JP6280077B2 - 同期放送システム、送信装置 - Google Patents

Description

本発明は、音声信号の同期放送において、各送信装置にて音声信号を同期させる技術に関する。

従来、同一プログラムの音声放送波を複数の送信所から同一周波数にて送信する同期放送が知られている。同期放送では、複数の到来波が共存する場所で各到来波の遅延が一致するように各送信所での送信タイミングを調整することにより、受信障害の発生を防止している。また、このような各送信所における送信タイミングの調整は、プログラムの配信元から各送信所への配信に無線伝送回線を使用し、伝送遅延がほぼ変動しないことを前提として行われていた。

近年、配信元から各送信所への配信に、無線伝送回線の代わりにＩＰ伝送網を使用したり、無線伝送回線とＩＰ伝送網を併用したりすることが考えられている。しかし、各送信所への配信にＩＰ伝送網を使用した場合、無線伝送回線とは異なり、各送信所までの伝送遅延が大きく変動する可能性があり、その伝送遅延の変動に応じた送信タイミングの調整を行う必要がある。

これに対して、状況に応じて送信所での送信タイミングを調整する技術として、二つの送信所からの到来波が共存する地点に、到来波を受信する施設を設け、両送信所から送信される互いの位相が１８０度異なった信号を受信し、その受信信号がゼロとなるように、一方の送信所の送信タイミングを調整するものが提案されている（特許文献１参照）。

特開平９−２８４２４０号公報

しかしながら、従来技術では、送信所とは別に到来波を受信する施設を設置したり、各送信所から測定用の特別な信号を送信したりする必要があり、装置構成が複雑化するという問題があった。

本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で送信タイミングを調整することにより、音声信号の同期を実現する技術を提供することを目的とする。

本発明の同期放送システムは、デジタル化された音声信号を予め規定された音声フレームを用いて配信する配信装置と、配信装置から配信された音声フレームを受信し、該音声フレームから抽出される音声信号を、同一周波数の電波を用いて同期放送する複数の送信装置とを備える。

配信装置は、予め定められた標準時刻を表す時刻情報を取得し、音声フレームの周期の整数倍かつ時刻情報により特定される一定周期のタイミングを指定タイミングとして、該指定タイミング毎に、予め指定された同期情報を音声フレームに付加して配信する。

送信装置は、配信装置にて取得されるものと同じ時刻情報を取得し、該時刻情報により特定される指定タイミングから同期情報が付加された音声フレームを受信するまでの遅延時間を経路遅延時間とし、配信装置から送信装置までの伝送で発生し得る遅延の最大値以上に設定された設定遅延時間から経路遅延時間を減じた時間を調整遅延時間として、配信装置から受信した音声フレームを、調整遅延時間だけ遅延させて同期放送に用いる。

つまり、本発明では、配信装置および送信装置のそれぞれが、同じ時刻情報を受信し、この時刻情報から特定される指定タイミングを基準とし、経路遅延時間がどのように変化しようとも、指定タイミングから設定遅延時間だけ遅延したタイミングで同期放送用の電波を送信する。

このように本発明によれば、配信装置や送信装置以外の特別な施設を設けたり、同期放送用の信号以外の特別な信号を送信したりすることなく、簡易な構成で、各送信装置において配信装置から配信された音声フレーム、ひいては同期放送に使用する音声信号を同期させることができる。

また、本発明の配信装置は、音声フレーム生成部と、時刻情報取得部と、同期情報付加部と、配信部と、伝送装置を備える。音声フレーム生成部は、入力される音声信号から音声フレームを生成する。時刻情報取得部は、予め定められた標準時刻を表す時刻情報を取得する。同期情報付加部は、音声フレームの周期の整数倍かつ時刻情報により特定される一定周期のタイミングを指定タイミングとして、該指定タイミング毎に、予め指定された同期情報を音声フレームに付加する。配信部は、同期情報付加部により前記同期情報が付加された音声フレームを複数の伝送装置に分配する。各伝送装置は、配信部から供給される音声フレームを、予め指定された伝送網を介して送信装置に配信する。

更に、本発明の送信装置は、配信フレーム取得部と、第２の時刻情報取得部と、遅延同期部と、変調送信部とを備える。配信フレーム取得部は、配信装置から配信される音声フレームを取得する。第２の時刻情報取得部は、配信装置の第１の時刻情報取得部にて取得されるものと同じ時刻情報を取得する。遅延同期部は、第２の時刻情報取得部にて取得された時刻情報により特定される指定タイミングから同期情報が付加された音声フレームを受信するまでの遅延時間を経路遅延時間とし、配信装置から送信装置までの伝送の過程で発生し得る遅延の最大値以上に設定された設定遅延時間から経路遅延時間を減じた時間を調整遅延時間として、配信フレーム取得部が取得した音声フレームを、調整遅延時間だけ遅延させる。変調送信部は、遅延同期部により遅延された音声フレームに基づいて同期放送用の電波を送信する。

このように構成された本発明の配信装置および送信装置によれば、上述した本発明の同期放送システムを構成する際に好適に用いることができる。
なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

同期放送システムの構成を示すブロック図である。 ＡＥＳ／ＥＢＵ規格のフォーマットを示す説明図である。 同期情報付加部の構成を示すブロック図である。 同期情報付加部の動作を示すタイミング図である。 遅延同期部の構成を示すブロック図である。 遅延同期部の動作を示すタイミング図である。

以下に本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［システム構成］
図１に示す同期放送システム１は、配信装置２と複数の送信装置３、４を備える。配信装置２は、ＩＥＣ６０９５８等により標準化されているＡＥＳ／ＥＢＵ規格のフォーマット（以下「ＡＥＳ／ＥＢＵフォーマット」という）の音声フレームを、各伝送網を介して各送信装置３、４に配信する。送信装置３は伝送網Ａを介して受信した音声フレームから抽出した音声信号に従って、送信装置４は伝送網Ｂを介して受信した音声フレームから抽出した音声信号に従って、同期放送を行う。なお、図では、送信装置３、４を備えているが、送信装置を３つ以上備えていてもよい。また、伝送網Ａ、伝送網Ｂは例えば無線伝送網やＩＰ伝送網などで構成されるが、無線伝送網やＩＰ伝送網に限定されるものではない。

［ＡＥＳ／ＥＢＵフォーマット］
ＡＥＳ／ＥＢＵフォーマットは、音声信号をデジタルデータに変換された音声データを順次送信するためのフォーマットである。図２に示すように、最小単位のサブフレームは、３２ビットで構成され、４ビットのプリアンブル、４ビットの補助データ、２０ビットの音声データ、以下各１ビットの妥当性表示フラグ（Ｖ）、ユーザデータ（Ｕ）、チャネルステータス（Ｃ）、バリティビット（Ｐ）からなる。なお、補助データは、音声データが２４ビットで表される場合に使用される。但し、音声データは、フレーム中の２７ビット目側がＭＳＢとなるように格納される。

サブフレームは、二つで一つのフレームを構成し、更に、１９２個のフレームで一つのブロックを構成する。
一つのフレームを構成する二つのサブフレームは、ステレオ音声の左チャネルのデータ伝送に使用するチャネル１と、ステレオ音声の右チャネルのデータ伝送に使用するチャネル２とからなる。つまり、フレームの伝送スピードは、音声データのサンプリング周波数の６４倍となる。サンプリング周波数は、例えば、４８ｋＨｚ、４４．１ｋＨｚ、３２ｋＨｚの中から選択される。

サブフレームのプリアンブルは、３種類のパターン（Ｘ，Ｙ，Ｚ）がある。ブロックの先頭に位置するサブフレーム（つまりチャネル１）のプリアンブルにはパターン「Ｚ」が用いられ、それ以外のチャネル１のサブフレームのプリアンブルにはパターン「Ｘ」が用いられる。また、チャネル２のサブフレームのプリアンブルにはパターン「Ｙ」が用いられる。これらプリアンブルを抽出することで各サブフレームの先頭を抽出することができ、更にプリアンブルのパターンを識別することで、サブフレームの先頭やフレームの先頭等を識別することができる。

［配信装置］
図１に戻り、配信装置２は、音声フレーム生成部２１と、第1の時刻情報取得部２２と、同期情報付加部２３と、配信部２４と、伝送装置２５と、伝送装置２６とを備える。

音声フレーム生成部２１は、音声放送のために生成された音声信号を取得し、ＡＥＳ／ＥＢＵフォーマットの音声フレームを生成する。なお、音声信号の取得先は、例えば、音声放送の番組を作成するスタジオや、録音済み番組の音声信号を記憶するサーバ等が考えられる。

第１の時刻情報取得部２２は、予め定められた標準時刻を表す時刻情報を取得する。ここでは、周知のＧＰＳ受信機を用い、時刻情報として、１秒周期のパルス信号である１秒パルス信号およびその１秒パルス信号の発生時刻を表すＧＰＳ時刻を取得する。

同期情報付加部２３は、音声フレーム生成部２１が生成した音声フレームに、第１の時刻情報取得部２２が取得した時刻情報に基づいて生成される同期情報を付加する。なお、同期情報付加部２３の詳細は後述する。

配信部２４は、同期情報付加部２３から供給される同期情報が付加された音声フレームを、複数に分配して、伝送装置２５および伝送装置２６のそれぞれに供給する。伝送装置２５は、配信部２４から供給される同期情報が付加された音声フレームを、伝送網Ａを介して送信装置３に配信する。伝送装置２６は、配信部２４から供給される同期情報が付加された音声フレームを、伝送網Ｂを介して送信装置４に配信する。

同期情報付加部２３は、図３に示すように、デジタル音声入力部２３１と、フレーム同期検出部２３２と、同期情報付加部２３３とを備える。
デジタル音声入力部２３１は、入力された音声フレームをフレーム同期検出部２３２に供給すると共に、遅延用のバッファメモリに記憶する。フレーム同期検出部２３２は、音声フレームからプリアンブルを検出することでサブフレームの先頭タイミングを検出し、更に、そのプリアンブルのパターンを識別することで、ブロックの先頭を表すブロック同期信号を同期情報付加部２３３に供給する。同期情報付加部２３３は、図４に示すように、１秒パルス信号とブロック同期信号とに基づき、ブロックの先頭が１秒パルス信号のタイミングと一致するように、デジタル音声入力部２３１のバッファメモリから音声フレームを読み出すと共に、１秒パルス信号のタイミングに一致したブロックの先頭を少なくとも含む連続した所定個のサブフレーム（図４中のハッチング部分）中のユーザデータ（Ｕ）の領域を利用して、同期情報を書き込む。もしくは、ユーザデータ（Ｕ）の領域に代えて音声フレームの音声データ領域の最下位ビットを用いて、同期情報を書き込む。そして、この同期情報が付加された音声フレームを出力する。

［送信装置］
図１に戻り、送信装置３は、配信フレーム取得部３１と、第２の時刻情報取得部３２と、遅延同期部３３と、変調送信部３４とを備える。

配信フレーム取得部３１は、伝送網Ａを介して配信装置２から配信される同期情報が付加された音声フレームを取得して、遅延同期部３３に供給する。
第２の時刻情報取得部３２は、配信装置２を構成する第１の時刻情報取得部２２と同様のものであるため、説明を省略する。なお、第２の時刻情報取得部３２は、取得した時刻情報を遅延同期部３３に供給する。

遅延同期部３３は、配信フレーム取得部３１が取得した同期情報が付加された音声フレームと、第２の時刻情報取得部３２が取得した時刻情報とに基づき、同期情報が付加されたブロックの先頭が、１秒パルス信号に対して予め設定された設定遅延時間だけ遅延するように遅延調整して音声フレームを出力する。なお、遅延同期部３３の詳細は後述する。

変調送信部３４は、音声フレームから抽出した音声信号により所定周波数の搬送波を変調し、自装置がカバーする放送エリアに向けて同期放送の放送波を送信する。
遅延同期部３３は、図５に示すように、デジタル音声入力部３３１と、フレーム同期検出部３３２と、同期情報抽出部３３３と、遅延制御部３３４とを備える。

デジタル音声入力部３３１は、入力された音声フレームをフレーム同期検出部３３２に供給すると共に、遅延用のバッファメモリに記憶する。フレーム同期検出部３３２は、プリアンブルを検出することでサブフレームの先頭タイミングを検出し、更に、そのプリアンブルのパターンを識別することで、ブロックの先頭タイミングを抽出する。同期情報抽出部３３３は、ブロックの先頭タイミングから所定個のサブフレーム中のユーザデータ（Ｕ）を監視して、配信装置２において１秒パルス信号と一致するタイミングで付加された同期情報を抽出する。以下、同期情報が抽出されたブロックを同期ブロック（図ではブロック＿Ｎで示す）という。遅延制御部３３４は、図６に示すように、１秒パルス信号が検出されると、設定遅延時間が経過するまでの間に検出された同期ブロックの先頭が、１秒パルス信号から設定遅延時間だけ遅れたタイミングと一致するように、デジタル音声入力部３３１のバッファメモリから音声フレームを読み出して出力する。

送信装置４は、配信フレーム取得部４１と、第２の時刻情報取得部４２と、遅延同期部４３と、変調送信部４４とを備える。配信フレーム取得部４１は、伝送網Ｂを介して配信装置２から配信される音声フレームを取得して遅延同期部４３に供給する。他の構成４２〜４４は、それぞれ、送信装置３の第２の時刻情報取得部３２、遅延同期部３３、変調送信部３４と同様の構成を有しているため、説明を省略する。

［動作］
同期放送システム１において、配信装置２では、同期情報は、１秒パルス信号と同じタイミングで書き込まれる。しかし、送信装置３、４で受信される音声フレームは、配信装置２から送信装置３、４に至る経路の伝送遅延分だけ１秒パルス信号から遅れたタイミングで配信される。送信装置３、４では、伝送網Ａないし伝送網Ｂによる経路遅延時間がまちまちであり、必ずしも一定時間遅延するとは限らず、使用される伝送経路に応じて経路遅延時間も動的に変化することが考えられる。つまり、経路遅延時間は、送信装置毎に伝送網に応じて異なったものとなる。但し、いずれの送信装置３、４も、経路遅延時間の大きさに関わらず、基準となる１秒パルス信号から設定遅延時間だけ遅延したタイミングで同期ブロックを出力するように遅延調整を行う。これにより、各送信装置からは同じタイミングで同期放送の放送波が送信されることになる。

［効果］
以上説明したように同期放送システム１によれば、配信装置２や送信装置３、４以外の特別な施設を設けたり、音声フレーム以外の特別な信号を送信したりすることなく、簡易な構成で、配信装置２から配信された音声フレーム、ひいては同期放送に使用する音声信号を、各送信装置３、４間で同期させることができる。

［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得る。

（１）上記実施形態では、音声フレームとして、ＡＥＳ／ＥＢＵフォーマットを採用しているが、これに限るものではなく、音声フレームのフレーム期間の整数倍が１秒パルス信号の周期と一致し、且つ、同期情報を付加できる構造を有するフォーマットであればよい。

（２）上記実施形態では、音声フレームのユーザデータ領域を用いて、同期情報を付加しているがこれに限るものではない。例えば、ユーザデータ領域の代わりに音声データ領域のＬＳＢ（最下位ビット）を用いる等してもよい。即ち、ＬＳＢであれば、音声信号の波形を大きく変化させてしまうことがないため、視聴者に違和感を与えることなく同期情報を付加することができる。

（３）上記実施形態では、同期情報は、同期ブロックの存在を示すだけであるが、ＧＰＳ時刻を示すようにしてもよい。この場合、設定遅延時間が、１秒パルス信号の周期より長い場合でも、同期情報のＧＰＳ時刻と、第２の時刻情報取得部４２で得られる１秒パルス信号のＧＰＳ時刻とを比較することで、タイミング調整の基準とすべき１秒パルス信号を特定することができる。また、時刻情報としてＧＰＳ時刻を使用した構成例を示したが、例えばＧＰＳ衛星からの信号を受信して生成されるＧＰＳ時刻だけでなく、準天頂衛星などの衛星からの信号を受信して生成される時刻情報や、電波時計などに利用される日本標準時の時刻情報を送出する長波を用いた標準電波などを受信して生成される時刻情報を使用しても同様の効果を得ることができる。

（４）上記実施形態における一つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分散させたり、複数の構成要素が有する機能を一つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加または置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。

（５）本発明は、上述した同期放送システム、配信装置、送信装置の他、当該配信装置の要部である同期情報付加部の構成を備えた装置、送信装置の要部である遅延同期部の構成を備えた装置など、種々の形態で実現することもできる。

１…同期放送システム ２…配信装置 ３、４…送信装置 ２１…音声フレーム生成部 ２２…第１の時刻情報取得部 ３２、４２…第２の時刻情報取得部 ２３…同期情報付加部 ２４…配信部 ２５、２６…伝送装置 ３１、４１…配信フレーム取得部 ３３、４３…遅延同期部 ３４、４４…変調送信部 ２３１、３３１…デジタル音声入力部 ２３２、３３２…フレーム同期検出部 ２３３…同期情報付加部 ３３３…同期情報抽出部 ３３４…遅延制御部

Claims (8)

1. デジタル化された音声信号を予め規定された音声フレームを用いて配信する配信装置（２）と、
   前記配信装置から配信された前記音声フレームを受信し、該音声フレームから抽出される音声信号を、同一周波数の電波を用いて同期放送する複数の送信装置（３、４）と、
   を備え、
   前記配信装置は、
   予め定められた標準時刻を表す時刻情報を取得し、前記音声フレームの周期の整数倍かつ前記時刻情報により特定される一定周期のタイミングを指定タイミングとして、該指定タイミング毎に、予め指定された同期情報を前記音声フレームに付加して配信し、
   前記送信装置は、
   受信した音声フレームをバッファメモリに記憶すると共に、前記配信装置にて取得されるものと同じ時刻情報を取得し、前記バッファメモリに記憶された音声フレームに付加されている前記同期情報を読み出すタイミングが、前記時刻情報により特定される前記指定タイミングから、前記配信装置から前記送信装置への配信の過程で発生し得る遅延の最大値以上に設定された設定遅延時間だけ遅れたタイミングと一致するように、前記バッファメモリから読み出した前記音声フレームを前記同期放送に用いること
   を特徴とする同期放送システム。
2. 前記音声フレームは、ＡＥＳ／ＥＢＵ規格のフォーマットを有することを特徴とする請求項１に記載の同期放送システム。
3. 前記同期情報は、前記音声フレームのユーザデータ領域を用いて付加されることを特徴とする請求項２に記載の同期放送システム。
4. 前記同期情報は、前記音声フレームの音声データ領域の最下位ビットを用いて付加されることを特徴とする請求項２に記載の同期放送システム。
5. 前記同期情報は、前記指定タイミングの時刻を表す複数ビットの情報であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の同期放送システム。
6. 前記指定タイミングの周期は、前記設定遅延時間より長く設定され、
   前記同期情報は、前記指定タイミングで配信されたことを表す少なくとも１ビットの情報であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の同期放送システム。
7. 前記時刻情報は、ＧＰＳ受信機から得られる１秒パルス信号および該１秒パルス信号の発生時刻を表すＧＰＳ時刻からなることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の同期放送システム。
8. デジタル化された音声信号を、予め規定された音声フレームを用いて配信し、前記音声フレームの周期の整数倍かつ予め定められた標準時刻を表す時刻情報により特定される一定周期のタイミングを指定タイミングとして、該指定タイミング毎に、予め指定された同期情報を付加して前記音声フレームを配信する配信装置（２）から、前記音声フレームの配信を受けて同期放送する送信装置であって、
   前記配信装置から配信される前記音声フレームを取得する配信フレーム取得部（３１、４１）と、
   前記配信装置で使用されるものと同じ時刻情報を取得する第２の時刻情報取得部（３２、４２）と、
   前記配信フレーム取得部にて取得された音声フレームをバッファメモリに記憶し、前記バッファメモリに記憶された音声フレームに付加されている前記同期情報を読み出すタイミングが、前記第２の時刻情報取得部にて取得された時刻情報により特定される前記指定タイミングから、前記配信装置から前記送信装置への配信の過程で発生し得る遅延の最大値以上に設定された設定遅延時間だけ遅れたタイミングと一致するように、前記バッファメモリから前記音声フレームを読み出す遅延同期部（３３、４３）と、
   前記遅延同期部から読み出された音声フレームに基づいて同期放送用の電波を送信する変調送信部（３４、４４）と、
   を備えることを特徴とする送信装置。