JP2016208122A - Ｆｍ変調器 - Google Patents

Abstract

【課題】ＦＭステレオ同期放送の放送波に含まれるパイロット信号の受信品質を向上させる技術を提供する。
【解決手段】ＦＭ変調器は、周期信号抽出部（１２）とパイロット位相制御部（１４）を備える。周期信号抽出部は、前記伝送フォーマットの特徴を利用して前記音声信号から周期的な信号を抽出する。パイロット位相制御部は、周期信号抽出部にて抽出された周期的な信号にパイロット信号の位相を同期させる。この位相制御されたパイロット信号と音声信号とを用いて変調信号を生成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＦＭステレオ同期放送における受信障害を抑制する技術に関する。

従来、同一プログラムの音声放送波を複数の送信所から同一周波数にて送信する同期放送が知られている。同期放送では、複数の到来波が共存する場所（希望波対干渉波比（ＤＵ比）が０ｄＢ付近となる地点）で各到来波の遅延が一致するように各送信所での同期タイミングを調整することにより、受信障害の発生を防止している。

送信所での同期タイミングを調整する方法の一つとして、各送信所へ音声信号を配信する配信局から所定周波数のパイロット信号を送信し、送信所では、受信したパイロット信号に放送波（搬送波）を同期させる技術が知られている（特許文献１参照）。

特開平２−４４８２７号公報

ところで、従来技術は、ＡＭ波を前提としたものであるが、近年ではＦＭ波によるステレオ音声の同期放送が検討されている。このＦＭステレオ同期放送では、ＡＭ波とは異なり、放送波の中心周波数およびＦＭ変調の変調度が一致していることが要求される。また、ＦＭステレオ同期放送では、放送波に含まれるパイロット信号が、モノラル放送との識別や、Ｌ−Ｒ音声信号復調の基準として使用される。このため、二つの送信局からの到来波が干渉することで、パイロット信号の位相が変化したり、パイロット信号の受信強度が大きく低下したりすると、復調した信号が歪んだり、ステレオ音声の復調が不能となったりする可能性があるという問題があった。

本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、ＦＭステレオ同期放送の放送波に含まれるパイロット信号の受信品質を向上させる技術を提供することを目的とする。

本発明のＦＭ変調器は、予め規定された伝送フォーマットを有する音声信号と予め設定された周波数を有するパイロット信号とから搬送波のＦＭ変調に使用する変調信号を生成するものであり、周期信号抽出部とパイロット位相制御部とを備える。

周期信号抽出部は、伝送フォーマットの構造を利用して音声信号から周期的な信号を抽出する。パイロット位相制御部は、周期信号抽出部にて抽出された周期的な信号に、パイロット信号の位相を同期させる。

このような構成された本発明のＦＭ変調器を、同一の音声信号を放送するＦＭ同期放送の送信局に用いれば、各送信局が出力する放送波（ＦＭ変調波）に含まれるパイロット信号の位相を、同一位相とすることができる。その結果、パイロット信号の位相差に基づく受信障害を抑制することができる。

なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

ＦＭ変調器の構成を示すブロック図である。 ＡＥＳ／ＥＢＵ規格のフォーマットを示す説明図である。 パイロット位相制御部の動作を示すタイミング図である。

以下に本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
本実施形態のパイロット位相同期型ＦＭ変調器１は、例えば、ＦＭ同期放送の送信局を構成する際に使用され、所定の音声入力を所定のパイロット信号と共にＦＭ変調信号に変換して出力する。

まず、パイロット位相同期型ＦＭ変調器１で使用する音声信号について説明する。
［音声信号］
音声信号は、伝送フォーマットの特徴を利用して周期的な信号を抽出することができるものであればよい。ここではＩＥＣ６０９５８等により標準化されているＡＥＳ／ＥＢＵ規格のデジタル音声信号のサンプリング周波数４８ｋＨｚ（ブロック周期４ｍｓ）を使用した例について説明する。

［ＡＥＳ／ＥＢＵ規格のフォーマット］
ＡＥＳ／ＥＢＵ規格のフォーマット（以下「ＡＥＳ／ＥＢＵフォーマット」という）は、デジタル音声データを順次送信するためのフォーマットである。図２に示すように、最小単位のサブフレームは、３２ビットで構成され、４ビットのプリアンブル、４ビットの補助データ、２０ビットの音声データ（２０ビット）、以下各１ビットの妥当性表示フラグ（Ｖ）、ユーザデータ（Ｕ）、チャネルステータス（Ｃ）、バリティビット（Ｐ）からなる。なお、補助データは、音声データが２４ビットで表される場合に使用される。但し、音声データは、フレーム中の２７ビット目側がＭＳＢとなるように格納される。

サブフレームは、二つで一つのフレーム（以下「単位フレーム」ともいう）を構成し、更に、１９２個の単位フレームで一つのブロックを構成する。
一つの単位フレームを構成する二つのサブフレームは、ステレオ音声の左チャネルのデータ伝送に使用するチャネル１と、ステレオ音声の右チャネルのデータ伝送に使用するチャネル２とからなる。つまり、単位フレームの伝送スピードは、音声データのサンプリング周波数の６４倍となる。サンプリング周波数は、４８ｋＨｚに限定されるものではなく、例えば、３２ｋＨｚ、９６ｋＨｚ、１９２ｋＨｚ等に設定されていてもよい。

サブフレームのプリアンブルは、３種類のパターン（Ｘ，Ｙ，Ｚ）がある。ブロックの先頭に位置するサブフレーム（つまりチャネル１）のプリアンブルにはパターン「Ｚ」が用いられる。それ以外のチャネル１のサブフレームのプリアンブルにはパターン「Ｘ」、チャネル２のサブフレームのプリアンブルにはパターン「Ｙ」が用いられる。これらプリアンブルを抽出することで各サブフレームの先頭を抽出することができ、更にプリアンブルのパターンを識別することで、単位フレームの先頭やブロックの先頭を識別することができる。

［ＦＭ変調器の構成］
パイロット位相同期型ＦＭ変調器１は、図１に示すように、デジタル音声入力部１１と、周期信号抽出部１２と、パイロット信号生成部１３と、パイロット位相制御部１４と、コンポジット信号生成部１５と、ＦＭ変調部１６とを備える。

デジタル音声入力部１１は、入力されたデジタル音声信号を周期信号抽出部１２に供給すると共に、デジタル音声信号から抽出したステレオ音声データをコンポジット信号生成部１５に供給する。

周期信号抽出部１２は、入力されたデジタル音声信号からフレーム構成を解析し、音声データを抽出するタイミングをデジタル音声入力部１１に供給すると共に、ブロックの先頭タイミングを抽出しパイロット位相制御部１４に供給する。

パイロット信号生成部１３は、所定周波数（ここでは１９ｋＨｚ）のパイロット信号を生成する。
パイロット位相制御部１４は、パイロット信号生成部１３で生成されたパイロット信号の位相を、周期信号抽出部１２で検出されたブロックの先頭タイミングに同期させて、コンポジット信号生成部１５に出力する。具体的には、図３に示すように、ブロックの先頭（フレーム０の先頭）でパイロット信号の位相が０°となるように調整する。なお、パイロット信号は１９ｋＨｚであり、その周期は１ｍｓの整数分の１であるため、１ｍｓの整数倍の周期を持つ信号であればパイロット信号を簡単な回路で同期させることができる。ここで、ブロックの周期は、４ｍｓ（サンプリング周波数４８ｋＨｚの場合）となるため、ブロック周期をパイロット信号の周期と簡単な回路で同期させることができる。

図１に戻り、コンポジット信号生成部１５は、デジタル音声入力部１１から供給されるステレオ音声信号およびパイロット位相制御部１４から供給されるパイロット信号を用いて、ＦＭ放送用のコンポジット信号を生成する。なお、コンポジット信号は、チャネル１の音声信号とチャネル２の音声信号の和信号であるＬ＋Ｒ、パイロット信号、チャネル１の音声信号とチャネル２の音声信号の差信号であるＬ−Ｒによってパイロット信号の２倍の周波数を有する搬送波をＡＭ変調した信号を合成して生成される周知のものである。

ＦＭ変調部１６は、コンポジット信号生成部１５で生成されたコンポジット信号を変調信号として、所定周波数の搬送波をＦＭ変調することによりＦＭ変調信号を生成する。
［効果］
ＦＭ変調器１は、デジタル音声信号から抽出される周期的なタイミング信号にパイロット信号の位相を同期させ、その同期させたパイロット信号を用いてＦＭ放送用のコンポジット信号、ひいてはＦＭ変調信号を生成する。

これにより、複数のパイロット位相同期型ＦＭ変調器１に、同一タイミングで同一内容の音声信号が入力された場合、パイロット信号は各ＦＭ変調器１内で個別に生成されているにも関わらず、各ＦＭ変調器１が出力するＦＭ変調信号に含まれるパイロット信号の位相は同一位相となる。

従って、同一の音声信号を放送するＦＭ同期放送の送信局を、パイロット位相同期型ＦＭ変調器１を用いて構成すれば、各送信局が出力するＦＭ変調信号に含まれるパイロット信号の位相が同一位相となるため、パイロット信号の位相差に基づく受信障害を抑制することができる。

［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得る。

（１）上記実施形態では、音声信号の伝送フォーマットとして、ＡＥＳ／ＥＢＵフォーマットを採用しているが、これに限るものではなく、パイロット信号の位相と同期させることが可能な周期で出現する周期的な構造を含んだ伝送フォーマットであればよい。

（２）上記実施形態では、パイロット信号を同期ブロックの先頭に同期させているが、これに限るものではなく、同期ブロックの先頭から所定期間遅延させたタイミングに同期させる等してもよい。

（３）上記実施形態では、音声信号のサンプリング周波数として、１ｋＨｚの整数倍に設定されたものを用いているが、これに限るものではない。例えば、サンプリング周波数が４４．１ｋＨｚの場合、１ｍｓの整数倍の周期となるブロック単位では同期しないが、より長い１０ｍｓ周期では同期する。このため、１０ｍｓ単位、１００ｍｓ単位、１ｓ単位等、ブロックより長い周期のスーパーフレームを設定し、このスーパーフレームを識別する信号をＡＥＳ／ＥＢＵ信号に付加するように構成し、ブロックの先頭タイミングの代わりに、スーパーフレームの先頭タイミングを抽出して同期するようにすればよい。

（４）上記実施形態における一つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分散させたり、複数の構成要素が有する機能を一つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加または置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。

（５）本発明は、上述したパイロット位相同期型ＦＭ変調器や、パイロット位相同期型ＦＭ変調器を構成要素とする同期放送システムの他、ＦＭステレオ同期放送におけるパイロット信号の同期方法および装置など、種々の形態で実現することもできる。

１…パイロット位相同期型ＦＭ変調器 １１…デジタル音声入力部 １２…周期信号抽出部 １３…パイロット信号生成部 １４…パイロット位相制御部 １５…コンポジット信号生成部 １６…ＦＭ変調部

Claims (4)

1. 予め規定された伝送フォーマットを有する音声信号と予め設定された周波数を有するパイロット信号とから搬送波のＦＭ変調に使用する変調信号を生成するＦＭ変調器（１）において、
   前記伝送フォーマットの構造を利用して前記音声信号から周期的な信号を抽出する周期信号抽出部（１２）と、
   前記周期信号抽出部にて抽出された周期的な信号に前記パイロット信号の位相を同期させるパイロット位相制御部（１４）と、
   を備えることを特徴とするＦＭ変調器。
2. 前記伝送フォーマットは、ＡＥＳ／ＥＢＵ規格に従ったフォーマットであることを特徴とする請求項１に記載のＦＭ変調器。
3. 前記周期信号抽出部は、前記周期的な信号として、ＡＥＳ／ＥＢＵ規格に従ったフォーマットのフレームブロック周期の信号を利用することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＦＭ変調器。
4. 前記変調信号は、前記音声信号と前記パイロット位相制御部にて位相制御されたパイロット信号とを用いて生成されたＦＭ放送用のコンポジット信号であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のＦＭ変調器。

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