JP2000092142A - データ伝送方式 - Google Patents

データ伝送方式

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JP2000092142A
JP2000092142A JP10259016A JP25901698A JP2000092142A JP 2000092142 A JP2000092142 A JP 2000092142A JP 10259016 A JP10259016 A JP 10259016A JP 25901698 A JP25901698 A JP 25901698A JP 2000092142 A JP2000092142 A JP 2000092142A
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Atsushi Miyashita
敦 宮下
Toshiyuki Akiyama
俊之 秋山
Seiichi Sano
誠一 佐野
Hisao Koda
久雄 香田
Itoo Ishida
伊頭男 石田
Hiroyuki Takei
裕之 武居
Tatsuhiro Nakada
樹広 仲田
Nobuo Tsukamoto
信夫 塚本
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Hitachi Denshi KK
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04H20/00Arrangements for broadcast or for distribution combined with broadcast
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    • HELECTRICITY
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/02Channels characterised by the type of signal
    • H04L5/06Channels characterised by the type of signal the signals being represented by different frequencies

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)
  • Reduction Or Emphasis Of Bandwidth Of Signals (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価な発振器を用いても、周波数ずれの発生
をなくし、所定のデータを正常に復調でき、かつ所定の
データに加えて他のデータの伝送をも可能とすることを
目的とする。 【解決手段】 送信側にて、送信する変調された主デー
タに周波数変換情報としてパイロット信号を付加し、受
信側で付加されたパイロット信号を抽出し周波数変換基
準を送信側に一致させるとともに、副データで変調され
たパイロット信号を用い、受信側で副データを復調再生
することで、副データをも伝送する装置を提供するもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波を利用
したディジタル伝送装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】約1GHz以上の高周波を用いてデータ
伝送を行う伝送装置の一般的な構成について、以下に述
べる。送信側では、入力データを、一旦ベースバンド変
調を行い、中間周波数の信号Sitを作成する。 そし
て、最終的な高周波に周波数上昇変換を施した信号Sht
を作成し、この高周波の信号Shtを送信する。受信側で
は、同様に受信増幅した高周波の信号Shrを、中間周波
数への周波数下降変換を施した信号Sirに変換した後、
ベースバンドへの復調変換を行う。この従来構成の伝送
装置の一例を図7に示す。送信側では、ベースバンド変
調部1において、端子22に入力された送信すべき主デ
ータを、発振器(OSC)9Bからの周波数f2のクロッ
クCK2に従って中間周波数の信号Sitに変換する。こ
こで、信号Sitの周波数fitは、クロックCK2の周波
数f2に関連する。 すなわち、信号Sitの周波数fit
の精度は、クロックCK2の周波数f2の精度に依存す
る。周波数変換部3は、中間周波数の信号Sitを、発振
器(OSC)9からのクロックCK1の周波数f1を基準
として、周波数fhtの高周波の信号Shtに、周波数変換
する。
【0003】パワーアンプ4は、信号Shtを所定の送信
電力となるよう増幅し、アンテナ5から受信側のアンテ
ナ10に、電力増幅された高周波の送信信号を送る。
【0004】受信側では、プリアンプ13において、受
信信号を高周波増幅した信号Shrとして出力する。周波
数変換部11は、発振器(OSC)9CからのクロックC
K3の周波数f3を基準として、信号Shrを、周波数f
irの中間周波の信号Sirに下降変換する。ここで、発振
器(OSC)9Cの周波数偏差は、中間周波の信号Sirの
周波数偏差に関係してくる。ベースバンド復調部12で
は、発振器(OSC)9DのクロックCK4の周波数f4
を基準として、中間周波の信号Sirから元の主データを
復調し、端子24に出力する。ここで、周波数変換を含
む全体動作について、図8を用いて簡単に説明する。送
信側の中間周波信号Sitの周波数をfit、送信側最終の
高周波信号Shtの周波数をfhtとする。 また、受信側
の受信信号Shrの周波数をfhr、受信側の中間周波数の
信号Sirの周波数をfirとする。ここで、周波数変換
は、周波数fitと、送信側の基準周波数fhtとの周波数
差f1に相当するクロックCK1を信号Sitに乗算する
ことで行われる。この際、周波数fitを周波数f1に加
算した周波数fhtの信号Shtおよび減算した周波数f'h
tの信号S'htが生じる。最終出力の周波数として、1.
82GHzを得る場合の具体的な例を以下に示す。fit=
20MHz、f1=1.8GHz、出力=1.82GHzおよび1.
78GHzここで、出力として得られる上記2種類の周波
数の内、1.78GHzの信号は、フィルタにより除去し、
1.82GHzの信号のみを送信信号として用いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来構成
において、実際問題として、送信側と受信側に分かれて
配置された発振器(OSC)9と9Cの発振周波数f1と
f3は、非同期のため、高精度の水晶振動子を用いた発
振器としても、各々の温度特性の違い等により、全く同
一な周波数とはならず、多かれ少なかれ、周波数差が生
じる。前述したように、中間周波の信号Sitは、送信側
の周波数変換部3で上昇変換されて高周波の信号Shtと
なり、また受信側の周波数変換部11で下降変換され中
間周波の信号Sirとなる。この時、OSC9の周波数f
1とOSC9Cの周波数f3とが一致していれば、送信側
の信号Sitの周波数fitと、受信側の信号Sirの周波数
firは一致する。しかし、上記誤差により、受信側のベ
ースバンド復調部12では、信号Sirが、上記の周波数
ずれを有するため、元の主データを正常に復調できな
い。ベースバンド変復調の方式として、例えば、OFD
M(Orthogonal FrequencyDivision Multiplex)変調方式
を用いた地上波ディジタル放送の場合は、約1KHz間隔
の約6000本のマルチキャリアを用いており、特に受
信側の周波数変換の精度不足が残留すると、正常な復調
が困難になる等の多大な影響が生じる。
【0006】地上波ディジタル放送で用いられるOFD
M波の場合、マルチキャリアの中の一部キャリアを、送
信側と受信側における周波数基準として用いるようにし
た、パイロット信号内挿方式がある。しかし、このパイ
ロット信号内挿方式は、同期できる範囲に限界があり、
特に伝送帯をマイクロ波帯に周波数変換した場合、周波
数ずれが大きく現れる。ここで、発振器の精度はppm
で定義され、例えば、送信側と受信側で精度が同一な1
ppmであっても、7GHz帯では周波数誤差7KHz、8
00MHz帯では800Hz程度となる。従って、マイク
ロ波帯に周波数変換した場合、送信側/受信側における
周波数上昇/下降変換による誤差は、10倍程度多くな
り、パイロット信号内挿方式を利用したベースバンド復
調全般の処理に支障をきたす恐れ大となる。さらにベー
スバンド復調に影響のない周波数ずれに抑えたとして
も、放送用途において送出する周波数誤差は、高精度な
数十Hz以内と規制されている。このため、放送用途で
は、送信側と受信側の各周波数変換部にルビジューム等
を用いた高精度かつ非常に高価な発振器を設けた構成と
せざるを得なくなる。また、送信側と受信側との連絡用
のディジタル化音声信号や、受信所もしくは中継所の機
器をコントロールする制御データ等の伝送要求がある
が、このための専用回線、専用チャンネルの確保は、現
実問題としては、不可能となっている。例えば、昨今は
携帯電話が普及しているが、中継点や送出点は携帯電話
エリア外に位置することが多く、専用の無線回線が必要
となる。 しかし、全中継点や送出点に連絡できる無線
回線の実現は、実質的に不可能である。また、これらの
データ伝送を、前述した主データの一部(アナログ方式
ならばVITC等が埋め込んである垂直ブランキング期
間等)に連絡用の情報を挿入する方法もあるが、この方
法では、第1の中継点から第2の中継点に別個な連絡を
行う必要が生じた場合、連絡用詳報の差し替えが非常に
面倒になる。すなわち、主データに挿入した情報を差し
替えるためには、主データをベースバンドにまで復調
し、一部を別データに差し替え再度変調しなければなら
ない。これは、処理による遅延時間発生を生じる。従っ
て、主データを通常放送として用いながら、一部データ
の差し替えは不可能である。本発明は、これらの欠点を
除去し、安価な発振器を用いても、周波数ずれの発生を
なくし、所定のデータを正常に復調でき、かつ所定のデ
ータに加えて、他のデータの伝送をも可能とすることを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、あらかじめ送信側にて周波数変換情報として
パイロット信号を付加し、受信側が付加したパイロット
信号を抽出して周波数変換基準を送信側に一致させるも
のである。また、付加するパイロット信号に送信側は副
データで変調を行い、受信側は副データを復調再生する
ことで副データをも伝送する装置を提供するものであ
る。以下、本発明の概略動作を図2を用いて説明する。
送信側において、ベースバンド変調された信号Sitは、
OSC9からの周波数f1(1800MHz)の信号を分周
(例:90分周)した、ベースバンド変調の基準となるク
ロック(周波数f2:20MHz)に基づき作成される。ま
た、この信号Sitに、OSC9からの周波数f1(180
0MHz)の信号を分周(例:60分周)したパイロット信号
Ptを付加しておく。そして、パイロット信号Ptの付
加された信号Si&Ptを周波数上昇変換し、1820MH
z側の信号Sh&Ptを送信する。受信側で増幅された受
信信号Sh&Prは、電圧制御型発振器(VCO)15出力
に基づき周波数下降変換され、信号Si&Prとなる。そ
して、該信号Si&Prからパイロット信号Prを抽出
し、VCO15出力を60分周した結果と比較し、VC
O15出力の周波数f1cを補正する。すなわち、送信側
のOSC9の周波数f1と受信側のVCO15の周波数
f1cが等しくなる制御を行うため、送信側の信号Si&
Ptと受信側の信号Si&Prの周波数も等しくなる。な
お、周波数ずれがあっても主データ変調波の帯域外に、
配置したパイロット信号であれば、瞬時に主データ変調
波と分別できる。無変調なパイロット信号は、他通信に
影響を与えたりすることもあり、規制される場合もある
ため、該弊害の回避も兼ねてパイロットに変調をかけて
用いる。パイロット信号を変調する副データとしては、
連絡用のディジタル音声信号、受信所もしくは中継所の
機器をコントロールする制御データ等が考えられる。こ
のようにパイロット信号を副データで変調することによ
り、専用回線、専用チャンネルを必要とせずに、副デー
タを伝送可能な伝送システムを実現できる。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の伝送装置の全体ブロック
構成を図1に示し、以下詳細に説明する。送信基本部2
0は、従来例と同様のベースバンド変調部1、周波数変
換部3、パワーアンプ4、アンテナ5、発振器(OSC)
9を有し、更に本発明の特徴部分を構成するパイロット
加算器2、パイロット変調器6、分周器7,8を有す
る。発振器(OSC)9の出力は、周波数変換部3の端子
Loおよび分周器7,8に接続される。 分周器7の出
力はパイロット変調器6を経由し、送信基本部20にお
ける周波数変換の基準となるパイロット信号Ptとし
て、パイロット加算器2に入力される。端子23からの
副データは、パイロット加算器6に入力される。ここ
で、この副データとしては、送信側と受信側との連絡用
のディジタル化音声信号、受信所もしくは中継所の機器
をコントロールする制御データ等が考えられる。分周器
8の出力は、送信基本部20における基準クロックとし
てベースバンド変調部1に入力される。受信基本部21
は、従来例と同様のアンテナ10、プリアンプ13、周
波数変換部11、ベースバンド復調部12を有し、さら
に本発明の特徴部分を構成するパイロット復調器18、
分周器7,8、PLL(Phase Locked Loop)14、電圧制
御形発振器(VCO)15、バンドパスフィルタ(BPF)
17を有する。VCO15の出力は、周波数変換部11
と分周器7と分周器8に入力される。分周器7の出力は
PLL14に入力される。 周波数変換部11の出力は
ベースバンド復調部12とBPF17へ入力される。
BPF17の出力はPLL14のもう一方の入力とパイ
ロット復調部18に入力される。 PLL14の出力ε
はVCO15の制御端子に接続される。
【0009】各部の処理と動作について、図2も参照し
て説明する。OSC9の出力(例えば、1800MHz)
を、例えば90分周した分周器8の出力周波数f2(例
えば、20MHz)は、ベースバンド変調処理の周波数
基準として用いられる。 これによって、周波数20M
Hzの変調信号Sitが、ベースバンド変調部1により作
成される。 また、OSC9の出力は、分周器7により
例えば60分周され、副データで変調された周波数30
MHzのパイロット信号Ptとなる。パイロット加算器
2は、主データにより変調された信号Sitと副データに
より変調されたパイロット信号Ptを加算した信号Si&
Ptを作成し出力する。周波数変換部3は、該信号Si&
Ptを高周波、例えば1820MHzに周波数上昇変換
し、信号Sh&Ptを作成する。この高周波となった信号
Sh&Ptは、送信側から受信側に伝送され、受信側のプ
リアンプ13で増幅され信号Sh&Prとなる。 そし
て、周波数変換部11により周波数変換された中間周波
の信号Si&Prとなる。 この信号Si&Prは、主デー
タを変調した20MHzの送信側信号Sitに相当する成
分と、副データを変調した30MHzのパイロット信号
Prとからなる。ここで、VCO15の周波数f1cが、
送信側のOSC9の周波数f1と同一でない場合は、周
波数変換された主データおよび副データとも、キャリア
周波数は20MHzおよび30MHzではなく、f1と
f1cの周波数ずれの分だけずれた周波数となる。BPF
17は、中間周波の信号Si&Prから、約30MHzの
パイロット信号Pr 成分を周波数の違いを利用して抽出
する。 PLL14は、抽出したパイロット信号Pr 成
分の周波数と、VCO15を60分周した周波数を比較
し、両者が同一になるように、VCO15の周波数f1c
を制御する。
【0010】ここで、周波数変換部11で周波数下降変
換され、抽出されたパイロット信号Prの周波数と、V
CO15出力を60分周した信号の関係を以下に示す。
例えば、VCO15の発振周波数f1cが、当初1803
MHzであったとすると、VCO15の発振周波数f1c
を60分周した周波数は、 f1c/60=1803(MHz)/60=30.05(MHz)
となる。一方、抽出したパイロット信号Prの周波数
は、送信側のOSC9の周波数f1と送信側のパイロッ
ト信号Ptの周波数(30MHz)からVCO15の発振周波
数f1cを減じた、下記の周波数となる。 f1+30(MHz)−f1c=1800(MHz)+30(MHz)−1803(MHz) =27(MHz) この場合、PLL14は、VCO15の発振周波数f1c
を低下させる旨、制御する。これにより、VCO15の
発振周波数f1cが、1803MHzから1801MHzにな
った場合、VCO15の発振周波数f1cを60分周した
周波数は、 f1c/60=1801(MHz)/60=30.017(MHz)
となる。一方、抽出パイロット信号Prの周波数
は、 f1+30(MHz)−f1c=1800(MHz)+30(MHz)−1801(MHz) =29(MHz) となる。 このような制御を繰返し、VCO15の発振周波数f1c
が、1801MHzから1800MHzになった場合、これ
を60分周した周波数は、 f1c/60=1800(MHz)/60=30.00(MHz)
となる。一方、抽出パイロット信号Prの周波数は、 f1+30(MHz)−f1c=1800(MHz)+30(MHz)−1800(MHz) =30(MHz) となる。 この結果、両者の周波数は同一になり、送信側の周波数
上昇変換の基準周波数に、受信側の周波数下降変換の基
準周波数が制御され、送受信間の周波数ずれがなくな
る。また、BPF17で抽出されたパイロット信号Pr
は、パイロット復調器18に供給され、ここで副データ
が復調され端子25に出力される。次に、図3にパイロ
ット変調器6の一実施例を示し説明する。このパイロッ
ト変調器6は、パイロット信号が送信側における周波数
基準として用いられるため、副データの内容によらず、
パイロット信号周波数の中心成分が変化しない変調方式
とする。 この最も簡単な方式は、振幅変調である。乗
算器6−1では、副データとパイロット信号を乗算処理
し、副データにより変調されたパイロット信号Ptを出
力する。
【0011】次に、図4にパイロット復調器18の一実
施例を示し説明する。このパイロット復調器18は、送
信側で施した変調方式に対応した復調方法を用いること
は言うまでもない。 ここでは、振幅復調を用いてい
る。この場合、ダイオード18−1を経由したパイロッ
ト信号Pr を、コンデンサ18−2および抵抗18−3
に蓄積放電させることで、副データの包絡線が再現さ
れ、副データを復調することができる。以上のように、
送信側と受信側との連絡用のディジタル化音声信号や、
受信所もしくは中継所の機器をコントロールする制御デ
ータ等を、この副データとしてパイロット信号にのせる
ことにより、これらのための専用回線、専用チャンネル
を必要とせず、これらの信号を伝送することができる。
なお、副データを高いレートで変調すると、パイロット
信号Pt の周波数変動幅が増大するため、変調された主
データ信号Sitの帯域に干渉しない程度の変調度に制限
する必要がある。図5に本発明の他の実施例を示し、説
明する。これは、送信側におけるパイロット信号の加算
を、周波数上昇変換後に行い、受信側におけるパイロッ
ト信号抽出を、周波数下降変換前に行う構成である。従
って、この場合は、OSC9およびVCO15の出力を
分周することなく、パイロット信号及びその比較信号と
して、直接利用できることになる。ただし、この場合、
周波数上昇変換後に生じる下側波帯の信号f'h&Ptを
除去するため高度なフィルタが必要になることが考えら
れる。
【0012】次に、図6に本発明を利用した複数地点へ
の中継システムの構成を示す。このシステムは、第1の
地点に設けた送信基本部20aから、周波数fh1の送信
信号を送信し、第2の地点に設けた受信基本部21aで
周波数変換を行い中間周波の信号Si&Prを得る。この
信号Si&Prは、BPF19で帯域外のパイロット信号
Prが除去され、帯域内の信号Sirのみとなり、送信基
本部20bと周波数変換部30aにあたえられる。 送
信基本部20bは、前記と同様に信号Sirに副データで
変調されたパイロット信号Prを付加後、周波数fh2の
送信信号に変換し第3の地点に向け信号伝送する。ま
た、信号Sirを周波数変換部30aにてUHF帯周波数
に変換し、UHF帯アンプ31により電力増幅を行い、
UHF帯アンテナ32により第2の地点周辺にUHF帯
に変換した主データのみを送出する。第3の地点では、
受信基本部21bで、前記と同様に周波数変換を行い、
中間周波の信号Si&Prを得、信号Si&PrをBPF1
9を経由させ信号Sirのみとした後、周波数変換部30
bに入力される。 そして、前記と同様に周波数変換部
30bで信号SirをUHF帯周波数に変換後、UHF帯
アンプ31により電力増幅を行い、UHF帯アンテナ3
2により第3の地点周辺にUHF帯に変換した主データ
のみを送出する。ここで、副データの内容を、全て同一
の内容とすれば、多段中継する各地点に同一内容の情報
を通報できる。 また、各地点毎に副データの内容を変
えれば、各中継点毎に異なる情報の通報が可能となる。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
受信側で抽出したパイロット周波数に基づき、受信側に
おける基準周波数を制御することで、送信側と受信側の
周波数変換の基準を一致することができ、更には、専用
回線、専用チャンネルを必要とせずに、副データを伝送
可能な伝送システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の伝送装置の一実施例の全体構成を示す
ブロック図
【図2】本発明の概略動作を説明する図
【図3】本発明のパイロット変調器の一例を示すブロッ
ク図
【図4】本発明のパイロット復調器の一例を示すブロッ
ク図
【図5】本発明の他の実施例の全体構成を示すブロック
【図6】本発明を利用した中継システムの全体構成を示
すブロック図
【図7】従来の伝送装置の全体構成を示すブロック図
【図8】従来の伝送装置の概略動作を説明する図
【符号の説明】
1:ベースバンド変調部、2:パイロット加算器、3,
11,30a,30b:周波数変換部、5:送信アンテ
ナ、6:パイロット変調器、7,8:分周器、9:発振
器(OSC)、10:受信アンテナ、12:ベースバンド
復調部、13:プリアンプ、14:PLL、15:VC
O、17,19:BPF、18:パイロット復調器、2
0,20a,20b:送信基本部、21,21a,21
b:受信基本部、31:UHF帯アンプ、32:UHF
帯アンテナ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 香田 久雄 東京都小平市御幸町32番地 日立電子株式 会社小金井工場内 (72)発明者 石田 伊頭男 東京都小平市御幸町32番地 日立電子株式 会社小金井工場内 (72)発明者 武居 裕之 東京都小平市御幸町32番地 日立電子株式 会社小金井工場内 (72)発明者 仲田 樹広 東京都小平市御幸町32番地 日立電子株式 会社小金井工場内 (72)発明者 塚本 信夫 東京都小平市御幸町32番地 日立電子株式 会社小金井工場内 Fターム(参考) 5K004 AA04 EG08 EG10 EH01 EH07 5K022 AA03 AA17 AA27 5K047 AA12 AA15 BB01 EE01 MM33 MM46 MM49 MM50 MM55

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 送信する主データの変調出力の帯域外
    に、副データで変調をかけた所定の周波数変換情報を付
    加して送信する送信部と、当該送信信号の受信出力から
    上記周波数変換情報を抽出し、当該周波数変換情報に基
    づき、受信側における周波数変換の基準となる信号を制
    御すると共に、上記副データを復号する受信部を有する
    ことを特徴とするデータ伝送方式。
  2. 【請求項2】 ベースバンド変調された主データと、そ
    の帯域外に所定の副データで変調をかけた所定の周波数
    変換情報を、所定の伝送帯に周波数上昇変換して送信す
    る送信部と、当該送信信号の受信出力を所定の周波数下
    降変換して上記周波数変換情報を抽出し、当該周波数変
    換情報に基づき、受信側における周波数変換の基準とな
    る信号を制御すると共に、上記副データを復号する受信
    部を有することを特徴とするデータ伝送方式。
  3. 【請求項3】 ベースバンド変調された主データを所定
    の伝送帯に周波数上昇変換後、所定の副データで変調を
    かけた所定の周波数変換情報を付加して送信する送信部
    と、当該送信信号の受信出力から上記周波数変換情報を
    抽出し、当該周波数変換情報に基づき、受信側における
    周波数変換の基準となる信号を制御すると共に、上記副
    データを復号する受信部を有することを特徴とするデー
    タ伝送方式。
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