JPH07500712A - 放送用伝送信号の符号化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 放送川伝送信−の符畏化　法 発灰凶背旦 本発明は、放送用伝送信号に符号化を施して、例えば伝送に関与している送信機 の識別データ等の、月別データを搬送させる方法に関する。この方法は、周波数 分割多重方式を採用した伝送システムに適用することができる。

本発明を適用することができる周波数分割多重方式としては、ｌ’ｎｗｉｅｒ、 　Ｄ、　とＲａ１ｌｉ汀、Ｐ＾、が、［移動無線受信機、携帯無線受信機、及び 固定無線受信機を対象とした高品質ディジタル・サウンド放送の新たなる可能性 （Ｎｅｗ　Ｐｒｏｓｐｅｃｔｓｆｎｒ　Ｒｉｇｈ　Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｄｉｇｉｔ ａｌ　Ｓ（＞ｕｎｄ　Ｂｒｎａｄｃａｓｔｉｎｇ　ｔｏ　輩ｎｂｉｌｅ　Ｐｏｒ ｔａｂｌｅ@ａｎｄ　Ｆｉｘｅｄ Ｒａｄｉｏ　ＲｅｃｅｉｖｅｒＳ）　Ｊという題名の論文（ＩＢＣ８８，ＩＥＥ 　Ｃｎｎｆｅｒｅｎｃｅ　Ｐ曲１ｉｃａｔｉｎｎＮｏ、２９３．　ｐａｇｅｓ　 ３４９　ｔｎ　３５３）の中で提案しているシステムに採用されているところの 、周波数分割多重方式がある。この論文に提案されているシステムでは、以下の （ａ）〜（ｄ）が行なわれ或いは利用されている。

（ａ）同時に多数の狭帯域搬送波を使用することによって周波数選択性を克服す るための、変調プロセスと復調プロセスとの両方で行なう高速フーリエ変換（Ｆ ＦＴ）。

（ｂ）大きな符号化利得を得るための、ビタビ最尤復号化アルゴリズムに関連し て行なう畳込み符号化。

（ｃ）いかなる固定受信条件ないし移動受信条件においても大きな符号化利得が 実現されるようにするための、２次元の、即ち、周波数と時間との両方の次元に おけるインターリーブ。

（ｄ）内符号である畳込み符号に連接させた外符号であるブロック符号。

止揚の論文に記載されているシステムは、移動受信という用途に用いた場合、か なり激しい多重路伝搬が存在している状況にあっても、優れた受信品質を提供す るものであることが判明している。止揚の論文の著者達は、このシステムを、周 波数範囲が５０〜２５０ＭＨｚの、地上放送によるディジタル・ステレオ・オー ディオ放送における、複数の送信機を使用した単一周波数放送網に適用すること を提案している。このシステムを用いると受信機が多重路伝搬信号に対処できる ようになるため、原理的に、受信機は、受信している信号がどの送信機から送ら れてきているのかを知る必要がなくなる。また更に、放送カバー領域に「穴」が 存在している場合には、放送網の周波数と同じ周波数を用いた局所的な低出力の 送信機を設置することによって、その穴を埋めることができるようになる。この システムはスペクトル特性が一様であることから、他の無線通信サービスとの間 で干渉を発生する可能性も低い。これらの要因の全てが、現在既に込み合ってい る放送スペクトルの中でこのシステムを使用することを魅力的なものにしている 。

しかしながら本発明者らは、このような単一周波数放送網の中の複数の送信機を 個別に識別できるようにすることが望まれる場合も存在しているということに気 付いた。例えば放送を運営している側では、複数の送信機を個別に識別し得ると いうことは、モニタや測定を行なう際の助けとなる。また、高機能受信機におい ては、夫々の送信機を個別に識別した情報を、例えばナビゲーションに利用した り、ある特定の地理的領域における適当な放送サービスを選択すること等に利用 したりすることができる。

しかしながら止揚の論文に記載されている単一周波数システムが自損している点 は、受信機が、２台以上の送信機をから送られてきた夫々の信号を、それら送信 機を個々に識別する必要なく、同時に受け入れられるようにするということに他 ならない。また、そのシステムにおいては、どの送信機から発せられる信号も互 いに同一であり、それら信号は同一の放送内容を搬送している。

このようなディジタル・オーディオ放送（ＤＡＢ）はディジタル・サウンド放送 （ＤＳＢ）とも呼ばれており、止揚の論文に提案されているＤＡＢシステムでは 、狭帯域搬送波が５００本使用されているが、使用する狭帯域搬送波の本数は一 般的に４００本から１８００本までの間の本数にすることができる。それら複数 の搬送波は、直交周波数分割多重（ＯＦ　ＤＭ）方式で使用され、この方式は現 在では一般的に、符号化直交周波数多重（ＣＤＦＤＭ）方式と呼ばれてしする。

Ｒ哩９概！ 本発明は、複数の搬送波に信号を乗せて伝送するようにした周波数分割多重方式 による放送伝送信号に、付加データを乗せて伝送する方法を提供する。この方法 では、前記付加データに応じて前記複数の搬送波の夫々の振幅の大きさをそれら 振幅どうしの間で相対的に異ならせるようにする。

図面９Ｍ単ム脱団 以下に、この方法を採用したシステムについて、止揚の論文に提案されているＤ ＡＢシステムに言及しつつ、また図面を参照しつつ、具体例に即して説明して行 く。図面については以下のとおりである。

図１は、本発明を採用した、好適実施例に係るＤＡＢ送信機のブロック図、そし て、 図２は、本発明を採用した、好適実施例に係るＤＡＢ受信機のブロック図である 。

好適　流側の詳細な説明 線形ＦＦＴ演算によってＤＡＢ信号を発生させる際に、半数の搬送波の振幅に対 して例えばその振幅を１６分の１だけ縮小するという振幅変調を施すのは、簡単 な演算処理である。システムはその全体として、搬送波の振幅の変動に対処でき るように設計されているため、この演算処理が施されることによって受信機に混 乱が生じることはない。この演算処理が施されることによって生じる影響の大き さは、平均すれば、この実施例の場合、信号の振幅が３２分の１だけ縮小される 損失に相当する。

方式の一環として行なわれるこの静的な振幅変調が施されても、普通の受信機は 通常の動作をそのまま続行する。ただし、受信機のＦＦＴ演算が線形演算である ことから、この振幅変調の徴候を捕捉することができ、そのため、長期間の積分 処理と、あり得る既知のパターンに対する相関処理とを適切に行なうことによっ て、その振幅変調のパターンを推断することができる。

ここでは振幅変調のパターンの具体例として、同時に受信される７台の別々の送 信機のうちの１台ないし複数台を識別可能にするパターンの例を提示する。本発 明の原理は、理論的には、ＤＡＢシステムに使用している搬送波の本数までの任 意の台数の送信機を識別するように拡張することができるが、ただし、識別する 送信機の台数が増大すると、それによってシステムが複雑になり感度も低下する 。

ＤＡＢシステムに使用される複数の搬送波は一般的にその本数が４００本から１ ８００本までの間であり、それら複数の搬送波を、第０グループから第７グルー プまでの８つの搬送波グループに分けている。グループ分けの方式はインターリ ーブ方式であって、連続番号に従って８を法として（即ち、連続番号を８で割っ た剰余に応じて）グループ分けしている。従って、各々の搬送波グループが互い に同様の形態で全帯域幅に亙って存在しており、これは、周波数領域において搬 送波を８つの連続するグループに分割する方式と異なっている。そして、複数の 送信機Ａ−Ｇの各々が発する複数の搬送波の振幅を、各々の搬送グループごとに 、無変化のままとするか、或いは減衰させるようにしており、その際に、どの搬 送グループの振幅を無変化のままとして、どの搬送グループの振幅を減衰させる のかを、この説明の末尾に示す表１または表２の記入内容に従うものとし、即ち 、表中に「０」と記入した搬送波グループの振幅は無変化のままとし、「１」と 記入した搬送波グループの振幅は減衰させるようにしている。

表１と表２の各々はいずれも、７台の送信機の夫々に適用する振幅変調どうしの 間に直交性が得られるようにしてあり、それによって、受信された信号の中に存 在している７通りのパターンのうちの各パターンの強度を、受信機内における相 関処理によって、その他の６つのパターンから干渉を受けることなく判定できる ようにしている。従って、受信された信号に寄与している夫々の送信機の素性と 、それら送信機の夫々の「平均」相対信号強度とを判定することができる。

既に提案されているＤＡＢシステムの構成及び動作に関する更に詳細な情報を得 たければ、Ｅｕｒｏｐｅａｎ　Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ　Ｕｎｉｏｎ及びその 他の団体が主催して１９９２年６月８日〜９日に１ｌｏｎｔｒｅｕｘで開催され た「第１回ディジタル・オーディオ放送国際シンポジウム（ｔｈｅ　Ｆｉｒｓｔ 　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｙｗ＋ｐｏｓｉｕｍ　ｏｎ　Ｄｉｇｉｔａｌ 　Ａｕｄｉ。

Ｂｒｏａｄωｓｔｉｎｇ）　Ｊの議事録を参照されたい。これより、図面を参照 しつつ、本発明を採用した好適実施例に係るＤＡＢ送信機／′ＤＡＢ受信機のシ ステムについて説明して行く。

現在提案されているＤＡＢ送信機の波形は、複数の（一般的には７６個の）連続 するシンボル・ブロックから成るシーケンスの間に、９６ミリ秒（または２４ミ リ秒）ごとに、実質的に信号が存在していないヌル期間が割り込むようにした波 形である。シンボル・ブロックの各々は、例えば１５３６本の搬送波を含んでお り、それら複数の搬送波は周波数間隔が等しく振幅が同一であり、ただし個々の シンボルごとに４相のうちの１相において差動位相変調されている。実際にはこ の波形は、各搬送波に必要な位相を表示した各搬送波ごとに２ビツトずつの入力 を供給される高速フーリエ変換回路の出力から合成される。

図１は、理想的な送信機１０において送信信号がどのように構成されるかを示し ている。各々のシンボル・ブロック期間ごとに、ＤＡＢ符号化装置が１５３６対 のビット・ベア（ヌル期間が９６ミリ秒ごとの場合）を発生し、それらビット・ ベアは、周波数間隔が等しい１５３６本の搬送波に適用される直交位相変調に対 応している。各々のシンボル・ブロック期間ごとに、それらビット・ベアがディ ジタル高速フーリエ変換（ＦＦＴ）回路１２へ入力として供給され、同数の出力 が送出される。入力は周波数領域におけるものであり、出カニま時間領域にお客 するものである。また、入力は基本的に２レベルであって、１つの７くゴナ１ノ ・ビットに対応しているのに対して、出力は多レベルである（一般的番３１１８ ビット、［１１ち、２５６段階の等間隔のアナログ・レベルに対応してむする） 。その出ノア１１２つのシーケンスの形で発生され、それらシーケンスのうちの 一方１１信号の同相成分（１）に対応しており、他方は信号の直交成分（Ｑ）　 ｌこ対応してＬする。出ノｊのそれら２つのシーケンスの各々は、ディジタル・ アナログ・コンｌく一夕１４．１６を通された後に、変調回路１８．２０におい て中間周波数搬送波で変調され、この中間周波数搬送波それ自体は、図中に９０ °移相回路２２で表わしｔこように、互いに直交関係にある２通りの位相で得ら れるようにしである。ＦＦＴの各々の演算ごとにシンボル・ブロックが１つずつ 生成される。その結果得られる信号（ま複数のシンボル・ブロックから成るシー ケンスの形の信号であり、この信号６二対して、周波数を上げるための周波数変 換を施して、それを高周波搬送波：こする。

尚、実際には中心「搬送波」周波数が存在しな（１のがＤＡＢシステムの１つの 特徴である。

受信機においては、図２に示したように、受信して得られた中間周波数の波形を 分離回路３２で２つに分離した上で、分離した夫々を乗積復調回路３４．３６で 復調し、この復調には、図中に９０６移相回路３８で表わしＩこように互し％に 直交関係にある、局所中間周波数発振回路の２通りの出力を使用する。この復（ ４１４こよって得られた夫々のアナログ信号を、コンｌく一夕４０．４２（こお （＼て、ディジタル化しｔこ一連のサンプルから成る夫々のサンプル・シーケン スに変換する。それらサンプル・シーケンスは、連続した複数のシンボル・ブロ ック６二対応したものであり、それらサンプル・シーケンスをＦＦＴ４４へ供給 し、このＦＦＴ４４の出力は個々の搬送波の（複素）振幅を表わしている。実際 に＋ｉ、個々の搬送波の絶対振幅並びに相対振幅は様々な影響を受けて歪を生じ ており、それら様々な影響のうちの主要なものは、伝搬状態（選択性フェージン グや多重路伝搬等）であり、それらの影響によって搬送波の絶対振幅並びに相対 振幅（ま理想的な状態力１ら外れたものとなっている。そのため、判定ロジック 回路４６を用いて、（一般的には８ビツトの）その搬送波振幅情報から、論理信 号を発生させるようにしている。この判定ロジック回路４６は、単純な２進値の スレショルド値を用いた判定を行なう回路ではなく、特定のビットの極性と信頼 度とを表示するように非線形的に符号化した、（一般的には）３ビツトの信号を 発生することができる回路である。従って、その情報に適当な［重み（＝Ｉけｊ を施すことによって、その情報を、ビットの冗長性を利用した任意の「軟判定」 復号化アルゴリズムに使用することができる。

ここに説明している本発明の実施例では、送信機のＦＦＴ１２への入力に対し回 路２６で修正を加えて、そのＦＦＴ１２への入力に、各送信機または各送信機グ ループに固有の、そして（少なくとも短期間的には）一定の、１つのパターンを 伺与するようにしており、このパターンとは、全ての搬送波のうちの約半数の搬 送波の振幅を僅かな縮小率で縮小する際の、振幅を縮小すべき搬送波の組合せの パターンである。この修正が施されることを、図中では、ビットｉ及びｑがレベ ルｉ°及びｑｏ　に取って替わられることによって示した。このような搬送波の 振幅縮小のパターンは、帯域幅の全域に亙って広く分布することになり、また、 そのパターンどうしは互いに直交関係にあるようにしている。一般的に、ＦＦＴ が演算に使用する入力は、先頭ビットが符号を表わし残りの７ビツトが振幅を表 わすという規則に従って、「０」に対応する入力をｒｏｌｌｌｌｌｌｌＪで表わ し、「１」に対応する入力をｒｌ　１１１１１１１Ｊで表わすようにしている。

この規則に従う場合には、振幅を縮小する搬送波の入力に関しては、「０」に対 応する入力を例えばｒｏｌｌｌｌｏｏｏＪて表わし、また、「１」に対応する入 力を例えばｒｌｌｌｌｌｏｏｏＪて表わせば良く、この表わし方をすれば、その 搬送波の振幅が第１２７レヘルから第１２０レベルへ縮小されることになる。

方式の一環と【ッて施される搬送波に対するこの修正は、受信機の通常の動作に 影響を及ぼすことはないが、ただし、受信した信号に寄与している複数の送信機 の各々のパターンと、合計信号強度へのそれら送信機の夫々の寄与割合との両方 を相関イーＪ１ｆることによって、それらパターンの影響を「積分してゼロにす る」ためのイ、１加的なロジックを、受信機の判定ロジック回路４６の中に装備 するようにしても良い。これを行なえるようにするには、判定ロジック回路４６ に、例えば夫々の搬送波の振幅をそｉｌら搬送波の平均振幅と比較して、夫々の 搬送波の振幅がその平均振幅以りかそれとも以下かを判定する手段を装備すれば 良い。

使用する直交パターンの数と、振幅どうしの間の大きさの差と信頼性の高い判定 が得られるまでにかかる時間との間には、適当な折合い点が存在している。

振幅どうしの間の大きさの差を比較的小さくして、応答は数秒以内に得られれば 良いとするのが実際的であると考えられる。いうまでもなく、低ビット・レート の信号方式の−・形態として、この応答時間よりも長期にわたる時間規模で、送 信機を識別するためのそれらバタ・−ンに時折の変更を加えるようにすることも 可能である。

尚、以上に説明した実施例では、使用している搬送波のうちの約半数の搬送波の 振幅を縮小するようにしているが、このようにしたのは、送信機のＦＦＴに供給 される２進数が、通常は「扱い得る最長の」の２進数であるという、１つの前提 の上に立ってのことである。もし、設計」−の何らかの理由によって、より短い ２進数が用いられる場合には、幾つかの搬送波の振幅を拡大するようにして同様 の効果を得ることもてき、また、幾つかの搬送波の振幅を通常振幅より拡大する と共にその他の搬送波の振幅を通常振幅より縮小するようにすることによって、 平均した振幅の大きさが維持されるようにしつつ、同様の効果を得ることも可能 である。

入−１ Ａ　００００１１１１ Ｂ　００１１１１００ Ｃ００１１００１１ Ｄ　０１１００１１０ Ｅ　０１１０１００１ Ｆ　０１０１１０１０ Ｇ　０１０１０１０１ 人−１ Ａ　１１１０１０００ Ｂ　０１１１０１００ Ｃ００１１１０１０ Ｄ　１００１１１００ Ｅ　０１００１１１０ Ｆ　１０１００１１０ Ｇ　１１０１００１０ フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＥ、ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＳＥ）、０Ａ （ＢＦ、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＩ、　ＣＭ、　ＧＡ、　ＧＮ、　ＭＬ、　ＭＲ， ＳＮ、　ＴＤ、　ＴＧ）、ＡＴ、ＡＵ、ＢＢ、ＢＧ、ＢＲ，ＣＡ、ＣＨ，Ｃ３゜ ＤＥ、ＤＫ、ＥＳ、ＦＩ、ＧＢ、ＨＵ、ＪＰ、ＫＰ、ＫＲ，ＬＫ、　ＬＵ、　Ｍ Ｇ、　ＭＮ、　ＭＷ、　ＮＬ、　Ｎｏ、　ＰＬ、ＲＯ，ＲＵ、ＳＤ、ＳＥ、ＵＳ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．複数の搬送波に信号を乗せて伝送するようにした周波数分割多重方式による 放送伝送信号に、付加データを乗せて伝送する方法において、前記付加データに 応じて前記複数の搬送波の夫々の振幅の大きさをそれら振幅どうしの間で相対的 に異ならせるようにすることを特徴とする付加データ伝送方法。
2. ２．前記付加データが送信機を識別するデータを含んでいることを特徴とする請 求項１記載の付加データ伝送方法。
3. ３．前記複数の搬送波のうちの選択した搬送波の振幅の大きさを、僅かな縮小量 だけ縮小することを特徴とする請求項１記載の付加データ伝送方法。
4. ４．前記複数の搬送波を複数の搬送波グループに分け、それら複数の搬送波グル ープごとに振幅の大きさを異ならせることによって、前記付加データを符号化す ることを特徴とする請求項１記載の付加データ伝送方法。
5. ５．前記複数の搬送波グループが、スペクトル中においてインターリーブするよ うにグループ分けしたものであることを特徴とする請求項４記載の方法。
6. ６．周波数分割多重方式による放送伝送信号に付加データを乗せて伝送するため の送信機において、複数の搬送波を用いる周波数分割多重方式による放送伝送信 号を生成するための手段と、付加データに応じて前記複数の搬送波の夫々の振幅 の大きさをそれら振幅どうしの間で相対的に異ならせるための手段とを備えたこ とを特徴とする送信機。
7. ７．複数の送信機を含んでいる送信機網において、それら送信機の各々が、複数 の搬送波を用いる周波数分割多重方式による放送伝送信号を生成するための手段 と、付加データに応じて前記複数の搬送波の夫々の振幅の大きさをそれら振幅ど うしの間で相対的に異ならせるための手段とを備えており、それら送信機のうち の個々の送信機に用いられている符号化アルゴリズムが、それら送信機に適用さ れる振幅変調どうしの間に直交性を提供するものであることを特徴とする送信機 網。
8. ８．周波数分割多重方式で送信された、付加情報を搬送している放送伝送信号を 受信するための受信機において、周波数分割多重方式で信号を搬送している複数 の搬送波を受信して復調するための手段と、それら複数の搬送波の夫々の振幅ど うしの間の相対的な振幅の大きさの相違を判定して、その相対的な振幅の大きさ の相違から付加データを抽出するための手段とを備えたことを特徴とする受信機 。