JP4276664B2 - 地上デジタルテレビジョン放送の送受信装置 - Google Patents
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Description
第1の問題点は、再送信電波の到達距離が短いため、この再送信装置から発射される電波を受信できる範囲が狭いことである。なお、再送信電波の到達距離を長くすべく発射電波の強度を上げると、電波法規上の規制を受けるおそれや、他の電波へ妨害を与えるおそれがあり、また、増輻器113が高価になるなどの不都合も生じる。
特に、電波遮蔽空間において携帯端末などで移動しながらワンセグ放送を受信できるようにするためには、再送信電波の到達距離を効果的に伸ばすことが必要であり、これがこの種ギャップフィラーにおける大きな課題になっている。
前記再送信手段は、前記再送信アンテナを複数備え、前記駆動手段によってこれらの再送信アンテナを同時に駆動するように構成されるとともに、前記周波数変換手段を複数設けてそれらの変換周波数を互いに相違させ、前記各周波数変換手段に前記第1の地上デジタルテレビジョン放送波のフルセグメント放送波を入力するとともに、前記各周波数変換手段の出力を合成手段によって合成するように構成される。
したがって、電波遮蔽空間や地上DTV波の弱電界空間においてギャップフィラーとして構成すれば、携帯端末によるワンセグ放送受信があらゆる場所で可能となり大きな利便性が得られる。
さらに、広い受信エリアが得られるので、受信エリアが限られている場合などには、再送信出力を抑えかつ再送信アンテナの数を減らすことができ、これは、経済的なシステムを構成する上での有利な要素になる。
したがって、オアィス内や家庭用として、免許不要の手軽な地上DTVの無線伝送システムを実現でき、家屋内のどこでも携帯電話で地上DTVのワンセグ放送を視聴できる環境を提供できる。また、再送信アンテナの設置地点から比較的近いところでは、フルセグ放送も簡易な室内アンテナで無線受信できるため、キャリアブルテレビの受信などに極めて便利になる。
地上DTV放送では、送信アンテナから離れた遠隔地をはじめ、山間地帯、地下施設、トンネル内、ビル陰、建物内などの多くの場所で電波遮蔽空間や微弱電界空間が存在する。図1は、それらの代表的な例として、放送局の送信アンテナ1からやや離れた地点のビル内での携帯端末による受信を想定したものである。
再送信装置6のアンテナ7から発射される電波8は、ビル2のオフィス空間に拡がるので、MID帯域の受信が可能なワンセグ放送受信機能をもつ携帯電話9、10や個人用携帯端末11などで受信することができる。
再送信電波は、できる限り伝播損失を受けないことが望ましい。なぜなら、伝播損失が小さいほど到達距離が長くなるからである。電波の白由空間伝播損失は、下式(1)で表される。つまり、この伝搬損失は、電波の周波数が低いほど少なくなる。
L[dB]=20log10〔4πfd/v〕 (1)
L:伝搬損失、d:送受信間距離、f:周波数、V:光速
再送信電波は、放送局からの直接波が到来している微弱電界空間に対して発するものであるが、直接波の電界強度が比較的大きい場合もあり得る。この場合、再送信電波と直接到来波が同一周波数であると、それら相互が干渉して受信に悪影響を及ぼす可能性がある。そこで、本実施形態のように、再送信波を異なる周波数に変換して伝送すれば、両波の周波数帯域が異なることになるので、その相互干渉を避けることができる。
なお、上記第1の理由中に述べた伝播損失の低減作用と、上記第2の理由中に述べた直接波と再送信波相互の干渉回避作用の双方を効果的に得るには、上記変換周波数をUHF帯の下限周波数である470MHz以下に選択することが望ましい。
図2において、再送信装置6は、周波数変換回路12、駆動回路13および再送信アンテナ7によって構成されている。前記受信アンテナ3により受信したUHF帯の地上DTV放送波は、周波数変換回路12に入力され、例えばMID周波数帯である108MHz〜170MHzに含まれる一部の帯域の放送波へと変換される。
駆動回路13は、周波数変換回路12によって変換された信号を入力し、この信号を増福器や減衰器により所望のレベルに設定した後、再送信アンテナ7に供給する。したがって、再送信アンテナ7からは、MID帯の一部の周波数に変換された地上DTV波が規定の強度で屋内などの空間に発射される。
他方、ワンセグ放送の受信については、前記変調方式の違いを考慮した場合、所要電界強度が27dBμV/mとなる。したがって、この電界強度27dBμV/mと伝播特性26との交点28から、再送信波の到達距離は約60mに達すると推定される。
図4(a)に示す駆動回路13は、周波数変換信号を増幅して再送信アンテナ7に出力する可変利得増幅器29と、該可変利得増幅器29の出力を整流して対応する直流電圧に変換する整流回路30と、この直流電圧と基準電圧31の偏差を増幅する直流増幅器32とを備え、この直流増幅器32の出力によって可変利得増幅器29の利得を制御するよう構成されている。
上記基準電圧31は、電界強度が規定値のときの整流回路30の出力電圧値に設定されている。したがって、上記駆動回路13によれば、上記電界強度が常に規定値となるように、可変利得増幅器29の利得が制御される。
この駆動回路13において、抵抗器33を介してダイオード34,35に順方向降下電圧以上の振幅を持つ周波数変換信号が加えられると、これらのダイオード34,35が導通して低抵抗状態になるので、出力増幅器36に入力される周波数変換信号が減衰されることになる。一方、ダイオード34,35にそれらの順方向降下電圧よりも小さい振幅を持つ周波数変換信号が加えられる場合には、これらのダイオード34,35が高抵抗を呈するので、周波数変換信号が減衰されることなく出力増幅器36に入力される。
なお、上記自動利得制御方式もしくはリミッタ方式の送信出力制限手段は、図2に示す周波数変換回路12に組み込むことも可能である。
再送信アンテナ39〜42は、供給された電力に応じて決まる到達範囲(アンテナ39ではエリア43、アンテナ40ではエリア44)を考慮して設置間隔を決定する。
また、アンテナ39,40,・・・の本数は、地下電波遮蔽空間37の広さと該アンテナ39,40,・・・設置間隔を考慮して決めればよい。
さらに、受信機器である携帯電話9,10、個人用携帯端末11、小型ポータブルテレビ38などは、UHF帯の地上DTVのワンセグ放送受信機能を持つように構成されるとともに、そのフロントエンドは470MHz以下の周波数帯域(この実施形態では、MID帯も含む)も受信できるよう構成される。
本実施形態では、再送信装置6を地下に設置しているが、この再送信装置6を地上に設置して、その出力をケーブルを介して地下空間37内の各再送信アンテナ39〜42に供給することももちろん可能である。また、この実施形態に係る技術は、地下の電波遮蔽空間37での適用に限定されず、ビルや家屋内等の微弱電界空間にも適応可能である。この場合、ビルや家屋内等の各階に上記複数アンテナ39〜42を設置し、これらのアンテナ39〜42に再送信装置6の出力を供給することになる。
各マルチプレクサー45,46の出力は、それぞれ帯域フィルタ49,50を経て合成器51に入力され、ここで合成された後、駆動回路13に入力される。駆動回路13の出力は、再送信アンテナ7に供給され、再送信波として発射される。
上記離れた帯域に存在するチャンネルch36は、中継局の設置などにより実在する希望の受信チャンネルである。
しかし、図6に示す構成の再送信装置6によれば、図7(b)に示すように、UHF帯の地上DTV波の周波数を上記チャンネルch13〜ch17およびch36が例えばMID帯の周波数域108MHZから144MHzに連続して配置されるように変換することが可能である。
以上のように、図6の再送信装置6によれば、地上DTV放送波のチャンネル配置が不連続なものであっても、低い周波数に変換する際、受信などに都合のよいチャンネル配置を実現することが可能となる。
図8において、バンドパスフィルタ52は、図示していない受信アンテナからの入力をフィルタリングして、地上DTV放送波および周波数変換した再送信波を通過させ、それ以外の周波数成分を取り除くものである。このバンドパスフィルタ52の代表的な通過帯域は、90MHz〜770MHzに設定される。RF増幅器53は、バンドパスフィルタ52を通過した90MHz〜770MHzのRF信号を低雑音で増幅する。図示していないが、このRF増幅器53には、出カレベルを一定に保つための自動利得制御が付加されることが多い。
なお、ワンセグ放送専用の受信機では、映像信号の圧縮方式などが異なるフルセグ放送への対応が不要であるので構成が簡単になる。
なお、図8は基本的なフロントエンド18の構成を説明したものである。したがって、受信性能をさらに向上させ得る他方式のフロントエンドを470MHz以下の受信周波数にも対応できるように構成して、本発明の実施に供することももちろん可能である。
バックエンド19は、信号処理回路62と、この信号処理回路62に接続された制御回路63、不揮発性メモリ64などによって構成されている。
視聴者が選局をスムーズに行えるよう、通常、上記不揮発性メモリ64には選局可能なチャンネルの一覧(チャンネルリスト)が保持される。従って、視聴者は、記憶されているチャンネルリストからワンタッチで希望局を選択することが可能である。上記チャンネルリストは、通常、初期チャンネルスキャンによって全受信範囲を順次スキャンし、それにより検出取得されたチャンネルの情報を不揮発性メモリ64に書き込むことによって作成される。
なお、バックエンド19の信号処理回路は、OFDM復調された前記TS信号をフルセグ放送またはワンセグ放送に復号する処理等も実行し、これによって得られた映像信号や音声信号をディスプレイやスピーカなどで構成される出力装置20に出力する。
以上のように、本実施形態に係るワンセグ受信機によれば、UHF帯および周波数変換されたMID帯の地上DTV波のワンセグ放送をスムーズな切り替えで受信することが可能である。
ここでは、ビル、マンションなどの共同受信施設やケーブルテレビ会社を通じて送られてくる地上DTV放送を屋内に設置した再送信装置を通じてテレビ受信機や携帯端末で無線受信する場合について説明する。
再送信アンテナ7から発射された電波は、アンテナ設置点から遠ざかるに従って減衰するので、アンテナ7からの距離が短い所定電界強度以上のエリアと、この所定電界強度よりも低い電界強度を示す外周エリアがそれぞれ形成される。
したがって、エリアA内に設置したMID帯対応の地上デジタルテレビ5は、簡単な室内アンテナ5bをアンテナ端子に接続するだけでフルセグ放送を受信できる。そして、地上デジタルテレビ5がキャリアブルテレビなどの場合には、エリアA内で設置場所を自由に移動しながら視聴することができる。
もし、ワンセグ放送のみを再送信したい場合には、ワンセグメントのみを送信するように再送信装置6を構成することもでき、その場合、不要セグメントからのノイズの影響を受けないので、受信可能距離をさらに延ばすことができる。
2 ビル
3 UHF受信アンテナ
4 引き込みケーブル
5 地上デジタルテレビ
6 再送信装置
7 再送信アンテナ
8 電波
9,10ワンセグ放送受信機能付携帯電話
11 個人用携帯端末
12 周波数変換回路
13 駆動回路
14 携帯電話の通信用アンテナ
15 携帯電話用フロントエンド
16 携帯電話用バックエンド
17 ワンセグ放送受信アンテナ
18 ワンセグ用フロントエンド
19 ワンセグ用バックエンド
20 出力装置
29 可変利得増幅器
30 整流回路
31 基準電位
32 直流増幅器
33 抵抗器
34,35 ダイオード
36 出力増幅器
45,46 マルチプレクサー
47,48 局部発信器
49,50 帯域フィルタ
51 合成器
52 バンドパスフィルタ
53 RF増幅器
54 ミキサー
55 周波数発生器
56 ループフィルタ
57 周波数制御回路
58 PLL周波数発生回路
59 ローパスフィルタ
60 OFDM復調回路
61 地上DTV受信用チューナ
62 信号処理回路
63 制御回路
64 不揮発性メモリ
Claims (4)
- ワンセグメント放送波を含む第1の地上デジタルテレビジョン放送波を入力し、この入力した第1の地上デジタルテレビジョン放送波における少なくとも前記ワンセグメント放送波に周波数変換処理を施した第2の地上デジタルテレビジョン放送波を再送信アンテナから送信する再送信手段と、
前記第2の地上デジタルテレビジョン放送波を受信アンテナを介して受信する受信手段と、を有し、前記再送信手段は、
前記第1の地上デジタルテレビジョン放送波における少なくとも前記ワンセグメント放送波の周波数を該放送波の周波数帯の下限周波数よりも低い322MHz以下の周波数に変換して前記第2の地上デジタルテレビジョン放送波を得る周波数変換手段と、
前記第2の地上デジタルテレビジョン放送波が前記再送信アンテナから送信されるように該再送信アンテナを駆動する駆動手段と、を有し、
前記再送信手段は、前記再送信アンテナを複数備え、前記駆動手段によってこれらの再送信アンテナを同時に駆動するように構成されるとともに、前記周波数変換手段を複数設けてそれらの変換周波数を互いに相違させ、前記各周波数変換手段に前記第1の地上デジタルテレビジョン放送波のフルセグメント放送波を入力するとともに、前記各周波数変換手段の出力を合成手段によって合成するように構成され、
前記駆動手段は、前記周波数変換手段の出力を増幅して前記再送信アンテナに供給する増幅手段と、前記再送信アンテナから送信される第2の地上デジタルテレビジョン放送波の電界強度を500μV/m以下に制限するための振幅制限手段と、を有し、
前記振幅制限手段は、前記増幅手段の出力を直流電圧に変換する手段と、その直流電圧が基準電圧に一致するように前記増幅器の利得を調整する手段とを備えることを特徴とする地上デジタルテレビジョン放送の送受信装置。 - 前記受信手段は、前記第1の地上デジタルテレビジョン放送波と前記第2の地上デジタルテレビジョン放送波の双方が受信可能なチューナを備えることを特徴とする請求項1に記載の地上デジタルテレビジョン放送の送受信装置。
- 前記チューナは、PLL周波数発生器の発振周波数に基づいて所要チャンネルの信号を取り出すように構成され、その受信可能周波数に前記第1および第2の地上デジタルテレビジョン放送波の周波数が含まれるように前記PLL周波数発生器の発振周波数範囲が設定されていることを特徴とする請求項2に記載の地上デジタルテレビジョン放送の送受信装置。
- 前記再送信手段は、前記第1の地上デジタルテレビジョン放送波のフルセグメント放送波に周波数変換処理を施して前記第2の地上デジタルテレビジョン放送波を得るように構成され、前記受信手段は、前記第1および第2の地上デジタルテレビジョン放送波の各チャンネルを格納するメモリを備え、該メモリに格納された前記各放送波のチャンネルを選択指定することによって、その指定されたチャンネルに対応する周波数を前記PLL周波数発生器で発生させるよう構成されていることを特徴とする請求項3に記載の地上デジタルテレビジョン放送の送受信装置。
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