JP5540089B2 - デジタル信号の再送信方法 - Google Patents

Description

本発明は、家庭環境において、ケーブル送信またはＲＦ送信を介して共通して受信されるデジタル信号の再送信に関する。本発明は主に、地上デジタルテレビに適用され、また、モバイルテレビへの再送信に適用される。

多くの国では、地上デジタルテレビの信号は、主にマイクロ波の無線システムによって送信される。しかし、一部の国ではケーブル配信のシステムも用いられているため、それらの国のケーブル網のチャネルとＲＦ経路のチャネルとを多重化して、家庭におけるモバイルテレビの普及率を増やすことが望まれている。例えば、９５％がケーブル化されているベルギーは、モバイルテレビ用の共同の再送信に潜在的に関心をもっている国の１つである。

現在では、家庭において携帯端末またはモバイル端末によって良好な状態でモバイルテレビを受信するために、家庭のルーフアンテナにあらかじめ接続される、テレビチャネルの再送信器が用いられている。この再送信器は、家庭に取り付けられる。したがって、屋内受信を改善させるために、ルーフアンテナで受信されたテレビチャネルだけが増幅され、次に同じ周波数で送信されることになる。この再送信器では、同一周波数の再送信が必要となる。

無線中継経路およびケーブルを介する共同配信のケースを除いては、ケーブルまたは無線中継経路を介するテレビチャネルの周波数は、必ずしも同じではない。このため、地上放送網が適切に機能することを妨げる混乱が起きている。

モバイルテレビ端末から見ると、この相違は、ドップラー効果と比べることができる。しかし、ドップラー効果とは異なり、受信が固定モードであることによって、この相違における時間変化が実際にはない点に留意されたい。

図１によって示されている現行技術では、再送信するための、テレビチャネルの周波数に固定された同一周波数の再送信器（以下、同一周波数再送信器）が用いられている。

この再送信器は、記憶されている同調器のチャネルにおける周波数で信号が送信されるように、アップリンクとダウンリンクにおける二重の周波数変換に基づくものである。アップストリームの周波数、および、次のダウンストリームの周波数における二重の変化に関係する周波数オフセットは、同じだけの周波数のずれを加え、またその後に同じだけの周波数のずれを差し引くことによって自動補償される。再送信されるチャネルを分離するために用いられる、選択性のある様々なバンドパスフィルタは、周波数オフセットをほとんど許容することのない、帯域外除去の厳しい制限を有する。例えば、図３は、８ＭＨｚのチャネル周波数帯域に対する、ＤＶＢ＿Ｈ規格の中継送信器におけるチャネル外の送信スペクトルのマスクを示す。

したがって、図１に示されている再送信器の入力端子では、Ｒｆｉｎ信号はケーブルを介して送信されている。送信チャネルの周波数を決定するために、第１の位置にあるスイッチＳＷ１は、この端子と、同調器Ｔである構成要素、次の復調器Ｄ、さらに次のマイクロプロセッサＰとの間の直接接続を行うように用いられる。メモリＭに記憶される送信周波数は、ここで受信された信号チャネルに対応している。それによって、マイクロプロセッサは、この記憶された周波数における変換を可能にする第１の局部発振器ＯＬ１に制御信号を送る。

チャネルが決定されると、スイッチＳＷ１は第２の位置に切り換わり、信号は、発振器ＯＬ１およびＯＬ２と結合している混合器Ｍ１〜Ｍ４によって、アップリンクとダウンリンクにおいて二度変換され、異なるＲＦフィルタおよびＩＦフィルタＦ１〜Ｆ５によってフィルタにかけられ、また、プロセッサによって制御される可変利得制御部ＣＡＧを有する増幅器Ａ１およびＡ２によって増幅される。記憶された送信周波数に変換され、入力チャネルに対応する信号は、出力アンテナに送信される。マイクロプロセッサによって制御されるセーフティスイッチＳＷ２は、エラーが検出された場合に送信を中断するために用いることができる。

例えば、周波数ドリフトが１ｐｐｍであり、周波数変化が１００ＭＨｚである発振器ＴＣＸＯを想定することによって、ＤＶＢ＿Ｈ規格で送信され、最新世代のデジタル復調器を備えた端末によって受信されるモバイルテレビ信号の最大ドップラー周波数偏移の推定値が、図２に示される。

この図２では、曲線Ｃ１で示されているＤＶＢ＿Ｈタイプの送信の場合、２２ｄＢの信号対雑音比に相当する１９１Ｈｚの最大周波数の導出値によって、復調器は停止し、もはや動作しない点に留意されたい。

比較として、レイリー型の固定伝搬経路（Ｒａｙｌｅｉｇｈ ｔｙｐｅ ｆｉｘｅｄ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｃｈａｎｎｅｌ）では、同じ誤差の割合で、わずか１１．２ｄＢの信号対雑音比が必要となる。

このため、１９ｄｂの信号対雑音比にほぼ相当する１００Ｈｚのドップラー周波数の値を選択することは、このドップラー効果に対する補正限度として受け入れられる。

１００Ｈｚの値の選択では、実施の追加マージンが考慮される。

したがって、周波数変化が１００ＭＨｚ以下の場合には、チャネル周波数が１００Ｈｚを下まわる周波数だけオフセットし、それによって、多くの受信器で適切に扱われることになるＤＶＢ＿Ｈの２つの信号を、受信器はダイバーシティで受信することができる。

しかし、周波数変化が１００ＭＨｚを上まわる場合、従来の周波数変換方法では、高性能なＯＣＸＯタイプの基準発振器か、または自動周波数制御システム（ＡＦＣ）が必要となる。しかし、この発振器またはシステムは、大型で扱いにくく、非常に高価であり、また量産向きではない。

別の、同一周波数の再送信システム（以下、同一周波数再送信システム）およびその関連方法が記載されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許は、「ギャップフィラー（ｇａｐ ｆｉｌｌｅｒ）」システムとも呼ばれる同一周波数再送信システムについて論じており、このシステムの主な機能は、メインの送信器からの信号を受信アンテナで受信し、次に送信アンテナによってカバーされる範囲に、この信号を同じ周波数で再送信することである。この特許には、送信アンテナによって生じる反射波の結合をキャンセルする効果を有し、また信号の再送信条件の改善を保証する、減算による再送信技術が含まれている。

この技術は、同一周波数再送信の技術であるにもかかわらず、結合に関係する歪みを補正するために用いることができるものの、ドップラー効果に相当する周波数オフセットに関係する歪みを補正するために用いることはできない。

欧州特許第１７４４４７１号明細書

本発明の目的は、これらの欠点を克服することである。

本発明は、シグナリング情報（ＴＰＳ）を有する、ケーブルを介した信号を受信するステップと、本信号を、アンテナを介して再送信周波数で再送信するステップとを含む、少なくともｐデジタル信号を用いる再送信方法を含む。

本方法は、シグナリング情報に基づいて再送信周波数を選択するステップと、信号を、選択された再送信信号の周波数に変換するステップと、選択された再送信信号の周波数に基づいて、再送信信号の周波数を制御および調整するステップとを含む。

特に、本発明は、送信器におけるモバイルテレビチャネルの再送信周波数を、ケーブル網におけるこの同じチャネルの入力周波数に基づいて制御する利点を有する。

好ましくは、受信経路に対応したＴＰＳシグナリング情報は、受信周波数および再送信周波数を含む。

実施形態の一形態では、信号変換ステップは、局部発振器と、再送信が同一周波数でない場合に、追加の切り換えられる局部発振器とを用いて行われる。

本発明の変形形態によれば、再送信信号の周波数を制御および調整するステップは、電圧制御発振器によって局部発振器を同期させるためのステップを含む。

また本発明は、入力供給経路に基づいて再送信周波数を決定するための手段と、少なくとも１つの局部発振器を用いて、経路から受信した信号の周波数を再送信周波数で再送信信号に変換するための周波数変換回路とを含む、経路において受信された信号を再送信するためのシステムに関する。

さらに、本発明は、信号を変換するために必要な局部発振器を選択する手段と、再送信信号について決定された周波数、および測定された周波数に基づいて、再送信される信号の周波数を制御する手段とのための追加の局部発振器を有する自動周波数補償システムを含む。

好ましくは、再送信される信号の周波数を自動的に補償する手段は、異なる局部発振器を同期させるために用いることができる局部基準発振器を含む。

本発明の変形形態によれば、信号は、ケーブルを介して受信され、無線中継経路を介して再送信アンテナに再送信される。

実施形態の別の形態では、再送信される信号について決定された周波数と、測定された周波数とに基づいて、再送信される信号の周波数を制御する手段は、再送信される信号をサンプリングするための結合器と、再送信される信号について測定された周波数および決定された周波数の比較素子と、異なる局部発振器のための制御素子とを含む。

上記発明および他の特徴ならびに利点は、添付図面と共に以降の説明を読むと、さらに明確となるであろう。

従来技術に関して既に示した、従来技術の同一周波数再送信器の図である。 ＤＶＢ−Ｈモードにおけるドップラー変化の推定値を示す図である。 チャネル外のＤＶＢ−Ｈ送信スペクトルのマスクを示す図である。 本発明による周波数再送信器を示す図である。

説明を簡単にするために、これらの最新図面では、同一の機能を果たす要素を示すために同じ参照記号が用いられる。

したがって、本発明の原理は、送信チャネルの周波数に対する潜在的な周波数オフセットも考慮することになる、モバイルテレビ信号の再送信に基づくものである。ドップラー効果に相当するこのオフセットは、固定モードで受信されるため、時間を通じて変化することはない。

図１によって示され、また説明される技術システムの状況と比べると、図４によって示される本発明によるシステムは、送信される出力信号を入力信号のパラメータと比較するために、送信される出力信号をサンプリングするために用いられる結合器Ｃと、送信される信号と割当周波数の間のオフセットを最小にするための自動周波数補償システムとを追加した点で異なる。

この自動周波数補償システムは、スイッチＳＷ３による、追加の発振器ＯＬ３の切換えに基づくものであり、この切換えによって、検出された周波数のずれをオフセット周波数に変換することができる。

本発明によるシステムの理解を容易にするために、再送信方法の異なるステップを説明する。

第１のステップ
この自動周波数補償システムでは、２点を有する第１のスイッチＳＷ１が用いられて、入力ＲＦ信号を、周波数変更回路、または、ケーブル網からの入力ＲＦ信号の制御回路に切り換える。このスイッチＳＷ１、ならびに他のスイッチＳＷ２、ＳＷ３、およびＳＷ４は、全てマイクロプロセッサによって制御される。

この第１のステップは、ケーブル網を介して受信されたチャネルの周波数を求めるために、ＲＦ信号の制御回路に対するスイッチＳＷ１の位置決めと、ケーブル信号に対するスイッチＳＷ４の位置決めとを含む。この制御回路は、（例えば、１０８ＭＨｚ〜８６２ＭＨｚの）ダウンロードケーブルの帯域幅をカバーするケーブル用同調器（ｃａｂｌｅ ｔｕｎｅｒ）Ｔを含む。この同調器は、（例えば、ＤＶＢ−Ｈの）モバイルテレビの復調器Ｄに接続されており、それにより，４７０ＭＨｚ〜７５０ＭＨｚのＤＶＢ−Ｈ規格におけるチャネルだけが復調され、ＤＶＢ−Ｃ規格における他のチャネルは復調されない。

このように同調器は、マイクロプロセッサによって、この周波数帯域において可能な全てのチャネルに同調（周波数スキャン）し、可能な全てのチャネルに関係する周波数に対してこのように検出されたモバイルテレビのチャネルは、メモリＭに記憶されることになる。

モバイルテレビのチャネルに一度ロックすると、復調器は、信号（例えば、ＭＰＥＧ２−ＴＳデータの流れ）を復元し、その信号に対してマイクロプロセッサは、例えばＴＰＳ（送信パラメータシグナリング）信号、「ケーブル経路の周波数」と呼ばれる、ケーブルを介して送信されたチャネルの周波数、および、「ＲＦ経路の周波数」と呼ばれる、再送信器から出力ＲＦとして送信するためのＲＦ経路の周波数を取り出す。これらの２つの周波数情報もメモリＭに記憶される。

また、入力信号は、入力信号の品質を制御するために、信号対雑音比またはバイナリ誤り率として分析される。この入力信号の制御は、誤った周波数におけるチャネル、または不十分な信号対雑音比を有するチャネルの送信を避けるために重要である。例えば、メモリに記憶された同調周波数が、ＴＰＳ信号から読み出された周波数と異なる場合、これは、ネットワークまたは制御回路に問題があることを意味する。この場合、再送信器は、スイッチＳＷ２を開くことによってスタンバイモードに入ることになる。同様に、「信号対雑音」比または「バイナリ誤り率」が不十分である場合、再送信器は同様にスタンバイ状態に入る。

第２のステップ
次に、入力ＲＦ信号が制御され、有効であることが確認されると、スイッチＳＷ１は、周波数変更回路に向いている第２の位置に切り換わる。マイクロプロセッサは、入力されるモバイルテレビの信号を、ＴＰＳ信号の中に示されているＲＦ経路の周波数で再送信するために、スイッチＳＷ３、ならびに発振器ＯＬ１およびＯＬ３の制御を行う。

この第２のステップは、受信したケーブル経路の周波数と、送信されるＲＦ経路の周波数とに依存する。

実際には、ケーブル経路の周波数がＵＨＦ周波数帯（２１から６９のチャネル、４７４ＭＨｚから８６２ＭＨｚの周波数）に既に入っており、またケーブル経路の周波数がＲＦ経路の周波数と等しい場合、周波数のずれは自動補償され、局部発振器ＯＬ１は、最後の変換に対してアクティブ状態となる。発振器ＯＬ３は非アクティブ状態となる。

したがって、スイッチＳＷ３は、最後の変換を行うために発振器ＯＬ１が混合器Ｍ４に接続されるように、ＯＬ１の位置となる。

ケーブル経路の周波数がＵＨＦ周波数帯に既に入っているものの、ケーブル経路の周波数がＲＦ経路の周波数と異なる場合、マイクロプロセッサは、第１の発振器ＯＬ１の周波数を制御して周波数を１２２０ＭＨｚに上げ、スイッチＳＷ３は、ＯＬ３の位置に切り換えられ、また発振器ＯＬ３は、最後の変換を行うために混合器Ｍ４に接続される。マイクロプロセッサは、受信した信号（例えば、ＴＰＳ）のパラメータによって与えられる送信ＲＦチャネルの周波数を考慮し、発振器ＯＬ３の周波数を制御して周波数を下げる。

ケーブル経路の周波数がＵＨＦ周波数帯でなければ、マイクロプロセッサは、前と同様に発振器ＯＬ１とＯＬ３を別々に制御することになる。すなわち、マイクロプロセッサは、第１の発振器ＯＬ１の周波数を制御して周波数を１２２０ＭＨｚに上げ、スイッチＳＷ３は、ＯＬ３の位置に切り換えられ、また発振器ＯＬ３は、最後の変換を行うために混合器Ｍ４に接続される。マイクロプロセッサは、受信した信号（例えば、ＴＰＳ）のパラメータによって与えられる送信ＲＦチャネルの周波数を考慮し、発振器ＯＬ３の周波数を制御して周波数を下げる。

第３のステップ
このステップがひとたび完了すると、制御ステップが実行される。スイッチＳＷ１が周波数変更回路の方向に切り換わっているため、スイッチＳＷ４は、結合器を介した出力信号の方に切り換わることになる。

このように、実際に送信され、また結合器Ｃを介して復調される周波数が、メモリに記憶されている送信ＲＦチャネルの周波数と比較されることになる。これらの周波数が異なる場合、マイクロプロセッサは、スイッチＳＷ２を開くことによって再送信器をスタンバイ状態にする。

これらの周波数が等しい場合、出力増幅器およびスイッチＳＷ２は、マイクロプロセッサによってモードに基づいて構成される。次に、再送信の周波数帯域全体を通して一般に１００Ｈｚを下まわっている必要がある、送信される信号の周波数オフセットを最小にするために、マイクロプロセッサは、復調器によって与えられるキャリア周波数オフセットＣＦＯ情報を処理し、その情報は、デジタル−アナログ変換器（ＣＤＡ）によってアナログデータに変換される。送り出される出力電圧は、局部発振器ＯＬ１、ＯＬ２、およびＯＬ３からなる系における基準発振器ＶＣＸＯからの制御電圧である。したがって、周波数オフセットが、例えば１００Ｈｚを確実に下まわるようにするために、発振器ＶＣＸＯの周波数、ならびに、異なる局部発振器の周波数は、自動的および周期的に制御される。

例として、本システムは、以下の値を有するＦ１からＦ５のフィルタ、および、ＯＬ１からＯＬ３の局部発振器と共に動作する。すなわち、Ｆ１は３７０ＭＨｚから８６２ＭＨｚのバンドパスフィルタ、Ｆ２はＲＦ ＳＡＷの１２２０ＭＨｚのフィルタ、Ｆ３はＩＦ ＳＡＷの３６ＭＨｚのフィルタ、Ｆ４はＲＦ ＳＡＷの１２２０ＭＨｚのフィルタ、また、Ｆ５は４７０ＭＨｚから８６２ＭＨｚのバンドパスフィルタである。局部発振器ＯＬ１は１５９４ＭＨｚから２０７８ＭＨｚであり、局部発振器ＯＬ２は１１８４ＭＨｚであり、また、局部発振器ＯＬ３は１６９４ＭＨｚから２０７８ＭＨｚである。このモバイルテレビの再送信器は、ＥＴＳＩ標準である「ＤＶＢ−Ｈスモールギャップフィラー（Ｓｍａｌｌ Ｇａｐ Ｆｉｌｌｅｒ）用の技術仕様」に基づくものである。

本発明は、（例えば、Ｌバンドを米国および欧州内に送ることに）関係する国のケーブル網に多重化されることになる他の任意のモバイルテレビの規格に適用される。

ケーブル網において利用可能な周波数多重されたものの中から、利用者が自身のモバイルテレビのプログラムを選択できるように、ＲＦ遠隔制御システムまたは赤外線遠隔制御システムを、システムに有益に実装することができる。この場合、中継送信器は、遠隔制御システムを介して送信された情報に基づいて、対応する周波数を変更することになる。

再送信器の構造は、複雑さの度合いや設計コストに応じて異なっていてもよいが、本特許出願において説明され、また当業者によって知られている周波数変更回路を制御する原理が変わることはない。

Claims (10)

1. 受信チャネルにおいて受信されたデジタル信号の再送信プロセスであって、
   前記デジタル信号のシグナリング情報を有する前記デジタル信号を受信するステップと、
   前記デジタル信号を再送信周波数で再送信するステップと、
   を含み、
   前記デジタル信号の当該受信したシグナリング情報に基づいて前記再送信周波数を選択するステップと、
   前記デジタル信号を、当該選択された再送信周波数で再送信されるべき変換デジタル信号に変換するステップと、
   前記選択された再送信周波数に関する前記変換デジタル信号の前記再送信周波数に基づいて、再送信されるべき前記変換デジタル信号の前記再送信周波数を制御および調整するステップと、
   を含む、前記再送信プロセス。
2. 前記受信チャネルに関連する前記シグナリング情報は、受信周波数および前記再送信周波数を含む、請求項１に記載の再送信プロセス。
3. 前記変換するステップは、局部発振器と、再送信が同一周波数でない場合に、追加の切り換えられる局部発振器とを用いて行われる、請求項１に記載の再送信プロセス。
4. 前記制御および調整するステップは、電圧制御発振器によって前記局部発振器を同期させるステップを含む、請求項３に記載の再送信プロセス。
5. 受信チャネルにおけるデジタル信号の再送信システムであって、
   前記デジタル信号のシグナリング情報を有する前記デジタル信号を受信するための手段と、
   前記デジタル信号を再送信周波数で再送信するための手段と、
   を含む、再送信システムにおいて、
   前記受信したシグナリング情報に基づいて前記再送信周波数を選択するための手段と、
   前記デジタル信号を、当該選択された再送信周波数で再送信されるべき変換デジタル信号に変換するための手段と、
   前記選択された再送信周波数に関する前記変換デジタル信号の前記再送信周波数に基づいて、再送信されるべき前記変換デジタル信号の前記再送信周波数を制御および調整するための手段と、
   を含む、前記再送信システム。
6. 前記変換するための手段は、局部発振器と、再送信が同一周波数でない場合に、追加の切り換えられる局部発振器とを含む、請求項５に記載の再送信システム。
7. 前記制御および調整するための手段は、前記複数の局部発振器を同期させるために用いられる局部基準発振器を含む、請求項６に記載の再送信システム。
8. 前記デジタル信号は、ケーブルを介して受信され、無線中継チャネルを介して再送信アンテナに再送信される、請求項５に記載の再送信システム。
9. 前記制御および調整するための手段は、
   前記変換デジタル信号をサンプリングするための結合器と、
   前記複数の局部発振器を同期させるために用いられる前記局部基準発振器を制御するための、サンプリングされた前記変換デジタル信号について測定された周波数と、前記選択された再送信周波数とを比較するための比較素子と、
   を含む、請求項７に記載の再送信システム。
10. 前記デジタル信号は、ケーブルによって受信され、再送信アンテナによって再送信される、請求項１に記載の再送信プロセス。

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