JPH05219006A - 直交周波数分割多重ディジタル信号伝送方式およびこれに用いる符号化変調装置ならびに復調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回路の簡略化を図ると共に、選択性フェージ
ングによる悪影響を軽減する。 【構成】 この発明の直交周波数分割多重ディジタル信
号伝送方式では、送信側において、トレリス符号化後の
伝送データにインタリーブを施し、インタリーブ後のデ
ータを各搬送波に順番に割り当てた後で、直交周波数分
割多重ディジタル変調を行なって送信信号を発生し、受
信側において、直交周波数分割多重ディジタル復調およ
びデインタリーブを行なった後でトレリス復号を行な
い、データを復元するようにすることにより、移動受信
における選択性フェージングによって特定の搬送波が集
中的に妨害を受ける場合の悪影響を軽減する。

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係り、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 Multiplexing;
ＯＦＤＭ）ディジタル変調方式を用いる直交周波数分割
多重ディジタル信号伝送方式およびこれに用いる符号化
変調装置ならびに復調装置に関する。

【０００２】［発明の概要］この発明は、移動体向けの
ＰＣＭ（パルス符号変調）音声放送などに適した信号伝
送方式であって、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
ル信号伝送方式において、さらにトレリス符号化回路・
復号回路を用いるディジタル信号伝送方式およびこれに
用いる符号化変調装置ならびに復調装置に関するもので
ある。

【０００３】そして、この発明の特徴は、１個のトレリ
ス符号化回路と、１個のトレリス復号回路を複数の搬送
波で共用し、送信側においては、１個のトレリス符号化
回路を用いて符号化した後の送信データにインタリーブ
を施し、インタリーブ後のデータを各搬送波に順番に割
り当てた後でＯＦＤＭ変調を行なって送信信号を発生
し、他方、受信側においては、ＯＦＤＭ復調、デインタ
リーブを行なった後で、１個のトレリス復号回路を用い
てトレリス復号を行なってデータを復元するところにあ
る。

【０００４】そして、この方式の直交周波数分割多重デ
ィジタル信号伝送方式およびこれに用いる符号化変調装
置ならびに復調装置にあっては、従来技術の延長として
考えられる方式においては搬送波数と同数だけ必要とさ
れていたトレリス符号化回路、トレリス復号回路をそれ
ぞれ１個だけにして装置の簡略化を図ることができると
共に、選択性フェージングの影響で隣接する複数の搬送
波が妨害を受けた場合でも、トレリス復号後のバースト
誤りの発生を最小限に抑えることができる。

【０００５】

【従来の技術】従来、移動体向けのＰＣＭ（パルス符号
変調）音声放送などに適した信号伝送方式と考えられて
いる、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信号伝送
方式に対して、トレリス符号化変調方式を結合させたも
のは、知られていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】直交周波数分割多重
（ＯＦＤＭ）ディジタル信号伝送方式は、マルチパスに
強い、周波数利用効率が比較的高い、スペクトルが白色
ガウス雑音に近く、他のサービスに妨害を与えにくいな
どの多くの特長を有し、特に移動体向け広帯域伝送路に
適した優れた変調伝送方式であるが、このＯＦＤＭ方式
にトレリス符号化変調（ＴＣＭ； Trellis Coded Modul
ation ）を組み合わせることにより、さらに性能を改善
することができることが期待されている。

【０００７】ところが、従来のトレリス符号化変調方式
は、すべて、トレリス符号化後のデータで単一の搬送波
を変調するものであり、このトレリス符号化変調方式の
考え方をＯＦＤＭ伝送方式にそのまま延長して応用する
とすれば、ＯＦＤＭ伝送方式の各搬送波に対してそれぞ
れ個別にトレリス符号化変調を行なうディジタル信号伝
送方式となり、図７に示すような構成となる。

【０００８】この図７に示す直交周波数分割多重ディジ
タル信号伝送方式は、変調装置１と復調装置２とから構
成される。そして、変調装置１側では、送信データを複
数シンボルから成るフレームごとに区切り、インタリー
ブマトリクス１１を用いて１フレームごとにインタリー
ブを行なう。このインタリーブされた送信データを直列
並列変換回路１２によってＯＦＤＭ方式の１シンボルで
送られるビット数ごとに並列データに変換し、搬送波数
Ｎに等しい数だけ設けられたトレリス符号化回路１３−
１〜１３−Ｎに入力する。そして、各搬送波周波数ごと
にトレリス符号化されたデータは、ＯＦＤＭ変調器１４
によりベースバンドのＯＦＤＭ信号となり、さらに周波
数変換器１５を経て、ＲＦ周波数のＯＦＤＭ送信信号と
して送り出される。

【０００９】一方、復調装置２側では、変調装置１側か
らのＲＦ送信信号を周波数変換器２１によって受信して
ベースバンドのＯＦＤＭ信号に変換し、この後ＯＦＤＭ
復調器２２によって各搬送波周波数ごとの複素データを
取り出し、搬送波数Ｎに等しい数だけ設けられたトレリ
ス復号回路２３−１〜２３−Ｎを用いて各搬送波周波数
ごとにトレリス復号を行なう。そして、このトレリス復
号の後、各データは並列直列変換回路２４で直列データ
に変換され、デインタリーブマトリクス２５によって１
フレームごとにデインタリーブされて受信データに復調
される。

【００１０】このようにして、図７に示す直交周波数分
割多重ディジタル信号伝送方式の構成では、各搬送波ご
とにトレリス符号化回路と復号回路が必要となり、特に
受信側のトレリス復号回路の部分が膨大な回路規模とな
ってしまう問題点があった。

【００１１】さらに、トレリス復号回路は、誤ったデー
タが連続して入力された場合には、正しいパスに復帰す
るまでに長い時間を要し、出力に長い区間に渡るバース
ト状の復号誤りを発生しやすい性質があり、図７に示す
構成の伝送方式では、移動受信における選択性フェージ
ングによって特定の搬送波が集中的に妨害を受けた場
合、その搬送波に対応するトレリス復号回路が長時間に
渡って復号不能となる恐れがある問題点もあった。

【００１２】この発明は、このような従来の問題点に鑑
みなされたもので、直交周波数分割多重伝送方式の各搬
送波で送られるデータを１個のトレリス符号化回路、ト
レリス復号回路で変復調することにより、回路の簡略化
を図ると共に、トレリス符号化回路とＯＦＤＭ変調器と
の間、トレリス復号回路とＯＦＤＭ復調器との間それぞ
れにインタリーブ回路、デインタリーブ回路を挿入する
ことにより、選択性フェージングによる悪影響を軽減す
ることができる直交周波数分割多重ディジタル信号伝送
方式およびこれに用いる符号化変調装置ならびに復調装
置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明は、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信号伝送方式において、送
信側に１個のトレリス符号化回路を備え、受信側に１個
のトレリス復号回路を備え、各搬送波をトレリス符号化
変調してデータを伝送するに当たり、すべての搬送波で
これらのトレリス符号化回路、トレリス復号回路を共用
するようにしたものである。

【００１４】またこの発明は、上記の直交周波数分割多
重ディジタル信号伝送方式に用いる符号化変調装置であ
って、１個のトレリス符号化回路を備え、各搬送波をト
レリス符号化変調してデータを伝送するに当たり、すべ
ての搬送波でこのトレリス符号化回路を共用するように
したものである。

【００１５】またこの発明は、上記の直交周波数分割多
重ディジタル信号伝送方式に用いる復調装置であって、
１個のトレリス復号回路を備え、各搬送波をトレリス符
号化変調して伝送されてくるデータを復調するに当た
り、すべての搬送波でトレリス復号回路を共用するよう
にしたものである。

【００１６】さらにまたこの発明は、上記の直交周波数
分割多重ディジタル信号伝送方式において、送信側にお
いて、トレリス符号化後の伝送データにインタリーブを
施し、インタリーブ後のデータを各搬送波に順番に割り
当てた後で、直交周波数分割多重ディジタル変調を行な
って送信信号を発生し、受信側において、直交周波数分
割多重ディジタル復調およびデインタリーブを行なった
後でトレリス復号を行ない、データを復元するものとす
ることができる。

【００１７】またこの発明は、上記の直交周波数分割多
重ディジタル信号伝送方式に用いる符号化変調装置であ
って、トレリス符号化回路によってトレリス符号化後の
伝送データにインタリーブを施し、インタリーブ後のデ
ータを各搬送波に順番に割り当てた後で、直交周波数分
割多重ディジタル変調を行なって送信信号を発生するも
のである。

【００１８】またこの発明は、上記の直交周波数分割多
重ディジタル信号伝送方式に用いる復調装置であって、
直交周波数分割多重ディジタル復調およびデインタリー
ブを行なった後でトレリス復号回路によりトレリス復号
を行ない、データを復元するものである。

【００１９】

【作用】この発明の直交周波数分割多重ディジタル信号
伝送方式では、各搬送波をトレリス符号化変調してデー
タを伝送するに当たり、送信側に備えた１個のトレリス
符号化回路、また受信側に備えた１個のトレリス復号回
路を共用することにより、回路構成の簡略化を図ること
ができる。

【００２０】また、この発明では、符号化変調装置とし
て１個のトレリス符号化回路を備え、各搬送波をトレリ
ス符号化変調してデータを伝送するに当たり、すべての
搬送波でこのトレリス符号化回路を共用するようにした
ものを用い、他方、復調装置として１個のトレリス復号
回路を備え、各搬送波をトレリス符号化変調して伝送さ
れてくるデータを復調するに当たり、すべての搬送波で
トレリス復号回路を共用するようにしたものを用いるこ
とにより、上記の回路構成を簡略化した直交周波数分割
多重ディジタル信号伝送方式を構築することができる。

【００２１】またこの発明の直交周波数分割多重ディジ
タル信号伝送方式では、送信側において、トレリス符号
化後の伝送データにインタリーブを施し、インタリーブ
後のデータを各搬送波に順番に割り当てた後で、直交周
波数分割多重ディジタル変調を行なって送信信号を発生
し、受信側において、直交周波数分割多重ディジタル復
調およびデインタリーブを行なった後でトレリス復号を
行ない、データを復元することにより、移動受信におけ
る選択性フェージングによって特定の搬送波が集中的に
妨害を受ける場合の悪影響を軽減することができる。

【００２２】またこの発明では、符号化変調装置として
トレリス符号化回路によってトレリス符号化後の伝送デ
ータにインタリーブを施し、インタリーブ後のデータを
各搬送波に順番に割り当てた後で、直交周波数分割多重
ディジタル変調を行なって送信信号を発生するものを用
い、他方、復調装置として直交周波数分割多重ディジタ
ル復調およびデインタリーブを行なった後でトレリス復
号回路によりトレリス復号を行ない、データを復元する
ものを用いることにより、上記の移動受信における選択
性フェージングによって特定の搬送波が集中的に妨害を
受ける場合の悪影響を軽減する直交周波数分割多重ディ
ジタル信号伝送方式を構築することができる。

【００２３】

【実施例】以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説
する。

【００２４】図１はこの発明の一実施例の回路構成を示
しており、送信データを送信信号に変調して送り出す送
信側の変調装置１０と、その変調装置１０から送られて
くる信号を受信して元の受信データに復調する受信側の
復調装置２０とから構成されている。

【００２５】そして、変調装置１０は、送信データをト
レリス符号化するトレリス符号化回路１０１と、符号化
されたデータを適当な長さごとに区切り、１フレームご
とにインタリーブするインタリーブマトリクス１０２
と、インタリーブされた信号に対してＯＦＤＭ方式の１
シンボルで送られるビット数ごとの並列信号に変換し、
複素データにする直列並列変換回路１０３と、この複素
データを逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ）することによ
りベースバンドのＯＦＤＭ信号に変調するＯＦＤＭ変調
器１０４と、これをＲＦ周波数信号に変換して送り出す
周波数変換器１０５から構成されている。

【００２６】また、復調装置２０は、ＲＦ受信信号をベ
ースバンドのＯＦＤＭ信号に変換する周波数変換器２０
１と、このＯＦＤＭ信号に離散フーリエ変換（ＤＦＴ）
を行なうことによって各搬送波周波数ごとの複素データ
を取り出すＯＤＦＭ復調器２０２と、並列データを直列
データに変換する並列直列変換回路２０３と、直列デー
タを１フレームごとにデインタリーブするデインタリー
ブマトリクス２０４と、トレリス復号を行ない、元の受
信データを得るトレリス復号回路２０５から構成されて
いる。

【００２７】次に、上記の構成の直交周波数分割多重デ
ィジタル信号伝送方式の動作について説明する。

【００２８】まず全体的な動きについて説明すると、送
信側変調装置１０では、送信データがトレリス符号化回
路１０１によって符号化される。このトレリス符号化
は、ＯＦＤＭ方式の１個の搬送波で１シンボル期間に伝
送される有効ビット数ごとに行なわれる。

【００２９】こうしてトレリス符号化されたデータは、
適当な長さのフレームに区切られ、インタリーブマトリ
クス１０２を用いて１フレームごとにインタリーブされ
た後、直列並列変換回路１０３においてＯＦＤＭ方式で
１シンボルで送られるビット数ごとのＮ個の並列データ
に変換されて、各搬送波周波数で伝送される複素データ
とされる。

【００３０】ＯＦＤＭ変調器１０４は、この複素データ
を逆離散フーリエ変換することによりベースバンドのＯ
ＦＤＭ信号を発生し、この信号が周波数変換器１０５に
よってＲＦ周波数信号にアップコンバートされ、ＲＦの
ＯＦＤＭ送信信号として送り出される。

【００３１】一方、受信側復調装置２０では、まず周波
数変換器２０１によってＲＦ周波数信号の受信信号がベ
ースバンドのＯＦＤＭ信号に変換され、ＯＦＤＭ復調器
２０２において離散フーリエ変換されることにより、各
搬送波周波数ごとの複素データが取り出される。

【００３２】そして、このＮ個の並列複素データが並列
直列変換回路２０３によって直列データに変換され、さ
らに、デインタリーブマトリクス２０４によって１フレ
ームごとにデインタリーブされた後、トレリス復号回路
２０５によってトレリス復号され、元の受信データが取
り出される。

【００３３】次に、各部の詳しい動作について説明すれ
ば、図２は、トレリス符号化回路１０１の回路構成例を
示しており、ＯＦＤＭ方式の１シンボル分の時間だけデ
ータを遅延させる遅延回路１０１ａ，１０１ｂを備えて
いて、２ビットの送信データｃ１，ｃ２に対して１ビッ
トの検査ビットｃ０を付加し、３ビットの符号化データ
とすることができる。

【００３４】また図３は、トレリス符号化回路１０１か
ら出力される３ビットのデータを８相位相変調（ＰＳ
Ｋ）して伝送する場合のデータと搬送波位相との対応関
係を示しており、信号点の番号０〜７は、３ビット符号
化データｃ２ｃ１ｃ０を１０進数で表わした場合の対応
位相を示しており、例えば３ビット符号化データｃ２ｃ
１ｃ０＝０１１であれば、１０進数で表わすと「３」と
なり、信号点３を送るのである。

【００３５】さらに図４は、図２に示す構成のトレリス
符号化回路１０１で生成される符号化データのトレリス
線図（状態遷移図）であり、受信側変調装置２０のトレ
リス復号器２０５が行なうビタビ復号は、このトレリス
線図に従って行なわれる。なお、この図４において、節
（ノード）は図２のトレリス符号化回路１０１の状態ｓ
１，ｓ０を表わし、枝（ブランチ）に付随した数字は状
態遷移に伴って出力される信号点の番号を表わしてい
る。

【００３６】図５にはインタリーブマトリクス１０２の
構成が示されており、ＯＦＤＭ方式の１個の搬送波で１
シンボル期間に伝送されるビット数をｋとすれば、同図
（ａ）において１個の四角形はｋビットのデータを表わ
し、同図（ｂ）においてＮはＯＦＤＭ方式の搬送波数、
ＭはＯＦＤＭ伝送方式の１フレームに含まれる伝送シン
ボル数である。そこで、受信側のデインタリーブマトリ
クス２０４は、図５（ｂ）に矢印で示す方向にデータを
書き込み、同図（ａ）に矢印で示す方向にデータを読み
出す。

【００３７】なお、インタリーブの仕方は、この他にも
種々の方式が考えられ、例えば送信側、受信側でＲＯＭ
などに記録した擬似ランダムな順序にデータを書き込
み、読み出しするようにすれば、秘話効果を得ることが
できるようになる。

【００３８】ＯＦＤＭ変復調器における一般的な信号処
理技術は、例えば、「Le Floch etal, "Digital Sound
Broadcasting to Mobile Receivers", IEEE Transacti
onson Consumer Electronics, Vol.35, Number 3, Augu
st 1989, pp.493-530 」に示されているが、図６は、Ｏ
ＦＤＭ変調器１０４における信号処理の概要を示してお
り、搬送波数４４８、離散フーリエ変換のポイント数１
０２４の場合の変調処理を示している。この場合には、
同図（ａ）に示すように、周波数軸上では、第２〜第２
２５番目、第８０１〜第１０２４番目のポイントに送信
データを複素数の形で割り当て、これを時間軸上に逆離
散フーリエ変換することによって、同図（ｂ）に示すよ
うなベースバンドの時間軸波形を得ることができる。そ
こで、受信側のＯＦＤＭ復調器２０２では、この時間軸
波形を離散フーリエ変換することによって周波数軸上の
複素データを得ることができるのである。

【００３９】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
各搬送波をトレリス符号化変調してデータを伝送するに
当たり、送信側に備えた１個のトレリス符号化回路、ま
た受信側に備えた１個のトレリス復号回路を共用するよ
うにしているため、従来技術を延長した方式の場合には
搬送波数だけ必要とされていたトレリス符号化回路、ト
レリス復号回路が共に１個ずつになり、変復調いずれの
装置もその回路構成の簡略化が図れる。

【００４０】また請求項２の発明によれば、送信側にお
いて、トレリス符号化後の伝送データにインタリーブを
施し、インタリーブ後のデータを各搬送波に順番に割り
当てた後で、直交周波数分割多重ディジタル変調を行な
って送信信号を発生し、受信側において、直交周波数分
割多重ディジタル復調およびデインタリーブを行なった
後でトレリス復号を行ない、データを復元するようにす
るようにしているため、移動受信における選択性フェー
ジングによって特定の搬送波が集中的に妨害を受ける場
合でも、トレリス復号後のバースト誤りの発生を最小限
に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の回路構成図。

【図２】上記実施例におけるトレリス符号化回路の構成
を示すブロック図。

【図３】上記実施例におけるトレリス符号化回路化ら出
力される３ビットデータを８相位相変調方式によって伝
送する場合のデータと搬送波位相との対応関係を示す
図。

【図４】上記実施例におけるトレリス符号化回路で生成
される符号のトレリス線図。

【図５】上記実施例におけるインタリーブマトリクスの
構成を示す説明図。

【図６】上記実施例におけるＯＦＤＭ変調器の信号処理
を示す説明図。

【図７】従来技術から考えられる直交周波数分割多重デ
ィジタル伝送方式の回路構成図。

【符号の説明】

１０ 変調装置 １０１ トレリス符号化回路 １０２ インタリーブマトリクス １０３ 直列並列変換回路 １０４ ＯＦＤＭ変調器 １０５ 周波数変換器 ２０ 復調装置 ２０１ 周波数変換器 ２０２ ＯＦＤＭ復調器 ２０３ 並列直列変換回路 ２０４ デインタリーブマトリクス ２０５ トレリス復号回路

───────────────────────────────────────────────────── 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 (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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
   信号伝送方式において、送信側に１個のトレリス符号化
   回路を備え、受信側に１個のトレリス復号回路を備え、
   各搬送波をトレリス符号化変調してデータを伝送するに
   当たり、すべての搬送波でこれらのトレリス符号化回
   路、トレリス復号回路を共用するようにして成る直交周
   波数分割多重ディジタル信号伝送方式。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の直交周波数分割多重デ
   ィジタル信号伝送方式に用いる符号化変調装置におい
   て、１個のトレリス符号化回路を備え、各搬送波をトレ
   リス符号化変調してデータを伝送するに当たり、すべて
   の搬送波でこのトレリス符号化回路を共用するようにし
   て成る符号化変調装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の直交周波数分割多重デ
   ィジタル信号伝送方式に用いる復調装置において、１個
   のトレリス復号回路を備え、各搬送波をトレリス符号化
   変調して伝送されてくるデータを復調するに当たり、す
   べての搬送波でトレリス復号回路を共用するようにして
   成る復調装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の直交周波数分割多重デ
   ィジタル信号伝送方式において、送信側において、トレ
   リス符号化後の伝送データにインタリーブを施し、イン
   タリーブ後のデータを各搬送波に順番に割り当てた後
   で、直交周波数分割多重ディジタル変調を行なって送信
   信号を発生し、受信側において、直交周波数分割多重デ
   ィジタル復調およびデインタリーブを行なった後でトレ
   リス復号を行ない、データを復元することを特徴とする
   直交周波数分割多重ディジタル信号伝送方式。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の直交周波数分割多重デ
   ィジタル信号伝送方式に用いる符号化変調装置におい
   て、トレリス符号化回路によってトレリス符号化後の伝
   送データにインタリーブを施し、インタリーブ後のデー
   タを各搬送波に順番に割り当てた後で、直交周波数分割
   多重ディジタル変調を行なって送信信号を発生すること
   を特徴とする符号化変調装置。
6. 【請求項６】 請求項４に記載の直交周波数分割多重デ
   ィジタル信号伝送方式に用いる復調装置において、直交
   周波数分割多重ディジタル復調およびデインタリーブを
   行なった後でトレリス復号回路によりトレリス復号を行
   ない、データを復元することを特徴とする復調装置。