JP3892911B2 - デジタル信号を伝送する方法 - Google Patents

Description

本発明は、デジタル信号を、特にＡＭバンドにおいて伝送する方法に関し、このとき伝送するデータブロックに対して、多段式の変調、好ましくは３２ＡＰＳＫまたは６４ＡＰＳＫが使用される。
デジタル方式の放送伝送においては、効率を上げるために６４ＡＰＳＫ（振幅位相偏移キーイング）などの多段変調式の方法を使用しなければならない。しかしながら、この多段変調式の方法には、欠陥があり、それは、すでに僅かであるが存在している妨害信号が、受信されたデータを歪曲してしまうことである。この問題を解決するために、１つには、送信パワーを相応に高く選定することによって、パワーがより低い妨害信号を抑制する方法がある。他の方法として、受信サイドに、妨害抑制システムを使用して、フィルタ処理によって受信された信号から妨害信号が除去される。この方法による長所は、送信サイドの稼動に要するパワーがより少なくなることにある。
文献 “適応ノイズの消去：原理と応用”，ビー．ウィドロウ等のＩＥＥＥの議事録，６３巻，Ｎｏ．１２，１９７５年１２月，１６９２〜１７１６頁に、デバイスの構造に関する記載があるが、受信サイドに２つの信号入力入口が設けられている。第１信号入力入口には、妨害信号を含む有効信号が入る。第２信号入力入口には、妨害信号だけが存在する。この第２信号入力入口に入る妨害信号は、適応フィルタによって処理されて、そして第１信号入力入口において受信された信号から減算される。その結果として、次に処理される有効信号が取り出せる。
この妨害抑制システムには欠点があるが、それは費用を要する、従って高価な適応フィルタを使用しなければならないことである。その他に必要とされることは、妨害信号を、絶えず単独で測定できるようにすることである。従って、このようなシステムを放送の分野に適用することはできない。
従って、本発明の課題は、簡易な手段によって妨害信号抑制を可能とするようなデジタル信号の伝送方法を提供することである。
この課題は、請求項１の特徴に示される方法によって解決される。受信サイドにおける妨害信号の測定が、時間による周期で行われ、そして測定から得られた一定の妨害信号を、受信信号から減算する操作を行うことによって、デバイスを簡潔な構造にすることが可能になり、構造に特別な適応フィルタを設ける必要がなくなる。その上さらに、伝送されたデータチェーンから妨害信号が、分離されて定常的に存在することが避けられる。
特に有利な点であることが明らかにされたが、それぞれの伝送されるデータブロックに、試験用シーケンスと名付けられ、低段変調による処理をした２進法データの順序列を、例えば、２ＰＳＫ変調を用いて予め挿入することができる。試験用シーケンスを疑似ランダム順序列として選ぶことが好ましく、これは十分に長くて定常成分に欠けるものである。この低段変調方法を使用することによって、受信サイドにおける簡潔な方法によって、あるいはクロックを、あるいはその位相位置を誘導することが可能になるが、これはデータブロック処理に是非とも必要とされる事項である。
妨害信号を検出するためには、試験用シーケンスの間隔を選定し、そして決定することを優先する。本来の２進法データが、検出の際に相殺されることによって、妨害信号だけが残り、これは次の段階で受信サイドのデータ信号によって除去される。
その他本発明の有利な形態においては、伝送された信号順序列には、いわゆるギャップがあり、ギャップが存在する場合には、送信機から送信することはできない。このギャップは、周期的に繰り返されて、受信機で妨害信号を測定するために使用される。
その他の本発明に有利な形態は、他の従属請求項に記載される。
ここで本発明を、図との関連において実施形態によって詳しく説明する。以下の図を使用する。
図１ａは、送信機の機能ブロック図である。
図１ｂは、受信機の機能ブロック図である。
図２は、本発明の方法を説明するための幾つかの線図である。
（従来の）ＡＭバンド（放送バンド）におけるデジタル伝送に際して、従来からある９ｋＨｚのチャネルラスタが、必要あって使用されている。当然のことながら１０ｋＨｚのチャネルラスタの領域にも使用されるが、このとき伝送できるデータ速度は、約１１％ほど上昇する。改良されたオーディオ特性および／または付加データに対する高速度が目標とされる。単一キャリヤ方式における受信サイドは、例えば、使用したバンド幅についての情報を、伝送されたデータの特定なセグメントから、例えば、試験用シーケンスから取り出している。
本発明においては、基本的にデータチェーンが伝送されるが、これには図２に示すように、それぞれ異なって交番する順序列がある。まず最初に「データブロック」と名付けられる順序列が挙げられるが、この中でデジタル化された有効信号が伝送される。すでに述べたように、有効信号の２進法データについては、多段変調による、例えば、６４ＡＰＳＫ変調による処理を施す。データブロックは、同様にすでに述べたような試験用シーケンスを前提としていて、その２進法データは、異なる情報を含み、この情報は、受信サイドにおける有効信号の回復に必要とされる。データブロックのデータに対して、試験用シーケンスのデータは、例えば、２ＰＳＫ方法によるような低段式に変調されている。
試験用シーケンスとデータブロックの与えられた順序列は、周期的に繰り返され、このとき試験用シーケンスは、毎秒２５回の送信を優先している。
さらに周期の間隔が、例えば、毎秒１回のように拡大されると、データブロックは、「ギャップ」と名付けられた順序列によって置き換えられる。この時間セグメントの中においては、送信サイドから情報を送ることができないために、受信サイドは、存在する妨害信号だけを受け取る可能性がある。
受信機における幾つかの機能は、試験用シーケンス自体に帰属する。例えば、試験用シーケンスは、アナログまたはデジタルによる伝送に関わらず情報を含んでいる。デジタルによる伝送の場合には、受信機は、付属的に調整されたチャネル幅を知ることができる。さらに試験用シーケンスから、信号の正確な振幅の他に、キャリヤの正確な周波数、その正確な位相、そしてクロックの正確なタイミングが定められる。これらの情報は、復調にとって必要とされる。それによって、従来から使用されていた位相同期ループが省かれる。さらに伝送チャネルのインパルス応答およびチャネルの伝送関数が定められ、そのために受信データを等化するために適応イコライザを調整することが可能になる。これによって単一キャリヤ方式のデジタル伝送において「シングル周波数ネットワーク」の機能をもたすことが可能になるが、それはこの受信機が、他の送信機からくるエコーおよび信号を区別しないからである。
存在する妨害信号を、試験用シーケンスによって測定することが最終的に可能になる。妨害信号としては、同一のチャネルで作動するＡＭ送信機から発せられる妨害キャリヤが考えられる。この妨害キャリヤの周波数は、チャネルバンド幅のほぼ中間にあるが、これは放送用の送信機が、通常、送信を、非常に高い正確さをもつ周波数で行うからである。数値と位相による妨害キャリヤの定量は、ここで以下のようにして行う。
（デジタル）送信機に疑似ランダム順序列を発生させて、低段式の変調方法を用いて、ここでは２ＰＳＫによって処理して、そして送信する。疑似ランダム順序列としては、２進法データの順序列が挙げられるが、これには繰り返しがなく、平均して零となり、従って定常成分をもたない。図２において、１または−１の値をもつ順序列を図式的に示すが、これは平均すると零が得られ、従って順序列には定常成分がない。同様に図２に示される２ＰＳＫ線図において、−１のデータは、ｘ軸上で左の向かう指示線として、＋１のデータは、右の向かう指示線として、示される。この場合に、いわゆる決定しきい値は、ｙ軸と重なり合う。この理想的な場合においてだけ受信機に達する信号が、妨害キャリヤ信号と重畳して、この信号は、２ＰＳＫ線図において破線による、Ｓで表した矢印を用いて示されている。受信機においては、従ってＲで表された信号が、−１と１のデータを含むものである。受信された信号Ｒは、ここで充分に長い時間をかけて受信機において検出される。すでに述べたように２進法データの−１および１は、平均して相殺されるために、検出後に妨害キャリヤＳが得られる。次にデータブロックの受信に際して、この妨害キャリヤは、受信データから減算されるので、結果として妨害キャリヤから分離された有効信号が出てくる。
妨害キャリヤは、それ自体として周波数と位相に関する変化が非常に少ない事実に基づいて、今回の場合、測定された妨害キャリヤ信号を、時間的に遅延して受信されるデータの場合に使用することが可能になる。
妨害キャリヤの周波数が、チャネルの中間周波数から外れる場合には、妨害キャリヤ信号Ｓを連続して２つ測定することによって差分角度が計算される。この差分角度を、次に２つの測定の間にあるクロックの数で割ると、結果としてクロック当たりの角度変化が得られる。これによってデータブロックのそれぞれのデータに対して妨害キャリヤ信号が計算される。走査理論によれば本方法を用いて差分周波数が得られるが、これは試験用シーケンスの順序列周波数から得られた値の１／２に相当する。毎秒２５の試験用シーケンスを用いると、これから整定に要する±１２．５Ｈｚの差分周波数が得られる。放送用送信機においてキャリヤ信号の周波数変動が少ないことによって、この方法を、ただちにこの種の妨害キャリヤに使用することができる。
差分周波数が、この値を超える場合には、これは、例えば、受像スクリーンまたは主電源回路から発生する妨害の場合に相当しているが、妨害抑制を次のようにして行う。
以下において妨害線と名付けられる妨害信号は、キャリヤから±４．５ｋＨｚまでの範囲内に存在することができる。この限界は、前に述べたデジタル信号のバンド幅の限界に相当する。このような妨害線が、伝送されたデータブロックの信号に影響を与える限りにおいて、妨害線も、送信ギャップにおける測定が可能であることから出発しなければならない。従って妨害線を検定するために、周期ギャップにおいて妨害信号の測定が行われ、そして相関関係を用いて妨害線の周期が定められる。引き続いて得られた妨害線のランダム抽出検査が、周期的に続けられる。このときＩ部分とＱ部分について分離した相関関係を求めなければならないが、これによって位相回転が把握される。所属するデータブロックに関して妨害線の正確な位置と大きさを定めるために、引き続いてそれぞれの試験用シーケンスの中で更新した相関関係が求められる。次のその都度伝送されたデータブロックのデータから、補間法によって求められた付属する妨害値が減算される。このようにして有効信号は、例えば、受像スクリーンまたは主電源回路に見られる妨害信号からも分離される。
図１において記載した方法を明瞭化するために、機能的ブロック図を記載するが、ここで図１ａは送信機、図１ｂは受信機を表す。送信機Ｓに、例えば、アナログ−デジタル変換器によってデジタル化された有効信号の２進法データが、導入され、ここで６４ＡＰＳＫ変調器によって相当する変調の形式へと変化する。試験用シーケンスは、２ＰＳＫ変調器によって作製され、この変調器は、受信機に重要な情報変調の他に、疑似ランダム発生器によって作られた２進法によるデータ順序列を変調する。このデータ順序列は、十分に長くなるように選ばれて、そしてなお定常成分がないために、この２進法データを平均すると、予め定められた値に、好ましくは零になる。
２つの変調器は、その信号をマルチプレクサに伝送するが、このマルチプレクサは、図２に示すようにシーケンスの順序列を作り、ここでデータブロック順序列と試験用シーケンスの間にそれぞれギャップができる。
受信機においては、ここでは伝送している間に妨害を受けたデータチェーンが、デマルチプレクサに導かれるが、このデマルチプレクサは、それぞれ個々の順序列を分離して、データ順序列または試験用シーケンスを、それぞれ相当する復調器へと導入する。評価デバイスは、試験用シーケンスから、正確なキャリヤ周波数、その位相、並びに正確なクロックおよびクロックの位相位置を導き出すが、これらは伝送されたデジタルデータの回復に必要とされるものである。評価の実施が行えるようにするために、同一の疑似ランダムデータ順序列が、送信機の場合と同じように評価デバイスに導入される。
その他の評価デバイスは、妨害信号を決定するために、試験用シーケンスから特定の平均セグメントを取り入れる。この妨害信号は、次に減算デバイスに誘導され、この減算デバイスは、妨害を受けているデータ信号から妨害信号を除去する。
ギャップの間で受信機によって受信された妨害信号は、測定デバイスに入る。この測定信号は、次に相関デバイスへと導入され、このデバイスは、先立って行われた測定による測定信号から妨害信号を決定して、これを次に減算デバイスに誘導する。このとき減算デバイスのアウトプットにおいて、妨害が除かれた有効信号を使用に供することができる。

Claims (8)

1. キャリア上に変調されたデジタル信号の伝送方法において、
   試験用シーケンスが有効信号と周期的に交互に伝送され、妨害キャリアが受信された前記有効信号から減算され、前記試験用シーケンスが、前記妨害キャリアを決定するべく、定常成分を基本的に有していないことを特徴とする伝送方法。
2. 前記試験用シーケンスが低段変調されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ２ＰＳＫ変調が、前記試験用シーケンスに対して使用されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記有効信号の伝送のために、多段式の変調、好ましくは３２ＡＰＳＫまたは６４ＡＰＳＫが使用されることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の方法。
5. 前記試験用シーケンスが、基本的に定常成分を有しないようにするために十分に長い疑似ランダムデータ系列からなることを特徴とする請求項２から４の何れかに記載の方法。
6. 周期的に、所定の時間帯においては信号が送信されないことを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の方法。
7. 送信が行われていない前記時間帯において、好ましくは相関関係方式を使用して前記受信信号を評価することによって妨害信号が決定されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記試験用シーケンスが、２５Ｈｚの周波数で繰り返されることを特徴とする請求項２に記載の方法。

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