(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報符号と該情報符号復調用のパイロット信号を複素平面上に配置した複数の信号点により変調して伝送すると共に、これら情報符号とパイロット信号以外の少なくともＴＭＣＣを含む第３の信号も前記複素平面上に配置した複数の信号点により変調して伝送する方式のディジタル変調伝送方法において、
前記パイロット信号と前記第３の信号のＴＭＣＣは、ＢＰＳＫ方式とＤＢＰＳＫ方式の何れかで変調され、
前記第３の信号のＴＭＣＣを変調するのに用いる信号点の方向と、前記パイロット信号を変調するのに用いる信号点の方向のずれが直角になっていることを特徴とするディジタル変調伝送方法。
【請求項２】
請求項１に記載の発明において、
前記第３の信号のＴＭＣＣの信号点が前記複素平面のＱ軸上に配置され、前記複素平面のＩ軸上に配置される前記パイロット信号の信号点の方向と直角にずれて配置されていることを特徴とするディジタル変調伝送方法。
【請求項３】
請求項２に記載の発明において、
前記ディジタル変調該伝送方法が、互いに直交する複数本の搬送波により前記情報符号を伝送する直交周波数分割多重変調方式であり、かつ該情報符号を同期検波が適用できる変調方式で変調するキャリアを有するＯＦＤＭ方式であることを特徴とするディジタル変調伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変調信号の復調にパイロット信号を使用する直交周波数分割多重変調方式のディジタル変調伝送装置に係り、特に、メインとなる情報符号で変調された信号とパイロット信号に加えて第３の信号が伝送できるようにしたディジタル変調伝送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、無線装置の分野では、マルチパスフェージングに強い変調方式としてＯＦＤＭ方式が脚光を集めており、次世代のテレビ放送、ＦＰＵ、無線ＬＡＮなどの分野において数多くの応用研究が、欧州や日本を初めとして各国で進められている。
【０００３】
ここで、ＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式とは、互いに直交する複数本のキャリア(搬送波)を用いて情報符号を伝送する直交周波数分割多重変調方式の略称であるが、この中でＵＨＦ帯の地上ディジタル放送の開発動向と方式については、
“映像情報メディア学会誌”(1998 Vol.52,No.11)
に詳しく開示されている。
【０００４】
そこで、従来技術の一例として、日本におけるＵＨＦ帯の地上ディジタル放送方式を取り上げて説明する。但し、この方式は極めて複雑な構成であるため、ここでは、本発明の理解に必要な範囲で簡略化して説明する。
まず、この放送システムにおけるキャリア構造について説明すると、このシステムでは、図３に示すように、１３セグメントの区間に分割した約１４００本のキャリアが用いられ、これにより、３チャンネル(３階層)の情報符号まで同時に伝送できるようになっている。
【０００５】
このとき、各階層で使用するセグメント数と変調方式は幾つかのモードを自由に選択できるが、この選択可能なモードの内、全セグメントが、６４ＱＡＭなどの同じ同期変調方式で変調されるモードの場合は、そのままＦＰＵなどの他の伝送装置にも適用可能である。
【０００６】
そこで、このような同期変調によるＯＦＤＭ方式の従来技術として、全セグメントを同じ６４ＱＡＭ方式で変調して、１階層の情報符号を伝送する場合を例にして、図４により更に詳しく説明すると、この図は、同期変調方式により変調するセグメントのキャリア構造を更に詳しく表わした図で、ここでは、帯域の左端部分(低周波数側)だけが示されている。
【０００７】
ここで、１階層の情報符号の伝送に全セグメントを使用するモードの場合は、同様の構造が全帯域に渡って繰り返されると考えて良い。
この図４において、横方向は周波数、縦方向は時間の経過を表し、横と縦の方向に並んだ四角印「□」は、それぞれが１本のキャリアを表わしている。
従って、横方向に並んだキャリア「□」の１列がＯＦＤＭ信号を構成する１つのシンボルを表わす。
【０００８】
更に、ここで、キャリア「□」の中で、ＳＰと記入されているのは、復調の際の基準信号の再生に使用されるパイロット信号の位置を表わし、何も記入されていないものは、６４ＱＡＭで変調された信号の位置を表わしている。
ここで、このパイロット信号は、図示のように、周波数方向と時間方向にばらまかれた配置になっているため、ＳＰ(Scattered Pilot)と命名されているものである。
【０００９】
ところで、６４ＱＡＭ方式の信号点は、図５に示すように、Ｉ軸(実軸)とＱ軸(虚軸)からなる複素平面上において、破線の丸印「○」で示す６４個の信号点で構成され、各信号点「○」はそれぞれ６ｂｉｔからなる互いに異なる符号列に対応させられている。
【００１０】
そして、この６４ＱＡＭの変調処理では、入力された符号列を６ｂｉｔ単位に分割し、上記６４個の信号点の中から分割した各６ｂｉｔの符号に対応する信号点、例えば、図に実線の丸印「○」で示してある信号点を選択し、選択された信号点に対応する変調信号を出力する処理である。
【００１１】
一方、受信された変調信号は、伝送過程で雑音その他の影響を受けて歪み、受信信号の信号点は、例えば図５にバツ印「×」で示してある位置に移動してしまう。
ここで、６４ＱＡＭの復調処理は、破線の「○」で示されている６４ＱＡＭの信号点の中から、「×」で示されている受信信号の信号点に最も近い信号点を選択し、選択した信号点に対応する６ｂｉｔの符号を出力することによって処理される。
【００１２】
従って、この復調処理のためには、受信信号に対する破線の「○」の正しい信号点位置を再生して知る必要があるが、この位置の再生には、例えば図５の信号空間上の座標点ａの正確な位置を表わす基準信号ベクトルの向きと大きさが判ればよい。なお、この図５の中の座標点ａに重なる位置にある実線の菱形印「◇」は、パイロット信号ＳＰの信号点の位置を表わしている。
【００１３】
ところで、受信信号の基準信号ベクトルの向きと大きさは、伝送系で発生するマルチパス等の影響を受け、図６に示すように、位相が回転し、振幅も変化してしまうので、受信側で正しいベクトルを再生する必要がある。
ここで、この基準信号ベクトルの位相と大きさは、上記のように、各時間毎、或いは各キャリア毎に変化するが、その変化の仕方は通常滑らかな曲線を描き、時間方向とキャリア方向(周波数方向)に強い相関を持つ。
【００１４】
このため、図４の任意のシンボルの任意のキャリアの変調信号Ａに対する基準信号ベクトルは、まばらに伝送された複数のＳＰ信号の内挿により、容易に求めることができる。ここで、図４は、この内挿演算が効率的に得られるようなＳＰの配置位置の一例が示してある。
【００１５】
ところで、近年、ディジタル変調方式の伝送装置では、ディジタル信号の特徴を生かし、情報符号で変調したメインとなる信号とパイロット信号の他に、メインとなる情報符号の伝送で用いている変調方式や誤り訂正符号の種類を表わす制御情報、或いは音声信号や伝送先にあるカメラの雲台をコントロールする信号などの付加情報を、メインとなる情報符号やパイロット信号とは別の、第３の信号として挿入して伝送することが行われるようになっている。
【００１６】
そして、日本のＵＨＦ帯地上ディジタル放送方式においても、ＴＭＣＣ(制御情報：Transmission and Multiplexing Configuration Control)を伝送するキャリアと、ＡＣ(付加情報：Auxiliary Channel)を伝送するキャリアを、図４のキャリア構造の間に挿入して伝送する方法について規定しているが、この場合、これらＴＭＣＣ、ＡＣなど第３の信号の変調方式としては、どんな悪条件でも情報の伝送が得られるように、通常、雑音や波形歪みに強いＤＢＰＳＫ方式による伝送が用いられている。
【００１７】
そして、従来技術では、このＤＢＰＳＫ方式における変調方向として、通常、複素平面上に設けたパイロット信号用の信号点が配置されている一方の軸線、例えばＩ軸(実軸)線方向を設定している。すなわち、図５に示すように、上記した第３の信号を伝送するのに用いている信号点「△」は、原点に対して、パイロット信号を伝送するのに用いている信号点「◇」と同じ方向に設定している。
【００１８】
ここで、信号点の方向とは、複素平面の原点と信号点を結ぶ直線の方向を意味し、このとき、ＤＢＰＳＫ方式により変調されている信号の信号点は、複素平面上において、その原点を通る複数本の直線の内の何れかの直線上にだけ存在し得ることになり、その原点からの位置が情報を表わすようにして変調される。
【００１９】
従って、この図５で、Ｉ軸線上に左右２個ある「△」は、ＤＢＰＳＫ方式により変調された結果、このＩ軸線上で行き来する信号点の端部での位置を表わしており、上記した第３の信号は、このＩ軸線上での位置として変調され、伝送されることになる。
なお、付言すれば、欧州の地上ディジタルテレビジョン方式であるＤＴＶ方式においても、日本の地上ディジタル放送方式とほぼ同じ構造になっている。
【００２０】
ところで、このようなディジタル変調方式において、受信側での伝送装置の調整は、通常、ベクトルスコープやオシロスコープを用い、復調した全てのキャリアの信号点について、図５に示した複素平面(コンステレーション)上の位置の対応を順番に、且つ高速で表示させることにより行なわれる。
【００２１】
特に、パイロット信号であるＳＰと、復調で用いる変調方式の情報を伝送するＴＭＣＣについては、前記したように、６４ＱＡＭで変調された信号を復調する際に非常に重要な役目を果たしているため、その調整状態や受信状態について入念に調べる必要がある。
【００２２】
ここで、ＤＢＰＳＫ方式は同期変調方式とは直接関係がないので、同期変調方式の信号処理回路の調整時には、ＤＢＰＳＫの信号点については必ずしも観察する必要は無い。
しかし、ＯＦＤＭ方式の場合には多数のキャリアがあり、信号の構成が複雑になっているため、ＤＢＰＳＫ方式で変調された信号についても、信号点を表示させた方が不具合の原因についての分析や調整が容易になる。
【００２３】
特に、ＯＦＤＭ方式の伝送装置では、このコンステレーションを見ながらの調整が伝送装置を調整する上で強力な武器になるので、更に重要で欠かせない方法になっている。
そこで、ＯＦＤＭ方式の伝送装置でも、上記した信号点のコンステレーション表示による調整が従来から広く使用されていた。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、コンステレーションによる信号点の表示態様に配慮がされておらず、折角、信号点をコンステレーション表示したにも係らず、充分な調整が得られないという問題があった。
従来技術の場合、ＤＢＰＳＫ方式で変調されている第３の信号の信号点「△」の振幅が、パイロット信号の信号点「◇」の振幅に近づいていた場合、図５から明らかなように、これら信号点の表示が重なってしまう。
【００２５】
この結果、従来技術では、観測されている信号点が、第３の信号の信号点なのか、信号の歪みなどによりパイロット信号の信号点が移動して表示されたものなのか判断し難くなってしまい、却って調整が困難になってしまうという問題が生じてしまうのである。
ことに、パイロット信号と第３の信号の振幅が等しくなってしまった場合には全く判断できなくなってしまう。
【００２６】
本発明の目的は、パイロット信号と第３の信号の信号点の同時観察が可能で、伝送装置の不具合の原因の分析や調整作業が容易に得られるようにしたディジタル変調伝送方法を提供することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、情報符号と該情報符号復調用のパイロット信号を複素平面上に配置した複数の信号点により変調して伝送すると共に、これら情報符号とパイロット信号以外の少なくともＴＭＣＣを含む第３の信号も前記複素平面上に配置した複数の信号点により変調して伝送する方式のディジタル変調伝送方法において、前記パイロット信号と前記第３の信号のＴＭＣＣは、ＢＰＳＫ方式とＤＢＰＳＫ方式の何れかで変調され、前記第３の信号のＴＭＣＣを変調するのに用いる信号点の方向と、前記パイロット信号を変調するのに用いる信号点の方向のずれが直角になっているようにして達成される。
【００２８】
このとき、前記第３の信号のＴＭＣＣの信号点が前記複素平面のＱ軸上に配置され、前記複素平面のＩ軸上に配置される前記パイロット信号の信号点の方向と直角にずれて配置されているようにしてもよい。
【００２９】
また、このとき、前記ディジタル変調該伝送方法が、互いに直交する複数本の搬送波により前記情報符号を伝送する直交周波数分割多重変調方式であり、かつ該情報符号を同期検波が適用できる変調方式で変調するキャリアを有するＯＦＤＭ方式であるようにしても良い。
【００３０】
上記手段によれば、第３の信号の変調の方向とパイロット信号の変調の方向が異なったものになり、このため、パイロット信号の信号点と第３の信号の信号点を完全に分離して同時に観察できるようになる。
このため、伝送装置の不具合の原因の分析や調整作業が容易な、ディジタル変調方式の伝送装置を実現することができ、しかも、従来の変調方式を用いた伝送装置の性能を変えずに、上記の効果を得ることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるディジタル変調伝送装置について、図示の実施の形態により詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態における第３の信号の信号点配置の一例を示した図で、ここでも、図５に示した従来技術の場合と同様、パイロット信号の信号点は「◇」で表わされ、同じくＴＭＣＣやＡＣなど第３の信号を変調するための信号点は「△」で表わされている。
【００３２】
しかして、この図１では、パイロット信号の信号点「◇」は同じく複素平面のＩ軸線上に配置されているが、第３の信号の信号点「△」は、Ｉ軸線上ではなくて、Ｑ軸線上に配置されている。
【００３３】
ここで、このパイロット信号は、予め定められている所定のランダム符号によりＢＰＳＫ変調して伝送されるが、この図１では、これも図５に示した従来技術の場合と同様、座標点ａを表す信号であることが明示でき、且つ信号点のばらつき具合の観察が容易になるように、パイロット信号をＢＰＳＫ復調して表示した場合について示しているが、ここでＢＰＳＫ復調する前の信号点を表示しても良いことは、勿論のことである。
【００３４】
そして、この実施形態では、第３の信号を変調するための信号点「△」が、図１の複素平面でのＱ軸線の上部と下部の２箇所に記載されていて、実線の「△」の間で、このＱ軸線上に位置するように構成してある。
従って、第３の信号の信号点は、図１のＱ軸線上で、その上部と下部に記されている「△」の間で行き来することになる。
【００３５】
つまり、この第３の信号は、既に説明したように、ＤＢＰＳＫ方式により変調されているので、その信号点は、複素平面上において、その原点を通る複数本の直線の内の何れかの直線上にだけ存在し得ることになり、その原点からの位置が情報を表わすようにして変調されるようになっているが、このとき、この実施形態では、その直線がＱ軸線と一致するようにしたものである。
【００３６】
この結果、この図１の実施形態が図５の従来技術と異なる点は、「△」で表わされている第３の信号の信号点の変位方向が、「◇」で表わされているパイロット信号の信号点の変位方向と同じではなくて、これに対して直角方向にずらされている点にある。
【００３７】
この結果、図１から明らかなように、受信側での伝送装置の調整に際して、ベクトルスコープやオシロスコープを用い、復調した全てのキャリアの信号点について複素平面(コンステレーション)上で観察したとき、この実施形態では、第３の信号の信号点「△」とパイロット信号の信号点「◇」が、図５に示した従来技術のように同一線上に表示されるのではなくて、異なった線の上に表示されるので、明確に分離して観察できることになる。
【００３８】
従って、この実施形態によれば、第３の信号の信号点の様子がパイロット信号の信号点の様子とは明確に分離して観察することができ、このため、従来の変調方式を用いた伝送装置の性能を変えることなく、伝送装置の不具合についての原因分析や調整作業を容易にしかも迅速的確に得ることができる。
【００３９】
ところで、図１では、第３の信号の信号点配置方向とパイロット信号の信号点配置方向が直角にずれている場合の実施形態について説明したが、本発明は、要は第３の信号の信号点の様子とパイロット信号の信号点の様子が明確に分離して観察できれば目的が達成できるのであり、従って、本発明の実施形態としては、第３の信号の信号点配置方向とパイロット信号の信号点配置方向のずれが直角になっている場合に限られるわけではない。
【００４０】
つまり、本発明では、第３の信号の信号点配置方向とパイロット信号の信号点配置方向にとにかく或る程度のずれがあればよく、従って、図２は、本発明の他の実施形態における第３の信号の信号点配置方向を示したものである。
【００４１】
ここで、この図２は、第３の信号の信号点配置方向を、パイロット信号の信号点配置方向であるＩ軸線から数度の角度だけ時計方向にずらした場合の一実施形態である。
【００４２】
従って、この図２の実施形態によっても、図１の実施形態と同じく、第３の信号の信号点の様子がパイロット信号の信号点の様子とは明確に分離して観察することができ、このため、伝送装置の不具合についての原因分析や調整作業が容易に且つ迅速的確に行なえることになる。
【００４３】
ここで、上記したように、それぞれの信号点が明確に分離して表示されることによるメリットは、ＯＦＤＭ方式の伝送装置を調整する際に最も大きな効果が発揮されると言えるため、以上の実施形態では、ＯＦＤＭ方式の伝送装置に本発明を適用した場合について説明した。
【００４４】
しかし、一般に変調信号を復調する際にパイロット信号を用いる方式のディジタル変調方式の伝送装置であって、メインとなる情報符号で変調された信号とパイロット信号とは別の第３の信号を挿入して伝送する伝送装置であれば、同様の効果が得られるのは明らかであり、従って、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００４５】
なお、上記実施形態において、第３の信号の振幅値が変わらぬように信号点方向の角度を９０度以外の角度で回転させて変調する方法も考えられるが、この場合は徒に回路が複雑になるだけなので、避けるのが望ましい。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、第３の信号とパイロット信号の信号点方向をずらすという簡単な構成により、パイロット信号の信号点と第３の信号の信号点が完全に分離して同時に観察できるようになるので、従来の変調方式を用いた伝送装置の性能を変えることなく、伝送装置の不具合についての原因分析や調整作業を容易にしかも迅速的確に得られるディジタル変調伝送装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるディジタル変調伝送装置の第１の実施形態における信号点配置の説明図である。
【図２】本発明によるディジタル変調伝送装置の第２の実施形態における信号点配置の説明図である。
【図３】地上ディジタル放送方式におけるキャリア構造の一例を示す説明図である。
【図４】地上ディジタル放送方式におけるキャリア配置の一例を示す説明図である。
【図５】６４ＱＡＭの信号点配置の一例を示す説明図である。
【図６】受信信号における位相回転の説明図である。
【符号の説明】
△  第３の信号の信号点
◇  パイロット信号の信号点
○  受信信号の信号点
×  受信信号の信号点(移動した場合)
Ｉ  実軸(Ｉ軸)
Ｑ  虚軸(Ｑ軸)
【図１】
0003685687.tif 000002
【図２】
0003685687.tif 000003
【図３】
0003685687.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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