JPH10507616A - 伝送システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ＯＦＤＭ伝送において、ＦＦＴを用いて全部のキャリアを同時に復調する。多重経路伝搬による符号間干渉の悪影響を防止するために、伝送媒体のインパルス応答を決めるとともにこれに従ってＦＦＴウインドウを採用するこおとは既知である。本発明によれば、インパルス応答の第１有効値よりもむしろインパルス応答の重心を用いる。この場合には吹きフェーディングの影響がｆウインドウの選択に左程影響を及ぼさず、従って改善された性能を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 伝送システム 発明の技術分野 本発明は伝送媒体を経てデジタルシンボルを受信機に送信する送信機を具え、 この送信機は伝送媒体のインパルス応答を推測する手段を具えるとともに予定の 処理周期中受信した信号を伝送媒体のインパルス応答に依存して処理する処理手 段を具える伝送システムに関するものである。 更に、本発明はかかる伝送システムに使用される受信機に関するものである。 発明の背景 上述した伝送システムはF.van de Laar，N.Philips およびR.Olde Dubbelink による論文“ＤＡＢチャネル復号器の汎用および用途特定設計”EBU テクニカル レビュー，冬季刊行、1993、pp.25-35から既知である。 ラジオチャネルを経てデジタルシンボルを伝送する際には、数個の伝送損傷を 処理する必要がある。第１の伝送損傷はいわゆる多重経路伝送であり、これは、 １つの直接経路を経ておよび／またはビルディングその他の構造物による反射に 起因し１つ以上の間接経路を経て送信機から受信機に信号が伝送されることによ って生ずる。デジタル伝送システムでは、多重経路伝送によって符号間干渉が発 生し、受信したデジタルシンボルの誤り確率が増大する。多重経路伝送による第 ２の伝送損傷は、しばしば選択的なフェージングが生ずるようになる。これは伝 送すべき信号に強く依存するフェージングが生ずることを意味する。シンボルレ ートが増大すると、前に述べた損傷の逆効果が一層顕著になる。 上述した損傷の弱みに対する重要な改良は少なくとも一部分が伝送すべきデジ タルシンボルによって変調される複数のキャリアを具える多重キャリア信号を用 いることによって得ることができる。第１シンボルレートを有するシンボルのシ ーケンスを第１シンボルレートよりも低いファクタＮの第２シンボルレートを有 するシンボルのＮ個の並列シーケンスに細分割する。このシンボルのＮシーケン スをＮ個のキャリアで変調する。受信機では、これらＮ個のキャリアを復調し、 受信したシンボルの値に関する決定を行う。シンボルのＮ個の受信シーケンスは 出力シンボルの１つの単一シーケンスと結合することができる。シンボルの各シ ーケンスの伝送レートが減少するため、多重経路伝搬による符号間干渉の影響は これに従って減少する。 本発明が多重キャリア伝送に関するものであると云う事実にもかかわらず、本 発明の要旨はこれに限定されるものではない。従って、本発明は単一キャリア伝 送システムにも好適に適用することができる。 多重経路伝送の影響を尚一層減少させるためには受信信号を前記シンボル周期 よりも短い所定の処理周期中に処理するようにする。 シンボル周期と処理周期との差異はしばしば保護帯と称される。処理周期の位置 を適宜選択して受信信号が多重経路伝搬による伝送シンボルから生ずる部分を含 まないようにする。いわゆる遅延広がりが保護間隔よりも狭い場合には符号間干 渉が存在しない処理周期の位置を常時見いだすことができる。処理周期を正しく 位置決めし得るようにするためには、伝送媒体のインパルス応答を決めるように する。処理周期がシンボル周期よりも短かくないようにすることができる。これ によってもある符号間干渉が生じ得るようになる。シンボル周期に対する処理周 期の位置を適宜の手段で選択することによって、符号間干渉を減少させることが できる。 発明の概要 本発明の目的はシンボル周期に対する処理周期の正しい位置を信頼し得るよう に決める上述した種類の伝送システムを提供せんとするにある。 本発明は伝送媒体を経てデジタルシンボルを受信機に送信する送信機を具え、 この送信機は伝送媒体のインパルス応答を推測する手段を具えるとともに予定の 処理周期中受信した信号を伝送媒体のインパルス応答に依存して処理する処理手 段を具える伝送システムにおいて、前記受信機は伝送媒体のインパルス応答を表 わす補助信号の中心位置に依存して前記処理周期をシンボル周期に対して位置決 めする手段を具えることを特徴とする。 インパルス応答を表わす補助信号の中心位置から処理周期の位置を取出すこと によって正しい位置を得ることができる。インパルス応答が基準瞬時を中心とし て対称である場合には処理周期はシンボル周期内で中心に位置決めすることがで きる。従って、シンボル周期は保護スペースＧの１／２に等しい量だけ処理周期 と重畳する。従ってインパルス応答の中心位置は基準瞬時に等しくなる。インパ ルス応答がプレカーソルよりも大きなポストカーソルを有する場合には、中心位 置は後の瞬時にずれるようになる。ポストカーソルが大きい場合にはシンボル間 隔の始端で符号間干渉が増大するようになる。処理間隔を後の瞬時にずらすこと によってシンボル間隔の始端の符号間干渉が伝送品質に何等悪影響を与えないよ うにすることができる。 インパルス応答がポストカーソルよりも大きなプレカーソルを有する場合には 、中心位置は前の瞬時にずれるようになる。プレカーソルが大きい場合にはシン ボル間隔の終端で符号間干渉が増大するようになる。処理間隔を前の瞬時にずら すことによってシンボル間隔の始端の符号間干渉が伝送品質に何等悪影響を与え ないようにすることができる。従って、深いフェードが同期特性に及ぼす影響を 著しく減少させる追加の利点がある。例えば、インパルス応答の中心位置はイン パルス応答の“重心”、またはインパルス応答の最上位サンプルの平均位置とす ることができる。 本発明の一例では、前記処理周期を位置決めする手段はその位置に依存して前 記補助信号の中心位置に対し補助信号の一部分を重み付けするように配列する。 中心位置から離れた補助信号の部分を強調することにより、補助信号の中心位置 から離れた部分によって処理周期の位置を確実に補正することができる。この確 実な補正が必要な理由はこれら離れた部分が著しい符号間干渉を誘導し、特にこ れら部分が補助信号の中心位置からＧ／２以上離間して位置するからである。 本発明の他の例では、前記処理周期を位置決めする手段は前記伝送媒体のイン パルス応答よりも短い周期を有する補助信号を得る手段を具えるようにする。 大きな遅延広がりを有するレイリーフェーディングチャネルの場合には、補助 信号の中心位置は大きな範囲に亘って迅速に変化する。補助信号を圧縮すること によって中心位置が変化する範囲を減少させることができる。これによって処理 ウインドウの位置を一層円滑に制御することができる。 図面の簡単な説明 図１は本発明を適用し得る伝送システムを示すブロック回路図、 図２は本発明処理周期位置決め手段を示すブロック回路図、 図３は本発明処理ウインドウの選択を示す説明図、 図４は補助関数の離間部分を強調する手段を示す説明図、 図５は補助関数の期間を減少する手段を示す説明図、 図６は修正サレタ重心の計算に用いるべき数個の関数を示す特性図である。 発明を実施するための最良の形態 図１に示す伝送システムでは、伝送すべきデジタルシンボルを送信機４に供 給する。送信機４の出力端子を送信アンテナ６に接続する。 受信アンテナ１０は受信機８の第１入力端子に接続する。受信機８では、入力 端子をＲＦ（無線周波）ユニット１２の第１入力端子に接続する。局部発振器２ ８の出力端子はＲＦユニット１２の第２入力端子に接続する。ＲＦユニット１２ の出力端子は復調器１４の入力端子に接続する。復調器１４の出力端子は処理手 段、本例ではＦＦＴプロセッサ１６の入力端子に接続する。ＦＦＴプロセッサ１ ６の出力端子は復号器１８、同期プロセッサ２２の第２入力端子および伝送媒体 ３０のインパルス応答を予測する手段にそれぞれ接続する。伝送媒体３０の第１ 出力端子は同期プロセッサ２２の第２入力端子に接続する。同期プロセッサ２２ の第１出力端子をＦＦＴプロセッサ１６に対する位置決め手段２４の入力端子に 接続する。同期プロセッサ２２の第２出力端子を時間軸ユニット２６の制御入力 端子に接続するとともに同期プロセッサ２２の第３出力端子を局部発振器２８の 制御端子に接続する。同期プロセッサ２２、位置決め手段２４および時間軸ユニ ット２６の組合せによってシンボル周期に対する処理周期を位置決めする手段を 構成する。復号器１８の出力端子には伝送すべき信号を得ることができる。 本発明を適用し得る典型的な伝送システムは、前述した論文に記載したように 、デジタルオーディオブロードキャストシステム（ＤＡＢ）である。図１の送信 機２は複数のキャリアを具える信号を発生するものとする。かかる信号はしばし ばＯＦＤＭ（直交周波数分割多重化）信号と称する。送信機の入力側に存在する デジタルシンボルはＮ並列シンボルのブロックに変換される。Ｎ並列シンボルの このブロックは符号化し、時間および周波数インターリーブしてＮ符号化および インターリーブされたシンボルのブロックを得る。かかるシンボルの各々は複数 のキャリアの一つで変調する。この復調は逆フーリエ変換器によって行う。この 逆フーリエ変換器の出力を所望の搬送波周波数にＵ／Ｃ（アップコンバージョン ）変換し、次いで増幅する。 受信機６によって受信されたＯＦＤＭ信号は増幅され、ＲＦユニット１２によ ってＩＦ信号に変換する。この変換のためにＲＦユニット１２には局部発振器２ ８によって発生する局部発振信号をを供給する。ＲＦユニット１２の出力信号は 復調器１４によって復調する。復調器１４の出力信号は位相および直交成分を含 んでいる。複数の搬送波に変調されたデジタル信号を得るためには、復調器１４ の出力をＦＦＴプロセッサ１６にブロック状に供給する。符号間干渉の影響を最 小にするためには、ＦＦＴプロセッサ１６はシンボル周期に対する処理周期の位 置を規定する位置決め手段２４から信号を受ける。この信号は、伝送媒体のイン パルス応答を推測する推測手段３０によって決まるインパルス応答から同期プロ セッサ２２によって取出す。この推測手段３０はＦＦＴプロセッサ１６の出力信 号から伝送媒体のインパルス応答を取出すように配列する。伝送媒体のインパル ス応答を決定するためにはＯＦＤＭフレームの始端に伝送された基準シンボルｓ を用いる。この基準シンボルｓはＮ個の複素素子を具えるベクトルと見なすこと ができる。従ってＦＦＴプロセッサ１６の出力信号ｒは各々がＮ個の複素素子を 具えるベクトルのシーケンスと見なすことができる。ＯＦＤＭフレームの始端は いわゆる零シンボルによって示され、この零シンボルは伝送された信号の振幅が ほぼ零となる１周期より成る。この零シンボルを用いて受信した信号の基準シン ボルの位置に対する第１の推測を行うことができる。インパルス応答は次式を計 算することによって見いだすことができる。 h(k)= FFT^-1{r・s^*} (1) 次式（１）において、ｒ・ｓ＊はベクトルｒおよびベクトルｓの複素共役の積 を意味する。 また、同期プロセッサ２２によっても受信機の周波数オフセットを減少させる ために、局部発振器２８を制御するための周波数補正信号を供給する。この周波 数補正はＲＦユニット１２および復号器１８間の信号経路に設けられたＣＯＲＤ ＩＣプロセッサのような位相回転器によっても得ることができる。さらにこの同 期プロセッサによってもこれを送信機の時間軸に同期させるために時間軸２６を 調整する制御信号を供給することができる。 ＦＦＴプロセッサ１６の出力側には符号化され且つインターリーブされたシン ボルを得ることができる。これらシンボルは復号器１８によってデインターリー ブされ且つ復号化されて再構成されたデジタルシンボルを得ることができる。 同期プロセッサ２２では、その第２入力端子を補助信号の中心位置を決める第 １手段３２の入力端子に接続してチャネルインパルス応答から第１補助信号を取 出すとともにこの補助信号の第１中心位置を決めるようにする。この第１手段３ ２の出力端子を比較器３４の入力端子に接続する。比較器３４の出力端子をフィ ルタ３６の入力端子に接続する。フィルタ３６の出力端子は同期プロセッサ２２ の第１出力端子とするとともにこれを用いてＦＦＴプロセッサ１６の出力端子の 処理周期を位置決めを行うようにする。 また、同期プロセッサ２２の第２入力端子も補助信号の中心位置を決める第２ 手段３８の入力端子に接続してチャネルインパルス応答から第２補助信号を取出 すとともにこの補助信号の第２中心位置を決めるようにする。第２手段３８の出 力端子を比較器４０の入力端子に接続する。比較器４０の出力端子をフィルタ４ ２の入力端子に接続する。フィルタ４２の出力端子は同期プロセッサ２２の第２ 出力端子に接続するとともに受信機のデジタル時間軸の制御にも用いる。 周波数誤り検出器４４の出力端子はフィルタ４６の入力端子に接続する。この フィルタ４６の出力端子は同期プロセッサ２２の第３出力端子とするとともにこ れを用いて局部発振器２８を制御する。 第１手段３２および第２手段３８によってインパルス応答から第１および第２ 補助信号を取出すとともにこれら補助信号の中心位置を計算する。この補助信号 は例えばインパルス応答からその絶対値またはその二乗値を計算することによっ て取出すことができる。中心位置の好適な手段は補助信号の重心である。補助信 号を次式で示すように重心に対する時間離散信号Ｐ（ｋ）として書込むことがで きる。 比較器３４および４０では、第１手段３２および第２手段３８によって計算さ れるように補助信号の中心位置の実際の位置を中心位置の所望値と比較する。 前記第１の中心位置と第１の所望基準位置を比較器３４で比較することにより 制御値をフィルタ３６によって決めることができる。フィルタ３６の出力を用い て位置制御手段２４によりシンボル周期内でＦＦＴプロセッサ１６の処理周期の 位置を修正して、この中心位置が比較器３４の基準値に向かって移動し得るよう にする。代表的な適用例では、処理ウインドウの位置を時間軸２６によって発生 した基準信号に対するオフセットとして規定する。一般に、位置制御の範囲はシ ンボル周期または保護周期に制限される。これはチャネルインパルス応答の迅速 な変化に反応するために用いることができる。永久的に大きなオフセットはデジ タル時間軸の不整列を示す。このフィルタ３６を高域通過フィルタとしてインパ ルス応答の迅速な変化に迅速に反応するとともに時間軸２６によって処理する必 要のある永久的なオフセットに及ぼす任意のアクションを抑圧し得るようにする 。第２の中心位置と第２の所望基準値を比較器４２で比較することによって、フ ィルタ４２で制限値を計算することができる。フィルタ４２の制御出力を用いて デジタル時間軸２６を適宜調整して前記中心位置が比較器４０の基準位置に向か って移動し得るようにする。この時間軸はデジタルクロック発振器および／また は時間軸のクロック分周器を制御することによって調整することができる。代表 的な適用例では、フィルタ４６を低域通過フィルタとするとともに制御出力を用 いてデジタルクロック発振器の公差を補償するとともに受信フレームにロックさ れた時間軸を保持し得るようにする。 受信シンボルに対する処理ウインドウの位置を修正することは時間軸のみを調 整することによって行うことができる。この場合には、時間軸基準値に対する位 置決め手段２４のオフセットは一定とする必要がある。 周波数誤り検出器２６は受信機の周波数オフセットの目安となる。この目安を 用いて局部発振器の周波数を補正する。 図３においてグラフ５０、５２および５４は遅延ｔ₁,ｔ₂およびｔ₃後に数個の 経路を経て受信機に到達するＯＦＤＭシンボルをそれぞれ示す。受信したＯＦＤ Ｍ信号はグラフ５０、５２および５４の組合せである。グラフ５６は現在の組合 せ以外のＯＦＤＭシンボルからの寄与を受けない好適な処理周期を示す。グラフ ５８は図３に示すように処理周期に式（１）を用いて計算されたインパルス応答 から取出した補助関数を示す。補助関数の重心に対し好適な位置ＧＰはグラフ５ ８に示すように処理周期の始端からＧＬ／２の箇所に位置し、ここにＧＬは保護 の長さを示す。式（２）を用いて重心を計算し、かつこれを好適な値ＧＰと比較 することによって処理周期および／またはデジタル時間軸を調整する補正信号を 容易に取出すことができる。 図４のグラフ６０は中心位置から離間した部分を有する補助信号を示す。早期 のエコーを実際の時間順序で示し、これに対し補助信号を示す図３のグラフ５８ ではこれがＦＦＴプロセッサ１６の出力バッファに記憶される。グラフ６２では 、前記離間部分を具える補助信号を示す。この信号から強調された離間部分を有 する修正された補助信号を得る。この処理は早期のエコーのすべての値を加算し て値Ｐ_eeを得、この値Ｐ_eeを利得ファクタＫ_eで乗算し、この値を位置決めして 位置ｋ＝Ｎ／２−Ｇ／２の箇所に得られるようにして行う。後期のエコーに対し ても同様の処理は後期のエコーのすべての値を加算して値Ｐ_leを得、この値Ｐ_le を利得ファクタＫ₁で乗算し、この値を位置決めして位置ｋ＝Ｎ／２＋Ｇ／２の 箇所に得られるようにして行う。補助関数の値を増大ファクタで乗算し中心位置 からの距離を増大するようにして修正された補助信号を得る手段には種々のもの があることは勿論である。 図５のグラフ６４では、図４のグラフ６２による修正された補助信号を再び示 すが、周期Ｇを周期区分Ｅ₃，Ｅ₂，Ｅ₁，Ｍ，Ｌ₁，Ｌ₂およびＬ₃に細分割する。 期間（持続幅）が減少された他の修正補助信号は周期区分Ｅ₁，Ｅ₂およびＥ₃を 第１区分で合成するとともに周期区分Ｌ₁，Ｌ₂およびＬ₃を第２区分 で合成することによって得ることができる。この合成手段を図５のグラフ６６に 示す。このグラフから明らかなように、他の補助信号の期間（持続幅）は減少し ている。 補助信号の修正はインパルス応答のある部分を強調または元に戻すために用い ることができる。また、例えば伝送媒体における大きな遅延の広がりの場合にＧ の値のジッターを減少するために用いることもできる。一般に、補助信号の修正 は次式で示すように修正された重心Ｇm を計算するために用いることのできる関 数Ｆ(k)として表わすことができる。 便宜上、ｋの範囲は０を中心として対称とする。図６には数個の関数Ｆ(k)を示 す。図６のグラフａは補助関数の修正を行うことなく重心の計算を行う関数Ｆ(k )を示す。この関数は式（２）等しい。図６のグラフｂは図５のグラフ６６によ って表わされる修正の関数Ｆ(k)を示す。関数Ｆ(k)の他の形状のものを規定する ことができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．伝送媒体を経てデジタルシンボルを受信機に送信する送信機を具え、この送 信機は伝送媒体のインパルス応答を推測する手段を具えるとともに予定の処理周 期中受信した信号を伝送媒体のインパルス応答に依存して処理する処理手段を具 える伝送システムにおいて、前記受信機は伝送媒体のインパルス応答を表わす補 助信号の中心位置に依存して前記処理周期をシンボル周期に対して位置決めする 手段を具えることを特徴とする伝送システム。 ２．前記処理周期を位置決めする手段はその位置に依存して前記補助信号の中心 位置に対し補助信号の一部分を重み付けするように配列することを特徴とする請 求項１に記載の伝送システム。 ３．前記処理周期を位置決めする手段は前記中心位置を中心として所定間隔外側 にある補助信号の部分を強調するように配列することを特徴とする請求項２に記 載の伝送システム。 ４．前記送信機は多重キャリア変調方式に応じて前記デジタルシンボルを伝送す るように配列することを特徴とする請求項１〜３の何れかの項に記載の伝送シス テム。 ５．前記処理周期を位置決めする手段は前記伝送媒体のインパルス応答よりも短 い周期を有する補助信号を得る手段を具えることを特徴とする請求項１〜４の何 れかの項に記載の伝送システム。 ６．伝送媒体を経て伝送されたデジタルシンボルを受信する受信機であって伝送 媒体のインパルス応答を推測する手段を具えるとともに予定の処理周期中受信し た信号を伝送媒体のインパルス応答に依存して処理する処理手段を具えるものに おいて、この受信機は伝送媒体のインパルス応答を表わす補助信号の中心位置に 依存して前記処理周期をシンボル周期に対して位置決めする手段を具えることを 特徴とする受信機。 ７．前記処理周期を位置決めする手段はその位置に依存する補助信号の一部分を 前記補助信号の中心位置に対し重み付けするように配列することを特徴とする請 求項６に記載の受信機。 ８．前記処理周期を位置決めする手段は前記中心位置を中心として所定間隔外側 にある補助信号の部分を強調するように配列することを特徴とする請求項７に記 載の受信機。 ９．前記受信機は多重キャリア変調方式に応じて変調された信号を受信するよう に配列することを特徴とする請求項８に記載の受信機。 10．前記処理周期を位置決めする手段は前記伝送媒体のインパルス応答よりも短 い周期を有する補助信号を得る圧縮手段を具えることを特徴とする請求項５〜９ の何れかの項に記載の受信機。