JP4709924B2 - 共通周波数ネットワークの高周波送信機を同期させる配列物 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルに記載の配列物に関する。

米国及び他のカナダ、韓国またはブラジルなどの国の場合、デジタルビデオデータ及びデジタルオーディオデータ並びに他のデジタルデータの地上波高周波送信機を経由した送信は、ＡＴＳＣ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｍｍｉｔｅｅ、ワシントン）規格（ＡＴＳＣ規格 Ａ／５３）によって規定されている。実際は、この規格は今までほとんど例外なくそれぞれ異なる周波数で送信するデジタルテレビ放送機に関して使用されてきた。近年、増加する台数の比較的近接した地上波テレビ送信機の需要が、米国においても、数台の送信機が同一の情報を同一のネットワーク内で同時にかつ同一の送信周波数で送信するデータ送信のいわゆる共通周波数ネットワークの導入をもたらしている。これは、正確な周波数の同期化に加えて、ネットワーク内の全ての送信機で正確に同期してデジタルデータストリームが送信されるように、正確な時間同期化も必要とする。

ＡＴＳＣ規格の枠組みの中でこの時間同期化を達成するための様々な提案が既に存在する。これらの提案は、送信機に送信されるデジタルデータストリームを連続データストリームとしてではなく、その代り、実際は時間基準（Ｚｅｉｔｒｅｆｅｒｎｚ）によって、例えばＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ；ＧＰＳを経由して送信される１ｐｐｓのパルスと１０ＭＨｚの参照周波数）に由来するものなどによって制御しながら、デジタルデータストリームを主局（Ｚｅｎｔｒａｌｅ）において分割しデータフレームの周期的連続として供給するという特徴を共有している。これらのデータフレーム内では、いわゆる同期タイムスタンプ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｓｉｅｒ−Ｚｅｉｔｓｔｅｍｐｅｌ）がデータパケットの所定の位置に挿入される。このようにして準備されたデータフレームは、次に主局から、適切な配信ネットワーク（Ｖｅｒｔｅｉｌｅｒｎｅｔｚ）（ケーブル、無線チャネル、衛星通信路など）を経由して、個々の高周波送信機（Ｈｏｃｈｆｒｅｑｕｅｎｚｓｅｎｄｅｒｎ）へと送信される。個々の送信機では、これらのデータフレームは遅延要素を有する信号処理装置（Ｓｉｇｎａｌｖｅｒａｒｂｅｉｔｕｎｇｓｅｉｎｒｉｃｈｔｕｎｇ）に供給され、そこでＡＴＳＣ規格に従いコード化され変調される。

さらに、その速度でデータフレームを個々の送信機のアウトプットで送信する該規格により決定される目標伝送時間（Ｓｏｌｌ−Ａｕｓｓｅｎｄｅｚｅｉｔｐｕｎｋｔ）が、送信機内で計算される。計算は事実上、主局で使用されたのと同じ時間基準を参照して、すなわち例えば、再びＧＰＳシステムの１ｐｐｓパルスを参照して、データフレームに挿入された同期タイムスタンプをもとに行われる。このようにして計算された目標伝送時間が、遅延装置内でのデータフレームの必要とされる遅延時間を決定する。前記遅延装置で遅延されたデータフレームは、送信機に与えられる自由振動クロック発生器（ｆｒｅｉ ｓｃｈｗｉｎｇｅｎｄｅｎ Ｔａｋｔｇｅｎｅｒａｔｏｒ）によって供給されるシステムクロック（これは、例えば、再度ＧＰＳの１０ＭＨｚ参照周波数によって同期される）を用いて最終的に、送信機のアウトプットに送られ、そこからデータフレームはアンテナを経由して送信される。

共通周波数ネットワークのためのＡＴＳＣ規格を発展させるこれらの既知の提案に関する最初の実験は、送信信号の短期間の中断が頻繁に起こることを示している。これらの既知の提案が安定して機能するのは、実際のところ、全ての信号が正確に互いに同期する場合、即ち、データ信号のデータ転送速度及びフレーム長；時間基準（ＧＰＳ受信機からの１ｐｐｓのパルス）；及び、それを用いて送信信号が送信される送信機自体の中で発生させられるクロック発生器のシステムクロックが同期する場合のみである。しかし、多くのＧＰＳ受信機は実際には１ｐｐｓパルス及び１０ＭＨｚの参照周波数を同期させて配信しないので、実際にはこれはしばしばこのようには行かない。従って、遅延装置からデータフレームを出力するために与えられる「曲がった値の」（”Ｋｒｕｍｍｗｅｒｔｉｇｅ”）システムクロックは、常にいつでも１００％の正確さをもって発生しているわけではない。さらに、主局から送信機までの供給経路が、データ転送速度及びそれゆえデータ信号のフレーム周期（Ｒａｈｍｅｎｐｅｒｉｏｄｅ）を変化させ得る。例えば、衛星通信供給経路及び類似の場合で、ドップラー効果の結果により、変化が起こり得る。この結果、送信機内で計算され遅延要素内に設定される遅延時間はもはや正確ではなく、目標値よりも多かれ少なかれずれる。既知のシステムによれば、このような場合、新たな遅延時間が計算され設定される。しかし、これは送信信号（Ｓｅｎｄｅｓｉｇｎａｌｓ）の中断とそれに付随する既に述べたような障害（Ｓｔｏｅｒｕｎｇｅｎ）をもたらす。

それ故に本発明の目的は、共通周波数ネットワーク構成（Ｇｌｅｉｃｈｗｅｌｌｅｎ−Ｎｅｔｚａｕｆｂａｕ）のためのＡＴＳＣ規格を発展させる既知の提案を改良し、この種の信号中断を確実に回避することである。

この目的は、請求項１のプリアンブルに明記された配列物に基づいて、その特徴によって達成される。更に有利な開発物が、従属請求項に明記されている。

本発明によれば、送信機内で局所的に発生するシステムクロックは単純な制御回路を用いて制御される。制御は、いかなる時間ずれも自動的に解消されるように、送信機のアウトプットでの実際の伝送時間と送信機内で既知の方法により計算される目標伝送時間とを比較することによって行われる。この状況においては、共通周波数ネットワーク自体が障害を受けないように、システムクロックの変化はｍＨｚの範囲内に設定される。しかし、これは±１０ｍｓの範囲の時間誤差を解消するには十分ではない。より大きなずれには、前のように時間遅延法を適合させる。本発明による制御は、信号中断を回避する。実際の伝送時間は、計算される目標伝送時間に立ち返り、数個の連続したデータフレーム内の数個の連続したステージにおけるずれの大きさに基づいて、制御できる。

本発明は、例示的実施形態に言及して、概略図に基づいて以下により詳細に説明される。

背景技術で述べた既知の提案によると、送信されるデジタルデータストリームは、例えば、主局Ｚ内でＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅｓ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ）ソース１からインサータ（Ｉｎｓｅｒｔｅｒ）２へ供給され、そこでＧＰＳ受信機３の１ｐｐｓパルス及びその１０ＭＨｚ参照周波数によって制御される仕方で、例えば全てのデータフレームのそれぞれ最後（６２３番目）のトランスポートストリームパケット（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔｓｔｒｏｍｐａｋｅｔ）に挿入するなど、同期タイムスタンプをそれぞれのデータフレームの選択されたデータパケット中に挿入して、データフレームの周期的連続の形態のデータストリームＴＳとして発生させられる。この同期タイムスタンプを挿入したデータフレームの連続は、配信ネットワークＶを経由してＳ１からＳＸの個々の送信機に送信され、そこで高周波信号に変換されアンテナから送信される。この例では、一つの送信機Ｓ１のみが詳細に示されているが、実際は、必要とされるだけの数の送信機に、配信ネットワークＶを経由して主局データストリーム（ｚｅｎｔｒａｌｅｎ Ｄａｔｅｎｓｔｒｏｍ）ＴＳが供給され得る。それぞれＳ１からＳＸの全ての送信機が、同一の番組を同一の送信周波数で送信する。

各送信機では、到着するデータフレームのストリームをインプットデータバッファー（Ｅｉｎｇａｎｇｓｄａｔｅｎｐｕｆｆｅｒ）５に読み込みクロックの脱連結（Ｔａｋｔｅｎｔｋｏｐｐｌｕｎｇ）を行い、そこからストリームを、システムクロック発生器７を経由してクロック制御される信号処理装置かつ遅延装置６に供給する。信号処理装置では、到着するデータフレームのストリームはＡＴＳＣ規格に従いコード化及び変調され、次に高周波信号、中間周波信号またはベースバンド信号として、この装置６のアウトプットＡで出力され、そして最後に送信される。装置６のこのアウトプットＡの後に配置される、増幅器、周波数変換機及び類似物などの処理装置が与える処理時間を一定にするようにすることも重要である。

システムクロック７によってクロックパルスを供給される遅延装置６においては、背景技術で述べた提案によれば、データフレームは送信機内で計算される遅延時間の分だけ遅延される。遅延時間は、主局で使用される時間基準を参照したデータフレームの同期タイムスタンプから計算され、一方で、この時間基準は全ての送信機内の計算回路９内にあるＧＰＳ受信機８を経て再評価される。遅延装置Ｇにおける遅延は、このようにして計算される遅延時間で調節される。

ここまで説明した配列物は、ＡＴＳＣシステムの発展のために背景技術で述べた既知の提案物に相当し、そして背景技術で述べた、何らかの信号のずれが生じた場合の遅延時間再計算の必要性の結果として生じる信号中断に関する不利益をもまだ有している。

本発明によれば、今、制御回路Ｒが全ての個々の送信機に追加として与えられ、計算回路９において計算された目標伝送時間が、タイムコンパレータ１０内で、信号処理装置かつ遅延装置６のアウトプットＡでの実際の伝送時間と比較される。実際の値と目標値の間の時間ずれがμｓの単位内である場合、あらかじめ定められた制御特性を有する制御要素１１を経てシステムクロック発生器７のための補正パラメータが発せられ、そしてシステムクロックは制御されて、全ての送信機の全てのデータフレームの送信の開始が、遅延装置Ｇにおける遅延を調節することなく、それぞれ目標伝送時間へと連続的に制御される。

コンパレータ１０が実際の伝送時間が目標伝送時間によって指定される時間より数μｓだけ遅れていると決定した場合、システムクロックが制御回路Ｒを経て増加させられ、これによってアウトプット信号はより早くに送信される；逆に、システムクロックを数ｍＨｚだけ低下させた場合、アウトプット信号はより遅れて送信される。

前記制御要素１１の前記制御特性は必要に応じて選択され、例えば、特定されたずれをほんの数データフレーム後で解消するようにすることができる。多くの場合、このずれの解消は連続する数データフレームにわたって分配される比較的小さなステップにおいて実施するだけで十分である。

図は以下のものである。
本発明による制御回路がこの状況において使用される高周波送信機のそれぞれに配置される、ＡＴＳＣ規格によって作動する共通周波数ネットワークの概略構成を示す。

符号の説明

１ ＭＰＥＧソース
２ インサータ
３ ＧＰＳ受信機
５ インプットデータバッファー
６ 信号処理かつ遅延装置
７ システムクロック発生器
８ ＧＰＳ受信機
９ 計算回路
１０ タイムコンパレータ
１１ 制御要素
Ａ アウトプット
Ｒ 制御回路
Ｓ１，Ｓ２，ＳＸ 送信機
ＴＳ データストリーム
Ｖ 配信ネットワーク
Ｚ 主局

Claims (3)

1. ＡＴＳＣ規格に従い作動し、それぞれ同一のデータを同一の周波数で送信する共通周波数ネットワーク（Ｇｌｅｉｃｈｗｅｌｌｅｎ Ｎｅｔｚｅｓ）の個々の高周波送信機（Ｈｏｃｈｆｒｅｑｕｅｎｚ−Ｓｅｎｄｅｒｎ）の中で、デジタルデータストリーム（ｄｉｇｉｔａｌｅｎ Ｄａｔｅｎｓｔｒｏｍｅｓ）の伝送時間（Ａｕｓｓｅｎｄｅｚｅｉｐｕｎｋｔｅｓ）を同期させる（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｓｉｅｒｅｎ）配列物（Ａｎｏｒｄｎｕｎｇ）であって、主局（Ｚｅｎｔｒａｌｅ）（Ｚ）で発生させられたデジタルデータストリーム（ＴＳ）がデータフレームの周期的連続の形態で個々の送信機（Ｓ１からＳＸ）に供給され、主局内でデータフレームに挿入される同期タイムスタンプ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｓｉｅｒ−Ｚｅｉｔｓｔｅｍｐｅｌ）及び主局と送信機の両方で使用される時間基準（Ｚｅｉｔｒｅｆｅｒｎｚ）から送信機内で目標伝送時間（Ｓｏｌｌ−Ａｕｓｓｅｎｄｅｚｅｉｔｐｕｎｋｔ）が計算され、一方で該送信機のアウトプット（Ａ）でのデータフレームの送信が送信機内で発生されるシステムクロックによって決定される配列物において、
   各送信機（Ｓ１からＳＸ）における目標伝送時間を送信機のアウトプット（Ａ）でのシステムクロックによって決定されるデータフレームの実際の伝送時間と比較し、そしてこの比較に基づいて、該システムクロックによって決定される実際の伝送時間が計算された目標伝送時間と一致するように、制御回路（Ｒ）によってクロック発生器（７）のクロック周波数を制御することを特徴とする配列物。
2. 前記主局と個々の送信機（Ｓ１からＳＸ）の両方で使用される前記時間基準（１ｐｐｓ）によって制御される仕方で送信するため及び配信ネットワーク（Ｖｅｒｔｅｉｌｅｒｎｅｔｚ）（Ｖ）を経て個々の送信機に送信するために、該主局（Ｚ）内で、前記デジタルデータストリームから同期タイムスタンプを挿入したデータフレームの周期的連続を発生し、
   該送信機内では、これらのデータフレームを遅延装置（６）に供給し、遅延装置内で該データフレームを、該時間基準を参照して該同期タイムスタンプから計算され、前記目標伝送時間に一致する遅延時間の分だけ遅延し、クロック発生器（７）の前記システムクロックによって制御される仕方で遅延装置から該送信機のアウトプット（Ａ）に該データフレームを送ることを特徴とする請求項１に記載の配列物。
3. 前記送信機内で計算された前記目標伝送時間を前記システムクロックによって決定される送信機のアウトプット（Ａ）でのデータフレームの実際の伝送時間と、タイムコンパレータ（Ｚｅｉｔｋｏｍｐａｒａｔｏｒ）（１０）内で比較し、このタイムコンパレータ（１０）及び制御要素（Ｒｅｇｅｌｇｌｉｅｄ）（１１）を経てシステムクロック発生器（７）のための補正パラメータを発生し、該システムクロックによって決定される全ての送信機のアウトプット（Ａ）での該データフレームの実際の伝送時間が、全ての場合に、計算された目標伝送時間と一致するように、該システムクロック発生器（７）のクロック振動数を制御することを特徴とする請求項２に記載の配列物。

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