(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれの複数の入力端子に並列に入力された伝送情報信号とそれぞれの特定の入力端子に並列に入力された伝送モード信号に対し、逆離散的フーリエ変換演算して入力信号に対する互いに周波数割当が異なる同相信号と直交信号とを生成して自己の周波数割当情報と共に出力すると共に、生成した前記同相信号及び直交信号のシンボル毎のピーク値を検出する機能を有する複数の演算部と、
前記複数の演算部のうち選択された一の演算部からの出力演算結果を一時蓄積して周波数分割多重信号を連続して読み出す出力バッファとを有する周波数分割多重信号生成装置であって、
前記複数の演算部のうちの所定の一の演算部は、自身を含め前記複数の演算部のすべてからそれぞれの各シンボル毎の演算結果のピーク値が入力され、そのうち所定値以下のピーク値の演算結果を通知した、いずれか一の演算部からその演算結果とその演算部に固有の周波数割当情報を前記出力バッファへ選択出力させ、前記出力バッファは、１シンボル以上の蓄積量を有し、蓄積量が所定値以上のときに”真”の出力停止信号を発生して前記複数の演算部のうちの所定の一の演算部に供給する機能を有し、前記所定の一の演算部は、すべての前記複数の演算部から通知されたピーク値をそれぞれ比較して最小のピーク値を通知した一の演算部に対して、前記出力停止信号が”偽”であれば直ちに、”真”であれば”偽”になるまで待った後、前記最小のピーク値を通知した一の演算部へ演算結果送出信号を供給して、その演算結果を送出させる機能を有することを特徴とする周波数分割多重信号生成装置。
【請求項２】
前記複数の演算部のそれぞれは、前記自己に固有の周波数割当情報を前記伝送モード信号に挿入して特定の搬送波で伝送するように逆離散的フーリエ変換することを特徴とする請求項１記載の周波数分割多重信号生成装置。
【請求項３】
前記複数の演算部のうち１番目の演算部は入力伝送情報信号をそのまま周波数割り当てし、ｋ番目（ｋは２以上で演算部の総数以下の自然数）の演算部は入力伝送情報信号を、（ｋ−１）番目の演算部に入力される同じ入力伝送情報信号よりも所定量ずらして周波数割り当てすることを特徴とする請求項１又は２記載の周波数分割多重信号生成装置。
【請求項４】
前記複数の演算部のうち１番目の演算部は入力伝送情報信号をそのまま周波数割り当てし、ｋ番目（ｋは２以上で演算部の総数以下の自然数）の演算部は入力伝送情報信号の実数部及び虚数部の一方を、（ｋ−１）番目の演算部に入力される同じ入力伝送情報信号の実数部及び虚数部の一方よりも所定量ずらして周波数割り当てすることを特徴とする請求項１記載の周波数分割多重信号生成装置。
【請求項５】
前記複数の演算部のうち１番目の演算部は入力伝送情報信号をそのまま周波数割り当てし、ｋ番目（ｋは２以上で演算部の総数以下の自然数）の演算部は入力伝送情報信号の実数部及び虚数部のそれぞれを、（ｋ−１）番目の演算部に入力される同じ入力伝送情報信号の実数部及び虚数部のそれぞれよりも相対的に反対方向に所定量ずらして周波数割り当てすることを特徴とする請求項１記載の周波数分割多重信号生成装置。
【請求項６】
前記所定の一の演算部は、前記出力停止信号に代えて出力バッファが１シンボル分のデータを読み出す毎に発生する読み出し完了信号に基づいて、前記最小のピーク値を通知した一の演算部の演算結果を送出させる機能を有することを特徴とする請求項１記載の周波数分割多重信号生成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は周波数分割多重信号生成装置に係り、特に符号化されたディジタル映像信号などを限られた周波数帯域の直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）信号に変換して送受信する周波数分割多重信号の生成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
符号化されたディジタル映像信号などを限られた周波数帯域で伝送する方式の一つとして、２５６直交振幅変調（ＱＡＭ：Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）などの多値変調されたディジタル情報を多数の搬送波を用いてＯＦＤＭ信号として伝送するＯＦＤＭ方式が、マルチパスに強い、妨害を受けにくい、周波数利用効率が比較的良いなど特長から従来より知られている。このＯＦＤＭ方式は多数の搬送波を直交して配置し、各々の搬送波で独立したディジタル情報を伝送する方式である。なお、「搬送波が直交している」とは、隣接する搬送波のスペクトラムが当該搬送波の周波数位置で零になることを意味する。
【０００３】
このＯＦＤＭ方式によれば、ガードバンド期間（ガードインターバル）を設定し、その期間の情報を重複して伝送するようにしているため、電波のマルチパスにより生ずる伝送歪みを軽減できる。すなわち、このＯＦＤＭ信号の受信は、シンボル期間内に伝送される信号の振幅、位相変調成分を検出し、これらのレベルにより情報の値を復号するものであるから、最初のガードインターバル期間の信号を除いて復号することにより、同一シンボル区間のマルチパス信号と、受信すべき信号の周波数成分は同一であるため、比較的狭い周波数帯域で、伝送歪みの少ない復号ディジタルデータを伝送できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記のＯＦＤＭ信号を生成する従来の周波数分割多重信号生成装置では、多数の情報搬送波を合成してできるＯＦＤＭ信号に対し、特に瞬間的に生じるピーク電力に対する対策を施していないため、まれに大電力が発生されることがある。例えば、２５６個の情報搬送波を用いるＯＦＤＭ信号の電力は、１情報搬送波電力の２５６倍の合成した平均電力であるため、仮に全情報搬送波の最大振幅電圧値が一致して発生させられた場合は、一本の搬送波の２５６倍の伝送電力（又は、Ｄ／Ａ変換器、Ａ／Ｄ変換器のダイナミックレンジ、アナログ系のリニアリティ等）が要求される。逆に言うと、その分搬送波一本あたりの信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）が低下してしまう。
【０００５】
上記の全搬送波の位相が一致する確率は非常に小さく、実際には殆ど発生しないが、平均電力値は余裕をもった低い値に設定し、送信電力装置も平均電力１０〜２０倍程度の余裕をもった大きな出力信号を発生させられるものを用い、まれに生じる大電力信号に対しても飽和させないで送信できるように考慮していた。このため、従来の周波数分割多重信号発生装置は装置全体が高価で大型化するという問題がある。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、発生する周波数分割多重信号のピーク電力を小さくすることにより、送信装置の小型・軽量化を送信装置の電源装置も含めて実現し得る周波数分割多重信号生成装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の周波数分割多重信号生成装置は、それぞれの複数の入力端子に並列に入力された伝送情報信号とそれぞれの特定の入力端子に並列に入力された伝送モード信号に対し、逆離散的フーリエ変換演算して入力信号に対する互いに周波数割当が異なる同相信号と直交信号とを生成して自己の周波数割当情報と共に出力すると共に、生成した同相信号及び直交信号のシンボル毎のピーク値を検出する機能を有する複数の演算部と、複数の演算部のうち選択された一の演算部からの出力演算結果を一時蓄積して周波数分割多重信号を連続して読み出す出力バッファとを有する周波数分割多重信号生成装置であって、複数の演算部のうちの所定の一の演算部は、自身を含め複数の演算部のすべてからそれぞれの各シンボル毎の演算結果のピーク値が入力され、そのうち所定値以下のピーク値の演算結果を通知した、いずれか一の演算部からその演算結果とその演算部に固有の周波数割当情報を出力バッファへ選択出力させる構成としたものである。
【０００８】
また、本発明の周波数分割多重信号生成装置は、出力バッファを、１シンボル以上の蓄積量を有し、蓄積量が所定値以上のときに”真”の出力停止信号を発生して複数の演算部のうちの所定の一の演算部に供給する機能を有する構成とし、所定の一の演算部は、すべての複数の演算部から通知されたピーク値をそれぞれ比較して最小のピーク値を通知した一の演算部に対して、出力停止信号が”偽”であれば直ちに、”真”であれば”偽”になるまで待った後、最小のピーク値を通知した一の演算部へ演算結果送出信号を供給して、その演算結果を送出させる機能を有することを特徴とする。
【０００９】
ここで、上記の複数の演算部の周波数割当は、入力伝送情報信号を複数の演算部相互間で互いに所定量ずらせたり、入力伝送情報信号の実数部及び虚数部の一方を所定量互いにずらせたり、入力伝送情報信号の実数部及び虚数部をそれぞれ互いに反対方向に所定量ずらせたりすることにより行う。
【００１０】
本発明では、上記のように、複数の演算部のそれぞれが入力伝送情報に対して互いに異なる周波数割当で並列に逆離散的フーリエ変換演算し、それらの演算結果の中からピーク値が所定量以下の任意の演算結果、あるいは最もピーク値が小さい演算結果を出力するようにしているため、各搬送波の位相が揃ってしまうことによる最大ピーク値の発生を大幅に低減できる。
【００１１】
上記の演算時間と伝送速度の関係は、例えば１シンボルの伝送時間が２．５ｍｓであったとすると、伝送速度としては２．５ｍｓで１シンボルを伝送し、これは一定値で変らない。一方、演算部の演算時間は２．５ｍｓよりも多少速い時間で演算を終了し、前のシンボルの伝送の終了を待つようにする。ここで、演算部を仮に単一として演算結果のピーク値が所定値以上となった場合、周波数割当を変更して再度同じ演算を行ってもよいが、その場合は、演算速度が高速な演算部を必要とし、高価となる。本発明のように、低速な演算部を複数備えた方がコスト的に有利である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。まず、本発明の周波数分割多重信号生成装置について説明する前に、本発明の周波数分割多重信号生成装置が適用されるＯＦＤＭ信号の送信装置の概要について説明する。ここでは、２５６本の搬送波で伝送情報をＯＦＤＭ信号として送信する。また、後段のアナログ信号系の設計を容易にするために、２倍オーバーサンプリングを使用し、５１２ポイントの逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ）演算を実行し、ＯＦＤＭ信号を発生させるものとする。
【００１３】
この送信装置では、例えばカラー動画像符号化表示方式であるＭＰＥＧ方式などの符号化方式で圧縮されたディジタル映像信号や音声信号などの伝送すべきディジタルデータを演算部に供給する。この演算部は入力ディジタルデータを逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ）演算して同相信号（Ｉ信号）及び直交信号（Ｑ信号）を生成する。この演算部は所定の周波数帯域幅よりも高いサンプルクロック周波数で動作を行う。２５６本の搬送波で伝送情報を伝送する場合、２倍オーバーサンプリングを使用し、５１２ポイントのＩＤＦＴ演算をして信号を発生させる。このときのＩＤＦＴ演算部への入力割り当ては、入力周波数整列型で順番に番号をふると、次のようになる。
【００１４】
ｎ＝０〜１２８        搬送波を変調する情報信号が与えられる。
【００１５】
ｎ＝１２９〜３８３    搬送波レベルを０とし、信号を発生させない。
【００１６】
ｎ＝３８４〜５１１    搬送波を変調する情報信号が与えられる。
【００１７】
すなわち、ＩＤＦＴ演算部の入力端子数は実数部（Ｒ）信号用と虚数部（Ｉ）信号用とにそれぞれ５１２ずつあり、そのうち１番目（ｎ＝１）から１２７番目（ｎ＝１２７）までの計１２７個ずつと、３８５番目（ｎ＝３８５）から５１１番目（ｎ＝５１１）の計１２７個ずつの入力端子に情報信号が入力され、また、０番目（ｎ＝０）の入力端子には直流電圧（一定）が入力されて伝送する搬送波の中心周波数で伝送され、１２８番目（ｎ＝Ｍ／４）と３８４番目（ｎ＝３Ｍ／４）の入力端子には例えば、パイロット信号のための固定電圧が入力され、ナイキスト周波数の１／２倍の周波数である両端の周波数の搬送波で伝送される。
【００１８】
ここで、１番目から１２８番目までの計１２８個の入力端子の入力情報は中心搬送波周波数Ｆ０の上側（高域側）の情報伝送用搬送波で伝送され、３８４番目から５１１番目までの計１２８個の入力端子の入力情報は中心搬送波周波数の下側（低域側）の情報伝送用搬送波で伝送される。また、残りの１２９番目から３８３番目の入力端子には０が入力され（グランド電位とされ）、その部分の搬送波が発生しないようにされる（データ伝送には用いない）。
【００１９】
次に、本発明の実施の形態について説明するに、図１は本発明の一実施の形態のブロック図を示す。同図において、前記演算部に相当する演算部が１１〜１ｎで示すようにｎ回路並列に設けられている。これら演算部１１〜１ｎはディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）により具現化され、図示しない外部システムから伝送情報信号（前記ディジタルデータなど）が複数の入力端子に供給され、また伝送モード信号が特定の入力端子に供給され、前記したＩＤＦＴ演算をそれぞれ予め割り当てられた異なる周波数割当で別々に同時に行う。
【００２０】
すなわち、演算部１１〜１ｎは外部システムからの伝送情報が８ビットずつ、”ＡＢ”、”ＣＤ”、”ＥＦ”、”ＧＨ”、．．．（各文字は４ビットの固まりを表す）の順に到来する場合、１番目から１２８番目の入力端子と３８４番目から５１１番目の実数部入力端子と虚数部入力端子にそれぞれ４ビットの信号が入力される。この場合の搬送波番号と実数部入力端子、虚数部入力端子のデータの割り当ては次のように所定量ずつずらした配置とする。
【００２１】
【表１】
0003582180.tif 000002
更に、特定搬送波（キャリア）で受信側での振幅・位相補正のための基準データや同期用データ等（伝送モードもこれらに含まれる）を挿入するので、これらに該当するところのデータは、後に他の搬送波に転送される。このとき、演算部１１〜１ｎは伝送情報の前記周波数割当を示す周波数割当情報を、伝送モード信号を設定する特定の搬送波（この搬送波は、すべての演算部１１〜１ｎにおいて同一）に”ｘ１”，”ｘ２”，”ｘ３”，．．．，”ｘｎ”を挿入する（ｘは他のモードで使用）。すなわち、表１に示した周波数配置では、８ビットの伝送モード信号中の下位４ビットに固有の周波数割当情報を設定して、共通の特定搬送波で伝送する。
【００２２】
上記の演算部１１〜１ｎのＩＤＦＴ演算結果（Ｉ信号及びＱ信号）は、１回のＩＤＦＴ演算において２５６個の入力情報が５１２点の時間軸信号（Ｉ信号及びＱ信号）として、バースト的に発生されるのに対し、後段の回路では一定で連続的に信号処理を行う必要から、両者の時間的違いを調整するために、ＩＤＦＴ演算結果は出力バッファ２に一時蓄積される。
【００２３】
演算部１１〜１ｎのＩＤＦＴ演算結果は、出力バッファ２よりの出力停止信号と演算部１１よりの演算結果送出信号の制御の下に出力バッファ２へ出力される。ここで、出力バッファ２の蓄積量と出力停止信号との関係について図２と共に説明する。出力バッファ２のバッファ蓄積量を図２（Ａ）に示すように、空状態（エンプティ）、準空状態（オールモースト・エンプティ）、半蓄積状態（ハーフ）、準満杯状態（オールモースト・フル）、満杯状態（フル）に分けた場合、出力停止信号は図２（Ｂ）に示すように、オールモースト・フル及びフルの状態にのみハイレベル（真）で、それ以外の状態ではローレベル（偽）である。例えば、出力バッファ２はバッファ蓄積量をＯＦＤＭ信号の約１０シンボル分用意し、バッファ蓄積量が約９シンボル分以上になると、出力停止信号を真（オールモースト・フルの境界）とする。
【００２４】
この出力停止信号は、出力バッファ２への書き込みクロックでカウントアップ、読み出しクロックでカウントダウンする、アップダウンカウンタで発生してもよく、また、それらの機能を有するＦＩＦＯ−ＲＡＭ（例えば、インテグレーテッド・デバイス・テクノロジー社製のＩＤＴ７２２４５ＬＢ）等で発生してもよい。装置全体の伝送速度は、出力バッファ２の読み出しクロックで制御されており、よって、この信号により伝送データの生成が制御される。
【００２５】
また、演算部１１〜１ｎのうち演算部１２〜１ｎは自身のＩＤＦＴ演算結果であるＩ信号とＱ信号のシンボル毎のピーク値を、演算部１１へ図１に３２〜３ｎで示すように出力する機能を有し、演算部１１も自身のシンボル毎のピーク値を検出する機能を有する。更に、演算部１１はすべての演算部１１〜１ｎのシンボル毎のピーク値の中から最小のものを選択し、出力バッファ２より入力される出力停止信号が”偽”（非アクティブ）であるときには、直ちに最小のピーク値を通知した演算部１ｍに対して（１１自身であれば１１に対して）演算結果送出信号４ｍを供給し、その演算結果を出力バッファ２へ出力させる。
【００２６】
すると、出力バッファ２のバッファ蓄積量が増加していく。これにより、バッファ蓄積量が約９シンボル分以上になると、出力停止信号が真（オールモースト・フルの境界）とされる。また出力停止信号が”真”（アクティブ）になると、すべての演算部１１〜１ｎの演算結果出力が停止されるのに対し、出力バッファ２の蓄積情報は連続的に読み出されているので、バッファ蓄積量が減少していく。その結果、出力バッファ２はバッファ蓄積量が所定値以下となった時点で出力停止信号を”偽”とする
従って、演算部１１は、すべての演算部１１〜１ｎのシンボル毎のピーク値の中から最小のものを選択し、出力バッファ２より入力される出力停止信号が”真”であるときには、”偽”になるまで待った後、最小のピーク値を通知した演算部１ｍに対して（１１自身であれば１１に対して）演算結果送出信号４ｍを供給し、演算部１ｍの演算結果を出力バッファ２へ出力させる。以下、上記と同様の状態を繰り返す。
【００２７】
出力バッファ２から連続的に読み出されたＩ信号及びＱ信号は、直交変調手段により直交変調されて互いに周波数の異なる２５７波（正負１２８組の搬送波と中心搬送波一つ）の情報搬送波のそれぞれが２５６ＱＡＭ変調されたＯＦＤＭ信号に変換された後、周波数変換器により送信周波数帯に周波数変換され、更に送信部で電力増幅等されてアンテナより放射される。
【００２８】
周波数分割多重信号受信装置においては、直交復調及びＤＦＴ演算後、特定キャリアの伝送モード信号から識別して周波数割当情報に従い、予め設定してある周波数割当を補正し、ＤＦＴ演算結果の復号を行う。
【００２９】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、他の実施の形態も可能である。例えば、外部システムから演算部１１〜１ｎに入力される８ビット伝送情報が”ＡＢ”、”ＣＤ”、”ＥＦ”、”ＧＨ”、．．．、”ＹＺ”の順で入力されるとき、伝送情報のＩＤＦＴ演算に対する周波数割当を次のように、虚数部のみ所定量（例えば一つずつ）ずらすようにしてもよい。
【００３０】
【表２】
0003582180.tif 000003
また、外部システムから演算部１１〜１ｎに入力される８ビット伝送情報が”ＡＢ”、”ＣＤ”、”ＥＦ”、”ＧＨ”、．．．、”ＹＺ”の順で入力されるとき、伝送情報のＩＤＦＴ演算に対する周波数割当を次のように、実数部を正の方向に例えば一つずつ、虚数部を負の方向に例えば一つずつずらすようにしてもよい。
【００３１】
【表３】
0003582180.tif 000004
更に、外部システムから演算部１１〜１ｎに入力される８ビット伝送情報が”ＡＢ”、”ＣＤ”、”ＥＦ”、”ＧＨ”、．．．、”ＹＺ”の順で入力されるとき、伝送情報のＩＤＦＴ演算に対する周波数割当を次のように所定量（例えば二つずつ）ずらすようにしてもよい。これはＩＤＦＴ演算の第一ステージをハードウェア化している場合都合がよい。
【００３２】
【表４】
0003582180.tif 000005
ところで、出力バッファ２はサンプリングデータパルス５１２個、ガードインターバル期間１２パルスの計５２４個のパルスを計数した時点で、１シンボル周期の読み出し完了信号を発生する。そこで、以上の実施の形態では、演算部１１  は、ピーク値が最小の演算部１ｍ  の演算結果を出力停止信号が”偽”のときに出力するように説明したが、出力停止信号の代わりに、１シンボル分のデータを読み出す毎に出力バッファ２が発生する、上記の読み出し完了信号をもとに演算部が演算結果を出力バッファ２へ送出するようにしてもよい。また、ピーク値が最小の演算部１ｍの演算結果でなく、ピーク値が所定値以下の演算部の中から任意の一の演算部の演算結果を出力するようにしてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数の演算部のそれぞれが入力伝送情報に対して互いに異なる周波数割当で並列に逆離散的フーリエ変換演算し、それらの演算結果の中からピーク値が所定量以下の任意の演算結果、あるいは最も１ピーク値が小さい演算結果を出力することで、各搬送波の位相が揃ってしまうことによる最大ピーク値の発生を大幅に低減でき、よって、演算速度が低速な安価な演算部を複数使用して、非常に低い確率で演算部より出力される周波数分割多重信号のピーク値を減少させることができる。
【００３４】
従って、本発明によれば、安価な演算部や安価な電気系（Ｄ／Ａ変換器、Ａ／Ｄ変換器のダイナミックレンジの適正化、増幅器等のリニアリティの適正化）で装置全体を構成できると共に、送信装置の小型・軽量化を送信装置の電源装置も含めて実現し得、また周波数分割多重信号のＳ／Ｎ向上（信頼性向上）が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のブロック図である。
【図２】図１の出力バッファの出力信号の説明図である。
【符号の説明】
１１  演算部（所定の一の演算部）
１２〜１ｎ、１ｍ  演算部
２  出力バッファ
３１  〜３ｎ      ピーク値通知信号
４１  〜４ｎ    演算結果送出信号
【図１】
0003582180.tif 000006
【図２】
0003582180.tif 000007