが復元でき、ステータスデータ抽出器109(ステータス系データ抽出手段)でコード化されたステータス系データを抽出し、本ステータス系データによって本線系OFDM変調回路102のガードインターバル長に関連する各種回路パラメータを制御する。
【0021】
次に、本発明の実施の形態の動作について図面を参照して説明する。図1および図2の動作について図1のステータスデータ抽出器109および図2のステータスデータ生成器208を中心に説明する。他の構成に関しては一般的なOFDMデジタル送受信装置に用いられる機能である。
【0022】
まず、送信装置1の電源投入時に図1に示すステータスデータ抽出器109から、例えばガードインターバル長A(図3参照)に相当するロジック0というデータが出力されるとする。OFDM変調回路102は本情報(ロジック0というデータ)を受け取りガードインターバル長Aに準ずる各種回路パラメータで動作する。後述するが、図2に示す受信装置2のステータスデータ生成器208からはガードインターバル長情報を有するデータ以外にデーターエラー検出信号を伝送し、その結果ステータスデータ抽出器109はこれら2つの情報を入力することとなるが、送信装置1の電源投入時、ステータスデータ抽出器109はガードインターバル長情報、データーエラー検出信号を共に無視(マスク)してデフォルト値として設定されているロジック0のガードインターバル長情報を出力するものとする。以降一定時間経過後マスクを解除し、ガードインターバル長情報の監視に入る。
【0023】
ガードインターバル長B(図3参照)に相当するロジック1を抽出した場合は、ステータスデータ抽出器109は、OFDM変調回路102に対してガードインターバル長Bに準ずる各種回路パラメータで動作するよう命令を与える。なお、伝送路復号器110はステータス系データ回線のデーターエラー検出信号を常時ステータスデータ抽出器109へ出力し、データーエラーが認められたときはOFDM変調回路102へのガードインターバル長情報を変更しないよう動作するものとする。
【0024】
一方、受信装置2もデフォルト時(電源投入時のような時)はステータスデータ生成器208からガードインターバル長Aに相当するロジック0というデータを出力し、OFDM復調回路206はガードインターバル長Aに準ずる各種回路パラメータで動作する。同時に伝送路符号化器216に本情報を与え、最終的に受信装置2にて復調されることになる。以降、送信装置1と同様に、一定時間経過後OFDM復調回路206から入力される情報(ガードインターバル長情報)を有効にし、本情報(ガードインターバル長情報)の監視動作にはいるものとする。
【0025】
以上により送信装置1、受信装置2の両方の電源が投入された時点ではそれぞれガードインターバル長Aに準じた回路動作となる。ステータス系データを伝送する回線は送信装置1の各種回路パラメータの制御を支配する重要な回線であるだけに、誤り訂正方式は例えば畳み込み、符号化率1/2、ガードインターバル長も含め付加するなど、伝送路の変動に対し充分耐性のある各種回路パラメータを選択することが肝要である。
【0026】
図2に示すステータスデータ生成器208の動作について具体的に説明する。本線系のOFDM復調回路206には、通常OFDMフレームの同期をとるためのフレーム同期回路およびフレームカウンターが存在し、その一例として送信側で予め挿入された同期用シンボルとの相関を取る方法が知られている。本方法では伝送路上にマルチパスが存在した場合、直接波、遅延波それぞれに対応する相関ピークの検出が可能であり、OFDM復調回路206からピーク検出信号およびフレームパルスを出力し、ステータスデータ生成器208へ入力する。
【0027】
また、ステータスデータ生成器208は、伝送路復号器207より出力されるデーターエラー検出信号も入力する。ステータスデータ生成器208は上述の直接波と遅延波の時間差を計算するためのカウンターを具備し、本カウンターはフレームパルスによりリセットがかかる。直接波に相当するピークの発生をトリガにカウンターの計数を開始し、遅延波に相当するピーク発生時に計数を停止させる。この間の計数値から実際に伝送路で発生している遅延量を算出することができる。以降、フレームパルスでカウンターリセットがかかり同様の動作を繰り返す。
【0028】
設定されているガードインターバル長Aに比べ算出した遅延量の方が大きい場合はガードインターバル長B(A<B)に相当するロジック1を出力し、図1に示すOFDM変調回路102および図2に示すOFDM復調回路206の各種回路パラメータの設定を更新する。ここでOFDM方式ではガードインターバル長以内の遅延波の存在であればデーターエラーへの影響がほとんど無いという背景がある。つまり、OFDM方式では、ガードインターバルと称する伝送信号のレプリカを付加した伝送シンボルを作り、このガードインターバル長より短いマルチパスに関しては、マルチパスの影響を除去することが可能である。
【0029】
(第2の実施の形態)本発明の第2の実施の形態について説明する。第1の実施の形態では2通りのガードインターバル長A、Bについて説明しているが、2通り以上の複数の場合でもガードインターバル長情報ビット数の拡張で容易に対応できる。
【0030】
また、ガードインターバル長の自動選択のみならず、ステータスデータ生成器208での判断基準の情報としてガードインターバル長情報の代わりにデーターエラー検出信号を採用すれば誤り訂正の符号化率(例えば、符号化率1/2、符号率1/3、符号化率5/8など)の自動選択にも応用できる。
【0031】
【発明の効果】
本発明による効果は、伝送路のマルチパス発生状況を監視し、常時最適なガードインターバル長に関する各種回路パラメータを自動選択可能なデジタル送受信装置を提供できることである。通常、運用者は特にマラソンなどの移動体伝送の場合、テストを何度も繰り返し遅延波の発生状況を調査しマルチパスによる回線断が無きようつとめているが、その労力の軽減にも繋がる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のデジタル送受信装置の送信装置のブロック図である。
【図2】本発明のデジタル送受信装置の受信装置のブロック図である。
【図3】本発明のデジタル送受信装置のガードインターバルを付加した本線系データ信号の概念図である。
【符号の説明】
1 送信装置
101 伝送路符号化器
102 OFDM変調回路
103 直交変調器
104、105、107、113、114、116 フィルタ
106、115 周波数変換器
108 電力増幅器
109 ステータスデータ抽出器
110 伝送路復号器
111 OFDM復調回路
112 直交復調器
2 受信装置
201、203、204、210、212、213 フィルタ
202、211 周波数変換器
205 直交復調器
206 OFDM復調回路
207 伝送路復号器
208 ステータスデータ生成器
209 電力増幅器
214 直交変調器
215 OFDM変調回路
216 伝送路符号化器
Claims (7)
- デジタル放送などの本線系データを伝送する本線系データ伝送手段を含む送信装置と前記本線系データを復調する本線系データ復調手段を含む受信装置とを備えるデジタル送受信装置であって、
前記受信装置が、前記本線系データから伝送路のステータス系データを生成するステータス系データ生成手段と、前記ステータス系データを前記本線系データとは逆方向に伝送するステータス系データ伝送手段とを備え、
前記送信装置が、前記ステータス系データを復調するステータス系データ復調手段と、前記ステータス系データを抽出するステータス系データ抽出手段とを備え、
前記本線系データ伝送手段と前記本線系データ復調手段とが、前記ステータス系データを基に複数のガードインターバル長を選択することを特徴とするデジタル送受信装置。 - 前記ステータス系データが、伝送路において発生するマルチパスの遅延量と前記本線系データ復調手段に備えた伝送路復号器から得られるデーターエラー検出信号とをコード化したデータであることを特徴とする請求項1記載のデジタル送受信装置。
- 前記ステータス系データから算出された遅延量が、前記ガードインターバル長の長さより大きい場合は、前記本線系データ伝送手段に備えたOFDM変調回路及び前記本線系データ復調手段に備えたOFDM復調回路の回路パラメータの設定を、前記ガードインターバル長の長さがさらに長くなるように更新することを特徴とする請求項1記載のデジタル送受信装置。
- 前記ステータス系データ伝送手段が、電力増幅器とフィルタと周波数変換器と直交変調器とOFDM変調回路と伝送路符号化器とを含んで構成され、
前記ステータス系データ復調手段が、伝送路復号器とOFDM復調回路と直交復調器とフィルタ周波数変換器とを含んで構成されることを特徴とする請求項1記載のデジタル送受信装置。 - 前記複数のガードインターバル長が、ロジック0で表示される第1のガードインターバル長と、ロジック1で表示される第2のガードインターバル長であることを特徴とする請求項1記載のデジタル送受信装置。
- 前記ステータス系データ抽出手段は、前記送信装置が電源投入された時点ではデフォルト値として設定されているガードインターバル長情報を出力し、前記ステータス系データ生成手段は、前記受信装置が電源投入された時点ではデフォルト値として設定されている前記ガードインターバル長情報を出力することを特徴とする請求項1記載のデジタル送受信装置。
- 前記ステータス系データ生成手段が、伝送路上にマルチパスが存在する場合に生ずる直接波と遅延波との時間差を計算するためのカウンターを備えていることを特徴とする請求項1記載のデジタル送受信装置。
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