ボクにもわかる地上デジタル - 地デジ方式編 - OFDM
(作成:2004年09月) 地デジTopへ戻る
(更新:2005年03月)
シンボル間干渉
まず、シンボルレート6Mspsのデジタル信号を電波で送ろうとした場合につい
て考えて見ます。この場合のシンボルの長さは、僅か0.17usです。
ここから、僅かに遅延した電波が混入したとします。この場合、下図のよう
にシンボルの一部が干渉してしまいます。
｜ ｜ ｜0.17us｜ ｜ ｜ ｜ ｜
｜ ｜ ｜ ｜ ｜ ｜ ｜ ｜
放
送 ／￣￣￣＼＿＿＿／￣￣￣￣￣￣￣＼＿＿＿／￣￣￣＼＿＿＿／￣
｜ ｜ ｜ ｜ ｜ ｜ ｜ ｜
遅
延 →／￣￣￣＼＿＿＿／￣￣￣￣￣￣￣＼＿＿＿／￣￣￣＼＿＿＿／
(1/4)
｜ ｜ ｜ ｜ ｜ ｜ ｜ ｜
合
成 ××￣￣××＿＿××￣￣￣￣￣￣××＿＿××＿＿××＿＿××
一般に、この干渉はシンボルの長さの1/4まで許容できる場合が多いので、
干渉波の遅延は、以下のようになります。
許容遅延距離 ＝ 光速 × シンボル長 ／ ４
＝ 300[Mm/s]×0.17[us]／ ４
＝ 12.5[m]
つまり、放送波と遅延波に12.5m以上の差があれば、シンボル間干渉が発生し
電波を受信しても、正しいデータが復調できなくなるのです。
放送局からの距離を考えれば、12.5mの耐干渉能力は、全く、意味が無いこと
が理解できると思います。
マルチキャリア伝送
シンボルレートを下げる方法の一つとして、マルチキャリア伝送があります。
これは、情報を１つのキャリア(電波)で送るのではなく複数のキャリアで送
る方法です。例えば、6Mspsの情報を6000個のキャリアに分けた場合、一つの
キャリアは1Kspsのシンボルレートになり、75kmもの遅延が許されるのです。
直交周波数多重変調(OFDM)方式の原理
マルチキャリア伝送の中で、キャリアの周波数間隔を最小かつ、互いのキャ
リアが干渉しない間隔にしたものを直交周波数多重(ＯＦＤＭ)といいます。
この干渉しない最小間隔とは、キャリアのシンボルレートに一致します。
つまり、上記の例では、1KHz間隔になりますので、マルチキャリアの合計の
帯域幅は6MHzとなります。
シングル ┌────────────────┐
キャリア │ │
(例) │ │
───┴────────────────┴───
｜ ｜
｜← 6MHz →｜
マルチ ｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜ 6000本の
キャリア │｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜ マルチキャリア
(例) ｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜ (図の都合で数は省略)
───┴┴┴┴┴┴┴┴┴┴┴┴┴┴┴┴┴┴───
｜ ｜
｜ ｜
｜← 1kHz×6000＝6MHz →｜
復調方法
復調とは、ＯＦＤＭ信号内の情報を取り出すことです。
説明を分かりやすくするため各キャリアが０の時は消えて１の時に現れると
します。つまり、１シンボルで6000ビットが送れることになります。
上図のような周波数でイメージすれば、０と１は明確ですが、実際の信号は、
１の信号の周波数の波形を全て合算したものになり、０と１を明確に取り出
すことが出来ません。しかし、周波数では、０と１が明確なわけですから、
実際の信号を周波数に変換してやれば、上図のようなイメージの信号が出て
くることになります。
つまり、ＯＦＤＭの復調は、ＯＦＤＭ信号を周波数領域に変換することで、
復調が可能になるのです。この時、周波数変換は、各キャリアが分別できる
よう１シンボル区間を6000ポイント分割して6000ポイント分をＦＦＴと呼ば
れる高速フーリエ変換を行えば、6000キャリア分の０と１の信号が取り出せ
ることになります。
サブキャリアの変調方式
地上デジタル放送のＯＦＤＭのサブキャリアは64QAMで変調されます。詳しく
は、「方式編-変調方式」で説明しています。
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