(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の周波数領域信号を第二の時間領域信号に変換する手段を含む送信機を有するデータ送信装置であって、該第二の送信信号は、第一のデータと該第一のデータを複製した第二のデータにより形成され、該送信機は、該送信機から到来する該第二の送信信号を時間領域から周波数領域に再変換する手段を含む受信機に接続され、該受信機は、局所搬送波を発生する発振器を有する同期回路を更に含み、該同期回路は、該局所搬送波を同期する補正信号を決定し、該同期回路は、該補正信号を形成するために少なくとも１つの第一のデータを第二の対応するデータに時間領域で２つ１組に組み合わせ、
該補正信号は、該第一のデータと該第二のデータの複素共役との積又は該第一のデータの複素共役と対応する第二のデータとの積のいずれかから得られた信号の虚数成分により形成されるか、若しくは、該第一のデータと該第二のデータの複素共役との積又は該第一のデータの複素共役と対応する第二のデータとの積のいずれかからなる少なくとも２つの積のそれぞれに対応する虚数成分から計算される平均値により形成される、
ことを特徴とするデータ送信装置。
【請求項２】
該送信機は、直交周波数分割多重信号を形成し、受信機は、該送信機から到来する該信号を処理する、
ことを特徴とする請求項１記載のデータ送信装置。
【請求項３】
第一のデータと該第一のデータを複製した第二のデータとを含む送信信号を受信する受信機であって、該受信機は、時間領域から周波数領域へ該送信信号を変換する手段を含み、該受信機は、局所搬送波を発生する発振器を有する同期回路を更に含み、該同期回路は、該局所搬送波を同期する補正信号を決定し、該同期回路は、該補正信号を形成するために少なくとも１つの第一のデータを第二の対応するデータに時間領域で２つ１組に組み合わせ、
該補正信号は、該第一のデータと該第二のデータの複素共役との積又は該第一のデータの複素共役と対応する第二のデータとの積のいずれかから得られた信号の虚数成分により形成されるか、若しくは、該第一のデータと該第二のデータの複素共役との積又は該第一のデータの複素共役と対応する第二のデータとの積のいずれかからなる少なくとも２つの積のそれぞれに対応する虚数成分から計算される平均値により形成される、
ことを特徴とする受信機。
【請求項４】
受信された送信信号は、直交周波数分割多重信号を有する、
ことを特徴とする請求項３記載の受信機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は第一の周波数領域信号を第二の時間領域信号に変換する手段を含む送信機からなり、第二の送信信号は第一のデータと該第一のデータを複製した第二のデータにより形成され、送信機は時間領域から周波数領域へ再変換する手段からなる受信機に接続され、第二の信号は送信機から入来し、該受信機は局所搬送波を発生する発振器を有する同期回路を更に含み、一方で同期回路は局所搬送波を同期する補正信号を決定するデータ送信装置（システム）に関する。同様に本発明はそのような装置内で用いられる受信機にも関する。
【０００２】
そのような装置及び受信機は例えば直交周波数分割多重（マルチプレックス）モード内で、より詳細には例えばデジタルテレビジョン用の無線チャンネル、ケーブル、衛星により送信された信号を受信する応用を有する。
【０００３】
【従来の技術】
直交周波数分割多重モードで送信された信号は以下にＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）として識別される。ＯＦＤＭ技術は多数の基本的に低い速度のチャンネル上に分布することにより送信されるべき情報信号を副分割（ｓｕｂｄｉｖｉｄｅ）することからなる。斯くして一つのかなり選択的な広帯域チャンネルは多数の基本的な非選択的基本チャンネル内で変換される。集合は広帯域チャンネルからなるのでそれは送信中に消滅することは同時に全体のチャンネルに影響することはしばしば生ずることではない。この技術はそれのシンボル間の干渉を減少することがまた可能である。
【０００４】
斯くして各基本チャンネルに対して周波数が対応し、全ての周波数は中心の搬送波周波数の周囲に対称に分布しする。受信端で選択フィルターの使用を受け入れることは困難である故にスペクトルの重複に耐えることが好ましいが、一方でサンプリング時点でのシンボル間干渉を除去するために周波数の間で直交する状態を付与する。斯くしてＯＦＤＭの全体のスペクトルは方形（ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ）スペクトルに向かう傾向にある。
【０００５】
受信でのスペクトルの重複の問題を回避するために受信された信号のサンプリングにより周波数スペクトル内の一番左及び右に位置する側搬送波は送信されない。更にまた受信でのフィルタリングはより鋭くない縁を有するよう実現されうる。
受信においては受信された信号は復調され、それから元の情報を復元するためにデコードされる。この復調はその周波数が同期補正信号を介して周波数を送信するためにスレーブにされる局所発振器により実施される。搬送波の同期はＯＦＤＭ送信装置の基本的な機能である。実際に受信端での周波数誤差はＯＦＤＭ信号を形成する種々の副搬送波間の直交性の損失を導き、装置全体の性能の劣化を引き起こす。
【０００６】
ＥＰ５８０２１６は直交周波数分割多重信号用のシステム及び受信機を記載していることが知られている。この文献は各副搬送波に関する復調器のデータ即ち周波数領域での出力からタッピングにより受信機内に発生された局所搬送波の同期をどのように効果的にするかを教示している。故に各副搬送波に対応する信号のエネルギーは計算される。関係する信号に関して中心搬送波、更にまた信号従ってエネルギーを通常搬送する必要がないある副搬送波に関して副搬送波の対称な分布がある。この文献はそれから補正信号を演繹するためにある最も遠い副搬送波でのこの対称な分布とこのエネルギーの不在を用いる。この解決策は多くのハードウエアを必要としないが、移動無線応用に対してしばしば見られる多重路の伝搬の場合に不充分な結果をもたらす。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は多重路を有するような妨害されたチャンネルと搬送波との同期の能力を広げることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的は同期回路は補正信号を形成するために少なくとも一つの第一のデータを第二の対応するデータに時間領域で２つ一組に組み合わせるような上記の型の受信及び送信装置により達成される。
好ましくは本発明はＯＦＤＭフォーマットを有する信号に関し、それに対してデータの冗長性はあるデータを複製する保護期間の挿入により確かにされる。
【０００９】
組み合わせは第一のデータと第二のデータの複素共役との乗算又は第一のデータの複素共役と対応する第二のデータとの積のどちらかから得られた信号の虚数成分により形成された補正信号を形成することからなる。虚数成分は単独なデータ対から計算され、又は種々のデータの対から計算された平均値により形成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
これらの及び他の特徴は以下に説明される実施例を参照して明らかになろう。図１はチャンネルＣＨＡＮ１５により通信する送信機５と受信機１０５により形成されるデジタル送信装置のブロック図である。送信機５は以下の直列の結合からなる：
−ソースエンコーダーＥＮＣ１  １１（省略可能）
−チャンネルエンコーダーＥＮＣ２  １２、
−ＯＦＤＭ変調器ＭＯＤ  １３、
−送信フィルター１４、
−搬送波ｆe を発生する発振器ＯＳＣ１６、
−送信フィルターの出力信号と搬送波ｆe とを混合する混合器１７
ＰＡＬ規格で得られるものより良い品質を有するデジタルテレビジョン信号送信に対する応用に対してソースエンコーダー１１は８Ｍｂｉｔ／ｓのオーダーのビット速度を発生する。これらのサンプルはそれらをチャンネル不完全性に対して影響されないようにするためにチャンネルエンコーダー１２によりエンコードされる。変調器１３は例えば接地に基づく送信チャンネル（例：８ＭＨｚ帯域での放送）のような送信チャンネル上でデジタルサンプルを変調する。
【００１１】
受信端で受信機１０５は送信端でなされたことに対して逆の操作をなされる。故にそれは（チャンネル１５の出力上で）以下からなる：
−  再発生された局所搬送波ｆr により受信された信号を多重化する混合器１１７
−  受信フィルター１１４
ー  ＯＦＤＭ復調器ＤＥＭＯＤ  １１３
−  チャンネルデコーダＤＥＣ２  １１２
−  ソースデコーダＤＥＣ１  １１１（省略可能）
ー  発生された搬送波ｆr を発生する搬送波同期回路ＳＹＮＣ  １１６
説明を明確にするために送信端で用いられる知られている機構をまず説明する。
【００１２】
送信端で送信された搬送波は知られた原理により送信されたデジタル信号により変調される。図２は変調器１３のブロック図を示し、これはデータをフィルター１４、それから発振器１６に接続される混合器１７に印加する。入力１３０上に現れるデジタル化された入力データは２進マッピンング要素ＭＡＰＰ１３１に入力され、これはコンスタレーションのコード化されたシンボルとして入力データを拡張する。要素１３１の出力上に直列に現れるコード化されたシンボルがシリアル／パラレル変換Ｓ／Ｐ１３３を実行し、それによりＮ複素シンボルＣｋが現れる（０≦ｋ≦Ｎ−１）。複素シンボルＣk はｆk ＝ｋ／Ｔである周波数搬送波ｆk を変調するために用いられ、ここでＴはＯＦＤＭシンボルの間隔であり、ｋは搬送波の添字である。集合ＯＦＤＭ信号を発生するよう変調された搬送波ｆk 全ての組み合わせは回路１３５内で逆フーリエ変換をなすために限定される。Ｎが２の累乗を有する特別な場合には逆フーリエ変換は図２に示されるように逆高速フーリエ変換（ＦＦＴ-1）を用いることによりなされうる。これは回路の複雑さを減少することを可能にする。回路１３５から入来するＮ信号はパラレル／シリアル変換１３６をなされる。１４でフィルターされた後にフィルター１４からの信号は発振器１６の搬送波周波数ｆｅと混合される。これらの変調技術は当業者には良く知られている。
【００１３】
図３は受信端で送信端でなされたことの逆の操作を実行する復調器１１３を示す。故にそれはＮ／Ｔの速度で動作するサンプラー１５１からなり、ここでＮはＯＦＤＭチャンネルの搬送波の総数であり、１／Ｔはシンボル速度である。斯くして得られたサンプルはシリアル／パラレル変換１５４をなされ、続いて装置１５５内でパラレル／シリアル変換をされるパラレルｑk サンプル（０≦ｋ≦Ｎ−１）を得るために離散フーリエ変換（好ましくは高速フーリエ変換ＦＦＴ）をなす装置１５３へ入力される。入力１５０上で受信されたサンプルは混合器１１７に到来し、これは図１に示されたように周波数同期装置１１６から入来する再発生された搬送波ｆr と混合される。
【００１４】
図３は更にまた知られた同期装置１１６のブロック図を示す。変調器１１３に対して補正信号εを生成する周波数検出器２１０を接続される。フィルター２１２によりフィルターされた後に後者は電圧制御発振器である局所発振器２１４を補正し、混合器１１７に入力する再発生された局所搬送波ｆr を発生する。斯くして局所発振器２１４と送信機の発振器１６の周波数との間のどのような周波数オフセットもこのオフセットの値に依存して顕著な又はそうでない補正信号εを発生する。用いられた変調に依存して位相同期を周波数同期に加算する必要がある。
【００１５】
フーリエ変換の出力からのデータを分岐する図３に示した同期回路は斯くの如く周波数領域内にあり、上記文献ＥＰ５８０２１６に記載されているものである。
この文献と同様に本発明は本質的に受信端で搬送波同期に関し、その中で受信機は送信機により用いられるそれと等しい搬送波周波数で動作する。
【００１６】
本発明によれば（図４）周波数同期回路１１６は復調前、即ち時間領域で分岐されたサンプルの同期を供する。サンプルはフィルター２１２によりフィルターされた後に局所発振器２１４を補正する補正信号εを形成する周波数検出器ＦＤ２  ２１３に直列に到来する。
周波数検出器ＦＤ２は知られたＯＦＤＭ信号内に現れるフォーマットとしてデータのフォーマットから利益を受ける。ＯＦＤＭフレームは一般にフレームを同期し、又はチャンネルをテストする一連の特別なブロック（例えば５ブロック）により形成され、一連のデータブロック（例えば１００ブロック）はデータを専ら含む。１データブロックは多重路伝搬の減少を除去するために保護期間による情報の冗長性を含む。送信端で冗長性はブロックの端のデータの一部のブロックの始めに再コピーすることからなる。斯くして１ブロック内で同じデータが２度生じる。これは図５に示され、ここでデータブロックの有用な部分は期間Ｔに対してプロットされ、一方で有用な部分がＴg だけ継続する保護期間中に有用な部分からコピーされたデータにより先行される。
【００１７】
図５に有用な部分のサンプルｒN-1 が保護期間内のサンプルｒー１としてコピーされ、そのようにして一歩ずつのやり方で行われる。
受信端でこのようにサンプルｒN-1 と同じサンプルｒ−１を再び見いだす。補正信号εは受信された２つのサンプル間の差を測定することにより決定される。周波数検出器は補正信号を計算し、それにより
【００１８】
【数１】
0003770944.tif 000002
【００１９】
ここで：
Ｉｍは「虚数部分」を示す
【００２０】
【数２】
0003770944.tif 000003
【００２１】
はサンプルｒ-iの複素共役サンプル
なされた操作は２つのサンプルの積である。
補正信号は単独の対
【００２２】
【数３】
0003770944.tif 000004
【００２３】
で決定され、即ちＬ＝１、又は種々の対
【００２４】
【数４】
0003770944.tif 000005
【００２５】
の計算された平均値を形成する。
これは１又は種々の対
【００２６】
【数５】
0003770944.tif 000006
【００２７】
に関する。
斯くして周波数検出器ＦＤ２は例えば乗算器のような乗算手段からなり、これは該サンプルを２つ一組で、即ちサンプルの一つと他のサンプルの共役複素数とを乗算する。それは所望ならば種々の対の平均値を計算する。出力は得られた結果の虚数部分を形成する。
【００２８】
搬送波同期はこの例では例えば１００回フレーム内で継続された各データブロックと共に実現されえ、同期が各フレームが含む空間同期ブロックを介して影響するときにフレーム当たり一回ではない。
この周波数検出器の利点は：
−非常に簡単であること：単独の対の場合においてすら得られた性能は従来技術の解決策より良い。
−非常に高速に同期が得られること：収集時間はＬの関数として減少する。
−非常に良好な周波数推定性能：多重路チャンネルの場合に周波数推定はバイアスせずに完了する。
【００２９】
本発明はＯＦＤＭフォーマットの例示的な信号により記載してきたが冗長なデータを含む信号をもまた印加されうる。
【００３０】
【発明の効果】
以下の利点は本発明より得られる：
−  処理及び必要なハードウエア手段は
単純かつ複雑さはほとんどない。
−  同期は非常に迅速に得られる。
−  周波数推定は非常に良好である。多重路の場合には周波数推定は好ましくはバイアスされていない。
−  サンプリングクロック位相誤差に対して不感応である。
−  サンプリングクロック周波数誤差に対してロバストである。
【図面の簡単な説明】
【図１】デジタル信号に対する送信装置のブロック図を示す。
【図２】ＯＦＤＭ信号変調器のブロック図を示す。
【図３】知られている同期回路を有する受信機の部分のブロック図を示す。
【図４】本発明の同期回路を有する受信機の部分のブロック図を示す。
【図５】ＯＦＤＭ信号のフレームの部分を形成するサンプルシーケンスである。
【符号の説明】
５  送信機
１１  ソースエンコーダー
１２  チャンネルエンコーダー
１３  ＯＦＤＭ変調器
１４  送信フィルター
１５  チャンネル
１６  発振器
１７、１１７  混合器
１０５  受信機
１１１  ソースデコーダ
１１２  チャンネルデコーダ
１１３  ＯＦＤＭ復調器
１１４  受信フィルター
１１６  同期回路
１３０  入力
１３１  要素
１３３  シリアル／パラレル変換
１３５  回路
１３６  パラレル／シリアル変換
１５１  サンプラー
１５３  装置
１５４  シリアル／パラレル変換
１５５  装置
１５０  入力
２１０  周波数検出器
２１２  フィルター
２１３  周波数検出器
２１４  局所発振器
Ｃｋ  複素シンボル
ＭＡ  ２進マッピンング要素
ｆr   局所搬送波
ε  補正信号
【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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