JP2866515B2

JP2866515B2 - データ多重装置

Info

Publication number: JP2866515B2
Application number: JP27932591A
Authority: JP
Inventors: 俊一根津; 賢二石川; 矢壽弘宇野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-10-25
Filing date: 1991-10-25
Publication date: 1999-03-08
Anticipated expiration: 2014-03-08
Also published as: JPH05122672A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、既存のテレビジョン受
信機の映像に妨害を与えずに、データをテレビジョン信
号に多重させるデータ多重装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】既存のテレビジョン受信機の映像に妨害
を与えることなく、すなわち両立性を持たせて、ＰＣＭ
音声等の比較的大容量のデータを多重させることを目的
としたデータ多重装置として、従来、図５のような構成
のデータ多重装置が発表されている（野田他：地上テレ
ビジョン放送のためのディジタル音声多重方式、テレビ
ジョン学会技術報告、１１−２２、昭和６２年１０月参
照）。

【０００３】このデータ多重装置は、映像搬送波発振手
段３１と、残留側波帯（ＶＳＢ：Vestigial Side Band
）変調手段（以下「ＶＳＢ変調手段」という）３２
と、移相手段３３と、デジタル変調手段３４と、合成手
段３５とを備えている。ＶＳＢ変調手段３２は、映像搬
送波発振手段３１から供給される映像搬送波を、映像信
号入力端子３６を介して供給される映像信号で変調す
る。一方、映像搬送波発振手段３１から移相手段３３に
供給される映像搬送波は、移相手段３３により９０°移
相されて、映像搬送波の位相と直交する位相を有する直
交搬送波に変換される。デジタル変調手段３４は、移相
手段３３から供給される直交搬送波を、データ入力端子
３７を介して入力されるデジタルデータ信号でデジタル
変調（例えばＰＳＫ：Phase Shift Keying）する。ＶＳ
Ｂ変調手段３２の出力とデジタル変調手段３４の出力と
は合成手段３５により合成され、多重信号出力端子３８
を介して送出される。

【０００４】このデータ多重装置において、データによ
る変調速度を一定の値以下に設定すれば、デジタル変調
波は映像搬送波の近傍の両側波帯信号として直交多重さ
れる。これにより周波数スペクトラムがテレビジョン信
号の帯域内に納まり、もちろん同期検波型のテレビジョ
ン受信機では直交信号成分は検波されないので、両立性
を保つことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のデータ多重
装置では、理想的に見れば既存のテレビジョン受信機の
映像に妨害を与えないが、現実的には課題が存在する。
すなわちテレビジョン受信機の同期検波における対搬送
波位相の僅かな誤差等の要因によって、データを多重さ
せた直交成分がクロストークとして検波され、このため
画面に妨害が生じてしまうことになる。このクロストー
クを緩和するには、直交側の変調度を低下させればよい
が、これを行うと復調データのＳＮ比が劣化して、正常
な多重伝送が実現できないことになる。

【０００６】本発明はかかる事情に鑑みて成されたもの
であり、映像信号に比較的大きな容量のデータを多重さ
せて伝送するに際して、既存のテレビジョン受信機の映
像に与える妨害を良好に低減できるデータ多重装置を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、映像信号に含
まれる同期信号を再生する同期再生手段と、デジタルデ
ータ信号の振幅と速度とを前記同期信号に応じて変換す
る振幅・速度変換手段と、この振幅・速度変換手段の出
力信号によって映像搬送波の位相と直交する位相を有す
る直交搬送波をデジタル変調するデジタル変調手段と、
前記映像信号によって前記映像搬送波を残留側波帯変調
する残留側波帯変調手段と、この残留側波帯変調手段の
出力信号と前記デジタル変調手段の出力信号とを合成す
る合成手段とを備え、前記映像信号における水平帰線期
間と垂直帰線期間との一方または双方の期間を第１の期
間とし、この第１の期間以外の期間を第２の期間とした
ときに、前記振幅・速度変換手段は、前記第２の期間で
は前記第１の期間と比較して小振幅かつ低速でデジタル
データ信号を出力する構成としたことを特徴としてい
る。

【０００８】

【作用】同期再生手段は、映像信号に含まれる同期信号
を再生する。振幅・速度変換手段は、デジタルデータ信
号の振幅と速度とを同期信号に応じて変換する。デジタ
ル変調手段は、振幅・速度変換手段の出力信号によって
映像搬送波の位相と直交する位相を有する直交搬送波を
デジタル変調する。残留側波帯変調手段は、映像信号に
よって映像搬送波を残留側波帯変調する。合成手段は、
残留側波帯変調手段の出力信号とデジタル変調手段の出
力信号とを合成する。そして映像信号における水平帰線
期間と垂直帰線期間との一方または双方の期間を第１の
期間とし、この第１の期間以外の期間を第２の期間とし
たときに、振幅・速度変換手段は、第２の期間では第１
の期間と比較して小振幅かつ低速でデジタルデータ信号
を出力する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。図１は本発明の一実施例におけるデータ多重
装置の構成図で、このデータ多重装置は、映像搬送波発
振手段１と、ＶＳＢ変調手段２と、移相手段３と、デジ
タル変調手段４と、合成手段５と、同期再生手段６と、
振幅・速度変換手段７とにより構成されている。映像搬
送波発振手段１は、映像搬送波を出力する。ＶＳＢ変調
手段２は、映像搬送波発振手段１からの映像搬送波を、
映像信号入力端子８を介して供給される映像信号でＶＳ
Ｂ変調する。移相手段３は、映像搬送波発振手段１から
の映像搬送波を９０°移相させて直交搬送波に変換す
る。同期再生手段６は、映像信号入力端子８を介して供
給される映像信号から同期信号を再生する。振幅・速度
変換手段７は、同期再生手段６からの同期信号に基づい
て、データ入力端子９を介して供給されるデジタルデー
タ信号を高速大振幅の状態と低速小振幅の状態とに切り
換える。デジタル変調手段４は、移相手段３からの直交
搬送波を、振幅・速度変換手段７からのデジタルデータ
信号でデジタル変調する。合成手段５は、ＶＳＢ変調手
段２からの変調波とデジタル変調手段４からの変調波と
を合成して多重信号出力端子１０を介して送出する。な
お、アナログ音声を多重させるためのＦＭ変調器等は周
知の構成であるので省略している。

【００１０】図２は振幅・速度変換手段７の構成図で、
振幅・速度変換手段７は、タイミングパルス発生手段１
１と、クロック発生手段１２と、バッファメモリ１３
と、ゲイン切換手段１４と、低域通過フィルタ（以下
「ＬＰＦ」という）１５とにより構成されている。タイ
ミングパルス発生手段１１は、同期再生手段６から再生
同期信号入力端子１６を介して入力される同期信号に基
づいて、映像信号の帰線期間に対応したタイミングパル
スを発生する。クロック発生手段１２は、タイミングパ
ルス発生手段１１からのタイミングパルスに応じて高速
と低速との２種類のクロック信号を切り換えて発生す
る。バッファメモリ１３は、データ入力端子９を介して
供給されるデジタルデータ信号を一時記憶し、クロック
発生手段１２からのクロック信号に基づいて２通りの速
さで出力する。ゲイン切換手段１４は、タイミングパル
ス発生手段１１からのタイミングパルスに基づいて２通
りの増幅率でバッファメモリ１３からのデジタルデータ
信号を増幅する。ＬＰＦ１５は、ゲイン切換手段１４か
らのデジタルデータ信号を帯域制限して変換データ出力
端子１７を介してデジタル変調手段４に供給する。なお
バッファメモリ１３には書き込み用のクロック信号も供
給されているが、図２では省略している。

【００１１】次に動作を説明する。同期再生手段６は、
映像信号入力端子８を介して供給される映像信号から水
平および垂直の同期信号を再生し、振幅・速度変換手段
７に供給する。振幅・速度変換手段７は、同期再生手段
６からの同期信号に基づいて、データ入力端子９を介し
て供給されるデジタルデータ信号の振幅および速度を変
換し、同期信号が供給されている期間はデジタルデータ
信号を高速大振幅とし、同期信号が供給されていない期
間はデジタルデータ信号を低速小振幅としてデジタル変
調手段４に供給する。

【００１２】すなわち、タイミングパルス発生手段１１
は、同期再生手段６から再生同期信号入力端子１６を介
して供給される同期信号に基づいて、映像信号の水平お
よび垂直の帰線期間に対応したタイミングパルスを発生
し、クロック発生手段１２とゲイン切換手段１４とに供
給する。クロック発生手段１２は、タイミングパルス発
生手段１１からタイミングパルスが供給されている期間
は高速のクロック信号を発生し、タイミングパルス発生
手段１１からタイミングパルスが供給されていない期間
は低速のクロック信号を発生して、バッファメモリ１３
に供給する。バッファメモリ１３は、データ入力端子９
を介して供給されるデジタルデータ信号を一時記憶し、
クロック発生手段１２からのクロック信号のタイミング
でゲイン切換手段１４に供給する。ゲイン切換手段１４
は、タイミングパルス発生手段１１からタイミングパル
スが供給されている期間はバッファメモリ１３からのデ
ジタルデータ信号を大きな振幅となるように増幅し、タ
イミングパルス発生手段１１からタイミングパルスが供
給されていない期間はバッファメモリ１３からのデジタ
ルデータ信号を小さな振幅となるように増幅して、ＬＰ
Ｆ１５に供給する。ＬＰＦ１５は、ゲイン切換手段１４
からのデジタルデータ信号を帯域制限し、変換データ出
力端子１７を介してデジタル変調手段４に供給する。

【００１３】ＶＳＢ変調手段２は、映像搬送波発振手段
１から供給される映像搬送波を、映像信号入力端子８を
介して供給される映像信号で変調する。一方、映像搬送
波発振手段１から移相手段３に供給される映像搬送波
は、移相手段３により９０°移相されて、映像搬送波の
位相と直交する位相を有する直交搬送波に変換される。
デジタル変調手段４は、移相手段３から供給される直交
搬送波を、振幅・速度変換手段７からのデジタルデータ
信号でデジタル変調する。このデジタル変調は、テレビ
ジョン受信機における映像搬送波の再生性能に悪影響を
与えないように、ＰＳＫあるいは搬送波抑圧の多値ＡＳ
Ｋ（Amplitude Shift Keying）を用いるのが好ましい。
ＶＳＢ変調手段２の変調出力とデジタル変調手段４の変
調出力とは合成手段５により合成され、多重信号出力端
子１０を介して送出される。

【００１４】図３は映像信号の１水平走査線分（１Ｈ
分）の波形と、この期間に対応する振幅・速度変換手段
７の出力すなわち変換後のデジタルデータ信号の波形と
を示す波形図で、水平帰線期間では映像信号に高速大振
幅のデジタルデータ信号を多重させ、有効映像期間では
映像信号に低速小振幅のデジタルデータ信号を多重させ
る。このようにすれば、水平帰線期間ではテレビジョン
受信機におけるクロストークによる妨害が大きくなる
が、元来、画面には現れない領域であることと、テレビ
ジョン受信機における水平同期信号の再生は極めて雑音
に強いこととから、比較的大きな振幅の（したがって高
速での多重が可能な）デジタルデータ信号を直交搬送波
に多重させることができる。

【００１５】一方、有効映像期間ではクロストーク成分
がそのまま画面に現れるため、デジタルデータ信号の振
幅をできるだけ小さくすることが望ましい。しかし単に
振幅を小さくすると復調されたデジタルデータ信号のＳ
Ｎ比がその分だけ低下するため、デジタルデータ信号の
伝送速度を下げて、水平帰線期間における復調されたデ
ジタルデータ信号のＳＮ比とほぼ同等の値にしている。
伝送系の白色雑音だけを雑音要因と仮定した場合、水平
帰線期間と有効映像期間とのデジタルデータ信号の振幅
比を１：ａ（ａ＜１）とすれば、デジタルデータ信号の
多重速度の比を１：ａ²としたときに、両期間における
復調されたデジタルデータ信号のＳＮ比が等しくなる。

【００１６】なお水平帰線期間と有効映像期間との境界
には、図３に示したようなガードタイムすなわち非多重
期間を設けている。これにより水平帰線期間における大
振幅のデジタルデータ信号の時間軸上での「すそ野」が
有効映像期間における小振幅のデジタルデータ信号に与
える干渉を軽減することができる。このようなガードタ
イムは、例えば振幅・速度変換手段７のゲイン切換手段
１４に、ゲインをゼロに設定する機能を設けることによ
り実現される。

【００１７】また、図３では水平帰線期間だけを示して
いるが、垂直帰線期間についても同様に高速大振幅多重
を行っている。また一般に振幅・速度変換手段７のＬＰ
Ｆ１５は、入力される信号の速度に応じてその遮断周波
数を変更するのが適切である。この処理は特に受信側に
とって、低速のデジタルデータ信号を受信した時の雑音
帯域の低減のために重要であるが、これを実現するため
にはＬＰＦ１５の構成が多少複雑となる。そこで本実施
例では図４に示すように、低速のデジタルデータ信号を
高速のデジタルデータ信号と同じ速度で発生させ、それ
を所定回数繰り返して送出することにより、結果的に低
速の情報としている。これにより、入力される信号の速
度に応じてＬＰＦ１５の遮断周波数を変更することを不
要にできる。なお図４では各ビットをフェイズエンコー
ディング符号化（マンチェスタ符号化）した場合の例を
示しており、低速部は高速部の４ビット期間にわたって
同じ情報を繰り返して発生させている。

【００１８】このように、同期再生手段６と振幅・速度
変換手段７とを設けて、映像信号の水平帰線期間と垂直
帰線期間とに高速・大振幅のデジタルデータ信号を多重
させ、映像信号の有効映像期間に低速・小振幅のデジタ
ルデータ信号を多重させるので、映像信号に比較的大き
な容量のデータを多重させて伝送するに際して、既存の
テレビジョン受信機の映像に与える妨害を良好に低減で
きる。したがって、例えば既存のアナログＦＭ音声とは
別に、高品質のデジタル音声を付加したり、他の様々な
データサービスに利用することが可能になる。

【００１９】また本実施例のように、ガードタイムを設
けて、データの多重を短時間停止させるようにすれば、
帰線期間における大振幅のデジタルデータ信号の時間軸
上での「すそ野」が有効映像期間における小振幅のデジ
タルデータ信号に与える干渉を良好に軽減できる。また
本実施例のように、低速のデジタルデータ信号を高速の
デジタルデータ信号と同じ速度で発生させ、それを所定
回数繰り返して送出することにより、結果的に低速の情
報とすれば、ＬＰＦ１５の構成を簡略化できる。

【００２０】なお、上記実施例では水平帰線期間と垂直
帰線期間との双方において高速・大振幅のデジタルデー
タ信号を多重させたが、いずれか一方においてだけ高速
・大振幅のデジタルデータ信号を多重させてもよい。こ
の選択は、多重させたいデータの容量や応用システムで
の制約等を勘案して定めればよい。また、多値のデジタ
ルデータ信号でデジタル変調を行ってもよく、この場
合、バッファメモリ１３とゲイン切換手段１４との間に
多値変換のための手段を挿入すればよい。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、映
像信号に含まれる同期信号を再生する同期再生手段と、
デジタルデータ信号の振幅と速度とを同期信号に応じて
変換する振幅・速度変換手段と、この振幅・速度変換手
段の出力信号によって映像搬送波の位相と直交する位相
を有する直交搬送波をデジタル変調するデジタル変調手
段と、映像信号によって映像搬送波を残留側波帯変調す
る残留側波帯変調手段と、この残留側波帯変調手段の出
力信号とデジタル変調手段の出力信号とを合成する合成
手段とを備え、映像信号における水平帰線期間と垂直帰
線期間との一方または双方の期間を第１の期間とし、こ
の第１の期間以外の期間を第２の期間としたときに、振
幅・速度変換手段は、第２の期間では第１の期間と比較
して小振幅かつ低速でデジタルデータ信号を出力する構
成としたので、映像信号に比較的大きな容量のデータを
多重させて伝送するに際して、既存のテレビジョン受信
機の映像に与える妨害を良好に低減できる。したがっ
て、例えば既存のアナログＦＭ音声とは別に、高品質の
デジタル音声を付加したり、他の様々なデータサービス
に利用することが可能になる。

【００２２】また、第１の期間と第２の期間との境界に
おいて、振幅・速度変換手段の出力を短時間停止させる
ようにすれば、第１の期間における大振幅のデジタルデ
ータ信号の時間軸上での「すそ野」が第２の期間におけ
る小振幅のデジタルデータ信号に与える干渉を良好に軽
減できる。また、第２の期間における振幅・速度変換手
段の出力信号は、第１の期間の出力信号と比較して小振
幅であるとともに、第１の期間と同じ速度のデジタルデ
ータ信号を所定回数だけ繰り返して出力することにより
結果的に低速のデジタルデータ信号を出力するようにす
れば、振幅・速度変換手段の構成を簡略化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるデータ多重装置の構
成図である。

【図２】振幅・速度変換手段の構成図である。

【図３】映像信号および変換後のデジタルデータ信号の
波形図である。

【図４】変換後のデジタルデータ信号の拡大波形図であ
る。

【図５】従来のデータ多重装置の構成図である。

【符号の説明】

２ＶＳＢ変調手段４デジタル変調手段５合成手段６同期再生手段７振幅・速度変換手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04N 7/025 - 7/088

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】映像信号に含まれる同期信号を再生する
同期再生手段と、デジタルデータ信号の振幅と速度とを
前記同期信号に応じて変換する振幅・速度変換手段と、
この振幅・速度変換手段の出力信号によって映像搬送波
の位相と直交する位相を有する直交搬送波をデジタル変
調するデジタル変調手段と、前記映像信号によって前記
映像搬送波を残留側波帯変調する残留側波帯変調手段
と、この残留側波帯変調手段の出力信号と前記デジタル
変調手段の出力信号とを合成する合成手段とを備え、前
記映像信号における水平帰線期間と垂直帰線期間との一
方または双方の期間を第１の期間とし、この第１の期間
以外の期間を第２の期間としたときに、前記振幅・速度
変換手段は、前記第２の期間では前記第１の期間と比較
して小振幅かつ低速でデジタルデータ信号を出力する構
成としたことを特徴とするデータ多重装置。
【請求項２】第１の期間と第２の期間との境界におい
て、振幅・速度変換手段の出力を短時間停止させる構成
としたことを特徴とする請求項１に記載のデータ多重装
置。
【請求項３】第２の期間における振幅・速度変換手段
の出力信号は、第１の期間の出力信号と比較して小振幅
であるとともに、第１の期間と同じ速度のデジタルデー
タ信号を所定回数だけ繰り返して出力することにより結
果的に低速のデジタルデータ信号を出力する構成とした
ことを特徴とする請求項１に記載のデータ多重装置。