JP4709023B2 - 伝送状態表示方法 - Google Patents

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Description

本発明は、デジタル信号を受信し、送信を行う中継装置の、伝送状態の可視化及び再伝送技術に関するものである。
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)方式やOFDM(Orthgonal Frequency Division Multiplexing)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。変調方式情報他の復調時の配置に関する情報は一般に、TMCC(Transmission Multiplexing Configuration Control)に含まれる。
このとき、伝送対象となるデータは、映像や音声信号をMPEG処理により圧縮したTS(Transport Stream)などの伝送信号であるが、この場合、一般的には、デジタル変調した伝送信号を2次元データにマッピングして送信側から伝送し、受信側で2次元のデータを識別して伝送信号を再生する方式のデジタル伝送装置が使用される。ところで、上記したアナログ方式の場合、受信電界レベルによって映像や音声のS/Nが変化し、このため、例えばマラソンの中継など、電界レベルの変化が激しい移動伝送においては、中継された映像がノイズや乱れの多い品位の低い画像になり易かった。しかし、デジタル伝送方式によれば、デジタル化された情報が伝送されるので、エラー訂正処理が適用でき、このため、受信電界レベルが変化している伝送環境のもとでも、エラー訂正が働く電界レベル範囲であれば、同一の品位の映像が中継できる。反面、デジタル伝送方式では、電界レベルが或る限界値を下回るとエラー訂正が効かなくなり、この場合、突然、映像信号の再生が不可能になってしまうが、このときの電界レベルの下限値は、受信側での識別判定処理における信号状態により、或る程度、把握が可能である。例えば、伝送量が60Mbpsと比較的多い64QAM方式の場合、C/Nの最小値は27dB程度なので受信電界レベルの下限値は約−70dBmとなり、従って、映像の再生には、これ以上のレベルが必要になる。また、伝送量が35Mbpsと比較的少ない16QAM2方式の場合は、C/Nの最小値は18dB程度なので受信電界レベルの下限値は約−80dBmで、これ以上のレベルなら映像が再生できる。
そこで、このようなデータ訂正処理が適用されたデジタル伝送装置では、従来から、受信電界レベルの下限値を伝送状態や同期再生状態から把握できるようにしたものが知られている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
そこで、以下、このようなデジタル伝送装置の一例について、図10により説明する。この図10は、データ訂正処理が適用されたデジタル伝送装置を映像を中継する場合に適用したときの従来技術の一例を示すブロック図で、この場合、例えば走行中のマラソン選手の画像を捉えている移動車などの撮像現場がA地点で、B地点は放送局に相当し、これらの間は、例えばマイクロ波帯の電波を用いた無線伝送形式となる。さらに、放送局からA地点が遠い場合、或いは途中に電波の伝播に障害となる物があった場合、放送局までの途中に中継部を設ける必要が生じる。この場合、B地点にあるのが中継部で、例えば小高い丘などに設置され、そしてC地点が放送局になる。従って、この場合は送信高周波部12と送信用のアンテナ13を加えて中継地点とし、さらに放送局等の受信部に受信用のアンテナ14、それに受信高周波部(Rx)15と電話回線等の低速回線と表示データ伝送表示装置21を加えたものとなる。
そして、送信高周波部12とアンテナ13はB地点に設置され、アンテナ14と受信高周波部15はC地点に設置されて、これらの間の伝送に例えばマイクロ波帯の電波W2を用いた2段中継伝送となる。中継部にある送信高周波部12は、識別判定部9から出力される再生圧縮データTSr を入力し、アンテナ13からマイクロ波の電波W2に乗せて送信させ、C地点のアンテナ14で受信されるようにする。アンテナ14はマイクロ波の電波W2を受信し、受信装置15で映像信号を再生する。
まずA地点では、図示していないテレビカメラで撮像した映像信号がMPEGエンコーダ1に入力され、ここで圧縮データTSに変換された後、変調モードを決める働きをするマッピング部2に入力され、2次元のデータDmに変換される。
そして、このデータDmがMOD(変調器)3により変調され、例えば130MHz帯の中間周波信号Dmodとなり、送信高周波部4に供給される。そして、ここでマイクロ波帯の信号に周波数変換され、電力増幅されてからアンテナ5によりマイクロ波W1として送信され、B地点にあるアンテナ6に向けて伝送される。こうしてB地点のアンテナ6に伝達されたマイクロ波W1は、ここでマイクロ波信号として受信され、受信高周波部7に入力される。そこで、受信高周波部7は、受信された微弱な信号を増幅し、マイクロ波帯から130MHz帯の中間周波信号Ddemに変換する。
そこで、この中間周波信号DdemをDEM(復調器)8に入力し、ここで時間タイミング再生処理と周波数再生処理を施し、同相成分Iと直交成分Qの2次元のデータDd に復調する。そして、このデータDdが識別判定部9で再生圧縮データTSr に復元された上でMPEGデコーダ10に入力され、映像信号に伸張されることになる。
このとき、上述のように、受信電界レベルに下限値があるので、伝送状態や同期再生状態の良否を把握する必要があり、このためDEM8から出力される2次元のデータDd を表示装置11にも取り込み、そこにあるオシロスコープのX−Y入力に供給し、短時間の表示ではあるが、コンスタレーション(Constellation)図形が観測できるようにしてある。
このとき、表示装置11のオシロスコープに表示されるコンスタレーション図形は図11、図12に示すようになる。ここで、図11は、伝送状態や同期再生状態が良好なときの表示で、この場合、各マッピング点は小さく纏まっている。しかし、状態が悪くなると、図12に示すように、各マッピング点が散らばり、ぼやけた状態になってゆく。
そこで、このオシロスコープに表示されるコンスタレーション図形を観察することにより、伝送状態や同期再生状態を知ることができ、電界レベルが伝送可能範囲に達しているか否かが判断でき、伝送状態表示情報として認識することができる。
そして、これにより、映像伝送の受信が中断する虞れの発生を予想し、それに備えて予め用意してある別のプログラムに切換えるなどの処置をとることができる。
伝送路W1の状態は、常に一定ではなく、伝送路途中にある、川や海または水田の水位等によって時々刻々変化する。従って、デジタル伝送の回線状況の変化を長時間保存することは、オシロスコープでは困難である。
また、オシロスコープのX軸の周波数応答は通常1MHz未満であり、高速な信号点変化には追従できないため、通常は観測用に専用の間引きした信号を用意しなければならない。
以上説明したように、ある特定の一つ又は複数の中継地点の伝送状態の監視を行う場合では、途中の中継地点での受信状態が放送局では把握する手段が無かった。
そこで、電話回線等を用いて受信状態の情報を伝送していた。具体的には、B地点にI&Q信号値に相当するアドレスに1を書込んだメモリ内容を出力する表示データ伝送表示装置20を配置し、これを電話回線等の低速回線などを介してC地点の表示データ伝送表示装置21に接続する。また、メモリを行単位に区分し、その単位での書込みの有無を記憶する履歴メモリを設け、この履歴メモリの内容から、書込みの無い行単位は伝送を省略し、伝送を間引くことにより伝送速度を高める。(特許文献3参照)
以上のように、表示データ伝送表示装置20が第1のメモリからコンスタレーション情報を読出して通信回線に出力し、表示データ伝送表示装置21が通信回線を介して受信したコンスタレーション情報を第2のメモリに書込むことにより、伝送状態を把握することができる。
特開平6−326735号公報 特開2002−223459号公報 特開2005−51755号公報
しかし、電話回線等の低速回線では伝送の容量が少ないため、表示すべきコンスタレーション点の数が少なく、64QAM(64点)32QAM(32点)16QAM(16点)では、蓄積が長く変化反映が遅く、BPSK(2点)やQPSK(4点)では、表現ドット数は十分であるが、蓄積処理によって、状態変化の表示が遅れ気味となる。そのため、収束したコンスタレーションか、散らばったコンスタレーションかは一瞬では判断し難い。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、複数段中継伝送の場合でも最終地点で途中の中継点での受信状態の監視が容易に得られるようにしたデジタル伝送装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するため、デジタル変調した伝送信号を2次元データにマッピングして少なくとも一つの中継地点から伝送し、受信側で前記2次元データを識別して伝送信号を再生する方式のデジタル伝送方法において、前記中継地点における伝送状態表示情報を抽出して前記受信側に送出し、前記受信側では、前記伝送信号の変調方式情報に基づいて受信した前記伝送状態表示情報を蓄積するメモリの書込みおよび一定時間読出す動作を制御し、伝送状態を残像的に表示出力する。
具体的には、デジタル変調した伝送信号を2次元データにマッピングして少なくとも一つの中継地点から伝送し、受信側で前記2次元データを識別して伝送信号を再生するデジタル伝送装置において、前記中継地点における前記伝送信号の2次元データのI,Q各値に応じたコンスタレーション配置情報である伝送状態表示情報を抽出して前記受信側に送出し、前記受信側では、受信した前記コンスタレーション配置情報を書込みおよび一定時間読出して前記コンスタレーション配置情報を映像化表示出力するメモリ1〜Nのメモリ内容を順次更新する条件を前記伝送信号の変調方式情報に基づいて制御する。
あるいは、デジタル変調した伝送信号を2次元データにマッピングして少なくとも一つの中継地点から伝送し、受信側で前記2次元データを識別して伝送信号を再生するデジタル伝送装置において、前記中継地点における前記伝送信号の2次元データのI,Q各値に応じたコンスタレーション配置情報である伝送状態表示情報を抽出して前記受信側に送出し、前記受信側では、受信した前記コンスタレーション配置情報を書込みおよび一定時間読出して前記コンスタレーション配置情報を映像化表示出力するメモリに、前記受信したコンスタレーション配置情報に基づいてアドレスを決定し残像的に書込みを行う動作と表示アドレスに従い読み出しを行う動作を、前記伝送信号の変調方式情報に基づいて制御する。
また、前記伝送状態表示情報は、所定期間毎に前記中継地点から受信側に送出される前記伝送信号に多重されるかあるいは低速回線で伝送される。さらに、前記伝送信号の変調方式情報は、前記中継地点でTMCCから抽出し、前記伝送状態表示情報とともに、受信側に送出される伝送信号に多重されるか、あるいは低速回線で伝送される。
つまり、本発明は、中継地点の伝送状態表示情報を、受信端に伝送して、受信側に伝送状態表示情報のメモリを複数フレーム分設けてメモリをリセットし蓄積し表示することをフレーム単位で順次実施するか、または、伝送状態表示情報のメモリに残像を伴う形で書込みして読み出し、伝送状態の常時表示されるドット数を増やす。
本発明によれば、常時表示されるドット数が増加し、コンスタレーション等による伝送状態が速やかに伝送できるので、最終伝送地点でも中継点での受信状態を容易に監視することができる。収束状況を確認し易い。具体的には、小さな点に収束している様子が瞬時に判る。
本発明による第一の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9を用いて詳細に説明する。
図1は、本発明の伝播状況表示機能を備えたデジタル中継システムの一例を示すシステム構成図であり、図2は、本発明の受信状態良好のコンスタレーション表示の一例を示す説明図であり、図3は、本発明の受信状態悪のコンスタレーション表示の一例を示す説明図であり、図4は、本発明の64QAMのメモリの書き込み、消去、読出しの動作を示すタイミング図(本発明のメモリ内容のアクセス動作のフレーム間のタイムチャートを示す説明図)であり、図5は、本発明のQPSKのメモリの書き込み、消去、読出しの動作を示すタイミング図(本発明のメモリ内容のアクセス動作のフレーム間のタイムチャートを示す説明図)であり、図6は、本発明の伝送表示装置22Rの構成を示す詳細システム構成図であり、図7は、本発明の伝送表示装置22Rの第2の構成の構成を示す詳細システム構成図であり、図8は、本発明の伝送表示装置22Rの第2の構成の64QAMの動作のフレーム間のタイムチャートを示す説明図であり、図9は、本発明の伝送表示装置22Rの第2の構成のQPSKの動作のフレーム間のタイムチャートを示す説明図である。
まず、本発明の第1の実施形態の伝播状況表示機能を備えたデジタル中継システムの一例を示すシステム構成図の図1を説明する。この図1の実施形態は、構成上は、図10の従来技術において、電話回線などの低速回線Mを削除し、かわりに表示データをTS信号に多重することにより、C地点でも、途中の中継点であるB地点での受信状態の監視が得られるようにしたものである。
ここで、まず、伝送表示装置20は、DEM8から2次元データDd を入力し、この2次元データDd を、TS信号多重による伝送に適合させた送信データTDt に変換するとともに、OFDMの1Kモードで10本、2Kモードで16本のキャリアのTMCCを検出し、多重化部(MUX)30に送信データTDt と復調時の配置に関する情報としてTMCCの設定データの変調方式とを送出する働きをする。
そして、このとき、伝送表示装置20は、映像信号に送信データTDt が重畳された信号、すなわちコンスタレーション情報重畳映像信号CVを出力するようになっていて、このコンスタレーション情報重畳映像信号CVを図示してない表示装置に供給することにより、B地点での受信状態の監視が得られるようにしてある。
また、伝送表示装置21は、前述の様に、TS信号に多重化された送信データTDtを受信データTDrとして、TMCCの設定データの変調方式とともに入力し、これを処理して元の2次元のデータDdに復元し、コンスタレーション情報重畳映像信号CVを出力する働きをする。
そこで、ここにも、B地点と同様、図示してない表示装置例えばオシロスコープを設け、復元したデータDd を該オシロスコープのX−Y入力に供給することにより、コンスタレーション図形が表示され、この結果、C地点でも、途中の中継点であるB地点での受信状態を監視することができる。
本発明の基本動作を図4、図5、図6、図7、図8と図9を用いて説明してから、伝送表示装置21の動作を図1、図2、図3とを用いて説明する。
本発明は、上記課題を解決するため、第一に、伝送表示装置22Rの詳細システム構成図の図6に示すように、
蓄積かつ表示用のメモリを複数面用意し、送られたコンスタレーション情報を、64QAMのフレーム間のタイムチャートを示す説明図の図8と、QPSKのフレーム間のタイムチャートを示す説明図の図9に示すように、複数フレームの期間繰り返し表示を行う。また、各フレームへのメモリ初期化は、フレーム毎にずらしておく。同様に、各フレームへの情報取込みも、フレーム毎にずらしておく。
第二に、TMCCの設定データの変調方式から、64QAM変調とQPSK変調であることを検出区別し、その状況に応じて、メモリ書込みと読み出し条件を切り替える。図7は、本発明の伝送表示装置22Rの第2の詳細システム構成図である。
図4は、本発明の64QAM変調時のメモリの書き込み、消去、読出しの動作を示すタイミング図(本発明のメモリ内容のアクセス動作のフレーム間のタイムチャートを示す説明図)であり、図5は、本発明のQPSK変調時のメモリの書き込み、消去、読出しの動作を示すタイミング図(本発明のメモリ内容のアクセス動作のフレーム間のタイムチャートを示す説明図)である。
hvアドレス期間には、読み出したコンスタレーション情報を、情報に応じたアドレスのドットのデータに値−1を行う加算する形で書き込みを行う。
フレーム間の動作のタイムチャートである図8に示すように、頻度の少ないドットの場合、書き込まれたコンスタレーションのドットのデータは、読出しの度に1ずつ減算され8フレーム後には値0となり、以降のフレームでは表示されなくなる。頻度の多いドットの場合、書き込まれたコンスタレーションのドットのデータは、読出しの度に1ずつ減算されるが、F6において、再度+8の書込みが行われるため、8フレーム後に消滅しない。結果的に14フレーム後に値0となり、合計13フレーム期間の表示が行われる。
フレーム間のコンスタレーション情報の残像的動作の概要タイムチャートである図8に示すように、時間的に稀にしか届かないコンスタレーションのドットでも、最低8フレームの期間繰り返し表示が行われる。
具体的には、図7において、表示制御部211は、受信データTDrからコンスタレーション情報xyと、有効なデータであることを示すイネーブル(enable:以下ENと略す)信号を出力する。書込み制御部212は、状態変化のきっかけとなるストローブ(strobe:以下STと略す)信号ST1=Hであれば、コンスタ情報抽出部211からのコンスタレーション情報xyをアドレスに見立てて、かつ、EN信号とのANDにて、書込みアドレスAxyを出力し、コンスタレーションのドットのデータD(xy)を入出力する。
切替部214は、ST2=Hであれば、書込み制御部212とメモリ213を接続し、ST2=Lであれば、読み出し制御部215とメモリ213を接続する。メモリ213は、ST2=Hであれば、書込み制御部212と接続し、ST2=Lであれば、読み出し制御部215と接続される。なおメモリのデータData(xy)のビット幅を15と仮定する。
読み出し制御部215は、ST3=Hであれば、表示エリアに相当する走査線のアドレスAhvを出力し、コンスタレーションのドットのデータD(hv)を入出力する。ゲート&Sync付加部216は、データD(hv)が1以上であれば、表示エリアにコンスタレーション表示を行い、ST4に従って、表示エリアに相当する同期信号を付加し出力する。
書込み制御部212は、xyアドレス期間(ブランキング期間を含む)には、コンスタレーション情報を、その情報に応じたアドレスのデータをまず読み出しその値に8を加算する形でメモリ213に書き込む。値が8を超える場合は、8に置換し書き込む。
読み出し制御部215は、hvアドレス期間には、読み出したコンスタレーション情報を、情報に応じたアドレスのデータに値−1を行う加算する形でメモリ213に書き込みを行う。値が0を下回る場合は、0に置換し書き込む。
上記の説明は、xyモードでの書込み値を8とししたため、最低8フレームの期間繰り返し表示が行われた。xyモードでの書込み値を増やすことで、残像の表示期間は増加する。
図2に、本発明の受信状態良好のコンスタレーション表示の一例を示す説明図、図3に本発明の受信状態悪のコンスタレーション表示の一例を示す説明図を示す。
以上に説明した実施形態では、伝送表示装置20と伝送表示装置21の双方にメモリを設け、これらのメモリ間でコンスタレーション配置情報の授受を行うようにしたので、メモリの読出速度を遅くすることができ、従って、映像信号と共にマイクロ波に乗せて伝送するかあるいは電話回線等の低速回線など、データ伝送速度が高くとれない手段を用いても、なんら支障無くコンスタレーション配置情報を伝送することができる。
ところで、マイクロ波による見通し間伝播の場合、その伝播状況は、例えば伝播経路にある河川の水位の変化などによって時々刻々変化する。従って、この場合、一定の期間に渡り、伝播状況を保存して表示する必要があるが、このことは従来のオシロスコープ単独では困難で、長時間の重ね書き表示は従来技術では対応できない。
また、一般的なオシロスコープの場合、そのX軸の周波数応答は通常1MHz未満であり、高速な信号点変化には追従できないため、通常は観測用に専用の間引きした信号を用意しなければならない。
しかし、以上の実施形態では、フレーム単位で書込んたデータをメモリ間で伝送する方式になっているので、フレーム期間単位で伝播状況が保存され、従って、そのままオシロスコープでコンスタレーションが表示でき、構成が簡略化される。
ところで、以上の実施形態では、2次元のI信号とQ信号によるコンスタレーションの表示についてだけ説明したが、しかし、本発明では、メモリに書込んで伝送すべき情報についてコンスタレーションに限定されるものではなく、例えば遅延プロファイルや、周波数成分状態であっても良い。
また、中継地点は1箇所に限定されるものではなく、その中継地点からのコンスタレーションデータを、映像伝送信号の最終受信地点とは異なる別個の監視地点で集約することもできる。
本発明の伝播状況表示機能を備えたデジタル中継システムの一例を示すシステム構成図 本発明の受信状態良好のコンスタレーション表示の一例を示す説明図 本発明の受信状態悪のコンスタレーション表示の一例を示す説明図 本発明の64QAMのメモリの書き込み、消去、読出しの動作のフレーム間のタイムチャートを示す説明図 本発明のQPSKのメモリの書き込み、消去、読出しの動作のフレーム間のタイムチャートを示す説明図 本発明の伝送表示装置22Rの構成を示す詳細システム構成図 本発明の伝送表示装置22Rの第2の構成の構成を示す詳細システム構成図 本発明の伝送表示装置22Rの第2の構成の64QAMの動作のフレーム間のタイムチャートを示す説明図 本発明の伝送表示装置22Rの第2の構成のQPSKの動作のフレーム間のタイムチャートを示す説明図 伝播状況表示機能を備えた従来技術によるデジタル中継システムの一例を示すシステム構成図 良好なデジタル伝送状態における、信号点形態の関連を示す説明図 かなり不良なデジタル伝送状態における、信号点形態の関連を示す説明図
符号の説明
1:MPEGエンコーダ
2:マッピング部
3:MOD(変調部)
4:送信高周波部
5:アンテナ(送信側)
6:アンテナ(受信側)
7:受信高周波部
8:DEM(復調部)
9:識別判定部
10:MPEGデコーダ
12:送信高周波部(中継側)
13:アンテナ(送信側)
14:アンテナ(受信側)
15:受信高周波部(受信側)
20:伝送表示装置(中継側)
21:伝送表示装置(受信側)
30:MUX
211、212:書込み制御部
213:メモリ
214:切替器
215:読出し制御部
216:ゲート&Sync付加部
217:コントロール部

Claims (5)

  1. デジタル変調した伝送信号を2次元データにマッピングして少なくとも一つの中継地点から伝送し、受信側で前記2次元データを識別して伝送信号を再生する方式のデジタル伝送方法において、前記中継地点における伝送状態表示情報を抽出して前記受信側に送出し、前記受信側では、前記伝送信号の変調方式情報に基づいて受信した前記伝送状態表示情報を蓄積するメモリの書込みおよび一定時間読出す動作を制御し、伝送状態を残像的に表示出力することを特徴とするデジタル伝送状態把握方法。
  2. デジタル変調した伝送信号を2次元データにマッピングして少なくとも一つの中継地点から伝送し、受信側で前記2次元データを識別して伝送信号を再生するデジタル伝送装置において、前記中継地点における前記伝送信号の2次元データのI,Q各値に応じたコンスタレーション配置情報である伝送状態表示情報を抽出して前記受信側に送出し、前記受信側では、受信した前記コンスタレーション配置情報を書込みおよび一定時間読出して前記コンスタレーション配置情報を映像化表示出力するメモリ1〜Nのメモリ内容を順次更新する条件を前記伝送信号の変調方式情報に基づいて制御することを特徴とするデジタル伝送状態把握方法。
  3. デジタル変調した伝送信号を2次元データにマッピングして少なくとも一つの中継地点から伝送し、受信側で前記2次元データを識別して伝送信号を再生するデジタル伝送装置において、前記中継地点における前記伝送信号の2次元データのI,Q各値に応じたコンスタレーション配置情報である伝送状態表示情報を抽出して前記受信側に送出し、前記受信側では、受信した前記コンスタレーション配置情報を書込みおよび一定時間読出して前記コンスタレーション配置情報を映像化表示出力するメモリに、前記受信したコンスタレーション配置情報に基づいてアドレスを決定し残像的に書込みを行う動作と表示アドレスに従い読み出しを行う動作を、前記伝送信号の変調方式情報に基づいて制御することを特徴とするデジタル伝送状態把握方法。
  4. 請求項1乃至請求項3のデジタル伝送状態把握方法において、前記伝送状態表示情報は、所定期間毎に前記中継地点から受信側に送出される前記伝送信号に多重されるかあるいは低速回線で伝送されることを特徴とするデジタル伝送状態把握方法。
  5. 請求項1乃至請求項4のデジタル伝送状態把握方法において、前記伝送信号の変調方式情報は、前記中継地点でTMCCから抽出し、前記伝送状態表示情報とともに、受信側に送出される伝送信号に多重されるか、あるいは低速回線で伝送されることを特徴とするデジタル伝送状態把握方法。
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