JP6577647B1 - 同期放送用測定器 - Google Patents

Abstract

【課題】同期放送システムにおいて、放送品質の測定を容易にする技術を提供する。【解決手段】同期放送用測定器１において、二つのアンテナ４１、５１は、指向性を有し、それぞれが互いに異なる送信元から同期放送の放送波を受信する。二つの復調器４５、５５は、二つのアンテナからの受信信号から、ステレオコンポジット信号をそれぞれ復調する。第３遅延差計測部において、複素解析部は、復調された二つのＬ＋Ｒ信号をそれぞれ複素化し、同相成分および直交成分毎に周波数解析する。特性抽出部は、複素解析部での解析結果から周波数成分毎に算出される二つのＬ＋Ｒ信号間の位相差を用いて、周波数と位相差との関係を表す特性データを抽出する。遅延算出部は、特性データを用いて、周波数に対する位相差の変化量を、二つの放送波の遅延時間差として算出する。【選択図】図２

Description

本開示は、ＦＭ同期放送の品質を測定する技術に関する。

周波数変調された同一周波数かつ同一プログラムの音声放送波を、複数の送信所から送信するＦＭ同期放送（以下、同期放送）が知られている。同期放送において、複数の到来波が共存する受信地域（以下、重複エリア）では、いずれかの到来波が他方の到来波の干渉波となり、受信品質を劣化させる。その劣化特性は、到来波間のＤ／Ｕと遅延時間差に関係し、遅延時間差が大きいほど良好な受信品質を得るために必要なＤ／Ｕが大きくなる。なお、Ｄ／Ｕは、希望波に対する干渉波の比を表す。

Ｄ／Ｕ＝０ｄＢとなる等電界地点では、遅延時間差が等しければ受信品質の劣化が生じないこと、および等電界地点から離れた地点では、Ｄ／Ｕが大きくなるため受信品質が担保されることが実証されており、現在実用放送が実施されている。

ところで、重複エリアにおいて、受信障害を抑制するためには、等電界地点での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必要がある。
また、送信所間で放送波の変調度の違いは、重複エリアで受信される二つの到来波の周波数偏差となって現れ、受信品質を劣化させる原因となる。なお、放送波の変調度は、各送信所にて変調に用いる音声信号の振幅が異なること、各送信所に設置されたＦＭ変調器の特性に固体差があること等によって差が生じる。

つまり、同期放送を実現するためには、共通の重複エリアを有する２つの送信所に設置されるＦＭ変調器の物理的な特性の同一性と、変調に用いる音声信号の同一性と、変調に関わる制御の時間的な同期性を担保する必要がある。

これらの要求を満たすために、特許文献１には、既存のオシロスコープやスペクトラムアナライザを用いて到来波の解析を可能とする技術が開示されている。即ち、特許文献１には、二つの送信所から同時に試験波を送信させ、且つ、試験波の周波数を電波法の範囲内で異ならせることにより、重複エリアで取得される受信信号から、二つの到来波の分離抽出を可能とする技術が記載されている。また、特許文献１には、二つの送信所から交互にトーンバーストを送信させることで、各送信所からの遅延時間、ひいては両送信所からの到来波の遅延時間差の測定を可能とする技術も記載されている。

特許第６１９６２７７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の従来技術では、放送波とは異なる特別な試験波やトーンバーストを用いて測定を行う必要があるため、放送の休止期間でしか、到来波の計測、ひいては送信所の調整作業を実施することができず、作業効率が悪いという問題があった。

また、二つの送信所からの到来波を分離して、個別に受信することができたとしても、受信機の個体差によって復調されたアナログ音声の出力レベルに差があると、オシロスコープ上では時間誤差となって観測され、測定精度が低下するという問題があった。更に、二つの到来波の受信信号を、独立に動作する別個の装置にてサンプリングを行った場合、サンプリングタイミングの違いにより、時間に関わる測定精度が損なわれるという問題もあった。

本開示の１つの局面は、同期放送システムにおいて、放送品質の測定を容易にする技術を提供することにある。

本開示の一態様は、同期放送用測定器であって、二つのアンテナ（４１，５１）と、二つの復調器（４５，５５）と、複素解析部（６３１，６３２）と、特性抽出部（６３３）と、遅延算出部（６３４）と、出力部（７）と、を備える。二つのアンテナは、二つの送信元からそれぞれ送信されるＦＭ同期放送用の放送波を、それぞれが互いに異なる送信元から受信するための指向性を有する。なお、二つの送信元からそれぞれ送信されるＦＭ同期放送用の放送波は、同一周波数の搬送波を同一の音声データにより周波数変調することで生成される。復調器は、二つのアンテナのいずれかにそれぞれ対応づけられ、対応づけられたアンテナからの受信信号から、ステレオコンポジット信号をそれぞれ復調する。複素解析部は、二つの復調器にてそれぞれ復調されたステレオコンポジット信号に含まれるＬ＋Ｒ信号をそれぞれ複素化し、二つのＬ＋Ｒ信号毎かつ同相成分および直交成分毎に周波数解析する。特性抽出部は、複素解析部での解析結果から周波数成分毎に算出される二つのＬ＋Ｒ信号間の位相差を用いて、周波数成分の周波数と位相差との関係を表す特性データを抽出する。遅延算出部は、特性抽出部にて抽出された特性データを用いて、周波数に対する位相差の変化量を、二つのアンテナが受信した放送波の遅延時間差として算出する。出力部は、遅延算出部にて生成された遅延時間差に関する遅延差関連情報を出力する。

このような構成によれば、二つの送信元から送信される送信波を、二つのアンテナが同時に、且つそれぞれがいずれかの送信波を選択的に受信するため、同時に受信される同一周波数を有した二つの送信波を、分離して処理することができる。その結果、測定のために、いずれか一方の送信元の送信を止める必要がないため、通常放送中であっても、放送品質の確認や、新局の調整作業等を実施することができる。

また、二つのアンテナからの受信信号を、これらと一体化された二つの復調器、差分演算部、特性生成部を用いて処理を行うため、二つの復調器を同一の特性に設定し、同一のタイミングで動作させることができる。その結果、特性や動作タイミングの違いに基づく測定誤差を排除することができ、測定精度を向上させることができる。

また、周波数と位相差との関係を表す特性データから遅延時間差を算出するため、二つの送信波間で変調度が異なる場合でも、その影響を受けることなく精度の良い測定結果を得ることができる。その結果、同期放送用測定器は、等電界地点にて二つの送信波の遅延時間差がゼロとなるようための調整作業において好適に用いることができる。

同期放送システムの概要を示す説明図である。 同期放送用測定器の構成を示すブロック図である。 復調器の構成を示すブロック図である。 ステレオコンポジット信号のスペクトラムを示す説明図である。 第１遅延計測部の構成を示すブロック図である。 第２遅延計測部の構成を示すブロック図である。 第２遅延計測部にて算出される波形差分値の説明図である。 第２遅延計測部にて生成されるシフト時間と波形差分値との関係を示すグラフである。 第３遅延計測部の構成を示すブロック図である。 第３遅延計測部にて生成される周波数と遅延時間差との関係を示すグラフである。 変調度偏差計測部の構成を示すブロック図である。 平均変調度偏移の測定方法を示す説明図である。 周波数偏差計測部の構成を示すブロック図である。 平均周波数偏移の測定方法を示す説明図である。

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。
［１．同期放送システム］
まず、本開示に係る同期放送用測定器１が用いられる同期放送システムについて説明する。

同期放送システム１００は、図１に示すように、配信局１０１と複数の送信所１０２，１０３を備える。配信局１０１は、同一の音声信号を、所定の伝送網１０４を介して各送信所１０２，１０３に配信する。送信所１０２，１０３は、それぞれの放送エリアＡ１，Ａ２の少なくとも一部が、互いに重なり合うように配置される。以下では、重なり合う放送エリアを重複エリアＡｄという。送信所１０２，１０３は、伝送網１０４を介して配信局１０１から受信した同一の音声信号により、同一周波数の搬送波を周波数変調した放送波を送信することで、ＦＭ同期放送（以下、単に同期放送）を行う。また、送信所１０２，１０３では、後述する１ｐｐｓに同期したクロックを用いてＦＭ変調のタイミングを含むＦＭ変調特性が、両送信所間で同一となるように制御される。

音声信号の配信に用いる伝送網１０４は、送信所１０２，１０３毎に異なっていてもよいし、同じでもよい。また、伝送網１０４は、例えば無線伝送網やＩＰ伝送網などで構成されるが、これらに限定されるものではない。

そして、同期放送用測定器１は、重複エリアＡｄ等において、同期放送の放送品質に関わる各種パラメータの測定に用いられる。
［２．同期放送用測定器の構成］
図２に示すように、同期放送用測定器１は、時刻情報取得部２と、ローカル信号生成部３と、二つの受信部４，５と、解析処理部６と、出力部７とを備える。

時刻情報取得部２は、ＧＰＳアンテナ２１とＧＰＳ受信機２２とを備え、予め定められた標準時刻を表す時刻情報を取得する。ＧＰＳは、Global Positioning Systemの略である。

ＧＰＳアンテナ２１は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信する。ＧＰＳ受信機２２は、ＧＰＳアンテナ２１での受信信号から、１秒周期のパルス信号である１秒パルス信号（以下、１ｐｐｓ）を、時刻情報として取得する。

ローカル信号生成部３は、受信信号の周波数をダウンコンバートするためのローカル信号Ｌｏを生成し、同一のローカル信号Ｌｏを、二つの受信部４，５に供給する。
受信部４は、アンテナ４１と、増幅器４２と、ミキサ４３と、Ａ／Ｄ変換器４４と、復調器４５とを備える。同様に、受信部５は、アンテナ５１と、増幅器５２と、ミキサ５３と、Ａ／Ｄ変換器５４と、復調器５５とを備える。つまり、二つの受信部４，５は、いずれも同一の構成要素を有する。このため、以下では、受信部４について説明し、受信部５の説明は省略する。

アンテナ４１は、指向性アンテナにより構成され、例えば、５エレ八木アンテナ等が用いられる。アンテナ４１の指向性は、二つの送信所１０２，１０３からの到来波のいずれかを、選択的に、かつ、予め設定された分離度（例えば、１０ｄＢ）以上にて分離受信できるように設定される。

増幅器４２は、アンテナ４１からの受信信号を増幅する。
ミキサ４３は、ローカル信号生成部３から供給されるローカル信号Ｌｏを用いて、受信信号を中間周波数帯の信号にダウンコンバートする。

Ａ／Ｄ変換器４４は、ミキサ４３にてダウンコンバートされた受信信号を予め設定されたサンプリング周期Ｔｓにてサンプリングする。以下の復調器４５および解析処理部６に関する説明では、Ａ／Ｄ変換器４４でのサンプリングによって得られたデジタル値の系列を、単に、受信信号という。他のデジタル値の系列も同様である。

復調器４５は、デジタル方式の復調器であり、図３に示すように、ＦＭ復調部４５１と、信号分離部４５２と、ステレオ復調器４５３とを備える。
ＦＭ復調部４５１は、互いに直交する（即ち、位相が９０°異なる）二つの搬送波を、それぞれ受信信号に乗じる直交変換を行い、更に、ＦＭ変調された搬送波がとり得る、搬送波周波数を中心とする周波数範囲の信号を抽出することで、受信信号の同相成分Ｉおよび直交成分Ｑを生成する。更に、予め設定された時間期間Δｔ毎に、同相成分Ｉおよび直交成分Ｑを用いて位相を算出すると共に、直前の時間期間Δｔに算出された位相との差分である瞬時位相変化分を算出する。なお、時間間隔Δｔは、サンプリング周期Ｔｓの整数倍である。ここではΔｔ＝Ｔｓとする。そして、算出した瞬時位相変化分を、予め用意された変換テーブルまたは変換式を用いてＦＭ変調度に置き換えるΔｆ検波を行うことで、ステレオコンポジット信号Ｓｃを生成する。ＦＭ変調度は、無変調時にゼロとなり、正負の符号を有した値をとる。

ステレオコンポジット信号Ｓｃは、図４に示すように、１９ｋＨｚのパイロット信号Ｓｐと、１５ｋＨｚ以下の周波数成分を有するＬ＋Ｒ信号Ｓａと、３８ｋＨｚを中心に±１５ｋＨｚの周波数成分を有するＬ−Ｒ信号Ｓｍとを有する。なお、Ｌ＋Ｒ信号Ｓａは、ステレオ音声信号を表すＬ信号およびＲ信号を加算した信号である。Ｌ−Ｒ信号Ｓｍは、Ｌ信号からＲ信号を減算した信号によって、パイロット信号の２倍の周波数（即ち、３８ｋＨｚ）を有する搬送波をＡＭ変調した信号である。

図３に戻り、信号分離部４５２は、３つのバンドパスフィルタを有し、ＦＭ復調部４５１にて復調されたステレオコンポジット信号Ｓｃから、パイロット信号Ｓｐ、Ｌ＋Ｒ信号Ｓａ、およびＬ−Ｒ信号Ｓｍを個別に抽出する。

ステレオ復調器４５３は、信号分離部４５２にて抽出されたＬ＋Ｒ信号ＳａおよびＬ−Ｒ信号Ｓｍを用いてステレオ復調を実施する。具体的には、ステレオ復調器４５３は、信号分離部４５２にて抽出されたパイロット信号Ｓｐの品質が予め設定された許容範囲内である場合、Ｌ＋Ｒ信号ＳａとＡＭ復調されたＬ−Ｒ信号Ｓｍとを加減算することで生成されるＬ信号およびＲ信号（即ちステレオ音声信号）を音声信号Ｓｏとして出力する。また、ステレオ復調器４５３は、抽出されたパイロット信号Ｓｐの品質が許容範囲外である場合は、Ｌ＋Ｒ信号Ｓａ（即ち、モノラル音声信号）を音声信号Ｓｏとして出力する。

図２に戻り、二つの受信部４，５間において、対応する構成要素４１〜４５，５１〜５５同士は、いずれも電気的な特性が同一とみなせるように構成される。また、二つの受信部４，５間において、二つのミキサ４３，５３には、上述したように同一のローカル信号Ｌｏが入力される。二つのＡ／Ｄ変換器４４，５４は、１ｐｐｓに同期した同一のタイミングでサンプリングを実行する。二つの復調器４５，５５は、１ｐｐｓに同期した同一のクロック信号である共通クロックに従って動作する。つまり、二つの受信部４，５は、同一のタイミングで、受信信号のサンプリングが行われ、同一のタイミングかつ同一の復調特性で受信信号の復調が実行されるように構成される。

以下では、受信部４を受信チャネルＣＨ１、受信部５を受信チャネルＣＨ２とよび、受信チャネルＣＨｉ（ｉ＝１，２）から供給されるパイロット信号をＳｐｉ、Ｌ＋Ｒ信号をＳａｉ、Ｌ−Ｒ信号をＳｍｉ、音声信号Ｓｏｉで表すものとする。

そして、同期放送用測定器１は、重複エリアにて、受信部４のアンテナ４１の指向性を一方の送信所１０２に向け、受信部５のアンテナ５１の指向性を他方の送信所１０３に向けた状態で測定を行う。つまり、受信部４からは送信所１０２の放送波から抽出されたパイロット信号Ｓｐ１，Ｌ＋Ｒ信号Ｓａ１，Ｌ−Ｒ信号Ｓｍ１，音声信号Ｓｏ１が出力され、受信部５からは送信所１０３の放送波から抽出されたパイロット信号Ｓｐ２，Ｌ＋Ｒ信号Ｓａ２，Ｌ−Ｒ信号Ｓｍ２，音声信号Ｓｏ２が出力される。

解析処理部６は、受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２から出力される各信号を用いて、二つの送信所１０２，１０３からの到来波の解析に必要な測定を実行する。解析処理部６での処理の詳細については後述する。

解析処理部６は、その機能を、全てハードウェアによって実現してもよいし、少なくとも一部を、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ（以下、非遷移的実体的記録媒体ともいう）を有する周知のマイクロコンピュータが実行する処理によって実現してもよい。この場合、マイクロコンピュータが実現する各種機能は、ＣＰＵが非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。

出力部７は、Ｄ／Ａ変換器７１と、モニタ７２と、出力端子７３とを備え、出力処理、表示処理を少なくとも実施する。出力処理は、受信部４，５にて受信信号から抽出される各種信号（以下、抽出信号）および解析処理部６での解析結果を、そのまま又はＤ／Ａ変換器７１にてアナログ信号に変換し、出力端子７３を介して外部に出力する処理である。表示処理は、抽出信号および解析結果を画像化して、モニタ７２に表示する処理である。

［３．解析処理部での処理］
解析処理部６は、波形記憶部６０と、第１遅延差計測部６１と、第２遅延差計測部６２と、第３遅延差計測部６３と、変調度偏差計測部６４と、周波数偏差計測部６５とを備える。これら各部は、ハードウェアによって実現される場合、１ｐｐｓに同期したクロック信号である共通クロックに従って動作する。

なお、第１遅延差計測部６１，第２遅延差計測部６２および第３遅延差計測部６３にて計測される遅延差は、重複エリアＡｄを共有する２つの送信所１０２，１０３での送信タイミングを確認するためのパラメータである。また、変調度偏差計測部６４にて計測される変調度偏差および周波数偏差計測部６５にて計測される周波数偏差は、重複エリアＡｄを共有する二つの送信所１０２，１０３のＦＭ変調特性の同一性を確認するためのパラメータである。

［３−１．波形記憶部］
波形記憶部６０は、Ｌ＋Ｒ信号Ｓａ１，Ｓａ２を、それぞれＬＰＦによって５ｋＨｚより大きい高域の周波数成分を除去した上で、少なくとも予め設定された測定対象期間（例えば、１００ｍｓ）分記憶する。Ｌ＋Ｒ信号Ｓａ１，Ｓａ２には、図３に示したように、１５ｋＨｚまでの周波数成分が含まれるが、一般の放送波では、高域の周波数成分は少なく、その多くは５ｋＨｚ以下の周波数成分で占められるからである。なお、波形記憶部６０には、Ｌ＋Ｒ信号Ｓａ１，Ｓａ２を、ＬＰＦを通すことなくそのまま記憶させてもよい。

［３−２．第１遅延差計測部］
第１遅延差計測部６１は、パイロット信号Ｓｐ１，Ｓｐ２を用いて、各送信所１０２，１０３から到来する二つの到来波間の遅延時間差（以下、第１遅延差）τ１を測定する。

第１遅延差計測部６１は、図５に示すように、複素変換部６１１と、差信号生成部６１２と、遅延差算出部６１３とを有する。
複素変換部６１１は、受信部４，５からパイロット信号Ｓｐ１，Ｓｐ２を取得し、パイロット信号Ｓｐｉのそれぞれにヒルベルト変換を施すことでパイロット信号Ｓｐｉの同相成分Ｉｉおよび直交成分Ｑｉを求め、パイロット信号Ｓｐｉを複素化する。

ここで、複素化されたパイロット信号（以下、複素パイロット信号）Ｓｐｉは、（１）式で表される。なお、θｉは、パイロット信号Ｓｐｉの位相である。
Ｓｐｉ＝Ｉｉ＋ｊＱｉ＝ｃｏｓθｉ＋ｊｓｉｎθｉ （１）
差信号生成部６１２は、複素パイロット信号Ｓｐ１と、複素パイロット信号Ｓｐ２の複素共役とを乗じることによって、（２）式に示すように、二つのパイロット信号Ｓｐ１，Ｓｐ２の位相差に等しい位相θ（＝θ１−θ２）を有する差信号Ｓｐｄを生成する。なお、差信号Ｓｐｄの同相成分をＩｄ、直交成分をＱｄとする。

Ｓｐｄ＝（Ｉ１＋ｊＱ１）×（Ｉ２−ｊＱ２）
＝（ｃｏｓθ１＋ｊｓｉｎθ１）×（ｃｏｓθ２−ｊｓｉｎθ２）
＝ｃｏｓ（θ１−θ２）＋ｊｓｉｎ（θ１−θ２）
＝Ｉｄ＋ｊＱｄ （２）
遅延差算出部６１３は、差信号生成部６１２にて算出された差信号Ｓｐｄの同相成分Ｉｄおよび直交成分Ｑｄを用い、（３）式に従って、差信号Ｓｐｄの位相θを算出する。

θ＝ｔａｎ^−１（Ｑｄ／Ｉｄ） （３）
遅延差算出部６１３は、更に、パイロット信号の周波数をｆｐ（＝１９ｋＨｚ）として、二つのパイロット信号Ｓｐ１、Ｓｐ２間の遅延時間差である第１遅延差τ１を、（４）式に従って算出する。

τ１＝（１／ｆｐ）×θ／３６０ （４）
なお、第１遅延差計測部６１による計測は、二つの送信所１０２，１０３から到来する二つの到来波の遅延時間差が、パイロット信号の周期をＴｐとして、±Ｔｐ／２（＝２６．３μｓ）以内である場合に有効である。

［３−３．第２遅延差計測部］
第２遅延差計測部６２は、Ｌ＋Ｒ信号Ｓａ１，Ｓａ２の時間軸上での波形を利用して、各送信所１０２，１０３から到来する二つの到来波間の遅延時間差（以下、第２遅延差）τ２を測定する。

ここで、第２遅延差計測部６２での測定に、Ｌ＋Ｒ信号Ｓａｉを用いるのは、以下の理由による。即ち、受信部４，５による到来波の分離受信の分離度が不十分である場合、ステレオコンポジット信号は、周波数成分の高い方から干渉雑音の影響を受けるため、Ｌ−Ｒ信号Ｓｍｉは、干渉雑音の影響を受け易い。また、ステレオ復調後のＬ信号およびＲ信号も、Ｌ−Ｒ信号Ｓｍｉを用いて生成されるため、Ｌ−Ｒ信号Ｓｍｉが持つ干渉雑音の影響を受ける。従って、総合的にみて干渉雑音の影響が最も少ないＬ＋Ｒ信号Ｓａｉを測定に用いる。

第２遅延差計測部６２は、図６に示すように、波形差分値算出部６２１と、特性生成部６２２と、遅延差抽出部６２３とを有する。
波形差分値算出部６２１は、波形記憶部６０に記憶されている同時に取得された測定対象期間分のＬ＋Ｒ信号Ｓａ１，Ｓａ２を用い、図７に示すように、Ｌ＋Ｒ信号Ｓａ１と、設定されたシフト時間ｔだけ時間方向にシフトさせたＬ＋Ｒ信号Ｓａ２との差分の絶対値を積分（または平均）した値である波形差分値Ｄ（ｔ）を算出する。

特性生成部６２２は、予め設定された遅延測定範囲−Ｔｄ≦ｔ≦Ｔｄ内でシフト時間ｔを変化させながら波形差分値Ｄ（ｔ）の算出を波形差分値算出部６２１に繰り返し実行させる。Ｔｄは、例えば、測定対象期間の１／５以下に設定する。なお、シフト時間ｔは、サンプリング周期Ｔｓの整数倍に設定され、ここではｔ＝Ｔｓとする。また、遅延測定範囲は、計測対象となる同期放送システムにおいて、想定される遅延時間差の最大値が含まれるように設定される。これにより、図８に示すように、シフト時間ｔ対波形差分値Ｄ（ｔ）の特性を表す特性データが得られる。以下では、特性データによって表現されるグラフを、波形差分値特性グラフという。

遅延差抽出部６２３は、波形差分値特性グラフを用いて、第２遅延差τ２を算出する。即ち、シフト時間ｔがＬ＋Ｒ信号Ｓａ１，Ｓａ２の遅延時間差ｔｘと一致する場合に、Ｌ＋Ｒ信号Ｓａ１，Ｓａ２の波形は、ちょうど重なり合うため、理論的には波形差分値Ｄ（ｔｘ）＝０となる。また、波形差分値Ｄ（ｔ）は、シフト時間ｔと遅延時間差ｔｘとの差｜ｔ−ｔｘ｜が大きくなるほど増大し、その差がある程度以上大きくなると、ほぼ一定値となる。従って、波形差分値特性グラフにおいて波形差分値Ｄ（ｔ）が極小となるシフト時間ｔが、第２遅延差τ２となる。

但し、波形差分値特性グラフにおいて、波形差分値が真に最小となるポイントが、サンプリング周期Ｔｓの間隔で設定されるシフト時間ｔと一致するとは限らない。このため、図８に示すように、波形差分値Ｄ（ｔ）が極小となるシフト時間ｔ２と、その前後のシフト時間ｔ１，ｔ３とに基づいて、波形差分値が真に最小となるシフト時間（以下、推定時間Ｔｍｉｎ）を算出し、算出された推定時間Ｔｍｉｎを第２遅延量τ２としてもよい。具体的には、シフト時間ｔ１，ｔ２，ｔ３での波形差分値を、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３として、推定時間Ｔｍｉｎは、（５）（６）式を用いて算出される。

Ｄ１＞Ｄ３の場合
Ｔｍｉｎ＝ｔ２＋（Ｔｓ／２）×（Ｄ１−Ｄ３）／（Ｄ１−Ｄ２） （５）
Ｄ１＜Ｄ３の場合、
Ｔｍｉｎ＝ｔ２＋（Ｔｓ／２）×（Ｄ１−Ｄ３）／（Ｄ３−Ｄ２） （６）
なお、（５）（６）式は、波形差分値特性グラフの形状が、推定時間Ｔｍｉｎの近傍において左右対称であり、且つ、直線で近似されると仮定することによって導出される。

第２遅延差τ２の遅延測定範囲−Ｔｄ≦ｔ≦Ｔｄは、パイロット信号Ｓｐの周期Ｔｐ（５０μｓ程度）によって制約を受ける第１遅延差τ１の遅延測定範囲−Ｔｐ／２≦ｔＴｐ／２とは異なり、測定対象範囲による制約の範囲内で任意（例えば、２０ｍｓ程度）に設定することが可能である。

［３−４．第３遅延差計測部］
第３遅延差計測部６３は、Ｌ＋Ｒ信号Ｓａ１、Ｓａ２の周波数軸上での特性を利用して、各送信所１０２，１０３から到来する二つの到来波間の遅延時間差（以下、第３遅延差）τ３を測定する。

第３遅延差計測部６３は、図９に示すように、複素変換部６３１と、ＦＦＴ処理部６３２と、特性抽出部６３３と、遅延差算出部６３４とを有する。
複素変換部６３１は、波形記憶部６０に記憶されている同時に取得された測定対象期間分のＬ＋Ｒ信号Ｓａｉを取得し、取得したＬ＋Ｒ信号Ｓａｉにヒルベルト変換を施し、Ｌ＋Ｒ信号Ｓａｉの同相成分Ｉｉおよび直交成分Ｑｉを求めることで、Ｌ＋Ｒ信号Ｓａｉを複素化する。

ＦＦＴ処理部６３２は、受信チャネルＣＨｉ毎、かつＬ＋Ｒ信号Ｓａｉの同相成分Ｉｉおよび直交成分Ｑｉ毎に、それぞれＦＦＴ処理を施すことで、Ｌ＋Ｒ信号Ｓａｉの同相成分Ｉｉおよび直交成分Ｑｉのそれぞれについて周波数スペクトラムを生成する。ＦＦＴは、Fast Fourier Transform、即ち、高速フーリエ変換の略である。

特性抽出部６３３は、Ｌ＋Ｒ信号Ｓａｉから生成された同相成分Ｉｉおよび直交成分Ｑｉに含まれる周波数ｆの周波数成分をＩｉ（ｆ），Ｑｉ（ｆ）で表すものとして、（７）式に従って、周波数ｆで表される周波数成分の位相角θｉ（ｆ）を算出する。

θｉ（ｆ）＝ｔａｎ^−１（Ｑｉ（ｆ）／Ｉｉ（ｆ）） （７）
また、特性抽出部６３３は、周波数ｆの周波数成分の位相差θｄ（ｆ）を算出する（８）式に従って、ＦＦＴ処理で得られる全ての周波数成分について位相差θｄ（ｆ）を算出する。

θｄ（ｆ）＝θ１（ｆ）−θ２（ｆ） （８）
更に、特性抽出部６３３は、図１０に示すように、周波数ｆを横軸、位相差θｄ（ｆ）を縦軸とする座標上に、プロットされた位相差θｄ（ｆ）の離散点を、最小二乗法等を用いて直線近似したグラフ（以下、位相差特性グラフ）を算出する。

遅延差算出部６３４は、任意に選択された２つの周波数ｆ１，ｆ２と、位相差特性グラフから求められる位相差θｄ（ｆ１），θｄ（ｆ２）とを用い、（９）式に従って、第３遅延差τ３を算出する。つまり、位相差特性グラフの傾きが第３遅延差τ３となる。

τ３＝（θｄ（ｆ１）−θｄ（ｆ２））／（ｆ１−ｆ２） （９）
［３−５．変調度偏差計測部］
変調度偏差計測部６４は、Ｌ＋Ｒ信号Ｓａ１、Ｓａ２を用いて、各送信所１０２，１０３から到来する二つの到来波間の変調度偏差ΔＭを測定する。

変調度偏差計測部６４は、図１１に示すように、変調度偏移算出部６４１と、変調度偏差算出部６４２とを有する。
変調度偏移算出部６４１は、波形記憶部６０に記憶されている同時に取得された測定対象期間分のＬ＋Ｒ信号Ｓａ１，Ｓａ２を取得し、それぞれの絶対値｜Ｓａ１｜，｜Ｓａ２｜について、測定対象期間に渡る平均値を、平均変調度偏移Ｍ１，Ｍ２として算出する。

図１２は、一方のＬ＋Ｒ信号Ｓａｉについて、そのままの波形（図中実線で示す）と、変調度が０のレベルを中心に反転させた波形（図中破線で示す）とを示したものである。平均変調度偏移Ｍｉは、二つの波形で囲まれ、かつ変調度がゼロより大きい部分の面積を平均化したものである。

変調度偏差算出部６４２は、Ｌ＋Ｒ信号Ｓａｉ毎に算出された二つの平均変調度偏移Ｍｉの差分を変調度偏差ΔＭとして算出する。
つまり、Ｌ＋Ｒ信号Ｓａｉの信号レベルは、搬送波周波数に対する変調度を表し、無変調時にはゼロとなり、変調時には正負の符号を有する値をとる。従って、平均変調度偏移Ｍｉは、無変調時の変調度を基準として求めた平均的な変調度偏移（即ち、変調度のずれ）の大きさを表す。

そして、変調度偏差ΔＭにより、二つの送信所１０２，１０３にそれぞれ設置されたＦＭ変調器から出力される送信波の変調度の違いを確認できる。なお、変調度の違いは、第１遅延差τ１および第２遅延差τ２の測定誤差の原因となる。

［３−６．周波数偏差計測部］
周波数偏差計測部６５は、Ｌ＋Ｒ信号Ｓａ１、Ｓａ２を用いて、各送信所１０２，１０３から到来する二つの到来波間の中心周波数偏差Δｆｃを測定する。

周波数偏差計測部６５は、図１３に示すように、周波数偏移算出部６５１と、周波数偏差算出部６５２とを有する。
周波数偏移算出部６５１は、波形記憶部６０に記憶されている同時に取得された測定対象期間分のＬ＋Ｒ信号Ｓａ１，Ｓａ２を取得し、その平均値である周波数偏移ｆｃ１，ｆｃ２を算出する。

つまり、Ｌ＋Ｒ信号Ｓａｉの信号レベルは、ＦＭ変調の変調度を表しており、その変調度は、ＦＭ復調前の受信信号では、変調度がゼロのときの周波数を基準とした周波数偏移（即ち、周波数のずれ）の大きさに対応する。そして、周波数偏移の平均値は、Ｌ＋Ｒ信号Ｓａｉの中心周波数偏移を表したものとなる。

周波数偏差算出部６５２は、図１４に示すように、Ｌ＋Ｒ信号Ｓａ１，Ｓａ２毎に算出された周波数偏移ｆｃ１，ｆｃ２の差分を中心周波数偏差Δｆｃとして算出する。
そして、中心周波数偏差Δｆｃにより、二つの送信所１０２，１０３にそれぞれ設置されたＦＭ変調器から出力される送信波の中心周波数の違いを確認できる。なお、中心周波数の違いは、変調度の違いと同様に、第１遅延差τ１および第２遅延差τ２の測定誤差の原因となる。

［４．新局開局時の調整手順］
同期放送システムにおいて、エリア拡大に合わせて新局（送信所）を、順次開局する場合に行う、新局の調整手順の一例について説明する。

（Ｓ１）等電界地点の確認
新局の電波発射前に新局エリア内において既設局の電界強度を移動測定し、放送休止中に既存局を停波し新局のみの電界強度を移動測定することで、既存局と新局の電界強度が等しくなる地点をＤ／Ｕ＝０ｄＢとなる等電界地点として登録する。

または、新局の周波数をオフセットさせて、既存局と同時に送信させ、スペクトルアナライザで分離観測することで、等電界地点を確認する。
（Ｓ２）品質測定
既存局の放送中に新局に試験放送を行なわせ、等電界地点にて、同期放送用測定器１を用いて、以下の測定を行う。このとき、既存局からの到来波と、新局からの到来波とを、二つのアンテナ４１，５１にて、１０ｄＢ以上の分離度にて選択分離受信できるように設定する。

（Ｓ２−１）ＦＭ変調特性の確認および調整
同期放送用測定器１を用いて、変調度偏差ΔＭおよび周波数偏差Δｆｃを測定する。
両パラメータΔＭ，Δｆｃが許容値より大きい場合、両パラメータΔＭ，Δｆｃがいずれも許容値内の値となるように、新局のＦＭ変調器等を調整する。これにより、重複エリアＡｄを共有する二つの送信所間でのＦＭ変調特性の同一性を担保する。

なお、この測定を実施するポイントは、重複エリアであればよく必ずしも、等電界地点である必要はない。
（Ｓ２−２）伝送遅延時間差の確認および調整
同期放送用測定器１を用いて、第１遅延差τ１，第２遅延差τ２および第３遅延差τ３のうち少なくとも一つを測定する。測定した遅延差τ（τ１〜τ３のいずれか）が０μｓではない場合、０μｓとなるように、新局での送信タイミングを調整する。これにより、等電界地点付近での受信品質を担保する。

なお、第１遅延差τ１または第２遅延差τ２の測定は、送信所間でのＦＭ変調特性の違いが測定誤差となって現れるため、上述の（Ｓ２−１）を行った後で行うことが望ましいが、第３遅延差τ１の測定は、周波数のみに着目しているため、（Ｓ２−１）を行う前でも、精度のよい測定結果を得ることができる。

［５．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（５ａ）同期放送用測定器１では、二つの送信所１０２，１０３からの到来波を、二つの受信部４，５が同時に、且つそれぞれがいずれかの到来波を選択的に受信するため、同時に受信される同一周波数を有した二つの到来波を、分離して処理することができる。その結果、測定を行う際に、いずれか一方の送信所からの送信を止める必要がないため、通常放送中であっても、放送品質の確認や、新局の調整作業等を実施することができる。

（５ｂ）同期放送用測定器１では、二つの受信部４，５が同一特性かつ同一タイミングにて処理を行う。従って、特性や動作タイミングの違いに基づく測定誤差を排除することができ、測定精度を向上させることができる。

（５ｃ）同期放送用測定器１は、重複エリアＡｄを共有する二つの送信所１０２，１０３からの到来波の遅延差τ１〜τ３を測定する機能を備えている。このため、等電界地点での遅延差を確認して、送信所１０２，１０３での送信タイミングを調整することができ、その結果、等電界地点の周囲における受信品質を担保することができる。

（５ｄ）同期放送用測定器１は、重複エリアＡｄを共有する二つの送信所１０２，１０３間での変調度偏差ΔＭおよび周波数偏差Δｆｃを測定する機能を備えている。このため、パラメータΔＭ，Δｆｃを確認して、送信所１０２，１０３のＦＭ変調器等を調整することができ、その結果、送信所１０２，１０３間でのＦＭ変調特性の同一性を担保することができる。

（５ｅ）第２遅延差計測部６２および第３遅延差計測部６３では、音声信号であるＬ＋Ｒ信号Ｓａを用いて音声信号の遅延差を直接的に計測する。このため、パイロット信号Ｓｐを用いて音声信号の遅延差を間接的に計測する第１遅延差計測部６１とは異なり、音声信号とパイロット信号との位相関係が送信所１０２，１０３間で一致するように管理されていないシステムでも、遅延差τ２，τ３を精度よく測定できる。

（５ｆ）第３遅延差計測部６３では、Ｌ＋Ｒ信号Ｓａを構成する各周波数成分の位相に着目して計測が行われるため、送信所間でＦＭ変調特性に差がある場合でも、その差の影響を受けることなく、遅延差τ３を精度よく測定することができる。

［６．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

（６ａ）上記実施形態では、波形差分値特性グラフから、波形差分値Ｄ（ｔ）の極小値に対応するシフト時間ｔを第３遅延差τ３として抽出しているが、第３遅延差τ３に対応する波形差分値Ｄ（τ３）を抽出して出力してもよい。波形差分値Ｄ（τ３）は、理想的にはゼロとなるが、変調度偏差ΔＭや周波数偏差Δｆｃがある場合にはゼロにはならない ため、送信所間のＦＭ変調特性の差を確認するパラメータとして用いることができる。

（６ｂ）上記実施形態では、時刻情報として、ＧＰＳ衛星からの信号を受信することで出られる時刻情報を用いているが、これに限定されるものではない。例えば、準天頂衛星などの衛星からの信号を受信することで得られる時刻情報や、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することで得られる時刻情報等を用いてもよい。

（６ｃ）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。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又は置換してもよい。

（６ｄ）上述した同期放送用測定器の他、当該同期放送用測定器としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、遅延差測定方法など、様々な形態で本発明を実現することもできる。

１…同期放送用測定器、２…時刻情報取得部、３…ローカル信号生成部、４，５…受信部、６…解析処理部、７…出力部、４１，５１…アンテナ、４２，５２…増幅器、４３，５３…ミキサ、４４，５４…Ａ／Ｄ変換器、４５，５５…復調器、６０…波形記憶部、６１…第１遅延差計測部、６２…第２遅延差計測部、６３…第３遅延差計測部、６４…変調度偏差計測部、６５…周波数偏差計測部、４５１…ＦＭ復調部、４５２…信号分離部、４５３…ステレオ復調器、６３１…複素変換部、６３２…ＦＦＴ処理部、６３３…特性抽出部、６３４…遅延算出部。

Claims (4)

1. 同一周波数の搬送波を同一の音声データにより周波数変調することで生成され、二つの送信元からそれぞれ送信されるＦＭ同期放送用の放送波を、それぞれが互いに異なる送信元から受信するための指向性を有する二つのアンテナ（４１，５１）と、
   前記二つのアンテナのいずれかにそれぞれ対応づけられ、対応づけられたアンテナからの受信信号から、ステレオコンポジット信号をそれぞれ復調するように構成された二つの復調器（４５，５５）と、
   前記二つの復調器にてそれぞれ復調された前記ステレオコンポジット信号に含まれるＬ＋Ｒ信号をそれぞれ複素化し、二つのＬ＋Ｒ信号毎かつ同相成分および直交成分毎に周波数解析するように構成された複素解析部（６３１，６３２）と、
   前記複素解析部での解析結果から周波数成分毎に算出される二つのＬ＋Ｒ信号間の位相差を用いて、前記周波数成分の周波数と前記位相差との関係を表す特性データを抽出するように構成された特性抽出部（６３３）と、
   前記特性抽出部にて抽出された特性データを用いて、周波数に対する位相差の変化量を、前記二つのアンテナが受信した放送波の遅延時間差として算出するように構成された遅延算出部（６３４）と、
   前記遅延算出部にて生成された前記遅延時間差に関する遅延差関連情報を出力するように構成された出力部（７）と、
   を備える同期放送用測定器。
2. 請求項１に記載の同期放送用測定器であって、
   前記出力部は、前記特性データによって表されるグラフを前記特性関連情報の一つとして出力する
   同期放送用測定器。
3. 請求項１または請求項２に記載の同期放送用測定器であって、
   前記複数の復調器は、同一のクロック信号に従って動作するように構成された
   同期放送用測定器。
4. 請求項３に記載の同期放送用測定器であって、
   前記二つの送信元にてＦＭ変調のタイミングを合わせるために用いられる時刻情報を取得する時刻情報取得部（２）を更に備え、
   前記クロック信号は、前記時刻情報に基づく一定周期のタイミングに同期させた信号である
   同期放送用測定器。

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