KR101739718B1

KR101739718B1 - 수신 상태 표시 방법 및 수신 장치

Info

Publication number: KR101739718B1
Application number: KR1020167031474A
Authority: KR
Inventors: 히로키 가토; 다츠히로 나카다; 사토루 에지마; 게이 이토; 아츠시 이시야마
Original assignee: 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
Priority date: 2014-05-19
Filing date: 2015-05-18
Publication date: 2017-05-24
Also published as: JPWO2015178340A1; JP6072984B2; KR20160133574A; WO2015178340A1

Abstract

간섭파나 지연파에 따라 최적인 방향으로 수신 안테나를 향하게 하기 위한 정보를, 조작자에게 제공하는 방법이 개시된다. 중계차가 이동하면서 정보를 무선 전송하고, 해당 전송된 정보를 기지국에서 수신하는 정보 전송 시스템으로서, 기지국은, 중계차의 위치를 나타내는 위치 정보와, 수신된 영상 신호에 관한 수신 레벨, 비트·에러·레이트, 지연 프로파일 정보 중 적어도 하나의 수신 상태 정보와, 간섭파 레벨, 간섭파 주파수 중 적어도 하나의 간섭파 정보를 취득하고, 그것으로부터 수신 어시스트 정보를 생성한다. 수신 어시스트 정보는, 중계차 위치와 안테나 방향의 2차원 영역에서, 수신 신호 품질을 나타낸다. 실전에서는, 수신 어시스트 정보를, 현재의 중계차 위치와 안테나 방향에 대응시켜 표시한다. 조작자는 그 표시로부터 안테나를 어느 쪽으로 얼마만큼 움직여야 할 지를 이해할 수 있다.

Description

수신 상태 표시 방법 및 수신 장치{RECEPTION STATE DISPLAY METHOD AND RECEPTION DEVICE}

본 발명은 수신 상태 표시 방법 및 수신 장치에 관한 것이다.

일반적으로 마라톤 중계나 역전 중계를 위해서 영상 신호 등의 정보 전송을 행하는 정보 전송 시스템으로서는, 종래부터 영상 신호 전송용의 FPU(Field Pickup Unit) 장치가 이용되고 있다. FPU를 탑재한 중계차로부터, 카메라로 촬상한 영상 신호를 FPU 장치에 의해, 변조된 무선 전파를 이용하여, 산의 정상 등에 설치한 기지국으로, 그 영상 신호 등의 전송 신호를 전송하고 있다.

중계 영상은 생방송되기 때문에 영상의 찌그러짐이나 멈춤(freeze)은 적극 피해야 되어, 사전에 꼼꼼한 리허설을 행하고 있다. 리허설에서는 중계차의 위치나 이동 방향에 따라서 수신 상태 정보를 기록해 두고, 그 기록한 정보는 전송 계획을 세울 때에 이용되고 있다.

선행 기술로서는, 정보 전송 시스템의 운용에 관한 정보를 기록함으로써, 그 운용 작업을 보다 간단하게 하기 위한 지원을 행하는 것이 가능한 전송 상태 표시 방법 및 장치의 기술이 개시되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

일본 특허 공보 제 4810055 호

종래의 기술에서는, 여러 안테나 방향에서의 정보나 간섭파를 고려한 전송 계획을 상세하게 세울 수 없고, 안테나 방향 조작자의 경험에 의지하고 있었다. 또, 간섭파나 반사에 의한 지연파가 존재하는 경우, 반드시 중계차 방향으로 수신 안테나를 향하게 하는 것이 최적인 것으로는 한정하지 않고, 중계차로부터 송신된 신호의 수신 레벨 S와 간섭파의 혼입 레벨 I와 잡음 N의 합계치의 비율로 수신 신호의 품질을 나타내는 S/(I＋N)의 값이 가장 크게 되고, 지연파가 가이드 인터벌의 범위 내에 들어가는 방향으로, 수신 안테나를 향하는 것이 바람직하다.

본 발명은, 간섭파와 지연파로부터 최적인 방향으로 수신 안테나를 향하게 하기 위한 안테나 방향 조정 정보를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 수신 상태 정보와 안테나 방향 정보와 간섭파 정보를 조합하여 해석을 행하여, 전송 계획에 도움이 되는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 수신 상태 표시 방법은, 중계차가 이동하면서 정보를 무선 전송하고, 상기 전송된 정보를 기지국에서 수신하는 정보 전송 시스템에 있어서의 수신 상태 표시 방법으로서, 중계차의 위치를 나타내는 위치 정보, 수신된 영상 신호에 관한 수신 레벨, 비트·에러·레이트, 지연 프로파일 정보 중 적어도 하나의 수신 상태 정보와, 간섭파 레벨, 간섭파 주파수 중 적어도 하나의 간섭파 정보를 취득하고, 수신 상태 정보와 간섭파 정보로부터 수신 어시스트 정보를 생성하고, 현재의 중계차 위치 정보와 안테나 방향 정보에 근거하여 수신 어시스트 정보를 중계차 위치 정보와 안테나 방향 정보를 축으로 하는 2차원 맵으로서 표시 장치에 표시하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 수신 상태 표시 방법은, 상술의 수신 상태 표시 방법에 있어, 현재의 중계차 위치를 기준으로, 중계차의 진행과 함께 상기 수신 어시스트 정보 맵을 중계차 위치 축을 따라서 스크롤하고, 현재의 수신 안테나의 방향을 기준으로, 수신 어시스트 정보 맵을 수신 안테나 방향 축을 따라서 스크롤하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 정보 전송 시스템의 수신 장치는, 이동하면서 정보를 무선 전송하는 중계차와, 수신 장치인 기지국이 무선 통신을 행하는 정보 전송 시스템으로서, 수신 장치는 수신부와 안테나와 전자 컴퍼스와 기록 장치와 표시 장치를 가지며, 수신 장치는 중계차의 위치를 나타내는 위치 정보, 수신된 영상 신호에 관한 수신 레벨, 비트·에러·레이트, 지연 프로파일 정보 중 적어도 하나의 수신 상태 정보와 간섭파 레벨, 간섭파 주파수 중 적어도 하나의 간섭파 정보를 취득하고, 수신 상태 정보와 간섭파 정보로부터 수신 어시스트 정보를 생성하고, 표시 장치는 현재의 중계차 위치 정보와 안테나 방향 정보에 근거하여 수신 어시스트 정보를 상기 중계차 위치 정보와 안테나 방향 정보를 축으로 하는 2차원 맵으로서 표시하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 간섭파와 지연파로부터 최적의 방향으로 수신 안테나를 향하게 하기 위한 안테나 방향 조정 정보를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 전송 시스템의 배치도.
도 2는 본 예의 정보 전송 시스템의 구성을 나타내는 모식도.
도 3은 본 예의 정보 전송 시스템의 기지국(3)의 FPU 수신기(210)의 내부 구성도.
도 4는 FPU 사용 주파수와 간섭파 주파수의 관계를 설명하기 위한 도면.
도 5는 기지국(3)의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 6은 기지국(3)의 표시 장치에 표시하는 수신 상태를 설명하기 위한 도면.
도 7은 기지국(3)의 표시 장치에 표시하는 각 기지국의 수신 상태를 설명하기 위한 도면.
도 8은 일 실시예에 따른 지연 프로파일 정보를 설명하기 위한 도면.
도 9는 일 실시예에 따른 기지국의 표시 장치에 표시하는 내용을 설명하기 위한 도면.

이하, 본 발명의 일실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 전송 시스템의 구성도이다.

마라톤 코스(1)를 따라 중계차(2)가 주행한다.

기지국(3, 4, 5)은, 마라톤 코스(1)를 따라 산 정상이나 빌딩의 옥상 등에 설치되고, 각 기지국에 마련되는 FPU 수신기(214-1 ~ 214-3)는, 강한 지향성을 갖는 수신 안테나로, 중계차(2)로부터의 무선 신호를 수신한다. 수신 안테나의 방향 θ은 자유롭게 변경할 수 있다.

방향 θ은, 예를 들면, 북쪽을 기준으로 한 경우의 수평 방향의 각도(우회전)를 나타낸다. 본 예에서는 안테나 방향으로서 수평 방향 θ만 가동시키는 것으로 하지만, 수직 방향을 추가하는 것도 용이하다.

일반적으로는, 중계차(2)로부터 가장 가까운 거리에 위치하는 기지국 혹은 중계차(2)를 모두 볼 수 있는 기지국이 수신을 담당하고, 그 기지국에서는 중계차(2)의 이동에 따라 안테나 방향 θ을 회전시키고, 중계차(2)의 방향으로 수신 안테나를 향하게 한다. 이것에 의해 중계차(2)로부터의 전파를 보다 확실히 수신하여, 안정된 영상 전송이 가능해진다.

기지국(3, 4, 5)의 구성은 기본적으로 동일하고, 이후 기지국(3)을 대표로 하여 설명한다. 기지국(3)에서 수신한 영상은, FPU의 다단 중계, 위성 링크, 광 파이버 회선 등의 수단에 의해, 최종적으로 텔레비전국의 본사로 전송된다.

그러나, 간섭파원(6)의 방향으로 수신 안테나를 향하게 하면 간섭파가 크게 혼입되어, 부호 오류나, 동기 어긋남이 생기는 경우가 있다. 그 결과, 영상이 찌그러지고, 멈춰 버리는 경우가 있다.

그 때문에, 마라톤 등의 중계를 하기 전에 리허설을 행하고, 리허설시에 취득하는 정보로서, 안테나 방향 정보 θ에 근거하여, 수신 상태 정보와, 간섭파 정보 I(θ, f)를 수집한다. 여기서, f는 간섭파 주파수이다. 간섭파가 관측되는 주파수는 기지국의 장소에 따라 다른 경우가 많아, 간섭파 정보 I는 안테나 방향 정보 θ와 주파수 f의 2차원 공간 상의 함수로 된다.

상기 리허설에서 수집한 정보를 근거로 실전 운용시의 채널 주파수의 할당을 행함으로써 간섭파의 영향을 받기 어려운 주파수를 선택한다. 또, 안테나 방향 조작자에 대해, 최적의 안테나 방향을 나타내는 수신 어시스트 정보를 표시한다. 또, 채널 주파수의 할당이란, 실전 운용에서, 면허상 사용 가능한 주파수의 범위(예를 들면 1.2/2.3 GHz대) 내에서 중계에 사용하는 주파수를 결정하는 것이다.

다음으로, 각종 정보의 수집과 예행 연습을 동시에 행하는 리허설, 취득한 정보의 해석, 실전 운용의 3단계로 나누어 상세하게 설명한다.

리허설에서는 마라톤 코스(1) 상의 중계차(2)의 스타트 지점으로부터의 행정 거리(도정)를 나타내는 위치 정보

와 수신 안테나의 안테나 방향 정보 θ에 근거한 수신 상태 정보와 안테나 방향 정보 θ에 근거한 간섭파 정보 I(θ, f)를 취득하는 것을 목적으로 한다.

최초에, 리허설시의 시스템 구성 및 동작에 대해 도 2를 이용하여 설명한다.

도 2는 본 예의 정보 전송 시스템의 구성을 나타내는 모식도이다.

도 2에 있어서, 중계차(2)에는 거리계(202)가 탑재되어 있고, 취득되는 주행 거리는 위치 정보

로서 FPU 송신기(204)로 출력된다. 또한 주행 거리는, 도로의 킬로수와 대조하면 위치를 알 수 있기 때문에, 위치 정보

의 일종으로 한다. 도로의 정보로서는, 수치 지도(디지털 도로 지도) 등을 이용할 수 있다.

또, 중계차(2)에 탑재된 카메라(203)로 얻어진 영상 신호도, 동일하게 FPU 송신기(204)로 출력된다.

FPU 송신기(204)는, 입력된 영상 신호와 위치 정보

를 다중하고, 변조 처리(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing 등)를 행하고, 변조된 신호를 송신 안테나(205)로 출력한다.

송신 안테나(205)는 입력된 신호를 공간으로 방사한다. 송신 안테나(205)로서는, 수평 방향으로 무지향의 안테나를 이용하는 경우가 많다.

한편, 기지국(3)은, 안테나 지향성 자동 회전 수단(207)에 설치된 수신 안테나(208)에서 중계차(2)의 송신 안테나(205)로부터 송신된 신호(220)를 수신하고, FPU 수신기(210)로 RF 신호(221)를 출력한다.

안테나 지향성 자동 회전 수단(207)은, 수신 안테나(208)의 지향성을 수평 방향으로 회전하는 기능을 갖는다. 그 방식으로서 기계식이나 어레이 안테나를 이용한 전자식 등이 있고, 여기에서는 기계식으로 한다. 수신 안테나(208)는, 분명하게 필요가 없는 방향으로 회전시킬 필요는 없고, 높은 스루풋을 얻기 위해서, 중계차(2)가 존재하는 방향(Line of Sight 방향)을 기준으로 왕복하도록 주사시켜도 좋다. 존재하는 방향은, 주지의 추적 안테나 기술에 의해 수신 레벨 혹은 위치 정보

에 근거하여 판별된다.

수신 안테나(208)에는 전자 컴퍼스(209)가 구비되어 있고, 수신 안테나(208)의 방향 정보 θ를 취득할 수 있고, 취득한 안테나 방향 정보 θ를 기록 장치(211)로 출력한다.

FPU 수신기(210)는, 수신 레벨 S(θ,

), 비트·에러·레이트 B(θ,

), 지연 프로파일 정보 D(θ,

, τ) 등의 수신 상태 정보와, 간섭파 정보 I(θ, f), 중계차(2)의 위치 정보

를 기록 장치(211)에 대해서 출력한다. 여기서 τ는, 지연파의 지연 시간을 나타내고, 지연 프로파일 정보 D(θ,

, τ)에 대한 상세한 설명은 후술한다.

기록 장치(211)에서는 FPU 수신기(210)로부터 입력된 정보를 보존한다.

여기서, 수신 레벨 S(θ,

)와 지연 프로파일 정보 D(θ,

, τ)는 송신 신호에 관한 정보이기 때문에, 중계차 위치

의 함수로 되어, 안테나 방향 θ에도 의존하기 때문에 θ의 함수이기도 하다.

상술의 리허설시의 시스템 구성에 의해, 리허설 중에 간섭파 정보 I(θ, f)를 취득하는 것은 가능하지만, 간섭파의 주파수 f가 희망파의 대역 내, 혹은 그 주변에 존재한 경우, 간섭파가 희망파에 묻혀서 검출 정밀도가 저하되어 버려, 정확한 간섭파 정보 I(θ, f)를 취득할 수 없는 경우가 있다. 또, 간섭파는 항상 존재하는 것은 아니기 때문에, 간섭파 정보 I(θ, f)만 별도 취득하는 것이 바람직하다. 그 때의 구성을 이하에서 설명한다.

간섭파 정보를 정확하게 취득하기 위해서는 중계차(2)로부터의 무선 신호의 전송은 행하지 않고, 기지국(3)에 설치된 수신 안테나(208)의 안테나 방향 θ을 움직여서, FPU 수신기(210)에서 취득한 간섭파 정보 I(θ, f)와 전자 컴퍼스(209)에서 취득한 안테나 방향 정보 θ를 외부 기록 장치(211)로 출력하고, 기록 장치(211)에서는 입력된 안테나 방향 정보 θ에 근거하여 간섭파 정보 I(θ, f)를 보존한다. 여기서 간섭파 주파수 f에 관해서는 FPU 수신기(210)에 면허상 사용 가능한 모든 주파수의 특성을 관측할 수 있는 주파수 해석 기능을 탑재함으로써, 사용 가능한 모든 주파수에서 간섭파 정보 I(θ, f)를 수집할 수 있다.

도 3은 FPU 수신기(210)의 내부 블럭도이다. 본 예의 FPU 수신기(210)는, 주파수 해석 기능(스펙트럼·애널라이저)을 갖는 것 등이 특징이다.

AGC 앰프(301)는, 수신 안테나(208)로부터 입력된 수신 신호를, 적절한 레벨로 증폭한다. 수신 신호는 OFDM 변조된 무선 주파 신호를 포함한다.

로그 검파기(302)는, AGC 앰프(301)에서의 증폭 후의 신호의 레벨을 검출한다. 로그 검파기(302)는 필수는 아니다.

비선형 필터(303)는, AGC를 구성하는 루프 필터이며, 후술의 C/N 최적화 게인 산출기(317)의 출력에 근거하여, AGC 앰프(301)에 설정하는 이득을 결정한다. 본 예에서는, 갑작스런 간섭파에 대응하기 위해, 로그 검파기(302)의 레벨이 이상적으로 높은(급증했을) 때에 게인을 작게 제한하는, 비선형 특성의 필터를 이용하고 있다.

주파수 변환기(304)는, 소정의 국부 신호를 수신 신호에 혼합함으로써, 무선 주파수의 수신 신호를, 중간 주파수 혹은 베이스 밴드로 변환한다.

ADC(305)는, 주파수 변환된 신호를, 디지털 신호로 변환한다. 또, 후속의 FFT부(306)에 입력될 때에는 동상(同相) 및 직교 성분으로 이루어지는 복소 신호로 되어 있을 필요가 있고, ADC(305)의 전 또는 후에 아날로그 또는 디지털 직교 검파가 행해지는 것으로 한다.

FFT(고속 푸리에 변환)부(306)는, 입력된 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하여, 등화기(307)로 출력한다.

등화기(307)는, 파일럿 신호를 참조하는 것 등을 하여 전파로 특성을 추정하고, 입력된 신호의 진폭과 위상을 보정하여 판정기(308)로 출력한다.

판정기(308)는, 입력된 신호(심볼)를 경판정하고, 그 판정 결과와 오류 정정 우도의 세트를 소실(消失) 처리부(309)로 출력한다. 우도는, 심볼마다, 입력 신호와 판정 결과의 차이의 크기(EVM : Error Vector Magnitude) 등으로부터 산출된다.

소실 처리부(309)는, 후술하는 피간섭파 주파수 판정부(315)로부터 입력된 신호를 토대로, 간섭을 받은 주파수의 오류 정정 우도를 간섭파의 진폭에 따라 변경하여, FEC부(310)로 출력한다. 예를 들면, 간섭파의 진폭이 큰 경우는 그 오류 정정 우도를 작은 값(예를 들면 0)으로 함으로써, 간섭파에 의해 영향을 받은 신호의 오류 정정 우도를 낮춘다.

FEC부(310)는, 입력된 신호에 디인터리브(deinterleave) 처리를 행하고, 판정 결과에 대해서 오류 정정 우도에 근거한 오류 정정을 행한다.

BER 계측기(311)는, FEC부(310)에서의 정정 에러를 계수하는 것 등을 행하여, 비트 에러 레이트를 계측한다.

여기서부터, FPU 수신기(210)의 주파수 해석 기능의 구성을 설명한다.

전 처리부(312)는, 소정의 계산량의 범위에서, 목적에 따라 효과적으로 주파수 해석을 행하기 위한, 레이트 변환이나 윈도잉 등의 처리를 행한다. 복수의 레이트로 변환 가능하다.

FFT부(313)는, 주파수 해석을 행하기 위한 FFT이며, 본 예에서는 FFT 사이즈를 8192로 하고, 70MHz의 대역에서 100kHz 정도의 주파수 분해능, 60dB 이상의 다이나믹 레인지를 갖고, FFT부(306)보다 늦은 33ms 정도의 갱신 주기로 스펙트럼을 얻는다. 70MHz의 대역은, 근처 인접(인접의 인접) 채널의 사용 상황을 아는데 도움이 된다.

스펙트럼 자동 해석부(314)는, FFT부(313)로부터 입력된 스펙트럼을 전력화, 시간 평활화 등을 행하여 처리한 다음, 스펙트럼의 형상 등으로부터 소망파의 위치를 특정함과 아울러, (특히 좁은 대역의) 간섭파의 주파수나 전력을 특정한다.

피간섭 주파수 판정부(315)는, 소망파의 대역 내에서 유해한 간섭파가 존재하고 있는 위치를 모두 검출하여 출력한다.

신호·노이즈 측정기(316)는, FFT부(313)로부터 입력된 스펙트럼과 AGC 앰프(301)의 게인을 토대로, 소망파의 전력이나, 소망 신호 이외에 FFT(306)의 출력에 나타나는 비소망 신호(노이즈나 외부 간섭)의 전체 전력을 산출한다. 비소망 신호는, 대역 내의 좁은 대역 간섭파의 전력이나, 소망 신호(데이터 서브 캐리어)의 양측에 존재하는 가이드 밴드의 전력의 총 합으로서 얻을 수 있다.

C/N 최적화 게인 보정부(317)는, 소망파의 주파수로부터 멀어질수록 작아지는 가중을 부여하여 합산한 총 전력(소망파 및 인접이나 근처 인접을 포함)을 계산하고, 그것을 일정하게 유지하는 AGC 게인을 산출하여, 비선형 필터(303)로 출력한다.

지연 프로파일 산출기(320)는, 등화기(307)에서 얻어진 전파로 특성을 IFFT 하는 것 등을 하여 얻은 지연 프로파일을 산출한다.

또, 도 3의 구성으로 얻어진 그대로의 수신 전력 S나 지연 프로파일 D 등의 정보는, θ과는 관련지어져 있지 않다. 기록 장치(211)는, 타이밍을 맞춰서 전자 컴퍼스로부터 θ를 취득하고, 대응지어서 기록할 필요가 있다.

다음으로, 리허설에서 취득한 각종 정보를 해석하는 운용 계획의 입안에 대해 설명한다.

운용 계획 입안시에는 리허설에서 취득한 수신 상태 정보[수신 레벨 S(θ,

), 비트·에러·레이트 B(θ,

), 지연 프로파일 정보 D(θ,

, τ)], 간섭파 정보 I(θ, f)를 해석하여, 채널 주파수의 할당을 결정한다.

도 4는 본 예의 FPU 사용 주파수와 간섭파 주파수의 관계를 나타내는 스펙트럼도이다.

본 예의 정보 전송 시스템에서는, F1, F2, F3의 사용 가능 주파수가 있지만, 적어도 기지국(3) 부근에서 주파수 f의 간섭파가, F1의 대역 내에 존재하고 있는 것으로 한다.

우선, 채널 주파수의 할당의 일례에 대해, 도 5, 도 6을 이용하여 상세하게 설명한다.

도 5는, 기지국(3)에 의한 수신의 형태를 설명하는 모식도이며, 도 1에 있어서의 기지국(3)의 주위를 상세하게 나타내고 있다. 도 5의 형태의 리허설에 의해, -90°＜θ＜90°정도의 범위에서, 적어도 리허설에 이용한 주파수(F1로 한다)에 관한 수신 상태 정보가 얻어지는 것으로 한다.

도 6은 도 5의 형태에서 얻은 수신 상태의 표시를 설명하는 도면이다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 표시 장치(214)에는, 수신 신호의 품질을 나타내는 S(θ,

)/[N＋I(θ, f)]가, 안테나 방향 θ과 중계차 위치

를 각 축으로 한 2차원 상에 표시된다. 본 예에서는 도 6의 표시를 수신 어시스트 정보 맵이라 한다. 여기서 N는 수신기의 내부 잡음에 의존하는 잡음 레벨이며, 안테나 방향 θ이나, 중계차 위치

, 주파수 f에 의존하지 않고, 정수로서 미리 설정된다.

수신 어시스트 정보 맵에서는, 스칼라량인 S/(N＋I)가 높을수록 따뜻한 색 또는 밝은 색이고, 낮을수록 차가운 색 또는 어두운 색으로 되는 색으로 S/(N＋I)가 표시되고, 더욱이 간섭파의 강도가 일정 이상으로 되는 영역 602에서는, 다른 색 혹은 전부 칠해진 패턴이 이용된다. 영역 602는 간섭원의 방향에만 의존하기 때문에, 단순하게 직사각형으로서 묘화된다. S/(N＋I)의 원(元)으로 되는 수신 상태 정보는, 반드시 2차원 상의 모든 영역에서 똑같이 취득되는 것으로 한정하지 않고, 적절히 내삽에 의해 보간될 수 있다. 보간할 수 없는 부분의 S/(N＋I)는, 데이터 없음으로서 다른 색 혹은 패턴(예를 들면 암흑)으로 표시된다.

도 5, 도 6으로부터, 중계차(2)가

=3km의 A 지점에 위치할 때는 간섭파원(6)이 중계차(2)의 방향과는 역방향에 위치하기 때문에, 안테나 방향을 중계차(2)의 방향(-60°)으로 향하게 함으로써 수신 레벨 S(θ,

)를 크게 하여, 간섭파 레벨 I(θ, f)를 작게 할 수 있기 때문에, 높은 S/(N＋I)를 얻을 수 있다.

=5km의 B 지점에 중계차(2)가 위치할 때는, B 지점의 방향(0°)에 대해서 우측으로부터 간섭파가 도래하고 있기 때문에, 안테나를 오른쪽으로 향하게 하면 급격하게 S/(N＋I)가 저하한다.

=7km의 C 지점에 중계차(2)가 위치할 때는, 희망파도 오른쪽 방향(30°)으로부터 도래하지만, 간섭파도 오른쪽 방향(대략 90°방향)으로부터 도래하고 있기 때문에, 간섭파의 영향을 받게 되어 S/(N＋I)가 저하한다.

또한,

=10km의 D 지점에 중계차(2)가 위치하는 경우, 간섭파의 영향을 강하게 받게 되어 S(θ,

)/[N＋I(θ, f)]가 크게 열화한다. 602의 사선부는 간섭파에 의해 큰 폭의 열화를 받는 영역을 나타내고 있고, 주파수대 F1에서는 기지국(3)의 장소로부터,

=7~10km의 사이에서 정상적으로 수신할 수 있는 안테나 방향이 존재하지 않는 것을 알 수 있다.

이와 같이 지향성 안테나에 의한 수신에 있어서, 신호원(송신점)으로부터의 소망파와, 그것과는 상이한 장소(방향)로부터의 외래 간섭파의 양쪽이 가미된 수신 품질로부터 수신 어시스트 정보 맵을 작성함으로써, 안테나 방향마다의 S(θ,

)/[N＋I(θ, f)]를 명확하게 표현할 수 있다.

도 7은 본 예의 각 기지국(3)의 수신 상태를 나타내는 수신 어시스트 정보 맵이다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 수신 어시스트 정보 맵은 기지국별, 주파수별로 작성할 수 있다. 주파수의 수만큼, 코스(1)의 이동을 반복해서 각 주파수의 수신 상태 정보를 취득해 두는 것이 이상이지만, 간략하게는, I(θ, f)를 모든 주파수에 대해서 일괄로 취득하고, 어느 1개의 주파수에 있어서의 수신 레벨 S(θ,

)를 다른 주파수에도 적용시켜 S/(N＋I)를 얻을 수도 있다.

도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 간섭파 주파수 f로부터 떨어진 F2, F3의 주파수대에서는 간섭파에 의한 열화의 영향을 받지 않고, 0km 지점으로부터 30km 지점까지는 항상 안테나 방향 θ을 중계차(2)를 향하게 함으로써 양호한 수신 상태를 유지할 수 있다는 것을 알 수 있다.

따라서, 채널 주파수의 할당을 행할 때는 F1 주파수를 사용하지 않고, 간섭파가 대역 내에 존재하지 않는 F2, F3의 주파수대를 이용하는 것이 바람직하다.

또, F1 주파수대를 어쩔 수 없이 사용하는 경우는, 중계차 위치

=1~7km 및 13~30km의 범위에서 안테나 방향 θ에 주의하면 사용 가능하다는 것을 알 수 있다.

도 7에서 점선으로 둘러싸인 영역 701은, 수신 어시스트 정보 맵으로부터 직접 알 수 없는 것이나, 지연파에 의한 열화 영역에 대응한다. 지연파에 의한 열화는 통상, 그 시점에서의 지연 프로파일에 의해 판별된다.

도 8은 본 예의 지연 프로파일 정보의 표시를 설명하는 도면이다.

본 예의 지연 프로파일 정보 D(θ,

, τ)는, 주어진 중계차 위치

에 있어서, 수신 레벨, 지연 시간 τ, 안테나 방향 θ의 3개의 축으로 표현된다. 지연 프로파일 정보 D로부터, 가이드 인터벌 시간을 넘는 지연파가 보다 작고, 적게 되는 안테나 방향 θ을 찾는 것은 가능하지만, 순간적으로 판독하는 것은 곤란하다.

그 때문에 본 예에서는, 수신 어시스트 정보 맵에서, 지연에 의한 열화를 가미한 표시를 행한다. 수신 어시스트 정보 맵 상에서, 표현하기 위해서는 지연 시간 τ의 변수를 삭제할 필요가 있다. 시간 τ을 삭제한 함수를 F로 한 경우, 지연파에 의한 등가 잡음량을 N_D(θ,

)로 하면, N_D(θ,

)=F[D(θ,

, τ)]로 나타낼 수 있다. 함수 F는, 가이드 인터벌 시간을 넘는 지연 시간 τ의 패스에 대해, 초과 시간에 비례하는 가중으로 전력을 합산한다. 또한 비례하는 것은 초과 시간이 유효 심볼 길이 이하일 때이고, 그것을 넘으면 일정하게 된다. 이 등가 잡음량 N_D(θ,

)를 상기 수신 어시스트 정보 맵에 가미한다. 구체적으로는 S/(N＋N_D＋I)를 이용하여 색분류 표시한다.

이상 설명한 바와 같이, 운용 계획 입안시에는, 리허설에서 취득한 수신 상태 정보 [수신 레벨 S(θ,

), 지연 프로파일 정보 D(θ,

, τ)]와, 간섭파 정보 I(θ, f)를 이용하여 수신 어시스트 정보 맵을 작성하고, 실전 운용시의 채널 주파수의 할당을 행한다. 비트·에러·레이트 B(θ,

)는, 전송 환경(θ이나

)의 변화에의 반응이 늦기 때문에, 최종적인 신호 품질을 확인하기 위해서 적절히 표시된다. 작성한 수신 어시스트 정보 맵은 각 기지국(3)의 기록 장치(211)에 기억하여, 실전 운용시에 사용한다.

다음으로, 운용 실전시의 정보 전송 시스템의 동작 및 조작 방법을 설명한다.

실전시의 시스템의 구성은 도 2에 나타낸 바와 같다. 다만, 실전에서는, 조작자가 수동으로 수신 안테나(208)의 방향을 조정하기 때문에, 안테나 지향성 자동 회전 수단(207)의 자동 회전 기능은 불필요하고, 단순한 안테나 회전대(헤드가 붙어 있는 삼각대)로서 이용한다. 이하, 자동 회전 기능을 구비하지 않는 혹은 무능화된 그것을, 안테나 회전대(218)라고 한다.

기지국(3)에서는, 중계차(2)의 이동에 맞춰서, 조작자가, 안테나 회전대(213)에 탑재된 수신 안테나(208)를, 수신 신호의 품질이 가장 좋아지는 방향으로 계속 향하게 한다.

FPU 수신기(210)는, 수신 안테나(208)로부터의 신호가 입력되고, 적어도 영상 신호와 중계차 위치

_now를 출력한다. 영상 신호는, 별도로, 본사로의 전송로에 접속된다.

기록 장치(211)에서는 FPU 수신기(210)로부터 입력된 중계차(2)의 현재의 위치 정보

_now, 전자 컴퍼스(209)로부터 입력된 안테나 방향 정보 θ_now와 미리 할당 된 FPU 사용 주파수에 근거하여, 미리 리허설에서 취득한 정보의 해석 결과인 수신 어시스트 정보 맵을 판독하여, 표시 장치(214)에 표시한다.

표시 장치(214)는, 안테나 방향의 조작에 필요하고 알기 쉬운 형태로, 판독된 수신 어시스트 정보 맵을 조작자에게 표시한다.

도 9는 실전 운용시에 표시 장치(214)에 표시되는 수신 어시스트 정보 맵이다.

리허설에서 얻어진 정보를 해석하여 작성한 수신 어시스트 정보 맵을, 표시 장치(214)의 표시 영역 901 중에서, 수평 방향으로 상대 안테나 방향 θ_O, 수직 방향으로 상대적 중계차 위치

₀를 나타내도록 변환 처리를 행하여 표시한다.

상대 안테나 방향 θ_O는, 현재의 안테나 방향을 0°으로 한 상대적인 안테나 방향이며, 리허설시에 취득한 안테나 방향 정보 θ와 현재의 안테나 방향 θ_now의 차이(θ_O= θ-θ_now)로 표현된다.

상대적 중계차 위치

_O는 현재의 중계차 위치를 기준으로 한 상대적인 중계차 위치이며, 리허설시에 취득한 중계차 위치 정보

와 현재의 중계차 위치

_now의 차이(

_O=

-

_now)로 표현된다.

도 9에 나타내는 표시에 의해, 현재의 안테나 방향이 항상 표시 장치(214)의 중심에 표시되어, 안테나 방향 조작자가 움직여야 할 방향을 시각적으로 알기 쉽게 하고 있다. 이때, 안테나 방향 정보 θ에 실시간으로 추종하여 좌우로 스크롤하도록, 충분히 짧은 갱신 빈도로 표시되는 것이 바람직하다.

또, 현재의 중계차 위치를 쉽게 알 수 있도록 테두리로 둘러싼다. 또한, 수직 방향을 상대적 중계차 위치

₀로 함으로써, 중계차의 이동과 함께 수신 어시스트 정보 맵을 아래로 스크롤 902하여, 과거의 수신 상태와 미래의 수신 상태를 쉽게 알 수 있도록 표시된다. 또한 과거보다 미래의 수신 상태를 표시하는 부분을 넓게 취하고 있다.

또한 본 예의 설명에서는, 중계차 위치

,

₀는, 전송 대상의 영상 신호와 다중화되어 하나의 무선기로부터 송신되는 것으로 했지만, 중계차 위치 등을 전송하기 위한 통신 수단을 별도 구비하여도 좋고, 예를 들면 ARIB STD-B54 방송 사업용 연락 무선을 이용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 수신 상태 표시 방법 및 수신 장치는, 안테나 방향 조작자에 대해서 최적인 안테나 방향으로 안테나를 향하게 할 수 있도록 어시스트한다. 이것에 의해 운용중의 안테나 방향을 잘못된 방향으로 향하게 해 버리는 것을 방지하여, 보다 좋은 S/(I＋N)를 확보할 수 있게 되어, 안정된 영상 전송을 행할 수 있다.

본 발명의 실시 형태인 수신 상태 표시 방법 및 장치는, 간섭파와 지연파로부터 최적인 방향으로 수신 안테나를 향하게 하기 때문에, 안테나 방향 조정 정보를 제공할 수 있다. 또, 안테나 방향 조정 정보는, 수동으로 안테나 방향을 조작하기 위한 것에 한정하지 않고, 자동 방향 제어에 대해 제어 방향의 타당성을 사전에 검증하는 목적으로도 이용할 수 있다.

산업상의 이용 가능성

본 발명은, 차량이나 철도 등의 이동체로부터의 신호를 지향성 안테나를 이용하여 수신하는 여러 무선 시스템에 이용할 수 있고, 특히, 다른 시스템과 주파수를 공용하는 혹은 방해가 상정되는 통신 시스템에 매우 적합하다. 이동체는 반드시 기정의 루트를 이동하는 것에 한정하지 않고, 다수의 이동체를 대상으로 하는 경우에 그 대다수가 소정의 루트의 근처를 추적하는 것을 기대할 수 있다면, 본 발명은 적용 가능하다. 그 때문에 원격 조종, 원격 탐사, 모바일 통신(Massive MIMO) 등에도 넓게 적용 가능하다.

1 : 코스 2 : 중계차
3, 4, 5 : 기지국 6 : 간섭파원
202 : 거리계 203 : 카메라
204 : FPU 송신기 205 : 송신 안테나
207 : 안테나 지향성 자동 회전 수단
208 : 수신 안테나 209 : 전자 컴퍼스
210 : FPU 수신기 211 : 기록 장치
213 : 안테나 회전대 214 : 표시 장치
901 : 표시 영역

Claims

중계차가 이동하면서 피변조 신호를 무선 송신하고, 상기 송신된 피변조 신호를 기지국이 지향성 안테나로 수신하는 정보 전송 시스템에 있어서의 수신 상태 표시 방법으로서,
상기 피변조 신호에 포함되는 중계차의 위치를 나타내는 위치 정보와, 수신된 상기 피변조 신호에 관한 수신 레벨, 비트·에러·레이트, 지연 프로파일 정보 중 적어도 하나의 수신 상태 정보와, 간섭파 레벨, 간섭파 주파수 중 적어도 하나의 간섭파 정보를 취득하고, 상기 수신 상태 정보와 상기 간섭파 정보로부터 수신 어시스트 정보를 생성하고, 현재의 중계차 위치 정보와 안테나 방향 정보에 근거하여, 상기 수신 어시스트 정보를, 상기 중계차 위치 정보와 안테나 방향 정보를 축으로 하는 2차원 맵으로서 표시 장치에 표시하는
것을 특징으로 하는 수신 상태 표시 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 수신 상태 정보와 상기 간섭파 정보는, 안테나 방향을 변경하면서 사전에 취득하고, 상기 수신 상태 정보는, 상기 중계차의 방향을 포함한 범위에서 상기 안테나 방향을 주사하면서, 상기 위치 정보와 상기 안테나 방향 정보의 2개의 변수 함수로서 취득한 것이고,
상기 수신 어시스트 정보 맵은, 중계차의 진행과 함께 현재의 중계차 위치를 기준으로, 중계차 위치 정보의 축을 따라 스크롤하고, 현재의 수신 안테나의 방향을 기준으로, 상기 수신 안테나 방향 정보의 축을 따라 스크롤하여 상기 표시 장치에 표시되는
것을 특징으로 하는 수신 상태 표시 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 위치 정보는, 상기 중계차가 이동하는 도로의 행정 거리이며,
상기 수신 어시스트 정보는, 수신 신호의 품질을 나타내는 스칼라량인
것을 특징으로 하는 수신 상태 표시 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 간섭파 정보는, 상기 정보 전송 시스템이 이용할 수 있는 복수의 주파수에서, 사전에 취득되고, 상기 표시 장치는, 해당 취득한 간섭파 정보에 근거하여 선택한 1개의 운용 주파수에 대해, 상기 수신 어시스트 정보 맵을 표시하는 것을 특징으로 하는 수신 상태 표시 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 스칼라량은, 수신된 상기 피변조 신호의 신호대 간섭 잡음비로서, OFDM 방식인 상기 피변조 신호에 있어서의 가이드 인터벌 시간을 넘는 지연파가, 잡음에 등가인 것으로서 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 수신 상태 표시 방법.
이동체가 예정된 루트를 이동하면서 무선 송신한 피변조 신호를, 복수의 기지국에서 수신하는 정보 전송 시스템에 있어서의 수신 장치로서,
상기 수신 장치는, 무선 수신부와, 지향성 안테나와, 전자 컴퍼스와, 기록 장치와, 표시 장치를 갖고, 상기 복수의 기지국에 각각 설치되고,
상기 피변조 신호에 포함되는 상기 이동체의 위치를 나타내는 위치 정보와, 수신된 상기 피변조 신호에 관한 수신 레벨, 비트·에러·레이트, 지연 프로파일 정보 중 적어도 하나의 수신 상태 정보를, 중계차의 방향을 포함한 범위에서 상기 안테나 방향을 주사하면서, 상기 위치 정보와 상기 안테나 방향 정보의 2개의 변수 함수로서 사전에 취득함과 아울러, 간섭파 레벨, 간섭파 주파수 중 적어도 하나의 간섭파 정보를, 안테나 방향을 변경하면서 사전에 취득하여, 해당 수신 상태 정보와 해당 간섭파 정보로부터 수신 어시스트 정보를 생성하고,
상기 표시 장치는, 현재의 이동체 위치 정보와 안테나 방향 정보에 근거하여, 상기 수신 어시스트 정보를, 상기 이동체 위치 정보와 안테나 방향 정보를 축으로 하는 2차원 맵으로서 표시하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.