JPH05167633A - ディジタル伝送方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 混信などの影響によるビット誤り率特性の劣
化を最小限に抑えながら、ＯＦＤＭの伝送容量を増加さ
せ、現行のテレビジョン放送１チャンネルの帯域幅の中
で、ディジタルＴＶ放送ができるようにする。 【構成】 互いに直交する多数の搬送波を用いてディジ
タル信号を伝送する直交周波数分割多重ディジタル伝送
方式に関するものであり、各搬送波の振幅と位相を伝送
シンボルごとに変化させてディジタルデータを伝送する
際の信号点の種類を８個以上とし、１つの搬送波の１つ
の伝送シンボルで３ビット以上のデータを伝送できるよ
うにし、さらに、混信などの妨害を受けやすい搬送波に
ついては、１つの伝送シンボルで伝送可能なデータビッ
トのうち、信頼度の高い一部のビットをデータ伝送に使
用し、残りのビットはデータの伝送に用いないようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、移動体向けディジタ
ル放送の伝送方式に関し、特に互いに直交する多数の搬
送波を用いてディジタル信号を伝送する直交周波数分割
多重（Orthogonal Frequency Division Mutiplexing:Ｏ
ＦＤＭ）ディジタル伝送方式に関する。

【０００２】［発明の概要］この発明は、移動体向けＰ
ＣＭ音声放送などに適した伝送方式で、互いに直交する
多数の搬送波を用いてディジタル信号を伝送する直交周
波数分割多重ディジタル伝送方式に関するものであり、
各搬送波の振幅と位相を伝送シンボルごとに変化させて
ディジタルデータを伝送する際の信号点の種類を８個以
上とし、かつ、１つの搬送波の１つの伝送シンボルで３
ビット以上のデータを伝送できるようにし、さらに、混
信などの妨害を受けやすい搬送波については、１つの伝
送シンボルで伝送可能なデータビットのうち、信頼度の
高い一部のビットをデータ伝送に使用し、残りのビット
はデータの伝送に用いないことにより、ある与えられた
伝送周波数帯域幅の中で、ビット誤り率特性の劣化を最
小限に抑えながら、伝送容量を増加させることを可能と
するものである。

【０００３】

【従来の技術】従来、移動体向けディジタル音声放送の
伝送方式としては、例えば、（Le Floch et al, "Digit
al Sound Broadcasting to Mobile Receivers", IEEE T
ransaction on Consumer Electronics, Vol.35, Number
3, August 1989, pp.493-503）に示されているよう
に、各搬送波はＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Key
ing ）変調され、１つの搬送波の１つの伝送シンボルで
２ビットのデータを送る方式しか存在しなかった。ま
た、妨害の影響を受けやすい搬送波において、送信する
データのビット数を減少させ、データ伝送の信頼性を確
保する技術は、これまで存在しなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ＯＦＤＭ伝送方式はマ
ルチパスに強いことから、これまで主に移動体向けＰＣ
Ｍ音声放送の伝送方式として検討されてきたが、周波数
利用効率が高い、スペクトルが白色ガウス雑音に近く、
同一チャンネル混信を起こしにくいなどの特徴があり、
ディジタルテレビジョン放送の伝送方式としても有力視
されている。

【０００５】このＯＦＤＭ方式において、各搬送波をＱ
ＰＳＫなどのスペクトル利用効率２bit/sec/Hzのディジ
タル変調方式で変調した場合には、高速フーリェ変換
（ＦＦＴ）ウィンドウに余裕を持たせると共に、ゴース
ト妨害を吸収するために設けるガードインタバルの長さ
が有効シンボル期間の２０％とすると、例えば、６MHz
の帯域で、９．６Mbit/secのディジタル信号を伝送する
ことが可能であり、ＰＣＭ音声放送用としては十分な伝
送容量が得られる。

【０００６】しかしながら、ディジタルテレビジョン放
送においては、解像度の多少の劣化を容認したとして
も、１チャンネル当たり少なくとも１０Mbit/sec程度の
伝送容量が必要となると予想されており、誤り訂正用の
検査ビットも考慮に入れると、現行のテレビジョン１チ
ャンネル（６MHz ）の中でディジタルテレビジョン放送
を行なう場合には、スペクトル利用効率が３bit/sec/Hz
以上のディジタル変調方式を用いる必要がある。

【０００７】また、移動体向けＰＣＭ音声放送には、衛
星用として新たな周波数帯を割り当てることが検討され
ているが、ディジタルテレビジョン放送に関しては、現
行のアナログテレビジョン放送と同じ周波数帯の中でチ
ャンネルを割り当て、アナログからディジタルへと徐々
に移行させていくことが必要であり、この場合には、ア
ナログテレビジョン放送からディジタルテレビジョン放
送への同一チャンネル混信、イメージチャンネル混信な
どが問題となる。

【０００８】ディジタルテレビジョン放送の伝送方式に
ＯＦＤＭ方式を用いた場合、混信の影響は主に同一チャ
ンネルやイメージチャンネルの映像・音声搬送波周波数
付近に集中し、その周波数近傍のＯＦＤＭ搬送波のビッ
ト誤り率特性を劣化させる。そこで、妨害を受ける搬送
波をいっさい使用しないという方式も考えられるが、こ
の方式では伝送容量が著しく低下してしまう問題があ
る。

【０００９】この発明は、このような考察に基づいて発
明されたもので、混信などの影響によるビット誤り率特
性の劣化を最小限に抑えながら、ＯＦＤＭの伝送容量を
増加させ、現行のテレビジョン放送１チャンネルの帯域
幅の中でＯＦＤＭによるディジタルテレビジョン放送を
行なうことができるディジタル伝送方式を提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、直交周波数
分割多重ディジタル伝送方式において、各搬送波の振幅
と位相を伝送シンボルごとに変化させてディジタルデー
タを伝送する際の信号点の種類を８個以上とし、１つの
搬送波の１つの伝送シンボルで３ビット以上のデータを
伝送するものである。

【００１１】また、この発明のディジタル伝送方式は、
混信などの妨害を受けやすい搬送波について、１つの伝
送シンボルで伝送可能なデータビットのうち、信頼度の
高い一部のビットをデータ伝送に使用し、残りのビット
はデータの伝送に用いないものとすることができる。

【００１２】

【作用】この発明のディジタル伝送方式では、各搬送波
の振幅と位相を伝送シンボルごとに変化させてディジタ
ルデータを伝送する際の信号点の種類を８個以上とし、
１つの搬送波の１つの伝送シンボルで３ビット以上のデ
ータを伝送できるようにすることにより、ある与えられ
た伝送周波数帯域幅の中で伝送容量を増加させる。

【００１３】さらに、この発明のディジタル伝送方式で
は、混信などの妨害を受けやすい搬送波については、１
つの伝送シンボルで伝送可能なデータビットのうち、信
頼度の高い一部のビットをデータ伝送に使用し、残りの
ビットはデータの伝送に用いないことにより、ある与え
られた伝送周波数帯域幅の中で、ビット誤り率特性の劣
化を最小限に抑えながら、伝送容量を増加させる。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説
する。

【００１５】図１はこの発明の一実施例の回路構成を示
すブロック図であり、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）
ディジタル伝送方式における送信側回路１と受信側回路
２とから構成されている。

【００１６】送信側回路１は、後述する各種の信号処理
を行なう誤り訂正符号化回路１１、インタリーブマトリ
クス１２、各搬送波ごとの送信データ割当回路１３、周
波数軸上データ生成回路１４、ＩＦＦＴ（高速フーリェ
逆変換）変調器１５、Ｄ／Ａ変換器１６、ローパスフィ
ルタ１７、周波数変換器１８、バンドパスフィルタ１９
から構成されている。

【００１７】受信側回路２も、後述する各種の信号処理
を行なうバンドパスフィルタ２１、周波数変換器２２、
ローパスフィルタ２３、Ａ／Ｄ変換器２４、ＦＦＴ（高
速フーリェ変換）復調器２５、信号点座標判定回路２
６、各搬送波ごとの受信データ結合回路２７、デインタ
リーブマトリクス２８、誤り訂正復号回路２９から構成
されている。

【００１８】次に、上記の構成のディジタル伝送方式の
動作について説明する。

【００１９】送信側回路１においては、まず誤り訂正回
路１１によりデータに検査ビットを付加し、バースト誤
りの影響を軽減するためにインタリーブマトリクス１２
でインタリーブを施す。

【００２０】次に、各搬送波ごとの送信データ割当回路
１３により、インタリーブ後の１伝送シンボル分のディ
ジタル信号を複数の搬送波に割り当てる。この搬送波の
数は、通常、４００〜５００程度の値が用いられる。そ
して、信頼度の低下するビットをデータ伝送に用いない
場合には、後述するようにして妨害を受ける搬送波に割
り当てるビット数を減らす。

【００２１】各搬送波に割り当てられたディジタルデー
タは、周波数軸上データ生成回路１４によりビットパタ
ーンに応じて複素数に変換される。このとき、必要に応
じて各搬送波ごとに差動符号化が行なわれる。

【００２２】複素数に変換されたデータは、ＩＦＦＴ変
調器１５を用いて逆フーリェ変換し、時間軸上送信波形
の量子化された標本値を得る。

【００２３】量子化された標本値は、Ｄ／Ａ変換器１６
及びローパスフィルタ１７によってベースバンドのアナ
ログ送信波形となる。

【００２４】周波数変換器１８、バンドパスフィルタ１
９は、ベースバンド送信波形を無線周波数の送信信号に
変換して出力する。

【００２５】一方、受信側回路２では、送信側回路１か
ら送り出されてくる送信信号を受信信号として受信し、
バンドパスフィルタ２１、周波数変換器２２及びローパ
スフィルタ２３によりベースバンドに周波数変換し、こ
の後、Ａ／Ｄ変換器２４で標本化、量子化を行ない、さ
らにＦＦＴ復調器２５により時間軸データをフーリェ変
換して各搬送波ごとの周波数軸上データを得る。

【００２６】次に、信号点座標判定回路２６によって各
搬送波ごとの複素平面上での受信信号の振幅と位相を判
定し、複素受信データを得る。このとき、必要に応じて
各搬送波ごとに差動復号を行なう。

【００２７】各搬送波ごとの受信データ結合回路２７
は、複素受信データをディジタルデータに変換すると共
に、各搬送波で送信されたビット数に応じて受信データ
を結合し、受信ビットストリームを生成する。

【００２８】この受信ビットストリームに、デインタリ
ーブマトリクス２８及び誤り訂正復号回路２９によりデ
インタリーブと誤り訂正が行なわれ、受信データが得ら
れる。

【００２９】次に、この発明の特徴とする信号処理動作
について説明する。

【００３０】図２は信号点配置を示しており、複素平面
上の信号点の絶対値と偏角は、各搬送波がとりうる振幅
と位相に対応している。周波数軸上データ生成回路１４
において各搬送波は８相ＰＳＫ変調され、１個の信号点
当たり３ビットのデータが送られる。

【００３１】差動符号化を行なう場合には、送信データ
のビットパターンと搬送波位相の変化量とを、例えば、
図３に示すように対応させる。

【００３２】また、混信などの影響でビット誤り率が増
加する搬送波に割り当てる伝送ビット数を、例えば、１
伝送シンボル当たり３ビットから２ビットに減らす方式
においては、割当ビット数が２ビットの搬送波の位相変
化則は、例えば、図４に示すように定める。すなわち、
割当ビット数２ビットの搬送波は差動ＱＰＳＫ変調され
る。

【００３３】上記の信号処理をなす送信側回路１の周波
数軸上データ生成回路１４と受信側回路２の信号点座標
判定回路２６は共に、ＤＳＰ（ディジタルシグナルプロ
セッサ）を用いて構成することができ、搬送波によって
信号点配置や位相判定則が異なってもＤＳＰのソフトウ
ェアの変更により容易に対応することができる。

【００３４】次に、この発明の請求項２の係る信号処理
動作の実施例について説明する。

【００３５】図５は請求項２の実施例における信号点配
置を示しており、各搬送波は１６ＱＡＭ変調（Quadratu
re Amplitude Modulation ）され、１個の信号点当たり
４ビットのデータが送られる。この１６ＱＡＭ信号の発
生は、図５の実線ベクトルと点線ベクトルで表わされる
２つのＱＰＳＫ信号を合成することにより行なう。各信
号点に対応する４ビットのデータは、２ビットずつ２組
に分けられ、それぞれ実線ベクトルと点線ベクトルの位
相を決定する。

【００３６】ここで、実線ベクトルを第１パス、点線ベ
クトルを第２パスと呼ぶことにすれば、受信側回路２で
は、送信側搬送波位相を０°として、０°，９０°，１
８０°，２７０°のうちどれかに一致した位相角を持つ
基準搬送波を再生した後、受信信号点がどの象限に存在
するかにより第１パスの復調を行ない、各象限内のどの
信号点に最も近いかを判定することにより第２パスの復
調を行なう。受信側基準搬送波には、位相不確定性が存
在するので、第１パス、第２パスの各々について、図６
に示すような差動符号化を行なう。

【００３７】請求項２の実施例では、伝送路上で発生す
る誤りを考えると、例えば、送信側回路１で第１象限内
の信号を送った場合、図７に矢印で示すように隣の信号
点への誤りが支配的となる。

【００３８】この図７の誤り発生経路は、どの場合にも
第２パスの受信データに誤りを生ずるが、一方、図７で
Ａ点の信号が送られた場合には、他の象限への誤りが発
生する確率はきわめて小さいので、第１パスのデータに
は誤りがほとんど発生しない。そこで、混信などの影響
で信頼度が低下する搬送波においては、第２パスの位相
を常に第１パスと一致させ、図７のＡ〜Ｄ点の信号だけ
を使用し、第１パスのみを用いてデータを送れば、混信
などによる誤りの増加を最小限に抑えることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
従来の直交周波数分割多重ディジタル伝送方式と比べ
て、同じ周波数帯域幅当たり、１．５倍以上の情報量を
伝送することができる。

【００４０】また請求項２の発明によれば、例えば同じ
周波数帯を使用しているアナログテレビジョン放送から
混信妨害が発生して、ＯＦＤＭ信号のある特定の搬送波
が大きな妨害を受けるような場合においても、ビット誤
り率特性の劣化を最小限に抑えながら伝送容量を増加さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を実行する信号処理系統を
示すブロック図。

【図２】この発明の一実施例における信号点配置を示す
説明図。

【図３】上記実施例で差動符号化を行なった場合の送信
データと位相変化量の対応を示す説明図。

【図４】上記実施例で妨害の影響を受ける搬送波におい
て、１伝送シンボル当たり２ビットのデータを送る場合
の送信データと位相変化量との対応を示す説明図。

【図５】この発明の他の実施例における信号点配置を示
す説明図。

【図６】上記実施例の第１パス、第２パスそれぞれにつ
いて差動符号化を行なう場合の送信データと位相変化量
の対応を示す説明図。

【図７】上記実施例における誤りの発生経路を示す説明
図。

【符号の説明】

１ 送信側回路 ２ 受信側回路 １１ 誤り訂正符号化回路 １２ インタリーブマトリクス １３ 各搬送波ごとの送信データ割当回路 １４ 周波数軸上データ生成回路 １５ ＩＦＦＴ変調器 １６ Ｄ／Ａ変換器 １７ ローパスフィルタ １８ 周波数変換器 １９ バンドパスフィルタ ２１ バンドパスフィルタ ２２ 周波数変換器 ２３ ローパスフィルタ ２４ Ａ／Ｄ変換器 ２５ ＦＦＴ復調器 ２６ 信号点座標判定回路 ２７ 各搬送波ごとの受信データ結合回路 ２８ デインタリーブマトリクス ２９ 誤り訂正復号回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 知弘 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会放送技術研究所内 (72)発明者 高田 政幸 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会放送技術研究所内 (72)発明者 山田 宰 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会放送技術研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直交周波数分割多重ディジタル伝送方式
   において、 各搬送波の振幅と位相を伝送シンボルごとに変化させて
   ディジタルデータを伝送する際の信号点の種類を８個以
   上とし、１つの搬送波の１つの伝送シンボルで３ビット
   以上のデータを伝送することを特徴とするディジタル伝
   送方式。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のディジタル伝送方式に
   おいて、 混信などの妨害を受けやすい搬送波について、１つの伝
   送シンボルで伝送可能なデータビットのうち、信頼度の
   高い一部のビットをデータ伝送に使用し、残りのビット
   はデータの伝送に用いないことを特徴とするディジタル
   伝送方式。