JP4724265B2 - データ伝送状態把握方法および装置 - Google Patents

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。

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９により説明する。この図９は、データ訂正処理が適用されたデジタル伝送装置をＡ地点からＢ地点に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。

そして、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(a)、(b)に示すようになる。ここで、図１１の(a)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１１(b)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。

例えば、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、図１０に示すように、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、図９で説明したシステム構成に、更に送信高周波部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を加えたものである。

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。

ここで、中継部にある再送信装置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。

そこで、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ことになるが、この場合、Ｃ地点にある放送局では、Ｂ地点での受信状態は監視できない。

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 特開２００２−２２３４５９号 特開２００５−５１７５５号公報

しかし、電話回線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、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前記伝送信号の伝送状態を表示する伝送状態表示情報を、抽出して前記受信側に送出し、前記受信側において、前記送出された伝送状態表示情報を受信して、伝送状態表示情報を読出して出力するメモリは、前記伝送状態表示情報の受信手段から出力される伝送状態表示情報に基づいてアドレスを決定しメモリの書込みを行い、表示アドレスに従い前記メモリの読み出しを行う。

また、前記メモリのデータ書込は、当該アドレスを読出した結果データＤｘｙに整数Ｍを加算し、値が整数Ｂ以上となった場合はＢに置換を行った後、書込みを行い、前記メモリの読出は、当該アドレスを読出した結果データＤｌｎに整数Ｎを減算し、演算結果値が０未満となった場合は０に置換を行った後、書込みを行い、表示の実施は、読出したＤｌｎの値に応じて決定を行う。

さらに、前記メモリ書込で当該アドレスを読出した結果Ｄｘｙに加算する整数Ｍを、前記メモリ読出で当該アドレスを読出した結果Ｄｌｎに減算する整数Ｎより大きく設定する。

ところで、デジタル変調方式により変調された伝送信号ＴＳ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から伝送し、受信側で前記２次元データを識別することで伝送信号ＴＳを再生するデジタル伝送装置において、前記中継地点側に前記中継地点の伝送状態を表示する伝送状態表示情報を、伝送信号ＴＳに重畳して送出する送信手段を設け、前記受信側に伝送状態表示情報の受信手段を設け、前記送出された伝送状態表示情報を受信して、当該伝送状態表示情報の書込みと、当該伝送状態表示情報の読み出し及び出力を行なうメモリを設け、前記のデジタル伝送状態把握方法に基づいて前記メモリの書込みを行うメモリ書き込み制御部と、表示アドレスに従い前記メモリの読み出しを行うメモリ読み出し制御部と、前記メモリ書き込み制御部と前記メモリ読み出し制御部の動作を切り替えるコントロール部とで、構成する。

つまり、本発明は、蓄積かつ表示用のメモリに、送られたコンスタレーション情報を、残像を伴う形で書き込み、少ないドットでも表示されるドット数を増やす処理を電気的に行い、伝送信号ＴＳに多重して受信端に伝送する。

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を用いて詳細に説明する。図１と図２は本発明のメモリ空間のｘｙアドレスと画面の走査線内位置ｈおよび走査線番号ｖとのアドレス対応の概要処理を示す模式図であり、図３と図４は本発明のコンスタレーション情報の残像的動作を示す模式図である。図５は本発明の第１の実施形態の構成を示すブロック図であり、図６は本発明の伝送表示装置２１の構成を示す詳細システム構成図であり、図７は本発明のフレーム内のコンスタレーション情報のＴＳ信号とメモリ書き込みと映像表示の関係の基本的動作のタイムチャートを示す模式図であり、図８はフレーム間のコンスタレーション情報の残像的動作のタイムチャートを示す模式図である。

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５を説明する。この図５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 に変換し、多重化部（ＭＵＸ）３０に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１と図２、図７と図８を用いて説明してから、伝送表示装置２１の動作を図６、図７と図８を用いて説明する。

コンスタレーション情報を記憶するメモリのアドレスと画面の対応の概要処理を示す模式図の図１に示すように、走査線に応じて、書き込みと読み出しのモードを切り替える。図２に示すように、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４を加算する形で書き込む。ｔ４〜ｔ６期間に存在する、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。

フレーム間の基本的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４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、Ｆ５において、再度＋４の書込みが行われるため、４フレーム後に消滅しない。結果的に７フレーム後に値０となり、合計６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４フレームの期間繰り返し表示が行われる。

具体的には、図６、図７と図８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７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４を加算する形でメモリ２１３に書き込む。値が７を超える場合は、７に置換し書き込む。

読み出し制御部２１５は、ｔ４〜ｔ６期間に存在する、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４とししたため、最低４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３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４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、スペクトル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。

本発明のコンスタレーション表示の画面概略動作 本発明のメモリ内容のアクセス動作を示す説明図 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 本発明の伝送表示装置２１の構成を示す詳細システム構成図 本発明のフレーム内のタイムチャートを示す説明図 本発明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 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他の一例を示すシステム構成図 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 (4)

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前記伝送信号の伝送状態を表示する伝送状態表示情報を、抽出して前記受信側に送出し、
   前記受信側において、前記送出された伝送状態表示情報を受信して、伝送状態表示情報を書込みおよび読出して伝送状態を表示出力するメモリは、前記伝送状態表示情報の受信手段から出力される伝送状態表示情報に基づいてアドレスを決定しメモリのデータ書込みを行い、表示アドレスに従い前記メモリのデータの読み出しを行い、
   前記メモリのデータ書込は、当該アドレスを読出した結果データＤｘｙに整数Ｍを加算し、値が整数Ｂ以上となった場合はＢに置換を行った後、書込みを行い、前記メモリのデータの読出は、当該アドレスを読出した結果データＤｌｎに整数Ｎを減算し、演算結果値が０未満となった場合は０に置換を行った後、書込みを行い、表示の実施は、読出したＤｌｎの値に応じて決定を行うことを特徴とするデジタル伝送状態把握方法。
2. 請求項１のデジタル伝送状態把握方法において、前記メモリのデータ書込で当該アドレスを読出した結果Ｄｘｙに加算する整数Ｍを、前記メモリのデータ読出で当該アドレスを読出した結果Ｄｌｎに減算する整数Ｎより大きく設定したことを特徴とするデジタル伝送状態把握方法。
3. デジタル変調方式により変調された伝送信号ＴＳ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から伝送し、受信側で前記２次元データを識別することで伝送信号ＴＳを再生するデジタル伝送装置において、前記中継地点側に前記中継地点の伝送状態を表示する伝送状態表示情報を、伝送信号ＴＳに重畳して送出する送信手段を設け、前記受信側に伝送状態表示情報の受信手段と、前記送出された伝送状態表示情報を受信して伝送状態表示情報を書込みおよび読出して伝送状態を表示出力するメモリを設け、前記伝送状態表示情報の受信手段から出力される伝送状態表示情報に基づいてアドレスを決定し前記メモリのデータ書込みを行うメモリ書き込み制御部と、表示アドレスに従い前記メモリの読み出しを行うメモリ読み出し制御部と、前記メモリ書き込み制御部と前記メモリ読み出し制御部の動作を切り替えるコントロール部とで、構成し、
   前記メモリのデータ書込は、当該アドレスを読出した結果データＤｘｙに整数Ｍを加算し、値が整数Ｂ以上となった場合はＢに置換を行った後、書込みを行い、前記メモリのデータの読出は、当該アドレスを読出した結果データＤｌｎに整数Ｎを減算し、演算結果値が０未満となった場合は０に置換を行った後、書込みを行い、表示の実施は、読出したＤｌｎの値に応じて決定を行うことを特徴とするデジタル伝送装置。
4. 請求項３のデジタル伝送装置において、前記メモリのデータ書込で当該アドレスを読出した結果Ｄｘｙに加算する整数Ｍを、前記メモリのデータ読出で当該アドレスを読出した結果Ｄｌｎに減算する整数Ｎより大きく設定したことを特徴とするデジタル伝送装置。

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