JP3581193B2

JP3581193B2 - マルチキャリア変調方式受信機

Info

Publication number: JP3581193B2
Application number: JP16362595A
Authority: JP
Inventors: 満佐々木
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 1995-06-29
Filing date: 1995-06-29
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2019-10-27
Also published as: JPH0918443A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、デジタル信号によって多数の搬送波を変調されて送信された多重信号を受信し復調するマルチキャリア変調方式受信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
音声放送や映像放送などにおいて、マルチキャリア変調方式を用いたデジタル放送が近年注目されている。マルチキャリア変調方式は、周波数分割多重変調方式と称される場合もある。
【０００３】
マルチキャリア変調方式を用いたデジタル放送は、送信すべきデータを多数の搬送波に分割して割当て、割当てられたデータによって各搬送波をそれぞれ変調して多重して送信する放送である。したがって、各搬送波に割当てられ、その搬送波を変調するデータであるシンボル信号は、分割する前の元のデータのシンボル信号よりも低速になり、隣接するシンボル信号間の間隔が長くなる。これによって、マルチキャリア変調方式で変調された放送波は、反射波による遅延時間の影響を受けにくくなる。また、多数の搬送波のうち隣接する搬送波間の間隔はたとえば１ＫＨｚに設定される。すなわち、搬送波１波当たりの帯域幅は従来の放送と比較して狭い。この帯域内では、受信電力の時間的変動などフェージングがほぼ平坦であると見做すことができる。
【０００４】
このような理由によって、マルチキャリア変調方式のマルチパス干渉の影響を受けにくい。本変調方式では、搬送波の数を増すほど、マルチパスによる干渉妨害を抑えることができる。さらに、このデジタル放送では、マルチキャリア変調方式に周波数インタリーブおよび時間的インタリーブを組合わせて、さらにマルチキャリア変調方式を用いた伝送システムの性能を向上させることが考えられている。
【０００５】
マルチキャリア変調方式を用いたデジタル放送のうち、オーディオ放送に関しては、国際電気通信連合の下部組織である無線通信セクタにおいて世界統一勧告が作成され、国際標準が作成されつつある。ヨーロッパでは、ＥＵＲＥＫＡ−１４７プロジェクトなどの移動体向けデジタルオーディオ放送が実用化されつつある。日本においても、７６〜９０ＭＨｚのＦＭ放送帯を用いたデジタル放送の実用化が考えられている。
【０００６】
実用化が考えられているデジタル放送の一つにＢＳＴ（ＢａｎｄＳｐｌｉｔ
Ｔｒａｎｓｍｉｔｉｏｎ）方式のデジタル放送がある。ＢＳＴ方式のデジタル放送では、ブロックと称される狭帯域幅の周波数帯域を複数用いて、マルチキャリア変調方式のデジタル放送を実施する。ブロックは、その周波数帯域をマルチキャリア変調方式で必要とされる帯域幅よりも任意の狭帯域幅に設定することができる。したがって、たとえばＦＭ放送帯など、既存の放送の占有周波数帯域が存在する周波数帯域において、当該デジタル放送を容易に実施することができる。
【０００７】
また、複数の分散されたブロックから搬送波を選ぶので、単一の広帯域幅の周波数帯域を用いて信号を伝送するマルチキャリア変調方式と同様に、マルチパス妨害の影響を受けにくい。したがって、移動体に搭載した受信機において、放送を良好に受信することができる。
【０００８】
各ブロックは、たとえば既存の放送波の占有周波数帯域の間に設定することができる。ゆえに、周波数帯域の周波数利用効率を向上させることができる。また、ブロックを配置する位置が任意に決定できるので、周波数事業の変化に対応することが容易である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述のようにＢＳＴ方式のデジタル放送においては、既存の放送波の存在しない領域に収まる帯域幅のブロックを複数設定し、複数のブロックをまとめて用いて、１つのデジタル放送を実施する。
【００１０】
マルチキャリア変調方式のデジタル放送を受信する受信機においては、たとえば高速フーリエ変換（ＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ；以後、「ＦＦＴ」と略称する）などの数学的手段を用いて信号の復調を行う。ＦＦＴを用いて復調される信号は、所定の間隔を保ち単一の周波数帯域に含まれることが好ましい。ゆえに、このデジタル放送を受信する受信機は、受信した信号を各ブロック毎に個別に復調する必要が生じる。したがって当該受信機には、用いられるブロックの数だけ受信手段や復調手段が必要となる。これによって、受信機が大型化し複雑化する。
【００１１】
さらに、受信機内に受信手段を複数設けると、受信手段の局部発振器から出力される高周波によって、別の系統の受信手段や復調手段にノイズが加わる。
【００１２】
本発明の目的は、ＢＳＴ方式のデジタル放送を受信し復調することができ、かつ受信手段や復調手段の数を減少させることができるマルチキャリア変調方式受信機を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、所定のデータ長を有するＬ（Ｌは整数）個のデータから成るデータ列に基づいてＬ本の搬送波が変調されて多重された多重信号を受信するマルチキャリア変調方式受信機において、
Ｌ本の搬送波はｍ（＜Ｌ；ｍは整数）個の離散した占有周波数帯域から選ばれ、
ｍ個の占有周波数帯域を含む所定の周波数帯域の電波を受信する受信手段と、
受信した電波からｎ（ｎ≧Ｌ；ｎは整数）個のデータを復調する復調手段と、
前記ｍ個の占有周波数帯域の位置を示すデータがストアされるメモリと、
メモリにストアされた位置を示すデータに基づいて、ｎ個のデータからｍ個の占有周波数帯域の電波から復調されたＬ個のデータを選択し、Ｌ個のデータから成るデータ列を再生するデータ再生手段とを含むことを特徴とするマルチキャリア変調方式受信機である。
また本発明は、前記復調手段は、前記所定の周波数帯域よりも狭帯域幅の入力周波数帯域に含まれる電波のみを復調し、
受信した電波のうち、ｍ個の占有周波数帯域に含まれる電波であって入力周波数帯域以外の帯域に含まれる電波を、入力周波数帯域内であって他の占有周波数帯域以外の帯域に含まれるように周波数変換する周波数変換手段をさらに含むことを特徴とする。
また本発明は、前記復調手段は、前記所定の周波数帯域のうち、前記ｍ個の占有周波数帯域に含まれる電波を復調するための演算のみを行うことを特徴とする。
また本発明は、前記データ列には、１または複数の放送信号を所定のデータ長さで分割したデータが含まれ、
前記復調手段は、１または複数の放送信号のうちいずれか１つの放送信号を分割したデータによって変調された搬送波を復調するための演算のみを行うことを特徴とする。
また本発明は、複数の放送信号のうちのいずれか１つの放送信号を選択する放送信号選択手段をさらに含み、
前記復調手段は、放送信号選択手段が操作されたときには、全ての放送信号を復調することを特徴とする。
【００１４】
【作用】
本発明に従えば、マルチキャリア変調方式受信機は、所定のデータ長を有するＬ個のデータから成るデータ列に基づいてＬ本の搬送波が変調されて多重された多重信号を受信する。前記搬送波は、ｍ個の離散した占有周波数帯域から選ばれる。
【００１５】
ｍ個の占有周波数帯域は、マルチキャリア変調方式で用いられる単一の周波数帯域をｍ個に分割して設定される。各帯域の帯域幅は、前記単一の周波数帯域よりも狭い。かつ、ｍ個の占有周波数帯域の帯域幅の和の値は、前記単一の周波数帯域と同程度である。したがってこの多重信号は、単一のマルチキャリア変調方式で変調された多重信号と同様に、マルチパスによる干渉妨害を受けにくい。したがって前記多重信号を用いると、たとえばマルチパスによる干渉妨害を受け易い移動通信などににおいても、信号を良好に受信することができる。また、各占有周波数帯域は、たとえばＦＭ放送帯の既存の放送波の占有周波数帯域が設定されていない空白の領域に設定することができる。
【００１６】
前記受信機の受信手段は、所定の周波数帯域の電波を全て受信する。所定の周波数帯域は、ｍ個の占有周波数帯域を含む単一の周波数帯域である。受信手段において受信された電波は、復調手段に与えられる。復調手段では、まず所定の周波数帯域全域にわたってｎ本の電波をサンプリングする。このサンプリングは、ｍ個の占有周波数帯域内に含まれる多重信号の変調されたＬ本の搬送波をもれなくサンプリングするように行われる。続いて、サンプリングされたｎ本の電波を一括して復調し、ｎ個のデータを得る。
【００１７】
復調されたｎ個のデータには、ｍ個の占有周波数帯域からサンプリングされた搬送波を変調した前記Ｌ個のデータと、ｍ個の占有周波数帯域以外の帯域からサンプリングされた電波から復調された（ｎ−Ｌ）個のノイズであるデータが含まれる。本発明では、分割されたｍ個の占有周波数帯域を含む所定の単一の周波数帯域を復調するべき電波を含む帯域と見なし、本来電波が存在しない帯域においても電波があると仮定して、復調を行う。
【００１８】
このように、離散したｍ個の占有周波数帯域を含む単一の周波数帯域を設定して、この帯域内に所定の間隔をおいて存在する電波をすべて復調するようにすると、ＦＦＴなどの方法で多数の電波を一括して復調することができる。したがって、離散したｍ個の占有周波数帯域によって伝送される多重信号を、ＦＦＴなどを用いて復調を行う１系統の復調手段を用いて復調することができる。
【００１９】
復調されたｎ個のデータはデータ再生手段に与えられる。伝送されたデータ列を再生するためには、復調されたｎ個のデータのうち、ｍ個の占有周波数帯域から復調されたＬ個のデータだけが必要とされる。前記受信機は、ｍ個の離散した周波数帯域の位置を示すデータを、メモリにストアしている。データ再生手段は、前記メモリにストアされたｍ個の占有周波数帯域の位置を示すデータに基づいて、ｎ個のデータからＬ個のデータを選択する。この選択されたＬ個のデータから、伝送されたデータ列を再生する。このように本発明のマルチキャリア変調方式受信機では、ｍ個のブロックに分割して伝送される多重信号を、ｍ個のブロックを含む単一の周波数帯域全域の電波ごと一括して復調した後に、必要なデータを選択して再生する。
【００２０】
これによって、１系統の受信手段および復調手段を用いて、ｍ個の占有周波数帯域に分割された多重信号を受信し復調することができる。従って、受信手段を複数用いることによって、受信手段が互いに干渉しノイズを生じることを防止することができる。また、受信機の部品点数を減少させることができる。
【００２１】
また本発明に従えば、前記復調手段は入力周波数帯域に含まれる電波だけを一括して復調する。入力周波数帯域は復調手段によって一括して処理することができる電波の数および間隔によって設定される。
【００２２】
前記受信機では、入力周波数帯域の帯域幅以上の広帯域に分散されたｍ個の占有周波数帯域を用いて伝送される多重信号を受信することが考えられる。この場合に前記受信機は各電波に周波数変換を施す。すなわち、受信した電波のうち、ｍ個の占有周波数帯域に含まれる電波であって入力周波数帯域以外の帯域に含まれる電波を、周波数変換手段によって、入力周波数帯域内であって他の占有周波数帯域以外の帯域に含まれるように周波数変換する。
【００２３】
マルチパスによる干渉妨害の影響を減少させるためには、ｍ個の占有周波数帯域をできるだけ広帯域幅の周波数帯域に分散させて設定することが好ましい。このとき、多重信号の伝送に用いられるｍ個の占有周波数帯域全体の周波数帯域幅は変更されておらず、ブロック間の間隔などが広げられる。また、占有周波数帯域の帯域幅を狭くして、帯域の数を増加させることもある。復調手段は、広帯域幅の入力周波数帯域全体にわたって電波を復調するけれども、ｍ個の帯域が復調手段で一度に処理することができる入力周波数帯域を越えて分散されている場合は、単一の復調手段では一度に電波を復調することが困難になる。この場合には、受信機は受信手段や復調手段を複数系統備える必要がある。
【００２４】
このような場合に、ｍ個の占有周波数帯域内の電波を周波数変換して、入力周波数帯域内に収まるように移動させる。これによって、占有周波数帯域が入力周波数帯域の帯域幅を越えて分散されていても、１系統の受信手段や復調手段を用いて多重信号の復調を行うことができる。
【００２５】
また、分散された占有周波数帯域間の帯域に含まれる電波を復調したデータは、送信されたデータ列の再生には用いられない。ｍ個の占有周波数帯域の和よりもさらに広帯域に占有周波数帯域が分散されている場合、占有周波数帯域間の帯域が広く、復調手段における処理量が増加することが考えられる。このような場合に周波数変換を行って、占有周波数帯域を分散された状態よりも狭い帯域に集めると、占有周波数帯域間の帯域の帯域幅を分散された状態よりも狭くすることができる。したがって、帯域間の帯域からサンプリングされる電波の数を減少させることができる。ゆえに、復調手段の処理量を減少させることができる。
【００２６】
さらにまた本発明に従えば、前記復調手段は、前記所定の周波数帯域のうち、前記ｍ個の占有周波数帯域に含まれる電波を復調するための演算のみを行う。たとえばＦＦＴなどの数学的手段を用いて多数の電波を一括して復調する場合には、前記所定の周波数帯域からサンプリングされた多数の値を互いに関連させながら、復調の為の演算を行う。このときに、演算の一部には、ある１つの復調結果を得るためにだけ必要な演算が含まれる。
【００２７】
前述したように、復調されたｎ個のデータには、データ列の再生に必要とされない（ｎ−Ｌ）個のデータが含まれる。復調手段では、復調のための演算のうち、Ｌ個のデータの復調に関連する演算だけを行い、（ｎ−Ｌ）個のデータの復調にだけ必要な演算を省略する。これによって、復調手段の処理量を減少させることができる。また、前記演算は、復調手段内の演算回路とメモリとが逐次データをやり取りしつつ実施される。演算の一部を省略すると、演算回路がメモリにアクセスする回数を減少させることができる。したがって、処理時間を短縮することができる。
【００２８】
また本発明に従えば、前記データ列には、１または複数の放送信号を所定のデータ長で分割したデータが含まれる。放送信号は、たとえばオーディオ放送の放送番組の音響データであるような、１まとまりで利用される情報である。このような多重信号を１つ受信すると、その多重信号に含まれる複数の放送信号が同時に再生される。
【００２９】
前記受信機の使用者は、１または複数の放送信号のうちから、いずれか１つの放送信号を選択して利用する。すなわち、１つの放送信号が選択されているときには、他の放送信号は利用されない。さらにまた、多重信号には、放送信号の伝送に用いられないヌルキャリアなどが含まれる。選択された放送信号以外の放送信号を分割したデータやヌルキャリアから復調されたデータは、選択された放送信号を再生する際には利用されない。本発明の受信機の復調手段では、１または複数の放送信号のうち、選択された１つの放送信号を分割したデータによって変調された搬送波を復調するための演算のみを行い、その他の放送信号やヌルキャリアを復調するための演算を省略する。これによって、復調手段の処理量を減少させ、処理時間を短縮することができる。
【００３０】
さらにまた本発明に従えば、前記受信機には、多重信号によって伝送される複数の放送信号のうち、いずれか１つの放送信号を選択する放送信号選択手段が備えられる。受信機１の利用者は、放送信号選択手段を用いて複数の放送信号から利用する放送信号を復調する。また、放送信号選択手段は、たとえばマイクロコンピュータなどによって自動的に操作される構成であっても良い。
【００３１】
使用者が利用する放送番組を選択する場合や、受信機に選択することができる放送番組を設定するプリセットを行う場合には、放送信号受信手段を操作する。このような場合には、利用することができる全ての放送信号を把握するために、一度全ての放送信号を再生したいという要望がある。このために、放送信号選択手段が操作されたときには、復調手段は受信した多重信号に含まれる複数の放送信号を復調するための演算を全て行う。これによって、順次出力する放送信号を切換えるときは、切換えるべき放送信号が既に再生されているので、切換を速やかに行うことができる。
【００３２】
【実施例】
図１は、本発明の第１実施例であるマルチキャリア変調方式受信機１の電気的構成を示すブロック図である。
【００３３】
マルチキャリア変調方式は、所定のデータ長を有するＬ個のデータからなるデータ列に基づいて、Ｌ本の搬送波をそれぞれ変調し、変調された搬送波を多重して変調波を作成する変調方法である。本実施例では、マルチキャリア変調方式として直交周波数分割変調方式（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ；以後、「ＯＦＤＭ方式」と略称する）を用いる。ＯＦＤＭ方式は、周波数利用効率が最大になるマルチキャリア変調方式である。ＯＦＤＭ方式で用いられる搬送波は所定の時間Ｔｓで互いに直交する。時間Ｔｓで直交するとは、Ｌ本の搬送波のうちの任意の２本の搬送波を掛合わせて所定の時間Ｔｓにわたって積分すると値が０になることを示す。
【００３４】
すべての搬送波が直交するように並べられているならば、各搬送波の変調方式は、アナログ変調方式であってもデジタル変調方式のどちらを使うこともできる。本実施例では、直交位相変調（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ；以後「ＱＰＳＫ」と略称する）変調方式を用いる。また、実用化されるデジタルオーディオ放送においては、直交振幅変調（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＡｍｐｌｉｔｕｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ；以後「ＱＡＭ」と略称する）を用いることが考えられている。
【００３５】
ＱＰＳＫ変調方式は、同一周波数で位相差が９０度である２つの搬送波、すなわち互いに直交する２つの搬送波を用い、各搬送波をそれぞれ変調すべきデータであるベースバンド信号によって搬送波の位相を１８０度切換えて変調し、変調された各搬送波を多重して送信すべき変調波を生成する変調方式である。ＱＡＭ変調方式は、互いに直交した２つの搬送波を用い、各搬送波をベースバンド信号によって振幅を変化される振幅変調と位相を変化させる位相変調とを同時に行い、変調された搬送波を多重して送信すべき変調波を生成する変調方式である。
【００３６】
受信機１が受信する多重信号の信号構成を以下に説明する。送信機から送信される多重信号の占有周波数帯域は、ｍ個に分割されている。ｍはＬ以下の整数である。分割された占有周波数帯域であるブロックの帯域幅は、ＯＦＤＭ変調方式で用いられる単一の周波数帯域よりも狭い帯域幅である。ｍ個のブロックは、各ブロックの帯域幅を加算すると、ＯＦＤＭ変調方式で用いられる単一の周波数帯域と同程度の帯域幅を有するように選ばれる。また、各ブロックは既存の放送の占有周波数帯域と重ならないように設定される。
【００３７】
搬送波はＬ本、たとえば１５３６本用いられる。各搬送波の中心周波数と隣接する搬送波の中心周波数との間隔は１ＫＨｚに設定される。１本の搬送波を変調する多数の変調データからなるベースバンド信号は、７６シンボルを１フレームとして構成される。１シンボルには、データを送信する為に用いられる有効シンボルとガードインターバルとが含まれる。
【００３８】
ガードインターバルとは、マルチパス妨害などにおいて、反射波が遅延して送信波と干渉し、シンボル間の直交性が乱されることを防止するために設けられる。受信機では、送信された多重信号への復調するときに、送信シンボルのうち有効シンボルに含まれるデータだけを復調する。このように、信号内にガードインターバルを設けることによって、たとえばマルチキャリア変調方式送信機１から直接送信された直接波以外に、直接波とは別の経路であり直接波が伝送された経路よりも長い経路をたどって搬送波のアンテナに入力された場合において、搬送波の遅延時間がガードインターバルの長さ以下であるならば、マルチパス妨害の影響を排除することができる。したがって、マルチパス妨害の影響を軽減することができる。
【００３９】
搬送波を変調するＬ個の変調データは、たとえば放送番組の放送信号を所定のデータ長で分割したデータから作成される。放送番組はオーディオ放送であっても良く、文字放送などであっても良い。また放送信号は、アナログ信号であっても良く、デジタル信号であってもよい。さらに、複数の放送番組のデータである放送信号を同時に送信するようにしてもよい。複数の放送信号を一括して送信する場合には、予め送信するべき複数の放送信号を、たとえば時分割多重方式などの方法を用いて多重しておいてもよい。
【００４０】
また、Ｌ個の変調データは、放送信号を分割したデータを送信する順番を任意に入換えるインタリーブを施して、時間軸上および周波数軸上において、変調データによって変調された送信信号が、元の放送信号に対し規則的に並ばないように割当てるようにしてもよい。
【００４１】
さらにまた、Ｌ個の変調データには、識別データが含まれていても良い。識別データは、たとえば１フレーム毎にその先頭のシンボルに重畳されるように配置する。識別データには、ｍ個のブロックの位置、インタリーブの実施の有無および方式、放送信号の多重方式、ならびに符号化の形式などを示すデータが含まれる。受信機１は、この識別データに基づいて、多重信号を復調する。
【００４２】
多重信号は、ｍ個のブロックから選ばれたＬ本の搬送波が、前述したＬ個の変調データによってそれぞれ変調されて生成された送信信号を多重して構成される。また、多重信号にはヌルキャリアが含まれる。ヌルキャリアとは、放送信号を分割したデータなどを含まず、電波が発信されない仮想的な変調波である。したがって、多重信号を受信機１で復調し放送信号を再生する際において、ヌルキャリアを除外して復調しても送信されたデータの再生に影響を与えない。ヌルキャリアとして設定される搬送波は、フィルタの通過帯域の端部に一致する周波数帯域に含まれる搬送波や、搬送波の直流成分に影響されやすい周波数が０Ｈｚ近傍である搬送波などである。
【００４３】
図１を参照して、マルチキャリア変調方式受信機１の構成を説明する。
【００４４】
アンテナ４で受信された電波は、増幅回路５で増幅され帯域通過フィルタで濾波された後に、乗算器７，８にそれぞれ与えられる。
【００４５】
アンテナ４で受信される電波のスペクトルを図２に示す。受信される電波のうち多重信号を送信するための占有周波数帯域は、ｍ個、たとえば４個のブロックＷ１〜Ｗ４に分割されている。多重信号は、ブロックＷ１〜Ｗ４に分割されて送信され、それぞれ矩形のスペクトルＦ１〜Ｆ４を示す。ブロックＷ１，Ｗ２間およびブロックＷ３，Ｗ４間には、別の放送の占有周波数帯域Ｗ５，Ｗ６が設定され、その放送波のスペクトルＦ５，Ｆ６が存在する。
【００４６】
帯域通過フィルタの通過帯域を、図２の２点鎖線６で示す。当該フィルタの通過帯域は、ブロックＷ１の最低周波数ｆ１からブロックＷ４の最高周波数ｆ２までの周波数帯域の電波を全て濾波することができる帯域幅に設定される。帯域通過フィルタの通過帯域の帯域幅は（ｆ２−ｆ１）であり、その中心周波数ｆｏは、（（ｆ２−ｆ１）／２）で規定される。この帯域幅はブロックＷ１〜Ｗ４の帯域幅を加算した幅よりも広帯域幅である。当該帯域通過フィルタで濾波された電波には、多重信号の他に別の放送の放送波が含まれる。
【００４７】
帯域通過フィルタから出力される電波に含まれる多重信号は、Ｌ本の搬送波をそれぞれ変調した送信信号を多重した信号である。各搬送波の変調にＱＰＳＫ変調方式やＱＡＭ変調方式が用いられる場合には、各送信信号は同一周波数で位相が９０度異なる２本の搬送波をそれぞれ変調して多重された信号である。すなわち、前記デジタル放送の多重信号は、同一位相のＬ個の変調された搬送波を多重して第１多重信号を構成し、さらに位相の異なる２種類の第１多重信号を多重した構成を有する。乗算器７，８では、高周波である多重信号を低周波の基本信号に変換すると同時に、位相の異なる２種類の第１多重信号を分離する直交変換を行う。
【００４８】
乗算器７では、帯域通過フィルタからの出力と局部発振器９から出力される高周波の信号とが混合されて、第１基本信号を含む低周波の電波が出力される。乗算器８では、帯域通過フィルタからの出力と、局部発振器９からの出力を位相変換器１０において９０度位相が遅らされたまたは進められた出力とが混合され、第１基本信号とは位相が９０度異なる第２基本信号を含む低周波の電波が出力される。基本信号は、各搬送波の中心周波数が最も周波数の低い基本搬送波の周波数の整数倍であるＬ本の搬送波が、対応するＬ個の変調データでそれぞれ変調された信号である。
【００４９】
第１および第２基本信号を含む低周波の電波は、たとえば帯域通過フィルタによって濾波された後に、復調手段１３に与えられる。アンテナ４、増幅回路５、乗算器７，８、局部発振器９、および位相変換器１０は、多重信号を受信して２種類の基本信号を復調手段１３に与える受信手段を構成する。
【００５０】
復調手段１３では、与えられた第１および第２基本信号を含む低周波の電波をそれぞれＦＦＴを用いて演算して、ｎ個の変調データを復調する。ＦＦＴを用いて多数のデータを一括して復調する場合において、基本信号に含まれる各送信信号の中心周波数は、最も低い中心周波数の整数倍である必要がある。ＢＳＴ方式のデジタル放送においては、基本信号がｍ個のブロックに分割されて存在する。本実施例では、各ブロック間にも復調すべき信号が存在すると仮定して、ブロックＷ１の最低周波数ｆ１からブロックＷ４の最高周波数ｆ２までの周波数帯域全域にわたってＦＦＴを用いた復調を行う。
【００５１】
復調手段１３では、乗算器７，８から与えられた低周波の信号をサンプリングする。サンプリング間隔は、たとえば１ｋＨｚに設定され、多重信号に含まれるＬ個の送信信号を含むｎ個の復調すべき信号を得る。ｎ個の復調すべき信号をＦＦＴを用いて一括して復調し、ｎ個の復調データを得る。ｎ個の復調データは、データ再生手段であるデータ変換手段１５に与えられる。データ変換手段１５では、ｎ個の復調データから、送信された放送信号を再生する。
【００５２】
図３（１）は、復調手段１３から出力されるｎ個の復調データの復調データ列を示す図である。ブロックＷ１〜Ｗ４に含まれる電波からＬ個の復調データが復調される。Ｌ個の復調データは、各ブロックＷ１〜Ｗ４に対応して、復調データ群ｓ１〜ｓ４に分割されて存在する。復調データ群ｓ１，ｓ２間、復調データ群ｓ２，ｓ３間、および復調データ群ｓ３，ｓ４間には、それぞれブロックＷ１〜Ｗ４以外の帯域に含まれる信号から復調された復調データを含む復調データ群ｓ５〜ｓ７が介在されている。
【００５３】
復調データ群ｓ５〜ｓ７に分割されて含まれる（ｎ−Ｌ）個の復調データは、たとえば別の放送の電波をサンプリングして復調して得たノイズデータであり、多重信号を用いて伝送された放送信号とは無関係なデータである。データ変換手段１５では、ブロックＷ１〜Ｗ４以外の帯域から復調された復調データだけを選択して、他の復調データを除去する。図３（２）は、ノイズデータを除去して得られたＬ個の復調データから成る復調データ列を示す図である。この復調データ列には、復調データ群ｓ１〜ｓ４だけが含まれる。
【００５４】
データ変換手段１５では、選択されたＬ個の復調データに直並列変換を施す。さらに、変換されている放送信号にインタリーブが施されている場合には、インタリーブを解除して、データの並び方を元の状態に戻す。これによって、搬送波を予め定める変調方式で変調することができる信号に変換されている放送信号を再生する。たとえば搬送波をＱＰＳＫ変調方式で変調する場合、１つの搬送波を変調することができる信号とは、［１」と「−１」の２値で構成されるデジタル信号である。当該デジタル信号は、「１」と「０」との２値で構成されるデジタル信号のうち、たとえば「１」は「１」に対応し、「−１」は「０」に対応する。再生された変換されている放送信号は、復号手段１７に与えられる。さらに、変換されている放送信号は、制御手段１９にも与えられる。
【００５５】
復号手段１７では、データ変換手段１５で再生された変換されている放送信号を、「１」および「０」の２値からなるデジタル信号に変換して、放送信号を再生する。さらに放送信号がオーディオ放送などアナログ信号である場合は、デジタル信号をデジタル／アナログ変換回路を用いてアナログ信号に変換する。再生された放送信号は、データ処理手段２３に与えられる。また、複数の放送信号が同時に伝送されているときには、使用者が選択した１つの放送信号だけをデータ処理手段２３に与える。
【００５６】
制御手段１９は、変換されている放送信号から、識別データを再生する。制御手段１９は、再生された識別データに基づいて、識別データ以後に送信された信号についてデータ変換手段１５や復号手段１７での処理を制御する。たとえば、データ変換手段１５は、識別データからインタリーブの有無や方式に関するデータを得て、このデータに基づいてインタリーブを解除する。また、ｍ個のブロックの位置を示すデータに基づいて、ｎ個の復調データから各ブロックに含まれる復調データを選択し、無関係な復調データを除去する。復号手段１７では、符号化の形式を示すデータに基づいて、放送信号を復号する。
【００５７】
制御手段１９には、識別データをストアするメモリ２０が備えられる。また、ｍ個のブロックの位置や、多重信号の変調方式など、識別データによって得られるデータは、使用者が直接受信機１に入力するようにしても良い。また、べつの手段によってメモリ２０にストアするようにしても良い。
【００５８】
また制御手段１９には、放送信号選択手段２１からの出力が与えられる。放送信号選択手段２１にはたとえば入力キーなどの操作手段が備えられる。使用者は操作手段を操作して、伝送された複数の放送信号の中から、利用したい放送信号を選択する。放送信号選択手段２１は、使用者が選択した放送信号を示す出力を制御手段に与える。制御手段１９は、放送信号選択手段２１の出力に従って、復号手段１７で放送信号を選択する動作を制御する。
【００５９】
データ処理手段２３では、放送信号を受信機の使用者に提示できる態様に変換して出力する。たとえば放送信号が音声放送のデータであれば、音響化してスピーカ２５から音響として出力する。また送信データが文字放送データであれば、文字出力手段２６において、文字を目視表示させる。
【００６０】
このように本実施例のマルチキャリア変調方式受信機１では、ｍ個のブロックに分割して伝送される放送信号を、ｍ個のブロックを含む単一の周波数帯域全域の電波ごと一括して復調した後に、必要なデータを選択して再生する。これによって、１系統の受信手段および復調手段を用いて、ｍ個のブロックに分割された多重信号を受信し復調することができる。従って、受信手段を複数用いる場合において、受信手段が互いに干渉しノイズを生じることを防止することができる。さらに、受信機の部品点数を減少させることができる。
【００６１】
ＢＳＴ方式のデジタル放送では、ｍ個のブロックができるだけ広帯域に分散されて設定していることが好ましい。このために、たとえば図４に示すように、第１のデジタル放送のブロックＷ１１〜Ｗ１３と、第２のデジタル放送のブロックＷ１４，Ｗ１５とが混在し、第１のデジタル放送の多重信号のスペクトルＦ１１〜Ｆ１３と、第２のデジタル放送の多重信号のスペクトルＦ１４，Ｆ１５とが混在することが考えられる。
【００６２】
本実施例のマルチキャリア変調方式受信機１においては、復調手段１３で復調されるｎ個の復調データのうち、ｍ個のブロックに含まれる電波から復調されたＬ個の復調データだけが、放送信号の再生に必要とされる。すなわち、復調手段では、ブロックＷ１１の最低周波数ｆ１１からブロックＷ１３の最高周波数ｆ１２までの周波数帯域に含まれる電波を全て復調するけれども、ブロックＷ１１の最高周波数ｆ１３からブロックＷ１２の最低周波数ｆ１４までの周波数帯域の電波から復調される復調データは、放送信号の再生に用いられない。
【００６３】
本実施例の復調手段１３では、ブロックＷ１１〜Ｗ１３の多重信号を復調するための演算だけを実行し、周波数ｆ１３，ｆ１４で規定される、ブロックＷ１４を含む周波数帯域の電波を復調するための演算を省略する。ｍ個のブロック間に介在される別の放送がアナログ信号であったり、ｍ個のブロック間に別の放送が存在しない場合においても、同様に演算を省略する。
【００６４】
また、デジタル放送では、ｍ個のブロックを用いて伝送される単一の多重信号を用いて、複数の放送信号を同時に伝送することができる。受信機１の使用者は、当該デジタル放送の多重信号から複数の放送信号を同時に得ることができる。放送信号がオーディオ放送の信号などである場合、使用者は複数の放送信号のうちのいずれか１つを選択して聴取する。したがって、１つの放送信号が選択されているときには、他の放送信号は利用されない。さらにまた、多重信号には、放送信号の伝送に用いられないヌルキャリアなどが含まれる。本実施例の復調手段１３では、多重信号に含まれる、選択された１つの放送信号が分割されたデータによって変調された送信信号を復調するための演算だけを実行し、他の送信信号を復調するための演算を省略する。
【００６５】
復調手段１３がＦＦＴを用いて電波の復調を行う手段であるときに、前述したように信号を復調するための演算を省略するには、ＦＦＴのバタフライ演算の一部の点における演算を停止させる。図５はＦＦＴのバタフライ演算を説明するための流れ図である。
【００６６】
図５は、搬送波の本数が４本であるときのＦＦＴの流れ図である。白丸は演算が行われる演算点を示し、矢印は各演算点で演算された値が与えられる先をしめす。演算点ｘ１〜ｘ４には、サンプリングして得られた電波のレベルなどの値が与えられる。演算点ｙ１〜ｙ４からは、ＦＦＴによって復調された復調データが出力される。演算点ｚ１〜ｚ４は、演算点ｘ１〜ｘ４から出力される値に基づいて演算が行われる点である。
【００６７】
たとえば、演算点ｙ１から出力される値は、演算点ｚ１，ｚ２から与えられる値に基づいて演算される。演算点ｚ１から出力される値は、演算点ｘ１，ｘ３から与えられる値に基づいて演算される。演算点ｚ２から出力される値は、演算点ｘ２，ｘ４から与えられる値に基づいて演算される。すなわち、演算点ｙ１から出力される値は、演算点ｘ１〜ｘ４全ての値に基づいて演算される。同様に演算点ｙ２〜ｙ４から出力される値も、演算点ｘ１〜ｘ４の値に基づいて演算される。
【００６８】
このような演算のうち、演算点ｚ１，ｚ２で演算された値は、演算点ｙ１，ｙ２だけに与えられる。同様に、演算点ｚ３，ｚ４で演算された値は、演算点ｙ３，ｙ４にだけ与えられる。したがって、演算点ｙ３，ｙ４から出力される演算結果が選択した放送信号のデータ以外の復調データであり、復調データが放送信号の再生において無関係である場合には、２点鎖線３０で示す部分の各演算点の演算を停止しても、他の演算点の演算において影響を生じない。したがって、２点鎖線３０内の演算点での演算を停止させてもよい。このように、ＦＦＴのバタフライ演算の一部を省略することによって、復調手段１３における処理時間を短縮することができる。
【００６９】
多重信号の復調は、たとえば高速フーリエ変換などの数学的手段を用い、ＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｓｅｓｓｏｒ）などの回路において演算させて行う。ＤＳＰは、高速フーリエ変換以外にも様々な処理において用いることができる。したがって、復調に必要な時間を短縮することによって、余った時間にＤＳＰに別の処理を実行させることができる。これによって、ＤＳＰを効率よく利用することができる。
【００７０】
さらにまた、本実施例の受信機１を用いて複数の放送信号を復調している場合に、聴取する放送番組を選択することや、受信機に選択することができる放送番組を設定するプリセットを行うことがある。このときには、全ての放送番組を聴取したいという要望がある。このために、放送信号選択手段２１が操作されたときには、放送信号を復調するための演算を全て行うようにしてもよい。このときにも、ｍ個のブロック以外の帯域に含まれるデータを復調する演算は省略するようにしてもよい。
【００７１】
図６は、本発明の第２実施例であるマルチキャリア変調方式受信機３１の電気的構成を示すブロック図である。受信機３１は、図１のマルチキャリア変調方式受信機１と類似の構成を有し、同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。
【００７２】
多重信号は、ｍ個のブロックに分散されて送信される。ｍ個のブロックは、前述したように広帯域幅の周波数帯域に分散して設定されている。復調手段１３では、ｍ個のブロックを含む広帯域幅にわたって電波を復調するけれども、ｍ個のブロックが復調手段１３で一度に処理することができる周波数帯域を越えて分散されている場合は、受信手段や復調手段を２系統準備する必要がある。
【００７３】
マルチパスによる干渉妨害の影響を減少させるためには、ｍ個のブロックをできるだけ広帯域幅の周波数帯域に分散させることが好ましい。このとき、多重信号の伝送に用いられるｍ個のブロック自体の周波数帯域幅は変更されておらず、ブロック間の間隔が広げられている。
【００７４】
本実施例では広い帯域に分散されて送信される多重信号を、復調手段１３の入力周波数帯域に収まるように周波数変換する。入力周波数帯域とは、復調手段１３において一度に処理することができる周波数帯域を示す。
【００７５】
図６の受信機３１において、アンテナ４で受信された電波は増幅回路５で増幅され、帯域通過フィルタで濾波された後に、乗算器３２，３３に与えられる。乗算器３２，３３では、帯域通過フィルタの出力と局部発振器３５，３６から出力される周波数の異なる高周波の信号とがそれぞれ混合されて周波数変換される。乗算器３２，３３からの出力は、加算器３８で加算されて増幅回路３９で増幅された後、乗算器７，８に与えられて直交変換される。
【００７６】
たとえば、図７に示すように、ブロックＷ２１〜Ｗ２４を用いて伝送される多重信号のスペクトルＦ２１〜Ｆ２４が、入力周波数帯域Ｗ２５よりも広帯域幅に分散されているときには、帯域Ｗ２５の外に配置されるブロックＷ２３，Ｗ２４に含まれる信号を周波数変換して、帯域Ｗ２５内に含まれるように周波数変換する。このとき、周波数変換後のブロックＷ２３ａ，Ｗ２４ａのスペクトルＦ２３ａ，Ｆ２４ａの位置は、帯域Ｗ２５内であって、他のスペクトルＦ２１，Ｆ２２と重ならない位置に設定される。
【００７７】
このような周波数変換を行うには、まず、局部発振器から周波数変換前のブロックＷ２３，Ｗ２４の基準の周波数ｆ２１と周波数変換後のブロックＷ２３ａ，Ｗ２４ａの基準の周波数ｆ２２との差の値の周波数（ｆ２１−ｆ２２）を出力し、乗算器において、帯域通過フィルタからの出力と混合して周波数変換する。周波数変換された電波と、周波数変換されていない電波とを加算器で加算し、帯域Ｗ２５に含まれる電波だけを帯域通過フィルタで濾波すると、入力周波数帯域Ｗ２５内にスペクトルＦ２１，Ｆ２２，Ｆ２３ａ，Ｆ２４ａが含まれた信号が出力される。
【００７８】
これによって、入力周波数帯域よりも広帯域幅の周波数帯域に分散される多重信号を、１系統の受信手段および復調手段を用いて復調することができる。また、図６の受信機３１では、電波を周波数変換して加算した後に直交変換を行っているけれども、周波数変換と同時に直交変換を行っても良い。周波数変換と直交変換とを同時に行うことによって、直交変換に用いられる局部発振器を削除することができるので、さらに部品点数を減少させることができる。
【００７９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、マルチキャリア変調方式受信機は、マルチキャリア変調方式によって生成された多重信号を受信する。多重信号を伝送する周波数帯域は、ｍ個に分割され、分割される前の周波数帯域よりも広帯域に分散されている。分散されたｍ個の周波数帯域の位置を示すデータは、受信機のメモリにストアされている。
【００８０】
前記受信機は、分割されたｍ個の占有周波数帯域を含む所定の周波数帯域を復調するべき電波を含む帯域と見なして、帯域内の電波を全て受信し復調した後に、必要なデータを選択して伝送されたデータ列を再生する。これによって、離散したｍ個の占有周波数帯域に分割されて伝送される多重信号を、ＦＦＴなどを用いた１系統の受信手段およに復調手段を用いて復調することができる。ゆえに、分割された多重信号を受信するための複数の受信手段が、互いに干渉しノイズを生じることを防止することができる。また、受信機の部品点数を減少させることができるので、受信機を小型化することができる。したがって、受信機の製造コストを低減させることができる。
【００８１】
また本発明によれば、前記受信機は、受信した多重信号を、分散された帯域を所定の帯域幅に収まるように周波数変換する。これによって、復調手段が一度に処理することができる帯域幅以上の広帯域に分散されて伝送される多重信号を、当該復調手段だけを用いて復調することができる。同時に、送信された多重信号以外の電波を含む帯域を狭くして、復調手段において復調すべき電波の数を減少させることができる。また、復調手段と周波数変換手段とを比較すると、周波数変換手段のほうが構成が容易であり、製造コストも安価である。したがって、復調手段を複数用いる場合と比較して、受信機の構成を簡略化し、製造コストを低下させることができる。
【００８２】
さらにまた本発明によれば、前記復調手段は、前記所定の周波数帯域のうち、前記ｍ個の占有周波数帯域に含まれる電波を復調するための演算のみを行う。
【００８３】
また本発明によれば、前記復調手段は、複数の放送信号やヌルキャリアが含まれる多重信号のうち、選択されたいずれか１つの放送信号を再生するためのデータを復調するための演算だけを行う。このように、受信機１の使用者が選択し利用しようとする多重信号や放送信号だけを復調するための演算だけを行うので、復調手段の処理量や処理時間を減少させることができる。したがって、たとえば復調手段の演算回路を別の演算に用いることもできるので、回路を効率よく使用することができる。
【００８４】
さらにまた本発明によれば、前記復調手段は、放送信号選択手段が操作されたときには、多重信号に含まれる複数の放送信号のデータを全て復調する。これによって、たとえば利用する放送信号を短時間で切換えるときなどにおいて、切換を速やかに行うことができる。したがって、放送信号の切換の操作性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例であるマルチキャリア変調方式受信機１の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】アンテナ４で受信される電波のスペクトルを示すグラフである。
【図３】復調手段１３から出力されるｎ個の復調データの復調データ列を示す図、およびノイズデータを除去して得られたＬ個の復調データから成る復調データ列を示す図である。
【図４】第１のデジタル放送のブロックＷ１１〜Ｗ１３、および第２のデジタル放送のブロックＷ１４，Ｗ１５の配置を説明するためのグラフである。
【図５】ＦＦＴのバタフライ演算の流れ図である。
【図６】本発明の第２実施例であるマルチキャリア変調方式受信機３１の電気的構成を示すブロック図である。
【図７】周波数変換前のデジタル放送のブロックＷ２１〜Ｗ２４と、周波数変換後のブロックＷ２１，Ｗ２２，Ｗ２３ａ，Ｗ２４ａと、入力周波数帯域Ｗ２５との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１，３１マルチキャリア変調受信機
４アンテナ
５増幅回路
７，８；３２，３３乗算器
９；３５，３６局部発振器
１０位相変換器
１３復調手段
１５データ変換手段
１９制御手段
２０メモリ
２１放送信号選択手段
３８加算器

Claims

所定のデータ長を有するＬ（Ｌは整数）個のデータから成るデータ列に基づいてＬ本の搬送波が変調されて多重された多重信号を受信するマルチキャリア変調方式受信機において、
Ｌ本の搬送波はｍ（＜Ｌ；ｍは整数）個の離散した占有周波数帯域から選ばれ、
ｍ個の占有周波数帯域を含む所定の周波数帯域の電波を受信する受信手段と、
受信した電波からｎ（ｎ≧Ｌ；ｎは整数）個のデータを復調する復調手段と、
前記ｍ個の占有周波数帯域の位置を示すデータがストアされるメモリと、
メモリにストアされた位置を示すデータに基づいて、ｎ個のデータからｍ個の占有周波数帯域の電波から復調されたＬ個のデータを選択し、Ｌ個のデータから成るデータ列を再生するデータ再生手段とを含むことを特徴とするマルチキャリア変調方式受信機。
前記復調手段は、前記所定の周波数帯域よりも狭帯域幅の入力周波数帯域に含まれる電波のみを復調し、
受信した電波のうち、ｍ個の占有周波数帯域に含まれる電波であって入力周波数帯域以外の帯域に含まれる電波を、入力周波数帯域内であって他の占有周波数帯域以外の帯域に含まれるように周波数変換する周波数変換手段をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のマルチキャリア変調方式受信機。
前記復調手段は、前記所定の周波数帯域のうち、前記ｍ個の占有周波数帯域に含まれる電波を復調するための演算のみを行うことを特徴とする請求項１記載のマルチキャリア変調方式受信機。
前記データ列には、１または複数の放送信号を所定のデータ長で分割したデータが含まれ、
前記復調手段は、１または複数の放送信号のうちいずれか１つの放送信号を分割したデータによって変調された搬送波を復調するための演算のみを行うことを特徴とする請求項１記載のマルチキャリア変調方式受信機。
複数の放送信号のうちのいずれか１つの放送信号を選択する放送信号選択手段をさらに含み、
前記復調手段は、放送信号選択手段が操作されたときには、全ての放送信号を復調することを特徴とする請求項４記載のマルチキャリア変調方式受信機。