JP6780088B2 - 伝送システム - Google Patents

Description

本発明は、送信装置と受信装置の同期方式を一致させる伝送システムに関する。

伝送システムにおいては、送信側と受信側との同期が行われるが、同期を適切に行うた めに各種の技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

地上デジタル放送のＩＦ（Intermediate Frequency）伝送方式ＴＴＬ（Transmitter to Transmitter Link）では、周波数の安定化を図るために、主波であるＯＦＤＭ（Orthogo nal Frequency Division Multiplexing）信号とは別にパイロット信号を伝送する従属同 期方式がある。この方式は、パイロット信号をＯＦＤＭ信号に多重し、受信側でパイロッ ト信号に受信ローカル周波数を同期させる。

ＩＦ−ＴＴＬ伝送方式の同期方式は大別して以下の３つがある。図８のテーブルに同期 方式一覧を示す。それぞれの特徴は以下のとおりである。 （１）独立同期方式：ＯＦＤＭ信号のみを伝送する。 （２）標準従属同期方式：ＯＦＤＭ信号の他にパイロット信号を伝送する従属同期方式で あり、ＳＣ（Service Channel）信号の伝送も可能とする。主に周波数の安定を目的とし た方式である。 （３）低雑音従属同期方式：ＯＦＤＭ信号の他にパイロット信号を伝送する従属同期方式 であり、ＳＣ信号の伝送も可能とする。標準従属同期方式よりも位相雑音の圧縮効果があ る方式である。 ＩＦ伝送方式では、上記の３つの方式が、用途に応じて使い分けられる。

図６は、一般的な従属同期方式の伝送システム（送信装置６０ａ、受信装置６０ｂ）の 系統図である。送信装置６０ａにおいて、主波であるＯＦＤＭ信号はＡＧＣ（Auto Gain Control）回路６２により所望のレベルに制御される。その後、合成器ＳＹ６１が、主波 であるＯＦＤＭ信号と、パイロット発振器６１で発生したパイロット信号とを、図８のテ ーブルに示す所定のパイロット比をもとに合成する。合成信号は、ミキサーＭＸ６１で、 送信ローカル発振器６３の信号をもとにアップコンバートされ送出される。受信装置６０ ｂでは、パイロット抽出回路６５にて、図８のテーブルに示す抽出帯域をもとにパイロッ ト信号を抽出する。抽出したパイロット信号を基準として受信ローカル発振器６４内部の ＰＬＬ制御回路を動作させ、ミキサーＭＸ６２で本線の信号をダウンコンバートさせるこ とで、もとのＯＦＤＭ信号のＩＦ信号が出力する。

特開２０１６−１２３０１７号公報

ところで、例えば、送信側の方式が標準従属同期方式、受信側の方式が低雑音従属同期 方式であった場合、従属同期方式のパイロット信号レベルの違いから、受信パイロット信 号レベルが不足し、低雑音方式による位相雑音成分の除去効果が損なわれるという課題が ある。また、従属同期方式のパイロット信号抽出帯域幅の違いから、雑音の増加も発生す るという課題もある。つまり、送信側と受信側の同期方式が一致せねば、受信側にて所望 の効果を発揮しない。

同期方式の変更を伴う機器更新の際、同期方式の異なる旧機と新機の組合せでは、適切 な運用ができない。そのため、送信装置と受信装置を同時期に更新し、同期方式を一致さ せる必要ある。通常、放送機器における更新工事は、短いメンテナンス時間に実施する必 要があり、かつ緊急時の対応なども考慮する必要もあるため、柔軟性をもった更新計画を 策定することが肝要である。送信装置と受信装置を同時期に更新することは、更新工事に おけるリスクとなる場合もあり、柔軟性をもった更新計画の策定を阻む要因の一つとなる 。

本発明は、このような状況に鑑みなされたもので、上記課題を解決することを目的とす る。

本発明は、送信装置と受信装置の同期方式を一致させる伝送システムであって、前記送信装置は、主波であるＯＦＤＭ信号の信号レベルを監視し、同期方式に対応して前記ＯＦＤＭ信号の信号レベルと一定の比率となるようにレベルが調整されたパイロット信号を前記ＯＦＤＭ信号に重畳して送信し、前記受信装置は、前記ＯＦＤＭ信号の信号レベルと前記パイロット信号の信号レベルの合成比率を検出し、前記検出した合成比率に対応して予め定められた同期方式を選択し、選択された同期方式に対応して予め定められた前記パイロット信号の抽出帯域となるように制御する。
本発明は、送信装置と受信装置の同期方式を一致させる伝送システムであって、前記送信装置は、主波であるＯＦＤＭ信号の信号レベルを監視し、同期方式に対応して前記ＯＦＤＭ信号の信号レベルと一定の比率となるようにレベルが調整されたパイロット信号と、同期方式に対応した同期方式情報として発生させたＳＣ信号とを前記ＯＦＤＭ信号に重畳して送信し、前記受信装置は、受信信号から抽出した前記ＳＣ信号に対応して予め定められた同期方式を選択し、選択された同期方式に対応して予め定められた前記パイロット信号の抽出帯域となるように制御する。
本発明は、送信装置と受信装置の同期方式を一致させる伝送システムであって、前記受信装置は、同期方式の情報を前記送信装置に送信する制御信号送信装置を備え、前記送信装置は、前記制御信号送信装置からの前記受信装置の同期方式の情報に基づき、主波であるＯＦＤＭ信号の信号レベルを監視し、同期方式に対応して前記ＯＦＤＭ信号の信号レベルと一定の比率となるようにレベルが調整されたパイロット信号を前記ＯＦＤＭ信号に重畳して送信する。

本発明によると、送信装置と受信装置の同期方式を一致させる機能を実現できる。

実施形態に係る、同期方式の制御を可能とする送信装置の系統図である。 実施形態に係る、同期方式の制御を可能とする受信装置の系統図である。 実施形態に係る、ＳＣ信号を利用した同期方式の制御を可能とする送受信シ ステムの系統図である。 実施形態に係る、制御信号伝送装置を利用した同期方式の制御を可能とする 送受信システムの系統図である。 実施形態に係る、従属同期方式の送受信システムの簡易的な系統図である。 実施形態に係る、従属同期方式の送受信システムの詳細な系統図である。 実施形態に係る、ＩＦ−ＴＴＬ伝送方式における伝送信号周波数配列の例を 示す図である。 実施形態に係る、ＩＦ−ＴＴＬ伝送方式における同期方式一覧を示すテーブ ルである。

次に、本発明を実施するための形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照 して具体的に説明する。本実施形態の概要は次の通りである。すなわち、送信装置におい て、主波であるＯＦＤＭ信号レベルに応じ、パイロット信号レベルをＡＧＣで制御する。 このとき、主波であるＯＦＤＭ信号レベルを常にＣＰＵ（Central Processing Unit）な どの制御回路にて監視し、パイロット信号レベルを制御する。このことにより、常に一定 比率のパイロット合成が可能となる。また、標準従属同期方式、低雑音従属同期方式の２ つのパイロット比率を制御回路で選択できる機能を有することで、受信装置の同期方式に 合わせて送信装置のパイロット比率を選択し、送信装置と受信装置の同期方式を一致させ る。
また、受信装置において、主波であるＯＦＤＭ信号対パイロット信号合成比率を検出し 、パイロット抽出回路のパイロット抽出フィルタの帯域幅を制御することで、送信装置の 同期方式に合わせて受信装置のパイロット抽出フィルタの帯域幅を選択し、送信装置と受 信装置の同期方式を一致させる。
また、送信装置において、同期方式情報を乗せたＳＣ信号を受信装置に伝送し、受信装 置にて、ＳＣ信号を復元し、送信装置の同期方式に合わせて受信装置のパイロット抽出フ ィルタの帯域幅を選択することで、送信装置と受信装置の同期方式を一致させる。
また、送信装置、受信装置間にフィードバック用の制御信号伝送装置が設置されている 場合、受信装置において、フィードバック用の制御信号伝送装置を利用し、受信装置の同 期方式情報や、主波であるＯＦＤＭ信号対パイロット信号合成比率情報を、送信装置へフ ィードバックする。送信装置において、伝送された情報をもとに送信装置のパイロット比 率を選択し、送信装置と受信装置の同期方式を一致させる。
また、同様の系統でパイロット信号合成の有無を制御することで、従属同期方式だけで なく、独立同期方式にも対応可能である。
以下、従属同期方式の基本的な技術を説明し、つづいて、実施例１〜４で具体的に説明 する。

＜基本技術＞
図５は、従属同期方式の送受信システムの簡易的な系統図である。本図を参照して、基 本的な従属同期方式の動作について説明する。送信装置５０ａでは、パイロット発振器５ １で発生させたパイロット信号を、合成器ＳＹ５１が主波であるＯＦＤＭ信号のＩＦ信号 と合成する。後段のミキサーＭＸ５１にて送信ローカル発振器５２と乗算し、送信アンプ 部５３にて所望の出力レベルで送出する。

受信装置５０ｂでは、受信アンプ部５４にて所望のレベルに増幅させた本線信号を分離 器ＳＰ５１が分離し、分離した信号をパイロット抽出回路５６に送る。パイロット抽出回 路５６は抽出したパイロット信号を基準として受信ローカル発振器５５内部のＰＬＬ（Ph ase Locked Loop）制御回路を動作させる。このとき、ＰＬＬ制御された発振周波数が受 信ローカル発振器５５の出力となり、受信周波数をミキサーＭＸ５２にて乗算する。する と、もとのＯＦＤＭ信号のＩＦ信号が出力する。

送信装置５０ａの本線ＩＦ信号をｆｉ、パイロット周波数をｆｐ、送信ローカル周波数 をｆｌ、本線送信周波数をｆｒ、パイロット信号送信周波数をｆｑとすると、
ｆｒ＝ｆｉ+ｆｌ （１）
ｆｑ＝ｆｐ+ｆｌ （２） となる （ただし、ローカル周波数はアンダーローカルとする）。

受信装置５０ｂでは、本線のＩＦ信号をｆｉ’、パイロット周波数をｆｐ’、受信ロー カル周波数をｆｌ’とすると、
ｆｉ’＝ｆｒ−ｆｌ’＝（ｆｉ+ｆｌ）−ｆｌ’ （３）
ｆｐ’＝ｆｑ−ｆｌ’＝（ｆｐ+ｆｌ）−ｆｌ’ （４） となる。

また、受信ローカル発振器５５内部のＰＬＬ回路では、ｆｌ’をＮ×ｆｐ’に近づける 動作する。このとき、
ｆｌ＝ｆｌ’ （５） であるならば、
ｆｉ＝ｆｉ’ （６） となり、送信ＩＦ信号が復元される。 これが従属同期方式の数式的な原理である。

さらにここで、受信ローカル周波数のずれΔｆが発生した場合、
ｆｌ’＝ｆｌ+Δｆ （７） となる。このとき、
ｆｉ’＝ｆｒ−ｆｌ’＝（ｆｉ+ｆｌ）−（ｆｌ+Δｆ）＝ｆｉ−Δｆ （８）
ｆｐ’＝ｆｑ−ｆｌ’＝（ｆｐ+ｆｌ）−（ｆｌ+Δｆ）＝ｆｐ−Δｆ （９） となる。 しかし、受信ローカル発振器５５内部のＰＬＬ制御回路では、ｆｌ’がＮ×ｆｐ’＝Ｎ× （ｆｐ−Δｆ）となり、ｆｌ’をＮ×Δｆ分だけ逆方向にずらす周波数に制御する。

ＰＬＬ制御回路がロックした状態において、ミキサー出力における周波数のずれは
Δｆ＝０ （１０） となる。

これにより、受信ローカル周波数のずれによる出力ＩＦ周波数のずれは引き起こされず 、安定的な動作が確立する。

低雑音従属同期方式は、この標準従属同期方式に加えて、送信ローカル発振器５２、受 信ローカル発振器５５の位相雑音を低減させることに特化した方式である。従属同期方式 において、主波であるＯＦＤＭ信号とパイロット信号は、同様のローカル発振器で周波数 変換する。そのため、主波であるＯＦＤＭ信号とパイロット信号には、ローカル発振器の 位相雑音が同様に付加される。

受信装置５０ｂでは、位相雑音が重畳されたパイロット信号を基準として受信ローカル 発振器５５のローカル信号を出力するため、ダウンコンバートする際、逆位相としてミキ サーＭＸ５２で主波であるＯＦＤＭ信号の位相雑音を打ち消し合うことが可能である。

この方式では、ローカル発振器により生じる位相雑音を低減することができるが、パイ ロット信号近傍のランダム性熱雑音はＰＬＬ制御回路のループ帯域を通過するため、逆に 増加してしまう。このとき、パイロット抽出回路５６の抽出帯域幅が広いほど雑音は増加 し、パイロット信号レベルが大きいほど雑音は低減される。ただし、パイロット信号成分 のレベルを大きくすると、主波であるＯＦＤＭ信号成分のレベルが低下するため、結果的 に熱雑音の増加を招く恐れがある。

このため、各方式では適当なパイロット信号レベルや抽出帯域幅などがＡＲＩＢＢ（As sociation of Radio Industries and Business、電波産業会）のＳＴＡＮＤＡＲＤＢ−２ ２にて規定されている。図８のテーブルにＩＦ伝送方式における同期方式一覧を、図７に ＩＦ伝送方式における伝送信号周波数配列を示す。

＜実施例１＞
図１に実施例１における送信装置１０の系統図を示す。送信装置１０のパイロット発振 器１１が発生させたパイロット信号は、ＡＧＣ回路１２を経由して、合成器ＳＹ１で主波 であるＯＦＤＭ信号のＩＦ信号と合成され、後段のミキサーＭＸ１にてローカル発振器１ ４の出力と乗算される。

このとき、制御回路１３は、主波であるＯＦＤＭ信号レベルを取り込み、パイロット信 号レベルをＡＧＣ回路１２で制御する。これにより、常に所望のパイロット比率となるよ うにパイロット信号を制御することができる。

また、制御回路１３は、ＡＧＣ回路１２で制御するパイロット信号レベルの目標値に関 して、標準従属同期方式、低雑音従属同期方式の２つのテーブルをもち、内部の設定等で 切替えを可能であって、受信側の従属同期方式に合わせて送信側の合成比率を選択するこ とができる。

例えば、受信装置が標準従属同期方式の場合、制御回路１３は、主波であるＯＦＤＭ信 号に対するパイロット信号レベルを「１：０．０１７」となるように、ＡＧＣ回路１２を 制御する。受信装置が低雑音従属同期方式の場合は、制御回路１３は、主波であるＯＦＤ Ｍ信号に対するパイロット信号レベルを「１：０．１７」となるように、ＡＧＣ回路１２ を制御する。以上の機能を有することで、送信装置１０のパイロット合成比率を制御する ことによる、送信装置１０と受信装置の同期方式の一致が可能となる。

＜実施例２＞
図２に実施例２における受信装置２０の系統図を示す。受信装置２０では、分離器ＳＰ ２で分離した信号をもとに、パイロット抽出回路２２が主波であるＯＦＤＭ信号とパイロ ット信号を抽出する。このとき、制御回路２３は、パイロット信号比率を検出し、送信装 置の同期方式を判別し、パイロット抽出回路２２のパイロット抽出フィルタの帯域を制御 する。抽出したパイロット信号を基準としてローカル発振器２１内部のＰＬＬ制御回路を 動作させ、ミキサーＭＸ２で本線の信号をダウンコンバートさせる。これによって、もと のＯＦＤＭ信号のＩＦ信号が出力する。

例えば、送信装置が標準従属同期方式の場合、受信装置のパイロット抽出回路２２によ り検出されるパイロット比は「１：０．０１７」程度となる。その際は、パイロット抽出 回路２２のフィルタ帯域を狭くすることで、受信側を標準従属同期方式とすることが出来 る。

また、逆に、送信装置が低雑音従属同期方式の場合、受信側のパイロット抽出回路２２ により検出されるパイロット比は「１：０．１７」程度となる。その際は、パイロット抽 出回路２２のフィルタ帯域を広くすることで、受信装置を低雑音従属同期方式とすること が出来る。以上の機能を有することで、受信装置２０のパイロット抽出回路２２のフィル タ帯域を制御することによる、送信装置と受信装置２０の同期方式の一致が可能となる。

＜実施例３＞
図３に実施例３におけるＳＣ信号を利用した伝送システム（送信装置３０ａ、受信装置 ３０ｂ）の系統図を示す。ＩＦ伝送方式では、送信所の制御や連絡通信に使用される、帯 域１１０ｋＨｚのＳＣ信号を伝送することが可能である。この伝送システムでは、送信側 として図１の構成にＳＣ信号を発生させるＳＣ発生器３２を、受信側として図２の構成に ＳＣ信号を抽出するＳＣ抽出回路３８を追加したものである。

パイロット発振器３１が発生させたパイロット信号は、ＡＧＣ回路３３を経由して、合 成器ＳＹ３２で主波であるＯＦＤＭ信号のＩＦ信号と合成され、後段のミキサーＭＸ３１ にてローカル発振器３５の出力と乗算される。制御回路３４は、ＳＣ発生器３２を制御し 、合成器ＳＹ３１で同期方式情報を多重させる。

受信装置３０ｂでは、分離器ＳＰ３１で分離した信号をもとに、パイロット抽出回路３ ７が主波であるＯＦＤＭ信号とパイロット信号を抽出する。抽出したパイロット信号を基 準としてローカル発振器３６内部のＰＬＬ制御回路を動作させ、ミキサーＭＸ３２で本線 の信号をダウンコンバートさせ、もとのＯＦＤＭ信号のＩＦ信号を出力する。このとき、 制御回路３９は、パイロット信号比率を検出し、送信装置の同期方式を判別し、パイロッ ト抽出回路３７のパイロット抽出フィルタの帯域を制御する。

ＳＣ抽出回路３８は、分離器ＳＰ３２で分離した信号から、送信装置３０ａの同期方式 情報を復元し、検出した同期方式情報から、制御回路３９にて送信装置の同期方式を判別 し、パイロット抽出回路３７のフィルタ帯域を制御する。これによって、送信装置３０ａ と受信装置３０ｂの同期方式の一致が可能となる。

＜実施例４＞
図４に実施例４におけるフィードバック用の制御信号伝送装置を利用した伝送システム （送信装置４０ａ、受信装置４０ｂ）の系統図を示す。送信所では、受信装置４０ｂと送 信装置４０ａにフィードバック用の制御信号伝送装置（制御信号受信装置４４、制御信号 送信装置４７）が設置されている場合があり、そのような条件における動作例を説明する 。この伝送システムでは、送信側に関して図１の構成に制御信号受信装置４４を、受信側 に関して図２の構成に制御信号送信装置４７を追加したものである。

送信装置４０ａでは、パイロット発振器４１が発生させたパイロット信号は、ＡＧＣ回 路４２を経由して、合成器ＳＹ４１で主波であるＯＦＤＭ信号のＩＦ信号と合成され、後 段のミキサーＭＸ４１にてローカル発振器４５の出力と乗算される。

受信装置４０ｂでは、分離器ＳＰ４１で分離した信号をもとに、パイロット抽出回路４ ８が主波であるＯＦＤＭ信号とパイロット信号を抽出する。抽出したパイロット信号を基 準としてローカル発振器４６内部のＰＬＬ制御回路を動作させ、ミキサーＭＸ４２で本線 の信号をダウンコンバートさせ、もとのＯＦＤＭ信号のＩＦ信号を出力する。

受信装置４０ｂの制御回路４９では、パイロット信号比率を検出し、送信装置４０ａの 同期方式を判別し、制御信号送信装置４７へ受信装置４０ｂの同期方式情報や、主波であ るＯＦＤＭ信号対パイロット信号合成比率情報を伝送する。制御信号送信装置４７は、送 信装置４０ａの制御信号受信装置４４にそれら情報をフィードバックする。

送信装置４０ａにおいて、制御信号送信装置４７から伝送された情報を制御回路４３が 取り込む。制御回路４３は、それら情報をもとにパイロット合成比率を制御する。これに よって、送信装置４０ａと受信装置４０ｂの同期方式の一致が可能となる。

以上、本実施形態によれば、受信装置の同期方式の如何に関わらず、送信装置にて同期 方式を選択することができる。同様に、送信装置の同期方式の如何に関わらず、受信装置 にても同期方式を選択することができる。この機能を有することで、同期方式の変更を伴 う機器更新の際、新旧の送信装置、または受信装置の併用が可能となる。よって、更新工 事におけるリスク回避となり、柔軟性をもった更新計画の策定を図ることができる。

以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構 成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範 囲にあることは当業者に理解されるところである。

この出願は、２０１７年３月１日に出願された日本出願特願２０１７−０３８１７３を基礎として優先権の利益を主張するものであり、その開示の全てを引用によってここに取り込む。

本発明は、送信装置と受信装置の同期方式を一致させる伝送システム、そのような伝送 システムに用いられる送信装置及び受信装置に適している。

１０、３０ａ、４０ａ 送信装置 １１、３１、４１ パイロット発振器 １２、３３、４２ ＡＧＣ回路 １３、２３、３４、３９、４３，４９ 制御回路 １４、２１、３５、３６、４５、４６ ローカル発振器 ２０、３０ｂ、４０ｂ 受信装置 ２２、３７、４８ パイロット抽出回路 ３２ ＳＣ発生器 ３８ ＳＣ抽出回路 ４４ 制御信号受信装置 ４７ 制御信号送信装置 ＳＹ１、ＳＹ３１、ＳＹ３２、ＳＹ４１ 合成器 ＳＰ２、ＳＰ３１、ＳＰ３２、ＳＰ４１ 分離器 ＭＸ１、ＭＸ２、ＭＸ３１、ＭＸ３２、ＭＸ４１、ＭＸ４２ ミキサー

Claims (3)

1. 送信装置と受信装置の同期方式を一致させる伝送システムであって、
   前記送信装置は、主波であるＯＦＤＭ信号の信号レベルを監視し、同期方式に対応して前記ＯＦＤＭ信号の信号レベルと一定の比率となるようにレベルが調整されたパイロット信号を前記ＯＦＤＭ信号に重畳して送信し、
   前記受信装置は、前記ＯＦＤＭ信号の信号レベルと前記パイロット信号の信号レベルの合成比率を検出し、前記検出した合成比率に対応して予め定められた同期方式を選択し、選択された同期方式に対応して予め定められた前記パイロット信号の抽出帯域となるように制御することを特徴とする伝送システム。
2. 送信装置と受信装置の同期方式を一致させる伝送システムであって、
   前記送信装置は、主波であるＯＦＤＭ信号の信号レベルを監視し、同期方式に対応して前記ＯＦＤＭ信号の信号レベルと一定の比率となるようにレベルが調整されたパイロット信号と、同期方式に対応した同期方式情報として発生させたＳＣ信号とを前記ＯＦＤＭ信号に重畳して送信し、
   前記受信装置は、受信信号から抽出した前記ＳＣ信号に対応して予め定められた同期方式を選択し、選択された同期方式に対応して予め定められた前記パイロット信号の抽出帯域となるように制御することを特徴とする伝送システム。
3. 送信装置と受信装置の同期方式を一致させる伝送システムであって、
   前記受信装置は、同期方式の情報を前記送信装置に送信する制御信号送信装置を備え、
   前記送信装置は、前記制御信号送信装置からの前記受信装置の同期方式の情報に基づき、主波であるＯＦＤＭ信号の信号レベルを監視し、同期方式に対応して前記ＯＦＤＭ信号の信号レベルと一定の比率となるようにレベルが調整されたパイロット信号を前記ＯＦＤＭ信号に重畳して送信することを特徴とする伝送システム。

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