【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明に属する技術分野】本発明は直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃ
ｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）変調方式を用いて変調したデータ信号を送信する方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、移動体向けデジタル音声放送や、
地上波デジタルテレビジョン放送への応用に適した変調方式として、マルチパスフェージングやゴーストに強いという特徴のある直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）変調方式が注目を浴びている。

【０００３】このＯＦＤＭ変調方式では、互いに直交する複数本（例えば、数十本〜数百本）の搬送波にデジタル変調が施される。 このデジタル変調としては、シンボル周期毎、例えば、数十μｓｅｃの期間毎に各搬送波のＩ軸成分とＱ軸成分とに対して、被変調信号として入力されたデータ信号を各々割り当てて変調する。

【０００４】各々変調された変調信号は、さらにＩ軸成分、Ｑ軸成分ごとに重畳されＩ軸データ信号とＱ軸データ信号とになる。

【０００５】それら重畳されて得られたＩ軸データ信号とＱ軸データ信号は、周波数軸データ信号としてそれぞれ逆フーリエ変換が施されることにより、Ｉ軸成分とＱ
軸成分の時間軸データ信号、すなわち、Ｉ軸ＯＦＤＭ信号とＱ軸ＯＦＤＭ信号とに変換される。

【０００６】それら変換されて得られたＩ軸ＯＦＤＭ信号とＱ軸ＯＦＤＭ信号とが直交変調され、さらに、ＲＦ
周波数帯域に周波数変換（アップコンバート）されて送信信号（ＲＦ信号）となり、送信装置から送信される。

【０００７】なお、１シンボル周期毎のＯＦＤＭ信号、
すなわち、１シンボル周期の期間毎に入力データ信号を変調して得たＯＦＤＭ信号を、以下、データシンボルと称す。

【０００８】ところで、送信装置から送信されたＯＦＤ
Ｍ信号を受信する受信装置において受信したＯＦＤＭ信号を正確に復調するためには、送信され受信された各シンボルの正確なサンプリング・タイミングが、送信装置から伝送される必要がある。 そのタイミング伝送を行うために、同期シンボル、または基準シンボルと呼ばれる同期用の基準信号がデータシンボルとともに伝送される。 その場合、少なくともデータシンボルと同期シンボルとをそれぞれ所定数有するように構成した伝送フレームを用いて送信する。 そして、そのような伝送フレーム構成の信号を繰り返し送信することで、基準シンボルが周期的に送信されるようにする。

【０００９】上述の送信装置から送信される同期シンボルとしては、例えば、信号電力強度が０とされていてフレーム同期を検出できるようにしてあるヌルシンボルや、周波数が時間と共に直線的に変化するようにしたスイープ波形を有するスイープシンボルがある。 さらに、
所定のランダム系列の符号を変調して得られるリファレンスシンボルが用いられる場合もある。 これらスイープシンボルおよびリファレンスシンボルは、それぞれ自己相関関数が鋭いピーク値を持つため、受信したスイープシンボルあるいはリファレンスシンボルのピーク値のタイミングを検出することで各シンボルの正確なサンプリング・タイミングを受信側で再生することができる。

【００１０】一般に、上述の伝送フレーム単位の同期シンボルとしては、ヌルシンボルと、ヌルシンボルの後に配置したスイープシンボルの２シンボルを用いるものがある。 また、スイープシンボルの代わりにリファレンスシンボルを用いたフレーム構成のものもあり、さらに、
スイープシンボルとリファレンスシンボルの両方を用いるフレーム構成も考えられ、それらは送信装置や受信装置からなる伝送システムの特徴に応じて使い分けられている。

【００１１】ところで、スイープシンボルは、自己相関関数が鋭いピーク値を持つことにより同期再生に有利となる。 さらに、広い範囲の周波数帯域、すなわち、伝送帯域と同じ帯域幅で周波数が変化するため、周波数フェージングと呼ばれる所定周波数範囲の信号レベルが伝送路において極端に低下して受信される状態となる妨害に対して、リファレンス信号と比べて、自己相関関数のピーク値が比較的劣化しないようにすることができる。

【００１２】ここで、ＯＦＤＭ信号の伝送に用いられる伝送帯域幅が８．５ＭＨｚであって、スイープシンボルのスイープ帯域幅Ｗ'が伝送帯域幅と同じ８．５ＭＨｚ
の場合の、スイープシンボルの一例について示す。 スイープ開始周波数 ｆｓ'＝ｆｏ−４．２５ （ＭＨｚ） スイープ終了周波数 ｆｅ'＝ｆｏ＋４．２５ （ＭＨｚ） ｆｏ＝ＲＦの中心周波数 しかしながら、このＯＦＤＭ変調方式を用いた伝送方法でもって所定周波数の伝送帯域によってデジタル伝送を行う場合、上述のフレーム構成の送信信号がその伝送帯域内で送信されるのとは別に、その伝送帯域外でもってノイズ信号成分が生成され送信される場合がある。

【００１３】上述のように、スイープシンボルのスイープ帯域幅Ｗ'が伝送帯域幅と同じであることでは、伝送帯域の境界周波数までの周波数成分の信号が出力されることになり、特に、その境界周波数とその近傍の信号成分に由来するノイズ信号成分が、伝送帯域外のノイズ信号成分の主成分となる。 さらに、スイープシンボルが他のシンボルに比べて常に大きな一定の振幅でもって送信されるので、そのスイープシンボルによって伝送帯域外に発生するノイズ信号成分の量は、他のシンボルによるノイズ信号成分の量よりも多くなる。 そのため、スイープシンボル伝送のシンボル期間には周期的に繰り返しノイズ（固定ノイズ）が発生してしまう。

【００１４】従って、そのデジタル伝送の伝送帯域に隣接する帯域（隣接帯域）でもって旧来のアナログ伝送による映像信号伝送が行われる場合には特に、上述のノイズ信号成分がアナログ伝送用の隣接帯域において発生してしまい、このノイズ信号成分、特に固定ノイズとなる、スイープシンボルに由来するノイズ信号成分がアナログ伝送の映像信号に干渉を起こしてしまい、そのアナログ伝送の品質を低下させてしまう。

【００１５】このデジタル伝送に伴う隣接帯域におけるノイズ信号成分を、干渉が起こらない程度に減少させることはかなり困難であが、例えば、特願平１１−７１１
３３号の明細書に記載された伝送装置のように、伝送帯域の中心周波数やその近傍でスイープシンボルのスイープ波形の振幅値を最大として、隣接帯域と伝送帯域の境界周波数に近づくに連れてスイープ波形の振幅値を小さくし、境界周波数で振幅値を最小にする。 そうすることで、隣接帯域に発生するノイズ信号成分をかなり減少させると共に、伝送帯域と同じ帯域幅で周波数が変化して、周波数フェージングにも強くなる。

【００１６】しかしながら、上述の特願平１１−７１１
３３号の明細書に記載されたようにスイープ波形の振幅をその周波数に応じて異ならせるようにするためには、
それを実現するための回路構成が複雑となり、伝送装置のコストをより高くしてしまう恐れがある。 また、境界周波数やその近くの周波数の振幅値の減少の度合いがそれほど小さくならない場合には、干渉による伝送品質劣化がそんなに抑えられずに所望の伝送品質が得られなくなる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術では、
デジタル伝送の伝送帯域に隣接する帯域で、ノイズ信号成分が発生してしまい、このノイズ信号成分、特に固定ノイズパターンとなるスイープシンボルに由来するノイズ信号成分がアナログ伝送の映像信号に干渉を起こしてしまい、そのアナログ伝送の品質を低下させてしまう。
また、特願平１１−７１１３３号の明細書に記載されたようにスイープ波形の振幅をその周波数に応じて異ならせるようにするためには、それを実現するための回路構成が複雑となり、送信装置のコストをより高くしてしまうという欠点があった。

【００１８】本発明の目的は、送信装置のコストをできるだけ低く抑えると共に、デジタル伝送の伝送帯域に隣接する帯域で発生してしまうノイズ信号成分をより減少させて、隣接帯域での伝送品質劣化を起こさないようにし、かつ、受信装置側での同期タイミング再生が問題なく行えるようにすることである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解決するために、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）変調方式を用いて、入力されたデータ信号を変調して得たデータシンボルと、所定帯域幅の周波数成分のスイープ波形を有するスイープシンボルとを含んだフレーム構成の伝送信号を、所定伝送周波数帯域（所定伝送帯域）でもって送信するＯＦＤＭ信号送信方法において、前記所定伝送帯域の幅よりも狭い所定帯域幅の周波数成分の前記スイープ波形を有する前記スイープシンボルを送信するものである。

【００２０】さらに本発明は、前記送信される伝送信号のうち、前記スイープシンボルの周波数帯域の中心周波数と、前記所定伝送帯域の中心周波数とを同じにするものである。

【００２１】さらに本発明は、入力されたデータ信号を変調して得たデータシンボルと、第１の所定帯域幅の周波数成分のスイープ波形を有する第１スイープシンボルおよび第２の所定帯域幅の周波数成分のスイープ波形を有する第２スイープシンボルのいずれか一方とを含んだフレーム構成の伝送信号を、所定伝送周波数帯域（所定伝送帯域）でもって送信し、前記第１の所定帯域幅を前記所定伝送帯域幅よりも狭くし、前記第２の所定帯域幅と前記所定伝送帯域幅とを同じにするものである。

【００２２】さらに、本発明は上述の課題を解決するために、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）変調方式を用いて、入力されたデータ信号を変調してデータシンボルを得る手段と、所定帯域幅の周波数成分のスイープ波形を有するスイープシンボルを生成する手段と、前記得られたデータシンボルと前記生成されたスイープシンボルとを含んだフレーム構成の伝送信号を所定伝送周波数帯域（所定伝送帯域）でもって送信する第１送信手段とを有するＯＦＤＭ信号送信装置において、前記スイープシンボル生成手段は、前記所定伝送帯域幅よりも狭い所定帯域幅の周波数成分のスイープ波形を有するスイープシンボルを生成するものである。

【００２３】さらに本発明は、前記第１送信手段は、前記スイープシンボルの周波数帯域の中心周波数と、前記データシンボルの周波数帯域の中心周波数とが同じである伝送信号を送信するものである。

【００２４】さらに本発明は、入力されたデータ信号を変調してデータシンボルを得る手段と、第１の所定帯域幅の周波数成分のスイープ波形を有する第１スイープシンボルを生成する手段と、第２の所定帯域幅の周波数成分のスイープ波形を有する第２スイープシンボルを生成する手段と、前記生成された第１スイープシンボルおよび第２スイープシンボルのいずれか一方を選択する手段と、前記データシンボルと前記選択されたスイープシンボルとを含んだフレーム構成の伝送信号を生成する手段と、前記生成された伝送信号を所定伝送周波数帯域（所定伝送帯域）でもって送信する第２送信手段とを有し、
前記第１スイープシンボルを生成する手段は前記所定伝送帯域幅よりも狭い帯域幅の周波数成分のスイープ波形を有する第１スイープシンボルを生成し、前記第２スイープシンボルを生成する手段は前記所定伝送帯域幅と同じ帯域幅の周波数成分のスイープ波形を有する第２スイープシンボルを生成するものである。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるＯＦＤＭ信号送信方法とその方法に係わる送信装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。 図２は、本発明に係わるＯＦＤＭ信号送信装置のブロック構成例を示す図である。

【００２６】図２において、ｆ軸（周波数軸）マッピング回路１には、Ｉ軸、Ｑ軸にマッピングするためのデジタルデータが入力する。 このｆ軸マッピング回路１では、入力されたデジタルデータをＩ，Ｑ軸にマッピングし、各々のデータを逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）回路２に出力する。 ＩＦＦＴ回路２では、Ｉ軸データ、Ｑ
軸データ各々を逆フーリエ変換（逆高速フーリエ変換）
した後、ガードインターバル付加回路３でＩ軸データ、
Ｑ軸データ各々にガードインターバルが付加され、切換回路８に供給される。 同期データは、同期データ発生回路２５内でＩ軸同期データ、Ｑ軸同期データが各々生成される。 この時、ヌル、及びスイープの同期データは、
ヌルデータ発生回路５、スイープデータ発生回路２６によりそれぞれ１シンボル単位の、ヌルシンボルおよびスイープシンボルとして発生する。 同期データ発生回路２
５で発生した同期データは、切換回路８に供給される。
切換回路８では、ガードインターバル付加回路３からのＩ軸データ、Ｑ軸データと、同期データ発生回路２５からのＩ軸同期データ、Ｑ軸同期データとを混合し出力する。 切換回路８のＩ軸、Ｑ軸各々の出力は、Ｄ／Ａ変換回路９に供給され、デジタル／アナログ変換される。 Ｄ
／Ａ変換回路９でデジタル／アナログ変換されたＩ軸及びＱ軸データは、直交変調器１０に供給される。 直交変調器１０では、入力されたＩ軸及びＱ軸データを直交変調し出力する。 直交変調器１０の出力は、周波数変換器１１に供給され、伝送帯域に変換された伝送信号として出力される。

【００２７】次に、図２の同期データ発生回路２５で発生する同期データにつき説明する。 上述したように、伝送信号はフレーム構造をなしており、数種類の同期シンボル群と、情報符号の伝送を行うデータシンボル群とで構成されている。 上記同期シンボル群としては、前述の如く、第一シンボルとして信号電力強度が０であるヌルシンボル、第二シンボルとしては自己相関関数が鋭いピーク値を持ち、時間軸上の特定の時点を指し示すためのスイープシンボルを用いる。

【００２８】以下、ヌルシンボル、スイープシンボルを発生するヌルデータ発生回路５およびスイープデータ発生回路２６について説明する。 図３、図４に、ヌルシンボル、スイープシンボル波形を示す。 図３の（ａ）は、
Ｉ軸ヌルシンボル波形、（ｂ）は、Ｑ軸ヌルシンボル波形である。 このＩ軸、Ｑ軸ヌルシンボル波形は、前述のフレーム構造をなす伝送信号の１シンボルであり、信号電力強度が０の信号である。 また、図４の（ａ）は、Ｉ
軸スイープシンボル波形、（ｂ）は、Ｑ軸スイープシンボル波形である。 この図４の（ａ）、（ｂ）に示すスイープ波形は、連続的に伝送信号帯域内の所定帯域の幅の周波数成分を有する信号である。 まず、図４（ａ）のＩ
軸スイープシンボル波形について説明する。 図４の（ａ）において、伝送信号のＯＦＤＭ信号帯域を、ｆ１
（Ｈｚ）〜ｆ２（Ｈｚ）とし、ｆ１＜ｆａ＜ｆｂ＜ｆ２
とする。 そのとき、Ｉ軸スイープシンボル波形は、シンボル期間の中心から時間軸上で正の方向に、ｆａ（Ｈ
ｚ）〜ｆｂ（Ｈｚ）まで連続的に周波数成分を有する正極性の同じ振幅の波形と、時間軸上で負の方向に、ｆａ
（Ｈｚ）〜ｆｂ（Ｈｚ）まで連続的に周波数成分を有する逆極性の同じ振幅の波形とで構成されている。 図４
（ｂ）のＱ軸スイープシンボル波形についても同様、シンボル期間の中心から時間軸上で正の方向に、ｆａ（Ｈ
ｚ）〜ｆｂ（Ｈｚ）まで連続的に周波数成分を有する正極性の同じ振幅の波形と、時間軸上で負の方向に、ｆａ
（Ｈｚ）〜ｆｂ（Ｈｚ）まで連続的に周波数成分を有する逆極性の同じ振幅の波形とで構成されている。 この時、Ｉ軸スイープシンボル波形とＱ軸スイープシンボル波形とは、互いに９０度位相が異なっている。

【００２９】ここで、伝送フレームの構成例を図５に示し、動作を説明する。 図５に示す、伝送フレームを構成する第一のシンボルは、無信号同期シンボル（以下、ヌルシンボル）であり、このヌルシンボルはＩ，Ｑ軸共に、その振幅レベルが０で、時間軸上の特定の位置を大まかに検出するためのシンボルである。 このヌルシンボルの発生期間は、切換回路８においてヌルデータ発生回路５からの信号が出力されるように切り替わって、ヌルシンボルを出力する。

【００３０】第二のシンボルは、振幅が一定で、シンボル期間に渡って伝送帯域内の所定帯域の下限周波数から上限周波数まで時間と共に一定の割合で周波数が変化しているシンボル（以下、スイープシンボル）である。 このスイープシンボルは、自己相関関数が鋭いピーク値を持つことから、この性質を利用してヌルシンボルと比べ高精度で時間軸上の特定の時点を知ることが可能である。 スイープシンボルの発生期間は、切換回路８においてスイープデータ発生回路２６からの信号が出力されるように切り替わって、スイープシンボルを出力する。

【００３１】第三シンボル以降のシンボルは、有効データを伝送するためのデータシンボルから構成されており、数十から数百シンボルのデータシンボルが連続している。 データシンボルは、外部からのデジタルデータがｆ軸マッピング回路１、ＩＦＦＴ回路２、ガードインターバル付加回路３を経て生成され、切換回路８に入力される。 そして、データシンボルの発生期間には、切換回路８が外部からのデジタルデータを基にしたデータシンボルを出力するように切り替わる。

【００３２】これら同期シンボル及びデータシンボルから伝送フレームを構成し、切換回路８から、該フレーム構成されたＯＦＤＭのベースバンド信号が出力される。

【００３３】このように、ＯＦＤＭ伝送信号は、数種類の同期シンボル群と、情報符号の伝送を行うデータシンボル群とのフレーム構造によって構成され、さらに、Ｏ
ＦＤＭのベースバンド信号のＩ軸、Ｑ軸データを直交変調し伝送帯域に周波数変換して伝送される。

【００３４】さらに、本発明における、スイープシンボルの周波数帯域幅について説明する。 本発明のスイープシンボルは、ＯＦＤＭ信号の伝送帯域の帯域幅のうち、
一番低い周波数から所定のキャリア数、例えば、キャリア数１０〜数１００本程度に相当する帯域幅の低周波数側の周波数成分を用いないで除くようにする。 さらに、
一番高い周波数から所定のキャリア数、例えば、キャリア数１０〜数１００本程度に相当する帯域幅の高周波数側の周波数成分を用いないで除くようにする。 そうして、その中間の周波数帯域の周波数成分のみを有するスイープシンボルを、スイープデータ発生回路２６から出力し、そのスイープシンボルでもって伝送フレームが構成される。

【００３５】なお、上記除かれる低周波数側および高周波数側のそれぞれの帯域幅のキャリア本数は、同数としてもよく、そうすることで、スイープデータ発生回路２
６の回路構成をより簡略化することが出来る。

【００３６】ここで、ＯＦＤＭ信号の伝送に用いられる伝送帯域幅が８．５ＭＨｚであって、スイープシンボルのスイープ帯域幅Ｗが伝送帯域幅より狭い５．３７５Ｍ
Ｈｚの場合の、スイープシンボルの一例について示す。 スイープ開始周波数 ｆｓ＝ｆｏ−２．６８７５ （ＭＨｚ） スイープ終了周波数 ｆｅ＝ｆｏ＋２．６８７５ （ＭＨｚ） ｆｏ＝ＲＦの中心周波数 次に、本発明に係わるスイープデータ発生回路２６について図１を用いて説明する。 この図において、スイープデータ発生回路２６はＲＯＭで構成されており、そのＲ
ＯＭのメモリ領域はＩ軸データ領域とＱ軸データ領域とからなり、Ｉ軸スイープシンボルを発生させるためのデータと、Ｑ軸スイープシンボルを発生させるためのデータとがそれぞれ記録されている。 そのＩ軸データ領域とＱ軸データ領域とに記録されたデータは、そのＲＯＭに入力されるアドレス信号によって、所定のタイミング周期、特に、ＩＦＦＴ回路２の逆フーリエ変換タイミングに応じた周期でもってそれぞれそのＲＯＭから出力される。 その場合、そのＲＯＭから出力されるデータは、上述の伝送帯域よりも狭い帯域幅の周波数成分のスイープ波形を上記タイミング周期でサンプリングした場合に相当するデータが出力される。 そうすることで、伝送帯域よりも狭い帯域幅の周波数成分のスイープ波形が送信されることでは、隣接帯域に発生してしまうノイズ信号成分を極力減らすことが出来る。

【００３７】次に、本発明に係わるスイープデータ発生回路２６の別の実施例について図６を用いて説明する。
この図において、スイープデータ発生回路２６はＲＯＭ
で構成されることは図１と同様であり、さらに、そのＲ
ＯＭのメモリ領域がＩ軸データ領域とＱ軸データ領域とからなることも図１と同様である。 この実施例において、Ｉ軸データ領域とＱ軸データ領域は、さらに、伝送帯域と同じ帯域幅の周波数成分を有する広帯域スイープ波形のための広帯域データ領域と、伝送帯域よりも狭い帯域幅の周波数成分を有する狭帯域スイープ波形のための狭帯域データ領域とにそれぞれ分けられている。 それら広帯域データ領域と狭帯域データ領域とは、そのＲＯ
Ｍに入力される制御信号により、例えば、その制御信号がＬの場合は広帯域データ領域のデータが出力され、その制御信号がＨの場合は狭帯域データ領域のデータが出力される。 そうすることで、そのＲＯＭから出力されるデータは、上述の伝送帯域と同じ帯域幅の周波数成分のスイープ波形を上記タイミング周期でサンプリングした場合に相当するデータと、上述の伝送帯域よりも狭い帯域幅の周波数成分のスイープ波形を上記タイミング周期でサンプリングした場合に相当するデータのいずれか一方が切り換えられて出力される。 そのため、デジタル伝送帯域の隣接帯域がデジタル伝送用の帯域の場合は、ノイズ成分の発生を気にしないで上述の伝送帯域と同じ帯域幅の周波数成分のスイープ波形を送信する。 また、デジタル伝送帯域の隣接帯域がアナログ伝送用の帯域の場合は、ノイズ成分の発生を抑えるようにするために上述の伝送帯域よりも狭い帯域幅の周波数成分のスイープ波形を送信することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、コストをより低減した送信装置でもって、デジタル伝送の伝送帯域に隣接する帯域で発生してしまうノイズ信号成分をより減少させるようにしたデジタル伝送を行うことで、隣接帯域での伝送品質劣化を起こさないようにし、
かつ、受信装置側での同期タイミング再生を問題なく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるスイープデータ発生回路の構成例を示す図

【図２】本発明に係わるＯＦＤＭ信号送信装置のブロック構成例を示す図

【図３】ヌルシンボル波形を説明するための図

【図４】スイープシンボル波形を説明するための図

【図５】伝送フレームの構成例を示す図

【図６】本発明に係わるスイープデータ発生回路の別の構成例を示す図

【符号の説明】

１：ｆ軸マッピング回路、 ２：逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）回路、 ３：ガードインターバル付加回路、 ５：ヌルデータ発生回路、 ８：切換回路、９：
Ｄ／Ａ変換回路、 １０：直交変調器、 １１：周波数変換器、 ２５：同期データ発生回路、 ２６：スイープデータ発生回路。