JP6230402B2

JP6230402B2 - 衛星中継器及び受信システム

Info

Publication number: JP6230402B2
Application number: JP2013258481A
Authority: JP
Inventors: 正史長坂; 進中澤; 雅亀井; 祥次田中; 池田　哲臣; 哲臣池田
Original assignee: Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2013-12-13
Publication date: 2017-11-15
Anticipated expiration: 2033-12-13
Also published as: JP2015115882A

Description

本発明は、放送衛星における周波数変換技術に関する。

従来、衛星放送では、円偏波が用いられている。現状、衛星基幹放送、いわゆるＢＳ（ＢｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇＳａｔｅｌｌｉｔｅ）及び東経１１０度ＣＳ（ＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＳａｔｅｌｌｉｔｅ）は、共に右旋円偏波を用いている。右旋円偏波と左旋円偏波とは共用可能なため、各衛星は、同一周波数で異なる番組の送信が可能である。

また、衛星放送は、周波数が高い１２ＧＨｚ帯の電波を用いているため、宅内配線での減衰が大きい。そこで、受信アンテナで受信された放送波は、中間周波数（ＩＦ：ＩｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）に変換され、同軸ケーブルにより受信機まで伝送される。

なお、ＢＳでは、放送用周波数として１１．７ＧＨｚ〜１２．２ＧＨｚが使用され、右旋円偏波用ＩＦとして１０３２ＭＨｚ〜１４８９ＭＨｚが使用されている。また、ＣＳでは、放送用周波数として１２．２５ＧＨｚ〜１２．７５ＧＨｚが使用され、右旋円偏波用ＩＦとして１５９５ＭＨｚ〜２０７１ＭＨｚが使用されている。
また、地上デジタルテレビ放送（地上ＴＶ）も、衛星放送と同一の同軸ケーブルにより宅内伝送することが一般的である。地上ＴＶの周波数は、４７０ＭＨｚ〜７１０ＭＨｚである。ケーブルテレビ（ケーブルＴＶ）の信号と衛星放送のＩＦとを混合し、同一の同軸ケーブルで宅内伝送する視聴形態もある。ケーブルＴＶの周波数は、１０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚである。

よって、新たに左旋円偏波による放送を受信する場合、これら既存の周波数（地上ＴＶ、ＢＳ及びＣＳの右旋円偏波用ＩＦ、ケーブルＴＶ）と重ならない新たなＩＦで宅内伝送を行う必要がある。

このような状況において、ＣＳの左旋円偏波用ＩＦを２１２６ＭＨｚ〜２６０２ＭＨｚとすることが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
また、ＢＳの左旋円偏波用ＩＦを２１２０ＭＨｚ〜２６２０ＭＨｚとし、ＣＳの左旋円偏波用ＩＦを２６７３ＭＨｚ〜３１４９ＭＨｚとすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３０５４６０号公報

武田ほか，"２６００ＭＨｚ伝送システムに使用するＢＳ・１１０°ＣＳ衛星アンテナ"，電子情報通信学会技術研究報告，Ｖｏｌ．１０９，Ｎｏ．４５４，ＡＰ２００９−２１８，ｐｐ．７９−８３，２０１０年３月

しかしながら、特許文献１の技術では、各ＩＦの干渉は回避されるものの、ＣＳの左旋円偏波用ＩＦがＢＳの左旋円偏波のＩＦより高い周波数となるために、現在想定されている非特許文献１の２１２６ＭＨｚ〜２６０２ＭＨｚと大きく乖離し、互換性が保てない。

ＢＳの左旋円偏波用ＩＦをＣＳの左旋円偏波用ＩＦより高い周波数に配置するためには、ＢＳ左旋信号とＣＳ左旋信号とを分波して周波数変換する受信装置（特願２０１３−１４５３７７号明細書）が考えられる。ところが、この受信装置では、ＢＳの左旋円偏波用ＩＦの周波数を柔軟に決定できる反面、構成が複雑になるため回路規模が増大する。
また、構成をより単純にするために、ＢＳ左旋信号とＣＳ左旋信号とを周波数変換し、その際、周波数配列を入れ替える受信装置（特願２０１３−１４５３８１号明細書）が考えられる。ところが、この受信装置は、構成が単純である反面、受信機で周波数配列を元に戻す必要がある。

本発明は、受信機の大幅な改変を必要とせず、より単純な構成により右旋円偏波及び左旋円偏波の放送波を伝送可能とする衛星中継器及び受信システムを提供することを目的とする。

本発明に係る衛星中継器は、フィーダリンクに含まれる右旋円偏波放送用信号及び左旋円偏波放送用信号のそれぞれに対して周波数変換を行い放送波として送信する機器であって、前記右旋円偏波放送用信号に対して、第１局部発振周波数を減ずる第１演算により周波数変換を行う第１周波数変換器と、前記左旋円偏波放送用信号に対して、第２局部発振周波数から減ずる第２演算により周波数変換を行う第２周波数変換器と、を備える。

この構成によれば、衛星中継器は、放送衛星において、右旋円偏波用の従来型の第１周波数変換器に対して、左旋円偏波用には、チャンネル配列及び周波数配列を入れ替える第２周波数変換器を適用する。
したがって、左旋円偏波について周波数配列を入れ替える受信装置を用いて衛星放送波を伝送することにより、左旋円偏波用ＩＦは、右旋円偏波用ＩＦと同じチャンネル配列及び周波数配列となるため、受信機において周波数配列を入れ替える必要がない。この結果、受信システムは、受信機における周波数変換に起因する信号レベルの損失を回避できると共に、受信機は、従来からの大幅な改変を必要としない。
よって、受信システムは、構成の複雑化を回避して、特に放送サービスにおいて膨大な数が必要とされる受信機等の下流側機器の製造コストを低減し、より単純な構成で右旋円偏波及び左旋円偏波の放送波を伝送できる。

前記第２周波数変換器は、前記第１周波数変換器と共通の周波数帯へ周波数変換を行ってもよい。

この構成によれば、衛星中継器は、右旋円偏波及び左旋円偏波で共通の周波数帯を用いることにより、ＢＳ及びＣＳのそれぞれについて、周波数を有効利用できる。

本発明に係る受信システムは、ＢＳ放送波及び東経１１０度ＣＳ放送波のそれぞれに対応する前記衛星中継器と、当該ＢＳ放送波及び東経１１０度ＣＳ放送波を受信する受信装置とを有するシステムであって、前記受信装置は、放送波を、右旋円偏波及び左旋円偏波に分離する偏波分離部と、前記右旋円偏波に対して、第３局部発振周波数を減ずる第３演算により右旋中間周波へ周波数変換を行う第３周波数変換器と、前記左旋円偏波に対して、第４局部発振周波数から減ずる第４演算により左旋中間周波へ周波数変換を行う第４周波数変換器と、前記右旋中間周波及び前記左旋中間周波を合波する合波器と、を備える。

本発明によれば、受信機の大幅な改変を必要とせず、より単純な構成により右旋円偏波及び左旋円偏波の放送波を伝送可能となる。

実施形態に係る衛星中継器の構成を示すブロック図である。実施形態に係る放送波の周波数配列を示す図である。実施形態に係る受信装置の構成を示すブロック図である。実施形態に係る各放送波のＩＦの配置を示す図である。

以下、本発明の実施形態の一例について説明する。
本実施形態の受信システムは、放送衛星に搭載される衛星中継器１と、受信装置２とを備える。

衛星中継器１は、地上のアップリンク設備からの電波（フィーダリンク）を受信し、周波数変換及び増幅を行い、放送サービスエリアに向けて放送波を送信する。
受信装置２は、ＢＳの左旋円偏波とＣＳの左旋円偏波とを同時にＩＦへ周波数変換する際に、右旋円偏波の場合と逆順の演算を行い、チャンネル配列を入れ変えることにより、ＢＳの左旋円偏波のＩＦをＣＳの左旋円偏波のＩＦよりも高周波側に変換する。

図１は、本実施形態に係るＢＳ用及びＣＳ用それぞれの衛星中継器１の構成を示すブロック図である。
なお、ＢＳとＣＳとは、異なる衛星を用いて放送を行っているので、それぞれの衛星中継器１は独立している。仮に同じ衛星を用いたとしても、ＢＳ及びＣＳそれぞれの衛星中継器１は独立させることが一般的である。ＢＳ用及びＣＳ用それぞれの衛星中継器１は、以下に示す共通の機能構成であるが、使用する周波数帯は異なる。

衛星中継器１は、送受共用アンテナ１０と、偏波分離部１１と、第１共用器１２と、第１周波数変換器１３と、第１増幅器１４と、第２共用器１５と、第２周波数変換器１６と、第２増幅器１７とを備える。

送受共用アンテナ１０は、地上のアップリンク設備からのフィーダリンクを受信する。また、送受共用アンテナ１０は、放送サービスエリアに向けて周波数変換後の放送波を送信する。

偏波分離部１１は、受信したフィーダリンクを、右旋円偏波放送用信号及び左旋円偏波放送用信号に分離する。
また、偏波分離部１１は、第１周波数変換器及び第２周波数変換器による変換後の放送用信号を合成して放送波を生成する。

第１共用器１２は、送受共用アンテナ１０を受信及び送信で共用するために、偏波分離部１１からの右旋円偏波放送用信号の入力を第１周波数変換器１３へ出力し、周波数変換後の第１増幅器１４からの入力を偏波分離部１１へ出力する。

第１周波数変換器１３は、右旋円偏波放送用信号に対して、第１局部発振周波数を減ずる第１演算により周波数変換を行う。具体的には、第１周波数変換器１３は、入力のフィーダリンク周波数（ｆ_ｉ１）から、第１局部発振周波数（Ｌｏ＝ｆ_Ｌ１）を減算し、放送用の出力周波数（ｆ_ｏ１＝ｆ_ｉ１−ｆ_Ｌ１）を得る。

第１増幅器１４は、第１周波数変換器１３により周波数変換された信号を増幅し、放送波として第１共用器１２へ出力する。

第２共用器１５は、送受共用アンテナ１０を受信及び送信で共用するために、偏波分離部１１からの左旋円偏波放送用信号の入力を第２周波数変換器１６へ出力し、周波数変換後の第２増幅器１７からの入力を偏波分離部１１へ出力する。

第２周波数変換器１６は、左旋円偏波放送用信号に対して、第２局部発振周波数から減ずる第２演算により周波数変換を行う。具体的には、第２周波数変換器１６は、第２局部発振周波数（Ｌｏ＝ｆ_Ｌ２）から、入力のフィーダリンク周波数（ｆ_ｉ２）を減算し、放送用の出力周波数（ｆ_ｏ２＝ｆ_Ｌ２−ｆ_ｉ２）を得る。

第２周波数変換器１６による第２演算は、第１周波数変換器１３による第１演算とは逆順に減算を行うため、左旋円偏波放送用信号について、チャンネル配列及び周波数配列が入れ替わる。
ここで、フィーダリンク帯域の中心周波数をｆ_ｉｃ、放送帯域の中心周波数をｆ_ｏｃとすると、第２局部発振周波数ｆ_Ｌ２は、「ｆ_Ｌ２＝ｆ_ｏｃ＋ｆ_ｉｃ」と求められる。

第２増幅器１７は、第２周波数変換器１６により周波数変換された信号を増幅し、放送波として第２共用器１５へ出力する。

図２は、本実施形態に係る衛星中継器１から送信される放送波の周波数配列を示す図である。

ＢＳの右旋円偏波は、１１．７ＧＨｚからの帯域の中で、奇数チャンネル番号が１から順に低域側から高域側へ配列されている。同様に、ＣＳの右旋円偏波は、１２．７５ＧＨｚまでの帯域の中で、偶数チャンネル番号が２から順に低域側から高域側へ配列されている。

一方、ＢＳの左旋円偏波は、１１．７ＧＨｚからの帯域の中で、偶数チャンネル番号が２から順に高域側から低域側へ配列されている。同様に、ＣＳの左旋円偏波は、１２．７５ＧＨｚまでの帯域の中で、奇数チャンネル番号が１から順に高域側から低域側へ配列されている。

このように、第２周波数変換器１６は、第１周波数変換器１３と共通の周波数帯へ、ＢＳ及びＣＳのそれぞれについて、チャンネル配列及び周波数配列を入れ替えつつ周波数変換を行う。
なお、日本国内においては、左旋円偏波の放送周波数は、右旋円偏波の放送周波数に対してチャンネル間隔の１／２の周波数だけずれた配置とすることが一般的であるが、これには限られず、完全に一致していてもよい。

図３は、本実施形態に係る受信装置２の構成を示すブロック図である。
受信装置２は、前述のＢＳ左旋信号とＣＳ左旋信号とを周波数変換し、その際、周波数配列を入れ替える受信装置（特願２０１３−１４５３８１号明細書）であり、以下に概要を示す。

受信装置２は、偏波分離部２１と、第３周波数変換器２２と、第４周波数変換器２３と、合波器２４と、混合器２５とを備える。

偏波分離部２１は、衛星放送受信アンテナ２０により受信された放送衛星（ＢＳ及びＣＳ）の電波を、右旋円偏波と左旋円偏波とに分離する。偏波分離された右旋円偏波は、第３周波数変換器２２に入力され、左旋円偏波は、第４周波数変換器２３に入力される。

第３周波数変換器２２は、既定の第３局部発振周波数（Ｌｏ＝ｆ_Ｌ３＝１０．６７８ＧＨｚ）を用いて、右旋円偏波をＩＦに周波数変換する。第３周波数変換器２２への入力周波数（ｆ_ｉ３）からＬｏ（＝ｆ_Ｌ３）を引いた値が変換後の周波数（ｆ_ｏ３＝ｆ_ｉ３−ｆ_Ｌ３）となる。
これにより、ＢＳ及びＣＳの右旋円偏波の受信信号は、ＢＳ右旋円偏波用ＩＦ（ＢＳ右旋ＩＦ）及びＣＳ右旋円偏波用ＩＦ（ＣＳ右旋ＩＦ）となり、合波器２４に入力される。

第４周波数変換器２３は、第４局部発振周波数（Ｌｏ＝ｆ_Ｌ４）を用いて、左旋円偏波を、右旋円偏波用ＩＦよりも高周波側のＩＦに周波数変換する。
このとき、第３周波数変換器２２の場合とは逆順に減算が行われ、Ｌｏ（＝ｆ_Ｌ４）から第４周波数変換器２３への入力周波数（ｆ_ｉ４）を引いた値が変換後の周波数（ｆ_ｏ４＝ｆ_Ｌ４−ｆ_ｉ４）となる。

なお、第４周波数変換器２３は、通常の周波数変換とは異なり、局部発振周波数Ｌｏから入力周波数を引いた値を出力周波数とするので、入力波に対してチャンネル配列及び周波数配列が反転する。これにより、ＢＳ左旋ＩＦがＣＳ左旋ＩＦの高周波側に配置される。
ここで、入力波である左旋円偏波は、衛星中継器１によりチャンネル配列及び周波数配列が反転しているため、第４周波数変換器２３により、元の配列に戻り伝送される。

合波器２４は、第３周波数変換器２２、第４周波数変換器２３により変換された各ＩＦを合成し、同軸ケーブルで伝送する。なお、周波数変換により生じるイメージ等の不要波は、合波器２４に内蔵されたフィルタにより除去される。

混合器２５は、合波器２４により合成された衛星放送信号のＩＦと、地上ＴＶ又はケーブルＴＶの信号を合成し、同軸ケーブルで伝送する。

放送チューナを有するテレビ又はビデオ等の受信機３は、左旋円偏波用ＩＦの各チャンネルまで同調可能な周波数を拡大することにより、新たな放送サービスを享受できる。
また、受信機３は、左旋円偏波用ＩＦを、右旋円偏波用ＩＦの周波数帯へ更に周波数変換してもよい。これにより、受信機３は、右旋円偏波用とチューナの共通化を図ることができる。

図４は、本実施形態に係る受信装置２で周波数変換された各放送波のＩＦの配置を示す図である。

左旋円偏波用ＩＦは、右旋円偏波用ＩＦよりも高周波側に配置される。このとき、ＢＳ左旋ＩＦは、右旋円偏波用ＩＦの場合とは逆に、ＣＳ左旋ＩＦよりも高周波側となる。
したがって、ＢＳ左旋ＩＦは、テレビ放送（地上ＴＶ及びケーブルＴＶ）並びに右旋円偏波用ＩＦと重なることなく配置される。

また、左旋円偏波用ＩＦは、衛星中継器１において逆順となったチャンネル配列及び周波数配列が受信装置２において復元されたものである。したがって、受信機３は、既存の右旋円偏波用の復調ロジックを用いて左旋円偏波による放送信号を処理できる。

本実施形態によれば、衛星中継器１は、放送衛星において、右旋円偏波用の従来型の第１周波数変換器１３に対して、左旋円偏波用には、チャンネル配列及び周波数配列を入れ替える第２周波数変換器１６を適用する。
したがって、左旋円偏波について周波数配列を入れ替える受信装置２を用いて衛星放送波を受信することにより、受信機３は、従来からの大幅な改変を必要としない。受信システムは、より単純な構成で、地上ＴＶ又はケーブルＴＶと共に右旋円偏波及び左旋円偏波の放送波を１本のケーブルで伝送可能となる。この結果、宅内配線設備の簡素化、及び既存配線の流用が可能となり、コストが低減される。

また、受信機３は、右左旋両円偏波の放送を同時に受信できる。さらに、分配器を用いることにより、複数台のチューナでそれぞれ任意の放送を選択し受信できる。これにより、受信システムは、例えば、ユーザが視聴中の番組とは別の番組を録画する等、柔軟な視聴環境を提供できる。

また、左旋円偏波用ＩＦは、右旋円偏波用ＩＦと同じチャンネル配列及び周波数配列となるため、受信機３において周波数配列を入れ替える必要がない。したがって、受信システムは、受信機３における周波数変換に起因する信号レベルの損失を回避できると共に、構成の複雑化を回避して、特に放送サービスにおいて膨大な数が必要とされる受信機３等の下流側機器の製造コストを低減できる。この結果、新たな放送サービスの普及が期待できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

本実施形態では、主に衛星中継器１の構成と動作について説明したが、本発明はこれに限られず、各構成要素を備え、衛星放送を送信するための方法、又はプログラムとして構成されてもよい。

さらに、衛星中継器１の機能を実現するためのプログラムをコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。

ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータで読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。

さらに「コンピュータで読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時刻の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時刻プログラムを保持しているものも含んでもよい。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

１衛星中継器
２受信装置
１０送受共用アンテナ
１１偏波分離部
１２第１共用器
１３第１周波数変換器
１４第１増幅器
１５第２共用器
１６第２周波数変換器
１７第２増幅器
２０衛星放送受信アンテナ
２１偏波分離部
２２第３周波数変換器
２３第４周波数変換器
２４合波器

Claims

フィーダリンクに含まれる右旋円偏波放送用信号及び左旋円偏波放送用信号のそれぞれに対して周波数変換を行い放送波として送信する衛星中継器であって、
前記右旋円偏波放送用信号に対して、第１局部発振周波数を減ずる第１演算により周波数変換を行う第１周波数変換器と、
前記左旋円偏波放送用信号に対して、第２局部発振周波数から減ずる第２演算により周波数変換を行う第２周波数変換器と、を備える衛星中継器。
前記第２周波数変換器は、前記第１周波数変換器と共通の周波数帯へ周波数変換を行う請求項１に記載の衛星中継器。
ＢＳ放送波及び東経１１０度ＣＳ放送波のそれぞれに対応する請求項１又は請求項２に記載の衛星中継器と、当該ＢＳ放送波及び東経１１０度ＣＳ放送波を受信する受信装置とを有する受信システムであって、
前記受信装置は、
放送波を、右旋円偏波及び左旋円偏波に分離する偏波分離部と、
前記右旋円偏波に対して、第３局部発振周波数を減ずる第３演算により右旋中間周波へ周波数変換を行う第３周波数変換器と、
前記左旋円偏波に対して、第４局部発振周波数から減ずる第４演算により左旋中間周波へ周波数変換を行う第４周波数変換器と、
前記右旋中間周波及び前記左旋中間周波を合波する合波器と、を備える受信システム。