(57)【要約】送信装置Ｓ４０と、空間的に隣接し３次元音響システムに含まれるオーディオ信号再生装置ＬＢに関連する受信装置Ｅ５０との間でオーディオ信号を送信する無線オーディオ信号伝送方法である。送信前に、オーディオ信号は送信装置Ｓ４０でデジタル化され、圧縮され、高周波送信方法によりデータパケットＦＤとして送信され、それによってシンボルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは直角位相信号平面の個々のデータに割当てられる。送信機ダイバーシティ動作は送信装置Ｓ４０と受信装置Ｅ５０との間で行われる。送信装置Ｓ４０は直角位相変換を有する２つの別々の高周波送信機Ｓ４、Ｓ５をそれぞれ具備し、これらはそれぞれ関連する送信アンテナＡＳ１、ＡＳ２に接続されている。しかしながら、受信機では、各オーディオ信号再生装置には受信アンテナＥＡと高周波受信機ＥＳとを有する単一の受信装置Ｅ５０のみが設けられている。コード化された形態で個々の信号を含んでいる２つの高周波数受信データ流Ｄ１、Ｄ２の微分はデコーダ装置ＣＥで実行される。
2005531955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信装置（Ｓ４０）と、それに近接して位置し３次元音響システムに含まれるオーディオ信号再生装置（ＬＢ）に関連する受信装置（Ｅ５０）との間のオーディオ信号の無線オーディオ信号伝送システムにおいて、
送信装置（Ｓ４０）において、オーディオ信号は送信前にデジタル化され圧縮され、デジタル無線周波数送信方法を使用してデータパケット（ＦＤ）として送信され、シンボルは直角位相信号平面の個々のデータに割当てられ、
送信装置（Ｓ４０）と受信装置（Ｅ５０）との間で送信ダイバーシティが使用され、送信装置は、同一の周波数帯域（f）で動作し、それに関連する送信アンテナ（ＡＳ１、ＡＳ２）を有する２つの別々の高周波送信機（Ｓ５、Ｓ６）を具備し、オーディオ信号再生装置ＬＢは周波数帯域（f）用の単一の受信アンテナ（ＡＥ）および単一の無線周波数受信機（Ｅ５）を有し、
送信ダイバーシティの２つのデータ流は予め定められたコード化規則により先にデジタル化されたオーディオデータ流から得られることを特徴とするシステム。
【請求項２】
送信装置（Ｓ４０）において、送信前に、データシーケンス（Ｄ０）は連続的なシンボル対（Ｓｙ１、Ｓｙ２）の第１および第２のデータシーケンス（Ｄ１、Ｄ２）に変換され、第１および第２のデータシーケンス（Ｄ１、Ｄ２）の時間的に整合されたシンボル対はそれぞれ同一のシンボル（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）を含み、
第１のデータシーケンス（Ｄ１）および第２のデータシーケンス（Ｄ２）では、シンボル対（それぞれＳｙ１、Ｓｙ２）内のシンボル（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の順序は時間的に交換可能であり、
時間的な交換に加えて、直角位相信号コンポーネントに関してシンボルのコード化に変更が行われ、その変更はそれぞれのシンボルの符号および／またはそれぞれのシンボルの複素数−共役量への変換に関係していることを特徴とする請求項１記載のオーディオ信号伝送方法。
【請求項３】
デジタル化されたオーディオ信号のデータサイズは圧縮技術を使用して送信装置（Ｓ４０）中で減少され、その減少は関連する圧縮解除技術を使用して受信装置（Ｅ５０）で元に戻されることを特徴とする請求項１記載のオーディオ信号伝送方法。
【請求項４】
データパケット（ＦＤ）は制御および補助情報を有するヘッダ（Ｈ）を含んでいることを特徴とする請求項１記載のオーディオ信号伝送方法。
【請求項５】
各データパケット（ＦＤ）のデータ部分は２つのオーディオ信号再生装置（ＬＢ）に対するオーディオデータを含んでいることを特徴とする請求項１記載のオーディオ信号伝送方法。
【請求項６】
各データパケット（ＦＤ）は偶数のデータブロックを含んでおり、それによって第１および第２のオーディオチャンネル（Ｌ、Ｒ）のデータはブロックとして交互に送信されることを特徴とする請求項５記載のオーディオ信号伝送方法。
【請求項７】
送信装置（Ｓ４０）と、それに近接して位置し３次元音響システム中に一体化されているオーディオ信号再生装置（ＬＢ）に関連する受信装置（Ｅ５０）との間での請求項１乃至６のいずれか１項記載の無線オーディオ信号伝送方法で使用される送信装置（Ｓ４０）において、
送信装置（Ｓ４０）はデータパケット（ＦＤ）の形態のデジタル化されたオーディオおよび制御信号をエンコーダ（ＣＳ）から供給される２つの無線周波数送信機を具備し、
２つの無線周波数送信機（Ｓ５、Ｓ６）はデータパケット（ＦＤ）のデータで変調される同一の周波数帯域（ｆ）の直角位相信号を生成し、
２つの無線周波数送信機（Ｓ５、Ｓ６）のそれぞれには送信ダイバーシティのためのアンテナ（ＡＳ１、ＡＳ２）が備えられていることを特徴とする送信装置（Ｓ４０）。
【請求項８】
エンコーダ（ＳＣ）はオリジナルデータシーケンス（Ｄ０）から第１および第２のデータシーケンス（Ｄ１、Ｄ２）を形成し、それらは２つの直角位相ミキサ（ｍ１、ｍ２）により無線周波数段（Ｓ４）で同じ無線周波数帯域（ｆ）に変換され、それぞれ送信のために第１のアンテナ（ＡＳ１）と第２のアンテナ（ＡＳ２）に供給されることを特徴とする請求項７記載の送信装置（Ｓ４０）。
【請求項９】
エンコーダ（ＳＣ）は時間−空間ブロックコード化を行うことを特徴とする請求項８記載の送信装置（Ｓ４０）。
【請求項１０】
送信装置（Ｓ４０）と、その送信装置（Ｓ４０）に近接して位置し３次元音響システムに一体化されているオーディオ信号再生装置（ＬＢ）に関連する受信装置（Ｅ５０）との間で請求項１乃至８のいずれか１項記載の無線オーディオ信号の送信方法で使用される受信装置（Ｅ５０）において、
受信装置（Ｅ５０）は無線信号をかなり低い周波数に変換する送信ダイバーシティを使用して放射された無線周波数信号を受信するための単一の無線周波数受信段（Ｅ５）を具備し、送信ダイバーシティは２つのアンテナ（ＡＳ１、ＡＳ２）により送信端部で放射されるが同一の周波数帯域（ｆ）である２つの異なる信号を使用し、
無線周波数受信段（Ｅ５）に後続してアナログデジタル変換器段（ＡＤＥ）が配備され、それは低周波数の信号から送信されたシンボル（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）を復号することを特徴とする受信装置（Ｅ５０）。
【請求項１１】
デコーダは空間−時間ブロックコードにしたがって復号を行い、信号流の方向で後続する機能装置、即ちシンボルレート（ｔｓ）のデジタル化された受信信号を線形の組合わせ装置（ｈ−１）の第１および第２の端子（１、２）に供給する電子スイッチ（Ｓｗ１）と、線形の組合わせ装置（ｈ−１）に結合される２つの出力を有するシンボル決定回路（ＥＴ）と、それに後続して、２つの並列出力で関連するシンボルの論理レベルを出力するシンボルテーブル（ＴＢ）と、シンボルレート（ｔｓ）の交互の切換えにより、並列に与えられるシンボルを元のデータシーケンスへ（Ｄ０）へ変換する更なる電子スイッチ（Ｓｗ２）とを具備していることを特徴とする請求項１０記載の受信装置（Ｅ５０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元音響システム用の無線オーディオ信号伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルテレビジョン受信機またはＤＶＤプレーヤ（ＤＶＤ＝デジタル多能性ディスク）を伴う現在の家庭でのオーディオ再生システムはドルビーデジタル標準方式、ＤＴＳ標準方式（ＤＴＳ＝デジタルシアターシステム）、または任意のその他の３次元音響システムを提供できなければならない。このような多数のチャンネルの音響再生のために、オーディオ信号は６つまでの異なるスピーカ位置に伝送される。家庭の聴覚環境では、必要な信号ラインの層化がしばしば問題である。それ故、無線伝送がしばしば所望され、これは異なる部屋にある再生装置と高声器を相互接続することを可能にする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
既に市場で入手可能な解決法は周波数変調によるアナログ伝送リンクに基づいている。しかしながら、高声器またはヘッドホン用のこのアナログ伝送の品質は通常、正確な需要を満足させない。さらにアナログ送信は干渉を受けやすく、盗聴に対して安全ではなく、帯域幅の使用が効率的ではない。
【０００４】
さらに、家庭の聴覚環境では、分散された受信状態が信号反射と遮蔽物により生じる可能性がある。改良に関する第１のステップはアナログ信号のサンプリングおよびデジタル化により形成されたデータの伝送によってアナログ信号の伝送を置換することである。無線オーディオ信号伝送の１例が出願人の特許第EP 0 082 905号明細書に示されている。赤外線送信リンクにより、デジタル化されたオーディオ信号は送信装置、例えばテレビジョン受信機から“アクチブスピーカ”へ送信され、したがってこれは部屋の任意の地点に位置されることができる。不適切な信号線の必要性はなくされ、電力供給のために、電力線への接続だけが必要であるが、通常これは困難はない。残念ながら、この解決方法はステレオ信号にのみ適しており、マルチチャンネル音響再生システムに提供されることができない。
【０００５】
本発明の目的は、オーディオ信号伝送方法と、装置の価格および複雑性を著しく増加せずに前述の欠点を避けるマルチチャンネルの３次元音響システム用の送信機および受信機を提供することであり、オーディオ信号伝送方法はヘッドホンの無線制御にも、ステレオ動作にも適している。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は請求項１の特徴にしたがって、１以上のオーディオ信号再生装置のそれぞれのオーディオデータをデジタル化し、その後デジタル変調方法を使用して、このデータをシンボルとして送信することにより実現される。必要とされる無線周波数チャンネルの数はそれぞれの法律により各チャンネルに割当てられた帯域幅と、使用される周波数帯域の全体的な帯域幅に基づいている。比較的それ自体による干渉を免れるシンボルによる伝送はさらにダイバーシティ技術の使用により改良される。適合された送信機および受信機の装置は独立した請求項７および１０でそれぞれ保護される。
【０００７】
マルチパス受信および遮蔽の陰により生じる干渉は適切なダイバーシティ技術により避けられる。室内のＲＦおよびＵＨＦ信号の伝播は主として送信機から受信機への複数の独立した伝播経路により特徴付けされる。多少の減衰された直接路に加えて、障害物が存在するか否かにしたがって反射により生じる幾つかの間接的な経路が存在する。経路長は異なっているので、個々の信号は異なる位相関係で到着する。位相シフトが０゜、３６０゜またはその倍数であるならば、これは強めあう干渉と呼ばれる。１８０゜または１８０゜＋３６０゜の倍数であるならば、これは弱めあう干渉と呼ばれる。２つの信号の強度が等しいならば、完全な消去が生じる。固定した経路長にわたる位相シフトは周波数に依存しているので、この効果は勿論、周波数依存である。送信機と受信器との間のフィールド強度測定では、その期間中、反射する障害物が存在する長さ１５ｍのパスにわたって室内に動きが存在する場合には、８６４ＭＨｚの周波数で３０ｄＢまでのフェーディングを示した。
【０００８】
現在のＦＭ無線スピーカでは、受信機の適切な配置によりこのケースを防止する試みが行われている。しかしながら、人間もまた障害物として考慮される必要があるので、彼らの動きは伝播状態の連続的な変化につながる。この目的で、ワイヤを使用せずに送信装置に接続されて適切な受信装置が設けられているバッテリー動作のヘッドホンの場合のように受信機がポータブルであるならば、これは勿論、さらに一層当てはまる。
【０００９】
最も簡単な解決方法は送信パワーを増加することである。有効な周波数では、これは法的な理由で可能ではない。干渉効果は位置依存または経路依存であるので、明白な解決方法はダイバーシティ技術により２以上の独立した伝送リンクを構成することである。干渉現象の周波数依存性は２つの異なる周波数で同時に信号を送信し、受信機端で良好なほうの信号を選択することにより使用されることができる。この解決方法はその周波数の使用において経済的ではなく、したがって伝送概念の目的に反する。さらに普通の技術は受信ダイバーシティである。相互に独立した伝播路を得るため、２つの受信アンテナが少なくともλ／４離れて配置される。強いほうのアンテナ信号が受信機により選択されるか、２つの信号が結合される。しかしながら、スイッチオーバー中の故障を避けるために、これはチャンネルコード化されたデータの回復に従事する少なくとも２つの完全な受信機が各受信機の位置に存在することを必要とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明およびさらに有効な特徴を添付図面を参照にして詳細に説明する。  
送信されるオーディオ信号のデジタル化から生じる利点は量子化の結果として干渉に対して高い免疫性があり、これはさらにチェックビットを付加するか、他のエラー検出およびエラー補正技術を使用することにより改良される。データレベルで、十分なデータ減少方法が知られており、それは特に品質を損じることなくデータサイズを減少するためにそれぞれの信号の冗長特性を処理する。
【００１１】
残念ながら、ダイバーシティ技術の使用は送信されるチャンネル数を増加する。図１を参照すると、通常、ダイバーシティ技術が使用されるならば、送信チャンネル当り１つの送信機と１つの受信機が必要とされる。最も簡単なケースでは、各オーディオチャンネルが複製されるならば、これは６つの高声器位置に対して、１２個の無線周波数チャンネルと、同じ数の送信機、受信機、アンテナを必要とする。これは廉価の構成を不可能にする。図１は２つのチャンネルを有するこのようなダイバーシティの１例を示しており、信号ソースＱは２つのアンテナＡＳ１とＡＳ２を有する２つの送信機Ｓ１、Ｓ２および２つのアンテナＡＥ１とＡＥ２を有する２つの受信機Ｅ１、Ｅ２を介して、例えばスピーカのような再生装置ＬＢに接続されている。送信アンテナＡＳ１とＡＳ２を介して放射された信号は異なる周波数ｆ１、ｆ２を有する。受信された信号の評価と適切なオーディオ信号の発生はその後の電子装置Ｅ３で行われる。位相は反射を起こす障害物が存在すると異なり、一般的に異なる周波数でフェーディングまたは消去さえも生じ、それによって受信される信号の１つは常に十分な強さであるので、ダイバーシティは２つの送信周波数ｆ１、ｆ２の周波数依存伝播状態によって実現される。さらに、周波数ダイバーシティを使用するだけでなく、送信アンテナ間の距離或いは受信アンテナ間の距離を可能な限り大きくし、または放射または受信の偏波および方向を相互に異なるようにすることによって改良が可能である。これらの方法は単独または任意の組合わせで採用されることができる。
【００１２】
２つの受信機Ｅ１、Ｅ２がそれぞれ異なる送信周波数ｆ１、ｆ２の１つを検出するだけでなく、両方の周波数を受信するためにこのような大きい帯域幅を有するならば、さらに改良が実現される。周波数とそれらの内容の分離はその後、濾波手段によって内部で行われる。送信路の数は約２倍になり、それにより恐れている信号消去される確率は小さくなる。
【００１３】
図２を参照すると、送信機端部でのみ、または図３を参照すると受信機端部でのみ別々のチャンネルを有し、それぞれの他の端部では、単一の受信機Ｅ４または単一の送信機Ｓ３だけが存在する片側のダイバーシティ技術が使用されるならば、価格と複雑性を減少させることができる。図２の送信ダイバーシティシステムでは、信号は２つの送信機Ｓ１とＳ２、２つのアンテナＡＳ１とＡＳ２により２つの異なる周波数ｆ１、ｆ２で送信される。受信端部では、異なる経路により伝播する信号は重畳され、単一のアンテナＡＥおよび関連する受信機Ｅ４により検出される。伝播遅延の差は通常両周波数ｆ１、ｆ２での同時的な消去を防止する。受信機Ｅ４では、２つの周波数ｆ１、ｆ２の信号内容は結合されるか、現在高いフィールド強度を有する周波数が選択される。図示されていない図２の特別なケースは周波数ｆ１、ｆ２の両者に対して同一の送信アンテナを使用する。したがって周波数ダイバーシティだけがこの場合使用される。
【００１４】
図３の受信ダイバーシティシステムは周波数ｆでそのアンテナＡＳを介して信号を送信する単一の送信機Ｓ３だけを具備している。受信端部で、この信号は２つの別々のアンテナＡＥ１とＡＥ２および関連する受信機Ｅ１、Ｅ２で受信され、これらは図１のように再生装置ＬＢに供給する共通の電子装置Ｅ３が後続している。これは空間ダイバーシティであり、それには到着角度または偏波ダイバーシティが受信アンテナＥ１、Ｅ２により付加されることができる。受信機Ｅ１、Ｅ２の２つの信号はその次の電子装置Ｅ３で結合されるか、電子装置Ｅ３は強いアンテナ信号だけを処理する選択回路を含む。
【００１５】
２以上のアンテナの使用が完全に問題外であるため、受信ダイバーシティは例えばポータブルマイクロホンに対して職業用で使用される。マイクロホン送信機の周波数変調された信号はそれぞれ１つの無線周波数受信機に接続されている２つの望遠鏡アンテナを有する関連する受信装置により受信される。ダイバーシティ技術は受信アンテナ間の距離が比較的小さいために最適ではないが、職業用では、感応性の受信機と信号の経路および処理に必要な電子回路の価格および複雑性は勿論、問題ではなく、必要ならば、さらに別の受信装置が使用される。
【００１６】
家庭用では、スピーカでの多数のアンテナの使用は審美的な理由を除いて、問題外である。それ故、図１および３に示されているようにダイバーシティ技術は考慮されることができない。幸運にも、図２の技術の更に進歩した技術を表す修正された送信ダイバーシティ技術が存在するが、これはデータシーケンスの送信にのみ適している。この技術に必要とされる付加的な装置は基本的に受信機端部ではなく送信機端部にのみ位置されている。図４は送信機と受信機の図を示している。図５は表の形態で、２つの異なるデータシーケンスが同一の送信周波数を使用して、よく知られた空間−時間ブロックコード化技術により送信される態様を示している。この技術の基本はAyman F. Naguib、Nambi Seshadri、A. R. Calderbankによる文献“Increasing Data Rate over Wireless Channels”、IEEE SIGNAL PROCESSING MAGAZINE、2000年５月、76〜91頁に異なる変形について詳細に説明されている。この技術が高品質のオーディオ再生装置ＬＢを駆動するために使用されることを許容するため、ソースＱはオーディオ信号としてデータを提供するか、またはオーディオ信号がアナログ信号であるならば、デジタル化がソースＱまたはその後のエンコーダＣＳで行われなければならない。
【００１７】
送信装置Ｓ４０では、送信されるデータ流Ｄ０は図５にしたがって、エンコーダＣＳ中で第１のデータ流Ｄ１と第２のデータ流Ｄ２とへ処理され、その後２つの無線周波数送信機Ｓ５、Ｓ６を有する送信段Ｓ４へ与えられ、直角変調信号として２つの空間的に分離されたアンテナＡＳ１とＡＳ２を介して異なる内容にかかわらず、同一の周波数帯域ｆで送信される。受信機端部では、受信装置Ｅ５０の適切に適合されたデコーダＣＥを有する単一の無線周波数受信装置ＡＥ、Ｅ５は重畳された信号ｒまたはそこから得られるデータシーケンスＤｒからオリジナルデータシーケンスＤ０を回復するのに十分である。このデータシーケンスＤ０はその後、オーディオ再生装置ＬＢでさらに処理および再生するのに利用可能である。このダイバーシティ技術がデータの送信にのみ応用可能である事実は、データの送信がアナログ信号の送信よりも干渉を受けにくく、適切なコード化が使用されるならば必要とするチャンネル幅が少ないので欠点ではない。オーディオ信号がデジタル化によりデータ流に変換されるならば、通常のデータ圧縮技術が使用されることができる。
【００１８】
送信端部でのデータ圧縮により、さらに簡単化が実現される。利用可能な無線周波数チャンネルは比較的狭く、例えば３００ｋＨｚの最大の幅を有する。しかしながら、データ圧縮は１つの無線周波数チャンネルで２以上のオーディオチャンネルのデータ送信を可能にする。データ圧縮はオーディオ信号の冗長を使用し、一般的に対称的な高声器位置の右および左の情報は特にこのような圧縮に適している。適切な送信では、データ流はシンボルに変換され、これらは無線周波数搬送波により送信される。
【００１９】
受信機端部で、デジタル送信、即ちシンボルによる送信は送信された信号が直角位相信号平面で規定された状態にあるとき、予め定められた瞬間に受信された信号の評価を必要とする。送信されたデジタルシンボルに対応するが多かれ少なかれ送信の結果として擾乱されているこの状態を決定するために、受信された信号は少なくとも規定された瞬間でサンプルされデジタル化される。干渉の消去、さらに行われる変換、復号もまたその後、全てデジタル手段を使用して行われる。２つの直角位相コンポーネントが直接ベースバンドに変換されるか、低周波数帯域に変換され、そこでデジタル化されるゼロ中間周波数または低い中間周波数の受信機では、特に廉価の受信概念が与えられることができ、これは受信機当り単一のＩＣで構成され、相当の外部ワイヤリングなしで管理する。復号および信号処理と、その後の周波数変換がデジタル信号プロセッサで実行されるので、位相および振幅エラーのような回路のアナログ部分の不正確さがそこで補正されることができる。それはデジタル処理部分で、非対称および不正確さが別々のエラーソースとして生じないためである。
【００２０】
送信帯域を選択するために、幾つかの周波数帯域が利用可能である。有効に、このような送信にフリーな帯域が選択される。“ＩＳＭ帯域”としても知られている４３３．０２０ＭＨｚと４３４．７９０ＭＨｚとの間の割当てられていない周波数範囲は他のユーザおよびアマチュアのサービスの送信から保護がなく、その帯域で優先順位を有するので、適切ではない。したがって、ユーザに固有の警報システムによりまたは隣人の自動車の無線制御された中心ロックにより生じる干渉だけでなく、ＦＭ信号が誰かによって傍受される可能性がある。オーディオ送信用に確保された８６３−８６５ＭＨｚ帯域は、１０ｍＷの許容可能な効率的な放射パワー（ＥＲＰ）が無免許の動作では比較的低いので、これまで躊躇して予測可能にのみ受取られてきた。近くの距離では、この周波数帯域の使用は送信アンテナと受信アンテナが視線にある限り、オーディオ再生装置の無線制御にはかなり適切である。そうではないならば、受信の欠陥が生じる。前述したように、信号は減衰されるだけでなく、多数回反射される。これらの信号成分の２つが反対の位相で、ほぼ等しい強度で到着するならば、これらは相互に消去される。極端な場合には、結果的に受信された信号がほぼ全てが失われる。
【００２１】
その帯域幅が非常に小さいために、４０ＭＨｚに位置する帯域は適切ではない。７０ｃｍのアマチュア帯域で約４３２ＭＨｚのセグメントでは、深刻な干渉が予測される。ＧＨｚ範囲の周波数の使用は、コンポーネントの価格が高く、不所望な伝播状態が増加するので問題外である。さらに、約２４５０ＭＨｚの最低のこれらの範囲は既にブルートゥース、無線データリンク、電子レンジのような多数のサービスおよびユーザにより使用されている。したがって、残された範囲は約８６４ＭＨｚの範囲であり、特にこの範囲はとりわけストリーミングモード（デューティサイクル＝１）の無線オーディオ応用を特に意図しており、それはそれぞれのチャンネルの無線周波数搬送波が連続的に動作していることを意味している。この全体的な周波数帯域で２ＭＨｚのみの狭い帯域幅のために、オーディオデータは圧縮される必要がある。同時に映像を表示するために、リップ同期が必要とされ、そのために映像と音響との間の最大の許容可能な遅延は２０ｍｓである。この要求は、高い忠実度に対する明白な要求に加えて、使用される圧縮技術により満たされなければならない。１６ビットまたは２４ビットのオーディオデータをサンプル値当り６ビットまで圧縮するために適切な圧縮技術は例えばＡＤＰＣＭ（Adaptive Differential Pulse Code Modulation）またはK. D. Kammeyerの“Nachrichtenubertragung”、B. G. Teubner Stuttgart、第２版、1996年、124〜137頁、4.3章の“Differentielle Pulsecodemodulation”の他の技術で知られている。４８ｋＨｚでサンプルされるステレオ信号はしたがって５７６ｋｂ／ｓのデータレートを有する。さらに大きい圧縮を許容するＭＰ３のような高品質の圧縮フォーマットはそれらの遅延が非常に大きく、送信機端部で映像情報を事前に遅延することは家庭用では非常に複雑で高価であるので不適切である。
【００２２】
１６ＱＡＭがシンボルを送信するためのデジタル変調技術として選択されることが有効である。これは送信容量と実現性との良好な妥協を表す。広範囲のシステム解析は変調の３／４トレリスコード化が十分なエラー保護を行うことを示している。ステレオ信号の総データレートは７６８ｋｂ／ｓである。空間的に分配されたオーディオ再生装置の同期および制御は少数のデータがさらに送信されることを必要とし、それによって最終的なデータレートは約８４０ｋｂ／ｓである。１９％のロールオフファクタで、２１０キロシンボル／ｓの結果的なシンボルレートは２５０ｋＨｚチャンネルで適応されることができる。したがって、それぞれ２つのオーディオチャンネルを有する８つのＲＦ搬送波は８６３ＭＨｚと８６５ＭＨｚとの間の２ＭＨｚセグメント中で利用可能である。
【００２３】
６チャンネル音響が十分に装備されたシステムは８つのＲＦチャンネルのうち３つを必要とし、それ故、ビルディングの２つのこのようなシステムだけは相互に干渉せずに同時に動作されることができる。しかしながら、中心スピーカとサブウーハはしばしばワイヤにより直接的に再生装置に接続され、それ故２つのＲＦチャンネルしか必要とされないことが経験上示されている。さらに、システムはダイナミックチャンネル割当てを行い、ステレオ信号の場合、例えば３以上の高声器がアドレスされても１つの搬送波しか必要とされない。送信路の少なくとも１つの端部と、反対のタンプの単一のアンテナで十分に隔てられている２つのアンテナが２つの独立した送信路を形成する基本的原理は、２つのアンテナが送信端部に位置されるケースにも応用される。勿論、送信機は後方のチャンネルがないために２つのアンテナ間で選択を行うことができず、即ちそれぞれの受信状態についての情報をもたない。それ故、２つの信号間で同時に干渉をおこさずにダイバーシティ利得が実現される方法で、有効な信号を２度送信する方法を発見する必要がある。この目的に適切な技術は前述の空間−時間コード化技術であり、その空間−時間ブロックコード（ＳＴＢＣ）または空間−時間トレリスコード（ＳＴＴＣ）はこの要求を満たす。
【００２４】
図５の表はデータＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを有するデータシーケンスＤ０のＳＴＢＣコード化および送信を概略して示している。第１の行“Ｔａｋｔ”はオリジナルデータシーケンスＤ０とシンボルの送信の連続的なクロック期間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４を示している。データＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを有するデータシーケンスＤ０は第２の行に含まれている。第３および第４の行はデータＡ、−Ｂ＊、Ｃ、−Ｄ＊を有する変形された第１のデータシーケンスＤ１とデータＢ、Ａ＊、Ｄ、Ｃ＊を有する変形された第２のデータシーケンスＤ２を示している。第３および第４の行は直角位相信号により２つのアンテナＡＳ１とＡＳ２により送信されるシンボルシーケンスを表している。星印＊は複素数共役データ値を示している。第５の行はクロック期間Ｔ１乃至Ｔ４に関する偶数と奇数の瞬間を規定している。第６の行は第１のシンボル対Ｓｙ１と第２のシンボル対Ｓｙ２へのシンボルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄのそれぞれの組合わせを示している。完全性のために、データシーケンスＤ１、Ｄ２はまた異なって構成されることができ、例えばＤ１はＡ、Ｂ＊、Ｃ、Ｄ＊で構成され、Ｄ２は−Ｂ、Ａ＊、−Ｄ、Ａ＊から構成されることができることを説明すべきである。２つのデータシーケンス中のシンボルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは異なってコード化され、対応する式が受信機端部で使用可能であることのみを確実にしなければならない。
【００２５】
第１のステップで、クロック期間Ｔ１中に、２つの連続的なシンボルＡ、Ｂが並列して送信される。アンテナＡＳ１はシンボルＡを送信し、アンテナＡＳ２はシンボルＢを送信する。前述の文献では、２つの連続的なシンボルＡ、Ｂはシンボル対と呼ばれ、第１のシンボルＡは“偶数シンボル”として規定され、第２のシンボルＢは“奇数シンボル”として規定されている。その後、最初に送信される２つのシンボルＡ、Ｂの交換および変形が行われ、それによって第２のステップでは、クロック期間Ｔ２中にシンボルＢは複素数共役の否定形態−Ｂ＊としてアンテナＡＳ１により送信され、一方、他方のシンボルＡは複素数共役形態Ａ＊としてアンテナＡＳ２により送信される。したがって、２つのステップＴ１、Ｔ２後、シンボル対Ａ、Ｂ、すなわち第１のシンボル対Ｓｙ１が送信される。第３および第４のクロック期間Ｔ３、Ｔ４では、第２のシンボル対Ｓｙ２が同一の方法で送信される。したがって各シンボルは２度送信される。しかしながら、並列送信がアンテナＡＳ１とＡＳ２を介して行われるので、受信機端部のデータシーケンスＤｒのデータレートはデータシーケンスＤ０のもとのデータレートと同一である。
【００２６】
受信機端部で、同一の周波数で受信され結合されたシンボルＡとＢおよびＣとＤは分離されなければならない。数学的に、これは２つの未知数Ａ、Ｂを有する線形の等式システムの解に対応する。  
ｒｅｖｅｎ＝ｈ１・Ａ＋ｈ２・Ｂ                式（１）  
ｒｏｄｄ＝ｈ２・Ａ＊＋ｈ１・（−Ｂ＊）          式（２）
この変形により次式が与えられる。  
ｒｏｄｄ＊＝ｈ２＊・Ａ−ｈ１＊・Ｂ              式（３）
ｈ１は第１のアンテナＡＳ１から受信アンテナＡＥまでの伝達関数であり、ｈ２は第２のアンテナＡＳ２から受信アンテナＡＥまでの伝達関数である。瞬間“偶数”での受信された信号振幅はｒｅｖｅｎであり、成分ＡとＢおよび２つの伝達関数ｈ１とｈ２からなる。瞬間“奇数”での受信された信号振幅ｒｏｄｄは成分ｈ１、ｈ２およびＡ＊と−Ｂ＊からなる。伝達関数ｈ１とｈ２が知られているならば、式（１）と（２）は線形システムを表し、そこからＡとＢが決定される。式（２）の両側が式（３）にしたがって複素数共役形態へ変形されるならば、シンボルＡ、Ｂは式（１）のシンボルと同一である。
【００２７】
伝達関数ｈ１とｈ２は最初に知られていない。しかしながら、これらはデータレートと比較するとき、空間状態が比較的ゆっくりと変化するので、いわば定常状態を表している。さらに２つの伝達関数は最初に等しく、その後受信機端部で制御動作により最適な設定を模索すると仮定されることができる。このため、受信された信号は逆伝達関数により線形の組合わせｈ−１で乗算され（図７参照）、これは評価された値として最初に利用可能であり、２つの送信アンテナＡＳ１、ＡＳ２の実際の伝達関数に対する適合アルゴリズムにより適合される。伝達関数ｈ１とｈ２および線形の組合わせｈ−１におけるそれらの関連する逆伝達関数ｈ１−１とｈ２−１は共に線形の周波数応答を形成する。線形の組合わせｈ−１により、送信後の受信されたシンボルＡ’、Ｂ’は直角位相信号平面へ変換されるので、関連する決定シンボルＡ’’、Ｂ’’はシンボル決定回路ＥＴによりこれらの値から決定されることができる。受信されたシンボルＡ、Ｂの伝送によって導入された変化が、線形の組合わせｈ−１で逆伝達関数ｈ１−１とｈ２−１から偏差を生じるならば、これらの偏差は計算装置ＲＥの等式システムによりいわば差として検出される。これらの差の値はループフィルタＦｒにより平滑にされ、線形の組合わせｈ−１へ補正値として供給される。
【００２８】
図６は本発明にしたがって送信装置Ｓ４０の１実施形態の基本的な機能装置のブロック図を示している。信号ソースＱはアナログオーディオ信号をアナログデジタル変換器ＡＤへ提供し、その出力はデジタル化レートｔｓにより決定されるシンボルレートでデータ流Ｄ０を転送する。デジタル化クロックはシンボルクロック発生器Ｔｓにより発生されるシンボルレートｔｓまたはその倍数に対応すると有効である。データ流Ｄ０から、送信エンコーダＣＳは２つの異なるデータ流Ｄ１、Ｄ２を形成し、これは図５に示されているように直角位相信号平面で個々の異なるコードのシンボル対Ａ、Ｂ；Ｃ、Ｄを含んでいる。その次の無線周波数段で、２つのデータシーケンスＤ１、Ｄ２は無線周波数発振器Ｏｓ１により与えられる直角位相の搬送波ｔｒのサインおよびコサイン成分により所望の無線周波数帯域ｆに変換される。これらはその後、アンテナＡＳ１、ＡＳ２により別々に送信される。必要なパルス成形フィルタと干渉抑制およびアンチエイリアスフィルタは図面を明瞭にする目的で図６に示されていない。
【００２９】
図７は本発明にしたがった受信装置Ｅ５０の１実施形態のブロック図を示している。ブロックＥ５は無線周波数ミキサＭ３がアンテナＡＥを介して無線周波数チャンネルｆから受信された無線周波数信号をほぼ１乃至２ＭＨｚの範囲にある中間周波数値へ変換するスーパーヘテロダイン受信機である。ミキサＭ３の搬送波は局部発振器Ｏｓ２からの無線周波数信号ＨＦである。ミキサＭ３の後、帯域通過フィルタＦ１は所望の周波数帯域を濾波し、デジタル化するため濾波された信号をアナログデジタル変換器ＡＤＥへ提供する。中間周波数への変換は単一のアナログデジタル変換器ＡＤＥが必要とされるだけなので有利である。ゼロＩＦまたは低いＩＦ変換はよく知られているように、直角位相である２つのチャンネルへ分割することを含んでおり、したがって２つのアナログデジタル変換器を必要とする。デコーダＣＥにおけるその後の処理は先行する段Ｅ５から独立して全てデジタル回路により実行される。
【００３０】
アナログデジタル変換器ＡＤＥ後のデジタル化された信号は直角位相ミキサＭ４およびデシメーション段（図示せず）により変換され、それによって結果的なデータ流のデータレートはシンボルレートｔｓまたはその整数倍に対応する。直角位相ミキサＭ４は発振器Ｏｓ３から下方変換搬送波周波数のサイン成分とコサイン成分を供給され、これもミキサ４の出力で２つの成分を与える。これを説明するため、これらの２つの成分のデータ線は二重線により図７で表されている。先行するブロックＥ５がゼロのＩＦまたは低いＩＦ変換器であるならば、２つの直角位相データ路は既に低周波数帯域に存在しており、直角位相ミキサ４は必要ない。
【００３１】
２つのデータ線のコンポーネントはデジタル化された信号値であるが、これらは送信されたシンボルにロックされる。電子スイッチＳｗ１はシンボルレートｔｓでこれらのデジタル値を２つのスイッチ出力１、２へ分配し、これらはシンボル認識装置ＳＤの入力を与える。
【００３２】
スイッチＳｗ１により、ミキサＭ４からの信号はシンボル認識装置ＳＤの２つの入力１、２間で交互に分割され、これはその出力で決定シンボルを与える。交互の信号転送と、その後の線形の組合わせｈ−１中の受信された信号における線形式の解によって、各シンボル対Ｓｙ１とＳｙ２の予備的に評価されたシンボルＡ’とＢ’およびＣ’とＤ’は線形の組合わせの２つの出力で利用可能である。これらの予備的に評価されたシンボルから、決定回路ＥＴは決定シンボルＡ’’、Ｂ’’、Ｃ’’、Ｄ’’を形成し、それらは次のテーブルＴＢによりシンボルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの電子データへ変換される。並列に与えられるシンボル対のシンボルＡ、ＢとＣ、Ｄから、シンボルレートｔｓで制御されるスイッチＳｗ２はデータＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを有するもとのオリジナルデータシーケンスＤ０を形成する。このデータ流は所望のオーディオ信号に変換されることができる。
【００３３】
特にゼロのＩＦまたは低いＩＦの原理でのシンボルの復号中に、混合ステップで、搬送波がアクチブ周波数帯域に置かれることが生じる。その結果として、通常アナログデジタル変換器の動作範囲を超える大きいＤＣ成分が下方変換信号中に発生される。信号振幅が減少されるとき、分解能が失われる。それ故、デジタル化前に、信号がある程度、アナログデジタル変換器のダイナミック範囲に位置するまで、十分に大きいＤＣ値が簡単な閉ループ制御システムによりアナログ信号に重畳される異なる方法を採択することが賢明である。
【００３４】
線形の組合わせｈ−１におけるパラメータの適用は入力１、２の信号と、シンボル決定回路ＥＴの２つの出力を比較のために計算装置ＲＥのそれぞれの入力に与えることにより実現される。定常状態では、受信されたシンボルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄと決定シンボルＡ’’、Ｂ’’、Ｃ’’、Ｄ’’は回避できない雑音成分を除けば、線形の組合わせｈ−１中の逆伝達関数ｈ１−１とｈ２−１とにより連結され、それは逆伝達関数が送信路差を正確に補償するためである。線形の偏差は等式システムを介して計算装置ＲＥで検出され、ループフィルタＦｒを通して線形の組合わせｈ−１の補正入力に与えられる補正信号を生成する。
【００３５】
しかしながら、オーディオ信号へ変換するために、大きさ、音色またはバランスのようなさらに別の情報が必要であり、それはオーディオ再生装置のそれぞれの場所に依存している。さらに別の制御情報は３次元音響システム内の装置の位置、即ちそのアドレス、使用されるデータ圧縮技術、送信中にエラー保護を行う現在の方法についての情報、パケットの開始の検出とシンボル認識の同期化のための同期ビットに関連している。このような制御情報は聞き取れないように適切なオーディオ信号に重畳されるか、それに加えて送信される。ここで、パケットフォーマットは送信のために有効に使用され、それはヘッダ部分に全ての必要な制御情報およびアドレスを含んでいる。データ部分はその後、個々のデータフィールドを埋めるため、オーディオ信号のためのデータおよび、恐らくチェックビットまたはダミービットを含んでいる。
【００３６】
ソースデータ流は時には、既にデジタル化されているので、アナログ信号による往復のサンプリングレート変換または偶数コード変換は避けられる。しかしながら、これは４４．１ｋＨｚまたは４８ｋＨｚおよびその整数倍としてこのように広く相違したサンプリングレートの送信を必要とする。通常“フレーム”と呼ばれる選択された均一なデータパケット構造は便宜的に１０ｍｓの長さである。同期ビットと制御パラメータを含んだヘッダの後、それぞれ２×２４０の６ビット値を含んでいる２つのステレオブロックは４８ｋＨｚで送信される。４４．１ｋＨｚで、それぞれ２×１４７の６ビット値を含んでいる３つのステレオブロックが送信される。４４．１ｋＨｚおよび低いサンプリングレートで、個々のデータブロックの不必要なビットが固定したビットシーケンスで埋められる。
【００３７】
図８はオーディオデータの送信用のデータフォーマットを示している。各データフォーマットは長さ１０ｍｓのデータパケットを表している。上方のデータフォーマットは特に４８ｋＨｚのソースレートに適しており、下方のデータフォーマットは４４．１ｋＨｚのソースレート用である。ヘッダＨには交互に左および右のオーディオチャンネルＬ、Ｒの個々のデータブロックが後続している。圧縮はそれ自体を対でこれらのブロックに適合し、それによって受信機端部の圧縮解除（図８の矢印“Ｄｅｋｏｍｐ”参照）がそれぞれの第１のオーディオブロック対Ｌ、Ｒの受信後に開始することができると有効である。これは上方のフレームの場合約５ｍｓ、下方のフレームの場合約３．３ｍｓの遅延に対応する。ほぼ同一の遅延値が送信機端部で加算される必要があり、それによってリップ同期、即ち映像と音響との間の２０ｍｓに満たない遅延の要求が満たされることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】既知の送信および受信ダイバーシティの概略図。
【図２】既知の送信ダイバーシティの概略図。
【図３】既知の受信ダイバーシティの概略図。
【図４】データの送信に同一の周波数を有する本発明で使用される既知の送信ダイバーシティの概略図。
【図５】空間−時間ブロックコード化を使用する送信方式の説明図。
【図６】本発明にしたがった送信機のブロック図。
【図７】本発明にしたがった受信機のブロック図。
【図８】本発明にしたがった２つの異なるデータフォーマットの説明図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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