JP2009253838A - Ofdm transmission apparatus and frequency conversion device therefor - Google Patents
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Description
この発明は、ネットワークから取得した映像ストリームをOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex )変調して再送信するOFDM送信装置とその周波数変換装置に関する。 The present invention relates to an OFDM transmission apparatus and a frequency conversion apparatus for retransmitting a video stream acquired from a network by performing OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) modulation.
IP(Internet Protocol)ネットワークなどの媒体を介して視聴者にビデオストリームを配信する、いわゆるIPTV(IP Television)サービスが知られている。この種のサービスは次の2つに大きく分けられる。一つはIP−VOD(Video on Demand)、もう一つは地上デジタル−IP再送信も含むIP放送である。種々の形態の視聴サービスがあるなかで、近年、IP再送信システムに関する技術開発が盛んである。 A so-called IPTV (IP Television) service is known that distributes a video stream to a viewer via a medium such as an IP (Internet Protocol) network. This type of service can be broadly divided into the following two. One is IP-VOD (Video on Demand), and the other is IP broadcasting including terrestrial digital-IP retransmission. Among various types of viewing services, in recent years, technological development relating to IP retransmission systems has been active.
この種のシステムは光ファイバ網などの高速ネットワークから取得した映像ストリームをふたたび電波に変換し、局地的なエリア内(個人宅、マンションなど)に再送信する。このようにすることで宅内配線の煩わしさの解消などのメリットを得られる。無線区間の変調方式はいわゆる地上波デジタルテレビション放送と同じくOFDM変調方式が主流であり、宅内設備としてはONU(Optical Network Unit)に接続されるセットトップボックス(STB)がキーデバイスである。 This type of system converts the video stream acquired from a high-speed network such as an optical fiber network into radio waves again and retransmits it within a local area (such as a private house or an apartment). By doing so, it is possible to obtain merits such as elimination of the troublesomeness of home wiring. As in the so-called terrestrial digital television broadcasting, the modulation method in the radio section is mainly the OFDM modulation method, and the set-top box (STB) connected to the ONU (Optical Network Unit) is a key device as in-home equipment.
セットトップボックスはストリーム信号をOFDM変調するために、デジタル/アナログ(D/A)変換部と広帯域の周波数変換器(アップコンバータ)を備える。普通ならばD/A変換部からのアナログ出力をローカル信号とミキシングすることで、所望の帯域にまでアップコンバートする。しかしながらセットトップボックスは24時間連続稼動で使用されるので、部品点数を可能な限り減らして消費電力を抑えたい。直交変調器を用いてローカル信号を直接変調するやり方もあるが、この手法では2系統のD/A変換回路を要するし、これらを精密にバランスさせることも必要になる。
特許文献1、2に周波数変換に関わる技術が開示されているがいずれもOFDM方式を念頭に置くものではなく、アナログの高周波領域における特性の劣化に難がある。セットトップボックスにおける部品点数の削減のためにこれらの技術を適用することは難しい。
以上述べたようにIP再送信の技術分野においては、OFDM送信装置としてのセットトップボックスの部品点数を、特性を劣化させることなく可能な限り減らし、小型化するとともに電力消費量を抑えたいという要求がある。
この発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、特性を劣化させずに構成の簡易化を図ったOFDM送信装置とその周波数変換装置を提供することにある。
As described above, in the technical field of IP retransmission, there is a demand to reduce the number of components of a set-top box as an OFDM transmitter as much as possible without degrading characteristics, to reduce the size and to reduce power consumption. There is.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an OFDM transmission apparatus and a frequency conversion apparatus thereof that can simplify the configuration without degrading characteristics.
上記目的を達成するためにこの発明の一態様によれば、基幹ネットワークから取得したストリーム信号をOFDM変調して局地エリアに電波送信するOFDM送信装置において、前記ストリーム信号に対しISDB−Tに基づく変調前処理を施したデジタルデータを出力する処理回路と、前記デジタルデータをデジタル/アナログ変換してイメージ信号を含むアナログ信号を出力するデジタル/アナログ変換部と、前記イメージ信号のうちキャリア帯域に位置するイメージ信号を通過させる帯域通過フィルタと、前記キャリアごとのイメージ信号を合成して電波送信する無線部とを具備することを特徴とするOFDM送信装置が提供される。 In order to achieve the above object, according to an aspect of the present invention, in an OFDM transmitter that OFDM-modulates a stream signal acquired from a backbone network and transmits the radio signal to a local area, the stream signal is based on ISDB-T. A processing circuit that outputs digital data that has undergone pre-modulation processing, a digital / analog conversion unit that digitally / analog converts the digital data and outputs an analog signal including an image signal, and is located in a carrier band of the image signal There is provided an OFDM transmitter comprising: a band-pass filter that passes an image signal to be transmitted; and a radio unit that synthesizes the image signal for each carrier and transmits the radio wave.
すなわち発明者は、デジタル信号をデジタル/アナログ変換すると、サンプリングクロックの整数倍のところにイメージ信号が出力されることに着目し、この発明をするに至った。この性質を積極的に利用して、デジタル/アナログ変換部から出力されるアナログ信号に含まれるイメージ信号をそのまま利用することによりサンプリング周波数よりも帯域の高い信号を得られる。従ってベースバンド信号を無線帯域にアップコンバートする回路を省略することができ、構成を簡易化させることが可能になる。 That is, the inventor has focused on the fact that when a digital signal is converted from digital to analog, an image signal is output at an integer multiple of the sampling clock, and the present invention has been achieved. By actively using this property and using the image signal included in the analog signal output from the digital / analog converter as it is, a signal having a band higher than the sampling frequency can be obtained. Therefore, a circuit for up-converting the baseband signal to the radio band can be omitted, and the configuration can be simplified.
この発明によれば、特性を劣化させずに構成の簡易化を図ったOFDM送信装置とその周波数変換装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an OFDM transmission apparatus and its frequency conversion apparatus that have a simplified configuration without degrading characteristics.
図1は、この発明に関わるOFDM送信装置の利用の一例を示すシステム図である。図1の映像配信システムはIPネットワーク1000を中核とし、IP放送により番組コンテンツデータをマルチキャスト配信するシステムである。放送局10から電波で放送されたコンテンツデータはそれぞれチューナ30で復調再生されたのちIPデータ化され、複数チャネル分の映像データの多重されたストリームデータがIPネットワーク1000に送出される。これにより地上デジタル−IP再送信をも含むIP放送サービスが実現される。
FIG. 1 is a system diagram showing an example of use of an OFDM transmitter according to the present invention. The video distribution system shown in FIG. 1 is a system that distributes program content data by multicast using IP broadcast with the
同様にコンテンツホルダー20の持つコンテンツデータもIP化されたのちIPネットワーク1000に送出され、IP−VOD形式のサービスが提供される。視聴者の近くのエッジルータ40に届いたIPパケットはIPテレビジョン(IPTV)により取得されてコンテンツ再生される。
Similarly, the content data of the
ところで、エッジルータ40にはPON(Passive Optical Network)技術を利用する光ファイバFが接続され、この光ファイバFはユーザ宅60内のONU7で終端される。ONU7はさらに宅内のセットトップボックス(STB)8に接続され、IP化された映像ストリームはこのSTB8で処理されたのちアンテナ6から電波で再送信される。これによりユーザ宅60内のどこにいてもテレビセット(TV)50による番組視聴が可能になる。STB8はIPネットワーク1000からのストリームデータを電波で再送信する、OFDM送信装置としての位置づけにある。
By the way, an optical fiber F using PON (Passive Optical Network) technology is connected to the
現在、地上波デジタルテレビジョン放送の標準方式はISDB−T(Integrated Services Digital Broadcasting for Terrestrial)であり、欧州と日本においては直交周波数分割多重(OFDM)方式が伝送方式として採用されている。OFDM方式は、広帯域信号を互いに直交する多数の搬送波(以下、キャリアという)で伝送することで、マルチパス伝搬路における耐遅延干渉特性を改善できるなどの特徴を持つ。 At present, the standard system for terrestrial digital television broadcasting is ISDB-T (Integrated Services Digital Broadcasting for Terrestrial), and the orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system is adopted as a transmission system in Europe and Japan. The OFDM scheme has a feature that it is possible to improve delay interference resistance characteristics in a multipath propagation path by transmitting a wideband signal with a large number of carriers orthogonal to each other (hereinafter referred to as carriers).
図2は、図1のSTB8を示す機能ブロック図である。図2において、ONU7からの映像ストリームは、DSP(Digital Signal Processor)などの演算処理回路を含むCPU1によりデジタル信号処理され、メモリ2に書き込まれる。書き込まれたデータは例えば各チャネルごとに対応する複数の処理回路(以下、回路と略称する)31〜3nから読み出され、これによりチャネルごとの映像データが分離される。分離されたデータは変調前処理を施されたのち変調部4に入力される。変調部4は処理後のデータをOFDM変調し、変調信号が無線部5で高周波増幅されてアンテナ6から電波送信される。
FIG. 2 is a functional block diagram showing the STB 8 of FIG. In FIG. 2, a video stream from the ONU 7 is subjected to digital signal processing by a CPU 1 including an arithmetic processing circuit such as a DSP (Digital Signal Processor) and is written in the
図3は、図2のSTB8の要部を示す機能ブロック図である。図3においては直交周波数多重される多数のキャリアのうち1つのキャリアについての構成を示す。図3において、STB8の回路31〜3nはOFDM演算回路100を備え、このOFDM演算回路100によりデータ並べ替え、スクランブル、エラー処理などの、ISDB−Tに準拠する処理がなされる。この変調前処理を施されたデータは変調部4のD/A(デジタル/アナログ)変換回路200において一定レートでサンプリングされてアナログ化され、無線部5の帯域通過フィルタ300で所望帯域の高周波成分が抽出されたのち、図示しない合成部によりキャリア合成されてアンテナ6から再送信される。次に上記構成における作用を説明する。
FIG. 3 is a functional block diagram showing the main part of the STB 8 of FIG. FIG. 3 shows the configuration of one carrier among a number of carriers that are orthogonal frequency multiplexed. In FIG. 3, the
図4は、図3のSTB8における作用を説明するための図である。図4の(通常の信号)に示すように通常のデジタル/アナログ変換処理では、サンプリング周波数fsの1/2の周波数であるナイキスト周波数fNよりも高い帯域を、低域濾波フィルタによりカットすることでイメージ信号を除去するようにしている。 FIG. 4 is a diagram for explaining the operation in STB 8 of FIG. As shown in FIG. 4 (normal signal), in a normal digital / analog conversion process, a band higher than the Nyquist frequency fN, which is a half frequency of the sampling frequency fs, is cut by a low-pass filter. The image signal is removed.
これに対しこの実施形態では、図4の(使用する信号)に示すように、帯域通過フィルタ300の特性を適切に設定することで、複数出現するイメージ信号のうち所望の帯域を積極的に取り出し、これをそのまま一つのキャリア信号として出力する。すなわち、デジタル/アナログ変換回路200の出力から、通常であれば低域濾波フィルタにより取り除いてしまうイメージ信号を、逆に帯域通過フィルタ300を用いて取り出すようにする。このようにすることで、本来のデジタル/アナログ変換回路200のナイキスト周波数よりも高い周波数の信号を簡易な構成で得ることが可能となる。
In contrast, in this embodiment, as shown in FIG. 4 (signals to be used), by appropriately setting the characteristics of the band-
図5は、比較のため既存のSTB8の要部構成を示すブロック図である。図5において、例えばUHF帯を使用する地上デジタル放送では、OFDM変調された信号を470〜770MHz程度の周波数にして扱う必要がある。よって、まず100MSPS程度のデジタル/アナログ変換回路200′により40MHz程度の中間周波数帯域の変調信号を出力する。さらに周波数変換回路400およびローカル発振回路500からなるアップコンバータにより、中間周波数信号を所望の周波数に変換するような構成が一般的である。500MHzの信号であれば、460MHzのローカル信号と掛け合わせて周波数を変換するようにする。その際、デジタル/アナログ変換回路200′の出力側に設けた低域濾波フィルタ600によりイメージ信号が除去される。このような構成では周波数変換回路400およびローカル発振回路500を要するので構成が煩雑になる。
FIG. 5 is a block diagram showing a main configuration of an existing STB 8 for comparison. In FIG. 5, for example, in terrestrial digital broadcasting using the UHF band, it is necessary to handle an OFDM-modulated signal at a frequency of about 470 to 770 MHz. Therefore, first, a modulation signal in an intermediate frequency band of about 40 MHz is output by the digital / analog conversion circuit 200 'of about 100 MSPS. Further, a configuration in which an intermediate frequency signal is converted into a desired frequency by an up-converter including the
これに対しこの実施形態では、図3の構成において例えばサンプリングクロックの2倍の部分に出る信号を用いるのであれば、150MSPSで50MHzの変調波を作ることにより、アップコンバータによる周波数変換を用いずに図5と同様の無線帯域信号を得ることができる。 On the other hand, in this embodiment, if a signal that appears at twice the sampling clock, for example, is used in the configuration shown in FIG. 3, a 50 MHz modulated wave is generated at 150 MSPS without using frequency conversion by an up converter. A radio band signal similar to that shown in FIG. 5 can be obtained.
しかもこの実施形態では、OFDM変調方式の送信機における実施を想定している。周知のようにOFDM変調方式においては、キャリア間の間隔が狭くとも、キャリアごとの伝送レートは低く抑えられる。従ってデジタル/アナログ変換により生じたイメージ信号は、高域側においてもアナログ的な特性の劣化が生じにくい。発明者はこの点に着目し、デジタル/アナログ変換回路200の出力に適切な帯域の帯域通過フィルタ300を接続することで、特性の劣化を伴わずに構成を簡易化したOFDM送信装置を想到するに至った。
In addition, this embodiment assumes implementation in a transmitter of the OFDM modulation scheme. As is well known, in the OFDM modulation scheme, even if the interval between carriers is narrow, the transmission rate for each carrier can be kept low. Accordingly, the image signal generated by the digital / analog conversion is unlikely to deteriorate in analog characteristics even on the high frequency side. The inventor pays attention to this point, and conceives an OFDM transmission apparatus that has a simplified configuration without deterioration of characteristics by connecting a
すなわち発明者は、デジタル信号をデジタル/アナログ変換するとサンプリングクロックの整数倍のところにイメージ信号が出力されることに着目し、この性質を積極的に利用して、デジタル/アナログ変換部から出力されるアナログ信号に含まれるイメージ信号をそのまま利用してサンプリング周波数よりも帯域の高い信号を得られることに想到した。しかもOFDM変調の特性から、アナログ特性の劣化の少ないイメージ信号を得られる。従ってベースバンドを無線帯域にアップコンバートする回路を省略して構成を簡易化できるとともに、特性の劣化も抑圧することが可能になる。これらのことから、特性を劣化させずに構成の簡易化を図ったOFDM送信装置とその周波数変換装置を提供することが可能となる。 In other words, the inventor noticed that when digital / analog conversion of a digital signal is performed, an image signal is output at an integer multiple of the sampling clock, and this characteristic is actively used to output from the digital / analog conversion unit. It was conceived that a signal having a band higher than the sampling frequency can be obtained by using the image signal included in the analog signal as it is. In addition, an image signal with little degradation of analog characteristics can be obtained from the characteristics of OFDM modulation. Therefore, it is possible to simplify the configuration by omitting the circuit for up-converting the baseband to the radio band, and to suppress the deterioration of characteristics. From these facts, it is possible to provide an OFDM transmission apparatus and its frequency conversion apparatus that simplify the configuration without degrading characteristics.
なお、この発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えばSTB8とTV50との間を電波でなく、同軸ケーブルなどにより両者を有線で接続しても良い。その間の変調方式がOFDMであれば同様の作用および効果を得ることができる。
また、図2にはデジタル信号処理をCPU1により行う例を示したが、これに代えてハードウェアロジックのみ、あるいはCPUとハードウェアロジックとの両方を用いても同様の処理を行うことができる。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the STB 8 and the
Although FIG. 2 shows an example in which the digital signal processing is performed by the CPU 1, the same processing can be performed by using only the hardware logic or both the CPU and the hardware logic instead.
また、周波数変換後、周波数変換前の信号の周波数はいずれも上記した数値に限定されるものではない。さらには、OFDM演算回路100で処理され出力される信号の周波数、および帯域通過フィルタ300の周波数を可変する手段を備えても良い。すなわちこの発明は周波数可変型のOFDM送信装置においても適用することができる。
In addition, the frequency of the signal after frequency conversion and before frequency conversion is not limited to the numerical values described above. Furthermore, a means for varying the frequency of the signal processed and output by the OFDM
さらに、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。 Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment.
1000…IPネットワーク、10…放送局、20…コンテンツホルダー、30…チューナ、40…エッジルータ、F…光ファイバ、6…アンテナ、7…ONU、8…セットトップボックス(STB)、50…テレビセット、60…ユーザ宅、1…CPU、2…メモリ、31〜3n…処理回路、4…変調部、5…無線部、100…OFDM演算回路、200…D/A変換回路、300…帯域通過フィルタ 1000 ... IP network, 10 ... broadcasting station, 20 ... content holder, 30 ... tuner, 40 ... edge router, F ... optical fiber, 6 ... antenna, 7 ... ONU, 8 ... set top box (STB), 50 ... TV set , 60 ... user home, 1 ... CPU, 2 ... memory, 31-3n ... processing circuit, 4 ... modulation unit, 5 ... radio unit, 100 ... OFDM arithmetic circuit, 200 ... D / A conversion circuit, 300 ... band pass filter
Claims (2)
前記ストリーム信号に対しISDB−T(Integrated Services Digital Broadcasting for Terrestrial)に基づく変調前処理を施したデジタルデータを出力する処理回路と、
前記デジタルデータをデジタル/アナログ変換してイメージ信号を含むアナログ信号を出力するデジタル/アナログ変換部と、
前記イメージ信号のうちキャリア帯域に位置するイメージ信号を通過させる帯域通過フィルタと、
前記キャリアごとのイメージ信号を合成して電波送信する無線部とを具備することを特徴とするOFDM送信装置。 In an OFDM transmission apparatus that modulates a stream signal acquired from a backbone network and performs radio wave transmission to a local area by OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) modulation,
A processing circuit for outputting digital data obtained by performing modulation preprocessing based on ISDB-T (Integrated Services Digital Broadcasting for Terrestrial) on the stream signal;
A digital / analog conversion section for digital / analog conversion of the digital data to output an analog signal including an image signal;
A band-pass filter for passing an image signal located in a carrier band among the image signals;
An OFDM transmitter comprising: a radio unit that synthesizes image signals for each carrier and transmits radio waves.
前記ストリーム信号に対しISDB−T(Integrated Services Digital Broadcasting for Terrestrial)に基づく変調前処理を施されたデジタルデータをデジタル/アナログ変換して、イメージ信号を含むアナログ信号を出力するデジタル/アナログ変換部と、
前記イメージ信号のうちキャリア帯域に位置するイメージ信号を通過させる帯域通過フィルタとを具備することを特徴とする周波数変換装置。 In a frequency converter used in an OFDM transmitter that modulates a stream signal acquired from a backbone network with OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) and transmits the radio wave to a local area,
A digital / analog converter that digitally / analog-converts digital data subjected to modulation pre-processing based on ISDB-T (Integrated Services Digital Broadcasting for Terrestrial) to the stream signal and outputs an analog signal including an image signal; ,
A frequency converter comprising: a band-pass filter that passes an image signal located in a carrier band among the image signals.
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