JP4082495B2 - 送信装置及び受信装置並びに周波数多重伝送システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周波数多重伝送システムに関し、特に、多チャンネルデジタルケーブルテレビジョンシステム等のデジタル変調波のデータを受信する搬送波からシンボルのクロックを再生して復調器を動作させている周波数多重伝送システムに適用して有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の周波数多重伝送システムを用いるケーブルテレビでは、多チャンネルの搬送波が周波数多重伝送されている。このために受信機（受信装置）では、希望の一搬送波をチューニングして、その信号からシンボルのタイミングを再生して受信する方法がとられている。
【０００３】
このために、周波数多重されたデジタル搬送波のシンボルの周波数が同期していない場合や、受信する搬送波を変更した場合には、受信装置はその都度、チューナの出力信号（復調器の入力信号）からシンボルのクロックを再生する必要があった。さらには、受信しているチャンネルに妨害波が混入するなどして著しく伝送特性が劣化した場合には、クロック再生回路の動作が機能しなくなることがあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、前記従来技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。
【０００５】
従来の周波数多重伝送システムを用いるケーブルテレビでのデジタル変調では周波数利用効率を上げるために、１シンボル当たりで伝送するビット数を増した多値の変調方式などが用いられている。
【０００６】
このために、受信機では正確なタイミングでシンボルを識別するためにジッタの少ないクロックを再生することが必要とされている。特に、妨害波の影響により伝送路の特性が劣化した場合であっても、再生クロックの品質が所要の特性を満足することが要望されている。このために、デジタル放送受信への妨害を回避する技術の開発が切望されている。さらには、選局切り替えからデータ再生までに要する時間を短縮して、受信機の機能を向上させることが切望されている。
【０００７】
本発明の目的は、デジタル放送受信への妨害を回避することが可能な技術を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、選局切り替えからデータ再生までに要する時間を短縮することが可能な技術を提供することにある。
【０００９】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【００１１】
（１）伝送データの搬送波から前記伝送データの復調に用いるクロック信号を生成する周波数多重伝送システムの送信装置において、複数のデジタル変調器にシンボルのクロックを供給する１個のクロック発生器と、それぞれのデジタル信号と前記１個のクロック発生器から供給されたシンボルのクロックとが入力され、入力された前記それぞれのデジタル信号と前記シンボルのクロックに基づいて、それぞれ搬送波をデジタル変調してデジタル変調信号を生成する複数のデジタル変調器と、前記複数のデジタル変調器で生成された複数のデジタル変調信号を多重化し伝送データを生成する周波数多重装置と、を備え、搬送波をデジタル変調するシンボル周波数を複数の搬送波間で同期させる。
【００１２】
（２）伝送データの搬送波から前記伝送データの復調に用いるクロック信号を生成する周波数多重伝送システムの受信装置において、シンボル周波数が複数の搬送波間で同期された伝送データから受信チャネルに対応する搬送波および予め選択されたチャネルに対応する搬送波をそれぞれ選択する複数の搬送波選択部と、受信チャネルに対応する搬送波を選択する搬送波選択部から出力された搬送波が入力され、入力された搬送波を、シンボル周波数のクロック信号を生成する手段から供給されたシンボルのクロックに基づき復調し受信チャネルのベースバンド信号を出力すると共に、入力された搬送波からシンボルのクロックを再生し再生クロック信号を出力するデジタル復調器と、予め選択されたチャネルに対応する搬送波を選択する搬送波選択部から出力される搬送波が入力され、入力された搬送波からシンボルのクロックを再生し再生クロック信号を出力するクロック再生回路と、前記デジタル復調器および前記クロック再生回路から出力された再生クロック信号から前記デジタル復調器に供給するシンボルのクロックを生成する、シンボル周波数のクロック信号を生成する手段と、を備えた。
【００１４】
（３）送信装置から伝送される伝送データの搬送波から前記伝送データの復調に用いるクロック信号を生成する周波数多重伝送システムにおいて、複数のデジタル変調器にシンボルのクロックを供給する１個のクロック発生器と、それぞれのデジタル信号と前記１個のクロック発生器から供給されたシンボルのクロックが入力され、入力された前記それぞれのデジタル信号と前記シンボルのクロックとに基づいて、それぞれ搬送波をデジタル変調してデジタル変調信号を生成する複数のデジタル変調器と、前記複数のデジタル変調器で生成された複数のデジタル変調信号を多重化し伝送データを生成する周波数多重装置と、を備え、搬送波をデジタル変調するシンボル周波数を複数の搬送波間で同期させる送信装置と、前記送信装置から受信したシンボル周波数が複数の搬送波間で同期された伝送データから受信チャネルに対応する搬送波および予め選択されたチャネルに対応する搬送波をそれぞれ選択する複数の搬送波選択部と、受信チャネルに対応する搬送波を選択する搬送波選択部から出力された搬送波が入力され、入力された搬送波を、シンボル周波数のクロック信号を生成する手段から供給されたシンボルのクロックに基づき復調し受信チャネルのベースバンド信号を出力すると共に、入力された搬送波からシンボルのクロックを再生し再生クロック信号を出力するデジタル復調器と、予め選択されたチャネルに対応する搬送波を選択する搬送波選択部から出力される搬送波が入力され、入力された搬送波からシンボルのクロックを再生し再生クロック信号を出力するクロック再生回路と、前記デジタル復調器および前記クロック再生回路から出力された再生クロック信号から前記デジタル復調器に供給するシンボルのクロックを生成する、シンボル周波数のクロック信号を生成する手段と、を備えた受信装置と、を有する。
【００１５】
前述した（１）〜（３）の手段によれば、送信装置からクロックが同期している搬送波の情報を多重化した周波数多重信号が供給されると共に、受信装置では受信チャンネルの選択手段で選択されたチャンネルに対応する搬送波と共に、他の異なるチャンネルの搬送波から得られたシンボルのクロックの内から最も良好なクロックを選択して、伝送データの復調を行う構成となっているので、選択指示されたチャンネルに対応する周波数多重信号にノイズ等の妨害波が混入して伝送路の状態が劣化した場合であっても、再生したクロックの品質への影響を小さくすることができるようになる。その結果、伝送データへの妨害を回避した安定受信が可能となる。
【００１７】
また、選択されたデータの再生動作中にクロック信号の生成に用いる搬送波を、選択されたデータとは異なる他のデータの搬送波に切り替える手段を設けることによって、データ再生動作を継続している際でも、クロックを再生用に用いる搬送波を別の搬送波に切り替えることができるので、信号対雑音比が高くジッタが少ないクロックを選択して使用することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、発明の実施の形態（実施例）とともに図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００２０】
図１は本発明の一実施の形態である周波数多重伝送システムを構成する送信装置の概略構成説明するための図であり、図２は本発明の一実施の形態である周波数多重伝送システムを構成する受信装置の概略構成を説明するための図である。
【００２１】
図１及び図２において、１は送信装置、２はデジタル信号、３は多重化装置、４はデジタル変調器、５はタイミング同期情報、６はクロック発生器、７は周波数多重装置、８は伝送路、９は分配器、１０は受信装置、１１は搬送波選択部、１２−１はデジタル復調器、１２−２〜１２−４はクロック再生回路、１３は再生クロック選択部、１４はデジタル信号、１５はＭＰＥＧデコーダ、１６はタイミング同期情報、１７は表示装置を示す。
【００２２】
図１に示すように、本実施の形態１の送信装置１は、それぞれのチャンネルに対応した放送番組のデータであるデジタル信号２に搬送波のシンボルのクロックが同期していることを示す情報であるタイミング同期情報５を付加する複数の多重化装置３と、タイミング同期情報５が付加されたデジタル信号をそれぞれ変調する周知の複数のデジタル変調器４と、このデジタル変調器４にクロック信号を供給するクロック発生器６と、各デジタル変調器４で生成された変調信号を多重化し伝送用信号を生成する周波数多重装置とから構成される。
【００２３】
次に、図１に基づいて、本実施の形態の送信装置１の動作を説明する。送信装置１では、デジタル信号２を伝送するために、ＭＰＥＧ−２ＴＳ信号をＭＰＥＧ−２Ｓｙｓｔｅｍｓ（ＩＳＯ／ＩＥＣ １３８１８−１）の規格に準拠した多重化装置３にデジタル信号２が入力されて、ケーブルテレビでの配信用のデータに変換された後に、デジタル変調器４へ入力される。このとき、各デジタル変調器４のシンボルレートは、変調方式に関わらずクロック発生器６から供給されるクロックに同期される。ただし、各デジタル変調器４のシンボルレートは必ずしも同一の周波数である必要はなく、整数比の関係を有していればよいことはいうまでもない。
【００２４】
また、本実施の形態では、周波数多重装置７で周波数多重される複数の搬送波のシンボルのクロックが同期していることを受信装置１０に伝送するために、多重化装置３ヘタイミング同期情報５を挿入しておく。このとき、複数の搬送波のシンボルが同期しているという情報（タイミング同期情報５）をＭＰＥＧ−２ＴＳ信号（ＩＳＯ／ＩＥＣ １３８１８−１で規定されるトランスポートストリームパケット）に多重する方法としては、国際電気通信連合の勧告「ケーブルテレビジョンシステムにおけるデジタル放送のための番組配列情報：ＳｅｒｖｉｃｅＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｆｏｒ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ Ｉｎ Ｃａｂｌｅ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ」（ＩＴＵ−ＴＲｅｃ，Ｊ．９４）や社団法人電波産業会で規定されている「デジタル放送に使用する番組配列情報」（ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ１０）や社団法人日本ＣＡＴＶ技術協会で規定されている「デジタル有線テレヒジョン放送番組配列情報の構成およぴ識別子の運用基準」（ＪＣＴＥＡ ＳＴＤ−００３・２．０）などで規定されている記述子を用いる方法がある。また、記述子を用いない方法としては、有線テレビジョン放送法施行規則で定められているケーブルテレビの複数ＴＳ伝送フレームの多重フレームヘッダのうち拡張情報の部分に情報を挿入することで実現できる（特願２００１−２３７４０４）。
【００２５】
図２に示すように、本実施の形態２の受信装置１０は、複数の受信装置１０が接続される伝送路８を介して入力される周波数多重信号を分配する分配器９と、図示しない受信チャンネルの選択手段で選択されたチャンネルに対応する搬送波及び予め設定された条件に従って選択されたチャンネルに対応する搬送波を選択する第１〜第４の搬送波選択部１１と、搬送波からシンボルのクロックを生成（再生）する図示しない第１のクロック再生回路を備えると共に、第１の搬送波選択部１１から出力される選択された搬送波からデジタル信号（ＭＰＥＧ−２ＴＳ信号）１４を復調するデジタル復調器１２−１と、第２〜第４の搬送波選択部１１から出力される搬送波からシンボルのクロックを生成（再生）する第２〜第４のクロック再生回路１２−２〜１２−４と、第１〜第４のクロック再生回路からのクロックから良好なクロックを選択しデジタル復調器１２−１に供給する再生クロック選択部１３と、デジタル信号１４から映像、音声、データ、番組配列情報、及びサービス情報を再生するＭＰＥＧデコーダ１５とから構成される。
【００２６】
次に、図２に基づいて、本実施の形態の受信装置１０の動作を説明する。周波数多重信号は、伝送路８を経て分配器９から第１〜第４の搬送波選択部（チューナ）１１に入力される。チューナ１１で選択された搬送波はデジタル復調器１２−１からベースバンド信号が出力されて、ＭＰＥＧ−２ＴＳ信号１４となる。このとき、本実施の形態のデジタル復調器１２−１では、タイミング同期情報の有無により再生クロック選択部１３から選択出力されるシンボルのクロックに基づいた復調動作がなされることとなる。さらには、このシンボルのクロックは、デジタル復調器１２−１に入力される搬送波すなわち図示しない受信チャンネルの選択手段で選択指示されたチャンネルに対応する搬送波と、この搬送波とは異なる他の３つのチャンネルの搬送波とから生成（再生）された合計４個のシンボルのクロックの内から、再生クロック選択部１３が選択した品質が最も良好なシンボルのクロックとなる。その結果、選択指示されたチャンネルに対応する周波数多重信号にノイズ等の妨害波が混入して伝送路の状態が劣化した場合であっても、再生したクロックの品質への影響を小さくすることができるようになるので、デジタル放送受信への妨害を回避した安定受信が可能となる。
【００２７】
ＭＰＥＧ信号デコーダ１４では映像、音声、データが再生されるほか、番組配列情報（ＰＳＩ：Ｐｒｏｇｒａｍ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｆｏｍａｔｉｏｎ）やサービス情報（ＳＩ：Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｎ）が再生されて、ＭＰＥＧ−２ＴＳ信号に含まれている番組とその番組を構成しているサービスやネットワークに関する情報がテーブルとして受信機側で検知できる。そのうちＮＩＴ（ＮｅｔＷｏｒｋ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔａｂｌｅ）等に挿入する記述子等により送信装置１の側で多重された複数の搬送波のシンボルタイミングが同期しているタイミング同期情報１６を受信装置側で把握することができる。
【００２８】
図３は本実施の形態のクロック再生回路の概略構成を説明するための図であり、１８はシンボルタイミング抽出部、１９は位相差検出部、２０はループフィルタ、２１はサンプルホールド部、２２はホールド制御部、２３は電圧制御発振器を示す。
【００２９】
シンボルタイミング抽出部１８では、文献“デジタルコミュニケーション”（科学技術出版）等に例示されているように、非線形回路によるシンボルのタイミング情報抽出後、位相差検出部１９、ループフィルタ２０、電圧制御発振器２３（ＶＣＯ：Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）を用いたＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ ｌｏｃｋｅｄ ｌｏｏｐ）構成により変調波からシンボルのクロック再生をすることができる。
【００３０】
再生クロック選択部１３によりシンボルのタイミングが同期した複数の搬送波からそれぞれ再生されたクロックを選択できることにより、受信装置ではデータの再生をする搬送波以外の搬送波を用いたクロック再生と、再生されたクロックの利用が可能となる。
【００３１】
一方、クロック再生する回路が１つの場合、すなわち第２〜第４のクロック再生回路１２−２〜１２−４を用いない場合であってもよく、クロック再生するための搬送波を切り替える時に、ループフィルタ２０の出力をサンプルホールド部２１でホールド制御部２２により電圧制御発振器２３の制御信号レベルの変化を停止させて、ＰＬＬがロックするまでの時間を短縮することができる。
【００３２】
さらには、再生クロック選択回路内にクロックのジッタやＳＮ等を比較して評価する機能を設けることにより、データ再生に用いるクロックは高い品質のものを使用できる。また、再生した複数のクロックから周波数成分を抽出し、複数合成するクロック合成部を再生クロック選択部の代わりに設けることによって、ジッタ成分を低減し、再生したクロックの質を高めることができる。
【００３３】
以上説明したように、本実施の形態の周波数多重伝送システムによるケーブルテレビでは、送信装置１からクロックが同期している搬送波の情報を多重化した周波数多重信号が供給されると共に、受信装置１０では受信チャンネルの選択手段で選択されたチャンネルに対応する搬送波と共に、他の３つの搬送波から得られたシンボルのクロックの内から再生クロック選択部が最も良好なクロックを選択して、デジタル復調器１２−１に供給する構成となっているので、選択指示されたチャンネルに対応する周波数多重信号にノイズ等の妨害波が混入して伝送路の状態が劣化した場合であっても、再生したクロックの品質への影響を小さくすることができるようになるので、デジタル放送受信への妨害を回避した安定受信が可能となる。
【００３４】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【００３５】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
【００３６】
（１）受信チャンネルの選択手段で選択されたチャンネルに対応する搬送波と共に、他の異なるチャンネルの搬送波から得られたシンボルのクロックの内から最も良好なクロックを選択して、伝送データの復調を行う構成となっているので、選択指示されたチャンネルに対応する周波数多重信号にノイズ等の妨害波が混入して伝送路の状態が劣化した場合であっても、再生したクロックの品質への影響を小さくすることができる。
【００３７】
（２）再生したクロックの品質への影響を小さくすることができるので、伝送データへの妨害を回避した安定受信ができる。
【００３８】
（３）選択されたデータの再生動作中にクロック信号の生成に用いる搬送波を、選択されたデータとは異なる他のデータの搬送波に切り替えることによって、データ再生動作を継続している際でも、クロックを再生用に用いる搬送波を別の搬送波に切り替えることができるので、信号対雑音比が高くジッタが少ないクロックを選択して使用することができる。
【００３９】
（４）シンボル周波数が複数の搬送波間で同期された伝送データから選択データを再生する際に、選択データの搬送波以外の搬送波への切り替え時にＰＬＬの制御信号出力を所定時間保持することにより、同期再生に要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である周波数多重伝送システムを構成する送信装置の概略構成説明するための図である。
【図２】本発明の一実施の形態である周波数多重伝送システムを構成する受信装置の概略構成説明するための図である。
【図３】本実施の形態のクロック再生回路の概略構成を説明するための図である。
【符号の説明】
１…送信装置 ２…デジタル信号
３…多重化装置 ４…デジタル変調器
５…タイミング同期情報 ６…クロック発生器
７…周波数多重装置 ８…伝送路
９…分配器 １０…受信装置
１１…搬送波選択部 １２−１…デジタル復調器
１２−２〜１２−４…クロック再生回路
１３…再生クロック選択部 １４…デジタル信号
１５…ＭＰＥＧデコーダ １６…タイミング同期情報
１７…表示装置 １８…シンボルタイミング抽出部
１９…位相差検出部 ２０…ループフィルタ
２１…サンプルホールド部 ２２…ホールド制御部
２３…電圧制御発振器

Claims (5)

1. 伝送データの搬送波から前記伝送データの復調に用いるクロック信号を生成する周波数多重伝送システムの送信装置において、
   複数のデジタル変調器にシンボルのクロックを供給する１個のクロック発生器と、
   それぞれのデジタル信号と前記１個のクロック発生器から供給されたシンボルのクロックとが入力され、入力された前記それぞれのデジタル信号と前記シンボルのクロックに基づいて、それぞれ搬送波をデジタル変調してデジタル変調信号を生成する複数のデジタル変調器と、
   前記複数のデジタル変調器で生成された複数のデジタル変調信号を多重化し伝送データを生成する周波数多重装置と、
   を備え、搬送波をデジタル変調するシンボル周波数を複数の搬送波間で同期させることを特徴とする送信装置。
2. 伝送データの搬送波から前記伝送データの復調に用いるクロック信号を生成する周波数多重伝送システムの受信装置において、
   シンボル周波数が複数の搬送波間で同期された伝送データから受信チャネルに対応する搬送波および予め選択されたチャネルに対応する搬送波をそれぞれ選択する複数の搬送波選択部と、
   受信チャネルに対応する搬送波を選択する搬送波選択部から出力された搬送波が入力され、入力された搬送波を、シンボル周波数のクロック信号を生成する手段から供給されたシンボルのクロックに基づき復調し受信チャネルのベースバンド信号を出力すると共に、入力された搬送波からシンボルのクロックを再生し再生クロック信号を出力するデジタル復調器と、
   予め選択されたチャネルに対応する搬送波を選択する搬送波選択部から出力される搬送波が入力され、入力された搬送波からシンボルのクロックを再生し再生クロック信号を出力するクロック再生回路と、
   前記デジタル復調器および前記クロック再生回路から出力された再生クロック信号から前記デジタル復調器に供給するシンボルのクロックを生成する、シンボル周波数のクロック信号を生成する手段と、
   を備えたことを特徴とする受信装置。
3. 請求項２に記載の受信装置において、
   前記シンボル周波数のクロック信号を生成する手段は、前記デジタル復調器および前記クロック再生回路から出力された再生クロック信号から選択したシンボルのクロックを前記デジタル復調器に供給することを特徴とする受信装置。
4. 請求項２に記載の受信装置において、
   前記シンボル周波数のクロック信号を生成する手段は、前記デジタル復調器および前記クロック再生回路から出力された再生クロック信号から合成したシンボルのクロックを前記デジタル復調器に供給することを特徴とする受信装置。
5. 送信装置から伝送される伝送データの搬送波から前記伝送データの復調に用いるクロック信号を生成する周波数多重伝送システムにおいて、
   複数のデジタル変調器にシンボルのクロックを供給する１個のクロック発生器と、
   それぞれのデジタル信号と前記１個のクロック発生器から供給されたシンボルのクロックが入力され、入力された前記それぞれのデジタル信号と前記シンボルのクロックとに基づいて、それぞれ搬送波をデジタル変調してデジタル変調信号を生成する複数のデジタル変調器と、
   前記複数のデジタル変調器で生成された複数のデジタル変調信号を多重化し伝送データを生成する周波数多重装置と、
   を備え、搬送波をデジタル変調するシンボル周波数を複数の搬送波間で同期させる送信装置と、
   前記送信装置から受信したシンボル周波数が複数の搬送波間で同期された伝送データから受信チャネルに対応する搬送波および予め選択されたチャネルに対応する搬送波をそれ ぞれ選択する複数の搬送波選択部と、
   受信チャネルに対応する搬送波を選択する搬送波選択部から出力された搬送波が入力され、入力された搬送波を、シンボル周波数のクロック信号を生成する手段から供給されたシンボルのクロックに基づき復調し受信チャネルのベースバンド信号を出力すると共に、入力された搬送波からシンボルのクロックを再生し再生クロック信号を出力するデジタル復調器と、
   予め選択されたチャネルに対応する搬送波を選択する搬送波選択部から出力される搬送波が入力され、入力された搬送波からシンボルのクロックを再生し再生クロック信号を出力するクロック再生回路と、
   前記デジタル復調器および前記クロック再生回路から出力された再生クロック信号から前記デジタル復調器に供給するシンボルのクロックを生成する、シンボル周波数のクロック信号を生成する手段と、
   を備えた受信装置と、
   を有することを特徴とする周波数多重伝送システム。

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