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JP2802255B2 - 直交周波数分割多重伝送方式及びそれを用いる送信装置と受信装置 - Google Patents

直交周波数分割多重伝送方式及びそれを用いる送信装置と受信装置

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Publication number
JP2802255B2
JP2802255B2 JP8068768A JP6876896A JP2802255B2 JP 2802255 B2 JP2802255 B2 JP 2802255B2 JP 8068768 A JP8068768 A JP 8068768A JP 6876896 A JP6876896 A JP 6876896A JP 2802255 B2 JP2802255 B2 JP 2802255B2
Authority
JP
Japan
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symbol
transmission
frequency division
orthogonal frequency
length
Prior art date
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Application number
JP8068768A
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JPH09135230A (ja
Inventor
正典 斉藤
哲臣 池田
Original Assignee
株式会社次世代デジタルテレビジョン放送システム研究所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社次世代デジタルテレビジョン放送システム研究所 filed Critical 株式会社次世代デジタルテレビジョン放送システム研究所
Priority to JP8068768A priority Critical patent/JP2802255B2/ja
Priority to US08/707,077 priority patent/US5818813A/en
Priority to EP96114145A priority patent/EP0762701A3/en
Publication of JPH09135230A publication Critical patent/JPH09135230A/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/003—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
    • H04L5/0048—Allocation of pilot signals, i.e. of signals known to the receiver
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2602—Signal structure
    • H04L27/2605—Symbol extensions, e.g. Zero Tail, Unique Word [UW]
    • H04L27/2607—Cyclic extensions
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/0001—Arrangements for dividing the transmission path
    • H04L5/0003—Two-dimensional division
    • H04L5/0005—Time-frequency
    • H04L5/0007—Time-frequency the frequencies being orthogonal, e.g. OFDM(A) or DMT

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  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Television Systems (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Transmission Systems Not Characterized By The Medium Used For Transmission (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は例えばディジタルテ
レビジョン放送の伝送方式に係り、特に直交周波数分割
多重ディジタル変復調処理（以下、ＯＦＤＭ（Orthogon
al Frequency Division Multiplexing）と称する）によ
りデータ伝送を行う直交周波数分割多重伝送方式（以
下、ＯＦＤＭ伝送方式と称する）及びそれを用いる送信
装置と受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】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ＯＦＤＭ伝送方式が有望視されてい
る。
【０００３】このＯＦＤＭ伝送方式は、マルチキャリア
変調方式の一種であり、図８に示すように、送信信号は
多数（数十〜数千）のディジタル変調波（搬送波１〜
ｋ）を加え合わせたものである。各キャリアの変調方式
としては、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等が用い
られる。
【０００４】ＯＦＤＭ伝送方式によるデータ伝送は、図
８に示す伝送シンボルを単位として行われる。各伝送シ
ンボルは、有効シンボル期間とガードインターバルと呼
ばれる期間から成る。有効シンボル期間は、データ伝送
のために実質的に必要とされる信号期間である。また、
ガードインターバルはマルチパスの影響を軽減するため
の冗長な信号期間であり、有効シンボル期間の信号波形
を巡回的に繰り返したものである。
【０００５】各搬送波間の周波数間隔を、有効シンボル
期間の長さの逆数と等しくすると、図９（ａ）に示すよ
うに、各ディジタル変調波の周波数スペクトルの零点
は、隣接する変調波の搬送波周波数と一致し、搬送波間
で相互干渉は生じない。このとき各搬送波同士は直交し
ているという。ＯＦＤＭ信号のスペクトルは、図９
（ｂ）に示すように、全体として矩形に近い形となる。
有効シンボル期間の長さをｔｓ、搬送波数をＫとする
と、各搬送波間の周波数間隔は１／ｔｓ、伝送帯域幅は
Ｋ／ｔｓとなる。
【０００６】ＯＦＤＭ伝送方式では、図８の伝送シンボ
ルを数十個〜数百個程度集めて１つの伝送フレームを構
成する。ＯＦＤＭ伝送フレームの構成例を図１０に示
す。このＯＦＤＭ伝送フレームには、データ伝送用シン
ボルの他に、必要に応じてフレーム同期用シンボルやサ
ービス識別用シンボル等が含まれる場合もある。
【０００７】図１１に上記ＯＦＤＭ伝送方式を採用した
場合の送信装置Ａ及び受信装置Ｂの概念的構成を示す。
まず、送信装置Ａにおいては、２値の送信データをある
一定のビット数ごとのデータブロックに区切り、各デー
タブロックをそれぞれ１個の複素数値に変換した状態で
入力する。そして、直列並列変換器Ａ1 で各搬送波周波
数ごとに１個ずつの複素数値Ｃi （ｉ＝１〜Ｎ）を与
え、逆離散フーリエ変換回路部Ａ2 で時間軸上へ逆離散
フーリエ変換する。これにより、時間軸波形のサンプル
値を発生し、このサンプル値系列から時間的に連続する
ベースバンド・アナログ信号波形を求める。ベースバン
ド・アナログ信号波形は周波数変換器Ａ3 で送信周波数
に変換されて送信される。
【０００８】逆離散フーリエ変換により発生される時間
軸上のサンプル値の個数は、通常、有効シンボル期間当
たり２n （ｎは正整数）個である。したがって、ｒG ＝
（ガードインターバル長）／（有効シンボル長）と定義
すると、伝送シンボル１個当たり２n ・（１＋ｒG ）個
のサンプル値が発生される。各伝送シンボルの長さは、
通常、サンプル点の時間間隔の整数倍とする。
【０００９】受信装置Ｂにおいては、受信信号を周波数
変換器Ｂ1 で周波数変換してベースバンド信号波形を得
た後、送信側と同じサンプルレートでサンプルする。そ
して、このサンプル値系列を離散フーリエ変換回路部Ｂ
2 により周波数軸上へ離散フーリエ変換し、各搬送波周
波数成分の位相と振幅を計算することにより受信データ
の値を求め、並列直列変換器Ｂ3 により直列に変換して
出力する。
【００１０】ところで、テレビジョン放送の受信形態と
しては、固定受信、移動受信（携帯受信を含む）に大別
されるが、いずれの場合でも良好な受信を可能ならしめ
ることが重要である。しかしながら、従来のＯＦＤＭ方
式にあっては、データ伝送用シンボルの有効シンボル
長、ガードインターバル長、搬送波数が、需要の多い固
定受信を基準に決定されることになり、移動受信ではフ
ェージングが問題となると予想される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように従来
のＯＦＤＭ伝送方式及びそれを用いる送信装置と受信装
置にあっては、データ伝送用シンボルの有効シンボル
長、ガードインターバル長、搬送波数を、複数の受信形
態に適するように設定することができず、需要の多い受
信形態を基準に決定せざるを得なかった。
【００１２】本発明の課題は、上記の問題を解決し、受
信形態を問わず、いずれも場合も良好に受信可能なＯＦ
ＤＭ伝送方式を提供し、さらにはその方式を用いる送信
装置と受信装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する本
発明のＯＦＤＭ伝送方式は、ＯＦＤＭ標本点間の時間間
隔をＴ、ＯＦＤＭ伝送フレーム内の第ｉ番目のデータ伝
送用シンボルについて、有効シンボル長をＮi Ｔ（Ｎi
は正の整数）、ガードインターバル長をＭi Ｔ（Ｍi は
零または正の整数）、搬送波数をＫi （Ｋi は正の整
数）とし、Ｋi ／Ｎi Ｔが伝送路の帯域幅によって定ま
る一定値Ｗ（Ｗは正の実数）よりも常に小さくなること
を条件に、Ｎi 、Ｍi 及びＫi の値を任意に選定すると
共に、１個のＯＦＤＭ伝送フレーム内において、Ｎi 及
びＭi の値の少なくともいずれか一方を、ある値から別
の値へ１回以上切り換えることを特徴とする。
【００１４】すなわち、本発明に係るＯＦＤＭ伝送方式
では、１つのＯＦＤＭ伝送フレームの中で、データ伝送
用シンボルの有効シンボル長及びガードインターバル長
として２種類以上の値を使用し、各シンボル長をＯＦＤ
Ｍのディジタル信号処理の基本単位であるサンプリング
周期の整数倍とし、さらに当該ＯＦＤＭ伝送信号の周波
数帯域幅を使用可能な伝送路の帯域幅によって定まる一
定値より小さな値とする。
【００１５】その結果、異なる有効シンボル長及びガー
ドインターバル長を持つ複数のデータ伝送用シンボルを
１つの伝送チャンネルの中に多重してもキャリア間の相
互干渉は生じなくなる。したがって、本発明のＯＦＤＭ
伝送方式を用いることで、周波数利用効率を低下させる
ことなく、キャリア間に相互干渉を発生させずに、１つ
の放送チャンネルの中で種々の伝送条件に対応すること
が可能となる。
【００１６】特に、１つの放送チャンネルの中で、周波
数利用効率を低下させることなく、固定受信に適したＯ
ＦＤＭ伝送シンボルと移動受信に適したＯＦＤＭ伝送シ
ンボルを同時に送ることができるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】まず、本願発明の着想点について
説明する。１つの放送チャンネルの中で、固定受信に適
したＯＦＤＭ伝送シンボルと移動受信に適したＯＦＤＭ
伝送シンボルを送る技術としては、図１２に示すよう
に、周波数軸上でＯＦＤＭ信号を２つの周波数ブロック
に分割し、ブロック間でキャリア間干渉が起きないよう
に周波数ブロック間にガードバンドを設け、各周波数ブ
ロックでシンボル長とガードインターバル長を異なる値
とし、２つの周波数ブロックをそれぞれ固定受信用、移
動受信用とする方法が考えられる。
【００１８】しかしながら、上記のように複数の周波数
ブロックに分割する方法では、ＯＦＤＭの有効シンボル
長とキャリア周波数間隔が各周波数ブロックで異なるの
で、周波数ブロック間でキャリア同士の直交性を保つこ
とができない。このため、周波数ブロック間のキャリア
同士の相互干渉を防ぐために、周波数ブロック間にかな
りの幅のガードバンドを設けなければならない。よっ
て、このガードバンドの分だけ周波数利用効率が低下
し、１つの放送チャンネルの中で伝送可能なビットレー
トが減少してしまうという欠点がある。
【００１９】そこで、本発明では、ガードバンドを設け
なくてもキャリア同士の相互干渉が発生しないように
し、これによって周波数利用効率を低下させることな
く、１つの放送チャンネルの中で固定受信に適したデー
タ伝送用シンボルと移動受信に適したデータ伝送用シン
ボルを送れるようにする。
【００２０】ここで、ＯＦＤＭ伝送方式において、復調
器における離散フーリエ変換では、各データ伝送用シン
ボル期間内に有効シンボル期間と同じ長さのＦＦＴウィ
ンドウを設定し、ＦＦＴウィンドウ内に含まれる２n 個
のサンプル点を周波数軸上へ離散フーリエ変換する。
【００２１】この場合、ＦＦＴウィンドウを各伝送シン
ボルの最も後寄りに設定すると、マルチパス（テレビジ
ョン放送においてはゴースト信号）の遅延時間がガード
インターバルの長さより短ければ、復調器のＦＦＴウィ
ンドウの中に、隣接するシンボルのゴーストが侵入する
ことはないので、マルチパスによる特性劣化はシングル
キャリア方式と比べてはるかに小さくすることができ
る。したがって、一般にガードインターバルを長くする
ほど遅延時間のより長いゴーストに対応することが可能
となり、マルチパスに強い伝送特性が得られる。
【００２２】次に、固定受信、移動受信それぞれの受信
形態に適したＯＦＤＭのシンボル長、ガードインターバ
ル長の関係について説明する。一般に、ＯＦＤＭの固定
受信においてはマルチパスの影響を軽減することが重要
な技術的課題であり、前述のように、ゴーストに強い伝
送特性を得るためにはガードインターバルを長くした方
が有利である。
【００２３】但し、長いガードインターバルを付加する
と、全シンボル長に占めるガードインターバル長の割合
だけ伝送容量（ビットレート）が低下するので、ガード
インターバルを長くしてもビットレートが低下しないよ
うにするためには、ガードインターバル長と同じ割合で
有効シンボル長も長くする必要があり、結局、全シンボ
ル長を長くする必要がある。
【００２４】一方、移動受信においては、フェージング
によって伝送路特性が時間と共に変化するため、ＯＦＤ
Ｍのシンボル長を長くしすぎると、１個の伝送シンボル
期間の中でも伝送路特性が無視できないほど変化し、ビ
ット誤り率が大きくなる。すなわち、移動受信時のフェ
ージングに対しては、ガードインターバル及びシンボル
長を長くすることは、不利な方向へ作用する。尚、携帯
受信の場合は、固定受信と移動受信の間の中間的な特性
を示すと考えられる。
【００２５】このように、ＯＦＤＭ伝送方式を用いる場
合、ガードインターバル長や有効シンボル長などの伝送
パラメータを設定するにあたっては、当該放送システム
で想定される受信形態によって最適なパラメータ値が異
なるため、ある１種類のパラメータセットで固定受信と
移動受信の両方に対応することは極めて困難であること
がわかる。したがって、ある１つの放送チャンネルの中
で固定受信用と移動受信用の両方の情報を送りたい場合
には、本発明によるＯＦＤＭ伝送方式を用いることが必
要となる。
【００２６】以下、図１及び図２を参照して本発明のＯ
ＦＤＭ伝送方式を採用した送信装置、受信装置の実施形
態について詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態
における送信装置の構成を示すブロック回路図である。
この送信装置は、直列／並列変換器１１１〜１１Ｌと、
逆離散フーリエ変換器１２１〜１２Ｌと、並列／直列変
換器１３１〜１３Ｌと、時間サンプル系列切換器１４
と、データ伝送用シンボル・同期用シンボル切換器１５
と、同期用シンボル波形メモリ１６と、Ｄ／Ａ変換器１
７と、ローパスフィルタ１８と、周波数変換器１９と、
フレームパルス発生器２０と、シンボルパルス発生器２
１と、サンプリングクロック発生器２２と、局部発振器
２３とを備える。
【００２７】上記構成による送信装置において、送信デ
ータとなるＬ個のデータ系列Ｄ１〜ＤＬは、それぞれＬ
個の直列／並列変換器１１１〜１１Ｌに入力される。Ｌ
個の送信データ系列Ｄ1 〜ＤL は、Ｌ種類のパラメータ
セット（有効シンボル長、ガードインターバル長、搬送
波数）に対応する。
【００２８】上記直列／並列変換器１１１〜１１Ｌは直
列データを並列データに変換し、ＯＦＤＭの各搬送波に
割り当てる。逆離散フーリエ変換器１２１〜１２Ｌは、
各搬送波に割り当てられた送信データから当該シンボル
期間における各搬送波の位相と振幅を決定し、その位相
と振幅を周波数軸上の複素数データと見なして逆離散フ
ーリエ変換を行い、時間軸上の送信波形のサンプル値を
出力する。並列／直列変換器１３１〜１３Ｌは、各シン
ボルごとに並列に出力される時間サンプル値を直列のサ
ンプル値系列に変換する。
【００２９】一方、サンプリングクロック発生器２２
は、局部発振器２３から出力される原振周波数信号を元
にサンプリングクロックを発生する。フレームパルス発
生器２０及びシンボルパルス発生器２１は、サンプリン
グクロックからそれぞれフレームパルスとシンボルパル
スを発生する。サンプリングクロック、フレームパル
ス、シンボルパルスは送信装置の各部へ供給されてタイ
ミング生成に利用される。
【００３０】時間サンプル系列切換器１４は、フレーム
パルスとシンボルパルスを用いて、Ｌ種類の時間サンプ
ル系列を選択的に切り換えて、単一の時間サンプル系列
に変換して出力する。同期用シンボル波形メモリ１６
は、フレーム同期用シンボル波形のサンプル値を出力す
る。データ伝送用シンボル・同期用シンボル切換器１５
は、時間サンプル系列切換器１４から出力されるデータ
伝送用シンボルの時間サンプル系列と同期用シンボル波
形メモリ１６から出力されるフレーム同期用シンボルの
波形サンプル値系列を切り換えることで、ベースバンド
ＯＦＤＭ信号の時間サンプル値系列に変換して出力す
る。
【００３１】Ｄ／Ａ変換器１７は時間サンプル値系列を
アナログ信号に変換し、ローパスフィルタ１８はアナロ
グ信号の高域成分を取り除いてアナログ・ベースバンド
ＯＦＤＭ信号を出力する。周波数変換器１９はベースバ
ンドＯＦＤＭ信号を中間周波数または無線周波数へアッ
プコンバートし、送信信号として出力する。
【００３２】図２は、本発明の実施形態における受信装
置の構成を示すブロック回路図である。この受信装置
は、帯域通過フィルタ３１と、周波数変換器３２と、同
期用シンボル波形メモリ３３と、同期用シンボル位置検
出器３４と、発振周波数制御信号発生器３５と、局部発
振器３６と、サンプリングクロック発生器３７と、フレ
ームパルス発生器３８と、シンボルパルス発生器３９
と、Ａ／Ｄ変換器４０と、直列／並列変換器４１１〜４
１Ｌと、離散フーリエ変換器４２１〜４２Ｌと、復調・
並列／直列変換器４３１〜４３Ｌとを備える。
【００３３】上記構成による受信装置において、帯域通
過フィルタ３１は受信信号の帯域外成分を除去し、周波
数変換器３２は中間周波数または無線周波数のＯＦＤＭ
信号をベースバンドへダウンコンバートする。Ａ／Ｄ変
換器４０は、ベースバンドＯＦＤＭ信号を標本化してデ
ィジタルのサンプル値系列に変換する。その出力は直列
／並列変換器４１１〜４１Ｌに供給されると共に同期用
シンボル位置検出器３４にも供給される。
【００３４】同期用シンボル位置検出器３４は、ベース
バンドＯＦＤＭ信号のサンプル値系列と、同期用シンボ
ル波形メモリ３３に記憶されている同期用シンボル波形
のサンプル値系列との相互相関値を計算してフレーム先
頭位置を検出すると共に、伝送シンボルの切換位置、Ｆ
ＦＴウィンドウ位置を決定する。
【００３５】発振周波数制御信号発生器３５は、同期用
シンボル位置検出器３４で検出されるフレーム周期を元
に、局部発振器３６の発振周波数を制御するための信号
を発生する。尚、フレーム周期を用いた局部発振周波数
の制御方式については、特願平６−１３８３８６「クロ
ック周波数自動制御方式及びそれに用いる送信装置と受
信装置」にその詳細が記載されている。
【００３６】サンプリングクロック発生器３７は、局部
発振器３６から出力される原振周波数信号を元にサンプ
リングクロックを発生する。フレームパルス発生器３８
及びシンボルパルス発生器３９は、同期用シンボル位置
検出器３４から出力されるフレーム先頭位置情報とサン
プリングクロックを元に、それぞれフレームパルスとシ
ンボルパルスを発生する。サンプリングクロック、フレ
ームパルス、シンボルパルスはそれぞれ受信装置の各部
に供給され、種々のタイミング発生に利用される。
【００３７】直列／並列変換器４１１〜４１Ｌは、ベー
スバンド・サンプル値系列を並列データに変換して離散
フーリエ変換器４２１〜４２Ｌへ供給する。離散フーリ
エ変換器４２１〜４２Ｌは、時間軸上のサンプル値を各
搬送波周波数ごとのスペクトルに変換する。復調・並列
／直列変換器４３１〜４３Ｌは、周波数スペクトルの値
から各搬送波の位相と振幅を推定し、その位相と振幅の
値から受信データの値を求め、さらに直列の受信データ
系列Ｄ1 〜ＤL に変換して出力する。Ｌ個の受信データ
系列Ｄ1 〜ＤL はＬ種類のパラメータセットに対応す
る。
【００３８】上記のシステム構成において、逆離散フー
リエ変換器１２ｉ（ｉは１〜Ｌ）及び離散フーリエ変換
器４２ｉ（ｉは１〜Ｌ）では、サンプリングクロック間
隔をＴ、フレーム内の有効シンボル長をＮi Ｔ（Ｎi は
正の整数）、ガードインターバル長をＭi Ｔ（Ｍi は零
または正の整数）、搬送波数をＫi （Ｋi は正の整数）
とするとき、Ｋi ／Ｎi Ｔが伝送路の帯域幅によって定
まる一定値Ｗ（Ｗは正の実数）よりも常に小さくなるこ
とを条件に、Ｎi 、Ｍi 及びＫi の値を任意に選定す
る。
【００３９】また、時間サンプル系列切換器１４では、
互いに有効シンボル長及びガードインターバル長が同一
のデータ伝送用シンボルを時間軸上で連続させ、有効シ
ンボル長、ガードインターバル長の少なくともいずれか
一方が異なるデータ伝送用シンボル同士が隣り合う切換
点数が最少となるような順番でデータ伝送用シンボルを
切り換える。
【００４０】すなわち、データ系列Ｄ1 〜ＤL にそれぞ
れ対応する伝送シンボルを送る順序については、様々な
伝送順が考えられるが、ある１個のデータ系列（ある１
個のパラメータセット）に対応するデータ伝送用シンボ
ルは、時間軸上で連続した順番で伝送する方法が最も基
本的である。この場合、異なるパラメータセットを持つ
伝送シンボル同士が隣り合う切換点の数は最少となる。
図３にそのフレーム構成例を示す。
【００４１】具体例として、Ｌ＝２とし、送信データ系
列Ｄ1 を固定受信用、送信データ系列Ｄ2 を移動受信用
とした場合、逆離散フーリエ変換器１２１、１２２のパ
ラメータセットをそれぞれ固定受信用、移動受信用に設
定すれば、いずれの受信形態でも良好な受信が可能とな
る。
【００４２】したがって、本発明のＯＦＤＭ伝送方式を
用いれば、ガードバンドを設けなくてもキャリア間に相
互干渉が発生しなくなるので、周波数利用効率を低下さ
せることなく、１個の放送チャンネルで種々の伝送条件
に対応することが可能となり、特に、１個の放送チャン
ネルの中で、固定受信に適したＯＦＤＭ伝送シンボルと
移動受信に適したＯＦＤＭ伝送シンボルを、周波数利用
効率を低下させずに送ることができる。
【００４３】尚、図１の構成では、Ｌ種類のパラメータ
セットに対してＬ個の逆離散フーリエ変換器１２１〜１
２Ｌを用いているが、複数種類のＦＦＴポイント数に対
応可能な逆離散フーリエ変換器を用いることにより、１
個でＬ種類のシンボル長に対応することも可能である。
【００４４】また、ＯＦＤＭの各搬送波の変調方式は、
逆離散フーリエ変換器１２１〜１２Ｌにおいて、周波数
軸上の複素数値として各搬送波に割り当てられる位相値
と振幅値の種類によって定まるが、異なるパラメータセ
ットに対応する送信データ系列Ｄ1 〜ＤL ごとに、例え
ば遅延検波ＱＰＳＫ、同期検波１６ＱＡＭ、同期検波６
４ＱＡＭ等、異なる変調方式を用いることも可能であ
る。
【００４５】一方、図２の構成では、Ｌ種類のパラメー
タセットに対してＬ個の離散フーリエ変換器４２１〜４
２Ｌを用いているが、複数のＦＦＴポイント数に対応可
能な離散フーリエ変換器を用いることにより、１個でＬ
種類のパラメータセットに対応することも可能である。
【００４６】また、Ｌ個のデータ系列Ｄ1 〜ＤL の内、
例えばデータ系列Ｄ1 及びそれに対応する伝送シンボル
を用いて、データ系列Ｄ2 〜ＤL に対応する伝送シンボ
ルの有効シンボル長、ガードインターバル長、搬送波
数、各搬送波の変調方式に関する情報を送信側から受信
側へ送ることも可能である。
【００４７】一般的に表現すれば、ＯＦＤＭ伝送フレー
ムの中である特定のデータ伝送用シンボルの有効シンボ
ル長Ｎa Ｔ（Ｎa は正の整数）、ガードインターバル長
ＭaＴ（Ｍa は零または正の整数）、搬送波数Ｋa （Ｋa
は正の整数）を受信側で既知の値とし、該特定シンボ
ルの各搬送波の変調方式についても受信側で既知とし、
該特定シンボルが含まれるＯＦＤＭ伝送フレームの、該
特定シンボルを除く他のデータ伝送用シンボルの有効シ
ンボル長、ガードインターバル長、搬送波数、各搬送波
の変調方式に関する情報の少なくとも一部を該特定シン
ボルを用いて送信側から受信側へ伝送することで、デー
タ伝送用シンボルのパラメータセットを変更可能とする
ことができる。
【００４８】ところで、上記実施形態において、ＯＦＤ
Ｍ伝送フレーム内の第ｉ番目のデータ伝送用シンボルの
平均送信電力がＰi であるとき、図４に示すように、フ
レーム内の有効シンボル長を規定するＮi の値に応じて
Ｐi の値を定め、Ｎi の値とＰi の値を１対１に対応さ
せる。ここで、Ｎi の取り得る値の数をＬ個としたと
き、Ｐi の取り得る値の数もＬ個とし、各データ伝送用
シンボルの有効シンボル長Ｎi Ｔに応じて平均送信電力
の値Ｐi を変える。
【００４９】この手法を用いて、例えば、各伝送フレー
ム内の固定受信用階層と移動受信用階層で平均送信電力
を異なる値とすることにより、固定受信用階層と移動受
信用階層で異なるサービスエリアを設定することが可能
となる。
【００５０】また、上記実施形態において、Ｎi の取り
得る値をＡ1 、Ａ2 、…、ＡL とし、Ａ1 、Ａ2 、…、
ＡL の中で最大の値をＡmax としたとき、Ａ1 、Ａ2 、
…、ＡL を全てＡmax の約数とする。すなわち、有効シ
ンボル長Ｎi Ｔの取り得る値をＡ1 Ｔ、Ａ2 Ｔ、…、Ａ
L Ｔとし、Ａ1 Ｔ、Ａ2 Ｔ、…、ＡL Ｔの中で最大の値
をＡmax Ｔとしたとき、Ａ1 Ｔ、Ａ2 Ｔ、…、ＡL Ｔを
全てＡmax Ｔの約数とする。
【００５１】この場合、各データ伝送用シンボルで用い
られる搬送波周波数の一部を、全てのデータ伝送用シン
ボルで共通に用いることが可能となる。したがって、こ
れらの搬送波を用いれば、例えば同期検波用の位相情報
や制御情報等を送ることができるようになる。
【００５２】また、上記実施形態において、ガードイン
ターバル長を規定するＭi の取り得る値を１個とする。
すなわち、データ伝送用シンボルの有効シンボル長Ｎi
Ｔとしては複数の値を使用し、ガードインターバル長Ｍ
i Ｔの値は１種類とする。この場合、例えば各伝送フレ
ーム内の固定受信用階層と移動受信用階層で、マルチパ
スによるシンボル間干渉に対する特性を同じにすること
ができる。
【００５３】また、ＯＦＤＭ伝送フレーム内の伝送シン
ボルにおいて、搬送波周波数をある一定の時間毎に予め
定められた周波数間隔で変化させる。すなわち、搬送波
数の少ない伝送シンボル（移動受信用シンボル）の搬送
波を、搬送波数の多い伝送シンボル（固定受信用シンボ
ル）の搬送波周波数間隔もしくはその整数倍の周波数で
変化させる。
【００５４】この構成によれば、移動受信用シンボルの
搬送波を用いて、例えば固定受信用シンボルの同期検波
用の位相情報や伝送路等化用の情報を送ることができ
る。具体的には、ＲＦ帯で周波数をシフトする場合と、
ベースバンドで周波数をシフトする場合が考えられる。
図５に前者の場合の構成例を示し、図６に後者の場合の
搬送波周波数の配置例を示す。尚、図５において、それ
ぞれ図１、図２と同一部分には同一符号を付して示す。
【００５５】（１）ＲＦ帯で周波数をシフトする場合 図５（ａ）は送信装置側の構成を示している。周波数可
変局部発振器２４は、図１のフレームパルス発生器２０
とシンボルパルス発生器２１からのフレームパルスとシ
ンボルパルスを用いて、伝送シンボルに応じて発振周波
数を切り替える。この切り替えた発振周波数で図１の周
波数変換器１９を駆動することにより、時系列で周波数
がシフトした信号を発生させることができる。
【００５６】図５（ｂ）は受信装置側の構成を示してい
る。周波数可変局部発振器４４は、図２のフレームパル
ス発生器３８とシンボルパルス発生器３９からのフレー
ムパルスとシンボルパルスを用いて、伝送シンボルに応
じて発振周波数を切り替える。この切り替えた発振周波
数で図２の周波数変換器３２を駆動することにより、中
間周波数または無線周波数のＯＦＤＭ信号をベースバン
ドへダウンコンバートする。
【００５７】（２）ベースバンドで周波数をシフトする
場合 図６（ａ）は移動受信用シンボルの搬送波周波数の配置
例を示し、図６（ｂ）は固定受信用シンボルの搬送波周
波数の配置例（ｍ＝１０、ｎ＝４０の場合）を示してい
る。
【００５８】まず、移動受信用シンボルにおいては、移
動受信用シンボルの搬送波数をｍ本、固定受信用シンボ
ルの搬送波数をｎ本とした場合、移動用、固定用共にｎ
ポイントの逆離散フーリエ変換器を用いる。
【００５９】ここで、逆離散フーリエ変換器の周波数ス
ロット番号を１からｎとし、時系列を１、２、３、…と
して、時系列１ではスロット番号１から（ｍ／ｎ）本お
きに逆離散フーリエ変換器にデータをセットする。次
に、時系列２ではスロット番号２から（ｍ／ｎ）本おき
にデータをセットする。以下同様に、最初のスロット番
号をシフトしながら、離散フーリエ変換器にデータをセ
ットする。これにより、図６（ａ）に示すように、時系
列で周波数がシフトした信号を発生させることができ
る。
【００６０】一方、固定受信用シンボルの場合は、図６
（ｂ）に示すようにｎポイント全てにデータをセット
し、逆離散フーリエ変換を行えばよい。復調器側も同様
に、ｎポイントの離散フーリエ変換器を用いる。この場
合、移動受信用シンボルを復調する際に、時系列で周波
数がシフトする信号の必要なスロットのみを選択するこ
とにより、確実に情報を抽出することができる。
【００６１】また、上記実施形態において、図７に示す
ように、有効シンボル長及びガードインターバル長が比
較的短い移動受信用のデータ伝送用シンボルを、１フレ
ーム内である一定の時間間隔で送出する。この場合、移
動受信時に発生するフェージングに対し、時間軸インタ
ーリーブの効果を持たせることができる。このため、バ
ースト状に発生する誤りを軽減することができ、しかも
インターリーブに必要なメモリー量を削減することがで
きる。
【００６２】また、上記実施形態において、特定のデー
タ伝送用シンボルを用いて、ＯＦＤＭ伝送フレーム毎に
有効シンボル長、ガードインターバル長、搬送波数、変
調方式等の伝送パラメータを変更し、伝送する情報量を
フレーム単位で変化させることにより、伝送する情報量
が時間で変動するＡＴＭ通信や、可変長符号を用いる情
報源符号化装置に利用できるようになる。その他、本発
明は上記の実施形態に限定されず、種々変形可能である
ことはいうまでもない。
【００６３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、受信形態
を問わず、いずれも場合も良好に受信可能なＯＦＤＭ伝
送方式を提供し、さらにはその方式を用いる送信装置と
受信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のＯＦＤＭ伝送方式を用いた送信装置
の一実施形態の構成を示すブロック回路図。
【図２】 本発明のＯＦＤＭ伝送方式を用いた受信装置
の一実施形態の構成を示すブロック回路図。
【図３】 本発明のＯＦＤＭ伝送方式の伝送フレームの
構成例を示す図。
【図４】 本発明の他の実施形態を説明するために、Ｏ
ＦＤＭ伝送フレーム内の有効シンボル長と平均送信電力
との関係を示す図。
【図５】 本発明の他の実施形態として、搬送波周波数
をある一定の時間毎に予め定められた周波数間隔で変化
させるための構成を示すもので、（ａ）は送信装置側、
（ｂ）は受信装置側の構成を示すブロック回路図。
【図６】 本発明の他の実施形態として、搬送波周波数
をある一定の時間毎に予め定められた周波数間隔で変化
させるために、ベースバンドで周波数をシフトする場合
の搬送波周波数の配置例を示すもので、（ａ）は移動受
信用シンボルの場合、（ｂ）は固定受信用シンボルの場
合の配置例を示す図。
【図７】 本発明の他の実施形態として、１フレーム内
である一定の時間間隔で有効シンボル長及びガードイン
ターバル長が比較的短い移動受信用のデータ伝送用シン
ボルを送出する様子を示す図。
【図８】 ＯＦＤＭ伝送方式の送信信号波形と伝送シン
ボルを示す図。
【図９】 ＯＦＤＭ伝送方式の周波数スペクトルを示す
図。
【図１０】 ＯＦＤＭ伝送方式の伝送フレームの構成例
を示す図。
【図１１】 従来のＯＦＤＭ伝送方式を用いた送信装置
及び受信装置の概念的構成を示すブロック回路図。
【図１２】 １個の放送チャンネルの中に固定受信用周
波数ブロックと移動受信用周波数ブロックを設ける場合
の周波数スペクトルの例を示す図。
【符号の説明】
１１１〜１１Ｌ…直列／並列変換器 １２１〜１２Ｌ…逆離散フーリエ変換器 １３１〜１３Ｌ…並列／直列変換器 １４…時間サンプル系列切換器 １５…データ伝送用シンボル・同期用シンボル切換器 １６…同期用シンボル波形メモリ １７…Ｄ／Ａ変換器 １８…ローパスフィルタ １９…周波数変換器 ２０…フレームパルス発生器 ２１…シンボルパルス発生器 ２２…サンプリングクロック発生器 ２３…局部発振器 ２４…周波数可変局部発振器 ３１…帯域通過フィルタ ３２…周波数変換器 ３３…同期用シンボル波形メモリ ３４…同期用シンボル位置検出器 ３５…発振周波数制御信号発生器 ３６…局部発振器 ３７…サンプリングクロック発生器 ３８…フレームパルス発生器 ３９…シンボルパルス発生器 ４０…Ａ／Ｄ変換器 ４１１〜４１Ｌ…直列／並列変換器 ４２１〜４２Ｌ…離散フーリエ変換器 ４３１〜４３Ｌ…復調・並列／直列変換器 ４４…周波数可変局部発振器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特表 平４−501348（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−283806（ＪＰ，Ａ) 特表 平９−510330（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H04J 11/00

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 直交周波数分割多重ディジタル変復調処
    理（以下、ＯＦＤＭと称する）によりデータ伝送を行う
    直交周波数分割多重伝送方式において、 変調及び復調処理における標本点間の時間間隔をＴ、Ｏ
    ＦＤＭ伝送フレーム内の第ｉ番目のデータ伝送用シンボ
    ルについて、有効シンボル長をＮi Ｔ（Ｎi は正の整
    数）、ガードインターバル長をＭi Ｔ（Ｍi は零または
    正の整数）、搬送波数をＫi （Ｋi は正の整数）とし、
    Ｋi ／Ｎi Ｔが、伝送路の帯域幅によって定まる一定値
    Ｗ（Ｗは正の実数）よりも常に小さくなることを条件
    に、Ｎi 及びＫi の値を任意に選定すると共に、１個の
    ＯＦＤＭ伝送フレーム内において、Ｎi 及びＭi の値の
    少なくともいずれか一方を、ある値から別の値へ１回以
    上切り換えることを特徴とする直交周波数分割多重伝送
    方式。
  2. 【請求項２】 互いに有効シンボル長及びガードインタ
    ーバル長が同一のデータ伝送用シンボルを時間軸上で連
    続させ、有効シンボル長、ガードインターバル長の少な
    くともいずれか一方が異なるデータ伝送シンボル同士が
    隣り合う切換点数が最少となるような順番でデータ伝送
    用シンボルを送出することを特徴とする請求項１記載の
    直交周波数分割多重伝送方式。
  3. 【請求項３】 前記ＯＦＤＭ伝送フレームは、その中
    に、有効シンボル長及びガードインターバル長の長い固
    定受信用のデータ伝送用シンボルと、有効シンボル長及
    びガードインターバル長の短い移動受信用のデータ伝送
    用シンボルとを備えることを特徴とする請求項１記載の
    直交周波数分割多重伝送方式。
  4. 【請求項４】 ディジタルテレビジョン放送に用いるこ
    とを特徴とする請求項３記載の直交周波数分割多重伝送
    方式。
  5. 【請求項５】 ＯＦＤＭ伝送フレーム内の第ｉ番目のデ
    ータ伝送用シンボルの平均送信電力をＰi としたとき、
    前記Ｎi の値に応じてＰi の値を定めてＮiの値とＰi
    の値を１対１に対応させ、Ｎi がＬ個の値を取るとき、
    Ｐi もＬ個の値を取ることを特徴とする請求項１記載の
    直交周波数分割多重伝送方式。
  6. 【請求項６】 前記Ｎi の取る値をＡ1 、Ａ2 、…、Ａ
    L とし、Ａ1 、Ａ2、…、ＡL の中で最大の値をＡmax
    としたとき、Ａ1 、Ａ2 、…、ＡL を全てＡmax の約数
    とすることを特徴とする請求項１記載の直交周波数分割
    多重伝送方式。
  7. 【請求項７】 前記ＯＦＤＭ伝送フレームの中である特
    定のデータ伝送用シンボルの有効シンボル長Ｎa Ｔ（Ｎ
    a は正の整数）、ガードインターバル長ＭaＴ（Ｍa は
    零または正の整数）、搬送波数Ｋa （Ｋa は正の整数）
    を受信側で既知の値とし、該特定シンボルの各搬送波の
    変調方式についても受信側で既知とし、該特定シンボル
    が含まれるＯＦＤＭ伝送フレームの、該特定シンボルを
    除く他のデータ伝送用シンボルの有効シンボル長、ガー
    ドインターバル長、搬送波数、各搬送波の変調方式に関
    する情報の少なくとも一部を該特定シンボルを用いて送
    信側から受信側へ伝送することを特徴とする請求項１記
    載の直交周波数分割多重伝送方式。
  8. 【請求項８】 前記Ｍi の取る値を１個とすることを特
    徴とする請求項１記載の直交周波数分割多重伝送方式。
  9. 【請求項９】 前記ＯＦＤＭ伝送フレーム内の伝送シン
    ボルについて、搬送波周波数をある一定の時間毎に予め
    定められた周波数間隔で変化させることを特徴とする請
    求項１記載の直交周波数分割多重伝送方式。
  10. 【請求項１０】 前記有効シンボル長及びガードインタ
    バル長が短い移動受信用のデータ伝送用シンボルを１フ
    レーム中にある一定の時間間隔で送出することを特徴と
    する請求項３記載の直交周波数分割多重伝送方式。
  11. 【請求項１１】 前記特定のデータ伝送用シンボルを用
    いて、前記ＯＦＤＭ伝送フレーム毎に有効シンボル長、
    ガードインタバル長、搬送波数、変調方式を変更するこ
    とを特徴とする請求項７記載の直交周波数分割多重伝送
    方式。
  12. 【請求項１２】 各データ伝送用シンボルの変調を逆離
    散フーリエ変換で行う際に、ＦＦＴポイント数がＬ個の
    値を取るとき、各ＦＦＴポイント数ごとに合計Ｌ個の逆
    離散フーリエ変換器を備えることを特徴とする請求項１
    記載の直交周波数分割多重伝送方式を用いる送信装置。
  13. 【請求項１３】 各データ伝送用シンボルの復調を離散
    フーリエ変換で行う際に、ＦＦＴポイント数がＬ個の値
    を取るとき、各ＦＦＴポイント数ごとに合計Ｌ個の離散
    フーリエ変換器を備えることを特徴とする請求項１記載
    の直交周波数分割多重伝送方式を用いる受信装置。
  14. 【請求項１４】 各データ伝送用シンボルの変調を逆離
    散フーリエ変換で行う際に、ＦＦＴポイント数がＬ個の
    値を取るとき、１個の逆離散フーリエ変換器でＬ種類の
    ＦＦＴポイント数の逆離散フーリエ変換を行うことを特
    徴とする請求項１記載の直交周波数分割多重伝送方式を
    用いる送信装置。
  15. 【請求項１５】 各データ伝送用シンボルの復調を離散
    フーリエ変換で行う際に、ＦＦＴポイント数がＬ個の値
    を取るとき、１個の離散フーリエ変換器でＬ種類のＦＦ
    Ｔポイント数の離散フーリエ変換を行うことを特徴とす
    る請求項１記載の直交周波数分割多重伝送方式を用いる
    受信装置。
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