JP2019097025A - 伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】 複数地点から出力される放送波の、タイミング・周波数・位相を精度よく一致させると共に、低コスト及び簡易な構成で単一周波数を用いたＦＭ同期放送を実現することができる伝送システム提供する。【解決手段】 第１の送信装置１が、ＦＭ変調波を生成し、無線信号として発放すると共に伝送装置３に出力し、伝送装置３の送信側周波数変換装置４が、１PPS信号に同期して変調した１PPS変調パイロット信号をＦＭ変調波に重畳して送信し、受信側周波数変換装置６が、無線信号に変換し、受信した１PPS変調パイロット信号に基づいて、伝送で生じた周波数及び位相の誤差を補正すると共に、更に第１の送信装置１からの放送波にタイミングを合わせて発放させるよう、第２の送信装置２に遅延時間制御信号を出力し、第２の送信装置２がそれに基づいて発放する伝送システムとしている。【選択図】 図１

Description

本発明は、単一周波数を用いたＦＭ同期放送の放送波を伝送する伝送システムに係り、特に、複数地点から出力される放送波について、タイミング・周波数・位相を精度よく一致させると共に、低コスト及び簡易な構成で実現することができる伝送システムに関する。

［先行技術の説明］
従来、ラジオ放送では、ＡＭ（Amplitude Modulation；振幅変調）波を用いる放送システムがあった。
ＡＭ波は、周波数が０．６MHz〜１．６MHzと低く、丘や山の裏側へも電波が到達するため、１〜２局の大出力送信所から広い範囲に対して送信を行うことができる。

これに対して、ＦＭ（Frequency Modulation；周波数変調）波は、７６MHz〜９６MHzと周波数が高く直進性が強いため、丘や山の裏側への電波到達が困難である。そのため、サービスエリアも８０ｋｍ程度以下と狭く、数百Ｗ以下の小中出力の送信所を複数配備し、更にそれぞれの電波が重複するエリアでの干渉を防止するために、各送信所で異なるＦＭ周波数を使用するようになっていた。
このようなシステムでは、例えば、高速道を自動車で移動する場合等、度々送信所のサービスエリアを外れてしまい、その都度チューニングを行わなければならず、安全運転への影響が懸念される。

［従来の伝送システム］
そこで、複数周波数ではなく、単一のＦＭ周波数を用いて複数個所から送信を行うＦＭ同期放送と呼ばれる手法が注目されている。
ＦＭ同期放送を実現する従来の伝送システムについて図６を用いて説明する。図６は、従来のＲＦ(Radio Frequency）伝送システムの概略構成を示す概略構成ブロック図である。
図６に示すように、従来の伝送システム（ＲＦ伝送システム）は、送信所Ａで生成されたＦＭ変調波を、放送波としてアンテナから出力（発放）すると共に、離れたところにある送信所Ｂに専用回線等で伝送し、送信所Ｂのアンテナからも同一周波数で発放するものである。

ここで、送信所Ａからの放送波と送信所Ｂからの放送波を両方とも受信する地域において、両放送波が同時に受信されるように、送信所Ａ及び送信所Ｂにおける遅延時間を調整して、発放タイミングを一致させている（特許文献１，２参照）。

従来の伝送システムの構成について具体的に説明する。
図６に示すように、従来の伝送システムは、送信所Ａに設けられたＦＭ変調器８１と、遅延回路８２と、増幅器（ＰＡ；Power Amplifier）８３と、放送局Ｂに設けられた増幅器（ＰＡ）８７と、送信所Ａと送信所Ｂとを接続する伝送装置８０とを備えている。

送信所ＡのＦＭ変調器８１は、入力された音声信号をＦＭ変調する。ここでは、搬送波周波数（送信用周波数）を９１．７MHzとする。
遅延回路８２は、送信所Ａから発放される放送波と、送信所Ｂから発放される放送波とが同一タイミングとなるよう、放送波を遅延させる。
増幅器８３は、遅延されたＦＭ変調波を増幅してアンテナから放送波として出力する。

伝送装置８０は、送信側周波数変換装置８４と、伝送路８５と、受信側周波数変換装置８６とを備えている。
送信側周波数変換装置８４は、送信用周波数のＦＭ変調波を中間周波数に周波数変換する。ここでは、３７．５MHzとする。

伝送路８５は、ＩＦ（Intermediate Frequency）−ＴＴＬ（Transmitter to Transmitter Link）回線または光回線で構成され、送信側で所定のＳＨＦ（Super High Frequency）周波数帯（３〜３０GHz、例えば７GHz）に変換したＦＭ変調波を伝送し、受信側で再び中間周波数に変換して出力する。
受信側周波数変換装置８６は、中間周波数信号のＦＭ変調波を元の周波数（９１．２MHz）に変換する。
送信所Ｂの増幅器８７は、入力されたＦＭ変調波を増幅して、放送波としてアンテナから発放する。

ここで、送信所Ａに遅延回路８２を設けて、送信所Ｂまでの伝送に要する時間だけ遅延させて発放するようにしているため、送信所Ａからの放送信号と送信所Ｂからの放送信号のタイミングは一致する。
しかしながら、伝送装置８０における周波数誤差や位相誤差等により、送信所Ｂから出力される信号は、元のＦＭ波とは完全には一致せず、周波数や位相のずれαが付加された信号となっている。

そのため、図６に示すように、送信所Ａからの放送波（「ＦＭ波」）と、送信所Ｂからの放送波（「ＦＭ波＋α」）の両方を受信するエリアでは、両波が干渉して歪が生じ、受信品質が劣化してしまう。

［従来の周波数変換装置の概略構成：図７］
次に、従来の周波数変換装置の概略構成について図７を用いて説明する。図７は、従来の周波数変換装置の概略構成を示す模式説明図であり、（ａ）は送信側周波数変換装置、（ｂ）は受信側周波数変換装置を示している。
図７（ａ）に示すように、従来の送信側周波数変換装置８４は、局部発振器（ＯＳＣ；Oscillator）９１と、ミキサ９２と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ；Band Pass Filter）９３とを備えている。
局部発振器９１は、特定の周波数信号（ここでは５４．２MHz）を生成する。
ミキサ９２は、送信所Ａから入力された９１．７MHzのＦＭ変調波と局部発振器９１からの５４．２MHzの信号とを乗算し、３７．５MHzと１４５．９５MHzの信号を生成する。
バンドパスフィルタ９３は、これらの内、中間周波数帯の３７．５MHzのみを通過させて、伝送路８５に出力する。

また、図７（ｂ）に示すように、受信側周波数変換装置８６は、局部発振器（ＯＳＣ）９４と、ミキサ９５と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）９６とを備えている。
局部発振器９４は、特定の周波数信号（ここでは５４．２MHz）を生成する。
ミキサ９５は、入力された３７．５MHzの中間周波数信号と局部発振器９４からの５４．２MHzの信号とを乗算し、−１６．７MHzと９１．７MHzの信号を生成する。
バンドパスフィルタ９６は、これらの内、９１．７MHzのみを通過させて、送信所Ｂに出力する。
このようにして、従来の周波数変換が行われるようになっていた。

また、このとき使用する局部発振器９１（ここでは５４．２MHz）および局部発振器９４（ここでは５４．２MHz）は、それぞれ位相や周波数の管理がなされない。
つまり、従来の周波数変換装置は、位相誤差や周波数誤差を含むものである。
尚、ＩＦ−ＴＴＬ回線または光回線８５においては、ＩＦ−ＴＴＬ回線としてＩＦ周波数の３７．５ＭＨｚが入力されると、空間に電波を放出するために７ＧＨｚ帯を用いるため、再度の周波数変換が必要となる。

［関連技術］
尚、ＦＭ同期放送を行う伝送システムに関する従来技術としては、特開２０１７−７３５８７号公報「放送通信システム及び放送通信方法」（特許文献１）、特開２０１７−９２７２３号公報「放送通信システム、放送通信装置及び放送通信方法」（特許文献２）がある。

特許文献１には、送信側装置が、ＧＰＳ信号に基づく１PPSのパルス信号に同期する同期情報信号を音声信号に多重して送信し、受信側装置が、受信した信号から得た同期情報信号を、ＧＰＳ信号に基づく１PPS信号と比較して伝搬路遅延を算出し、当該伝搬路遅延に基づいて音声信号を発放するタイミングを調整する放送通信システムが記載されている。

特許文献２には、送信装置において、放送通信データのユーザビット領域に、１PPS信号に同期した時間情報を多重して送信し、受信装置において、放送通信データから時間情報を抽出して、それに同期した受信１PPS信号を生成し、ＧＰＳ信号に基づく１PPS信号との差分に基づいて伝送遅延時間を求め、予め設定された基準遅延時間から伝送遅延時間を差し引いてタイミング調整時間を算出する放送通信システムが記載されている。

尚、特許文献１及び２に記載された放送通信システムは、受信装置（受信側の送信局、送信所Ｂに相当）において、受信した信号を一旦復調して、遅延時間の調整を行った後、再度変調して放送波として出力する構成であり、受信装置からの放送波を送信装置からの放送波に精度よく一致させることが可能であるものの、受信装置の装置規模が大きくコストが高くなるため、送信装置と受信装置との間の距離が長く、広いサービスエリアをカバーするような大規模なシステムに適している。

特開２０１７−７３５８７号公報 特開２０１７−９２７２３号公報

しかしながら、図６に示した従来の伝送システムでは、受信側の送信装置（送信所Ｂ）から発放される放送波は、伝送装置における周波数誤差や位相誤差等により、周波数や位相のずれが付加された信号となるため、遅延時間を調整しただけでは、ＦＭ変調波を生成する送信装置（送信所Ａ）からの放送波に精度よく一致させることはできず、両方の放送波を受信する地域では、両波が干渉して歪を生じ、受信品質が劣化してしまうという問題点があった。

また、特許文献１及び特許文献２の放送通信システムでは、受信側の送信装置の構成及びコストが増大してしまい、ＦＭ変調波を生成する送信装置からあまり遠くないところに受信側の送信装置を設けるような小規模なシステムには不向きであるという問題点があった。

尚、特許文献１及び特許文献２には、複数の送信装置から発放される放送波について、タイミングだけでなく、位相及び周波数を一致させることについては記載されていない。

本発明は、上記実情に鑑みて為されたもので、受信側の送信装置（送信所Ｂ）から発放される放送波を、ＦＭ変調波を生成する送信装置（送信所Ａ）からの放送波と、タイミング、周波数、位相を精度よく一致させることができると共に、受信側の送信装置の構成を増大させることなく、低コストで実現することができ、小規模なシステムにも適用可能な伝送システムを提供することを目的とする。

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、第１の送信装置で生成されたＦＭ変調波を第２の送信装置に伝送して、第１の送信装置と第２の送信装置とが同一周波数を用いて同期放送を行う伝送システムであって、基準信号に基づいて生成したパイロット信号を変調して変調パイロット信号とし、第１の送信装置からのＦＭ変調波に、変調パイロット信号を多重した多重信号を周波数変換して伝送路に出力する送信側周波数変換装置と、伝送路を介して受信した多重信号を周波数変換して変調パイロット信号を復調し、復調されたパイロット信号に基づいて、伝送路における伝送によって付加された周波数及び位相のずれを求めて、補正したＦＭ変調波を第２の送信装置に出力すると共に、伝送による遅延時間を算出して、第２の送信装置に発放のタイミングを指示する遅延制御信号を出力する受信側周波数変換装置とを備え、第１の送信装置が、生成したＦＭ変調波を特定時間遅延して発放し、第２の送信装置が、受信側周波数変換装置から入力されたＦＭ変調波を、遅延制御信号に基づくタイミングで発放することを特徴としている。

また、本発明は、上記伝送システムにおいて、第１の送信装置が、ＦＭ変調波を特定時間遅延する遅延装置を備え、遅延装置が、基準信号に基づいてクロックを生成するクロック発生回路と、入力されたＦＭ変調波をデジタル信号に変換するアナログ／デジタルコンバータと、デジタル信号を、入力された遅延制御信号に従って遅延させる遅延回路と、遅延されたデジタル信号をアナログ信号に変換してＦＭ変調波を出力するデジタル／アナログコンバータとを備え、遅延制御信号は、予め設定された特定時間を示す固定値であることを特徴としている。

また、本発明は、上記伝送システムにおいて、送信側周波数変換装置が、１０MHz基準信号を逓倍してパイロット信号を生成する逓倍回路と、ＧＰＳ信号から取得した１PPS信号に同期してパイロット信号を変調して、変調パイロット信号を生成する変調部と、第１の送信装置から入力された放送用周波数のＦＭ変調波と、変調パイロット信号とを多重して多重信号を生成する加算部と、多重信号を中間周波数に変換する送信側周波数変換部とを備えたことを特徴としている。

また、本発明は、上記伝送システムにおいて、受信側周波数変換装置が、中間周波数の多重信号を放送用周波数に変換する受信側周波数変換部と、入力された位相調整の補正信号に基づいて、入力された多重信号の位相を調整するローテータと、ローテータからの多重信号を２つに分岐する分岐部と、分岐された一方の多重信号から、変調パイロット信号を除去して第２の送信装置に出力する帯域除去フィルタと、分岐された他方の多重信号から、変調パイロット信号を抽出するバンドパスフィルタと、変調パイロット信号を分周して１０MHz信号を生成する分周回路と、生成された１０MHz信号と、１０MHz基準信号の位相を比較して位相差を出力する位相比較部と、位相差を積分し、ローテータに前記位相調整の補正信号を出力する積分回路と、抽出された変調パイロット信号を復調して１PPS信号を取り出す復調部と、１PPS信号と、ＧＰＳ信号から取得した基準１PPS信号とを比較して伝送遅延を算出し、第２の送信装置における遅延時間を調整する遅延制御信号を出力する遅延検出部とを備えたことを特徴としている。

また、本発明は、上記伝送システムにおいて、第２の送信装置が、ＦＭ変調波を遅延する遅延装置を備え、遅延装置が、基準信号に基づいてクロックを生成するクロック発生回路と、入力されたＦＭ変調波をデジタル信号に変換するアナログ／デジタルコンバータと、デジタル信号を、入力された遅延制御信号に従って遅延させる遅延回路と、遅延回路で遅延された信号の遅延時間を、遅延制御信号に従って微調整するフェーズシフターと、フェーズシフターの出力をアナログ信号に変換してＦＭ変調波を出力するデジタル／アナログコンバータとを備え、遅延制御信号が、受信側周波数変換装置から出力された信号であることを特徴としている。

本発明によれば、第１の送信装置で生成されたＦＭ変調波を第２の送信装置に伝送して、第１の送信装置と第２の送信装置とが同一周波数を用いて同期放送を行う伝送システムであって、基準信号に基づいて生成したパイロット信号を変調して変調パイロット信号とし、第１の送信装置からのＦＭ変調波に、変調パイロット信号を多重した多重信号を周波数変換して伝送路に出力する送信側周波数変換装置と、伝送路を介して受信した多重信号を周波数変換して変調パイロット信号を復調し、復調されたパイロット信号に基づいて、伝送路における伝送によって付加された周波数及び位相のずれを求めて、補正したＦＭ変調波を第２の送信装置に出力すると共に、伝送による遅延時間を算出して、第２の送信装置に発放のタイミングを指示する遅延制御信号を出力する受信側周波数変換装置とを備え、第１の送信装置が、生成したＦＭ変調波を特定時間遅延して発放し、第２の送信装置が、受信側周波数変換装置から入力されたＦＭ変調波を、遅延制御信号に基づくタイミングで発放する伝送システムとしているので、第１の送信装置と第２の送信装置から放送波を発放するタイミングを一致させるだけでなく、伝送によって生じた位相及び周波数のずれを除去することができ、複数の送信装置からの放送波を受信するエリアにおける受信品質を向上させることができると共に、第２の送信装置において復調や変調の処理を行う必要がなく、装置構成を簡易にして低コストで実現することができる効果がある。

図１は、本システムの概略構成を示す説明図である。 図２は、送信側周波数変換装置４の一部分を示す構成ブロック図である。 図３は、１PPS変調パイロット信号の生成方法及び１PPS変調パイロット信号の例を示す説明図である。 図４は、受信側周波数変換装置６の一部分を示す構成ブロック図である。 図５は、ＲＦ遅延装置の構成ブロック図である。 図６は、従来のＲＦ(Radio Frequency）伝送システムの概略構成を示す概略構成ブロック図である。 図７は、従来の周波数変換装置の概略構成を示す模式説明図であり、（ａ）は送信側周波数変換装置、（ｂ）は受信側周波数変換装置である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る伝送システムは、ＦＭ変調波を生成し、無線信号として発放する第１の送信装置と、第１の送信装置からのＦＭ変調波を伝送する伝送装置と、伝送装置から受信したＦＭ変調波を無線信号として発放する第２の送信装置とを備え、伝送装置が、送信側において、基準１PPS信号に同期して変調した１PPS変調パイロット信号をＦＭ変調波に重畳して送信し、受信側において、受信した１PPS変調パイロット信号に基づいて、伝送によって付加された周波数及び位相の誤差を補正して無線信号に変換すると共に、第１の送信装置からの放送波にタイミングを合わせて発放させるよう、第２の送信装置に遅延時間制御信号を出力する伝送システムとしており、第２の送信装置からの放送波の、タイミング、周波数及び位相を精度よく第１の送信装置からの放送波に合わせることができ、更に、装置構成及びコストを増大させることなく実現することができ、小規模なシステムにも適用可能とするものである。

［本システムの概略構成：図１］
本発明の実施の形態に係る伝送システム（本システム）の概略構成について図１を用いて説明する。図１は、本システムの概略構成を示す説明図である。
図１に示すように、本システムは、基本的な構成は図６に示した従来の伝送システムと同様であり、送信所Ａに設けられた第１の送信装置１と、送信所Ｂに設けられた第２の送信装置２と、第１の送信装置１で生成されたＦＭ変調波を第２の送信装置に伝送する伝送装置３とを備えている。

第１の送信装置１は、ＦＭ変調器１１と、ＲＦ（Radio Frequency）遅延装置１２と、増幅器（ＰＡ）１３とを備えている。ＦＭ変調器１１と増幅器１３は、図６に示した従来の伝送システムにおけるＦＭ変調器８１及び増幅器８３と同様であり、説明は省略する。

ＲＦ遅延装置１２は、入力されたＦＭ変調波を所定の時間だけ遅延するものであり、後述する第２の送信装置２のＲＦ遅延装置２１と同様に、外部から入力される遅延制御信号によって遅延時間を調整することができる構成である。但し、送信側のＲＦ遅延装置１２における遅延制御信号は固定値であり、遅延時間を一定に保持している。ＲＦ遅延装置１２の構成については後述する。

第２の送信装置２は、ＲＦ遅延装置２１と、増幅器（ＰＡ）２２とを備えている。
増幅器２２は、従来の増幅器８７と同様である。
ＲＦ遅延回路２１は、本システムの特徴部分となっており、第１の送信装置１のＲＦ遅延装置１２と同様の構成であるが、第２の送信装置２のＲＦ遅延装置２１は、伝送装置３から入力される遅延制御信号に基づいて遅延時間が調整される。ＲＦ遅延装置２１の構成については後述する。

また、本システムの特徴として、第２の送信装置２では、第１の送信装置１で生成されたＦＭ変調波を復調することなく、遅延時間の調整や位相及び周波数の補正を行って放送波として出力している。
これにより、第２の送信装置２において、復調部や変調部が不要となり、特許文献１及び２に記載されたシステムと比較して、装置構成を簡易にして低コストで実現可能としている。そのため、小規模なシステムにも容易に適用可能となっている。

伝送装置３は、送信側周波数変換装置４と、伝送路５と、受信側周波数変換装置６とを備えている。
伝送路５は、従来と同様のＩＦ−ＴＴＬ回線または光回線であり、送信側において入力された信号をＩＦ周波数（中間周波数）から所定の無線周波数（例えば７GHz）に変換して伝送し、受信側において無線周波数からＩＦ周波数に変換して出力する。

送信側周波数変換装置４及び受信側周波数変換装置６は、本システムの特徴部分となっている。
送信側周波数変換装置４は、ＧＰＳ信号から得られる１０MHzの基準信号と１PPS信号とに基づいて、１PPS信号で変調されたパイロット信号（１PPS変調パイロット信号）を生成し、ＦＭ変調波に多重して、中間周波数信号に変換して伝送路５に出力する。ここで、送信側周波数変換装置４としては、従来と同様に周波数誤差を含む製品を使用しており、装置コストを抑えている。

受信側周波数変換装置６は、受信した１PPS変調パイロット信号に基づいて伝送に伴う遅延時間を算出し、遅延制御信号を生成して第２の送信装置２に出力する。
また、受信側周波数変換装置６は、従来と同様にＦＭ変調波を送信用の周波数に周波数変換すると共に、本システムの特徴として、受信した１PPS変調パイロット信号に基づいて、伝送に伴う位相及び周波数のずれを検出して補正を行う。そして、補正されたＦＭ変調波を第２の送信装置に出力する。
送信側周波数変換装置４及び受信側周波数変換装置６の構成及び動作については後述する。

［本システムの概略動作：図１］
次に、本システムの概略動作について図１を用いて説明する。
図１に示すように、送信所Ａに設けられた第１の送信装置１に入力された音声信号は、ＦＭ変調器１１でＦＭ変調される。ここでは、搬送波周波数を９１．７MHzとする。
ＦＭ変調波は２つに分岐され、その一方は、放送波としてＲＦ遅延装置１２に入力されて、予め設定された遅延時間（ｄ）だけ遅延された後、増幅器１３で増幅されて発放される。

ここで、ＲＦ遅延装置１２で遅延される遅延時間について説明する。
ＲＦ遅延装置１２における遅延時間は、特許文献１，２に記載された演奏所の遅延時間と同様に設定されるものであり、具体的には、送信所Ａから伝送装置３によって伝送されたＦＭ変調波を受信して発放する送信所Ｂにおける発放タイミングを、送信所Ａの発放タイミングに合わせられるように、十分長い遅延時間（ｄ）が設定される。
第１の送信装置１において設定される遅延時間（ｄ）を基本遅延時間と称する。
尚、送信所Ａからの変調波を受信して発放する送信所が複数ある場合には、送信所Ａから最も遠くに設置された送信所までの伝送遅延を考慮して、基本遅延時間が設定される。

分岐された他方のＦＭ変調波は、伝送装置３の送信側周波数変換装置４に入力され、中間周波数への周波数変換が行われる。ここでは３７．５MHzとしている。
ここで、本システムの特徴として、送信側周波数変換装置４では、ＧＰＳ信号から得られる１０MHzの基準信号と、１PPS信号とに基づいて、１PPS信号で変調されたパイロット信号（１PPS変調パイロット信号）が生成されてＦＭ変調波に重畳された後、周波数変換され、伝送路５に出力される。
図１では、送信側周波数変換装置４の出力として、１PPS変調パイロット信号が重畳されて中間周波数に変換された信号を示している。
尚、１PPS変調パイロット信号の生成については後述する。

１PPS変調パイロット信号が重畳されたＦＭ変調波は、伝送路５によって、送信側でＳＨＦ帯の周波数に変換されて伝送され、受信側でＩＦ周波数に再変換されて第２の送信装置２の近傍に設けられた受信側周波数変換装置６に出力され、受信側周波数変換装置６において、元の送信用の周波数信号に周波数変換される。

図１に示すように、受信側周波数変換装置６で受信された信号は、伝送路遅延に相当する時間ｄ１だけ遅れており、更に送信側周波数変換装置４及び伝送路５における周波数や位相の誤差及び伝送の影響により、元のＦＭ変調波及び１PPS変調パイロット信号に対して、ずれαが付加された信号となっている。

そして、本システムの特徴として、受信側周波数変換装置６において、受信した１PPS変調パイロット信号と受信側周波数変換装置６で生成された基準信号とに基づいて伝送遅延時間（ｄ１）が算出されると共に、位相のずれに基づいて位相及び周波数が補正されることにより、ずれαが除去され、送信所ＡにおけるＦＭ変調波が精度よく再現される。
そして、ずれαが除去されたＦＭ変調波が第２の送信装置２に出力されると共に、遅延時間を調整するための遅延制御信号が出力される。

遅延制御信号は、送信所Ａでの基本遅延時間（ｄ）から伝送路遅延時間（ｄ１）を差し引いた残りの時間（遅延調整時間）を指示する信号であり、ここでは時間ｄ２として示している。つまり、基本遅延時間（ｄ）＝伝送遅延時間（ｄ１）＋遅延調整時間（ｄ２）である。

これにより、第２の送信装置２に入力されたＦＭ変調波は、ＲＦ遅延装置２１において、遅延制御信号に基づいて遅延調整時間（ｄ２）だけ遅延されて増幅器２２に入力され、増幅器２２で増幅されて発放される。

すなわち、送信所Ｂからは、送信所Ａと同じタイミングで、送信所Ａと同じＦＭ変調波（ずれを含まない）が発放されるため、送信所Ａ及びＢからの放送波を両方受信するエリアにおける歪の発生を防ぎ、受信品質を改善することができるものである。
このようにして、本システムの動作が行われる。

［送信側周波数変換装置の構成：図２］
次に、伝送装置３に設けられた送信側周波数変換装置４の構成について図２を用いて説明する。図２は、送信側周波数変換装置４の一部分を示す構成ブロック図である。
図２に示すように、送信側周波数変換装置３は、９逓倍回路４１と、変調部４２と、加算部４３とを備えている。尚、加算部４３の出力段には、図７（ａ）に示した従来の周波数変換装置と同様に、局部発振器９１、ミキサ９２、バンドパスフィルタ９３が設けられているが、ここでは省略している。

送信側周波数変換装置４の各部について説明する。
９逓倍回路４１は、ＧＰＳ信号を用いた基準信号発生器（図示せず）から入力される１０MHz基準信号を９逓倍して、９０MHzのパイロット信号を生成する。
変調部４２は、基準信号発生器から入力される１PPS信号を用いて、パイロット信号を変調する。
１PPS信号は、ＧＰＳ信号に同期したパルス信号であり、タイミング信号として用いられる。
変調部４２は、パイロット信号に対して、１PPS信号に同期して振幅変調又は位相変調等の変調を行い、１PPS変調パイロット信号を生成する。１PPS変調パイロット信号については後述する。

加算部４３は、第１の送信装置１から入力されるＦＭ変調波と、変調部４２からの１PPS変調パイロット信号とを加算する。加算された信号は、ＦＭ変調波（９１．７MHz）と１PPS変調パイロット信号（９０MHz）とが重畳された信号となる。
そして、加算部４３から出力された信号は、図７（ａ）に示したミキサ９２に入力されて、局部発振器９１からの周波数信号と乗算されて周波数変換され、バンドパスフィルタ９３によって帯域制限されて、３７．５MHzのＩＦ波が伝送回路５に出力される。

つまり、伝送装置３の送信側周波数変換装置３は、１PPS変調パイロット信号を生成し、入力されたＦＭ変調波に１PPS変調パイロット信号を多重して、ＩＦ周波数に変換するものである。

［１PPS変調パイロット信号の生成：図３］
次に、１PPS変調パイロット信号の生成方法について、図３を用いて説明する。図３は、１PPS変調パイロット信号の生成方法及び１PPS変調パイロット信号の例を示す説明図である。
図３（ａ）は、１０MHz基準信号を示している。１０MHz基準信号の周期は１００nsecである。
上述したように、送信側周波数変換装置３の９逓倍回路４１は、１０MHzの基準信号を９逓倍して、９０MHzのパイロット信号を生成する。
図３（ｂ）は、１PPS信号を示している。１PPS信号は、ＧＰＳ信号に基づいて生成された信号であり、１秒毎に立ち上がるパルス信号である。

図３（ｃ）は、９０MHzのパイロット信号を１PPS信号で振幅変調した１PPS変調パイロット信号である。１PPS信号の立ち上がり期間に同期して、振幅が大きくなっている。
また、図３（ｄ）は、パイロット信号を１PPS信号で位相変調した１PPS変調パイロット信号である。１PPS信号の立ち上がり期間において、位相が反転している。
このように、１PPS変調パイロット信号は、送信側における１PPS信号のタイミングを示す信号となっている。本システムでは、（ｃ）又は（ｄ）に示した１PPS変調パイロット信号のいずれかを用いている。
尚、ここでは、１PPS変調パイロット信号として２種類の変調信号を示したが、別の変調方式であっても構わない。

［受信側周波数変換装置の構成：図４］
次に、伝送装置３に設けられた受信側周波数変換装置６の構成について図４を用いて説明する。図４は、受信側周波数変換装置６の一部分を示す構成ブロック図である。
尚、図４の構成の入力段には、図７（ｂ）に示した従来の周波数変換装置と同様に、局部発振器９４、ミキサ９５、バンドパスフィルタ９６が設けられているが、ここでは省略している。つまり、図４の構成は、伝送装置５によって伝送された信号を無線周波数（送信用の周波数）に変換した後の処理を行う構成部分を示しており、本システムの特徴部分となっている。

図４に示すように、受信側周波数変換装置６は、ローテータ６１と、帯域除去フィルタ（ＢＥＦ；Band Elimination Filter）６２と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）６３と、復調部６４と、９分周回路６５と、遅延検出部６６と、積分回路６７と、位相比較部６８とを備えている。

受信側周波数変換装置６の各部について説明する。
ローテータ６１は、ずれ（αとする）が付加された信号から、ずれの成分を除去するものである。ローテータ６１については後述する。尚、ここでは、まだずれが除去されていない状態を説明する。
ローテータ６１の出力段には分岐部が設けられ、ローテータ６１の出力を２つに分岐する。

帯域除去フィルタ６２は、分岐部で分岐された一方の信号から、１PPS変調パイロット信号の周波数成分を除去し、ＦＭ変調波のみを出力する。出力されたＦＭ変調波は、第２の送信装置２に入力される。
バンドパスフィルタ６３は、分岐部で分岐された他方の信号を帯域制限して、１PPS変調パイロット信号成分のみを取り出すものである。まだずれが除去されていない状態として説明すると、ＢＰＦ６３から出力される信号は、１PPS変調パイロット信号にずれαが付加された信号となる。

復調部６４は、１PPS変調パイロット信号を復調して、１PPS信号（受信１PPS信号）を抽出する。受信１PPS信号は、伝送によって遅延されているため、タイミングがずれている。
９分周回路６５は、受信した１PPS変調パイロット信号を９分周して、１０MHz信号を取り出す。９分周回路６４は、復調部６４からの受信１PPS信号を分周開始のタイミングとしている。
ここで、９分周回路６５の入力信号には位相及び周波数のずれαが残っているので、９分周回路６５の出力信号は、１０MHz信号＋α／９となる。

位相比較部６８は、受信側周波数変換装置６で生成された１０MHz基準信号と、９分周回路６５で再生された１０MHz信号との位相を比較して、位相差を検出する。
積分回路６７は、位相差を積分し、ローテータ６１に補正信号を出力する。尚、積分回路６７は、位相差がない場合（０の場合）にも積分処理を継続して行い、補正信号を継続的に出力する。

ローテータ６１は、ずれαが付加されたＦＭ変調波と１PPS変調パイロット信号とが重畳された信号を入力して、積分回路６７からの補正信号に従って、位相を回転させて調整する。ローテータ６１における位相調整を短い間隔で連続して行うことにより、入力された信号の位相と周波数とが補正されるものである。
これにより、伝送によって位相及び周波数のずれαが付加された信号から、ずれの成分が除去されて、元のＦＭ変調波を再現することができ、帯域除去フィルタ６２を介して第２の送信装置２に出力される。

また、遅延検出部６６は、復調部６６から入力された受信１PPS信号と、基準信号生成部（図示せず）からの基準１PPS信号とを比較して、伝送で生じた遅延時間を検出する。
そして、予め記憶されている基準遅延時間（ｄ）と検出された伝送遅延時間（ｄ１）とに基づいて、遅延調整時間（ｄ２）を求め、遅延制御信号として第２の送信装置２のＲＦ遅延装置２１に出力する。

すなわち、受信側周波数変換装置６では、受信した１PPS変調パイロット信号を復調して、１０MHz信号を生成し、それを１０MHz基準信号と比較して位相差を求め、位相差に応じて位相及び周波数の誤差を補正して、第２の送信装置に出力する。
それと共に、受信側周波数変換装置６では、受信した１PPS変調パイロット信号を復調して、１PPS信号を再生し、それをＧＰＳ信号から取得した正しい１PPS信号と比較することで伝送遅延時間を求め、第２の送信装置における遅延時間を指示する遅延制御信号を出力する。
これにより、本システムでは、第２の送信装置から、第１の送信装置１の放送波と同等の放送波を、同じタイミングで出力させることができるものである。

［ＲＦ遅延装置の構成：図５］
次に、第１の送信装置１のＲＦ遅延装置１２及び第２の送信装置２のＲＦ遅延装置２１の構成について図５を用いて説明する。図５は、ＲＦ遅延装置の構成ブロック図である。ここでは、ＲＦ遅延装置２１を例として説明する。
図５に示すように、第２の送信装置２のＲＦ遅延装置２１は、クロック（ＣＬＫ）発生回路２３と、Ａ／Ｄコンバータ２４と、遅延回路２５と、フェーズシフター２６と、Ｄ／Ａコンバータ２７とを備えている。

ＲＦ遅延装置２１の各部について説明する。
クロック発生回路２３は、１０MHzと１PPSの基準信号に基づいて１０MHzのクロックと１PPS信号のタイミング信号を生成し、各部に供給する。
Ａ／Ｄコンバータ２４は、受信側周波数変換装置６から入力されたＦＭ波をＡ／Ｄ変換する。

遅延回路２５及びフェーズシフター２６は、受信側周波数変換装置６からの遅延制御信号に基づいて、入力された信号を遅延調整時間（ｄ２）だけ遅延させる。遅延制御信号は、１PPS信号のタイミングからの遅延時間を示す信号となっている。
ここで、遅延回路２５は１０MHzのクロックに基づいてＦＭ変調波を遅延させるものであり、遅延時間を粗調整するものである。
フェーズシフター２６は、位相をシフトするものであり、遅延時間が粗調整されたＦＭ変調波の遅延時間を位相調整によって更に微調整して、遅延調整時間（ｄ２）に合わせるものである。
Ｄ／Ａコンバータ２７は、遅延された信号をＤ／Ａ変換してＦＭ波に変換する。
これにより、遅延制御信号に基づいて適切に遅延されたＦＭ波が、放送信号として第２の送信装置２から出力されるものである。

尚、第１の送信装置１におけるＲＦ遅延装置１２では、ＲＦ遅延装置１２における遅延時間が、予め設定された基準遅延時間（ｄ）となるよう、遅延制御信号として固定値が与えられている。
また、ＲＦ遅延装置１２においては、フェーズシフター２６での位相シフトを行わないようにしてもよい。

［実施の形態の効果］
本発明の実施の形態に係る伝送システムによれば、第１の送信装置１が、ＦＭ変調波を生成し、無線信号として発放すると共に伝送装置３に出力し、伝送装置３が、送信側において、１PPS信号に同期して変調した１PPS変調パイロット信号をＦＭ変調波に重畳して送信し、受信側において、無線信号に変換し、受信した１PPS変調パイロット信号に基づいて、伝送によって付加された周波数及び位相の誤差を補正すると共に、更に第１の送信装置１からの放送波にタイミングを合わせて発放させるよう、第２の送信装置２に遅延時間制御信号を出力し、第２の送信装置２が、入力されたＦＭ変調波を無線信号として発放する伝送システムとしており、第２２の送信装置から、伝送で生ずる位相及び周波数のずれを含まないＦＭ変調波を第１の送信装置と同じタイミングで発放させることができ、単一周波数を用いたＦＭ同期放送の受信品質を向上させることができる効果がある。

また、本システムによれば、第２の送信装置２にＦＭ変調波を復調する復調部や、再度変調する変調部を備える必要がなく、装置構成を簡易にして低コストでＦＭ同期放送を実現することができ、小規模なシステムにも容易に適用可能とする効果がある。

尚、上述した例では、送信側周波数変換装置４及び受信側周波数変換装置６を伝送装置３に設けたが、送信側周波数変換装置４を第１の送信装置１と一体に、受信側周波数変換装置６を第２の送信装置２と一体に形成してもよい。

本発明は、単一周波数を用いたＦＭ同期放送の放送波を伝送する伝送システムにおいて、複数地点から出力される放送波の、タイミング・周波数・位相を精度よく一致させると共に、低コスト及び簡易な構成で実現することができる伝送システムに適している。

１…第１の送信装置、 ２…第２の送信装置、 ３…伝送装置、 ４…送信側周波数変換装置、 ５，８５…伝送路、 ６…受信側周波数変換装置、 １１，８１…ＦＭ変調器、 １２，２１…ＲＦ遅延装置、 １３，２２，８３，８７…増幅器、 ２３…クロック発生回路、 ２４…Ａ／Ｄコンバータ、 ２５…遅延回路、 ２６…フェーズシフター、 ２７…Ｄ／Ａコンバータ、 ４１…９逓倍回路、 ４２…変調部、 ４３…加算部、 ６１…ローテータ、 ６２…帯域除去フィルタ、 ６３，９３，９６…バンドパスフィルタ、 ６４…復調部、 ６５…９分周回路、 ６６…遅延検出部、 ６７…積分回路、 ６８…位相比較部、 ８２…遅延装置、 ８４，８６…周波数変換装置、 ９１，９４…局部発振器、 ９２，９５…ミキサ

Claims (5)

1. 第１の送信装置で生成されたＦＭ変調波を第２の送信装置に伝送して、前記第１の送信装置と前記第２の送信装置とが同一周波数を用いて同期放送を行う伝送システムであって、
   基準信号に基づいて生成したパイロット信号を変調して変調パイロット信号とし、前記第１の送信装置からのＦＭ変調波に、前記変調パイロット信号を多重した多重信号を周波数変換して伝送路に出力する送信側周波数変換装置と、
   前記伝送路を介して受信した多重信号を周波数変換して前記変調パイロット信号を復調し、前記復調されたパイロット信号に基づいて、前記伝送路における伝送によって付加された周波数及び位相のずれを求めて、補正したＦＭ変調波を前記第２の送信装置に出力すると共に、前記伝送による遅延時間を算出して、前記第２の送信装置に発放のタイミングを指示する遅延制御信号を出力する受信側周波数変換装置とを備え、
   前記第１の送信装置が、前記生成したＦＭ変調波を特定時間遅延して発放し、
   前記第２の送信装置が、前記受信側周波数変換装置から入力されたＦＭ変調波を、前記遅延制御信号に基づくタイミングで発放することを特徴とする伝送システム。
2. 第１の送信装置が、ＦＭ変調波を特定時間遅延する遅延装置を備え、
   前記遅延装置が、基準信号に基づいてクロックを生成するクロック発生回路と、
   入力されたＦＭ変調波をデジタル信号に変換するアナログ／デジタルコンバータと、
   前記デジタル信号を、入力された遅延制御信号に従って遅延させる遅延回路と、
   前記遅延されたデジタル信号をアナログ信号に変換してＦＭ変調波を出力するデジタル／アナログコンバータとを備え、
   前記遅延制御信号は、予め設定された前記特定時間を示す固定値であることを特徴とする請求項１記載の伝送システム。
3. 送信側周波数変換装置が、
   １０MHz基準信号を逓倍してパイロット信号を生成する逓倍回路と、
   ＧＰＳ信号から取得した１PPS信号に同期して前記パイロット信号を変調して、変調パイロット信号を生成する変調部と、
   第１の送信装置から入力された放送用周波数のＦＭ変調波と、前記変調パイロット信号とを多重して多重信号を生成する加算部と、
   前記多重信号を中間周波数に変換する送信側周波数変換部とを備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の伝送システム。
4. 受信側周波数変換装置が、
   中間周波数の多重信号を放送用周波数に変換する受信側周波数変換部と、
   入力された位相調整の補正信号に基づいて、入力された多重信号の位相を調整するローテータと、
   前記ローテータからの多重信号を２つに分岐する分岐部と、
   前記分岐された一方の多重信号から、変調パイロット信号を除去して第２の送信装置に出力する帯域除去フィルタと、
   前記分岐された他方の多重信号から、前記変調パイロット信号を抽出するバンドパスフィルタと、
   前記変調パイロット信号を分周して１０MHz信号を生成する分周回路と、
   前記生成された１０MHz信号と、１０MHz基準信号の位相を比較して位相差を出力する位相比較部と、
   前記位相差を積分し、前記ローテータに前記位相調整の補正信号を出力する積分回路と、
   前記抽出された変調パイロット信号を復調して１PPS信号を取り出す復調部と、
   前記１PPS信号と、ＧＰＳ信号から取得した基準１PPS信号とを比較して伝送遅延を算出し、前記第２の送信装置における遅延時間を調整する遅延制御信号を出力する遅延検出部とを備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の伝送システム。
5. 第２の送信装置が、ＦＭ変調波を遅延する遅延装置を備え、
   前記遅延装置が、基準信号に基づいてクロックを生成するクロック発生回路と、
   入力されたＦＭ変調波をデジタル信号に変換するアナログ／デジタルコンバータと、
   前記デジタル信号を、入力された遅延制御信号に従って遅延させる遅延回路と、
   前記遅延回路で遅延された信号の遅延時間を、前記遅延制御信号に従って微調整するフェーズシフターと、
   前記フェーズシフターの出力をアナログ信号に変換してＦＭ変調波を出力するデジタル／アナログコンバータとを備え、
   前記遅延制御信号が、受信側周波数変換装置から出力された信号であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の伝送システム。
   
   

Images