JP2002101032A - 地上波デジタル放送用ギャップフィラー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 信号の回り込みによる発振やマルチパスによ
る受信品質の劣化を確実に防止でき、しかも位相雑音の
増大を最小限に抑えることが可能な地上波デジタル放送
用ギャップフィラーを提供する。 【解決手段】 親局からの直接波を受信する受信アンテ
ナ４からの受信信号を、増幅器１０，分配器１２にて増
幅，分配する。使用チャンネル数分に分配された信号毎
に設けれらた周波数変換器１４は、処理すべき対象チャ
ンネルの信号を、直接波では未使用となっているチャン
ネルの信号に変換する。これを合波器１６，増幅器１８
にて多重化，増幅後、直接波の受信が不能なエリアに送
信アンテナ６を介して送信する。周波数変換器１４で
は、位相雑音の周波数分布が略同一形状となる一対のロ
ーカル信号Ｌ１，Ｌ２を用いたミキサ２０，２２での２
回の周波数変換により、ローカル信号Ｌ１，Ｌ２に含ま
れる位相雑音を相殺する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地上波デジタル放
送用の電波を、親局からの直接波を受信できない受信不
能エリアに向けて中継する地上波デジタル放送用ギャッ
プフィラーに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、地上波テレビジョン放送をデジタ
ル化する、いわゆる地上波デジタル放送が検討されてい
る。そして、この地上波デジタル放送では、全てのチャ
ンネルをＵＨＦ帯に割り当てることが考えられている。

【０００３】ところで、ＵＨＦ帯では、ＶＨＦ帯より周
波数が高く電波の直進性が強いため、高層建築物等の障
害物付近では、地上波デジタル放送用の親局から送信さ
れた電波（以下「直接波」という）を受信できない受信
不可エリアが多数発生することが予想される。

【０００４】従って、地上波デジタル放送の実現のため
には、親局からの直接波を受信可能な位置（高層建築物
の屋上等）に設置した送信アンテナと、受信不能エリア
を見渡す位置に設置した送信アンテナとを有し、直接波
と同じ内容の中継波を、受信不可エリアに向けて送信す
る補助的な中継設備（以下「ギャップフィラー」とい
う）が必要となる。

【０００５】ところで、このギャップフィラーには、受
信した信号を増幅するだけで送信するもの、また、受信
した信号を一旦復調し、誤り訂正等を行った後、再変調
して送信するもの、更に、受信した信号をダウンコンバ
ートし、不要な信号成分を除去した後、元の周波数にア
ップコンバートして送信するもの等、様々なものが考え
られているが、いずれも、受信した直接波と同じ周波数
の中継波を送信するようにされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このため、親局からの
直接波と、ギャップフィラーからの中継波とを両方受信
可能なエリアでは、いわゆるマルチパスによって受信品
質の劣化（ＣＮ比の劣化）を引き起こすという問題があ
った。また、送信アンテナから放射された電波が、受信
アンテナにて直接的或いは間接的に回り込むと、発振を
引き起こしてしまったり、また、発振しない場合でも、
回り込んだ信号により、マルチパスと同様な受信品質の
劣化を引き起こしてしまうという問題もあった。

【０００７】これに対して、ギャップフィラーにて周波
数変換し、直接波とは異なる周波数帯（チャンネル）を
用いて中継波を送信することにより、上述のようなマル
チパスや信号の回り込みが発生しないようにする方法が
考えられる。しかし、この場合、周波数変換に用いるロ
ーカル信号の持つ位相雑音（正規の周波数を中心とした
周波数のゆらぎ）が、周波数変換後の信号に付加されて
しまい、これが、ギャップフィラーから中継波を受信す
る受信端末での受信品質を劣化させる新たな要因となっ
てしまうという問題があった。

【０００８】本発明は、上記問題点を解決するために、
信号の回り込みによる発振やマルチパスによる受信品質
の劣化を確実に防止でき、しかも位相雑音の増大を最小
限に抑えることが可能な地上波デジタル放送用ギャップ
フィラーを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の発明である請求項１記載の地上波デジタル放送用ギャ
ップフィラーでは、地上波デジタル放送用の電波（親局
からの直接波）を受信した受信手段からの受信信号を、
第１周波数変換手段が、第１ローカル信号で周波数変換
することにより中間信号を生成し、この中間信号を、第
２周波数変換手段が、第２ローカル信号で再度周波数変
換することにより、受信信号とは周波数帯が異なった送
信信号を生成する。そして、送信手段が、この送信信号
に従って中継波を、親局からの直接波を受信できない受
信不能エリアに送信する。

【００１０】なお、第１及び第２周波数変換手段での周
波数変換の際には、二つの入力信号が混合されることに
より、和の周波数成分（周波数が両入力信号の周波数の
和に等しい）と、差の周波数成分（周波数が両入力信号
の周波数の差に等しい）が生成されるが、ここでは、中
間信号及び送信信号として、必ず一方では和の周波数成
分、他方では差の周波数成分が用いられている。

【００１１】また、ローカル信号生成手段が生成する第
１及び第２ローカル信号は、異なる周波数を有し、且つ
位相雑音の周波数成分の分布が略同一形状を有してい
る。従って、本発明の地上波デジタル放送用ギャップフ
ィラーによれば、受信不能エリアに向けて送信される中
継波は、第１及び第２ローカル信号の周波数差分だけ直
接波とは周波数の異なったものとなるため、直接波と中
継波とを両方受信可能な干渉エリアでのマルチパスや、
ギャップフィラーでの信号の回り込みが発生せず、受信
品質の劣化を確実に防止できる。また、直接波を受信す
る受信アンテナや中継波を送信する送信アンテナの配
置、及び送信アンテナの指向性の設定を、信号の回り込
みや干渉エリアを考えることなく容易に行うことができ
る。

【００１２】しかも、第１周波数変換手段での周波数変
換時に中間信号に重畳された第１ローカル信号の位相雑
音は、第２周波数変換手段での周波数変換時に第２ロー
カル信号の位相雑音によって相殺され、送信信号（中継
波）には、位相雑音がほとんど現れないため、ギャップ
フィラーでの中継に基づく受信品質の劣化を、最小限に
抑えることができる。

【００１３】即ち、本発明のギャップフィラーは、信号
の回り込みによる発振や、マルチパスによる信号の劣化
がなく、設置場所の自由度も高いため、極めて使い勝手
の優れたものとなる。なお、第１及び第２ローカル信号
の位相雑音の周波数分布は、厳密に同一である必要はな
く、略同一であればよい。具体的には、例えば、ローカ
ル信号の周波数が数十ないし数百ＭＨｚである場合に
は、ローカル信号の周波数の上下３ｋＨｚにおける位相
雑音のレベル差が、３〜５ｄＢ程度であれば略同一とみ
なしてよい。

【００１４】また、第１及び第２ローカル信号の位相雑
音の周波数分布が略同一であれば、その位相雑音の信号
レベルは、同一にする必要はなく、例えば、一方が１０
ｄＢｍである場合に、他方は０ｄＢｍ程度であってもよ
い。但し、一方のレベルを極端に小さくすると、周波数
変換自体に悪影響を及ぼす可能性があるため、両ローカ
ル信号の信号レベルは、ほぼ同程度であることが望まし
い。

【００１５】このように、位相雑音の周波数分布及び信
号レベルは、いずれも厳密に等しくする必要がないた
め、ローカル信号生成手段としては、比較的精度の低い
発振器を用いることができ、装置を安価に構成すること
ができる。ところで、ローカル信号生成手段は、それぞ
れ独立した発振器を用いて第１及び第２ローカル信号を
生成してもよいが、より中心周波数（ローカル信号）の
ずれの低減を図るためには、請求項２記載のように、単
一の基準発振器の出力に基づいて第１及び第２ローカル
信号を生成することが望ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面と共
に説明する。図１は、本実施例の地上波デジタル放送用
ギャップフィラー（以下、単に「ギャップフィラー」と
いう）の全体構成図である。

【００１７】図１に示すように、本実施例のギャップフ
ィラー２は、地上波デジタル放送用に割り当てられたＵ
ＨＦ帯（例えば、４７０ＭＨｚ〜６２０ＭＨｚ）の電波
を受信する受信アンテナ４と、同じくＵＨＦ帯の電波を
送信する送信アンテナ６と、受信アンテナ４からの受信
信号を周波数変換して送信アンテナ６から再送信する本
体設備８とからなる。

【００１８】なお、受信アンテナ４は、地上波デジタル
放送用の放送信号を送信する親局（図示せず）からの電
波（以下「直接波」という）を受信できるように、ビル
の屋上等に設置され、一方、送信アンテナ６は、ビル等
の障害物の陰になっていて直接波を受信できない受信不
能エリアに電波（以下「中継波」という）を送信できる
ように、この受信不能エリアを見渡すことのできる場所
に設置される。

【００１９】そして、本体設備８において、受信アンテ
ナ４からの受信信号は、増幅器１０により所定レベルま
で増幅された後、分配器１２に入力され、少なくとも使
用チャンネル数に分配される。その分配された受信信号
は、個別に設けられた周波数変換器１４にそれぞれ入力
され、この周波数変換器１４にて周波数変換される。更
に、各周波数変換器１４から出力される周波数変換後の
信号である送信信号は、合波器１６にて合成され、更に
増幅器１８にて所定レベルまで増幅された後、送信アン
テナ６に供給され、受信不能エリアに向けて中継波とし
て送信されることになる。

【００２０】次に、周波数変換器１４において、分配器
１２にて分配された受信信号は、第１ミキサ２０にて第
１局部発振回路２５からの第１ローカル信号Ｌ１と混合
されることにより周波数変換された後、第１バンドパス
フィルタ（ＢＰＦ）２１に入力され、所定周波数の中間
信号に変換された１チャンネル分の信号のみが抽出され
る。更に、第１ＢＰＦ２１にて抽出された中間信号は、
第２ミキサ２２にて第２局部発振回路２６からの第２ロ
ーカル信号Ｌ２と混合されることにより周波数変換され
た後、第２バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２３に入力さ
れ、所定周波数（ＵＨＦ帯の未使用チャンネル）の送信
信号に変換された１チャンネル分の信号のみが抽出され
る。

【００２１】つまり、各周波数変換器１４は、それぞ
れ、受信信号中に含まれる複数チャンネルのうち、いず
れか一つの対象チャンネルについてのみ周波数変換を行
うようにされている。但し、第１ローカル信号Ｌ１の周
波数ｆ１、及び第２ローカル信号Ｌ２の周波数ｆ２は、
対象チャンネルの中心周波数をｆａ、中間信号の中心周
波数をｆｂ、送信信号（変換後チャンネル）の中心周波
数をｆｃとして、（１）式に従って設定される。

【００２２】ｆ１＝ｆｂ−ｆａ，ｆ２＝ｆｂ−ｆｃ
（１）また、第１ＢＰＦ２１では、第１
ミキサ２０にて生成される周波数成分ｆａ±ｆ１のう
ち、和の周波数成分ｆａ＋ｆ１を抽出し、第２ＢＰＦ２
３では、第２ミキサ２２にて生成される周波数成分ｆｂ
±ｆ２のうち、差の周波数成分ｆｂ−ｆ２を抽出するよ
うに設定され、結局、送信信号（変換後チャンネル）の
中心周波数ｆｃが、次の（２）式にて表されるように設
定される。

【００２３】 ｆｃ＝ｆａ＋ｆ１−ｆ２ （２） 次に、第１及び第２局部発振回路２５，２６は、いずれ
も水晶発振子を用いて構成された基準発振器２４からの
基準信号に基づいて動作するように構成されている。

【００２４】そして、第１局部発振回路２５は、図２に
示すように、制御信号により発振周波数を制御可能な電
圧制御発振器（ＶＣＯ）３０と、ＶＣＯ３０の出力信号
を周波数が１／Ｎとなるように分周する分周器３２と、
基準発振器２４からの基準信号を周波数が１／Ｍとなる
よう分周する分周器３４と、両分周器３２，３４の出力
信号の位相差に応じた信号を生成する位相比較器３６
と、位相比較器３６の出力に基づきＶＣＯ制御用の制御
信号を生成するループフィルタ３８とからなる周知のＰ
ＬＬ回路からなる。

【００２５】そして、ＶＣＯ３０の出力が、第１ローカ
ル信号Ｌ１として第１ミキサ２０に供給され、その第１
ローカル信号Ｌ１の周波数は、分周器３２，３４の分周
比を適宜設定することにより、ＵＨＦ帯のチャンネルの
帯域幅に相当する６ＭＨｚ単位で変化させることができ
るように構成されている。

【００２６】なお、第２局部発振回路２６は、ＶＣＯ３
０の出力が第２ローカル信号Ｌ２として第２ミキサ２２
に供給されること、及び分周器３２，３４での分周比が
異なる以外は、第１局部発振回路２５と全く同様の構成
を有しているので、その説明は省略する。

【００２７】また、ＶＣＯ３０やループフィルタ３８
は、図示しないが、構成要素となる受動素子（コンデン
サ，抵抗，インダクタ等）の一部、特に、位相雑音の特
性に影響を与えるものが、特性を変化させることができ
るように構成されており、これらの素子を調整すること
により、第１及び第２ローカル信号Ｌ１，Ｌ２が、いず
れも位相雑音の周波数分布の形状が略同一となるように
設定されている。このＶＣＯ３０やループフィルタ３８
の具体的な構成と位相雑音との関係は、例えば、本願出
願人による特願２０００−１５１３１６号に詳述されて
いるので、ここでは説明を省略する。

【００２８】以上説明したように、本実施例のギャップ
フィラー２においては、親局からの直接波を受信し、受
信信号に含まれる各チャンネルの信号を未使用チャンネ
ルの信号に周波数変換したものを中継波として送信する
ようにされている。従って、本発明によれば、信号の回
り込みによるギャップフィラー２の動作異常やマルチパ
スによる受信端末での信号品質の劣化を生じることがな
く、地上波デジタル放送用電波の中継を安定して行うこ
とができる。

【００２９】その結果、受信アンテナ４や送信アンテナ
６の配置の自由度が広がると共に、送信アンテナ６の指
向性の設計も容易となり、当該ギャップフィラー２の製
造及び設置を容易に行うことができる。また、本実施例
のギャップフィラー２では、２度の周波数変換に用いる
第１及び第２ローカル信号Ｌ１，Ｌ２の位相雑音の周波
数分布が略同一形状となるようにされており、しかも、
その周波数変換により、第１及び第２ローカル信号Ｌ
１，Ｌ２の周波数の差分だけ周波数がシフトするように
されている。

【００３０】従って、第１ミキサ２０での周波数変換で
中間信号に重畳された第１ローカル信号Ｌ１の位相雑音
は、第２ミキサ２２での周波数変換により第２ローカル
信号Ｌ２の位相雑音と相殺されるため、位相雑音が殆ど
現れない送信信号を得ることができる。つまり、本発明
によれば、ギャップフィラー２での中継に基づく信号品
質の劣化を最小限に抑えることができる。

【００３１】以上、本発明の一実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、様
々な態様にて実施することが可能である。例えば、上記
実施例では、各周波数変換器１４毎に基準発振器２４を
設けているが、各周波数変換器１４で共通の基準発振器
２４を設けるようにしてもよい。

【００３２】また、上記実施例では、分配器１２にて分
配された受信信号をそのまま第１ミキサ２０に入力して
いるが、第１ミキサ２０の入力側にＢＰＦを設け、その
周波数変換器１４の処理対象チャンネルの信号のみを抽
出して、第１ミキサ２０に供給するように構成してもよ
い。

【００３３】更に、上記実施例では、単一の本体設備８
にて２回の周波数変換を行っているが、例えば受信アン
テナ４と送信アンテナ６とを離して設置する必要がある
場合には、図３に示す変形例のギャップフィラー２ａの
ように、受信アンテナ４の近傍に受信側設備８ａ、送信
アンテナ６の近傍に送信側設備８ｂを設置し、これらの
間をケーブルＣを介して接続するようにしてもよい。

【００３４】この場合、受信側設備８ａは、増幅器１
０，分配器１２，第１周波数変換器１４ａに加え、各第
１周波数変換器１４ａの出力を合流させる合波器１３を
備えており、この合波器１３にて多重化された信号をケ
ーブルＣを介して送信側設備８ｂに送信し、一方、送信
側設備８ｂは、ケーブルＣを介して入力される信号を、
必要な数だけ分配する分配器１５、分配された各信号毎
に設けられた第２周波数変換器１４ｂ、合波器１６，増
幅器１８を備えるように構成すればよい。

【００３５】そして、第１周波数変換器１４ａは、第１
ミキサ２０，第１ＢＰＦ２１，第１局部発振回路２５，
第１基準発振器２４ａからなり、第２周波数変換器１４
ｂは、第２ミキサ２２，第２ＢＰＦ２３，第２局部発振
回路２６，第２基準発振器２４ｂからなる。なお、各第
１周波数変換器１４ａが生成する中間信号は、上記実施
例の場合とは異なり、互いに周波数が重ならないように
周波数を割り当てる必要がある。

【００３６】また、上記変形例のギャップフィラー２ａ
の場合、受信側設備８ａと送信側設備８ｂとを１本のケ
ーブルＣで接続しているが、第１及び第２周波数変換器
と同数の信号線にて接続し、合波器１３と分配器１５と
を省略してもよい。この場合、各第１周波数変換器１４
ａが生成する中間信号は、いずれも同じ周波数を割り当
てるようにしてもよい。

【００３７】更に、上記変形例のギャップフィラー２ａ
の場合、受信側設備８ａ及び送信側設備８ｂのそれぞれ
に基準発振器２４ａ，２４ｂを備えているが、例えば、
両設備８ａ，８ｂを接続するケーブルＣ上に中継器を設
け、この中継器に基準発振器を設けて、ケーブルＣを介
して両設備８ａ，８ｂに基準信号を供給するようにして
もよい。

【００３８】この場合、各第１及び第２周波数変換器１
４ａ，１４ｂでは、中間信号を伝送する線路に分岐回路
を設け、分岐した信号からＢＰＦを用いて基準信号を抽
出し、これを局部発振回路２５，２６に供給するように
構成すればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の地上波デジタル放送用ギャップフィ
ラーの全体構成図である。

【図２】 局部発振回路の構成を表すブロック図であ
る。

【図３】 本実施例の変形例の全体構成図である。

【符号の説明】

２，２ａ…地上波デジタル放送用ギャップフィラー
４…受信アンテナ ６…送信アンテナ ８…本体設備 ８ａ…受
信側設備 ８ｂ…送信側設備 １０，１８…増幅器 １２，１
５…分配器 １３，１６…合波器 １４，１４ａ，１４ｂ…周波数
変換器 ２０，２２…ミキサ ２１，２３…バンドパスフィル
タ（ＢＰＦ） ２４，２４ａ，２４ｂ…基準発振器 ２５，２６…局
部発振回路 ３０…電圧制御発振器（ＶＣＯ） ３２，３４…分
周器 ３６…位相比較器 ３８…ループフィルタ Ｃ
…ケーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C025 AA02 AA06 AA08 AA09 AA21 BA30 DA05 5C056 FA05 FA20 HA01 HA04 HA14 HA15 5K011 DA04 DA08 DA27 EA01 JA08 KA08 5K072 AA04 BB14 BB27 DD16 DD17 FF22 GG14 GG24 GG39

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地上波デジタル放送用の電波を受信する
   受信手段と、 該受信手段が受信したものと同じ内容の中継波を再送信
   する送信手段と、 を備え、地上波デジタル放送用の電波を、親局からの直
   接波を受信できない受信不能エリアに向けて中継する地
   上波デジタル放送用ギャップフィラーにおいて、 異なる周波数を有し、且つ位相雑音の周波数成分の分布
   が略同一形状を有した第１及び第２ローカル信号を生成
   するローカル信号生成手段と、 前記受信手段からの受信信号を前記第１ローカル信号で
   周波数変換することにより中間信号を生成する第１周波
   数変換手段と、 該第１周波数変換手段が生成する中間信号を前記第２ロ
   ーカル信号で周波数変換することにより、前記受信信号
   とは周波数帯が異なった前記送信手段に供給するための
   送信信号を生成する第２周波数変換手段と、 を設け、前記第１及び第２周波数変換手段が生成する前
   記中間信号及び前記送信信号として、一方では和の周波
   数成分、他方では差の周波数成分を用いることを特徴と
   する地上波デジタル放送用ギャップフィラー。
2. 【請求項２】 前記ローカル信号生成手段は、単一の基
   準発振器の出力に基づいて前記第１及び第２ローカル信
   号を生成することを特徴とする請求項１記載の地上波デ
   ジタル放送用ギャップフィラー。