JP4627748B2 - 交差偏波対応の伝送方法 - Google Patents

Description

本発明は、映像やデータをデジタル信号化し伝送するディジタル変調復調を行う伝送装置に関する。

映像や音声信号の無線伝送には、数年前はアナログＦＭによる方法で映像や音声を伝送していたが、近年、ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式などによるデジタル伝送方式が用いられるようになっている。

テレビ中継は、山頂や高いビルにある受信基地（ほとんどの場合送信所を併設）で受けた番組を、本社へマイクロ波にて送られる。この送信所（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）からスタジオ（Ｓｔｕｄｉｏ）へ映像や音声を繋ぐ伝送装置をＴＳＬと呼ぶ。このＴＳＬ装置は、一般家庭への伝送を行う重要な回線であり、変調を行う制御部、マイクロ波に変換する高周波部、電源等から構成としている。

昨今、電波資源の有効利用の見地から、同一周波数にて別素材を伝送する要望が高まりつつある。代表的な例は、素材１は水平偏波で、素材２は垂直偏波で伝送する方法である。

図９は従来の映像伝送システムの、水平，垂直偏波利用のデジタルＴＳＬ装置の全体構成を示すブロック図である。映像はＭＰＥＧのＴＳ（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｔｒｅａｍ）形式のデジタルデータとなって送信制御部（ＴＣ）に入力される。ＴＣは、シングル６４ＱＡＭ変調を施し１３０ＭＨｚのＩＦ信号を出力する。ＩＦ信号は、送信高周波部（ＴＨ）２ａ、２ｂに送られ、マイクロ波帯の信号に変換され、かつ、電力増幅を行ない、それぞれ水平偏波とＶ偏波とでアンテナ６から出力される。マイクロ波となったシングルＱＡＭ信号は、数ｋｍから数十ｋｍ離れたスタジオの受信用アンテナ７へ届く。アンテナ７からの信号はＨ成分とＶ成分とが、それぞれ取り出され、受信高周波部（ＲＨ）９ａ、９ｂに入力される。ＲＨ９ａ、９ｂは、受信したシングルＱＡＭ信号を１３０ＭＨｚのＩＦ信号に変換し、受信制御部（ＲＣ）８ａ、８ｂに渡す。ＲＣ８ａ、８ｂによって復調された映像データＴＳは出力される。

また、図１０は従来の水平，垂直偏波利用のＴＳＬ装置デジタルＴＳＬ装置のＴＣの構成を示すブロック図である。ＴＳ入力データは外符号化器１２にて、パリティ信号を付加される。位相同期電圧制御発信器（ＰＬＬＶＣＯ）１９は、システムクロック(ｓｙｓ−ｃｋ)を入力され、所定の周波数のクロック（ＣＫ）を各部に送る。制御部（ＣＯＮＴ）１５はＣＫを受け、プリアンブルパターン発生器１４、選択部(ＳＥＬ)１６へ、プリアンブル期間にＨとなる制御信号を渡す。パリティ信号を付加されたＴＳ入力データは、メモリ１３を経由しプリアンブル期間を除く期間に時間圧縮され、ＳＥＬ１６でプリアンブルを挿入され、ＭＯＤ１７でシングル６４ＱＡＭ変調を行い１３０ＭＨｚのＩＦ信号に変換される。

送信高周波部２ａ、２ｂは基本的には同一な構成であるが、マイクロ波帯のフィルタ等の細部特性の違いから、時間遅れ等は僅かながら異なる。プリアンブルの役目は、受信側において、その後に続くデータシンボルのサンプルタイミングの決定や、伝送によって生じた波形歪を補正するために利用される。

図１１は従来の水平，垂直偏波利用のＴＳＬ装置のＲＣの構成を示すブロック図であり、図１２は従来の水平，垂直偏波利用のＴＳＬ装置のＲＣの復調部（ＤＥＭ）の詳細構成を示すブロック図であり、図１３は従来のＴＳＬの信号形態を示す送受信タイムチャートである。
特開平１０−１７５７９ 特開２００４−２０１１５４

以上説明した従来の構成において、水平偏波と垂直偏波とは、通常１５ｄＢ〜２５ｄＢ以下の相互クロストークを生じる。また、電波伝搬状態が変動すると、相互クロストーク分が増加するケースも生じる。この場合、別素材であることから、伝送されている内容は異なり、お互いに対しては雑音として影響する。また、なるべくならば、通常プリアンブルを使用したい。

本発明は、これらの欠点を除去し、水平偏波と垂直偏波で別素材を伝送するシステムにおいて、水平偏波と垂直偏波の相互クロストーク分を減衰させることのできる伝送システムの実現を目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、水平偏波と垂直偏波を用いてそれぞれの情報を伝送するデジタル伝送方法において、水平偏波と垂直偏波との各系統は時間的に同期して、片方の偏波を他方の偏波に対し、プリアンブル周期の逆数の半分の周波数またはキャリア間隔周波数の半分の周波数のいずれか１つの周波数でオフセットさせて送信する。

さらに、上記のデジタル伝送方法において、プリアンブル周期の逆数の半分の周波数でオフセットさせて送信し、受信の等化処理は、プリアンブル周期を偶数回加算して１回ごとに反転する水平偏波と垂直偏波との相互クロストーク分を打ち消し、１周期遅延して減算して自分の成分は打ち消し水平偏波と垂直偏波との相互クロストーク分を算出し、相手の復号前信号から相互クロストーク分を差し引く。

さらに、上記の伝送方法において、受信の等化処理は、相手の復号前信号からクロストーク分を差し引きしてから等化し復調し誤り訂正して復号する。

さらに、上記の伝送方法において、シングルＱＡＭ変調を用い、プリアンブル周期約１．４ｍｓの逆数の半分の周波数の約３５７Ｈｚ異なる周波数でオフセットさせて送信する。

また、上記のデジタル伝送方法において、ＯＦＤＭ変調を用い、片方の偏波を他方の偏波に対しキャリア間隔周波数の半分の周波数でオフセットさせて送信することを特徴とするデジタル伝送方法。

また、上記の伝送方法において、水平偏波と垂直偏波とで別の情報を送り、送信側は、水平偏波と垂直偏波との各系統でクロックとプリアンブル期間タイミングパルスと高周波数部の基準周波数とを共通化する。

また上記の伝送方法において、ＭＰＥＧのＴＳ（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｔｒｅａｍ）形式のデジタルデータを伝送し、送信側にＮｕｌｌ挿入処理を設け、水平偏波と垂直偏波とでＴＳレートを同一とする。

以上説明したように本発明によれば、クロックとプリアンブル期間タイミングパルスを共通化し、Ｎｕｌｌ挿入によりＴＳレートを同一化し、時間的に同期させているため、安定にプリアンブル周期を偶数回加算して1回ごとに反転する水平偏波と垂直偏波との相互クロストーク分を打ち消せる。さらに、相互クロストーク分も安定に検出を検出でき、打ち消しで残留したクロストーク分も精度良く補正が行える。その結果、誤り訂正と合わせて信号劣化を抑えて、同一周波数にて別素材を安定に伝送することができる。

ＯＦＤＭ変調の場合、キャリア間隔周波数の半分の周波数で上または下にオフセットさせた信号は雑音として見えるため、相互クロストーク分により、自己等化が影響されることはない。

本発明による一実施例の構成と基本動作について図１、図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図１４、図１５、図１６、図１７を用いて説明する。
図１は本発明の映像伝送システムの全体構成を示すブロック図である。図９の従来の映像伝送システムの全体構成を示すブロック図と図１との主な相違点は、送信側では、制御部３Ｃから共通クロックt-ckとプリアンブル周期のｔ-pulsが送信制御部(ＴＣ)に供給され、スタフィングによる同期処理と基準信号の交互休止が行われ、周波数基準発信器（ＸＯ）３６から基準周波数ｆｒが送信高周波部（ＴＨ）に供給される。受信側では、制御部４Ｃから共通クロックt-ckとプリアンブル周期のｔ-pulsが前処理部に供給され、受信制御部(ＲＣ)から制御部４Ｃにクロストーク係数ｓが返信される。制御部４Ｃは、クロストーク係数ｓが一定量より大きい場合、相手側クロストーク分の減算をＯＮ／ＯＦＦをコントロールし、差し引く処理を、減算制御ＦＣでＲＣに指示する。

本発明の映像伝送システムの全体構成を示すブロック図の図１において、１ａ，１ｂは送信制御部（ＴＣ）、２ａ，２ｂは送信高周波部（ＴＨ）、３ｃ，４ｃは制御部（ＣＯＮＴ）、６、７はアンテナ、９ａ，９ｂは受信高周波部（ＲＨ）、１０ａ，１０ｂは受信制御部（ＲＣ）である。

図５は本発明の１実施例の送信制御部(ＴＣ)を示すブロック図であり、図６は本発明の１実施例のＴＣのスタッフィング部１１の詳細を示すブロック図である。図５と図６において、ＴＳ入力はメモリ３３で、クロックｔ−ｃｋに従い、ＴＳを読出しさせることで、保存中のデータ量の過不足を、フル／エンプティ信号にて出力し、Null挿入部３５でエンプが生じていればＮｕｌｌを挿入し、フルが生じていれば、ＮＵＬＬを削除し、読出しレートに一致させ均一化ＴＳとする。均一化ＴＳは外符号化器１２にて、パリティ信号を付加される。制御部（ＣＯＮＴ）１５はｔ−ｃｋを受け、プリアンブルパターン発生器１４、選択部(ＳＥＬ)１６へ、プリアンブル期間にＨとなる制御信号を渡す。パリティ信号を付加されたＴＳ入力データは、メモリ１３を経由しプリアンブル期間を除く期間に時間圧縮され、ＳＥＬ１６でプリアンブルを挿入され、変調部(ＭＯＤ)１７でシングル６４ＱＡＭ変調を行い１３０ＭＨｚのＩＦ信号に変換される。

周波数基準発信器（ＸＯ）３６から所定の基準周波数ｆｒを高周波部ＴＨ１、ＴＨ２に共通に供給する。ＴＨ１、ＴＨ２は、基準周波数を元に、例えばＴＨ１は６９９９．６４３ＭＨｚでＴＨ２は７０００ＭＨｚとする。または、ＴＨ１は７０００．３５７ＭＨｚでＴＨ２は７０００ＭＨｚとする。。

また、図２は本発明の送信側タイムチャートであり、図３は本発明の受信側タイムチャートであり、従来の信号形態を示す送受信タイムチャートの図１３との相違点は、ＩＦ信号の周波数がプリアンブル周期の逆数の半分の＋３５７Ｈｚまたは―３５７Ｈｚ周波数オフセットがあることである。この周波数オフセットを利用してプリアンブル周期を偶数回加算して1回ごとに反転する水平偏波と垂直偏波との相互クロストーク分を打ち消せる。さらに、相互クロストーク分も安定に検出を検出でき、打ち消しで残留したクロストーク分も精度良く補正が行える。

図４は本発明の受信側処理を示す模式図であり、図７は本発明の１実施例の受信制御部（ＲＣ）を示すブロック図でり、図８は本発明の１実施例のＲＣの復調部(ＤＥＭ)を示すブロック図である。図４と図７と図８において、ＩＦｒ１を復調処理して生成した水平偏波（Ｈ）データDc1を再変調して水平偏波変調波形（Ｈｍ）を生成し、クロストーク分生成処理で水平偏波クロストーク波形（Ｈｓ）を生成する。同様に、ＩＦ２ｒを復調処理して生成した垂直偏波（Ｖ）データ（Dc2）を再変調して垂直偏波変調波形（Ｖｍ）を生成し、クロストーク分生成処理で垂直偏波クロストーク波形（Ｖｓ）を生成する。そして、ＩＦｐ１からＶｓを減算してから等化し復調して水平偏波（Ｈ）ＴＳを再生し、ＩＦｐ２からＨｓを減算してから等化し復調して垂直偏波（Ｖ）ＴＳを再生する。

本発明の１実施例のＲＣの復調部(ＤＥＭ)を示すブロック図の図８において、２１ａ、２１ｂは再変調部、２２ａ、２２ｂは係数乗算部、２３ａ、２３ｂはゲートｏｎ／ｏｆｆ、２４ａ、２４ｂは減算部、２５ａ、２５ｂは等価部、２６ａ、２６ｂは復調部、２７ａ、２７ｂはプリアンブル抽出部、２８ａ、２７ｂは等価計算部、２９ａ、２９ｂはクロストーク検出部である。図８において、ＶデータDc2は再変調部２１ａでＶ変調波形Ｖｍとなり、は係数乗算部２２ａでクロストーク係数ｓ１を乗算され、ゲートｏｎ／ｏｆｆの２３ａで減算制御ＦＣ１で制御され、Ｖクロストーク波形Ｖｓとなる。ＩＦｐ１からプリアンブル抽出部２７ａで受信プリアンブル周期パルスのPr-pulsを生成する。ＩＦｐ１とＩＦｒ１とからクロストーク検出部２９ａでクロストーク係数ｓ１を生成する。同様にＩＦｐ２とＩＦｒ２とからクロストーク係数ｓ２を生成する。

また、図１４は本発明の１実施例の受信の前処理部を示すブロック図、図１５は本発明の１実施例の受信の前処理部の動作を示すタイミングチャート、図１６は本発明の１実施例の受信クロストーク検出部を示すブロック図、図１７は本発明の１実施例の受信クロストーク検出部の動作を示すタイミングチャートである。図１４、図１５において、前処理部１の４０ａの遅延部３７ａはＩＦｒ１をプリアンブル周期遅延させＩＦｂ１とする。加算部３８ａはＩＦｒ１とＩＦｂ１とを加算し基準信号を再生する。ＳＥＬの３９ａはプリアンブル周期パルスのt-pulsに基づき、プリアンブル期間は基準信号を選択しデータ期間はＩＦｒ１を選択しＩＦｐ１を生成する。

図１６、図１７において、クロストーク検出部の減算部４１ａはＩＦｒ１からプリアンブル周期遅延させたＩＦｂ１を減算する。（ａ）の様に前処理部１の４０ａからのＩＦｂ１を使用しても良いし、（ｂ）の様にクロストーク検出部の２９ａの遅延部４０ａでＩＦｒ１をプリアンブル周期遅延させても良い。

上記説明は、シングルＱＡＭの例だが、ＯＦＤＭにて、キャリア間隔周波数の半分の周波数オフセットさせても利用可である。ＯＦＤＭ変調の場合、キャリア間隔周波数の半分の周波数で上または下にオフセットさせた信号は雑音として見えるため、相互クロストーク分により、自己等化が影響されることはない。

また上記では、水平偏波と垂直偏波とで別の情報を送信する場合を説明した。さらに、水平偏波と垂直偏波とで同一の情報を送信するダイバーシチの場合でも同様に、相互クロストーク分を算出し、相手の復号前信号から相互クロストーク分を減算して等化し復調し誤り訂正して復号しＴＳを出力し、伝送路状態の劣化に対して強くすることが可能である。

本発明の映像伝送システムの全体構成を示すブロック図 本発明の信号形態を示す送信側タイムチャート 本発明の信号形態を示す受信側タイムチャート 本発明の受信側処理を示す模式図 本発明の１実施例の送信制御部(ＴＣ)を示すブロック図 本発明の１実施例のＴＣのスタッフィング゛部を示すブロック図 本発明の１実施例の受信制御部（ＲＣ）を示すブロック図 本発明の１実施例のＲＣの復調部(ＤＥＭ)を示すブロック図 従来の映像伝送システムの全体構成を示すブロック図 従来の送信制御部(ＴＣ)を示すブロック図 従来の受信制御部（ＲＣ）を示すブロック図 従来のＲＣの復調部（ＤＥＭ）を示すブロック図 従来の信号形態を示す送受信タイムチャート 本発明の１実施例の受信前処理部を示すブロック図 本発明の１実施例の受信前処理部の動作を示すタイミングチャート 本発明の１実施例の受信クロストーク検出部を示すブロック図 本発明の１実施例の受信クロストーク検出部の動作を示すタイミングチャート

符号の説明

１ａ，１ｂ，５ａ，５ｂ：送信制御部（ＴＣ）、
２ａ，２ｂ：送信高周波部（ＴＨ）、
３ｃ，４ｃ，１５，３０ａ，３０ｂ，３２：制御部（ＣＯＮＴ）、
６，７：アンテナ、９ａ，９ｂ：受信高周波部（ＲＨ）、
８ａ，８ｂ，１０ａ，１０ｂ：受信制御部（ＲＣ）、
１１：スタッフィング部 、１２：外符号化部、１３、３３：メモリ、
１４：プリアンブルパターン発生部、
１６，３９：選択部(ＳＥＬ)、１７：変調部(ＭＯＤ)、
１８ａ，１８ｂ，３１：復調部(ＤＥＭ)、
１９ａ，１９ｂ，３６：位相同期電圧制御発信器（ＰＬＬＶＣＯ）、
２０ａ，２０ｂ，：外訂正部、２１ａ，２１ｂ：再変調部、
２２ａ，２２ｂ：係数乗算部、２３ａ，２３ｂ：ゲートｏｎ／ｏｆｆ、
２４ａ，２４ｂ，４１：減算部、２５ａ，２５ｂ：等価部、
２６ａ，２６ｂ：復調部、２７ａ，２７ｂ：プリアンブル抽出部、
２８ａ，２８ｂ：等価計算部、２９ａ，２９ｂ：クロストーク検出部、
３４：ＮＵＬＬ発生部、３５：ＮＵＬＬ挿入部、
３６：周波数基準発信器（ＸＯ）、３７，４０：遅延部、３８：加算部、
ｆｒ：基準周波数、
t-puls：プリアンブル周期パルス、t-ck：共通クロック、
sys-ck：システムクロック、Pr-puls：受信プリアンブル周期パルス
Ｈ：水平偏波、Ｖ：垂直偏波、Ｆｃ１，Ｆｃ２：減算制御
Ｄｃ１：水平偏波（Ｈ）データ、Ｄｃ２：垂直偏波（Ｖ）データ
Ｈｍ：水平偏波変調波形、Ｈｓ：水平偏波クロストーク波形
Ｖｍ：垂直偏波変調波形、Ｖｓ：垂直偏波クロストーク波形

Claims (3)

1. 水平偏波と垂直偏波を用いてそれぞれの情報を伝送するデジタル伝送方法において、水平偏波と垂直偏波との各系統は時間的に同期して、片方の偏波を他方の偏波に対し、プリアンブル周期の逆数の半分の周波数でオフセットさせて送信し、受信の等化処理は、プリアンブル周期を偶数回加算して１回ごとに反転する水平偏波と垂直偏波との相互クロストーク分を打ち消し、１周期遅延して減算して自分の成分は打ち消し、水平偏波と垂直偏波との相互クロストーク分を算出し、相互の偏波の復号前信号から相互クロストーク分を差し引くことを特徴とするデジタル伝送方法。
2. 請求項１の伝送方法において、シングルＱＡＭ変調を用い、プリアンブル周期約１．４ｍｓの逆数の半分の周波数の約３５７Ｈｚ異なる周波数でオフセットさせて送信することを特徴とするデジタル伝送方法。
3. 請求項１乃至請求項２の伝送方法において、水平偏波と垂直偏波とで別の情報を送り、送信側は、水平偏波と垂直偏波との各系統でクロックとプリアンブル期間タイミングパルスと高周波数部の基準周波数とを共通化することを特徴とするデジタル伝送方法。