JP6434783B2 - 光多重型中継システム - Google Patents

Description

本発明は、移動局から受信した放送波を各中継局が光信号に変換し、その光信号を光回線を介して復調ユニットに送信する光信号中継システムに関し、特にＭＩＭＯ技術と波長多重光伝送を用いた光多重型中継システム関する。

マラソンや駅伝、トライアスロン、自転車ロードレース等の長距離競技の実況放送では、移動中継車や移動中継バイク、撮影機材を搭載したヘリコプターなどの移動局と、競技路の周辺に設置された複数の中継局とを利用し、競技をリアルタイムに放送する生放送が行われる。実況放送では、移動中継車に搭載されたテレビジョンカメラや移動中継バイクに乗車したカメラマンが保持するテレビジョンカメラによって疾走する走者や自転車を撮影し、その映像を放送波として各中継局に送信する。各中継局では、たとえば、各移動中継車や各移動中継バイクから受信した放送波をマイクロ波によるアナログ伝送方式によってテレビ局すなわち放送局に送信する。従来技術としては、各中継局の受信機が受信状態判定手段を有し、中継局の受信状態を別回線でテレビ局に伝送する中継システムが特許文献１に記載され、複数の中継局を経由する各電波伝送経路での電波の伝送時間の相違が位置検出手段の検出結果に応じて補正される中継システムが特許文献２に記載されている。

マイクロ波によるアナログ伝送方式によって放送波をテレビ局に送信する場合、各中継局からテレビ局に送信する放送波の送信距離が長いと、放送波の信号レベルが低下し、明確な映像がテレビ局に届かず、テレビ局から映像を放送することができない場合がある。また、雷撃や他の電磁波によって不要なノイズが発生し、実況中の映像が乱れる場合がある。そのような事態を回避するため、中継局において受信した放送波を光信号に変換してその光信号を光回線を介してテレビジョン放送室に送信し、テレビジョン放送室は、中継局から送信された光信号を放送波に変換する光伝送方式を用いた光信号中継システムが採用されている。

特開２００５−５１７５５号公報 特開２００８−２３６２４４号公報

上記のような中継システムにおいては、通信に使用可能な周波数帯域は限られており、映像信号などの品質の向上や移動局の数が増加すると必要な通信容量が増加するため通常の周波数多重方式では限界が生ずる。近年、無線通信の分野では、同じ周波数帯域を使用して通信容量を増やすことができるＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）技術が注目されている。この方式では、送信側では同一の周波数帯の信号を複数の送信アンテナで送信し、受信側で同様に複数の受信アンテナで上記の複数の送信アンテナからの信号を独立に受信し、それらを信号処理することによって送信アンテナに対応した信号を分離して受信できるので、通信容量を増やすことができる。

しかし、本願の目的とする光信号中継システムにおいてこのＭＩＭＯ技術を利用する場合、中継局でそのＭＩＭＯ信号の分離の処理を行ってから復調ユニットに送信すると各中継局での回路構成が複雑となり、また、復調ユニットではすべての中継局からの信号が必要とは限らないので各中継局でＭＩＭＯ信号の分離の処理を行うのは効率的ではない。そこで必要な中継局からの信号のみ選択される復調ユニット以降においてＭＩＭＯ信号の分離の処理を行うのが望ましく、復調ユニットへは中継局の複数の受信アンテナで受信した受信アンテナごとの信号をそのまま送信することが必要となる。また、ＭＩＭＯ技術を使用する場合でも、ＭＩＭＯ技術を使用しない従来の光信号中継システムの技術や設備を有効に利用できることが望まれる。さらに送受信アンテナの数を増やしてさらに通信容量を増やす場合にも柔軟に対応できることが望ましい。従来の光信号中継システムでは上記の要求を満たすことは難しい。

本発明の目的は、上記課題を解決し、ＭＩＭＯ技術の適用が容易な光伝送方式による光多重型中継システムを提供することにある。

上記課題を解決するため、第１の観点では、本発明による光多重型中継システムは、実況放送に使用する複数の移動局と、それらの移動局の移動経路の周辺に設置されて各移動局から送信された放送波を受信する複数の中継局と、それらの中継局から送信された信号を受信する復調ユニットとを備え、前記中継局は前記移動局から受信した放送波に対して信号処理を行った後、それを光信号に変換し、その光信号を光回線を介して前記復調ユニットに送信する光信号中継システムにおいて、前記移動局は同一の周波数帯の信号を送信するための複数の送信アンテナを有し、前記中継局は前記複数の送信アンテナからの信号を受信するための複数の受信アンテナを有することにより前記移動局と前記中継局間はＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）技術を用いて信号伝送を行い、前記中継局は、前記放送波を前記信号処理を行った後、前記受信アンテナごとに異なる波長を有する光信号に変換するＥ／Ｏ変換手段と、それらの光信号を合波して波長多重光信号とする波長合成手段とを有し、その波長多重光信号を前記復調ユニットに送信することを特徴とする。

上記のように、移動局と中継局はＭＩＭＯ技術を用いるためにそれぞれ複数の送信または受信アンテナを有し、中継局では各受信アンテナで受信した放送波はそれぞれ従来の光信号中継システムと同様な信号処理を行った後、それらの受信アンテナごとに対応した互いに異なる波長の光信号に変換する。それらの光信号は合波して波長多重光信号として復調ユニットに送信する。これにより、復調ユニットでは必要な中継局からの波長多重光信号のみを選択し、その波長多重光信号を分波することによりその中継局での受信アンテナごとの光信号として取り出すことができ、復調ユニット以降においてＭＩＭＯ信号の分離の処理を行うことができる。アンテナごとの複数の放送波が信号処理されることと、それらが異なる波長の光信号に変換されたのち合波されることを除けば、中継局における信号処理は従来の光信号中継システムの信号処理と同様であるので、従来の技術や設備を有効に利用でき、さらに送受信アンテナの数を増やして通信容量を増やす場合には信号処理回路の数と光信号の波長の数を増加することで柔軟に対応できる。なお、本発明において、放送波とは放送電波信号またはその放送電波信号をアンテナで受信して得られる電気信号を指すものとする。

第２の観点では、本発明は、前記第１の観点の光多重型中継システムにおいて、前記放送波は周波数多重された第１〜第ｎチャンネル（ここでｎは２以上の整数）の信号を有し、前記信号処理は、前記移動局から送信された放送波を第１〜第ｎの伝送路に分配する第１分配手段と、前記第１〜第ｎの伝送路をそれぞれ前記第１〜第ｎチャンネルの信号に対応させ、前記放送波を各伝送路に対応するチャンネルごとに前記放送波の周波数よりも低い各チャンネル共通の同一の中間周波数に変更する周波数第１変更手段と、前記第１〜第ｎチャンネルの各中間周波数信号から不要な周波数成分を減衰させて必要な周波数成分を抽出する必要周波数抽出手段と、その抽出された第１〜第ｎチャンネルの中間周波数信号のレベルを一定にするレベル調整手段と、そのレベル調整された第１〜第ｎチャンネルの中間周波数信号を前記放送波と同一の周波数の光伝送用周波数に変更する周波数第２変更手段と、その光伝送用周波数に変更した第１〜第ｎチャンネルの光伝送用周波数信号を合成する第１合成手段とを有することを特徴とする。

光伝送方式を採用した光信号中継システムであっても、移動中継車や移動中継バイクを利用して走者や自転車を撮影するときに、中継車や中継バイクと各中継局との離間距離によって放送電波のレベルすなわち電界強度が変わるとともに、放送波に不要な周波数の各種の妨害波が進入し、受信した放送波に歪みが発生する場合がある。放送波に歪みが発生すると、映像の画質が低下して競技の実況放送において明確な映像を放送することができない。

放送波のように周波数が高い状態で妨害波等の不要な周波数成分を除去しつつ必要な周波数成分のみを抽出することは困難であるが、本観点の発明のように、各中継局が受信した第１〜第ｎチャンネルの放送波の周波数をそれよりも低い中間周波数に変更した後、その第１〜第ｎチャンネルの中間周波数信号から妨害波等の不要な周波数成分を除去して必要な中間周波数成分のみを抽出する場合、周波数が高い状態で不要な周波数を除去しつつ必要な周波数のみを抽出する場合と比較して、不要な周波数成分を確実に除去することができるとともに、必要な中間周波数成分のみを確実に抽出することができる。これにより妨害波等の不要な周波数成分を確実に除去することができるので、放送波のＤＵ比（Desired to Undesired Signal Raitio）を大きくすることができるとともに、実況放送中に復調ユニットで受信する信号の歪みの発生を防ぐことができ、放送局において明瞭な映像を放送することができる。また、第１〜第ｎチャンネルの中間周波数信号のレベルを一定にすることにより、各チャンネルごとのレベルのバラツキがない信号を復調ユニットに送信することができる。光信号は雷撃や他の電磁波の影響を受けることはなく、伝送中における光信号の劣化は少ないので、各中継局が受信した放送波と略同一のレベルの画質等を有する高品質の信号を復調ユニットに送信することができる。また、各チャンネル共通の同一の中間周波数とすることにより、フィルタなどの電気部品を各チャンネルで共通化することができ、装置の製造コストの低減が可能となる。
なお、本発明において、放送波の周波数帯の一例としては、１．２〜２．３７ＧＨｚの範囲、放送波の周波数を変換する各チャンネル共通の同一の中間周波数の例としては１０〜２００ＭＨｚの範囲がある。

第３の観点では、本発明は、前記第２の観点の光多重型中継システムにおいて、前記中継局は、受信可能な周波数帯域が異なる複数の受信アンテナ群（ここでＭＩＭＯ技術に必要な同一の受信可能な周波数帯域を有する複数の受信アンテナを１つの群とする）と、それぞれの周波数帯域に対応した複数の受信回路と、それらの受信回路と前記信号処理を行うための電気回路との間を切り替える信号切替器とを有することを特徴とする。
光信号中継システムにおいては、中継対象となるスポーツイベント等によって放送波に使用する周波数帯域が異なる場合がある。本観点の発明では、各中継局に予めそれらの複数の周波数帯域に対応した受信回路と、それらの受信回路と信号処理回路とを切替える信号切替器とを備えておくことによって、同じ中継局を使用して多様なスポーツイベント等にも対応可能となる。なお、複数の周波数帯域の一例としては１．２ＧＨｚ帯と２．３ＧＨｚ帯がある。また、信号処理回路において、上記の信号切替器と同期して高周波信号に含まれる余分な高調波やノイズ等を除去するためのフィルタを切替える切替器などを備えてもよい。

第４の観点では、本発明は、前記第２または第３の観点の光多重型中継システムにおいて、前記復調ユニットは、前記中継局から光伝送された前記波長多重光信号を前記受信アンテナごとの光信号に分離する波長分離手段と、その分離された光信号を電気信号に変換し受信放送波とするＯ／Ｅ変換手段と、その受信放送波を第１〜第ｎの伝送路に分配する第２分配手段と、前記第１〜第ｎの伝送路をそれぞれ前記第１〜第ｎチャンネルの信号に対応させ、前記受信放送波を各伝送路に対応するチャンネルごとに前記受信放送波の周波数よりも低い各チャンネル共通の同一の受信中間周波数に変更する周波数第３変更手段と、その第１〜第ｎチャンネルの受信中間周波数信号を中継用の放送受信機に送出する放送波送信手段とを含むことを特徴とする。

本観点の発明においては、復調ユニットが各中継局から送信された波長多重光信号を受信アンテナごとの光信号に分離してＯ／Ｅ変換することにより中継局で受信した放送波と同じ信号成分をもつ受信放送波に変換し、その後、各チャンネルごとに分離した第１〜第ｎチャンネルの信号を各チャンネル共通の同一の受信中間周波数信号に変換する。この信号は、各中継局において妨害波等の不要な周波数成分が除去されており、その信号を中継用の放送受信機、一般的にはＦＰＵ(Field Pickup Unit)受信機に入力するので、放送においてはＤＵ比の影響が少なく良好な画質の映像を放送することができ、視聴者に明確かつ見易い映像を提供することができる。また、上記信号は各中継局において各チャンネルにおいて一定レベルにされているので、一定のレベルにある信号をＦＰＵ受信機に入力することができ、視聴者に一定レベルの映像を提供することができる。

第５の観点では、本発明は、前記第４の観点の光多重型中継システムにおいて、前記中継局は、前記必要周波数抽出手段により抽出された第１〜第ｎチャンネルの中間周波数信号の一部をそれぞれ分離する信号分離手段と、その分離されたそれぞれの信号レベルを検出する信号レベル検出手段と、その検出した第１〜第ｎチェンネルの信号レベルをアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、その変換した第１〜第ｎチャンネルのデジタル信号を１つのシリアル信号に変換するパラレル／シリアル信号変換手段と、搬送波を前記シリアル信号を用いて変調しデジタル変調信号とするデジタル変調手段と、そのデジタル変調信号と前記光伝送用周波数信号とを合成してレベル合成信号とする第２合成手段とを含み、前記Ｅ／Ｏ変換手段は前記レベル合成信号を前記受信アンテナごとの光信号に変換した後、前記波長合成手段により波長多重光信号とし、前記復調ユニットは、前記波長多重光信号を前記波長分離手段によって前記受信アンテナごとの光信号に分離した後、前記Ｏ／Ｅ変換手段によって前記レベル合成信号に変換し、そのレベル合成信号から前記デジタル変調信号を分離して取り出すレベル信号分離手段と、そのデジタル変調信号に基づいて前記第１〜第ｎチャンネルの中間周波数信号の信号レベルを表示するレベル表示手段とを有することを特徴とする。

本観点の発明においては、各中継局で受信した放送波の各チャンネルごとの受信信号レベルを各チャンネルごとの信号に分離された中間周波数信号から取り出し、その信号レベルをデジタル信号に変換し、さらにシリアル変換して搬送波に乗せ、各チャンネルの信号からなる光伝送用周波数信号と重畳して復調ユニットに送信し、復調ユニットでは信号レベル情報を含む信号を分離して取り出して各チャンネルの受信信号レベルを表示するものである。
実況放送においては移動局と各中継局との離間距離によって放送波のレベルが変わるが、本観点の発明においてはそれらの放送波のレベルを表示することで、各中継局で受信した各移動局からの各チャンネルごとの放送波のレベルを知ることができ、良好なレベルの放送波を選択してその放送波をＦＰＵ受信機に入力することができる。これにより、放送中継において良好かつ明瞭な画質の映像を放送することができる。

第６の観点では、本発明は、前記第２乃至第４の観点の光多重型中継システムにおいて、前記復調ユニットは、前記複数の中継局から光伝送され入力するＮ個の前記波長多重光信号の中から任意のＭ個（ここでＮ、Ｍは２以上の整数であってＮ≧Ｍ）の波長多重光信号を選択する放送波選択手段を有することを特徴とする。このように復調ユニットが各中継局から送られた複数（Ｎ個）の波長多重光信号の中から任意のＭ個の波長多重光信号を選択する機能を有することにより、各中継局から送信されたすべての信号を復調するのではなく、良好な画質等を有する高品質な信号のみを選択して復調することができ、すべての信号を復調しその後信号を選択する場合に比べて、より効率的に復調ユニットを構成し、運用できる。

第７の観点では、本発明は、前記第第５の観点の光多重型中継システムにおいて、前記復調ユニットは、前記複数の中継局から光伝送され入力するＮ個の前記波長多重光信号の中から任意のＭ個（ここでＮ、Ｍは２以上の整数であってＮ≧Ｍ）の波長多重光信号を選択する放送波選択手段を有することを特徴とする。本観点の発明も復調ユニットは各中継局から送られた複数（Ｎ個）の波長多重光信号の中から任意のＭ個の波長多重光信号を選択する機能を有し、さらに復調ユニットは信号レベル情報を含む信号を分離して取り出して各チャンネルの受信信号レベルを表示する手段を有している。これにより、復調ユニットを操作する操作者は表示された受信信号レベルを見て中継局からの信号を選択することができる。

第８の観点では、本発明は、前記第７の観点の光多重型中継システムにおいて、前記放送波選択手段は、前記レベル表示手段によって表示される前記信号レベルに依存して前記Ｍ個の波長多重光信号を選択する手段を有することを特徴とする。これにより、例えば、復調ユニットに異なる複数の中継局から同じ移動局からの受信信号が送られた場合、それらの信号レベルの比較手段を設けて、受信信号レベルの最も大きい中継局からの信号を自動的に選択するように設定することができる。

上記のように、本発明により、ＭＩＭＯ技術の適用が容易な光伝送方式による光多重型中継システムが得られる。

実施例１に係る光多重型中継システムのブロック構成図。 実施例１の光多重型中継システムの具体的な配置構成の一例を示す概略構成図。 移動中継車と中継局、復調ユニットとの間の放送波および受信信号の伝送の一例を示す図。 陸上競技場内に施設されたテレビジョン放送室のモニタールームの一例を模式的に示す図。 実施例２に係る光多重型中継システムに使用される中継局の信号処理回路のブロック構成図。 実施例３に係る光多重型中継システムに使用される中継局のブロック構成図。 実施例４に係る光多重型中継システムに使用される復調ユニットのブロック構成図。 実施例５に係る光多重型中継システムに使用される中継局の信号処理回路のブロック構成図。 実施例５に係る光多重型中継システムに使用される復調ユニットのブロック構成図。 実施例６に係る光多重型中継システムに使用される復調ユニットのブロック構成図。 実施例６に使用する光スイッチの構成の一例を示すブロック構成図。

以下、図面を参照して本発明の光多重型中継システムを実施例により詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一符号を付し、その重複した説明を省略する。

図１は実施例１に係る光多重型中継システムのブロック構成図である。本実施例の光多重型中継システム１０は、実況放送に使用する複数の移動局１１と、それらの移動局の移動経路の周辺に設置されて各移動局から送信された放送波を受信する複数の中継局１３と、それらの中継局１３から送信された信号を受信する復調ユニット１４とを備えている。移動局１１はそれぞれ同一の周波数帯の信号を送信するための２つの送信アンテナ５ａ、５ｂを有し、中継局１３は各移動局の送信アンテナ５ａ、５ｂからの信号を受信するための２つの受信アンテナ６ａ、６ｂを有することにより移動局１１と中継局１３間はＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）技術を用いて信号伝送を行う。中継局１３はそれぞれの移動局からの放送波を受信アンテナ５ａ、５ｂにそれぞれ対応した受信回路７ａ、７ｂにより受信し、それぞれ信号処理回路８ａ、８ｂにより信号処理を行った後、それらをそれぞれＥ／Ｏ変換手段であるＥ／Ｏ変換装置９ａ、９ｂにより受信アンテナ５ａ、５ｂごとに異なる波長を有する光信号に変換し、それらの光信号を波長合成手段である合波器６０により合波して波長多重光信号とする。その波長多重光信号を光ファイバケーブからなる光回線１９により復調ユニット１４に送信する。

ここで、ＭＩＭＯ技術に使用する各移動局の送信アンテナの数、各中継局の受信アンテナの数はより多くの通信容量を得るために３個以上であってもよい。また、移動局や中継局の数も中継放送の目的に応じて任意に設定することができる。各中継局の信号処理回路８ａ、８ｂにおける信号処理の内容は、不要な信号やノイズの除去、受信した信号レベルの調整、信号の周波数変換など、目的に応じて様々な信号処理を行ってもよい。また、受信アンテナ５ａ、５ｂに接続される受信回路７ａ、７ｂは増幅器などである。
本実施例においては、中継局１３でＭＩＭＯ信号の分離の処理を行うのではなく、復調ユニット１４へ中継局１３の受信アンテナ６ａ、６ｂで受信した受信アンテナごとの信号をそれぞれ信号処理を行った後、異なる波長の光信号にして送信する。すなわち、ＭＩＭＯ信号の空間的な分離情報を含んだ受信アンテナごとの信号をそのまま送信し、復調ユニット以降においてＭＩＭＯ信号の分離の処理を行う。

図２は本実施例の光多重型中継システムの具体的な配置構成の一例を示す概略構成図である。本実施例の光多重型中継システム１０は、マラソンや駅伝等の陸上競技の長距離種目、トライアスロン等の耐久レース、自転車レースや公道バイクレース等のロードレースの実況放送においてそれらの各競技をリアルタイムに放送する生放送に利用される。図２は、マラソン競技の実況放送を例として配置構成の一例を示している。図２において、実況放送に移動局として使用するテレビジョン放送用の複数台の移動中継車１１Ａ，１１Ｂと、移動局の移動経路であるマラソンコース１２の周辺に設置された複数の中継局１３と、陸上競技場１５内に施設された復調ユニット１４とから構成されている。図２においては光回線は省略している。図３は移動中継車と中継局、復調ユニットとの間の放送波および受信信号の伝送の一例を示す図である。復調ユニット１４は、陸上競技場１５内のテレビジョン放送室に設置されている。テレビジョン放送室には、モニタールームが設けられている。図４は、陸上競技場内に施設されたテレビジョン放送室のモニタールームの一例を模式的に示す図である。

図２では、２台の移動中継車１１Ａ，１１Ｂを図示しているが、移動中継車１１Ａ，１１Ｂの他に、カメラマンを乗せた複数台の移動中継バイクや撮影機材を搭載したヘリコプター、撮影機材を搭載したモーターボートを移動局とすることもできる。また、移動中継車の台数を２台に制限するものではなく、３台以上の移動中継車を利用することもできる。また、中継局１３の数も図示した数に制限されるものではない。

移動中継車１１Ａ，１１Ｂには、車体後部にテレビジョンカメラや集音マイクが設置されているとともに、実況席が作られている。移動中継車１１Ａ，１１Ｂは、陸上競技場のマラソンゲートを通過したマラソンランナー１８がマラソンコース１２に出ると、そのランナー１８の前方に位置して、疾走するランナー１８とともにマラソンコース１２を走行しつつ、テレビジョンカメラによってレース中のランナー１８を撮影するとともに集音マイクによって音声を集める。移動中継車１１Ａ，１１Ｂは、テレビジョンカメラによって撮影した映像や音声を無線電波である放送波として中継局１３に送信する。このとき、移動中継車１１Ａ，１１Ｂからは２つの送信アンテナ５ａ、５ｂにより同じ周波数帯の独立した信号が各中継局１３に送信される。各中継局１３では２つの受信アンテナ６ａ、６ｂによって受信された放送波が、上述のように独立に信号処理される。放送波としては、例えば、１．２〜２．３７ＧＨｚの周波数帯域の電波が使用される。

中継局１３は、マラソンレースの少なくとも前日までにマラソンコース１２の周辺に設置される。中継局１３は、移動中継車１１Ａ，１１Ｂから送信された放送波を受信し、受信した放送波を受信アンテナごとに信号処理し、それぞれ異なる波長で光信号に変換し、それらの光信号を合波して波長多重光信号として復調ユニット１４に送信する。中継局１３から復調ユニット１４への波長多重光信号の送信は、光回線１９を利用して行われる。復調ユニット１４は、各中継局１３から送信された波長多重光信号を波長分離して各中継局での受信アンテナごとの光信号に戻し、その後、電気信号への変換、信号処理などを行い、ＦＰＵ受信機（図示せず）に送信する。

図４において、テレビジョン放送室１６のモニタールーム１７には、複数台のモニター２０ａ〜２０ｐと複数のレベルゲージ２１ａ〜２１ｐなどが設置されている。テレビジョン放送室１６の各スタッフは、それらのモニター２０ａ〜２０ｐやそれらのレベルゲージ２１ａ〜２１ｐを確認しつつ、信号切替器や光スイッチなどを利用して放送チャンネルの切替を行う。

図５は実施例２に係る光多重型中継システムに使用される中継局の信号処理回路のブロック構成図である。図５における信号処理回路７０は、図１における信号処理回路８ａまたは８ｂの部分の構成を示している。本実施例の光多重型中継システムの全体の基本的な構成は実施例１と同様である。また、本実施例の光多重型中継システムにおいては、放送波は周波数多重された第１〜第４チャンネルからなる４チャンネルの信号を有している。第１〜第４チャンネルの放送波の中心周波数の一例は、第１チャンネルが１２４１ＭＨｚ、第２チャンネルが１２５２ＭＨｚ、第３チャンネルが１２５９ＭＨｚ、第４チャンネルが１２７０ＭＨｚである。図５に示すように、本実施例の光多重型中継システムの信号処理回路７０は、分配器２３と、第１〜第４チャンネルにそれぞれ対応した、４つのダウンコンバータ２４と、４つのバンドパスフィルタ２５と、４つのＡＧＣ装置２６と、４つのアップコンバータ２７とを有し、さらに合成器２８を有している。合波器２８からの出力はＥ／Ｏ変換装置９ａまたは９ｂに入力される。

本実施例における信号処理では、先ず、移動局１１から送信され受信アンテナ６ａ、受信回路７ａまたは受信アンテナ６ｂ、受信回路７ｂで受信した放送波信号を第１分配手段である分配器２３により４つの伝送路３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄに分配する。これらの伝送路としては同軸ケーブルを用いることができる。次に、伝送路３０ａ〜３０ｄをそれぞれ第１〜第４チャンネルの信号に対応させ、放送波信号を周波数第１変更手段である４つのダウンコンバータ２４により各伝送路に対応するチャンネルごとにその信号周波数を放送波の周波数よりも低い各チャンネル共通の同一の中間周波数に変更する。この場合の中間周波数としては、１０〜２００ＭＨｚの間のいずれかの周波数が望ましい。例えばこの中間周波数として１５０ＭＨｚを選択することができる。

次に、必要周波数抽出手段としてバンドパスフィルタ２５を用い、第１〜第４チャンネルの各中間周波数信号から不要な周波数成分を減衰させて必要な周波数成分を抽出する。この場合の不要な周波数成分の減衰量としては、４０〜８０ｄＢが望ましい。これらのバンドパスフィルタとしては小型、低コストで優れた減衰特性を有するＳＡＷ（弾性表面波）フィルタを用いることができる。本実施例においては各チャンネルの中間周波数は共通の同一の周波数であるので、バンドパスフィルタ２５として４つとも同一特性のＳＡＷフィルタを用いることができ、さらに装置のコストを低減することができる。このように、不要な周波数のレベルを４０〜８０ｄＢの範囲で減衰させることにより、中間周波数信号から不要な周波数成分を確実に除去することができ、必要な中間周波数信号のみを抽出することができる。

次にレベル調整手段としてオートゲインコントロール機能を有するＡＧＣ装置２６を用い、抽出された第１〜第４チャンネルの中間周波数信号のレベルを一定にする。すなわち、各チャンネルの中間周波数信号の強度が設定レベルより小さい場合は増幅し、設定レベルより大きい場合は減衰させる。さらに、周波数第２変更手段としてアップコンバータ２７により、レベル調整された第１〜第４チャンネルの中間周波数信号を各チャンネルごとに放送波と同一の周波数の光伝送用周波数に変更する。放送波の周波数が前述の具体例の場合には、光伝送用周波数は、第１チャンネルが１２４１ＭＨｚ、第２チャンネルが１２５２ＭＨｚ、第３チャンネルが１２５９ＭＨｚ、第４チャンネルが１２７０ＭＨｚである。次に、第１合成手段として合成器２８により光伝送用周波数に変更した第１〜第４チャンネルの光伝送用周波数信号を合成する。この合成された信号がＥ／Ｏ変換機９ａまたは９ｂに送られて光信号に変換される。

以上のように、本実施例の光多重型中継システムでは中間周波数信号から不要な周波数成分を確実に除去することができるので放送波のＤＵ比を大きくすることができるとともに、実況放送中に復調ユニットで受信する信号の歪みの発生を防ぐことができ、放送局において明瞭な映像を放送することができる。また、各チャンネルの中間周波数信号のレベルを一定にすることにより、各チャンネルごとのレベルのバラツキがない信号を復調ユニットに送信することができる。

なお、本実施例では、中継局で受信する放送波のチャンネル数は４であるが、チャンネル数はそれより多くてもよい。この場合、分配器２３の代わりにチャンネル数と同じ数の伝送路に分配する分配器を使用し、各伝送路にそれぞれダウンコンバータ、バンドパスフィルタ、ＡＧＣ装置、アップコンバータを配置する。例えば、放送波が第１〜第８チャンネルからなる場合、分配器により８つの伝送路に受信信号を分配し、８つのダウンコンバータ、８つのバンドパスフィルタ、８つのＡＧＣ装置、８つのアップコンバータが設置される。

図６は実施例３に係る光多重型中継システムに使用される中継局のブロック構成図である。図６に示すように、本実施例の中継局６１は、受信可能な周波数帯域が異なる２つの受信アンテナ群６２、６３を備えている。受信アンテナ群６２は周波数１．２ＧＨｚ帯の放送波を受信するアンテナ群であり、受信アンテナ６２ａと６２ｂにより構成される。受信アンテナ群６３は周波数２．３ＧＨｚ帯の放送波を受信するアンテナ群であり、受信アンテナ６３ａと６３ｂにより構成される。ここで、受信アンテナ６２ａと６２ｂおよび受信アンテナ６３ａと６３ｂはそれぞれＭＩＭＯ技術に必要な同一の受信可能な周波数帯域を有する２つの受信アンテナである。また、周波数１．２ＧＨｚ帯の放送波に対応した受信回路６４と周波数２．３ＧＨｚ帯の放送波に対応した受信回路６５とを備え、それらの受信回路と信号処理を行うための信号処理回路６６との間を切り替える信号切替器６７ａ、６７ｂとを備えている。

上記以外の部分において、本実施例の光多重型中継システムの全体の基本的な構成は実施例２と同様である。但し、本実施例の光多重型中継システムにおいては、１．２ＧＨｚ帯において周波数多重された第１、第２チャンネルからなる２チャンネルの信号と２．３ＧＨｚ帯において周波数多重された第３、第４チャンネルからなる２チャンネルの信号を有する放送波を用いる。第１〜第４チャンネルの放送波の中心周波数の一例は、第１チャンネルが１２５２ＭＨｚ、第２チャンネルが１２７０ＭＨｚ、第３チャンネルが２３４１ＭＨｚ、第４チャンネルが２３５９ＭＨｚである。本実施例の光多重型中継システムにおいては、中継放送の目的に応じて、第１および第２チャンネルの信号を受信して中継するか、または第３および第４チャンネルの信号を受信して中継するかを選択し、信号切替器６７ａ、６７ｂにより処理すべきチャンネルの信号を信号処理回路６６に接続する。なお、信号切替器６７ａ、６７ｂは同期して動作する。

図６に示すように、本実施例の光多重型中継システムの信号処理回路６６は、実施例２の信号処理回路７０と同様な機能を有し、分配器２３と、第１〜第４チャンネルにそれぞれ対応した、４つのダウンコンバータ２４と、４つのバンドパスフィルタ２５と、４つのＡＧＣ装置２６と、４つのアップコンバータ２７とを有し、さらに合成器２８を有している。合波器２８からの出力はＥ／Ｏ変換装置２９に入力される。これにより、中間周波数信号から不要な周波数成分を確実に除去することにより放送波のＤＵ比を大きくし、実況放送中に復調ユニットで受信する信号の歪みの発生を防ぐことができ、また、各チャンネルの中間周波数信号のレベルを一定にすることにより、各チャンネルごとのレベルのバラツキがない信号を復調ユニットに送信することができることなど、実施例２と同様な利点を有する。

なお、信号処理回路において、高周波信号に含まれる余分な高調波やノイズ等を除去するためのフィルタなどの使用する周波数帯域に応じた特性を有する部品を備える場合、信号切替器６７ａ、６７ｂと同期して、１．２ＧＨｚ帯用部品と２．３ＧＨｚ用部品とを切替える切替器などを備えてもよい。

図７は実施例４に係る光多重型中継システムに使用される復調ユニットのブロック構成図である。図７に示すように、本実施例の復調ユニット８０は、各中継局１３から光回線１９を通して光伝送された波長多重光信号を受信アンテナごとの光信号に分離する波長分離手段である分波器８１と、その分離された各々の光信号を電気信号に変換し受信放送波とするＯ／Ｅ変換手段であるＯ／Ｅ変換装置３２と、その各々の受信放送波を４つの伝送路８２ａ〜８２ｄに分配する第２分配手段である分配器３３と、４つの伝送路８２ａ〜８２ｄをそれぞれ第１〜第４チャンネルの信号に対応させ、受信放送波を各伝送路に対応するチャンネルごとに受信放送波の周波数よりも低い各チャンネル共通の同一の受信中間周波数に変更する周波数第３変更手段である４つのダウンコンバータ３４と、その第１〜第４チャンネルの受信中間周波数信号をＦＰＵ受信機１００に送信する放送波送信手段８３とを備えている。上記以外の部分において、本実施例の光多重型中継システムの全体の基本的な構成は実施例２と同様である。但し、各中継局から２系統の受信アンテナの信号が２波長多重されて入力する場合の例を示している。ここで、放送波送信手段８３は信号伝送路である同軸ケーブルなどである。また、復調ユニット８０には、ＭＩＭＯ信号を分離し、移動局から送信アンテナごとに送信された信号に戻すための電気回路を含んでもよい。

図８は実施例５に係る光多重型中継システムに使用される中継局の信号処理回路のブロック構成図であり、図９は復調ユニットのブロック構成図である。なお、図８は省略のため１つの受信アンテナから受信された信号に関する回路のみ示しているが、実際には受信アンテナごとに対応する同様な回路を有している。図９も省略のため１つの受信アンテナから受信された信号に関する回路のみ詳細に示している。本実施例において、図８に示すように、中継局の信号処理回路７１は、必要周波数抽出手段である４つのバンドパスフィルタ２５により抽出された第１〜第４チャンネルの中間周波数信号の一部をそれぞれ分離する信号分離手段である４つのカプラ３９と、その分離されたそれぞれの信号の出力値を入力して対数関数に変更する４つのログ・アンプ４０と、それらの対数関数に変換された信号の信号レベルを検出する信号レベル検出手段を有するマイクロコンピュータ４１とを備えている。

マイクロコンピュータ４１はその検出した第１〜第４チェンネルの信号レベルをアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段として４つのＡ／Ｄ変換装置４２を有し、それらの変換された第１〜第４チャンネルのデジタル信号は、マイクロコンピュータ４１内にあるパラレル／シリアル信号変換手段であるパラレル／シリアル変換装置５０に伝送され、１つのシリアル信号に変換される。そのシリアル信号はデジタル変調手段であるスイッチング回路４４に伝送され、オシレータ４３によって発生された搬送波がそのシリアル信号により変調され、デジタル変調信号となる。そのデジタル変調信号は第２合成手段である合成器４５に伝送され、そのデジタル変調信号と第１〜第４チャンネルの光伝送用周波数信号とを合成してレベル合成信号とする。そのレベル合成信号はＥ／Ｏ変換装置２９に伝送され、Ｅ／Ｏ変換装置２９はレベル合成信号を受信アンテナごとの光信号に変換する。それらの光信号は波長合成手段である合波器６０により波長多重光信号となる。

図９に示すように、復調ユニット８５において、波長多重光信号を波長分離手段である分波器８１によって受信アンテナごとの光信号に分離した後、Ｏ／Ｅ変換装置３２によってレベル合成信号に変換する。そのレベル合成信号からデジタル変調信号を分離して取り出すレベル信号分離手段として分配器８６を備える。分離されたデジタル変調信号は復調器８９により元のシリアル信号に復調され、マイクロコンピュータ５２に入力する。マイクロコンピュータ５２内において、シリアル／パラレル変換装置５３によって第１〜第４チャンネルのデジタル信号に変換された後、４つのＤ／Ａ変換装置５４により、第１〜第４チェンネルの中間周波数信号の信号レベルに対応するアナログ信号に変換する。それらのアナログ信号はレベル表示手段である４つのレベルゲージ２１にそれぞれ入力され、それぞれの信号レベルが表示される。これらのレベルゲージは、例えば図４に示したようにモニタールーム１７に置かれる。

分配器８６によってもう一方に分配された第１〜第４チャンネルの光伝送用周波数信号は実施例４と同様に処理され、受信中間周波数信号はＦＰＵ受信機１００に入力される。
なお、上記以外の部分において、本実施例の光多重型中継システムの全体の基本的な構成は実施例４と同様である。

図１０は実施例６に係る光多重型中継システムに使用される復調ユニットのブロック構成図である。本実施例の復調ユニット９０においては、図１０に示すように、複数の中継局１３から光伝送され入力するＮ個の波長多重光信号の中から任意のＭ個（ここでＮ、Ｍは２以上の整数であってＮ≧Ｍ）の波長多重光信号を選択する放送波選択手段として光スイッチ３１を有している。光スイッチ３１からの出力信号のみが分波器８１に入力される。すなわち、本実施例においては、復調ユニット９０に入力される複数の中継局からの波長多重光信号の中から必要な信号のみを選択して分波およびＯ／Ｅ変換し、復調を行うことができる。Ｏ／Ｅ変換後の信号処理は実施例４または実施例５と同様である。

図１１は本実施例に使用する光スイッチの構成の一例を示すブロック構成図である。光スイッチ３１は、８個の光増幅器３５、８個の１×４分配器３６、４個の８×１光スイッチ３７により構成される。入力光はそれぞれ光増幅器３５で増幅され、分配器３６で４つに分配された後、８×１光スイッチ３７のいずれかにより選択されて出力側に接続される。したがって、入力される最大８個の波長多重光信号に対して４つの波長多重光信号を出力することができ、所定の放送波を選択することができる。

本実施例の光多重型中継システムにおいては、例えば、図４におけるテレビジョン放送室１６の各スタッフは、モニタールーム１７の各モニター２０ａ〜２０ｐを視認しつつ、光スイッチ３１によってチャンネルを切り替え、所定の放送波を選択することができる。モニター２０ａ〜２０ｐを確認しつつ、光スイッチ３１を利用して放送チャンネルの切替を行うことで、良好な画質を有するとともに明確な映像を選択することができ、選択した映像を各受信者に提供することができる。

また、実施例５のように中間周波数信号の信号レベルを表示するレベル表示手段としてレベルゲージ２１を有する場合、テレビジョン放送室１６の各スタッフは、モニタールーム１７の各レベルゲージ２１ａ〜２１ｐを視認しつつ、光スイッチ３１によってチャンネルを切り替えることができる。例えば、最小のチャンネル数から最大のチャンネル数までの信号を出力し、各信号、各チャンネルに対応する信号レベルを確認し、それらの信号レベルが良好なものを光スイッチ３１を利用して選択し、放送チャンネルの切替を行うことで、良好なレベルを有する映像を選択することができ、選択した良好な映像を各受信者に提供することができる。

また、レベル表示手段によって表示される信号レベルに依存して、自動的に良好な信号レベルを有する波長多重光信号を選択し出力するように光スイッチを制御する手段を設けてもよい。

なお、各実施例において、それぞれの信号の伝送路にそれぞれの信号の周波数成分のみを通過させるバンドパスフィルタを挿入してもよい。

５ａ、５ｂ 送信アンテナ
６ａ、６ｂ、６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂ 受信アンテナ
７ａ、７ｂ、６４、６５ 受信回路
８ａ、８ｂ、６６、７０、７１ 信号処理回路
９ａ、９ｂ、２９ Ｅ／Ｏ変換装置
１０ 光多重型中継システム
１１ 移動局
１１Ａ，１１Ｂ 移動中継車
１２ マラソンコース
１３、６１ 中継局
１４、８０、８５、９０ 復調ユニット
１５ 陸上競技場
１６ テレビジョン放送室
１７ モニタールーム
１８ マラソンランナー
１９ 光回線
２０ａ〜２０ｐ モニター
２１、２１ａ〜２１ｐ レベルゲージ
２３、３３、８６ 分配器
２４、３４ ダウンコンバータ
２５ バンドパスフィルタ
２６ ＡＧＣ装置
２７ アップコンバータ
２８、４５ 合成器
３０ａ〜３０ｄ、８２ａ〜８２ｄ 伝送路
３１ 光スイッチ
３２ Ｏ／Ｅ変換装置
３５ 光増幅器
３６ １×４分配器
３７ ８×１光スイッチ
３９ カプラ
４０ ログ・アンプ
４１、５２ マイクロコンピュータ
４２ Ａ／Ｄ変換装置
４３ オシレータ
４４ スイッチング回路
５４ Ｄ／Ａ変換装置
５０ パラレル／シリアル変換装置
５３ シリアル／パラレル変換装置
６０ 合波器
６２、６３ 受信アンテナ群
６７ａ、６７ｂ 信号切替器
８１ 分波器
８３ 放送波送信手段
８９ 復調器
１００ ＦＰＵ受信機

Claims (6)

1. 実況放送に使用する複数の移動局と、それらの移動局の移動経路の周辺に設置されて各移動局から送信された放送波を受信する複数の中継局と、それらの中継局から送信された信号を受信する復調ユニットとを備え、前記中継局は前記移動局から受信した放送波に対して信号処理を行った後、それを光信号に変換し、その光信号を光回線を介して前記復調ユニットに送信する光信号中継システムにおいて、
   前記移動局は同一の周波数帯の信号を送信するための複数の送信アンテナを有し、前記中継局は前記複数の送信アンテナからの信号を受信するための複数の受信アンテナを有することにより前記移動局と前記中継局間はＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）技術を用いて信号伝送を行い、
   前記中継局は、前記放送波を前記信号処理を行った後、前記受信アンテナごとに異なる波長を有する光信号に変換するＥ／Ｏ変換手段と、それらの光信号を合波して波長多重光信号とする波長合成手段とを有し、その波長多重光信号を前記復調ユニットに送信することを特徴とする光多重型中継システムであって、
   前記放送波は周波数多重された第１〜第ｎチャンネル（ここでｎは２以上の整数）の信号を有し、前記信号処理は、前記移動局から送信された放送波を第１〜第ｎの伝送路に分配する第１分配手段と、前記第１〜第ｎの伝送路をそれぞれ前記第１〜第ｎチャンネルの信号に対応させ、前記放送波を各伝送路に対応するチャンネルごとに前記放送波の周波数よりも低い各チャンネル共通の同一の中間周波数に変更する周波数第１変更手段と、前記第１〜第ｎチャンネルの各中間周波数信号から不要な周波数成分を減衰させて必要な周波数成分を抽出する必要周波数抽出手段と、その抽出された第１〜第ｎチャンネルの中間周波数信号のレベルを一定にするレベル調整手段と、そのレベル調整された第１〜第ｎチャンネルの中間周波数信号を前記放送波と同一の周波数の光伝送用周波数に変更する周波数第２変更手段と、その光伝送用周波数に変更した第１〜第ｎチャンネルの光伝送用周波数信号を合成する第１合成手段とを有し、
   前記中継局は、受信可能な周波数帯域が異なる複数の受信アンテナ群（ここでＭＩＭＯ技術に必要な同一の受信可能な周波数帯域を有する複数の受信アンテナを１つの群とする）と、それぞれの周波数帯域に対応した複数の受信回路と、それらの受信回路と前記信号処理を行うための電気回路との間を切り替える信号切替器とを有することを特徴とする光多重型中継システム。
2. 前記復調ユニットは、前記中継局から光伝送された前記波長多重光信号を前記受信アンテナごとの光信号に分離する波長分離手段と、その分離された光信号を電気信号に変換し受信放送波とするＯ／Ｅ変換手段と、その受信放送波を第１〜第ｎの伝送路に分配する第２分配手段と、前記第１〜第ｎの伝送路をそれぞれ前記第１〜第ｎチャンネルの信号に対応させ、前記受信放送波を各伝送路に対応するチャンネルごとに前記受信放送波の周波数よりも低い各チャンネル共通の同一の受信中間周波数に変更する周波数第３変更手段と、その第１〜第ｎチャンネルの受信中間周波数信号を中継用の放送受信機に送出する放送波送信手段とを含むことを特徴とする請求項１に記載の光多重型中継システム。
3. 前記中継局は、前記必要周波数抽出手段により抽出された第１〜第ｎチャンネルの中間周波数信号の一部をそれぞれ分離する信号分離手段と、その分離されたそれぞれの信号レベルを検出する信号レベル検出手段と、その検出した第１〜第ｎチェンネルの信号レベルをアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、その変換した第１〜第ｎチャンネルのデジタル信号を１つのシリアル信号に変換するパラレル／シリアル信号変換手段と、搬送波を前記シリアル信号を用いて変調しデジタル変調信号とするデジタル変調手段と、そのデジタル変調信号と前記光伝送用周波数信号とを合成してレベル合成信号とする第２合成手段とを含み、前記Ｅ／Ｏ変換手段は前記レベル合成信号を前記受信アンテナごとの光信号に変換した後、前記波長合成手段により波長多重光信号とし、
   前記復調ユニットは、前記波長多重光信号を前記波長分離手段によって前記受信アンテナごとの光信号に分離した後、前記Ｏ／Ｅ変換手段によって前記レベル合成信号に変換し、そのレベル合成信号から前記デジタル変調信号を分離して取り出すレベル信号分離手段と、そのデジタル変調信号に基づいて前記第１〜第ｎチャンネルの中間周波数信号の信号レベルを表示するレベル表示手段とを有することを特徴とする請求項２に記載の光多重型中継システム。
4. 前記復調ユニットは、前記複数の中継局から光伝送され入力するＮ個の前記波長多重光信号の中から任意のＭ個（ここでＮ、Ｍは２以上の整数であってＮ≧Ｍ）の波長多重光信号を選択する放送波選択手段を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光多重型中継システム。
5. 前記復調ユニットは、前記複数の中継局から光伝送され入力するＮ個の前記波長多重光信号の中から任意のＭ個（ここでＮ、Ｍは２以上の整数であってＮ≧Ｍ）の波長多重光信号を選択する放送波選択手段を有することを特徴とする請求項３に記載の光多重型中継システム。
6. 前記放送波選択手段は、前記レベル表示手段によって表示される前記信号レベルに依存して前記Ｍ個の波長多重光信号を選択する手段を有することを特徴とする請求項５に記載の光多重型中継システム。
   

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