JP2016116038A - 送信装置及び送信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の送信所から同一周波数で放送したとしても、複数の放送サービスエリアの境界領域における放送波の相互干渉を抑制することができる送信装置及び送信方法を提供することである。【解決手段】実施形態の送信装置は、信号抽出部、クロック発生部、送信部を持つ。信号抽出部は、入力される放送信号から、前記放送信号に同期した位相を有する同期信号を抽出する。クロック発生部は、前記同期信号と所定周波数を有する基準信号とから、前記同期信号に同期し、且つ、前記所定周波数を有するクロック信号を発生させる。送信部は、前記クロック信号に基づいて前記放送信号の変調処理を実施し、前記変調処理が施された信号を送信する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、送信装置及び送信方法に関する。

ＦＭ(Frequency Modulation)放送では、放送サービスエリアを拡大するため、複数の送信所から同じ番組を放送する場合がある。このような放送形態では、各送信所から同一周波数で同一番組を放送すると、複数の送信所の放送サービスエリアの境界領域付近において、各送信所から送信された放送波が相互に干渉し合い、その位相の違いにより相殺し合う場合が起こり得る。この場合、境界領域付近において、放送を受信することが困難になるため、各送信所から同一周波数では放送していない。

特開平７−１６２３８２号公報 特開平８−８７６５号公報 特開２００２−１０１０５５号公報

本発明が解決しようとする課題は、複数の送信所から同一周波数で放送したとしても、複数の放送サービスエリアの境界領域における放送波の相互干渉を抑制することができる送信装置及び送信方法を提供することである。

実施形態の送信装置は、信号抽出部、クロック発生部、送信部を持つ。信号抽出部は、入力される放送信号から、前記放送信号に同期した位相を有する同期信号を抽出する。クロック発生部は、前記同期信号と所定周波数を有する基準信号とから、前記同期信号に同期し、且つ、前記所定周波数を有するクロック信号を発生させる。送信部は、前記クロック信号に基づいて前記放送信号の変調処理を実施し、前記変調処理が施された信号を送信する。

第１の実施形態の送信装置の構成例を示すブロック図。 第１の実施形態の送信装置の動作例を説明するためのタイミング図。 第２の実施形態の送信装置の構成例を示すブロック図。 第２の実施形態の送信装置の動作例を説明するためのタイミング図。

以下、実施形態の送信装置を図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１を参照して、第１の実施形態の送信装置１０の構成例を説明する。
図１は、第１の実施形態の送信装置１０の構成例を示すブロック図である。
送信装置１０は、受信部１１、送信部１２、クロック発生部１３を備える。このうち、受信部１１は、入力される放送信号ＤＢＳを復号するための要素である。放送信号ＤＢＳは、ＡＥＳ(Audio Engineering Society)規格のＦＭ放送用のデジタルオーディオ信号であり、符号化された信号である。ただし、この例に限定されず、放送信号ＤＢＳは任意の形式の信号であり得る。第１の実施形態では、受信部１１は、入力される放送信号ＤＢＳから、放送信号ＤＢＳのクロックに同期した位相を有する同期信号ＳＹＣと所定の基準周波数を有する基準信号ＲＥＦとを抽出する信号抽出部としての機能を有している。基準信号ＲＥＦは、放送信号ＤＢＳに含まれるデータ信号の変化点を検出することにより、放送信号ＤＢＳから抽出された信号であり、その詳細は後述する。受信部１１は、放送信号ＤＢＳを復号して得られた右チャネル（Ｒ）の信号と左チャネル（Ｌ）の信号とからなるステレオ放送信号ＤＳＴを出力する。

送信部１２は、クロック発生部１３から出力される後述のクロック信号φに基づいて、ステレオ放送信号ＤＳＴの変調処理を実施し、上記変調処理が施された放送信号を送信するための要素である。送信部１２は、ステレオ変調部１２１、ＦＭ変調部１２２、アップコンバータ１２３、アンプ１２４、バンドパスフィルタ１２５、アンテナ１２６を備える。このうち、ステレオ変調部１２１は、例えば、受信部１１から入力されるステレオ放送信号ＤＳＴの右チャネルと左チャネルの和差信号からステレオコンポジット信号を生成する要素である。

ＦＭ変調部は、上記ステレオコンポジット信号を用いて所定の搬送波をＦＭ変調してＦＭ変調信号を生成するための要素である。アップコンバータ１２３は、上記ＦＭ変調信号の周波数を指定送信周波数に周波数変換するための要素である。アンプ１２４は、上記周波数変換されたＦＭ変調信号を電力増幅するための要素である。アンテナ１２６は、上記電力増幅された放送信号を放送波（電波）として空間に放射するための要素である。

クロック発生部１３は、受信部１１により抽出された同期信号ＳＹＣおよび基準信号ＲＥＦから、上記同期信号ＳＹＣに同期した位相を有し、且つ、上記基準信号ＲＥＦの所定の基準周波数を有するクロック信号φを発生させるための要素である。第１の実施形態では、受信部１１により抽出された基準信号ＲＥＦがクロック発生部１３に入力される構成となっているが、クロック発生部１３に入力される基準信号ＲＥＦは、必ずしも受信部１１により抽出された信号である必要はなく、送信部１２による変調に用いることができることを限度に、任意の信号を用いることができる。

クロック発生部１３は、ＰＬＬ(Phase Locked Loop)回路１３１、電圧制御発振器（ＶＣＸＯ）１３２、クロック同期部１３３を備える。このうち、ＰＬＬ回路１３１は、受信部１１から入力される基準信号ＲＥＦと、電圧制御発振器１３２から出力される基準クロック信号φＲとの間の位相差が小さくなるように、電圧制御発振器１３２に入力される制御電圧信号ＣＲの電圧レベルを調整するための要素である。電圧制御発振器１３２は、ＰＬＬ回路１３１によって調整された制御電圧信号ＣＲの信号レベルに応じた周波数を有する基準クロック信号φＲを発生させるための要素である。

クロック同期部１３３は、電圧制御発振器１３２から入力される基準クロック信号φＲの位相を受信部１１から入力される同期信号ＳＹＣに同期させてクロック信号φを発生させるための要素である。クロック信号φは、基準クロック信号φＲの基準周波数を有すると共に、同期信号ＳＹＣに同期した位相を有している。クロック信号φは、送信部１２を構成するステレオ変調部１２１、ＦＭ変調部１２２、アップコンバータ１２３に供給され、送信部１２において実施される変調処理に用いられる。

次に、図２を参照して、第１の実施形態の送信装置１０の動作例を説明する。
図２は、第１の実施形態の送信装置１０の動作例を説明するためのタイミング図である。図２の最上段に例示するように、ＡＥＳ規格のデジタルオーディオ信号である放送信号ＤＢＳは、時系列順に交互に配列された左チャネルのサブフレームＳＦ（Ｌ）と右チャネルのサブフレームＳＦ（Ｒ）とから構成される。１個の左チャネルのサブフレームＳＦ（Ｌ）と１個の右チャネルのサブフレームＳＦ（Ｒ）とから１フレームが構成され、１９２個のフレームＦＬ０〜ＦＬ１９１から１ブロックが構成される。各サブフレームは、例えば、所定周期（一定周期）で配列された３２ビットのタイムスロットから構成される。また、放送信号ＤＢＳには、各ブロックＢＫの開始位置を規定するブロックフレーム信号（図示なし）が含まれている。

受信部１１は、符号化された放送信号ＤＢＳを復号して、図２の最上段に例示するデータフォーマットのステレオ放送信号ＤＳＴ（Ｌ，Ｒ）を生成して出力する。このとき、受信部１１は、例えば、ブロックＢＫの開始位置を規定するブロックフレーム信号を同期信号ＳＹＣとして抽出して出力する。従って、同期信号ＳＹＣは、１ブロックＢＫの周期Ｔを１周期とした信号であり、例えば２５０Ｈｚの周波数を有する信号である。

また、受信部１１は、例えば、放送信号ＤＢＳに含まれる所定周期（一定周期）の１フレーム（６４ビット）のデータ信号の変化点を検出することにより、放送信号ＤＢＳから所定周波数の基準信号ＲＥＦを抽出して出力する。従って、基準信号ＲＥＦは、例えば１フレームを１周期とした信号であり、例えば１２．２８８ＭＨｚ（＝４８ｋＨｚ×２５６）の所定周波数を有する信号である。基準信号ＲＥＦの所定周波数は、上記放送信号ＤＢＳに含まれるデータ信号の所定周期に対応している。ただし、この例に限定されず、受信部１１は、放送信号ＤＢＳに含まれる各サブフレームの所定周期（一定周期）のタイムスロットのデータ信号（ビット信号）の変化点を検出することにより基準信号ＲＥＦを抽出してもよい。

送信部１２は、受信部１１から入力されるステレオ放送信号ＤＳＴを変調して送信する。送信部１２は、ステレオ放送信号ＤＳＴを変調する場合、ステレオ変調部１２１、ＦＭ変調部１２２、アップコンバータ１２３において、次に説明するクロック発生部１３によって発生されたクロック信号φを用いる。

クロック発生部１３は、受信部１１から入力される同期信号ＳＹＣおよび基準信号ＲＥＦを用いてクロック信号φを発生させて送信部１２に供給する。具体的には、ＰＬＬ回路１３１は、このＰＬＬ回路１３１と電圧制御発振器１３２とから形成されるフィードバックループにおいて、基準信号ＲＥＦと基準クロック信号φＲとの間の位相差が小さくなるように制御電圧信号ＣＲの電圧レベルを変化させる。電圧制御発振器１３２は、制御電圧信号ＣＲの電圧レベルに応じた周波数の基準クロック信号φＲを発生させる。これにより、基準信号ＲＥＦに同期した基準クロック信号φＲが得られる。基準クロック信号φＲは、クロック同期部１３３に供給される。

クロック同期部１３３は、基準クロック信号φＲの位相を同期信号ＳＹＣの位相に合わせる。例えば、クロック同期部１３３は、同期信号ＳＹＣと基準クロック信号φＲとの間の位相差が小さくなるように基準クロック信号φＲを遅延させる。そして、クロック同期部１３３は、基準クロック信号φＲを遅延させて得られる信号をクロック信号φとして出力する。

従って、クロック信号φの位相は、同期信号ＳＹＣの原信号であるブロックフレーム信号によって規定されるブロックＢＫの開始位置と同期し、クロック信号φの周波数は、基準クロック信号φＲを与える基準信号ＲＥＦの所定周波数、即ち、ステレオ放送信号ＤＳＴに含まれるフレームの周波数と一致する。即ち、クロック信号φは、ＡＥＳ規格の放送信号ＤＢＳのクロックを基準としたクロック信号になる。

送信部１２のステレオ変調部１２１、ＦＭ変調部１２２、アップコンバータ１２３は、クロック発生部１３において発生されたクロック信号φに基づいて、受信部１１から入力されるステレオ放送信号ＤＳＴの変調処理を実施する。送信部１２による変調処理は、放送信号ＤＢＳのフレームに同期したタイミングで実施される。変調処理された放送信号は、アンテナ１２６から、放送信号ＤＢＳのフレームに同期したタイミングで放送サービスエリアに送信される。

上述のように、第１の実施形態の送信装置１０は、放送信号ＤＢＳから抽出された同期信号ＳＹＣおよび基準信号ＲＥＦからクロック信号φを発生させる。このため、クロック信号φの位相と周波数は、放送信号ＤＢＳのクロックを基準として設定され、送信装置１０から送信される放送波の出力タイミングと周波数は、放送信号ＤＢＳのクロックを基準として設定される。

従って、例えば、放送サービスエリアを拡大するために、複数の送信装置１０を分散設置してＳＦＮ(Single Frequency Networ)を構築した場合、放送信号ＤＢＳが共通に入力される複数の送信装置１０のそれぞれにおける信号処理の遅延量を合わせれば、複数の送信装置１０におけるクロック信号φの位相は、単一の放送信号ＤＢＳのクロックを基準として相互に一致し、これにより複数の送信装置１０からそれぞれ出力される放送波の位相も相互に一致する。加えて、複数の送信装置１０におけるクロック信号φの周波数も相互に一致し、これにより複数の送信装置１０のそれぞれから出力される放送波の周波数も相互に一致する。このため、複数の送信装置１０からそれぞれ出力される放送波の出力タイミングが揃い、各送信装置１０から出力される放送波の位相および周波数が揃う。

従って、第１の実施形態によれば、分散配置された複数の送信装置１０の各放送サービスエリアの境界領域における放送波の相互干渉を低減することができる。このため、複数の送信装置１０に対応した複数の放送サービスエリアの全領域において、放送波の相互干渉に起因したフェージングや雑音等の少ない放送を受信することが可能になる。よって、放送サービスエリアの境界領域付近での相互干渉を回避するために、送信装置ごとに送信周波数を変える必要がなく、周波数の有効利用が可能になる。

なお、第１の実施形態では、受信部１１においてＡＥＳ規格の放送信号ＤＢＳから同期信号ＳＹＣを抽出するものとしたが、この例に限定されず、複数の送信装置１０に共通に入力することができ、且つ、各送信装置における変調処理に適合する信号であることを限度に、任意の信号を同期信号ＳＹＣとして用いることができる。基準信号ＲＥＦについても同様である。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態を説明する。
図３は、第２の実施形態の送信装置２０の構成例を示すブロック図である。
送信装置２０は、図１に示す第１の実施形態の送信装置１０の構成において、クロック発生部１３に代えてクロック発生部２３を備える。クロック発生部２３は、基本的には、第１の実施形態のクロック発生部１３と同様の構成を有しているが、ＰＬＬ回路１３１に入力される基準信号ＲＥＦは、ＧＰＳ(Global Positioning System)衛星（図示なし）衛星から受信されたＧＰＳ信号である。ＧＰＳ信号の周波数は、例えば１０ＭＨｚである。図４の例では、ＧＰＳ信号である基準信号ＲＥＦの波形は模式的に示されている。その他は、第１の実施形態と同様である。

図４は、第２の実施形態の送信装置２０の動作例を説明するためのタイミング図である。第２の実施形態では、クロック発生部２３は、受信部１１から入力される同期信号ＳＹＣと、ＧＰＳ信号である基準信号ＲＥＦとを用いてクロック信号φを発生させる。具体的には、ＰＬＬ回路１３１は、基準信号ＲＥＦ（ＧＰＳ信号）と基準クロック信号φＲとの位相差が小さくなるように制御電圧信号ＣＲの電圧レベルを変化させる。そして、電圧制御発振器１３２は、制御電圧信号ＣＲの電圧レベルに応じた周波数の基準クロック信号φＲを発生させる。これにより、ＧＰＳ信号に同期した基準クロック信号φＲが得られる。

クロック同期部１３３は、第１の実施形態と同様に、基準クロック信号φＲの位相を同期信号ＳＹＣの位相に合わせることによりクロック信号φを発生させる。クロック信号φの位相は、同期信号ＳＹＣの原信号であるブロックフレーム信号によって規定されるブロックＢＫの開始位置と同期した位相となる。これに対し、第２の実施形態における基準クロック信号φＲは、ＧＰＳ信号に同期した信号であるから、クロック信号φの周波数は、ＧＰＳ信号の周波数（例えば、１０ＭＨｚ）になる。このため、クロック信号φは放送信号ＤＢＳのクロックと同期しない。

しかしながら、クロック同期部１３３は、同期信号ＳＹＣの位相にクロック信号φの位相を合わせるため、クロック信号φは放送信号ＤＢＳのフレームに同期する。従って、第２の実施形態においても、クロック信号φは、ＡＥＳ規格の放送信号ＤＢＳのクロックを基準としたクロック信号になる。このため、第１の実施形態と同様に、送信部１２による変調処理は、放送信号ＤＢＳのフレームに同期したタイミングで実施され、変調処理された放送信号は、アンテナ１２６から、放送信号ＤＢＳのフレームに同期したタイミングで放送サービスエリアに送信される。

第２の実施形態では、上述したように、送信装置２０は、放送信号ＤＢＳのフレームに同期したタイミングで放送波を出力するので、放送サービスエリアを拡大するために複数の送信装置２０を分散配置した場合、第１の実施形態と同様に、各送信装置の放送サービスエリアの境界領域における放送波の相互干渉を低減させる効果を得ることができる。

上述した実施形態の送信装置１０の動作は送信方法として表現することもできる。この場合、送信方法は、入力される放送信号に同期した位相を有する同期信号を抽出する第１段階と、前記同期信号と所定周波数を有する基準信号とから、前記同期信号に同期し、且つ、前記所定周波数を有するクロック信号を発生させる第２段階と、前記クロック信号に基づいて前記放送信号の変調処理を実施し、前記変調処理が施された信号を送信する第３段階と、を含む。ここで、前記第１段階での処理の内容は、受信部１１の動作の内容と同様である。また、前記第２段階での処理の内容は、クロック発生部１３またはクロック発生部２３の動作の内容と同様である。また、前記第３段階での処理の内容は、送信部１２の動作の内容と同様である。

以上述べた少なくともひとつの実施形態の送信装置または送信方法によれば、複数の送信所から同一周波数で放送したとしても、複数の放送サービスエリアの境界領域における放送波の相互干渉を抑制することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…送信装置、１１…受信部、１２…送信部、１３，２３…クロック発生部、１２１…ステレオ変調部、１２２…ＦＭ変調部、１２３…アップコンバータ、１２４…アンプ、１２５…バンドパスフィルタ、１２６…アンテナ、１３１…ＰＬＬ回路、１３２…電圧制御発振器。

Claims (8)

1. 入力される放送信号から、前記放送信号に同期した位相を有する同期信号を抽出する信号抽出部と、
   前記同期信号と所定周波数を有する基準信号とから、前記同期信号に同期し、且つ、前記所定周波数を有するクロック信号を発生させるクロック発生部と、
   前記クロック信号に基づいて前記放送信号の変調処理を実施し、前記変調処理が施された信号を送信する送信部と、
   を備えた送信装置。
2. 前記基準信号は、前記放送信号に含まれる所定周期のデータ信号の変化点を検出することにより前記放送信号から抽出された信号である、請求項１に記載の送信装置。
3. 前記基準信号は、ＧＰＳ(Global Positioning System)信号である、請求項１に記載の送信装置。
4. 前記放送信号は、ＡＥＳ(Advanced Encryption Standars)規格の信号であり、
   前記同期信号は、前記放送信号に含まれるブロックの開始位置を規定する信号である、請求項１に記載の送信装置。
5. 入力される放送信号に同期した位相を有する同期信号を抽出する段階と、
   前記同期信号と所定周波数を有する基準信号とから、前記同期信号に同期し、且つ、前記所定周波数を有するクロック信号を発生させる段階と、
   前記クロック信号に基づいて前記放送信号の変調処理を実施し、前記変調処理が施された信号を送信する段階と、
   を含む送信方法。
6. 前記基準信号は、前記放送信号に含まれる所定周期のデータ信号の変化点を検出することにより前記放送信号から抽出された信号である、請求項５に記載の送信方法。
7. 前記基準信号は、ＧＰＳ(Global Positioning System)信号である、請求項５に記載の送信方法。
8. 前記放送信号は、ＡＥＳ(Advanced Encryption Standars)規格の信号であり、
   前記同期信号は、前記放送信号に含まれるブロックの開始位置を規定する信号である、請求項５に記載の送信方法。

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