JP2002171243A - ディジタル伝送装置 - Google Patents

ディジタル伝送装置

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JP2002171243A JP2000364301A JP2000364301A JP2002171243A JP 2002171243 A JP2002171243 A JP 2002171243A JP 2000364301 A JP2000364301 A JP 2000364301A JP 2000364301 A JP2000364301 A JP 2000364301A JP 2002171243 A JP2002171243 A JP 2002171243A
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敦 宮下
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 受信アンテナの方向調整が、バーストエラー
の少ない電波を受信する操作を容易化し、高品質の伝送
を実現可能とすること。 【解決手段】 ディジタル変調方式によるディジタル伝
送装置において、受信信号から伝送におけるエラー発生
状態を表す信号を生成し、当該生成したエラー発生状態
を表す信号を映像信号化する手段と、当該映像化信号を
画像表示する手段を有する構成としたもので、伝送デー
タにおけるエラーの発生パターンを映像信号化し表示す
ることで、エラーの発生状態を瞬時に視覚的に得ること
ができ、より品質の高い方向調整作業を容易に実施でき
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、ディジタル変調方
式によるディジタル伝送装置における伝送状態の表示機
能の改善に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ヨーロッパやアメリカおよび日本
でディジタル放送が検討されており、その変調方式とし
ては、直交周波数分割多重(OFDM:Orthogonal Freq
uencyDivision Multiplex)変調方式の採用が有力視さ
れている。このOFDM変調方式とは、マルチキャリア
変調方式の一種で、多数のディジタル変調波を加え合わ
せたものである。 このときの各キャリアの変調方式に
はQPSK(Quadrature Phase Shift Keying:4相位相
偏移変調)方式等が用いられ、合成波であるOFDM信
号を得ることができる。ここで、このOFDM信号を数
式で表すと、以下のようになる。まず、各キャリアのQ
PSK信号をαk(t)とすると、これは式(1)で表せる。 αk(t)=ak(t)・cos(2πkft)+bk(t)・sin(2πkft) ・・・・・(1) ここで、kはキャリアの番号を示し、ak(t)、bk(t)
は、k番目のキャリアのデータで、[−1]または
[1]の値をとる。次に、キャリアの本数をNとする
と、OFDM信号はN本のキャリアの合成であり、これ
をβk(t)とすると、これは次の式(2)で表すことができ
る。 βk(t)=Σαk(t) (但し、k=1〜N) ・・・・・・(2) ところで、OFDM変調方式では、マルチパスの影響を
低減するため、信号にガードインターバルを付加するの
が一般的である。このOFDM信号は、上記信号単位か
ら構成され、この信号単位シンボルは、例えば有効サン
プル1024サンプルにガードインターバルデータ48
サンプルを付加した1072サンプルのシンボル894
組に、6組の同期シンボルを付加した、全900シンボ
ルからなるフレームと呼ぶストリーム単位の繰返しで構
成される。図12は、従来技術によるOFDM伝送装置
における変復調部の基本的な構成を示すブロック図であ
る。伝送路符号化部1Tは、フレーム周期である900
シンボル毎に、送信機のフレーム制御パルスFSTを発
生し、同期シンボル期間の開始を表わすフレームパルス
信号として、他のブロックに供給する。 符号化部2T
は、入力されたデータDiiを符号化し、I軸とQ軸の2
軸にマッピングしたデータRfとIfを出力する。IF
FT(Inverse Fast Fourier Transform:逆フーリエ変
換)部3Aは、これらデータRfとIfを周波数成分と
見なし、1024サンプルからなる時間軸信号R(実数
成分)とI(虚数成分)に変換する。 ガード付加部3B
は、1024サンプルからなる時間軸信号RとIの開始
期間における波形の中で、例えば最初の48サンプルの
波形を1024サンプル後に付加し、合計1072サン
プルの時間軸波形からなる情報シンボルRgとIgを出
力する。 この48サンプルは反射波混入時の緩衝帯と
なる。同期シンボル挿入器5は、これら情報シンボルR
g,Igに対して、それらの894サンプル毎に、予め
メモリ等に記憶された、6シンボルからなる同期波形を
挿入し、フレーム構成のデータRsgとIsgを作成する。
これらのデータRsg,Isgは直交変調処理部8に供給さ
れ、ここでD/A変換器81と直交変調器82、ローカ
ル発振器83により、周波数FcのキャリアによるOF
DM変調波信号RFとして生成され、高周波増幅され、
ここでは図示しないが、送信アンテナを介して伝送路L
に送出されることになる。 伝送帯域は、UHF帯やマ
イクロ波帯が用いられる。
【0003】なお、送信機Txにおける処理に必要なク
ロックCK(周波数16MHz)は、クロック発振器6か
ら各ブロックに送信機クロックCKdとして供給され
る。上記の様にして送信されたOFDM変調波信号RF
は、図示しない受信アンテナを介し、受信機Rxの直交
復調処理部9に入力され、直交復調器91により電圧制
御発振器93から供給される周波数Fc'の局発信号と乗
算されて、ベースバンド信号に直交復調された後、A/
D変換器92によってディジタル化され、データR'sg
とI'sgに変換される。これらのデータR'sg,I'sg
は、FFT(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変
換)部3Cに供給され、ここでパルスFSTrcに基づき
FFTとして利用する1024サンプルのデータ期間を
決定するゲート信号を作成して、緩衝帯である48サン
プルを除外することにより、時間軸波形信号R'sg,I'
sgは、周波数成分信号R'fとI'fに変換される。 一
方、上記データR'sgとI'sgは、同期検出器4にも入力
され、ここで同期シンボル群が検出され、これによりフ
レームパルスとなるパルスFSTrが取り出される。
このパルスFSTrは、受信機Rxのフレーム制御パル
スとなり、受信機Rxの各ブロックに供給される。そし
て、これら周波数成分信号R'f,I'fは、復号化部2R
にて識別、復号化されて、データD'oになり、伝送路復
号化部1Rにて連続した信号Doutとして出力される。
【0004】次に各部の詳細について述べる。伝送路符
号化部1Tは、伝送中に混入の恐れがある各種のエラー
によるデータ誤りを防止するため、インターリーブ処
理、エネルギー拡散処理、エラー訂正用符号処理等を行
う。符号化部2Tは、信号Diiを、マッピングROMを
用いてI,Q軸の所定点の情報に変換し、また、不要キ
ャリアに相当する期間の信号は0に置換し、データRf
とIfを作成する。IFFT変換部3Aは、入力信号R
fとIfをクロックCKdとパルスFSTとでタイミン
グを決められた、シンボル周期の時間軸波形RとIに変
換する。具体的には、プレッシー社のPDSP1651
0等を用いれば実現できる。ガード付加部3Bは、ここ
に入力された信号RとIを1024サンプル遅延させる
遅延器と、1025サンプル目から1072サンプル目
のみ遅延出力を選択する切り替え器からなり、これらは
クロックCKとパルスFSTによってタイミングを決め
られる。 ここで得られる全1072サンプルからなる
シンボルは、1025サンプル目から1072サンプル
目に、1サンプル目から48サンプル間の時間軸波形が
付加され、情報シンボルRg,Igとなる。同期挿入部
5は、作成されたガード付時間信号RgとIgに前記同
期シンボル群を挿入し出力する。 同期シンボル群の1
つとして、NULLシンボル挿入の目的は、無信号であ
るNULLシンボル期間によって、同期シンボル群の存
在を大まかに見つけるためである。 SWEEPシンボ
ル挿入の目的は、シンボルの切り替わり点を正確に求め
るためであり、SWEEPシンボルは1シンボル期間に
伝送帯域の下限周波数から上限周波数に変化する波形で
ある。直交変調処理部8は、D/A変換器81により、
実数部の信号Rsgと虚数部の信号Isgに対してD/A変
換を行い、直交変調器82では、実数部信号に対して
は、発振器83からの周波数fcのキャリア信号のまま
で変調し、虚数部信号に対しては、発振器83の周波数
fcのキャリア信号を90°移相した信号で変調するこ
とによって直交変調を施し、これらの信号を合成してO
FDM変調波信号を得る。
【0005】受信機Rxでは、伝送されたOFDM信号
を直交復調処理部9に入力する。ここでの処理は、送信
機Txとは逆に、直交復調器91により、電圧制御発振
器93から出力される周波数Fc'のキャリア信号により
復調した出力を実数部信号として取り出し、キャリア信
号を90°移相して復調した出力を虚数部信号として取
り出すものである。 そして、これら実数部と虚数部の
各復調アナログ信号を、A/D変換器92によりディジ
タル信号に変換する。同期検出器4は、受信した信号
R'sgとI'sgからフレームの区切りを探索し、フレーム
の基準FSTrcを出力するとともに相関出力VCを出力
する。そして、FFT部3Cは、このパルスFSTrcに
基づいてシンボルを区切り、前述のようにフーリエ変換
を行うことでOFDM復調を行い、データR'fとI'fを
出力する。復号化部2Rは、例えばROMテーブル手法
にて、データR'fとI'fを識別し、データD'oを算出す
る。伝送路復号化部1Rは、逆インターリーブ処理、エ
ネルギー逆拡散処理、エラー訂正処理等を行い、連続し
たディジタルデータDout、エラー訂正処理状況であるエ
ラーフラグ信号Seおよび受信機クロック信号CKRX
出力する。なお、受信信号を画像化するには、OFDM
復調で得たディジタルデータを、MPEGデコーダを用
いて画像に復号する必要がある。
【0006】ところで、OFDMはマルチキャリア変調
方式の一種であることは前述した。OFDMの特徴とし
て、一部のキャリアがレベル低下し、このキャリアに割
り当てられたデータが喪失されても、残りの多数の正常
なキャリアに割り当てられたデータからエラー訂正処理
により喪失データが再生可能である。通常、図13に示
すように、受信機においてエラーの発生状況はLEDに
よるBER(ビット・エラー・レート)表示で確認でき
る。 しかし、このBER状態は、一定時間内に受信し
たデータに対するエラーデータの割合を示すものであっ
て、エラーの発生パターンについては分からない。即
ち、BERが同一でも、ノイズ等により伝送帯域全体に
ランダムにエラーが生じる場合には、正常なデータから
エラー訂正が可能となる。 しかし、周波数選択性フェ
ージングや瞬断によって連続的なバーストエラーが生じ
る場合には、正常なデータを得ることができず、エラー
訂正が不可能となってしまう。これらのデータを映像化
する場合、ランダムエラーの場合には正常に映像化が可
能でも、バーストエラーの場合には、映像化不可能とな
ってしまうことが考えられる。また、通常、図13に示
すように、受信電界強度は、受信機側においてメータ等
により確認できる。
【0007】ところで、以上説明したようなディジタル
伝送装置を、マラソン中継等の移動しながらの電波伝送
に用いる場合、受信機のアンテナを移動中の中継車等の
送信アンテナに正確に向け、強い電波を受ける方向調整
作業が必要となる。 以後、この方向調整作業を、短縮
して、方調と呼ぶ。 また、このようなマラソン中継等
を、移動体中継、移動体伝送と言う。旧来のアナログ伝
送の場合、ほとんどのケースで、伝送品質は電界が強い
程に良好となる。 しかし、ディジタル伝送の場合は、
同一のBER状態が得られている時、受信電界が強くて
バーストエラーが存在する電波を受信するより、多少受
信電界が弱くてもランダムエラーが存在する電波を受信
する方が、良好な伝送状態を得られることが圧倒的に多
い。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来の構
成において、伝送状態を把握する手段として、LEDに
より表示されるBER状態では、一定時間内に受信した
データ内に存在するエラーの割合のみ表示されるため、
エラーの発生パターンについては未知である。また、メ
ータ等により表示される受信電界強度が最も強い電波が
高品質であるとは限らない。 このように、方向調整作
業を行うにあたり、BER状態と受信電界強度の情報の
みでは、必ずしも、高品質の伝送を実現できないという
欠点が生じている。本発明は、これらの欠点を除去し、
伝送エラーの発生を示す情報を、映像信号化して表示
し、方向調整者がバーストエラーの少ない電波を受信す
る操作を容易化し、品質の高い伝送を実現することを第
1の目的とする。また、方向調整者が多数の表示モニタ
を見なくて済むように映像化したエラー発生情報を、他
の映像信号に同期させることで、俗に言う、スーパーイ
ンポーズ状態で表示することを第2の目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記第1の目的
を達成するため、ディジタル変調方式によるディジタル
伝送装置において、受信信号から伝送におけるエラー発
生状態を表す信号を生成し、当該生成したエラー発生状
態を表す信号を映像信号化する手段と、当該映像化信号
を画像表示する手段を有する構成としたものである。ま
た、上記エラー発生状態を表す信号を、エラー訂正処理
状態を表すエラーフラグ信号とし、上記映像信号化する
手段を、上記エラーフラグ信号をその発生位置、発生数
に応じて映像信号化するものである。さらに、上記エラ
ー発生状態を示す信号を記憶装置に記憶し、映像信号の
ブランキング期間に関係なく発生したエラーを全て表示
するものである。また、上記映像信号化したエラー発生
状態を示す信号を、エラーの発生している期間と、エラ
ーの発生していない期間で、異なる輝度または色相で表
示するものである。また、上記第2の目的を達成するた
め、上記映像信号化したエラー発生状態を示す信号を、
他の映像信号に同期させて重畳する手段を有する構成と
したものである。また、画像コーデックと組み合わせ、
受信復号された映像信号に、上記映像信号化したエラー
発生状態を示す信号を同期させて重畳する手段を有する
構成としたものである。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の全体ブロック構成を図1
に示す。 これは、図12に示す従来技術と同様構成の
送信機Txと、同じく同様構成の受信機Rxと、映像変
換部7Aから構成される。受信機Rxから出力されるエ
ラーフラグ信号Seは、映像変換部7Aに接続される。
エラーフラグ信号Seの一例として、スタンフォード
テレコム社のビタビデコーダSTEL−2060の76
番ピン出力(BERR出力)を用いることで実現でき
る。また、エラーフラグが出力される場合の一例を挙げ
る。 例えば、符号化に、DQPSK(Differential Qu
adrature Phase Shift Keying:4相差動位相偏移変調)
を用いた場合、データのマッピング位置は図11に示す
ように、A点、B点、C点、D点の4点である。送信機
側からA点として伝送されたデータが、伝送路に存在す
るノイズなどの外乱により、受信機側においてE点で受
信された場合、B点のデータとして認識され、エラーが
発生しエラーフラグはLレベルからHレベルに変化す
る。
【0011】図2に、本発明の映像変換部7Aの具体的
構成の一実施例を示し、以下に説明する。受信機Rxか
ら得られるエラーフラグ信号Seは、ゲート7A−2に
接続される。 映像同期信号発生器7A−1から出力さ
れるブランキング期間信号BLK、カラーサブキャリア
信号SCおよび映像同期信号C.SYNCは、それぞれ、ゲー
ト7A−2、色合成器7A−4、加算器7A−3に入力
される。ゲート7A−2から出力されるエラーフラグゲ
ート信号Segは、色合成器7A−4に入力される。 色
合成器7A−4から出力される色付きエラーフラグ信号
Seg'は、加算器7A−3に入力される。 加算器7A
−3は、この色付きエラーフラグ信号Seg'を映像信号
化して出力する。ここで、図3を用い、映像信号化され
たエラー表示画像例について説明する。図に示すよう
に、発生するエラー数に応じ画像が変化する。 例え
ば、ランダムエラーが存在する場合は、エラーが増加す
るにつれ、図3(A)の様に、エラーを表す画像(ドッ
ト)数が増加する。 また、バーストエラーが存在する
場合は、エラーが増加するにつれ、図3(B)のよう
に、エラーを表す画像(横線)の太さが太くなる。 な
お、表示の更新は、映像信号の更新周期に依存する。
【0012】図4に、色合成器7A−4の具体的構成の
一実施例を示し、以下に説明する。カラーサブキャリア
信号SCは、色変換器7A-4-1に入力される。 エラー
フラグゲート信号Segと、色変換器7A-4-1から出力さ
れる変換されたカラーサブキャリア信号SC'は、加算
器7A-4-2に入力される。 加算器7A-4-2は色付きエ
ラーフラグ信号Seg'を出力する。なお、色合成器7A
−4は、エラー表示をエラーが発生している期間とエラ
ーが発生していない期間を異なる輝度、または色相で表
示するために用いる。例えば、NTSC用であれば、カ
ラーサブキャリア信号SCは、14.3MHzクロックを
4分周した3.58MHzの信号である。 これを、色変
換器7A-4-1においてカラーサブキャリア信号SCの振
幅、位相を変化させた信号SC'と、エラーフラグゲー
ト信号Segを加算器7A-4-2において加算することで、
色付きエラーフラグ信号Seg'が得られる。また、ブラ
ンキング期間にエラーフラグ信号Seが発生するのを防
止するため、ブランキング期間にレベルLとなるBLK
信号を用いてブランキング期間は強制的にレベルLとす
る。 但し、この構成を用いると、ブランキング期間の
エラーは映像として表示されない。
【0013】そこで、ブランキング期間のエラーについ
ても表示可能とする構成を図5に示し、説明する。 こ
れは、図12に示す従来技術と同様の構成の送信機Tx
と、同じく同様構成の受信機Rx、記憶装置付き映像変
換部7Bから構成される。受信機Rxからのエラーフラ
グ信号Seは、記憶装置付き映像変換部7Bに接続され
る。図6に、この記憶装置付き映像変換部7Bの具体的
な構成を示し、以下に説明する。受信機Rxから得られ
るエラーフラグ信号Seは、FIFO(First In FirstO
ut)メモリ7B−2に接続される。 映像同期信号発生
器7B−1から出力される映像同期信号C.SYNCは、タイ
ミングパルス発生器7B−3および加算器7B−4に入
力される。 タイミングパルス発生器7B−3は、信号
C.SYNCに応じて、FIFOメモリ7B−2への読み出し
リセット信号RRESおよび読み出しイネーブル信号R
Eを出力する。 FIFOメモリ7B−2から出力され
るレート変換されたエラーフラグ信号Se'は、加算器
7B−4に入力される。 加算器7B−4は映像信号を
出力する。 信号Seと信号C.SYNCの関係を図7に示
す。この構成を用いることにより、全エラーが表示可能
となる。
【0014】次に、エラー発生状態を他の映像に重畳す
る場合について、図8を用いて説明する。 この構成
は、図1,図5の映像変換部7A,7Bに替えて、エラ
ー発生状態映像重畳部7Cとした構成である。エラーフ
ラグ信号Seは、ゲート7C−2に接続される。 外部
映像信号は、外部映像同期型同期信号発生器7C−1お
よび加算器7C−3に入力される。外部映像同期型同期
信号発生器7C−1から出力されるブランキング期間信
号BLKは、ゲート7C−2に接続される。 ゲート7
C−2から出力されるエラーフラグゲート信号Segは、
加算器7C−3に接続される。 加算器7C−3は外部
映像信号とエラーフラグゲート信号Segを加算し、エラ
ー発生状態重畳映像信号を出力する。図9に外部映像同
期型同期信号発生器7C−1の構成を示す。 外部映像
信号は、同期抽出器7C-1-1に入力される。 同期抽出
器7C-1-1から出力される抽出同期信号は、同期信号発
生器7C-1-2に入力される。 同期信号発生器7C-1-2
は、ブランキング期間信号BLKを出力する。
【0015】図10に本発明の伝送システムを画像コー
デックと組み合わせ、エラー発生状態映像をMPEG復
号画像に重畳する画像/音声伝送システムの構成を示
す。入力された映像信号と音声信号は、MPEG−EN
C(エンコーダ)部TxMにて、送信機Txからの基準ク
ロックCKTXに従い、圧縮されたディジタルデータDin
に変換される。伝送され受信機Rxで復調された該デー
タは、Doutとして伸張を行うMPEG−DEC(デコー
ダ)部RxMに入力される。 MPEG−DEC部Rx
Mにて伸張された画像信号は、前述のエラー発生状態映
像重畳部7Cに入力され、上記と同様にして、エラー発
生状態を重畳された後、エラー発生状態重畳映像信号出
力される。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、伝
送エラーの発生状態を映像信号化して表示することので
きるディジタル伝送装置を実現でき、また、エラーの発
生状態を瞬時に視覚的に得ることができ、より品質の高
い方向調整作業を容易に実施できる。 また、映像信号
化したことで、表示する装置も一般的なビデオモニタを
使用できるため、状況に応じて最適なサイズの表示が可
能となる。なお、伝送状態を測定・収集する際に、映像
信号の形態に変換してあるため、VTR等に録画するこ
とで、大量のデータを容易かつ安価に記録できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の全体構成の一実施例を示すブロック図
【図2】本発明の映像変換部7Aの一例を示すブロック
【図3】本発明のエラー発生状態の表示画像の一例を示
す模式図
【図4】本発明の色合成器7A−4の一例を示すブロッ
ク図
【図5】本発明の全体構成の他の実施例を示すブロック
【図6】本発明の記憶装置付き映像変換部7Bの一例を
示すブロック図
【図7】本発明のエラーフラグ信号Seと映像信号の関
係を示す模式図
【図8】本発明のエラー発生状態映像重畳部7Cの一例
を示すブロック図
【図9】本発明の外部映像同期型同期信号発生器7C−
1の一例を示すブロック図
【図10】本発明の伝送状態−復号画像重畳型伝送シス
テムの一例を示すブロック図
【図11】エラーフラグが出力される場合のデータのマ
ッピング位置を説明する模式図
【図12】従来構成の伝送装置の一例を示すブロック図
【図13】従来の受信機におけるBER、受信電界強度
の表示例を示す模式図
【符号の説明】
Tx:送信機、Rx:受信機、7A:映像変換部、7
B:記憶装置付き映像同期信号発生器、7C:エラー発
生状態映像重畳部、7A−1,7B−1:映像同期信号
発生器、7A−2:ゲート、7A−3,7A-4-2,7B
−1:加算器、7A−4:色合成器、7A-4-1:色変換
器、7B−2:FIFOメモリ、7B−3:タイミング
パルス発生器、7C-1-1:同期抽出器、7C-1-2:同期
信号発生器、TxM:MPEG−ENC部、RxM:M
PEG−DEC部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5K014 AA01 FA09 HA05 HA10 5K022 DD01 DD11 DD21 DD31 5K035 AA07 BB02 CC10 DD01 EE01 FF04 JJ03 KK04 MM06 MM09

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ディジタル変調方式によるディジタル伝
    送装置において、受信信号から伝送におけるエラー発生
    状態を表す信号を生成し、当該生成したエラー発生状態
    を表す信号を映像信号化する手段と、当該映像化信号を
    画像表示する手段を有することを特徴とするディジタル
    伝送装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のディジタル伝送装置にお
    いて、上記エラー発生状態を表す信号を、エラー訂正処
    理状態を表すエラーフラグ信号とし、上記映像信号化す
    る手段を、上記エラーフラグ信号をその発生位置、発生
    数に応じて映像信号化するものとしたことを特徴とする
    ディジタル伝送装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載のディジタル伝送
    装置において、上記エラー発生状態を示す信号を記憶装
    置に記憶し、映像信号のブランキング期間に関係なく発
    生したエラーを全て表示することを特徴とするディジタ
    ル伝送装置。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3記載のディジタル伝送装
    置において、上記映像信号化したエラー発生状態を示す
    信号を、エラーの発生している期間と、エラーの発生し
    ていない期間で、異なる輝度または色相で表示すること
    を特徴とするディジタル伝送装置。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至4記載のディジタル伝送装
    置において、上記映像信号化したエラー発生状態を示す
    信号を、他の映像信号に同期させて重畳する手段を有す
    ることを特徴とするディジタル伝送装置。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至4記載のディジタル伝送装
    置において、画像コーデックと組み合わせ、受信復号さ
    れた映像信号に、上記映像信号化したエラー発生状態を
    示す信号を同期させて重畳する手段を有することを特徴
    とするディジタル伝送装置。
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