WO1997025784A1

WO1997025784A1 - Systeme et appareil de mrof

Info

Publication number: WO1997025784A1
Application number: PCT/JP1997/000033
Authority: WO
Inventors: Jiro Hirono; Masafumi Saito; Chiharu Kamise
Original assignee: Advanced Digital Television Broadcasting Laboratory; Fuji Television Network, Inc.
Priority date: 1996-01-10
Filing date: 1997-01-10
Publication date: 1997-07-17
Also published as: JPH09252291A; EP0823794A4; JP2802254B2; EP0823794A1

Description

明細書

O F D Mシステムと O F D M装置技術分野

本発明は、 O F D M (直交周波数分割多重伝送）方式を用い、例えば複数の送信局から同一チャンネル、同一内容の O F D M信号を同時に送出する O F D M放送ネットワークシステム等の O F D Mシステムとこのシステムに用いる O F D M 装置に係り、特に送信エリア内の恒常的な受信不能状態を排除する技術に関する。背景技術

従来より、テレビジョン放送サービスをより一層充実させていくため、地上放送等でもディジタル放送化の要望が高まりつつある。特に地上ディジタル放送の伝送方式にあってはマルチパス（放送においてはゴースト）に強い O F D M方式が有望視され、 O F D M信号の特性を利用して、送信局を分散配苗し、各送信局から同一チャンネル、同一内容の O F D M信号を送出する分散送信方式による O F D M放送ネットヮークシステムの開発が進められている。このような放送ネッ卜ワークシステムは一般にシングル · フリークエンシー · ネットワーク（略称 S F N ) と呼ばれている。

ところで、上記の O F D M放送ネットワークを構築した場合、サービスエリア内の各地点では複数の送信局からの到来信号が合成されて受信されることになる。したがって、受信地点においては、これらの多数の波が互いに干渉し合い、いわゆる、マルチパス歪みを受け、ある周波数では複数の到来信号同士が互いに強め合い、別の周波数では互いに弱め合うことになる。

例えば、ある受信地点において、 2波が互いに異なる遅延時間を伴って受信された場合、その合成電界の周波数特性は、図 1 に示すように 2波の到来時間差の逆数の間隔で大きな落ち込み（周波数ディップ）が生じる。このため、同じ亀力で受信しても、周波数特性が平坦な場合よりも伝送品質が劣化してしまう。

また、到来波の数が 3波以上の場合、 2つ以上の到来時間差によっては図 2 に示すようにうまく周波数ディップが打ち消され、周波数特性が平坦になる。ところが、ある特定の到来時間差になる地点では、図 3 に示すように、到来波が互いに打ち消し合って大きな周波数ディップが発生してしまう。各送信局が互いに同期して同じ O F D M信号を送信している場合、この周波数特性を決定するのは到来信号の数、及び、各到来信号の電界強度と遅延時間差であり、受信地点と各送信局との位置関係によって周波数特性が決定されることになる。

したがって、上記のような O F D M放送ネットワークを構築した場合、図 4 に示すように、サービスエリア内でも場所によって周波数特性が異なり、受信品質に差が生じることになる。特に周波数特性が悪くなる場所では、恒常的に受信不能となる。尚、図 4 中の Aで示す地域は、遅延時間差が最悪の関係にあり、受信品質が所要の誤り率の値を越えてしまう地域である。発明の開示

以上述べたように、分散送信方式による O F D M放送ネットワークシステムに代表される O F D Mシステムでは、マルチパス歪みにより、送信エリア内に恒常的に受信不能となる地域が生じるという問題が内在していることが明らかとなつたそこで、本発明は、上記の問題を解決し、送信エリア内において、マルチパス歪みにより恒常的に受信不能となる地域を生じない O F D Mシステムと O F D M装置を提供することを目的とする。

上記の目的を解決するために本発明は、直交周波数分割多重方式による O F D M信号を送信する O F D Mシステムにおいて、前記 O F D M信号を互いに異なる地点から同一チャンネルで同時に送信する複数の O F D M送信手段と、前記複数の O F D M送信手段の送信エリア内の任意の位 Sで合成電界の周波数特性が時間的に変動するように、前記複数の O F D M送信手段の少なくとも一つの送信出力特性を制御する送信出力特性制御手段とを具備するようにした。

また、任意の地点から直交周波数分割多重方式による O F D M信号を送信する O F D Mシステムにおいて、前記 O F D M信号の送信点に配置され、前記 O F D M信号を同一チャンネルで互いに独立して同時に送信する複数の O F D M送信手段と、前記複数の O F D M送信手段の送信エリア内の任意の受信位置で合成電界の周波数特性が時間的に変動するように前記複数の O F D M送信手段のうちの少なくとも一つの送信出力特性を制御する前記送信出力特性制御手段とを具備するようにした。

特に前記送信出力特性制御手段は、前記 O F D M送信手段の O F D M送信データに対する時間軸ィン夕一リーブの実行に際し、インターリーブ前のビットストリームにおける互いに隣り合う伝送データがインターリーブ後に時間軸上でどれだけ離れているかの度合いを時間軸インタ一リーブの深さと定義するとき、前記送信エリア内の任意の受信地点における O F D M復調後のビット誤り率の値がある一定値以上となる継続時間 T _F の値が、前記時間軸インターリーブの深さ T I により定まる一定時間 a T i ( a は正の実数）より小さくなる範囲で前記送信出力特性を制御するようにした。

前記送信出力特性制御手段は、具体的には以下の手法により実現される。

( 1 ) 前記複数の O F D M送信手段のうち、少なくともいずれかの送信手段の送信出力周波数を送信チャンネルの基準周波数から一定量ずらす。

これは、前記複数の O F D M送信手段のうち、少なくともいずれかの送信手段に用いられる送信信号周波数変換用の局部発振器の発振周波数を基準周波数から一定量ずらすことで実現可能である。

( 2 ) 前記複数の O F D M送信手段のうち、少なくともいずれかの送信手段の送信出力周波数を時間的に変化させる。これは、前記複数の O F D M送信手段のうち、少なくともいずれかの送信手段における送信信号の伝送経路に周波数変調器を介在させ、当該周波数変調器により前記送信信号に所定の時間関数による周波数変調をかけることで実現可能である。

あるいは、前記複数の O F D M送信手段のうち、少なくともいずれかの送信手段における送信周波数変換用の局部発振信号に所定の時間関数による周波数変調をかけることで実現可能である。

( 3 ) 前記複数の O F D M送信手段のうち、少なくとも 2 つの送信手段の送信信号相互の位相差を時間的に変化させる, これは、前記複数の O F D M送信手段のうち、少なくとも 1 つの送信手段における送信信号の伝送経路に位相変調器を介在させ、当該位相変調器により前記送信信号に他の送信手段における送信信号とは異なる時間関数による位相変調をかけることで実現可能である。

あるいは、前記複数の O F D M送信手段のうち、少なくとも 1 つの送信手段における送信周波数変換用の局部発振信号に他の送信手段における送信周波数変換用の局部発振信号とは異なる時間関数による位相変調をかけることで実現可能である。

( 4 ) 前記複数の O F D M送信手段のうち、少なくとも 2 つの送信手段の送信信号相互の送出遅延時間差を時間的に変化させる。これは、前記複数の O F D M送信手段のうち、少なくとも 1 つの送信手段における送信信号の伝送経路に分散遅延器 (通常の遅延器でもよい）を介在させ、当該分散遅延器の遅延量を他の送信手段における送信信号とは異なる時間関数に基づいて変化させることで実現可能である。

すなわち、本発明に係る O F D Mシステムでは、基本的に複数の O F D M送信手段のうちの任意の送信出力特性を制御することで、送信エリア内の各地点の受信信号の周波数特性を時間的に変動させ、受信信号の周波数特性に大きな周波数ディップが存在する状態とこれが打ち消された状態をある周期で交互に発生させるようにしている。

このように、恒常的に周波数ディップが生じないようにすれば、 O F D M復調後のビット誤り率の値がある一定値以上となる維続時間 T F の値が時間軸イン夕一リーブの深さ T I により定まる一定時間 a T i ( aは正の実数）より小さくなるように時間軸イン夕一リーブの深さ T I を設定することによって、受信機側における誤り訂正後のビット誤り率を所要の伝送品質が得られる程度に維持することが可能となり送信エリア内に生じる受信不能地域を解消することができるようになる。

( 1 ) では任意の O F D M送信手段の出力周波数を一定量ずらして送信するようにしている。このようにすると、受信地点における各 O F D M送信手段からの到来信号の位相が時間的に変化するので、それらの合成電界の周波数特性も時間的に変動することになる。この変動速度は、送信手段においてずらした周波数によって決まるので、これと時間インターリーブの深さをうまく調整することによって、受信機側での誤り訂正後において所要の伝送品質を確保することが可能になる。

( 2 ) では任意の O F D M送信手段の送信信号に周波数変調をかけるようにしている。このようにすると、受信地点における各送信手段からの到来信号の位相が時間的に変化するので、それらの合成電界の周波数特性も時間的に変動することになる。この変動速度は、送信局における位相変調の速さによって決まるので、これと時間インターリーブの深さをうまく調整することによって、受信機側での誤り訂正後において所要の伝送品質を確保することが可能になる。

( 3 ) では任意の 1 以上の O F D M送信手段の送信信号に位相変調をかけるようにしている。このようにすると、受信地点における各送信手段からの到来信号の位相が時間的に変化するので、それらの合成電界の周波数特性も時間的に変動することになる。この変動速度は、各 O F D M送信手段における位相変調の速さによって決まるので、これと時間イン夕 —リーブの深さをうまく調整することによって、受信機側での誤り訂正後において所要の伝送品質を確保することが可能になる。

( 4 ) では任意の 1 以上の O F D M送信手段に送出遅延時間をある周期で変動させるようにしている。このようにすると、受信地点における各送信手段からの到来時間差が変化するので、それらの合成電界の周波数特性も時間的に変動することになる。この変動速度は、各送信手段における遅延器の遅延時間の変動速度によって決まるので、これと時間イン夕一リーブの深さをうまく調整することによって、受信機側での誤り訂正後において所要の伝送品質を確保することが可能になる。

上記のような O F D Mシステムの構築に際し、送信地点における O F D M装置としては、前記 O F D M信号の送信出力特性を任意に制御する送信出力特性制御手段を備え、その制御により送信エリア内の受信地点で合成電界の周波数特性を時間的に変動させる構成が有効である。

さらに、前記 O F D M送信信号に対する時間軸インタ一リーブを施す時間軸イン夕一リーブ処理手段を備えるとき、前記送信出力特性制御手段は、前記イン夕一リーブ前のビットストリームにおける互いに隣り合う伝送データがインタ一リーブ後に時間軸上でどれだけ離れているかの度合いを時間軸インタ一リーブの深さと定義するとき、前記送信エリア内の任意の受信地点における O F D M復調後のビット誤り率の値がある一定値以上となる維続時間 T F の値が、前記時間軸インターリーブの深さ T I により定まる一定時間 a T I

( aは正の実数）より小さくなる範囲で前記送信出力特性を制御する構成が有効である。

具体的に、前記送信出力特性制御手段を実現するには、以下の手法が有効である。

( A ) 前記 O F D M送信信号の送信出力周波数を送信チヤンネルの基準周波数から一定量ずらす。例えば、前記 O F D M送信信号の周波数変換用の局部発振器の発振周波数を基準周波数から一定量ずらす。

( B ) 前記 O F D M送信信号の送信出力周波数を時間的に変化させる。例えば、前記 O F D M送信信号の伝送経路に周波数変調器を介在させ、当該周波数変調器により前記送信信号に所定の時間関数による周波数変調をかける、あるいは前記 O F D M送信信号の送信周波数変換用の局部発振信号に所定の時間関数による周波数変調をかける。

( C ) 前記 O F D M送信信号の送信信号の位相を時間的に変化させる。例えば、前記 O F D M送信信号の伝送経路に位相変調器を介在させ、当該位相変調器により前記送信信号に所定の時間関数による位相変調をかける、あるいは前記 O F D M送信信号の送信周波数変換用の局部発振信号に所定の時間関数による位相変調をかける。

(D ) 前記 O F D M送信信号の送出遅延時間差を時間的に変化させる。例えば、前記 O F D M送信信号の伝送経路にそれぞれ分散遅延器（通常の遅延器でもよい）を介在させ、当該分散遅延器の遅延量を互いに異なる時間関数に基づいて変化させる。

さらに、本発明は、前述の O F D M放送ネットワークシステムのみならず、任意の地点からテレビジョン素材情報を送信するテレビジョン素材伝送システムや、ワイヤレステレビジョンカメラから撮影したテレビジョン信号を無線伝送するワイヤレスカメラシステムに適用することも可能である。図面の簡単な説明

図 1 は分散送信方式による O F D M放送ネッ卜ワークシステムにおいて、ある受信地点で 2波が互いに異なる遅延時間を伴って受信されたときの合成電界の周波数特性を示す特性図である。

図 2 は、上記システムにおいて、ある受信地点で 3波が互いに異なる遅延時間を伴って受信されたとき、合成電界周波数特性の周波数ディップが打ち消される様子を示す特性図である。

図 3 は、上記システムにおいて、ある受信地点で 3波が互いに異なる遅延時間を伴って受信されたとき、合成電界周波数特性に大きな周波数ディップが生じる様子を示す特性図である。

図 4は、上記システムにおいて、サービスエリア内で場所によって周波数特性が異なり、受信品質に差が生じる様子を示す受信誤り率分布を示す図である。

図 5 A、図 5 Bはそれぞれ本発明に係る分散送信方式による O F D M放送ネットワークシステムの課題を説明するためのべクトル表現図である。

図 6 A、図 6 Bはそれぞれ本発明の第 1 の実施形態の動作原理を説明するためのべクトル表現図である。

図 7 は本発明の第 1 乃至第 3の実施形態における設定条件を説明するためのビット誤り率一時間特性図である。

図 8 A、図 8 Bはそれぞれ本発明の第 2 の実施形態の動作原理を説明するためのべクトル表現図である。図 9 は第 2 の実施形態を実現するための各送信局における送信設備の具体的な構成を示すブロック回路図である。

図 1 0 A、図 1 0 Bはそれぞれ本発明の第 3の実施形態の動作原理を説明するためのべクトル表現図である。

図 1 1 は第 3 の実施形態を実現するための各送信局における送信設備の具体的な構成を示すブロック回路図である。

図 1 2 A、図 1 2 Bはそれぞれ本発明の第 4の実施形態の動作原理を説明するためのべクトル表現図である。

図 1 3 は第 4の実施形態を実現するための各送信局における送信設備の具体的な構成を示すブロック回路図である。

図 1 4 は本発明の他の実施形態とする O F D M装置の構成を示すブロック回路図である。発明を実施するための最良の形態

以下、図 5乃至図 1 4 を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

まず、第 1 の実施形態として、 O F D M放送ネットワークシステムに本発明を適用した場合について説明する。尚、ここでは例としてネットワークを構成する送信局数を 3 とする。この場合、サービスエリア内の受信地点における合成電界の周波数特性は（ 1 ) 式で表される。

lEi -llEl + IEゥ |e—一J j²ム"^7r"^fT il++I|EE₃l|ee—- Jj"^2;rrffTT22| … ( 1 ) こで、

|E|(f) ：合成電界の周波数特性：周波数

E n| ：到来波 nの電界強度（ n = l , 2 , 3 ) n ：到来時間差（ n = 1 , 2 )

( 1 ) 式の各項は、各送信局からの到来信号に対応しており、これらの関係を O F D Mの 1 本の搬送波についてべクトル表現したものが図 5 A、図 5 Bである。

O F D Mの各搬送波について見ると、各ベクトルの向きと大きさは各到来信号の到来時間とその電界強度によって決まる。図 5 Aは電界強度が互いに異なる大きさで到来し、到来時間差で決まるべクトルの向きが無関係にある場合を示している。

これに対し、図 5 Bは電界強度がほぼ等しい大きさで到来し、到来時間差で決まるベクトルの向きが互いに打ち消し合う関係にある場合を示している。このような関係になるエリァ（受信地点）では、互いに打ち消し合う関係となる周波数で受信信号に大きなディップが発生し、恒常的に受信品質が劣化する。

そこで、本発明では、複数の送信局によって形成されるサ一ビスエリア内の任意の受信地点で合成電界の周波数特性が時間的に変動するように、各送信局の送信出力特性を制御することで、サービスエリア内のいずれの位置でも、図 5 Bに示すような状態が恒常的に維続することがないようにする。

本発明の第 1 の実施形態について、図 6 A、図 6 B及び図 7 を用いて説明する。

本実施形態では、基準とする送信局の送信周波数（基準周波数）に対して他の送信局の送信周波数を各々 Δ ί 1 、 Δ f 2 だけずらして送出する。この場合、サービスエリア内の任意の地点の受信電界の周波数特性は（ 2 ) 式のように表すことができ、そのベクトル表現図は図 6 A、図 6 Bで表される。尚、図 6 A、図 6 Bはそれぞれ図 5 A、図 5 Bに対応する。

( 2 ) 式の右辺の各項は、各送信局からの到来信号に対応しているが、第 2項では一 Δ f ！ t 、第 3項では— Δ f 2 t という時間依存項が加わる。すなわち、ある瞬間で図 6 B に示すように互いに打ち消し合う関係になっても、基準とする到来信号のべクトルに対して他の 2つの到来信号のべク卜ルがそれぞれ Ζ π Δ ί t 、 2 π Δ f 2 tで回転するため、恒常的には続かない。

この例の場合、 2項と 3項はそれぞれ周期 ΐ Ζ Δ ί ι 、 1 / Δ f 2 で変動し、受信地点の周波数特性である（ 2 ) 式左辺も周期的に変動する。そこで、例えば図 7 に示すように、 1 周期のうち O F D M復調後のビット誤り率の値がある —定値以上となる維続時間 T F の値が、時間軸インターリーブの深さ Τ ι により定まる一定時間 a T i ( aは正の実数）より小さくなるように、各送信局の送信出力周波数のずれの量 Δ ί 1 、 Δ f 2 を設定することにより、受信側で適切な誤り訂正後において所要の受信品質を満足させることができる。但し、 Δ ί i と Δ ί 2 の関係は、周波数ディップの発生周期が長くなるように設定する必要がある。

本発明の第 2の実施形態について、図 8 Α、図 8 Β、図 9 及び図 7 を用いて説明する。

本実施形態では、各送信局の送信出力周波数をそれぞれ時間関数 Δ ί 1 (t)、 Δ f 2 U)で変動させる。この場合、サ

— ビスエリァ内の任意の受信地点における周波数特性は ( 3 ) 式のように表すことができ、そのベクトル表現図は図 4で表される。尚、図 8 A、図 8 Bはそれぞれ図 7 A、図 7 Bに対応する。

+ |E₃|e一 j^{2 r}{(^f+Af2(t))^T2一 Af₂(t)t}|

( 3 ) 式の右辺の各項は、各送信局からの到来信号に対応しているが、第 2 項では Δ f ！ (t) t 、第 3項では Δ ί 2 (t) t という時間依存項が加わる。すなわち、ある瞬間で図 8 Bに示すように互いに打ち消し合う関係になっても、基準とする到来信号のべクトルに対して他の 2つの到来信号のベクトルがそれぞれ 2 7C Δ f J U ) t 、 2 π Δ f ι ( t ) t で回転するため、恒常的には続かない。

図 9 は、上記のように送信出力周波数を変化させるための各送信局における送信設備の具体的な構成を示すもので、送信デ一夕はエンコーダ 1 1 で所定のフォーマットにェンコ一ドされた後、 O F D M変調器 1 2 に供給される。

この O F D M変調器 1 2 に入力された送信データは誤り訂正符号器 1 2 1 にて誤り訂正符号が付加され、時間/周波数インターリーバ 1 2 2 にて時間インターリーブ及び周波数ィンターリーブが施され、さらに O F D M変調回路 1 2 3 にて逆フーリエ変換（ I F F T) による O F D M変調がかけられた後、 D ZA (デジタルアナログ）変換器 1 2 4及び低域フィルタ 1 2 5でベースバンドアナログ信号に変換される。このベースバンド信号は中間周波（ I F ) 処理部 1 3 に供給される。

この中間周波処理部 1 3 に入力されたベースバンド信号は、直交変調器 1 3 1 に供給され、 I F局部発振器 1 3 2から出力される I F局部発振信号に基づいて直交変調されて中間周波数信号に変換される。この中間周波数信号は高周波（ R F ) 処理部 1 4に供給される。

この高周波処理部 1 4 に入力された中間周波数信号は周波数変換器 1 4 1 に供給され、 R F局部発振器 1 4 2から出力される R F局部発振信号に基づいてアップコンバートされた後、帯域フィルタ 1 4 3で不要な周波数成分が除去され、 R F増幅器 1 4 4で電力増幅され、送出信号として出力される。この送出信号は送信アンテナ 1 5 を通じてサービスエリア内に送出される。

上記構成による送信設備に対し、本実施形態では、 O F D M変調器 1 2 と中間周波処理部 1 3 との間、中間周波処理部 1 3 と高周波処理部 1 4 との間、高周波処理部 1 4 と送信ァンテナ 1 5 との間のいずれかに周波数変調器 1 6 1 , 1 6 2 , 1 6 3 を介在させ、あるいは中間周波処理部 1 3 、高周波処理部 1 4 において、 I F局部発振器 1 3 2 と直交変調器 1 3 1 との間、 R F局部発振器 1 4 2 と周波数変換器 1 4 1 との間のいずれかに周波数変調器 1 3 3 , 1 4 5 を介在させ、ベースバンド信号、中間周波数信号、送出信号、 I F局部発振信号、 R F局部発振信号のいずれかを時間関数によって周波数変調をかけることにより、送信出力周波数を所定の時間関数によって変化させる。

ここで、上記構成による送信設備を有する各送信局に対しベースパンド信号、中間周波数信号、送出信号、 I F局部発振信号、 R F局部発振信号のいずれかを、それぞれ周期 1 b 1 、 1 / b 2 の正弦波で周波数変調させた場合について考える。尚、この場合の時間関数 Δ ί 1 (t)及び Δ f 2 ）は以下のように表される。

Afi (t) = sin(2ffbi ) , ΑΪ2 (t) = sin(2wb2 )

この例の場合、（ 3 ) 式の右辺の 2項と 3項の位相は、それぞれ周期 1 / b 1 、 1 / b 2 の正弦波で変動し、受信地点の周波数特性である（ 3 ) 式の左辺も周期的に変動する。例えば図 7 に示すように、 1 周期のうち O F D M復調後のビッ卜誤り率の値がある一定値以上となる継続時間 T F の値が、時間軸インタ一リーブの深さ T J により定まる一定時間 a T I ( aは正の実数）より小さくなるように周期 1 / b 1 、 1 ノ b 2 を設定することにより、受信側では適切な誤り訂正が施され、所要の受信品質を満足させることができる。

但し、 l Z b 1 と 1 / b 2 の関係は、周波数ディップの発生周期が長くなるように設定する必要がある。本発明の第 3 の実施形態について、図 1 0 A、図 1 0 B、図 1 1及び図 7 を用いて説明する。

本実施形態では、各送信局の送信出力相互の位相差をそれぞれ時間関数 J (t)、 Δ Θ 2 ）で変動させる。この場合、サービスエリア内の任意の受信地点における周波数特性は（ 4 ) 式のように表すことができ、そのベクトル表現図は図 1 0 A、図 1 O Bで表される。尚、図 1 0 A、図 1 0 Bはそれぞれ図 5 A、図 5 Bに対応する。

+|E₃|_e-j{^2?rfT2- A⁰2(t)}|

- ( 4 )

( 4 ) 式の右辺の各項は、各送信局からの到来信号に対応しているが、第 2項では！ (t)、第 3項では 2 (t) という時間依存項が加わる。すなわち、ある瞬間で図 1 0 B に示すように互いに打ち消し合う関係になっても、基準とする到来信号のべクトルに対して他の 2つの到来信号のべク卜ルがそれぞれ I (t)、 Q 2 (t)で回転するため、恒常的には続かない。

図 1 1 は、上記のように送信出力相互の位相差を変化させるための各送信局における送信設備の具体的な構成を示すものである。尚、図 1 1 において、図 9 と同一部分には同一符号を付して示し、重複する説明は.省略する。

すなわち、本実施形態では、基本的にエンコーダ 1 1 、 O F D M変調器 1 2、中間周波処理部 1 3 、高周波処理部 1 4 及び送信アンテナ 1 5で構成される送信設備に対し、 O F D M変調器 1 2 と中間周波処理部 1 3 との間、中間周波処理部 1 3 と高周波処理部 1 4 との間、高周波処理部 1 4 と送信ァンテナ 1 5 との間のいずれかに位相変調器 1 7 1 , 1 7 2 , 1 7 3 を介在させ、あるいは中間周波処理部 1 3 、高周波処理部 1 4 において、 I F局部発振器 1 3 2 と直交変調器 1 3 1 との間、 R F局部発振器 1 4 2 と周波数変換器 1 4 1 との間のいずれかに位相変調器 1 3 4 , 1 4 6 を介在させ、ベ一スバンド信号、中間周波数信号、送出信号、 I F局部発振信号、 R F局部発振信号のいずれかを時間関数によって位相変調をかけることにより、送信出力相互の位相差を所定の時間関数によって変化させる。

ここで、上記構成による送信設備を有する各送信局に対しベースバンド信号、中間周波数信号、送出信号、 I F局部発振信号、 R F局部発振信号のいずれかを、それぞれ周期 1 Z c 1 、 1 / c 2 の正弦波で位相変調させた場合について考える。尚、この場合の時間関数 1 (t)及び Δ 0 2 (t)は以下のように表される。

この例の場合、（ 4 ) 式の右辺の 2項と 3項の位相は、それぞれ周期 l Z c J 、 1 / c 2 の正弦波で変動し、受信地点の周波数特性である（ 4 ) 式の左辺も周期的に変動する。例えば図 7 に示すように、 1 周期のうち O F D M復調後のビット誤り率の値がある一定値以上となる継続時間 T F の値が、時間軸インタ一リーブの深さ T I により定まる一定時間 a T I ( a は正の実数）より小さくなるように周期 1 c i 、 1 / c 2 を設定することにより、受信側では適切な誤り訂正が施され、所要の受信品質を満足することができる。

但し、 l Z c 1 と l Z c 2 の関係は、周波数ディップの発生周期が長くなるように設定する必要がある。

本発明の第 4の実施形態について、図 1 2 A、図 1 2 B、図 1 3及び図 7 を用いて説明する。

本実施形態では、各送信局の送信出力相互の送出遅延時間差をそれぞれ時間関数△ D T I ）、 Δ D T 2 ）で変化させる。この場合、サービスエリア内の任意の受信地点における周波数特性は（ 5 ) 式のように表すことができ、そのべクトル表現図は図 1 2 A、図 1 2 Bで表される。尚、図 1 2 A、図 1 2 Bはそれぞれ図 5 A、図 5 Bに対応する。

|E|(f)= | _{+ 2} 一 j^27rf{^Tl^+ADTl(t)} +|E₃|e- j^2;rf{^T2+ADT₂(t)}|

… ( 5 )

( 5 ) 式の右辺の各項は、各送信局からの到来信号に対応しているが、第 2項では A D T ！ (t)、第 3項では A D T ₂ (t)という時間依存項が加わる。すなわち、ある瞬間で図 1 2 Bに示すように互いに打ち消し合う関係になっても、基準とする到来信号のべクトルに対して他の 2つの到来信号のベクトルがそれぞれ 2 D T ！）、 2 7Τ D Τ 2 ）で回転するため、恒常的に続かない。

図 1 3 は、上記のように送信出力相互の送出遅延時間差を変化させるための各送信局における送信設備の具体的な構成を示すものである。尚、図 1 3 において、図 9 と同一部分には同一符号を付して示し、重複する説明は省略する。

すなわち、本実施形態では、基本的にエンコーダ 1 1 、 O

F D M変調器 1 2、中間周波処理部 1 3 、高周波処理部 1 4 及び送信アンテナ 1 5で構成される送信設備に対し、〇 F D M変調器 1 2 と中間周波処理部 1 3 との間、中間周波処理部

1 3 と高周波処理部 1 4 との間、高周波処理部 1 4 と送信ァンテナ 1 5 との間のいずれかに分散遅延器 1 8 1 ， 1 8 2 ,

1 8 3 を介在させ、ベースバンド信号、中間周波数信号、送出信号のいずれかの分散遅延量を時間関数によって変化させることにより、送信出力相互の送出遅延時間差を所定の時間関数によって変化させる。

ここで、上記構成による送信設備を有する各送信局に対しベースバンド信号、中間周波数信号、送出信号のいずれかをそれぞれ 1 ノ 2 f の周波数特性をもった分散遅延器を用いてその遅延量を周期 l Z d 1 、 1 / d 2 の正弦波で変調させた場合について考える。尚、この場合の時間関数 A D T 1

(t)及び A D T 2 ）は以下のように表される。

ADTj(t) =— sin(2wdit), ADT2(t) =一 sin(27rd2t) この例の場合、（ 5 ) 式の右辺の 2項と 3項の位相は、それぞれ周期 l Z d 1 、 l Z d 2 の正弦波で変動し、受信地点の周波数特性である（ 5 ) 式の左辺も周期的に変動する。例えば図 7 に示すように、 1 周期のうち O F D M復調後のビット誤り率の値がある一定値以上となる継続時間 T F の値が、時間軸インタ一リーブの深さ T I により定まる一定時間 a T ι ( a は正の実数）より小さくなるように周期 1 Z d ι 、 1 / d 2 を設定することにより、受信側では適切な誤り訂正が施され、所要の受信品質を満足することができる。

但し、 l Z d 1 と l Z d 2 の関係や分散遅延器の周波数特性は、周波数ディップの発生周期が長くなるように設定する必要がある。

尚、上記実施形態では分散遅延器を用いた場合について説明したが、通常の遅延器を用いて構成しても同様の効果が得られる。

また、本発明は上記の各実施形態を適宜組み合わせてもよいことは勿論である。また、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではない。

例えば、第 1及び第 2 の実施形態では、送信設備内における I F局部発振信号または R F局部発振信号に周波数変調または位相変調をかけるものとしたが、局部発振器の発振周波数制御信号に周波数変調または位相変調をかけるようにしても同様の効果が得られる。

また、各実施形態では、送信局数を 3 としたが、 2以上であれば同様に実施可能である。さらに、各実施形態において、周波数のずれ、周波数変調、位相変調、送出遅延時間を全ての送信局について設定あるいは制御するようにしたが、その個数は任意でよい。

その他、複数の送信局によって形成されるサービスエリア内の任意の受信地点で合成電界の周波数特性が時間的に変動するように、各送信局の送信出力特性を制御する機能を備えていれば、同様に実施可能であることはいうまでもない。ところで、以上の実施形態は、 O F D M放送ネットワークシステムを例にとって説明したが、本発明は他の通信システムにも適用可能である。

例えば、中維車等の移動体からテレビジョン番組素材を放送局へ転送するために F P U ( F i e l d P i ck-up Un i t ) 通信回線を構築した場合や、スタジオ内で無線伝送によりカメラ出力を送信するワイヤレスカメラシステムを構築した場合には前者はビルや山等の影響により、後者は壁や舞台セット等の影響により、伝送路に多数の反射波、回折波が存在する場合が多い。

このようなシステムでは、〇 F D M方式の利用が有効であるが、前述の通り、受信地点においてはこれらの多数の波が互いに干渉し合い、いわゆるマルチパス歪みを受け、ある周波数では複数の到来信号同士が互いに強め合い、別の周波数では互いに弱め合うことになる。

これらの多数の波の数が 2 で、遅延時間を伴って受信された場合、その合成電界の周波数特性は、図 1 に示したように 2波の到来時間差の間隔で大きく落ち込み（周波数デイツプ）が生じる。このために、同じ電力で受信しても周波数特性が平坦な場合より伝送品質が劣化してしまう。

また、到来波数が 3以上の場合、 2つ以上の到来時間差によって図 2 に示したようにうまく周波数ディップが打ち消され、周波数特性が平坦になる。ところが、ある特定の時間差で到来する場合は、図 3 に示したように、到来波が互いに打ち消し合い、大きな周波数ディップが発生してしまう。

この周波数特性を決定するのは、到来波数及び各到来信号の電界強度と遅延時間差であり、受信地点と送信地点の位置関係や受信される反射波、回折波の状況によって伝送品質が異なる。

このため、受信地点及び送信地点を固定して伝送した場合平均電界強度が同じ場合でも、これらの反射波、回折波の状況によって伝送できない場合が発生する。例えば、ロードレースなどのテレビ番組を提供するため、 F P Uを用いた移動体伝送システムを利用するケースでは、受信電界が十分でも反射波、回折波の影響により断続的に伝送不能となる場合もある。

また、ワイヤレスカメラシステムを用いてスタジオ内で撮影する場合には、カメラ位置や周囲の反射物、回折物の影響によってもこのような受信不能領域が生じることがある。本発明は上記の問題にも対応可能である。すなわち、 O F D M信号の反射波、回折波は、それぞれ O F D M送信源とみなすことができるから、少なくともいずれかの反射波または回折波が時間的に変化すれば、受信不能領域をなくすことができる。

図 1 4はテレビジョン番組素材送信システムまたはワイヤレスカメラシステムに本発明を適用した場合に、それらの送信部に組み込まれる O F D M装置の構成を示すものである。

図 1 4 において、テレビジョン番組素材情報またはカメラ部で撮像されたテレビジョン信号等の送信デ一夕はェンコ一ダ 2 1 で所定のフォーマットにエンコードされた後、 O F D M変調器 2 2 に供給される。

この O F D M変調器 2 2 に入力された送信データは誤り訂正符号器 2 2 1 にて誤り訂正符号が付加され、時間/周波数インタ一リーバ 2 2 2 にて時間イン夕一リーブ及び周波数ィンタ一リーブが施され、さらに O F D M変調回路 2 2 3 にて逆フーリエ変換（ I F F T ) による O F D M変調がかけられた後、 D ZA (デジタルノアナログ）変換器 2 2 4及び低域フィル夕 2 2 5でベースバンドアナログ信号に変換される。このベースバンド信号は中間周波（ I F ) 処理部 2 3 に供給される。

この中間周波処理部 2 3 に入力されたベースバンド信号は直交変調器 2 3 1 に供給され、 I F局部発振器 2 3 2から出力される I F局部発振信号に基づいて直交変調されて中間周波数信号に変換される。この中間周波数信号は I F信号分配器 2 4 により複数系統（図では 3系統）に分配され、それぞれ独立して設けられた高周波（ R F ) 処理部 2 5 A〜 2 5 C に供給される。

これらの高周波処理部 2 5 A〜 2 5 Cに入力された中間周波数信号は周波数変換器 2 5 1 に供給され、 R F局部発振器 2 5 2から供給される R F局部発振信号に基づいてアップコンバー卜された後、帯域フィルタ 2 5 4で不要な周波数成分が除去され、 R F増幅器 2 5 5で亀力増幅され、送出信号として出力される。各高周波処理部 2 5 A〜 2 5 Cからの送出信号はそれぞれ送信アンテナ 2 6 A〜 2 6 Cを通じて送信ェリア内に送出される。

ここで、上記高周波処理部 2 5 A〜 2 5 Cのうち、 2 5 A には R F局部発振器 2 5 2から出力される R F局部発振信号を周波数変調器 2 5 3 により周波数変調をかけて周波数変換器 2 5 1 に供給するようにしている。

すなわち、上記構成による O F D M装置では、送信 O F D M信号を I F信号分配器 2 4で 3系統に分配し、それぞれ同一のチャンネルで送信出力する。この際、高周波処理部 2 5 Aだけは周波数変換の際に R F局部発振信号の周波数を変調する。このため、この O F D M装置からは 3つの同一チャンネル、同一内容の O F D M信号が出力され、そのうち一つは周波数変調がかけられることになる。

この結果、送信エリア内の任意の地点で受信しても、いずれかの反射波または回折波が周波数変調されているため、到来波が互いに打ち消し合って大きな周波数ディップが発生してしまうようなことはなくなる。

そこで、上記構成による O F D M装置をテレビジョン番組素材送信装置やワイヤレスカメラに組み込めば、その送信ェリア内での受信不能領域の発生をなくすことができ、高信頼性を得ることができる。

尚、上記 O F D M装置の構成では、 R F局部発振信号の周波数変調を行うものとしたが、基本的に複数の送信 O F D M 信号のうち少なくとも一つの送信出力特性を時間的に変化させればよく、その送信出力特性の制御方法としては、前述の O F D M放送ネットワークシステムに適用した手法を利用でさる。

その他、本発明は種々の O F D Mシステムに適用可能であることはいうまでもない。

以上のように本発明によれば、送信エリア内において、マルチパス歪みにより恒常的に受信不能となる地域を生じない O F D Mシステム及び O F D M装置を提供することができる。

産業上の利用可能性

Claims

請求の範囲

( 1 ) 直交周波数分割多重方式による O F D M信号を送信する O F D Mシステムにおいて、

前記 O F D M信号を互いに異なる地点から同一チャンネルで同時に送信する複数の O F D M送信手段と、

前記複数の O F D M送信手段の送信エリア内の任意の位置で合成電界の周波数特性が時間的に変動するように、前記複数の O F D M送信手段の少なくとも一つの送信出力特性を制御する送信出力特性制御手段とを具備することを特徴とする O F D Mシステム。

( 2 ) 設置点の異なる複数の送信局から同一チャンネル、同一内容の O F D M放送信号を送信する O F D M放送ネッ卜ワークシステムに適用するとき、

前記複数の O F D M送信手段はそれぞれ前記複数の送信局に配置され、

前記送信出力特性制御手段は、前記複数の送信局からの送信によって形成される放送サービスエリア内の任意の受信地点で合成電界の周波数特性が時間的に変動するように、前記複数の送信局のうちの少なくとも 1 つの送信局における送信出力特性を制御することを特徴とする請求項 1 記載の O F D

Mシステム。

( 3 ) 任意の地点から直交周波数分割多重方式による O F D M信号を送信する O F D Mシステムにおいて、

前記 O F D M信号の送信点に配置され、前記 O F D M信号を同一チャンネルで互いに独立して同時に送信する複数の o

F D M送信手段と、

前記複数の O F D M送信手段の送信エリア内の任意の受信位置で合成電界の周波数特性が時問的に変動するように、前記複数の O F D M送信手段のうちの少なくとも一つの送信出力特性を制御する前記送信出力特性制御手段とを具備することを特徴とする O F D Mシステム。

( 4 ) 任意の地点からテレビジョン素材情報を送信するテレビジョン素材伝送システムに適用するとき、

さらに、前記テレビジョン素材情報を O F D M変調する O F D M変調手段を備え、前記 O F D M変調手段の変調出力を前記複数の O F D M送信手段により送信することを特徴とする請求項 3記載の O F D Mシステム。

( 5 ) ワイヤレステレビジョンカメラから撮影したテレビジョン信号を無線伝送するワイヤレスカメラシステムに適用するとき、

さらに、前記テレビジョン信号を O F D M変調する O F D M変調手段を備え、当該 O F D M変調手段、前記複数の O F D M送信手段及び送信出力特性制御手段を前記ワイヤレステレビジョンカメラに組み込み、前記複数の O F D M送信手段により前記テレビジョン信号の O F D M変調出力を送信することを特徴とする請求項 3記載の O F D Mシステム。

( 6 ) 前記送信出力特性制御手段は、前記複数の O F D M 送信手段のうちの少なくともいずれかの送信手段について、 O F D M送信データに対する時間軸イン夕一リーブの実行に際し、インターリーブ前のビットストリームにおける互いに隣り合う伝送データがインターリーブ後に時間軸上でどれだけ離れているかの度合いを時間軸ィン夕一リーブの深さと定義するとき、前記送信エリア内の任意の受信地点における o

F D M復調後のビット誤り率の値がある一定値以上となる維続時間 T _F の値が、前記時間軸イン夕一リーブの深さ Τ ί により定まる一定時間 a T I ( aは正の実数）より小さくなる範囲で前記送信出力特性を制御することを特徴とする請求項 1 、 3 いずれか記載の O F D Mシステム。

( 7 ) 前記送信出力特性制御手段は、前記複数の O F D M 送信手段のうち、少なくともいずれかの送信手段の送信出力周波数を送信チャンネルの基準周波数から一定量ずらすことを特徴とする請求項 1 、 3 、 6 いずれか記載の O F D Mシステム。

( 8 ) 前記送信出力特性制御手段は、前記複数の O F D M 送信手段のうち、少なくともいずれかの送信手段に用いられる送信信号周波数変換用の局部発振器の発振周波数を基準周波数から一定量ずらすことを特徴とする請求項 7記載の O F D Mシステム。

( 9 ) 前記送信出力特性制御手段は、前記複数の O F D M 送信手段のうち、少なくともいずれかの送信手段の送信出力周波数を時問的に変化させることを特徵とする請求項 1 、 3 . 6 いずれか記載の O F D Mシステム。

( 1 0 ) 前記送信出力特性制御手段は、前記複数の O F D M送信手段のうち、少なくともいずれかの送信手段における O F D M送信信号の伝送経路に周波数変調器を介在させ、当該周波数変調器により前記 O F D M送信信号に所定の時間関数による周波数変調をかけることを特徵とする請求項 9記載の O F D Mシステム。

( 1 1 ) 前記送信出力特性制御手段は、前記複数の O F D M送信手段のうち、少なくともいずれかの送信手段における送信周波数変換用の局部発振信号に所定の時間関数による周波数変調をかけることを特徵とする請求項 5記載の O F D M システム。

( 1 2 ) 前記送信出力特性制御手段は、前記複数の O F D M送信手段のうち、少なくとも 2つの送信手段における 0 F D M送信信号相互の位相差を時間的に変化させることを特徴とする請求項 1 、 3 いずれか記載の O F D Mシステム。

( 1 3 ) 前記送信出力特性制御手段は、前記複数の O F D M送信手段のうち、少なくとも 1 つの送信手段における O F D M送信信号の伝送経路に位相変調器を介在させ、当該位相変調器により前記送信信号に他の送信手段における送信信号とは異なる時間関数による位相変調をかけることを特徴とする請求項 1 2記載の O F D Mシステム。

( 1 4 ) 前記送信出力特性制御手段は、前記複数の O F D M送信手段のうち、少なくとも 1 つの送信手段における送信周波数変換用の局部発振信号に他の送信手段における送信周波数変換用の局部発振信号とは異なる時間関数による位相変調をかけることを特徴とする請求項 1 2記載の O F D Mシステム。 ( 1 5 ) 前記送信出力特性制御手段は、前記複数の〇 F D M送信手段のうち、少なくとも 2つの送信手段の送信信号相互の送出遅延時間差を時間的に変化させることを特徴とする請求項 1 、 3 いずれか記載の O F D Mシステム。

( 1 6 ) 前記送信出力特性制御手段は、前記複数の O F D M送信手段のうち、少なくとも 1 つの送信手段における送信信号の伝送経路に遅延器を介在させ、当該遅延器の遅延量を他の送信手段における送信信号とは異なる時間関数に基づいて変化させることを特徴とする請求項 1 5記載の O F D Mシステム。

( 1 7 ) 直交周波数分割多重方式による同一チャンネル、同一内容の O F D M信号を複数の地点から送信する O F D M システムに用いられ、各送信地点に配備される少なくともいずれかの O F D M装置おいて、

前記 O F D M信号の送信出力特性を任意に制御して、送信エリア内の任意の受信地点で合成電界の周波数特性が時間的に変動させる送信出力特性制御手段を備えることを特徴とする 0 F D M装置。

( 1 8 ) 直交周波数分割多重方式による O F D M信号を任意の地点から送信する O F D M装置おいて、

前記 O F D M信号を同一チャンネルで互いに独立して同時に送信する複数の O F D M送信手段と、

前記複数の O F D M送信手段の送信エリア内の任意の位置で合成電界の周波数特性が時間的に変動するように、前記複数の O F D M送信手段の少なくとも一つの送信出力特性を制御する送信出力特性制御手段とを具備することを特徴とする

O F D M装置。

( 1 9 ) さらに、前記 O F D M送信信号に対する時間軸ィン夕—リーブを施す時間軸インタ—リーブ処理手段を備えるとき、

前記送信出力特性制御手段は、前記イン夕一リーブ前のビットストリームにおける互いに隣り合う伝送デ一夕がインタ —リーブ後に時間軸上でどれだけ離れているかの度合いを時間軸インターリーブの深さと定義するとき、前記送信エリア内の任意の受信地点における O F D M復調後のビット誤り率の値がある一定値以上となる継続時間 T F の値が、前記時間軸イン夕一リーブの深さ T I により定まる一定時間 a T I ( aは正の実数）より小さくなる範囲で前記送信出力特性を制御することを特徵とする請求項 1 7 、 1 8 いずれか記載の 0 F D M装置。

( 2 0 ) 前記送信出力特性制御手段は、前記 O F D M送信信号の送信出力周波数を送信チャンネルの基準周波数から一定量ずらすことを特徴とする請求項 1 7 、 1 8 、 1 9 いずれか記載の O F D M装置。

( 2 1 ) 前記送信出力特性制御手段は、前記 O F D M送信信号の周波数変換用の局部発振器の発振周波数を基準周波数から一定量ずらすことを特徴とする請求項 2 0記載の O F D M装苗。

( 2 2 ) 前記送信出力特性制御手段は、前記 O F D M送信信号の送信出力周波数を時間的に変化させることを特徴とする請求項 1 7、 1 8、 1 9 いずれか記載の O F D M装置。

( 2 3 ) 前記送信出力特性制御手段は、前記 O F D 1V [送信信号の伝送経路に周波数変調器を介在させ、当該周波数変調器により前記送信信号に所定の時間関数による周波数変調をかけることを特徵とする請求項 2 2記載の O F D M装置。

( 2 4 ) 前記送信出力特性制御手段は、前記 O F D M送信信号の送信周波数変換用の局部発振信号に所定の時間関数による周波数変調をかけることを特徴とする請求項 2 2記載の O F D M装置。

( 2 5 ) 前記送信出力特性制御手段は、前記 O F D M送信信号の送信信号の位相を時間的に変化させることを特徴とする請求項 1 7 、 1 8、 1 9 いずれか記載の O F D M装置。

( 2 6 ) 前記送信出力特性制御手段は、前記 O F D M送信信号の伝送経路に位相変調器を介在させ、当該位相変調器により前記送信信号に所定の時間関数による位相変調をかけることを特徴とする請求項 2 5記載の O F D M装置。

( 2 7 ) 前記送信出力特性制御手段は、前記 O F D M送信信号の送信周波数変換用の局部発振信号に所定の時間関数による位相変調をかけることを特徴とする請求項 2 5記載の O

F D M装 S。

( 2 8 ) 前記送信出力特性制御手段は、前記 O F D M送信信号の送出遅延時間差を時間的に変化させることを特徴とする請求項 1 7 、 1 8、 1 9 いずれか記載の O F D M装置。

( 2 9 ) 前記送信出力特性制御手段は、前記 O F D M送信信号の伝送経路にそれぞれ遅延器を介在させ、当該遅延器の遅延量を互いに異なる時間関数に基づいて変化させることを特徴とする請求項 2 8記載の O F D M装置。

( 3 0 ) テレビジョン素材情報を伝送直交周波数分割多重方式による O F D M信号に変調する O F D M変調手段と、

前記 O F D M信号を同一チヤンネルで互いに独立して同時に送信する複数の O F D M送信手段と、

前記複数の O F D M送信手段の送信エリア内の任意の位置で合成電界の周波数特性が時間的に変動するように、前記複数の O F D M送信手段の少なくとも一つの送信出力特性を制御する送信出力特性制御手段とを具備することを特徵とするテレビジョン素材情報送信装置。

( 3 1 ) 撮影したテレビジョン信号を伝送直交周波数分割多重方式による O F D M信号に変調する O F D M変調手段と、前記 O F D M信号を同一チャンネルで互いに独立して同時に送信する複数の O F D M送信手段と、

前記複数の O F D M送信手段の送信エリア内の任意の位置で合成電界の周波数特性が時間的に変動するように、前記複数の O F D M送信手段の少なくとも一つの送信出力特性を制御する送信出力特性制御手段とを具備することを特徴とするワイヤレステレビジョンカメラ。