JP3976087B2

JP3976087B2 - 音声ラジオ放送の断続的中断を緩和するシステム及び方法

Info

Publication number: JP3976087B2
Application number: JP2000516452A
Authority: JP
Inventors: クルーガー，ブライアン，ウイリアム; ステーリック，ロイ，ロナルド
Original assignee: USA Digital Radio Inc
Current assignee: Ibiquity Digital Corp
Priority date: 1997-10-09
Filing date: 1998-10-06
Publication date: 2007-09-12
Anticipated expiration: 2018-10-06
Also published as: BR9812741A; BRPI9812741B1; ID24754A; CN1185815C; WO1999020007A1; JP2001520479A; MXPA00003407A; US6901242B2; CA2303553C; EP1025663A1; AU752576B2; KR20010030977A; KR100508577B1; US20010003089A1; RU2213422C2; US6178317B1; CA2303553A1; CN1274495A; AU1087499A

Description

【０００１】
【発明の背景】
【０００２】
【発明の分野】
本発明は、音声放送システムにおける信号フェージング、一時的中断又は大きなチャンネルロスの影響を緩和するシステム及び方法に関する。さらに詳述すると、このシステム及び方法は、主放送信号を、その主放送信号に関して数秒オーダーの所定時間だけ遅延させた冗長信号と共に送信する方式である。受信機では、対応する遅延が導入されて受信した主放送信号が遅延される。本発明はさらに、ＲＦ信号のフェージング又は中断に起因する主放送チャンネルの劣化を検知する思想に向けられている。このような劣化が検知されると、それに応答して、損傷状態の主音声信号の代わりに遅延冗長信号が一時的に差し換えられる。この遅延冗長信号は、主信号が損傷状態か又は受信されないとき「ギャップを埋める」作用がある。本発明はさらに、主音声信号から遅延冗長信号への移行を滑らかに行うブレンド機能の利用に向けられている。
【０００３】
【従来技術】
家庭用受信機のような固定受信装置におけるフェージングは、通過する車両又は航空機により惹き起される偶発的で一時的なフェージングを除き、統計的にほぼ定常的である。そのため、これらの用途に用いる、フェージング及び中断の影響を効果的に緩和する方法は、高性能のアンテナを取付けたり既存のアンテナの位置を変えたりするような簡単な方法である。しかしながら、自動車用受信機では、フェージング及び中断は統計的に定常的でなく、車両の位置及び速度に依存するため、効果的な緩和を行うにはさらに複雑な方法が必要である。
【０００４】
デジタル音声放送（ＤＡＢ）方式は、従来のＡＭ及びＦＭアナログ信号と比べて放送品質を改善するものとして提案されている。イン-バンド-オン-チャンネル（ＩＢＯＣ）ＤＡＢ方式は、米国において採用される可能性の高いデジタル放送方式であり、アナログＡＭ又はＦＭ信号がＤＡＢ信号と同時に放送される。デジタル音声信号は圧縮するのが一般的であるため、音声情報を十分に高い忠実度で送るには最小のデータレートが必要であるにすぎない。地上ＤＡＢシステムは、急に劣化するため、一般的に、受信した音声に対するフェージング及び中断の有害な影響がＡＭ又はＦＭ商業放送のようなアナログ変調システムの場合よりも大きいという特性を有する。この影響は、送信出力の大きさが周波数帯域を共有するアナログ放送信号よりも数オーダーも低いという制約のあるイン-バンド-オン-チャンネル（ＩＢＯＣ）システムでは深刻である。このＩＢＯＣＤＡＢシステムは、アナログ信号だけの所要スペクトルマスク内でアナログ信号とＤＡＢ信号の両方を同時に送信する。従って、このＩＢＯＣＤＡＢ方式では、放送局はそのアナログ放送の聴取者を維持しながらデジタル音声を提供することができるが、デジタル放送は一時的なフェージング及び中断による音声のロスが緩和されない限り受け入れられないであろう。
【０００５】
【発明の概要】
本発明によると、各チャンネルがアナログ音声信号により変調される少なくとも１つの搬送波信号と、該アナログ音声信号のデジタル表示信号により変調される複数の副搬送波とを含むイン-バンド-オン-チャンネルデジタル音声放送方式における断続的中断を緩和する方法であって、（ａ）少なくとも１つの搬送波信号の変調前にアナログ音声信号に所定の第１の時間遅延を導入してアナログ音声信号をデジタル表示信号に関し遅延させ、（ｂ）少なくとも１つの被変調搬送波信号と被変調副搬送波の両方を受信して、遅延されたアナログ音声信号と、デジタル表示信号とを復元し、（ｃ）復元したデジタル表示信号が所定のレベル劣化するのを検知し、（ｄ）復元したデジタル表示信号に、所定の第１の時間遅延にほぼ等しい所定の第２の時間遅延を導入した後、遅延されたデジタル表示信号を主音声信号に変換し、（ｅ）復元したデジタル表示信号の所定レベルの劣化を検知すると、主音声信号の代わりに復元した遅延されたアナログ音声信号を差し換えるステップより成り、ステップ（ｃ）はデジタル表示信号の品質をチェックして品質測定信号を発生させるステップを含み、ステップ（ｅ）は、第１の重み付け係数を主音声信号に乗算し、また第２の重み付け係数を復元した遅延されたアナログ音声信号に乗算し、第１及び第２の重み付け係数をそれぞれ乗算した主音声信号及びアナログ音声信号を加算し、品質測定信号が所定のしきい値より低いとそれに応答して第１の重み付け係数を第１の値から第２の値へ、また、第２の重み付け係数を第２の値から第１の値へ緩やかに変化させ、品質測定信号が所定のしきい値より高いとそれに応答して第１の重み付け係数を第２の値から第１の値へ、また、第２の重み付け係数を第１の値から第２の値へ緩やかに変化させるステップを含むことを特徴とする断続的中断の緩和方法が提供される。
また、本発明によると、各チャンネルがアナログ音声信号により変調される少なくとも１つの搬送波信号と、該アナログ音声信号のデジタル表示信号により変調される複数の副搬送波とを含むイン - バンド - オン - チャンネルデジタル音声放送方式における断続的中断を緩和するシステムであって、（ａ）少なくとも１つの搬送波信号の変調前にアナログ音声信号に所定の第１の時間遅延を導入してアナログ音声信号をデジタル表示信号に関し遅延させる手段と、（ｂ）少なくとも１つの被変調搬送波信号と被変調副搬送波の両方を受信して、遅延されたアナログ音声信号と、デジタル表示信号とを復元する手段と、（ｃ）復元したデジタル表示信号が所定のレベル劣化するのを検知する手段と、（ｄ）復元したデジタル表示信号に、所定の第１の時間遅延にほぼ等しい所定の第２の時間遅延を導入した後、遅延されたデジタル表示信号を主音声信号に変換する手段と、（ｅ）復元したデジタル表示信号の所定レベルの劣化を検知すると、主音声信号の代わりに復元した遅延されたアナログ音声信号を差し換える手段とより成り、劣化を検知する手段はデジタル表示信号の品質をチェックして品質測定信号を発生させ、信号を差し換える手段は、第１の重み付け係数を主音声信号に乗算し、また第２の重み付け係数を復元した遅延されたアナログ音声信号に乗算する手段と、劣化を検知する手段に応答して、品質測定信号が所定のしきい値より低いと第１の重み付け係数を第１の値から第２の値へ、また、第２の重み付け係数を第２の値から第１の値へ緩やかに変化させ、品質測定信号が所定のしきい値より高いとそれに応答して第１の重み付け係数を第２の値から第１の値へ、また、第２の重み付け係数を第１の値から第２の値へ緩やかに変化させる手段とを含むことを特徴とする断続的中断の緩和システムも提供される。
【０００６】
さらに、本発明によると、放送すべき第１の信号により変調される第１の搬送波と、第１の搬送波に関して上方及び下方の側波帯に位置し放送すべき第２の信号により直交周波数分割変調される複数の副搬送波とを含み、第１の信号と第２の信号のうちの一方が他方に関し遅延された、イン-バンド-オン-チャンネル放送信号を受信する方法であって、第１の搬送波を復調して第１の被復調信号を発生させ、複数の副搬送波を復調して第２の被復調信号を発生させ、第１及び第２の被復調信号のうちの一方を他方に関して遅延させ、
第１及び第２の被変調信号のうちの一方の劣化を検知し、第１及び第２の被復調信号のうち劣化が検知されない方を選択して出力信号を発生させるステップより成り、劣化を検知するステップは、第１及び第２の被変調信号のうちの一方のパラメータをチェックして品質測定信号を発生させるステップを含み、出力信号を発生させるステップは、第１の重み付け係数を第１及び第２の被変調信号のうちの一方に乗算し、また第２の重み付け係数を第１及び第２の被変調信号のうちの他方に乗算し、第１及び第２の重み付け係数を乗算した第１及び第２の被変調信号を加算して出力信号を形成し、品質測定信号が所定のしきい値より低いとそれに応答して第１の重み付け係数を第１の値から第２の値へ、また、第２の重み付け係数を第２の値から第１の値へ緩やかに変化させ、品質測定信号が所定のしきい値より高いとそれに応答して第１の重み付け係数を第２の値から第１の値へ、また、第２の重み付け係数を第１の値から第２の値へ緩やかに変化させるステップを含むことを特徴とする、イン - バンド - オン - チャンネル放送信号を受信する方法が提供される。
さらに、本発明によると、放送すべき第１の信号により変調される第１の搬送波と、第１の搬送波に関して上方及び下方の側波帯に位置し放送すべき第２の信号により直交周波数分割変調される複数の副搬送波とを含み、第１の信号と第２の信号のうちの一方が他方に関し遅延された、イン - バンド - オン - チャンネル放送信号を受信する受信機であって、第１の搬送波を復調して第１の被復調信号を発生させる手段と、複数の副搬送波を復調して第２の被復調信号を発生させる手段と、第１及び第２の被復調信号のうちの一方を他方に関して遅延させる手段と、第１及び第２の被変調信号のうちの一方の劣化を検知する手段と、第１及び第２の被復調信号のうち劣化が検知されない方を選択して出力信号を発生させる手段とより成り、劣化を検知する手段は、第１及び第２の被変調信号のうちの一方のパラメータをチェックして品質測定信号を発生させ、出力信号を発生させる手段は、第１の重み付け係数を第１及び第２の被変調信号のうちの一方に乗算し、また第２の重み付け係数を第１及び第２の被変調信号のうちの他方に乗算する手段と、第１及び第２の重み付け係数を乗算した第１及び第２の被変調信号を加算して出力信号を形成する手段と、劣化を検知する手段に応答して、品質測定信号が所定のしきい値より低いとそれに応答して第１の重み付け係数を第１の値から第２の値へ、また、第２の重み付け係数を第２の値から第１の値へ緩やかに変化させ、品質測定信号が所定のしきい値より高いとそれに応答して第１の重み付け係数を第２の値から第１の値へ、また、第２の重み付け係数を第１の値から第２の値へ緩やかに変化させる手段とを含むことを特徴とする、イン - バンド - オン - チャンネル放送信号を受信する受信機も提供される。
【０００７】
【好ましい実施例の説明】
図１-９、特に図１を参照して、図示のシステム１００は音声ラジオ放送システムの断続的中断を緩和するシステムである。従来より、ＦＭラジオは、完全なステレオフォニックからモノラル音声に切り換えることによってフェージング又は部分的中断の影響を緩和する。副搬送波上で変調されるステレオ情報はベースバンドのモノラル情報と比較すると所与の品質レベルで復調するには高い信号対雑音比を必要とするため、ある程度の緩和効果が得られる。しかしながら、ベースバンドがかなり欠落することにより音声信号の受信にギャップが生じる「中断」が存在することがある。システム１００は、従来のアナログ放送システムにおけるこの後者のタイプの放送中断の影響を緩和するように設計されたものであり、かかる放送中断が断続的なものであって数秒以上は継続しないデジタル音声放送（ＤＡＢ）システム用として特に使用される。この緩和効果を得るため、冗長的な音声内容を有する第２の信号が主ラジオ信号と同時に放送される。
【０００８】
ここで特に重要なことは、第２の信号に主放送信号に関してかなりの遅延が導入されることである。その遅延はＤＡＢシステムのデジタル処理により発生する処理遅延と比べて著しく大きく、２.０秒以上、好ましくは３.０−５.０秒の範囲にある。
【０００９】
従って、システム１００では、音声信号ソース１１０は結合ライン１１２を介して送信機サブシステム１２０へ出力を供給する。この送信機サブシステム１２０は、音声ソース信号を受けて搬送波信号１６２を変調することによりライン１６３上に被変調主放送信号を供給する変調器１６０を有し、この被変調主放送信号は加算器１６８を介して出力増幅器１７０に結合される。搬送波信号１６２はＡＭまたはＦＭ周波数バンドの何れかの無線周波数信号でよい。音声信号ソース１１０はまた遅延回路１１６へ出力１１４を供給するが、この遅延回路１１６はこの音声信号へ少なくとも２秒の遅延を与える。遅延回路１１６の出力は送信機サブシステム１２０の変調器１６４と結合され、この変調器は結合された第２の搬送波信号１６６を変調する。第２の搬送波信号１６６は所定の放送信号スペクトル内の副搬送波である。変調器１６４へ供給される音声信号は変調器１６０へ送られるものと同一であるがその信号に関して遅延されているにすぎないため、変調器１６４の被変調出力は遅延された冗長信号であり、その冗長信号が結合ライン１６５により加算器１６８に結合される。その後、変調器１６０と１６５の結合出力が送信機サブシステム１２０の出力増幅器１７０へ結合された後、放送アンテナ１７２へ結合される。
【００１０】
受信機サブシステム１４０は、送信機のアンテナ１７２から送信される信号を受信するためのアンテナ１４２を有する。アンテナ１４２が受信する信号は、受信機サブシステム１４０のフロントエンド増幅器−同調回路１４４に結合される。被変調主音声放送信号は結合ライン１４６により主復調器１８０に結合されるが、被変調遅延冗長音声放送信号は結合ライン１４８により第２の復調器１８２に結合される。主復調器１８０は従来と同様に音声ソース信号を復元し、この復元した信号を遅延回路１８４へ結合する。遅延回路１８４は復元した主音声信号に所定の遅延を導入して出力回路１５０に結合する。遅延回路１８４により導入される遅延は遅延回路１１６により与えられた遅延とほぼ等しい。遅延回路１８４は主音声信号と冗長音声信号の間の時間関係を元に戻すためのものであるため、２つの平行する通信経路の一方または他方にいかなる他の処理遅延が導入されているかにより遅延回路１１６により導入される遅延よりもわずかに大きいかまたは小さい遅延を導入する。
【００１１】
遅延回路１１６、１８４により導入される遅延は、平行な放送経路における中断が実質的に互いに無関係であるように十分に長いものでなければならず、かかるダイバーシティ後の放送中断の確率はそのダイバーシティのない放送中断の確率の二乗である。遅延時間量は、大きなチャンネルロスによる放送中断の自己相関関数を知ることにより決定可能である。この自己相関関数は、下式で表わされる：
Ｒ（τ）＝Ｅ｛ｘ（ｔ）・ｘ（ｘ−τ）｝（１）
上式において、ｘ（ｔ）は、チャンネルロス時は「１」が、またチャンネルがクリアな時は「０」が与えられるように、チャンネルロスの確率過程として定義され、τはこれら２つの信号の間のダイバーシティ遅延時間オフセットである。ダイバーシティのない放送中断の確率は、下式で表わされる：
ｐ＝Ｅ｛ｘ（ｔ）｝（２）
この自己相関関数は、ダイバーシティによる改善後のチャンネル放送中断の確率を時間オフセットの関数で表わしたものである。実用上の観点から、ダイバーシティ遅延時間オフセットは、主信号のロスを検知し主信号から冗長信号への切り換えを行えるに十分な大きさでなければならない。しかしながら、ダイバーシティ遅延時間オフセットは、受信機サブシステムを所望のチャンネルに迅速に同調するための聴取者の安定性を損なうほど大きなものとすることはできない。
【００１２】
非干渉状態の下で、復元された主音声信号は遅延回路１８４で遅延された後、ブレンド回路サブシステム１３５を介して音声出力回路１５０へ結合される。ブレンド回路サブシステム１３５は、主音声信号と冗長音声信号を組み合わせるための適当な重み付けを行う。主音声信号は遅延回路１８４から乗算器１９４へ結合されるが、この乗算器はブレンド制御器１９０から結合ライン１９２を介して受取る重み付け係数により重み付けを行う。乗算器１９４により重み付けされた遅延主音声信号は重み付けされた冗長音声信号と加算器２００において結合されるが、この冗長音声信号は非干渉期間の間は「０」に等しい値を有する。出力増幅器１５２はスピーカ１５４、１５６を駆動する。以下のパラグラフで説明するように、主音声信号は、事実、デジタル的に送信されるかあるいは従来のＦＭ多重放送手段により送信されるステレオ音声信号である。かかる環境下において、左右両方の音声チャンネルは回路１８４で遅延された後、回路１９４で重み付けされ、加算器２００において適当に重み付けされた冗長信号と組み合わされる。加算器２００から、２つのチャンネルは増幅され、スピーカ１５４、１５６で表わす出力回路１５０の適当なスピーカに結合される。
【００１３】
復調器１８０の回路は、受信主音声信号の劣化を検知する回路１８１を有する。換言すると、この復調回路１８０は受信主音声信号の品質を測定する回路を具備するが、この品質測定には信号対雑音比、信号出力レベル、デジタル信号の場合はビットエラーレート及びサイクリック冗長チェックの結果のような１又２以上のパラメータの測定が含まれる。品質測定回路１８１の出力信号はライン１８６を介してブレンド制御回路ブロック１９０に送られるが、この出力はフェージング又は中断が検知される時は所定の値より低い。オプションとして、復調器回路１８２には、受信冗長音声信号の品質をモニターして品質測定信号出力をライン１８８を介してブレンド制御回路ブロック１９０へ送る劣化検知回路１８３を設けてもよい。ブレンド制御回路ブロック１９０は、復元遅延主音声信号と復元遅延冗長音声信号の差し換えを制御する重み付け係数をライン１９２上に出力する。ブレンド制御回路ブロック１９０から出力される重み付け係数は加算器１９６に結合されるが、この重み付け係数を「１」から差し引くと適当な重み付け係数が得られ、この適当な重み付け係数は復調器回路１８２により供給される復元遅延冗長音声信号と結合される。従って、干渉が検知されない場合、ブレンド制御回路ブロック１９０は重み付け係数「１」を出力することになり、このため加算器１９６の出力は「０」となって、乗算器１９８で復元遅延冗長音声信号と結合される。重み付け係数が「０」であるため、加算器２００において主音声信号に混合される冗長信号はゼロである。
【００１４】
ライン１８６上の品質測定信号が検知した劣化が十分大きいことを指示する場合、すなわち信号品質が所定のしきい値以下である場合、ブレンド制御回路ブロック１９０は重み付け係数を「１」から「０」へ変化させるが、その変化は所定の時間にわたって生じる滑らかな変化である。その所定時間はほぼ０．２５−１．５秒の範囲であろう。従って、この変化時、主音声信号がフェードアウトすると共に冗長信号がフェードインするため、遅延冗長音声信号が残りの放送中断時間の間遅延主音声信号に完全に取って代わることになり、その後ライン１８６上の品質測定信号に応答してブレンド制御回路ブロック１９０はその重み付け係数を「０」から「１」へ変化させる。「１」から「０」へ又は「０」から「１」への変化は、ユーザーがクリックまたは他の音声夾雑物に気付くのを回避するように同一の所定時間にわたって滑らかに行われる。重み付け係数の最大値と最小値の間で滑らかな変化を実現するためには、正弦伝達関数を用いるとよい。主信号は、音声出力回路に結合される前に回路１８４により遅延されるため、品質測定回路１８１は主通信経路における放送中断を事実上予知できる。かかる放送中断が検知された後、冗長音声信号をブレンドインするため数秒の時間がある。
【００１５】
図２Ａは、送信される主音声信号と冗長音声信号のタイミングを表わす。主音声信号２１０と冗長音声信号２２０を時間を横軸として示す。冗長音声信号は主音声信号と同一であるが、垂直の基準線２１３及び２１５で示すように、遅延されており、時間遅延期間を２１２で示す。上述したように、時間遅延期間２１２は２.０秒よりも長い。
【００１６】
図２Ｂは、時間セグメント２３０が中断と考えるに十分な干渉又はフェージングを受けた、主音声信号２１０と、遅延された冗長音声信号２２０とを示す。主音声信号２１０に関する冗長音声信号２２０の時間ダイバーシティ遅延により、中断期間２３０内の主音声信号２１０の部分は冗長音声信号２２０の音声セグメント２４０に対応する。図２Ｃに示すように、主音声信号２１０が処理されると、信号の中断時間セグメント２３０は、上述したように、遅延回路１８４による時間遅延の後ユーザーにより聴き取られる。しかしながら、ブレンド回路１３５がこの中断を検知して応答するため、冗長音声信号２２０の時間セグメント２４０が主音声信号にブレンドインされて複合音声信号２２５が形成される。この複合音声信号は、冗長音声信号２２０が差し換えられる時間セグメント２４０を除き主音声信号２１０により構成されている。
【００１７】
システム１００の１つの用途は、図３に示すように、イン-バンドデジタル音声放送がＦＭ被変調搬送波の両側に位置する９５個の直交周波数分割被変調副搬送波上で変調されるＩＢＯＣＤＡＢである。図３は、ＦＭ変調された放送信号２４１と、ＩＢＯＣＤＡＢ信号２４２及び２４４の電力スペクトル密度を表わす。デジタル音声放送の９５個の副搬送波は、上方及び下方の側波帯においてＦＭ中心周波数から１３０乃至１９９ｋＨｚ離れたスペクトラムにある。デジタル音声送信を行うため、図１のブロック図は図４及び６に示すようにデジタル符号化及び復号を行うように変形される。
【００１８】
図４に示すように、音声信号ソース１１０はライン１１４上に音声信号を供給して遅延回路１１６に結合し、この信号は上述したように変調器１６４へ送られる。デジタル音声放送システムのこのバージョンにおいて、冗長音声信号はＦＭ被変調信号であり、この信号は必要に応じてデジタル音声受信機により遅延され損傷状態のデジタルデータに差し換えられる。ライン１１２上の主音声信号は、デジタルエンコーダ１２２に結合される。使用する特定のデジタル符号化及び圧縮方式は本明細書で説明する発明思想にとっては重要でなく、インターリービング(interleaving)、コンボリューションナルコーディング(convolutional coding)及びフォワードエラー補正(forward error correction)方式のような従来のデジタル送信技術でよい。ライン１２４上のデジタル符号化された信号出力は変調器１６０に結合され、そこで複数の副搬送波の各々の上で所定数のビットが変調される。
【００１９】
受信機では、遅延されたＦＭ多重ステレオ放送信号である受信冗長ラジオ信号が上述したように処理される。図６に示すように、主音声信号は復調器１８０に結合され、そこから遅延回路１８４へ送られた後、デジタルデコーダ１８５へ結合される。デジタルデコーダ１８５は、フォワードエラー補正デコーダだけでなくデインターリーバ(de-interleaver)を含んでも良い。デジタルデコーダブロック１８５内でエラー補正及び検知を含む復号プロセスの後、信号はデジタル−アナログコンバーター１８７によりアナログ音声信号に変換され、そこから、上述したように処理される。
【００２０】
ブレンド回路サブシステム１３５にそれぞれ結合する前の主音声信号経路と冗長音声信号経路の時間遅延を等価的にすることが重要であるため、またＩＢＯＣＤＡＢシステムのデジタル処理回路において幾分かの遅延が導入されるため、冗長音声信号経路においてこれらの遅延を別個に補償することが望ましい。図５に示すように、音声信号ソース１１０からの音声信号は結合ライン１１２によりデジタルエンコーダに結合され、そこから上述したように結合ライン１２４によって変調器１６０に結合される。しかしながら、アナログ音声信号が遅延回路１１６を介して変調器１６４へ直接結合されるのとは対照的に、図５の回路はデジタル音声信号を結合ライン１２５を介してデジタルデコーダ１２６に結合する。このデジタルデコーダ１２６は、主音声信号に使用するデコーダ１８５と同一の復号機能を取り込んだものであり、図６のブロック１８７で表わすデジタル−アナログ変換機能も含んでいる。従って、冗長音声信号は主音声信号と同じ処理遅延に曝されるが、これらの遅延はその後遅延回路１１６又は１８４の何れにおいても補償する必要はない。かかる処理遅延が不変であれば、遅延回路１８４により導入される遅延を減少させることによって補償し、これにより主音声信号を冗長音声信号と時間的に整列させることができる。
【００２１】
冗長音声信号ソースを提供する別の方式を、図７に示す信号スペクトルで表わす。特定のＦＭチャンネルでは、信号スペクトル２４６及び２４８はＦＭステレオ左＋右（Ｌ＋Ｒ）及び左−右（Ｌ−Ｒ）信号の各々の信号スペクトルを表わす。そのスペクトルから離れた所に補助通信許可（ＳＣＡ）信号の信号スペクトルがあり、この副搬送波は主ラジオ信号のようなＤＡＢ信号で変調されている。ＳＣＡ信号スペクトルは、ＦＭ中心周波数から５３ｋＨｚ離れている。ＩＢＯＣＤＡＢシステムのように、アナログステレオ放送を利用して、所定遅延後に送信されて遅延冗長音声信号を形成する冗長音声情報を形成することができる。
【００２２】
先に概説した時間ダイバーシティ方式は、非ＩＢＯＣＤＡＢシステムに利用してもよい。デジタル放送スペクトルが従来のアナログＦＭ放送局とは別個のデジタルだけのシステムでは、図８に示すように高いデーターレートの主ＤＡＢ信号スペクトル２５４に、それから離れており低いデーターレートの別個の冗長信号スペクトル２５６が提供される。この冗長ＤＡＢ信号はＩＢＯＣシステムと同様に主ＤＡＢ信号に関して遅延され、アナログＦＭはデジタル信号に関して時間遅延される。ここで、デジタル冗長信号は主デジタル信号に関して遅れている。両方の信号は例えば符号化、インターリービング、デインターリービング、フォワードエラー補正復号及びデジタル−アナログ変換の際処理遅延を受ける。さらに、２つの平行する通信経路の間において所望の非相関関係を得べく十分な時間ダイバーシティーを実現するためには、２.０乃至５.０秒の遅延を付加する。冗長デジタル音声信号は定期的且つ短時間の間利用されるにすぎないため、忠実度とデーターレートの間で経済的なトレードオフを得ることが可能である。従って、聴取者は冗長信号のブレンド期間音声品質が一時的に劣化したことを検知する場合もあろうが、主データ信号と冗長データ信号の間の交代時に中断や何らかの望ましくない音響夾雑物を聴き取ることはない。
【００２３】
上述したように、時間ダイバーシティー方式のさらに別の用途は、従来式ＦＭ放送において中断に対する抵抗力を向上させることである。かかる方式では、図９に示す放送スペクトルが、本発明では冗長音声信号を運ぶＳＣＡ信号スペクトル２５０だけでなく従来のステレオ信号スペクトル２４６、２４８を提供する。この方式では、ＦＭステレオ放送は主音声信号であって遅延なしに送信されるが、ＳＣＡ副搬送波上で変調される冗長情報は約２.０乃至５.０秒の範囲にある時間だけ遅延される。
【００２４】
主音声信号がアナログ信号またはデジタル信号のいずれの信号として放送されるかとは無関係に、放送中断の影響を緩和する鍵は、２つの送信チャンネルがフェージングまたは中断に関して統計的に非相関関係になるように主信号から十分な大きさの遅延を冗長信号に与えて放送することである。この遅延時間の１つの制約は、この遅延時間が１つの局から別の局への同調に与える影響である。遅延時間に制約を与えるだけでなく、冗長信号を同調インターバルの間に差し換えるとその制約を克服できる。また、冗長音声信号を緩和プロセスの間主信号に差し換える方式も重要である。上述したように、システム１００は、冗長信号が音声出力回路の入力にブレンドインされる間に、「まもなく劣化する」主信号がブレンドアウトされる、滑らかな移行を可能にする。主音声信号は２.０秒より長い時間遅延されているため、システム１００は聴取者がそれを検知するよりもかなり前に主信号のフェージング又は中断を検知するため、冗長信号への滑らかで比較的緩やかな移行のための時間が与えられる。かかる移行は断続的且つ短期間に行われるため、冗長信号の品質は主信号と同じレベルである必要はない。ＩＢＯＣＤＡＢシステムのこの例では、冗長信号は低品質の従来のＦＭ放送信号又は１つ又は２以上のＳＣＡ副搬送波もしくは他の特に割り当てた副搬送波上で変調された低いデーターレートのデジタル信号である。従来のアナログＦＭ放送信号の場合、それはＳＣＡ副搬送波上で変調される冗長アナログ信号によりバックアップすることが可能である。以上の説明はＦＭ信号スペクトルの放送に焦点を合わせているが、時間ダイバーシティー及びブレンド機能はＡＭバンドにおける送信、特に従来のアナログＡＭ放送を同じ音声情報のデジタル放送を行うため冗長音声信号として用いるＡＭバンドのデジタル音声放送にも同様に利用可能である。
【００２５】
音声ラジオ放送の断続的中断の影響を緩和する方法を実施するにあたり、以下のステップを実行する。
【００２６】
音声信号を用意し、少なくとも１つの無線周波数信号をこれにより変調する。放送がデジタルラジオ放送を意図している場合、変調ステップには音声信号のデジタル符号化ステップが含まれるであろう。デジタルかまたは音声かとは無関係に、かかる信号を主音声信号と考える。
【００２７】
第１の時間遅延を音声信号に導入して遅延された冗長音声信号を形成する。遅延冗長音声信号はアナログ信号又はデジタル信号であり、デジタル信号を用いる場合、主信号よりも低いデーターレートを有する。第１の無線周波数信号の副搬送波である第２の無線周波数信号は、遅延冗長音声信号で変調される。被変調主音声信号及び被変調冗長音声信号を受信し、それぞれの音声信号を復元する。
【００２８】
主音声信号情報を運ぶ少なくともラジオ信号の品質測定を行う。品質測定には信号対雑音比、ビットエラーレート、信号出力レベル及びサイクリック冗長チェックの結果のようなパラメータの測定値が含まれる。
【００２９】
復元した主音声信号に第２の所定時間遅延を導入して、遅延された主音声信号を形成する。この第２の所定時間遅延は第１の所定時間遅延とほぼ等しいため、主音声信号と遅延冗長音声信号が時間的に整列する。時間遅延はほぼ２.０乃至５.０秒の範囲の時間から選択する。
【００３０】
第１の重み付け係数を決定する。この係数は品質測定値が少なくとも所定のしきい値と同じくらいの場合は１.０に等しく、品質測定値が所定のしきい値よりも小さくて信号のフェージングまたは中断を示す時は所定時間にわたって０.０の値に緩やかに変化する。
【００３１】
第２の重み付け係数を決定する。この係数は品質測定値が少なくとも所定のしきい値と同じくらいの時は０.０に等しく、品質測定値が所定のしきい値よりも小さいときは所定時間にわたって１.０の値に緩やかに変化する。第１の重み付け係数と遅延主音声信号を組み合わせ、第２の重み付け係数と遅延冗長音声信号を組み合わせる。
【００３２】
重み付けした遅延主冗長信号を重み付けした遅延冗長音声信号と組み合わせて、複合音声信号を形成する。
【００３３】
最後に、この複合音声信号を音声出力回路に結合する。
【００３４】
上述した方法は、特に、音声ソース信号を無線周波数信号の変調に用いる前に最初にデジタル符号化するため、デジタル音声放送に利用することができる。その無線周波数信号には、ＦＭ放送信号スペクトルの中心周波数からほぼ１３０−１９９ｋＨｚの範囲内で隔たった１又は２以上の副搬送波が含まれる。第２の無線周波数信号は従来のアナログＦＭ多重ステレオ信号スペクトルの１つの副搬送波を構成し、上述したようにその後遅延される。あるいは、冗長音声情報をＦＭ放送信号スペクトルのＳＣＡ副搬送波上で変調するか、又は、主デジタル音声信号を主デジタル音声放送又は従来のアナログＦＭ音声放送のための冗長信号としてＳＣＡ信号スペクトル内の１又は２以上の無線周波数信号上で変調してもよい。
【００３５】
本発明を特定の態様及び実施例につき説明したが、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく上述した例とは別の種々の変形例及び設計変更が可能であり、等価的な構成要素を図示説明したものに置き換えることが可能であり、ある特定の特徴部分を他の特徴部分とは無関係に利用し、場合によっては構成要素の特定の位置を逆転又は挿入することが可能であり、これら全ては頭書の特許請求の範囲において定義された本発明の精神または範囲から逸脱することなしに行えることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回路図。
【図２Ａ】本発明の１つの局面を示すタイミング図。
【図２Ｂ】本発明の１つの局面を示すタイミング図。
【図２Ｃ】本発明の１つの局面を示すタイミング図。
【図２Ｄ】本発明の１つの局面を示すタイミング図。
【図３】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スペクトルを示す図。
【図４】本発明のデジタル用送信サブシステムの一部を示す回路図。
【図５】本発明のデジタル用送信サブシステムの一部の別の構成を示す回路図。
【図６】本発明のデジタル用受信機サブシステムの一部を示す回路図。
【図７】本発明の別の例の信号スペクトルを示す図。
【図８】非バンド-オン-チャンネルデジタル音声放送システムの信号スペクトルを示す図。
【図９】本発明の純粋にアナログ用の例のスペクトルを示す図である。

Claims

各チャンネルがアナログ音声信号により変調される少なくとも１つの搬送波信号と、該アナログ音声信号のデジタル表示信号により変調される複数の副搬送波とを含むイン-バンド-オン-チャンネルデジタル音声放送方式における断続的中断を緩和する方法であって、
（ａ）少なくとも１つの搬送波信号の変調前にアナログ音声信号に所定の第１の時間遅延を導入してアナログ音声信号をデジタル表示信号に関し遅延させ、
（ｂ）少なくとも１つの被変調搬送波信号と被変調副搬送波の両方を受信して、遅延されたアナログ音声信号と、デジタル表示信号とを復元し、
（ｃ）復元したデジタル表示信号が所定のレベル劣化するのを検知し、
（ｄ）復元したデジタル表示信号に、所定の第１の時間遅延にほぼ等しい所定の第２の時間遅延を導入した後、遅延されたデジタル表示信号を主音声信号に変換し、
（ｅ）復元したデジタル表示信号の所定レベルの劣化を検知すると、主音声信号の代わりに復元した遅延されたアナログ音声信号を差し換えるステップより成り、
ステップ（ｃ）はデジタル表示信号の品質をチェックして品質測定信号を発生させるステップを含み、
ステップ（ｅ）は、
第１の重み付け係数を主音声信号に乗算し、また第２の重み付け係数を復元した遅延されたアナログ音声信号に乗算し、
第１及び第２の重み付け係数をそれぞれ乗算した主音声信号及びアナログ音声信号を加算し、
品質測定信号が所定のしきい値より低いとそれに応答して第１の重み付け係数を第１の値から第２の値へ、また、第２の重み付け係数を第２の値から第１の値へ緩やかに変化させ、
品質測定信号が所定のしきい値より高いとそれに応答して第１の重み付け係数を第２の値から第１の値へ、また、第２の重み付け係数を第１の値から第２の値へ緩やかに変化させるステップを含むことを特徴とする断続的中断の緩和方法。
ステップ（ｃ）はデジタル表示信号の信号対雑音比、ビットエラーレート、信号出力レベル及びサイクリック冗長チェックよりなる群から選択した１又は２以上のパラメータに基づきデジタル表示信号の品質をチェックすることを特徴とする請求項１の方法。
第１の時間遅延は２ . ０乃至５ . ０秒であることを特徴とする請求項１の方法。
第１及び第２の重み付け係数の第１の値は１．０、第２の値は０．０であることを特徴とする請求項１の方法。
各チャンネルがアナログ音声信号により変調される少なくとも１つの搬送波信号と、該アナログ音声信号のデジタル表示信号により変調される複数の副搬送波とを含むイン - バンド - オン - チャンネルデジタル音声放送方式における断続的中断を緩和するシステムであって、
（ａ）少なくとも１つの搬送波信号の変調前にアナログ音声信号に所定の第１の時間遅延を導入してアナログ音声信号をデジタル表示信号に関し遅延させる手段と、
（ｂ）少なくとも１つの被変調搬送波信号と被変調副搬送波の両方を受信して、遅延されたアナログ音声信号と、デジタル表示信号とを復元する手段と、
（ｃ）復元したデジタル表示信号が所定のレベル劣化するのを検知する手段と、
（ｄ）復元したデジタル表示信号に、所定の第１の時間遅延にほぼ等しい所定の第２の時間遅延を導入した後、遅延されたデジタル表示信号を主音声信号に変換する手段と、
（ｅ）復元したデジタル表示信号の所定レベルの劣化を検知すると、主音声信号の代わりに復元した遅延されたアナログ音声信号を差し換える手段とより成り、
劣化を検知する手段はデジタル表示信号の品質をチェックして品質測定信号を発生させ、
信号を差し換える手段は、
第１の重み付け係数を主音声信号に乗算し、また第２の重み付け係数を復元した遅延されたアナログ音声信号に乗算する手段と、
劣化を検知する手段に応答して、品質測定信号が所定のしきい値より低いと第１の重み付け係数を第１の値から第２の値へ、また、第２の重み付け係数を第２の値から第１の値へ緩やかに変化させ、品質測定信号が所定のしきい値より高いとそれに応答して第１の重み付け係数を第２の値から第１の値へ、また、第２の重み付け係数を第１の値から第２の値へ緩やかに変化させる手段とを含むことを特徴とする断続的中断の緩和システム。
劣化を検知する手段は、デジタル表示信号の信号対雑音比、ビットエラーレート、信号出力レベル及びサイクリック冗長チェックよりなる群から選択した１又は２以上のパラメータに基づきデジタル表示信号の品質をチェックすることを特徴とする請求項５のシステム。
第１の時間遅延は２ . ０乃至５ . ０秒であることを特徴とする請求項５のシステム。
第１及び第２の重み付け係数の第１の値は１．０、第２の値は０．０であることを特徴とする請求項５のシステム。
放送すべき第１の信号により変調される第１の搬送波と、第１の搬送波に関して上方及び下方の側波帯に位置し放送すべき第２の信号により直交周波数分割変調される複数の副搬送波とを含み、第１の信号と第２の信号のうちの一方が他方に関し遅延された、イン-バンド-オン-チャンネル放送信号を受信する方法であって、
第１の搬送波を復調して第１の被復調信号を発生させ、
複数の副搬送波を復調して第２の被復調信号を発生させ、
第１及び第２の被復調信号のうちの一方を他方に関して遅延させ、
第１及び第２の被変調信号のうちの一方の劣化を検知し、
第１及び第２の被復調信号のうち劣化が検知されない方を選択して出力信号を発生させるステップより成り、
劣化を検知するステップは、第１及び第２の被変調信号のうちの一方のパラメータをチェックして品質測定信号を発生させるステップを含み、
出力信号を発生させるステップは、
第１の重み付け係数を第１及び第２の被変調信号のうちの一方に乗算し、また第２の重み付け係数を第１及び第２の被変調信号のうちの他方に乗算し、
第１及び第２の重み付け係数を乗算した第１及び第２の被変調信号を加算して出力信号を形成し、
品質測定信号が所定のしきい値より低いとそれに応答して第１の重み付け係数を第１の値から第２の値へ、また、第２の重み付け係数を第２の値から第１の値へ緩やかに変化させ、
品質測定信号が所定のしきい値より高いとそれに応答して第１の重み付け係数を第２の値から第１の値へ、また、第２の重み付け係数を第１の値から第２の値へ緩やかに変化させるステップを含むことを特徴とする、イン - バンド - オン - チャンネル放送信号を受信する方法。
劣化を検知するステップは、第１及び第２の被変調信号のうちの一方の信号対雑音比、ビットエラーレート、信号出力レベル及びサイクリック冗長チェックよりなる群から選択した１又は２以上のパラメータに基づき品質をチェックすることを特徴とする請求項９の方法。
第１の時間遅延は２ . ０乃至５ . ０秒であることを特徴とする請求項９の方法。
第１及び第２の重み付け係数の第１の値は１．０、第２の値は０．０であることを特徴とする請求項９の方法。
放送すべき第１の信号により変調される第１の搬送波と、第１の搬送波に関して上方及び下方の側波帯に位置し放送すべき第２の信号により直交周波数分割変調される複数の副搬送波とを含み、第１の信号と第２の信号のうちの一方が他方に関し遅延された、イン - バンド - オン - チャンネル放送信号を受信する受信機であって、
第１の搬送波を復調して第１の被復調信号を発生させる手段と、
複数の副搬送波を復調して第２の被復調信号を発生させる手段と、
第１及び第２の被復調信号のうちの一方を他方に関して遅延させる手段と、
第１及び第２の被変調信号のうちの一方の劣化を検知する手段と、
第１及び第２の被復調信号のうち劣化が検知されない方を選択して出力信号を発生させる手段とより成り、
劣化を検知する手段は、第１及び第２の被変調信号のうちの一方のパラメータをチェックして品質測定信号を発生させ、
出力信号を発生させる手段は、
第１の重み付け係数を第１及び第２の被変調信号のうちの一方に乗算し、また第２の重み付け係数を第１及び第２の被変調信号のうちの他方に乗算する手段と、
第１及び第２の重み付け係数を乗算した第１及び第２の被変調信号を加算して出力信号を形成する手段と、
劣化を検知する手段に応答して、品質測定信号が所定のしきい値より低いとそれに応答して第１の重み付け係数を第１の値から第２の値へ、また、第２の重み付け係数を第２の値から第１の値へ緩やかに変化させ、品質測定信号が所定のしきい値より高いとそれに応答して第１の重み付け係数を第２の値から第１の値へ、また、第２の重み付け係数を第１の値から第２の値へ緩やかに変化させる手段とを含むことを特徴とする、イン - バンド - オン - チャンネル放送信号を受信する受信機。
劣化を検知する手段は、第１及び第２の被変調信号のうちの一方の信号対雑音比、ビットエラーレート、信号出力レベル及びサイクリック冗長チェックよりなる群から選択した１又は２以上のパラメータに基づき品質をチェックすることを特徴とする請求項１３の受信機。
第１の時間遅延は２ . ０乃至５ . ０秒であることを特徴とする請求項１３の受信機。
第１及び第２の重み付け係数の第１の値は１．０、第２の値は０．０であることを特徴とする請求項１３の受信機。