JP5727856B2 - ワイヤレスマイク用ｏｆｄｍ送信装置及び受信装置 - Google Patents

Description

本発明は、デジタルの音声信号をＯＦＤＭ変調方式により送受信するワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置及び受信装置に関するものである。

従来、ワイヤレスマイクの伝送方式として、アナログ方式とデジタル方式がある。非特許文献１には「特定ラジオマイクの陸上移動局の無線設備」について策定された標準規格が記されており、非特許文献２には「特定小電力無線局ラジオマイク用無線設備」について策定された標準規格が記されている。

アナログ方式のワイヤレスマイクは、遅延時間が少なく、現在広く用いられているが、障害物で途切れやすい、伝送距離が短い、干渉しやすいという問題がある。そのため、屋外やコンサートホールなどで高品質の音声を提供するには、デジタル方式のワイヤレスマイクを用いる必要がある。

例えば、特許文献１には、デジタル方式で音声を圧縮符号化して伝送するワイヤレスマイクシステムが開示されている。図９はこのような従来のワイヤレスマイクシステムの構成を示すブロック図である。ワイヤレスマイク送信装置３は、マイク３１と、Ａ／Ｄ変換部３２と、圧縮符号化部３３と、インターリーブ・誤り訂正部３４と、変調部３５と、Ｄ／Ａ変換部３６と、送信周波数変換部３７と、送信アンテナ３８とを備える。ワイヤレスマイク送信装置３は、Ａ／Ｄ変換部３２によりマイク３１から入力されるアナログの音声信号をデジタル信号に変換し、圧縮符号化部３３によりデジタル信号を圧縮符号化し、インターリーブ・誤り訂正部３４によりインターリーブ及び誤り訂正を行う。続いて、ワイヤレスマイク送信装置３は、変調部３５により例えばπ／４シフトＤＱＰＳＫ変調方式で変調し、Ｄ／Ａ変換部３６により変調信号をアナログ信号に変換し、送信周波数変換部３７により送信周波数に変換し、送信アンテナ３８に出力する。

ワイヤレスマイク受信装置４は、受信アンテナ４１と、受信周波数変換部４２と、Ａ／Ｄ変換部４３と、復調部４４と、デインターリーブ・誤り訂正部４５と、伸張復号部４６と、Ｄ／Ａ変換部４７と、スピーカ４８とを備える。ワイヤレスマイク受信装置４は、受信周波数変換部４２により受信アンテナ４１から入力される信号を周波数変換し、Ａ／Ｄ変換部４３によりデジタル信号に変換し、復調部４４により、送信側で変調された変調信号を復調し、デインターリーブ・誤り訂正部４５によりデインターリーブ及び誤り訂正を行う。続いて、ワイヤレスマイク受信装置４は、伸張復号部４６により、送信側で圧縮された信号を伸張し、Ｄ／Ａ変換部４７により伸張信号をアナログ信号に変換し、スピーカ４８に出力する。

特開平１０−１５０６９２

「特定ラジオマイクの陸上移動局の無線設備」、ＡＲＩＢ ＲＣＲ ＳＴＤ−２２、社団法人電波産業会 「特定小電力無線局ラジオマイク用無線設備」、ＡＲＩＢ ＲＣＲ ＳＴＤ−１５、社団法人電波産業会

しかし、従来のデジタル方式のワイヤレスマイクシステムでは、周波数帯域を節約するために、圧縮符号化部３３により圧縮処理を行い、伸張復号部４６により圧縮処理された信号の伸張処理を行っており、これらの処理による遅延時間が生じている。図９に示した従来のデジタル方式のワイヤレスマイクシステムでは、ワイヤレスマイク送信装置３とワイヤレスマイク受信装置４で合わせて約３ｍｓの遅延時間が生じている。そのうち、圧縮符号化部３３の圧縮処理及び伸張復号部４６の伸張処理による遅延時間は、合計で約１ｍｓであると言われている。

また、屋外や移動しながらワイヤレスマイクを使用する場合には、マルチパスによるフェージングが発生し、品質が低下する。

本発明の目的は、上記問題を解決するため、音声信号の送受信による遅延時間を減少させ、且つ、マルチパスによるフェージングを防止するワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置及び受信装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係るワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置は、デジタルの音声信号をＯＦＤＭ変調方式により送信するワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置であって、デジタルの音声信号をブロック単位で入力し、ブロックごとに内符号化して内符号を生成する内符号符号化部と、前記内符号をＯＦＤＭ変調方式により変調してＯＦＤＭ信号を生成するＯＦＤＭ変調部と、前記内符号符号化部に入力されるブロック単位のデータのビット数をＮｏ、前記内符号の符号化率をＲｉ、前記ＯＦＤＭ信号の変調多値数をＭ、前記ＯＦＤＭ信号のサブキャリア数をＮｄとしたとき、Ｎｏ＝Ｒｉ×Ｍ×Ｎｄとなるように、前記Ｎｏ，前記Ｒｉ，前記Ｍ，及び前記Ｎｄを設定する送信パラメータ設定部と、を備えることを特徴とする。

さらに、本発明に係るワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置は、デジタルの音声信号をブロック符号化して外符号を生成する外符号符号化部を更に備え、前記内符号符号化部は、前記外符号符号化部により生成された外符号を内符号化して内符号を生成し、前記送信パラメータ設定部は、前記外符号の符号長のビット数をＮｏとすることを特徴とする。

さらに、本発明に係るワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置において、前記外符号符号化部は、ＢＣＨ符号を用いてブロック符号化することを特徴とする。

さらに、本発明に係るワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置において、前記送信パラメータ設定部は、前記外符号の符号化率をＲｏとしたとき、Ｒｏ×Ｒｉ×Ｍ×Ｎｄの値が一定となるように、前記Ｒｏ，前記Ｎｏ，前記Ｒｉ，前記Ｍ，及び前記Ｎｄを設定することを特徴とする。

さらに、本発明に係るワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置において、前記送信パラメータ設定部は、前記Ｒｏが一定、且つ、前記Ｎｏが一定となるように、前記Ｒｏ及び前記Ｎｏを設定することを特徴とする。

さらに、本発明に係るワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置において、前記送信パラメータ設定部は、前記Ｎｏが１２８＜Ｎｏ≦２５５となるように、前記Ｎｏを設定することを特徴とする。

また、上記課題を解決するため、本発明に係るワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ受信装置は、上述のワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置により送信されるＯＦＤＭ信号を受信し、デジタルの音声信号を生成するワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ受信装置であって、前記ＯＦＤＭ信号を復調して内符号を生成するＯＦＤＭ復調部と、前記ＯＦＤＭ復調部により生成される内符号を復号する内符号復号部と、前記内符号復号部から出力されるブロック単位のデータのビット数として前記Ｎｏ、前記ＯＦＤＭ復調部により生成される内符号の符号化率として前記Ｒｉ、前記ＯＦＤＭ信号の変調多値数として前記Ｍ、前記ＯＦＤＭ信号のサブキャリア数として前記Ｎｄを設定する受信パラメータ設定部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、音声信号の送受信による遅延時間を減少させ、且つ、マルチパスによるフェージングを防止することができるようになる。

本発明による実施例１のワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置の構成を示すブロック図である。 本発明による実施例１のワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ受信装置の構成を示すブロック図である。 本発明による実施例２のワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置の構成を示すブロック図である。 本発明による実施例２のワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ受信装置の構成を示すブロック図である。 本発明による実施例２のワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置のパラメータ例を示す図である。 音声の伝送にＯＦＤＭ変調方式を適用する場合のワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置の構成を示すブロック図である。 音声の伝送にＯＦＤＭ変調方式を適用する場合のワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ受信装置の構成を示すブロック図である。 音声の伝送にＯＦＤＭ変調方式を適用する場合のワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置の遅延時間を説明するタイミングチャートである。 従来のデジタル方式のワイヤレスマイクシステムの構成を示すブロック図である。

以下、本発明による実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

本発明によるワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置及び受信装置では、マルチパスによるフェージングを防止するために、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）変調方式を採用する。そこで、音声の伝送にＯＦＤＭ変調方式を適用する場合の構成を検討する。図６は、音声の伝送にＯＦＤＭ変調方式を適用する場合のワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置の構成を示すブロック図である。ワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置１は、マイク１１と、Ａ／Ｄ変換部１２と、インターリーブ・誤り訂正部１３と、ＯＦＤＭ変調部１４と、Ｄ／Ａ変換部１５と、送信周波数変換部１６と、送信アンテナ１７と、送信パラメータ設定部１８と、水晶発振器１９（１９−１〜１９−ｎ）と、クロック供給部２０とを備える。インターリーブ・誤り訂正部１３は、外符号符号化部１３１と、インターリーブ部１３２と、内符号符号化部１３３とを備え、ＯＦＤＭ変調部１４は、Ｓ／Ｐ変換部１４１と、キャリア変調部１４２と、ＩＦＦＴ部１４３と、ＧＩ付加部１４４と、送信レート調整バッファメモリ１４５とを備える。

Ａ／Ｄ変換部１２は、マイク１１から入力されるアナログの音声信号をデジタル信号に変換し、外符号符号化部１３１に出力する。

外符号符号化部１３１は、データを所定のブロック長のブロックに区切り、ブロックごとにパリティビットを付加してＲＳ（リード・ソロモン）符号又はＢＣＨ符号などのブロック符号によるブロック符号化を行って外符号を生成し、インターリーブ部１３２に出力する。ブロック符号化により、情報長Ｋｏのデータから符号長Ｎｏの符号が生成される場合、この符号を（Ｎｏ，Ｋｏ）符号と表し、Ｒｏ＝Ｋｏ／Ｎｏを符号化率という。符号長Ｎｏは、外符号化後のブロック長を意味する。なお、後述する内符号の符号化率と区別するために、外符号の符号化率Ｒｏを外符号化率と称する。

インターリーブ部１３２は、誤り訂正の効率を上げるために、外符号符号化部１３１から入力される外符号の順序を並び替え、内符号符号化部１３３に出力する。

内符号符号化部１３３は、インターリーブ部１３２から入力される外符号を内符号化（例えば、畳み込み符号化）して内符号を生成し、Ｓ／Ｐ変換部１４１に出力する。一般に、内符号化により、情報長Ｋｉのデータから符号長Ｎｉの符号が生成される場合、Ｒｉ＝Ｋｉ／Ｎｉを符号化率という。なお、前述した外符号化率と区別するために、内符号の符号化率Ｒｉを内符号化率と称する。

Ｓ／Ｐ変換部１４１は、内符号符号化部１３３から入力される内符号を、内部に備えるメモリなどの記憶領域に一時的に記憶し、所定のデータ数に達した時点でパラレルデータに変換してキャリア変調部１４２に出力する。例えば、サブキャリア数がＮｄで、各サブキャリアの変調方式の変調多値数がＭの場合には、Ｍビットずつ、Ｎｄ本の信号に変換する。

キャリア変調部１４２は、Ｓ／Ｐ変換部１４１からパラレル入力される信号に対し、サブキャリアごとに所定の変調方式（変調多値数Ｍ）に応じてＩＱ平面へのマッピングを行い、ＩＦＦＴ部１４３に出力する。

ＩＦＦＴ部１４３は、キャリア変調部１４２から入力される信号に対して、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：逆高速フーリエ変換）処理を施して有効シンボル信号を生成し、ＧＩ付加部１４４に出力する。

ＧＩ付加部１４４は、ＩＦＦＴ部１４３から入力される有効シンボル信号の先頭に、有効シンボル信号の後半部分をコピーしたガードインターバルを挿入し、送信レート調整バッファメモリ１４５に出力する。ガードインターバルは、ＯＦＤＭ信号を受信する際にシンボル間干渉を低減させるために挿入されるものであり、マルチパス遅延波の遅延時間がガードインターバル長を超えないように設定される。

送信レート調整バッファメモリ１４５は、後述するようにＯＦＤＭシンボルが間欠的に生成された場合に、ＯＦＤＭシンボルを一時的に蓄えておくメモリである。

Ｄ／Ａ変換部１５は、送信レート調整バッファメモリ１４５から入力されるデジタル信号をアナログ信号に変換する。送信周波数変換部１６は、Ｄ／Ａ変換部１５から入力されるアナログ信号を、送信周波数に変調し、電力増幅して送信アンテナ１７に出力し、送信アンテナ１７を介して受信側に変調信号を送信する。

送信パラメータ設定部１８は、パラメータとして、外符号符号化部１３１に対して情報長Ｋｏ及び符号長Ｎｏを設定し、インターリーブ部１３２に対してインターリーブパラメータを設定し、内符号符号化部１３３に対して内符号化率Ｒｉを設定し、Ｓ／Ｐ変換部１４１に対して変調多値数Ｍ及びキャリア数Ｎｄを設定し、キャリア変調部１４２に変調方式の種別及びキャリア数Ｎｄを設定し、ＩＦＦＴ部１４３にＦＦＴポイント数、変調多値数Ｍ、及びキャリア数Ｎｄを設定し、ＧＩ付加部１４４にガードインターバル比を設定する。なお、変調方式の種別ごとに変調多値数Ｍが異なる場合には、キャリア変調部１４２に変調多値数Ｍを設定してもよいのは勿論である。

クロック供給部２０は、ＯＦＤＭ信号のサブキャリアのシンボルレートに応じて水晶発振器１９を選択してクロックを生成し、インターリーブ・誤り訂正部１３、及びＯＦＤＭ変調部１４にクロックを供給する。

図７は、音声の伝送にＯＦＤＭ変調方式を適用する場合のワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ受信装置の構成を示すブロック図である。ワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ受信装置２は、受信アンテナ２１と、受信周波数変換部２２と、Ａ／Ｄ変換部２３と、ＯＦＤＭ復調部２４と、デインターリーブ・誤り訂正部２５と、Ｄ／Ａ変換部２６と、スピーカ２７と、受信パラメータ設定部２８と、水晶発振器２９（２９−１〜２９−ｎ）と、クロック供給部３０とを備える。ＯＦＤＭ復調部２４はＧＩ除去部２４１と、ＦＦＴ部２４２と、キャリア復調部２４３と、Ｐ／Ｓ変換部２４４とを備え、デインターリーブ・誤り訂正部２５は、内符号復号部２５１と、デインターリーブ部２５２と、外符号復号部２５３と、受信レート調整バッファメモリ２５４とを備える。

受信周波数変換部２２は、受信アンテナ２１で受信した音声信号を電力増幅し、中間周波数のデータに周波数変換し、Ａ／Ｄ変換部２３に出力する。Ａ／Ｄ変換部２３は、受信周波数変換部２２から入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換し、パラメータ情報を受信パラメータ設定部２８に出力し、ＧＩ除去部２４１に出力する。

ＧＩ除去部２４１は、Ａ／Ｄ変換部２３から入力されるにデジタル信号対して、ガードインターバルを除去して有効シンボルを抽出し、ＦＦＴ部２４２に出力する。

ＦＦＴ部２４２は、ＧＩ除去部２４１から入力される有効シンボルに対して、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）処理を施し、キャリア復調部２４３に出力する。

キャリア復調部２４３は、ＦＦＴ部２４２から入力される信号に対して、サブキャリアごとに復調を行い、Ｐ／Ｓ変換部２４４に出力する。

Ｐ／Ｓ変換部２４４は、キャリア復調部２４３からパラレル入力される信号を、シリアル信号に変換する。

内符号復号部２５１は、Ｐ／Ｓ変換部２４４から入力される内符号を内符号復号して外符号を生成し、デインターリーブ部２５２に出力する。なお、送信側で畳み込み符号化により内符号化されている場合には、内符号復号部２５１は、ビタビ復号を行って誤り訂正し、デインターリーブ部２５２に出力する。

デインターリーブ部２５２は、内符号復号部２５１から入力される外符号に対してデータの順序を並び替え、受信レート調整バッファメモリ２５４に出力する。

受信レート調整バッファメモリ２５４は、内符号復号部２５１から入力されるデータを、レート調整のために一時的に蓄えておくメモリである。

外符号復号部２５３は、受信レート調整バッファメモリ２５４から入力される外符号を外符号復号してデジタルの音声信号を生成し、Ｄ／Ａ変換部２６に出力する。

Ｄ／Ａ変換部２６は、外符号復号部２５３から入力されるデジタル信号をアナログ信号に変換し、スピーカ２７に出力する。

受信パラメータ設定部２８は、ワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置１に設定するパラメータと同じパラメータを、各ブロックに設定する。例えば、ＧＩ除去部２４１に対してガードインターバル比を設定し、ＦＦＴ部２４２に対してＦＦＴポイント数、変調多値数Ｍ、及びキャリア数Ｎｄを設定し、キャリア復調部２４３に対して変調方式の種別（変調多値数Ｍ）及びキャリア数Ｎｄを設定し、内符号復号部２５１に対して内符号化率Ｒｉを設定し、デインターリーブ部２５２に対してインターリーブパラメータを設定する。外符号復号部２５３に対して情報長Ｋｏ及び符号長Ｎｏを設定する。なお、パラメータはワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置１から受信するようにしてもよい。

クロック供給部３０は、ＯＦＤＭ信号のサブキャリアのシンボルレート（パラメータの設定モード）に応じて水晶発振器２９を選択してクロックを生成し、ＯＦＤＭ復調部２４、及びデインターリーブ・誤り訂正部２５にクロックを供給する。

ここで、インターリーブ・誤り訂正部１３及びＯＦＤＭ変調部１４による処理の遅延量を検討する。図８は、ワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ受信装置の遅延を説明するタイミングチャートである。

外符号符号化部１３１による外符号の符号長をＮｏとすると、外符号符号化部１３１から出力される1ブロックあたりのデータ量aは、Ｎｏ（単位はビット）と等しい。また、内符号符号化部１３３による内符号化率をＲｉ、キャリア変調部１４２における変調方式の変調多値数をＭ、ＯＦＤＭ信号のサブキャリア数をＮｄとすると、ＯＦＤＭ信号１シンボルあたりのデータ量ｂは、Ｒｉ×Ｍ×Ｎｄ（単位はビット）で表される。

タイミングチャートＡは、外符号符号化部１３１に入力されるデータのタイミングチャートである。タイミングチャートＢは、外符号符号化部１３１、インターリーブ部１３２による処理のタイミングチャートである。外符号符号化部１３１、インターリーブ部１３２は、情報長（外符号化前の符号長）Ｋｏのデータがバッファに蓄積されると、ブロック単位で外符号化、インターリーブを行う。なお、インターリーブ・誤り訂正部１３は、外符号符号化部１３１に入力されるデータの同期クロックのｎ倍のクロックで、すなわち入力データ取り込み時のｎ倍の速度で処理を行う。

タイミングチャートＣは、内符号符号化部１３３、ＯＦＤＭ変調部１４による処理のタイミングチャートである。内符号符号化部１３３、ＯＦＤＭ変調部１４は、インターリーブ部１３２から、ＯＦＤＭ信号１シンボルあたりのデータ量ｂビットがバッファに蓄積されると、内符号符号化処理、ＯＦＤＭ変調処理を施す。ＯＦＤＭ変調部１４もインターリーブ・誤り訂正部１３と同様に、入力データ取り込み時のｎ倍の速度で処理を行う。タイミングチャートＤは、ＯＦＤＭ変調処理部１６から出力される出力データのタイミングチャートである。

図８（ａ）は、ａ＝ｂの場合のタイミングチャートである。この場合、外符号符号化部１３１、インターリーブ部１３２からブロック単位で処理するごとに出力される符号長のａビットと、内符号符号化部１３３、ＯＦＤＭ変調部１４にてシンボル単位で処理すべきデータ量のｂビットが等しいため、内符号符号化部１３３、ＯＦＤＭ変調部１４は、外符号符号化部１３１、インターリーブ部１３２から出力されるａビット（＝ｂビット）のデータをバッファに蓄積後、直ちに内符号符号化処理、ＯＦＤＭ変調処理を実行することができる。

図８（ｂ）は、ａ＜ｂの場合のタイミングチャートである。この場合、外符号符号化部１３１、インターリーブ部１３２によるブロック単位での符号化処理が終了しても、バッファに蓄積されたデータ量は、ＯＦＤＭ変調部１４にてシンボル単位で処理すべきデータ量のｂビットに達していない。そのため、ＯＦＤＭ変調部１４は、ｂビットのデータがバッファに蓄積されるまでＯＦＤＭ変調処理を実行することができず、ａ＝ｂの場合と比べて、遅延が発生する。

図８（ｃ）は、ａ＞ｂの場合のタイミングチャートである。この場合、図示するように、ＯＦＤＭ変調部１４はＯＦＤＭシンボルを間欠的に生成することになる。そのため、間欠的に生成したＯＦＤＭシンボルを送信レート調整バッファメモリ１４５に一旦蓄積し、連続したデータとして伝送する必要があるため、ａ＝ｂの場合やａ＜ｂの場合と比べて、遅延が発生する。以上より、ａ＝ｂの場合には、外符号符号化部１３１、インターリーブ部１３２に入力されるデータに対する、内符号符号化部１３３、ＯＦＤＭ変調部１４から出力されるデータの遅延を少なくすることができる。よって、以下に説明する実施例では、ａ＝ｂの関係を満たすようにパラメータを設定する。

次に、本発明による実施例１のワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置及び受信装置について説明する。なお、図６及び図７に示したワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置１及びワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ受信装置２と同じ構成要素には同一の参照番号を付して説明を省略する。図１は、実施例１のワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置の構成を示すブロック図である。ワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置１ａは、図６に示したワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置１と比較して、送信レート調整バッファメモリ１４５を備えていない点、及び送信パラメータ設定部１８の動作が相違する。

送信パラメータ設定部１８は、上述したように、ａ＝ｂ、すなわちＮｏ＝Ｒｉ×Ｍ×Ｎｄとなるようにパラメータを制御し、設定する。Ｎｏ＝Ｒｉ×Ｍ×Ｎｄとすると、図８に示したように、ＯＦＤＭ信号を連続して生成することができるため、送信レート調整バッファメモリ１４５は不要となる。

外符号符号化部１３１は、ＲＳ符号、ＢＣＨ符号、差集合巡回符号、あるいは、ＣＲＣを付けて誤り検出を行い、誤ったブロックに対してコンシールメントをかける方法等を用いることができる。特に、ＢＣＨ符号を用いることで、遅延時間を少なくすることができる。例えば、ＲＳ（２０４，１８８）符号の場合、符号１ブロックに含まれるビット数は、２０４（バイト）×８（ビット／バイト）＝１６３２ビットであり、符号化及び復号による遅延時間は１３１０μｓとなる。これに対し、ＢＣＨ（１４４，１２８）符号の場合、符号１ブロックに含まれるビット数が１４４ビットであり、符号化及び復号による遅延時間は１１５μｓである。

図２は、実施例１のワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ受信装置の構成を示すブロック図である。ワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ受信装置２ａは、図７に示したワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ受信装置２と比較して、受信レート調整バッファメモリ２５４を備えていない点が相違する。

外符号復号部２５３は、ワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置１ａの外符号符号化部１３１にてＢＣＨ符号等の外符号を用いて符号化された符号を復号する。

受信パラメータ設定部２８は、ワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置１ａと同じパラメータを各ブロックに設定する。パラメータは、Ｎｏ＝Ｒｉ×Ｍ×Ｎｄを満たしているため、ワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置１ａと同様に、受信レート調整バッファメモリ２５４が不要となる。

また、外符号化率Ｒｏ＝１とすることも可能であり、この場合には、外符号符号化部１３１は不要となり、内符号符号化部１３３は、デジタルの音声信号をブロック単位で入力し、ブロックごとに内符号化して内符号を生成する。この場合、パラメータは、内符号符号化部に入力されるブロック単位のデータのビット長をＮｏとして、Ｎｏ＝Ｒｉ×Ｍ×Ｎｄを満たすように設定される。受信側では、同様に外符号復号部２５３が不要となる。

このように、実施例１のワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置１ａ及びワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ受信装置２ａによれば、圧縮処理を行わないため、圧縮処理による遅延は発生せず、また、パラメータをＮｏ＝Ｒｉ×Ｍ×Ｎｄとすることにより、送受信による音声信号の遅延を減少させることができるようになる。実施例１のワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置１ａ及びワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ受信装置２ａによる遅延時間は、Ａ/Ｄ変換部１２の遅延時間が約４００μｓ、Ｄ/Ａ変換部２６の遅延時間が約４００μｓ、外符号符号化部１３１及び外符号復号部２５３の遅延時間が約１１５μｓ（ＢＣＨ符号を用いた場合）、内符号符号化部１３３及び内符号復号部２５１の遅延時間が約２７０μｓである。また、ＯＦＤＭ信号への変調及びＯＦＤＭ信号の復調には３シンボル程度の遅延が発生する。よって、シンボル長を１１０μｓとすると、合計の遅延時間は約１．５ｍｓとなる。したがって、図９に示した従来のデジタル方式のワイヤレスマイクシステムの遅延時間３ｍｓに比べて、遅延時間の少ないシステムを実現することができるようになる。

なお、パラメータをＮｏ＝Ｒｉ×Ｍ×Ｎｄとすることにより、レート調整バッファメモリを不要とすることができる。また、ＯＦＤＭ変調方式を採用し、ガードインターバルを付加することにより、マルチパスによるフェージングを防止することができるようになる。

次に、本発明による実施例２のワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置及び受信装置について説明する。なお、図１及び図２に示した実施例１のワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置１ａ及びワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ受信装置２ａと同じ構成要素には同一の参照番号を付して説明を省略する。図３は、本発明による実施例２のワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置の構成を示すブロック図である。ワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置１ｂは、図１に示した実施例１のワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置１ａと比較して、水晶発振器１９が１つで済む点、及び送信パラメータ設定部１８の動作が相違する。

送信パラメータ設定部１８は、実施例１と同様に、Ｎｏ＝Ｒｉ×Ｍ×Ｎｄとなるように各パラメータを制御し、且つ、サブキャリアのシンボルレートが等しくなるようにパラメータを制御する。サブキャリアのシンボルレートＳｃは、外符号化率Ｒｏ、内符号化率Ｒｉ、変調多値数Ｍ、及びキャリア数Ｎｄを用いて、Ｓｃ＝入力情報レートＩ×（１／Ｒｏ）×（１／Ｒｉ）×（１／Ｍ）×（１／Ｎｄ）と表される。よって、サブキャリアのシンボルレートＳｃをパラメータの設定モードによらず等しくするには、Ｒｏ×Ｒｉ×Ｍ×Ｎｄを一定とすればよい。したがって、送信パラメータ設定部１８は、Ｎｏ＝Ｒｉ×Ｍ×Ｎｄ、且つ、Ｒｏ×Ｒｉ×Ｍ×Ｎｄが一定となるように、外符号化率Ｒｏ、内符号化率Ｒｉ、変調多値数Ｍ、及びキャリア数Ｎｄを制御する。このようにパラメータを設定することでパラメータの設定モードによらずサブキャリアのシンボルレートＳｃが一定となるので、ガードインターバル比が変わらない限りは、水晶発振器１９が１つで済むようになる。

さらに、送信パラメータ設定部１８は、Ｒｏが一定、且つ、Ｒｉ×Ｍ×Ｎｄ（＝Ｎｏ）が一定となるようにパラメータを制御してもよい。外符号符号率Ｒｏ及び外符号の符号長Ｎｏが一定の場合、情報長Ｋｏも一定となるため、外符号符号化部１３１の回路を共通化でき、回路規模や回路コストを低減することができる。

図４は、本発明による実施例２のワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ受信装置を示すブロック図である。実施例２のワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ受信装置２ｂは、図２に示した実施例１のワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ受信装置２ａと比較して、水晶発振器２９が１つで済む点、及び受信パラメータ設定部２８の動作のみが相違する。

受信パラメータ設定部２８は、ワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置１ｂと同じパラメータを各ブロックに設定する。パラメータは、Ｎｏ＝Ｒｉ×Ｍ×Ｎｄ、且つ、Ｒｏ×Ｒｉ×Ｍ×Ｎｄが一定であるため、ワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置１ａと同様に、ガードインターバル比が変わらない限りは、水晶発振器２９が１つで済むようになる。

また、送信パラメータ設定部１８が、外符号化率Ｒｏが一定、且つ、符号長Ｎｏが一定となるように設定する場合には、外符号復号部２５３の回路を共通化でき、回路規模や回路コストを低減することができる。

図５は、Ｎｏ＝Ｒｉ×Ｍ×Ｎｄ（条件１）、外符号化率Ｒｏが一定（条件２）、及び符号長Ｎｏが一定（条件３）の条件を満たすパラメータの一例を示す図である。本実施例では、量子化ビット長は２４ビットであり、サンプリング周波数は４８ＫＨｚである。よって、入力情報レートＩは、Ｉ＝２４×４８＝１１５２ｋｂｐｓとなる。また、本発明によるワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置及び受信装置は送受信間の遅延量を少なくするために圧縮伸張処理を行わないため、情報圧縮率は１である。条件２を満たすべく、Ｒｏ＝１２８／１４４＝８／９としている。外符号化後のレートＩｏは、Ｉｏ＝Ｉ×１／Ｒｏ＝１１５２×９／８＝１２９６ｋｂｐｓとなる。内符号化率Ｒｉ及び変調多値数Ｍはモードにより異なる。

モード１の場合について説明すると、内符号化率Ｒｉ＝１／３であり、変調多値数Ｍ＝２である。よってＯＦＤＭ信号全体のシンボルレートＳは、Ｓ＝Ｉｏ×（１／Ｒｉ）×（１／Ｍ）＝１２９６×３／２＝１９４４ｋＨｚとなる。

次に、条件３を満たすため、符号長Ｎｏについて検討する。外符号符号化部１３１は、１ブロックで伝送するビット数だけ情報ビットが入力されるのを待って処理を開始することになる。そのため、１ブロックで伝送する情報ビット数は少ないほど遅延時間を減らすことができる。しかし、伝送するビット数はある程度大きくないと符号化効率が悪くなる、すなわち、符号長Ｎｏをある程度大きくしないと外符号化率Ｒｏが小さくなる。したがって、遅延時間と符号化率との兼ね合いで、好適な値を符号長Ｎｏに設定する必要がある。

ＲＳ符号やＢＣＨ符号では、符号を２のべき乗を基本に作るため、符号長とパリティサイズに制約がある。以下、ＢＣＨ符号を例に説明する。２のｍ乗を２＾ｍと表すと、ある定数ｍを決めると，符号長Ｎｏは、２＾(ｍ−１)＜Ｎｏ≦２＾ｍ−１の範囲とする必要がある。例えばｍ＝８とすると、１２８＜Ｎｏ≦２５５となる。このとき、情報ビットに付加するパリティビットのサイズＮｐは、ｍの整数倍とする必要がある。Ｎｐ＝ｍ×２＝１６とすると、ＢＣＨ(１４４，１２８）符号は、１符号ブロック内で１６ビットの誤り検出、及び８ビットの誤り訂正が可能となる。このときの外符号化率Ｒｏは、１２８／１４４≒０．８９である。地上デジタル放送の外符号は、ＲＳ（２０４，１８８）符号であり、外符号化率Ｒｏ≒０．９２である。システム全体のバランスを考えるとＲｏは０．９近辺が好適と考えられる。

遅延時間を少なくするために符号長Ｎｏを７２とすると、ｍ＝７となり、パリティビットのサイズＮｐは７の倍数となる。ＢＣＨ(７２，５８)符号では、外符号化率Ｒｏ≒０．８１と小さくなってしまう。一方、ＢＣＨ(７２，６５)符号では、外符号化率Ｒｏ≒０．９０となるがパリティビットを小さくしたために，訂正能力が下がり，外符号化率Ｒｏがほぼ等しいＢＣＨ(１４４，１２８）符号に比べて、１ｄＢ程度所要のＣ／Ｎが下がってしまう。

また、移動受信することを考えると、移動のためドップラー効果によりサブキャリア間の干渉が発生する。移動受信にともなう最大ドップラー周波数をキャリア間間隔の５％以下に抑えれば、キャリア間干渉に対して耐性を持たせることができる。また、６４ＱＡＭなどの多値変調を考慮すると、余裕をみて最大ドップラー周波数をキャリア間間隔の２％以下にするのが好適である。例えば、キャリア間間隔を６．６ＫＨｚとすると、６．６ＫＨｚの２％は１３２Ｈｚである。これは、６００ＭＨｚで時速２３６Ｋｍに相当し、１２００ＭＨｚでも時速１１８Ｋｍに相当する。よって、キャリア間間隔を６．６ＫＨｚ以上に設定することにより、移動受信も可能となる。

符号長Ｎｏを２５６（ｍ＝９）とすると、モード１の場合は、キャリア数Ｎｄは、Ｎｄ＝Ｎｏ×（１／Ｒｉ）×（１／Ｍ）＝２５６×３／２＝３８４となる。よって、１サブキャリアあたりのシンボルレートＳｃは、Ｓｃ＝Ｓ／Ｎｄ＝１９４４／３８４≒５．１ｋＨｚとなる。よって、ｍ＝９の場合には、キャリア間間隔は６．６ＫＨｚ以上とならない。また、シンボル長ＴｓはＴｓ＝１／Ｓｃ≒１９７．５μｓと大きくなる。以上より、符号長Ｎｏは、１２８＜Ｎｏ≦２５５とするのが好適である。本実施例では、外符号の符号長Ｎｏ＝１４４（単位はビット）としている。

さらに、条件１を満たすため、モード１の場合は、キャリア数Ｎｄは、Ｎｄ＝Ｎｏ×（１／Ｒｉ）×（１／Ｍ）＝1４４×３／２＝２１６となる。よって、サブキャリアのシンボルレートＳｃは、Ｓｃ＝Ｓ／Ｎｄ＝１９４４／２１６＝９ｋｂｐｓとなる。このとき、シンボル長ＴｓはＴｓ＝１／Ｓｃ≒１１１．１μｓである。

このように、実施例２のワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置１ｂ及びワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ受信装置２ｂによれば、Ｎｏ＝Ｒｉ×Ｍ×Ｎｄ、且つ、Ｒｏ×Ｒｉ×Ｍ×Ｎｄが一定となるように、符号長Ｎｏ、外符号化率Ｒｏ、内符号化率Ｒｉ、変調多値数Ｍ、及びキャリア数Ｎｄを制御することにより、送信レート変換部１４６及び受信レート変換部２５４を削減することができる。

さらに、外符号率Ｒｏが一定、且つ、符号長Ｎｏが一定となるように、外符号化率Ｒｏ及び符号長Ｎｏを設定することにより、さらに外符号符号化部１３１及び外符号復号部２５３の回路規模を小さくすることができる。

さらに、符号長Ｎｏが１２８＜Ｎｏ≦２５５となるように、符号長Ｎｏを設定することにより、移動受信時のドップラー効果によるサブキャリア間の干渉を防止することができる。

上述の実施形態は、代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、ワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置１ａ，１ｂが、インターリーブ部１３２を備えず、ワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ受信装置２ａ，２ｂがデインターリーブ部２５２を備えない構成とすることも可能である。

このように、本発明によれば、音声信号の送受信による遅延時間を減少させ、且つ、マルチパスによるフェージングを防止することができるので、デジタルの音声信号をＯＦＤＭ変調方式により送受信する任意の用途に有用である。

１ａ，１ｂ ワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置
２ａ，２ｂ ワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ受信装置
１１ マイク
１２ Ａ／Ｄ変換部
１３ インターリーブ・誤り訂正部
１４ ＯＦＤＭ変調部
１５ Ｄ／Ａ変換部
１６ 送信周波数変換部
１７ 送信アンテナ
１８ 送信パラメータ設定部
１９ 水晶発振器
２０ クロック供給部
１３１ 外符号符号化部
１３２ インターリーブ部
１３３ 内符号符号化部
１４１ Ｓ／Ｐ変換部
１４２ キャリア変調部
１４３ ＩＦＦＴ部
１４４ ＧＩ付加部
２１ 受信アンテナ
２２ 受信周波数変換部
２３ Ａ／Ｄ変換部
２４ ＯＦＤＭ復調部
２５ デインターリーブ・誤り訂正部
２６ Ｄ／Ａ変換部
２７ スピーカ
２８ 受信パラメータ設定部
２９ 水晶発振器
３０ クロック供給部
２４１ ＧＩ除去部
２４２ ＦＦＴ部
２４３ キャリア復調部
２４４ Ｐ／Ｓ変換部
２５１ 内符号復号部
２５２ デインターリーブ部
２５３ 外符号復号部

Claims (7)

1. デジタルの音声信号をＯＦＤＭ変調方式により送信するワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置であって、
   デジタルの音声信号をブロック単位で入力し、ブロックごとに内符号化して内符号を生成する内符号符号化部と、
   前記内符号をＯＦＤＭ変調方式により変調してＯＦＤＭ信号を生成するＯＦＤＭ変調部と、
   前記内符号符号化部に入力されるブロック単位のデータのビット数をＮｏ、前記内符号の符号化率をＲｉ、前記ＯＦＤＭ信号の変調多値数をＭ、前記ＯＦＤＭ信号のサブキャリア数をＮｄとしたとき、Ｎｏ＝Ｒｉ×Ｍ×Ｎｄとなるように、前記Ｎｏ，前記Ｒｉ，前記Ｍ，及び前記Ｎｄを設定する送信パラメータ設定部と、
   を備えることを特徴とするワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置。
2. デジタルの音声信号をブロック符号化して外符号を生成する外符号符号化部を更に備え、
   前記内符号符号化部は、前記外符号符号化部により生成された外符号を内符号化して内符号を生成し、前記送信パラメータ設定部は、前記外符号の符号長のビット数をＮｏとすることを特徴とする、請求項１に記載のワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置。
3. 前記外符号符号化部は、ＢＣＨ符号を用いてブロック符号化することを特徴とする、請求項２に記載のワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置。
4. 前記送信パラメータ設定部は、前記外符号の符号化率をＲｏとしたとき、Ｒｏ×Ｒｉ×Ｍ×Ｎｄの値が一定となるように、前記Ｒｏ，前記Ｎｏ，前記Ｒｉ，前記Ｍ，及び前記Ｎｄを設定することを特徴とする、請求項２又は３に記載のワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置。
5. 前記送信パラメータ設定部は、前記Ｒｏが一定、且つ、前記Ｎｏが一定となるように、前記Ｒｏ及び前記Ｎｏを設定することを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載のワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置。
6. 前記送信パラメータ設定部は、前記Ｎｏが１２８＜Ｎｏ≦２５５となるように、前記Ｎｏを設定することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置。
7. 請求項１〜６のいずか一項に記載のワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ送信装置により送信されるＯＦＤＭ信号を受信し、デジタルの音声信号を生成するワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ受信装置であって、
   前記ＯＦＤＭ信号を復調して内符号を生成するＯＦＤＭ復調部と、
   前記ＯＦＤＭ復調部により生成される内符号を復号する内符号復号部と、
   前記内符号復号部から出力されるブロック単位のデータのビット数として前記Ｎｏ、前記ＯＦＤＭ復調部により生成される内符号の符号化率として前記Ｒｉ、前記ＯＦＤＭ信号の変調多値数として前記Ｍ、前記ＯＦＤＭ信号のサブキャリア数として前記Ｎｄを設定する受信パラメータ設定部と、
   を備えることを特徴とするワイヤレスマイク用ＯＦＤＭ受信装置。

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