JP2006245986A

JP2006245986A - 映像および音声を伝送するデジタル信号通信システム、信号送信装置、及び信号受信装置

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Publication number: JP2006245986A
Application number: JP2005058489A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Maruhashi; 建一丸橋; Shuya Kishimoto; 修也岸本; Keiichi Ohata; 恵一大畑
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2005-03-03
Filing date: 2005-03-03
Publication date: 2006-09-14
Anticipated expiration: 2025-03-03
Also published as: JP4600091B2

Abstract

【課題】
本発明では、主にミリ波を利用して高精細な映像および音声を伝送するシステムにおいて、シャドウイング問題を軽減し、画像の乱れ、音声の途絶を回避できる装置を提供する。
【解決手段】
デジタル信号を無線通信によって送信する送信装置１１と、
前記デジタル信号を受信する複数の受信部１２１、１２２を有する受信装置１２と、を有するデジタル信号通信システムであって、
前記デジタル信号を搬送する電波の周波数が１０ＧＨｚ以上であり、
前記複数の受信部の間隔が３０ｃｍ以上であることを特徴とするデジタル信号通信システム。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロ波・ミリ波で用いられる映像および音声を伝送するデジタル信号通信システム、信号送信装置、及び信号受信装置に関する。

近年ハイビジョン放送の実施が拡大されつつあり、一方でその高精細な映像を表示する大画面ディスプレイが搭載されたプラズマテレビや液晶テレビの普及が急速に進んでいる。

このようなテレビは、薄型で壁掛けも可能であるが、チューナ、ビデオ録画・再生機、ハードディスク内蔵の録画・再生機などのＡＶ機器と接続する必要がある。室内の美観のため、これらの機器をテレビ周辺から遠ざけ、例えばテレビを設置した壁と反対側に設置しようとする。この場合にはケーブルを引き回すことになり、かえって美観を損なうことになってしまう。

そこで無線伝送技術を使って高精細な映像を伝送する装置に対するニーズが高まっている。ここで、従来の無線伝送技術を用いたデジタル信号通信システムの構成図を図８に示す。出力装置から入力された映像信号と音声信号は、変換部９１にてデジタル信号に変換され、送信部９１２が有する送信アンテナ９１３から受信部９２１が有する受信アンテナ９２２に送信される。受信部９２１は受信したデジタル信号を再生部９２３へ出力し、再生部９２３はデジタル信号を映像信号と音声信号に変換し、表示装置に出力する。

従来技術において、２．４ＧＨｚ帯および５ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮ技術を用いてハイビジョン映像（ＨＤ）を伝送する装置が開発されているが、伝送速度は十分ではない。ハイビジョン映像のインターフェース規格（ＨＤＩ）では、非圧縮時の伝送速度が１．５Ｇｂｐｓ程度であり、これを高い圧縮比(伝送速度は２０Ｍｂｐｓ程度、またはそれ以下)で圧縮された映像を伝送することはできるが、干渉などの問題もあり、必ずしも安定した伝送品質を維持できない。

また圧縮された映像を伝送する場合には、符号化・復号化の処理回路が必要でコスト上昇の要因になる。さらに今後開発されるものを含めさまざまな圧縮方式に対応した処理回路を、送信部と受信部に必要に応じて搭載する必要がある。

テレビのように使用年数が長い機器を想定した場合、復号化回路を交換するなどの必要があり、家庭電化製品としては受け入れにくい。なお西田らによる非特許文献１によれば、圧縮方式ＭＰＥＧ２を用いてハイビジョン（ＨＤＴＶ）映像をデジタル伝送した場合、国際電気通信連合（ＩＴＵ）の勧告で規定されているユーザー要求条件を満たす画質を確保するには、画像伝送速度５２Ｍｂｐｓ、音声信号やオーバヘッドを含め概ね６０Ｍｂｐｓ以上の伝送速度が必要となることが指摘されている。

そこでミリ波を利用した伝送システムが開発されている。Ｋ．Ｏｈａｔａによる非特許文献２には、６０ＧＨｚ帯の電波を利用して映像伝送する装置が記載されている。この装置の伝送速度は１．５Ｇｂｐｓであるので、６０Ｍｂｐｓ程度に圧縮されたハイビジョン映像信号、あるいは非圧縮のＨＤＩ信号を伝送することも可能である。またミリ波は、自由空間損失が大きい、直進性が強い(回折しづらい)、特にコンクリートを用いた建物の外壁などを透過しづらい、などの特徴を持っており、干渉の問題は生じにくい。

しかしながら、ミリ波は、直進性が強い上に、人体等による信号減衰が顕著なため、室内などで送信部と受信部の間に人が侵入した場合、見通し外となって伝送が困難になるという、シャドウイングの問題が生じる。

シャドウイングの問題が生じるのは、周波数が高くなって電波の直進性が強くなり、伝搬環境が変わってきた結果によるものなので、３０ＧＨｚ以上であるミリ波帯に限らない。その下限となる周波数を明示することはできないが、およそ１０ＧＨｚ前後といわれている。

ＩＴＵの勧告である非特許文献３によれば、オフィス内における伝搬時の距離に対する電波の減衰量を表す電力損失係数(power loss coefficients)が、０．９〜５．２ＧＨｚにおいて２８〜３２であるのに対し、６０ＧＨｚにおいては２２となっている。自由空間損失の場合は２０であるから、６０ＧＨｚというような高い周波数では散乱や回折などの影響が少ないことを示唆している。
社団法人映像情報メディア学会技術報告 Vol.24、No.3、pp.1-6, May 2000 25th IEEE Gallium Arsenide Integrated Circuit (GaAs IC) Symposium, Annual Technical Digest 2003. Pages 85-88, Nov. 2003 Propagation data and prediction methods for the planning of indoor radio communication systems and radio local area networks in the frequency range 900 MHz to 100 GHz," ITU-R, P.1238-3, 2003年4月

以上の課題を鑑みて、本発明では、主にミリ波を利用して高精細な映像および音声を伝送するシステムにおいて、シャドウイング問題を軽減し、画像の乱れ、音声の途絶を回避できるデジタル信号通信システム及び信号受信装置を提供する。

上述した目的を達成するために、本発明に係ることを特徴とする。

本発明の一つの態様に係るデジタル信号通信システムは、搬送する電波の周波数が１０ＧＨｚ以上であるデジタル信号を無線通信によって送信する送信装置と、前記デジタル信号を受信する複数の受信部を有する受信装置と、を有するデジタル信号通信システムであって、前記受信装置は、前記複数の受信部が受信した前記デジタル信号のいずれかを選択し、前記選択したデジタル信号を出力する切替部と、前記切替部によって選択されたデジタル信号に応じて、前記切替部が選択する前記デジタル信号を切り替える命令信号を前記切替部に出力する制御部と、を有し、前記複数の受信部の間隔が３０ｃｍ以上であることを特徴とするものである。

本発明の他の態様にかかる信号受信装置は、デジタル信号を受信する複数の受信部と、前記複数の受信部が受信した前記デジタル信号のいずれかを選択し、前記選択したデジタル信号を出力する切替部と、前記切替部によって選択されたデジタル信号に応じて、前記切替部が選択する前記デジタル信号を切り替える命令信号を前記切替部に出力する制御部と、を有する信号受信装置であって、前記デジタル信号を搬送する電波の周波数は１０ＧＨｚ以上であり、前記複数の受信部の間隔が３０ｃｍ以上であることを特徴とするものである。

本発明によれば、画像品質を劣化させることなく、非圧縮または６０Ｍｂｐｓ程度以上の伝送速度にて、高精細な映像を無線伝送することが可能となる。映像および音声を伝送するミリ波を利用したシステムにおいて、複数の受信部からのデジタルデータを切り替えることにより、シャドウイング問題を軽減できる。さらに複数の受信部からの信号を切り替えの際に生じる画像の乱れ、音声の途絶を回避できる効果がある。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

第１の実施の形態．
本実施の形態に係る信号転送システム１の構成図を図１に示す。信号転送システム１は送信装置１１と受信装置１２と出力装置１３と表示装置１４を有する。送信装置１１は、出力装置１３から入力される映像信号と音声信号をデジタル信号に変換して、このデジタル信号を電波によって送信する。

受信装置１２は、送信装置１１から送信された電波を受信し、この電波からデジタル信号を検出する。また、このデジタル信号を映像信号と音声信号に変換して、表示装置１４に出力する。受信装置１２は、少なくとも、第１の受信部１２１、第２の受信部１２２、切替部１２５から構成される。第１の受信部１２１と第２の受信部１２２は、送信装置１１から送信される電波を受信し、デジタル信号を検出する装置である。

出力装置１３は、映像信号及び音声信号を出力する装置である。出力装置１３の例としては、ハイビジョン映像信号および音声信号を出力するチューナ、ビデオ、ハードディスクレコーダなどが考えられる。表示装置１４は、受信装置１２から出力される映像信号と音声信号を表示する装置である。また、表示装置１４は、受信装置１２を内蔵してもよい。表示装置１４の例として、大画面のプラズマディスプレイ、液晶ディスプレイなどが考えられる。

出力装置１３から送信装置１１に入力された映像信号と音声信号は、送信装置１１において、デジタル信号に変換され、６０ＧＨｚ帯の電波として送信される。この電波は、受信装置１２内の第１の受信部１２１と第２の受信部１２２で受信される。受信装置１２で受信された電波からデジタル信号を検出し、このデジタル信号をそれぞれの受信部から切替部１２３に出力する。

第１の受信部１２１と第２の受信部１２２とから入力されるデジタル信号は、切替部１２３において、適切なデジタル信号を選択する。この選択されたデジタル信号は、映像信号と音声信号に変換され、表示装置１４に出力され、表示装置１４において映像信号と音声信号が表示される。

６０ＧＨｚ帯ほどの高周波の電波は、直進性を持つため、シャドウイングによる電波の伝送遮断がおきやすい。継続した無線伝送のためには、複数の受信部を用い、それぞれの受信部が受信した電波から適切なデジタル信号を選択し出力するとよい。さらに、複数の受信部が遮蔽物より長い間隔で設けられている必要性がある。

これは、例えば、人間が、表示装置１４内の第１の受信部１２１の前に存在した場合、第１の受信部１２１は送信装置１１から送信されるデジタル信号を受信することができないが、第２の受信部１２２は送信装置１１から送信されたデジタル信号を受信することができる。このため、表示装置１４に出力するデジタル信号を切替部１２３によって第２の受信部１２２が受信したデジタル信号に選択することによって、継続した無線伝送が可能になる。

上述の送信装置１１から受信装置１２へ送信されるデジタル信号を遮蔽する物で一番考えられるのが人体であることから、人体の幅に相当する３０ｃｍ以上に設定することによって、一人では２つの受信部を同時に遮ることができないようにする。

しかしながら、本実施の形態において、２人以上の人間が表示装置１４の前に立った場合を考えると、伝送遮断がおきる可能性がある。しかし、このときには後方で視聴している別の人間にとっては表示装置１４が見えにくい状況であるため、伝送遮断がおきたとしても実用上の問題は少ないと考えられる。

以上のことから、本実施の形態においては、受信装置１２内の第１の受信部１２１と第２の受信部１２２が３０ｃｍ以上の間隔を持って設置されている。また、送信装置１１は、周辺に電波を遮蔽するものが存在すると、受信装置１２での受信ができなくなるので、人間が近づかない場所、あるいは室内の高い位置に設置することが望ましい。

続いて、図２を用いて、信号伝送システム１の構成について詳細に説明する。図２は、この信号伝送システム１の構成を示すブロック図である。信号転送システム１は送信装置１１と受信装置１２と出力装置１３と表示装置１４を有する。図１と同様の部分の説明は省略する。

送信装置１１は、映像信号や音声信号をデジタル信号に変換する変換部１１１、変換部１１１から出力されたデジタル信号を送信する送信部１１２、送信部に装着された送信アンテナ１１３を有する。送信アンテナ１１３は、３０ｃｍ以上の受信部間隔を持つ第１の受信部１２１と第２の受信部１２２が、同時に送信部１１２から送信されたデジタル信号を受信できるように、広角ビームの電波が放射できるように設計されている。

受信装置１２は、送信部１１２から送信された電波を受信し、受信した電波からデジタル信号を検出する第１の受信部１２１及び第２の受信部１２２と、第１の受信部１２１と第２の受信部１２２から出力されたデジタル信号のうち一つを選択し、この選択されたデジタル信号を出力する切替部１２５と、デジタル信号の中から同期信号を検出し、制御部に同期信号を出力する同期検出部１２６と、デジタル信号から映像や音声の信号に復元する再生部１２７と、切替部１２５を制御する制御部１２８とを有する。

第１の受信部１２１には、送信部１１２から送信されたデジタル信号を受信するための第１の受信アンテナ１２３と受信信号のレベルを検出する第１の受信レベル検出部２１１とを備えている。また、同様に、第２の受信部１２２には、第２の受信アンテナ１２４と第２の受信レベル検出部２１２を備えている。

映像信号と音声信号は、出力装置１３から送信装置１１内の変換部１１１に入力され、Ａ／Ｄ変換され、デジタル信号に変換される。このとき、出力装置１３から出力される信号がデジタル信号のときは、変換しない。このデジタル信号は、送信部１１２に出力され、送信部１１２に備えられた送信アンテナ１１３から周波数１０ＧＨｚ以上の無線電波によって送信される。周波数１０ＧＨｚ以上の搬送電波を用いることによって、大量のデジタル信号を送信することが可能となる。

上述の電波は、第１の受信部１２１内の第１の受信アンテナ１２３と第２の受信部１２２内の第２の受信アンテナ１２４で受信される。第１の受信アンテナ１２３で受信した電波は、第１の受信部１２１にてデジタル信号に変換される。同様に第２の受信アンテナ１２４で受信した電波は第２の受信部１２２にてデジタル信号に変換される。これらのデジタル信号は、切替部１２５に出力される。

この際、第１の受信部１２１内の第１の受信レベル検出部２１１と第２の受信部１２２内の第２の受信レベル検出部２１２は、それぞれの受信部が受信した電波の強度を所定の閾値と比較し、受信検出信号を制御部１２８に出力する。

第１の受信部１２１と第２の受信部１２２から切替部１２５に出力されたデジタルデータは、切替部１２５において、制御部１２８からの命令によって適切な一つのデジタル信号を選択し、同期検出部１２６に出力される。さらに、この選択されたデジタル信号は、同期検出部１２６において、入力されたデジタル信号における同期を検出され、再生部１２７に出力される。このときに、同期検出部１２６は、同期検出信号を制御部１２８に出力する。再生部１２７に入力されたデジタル信号は、再生部１２７において、映像信号、音声信号に変換される。

制御部１２８においては、第１の受信部１２１と第２の受信部１２２から出力される受信検出信号と、同期検出部１２６から送られる同期検出信号とから、いずれの受信部からのデジタル信号が適切かを判断し、切替部１２５に制御信号を出力している。いずれかの受信部がシャドウイング等の影響によって、デジタル信号を出力できていない場合や、同期が検出できないデータを出力した場合に、他の受信部に切り替えるように制御信号を切替部１２５に出力する。

この際、受信検出信号と同期検出信号の情報を両方利用する必要はない。しかしながら受信検出信号は同期検出信号より早く伝えられること、また受信レベルが十分高くても、マルチパス干渉等の要因で同期検出ができないことがあるので、両方の情報を利用することが望ましい。また同期検出としては、垂直同期、水平同期の両信号が利用できるが、早期検出が可能な水平同期を採用することが望ましい。

以上のことから本実施の形態に係る信号転送システム１においては、信号転送を１０ＧＨｚ以上の高周波の電波を用い、第１の受信部１２１と第２の受信部１２２の間隔を３０ｃｍ以上にすることによって、高精細な映像を転送することが可能なデジタル信号通信システムを構築することができる。また、本発明においては、直進性の高い高周波の電波を用いる場合におこるシャドウイングの問題を軽減することが可能となり、高精細の映像を非圧縮、または圧縮の場合でも画質を大きく劣化させることなく無線伝送を行うことが可能になる。

映像信号としては一般的に使用されるコンポーネント信号とし、変換部１１１内で非圧縮の映像と音声を含むデジタルデータに変換することを想定しているが、画像の規格、音声の有無、デジタルデータのフォーマット、圧縮の有無も限定しない。またデジタル映像データの場合は伝送速度６０Ｍｂｐｓ、アナログ映像信号の場合はこれに相当する画像品質をもつ。また、使用する無線周波数は６０ＧＨｚ帯には限定されず、電波の直進性が強い概ね１０ＧＨｚ以上の周波数であれば、本発明の適用を受ける。

出力装置１３と表示装置１４として例示をしたが、それに限定されることはない。図１において、受信装置１２は表示装置１４に内蔵されているが、受信装置１２またはその構成装置を映像表示装置１４の外に設けても良い。

第２の実施の形態．
第２の実施の形態に係る信号転送システム２のブロック図を図３に示す。第１の実施の形態との違いは、送信装置内の音声用バッファメモリと受信装置内のバッファメモリを設けたことである。動作原理や構成要素で第１の実施の形態と同様のものは省略する。

本実施の形態に係る信号転送システム２において、受信装置１２内の第１の受信部１２１と第２の受信部１２２が３０ｃｍ以上の間隔を持って設置されている。このことによって、いずれかの受信部がシャドウイング等による電波の伝送遮断がおこったときに、他方の受信部を用いることによって、映像信号と音声信号が連続的に表示装置に出力することが可能となる。

また、送信アンテナ１１３から送信される電波の周波数は、１０ＧＨｚ以上の高周波である。このことによって、大量のデジタル信号を伝送することが可能となり、高精細な映像を転送することができる。

さらに、本実施の形態に係る信号転送システム２の送信装置１１内には、音声用バッファメモリ１１４が内蔵されている。この音声用バッファメモリ１１４は、変換部１１１に入力された音声信号が変換された音声デジタル信号を記憶しておくメモリである。

出力装置１３から出力された映像信号と音声信号は、変換部１１１によってデジタル信号に変換される。このデジタル信号のうち、音声デジタル信号は、送信部１１２に出力されると同時に、音声用バッファメモリ１１４にも出力される。

また、音声デジタル信号は、音声用バッファメモリ１１４から変換部１１１を通して、送信部１１２に出力されている。このときの音声デジタル信号は、１フレーム前の音声デジタル信号である。

この構成により、送信部１１２へ入力されるデジタルデータには、現フレームの映像信号、現フレームの音声信号とともに、前フレームの音声信号を含ませることができる。なお音声用バッファメモリの容量を増やし、現フレームから遡って複数の連続フレームの音声データを冗長伝送させることも可能である。

本実施の形態に係る信号転送システム２の受信装置１２内には、バッファメモリ１２９が内蔵されている。バッファメモリ１２９は少なくとも２フレーム分の映像デジタル信号に相当する容量をもつ。また、バッファメモリ１２９は、複数の仮想フレームが割り当てられたメモリ空間が設けられている。その複数の仮想フレームは、制御部１２８が発するバッファメモリ切替信号に従って、切り替えられる。

続いて、図４を用いて、バッファメモリ１２９の通常時における動作フローについて詳細に説明する。ここで、ｎ番目のフレームにおける、第１の受信部からの映像デジタル信号をｖ１（ｎ）、第２の受信部からの映像デジタル信号をｖ２（ｎ）、第１の受信部からの音声デジタル信号をａ１（ｎ）、第２の受信部からの音声デジタル信号をａ２（ｎ）としている。

また、ここでは例として、第１の受信部１２１からのデータを使用している場合を想定し、バッファメモリ１２９内の仮想フレームをバッファメモリＡ、バッファメモリＢの二つとする。バッファメモリＡとバッファメモリＢのそれぞれのバッファメモリは、映像領域とブランク領域からなる。音声デジタル信号はこのブランク領域を利用して伝送している。

ＳＴＥＰ１では、同期検出部１２６から出力された映像デジタル信号ｖ１（ｎ）及び音声デジタル信号ａ１（ｎ）とａ１（ｎ−１）がバッファメモリＡに書き込まれる。同時に、バッファメモリＢからは、映像デジタル信号ｖ１（ｎ−１）、音声デジタル信号ａ１（ｎ−２）が再生部１２７に出力される。通常時においては、第１の受信部１２１と第２の受信部１２３の２つの受信部で電波が受信できている場合は、ｖ１（ｎ）＝ｖ２（ｎ）、ａ１（ｎ）＝ａ２（ｎ）が成立している。

また、１フレーム前の音声デジタル信号ａ１（ｎ−１）については、送信装置１１内の音声用バッファメモリ１１４から冗長伝送させる。音声デジタル信号は映像デジタル信号に比べて時間あたりのデータ量が少ないので、冗長に伝送しても深刻になるほど全体のデータ量は増加しない。

次にＳＴＥＰ２では、バッファメモリＡからは、映像デジタル信号ｖ１（ｎ）、音声デジタル信号ａ１（ｎ−１）が再生部１２７に出力される。同時に、同期検出部１２６から出力された映像デジタル信号ｖ１（ｎ＋１）及び音声デジタル信号ａ１（ｎ＋１）とａ１（ｎ）がバッファメモリＢに書き込まれる。

ＳＴＥＰ３では、フレームがさらに１つ進んで、同期検出部１２６から出力された映像デジタル信号ｖ１（ｎ＋２）及び音声デジタル信号ａ１（ｎ＋２）とａ１（ｎ＋１）がバッファメモリＡに書き込まれ、バッファメモリＢからは、映像デジタル信号ｖ１（ｎ＋１）、音声デジタル信号ａ１（ｎ）が再生部１２７に出力される。この動作が継続することによって、映像信号、音声信号が途切れなく、再生部１２７に出力される。

ここで、シャドウイング等の影響を受けた場合を考えてみる。第１の受信部１２１がシャドウイング等の影響を受け、出力装置１１からの電波を受信できない場合、または、同期検出できないデジタル信号を同期検出部１２６に出力した場合についての動作フロー図を、図５に示す。

ＳＴＥＰ１で、バッファメモリＢから、映像デジタル信号ｖ１（ｎ−１）、音声デジタル信号ａ１（ｎ−２）が再生部１２７に出力される。通常時に置いては、それと同時に、映像デジタル信号ｖ１（ｎ）、音声デジタル信号ａ１（ｎ）、ａ１（ｎ−１）がバッファメモリＡに書き込まれる。バッファメモリＡに映像デジタル信号と音声デジタル信号が書き込まれる途中で、第１の受信部１２１がシャドウイング等の影響を受け、出力装置１１からの電波を受信できない場合、または、同期検出できないデジタル信号を同期検出部１２６に出力した場合（ＳＴＥＰ１−Ａ）を考える。

この変化は、第１の受信部１２１内の第１の受信レベル検出部２１１や、同期検出部１２６で検知できる。第１の受信レベル検出部２１１からの受信検知信号や同期検出部１２６の同期検出信号から、制御部１２８は切替部１２５に対して、第２の受信部１２２からのデジタル信号を選択する命令を出す。その結果、ＳＴＥＰ１の第１の受信部１２１が電波を受信できなくなったときから、第２の受信部１２２からの映像信号データｖ２（ｎ）をバッファメモリＡに書き込み始める（ＳＴＥＰ１−Ｂ）。ただし、この時のバッファメモリＡの情報は使用しないので、書き込みをしなくてもよい。

ＳＴＥＰ１でバッファメモリＡにデジタル信号が正しく書き込まれていないため、制御部１２８はバッファメモリ１２９に、ＳＴＥＰ２で再度バッファメモリＡに、映像デジタル信号ｖ２（ｎ＋１）、音声デジタル信号ａ２（ｎ＋１）、ａ２（ｎ）を書き込み、バッファメモリＢから、映像デジタル信号ｖ１（ｎ−１）、音声デジタル信号ａ１（ｎ−１）を出力する命令を出す。次に、ＳＴＥＰ３において、映像デジタル信号データはｖ２（ｎ＋１）、音声デジタル信号ａ２（ｎ）が出力される。この後、通常の動作に復帰する。

ここで、デジタル信号が切り替わる際に１フレームの映像が表示されないことになるが、十分に短い時間である、その間には前フレームの映像が表示されている、フレームの途中で切り替わることがなく雑音等を含む映像がでない、という理由により目立たない。また音声は、ａ１（ｎ−２），ａ１（ｎ−１），ａ２（ｎ）のように途切れることなく伝送することが可能である。

デジタル信号の遮断の検出、又は同期検出に必要な時間は、ブランク領域を利用して確保するか、不足であれば無線機区間での伝送速度を上げることによって確保が可能である。あるいは、バッファメモリ１２９をもう１フレーム分増やして余裕をもたせることによっても、余分な時間が確保できる。

以上の説明において、通常動作のときに、バッファメモリから、映像信号はｎ番目のフレーム、音声信号はｎ−１番目のフレームの情報が出力されている。しかしながら両信号のタイミングに厳密さは要求されないので、許容できる範囲で対応させるフレーム番号を前後させても構わない。

また、音声信号の伝送が不要な場合、送信装置１１として、図２に示した送信装置を使用し、受信装置として、図３に示した受信装置を使用することも可能である。このときのデジタル信号は、ここで説明したまま取り扱うことができる。

本実施の形態において、送信装置に音声用バッファメモリ、受信装置にバッファメモリを設け、信号転送を１０ＧＨｚ以上の高周波の電波を用い、第１の受信部１２１と第２の受信部１２２の間隔を３０ｃｍ以上にすることによって、ミリ波伝送で問題となるシャドウイングの問題を軽減し、高精細な映像を転送することが可能な信号転送システムを構築することができる。また、送信装置に音声用バッファメモリ、受信装置にバッファメモリを設けることによって、受信部の切り替えによる、映像の乱れや音声の途絶を防ぐことが可能となる。

第３の実施の形態.
第３の実施の形態に係る信号転送システム３のブロック図を図６に示す。第２の実施の形態との違いは、受信装置内の受信部それぞれに同期検出部とバッファメモリを設けたことである。また、切替部による切り替えが、受信部から出力されるデジタル信号ではなく、バッファメモリから出力されるデジタル信号で行われている点である。動作原理や構成要素で第２の実施の形態と同様のものは省略する。

本実施の形態に係る信号転送システム３において、受信装置１２内の第１の受信部１２１と第２の受信部１２２が３０ｃｍ以上の間隔を持って設置されている。このことによって、いずれかの受信部がシャドウイング等による電波の伝送遮断がおこったときに、他方の受信部を用いることによって、映像信号と音声信号が連続的に表示装置に出力することが可能となる。

受信装置１２は、第１の受信部１２１及び第２の受信部１２２と、それぞれの受信部に応じた同期検出部１２６１、１２６２、バッファメモリ１２９１、１２９２と、制御部１２８と、切替部１２５と、再生部１２７を有している。バッファメモリ１２９１、１２９２は少なくとも２フレーム分に相当する容量を持っている。

送信装置１１から送信された電波は、受信装置１２の第１の受信アンテナ１２３、第２の受信アンテナ１２４で受信され、それぞれ第１の受信部１２１、第２の受信部１２２においてデジタル信号に変換される。これらのデジタル信号は、第１の同期検出部１２６１、第２の同期検出部１２６２を経由し、第１のバッファメモリ１２９１、第２のバッファメモリ１２９２に一時的に蓄えられる。

それぞれのバッファメモリから出力されたデジタル信号は、切替部１２５で、制御部１２８からの命令に従って選択され、この選択されたデジタル信号は再生部１２７に出力される。再生部１２７においては、映像信号と音声信号に復元される。

第１のバッファメモリ１２９１、第２のバッファメモリ１２９２には、それぞれ複数の仮想フレームが割り当てられたメモリ空間が設けられている。その複数の仮想フレームは、制御部１２８が発するバッファメモリ切替信号に従って切り替えられる。

制御部１２８においては、第１の受信レベル検出部２１１及び第２の受信レベル検出部２１２から出力される受信検出信号と、第１の同期検出部及び第２の同期検出部から出力される同期検出信号から切替部１２５やバッファメモリ１２９１、１２９２に出力する命令を決定する。

この際、受信検出信号と同期検出信号の両方の情報を利用する必要はない。しかしながら受信検出信号は同期検出信号より早く伝えられること、また受信レベルが十分高くても、マルチパス干渉等の要因で同期検出ができないことがありえるので、両方の情報を利用することが望ましい。また同期検出としては、垂直同期、水平同期の両信号があるが、早期検出が可能な水平同期を採用することが望ましい。

次に、バッファメモリの動作フローについて図６と図７を併用して説明する。ここでは、第１のバッファメモリ１２９１には仮想フレームが２枚あり、それぞれバッファメモリＡ、バッファメモリＢとする。同様に、第２のバッファメモリ１２９２にも仮想フレームが２枚あり、それぞれバッファメモリＣ、バッファメモリＤとする。それぞれの仮想フレームには、映像デジタル信号と映像デジタル信号が蓄積される。また、切替部１２５では、第１のバッファメモリ１２９１からのデジタル信号を再生部に出力する場合を考える。

まず、ＳＴＥＰ１では、第１の受信部１２１から、第１の同期検出器１２６１を通って、第１のバッファメモリ１２９１に出力されたｎフレームのデジタル信号が、第１のバッファメモリ１２９１内に設けられたバッファメモリＡに書き込まれている。同時に、第２の受信部１２２から第２の同期検出器１２６２を通って、第２のバッファメモリ１２９２に出力されたｎフレームのデジタル信号が、第２のバッファメモリ１２９２内に設けられたバッファメモリＣに書き込まれる。この時、バッファメモリＢに蓄えられた（ｎ−１）フレームのデジタル信号が、切替部１２５を通って再生部１２７に出力される。

ＳＴＥＰ２では、バッファメモリＡとＢが、バッファメモリＣとＤの働きが入れ替わる。つまり、バッファメモリＢとバッファメモリＤに（ｎ＋１）フレームのデジタル信号が書き込まれ、バッファメモリＡからｎフレームのデジタル信号が、切替部１２５を通って再生部１２７に出力される。このＳＴＥＰ１とＳＴＥＰ２の動作フローは、第１の受信部の信号遮断がなければ繰り返されることになる。

次に、第１の受信部１２１がシャドウイングの影響を受け、データを出力できないか、同期が検出できないデータを出力した場合の動作を説明する（ＳＴＥＰ３）。このときも既に蓄えられたバッファメモリＢからのデータは正常であるので、このフレームでは引き続きバッファメモリＢからのデジタル信号が出力されている。それと同時に、第２の受信部１２２から出力された正常なデジタル信号は、バッファメモリＣに書き込まれている。

第１の受信部１２１がデータを出力できないか、または、同期検出できないデータを出力したことは、第１の受信部１２１内の第１の受信レベル検出部２１１や、第１の同期検出部１２６１で検知できる。第１の受信レベル検出部２１１からの受信検知信号や第１の同期検出部１２６１の同期検出信号から、制御部１２８は切替部１２５とバッファメモリ１２９１、１２９２に対して切替命令を出す。

ＳＴＥＰ４においては、上述の切替命令を受け、バッファメモリＣからのデジタル信号が再生部に出力される。ＳＴＥＰ５においては、バッファメモリＣとＤの役割が入れ替わり、第２の受信部が受信できている限り、ＳＴＥＰ４とＳＴＥＰ５が繰り返される。第２の受信部１２２が受信できなくなった場合には、同様な手順で第１の受信部１２１に切り替えられる。

本実施の形態では、信号転送を１０ＧＨｚ以上の高周波の電波を用い、第１の受信部１２１と第２の受信部１２２の間隔を３０ｃｍ以上にすることによって、ミリ波伝送で問題となるシャドウイングの問題を軽減し、高精細の映像を非圧縮、または圧縮の場合でも画質を大きく劣化させることなく無線伝送を行うことが可能になる。

また、受信装置内の受信部それぞれに同期検出部とバッファメモリを設けたことである。また、切替部による切り替えが、受信部から出力されるデジタル信号ではなく、バッファメモリから出力されるデジタル信号で行うことによって、受信部の切り替わり動作がフレームの途中で発生した場合でも、再生器にはフレームごとのデジタルデータが出力されるため、映像自体がフレームの途中で切り替わることはない。第２の実施の形態と比較して、バッファメモリの容量が２倍程度必要となるが、動作は単純化され、１フレームの画像も欠落することなく映像伝送が可能となるメリットがある。

以上の実施の形態では、受信装置に受信部が２つ含まれた構成を示したが、受信部は３つ、あるいはそれ以上設けてもよい。またフレームの代わりにフィールドを用いてもよく、その場合には特許請求の範囲や実施の形態、図面等で言及されるフレームは、そのままフィールドと読み替える。

切替部はハードウェアで信号を切り替えるものとして説明を行ったが、同様な切り替えはソフトウェアで実現してもよい。また、バッファメモリにおける映像・音声の入力と出力のタイミングなどを調整するため、必要に応じてバッファメモリを増設してもかまわない。

さらに映像および音声が映像送信装置にデジタル信号として入力される場合、変換部はそれらデジタル信号を送信部へ入力可能な信号(フォーマット)に変換する役割を担うが、不要であれば変換部を削除してもよい。再生部ではその逆変換の役割を担うが、これも不要であれば再生部を削除してもよい。

なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。

第１の実施の形態に係る信号転送システム１の構成図第１の実施の形態に係る信号伝送システムの構成を示すブロック図第２の実施の形態に係る信号転送システム２のブロック図バッファメモリの通常時における動作フロー出力装置からの電波を受信できない場合、または、同期検出できないデジタル信号を同期検出部に出力した場合についての動作フロー図第３の実施の形態に係る信号転送システムのブロック図バッファメモリの動作フロー従来の信号転送システムのブロック図

符号の説明

１１送信装置１２受信装置１３出力装置１４表示装置
１１１変換部１１２送信部１１３送信アンテナ
１１４音声用バッファメモリ１２１第１の受信部１２２第２の受信部
１２３第１の受信アンテナ１２４第２の受信アンテナ１２５切替部
１２６同期検出部１２７再生部１２８制御部１２９バッファメモリ
１２６１第１の同期検出部１２６２第２の同期検出部
１２９１第１のバッファメモリ１２９２第２のバッファメモリ
２１１第１の受信レベル検出部２１２第２の受信レベル検出部
９１送信装置９２受信装置
９１１変換部９１２送信部９１３送信アンテナ
９２１受信部９２２受信アンテナ９２３再生部

Claims

搬送する電波の周波数が１０ＧＨｚ以上であるデジタル信号を無線通信によって送信する送信装置と、
前記デジタル信号を受信する複数の受信部を有する受信装置と、を有するデジタル信号通信システムであって、
前記受信装置は、前記複数の受信部が受信した前記デジタル信号のいずれかを選択し、前記選択したデジタル信号を出力する切替部と、
前記切替部によって選択されたデジタル信号に応じて、前記切替部が選択する前記デジタル信号を切り替える命令信号を前記切替部に出力する制御部と、を有し、
前記複数の受信部の間隔が３０ｃｍ以上であることを特徴とするデジタル信号通信システム。
前記送信装置に、３０ｃｍ以上の間隔を持つ前記複数の受信部が同時に受信できる、広角ビームの電波を放射するアンテナが装着されていることを特徴とする請求項１に記載のデジタル信号通信システム。
前記デジタル信号が、映像信号を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のデジタル信号通信システム。
前記デジタル信号が、映像信号と音声信号を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のデジタル信号通信システム。
前記送信装置に、前記音声信号を記憶する音声用バッファメモリを有することを特徴とする請求項４に記載のデジタル信号通信システム。
前記受信装置に、前記デジタル信号を記憶するバッファメモリを有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のデジタル信号通信システム。
前記デジタル信号が映像信号と音声信号を含み、
前記送信装置が、所定のフレームの前記映像信号を送信するときに、
前記所定のフレームの前記音声信号を含む２フレーム分以上の前記音声信号を送信することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のデジタル信号通信システム。
前記デジタル信号に非圧縮の映像信号が含まれることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のデジタル信号通信システム。
前記デジタル信号が圧縮された信号を伝送し、前記伝送の速度が６０Ｍｂｐｓ以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のデジタル信号通信システム。
デジタル信号を受信する複数の受信部と、
前記複数の受信部が受信した前記デジタル信号のいずれかを選択し、前記選択したデジタル信号を出力する切替部と、
前記切替部によって選択されたデジタル信号に応じて、前記切替部が選択する前記デジタル信号を切り替える命令信号を前記切替部に出力する制御部と、を有する信号受信装置であって、
前記デジタル信号を搬送する電波の周波数は１０ＧＨｚ以上であり、
前記複数の受信部の間隔が３０ｃｍ以上であることを特徴とする信号受信装置。
前記デジタル信号を搬送する電波の強度と所定の閾値以下であるか否かを示す受信検出信号を前記制御部に出力する受信レベル検出部を、さらに備え、
前記制御部は、前記電波の強度が前記所定の閾値以下の場合、前記選択されたデジタル信号から他のデジタル信号に切り替える命令を前記切替部に出力することを特徴とする請求項１０に記載の信号受信装置。
前記選択されたデジタル信号の同期検出を行い、同期検出信号を出力する同期検出部を、さらに備え、
前記制御部は、前記選択されたデジタル信号が同期検出できない場合、前記選択されたデジタル信号から他のデジタル信号に切り替える命令を前記切替部に出力することを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の信号受信装置。
前記デジタル信号は映像信号を含み、
前記選択されたデジタル信号を記憶するバッファメモリを有し、
前記バッファメモリの容量が２フレーム分の前記映像信号の大きさ以上であることを特徴とする請求項１０乃至請求項１２のいずれか一項に記載の信号受信装置。
前記制御部が、前記選択されたデジタル信号から前記選択されたデジタル信号と異なるデジタル信号に切り替える命令を前記切替部に出力する場合に、
前記バッファメモリが、前記切替部が前記デジタル信号を切り替えたときのフレームの、映像信号を出力するときに、
前記切替部が前記デジタル信号を切り替えたときのフレームに変わって他の前記映像信号を出力することを特徴とする請求項１３に記載の信号受信装置。
前記受信部が受信したデジタル信号を記憶する、前記受信部それぞれに対応したバッファメモリを有し、
前記バッファメモリの容量が２フレーム分の映像信号を変換したデジタル信号に相当する大きさ以上であることを特徴とする請求項１０乃至請求項１２のいずれか一項に記載の信号受信装置。
前記制御部が、前記選択されたデジタル信号から他のデジタル信号に切り替える命令を前記切替部に出力する場合に、
前記切替部が前記選択されたデジタル信号が記憶された前記バッファメモリに代えて、他の前記バッファメモリに切り替えることを特徴とする請求項１５に記載の信号受信装置。
前記制御部が、前記選択されたデジタル信号から前記選択されたデジタル信号と異なるデジタル信号に切り替える命令を前記切替部に出力する場合に、
前記切り替える命令をフレームの先頭のタイミングに出力することを特徴とする請求項１３乃至請求項１６のいずれか一項に記載の信号受信装置。