JP6970523B2 - 受信装置及び送受信システム - Google Patents

Description

本発明は、受信装置及び送受信システムに係り、特に、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式ラジオマイクの受信装置及び送受信システムに関するものである。

近年、デジタル方式のワイヤレスマイクの研究が精力的に行われており、特に、ＯＦＤＭ方式ラジオマイク（ワイヤレスマイク）の実用化が進められている（非特許文献１）。ＯＦＤＭ方式ラジオマイクは、ＯＦＤＭ信号がガードインターバルを有しているため、マルチパスフェージングによる受信品質の低下を防止することができ、また、遅延時間も小さく、高品質な送受信が可能なラジオマイクである。しかしながら、ＯＦＤＭ方式ラジオマイクも、送信信号が特定周波数の外部パルス（例えば、レーダーパルス等）の干渉を受けたり、想定以上に電波伝搬の条件が悪くなったりしたときには、ノイズが発生することがある。

このような電波伝搬条件の劣化の影響を回避し、信号の伝送品質低下を防止するために、周波数ダイバーシティを利用することが提案されている（特許文献１）。これは、送信側で音声信号をＯＦＤＭ方式により変調し、複数の周波数で同じＯＦＤＭ信号を送信するとともに、受信側では、異なる周波数で得たＯＦＤＭ受信信号のうち、品質の良い信号を選択・合成し、音声信号に変換するものである。

図１０は、周波数ダイバーシティを利用した従来のＯＦＤＭ方式ラジオマイクの送信装置のブロック図である。送信装置２００は、ＯＦＤＭ変調部２１０、周波数変換部２３１，２３２、合成部２４０、電力増幅部２５０、及び、アンテナ２６０を備える。次に、各構成要素について説明する。

ＯＦＤＭ変調部２１０は、音声信号（単に「音声」ということがある。）が入力され、これを符号化及び変調してＯＦＤＭ信号を生成し、周波数変換部２３１，２３２に複素ベースバンドの信号として出力する。

周波数変換部２３１，２３２は、ＯＦＤＭ変調部２１０で生成されたＯＦＤＭ信号を直交変調した後、所定の送信周波数に変換する。ここでは、信号を複数の周波数（ｆ１、ｆ２）で送信できるように、送信（無線）周波数ｆ１に変換する周波数変換部（ｆ１）２３１と、送信（無線）周波数ｆ２に変換する周波数変換部（ｆ２）２３２とを備えている。なお、３つ以上の周波数で送信する場合は、それぞれの周波数に対応する周波数変換部を準備すればよい。それぞれの周波数変換部２３１，２３２からの信号は、ともに合成部２４０に出力される。

合成部２４０は、それぞれの周波数変換部２３１，２３２で、送信周波数（ｆ１、ｆ２）に変換された信号を合成（加算）し、電力増幅部２５０に出力する。

電力増幅部２５０は、合成された送信信号を電力増幅して、送信アンテナ２６０から送信する。このようにして、送信アンテナからは、１つの音声信号が例えば１２００ＭＨｚ帯の２種類の無線周波数（ｆ１、ｆ２）の電波で送信される。

図１１は、ＯＦＤＭ方式送信装置のＯＦＤＭ変調部２１０の構成例を示すブロック図である。ＯＦＤＭ変調部２１０は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部２１１、誤り検出符号化部２１２、誤り訂正符号化部２１３、キャリア変調部２１４、周波数インターリーブ部２１５、時間インターリーブ部２１６、ＯＦＤＭフレーム構成部２１７、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部２２０、及び、ガードインターバル付加部２２１とを備える。

Ａ／Ｄ変換部１１は、マイク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、誤り検出符号化部２１２に出力する。音声信号のサンプリングは、サンプリング周波数として、例えば、４８ｋＨｚ又は３２ｋＨｚが利用される。量子化ビット長としては、例えば２４ｂｉｔや１６ｂｉｔが利用される。

誤り検出符号化部２１２は、データを所定のブロック長のブロックに区切り、ブロックごとに誤り検出符号を付加する。例えば、ＣＲＣ（Cyclic redundancy check）符号等により、ブロック符号化を行って誤り検出符号が付加されたデジタル音声信号を生成し、誤り訂正符号化部２１３に出力する。これは、受信側で誤り検出を行い、必要に応じて、誤ったブロックに対してコンシールメント（データ代替）やデータ削除を行うためである。なお、符号としてＲＳ（Reed-Solomon）符号、ＢＣＨ符号、差集合巡回符号等の誤り訂正符号を用いることもできる。

誤り訂正符号化部２１３は、誤り検出符号化部２１２から入力される信号（誤り検出符号が付加されたデジタル音声信号）に対して誤り訂正符号化を行う。誤り訂正符号化には様々なものがあるが、例えば、畳み込み符号化を行い、符号化されたデータ（内符号）をキャリア変調部２１４に出力する。

キャリア変調部２１４は、その内部に図示しないビットインターリーブ部とマッピング部を備えており、誤り訂正符号化部２１３から入力される信号に対し、ビットローテーション等の時間遅れを生じさせないビット単位でのデータの並び替え（ビットインターリーブ）を行い、その後、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、キャリア変調信号（データキャリアシンボル）を生成し、周波数インターリーブ部２１５に出力する。

周波数インターリーブ部２１５は、特定の搬送波が妨害を受けた場合の耐性を向上させるために、本来隣接しているシンボルのキャリア番号を並び替え、データを周波数的に分散するものである。周波数的に分散するように並び替えたデータを時間インターリーブ部２１６に出力する。

時間インターリーブ部２１６は、特定時間に各シンボルが妨害を受けた場合の耐性を向上させるために、各キャリアのシンボルを時間方向、すなわち、シンボルの並び順方向に並び替え、データを時間的に分散するものである。時間的に分散するように並び替えたデータをＯＦＤＭフレーム構成部２１７に出力する。

ＯＦＤＭフレーム構成部２１７は、時間インターリーブ部２１６から入力される信号に対して、パイロット信号２１８及びＴＭＣＣ（Transmission and Multiplexing Configuration Control）信号２１９を挿入して配置することによりＯＦＤＭセグメントフレームを生成し、ＩＦＦＴ部２２０に出力する。パイロット信号としては、分散して配置されるＳＰ（Scattered Pilot）信号や、シンボル方向に連続して配置されるＣＰ（Continual Pilot）信号がある。また、ＴＭＣＣ信号２１９は、制御情報を伝送するための信号である。

ＩＦＦＴ部２２０は、ＯＦＤＭフレーム構成部２１７から入力されるＯＦＤＭセグメントフレームに対して、ＩＦＦＴ（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、ガードインターバル付加部２２１に出力する。

ガードインターバル付加部２２１は、ＩＦＦＴ部２２０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。ガードインターバル付加部２２１の出力が、ＯＦＤＭ変調部２１０の出力であるＯＦＤＭ信号（ＯＦＤＭ送信信号）となる。

このように生成されたＯＦＤＭ信号が、周波数変換されて、複数の周波数で送信装置から送信される。

次に、受信装置について説明する。図１２は、周波数ダイバーシティを利用した従来のＯＦＤＭ方式ラジオマイクの受信装置のブロック図である。受信装置３００は、複数系統のアンテナ３１１，３１２、周波数コンバータ３１３，３１４、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）復調部３２１，３２２、信号品質評価部３３１，３３２、比較・選択・合成部３４０、及び、音声再生部３５０を備える。ここで、アンテナ３１１、周波数コンバータ３１３、ＦＦＴ復調部３２１、及び信号品質評価部３３１は、周波数ｆ１で送信されたＯＦＤＭ信号を処理する系統であり、アンテナ３１２、周波数コンバータ３１４、ＦＦＴ復調部３２２、及び信号品質評価部３３２は、周波数ｆ２で送信されたＯＦＤＭ信号を処理する系統である。次に、各構成要素について説明する。

アンテナ３１１，３１２は、対応する周波数（ｆ１、ｆ２）の無線周波数で送信されたＯＦＤＭ信号をそれぞれ受信する。

周波数コンバータ３１３，３１４は、アンテナ３１１，３１２で受信されたそれぞれの無線周波数（ｆ１、ｆ２）の信号を所定の周波数に周波数変換する。周波数変換された信号は、ＦＦＴ復調部３２１，３２２に出力される。

図１３は、ＯＦＤＭ方式受信装置のＦＦＴ復調部３２１，３２２の構成例を示すブロック図である。ＦＦＴ復調部３２１，３２２のそれぞれは、直交復調部３２３、窓処理部３２４、及びＦＦＴ部３２５を備える。

直交復調部３２３は、周波数変換された受信信号を直交復調し、元のＯＦＤＭ信号を生成し、窓処理部３２４に出力する。

窓処理部３２４は、ガードインターバル除去部とも呼ばれ、ＯＦＤＭ信号からガードインターバルを除去して、有効シンボル信号を生成し、ＦＦＴ部に出力する。

ＦＦＴ部３２５は、有効シンボル信号に対してＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理を施す。

このように構成されたＦＦＴ復調部３２１，３２２の出力信号は、それぞれ、信号品質評価部３３１，３３２に出力される。

図１２に戻って、信号品質評価部３３１，３３２は、ＦＦＴ処理後の信号に対して、ＭＥＲ（Modulation Error Ratio ：変調誤差比）や雑音電力等をそれぞれ算出し、ＦＦＴ処理後の信号とともに、その信号の品質を示すデータとして比較・選択・合成部３４０に出力する。

比較・選択・合成部３４０は、信号品質評価部３３１，３３２から出力された信号品質データとしてのＭＥＲや雑音電力等を比較し、各系統を経たＦＦＴ処理後の信号から品質の良い信号を選択し、必要に応じて信号の合成を行う。比較・選択・合成部３４０により選択又は合成された信号は、音声再生部３５０に出力される。

図１４は、ＯＦＤＭ方式受信装置の音声再生部３５０の構成例を示すブロック図である。音声再生部３５０は、時間デインターリーブ部３５１、周波数デインターリーブ部３５２、キャリア復調部３５３、誤り訂正復号部３５４、誤り検出復号部３５５、及び、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換部３５６を備える。

音声再生処理では、まず、図示しないパイロット信号除去部で、ＡＲＩＢ（Association of Radio Industries and Business）標準規格に基づいて予め送信側で離散的に埋め込まれたパイロット信号を除去し、データシンボルを抽出する。

時間デインターリーブ部３５１は、比較・選択・合成部３４０で選択又は合成された信号に対して、時間デインターリーブ処理を行い、各キャリアで時間方向に並び替えられたデータシンボルの順を元に戻す。

周波数デインターリーブ部３５２は、時間デインターリーブ部３５１からの信号に対して、周波数デインターリーブ処理を行い、周波数的に並び替えられたデータシンボルの配列を元に戻す。

キャリア復調部３５３は、周波数デインターリーブ部３５２から入力される信号に対して、キャリアごとに復調を行い、誤り訂正復号部３５４に出力する。キャリア復調部３５３は、例えば、その内部に図示しないデマッピング部とビットデインターリーブ部を備えており、推定された伝送路特性に基づいて、図示しないデマッピング部でデータシンボル（Ｉ信号値とＱ信号値）からビット単位のデータに復調する。また、図示しないビットデインターリーブ部において、送信側のキャリア変調部２１４においてビット単位で並べ替えたデータを、元の配列に戻す。

誤り訂正復号部３５４は、キャリア復調部３５３から入力される信号を誤り訂正復号処理する。誤り訂正復号処理としては、例えば、ビタビ復号等を行うことができ、他の誤り訂正復号処理であっても良い。

誤り検出復号部３５５は、送信側で付加した誤り検出符号を利用して、誤り訂正又は誤り検出を行う。誤り検出処理の結果、誤りなしとされたデータをその後の音声信号処理に用い、誤っていると判定されたデータは、削除する（音声信号をミュートする）か、何らかの代替データとする。また、伝送路において生じた誤りが訂正可能であれば、誤り訂正を行っても良い。誤り訂正又は誤り検出されたデータは、Ｄ／Ａ変換部３５６に出力する。

Ｄ／Ａ変換部３５６は、処理されたデジタルデータを、デジタル／アナログ変換し、音声信号を出力する。

以上が、従来の周波数ダイバーシティを用いた受信装置である。

特開２０１４−２０９６９９号公報

「特定ラジオマイクの陸上移動局の無線設備（テレビホワイトスペース帯、１．２ＧＨｚ帯）標準規格」、ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ１１２ １．２版 平成２６年３月１８日改定、電波産業会

従来の周波数ダイバーシティＯＦＤＭ方式ラジオマイクは設計が複雑であり、送信装置・受信装置ともに、周波数ダイバーシティを用いる送・受信装置としての専用の用途しかなく、装置に汎用性を持たせることができなかった。

従って、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、周波数ダイバーシティの受信を行うことができ、また、単独の周波数を用いたＯＦＤＭ方式ラジオマイクにも対応可能な、汎用性のある受信装置を提供することにある。

また、本発明の別の目的は、周波数ダイバーシティにおいて、品質の高い音声合成が可能な受信装置及び送受信システムを提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係る受信装置は、音声を周波数の異なる複数波のＯＦＤＭ信号として送信した信号を受信する受信装置であって、第１の周波数のＯＦＤＭ信号から復調されたデータシンボルから第１の音声信号を生成し、第２の周波数のＯＦＤＭ信号から復調されたデータシンボルから第２の音声信号を生成し、前記第１及び第２の音声信号を出力する複数波対応ＯＦＤＭ受信機と、前記第１の音声信号と前記第２の音声信号を合成又は選択する周波数ダイバーシティ音声処理機と、を備え、前記複数波対応ＯＦＤＭ受信機は、前記第１の周波数のＯＦＤＭ信号と前記第２の周波数のＯＦＤＭ信号が同一の音声を変調した信号である場合、前記第１及び第２の音声信号を前記周波数ダイバーシティ音声処理機に出力し、前記第１の周波数のＯＦＤＭ信号と前記第２の周波数のＯＦＤＭ信号が異なる音声を変調した信号である場合、前記第１及び第２の音声信号をそれぞれ独立して出力端子から外部出力し、同一の音声を変調した信号である前記第１の周波数のＯＦＤＭ信号及び前記第２の周波数のＯＦＤＭ信号は、各デジタル音声信号において音声データの誤りが生じたときの影響度の大きい優先ビットである所定数の連続ビットに対してのみ誤り検出符号化が行われた信号であり、前記複数波対応ＯＦＤＭ受信機は、優先ビットである前記所定数の連続ビットに対してのみ誤り検出符号化が行われた信号を受信したとき、前記データシンボルから音声信号を生成する際に、優先ビットである前記所定数の連続ビットのみ誤り検出復号を行い、優先ビットである前記所定数の連続ビットに誤りがあったときに誤り検出信号を出力し、前記周波数ダイバーシティ音声処理機は、前記誤り検出信号に基づいてノイズ区間の検出を行い、ノイズ区間が検出された場合にはノイズの発生していない音声信号のみを出力することを特徴とする。

また、前記受信装置は、前記複数波対応ＯＦＤＭ受信機が、複数波のＯＦＤＭ信号を処理する信号処理系統を２系統有し、２系統で復調されたデータシンボルをサブキャリアごとに合成するサブキャリアダイバーシティ合成部をさらに含むことが望ましい。

上記課題を解決するために本発明に係る送受信システムは、前記受信装置と、１つの音声を周波数の異なる複数波のＯＦＤＭ信号として送信する送信装置であって、１つの音声信号をＯＦＤＭ信号に変調するＯＦＤＭ変調部と、前記ＯＦＤＭ信号を第１の周波数に変換する第１の周波数変換部と、前記ＯＦＤＭ信号を第１の周波数と異なる第２の周波数に変換する第２の周波数変換部と、を備え、前記ＯＦＤＭ変調部は、音声信号をデジタル化した各デジタル音声信号において誤りが生じたときの影響度の大きい優先ビットである所定数の連続ビットに対してのみ誤り検出符号化を行う送信装置と、を備えることを特徴とする。

本発明における受信装置及び送受信システムによれば、周波数ダイバーシティの送受信を行うことで、１マイクからの高性能音声を提供することができ、また、周波数ダイバーシティと共に、単独の周波数を用いたＯＦＤＭ方式ラジオマイクにも対応可能な、汎用性のある受信装置を提供することができる。また、周波数ダイバーシティにおいて、品質の高い音声出力が可能な受信装置及び送受信システムを提供する。

本発明のＯＦＤＭ方式ラジオマイクの受信装置の基本的な構成例のブロック図である。 ２波対応ＯＦＤＭ受信機の構成例のブロック図である。 周波数ダイバーシティ音声処理機の第１の構成例のブロック図である。 周波数ダイバーシティ音声処理機の第２の構成例のブロック図である。 周波数ダイバーシティ音声処理機の第３の構成例のブロック図である。 本発明の送信装置のＯＦＤＭ変調部の構成例を示すブロック図である。 本発明の受信装置の音声再生部の構成例を示すブロック図である。 優先ビットの誤り訂正符号化を行う場合のビット構成の例を示す図である。 ４ビットＰＣＭデータにおける１ビットの誤りの影響を示す図である。 周波数ダイバーシティを利用した従来のＯＦＤＭ方式ラジオマイクの送信装置のブロック図である。 ＯＦＤＭ方式送信装置のＯＦＤＭ変調部の構成例を示すブロック図である。 周波数ダイバーシティを利用した従来のＯＦＤＭ方式ラジオマイクの受信装置のブロック図である。 ＯＦＤＭ方式受信装置のＦＦＴ復調部の構成例を示すブロック図である。 ＯＦＤＭ方式受信装置の音声再生部の構成例を示すブロック図ある。

以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。

図１に、本発明の周波数ダイバーシティを利用したＯＦＤＭ方式ラジオマイクの受信装置の基本的な構成例のブロック図を示す。

送信側では、マイク２０１から入力された音声（音声信号）を送信装置（ＯＦＤＭ方式ラジオマイク送信機）２００により、ＯＦＤＭ変調して、例えば１２００ＭＨｚ帯の２種類の周波数ｆ１，ｆ２の電波で送信する。この送信装置としては、図１０に示した従来の周波数ダイバーシティの送信装置を用いることができる。

ここでは、１２００ＭＨｚ帯の電波として、１２４０ＭＨｚから１２６０ＭＨｚの周波数範囲の中に、約６００ＫＨｚの帯域幅を有するＯＦＤＭ方式の送信信号が、複数の異なる中心周波数（ｆ１，ｆ２）で送信される状況を例として説明する。

受信側では、まず、受信アンテナ１１１，１１２で、この１２００ＭＨｚ帯の２種類の周波数の電波を受信し、受信アンテナ１１１，１１２の直近に接続された周波数コンバータ１２１，１２２により２００ＭＨｚ帯の中間周波数（ＩＦ：Intermediate Frequency ）信号に変換する。この受信アンテナ１１１，１１２及び周波数コンバータ１２１，１２２は、汎用品を用いることができる。

図１の受信アンテナ１１１，１１２は、それぞれが複数種類の周波数の電波を受信可能であり、周波数コンバータ１２１，１２２は、複数種類の周波数を含む１２００ＭＨｚ帯の電波を２００ＭＨｚ帯の中間周波数に変換する。したがって、周波数コンバータ１２１，１２２は、それぞれが、ｆ１で送信されたＯＦＤＭ信号とｆ２で送信されたＯＦＤＭ信号を含む２００ＭＨｚ帯のＩＦ信号を出力する。ｆ１で送信され中間周波数に変換されたＯＦＤＭ信号（ｆ１（ＩＦ））とｆ２で送信され中間周波数に変換されたＯＦＤＭ信号（ｆ２（ＩＦ））は、例えば、数十〜数百ｍ離れた場所に設置される２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０へと供給される。なお、ＩＦ信号に変換してケーブル伝送することで、ケーブルによる損失を低減することができる。

なお、受信アンテナと周波数コンバータは１系統でも複数の周波数に対応可能であるが、本実施の形態では、空間ダイバーシティを利用するために、２系統の受信アンテナ及び周波数コンバータを用いている。

２波対応ＯＦＤＭ受信機（複数波対応ＯＦＤＭ受信機）１３０は、１台の受信機で互いに周波数が異なる２波の電波を受信可能な構成となっており、中間周波数に変換されたＯＦＤＭ信号（ｆ１（ＩＦ）、ｆ２（ＩＦ））を入力として、復調・復号処理を行い、周波数ｆ１のＯＦＤＭ信号で送信された音声信号と周波数ｆ２のＯＦＤＭ信号で送信された音声信号を、それぞれ音声（ｆ１）、音声（ｆ２）として出力する。２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０の構成の詳細は後述する。

周波数ダイバーシティ音声処理機１８０は、２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０から出力された２つの音声信号（音声（ｆ１）、音声（ｆ２））を入力とし、この２つの音声信号を合成又は選択して、品質の高い音声信号を出力する。なお、入力される２つの音声信号は異なる周波数の電波で送信されたものであるから、この音声処理は、周波数ダイバーシティを行っていることに相当する。周波数ダイバーシティ音声処理機１８０の構成の詳細は後述する。

本発明の受信装置１００は、２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０と、周波数ダイバーシティ音声処理機１８０とを備える。ここで、２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０と周波数ダイバーシティ音声処理機１８０は、一つの装置として一体形成しても良いし、それぞれ独立した機器として構成しても良い。

次に、２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０の構成について説明する。図２に、２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０の構成例のブロック図を示す。図２の２波対応ＯＦＤＭ受信機（ＯＦＤＭ方式ラジオマイク受信機）１３０は、２つのＩＦ信号入力を有しており、周波数選択部１４１〜１４４、ＦＦＴ復調部１５１〜１５４、サブキャリアダイバーシティ合成部１６１，１６２、音声再生部１７１，１７２を備える。

入力端子に接続する周波数選択部１４１〜１４４には、それぞれ、中間周波数に変換されたＯＦＤＭ信号（ｆ１（ＩＦ）、ｆ２（ＩＦ））が入力される。各周波数選択部１４１〜１４４は、中間周波数（約２００ＭＨｚ）の信号を信号処理用周波数に変換する周波数変換機（図示せず）と、１種類の周波数帯域（ここではｆ１（ＩＦ）又はｆ２（ＩＦ））を選択するためのバンドパスフィルタ（図示せず）が含まれており、特定の周波数のＯＦＤＭ信号を選択して出力する。

例えば、周波数選択部１４１は、第１の入力端子に接続され、入力されたＩＦ信号から、周波数ｆ１で送信されたＯＦＤＭ信号を選択し、ＦＦＴ復調部１５１へ出力する。また、周波数選択部１４２は、第１の入力端子に接続され、入力されたＩＦ信号から、周波数ｆ２で送信されたＯＦＤＭ信号を選択し、ＦＦＴ復調部１５２へ出力する。第２の入力端子に接続された周波数選択部１４３，１４４も同様である。なお、各周波数選択部は、送信側からの任意の送信周波数に対応することができるように、選択可能な無線周波数（ｆ１，ｆ２）を可変にすることが望ましい。

ＦＦＴ復調部１５１〜１５４は、図１２の受信装置３００のＦＦＴ復調部３２１，３２２と基本的に同等の構成を有する。ＦＦＴ復調部１５１〜１５４は、それぞれ図１３に示した、直交復調部３２３、窓処理部３２４、及びＦＦＴ部３２５を備える。

既に説明したように、直交復調部３２３は、周波数変換された受信信号を直交復調して、元のＯＦＤＭ信号を生成する。窓処理部３２４は、ＯＦＤＭ信号からガードインターバルを除去して、有効シンボル信号を生成する。ＦＦＴ部３２５は、有効シンボル信号に対してＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理を施す。

すなわち、ＦＦＴ復調部１５１は、第１のアンテナ１１１で受信された周波数ｆ１で送信されたＯＦＤＭ信号に基づく出力信号（データキャリアシンボル）を、サブキャリアダイバーシティ合成部１６１に出力する。また、ＦＦＴ復調部１５２は、第１のアンテナ１１１で受信された周波数ｆ２で送信されたＯＦＤＭ信号に基づく出力信号を、サブキャリアダイバーシティ合成部１６２に出力する。なお、本実施例では受信性能を高めるために２つのアンテナで空間ダイバーシティを行っているが、空間ダイバーシティを行わない場合は、ＦＦＴ復調部１５１，１５２の出力信号を直接、音声再生部１７１，１７２に送っても良い。

同様に、ＦＦＴ復調部１５３は、第２のアンテナ１１２で受信された周波数ｆ１で送信されたＯＦＤＭ信号に基づく出力信号を、サブキャリアダイバーシティ合成部１６１に出力する。また、ＦＦＴ復調部１５４は、第２のアンテナ１１２で受信された周波数ｆ２で送信されたＯＦＤＭ信号に基づく出力信号を、サブキャリアダイバーシティ合成部１６２に出力する。

サブキャリアダイバーシティ合成部１６１，１６２は、第１のアンテナ１１１で受信されたＯＦＤＭ信号に基づいて生成された信号（データキャリアシンボル）と第２のアンテナ１１２で受信されたＯＦＤＭ信号に基づいて生成された信号をサブキャリアごとにダイバーシティ合成を行うことで、受信品質の劣化を低減しつつ品質の高い信号を得る。

すなわち、サブキャリアダイバーシティ合成部１６１は、周波数ｆ１で送信されたＯＦＤＭ信号について、第１のアンテナ１１１で受信された信号と第２のアンテナ１１２で受信された信号とを合成し、合成された信号を、音声再生部１７１に出力する。同様に、サブキャリアダイバーシティ合成部１６２は、周波数ｆ２で送信されたＯＦＤＭ信号について、第１のアンテナ１１１で受信された信号と第２のアンテナ１１２で受信された信号とを合成し、合成された信号を、音声再生部１７２に出力する。

音声再生部１７１，１７２は、図１２の受信装置３００の音声再生部３５０と基本的に同等の構成を有する。音声再生部１７１，１７２のそれぞれは、図１４に示した、時間デインターリーブ部３５１、周波数デインターリーブ部３５２、キャリア復調部３５３、誤り訂正復号部３５４、誤り検出復号部３５５、及び、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換部３５６を備える。

時間デインターリーブ部３５１は、サブキャリアダイバーシティされた信号に対して、各キャリアで時間方向に並び替えられたデータシンボルの順を元に戻す。そして、周波数デインターリーブ部３５２は、周波数的に並び替えられたデータシンボルの配列を元に戻す。また、キャリア復調部３５３は、キャリアごとに復調を行い、デマッピング処理によりデータシンボル（Ｉ信号値とＱ信号値）からビット単位のデータに復調し、ビット単位で並べ替えたデータを、元の配列に戻す。誤り訂正復号部３５４は、キャリア復調部３５３から入力される信号を例えば、ビタビ復号等の誤り訂正復号処理し、誤り検出復号部３５５は、送信側で付加した誤り検出符号を利用して、誤り訂正又は誤り検出を行う。誤り検出処理の結果、誤りなしとされたデータをその後の音声信号処理に用い、誤っていると判定されたデータは、削除する（またはミュートする）か、何らかの代替データとする。さらに後述するように、誤り検出復号部３５５で得られた誤り検出信号（どのデータブロックに誤りがあるかを示す信号）を後の周波数ダイバーシティ音声処理機１８０で用いることもできる。Ｄ／Ａ変換部３５６は、処理されたデジタルデータを、デジタル／アナログ変換し、音声信号を出力する。

２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０は、以上のように構成され、中間周波数に変換されたＯＦＤＭ信号（ｆ１（ＩＦ）、ｆ２（ＩＦ））を入力として、音声（ｆ１）、音声（ｆ２）を出力する。なお、本実施例では、２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０は、周波数ダイバーシティを行う受信装置の一部として構成されているが、周波数ｆ１のＯＦＤＭ信号で送信された音声信号と周波数ｆ２のＯＦＤＭ信号で送信された音声信号を異なるものとすれば、２波対応のＯＦＤＭラジオマイク受信機として、独立した２つの音声（ｆ１）、音声（ｆ２）を出力端子から出力することができる。すなわち、２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０は、２つのラジオマイク送信機から異なる周波数で送信された２つのＯＦＤＭ信号（２つの音声）を受信する受信機としても、利用することができる。

なお、図１、図２においては、２つの周波数（ｆ１，ｆ２）を受信する２波対応の周波数ダイバーシティ受信を行っているが、これは一例であって、受信する周波数の数を、３波、或いは４波対応の周波数ダイバーシティ受信とすることも可能であり、求める音声品質との関係で、適切な数の周波数を選択すればよい。すなわち、２波対応ＯＦＤＭ受信機を、３波又は４波等に対応する複数波対応ＯＦＤＭ受信機としても良く、また、２波対応ＯＦＤＭ受信機を、複数台並列に使用しても良い。

次に、図１の周波数ダイバーシティ音声処理機１８０の構成について説明する。図３に、周波数ダイバーシティ音声処理機の第１の構成例のブロック図を示す。

周波数ダイバーシティ音声処理機１８１は、内部に合成部（加算回路）１８２を備えており、２つの入力である、音声入力（ｆ１）と音声入力（ｆ２）とを合成（加算）して、１つの音声信号として出力する。なお、音声入力（ｆ１）、音声入力（ｆ２）は、２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０の出力信号であり、それぞれ、周波数ｆ１のＯＦＤＭ信号で送信された音声信号、及び周波数ｆ２のＯＦＤＭ信号で送信された音声信号である。

周波数ダイバーシティ音声処理機１８１は、簡単な回路構成で実現できるという利点がある。しかし単純に加算した場合、伝送誤りによってミュートされた信号がそのまま加算されるので音声にひずみが残るという課題もある。

周波数ダイバーシティ音声処理機１８１の上記の課題を回避するものとして、図４に、周波数ダイバーシティ音声処理機の第２の構成例のブロック図を示す。周波数ダイバーシティ音声処理機１８３は、レベル検出部１８４と、切り換え部１８５とを備えている。

レベル検出部１８４は、入力された各音声信号のレベル検出を行い、どちらの音声入力の振幅レベルが高いか示す判定信号を切り換え部１８５に出力する。

切り換え部１８５は、レベル検出部１８４から入力された判定信号に基づいて、音声入力（ｆ１）と音声入力（ｆ２）のうち、振幅レベルの高い方の信号を選択して、音声出力として出力する。

周波数ダイバーシティ音声処理機１８３は、時間毎に振幅レベルの高い方の音声信号を選択するから、一方の音声信号に伝送誤りによってミュートされた部分があったとしても、その部分は他方の音声信号が出力され、音声出力にひずみが生ずることはない。

さらにひずみの無い高品質の音声信号を出力するものとして、図５に、周波数ダイバーシティ音声処理機の第３の構成例のブロック図を示す。周波数ダイバーシティ音声処理機１８６は、ミュート区間検出部（ノイズ区間検出部）１８７と、切り換え部１８５とを備えている。

ミュート区間検出部１８７は、２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０から出力される誤り検出信号を入力とし、音声入力（ｆ１）と音声入力（ｆ２）の信号誤りが発生した区間（データブロック）をミュート区間（又は、ノイズ区間）として検出し、検出信号を切り換え部１８５に出力する。なお、誤り検出信号は、２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０の音声再生部１７１，１７２（図２）の誤り検出復号部３５５（図１４）で生成される信号を利用することができる。誤り検出復号部３５５でデータに誤りが検出された場合に、その結果を誤り検出信号として出力し（図示せず）、ミュート区間検出部１８７に入力する。

切り換え部１８５は、ミュート区間検出部１８７からの検出信号に基づいて、一方の音声信号にミュート区間（ノイズ区間）が検出された場合には、音声入力（ｆ１）と音声入力（ｆ２）のうち、ひずみ（ノイズ）の発生していない他方の音声のみを音声出力として出力する。

この結果、２種類の周波数で送信された音声信号から、最終的にひずみのない１つの音声を出力することが可能となるため、電波伝搬の条件が悪いときの瞬断やノイズを減らすことができる。

次に、図５の周波数ダイバーシティ音声処理機１８６において、より精度良くミュート区間（ノイズ区間）を検出するために、送受信データを改良した送信装置及び受信装置について説明する。

図６は、精度良くミュート区間を検出するための誤り検出符号化を行う、送信装置のＯＦＤＭ変調部２１０（図１０）の構成例を示すブロック図である。

図６のＯＦＤＭ変調部は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部２１１、優先ビット誤り検出符号化部２２２、誤り訂正符号化部２１３、キャリア変調部２１４、周波数インターリーブ部２１５、時間インターリーブ部２１６、ＯＦＤＭフレーム構成部２１７、ＩＦＦＴ部２２０、及び、ガードインターバル付加部２２１を備える。図１１のブロック図との相違は、誤り検出符号化部２１２が優先ビット誤り検出符号化部２２２に置き換わった点であり、他の構成要素は図１１と同じである。以下、優先ビット誤り検出符号化部２２２の処理について説明し、他の構成要素の説明は省略する。

図６の優先ビット誤り検出符号化部２２２は、大きなノイズの原因となるデジタル音声信号のデータ誤りを高い精度で発見することができる誤り検出を行うものである。

従来の送信装置においても、ＯＦＤＭ変調部２１０（図１１）に誤り検出符号化部２１２を備えており、誤り検出符号を利用して、誤りを含む音声信号を選別することにより、ノイズの発生を防ぐことができる。しかしながら、誤り検出符号を用いた場合でも、誤りデータ量が誤り検出符号の検出能力を超えてしまったときなど、誤りが残存しているのに「誤りなし」と判定してしまう「誤り見逃し」が発生することがある。

まず、デジタル音声信号に「誤り見逃し」が生じた場合の音声信号について、図９に基づいて説明する。図９は、４ビットＰＣＭデータにおける１ビットの誤りの影響を示す図である。説明を簡略にするため、図９は、音声信号に対する情報源符号化として、１サンプルあたり４ビットのリニアＰＣＭ（pulse code modulation）を行う例を示している。実線１０は、元の音声波形を示しており、黒丸（●）は４ビットで量子化した、正しいデジタル音声信号を示している。正しいデジタル音声信号から生成されたアナログ音声信号は、一点鎖線１１のように、元の音声波形をほぼ再生できる。

図９の４番目の音声サンプルにおいて、１０１０というビット列（Ａ）を割り当てたとする。この４ビットのうち、最初のビット（上位１ビット）が誤ってしまった場合は００１０というビット列（Ｂ）となり、量子化のレベル、すなわち音の大きさが大きく異なった音声サンプルとして復元されてしまい、アナログ音声信号は、破線１２のように、大きなノイズを生むこととなる。

反対に、最後のビット（下位１ビット）が誤った場合は１０１１というビット列（Ｃ）となるが、量子化のレベルは大きくは異ならないため、アナログ音声信号には、二点鎖線１３のように小さなノイズとしてしか現れない。小さなノイズであれば、人に与える不快感は小さい。

したがって、図６の優先ビット誤り検出符号化部２２２は、大きなノイズを発生させる誤りの検出精度を向上させるために、誤り検出符号化を行う対象を、影響度の大きい優先ビットに限定するものである。

図８に、優先ビット誤り検出符号化の概要を示す。ここでは、音声信号の１サンプルに対して２２ビットのＡ／Ｄ変換（情報源符号化）を行い、４ビットの誤り検出符号を付加するビット構成を例として説明するが、各ビット数はこれに限られるものではない。

本実施例では、デジタル音声信号のうち、誤りが生じた場合（誤りが残ったとき）の影響度が大きい順に所定数のビットを優先ビットとし、この優先ビットを誤り検出符号化の対象とする。一般に、影響度が大きいとは、アナログ音声信号の出力レベルに寄与する度合いが大きいことといえる。図８の例では、影響度の大きな優先ビットとして、例えば上位８ビットを選択し、誤り検出符号化を行う。すなわち、Ａ／Ｄ変換された２２ビットのデジタル音声信号のうち、上位８ビットの優先ビットのみを誤り検出符号化の対象データとして、４ビットの誤り検出符号化を行い、デジタル音声信号の他のビット（下位１４ビット）に対しては誤り検出符号化を行わない。そして、デジタル音声信号（２２ビット）に対して、優先ビット（上位８ビット）を対象として計算した誤り検出符号４ビットを付加して、誤り検出符号化されたデジタル音声信号は２６ビットのビット列となる。なお、この例では、影響度が大きい優先ビットとして上位８ビットを選択したが、デジタル音声信号のビット配列によっては、影響度が大きいビットが下位に配列されることや、中央部に配列してもよい。

誤り検出符号としては、代表的にはＣＲＣ符号が用いられるが、目的に応じて任意の誤り検出符号を利用することができる。その後、誤り訂正符号化と変調を行い伝送する。

一般的に誤り検出符号は、符号化率が低いほど誤り検出能力が高く、誤り見逃しの発生確率を下げることができる性質を持つ。ここで、符号化率Ｒは符号化前の情報ビットの数をｋ、符号化後の全体のビット数をｎとして、Ｒ=ｋ／ｎで表わされる数値である。従来方式のように、２２ビットの音声信号に４ビットの誤り検出符号化を行った場合、符号化率は２２／２６≒０．８５であるが、本発明の方式の例では８／１２≒０．６６となり、誤り検出符号化を行う対象を限定することで、符号化率を低くして誤り検出能力を上げることが可能である。また、リニアＰＣＭなどの符号化は、一般に図９の例に示すように影響度の高い順にビットが並ぶことが多く、本方式を容易に適用することが可能である。一方で、誤り検出符号を行わない非優先ビットで誤りが発生した場合は、従来の方式と異なり誤りを検出することができなくなるが、そのまま復元されても聴くに堪えないほどの大きなノイズにはならない。したがって、優先ビットに対してのみ誤り検出符号化を行うことは、デジタルワイヤレスマイクの運用性の向上に資する現実的な手段である。

以上のように、優先ビット誤り検出符号化部２２２を含むＯＦＤＭ方式ラジオマイクの送信装置により、受信側でより精度良くミュート区間を検出するためのＯＦＤＭ信号を送信することができる。

図７は、精度良くミュート区間を検出するための誤り検出復号を行う、受信装置の音声再生部１７１，１７２（図２）の構成例を示すブロック図である。音声再生部１７１，１７２は、時間デインターリーブ部３５１、周波数デインターリーブ部３５２、キャリア復調部３５３、誤り訂正復号部３５４、優先ビット誤り検出復号部３５７、及び、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換部３５６を備える。図１４のブロック図との相違は、誤り検出復号部３５５が優先ビット誤り検出復号部３５７に置き換わった点であり、他の構成要素は図１４と同じである。以下、優先ビット誤り検出復号部３５７の処理について説明し、他の構成要素の説明は省略する。

優先ビット誤り検出復号部３５７は、誤り訂正復号を行った後のデータに対して誤り検出復号を行う誤り検出復号部の一種であるが、送信側で付加した誤り検出符号を利用して、優先ビットの誤り検出復号を行う。

図８を例とすると、受信された信号を復調し、誤り訂正復号を行うことにより、誤り検出符号化された２６ビットのビット列（図８の下段に示したビット列）を得る。優先ビット誤り検出復号は、このうちの優先ビット（ここでは上位８ビット）と誤り検出符号（４ビット）を合わせた１２ビットを誤り検出の範囲として誤り検出復号を行い、この１２ビットの中に含まれる誤り（誤り訂正復号の後に誤りが残っているか）を検出する。この結果、２２ビットのデジタル音声信号と、誤り検出情報（デジタル音声信号の優先ビットと誤り検出符号を合わせた１２ビットの中に誤りが残存しているかの情報）が出力される。

優先ビット誤り検出復号の結果、誤りなしとされたデータをその後の音声信号処理に用い、誤っていると判定されたデータは、削除する（音声信号をミュートする）か、何らかの代替データとする。その後、音声データはＤ／Ａ変換部３５６に出力され、デジタル／アナログ変換されて音声信号として出力される。

また、誤り検出信号は、２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０から出力されて、周波数ダイバーシティ音声処理機１８６（図５）のミュート区間検出部１８７に入力される。

図５に戻って、２波対応ＯＦＤＭ受信機で音声出力がミュートされる区間（又は大きなノイズが生じる区間）は、優先ビットに対する誤り検出信号によって正確に検出できるから、ミュート区間検出部１８７は、正確なミュート区間の検出信号を切り換え部１８５に出力できる。

切り換え部１８５は、ミュート区間検出部１８７からの正確な検出信号に基づいて、一方の音声信号にミュート区間が検出された場合には、音声入力（ｆ１）と音声入力（ｆ２）のうち、ひずみ（ノイズ）の発生していない他方の音声のみを音声出力として出力する。この結果、より正確にひずみのない１つの音声を出力することが可能となる。

このように、優先ビット誤り検出復号部３５７を備えた２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０と、誤り検出信号を利用する周波数ダイバーシティ音声処理機１８６を組み合わせることにより、品質良い音声を出力する受信装置を構成することができる。

本発明の受信装置は、２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０と、周波数ダイバーシティ音声処理機１８０とを備えており、両者は一体の装置として形成することも可能であるが、それぞれ別体の機器として構成し、使用時に組み合わせるのが利便性の高い送信装置となる。すなわち、２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０は、単独の２波対応のＯＦＤＭ方式ラジオマイク受信装置としても利用可能であり、周波数ダイバーシティ音声処理機１８０をアダプタ形式の装置として構成し、これを２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０に付加することで、周波数ダイバーシティを行うＯＦＤＭ方式ラジオマイクの受信装置として使用することも可能となる。なお、両者を一体の装置とした場合には、２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０の出力を別途外部出力可能とすることで、２つの周波数のＯＦＤＭ信号による音声信号を、別々に利用できる。

上記の実施の形態では、送信装置２００及び受信装置１００の構成と動作について説明したが、本発明はこれに限らず、１つの音声を複数の周波数のＯＦＤＭ信号により送信する送信方法、又は、１つの音声を複数の周波数のＯＦＤＭ信号として送信した信号を受信・再生する受信方法として構成されてもよい。

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、実施形態に記載の複数の構成ブロックを１つに組み合わせたり、あるいは１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。

１００ 受信装置
１１１，１１２ 受信アンテナ
１２１，１２２ 周波数コンバータ
１３０ ２波対応ＯＦＤＭ受信機
１４１〜１４４ 周波数選択部
１５１〜１５４ ＦＦＴ復調部
１６１，１６２ サブキャリアダイバーシティ合成部
１７１，１７２ 音声再生部
１８０，１８１，１８３，１８６ 周波数ダイバーシティ音声処理機
１８２ 合成部
１８４ レベル検出部
１８５ 切り換え部
１８７ ミュート区間検出部
２００ 送信装置
２０１ マイク
２１０ ＯＦＤＭ変調部
２１１ Ａ／Ｄ変換部
２１２ 誤り検出符号化部
２１３ 誤り訂正符号化部
２１４ キャリア変調部
２１５ 周波数インターリーブ部
２１６ 時間インターリーブ部
２１７ ＯＦＤＭフレーム構成部
２１８ パイロット信号
２１９ ＴＭＣＣ信号
２２０ ＩＦＦＴ部
２２１ ガードインターバル付加部
２２２ 優先ビット誤り検出符号化部
２３１，２３２ 周波数変換部
２４０ 合成部
２５０ 電力増幅部
２６０ アンテナ
３００ 受信装置
３１１，３１２ アンテナ
３１３，３１４ 周波数コンバータ
３２１，３２２ ＦＦＴ復調部
３２３ 直交復調部
３２４ 窓処理部
３２５ ＦＦＴ部
３３１，３３２ 信号品質評価部
３４０ 比較・選択・合成部
３５０ 音声再生部
３５１ 時間デインターリーブ部
３５２ 周波数デインターリーブ部
３５３ キャリア復調部
３５４ 誤り訂正復号部
３５５ 誤り検出復号部
３５６ Ｄ／Ａ変換部
３５７ 優先ビット誤り検出復号部

Claims (3)

1. 音声を周波数の異なる複数波のＯＦＤＭ信号として送信した信号を受信する受信装置であって、
   第１の周波数のＯＦＤＭ信号から復調されたデータシンボルから第１の音声信号を生成し、第２の周波数のＯＦＤＭ信号から復調されたデータシンボルから第２の音声信号を生成し、
   前記第１及び第２の音声信号を出力する複数波対応ＯＦＤＭ受信機と、
   前記第１の音声信号と前記第２の音声信号を合成又は選択する周波数ダイバーシティ音声処理機と、
   を備え、
   前記複数波対応ＯＦＤＭ受信機は、前記第１の周波数のＯＦＤＭ信号と前記第２の周波数のＯＦＤＭ信号が同一の音声を変調した信号である場合、前記第１及び第２の音声信号を前記周波数ダイバーシティ音声処理機に出力し、前記第１の周波数のＯＦＤＭ信号と前記第２の周波数のＯＦＤＭ信号が異なる音声を変調した信号である場合、前記第１及び第２の音声信号をそれぞれ独立して出力端子から外部出力し、
   同一の音声を変調した信号である前記第１の周波数のＯＦＤＭ信号及び前記第２の周波数のＯＦＤＭ信号は、各デジタル音声信号において音声データの誤りが生じたときの影響度の大きい優先ビットである所定数の連続ビットに対してのみ誤り検出符号化が行われた信号であり、
   前記複数波対応ＯＦＤＭ受信機は、優先ビットである前記所定数の連続ビットに対してのみ誤り検出符号化が行われた信号を受信したとき、前記データシンボルから音声信号を生成する際に、優先ビットである前記所定数の連続ビットのみ誤り検出復号を行い、優先ビットである前記所定数の連続ビットに誤りがあったときに誤り検出信号を出力し、
   前記周波数ダイバーシティ音声処理機は、前記誤り検出信号に基づいてノイズ区間の検出を行い、ノイズ区間が検出された場合にはノイズの発生していない音声信号のみを出力することを特徴とする、受信装置。
2. 請求項１に記載の受信装置において、
   前記複数波対応ＯＦＤＭ受信機は、複数波のＯＦＤＭ信号を処理する信号処理系統を２系統有し、
   ２系統で復調されたデータシンボルをサブキャリアごとに合成するサブキャリアダイバーシティ合成部をさらに含む、受信装置。
3. 請求項１又は２に記載の受信装置と、
   １つの音声を周波数の異なる複数波のＯＦＤＭ信号として送信する送信装置であって、
   １つの音声信号をＯＦＤＭ信号に変調するＯＦＤＭ変調部と、
   前記ＯＦＤＭ信号を第１の周波数に変換する第１の周波数変換部と、
   前記ＯＦＤＭ信号を第１の周波数と異なる第２の周波数に変換する第２の周波数変換部と、を備え、
   前記ＯＦＤＭ変調部は、音声信号をデジタル化した各デジタル音声信号において誤りが生じたときの影響度の大きい優先ビットである所定数の連続ビットに対してのみ誤り検出符号化を行う、送信装置と、
   を備えることを特徴とする、送受信システム。

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