JPH08504544A - Ｏｆｄｍ方式マルチキャリア変調によるデジタル信号の伝送法並びにこれによる送信機および受信機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明はＮ個の直交チャネルを用いたＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式マルチキャリア変調に基づきデジタル信号を伝送する方法に関する。本発明によれば、チャネルは２つに分割され、Ｎ／２個のチャネルは一番目の偏波に基づき一番目の伝送トラック（３Ａ，４Ａ，５Ａ，６Ａ，７Ａ）を通して送られる一番目の周波数帯に対応しており、残りのＮ／２個のチャネルは一番目の偏波に対し交差する二番目の偏波に基づき二番目の伝送トラック（３Ｂ，４Ｂ，５Ｂ，６Ｂ，７Ｂ）を通して送られる同じ周波数帯である。応用分野は特にデジタル高精細テレビジョンである。

Description

【発明の詳細な説明】 ＯＦＤＭ方式マルチキャリア変調によるデジタル信 号の伝送法並びにこれによる送信機および受信機 本発明はＮ個の直交チャネルを使用したＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式 マルチキャリア変調に基づくデジタル信号の伝送法に関する。本発明は更に該伝 送法を実現する送信機および受信機に関する。 トムソン（ＴＨＯＭＳＯＮ）−ＣＳＦ名で登録された国際特許出願ＰＣＴ／Ｆ Ｒ８９／００５４６号には、高密度でデジタル信号を伝送するＯＦＤＭ方式マル チキャリア変調を使用した特に高性能の伝送法が記載されている。記載の伝送法 では、多数の直交周波数が使用されており、（振幅／位相）または（実数部／虚 数部）の組が各周波数で伝送され、該振幅／位相または実数部／虚数部の組は伝 送される情報に一対一に対応している。更に、本発明に基づき伝送される情報を 多数のエコーを考量して受信機で復元するため、有効な伝送インターバルである 過渡インターバルまたは保護インターバルの導入、同期信号の使用、および受信 時にチャネルを等化する試験パケットの使用のような種々の技術が使用されてい る。しかし、例えば１０２４チャネルのようにチャネル数Ｎを非常に大きくした い時、この方法ではスペクトルの占有が非常に大きくなる。実際には、使用され る周波数帯は少なくとも１６ＭＨｚである。これにより、例えば 信号処理回路の動作周波数に対し多くの問題が生ずる。 本発明の目的は、使用する周波数帯を狭くするＯＦＤＭ方式のマルチキャリア 変調に基づきデジタル信号を伝送する新しい方法を提案することである。 本発明の目的は、ＯＦＤＭ方式のマルチキャリア変調として国際特許出願ＰＣ Ｔ／ＦＲ８９／００５４６号に記載された方式の変調と同様に良好に使用できる Ｎ個の直交チャネルを使用したＯＦＤＭ方式のマルチキャリア変調に基づくデジ タル信号の伝送法も提案している。 従って、本発明の対象は、Ｎ個の直交チャネルが２つに分割され、Ｎ／２個の チャネルが一番目の偏波に基づき一番目の伝送トラックを通して伝送される一番 目の周波数帯に対応しており、残りのＮ／２個のチャネルが同じ周波数帯に移さ れ一番目の偏波と交差する二番目の偏波に基づき二番目の伝送トラックを通して 伝送されることを特徴とする、該Ｎ個の直交チャネルを使用したＯＦＤＭ（直交 周波数分割多重）方式マルチキャリア変調に基づくデジタル信号を伝送する方法 である。 この新しい伝送法を使用することにより、同じ周波数帯に非常に多くのチャネ ル数を有することができる。更に、チャネルの区別は各チャネルが他のチャネル と直交していることにより行なわれる。チャネルの最大振幅は前述のＰＣＴ出願 で説明されている通り他の全てのチャネルのゼロに対応している。従って、チャ ネルの半分を移送する毎に二つの偏波の間に結合があれば、復号時に チャネルの影響は最小になる。 本発明の他の特徴によれば、各トラックで伝送されるデジタル信号は伝送され たチャネルを受信時に等化する試験パケットを周期的に含んでいる。 この特徴により、偏波の伝播の状況の変動が等化の周期より遅くなれば、他の 偏波に対しある偏波が減衰することを補償することができる。 特別な実施態様によれば、二つの連続した試験パケットがトラック毎に伝送さ れ、該試験パケットは次式のように選ばれる： 本発明は、更にＮ／２個の標本値が一番目の伝送トラックで、残りのＮ／２個 の伝送トラックが二番目の伝送トラックであるＮ個の標本値に対する逆高速フー リエ変換（ＦＦＴ^-1）を計算する回路を含み、二つのトラックが交差偏波を有し 一つの同じ周波数帯で伝送されることを特徴とする前述の方法を実現する送信機 にも関している。 本発明の対象は、更に二つの受信トラックを含み、それぞれのトラックが交差 偏波を有し一つの同じ周波数帯で伝送されるＮ／２個の標本値に対応した信号を 受け、更にＮ個の標本値を処理する高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を計算する回路 、または変形された実施態様に基づき 各トラックの出力に接続されＮ／２個の標本値を処理する高速フーリエ変換（Ｆ ＦＴ）を計算する回路を含み、更に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を計算する二つ の回路を結合する回路を含むことを特徴とする前述の方法に基づき伝送された信 号を受信する受信機でもある。 本発明の他の特徴と利点は種々の実施態様に対する以下の記載を読むことによ り明らかになり、該記載は添付した次の図を参照にして与えられている。 図１は本発明による伝送法を実現する送信機の概要図である。 図２は本発明により伝送される信号を受ける受信機の概要図である。 図３は試験パケットの選択を説明する簡単な概要図である。 図４は本発明に基づく他の実施態様の伝送の連なりの簡単な概要図である。 以下に記載する送信機と受信機はＮ個の直交チャネルを用いたＯＦＤＭ（直交 周波数分割多重）方式マルチキャリア変調を使用してデジタル信号を送信および 受信する回路である。本件の場合および前述のＰＣＴ特許出願に記載してあるよ うに、デジタル信号は連続したパケットに切断されている。信号の有効部分はＮ 個の正弦波信号から構成されており、各正弦波信号は振幅と位相が変調されてい る。前述のＰＣＴ特許の内容では、エコーによるマルチパスを考慮に入れ有効な 信号をより容易に決 定するため、過渡インターバルまたは保護インターバルが受信で利用される信号 の有効部分の後のパケットの開始に対応して定められている。振幅および位相の 変調を行なうため、引用した特許出願で述べられているように、複素平面内での 配置が周知の方法で行なわれている。幾つかのタイプの配置、すなわち四角形、 六角形または円形の配置が選択される。図１に示すように、図示していない符号 器から発生し伝送されるデジタル信号に対応した２値の連なりは、Ｎ個毎にまと められた入力ビットと各サブキャリアに割り当てられた配置の各点を一致させる 配置変換カード１の入力に送られる。後述するように、チャネルの等化に使用さ れる試験パケットを有した同期情報が伝送される信号に挿入されるのはこの配置 ／変換回路においてである。情報を運ぶパケットの位置に挿入されたこの試験パ ケットは受信時に基準パケットと比較することにより修正係数を定めるのに役立 ち後続の有効なパケットに加えられる。これによりチャネルの等化を行なうこと ができる。 回路１により出力されるデータは逆高速フーリエ変換（ＦＦＴ^-1）２を計算す る回路に送られる。逆フーリエ変換を計算する回路は特許出願ＰＣＴ／ＦＲ８９ ／００５４６号に記載されており、動作のより完全な記載が述べられている。回 路２により伝送時にＮ個のチャネル、例えば特にテレビジョン伝送を行なう場合 である７２マイクロ秒の１０２４チャネルの変調を行なうことができ る。 本発明によれば、チャネルが１０２４の場合１６ＭＨＺ必要である通過帯域を 制限するため、チャネルを２つに分割し、最初の５１２チャネルを一番目の伝送 トラックに、次の５１２チャネルを二番目の伝送トラックに送ることが提案され ている。図１に示すように、各トラックは基本的に整形回路３Ａ，３Ｂと、デジ タル／アナログ変換器４Ａ，４Ｂと、ベースバンド周波数を中間周波数に変換す る回路５Ａ，５Ｂと、アンテナ７Ａ，７Ｂに伝送される信号を送る固有送信機６ Ａ，６Ｂを含んでいる。 より詳細には、整形回路３Ａ，３Ｂは前述の特許出願に記載のように、逆高速 フーリエ変換（ＦＦＴ^-1）を計算する回路２から発生するデータをデジタル／ア ナログ変換回路で利用されるフォーマットに直し、伝送過程に保護インターバル を使用する時過渡インターバルまたは保護インターバルを付け加える役目をして いる。整形回路３Ａ，３Ｂから発生するデータは、標本化周波数Ｆで制御され、 変調されるアナログ信号を得ることができるデジタル／アナログ変換器４Ａまた は４Ｂに送られる。変換回路５Ａと５Ｂの目的はアナログ信号の周波数を送信機 に利用できる中間周波数に変換することである。しかし、変換回路５Ｂによりこ のトラックのアナログ信号の周波数を一番目のトラックを通り伝送される信号と 同じ周波数帯に減少することができる。二つの変換回路５ Ａと５Ｂから発生するこれらの信号はアンテナ７Ａと７Ｂに信号を送る従来のタ イプの固有送信機６Ａ，６Ｂに送られる。 本発明によれば、アンテナ７Ａと７Ｂは交差偏波した信号を送信する。例えば アンテナＡから出る信号は水平偏波で送信され、アンテナＢから出る信号は垂直 偏波で送信され、これらの二つの信号は同じ周波数帯で送信される。次に、前述 の方法に基づき送信された信号を受けるある実施態様の受信機をより詳細には図 ２を参照して述べる。この受信機は、並列な二つの受信トラックを含み、それぞ れのトラックはアンテナ１０Ａ，１０Ｂと、受信機１１Ａ，１１Ｂと、中間周波 数をベースバンド１と中間周波数をベースバンド２にそれぞれ変換する回路１２ Ａおよび１２Ｂと、アナログ／デジタル変換器１３Ａおよび１３Ｂから成る。二 つのアナログ／デジタル変換器からの出力は加算器１４を通りパケット同期回路 １５と、以下に詳細に記載する復調回路１６の入力に送られる。アンテナ１０Ａ と１０Ｂは交差偏波の２つのアンテナ７Ａおよび７Ｂにより送信された信号を受 ける交差偏波アンテナである。受信機１１Ａと１１Ｂはここでは詳細に述べない 従来のタイプの受信機である。変換回路１２Ａと１２Ｂには、ベースバンド信号 １が一番目の受信トラックに伝えられ、ベースバンド信号２が二番目の受信トラ ックに伝えられる中間周波数が加えられる。変換回路は発信器から発生する変換 周波数で入力の１つに 信号を受けるミキサから基本的に構成されている。アナログ／デジタル変換器１ ３Ａ，１３Ｂは標本化周波数Ｆ２でアナログ信号をデジタル信号に変換する。こ れら２つの信号は加算器１４で加えられてから先に引用したＰＣＴ特許出願で記 載したものと同じ系の復調部分に送られる。図２に示すように、該復調部分は信 号をパケットに一時的に切断し信号と共に送られる同期情報を用いて高速フーリ エ変換（ＦＦＴ）１６を計算する回路にパケットの有効部分のみを与えることが 目的であるパケット同期回路１５を含んでいる。この部分は、更に高速フーリエ 変換（ＦＦＴ）１６を計算する回路の出力で情報を修正する回路１９に送る試験 パケットの検出回路１７と、各パケット用の修正信号を修正回路１９に送り修正 係数を計算する等化回路１８を含んでいる。修正回路から発生するエレメントは 受信した情報をライン２１に出力する２値の連なりに変換するインターフェイス ２０に送られる。試験パケットを使用することにより等化を行い、二つの偏波の 間にある減衰を改善することができる。 次に、伝送の結合、送信および受信を考慮してチャネルに正確な等化を行なう ため伝送される試験パケットの値を計算する方法を図３に関連して説明する。図 ３に示すように、（ＦＦＴ^-1）回路２の出力で、実数部分および虚数部分にそれ ぞれ対応する信号Ｒ（ｎ）および信号Ｉ（ｎ）は各トラックで伝送される。 計算の中に回路２およびアンテナ７Ａ，７Ｂでそれぞ れ発生する結合を入れるならば、伝送において安定状態に達すると次式が得られ る： ＦＦＴ^-1結合 ここに アンテナ結合 これにより信号Ｒ′（ｎ）はアンテナ７Ａを通り伝送され、信号Ｉ′（ｎ）は アンテナ７Ｂを通して伝送される。結合および多くのエコーを考慮した信号Ｒ″ （ｎ）およびＩ″（ｎ）はそれぞれ受信アンテナ１０Ａと１０Ｂで受信される。 これらの信号は次式で与えられる： または周波数については 上式は例えば次の形式に書くことができる 受信時に、アンテナ１０Ａ，１０Ｂおよび高速フーリエ変換の計算回路１６に おけるこれらの結合は次式で表すことができる： アンテナ結合 ＦＦＴ結合 このようにＦＦＴ１６の出力で、上式は次のマトリク スの形で書き直すことができる： または逆マトリクスを使用して次の様に表すことができる： 次に、等化器では信号は次の様に復元される： それ故、次のマトリクスを定める必要がある： 本発明によれば、このマトリクスを定めるため、二つの試験パケットがトラッ ク毎に送られる、すなわち： 更に次の信号を受ける ここに ここで と置くと次式を得る： 試験パケットは次のように選択される： 従って次式を得る： このように試験パケットを特別に選択すれば、ＯＦＤＭ方式の変調を採用する と一つの同じ周波数帯で交差偏波を有して送信された信号を容易に復元できる。 図４に示した他の実施態様によれば、高速フーリエ変換を計算する二つの回路 ２２Ａ，２２Ｂは受信で使用される。各回路は受信トラックに加えられており、 その出力でそれぞれ信号ｒ″′（ｑ）とｉ″′（ｑ）を発生する。この場合、実 数部／虚数部間の結合と信号ａ′（ｑ），ｂ′（ｑ）により表される波の連なり を作る必要がある。これは次式を満たす結合回路２３により作られる： この場合、次式で表わせる： ここにマトリクス は前述と同じである。 図３および図４は虚数部が１つのトラックの上で伝えられ、虚数部が他のトラ ックの上で伝えられる場合につ いて記載した。しかし、本発明は信号が簡単に二つに分割され、最初のＮ／２が １つのトラックの上で伝えられ、次のＮ／２が他のトラックの上で伝えられる場 合にも適用できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．Ｎ個の直交チャネルが２つに分割され、Ｎ／２個のチャネルが一番目の偏波 に基づき一番目の伝送トラックを通して伝送される一番目の周波数帯に対応して おり、残りのＮ／２個のチャネルが同じ周波数帯に移され一番目の偏波と交差す る二番目の偏波に基づき二番目の伝送トラックを通して伝送されることを特徴と する、該Ｎ個の直交チャネルを使用したＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式マ ルチキャリア変調に基づくデジタル信号を伝送する方法。 ２．各トラックの上で伝えられるデジタル信号が、受信時に送信チャネルを等化 する試験パケットを周期的に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ３．二つの連続した試験パケットがトラック毎に伝送されることを特徴とする請 求項２に記載の方法。 ４．試験パケットが のように選択されることを特徴とする請求項３に記載の方法。 ５．特にＮ個の標本値に対し逆高速フーリエ変換（ＦＦＴ^-1）の回路を含み、最 初の送信トラックがＮ／２個の標本値に対しており、二番目の送信トラックが残 りのＮ／２個の標本値に対しており、この二つのトラックが一 つの同じ周波数帯内にあり交差偏波を有して送信されることを特徴とする請求項 １から４のいずれか１つに記載の方法を実現する送信機。 ６．各トラックが少なくとも１つのデジタル／アナログ変換器と、１つの周波数 変換回路と、１つの固有送信機と、１つの送信用アンテナを含み、各アンテナが 特別な偏波に基づき送信されることを特徴とする請求項５に記載の送信機。 ７．二つの受信トラックを含み、それぞれが１つの同じ周波数帯内にあり交差偏 波を有して伝送されるＮ／２個の標本値に対応した信号を受け、更にＮ個の標本 値を処理する高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を試験する回路を含むことを特徴とす る請求項１から４の方法に基づき送信される信号を受ける受信機。 ８．二つの受信トラックを含み、それぞれが１つの同じ周波数帯内にあり交差偏 波を有して伝送されるＮ／２個の標本値に対応した信号を受け、更にＮ／２個の 標本値が各トラックの出力で処理される高速フーリエ変換（ＦＦＴ）用の回路と 、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）用の二つの回路を結合する回路を含んでいること を特徴とする請求項１から４の方法に基づき送信される信号を受ける受信機。 ９．各受信トラックが特別な偏波に基づき受信する少なくとも１つのアンテナと 、１つの固有受信機と、１つの周波数変換回路と、１つのアナログ／デジタル変 換器を 含むことを特徴とする請求項７および８のいずれか１つに記載の受信機。 10．試験パケットを認識する手段を更に含むことを特徴とする請求項６から９の いずれか１つに記載の受信機。