(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＦＭラジオチャンネルの中心周波数から＋１００ｋＨｚ乃至＋２００ｋＨｚのＦＭラジオチャンネルの上側波帯（３０）に第１の複数のサブキャリアを配置し、
ＦＭラジオチャンネルの中心周波数から−１００ｋＨｚ乃至−２００ｋＨｚのＦＭラジオチャンネルの下側波帯（３２）に第２の複数のサブキャリアを配置し、
第１の複数のサブキャリアの第１の群（３４）を送信すべきプログラム材料のデジタル符号化バージョンで変調し、
第２の複数のサブキャリアの第１の群（４４）を送信すべき前記プログラム材料の同一のデジタル符号化バージョンで変調するステップより成るオールデジタルＦＭイン・バンド・オン・チャンネル・デジタル音声放送方法であって、
出力スペクトル密度が上及び下側波帯のサブキャリアの出力スペクトル密度よりも低い第３の複数のサブキャリアをＦＭラジオチャンネルの中心周波数帯（２８）に配置し、
第３の複数のサブキャリアを別のデータで変調し、
第１の複数のサブキャリアの第１の群、第２の複数のサブキャリアの第１の群、及び第３の複数のサブキャリアを送信するステップを含むことを特徴とするオールデジタルＦＭイン・バンド・オン・チャンネル・デジタル音声放送方法。
【請求項２】
第１の複数のサブキャリアの第２の群（４０）をプログラム材料の遅延デジタル符号化バージョンで変調し、
第２の複数のサブキャリアの第２の群（５０）をプログラム材料の遅延デジタル符号化バージョンで変調するステップを含むことを特徴とする請求項１の放送方法。
【請求項３】
第１の複数のサブキャリアの第２の群は第１の複数のサブキャリアの第１の群よりＦＭラジオチャンネルの中心に近く、
第２の複数のサブキャリアの第２の群は第２の複数のサブキャリアの第１の群よりＦＭラジオチャンネルの中心に近いことを特徴とする請求項２の放送方法。
【請求項４】
ＦＭラジオチャンネルの中心から最も離れた上側波帯のサブキャリアは基準サブキャリアであり、
ＦＭラジオチャンネルの中心から最も離れた下側波帯のサブキャリアは基準サブキャリアであることを特徴とする請求項２の放送方法。
【請求項５】
第１の複数のサブキャリアの第３の群（３６）をプログラム材料のデジタル符号化バージョンのためのパリティービットで変調し、
第２の複数のサブキャリアの第３の群（４６）をプログラム材料のデジタル符号化バージョンのためのパリティービットで変調するステップを含むことを特徴とする請求項２の放送方法。
【請求項６】
第１の複数のサブキャリアの第４の群（３８）を別のデジタル符号化情報で変調し、
第２の複数のサブキャリアの第４の群（４８）を前記別のデジタル符号化情報で変調するステップを含むことを特徴とする請求項５の放送方法。
【請求項７】
第１の複数のサブキャリアの第４の群（３８）をプログラム材料のデジタル符号化バージョンのための別のパリティービットで変調し、
第２の複数のサブキャリアの第４の群（４８）をプログラム材料のデジタル符号化バージョンのための別のパリティービットで変調するステップを含むことを特徴とする請求項５の放送方法。
【請求項８】
第１の複数のサブキャリアの第３の群は第１の複数のサブキャリアの第１の群よりＦＭラジオチャンネルの中心から離れた位置にあり、
第２の複数のサブキャリアの第３の群は第２の複数のサブキャリアの第１の群よりＦＭラジオチャンネルの中心から離れた位置にあることを特徴とする請求項５の放送方法。
【請求項９】
プログラム材料のデジタル符号化バージョンは、第1の部分が第１の複数のサブキャリアの第１の群上で送信され、第２の部分が独立に復号可能な第２の複数のサブキャリアの第１の群上で送信される相補的畳込み符号より成ることを特徴とする請求項１の放送方法。
【請求項１０】
オールデジタルＦＭイン・バンド・オン・チャンネル・デジタル音声信号の送信機（７２）であって、
ＦＭラジオチャンネルの中心周波数から＋１００ｋＨｚから＋２００ｋＨｚのＦＭラジオチャンネルの上側波帯に第１の複数のサブキャリアを、ＦＭラジオチャンネルの中心周波数から−１００ｋＨｚから−２００ｋＨｚのＦＭラジオチャンネルの下側波帯に第２の複数のサブキャリアを、またＦＭラジオチャンネルの中心周波数帯に出力スペクトル密度が第１及び第２の複数のサブキャリアの出力スペクトル密度よりも低い第３の複数のサブキャリアを発生させる手段（８２）と、
第１の複数のサブキャリアの第１の群をプログラム材料の符号化バージョンで変調する手段（９０）と、
第２の複数のサブキャリアの第１の群を前記プログラム材料の同一の符号化バージョンで変調する手段（９０）と、
第１の複数のサブキャリアの第１の群、第２の複数のサブキャリアの第１の群、及び第３の複数のサブキャリアを送信する手段（９６）とより成るオールデジタルＦＭイン・バンド・オン・チャンネル・デジタル音声信号の送信機（７２）。
【請求項１１】
ＦＭラジオチャンネルの中心から最も離れた上側波帯のサブキャリアは基準サブキャリアであり、ＦＭラジオチャンネルの中心から最も離れた下側波帯のサブキャリアは基準サブキャリアであることを特徴とする請求項１０の送信機。
【請求項１２】
オールデジタルＦＭイン・バンド・オン・チャンネル・デジタル音声信号の受信機（９８）であって、
ＦＭラジオチャンネルの中心周波数から＋１００ｋＨｚから＋２００ｋＨｚのＦＭラジオチャンネルの上側波帯にある第１の複数のサブキャリアであって、プログラム材料の相補的パンクチャド畳込み符号化バージョンで変調された第１の複数のサブキャリア、ＦＭラジオチャンネルの中心周波数から−１００ｋＨｚから−２００ｋＨｚのＦＭラジオチャンネルの下側波帯にある第２の複数のサブキャリアであって、前記プログラム材料の同一の相補的パンクチャド畳込み符号化バージョンで変調された第２の複数のサブキャリア、及び出力スペクトル密度が第１及び第２の複数のサブキャリアの出力スペクトル密度よりも低い別のデータで変調された第３の複数のサブキャリアを受信する手段（１００）と、
第１の複数のサブキャリアの第１の群、第２の複数のサブキャリアの第１の群、及び第３の複数のサブキャリアを復調する手段（１０２）と、
第１及び第２の複数のサブキャリアの第１の群を復調して得た前記プログラム材料及び第３の複数のサブキャリアを復調して得た別のデータを出力する手段（１０４，１０６）とより成るオールデジタルＦＭイン・バンド・オン・チャンネル・デジタル音声信号の受信機。
【請求項１３】
ＦＭラジオチャンネルの中心周波数から最も離れた所に位置する上側波帯のサブキャリアは基準サブキャリアであり、ＦＭラジオチャンネルの中心周波数から最も離れた所に位置する下側波帯のサブキャリアは基準サブキャリアであり、
上側波帯の基準サブキャリアを差分検波する手段と、
下側波帯の基準サブキャリアを差分検波する手段とをさらに含むことを特徴とする請求項１２の受信機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
本発明はラジオ放送に関し、さらに詳細にはＦＭイン・バンド・オン・チャンネル（ＩＢＯＣ）デジタル音声放送（ＤＡＢ）のための変調フォーマット及びかかる変調フォーマットを用いる放送システムに関する。
【０００２】
デジタル音声放送は、既存のアナログ放送フォーマットを凌駕するデジタル品質の音声を提供する媒体である。ＦＭ  ＩＢＯＣ  ＤＡＢは、デジタル変調信号が現在のアナログＦＭ放送信号と共存するハイブリッドフォーマットで送信することが可能である。 ＩＢＯＣは、各ＤＡＢ信号が既存のＦＭ割当てチャンネルの同一スペクトルマスク内で同時に送信されるため、新しいスペクトルの割当てを必要としない。ＩＢＯＣは、スペクトルの経済的利用を促進すると共に、放送者がそれらの現在の聴取者ベースにデジタル品質の音声を提供することを可能にする。ＦＭ  ＩＢＯＣ放送システムは、米国特許第５，４６５，３９６；５，３１５，５８３；５，２７８，８４４及び５，２７８，８２６号を含む幾つかの米国特許の主題となっている。加えて、１９９４年７月に出願され本願の譲受人に譲渡された係属中の米国特許出願第０８／２９４，１４０号は、ＦＭ  ＩＢＯＣ  ＤＡＢを開示している。
【０００３】
音声をデジタル送信する利点には、既存のＦＭラジオチャンネルの場合よりも雑音が少なくダイナミックレンジが広い良好な信号品質が含まれる。最初に、ハイブリッドフォーマットを採用して既存の受信機がアナログＦＭ信号を引き続き受信できるようにすると同時に、新型のＩＢＯＣ受信機がデジタル信号を復号できるようにする。そして、ＩＢＯＣ  ＤＡＢ受信機が普及する将来のある時点において、放送者はオールデジタルのフォーマットを送信するように選択できる。
【０００４】
ＦＭハイブリッドＩＢＯＣ  ＤＡＢの目標は、事実上ＣＤ品質のステレオデジタル音声（データも含む）を提供すると同時に、既存のＦＭ信号を送信することである。ＦＭオールデジタルＩＢＯＣ  ＤＡＢの目標は、特定の放送局の干渉環境に応じて事実上ＣＤ品質のステレオ音声を容量が最大約２００ｋｂｐｓであるデータチャンネルと共に提供することである。
【０００５】
ハイブリッドからオールデジタルのＩＢＯＣ  ＤＡＢフォーマットへの移行が予想されるため、その移行を放送設備の変更を最小限に抑えるように行うのを可能にする、両システムにより使用可能な変調フォーマットを案出することが望ましい。
【０００６】
【発明の概要】
本発明は、ＦＭラジオチャンネルの中心周波数から＋１００ｋＨｚ乃至＋２００ｋＨｚのＦＭラジオチャンネルの上側波帯に第１の複数のサブキャリアを配置し、ＦＭラジオチャンネルの中心周波数から−１００ｋＨｚ乃至−２００ｋＨｚのＦＭラジオチャンネルの下側波帯に第２の複数のサブキャリアを配置し、第１の複数のサブキャリアの第１の群を送信すべきプログラム材料のデジタル符号化バージョンで変調し、第２の複数のサブキャリアの第１の群を送信すべき前記プログラム材料の同一のデジタル符号化バージョンで変調するステップより成るオールデジタルＦＭイン・バンド・オン・チャンネル・デジタル音声放送方法であって、出力スペクトル密度が上及び下側波帯のサブキャリアの出力スペクトル密度よりも低い第３の複数のサブキャリアをＦＭラジオチャンネルの中心周波数帯に配置し、第３の複数のサブキャリアを別のデータで変調し、第１の複数のサブキャリアの第１の群、第２の複数のサブキャリアの第１の群、及び第３の複数のサブキャリアを送信するステップを含むことを特徴とするオールデジタルＦＭイン・バンド・オン・チャンネル・デジタル音声放送方法を提供する。
【０００７】
本発明は、また、オールデジタルＦＭイン・バンド・オン・チャンネル・デジタル音声信号の送信機であって、ＦＭラジオチャンネルの中心周波数から＋１００ｋＨｚから＋２００ｋＨｚのＦＭラジオチャンネルの上側波帯に第１の複数のサブキャリアを、ＦＭラジオチャンネルの中心周波数から−１００ｋＨｚから−２００ｋＨｚのＦＭラジオチャンネルの下側波帯に第２の複数のサブキャリアを、またＦＭラジオチャンネルの中心周波数帯に出力スペクトル密度が第１及び第２の複数のサブキャリアの出力スペクトル密度よりも低い第３の複数のサブキャリアを発生させる手段と、第１の複数のサブキャリアの第１の群をプログラム材料の符号化バージョンで変調する手段と、第２の複数のサブキャリアの第１の群を前記プログラム材料の同一の符号化バージョンで変調する手段と、第１の複数のサブキャリアの第１の群、第２の複数のサブキャリアの第１の群、及び第３の複数のサブキャリアを送信する手段とより成るオールデジタルＦＭイン・バンド・オン・チャンネル・デジタル音声信号の送信機を提供する。
【０００８】
本発明は、さらに、オールデジタルＦＭイン・バンド・オン・チャンネル・デジタル音声信号の受信機であって、ＦＭラジオチャンネルの中心周波数から＋１００ｋＨｚから＋２００ｋＨｚのＦＭラジオチャンネルの上側波帯にある第１の複数のサブキャリアであって、プログラム材料の相補的パンクチャド畳込み符号化バージョンで変調された第１の複数のサブキャリア、ＦＭラジオチャンネルの中心周波数から−１００ｋＨｚから−２００ｋＨｚのＦＭラジオチャンネルの下側波帯にある第２の複数のサブキャリアであって、前記プログラム材料の同一の相補的パンクチャド畳込み符号化バージョンで変調された第２の複数のサブキャリア、及び出力スペクトル密度が第１及び第２の複数のサブキャリアの出力スペクトル密度よりも低い別のデータで変調された第３の複数のサブキャリアを受信する手段と、第１の複数のサブキャリアの第１の群、第２の複数のサブキャリアの第１の群、及び第３の複数のサブキャリアを復調する手段と、第１及び第２の複数のサブキャリアの第１の群を復調して得た前記プログラム材料及び第３の複数のサブキャリアを復調して得た別のデータを出力する手段とより成るオールデジタルＦＭイン・バンド・オン・チャンネル・デジタル音声信号の受信機を提供する。
【００１０】
本発明のシステムは、ハイブリッドデジタル音声放送システムとオールデジタルのイン・バンド・オン・チャンネルデジタル音声放送システムの両方により使用可能であるため、その移行を放送設備の変更を最小限に抑えるように行うことが可能な変調フォーマットを提供する。
【００１１】
【好ましい実施例の説明】
添付図面を参照して、図１はハイブリッドＦＭＩＢＯＣ ＤＡＢ信号１０の信号成分の周波数割当て（スペクトル位置）と相対出力スペクトル密度との関係を示す概略図である。ハイブリッドフォーマットは、そのチャンネルの中心または中心周波数帯部分１６の三角形１４で表わす出力スペクトル密度を有する従来のＦＭステレオアナログ信号１２を含んでいる。典型的なアナログＦＭ放送信号の出力スペクトル密度（ＰＳＤ）は、中心周波数からの勾配が約−０．３５ｄＢ／ｋＨｚのほぼ三角形を呈する。デジタル変調された等間隔の複数のサブキャリアは、アナログＦＭ信号の両側、即ち上側波帯と下側波帯にあり、アナログＦＭ信号と同時に送信される。全てのキャリアは、米国連邦通信委員会のチャンネルマスク２２内に収まる出力レベルで送信される。図１の垂直軸は、より一般的な平均出力スペクトル密度でなくて、ピーク出力スペクトル密度を示す。この場合、片側ＤＡＢ信号の全出力はＦＭキャリア出力より２５ｄＢ低いが、ピークスペクトル出力比はかなり大きい。短期間ＦＭスペクトルと短期間ＤＡＢスペクトルとは、両者を１ｋHzの帯域幅で観察して比較すると、前者は後者よりピークが大きい。以下の説明からわかるように、ハイブリッド信号のデジタル変調部分はオールデジタルＤＡＢ信号の部分集合であり、このオールデジタルＤＡＢ信号はオールデジタルのＩＢＯＣＤＡＢフォーマットで送信される。
【００１２】
第１の隣接するＦＭチャンネルからの信号（即ち、第１の隣接するＦＭ信号）は、もし存在するとすれば、その中心周波数は対象となるチャンネルの中心から２００ｋＨｚ隔たっている。ハイブリッドＦＭＩＢＯＣ変調フォーマットでは、９５個の等間隔の直角周波数分割変調（ＯＦＤＭ）サブキャリアがホストアナログＦＭ信号の両側に位置し、図１の上側波帯１８及び下側波帯２０で示すように、ホストとなるＦＭ中心周波数から約１２９ｋＨｚ乃至１９８ｋＨｚ離れたスペクトルを占有する。ハイブリッドシステムでは、各側波帯におけるＯＦＤＭ変調サブキャリアの全ＤＡＢ出力は、そのホストアナログＦＭ出力に関して約−２５ｄＢにセットされる。
【００１３】
図２は、番号２４で示すオールデジタルＦＭ  ＤＡＢフォーマットと呼ぶ本発明の第２の実施例におけるＯＦＤＭデジタルサブキャリアのスペクトル位置及び相対信号出力密度レベルを示す。本発明のこの実施例では、アナログＦＭ信号は、中心周波数帯２８に位置する拡張オールデジタル信号２６と呼ぶ、オプションとして付加した群のＯＦＤＭサブキャリアにより取って代わられている。等間隔のＯＦＤＭサブキャリアは、上側波帯３０と下側波帯３２に位置する。図２のオールデジタルフォーマットの側波帯は、図１の側波帯よりも幅が広い。加えて、オールデジタルのＩＢＯＣ信号の側波帯の出力スペクトル密度レベルは、ハイブリッドＩＢＯＣ側波帯で許容されるよりも約１０ｄＢ高い値にセットされる。このため、オールデジタルＩＢＯＣ信号の性能には顕著な利点がある。さらに、拡張オールデジタル信号の出力スペクトル密度は、ハイブリッドＩＢＯＣ側波帯よりも約１５ｄＢ低い。これにより、隣接するハイブリッドまたはオールデジタルのＩＢＯＣ信号への干渉問題を最小限に抑えるかなくすることができ、それと同時に他のデジタルサービスのための付加的な能力が提供される。
【００１４】
これらの拡張データサブキャリアは、相対レベルが他の主サブキャリアのレベルよりほぼ１５ｄＢ低くセットすることが推奨されている。これは、これらの拡張サブキャリアのロバストネス（robustness）と、第１の隣接する信号の主サブキャリアへの干渉問題とを折衷したものである。潜在的な干渉状態を評価するため、第１の隣接するオールデジタルの放送局の最大相対レベルが５４ｄＢｕの保護コンツア（contour）で−６ｄＢであると仮定する。これは、間隔が狭い例外もあるが，第１の隣接する放送局の対がＦＣＣガイドラインに合致するケースである。拡張データサブキャリアは第１の隣接する主サブキャリアと−２１ｄＢ（−６ｄＢ−１５ｄＢ）の相対レベルで干渉する。この干渉レベルにはフェージングのマージンが一部含まれるが、主サブキャリア信号は顕著に劣化することはない。しかしながら、拡張データサブキャリアは、第１の隣接する干渉サブキャリアが−６ｄＢである場合、その干渉を与える放送局の主サブキャリアは拡張データサブキャリアよりも９ｄＢ高いため影響を受ける。ＦＥＣ符号化は、第１の隣接する干渉サブキャリアの１つを許容できるように拡張データサブキャリアに対して実行される。拡張データが提供される保護を示すよりもより有益である場合、−１５ｄＢでなくて−１０ｄＢに拡張データサブキャリアのレベルを増加することを考慮すれば良い。
【００１５】
図３は、本発明の実施例によるＦＭ  ＩＢＯＣ  ＤＡＢ信号の上側波帯の信号成分の位置及び相対出力スペクトル密度を示す概略図である。図３及び４において、潜在的なサブキャリアの位置は、ＦＭ中心周波数のゼロから４００ｋＨｚの帯域幅の端縁部の＋または−２７３に亘ってインデックスされ（番号を割当てられ）、正の割当てはチャンネルの中心周波数よりも上方のキャリア周波数を、負の割当てはチャンネルの中心周波数よりも下方の周波数を有する。図３の周波数スケールの上方の括弧で示すサブキャリアの割当てには、ハイブリッド及びオールデジタルの両方のシステムの上側波帯の全てのオプションとしてのサブキャリアが含まれる。ハイブリッドＤＡＢサブキャリアは、オールデジタルのＤＡＢサブキャリアの部分集合より成る。本発明の好ましい実施例では、個々のＯＦＤＭサブキャリアは６８９．０６２５Ｈｚ（４４１００／６４）でＱＰＳＫ変調され、パルス成形を施した後約７２６．７４５６０５５Ｈｚ（４４１００＊１３５／８１９２）で直角に離隔される。周波数スケールは、チャンネルの中心周波数からの周波数差を示す。
【００１６】
図３に示す上側波帯は、サブキャリア周波数１０１，７４４Ｈｚ乃至１９７，６７５Ｈｚに対応する情報を含んだサブキャリア１４０乃至２７２より成る。サブキャリア２７３は、オプションとしての基準サブキャリアである。上側波帯は、幾つかの群３４、３６、３８、４０に分割されたものとして示している。群３４は、主チャンネルを表わし、サブキャリア１７８乃至２５３を含む。主チャンネルのサブキャリアを用いて、プログラム材料を符号化アルゴリズムのデータビットの形で毎秒少なくとも９６０００ビット（ｋｂｓ）の速度で送信する。この主チャンネルには、補助データを含むようにしてもよい。サブキャリア２５４乃至２７２を占有する第２の群のキャリア３６は、パリティービットの送信に用いる。第３の群のキャリアを用いてプログラム材料の２４ｋｂｐｓ遅延バージョンを搬送することにより、バックアップの目的を達成することができる。以下に述べるように、これらのサブキャリアはチャンネルの中心に近いところに位置するサブキャリアより干渉信号源により変化している可能性が高い。最も消耗しやすい符号ビットは、外側のＯＦＤＭサブキャリア上に配置する。消耗しやすいビットは組み合わせた符号の自由距離または符号化利得に対する寄与が最も少なく、符号のエラー訂正能力にとっての重要度は最も小さい。従って、最も弱いサブキャリアを用いてこれらの消耗しやすいビットを搬送する。
【００１７】
別の群のサブキャリア３８は、本発明のオールデジタルの実施例ではパリティービットまたはオプションとしてのデータの搬送に使用され、ハイブリッドのフォーマットでは、中心周波数帯のアナログ信号を、例えばステレオ情報を除去することによりスケールバックする場合に使用可能である。サブキャリアの群４２はサブキャリアの位置１４０乃至１５８が含まれ、オールデジタルの実施例に用いることによりプログラム材料の遅延したバックアップ用のものを例えば２４ｋｂｓの低いデータ速度で送信する。この群のサブキャリアは、アナログのベースバンド信号をさらにスケールバックしないのであればハイブリッドのフォーマットで使用しない。オールデジタルの実施例ではサブキャリアの群４０は主チェンネルで送信される信号が失われた場合に使用できるデータを提供する。位置２７３のサブキャリアは、オプションとしての基準信号４２を表わす。この信号は所望に応じて信号捕捉の目的に使用可能である。
【００１８】
図４に示す側波帯は上側波帯の鏡像であり、負のインデックス及び周波数を有する。下側波帯は主チャンネル４４は−１７８乃至−２５３の位置でサブキャリアを含み、上側波帯の主チャンネルで送信されるものと同じプログラム材料を送信するために使用する。群４６、４８、５０のサブキャリアは上側波帯の群３６、３８、４０のサブキャリアと同じ態様で利用される。−２７３の位置のサブキャリアはオプションとしての基準信号の送信に使用できる。両側波帯のサブキャリアは直角周波数分割多重化方式を使用し、相補的パンクチャド畳込み（ＣＰＣ）コードを用いてＦＥＣ符号化される。ＣＰＣコードは当該技術分野で知られており例えば、s．Kallel，“Complementary  Punctured  Convolution  （ＣＰＣ）Codes  and  Their  Applications”IEEE  Trans．Comm．Vol．４３，No．６，pp．２００５―２００９，June  1995を参照されたい。
【００１９】
基準サブキャリアを用いる場合、それらを＋または−２７３の位置の中心周波数が＋または−１９８，４０２Ｈｚのところに配置する。基準サブキャリアはサブ２７２を前のシンボル時間の間変調するために用いたのと同じシンボル位相で変調する。これにより、受信機は基準サブキャリアから始まる周波数において差分検波するかサブキャリア２７２の時間差分検波から始まる周波数における差分検波を行うオプションを得る。理想的には、干渉はないがフェージングがある場合、この基準サブキャリアを用いると性能がより良好になるであろう。しかしながら、第２の隣接するＤＡＢ信号からの潜在的な干渉を最小限に抑えるためにはこの基準サブキャリアを無くすると有利である。
【００２０】
サブキャリア１７８乃至２５３を占める９６ｋｂｐｓのＰＡＣ主チャンネルは、ハイブリッドシステム及びオールデジタルシステムの両方において同じようにフォーマットされている。この主チャンネルはＣＰＣ符号を用いて両方のＤＡＢ側波帯に亘って符号化されるため、速度がＣＰＣ符号の２分の１となる。基準サブキャリアを使用する場合、それはハイブリッド及びオールデジタルの両システムにおいて同一である。これらの基準（パイロット）サブキャリアは交番シーケンスで変調することにより周波数及び記号タイミングの獲得及び追跡を支援することができる。本発明の好ましい実施例は、知覚音声符号化（ＰＡＣ）アルゴリズムを用いる。知覚音声符号化アルゴリズムは、５，４８１，６１４；５，２８５，４９８及び５，０４０，２１７号のような多数の米国特許の主題である。しかしながら、本発明は知覚音声符号化アルゴリズムの使用に限定されないことを理解されたい。
【００２１】
サブキャリア２５４乃至２７２（上及び下側波帯）はＣＰＣ符号のための付加的なパリティービットかまたはデータをハイブリッド及びオールデジタルシステムの両方においてデータを搬送する。ここでパリティービットを送信すると主チャンネルに渡るＦＥＣ符号レートがＲ＝１／２からＲ＝２／５またはＲ＝４／５へ各側波帯につきそれぞれ独立に向上する。隣接するチャンネルＦＭの干渉が存在する場合、これら外側ＯＦＤＭサブキャリアは干渉による変化を最も受けやすく、上側波帯と下側波帯の干渉はそれぞれ独立である。ＦＭ放送信号のＰＳＤはほぼ三角形であるため、ＯＦＤＭサブキャリアが第１の隣接する信号の周波数に近づくにつれて干渉が増大する。パリティービットを送信するとこの均等でない干渉に対処するために符号化及びインターリービングを特別に調整することにより情報の通信がロバストになるようにできる。
【００２２】
上側波帯の群４８のサブキャリア１５９乃至１７７及び下側波帯の群サブキャリア−１５９乃至−１７７は、ＣＰＣ符号のための付加的なパリティービットかデータを搬送することが可能である。この選択はハイブリッドシステムではオプションであるが、オールデジタルシステムでは絶対必要なものである。ここでパリティービットを送信すると主チャンネル上のＦＥＣ符号が各々の独立ＤＡＢ側波帯で向上する。パリティービットを１５９乃至１７７及び２５５乃至２７３の両方の領域（そして下側波帯の態様サブキャリア）において送信する場合全体の符号レートは各独立のＤＡＢ側波帯でＲ＝１／３またはＲ＝２／３である。
【００２３】
ＩＢＯＣ  ＤＡＢシステムは、ＦＭキャリアの各ＤＡＢ側波帯（上または下）上で全てのデジタル音声情報を送信する。ベースラインシステムを超える付加的なサブキャリアは作動してレートがＦＥＣコードの１／３の全ての符号ビットを送信することができるが、このベースラインシステムは２／５の符号レートを用いる。各側波帯は独立に検波及び復号することができ、ＦＥＣ符号化利得はレート４／５（オプションとしてはレート２／３）の畳込み符号により達成する。この冗長度により他方の側波帯が干渉により変化する時でもそのもう一方の側波帯上で動作が可能となる。しかしながら、通常は両方の側波帯を組み合わせて付加的な信号出力とレート２／５（オプションとしてレート１／３）のコードに見合った符号化利得を得る。さらに、特殊は方式を用いることにより、強力な第１の隣接する干渉帯を復調及び分離して、復元したＤＡＢ側波帯が側波帯により反対の側波帯を補充することにより任意の側波帯に亘る符号化利得及び信号出力を向上することができる。
【００２４】
オールデジタルシステムは、上側波帯の群４０のサブキャリア１４０乃至１５８及び下側波帯のサブキャリア−１４０乃至―１５８を用いて、主チャンネルにおいて例えば２４ｋｂｐｓを埋め込んだＰＡＣ符号である低いデータレートのものを搬送する。この低いレートのバックアップデータは時間ダイバーシティを用いて性能を上げるために遅延させる。オールデジタルシステムのこのバックアップデータはハイブリッドシステムのアナログＦＭブレンドに取って代わるものである。主チャンネルデータが変化している場合、バックアップデータがこの音声セグメントに充填することができる。バックアップデータは主チャンネルデータビットの埋め込んだ部分集合よりなるため、バックアップにより主チャンネルに付加的なエラー保護を与えることが可能である。
【００２５】
オールデジタルの実施例では、図２の中心周波数帯２８にあるインデックス−１３９乃至１３９のサブキャリアキャリアを、オプションとして用いてＤＡＢの容量を拡張できる。符号化無しの拡張帯域幅に渡るデータビットレートは約３８４ｋｂｐｓである。この帯域幅の半分は第１の隣接するＤＡＢ信号により変化される可能性があるためＣＰＣ  ＦＥＣ符号化方式を拡張帯域幅の各半分に施す必要がある。即ち、サブキャリア１乃至１３９はサブキャリア−１乃至―１３９と同じ情報を搬送しなければならない。そして、何れか１つの半部が変化する場合、残りの半部にレート２／３の相補コードが依然として存在する。この場合、このレート１／３符号化後の情報容量は約１２８ｋｂｐｓである。
【００２６】
拡張オールデジタル帯は、第１の隣接するハイブリッドまたオールデジタルの干渉信号だけからの干渉に曝される。現在の保護コンツアーガイドラインの下では、第１の隣接する干渉信号の最大レベルはホストの放送局に関して−６ｄＢである。この第１の隣接する干渉信号がオールデジタルのＩＢＯＣであれば、その干渉信号は拡張帯の半分のレベルよりも最大１４ｄＢだけ高くなる可能性がある。拡張帯は、干渉信号のスペクトル密度が拡張帯信号と約同じレベルである場合符号化利得に積極的に寄与し始める。これは、オールデジタルの第１の隣接する干渉信号が拡張帯のその半分が有用である対象となる信号より少なくとも２０ｄＢだけ小さい必要があることを意味する。拡張データの受信は両方の第１の隣接する干渉信号が−２０ｄＢで存在する場合可能であるが、フェージングの中でロバストな受信を行うには−３０ｄＢまたはそれよりも低い少なくとも第１の隣接する干渉信号が必要である。
【００２７】
拡張帯のレベルはハイブリッドＤＡＢ側波帯レベルと同じ程度に高いレベルに上昇させる可能性について考慮する。第１の隣接するハイブリッドに対する拡張帯の干渉は５４ｄＢｕのコンツアで−６ｄＢにすぎない。同様に、オールデジタルに対する干渉は−１６ｄＢである。拡張領域のカバーするエリア及びロバストネスはオールデジタルの側波帯ほど良好ではないが、第１の隣接する信号の両方が有意なエリアを除き通常の保護コンツア内で受け入れ可能な性能レベルを達成できるはずである。拡張オールデジタル帯域幅の考えられる用途としては、サラウンドサウンド、スロースキャンビデオ、データキャスティングなどがある。これらの拡張サービスは存在するところで受信可能である。
【００２８】
ホスト信号から±２００ｋＨｚ離れた第１の隣接するチャンネルへのまたはチャンネルからの干渉は、図５のグラフに示す隣接信号の関係から引き出すことができる。図５は、中心周波数帯信号５６及び上及び下側波帯５８、６０を有するハイブリッドＤＡＢ信号５４と、普通の第１の隣接する左チャンネル６２とを示す。ＦＭ放送局は、問題となる隣接チャンネルの公称受信出力がそのサービス区域の端縁部の所望の放送局の出力より少なくとも６ｄＢ低くなるように地理的に割当てられる。従って、Ｄ／Ｕ（問題となるチャンネルに対する所望のチャンネルの出力比ｄＢ）は少なくとも６ｄＢである。各放送局のＤＡＢ信号出力のそのＦＭホスト局に対する比率がわかると、ＤＡＢに対する第１の隣接する信号の干渉を評価することができる。同様に、ホストＦＭ信号に対する第１の隣接するＤＡＢ信号６４（中心周波数帯信号６６及び上及び下側波帯６８、７０を有する）の干渉は、図６に示す関係から評価可能である。この例ではホスト信号を干渉帯から２００ｋＨｚだけはずれたものとして示す。
【００２９】
ホストＤＡＢ信号に対する第２の隣接するＤＡＢの干渉信号からの干渉もまた考慮されている。この問題は、ＤＡＢ信号の遠い端縁部をそのホストキャリア周波数の２００ｋＨｚ以内に制限してスペクトルのオーバーラップを防止することにより回避されている。
【００３０】
サービス区域の端縁部における第１の隣接する干渉信号に対するＤＡＢの分析により、全ＤＡＢ信号はそのＦＭホスト出力に対して約−２１乃至−２５ｄＢのレベルにセットする必要があることがわかった。これは、サービス区域の端縁部のＤ／Ｕが６ｄＢであると想定してＦＭ信号に隣接するＤＡＢ干渉信号の比率を約−２４ｄＢから−３１乃至―３４ｄＢへ減少させる。
【００３１】
国によってはＦＭチャンネルの間隔が１００ｋＨｚであるが、これらの第１の隣接するチャンネルは、ＦＭの受信がサービス区域内で妨害を受けないように地理的に分離されている。従って、これはＦＭ  ＩＢＯＣシステムには何の問題もないはずである。３００ｋＨｚ離れたＤＡＢ対ＤＡＢの干渉により一方の側波帯の性能が劣化する場合があるがＣＰＣ符号はこの状態を許容するように設計されている。
【００３２】
ＯＦＤＭ方式をＩＢＯＣ  ＤＡＢのために説明した。ＯＦＤＭ信号は、全てが共通のシンボルレートで変調された直角に離隔したキャリアより成る。矩形パルスシンボル（例えば、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫまたはＱＡＭ）のための周波数間隔はシンボルレートに等しい。ＦＭ／ＤＡＢ信号のＩＢＯＣ送信のために、ＯＦＤＭサブキャリアの冗長セットが共存するＦＭチャンネルスペクトルの何れかの側の約１００ｋＨｚ乃至２００ｋＨｚ内に配置される。ＤＡＢ出力（上または下側波帯）はＦＭ信号に対して約−２５ｄＢにセットされる。ＤＡＢ信号のレベル及びスペクトル占有率は、そのＦＭホストに対する干渉を制限しながらＤＡＢサブキャリアに適当なＳＮＲを与えるように設定される。ＦＭキャリアから±２００ｋＨｚだけ離隔した第１の隣接する信号はＤＡＢ信号を変化させることがある。しかしながら、放送局のサービス区域内の任意特定の場所において、両方の第１の隣接信号がＤＡＢに有意な干渉を与える可能性はない。従って、上及び下ＤＡＢ側波帯は同じ冗長情報を搬送して、一方の側波帯だけが情報の通信に必要であるようにする。
【００３３】
ＯＦＤＭの固有の利点には、マルチパス干渉が存在してもロバストであること、また選択的フェージングにより非ガウス短期ノイズまたはノッチに対する肝要度が含まれる。シンボル積分時間が比較的長いため、これらの短期的な劣化をガウス化する傾向がある。
【００３４】
図７は、本発明のより構成したデジタル音声放送システムの極めて単純化したブロック図である。送信機７２は、プログラム材料の左及び右チャンネルを受けるための入力７４、７６を有する。別のデータ入力７８がさらに別のデータ信号のために設けられるが、これは特に本発明のオールデジタル変調フォーマットと共に使用する。送信機はさらに、従来技術のプロセッサ及びエキサイタに従って作動してライン８４上にアナログＦＭ放送信号を発生させるアナログＦＭプロセッサ８０及びＦＭエキサイタ８２を有する。入力７４、７６はまた符号化プロセッサ８６へ送られるが、このプロセッサはプログラム材料を相補的パンクチャド畳込み符号へ変換し、これらの信号はブロック８８でエラー訂正された後変調器９０へ送られ、この変調器が符号化された信号を直角周波数分割変調により複数のキャリアに適用する。変調器の出力９２は加算器９４でライン８４上の信号と加算されてアンテナ９６へ送られる。受信機９８は、アンテナ１００上で送信信号を受信し、その信号を復調器１０２で復調してプログラム材料及びその関連のデータ（含まれておれば）を復元する。音声情報はスピーカ１０４へ送られ、付加的な情報はもしあれば出力１０６へ送られ、このデータはディスプレイまたはそのデータをさらに処理できる他の装置へ送られることがある。
【００３５】
本発明は、オールデジタルのＦＭイン・バンド・オン・チャンネル（ＩＢＯＣ）デジタル音声放送（ＤＡＢ）システムのための変調フォーマットを提供する。ＦＭハイブリッドＩＢＯＣ変調フォーマットは既存のＦＭアナログシステムと反対方向でコンパチブルなものであり、オールデジタル（ＩＢＯＣ）変調フォーマットはＦＭハイブリッドＩＢＯＣシステムと反対方向でコンパチブルである。本発明のオールデジタルフォーマットの実施例により実質的に大きいデータ放送の能力が得られる。本明細書において説明した変調フォーマットは、放送者及び聴取者が新しいデータ放送媒体を提供しながらデジタル信号の事実上ＣＤ音声品質にコンパチブルな態様で移行することを可能にする。
【００３６】
本発明のＩＢＯＣ  ＤＡＢ変調フォーマットは、独立のフェージングを有するほぼ独立に近い干渉信号により妨害を受ける可能性のある２つの側波帯（上側波帯及び下側波帯）においてプログラム材料の相補的パンクチャド畳込み（ＣＰＣ）符号化されたものを用いる。一方の側波帯が受信機の近くの強力な第１の隣接するＦＭ信号により完全に変化している場合は、反対の側波帯は受信において独立に復号可能でなければならない。従って、各側波帯は独立に復号可能なＦＥＣコードで符号化する必要がある。しかしながら、両方の側波帯は干渉信号により完全には変化しない有用な情報を含んでいる時はＣＰＣ符号は２つの側波帯の出力を組み合わせることにより得られる利得よりも大きい付加的な符号化利得を提供する。
【００３７】
本発明を好ましい実施例に関連して説明したが、頭書の特許請求の範囲に定義された本発明の範囲から逸脱することなく図示説明した方法及びシステムに対する種々の変形例及び設計変更が可能であることがわかるであろう。例えば、上述の好ましい実施例はＣＰＣ符号を用いるＱＰＳＫを利用する方法を示しているが、２／３トレリス符号変調を用いる８ＰＳＫのオプションとしてのReed  Solomonブロック符号を用いるような他の種々の変調フォーマット及び符号タイプが利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、ハイブリッドＦＭＩＢＯＣ ＤＡＢ信号のための信号成分の周波数割当て及び相対的出力スペクトル密度の概略図である。
【図２】  図２は、本発明によるオールデジタルのＦＭＩＢＯＣ ＤＡＢ信号成分の周波数割当て及び相対的出力スペクトル密度の概略図である。
【図３】  図３は、本発明によるＦＭＩＢＯＣ ＤＡＢ信号の上側波帯の信号成分の周波数割当て及び相対的出力スペクトル密度の概略図である。
【図４】  図４は、本発明によるＦＭＩＢＯＣ ＤＡＢ信号の下側波帯の信号成分の周波数割当て及び相対的出力スペクトル密度の概略図である。
【図５】  図５は、本発明により放送されるチャンネルと、ＩＢＯＣＤＡＢシステムの左の第１の隣接するアナログＦＭチャンネルとの間にありうる干渉を説明するものである。
【図６】  図６は、本発明により放送されるチャンネルと、ＩＢＯＣＤＡＢシステムの左の第１の隣接するアナログＦＭチャンネルとの間にありうる干渉を説明するものである。
【図７】  図７は、本発明の変調方法を利用する放送システムの単純化したブロック図である。
【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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