JP2012175133A

JP2012175133A - デジタル無線伝送装置

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Publication number: JP2012175133A
Application number: JP2011031886A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Koyama; 隆朗小山
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2011-02-17
Filing date: 2011-02-17
Publication date: 2012-09-10

Abstract

【課題】送信切替えを行うことにより、シンボルレートが低い場合にも送信切替えに伴うデータ欠落が生じないようにすること可能なデジタル無線伝送装置を提供する。
【解決手段】装置を２重化し、現用と予備の伝送系を切替えて伝送する方式のデジタル無線伝送装置において、あらかじめこれから送信側切替えを行うための切替予告信号を送信側装置の送信データの中に埋め込み、あらかじめ受信側装置に伝達しておいてから実際にＳＨＦ信号切替を実施し、受信側装置では、受信したデータに多重されている上記切替予告信号を検出し、受信側装置内部の動作パラメータ（例えば、復調器の位相制御応答速度（フィルタ時定数）等）を通常運用時用の値から、送信切替時に生ずる位相変動への追従に適した値に一時的に変更するように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、伝送系を二重に備えた２系統のデジタル無線伝送装置に係り、特に２系統の伝送系を切替えて運用するデジタル無線伝送装置に関するものである。

近年、地上波放送のデジタル化に続き、ラジオ放送局で用いられる音声ＳＴＬ（Stadio to Transmitter Link）回線や、基地局用制御ＳＴＬ回線においてもデジタル無線伝送装置が用いられるようになっている。
特に、放送業務用などの高い信頼性が要求される伝送装置では、実運用時での故障耐性や保守作業時での運用性確保の見地から、信号伝送系を二重にし、２系統の伝送装置によって冗長性が与えられるように構成される場合が多い。
このようなデジタル無線伝装置では、放送信号などの伝送データの他に、無線伝送路の特性変動に対応するために使用される波形等化用基準信号などの非伝送データ（以下、プリアンブルと称す）が一定周期で挿入されて伝送される。

ここで、前記伝送装置の送信側において二重化された伝送系を切替える際に、前記プリアンブルの伝送期間に切替えを行うことで、切換えに伴うデータ欠落が生じないようにする方式が考えられ、その具体的な方法の一例としては、例えば、特許文献１や特許文献２に記載された発明の伝送装置のように、各伝送系間で信号（同期パルス）のやり取りを行うことで、前記プリアンブルの伝送期間を一致するように予備系を現用系に追従させて切替えを行う方法が実用化され、主にテレビＳＴＬ（デジタル制御ＳＴＬ装置）として用いられている。

上記切替方式を、二重化したデジタル制御ＳＴＬ装置に適用した場合の一実施例を図４によって説明する。図４は、従来のアナログ音声と接点情報等の付随情報を多重して伝送するデジタル制御ＳＴＬ伝送装置のブロック構成を示す図である。４１はデジタル制御ＳＴＬ送信装置（以下、送信装置と称する）、４１０は受信装置である。また、送信装置４１において、４２は多重器、４３は１号変調器、４４は２号変調器、４５は１号送信変換器、４６は２号送信変換器、４７はＳＨＦ（Super High Frequency）切替器、４８は送信アンテナ、４９は送信監視板である。また受信装置４１０において、４１１は受信アンテナ、４１２はＳＨＦ分配器、４１３は１号受信変換器、４１４は２号受信変換器、４１５は１号復調器、４１６は２号復調器、４１７は分離器、４１８は受信監視板である。

図４の送信装置４１において、多重器４２は、入力したアナログ音声信号をＡ／Ｄ変換、圧縮、接点情報等の付随情報（クロック、フレーム信号、等）との多重化を行い、デジタル信号の多重データと付随情報を１号変調器４３および２号変調器４４に出力する。
１号変調器４３および２号変調器４４は、それぞれ、多重器４２から入力されるクロックおよびフレーム信号を基準に、多重器４２から入力される多重データをデジタル変調処理し、ＩＦ信号を１号送信変換器４５、２号送信変換器４６に出力する。
１号送信変換器４５および２号送信変換器４６は、それぞれ入力されたＩＦ信号をＳＨＦ帯にアップコンバートを行い、さらに、電力増幅した信号を、ＳＨＦ信号としてＳＨＦ切替器４７に出力する。
ＳＨＦ切替器４７は、１号変調器４３と１号送信変換器４５による１号系と、２号変調器４４と２号送信変換器４６による２号系とで２重化された送信装置のＳＨＦ出力信号を、送信監視板４９の切替信号に従って切替え、現用系の信号を送信アンテナ４８を介して無線回線に出力する。

送信監視板４９は、各機器からのアラーム信号を入力し、異常な系から正常な系への自動切換、および、保守作業等で手動で系を切り替える手動切替の制御を行う。ここで、各機器とは、送信装置４１内の機器であり、例えば、多重器４２、１号変調器４３、２号変調器４４、１号送信変換器４５、２号送信変換器４６、ＳＨＦ切替器４７である。

図４の受信装置４１０において、ＳＨＦ分配器４１２は、受信アンテナ４１１を介して、無線回線から送信装置４１が送信したＳＨＦ出力信号を受信し、２分配し、１号系および２号系双方の系へ供給する。ここで、１号系とは、１号受信変換器４１３および１号復調器４１５による系で、２号系とは、２号受信変換器４１４および２号復調器４１６による系とである。
１号受信変換器４１３および２号受信変換器４１４は、それぞれ、入力されたＳＨＦ信号を電力増幅をした後、ＩＦ信号へダウンコンバートし、１号復調器４１５、２号復調器４１６に出力する。
１号復調器４１５および２号復調器４１６は、それぞれ、ＩＦ信号をデジタル復調して多重データ、クロック、およびフレーム信号を再生し、分離器４１７に出力する。
分離器４１７は、受信監視板４１８からの系統選択信号によって選択された系（１号系または２号系）のクロックとフレーム信号を基準に、多重データの分離処理を行い、音声データを伸張し、さらにＤ／Ａ変換し、アナログ音声信号を接点情報等の付随情報と共に出力する。

受信監視板４１８は、各機器からのアラーム信号を入力し、異常な系から正常な系への自動切換、および、保守作業等で手動で１号系と２号系のどちらかの系に現用系を切り替える手動切替の制御を行う。

ここで、送信装置両系の伝送データを一致させるためには、１号変調器４３、２号変調器４４、１号送信変換器４５、および２号送信変換器４６で上記各処理のタイミングと周波数を合わせる必要がある。このため、タイミングと周波数を合わせる基準となるクロックとフレーム信号を、多重器４２より生成し、１０ＭＨｚリファレンス信号を送信監視板４９より生成し、これらの基準となる信号を、１号系および２号系両系の装置へ供給することで実現している。
この場合、送信装置４１の１号系と２号系で送信信号の周波数とプリアンブル期間が一致するよう制御するが、位相を一致させることはＩＦ帯やＳＨＦ帯に周波数変換処理に用いる局部発振器のＰＬＬ位相比較タイミングの管理が必要となり困難である。

従って、実際には、送信装置側では、現用系と予備系（１号系と２号系）で送信信号の位相を合わせずに、現用系と予備系の切替えを実施している例が多く、その際、受信装置側では切替え前後で受信信号の位相が急変する。このため、受信装置側ではその位相変動に追従できるようにする必要がある。
ここで、１号復調器４１５および２号復号器４１６のブロック図を図５によって説明する。図５は、従来の復調器の一例を示すブロック図である。５１は復調器、５１９はＡＧＣ（Automatic Gain Control）／周波数変換部、５２０はＡ／Ｄ変換（Analog to Digital Conversion）部、５２１は位相部、５２２は位相誤差検出部、５２３はフィルタ、５２４はデジタル復調部、５２５は切替予告信号検出部、５２６は切替部である。

図５において、復調器５１では、ＡＧＣ／周波数変換部５１９は、受信変換器（図４参照）より入力したＩＦ信号のＡＧＣ処理、および、ダウンコンバートを行い、Ａ／Ｄ変換器５２０に出力する。Ａ／Ｄ変換器５２０は、入力された信号をデジタル信号に変換した後、位相器５２１に出力する。
位相器５２１、位相誤差検出部５２２、およびフィルタ部５２３によって、入力されたデジタル信号の位相制御を行う。デジタル復調部５２４は、位相制御されたデジタル信号から元の多重データを復元し、分離器（図４参照）に出力する。
ここで、送信側切替時の位相急変に対応しつつ、通常運用時の位相誤差が収束するように位相器５２１の応答速度、つまり、フィルタ部５２３に時定数を適切に調整することが必要となる。
一方、デジタルテレビ／ラジオ／制御ＳＴＬの各規格における、隣接周波数間隔とシンボルレートの比較表を表１に示す。

隣接周波数間隔とシンボルレートを比較すると、テレビＳＴＬを１として、音声ＳＴＬでは約１／１８、制御ＳＴＬでは約１／３６と狭帯域となっている。
一般的に、無線回線等の無線伝送路で発生するフェージング等の回線特性変動に対する追従性能は、シンボルレートが高いほど有利、低いほど不利であると言われている。即ち、同じ周波数帯の回線であれば隣接周波数間隔やシンボルレートの違いによる回線特性の変動スピードに差は無い。一方、受信機においては回線特性の変動の様子を知り得る情報、特に位相変動の更新速度がシンボルレートに依存するためである。

特開２００２−３５９５７８号公報特開２００３−１１０４６７号公報

上述の従来技術で説明したように、送信側装置の現用系／予備系切替を音声ＳＴＬや制御ＳＴＬに適用しようとする場合に、送信側の現用系／予備系切替えの前後での位相急変に受信側装置を追従させることは、前記したシンボルレートが低いことによる追従性能の制限から、テレビＳＴＬの場合と比べて困難である場合が多い。
前記位相変動に追従させようとすると、受信側における復調器の位相制御応答速度（フィルタ時定数）等を速める必要がある。しかし、そのことにより通常運用時においては位相制御応答速度過多となって通常運用時の受信性能に悪影響が出る場合があり、調整が難しい。
本発明の目的は、上記のような問題に鑑み、送信切替えを行うことにより、シンボルレートが低い場合にも送信切替えに伴うデータ欠落が生じないようにすること可能なデジタル無線伝送装置を提供するものである。

上記の目的を達成するために、本発明のデジタル無線伝送装置は、送信側装置１号系／２号系のＳＨＦ信号切替え（若しくは、現用系／予備系切替え）を行う際に、あらかじめ、これから送信側で送信切替えを行う旨の信号（切替予告信号）を送信装置側の送信データの中に埋め込んで送信し、あらかじめ受信装置側に伝達しておいてから一定時間経過後に実際にＳＨＦ信号切替えを実施し、受信装置側では、受信したデータに多重されている上記切替予告信号を検出し、受信装置側の復調器の位相制御応答速度を制御するフィルタ時定数を、通常運用時用の値から送信切替時に生ずる位相変動への追従に適した値に一時的に変更を行い、送信側切替が行われるのを待つために一定時間経過してから、フィルタ時定数を元の通常運用時用の値に戻すものである。

また、本発明のデジタル無線伝送装置は、データとを多重化する多重器と、該多重器からの出力信号をそれぞれデジタル変調処理しＩＦ信号を出力する第１の変調器と第２の変調器と、該第１の変調器から出力されたＩＦ信号をＳＨＦ帯の信号にコンバートし電力増幅する第１の送信変換器と、前記第２の変調器から出力されたＩＦ信号をＳＨＦ帯の信号にコンバートし電力増幅する第２の送信変換器と、前記第１の送信変換器からの出力信号と前記第２の送信変換器からの出力信号とのいずれかの出力信号を切替信号に基づいて切替えて送信アンテナを介して出力するＳＨＦ切替器と、前記送信アンテナと、手動切替スイッチを有し該手動切替スイッチから送信切替操作が行われると、前記第１の変調器、前記第２の変調器、前記第１の送信変換器、前記第２の送信変換器、前記ＳＨＦ切替器とを予備系に切替える前記送信監視板とを備え、前記出力信号を送信する送信装置、および
受信アンテナと、該受信アンテナを介して前記送信装置が送信した前記出力信号を受信し、２分配するＳＨＦ分配器と、該２分配された受信信号の一方を電力増幅しＩＦ信号にダウンコンバートする第１の受信変換器と、該第１の受信変換器の出力ＩＦ信号を復調する第１の復調器と、前記２分配された受信信号の他方を電力増幅しＩＦ信号にダウンコンバートする第２の受信変換器と、該第２の受信変換器の出力ＩＦ信号を復調する第２の復調器と、前記第１の復調器からの出力信号と前記第２の復調器からの出力信号とのいずれかの出力信号を切替信号に基づいて切替えてデータと付随情報に分離する分離器と、該切替信号を出力する受信監視板とを備えた受信装置とから構成されたデジタル信号無線伝送装置であって、前記送信装置の前記送信監視板は、前記手動切替スイッチから送信切替操作が行われると、前記多重器に切替予定信号を出力し、前記多重器は該切替予定信号を前記付随情報に加えて多重し、前記受信装置の前記第１の復調器と前記第２の復調器は、それぞれ、前記前記切替予告信号に応じて一定時間後に現用機と予備機とを切替えることを特徴とする。

本発明によれば、送信切替を行う旨に事前に受信側装置に伝送し、通常運用時／送信切替時に応じた動作パラメータを切替えることにより、シンボルレートが低い場合にも送信切替えに伴うデータ欠落が生じないデジタル無線伝送装置を提供することができる。
また本発明によれば、特に音声ＳＴＬ、制御ＳＴＬ等の、伝送速度が低く、送信側号機切替時の位相変動に対する追従速度向上が困難なデジタル無線伝送装置が実現する。

本発明のデジタル無線伝送装置の一実施例の構成を示すブロック図である。本発明のデジタル無線伝送装置の復調器の一実施例の構成を示すブロック図である。本発明のデジタル無線伝送装置の一実施例における、タイミングチャートを示す図である。従来のアナログ音声と接点情報等の付随情報を多重して伝送するデジタル制御ＳＴＬ伝送装置のブロック構成を示す図である。従来の復調器の一例を示すブロック図である。

以下に本発明の一実施形態を図面等を用いて説明する。なお、以下の説明は、本発明の一実施形態を説明するためのものであり、本願発明の範囲を制限するものではない。従って、当業者であればこれらの各要素若しくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であり、これらの実施形態も本願発明の範囲に含まれる。
また、本書では、既に説明した図４〜図５を含め、以降の各図の説明において、共通な機能を有する構成要素には同一の参照番号を付し、説明を省略する。

図１によって、本発明のデジタル無線伝送装置の一実施例を説明する。図１は、本発明のデジタル無線伝送装置の一実施例であって、アナログ音声と接点情報等の付随情報を多重して伝送するデジタル制御ＳＴＬ伝送装置の構成を示すブロック図である。１１はデジタル制御ＳＴＬ送信装置（以下、送信装置と称する）、１１０は受信装置である。また、送信装置１１において、１２は多重器、４３は１号変調器、４４は２号変調器、４５は１号送信変換器、４６は２号送信変換器、４７はＳＨＦ（Super High Frequency）切替器、４８は送信アンテナ、１９は送信監視板である。また受信装置１１０において、４１１は受信アンテナ、１１２はＳＨＦ分配器、４１３は１号受信変換器、４１４は２号受信変換器、１１５は１号復調器、１１６は２号復調器、４１７は分離器、４１８は受信監視板である。

図１の本発明の一実施例の送信装置１１では、送信監視板１９から多重器１２に出力する切替予告信号を設け、送信監視板１９の手動切替用スイッチが操作されたことを多重器１２に伝える。多重器１２は、多重データに入力された切替予告信号の情報を多重して、１号変調器４３および２号変調器４４に出力する。
なお、送信監視板１９は、手動切替用スイッチが操作されたことにより、多重器１２に切替予告信号を出力すると共に、１号変調器４３、２号変調器４４、１号送信変換器４５、２号送信変換器４６、およびＳＨＦ切替器４７に切替制御信号を出力し、一定時間後に上記各機器が１号系または２号系に切替える。即ち、手動で、現在使用中の現用系が１号系であれば、２号系を現用系として使用するように切替える。若しくは、現在使用中の現用系が２号系であれば、１号系を現用系として使用するように切替える。

図２は、本発明のデジタル無線伝送装置の復調器の一実施例の構成を示すブロック図である。２１は復調器、２２３はフィルタ、２２５は切替予告信号検出部、２２６は切替部である。
図２の実施例は、ＡＧＣ／周波数変換部５１９〜デジタル復調部５２４までの機器は、図５の従来実施例と同じである。図２では、図５にさらに、切替予告信号検出部２２５、および、スイッチ２２６を設け、切替予告信号検出部２２５においてデジタル復調後の多重データの中から切替予告信号を検出してスイッチ２２６へ供給する。
スイッチ２２６では、フィルタ２２３の時定数として、通常運用時に最適化された時定数Ａと、送信切替時に最適化された時定数Ｂの２種類の内、前記切替予告信号に応じていずれかの時定数をフィルタ２２３へ供給する。

図１〜図３によって、本発明のデジタル無線伝送装置における、切替え動作の一実施例を説明する。図３は、本発明のデジタル無線伝送装置の一実施例における、タイミングチャートを示す図である。なお、図３の横軸は、時間である。また、この図３のタイムチャートの開始時においては、現用系は１号系であり、予備系が１号系である。
まず、図３の（１）のタイミングで、送信装置１１の送信監視板１９のスイッチにて手動で送信切替操作が行われると、送信監視板１９は、多重器１２に供給する切替予告信号（２）をオンする。即ち、送信監視板１９は、切替制御信号を多重器１２に出力する。
多重器１２は、切替予告信号のオフからオンに変化した情報に基づいて、送信側多重データに反映する（５）。即ち、多重器１２は、切替制御信号を入力されたことにより、多重データに切替予告信号の情報を多重して、１号変調器４３および２号変調器４４に出力する。
ここで、送信監視板１９は、切替時間予告信号を受信装置１１０に伝達するための時間（図３の実施例では約７ｍｓ）を十分に経過した一定の時間Ｔ１（図３の実施例ではＴ１＝０．１秒）後、１号変調器４３および２号変調器４４からの切替タイミング信号（３）に同期して切替パルス（４）をＳＨＦ切替器４７に出力する。ＳＨＦ４７は、入力された切替パルス（４）に基づいて、実際の送信切替動作を実行する。

一方、受信装置１１０では、１号復調器１５および２号復調器１６は、それぞれ、多重データの切替予告信号（７）がオンしたことを検出する。そして、１号復調器１５および２号復調器１６は、それぞれの復調器内の時定数設定信号（８）を通常運用時用から送信切替時用に切替える。この結果、予めその後に発生する受信波（６）の位相急変に対応することができる。
その後、送信切替後の１号復調器１５および２号復調器１６は、位相制御動作が収束するのに十分な時間Ｔ２（図３の実施例ではＴ２＝１秒）経過後、時定数設定信号（８）を通常運用時用に戻す。

上述の実施例によれば、送信切替を行う旨に事前に受信側装置に伝送し、通常運用時／送信切替時に応じた動作パラメータを切替えることにより、シンボルレートが低い場合にも送信切替えに伴うデータ欠落が生じないデジタル無線伝送装置を提供することができる。
また本発明によれば、特に音声ＳＴＬ、制御ＳＴＬ等の、伝送速度が低く、送信側号機切替時の位相変動に対する追従速度向上が困難なデジタル無線伝送装置が実現する。

即ち、本発明は、装置を２重化し、現用と予備の伝送系を切替えて伝送する方式のデジタル無線伝送装置において、前記現用と予備の送信側装置切換え時、受信側装置にて切替直後に発生する受信信号の位相変動による受信破綻を防止する手段として、送信側装置１号／２号のＳＨＦ信号切替を行う際、あらかじめこれから送信側切替えを行う旨の信号（以下、切替予告信号）を送信側装置の送信データの中に埋め込み、あらかじめ受信側装置に伝達しておいてから実際にＳＨＦ信号切替を実施し、受信側装置では、受信したデータに多重されている上記切替予告信号を検出し、受信側装置内部の動作パラメータ（例えば、復調器の位相制御応答速度（フィルタ時定数）等）を通常運用時用の値から、送信切替時に生ずる位相変動への追従に適した値に一時的に変更するように構成したことを特徴とするデジタル無線伝送装置である。

１１、４１：デジタル制御ＳＴＬ送信装置（送信装置）、２１、５１：復調器、１１０、４１０：受信装置、１２、４２：多重器、４３：１号変調器、４４：２号変調器、４５：１号送信変換器、４６：２号送信変換器、４７：ＳＨＦ切替器、４８：送信アンテナ、１９、４９：送信監視板、４１１：受信アンテナ、１１２、４１２：ＳＨＦ分配器、４１３：１号受信変換器、４１４：２号受信変換器、１１５、４１５：１号復調器、１１６、４１６：２号復調器、４１７：分離器、４１８：受信監視板、５１９：ＡＧＣ／周波数変換部、５２０：Ａ／Ｄ変換部、５２１：位相部、５２２：位相誤差検出部、５２３：フィルタ、５２４：デジタル復調部、５２５：切替予告信号検出部、５２６：切替部。

Claims

装置を２重化し、現用と予備の伝送系を切替えて伝送する方式のデジタル無線伝送装置において、あらかじめこれから送信側切替えを行うための切替予告信号を送信側装置の送信データの中に埋め込み、あらかじめ受信側装置に伝達しておいてから実際にＳＨＦ信号切替を実施し、受信側装置では、受信したデータに多重されている上記切替予告信号を検出し、受信側装置内部の動作パラメータ（例えば、復調器の位相制御応答速度（フィルタ時定数）等）を通常運用時用の値から、送信切替時に生ずる位相変動への追従に適した値に一時的に変更するように構成したことを特徴とするデジタル無線伝送装置。