JP2008252755A - デジタル伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】デジタル伝送のコンスタレーション情報や周辺帯域の受信状態の情報他の受信状態可視化情報を、方向調整時は新たな映像伝送回線を用いずに高速に伝送し、希望波伝送での運用を補助する事を目的とする。
【解決手段】デジタル変調方式で変調されたＴＳ信号を受信しデジタル変調して送信する、中継段の伝送装置において、受信したＴＳ信号中の冗長データ量を検出することにより出力レートを可変して、当該中継段で検出した受信状態可視化情報をＴＳ信号に変換し、映像ＴＳ信号内のＮＵＬＬデータを受信状態ＴＳ信号に差し替え、デジタル変調して送信し、次段以降の伝送装置では、デジタル変調信号を受信し復調したＴＳ出力から検出することにより受信状態の可視化情報を出力表示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタル変調方式で変調された信号を受信し、中継を行うディジタル伝送装置において、伝送装置の受信状態を可視化し、受信装置側に伝送し、伝送状態の安定化を補助する機能向上に関する技術である。

映像や音声信号の無線伝送には、数年前はアナログＦＭによる方法で映像や音声を伝送していたが、近年、ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式やＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式などによるデジタル伝送方式が用いられるようになっている。

このとき、伝送対象となるデータは、映像や音声信号をＭＰＥＧ処理により圧縮したＴＳ(Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｔｒｅａｍ)などの伝送信号であるが、この場合、一般的には、デジタル変調した伝送信号を２次元データにマッピングして送信側から伝送し、受信側で２次元のデータを識別して伝送信号を再生する方式のデジタル伝送装置が使用される。ところで、上記したアナログ方式の場合、受信電界レベルによって映像や音声のＳ／Ｎが変化し、このため、例えばマラソンの中継など、電界レベルの変化が激しい移動伝送においては、中継された映像がノイズや乱れの多い品位の低い画像になり易かった。しかし、デジタル伝送方式によれば、デジタル化された情報が伝送されるので、エラー訂正処理が適用でき、このため、受信電界レベルが変化している伝送環境のもとでも、エラー訂正が働く電界レベル範囲であれば、同一の品位の映像が中継できる。反面、デジタル伝送方式では、電界レベルが或る限界値を下回るとエラー訂正が効かなくなり、この場合、突然、映像信号の再生が不可能になってしまうが、このときの電界レベルの下限値は、受信側での識別判定処理における信号状態により、或る程度、把握が可能である。例えば、伝送量が６０Ｍｂｐｓと比較的多い６４ＱＡＭ方式の場合、Ｃ／Ｎの最小値は２７ｄＢ程度なので受信電界レベルの下限値は約−７０ｄＢｍとなり、従って、映像の再生には、これ以上のレベルが必要になる。また、伝送量が３５Ｍｂｐｓと比較的少ない１６ＱＡＭ２方式の場合は、Ｃ／Ｎの最小値は１８ｄＢ程度なので受信電界レベルの下限値は約−８０ｄＢｍで、これ以上のレベルなら映像が再生できる。

そこで、このようなデータ訂正処理が適用されたデジタル伝送装置では、従来から、受信電界レベルの下限値を伝送状態や同期再生状態から把握できるようにしたものが知られている(特許文献１、特許文献３参照)。

例えば走行中のマラソン選手の画像を捉えている移動車などの撮影現場と放送局の間は、例えばマイクロ波帯の電波を用いた無線伝送形式となる。さらに、放送局から撮影現場が遠い場合、或いは途中に電波の伝播に障害となる物があった場合、放送局までの途中に中継部を設ける必要が生じる。この場合、受信基地が中継部で、例えば小高い丘などに設置され、２段中継伝送となる。

以下、このようなデジタル伝送装置の一例について、デジタル中継を示すシステム構成図の図２により説明する。

まず撮影現場では、図示していないテレビカメラで撮像した映像信号が送信制御部１に入力され、ここで圧縮データＴＳに変換されデジタル変調された後、送信高周波部２に供給される。そして、ここでマイクロ波帯に周波数変換され、電力増幅されてからアンテナによりマイクロ波として送信され、次段のアンテナにに伝達され、受信高周波部３に入力され、中間（ＩＦ）周波数に周波数変換され、受信制御部で復調される。

このとき、上述のように、受信電界レベルに下限値があるので、受信状態を把握する必要があり、受信状態が観測できるようにしてある。そして、これにより、映像伝送の受信が中断する虞れの発生を予想し、それに備えて予め用意してある別のプログラムに切換えるなどの処置をとることができる。（特許文献４参照）
また、ＴＳ信号の伝送時に、再生されたＴＳ信号の中のＮＵＬＬデータを補助情報で置き換えることにより、補助情報の伝送手段を確保することも提案されている。（特許文献２参照）
従来、受信状態を知るための手段として、受信電界レベル、復調信号のＳ／Ｎ比(Signal to Noise ratio)を確認するためのコンスタレーション表示、伝送の結果発生したエラー量を示すビット誤り率、遅延波の状況を確認するための遅延プロファイルなどの受信アシスト信号を、復調信号中の冗長データに置き換える方法を取っている。
特開平６−３２６７３５号公報 特開２０００−８３２１６号公報 特開２００２−９４４８１号公報 特開２００５−５１７５５号公報

しかし、ＴＳ信号の中のＮＵＬＬデータを補助情報で置き換えた場合は、元のＮＵＬＬデータの量に制限されてしまい、受信情報を高頻度に送ることができず、速やかな反応が必要な方調時の応答が緩慢となる。特に、近年の高効率符号化装置（以下エンコーダ）の出力信号などを伝送する場合においては冗長データが殆ど存在しないケースがあり、従来の方式では瞬時的な受信状態を重畳出力できない状況が発生する。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、複数段中継伝送の場合でも最終地点で途中の中継点での受信状態の監視が容易に得られるようにしたデジタル伝送装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、ＴＳ信号化した映像信号を少なくとも１段中継して伝送する伝送システムにおいて、少なくとも１段の中継段に、出力レートを可変して、当該中継段で検出した受信状態情報を、前記ＴＳ信号内の所定のＮＵＬＬデータ他の特定信号期間で、後段の受信段に伝送する手段を有することを特徴とするデジタル伝送システムである。

また、上記の中継デジタル伝送システムの前記中継段のデジタル伝送装置において、受信したＴＳ信号中の冗長データ量を検出することにより、出力レートを自動可変する手段を有することを特徴とするデジタル伝送装置である。

つまり、本発明は、方向調整時は復調信号中に冗長データが存在しない状況においても受信アシスト信号を重畳出力可能とするため、受信アシスト信号を復調信号中の冗長データと置き換える方式に変え、レート変換処理を行って伝送レートを増加させることにより、復調信号とは別に受信アシスト信号を新たに付加する。次段以降の伝送装置では、デジタル変調信号を受信し復調したＴＳ出力から検出することにより受信状態の可視化情報を出力表示する。

以上説明したように本発明によれば、新たな映像伝送回線を用いずに、伝送信号に依らず受信アシスト信号の重畳出力が可能となり、受信状態を可視化する情報を高速に伝送し、伝送状態の安定性を容易に判定可能とできる。

以下、本発明を含む無線伝送システムの構成を図３の本発明を含むデジタル中継を示すシステム構成図により説明する。

例えば、テレビ中継現場などにおいて撮影した映像や音声などの素材信号をデジタル変調方式を用いて送信する場合、決められた伝送帯域で無線伝送を行うためにエンコーダを使用して素材信号のデータ量を削減する。送信機においては、圧縮信号に送信制御部１で誤り訂正符号化などを施し、ＱＡＭやＯＦＤＭといったデジタル変調をした後、中間周波数帯の信号にて送信高周波部２に入力する。エンコーダ以降のベースバンドの信号処理はトランスポートストリーム（ＴＳ）と呼ばれるパケット形式で処理をする。送信高周波部２では長距離伝送可能なマイクロ波帯などに周波数変換をして無線送信をする。

無線送信を実施するために、送信高周波部は見通しの良い場所を選んで送信することが多く、必ずしも撮影場所と一致するとは限らない。そのため、送信制御部１と送信高周波部２のように、送信機を分離可能な構成とすることが多いが、用途により送信制御部と送信高周波部あるいはエンコーダは同一筺体とする構成もある。

無線信号は伝送路中で障害物による反射や気温の変化などによるフェージングの影響を受け、品質の劣化した状態で受信機に到達する。

受信機では、受信高周波部３において受信した信号を中間周波数帯のＩＦ信号に周波数変換をし、受信制御部４に入力する。受信制御部４ではＩＦ復調５でベースバンドに復調した後、デジタル復調６において誤り訂正技術により伝送路での品質劣化により発生したビット誤りを、送信前のエラーのない状態に復元するなどのベースバンド信号処理を施し、元の素材信号に変換される。

次に、復調処理で得られた情報として、遅延波の有無や遅延波のレベルを示す遅延プロファイル、復調信号のＳ／Ｎを示すコンスタレーション、伝送の結果発生したビットエラー量を示すビット誤り率、受信電界レベルなどの受信状態のほか、変調方式、誤り訂正、インターリーブといった送信機で設定した変調信号のパラメーターなどの受信アシスト信号を、パケット形式にして受信アシスト信号処理７で伝送信号に付加し、ＡＳＩ変換８でＡＳＩ信号などの信号形式に変換して出力する。多重出力された受信アシスト信号は、専用の表示装置などで分離し、モニター表示することが可能である。また、送信機と同様に受信高周波部３と受信制御部４は同一きょう体とする構成も可能である。

以下、本発明の出力信号を可変することにより受信アシスト信号を復調信号に付加する方式を本発明の一実施例の受信制御部を示すブロック図の図１により説明する。

受信高周波部と受信制御部が分離構成である場合、受信制御部から受信高周波部を遠隔制御して動作モードを設定したり、あるいは受信高周波部の動作を監視するため、ＣＰＵ９と通信多重部１０を用いてＩＦ信号に通信回線を多重する。ＩＦ信号は、ＩＦ復調部５で復調され、デジタル復調処理部６でデジタル復調される。

デジタル復調処理部６において、送信機から復調するための参照データとして送られて来たり、あるいは受信機側で設定した６４ＱＡＭや３２ＱＡＭといった変調方式や、伝送路でバースト的に発生した誤りを時間的に分散配置するために実施したインターリーブ、リードソロモン符号などの誤り訂正方式、伝送信号のビットレートなどの復調モードの情報が得られる。

上記、誤り訂正処理により、伝送の結果発生した誤りを単位時間内に訂正したデータ数と訂正できなかったデータ数が得られ、誤り率算出部１１において、上記データおよび伝送レートから、おおよそのビット誤り率が算出される。

同様に遅延プロファイル生成部１２において、ＯＦＤＭ方式が特徴とするパケット単位でデータの先頭を繰り返し付加されたガードインターバルを利用して、復調信号からデータの繰り返しパターンを見つけることにより、受信主波に対して電波の反射などで入力された遅延波の遅延時間や、信号レベルといった遅延プロファイル情報を算出する。

コンスタレーション生成部１３にて、デジタル変調で２次元配置したシンボル点を示す波形（以下コンスタレーション）を生成し、本コンスタレーションは伝送によりＳ／Ｎ劣化を受けた結果、劣化量により収束状態が変化する。つまりＳ／Ｎはシンボル点が本来収束すべき目標点からの分散の度合いとして表示され、Ｓ／Ｎが悪いほどシンボルの収束も悪くなる。

これら復調モード、ビット誤り率、遅延プロファイル、コンスタレーションのほか、無線の受信チャンネルや、受信制御部と受信高周波部間の通信機能を使用して受信高周波部から得られた受信レベルなどの情報が、アシスト情報パケット化部１４にて受信アシスト信号としてパケット化される。

受信アシスト信号には、後段の表示装置で分離可能である必要がある。そのため、特殊ヘッダ付加部１５にて復調信号には含まれない特殊な識別ヘッダを付加することとする。また、本ヘッダは、デコード処理に影響を及ぼすことのない冗長データ形式とする。

受信アシスト信号と本線信号は、復調信号から検出した冗長データのタイミングを参照し、データ切替器１６にて切替え出力することにより、受信アシスト信号の多重処理が行われる。

受信アシスト信号を多重したのち、ＡＳＩ変換部８でＡＳＩのシリアル形式などに変換して出力する。

次に、復調信号の冗長データは残したまま受信アシスト信号を付加するため、ＰＬＬ７２を用いて復調レートから受信アシスト信号の付加後のレートを生成する。例えば受信アシスト信号の情報量が１Ｍｂｐｓ、本線信号の伝送レートが１５Ｍｂｐｓとした場合、付加後のレートが１６ＭｂｐｓとなるようにＰＬＬ処理をする。ここでＰＬＬ７２の追従範囲は、送信機にて設定出力される伝送信号に受信アシスト信号分を付加したレートを出力可能であるように、追従範囲を確保する必要がある。

復調信号はＦＩＦＯなどのメモリ７３に一旦蓄積するが、ここでメモリ７３にデータを書き込むクロックを復調データレート、メモリ７３から読み出すクロックをＰＬＬ７２で生成したクロックとすることで本線信号のレート変換を実施する。

メモリ７３からデータの読み出し時に、レートの違いにより読み出しデータの欠如を示す状態信号（以下エンプティフラグ）が得られ切替制御部７４に供給される。切替制御部７４が制御したデータ切替器１６にて、メモリ７３出力の本線信号と作成した受信アシスト信号を切替え出力し、エンプティフラグの出力タイミングは受信アシスト信号を出力し、それ以外ではメモリ７３の本線信号を出力することにより、加算レートでの多重が可能となる。

ここで、ＰＬＬ７２において電圧制御発振器を使用したとし、制御電圧を中点で一定に保つとする。これにより復調信号のレートに関わらず、また、付加する受信アシスト信号のデータ量に関わらず、ＰＬＬ７２出力すなわちメモリ７３の読出しクロックは固定の周波数が得られる。例えば、中心周波数が６５ＭＨｚなどの電圧制御発振器を使用したとし、制御電圧を中点で一定に保つことによりＰＬＬ７２の結果は６５ＭＨｚとなる。つまり、受信アシスト信号を付加した出力レートは６５Ｍｂｐｓとなる。このように、出力レートを伝送レートによらず固定とする構成も可能である。

次に前述した受信アシスト信号の付加方法の複数を実装し、出力レートを切り替え選択を可能とする方式を本発明の他の一実施例の受信制御部を示すブロック図の図３により説明する。
本発明においてＰＬＬ処理でレート変換を行うことは先に説明した通りであるが、従来の復調信号中の冗長データと置き換える構成を可能とするため、ＰＬＬ７２にて１倍のレート変換を行う。レート変換の設定はモード切り替え信号で選択可能とする。これで、設定モードに応じた伝送レートの信号を得ることが可能となる。

また、外部からの参照クロックにより出力レートを設定可能とするため、メモリ７３からの読出しクロックは、クロック切替器７５にてＰＬＬ７２で生成したクロックと外部からの参照クロックをモード切り替え信号で選択可能とする。

次に、メモリ７３からの読み出し後にエンプティフラグを使用して本線信号と受信アシスト信号の切り替えを行うとしたが、ここでは冗長データ付加部７６にてエンプティフラグのタイミングで冗長データを付加することとする。仮に従来の同一レートモードを選択した場合は、メモリ７３への書込みクロックと読出しクロックは同一速度となり、エンプティフラグは出力されず、冗長データは付加されない。

その次に、冗長データ検出部７１にて復調した本線信号中からパケットヘッダを読み取ることにより冗長データを検出する。検出タイミングで本線信号と受信アシスト信号を切替え出力することとする。本構成により、受信アシスト信号を復調信号に重畳出力する出力レートが切替え選択可能となる。

受信アシスト信号に付与するパケットの一例として、デコーダで冗長データとして扱われる例えば１ＦＦＦｈヘッダを付加し、続く１バイトを受信アシスト信号の識別ヘッダとして使用することとする。例えば識別ヘッダの００ｈをコンスタレーション情報とした場合、コンスタレーションを表すパケットのヘッダは１ＦＦＦ００ｈと表される。

また、冗長データ検出結果から信号中の冗長データ量を算出することにより、得られた算出結果からモード判定部７７にて設定可能な出力レートを判定可能である。例えば、４５Ｍｂｐｓの信号より検出した冗長データが０．５Ｍｂｐｓであったとする。受信アシストデータ量が１Ｍｂｐｓである場合、従来の冗長データへの置き換えができないため、ＰＬＬ７２とクロック切替器７５へのモード選択を変更し読み出しクロックを変更し、レート変換を実施して付加モードを選択することが考えられる。

以上の構成により、モード選択信号を自動生成することが可能である。

本発明の一実施例の受信制御部を示すブロック図 本発明を含むデジタル中継を示すシステム構成図 本発明の他の一実施例の受信制御部を示すブロック図

符号の説明

１：送信制御部、２：送信高周波部、３：受信高周波部、４：受信制御部
５：ＩＦ復調部、６：デジタル復調部、７：受信アシスト信号処理部、
８：ＡＳＩ変換部、９： ＣＰＵ、１０：通信回線多重部、
１１：誤り率算出部、１２：遅延プロファイル生成部、
１３：コンスタレーション生成部、１４：受信アシスト情報パケット化部、
１５：特殊ヘッダ付加部、１６：データ切替器、７１：冗長データ検出部
７２：ＰＬＬ、７３：メモリ、７４：切替え制御部、７５：クロック切替器
７６：冗長データ付加部、 ７７： モード判定部

Claims (2)

1. ＴＳ信号化した映像信号を少なくとも１段中継して伝送する伝送システムにおいて、少なくとも１段の中継段に、出力レートを可変して、当該中継段で検出した受信状態情報を、前記ＴＳ信号内の所定のＮＵＬＬデータ他の所定信号期間で、後段の受信段に伝送する手段を有することを特徴とするデジタル伝送システム。
2. 請求項１の中継デジタル伝送システムにおいて、受信したＴＳ信号中の冗長データ量を検出することにより、出力レートを自動可変する手段を有することを特徴とするデジタル伝送システム。

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