(57)【要約】【課題】周波数利用効率を高め、より少ない送信局で広いサービスエリアを確保しつつ、各送信局が送信する電波の干渉を防ぐことができる。【解決手段】受信アンテナ部３４は、他の送信局が送信した放送波を受信する。電波到来方向推定部３６は、受信アンテナ部３４が受信した放送波に基づいて、当該放送波が到来した方向を推定する。送信アンテナ部４０は、各送信局に共通に配信される放送データを乗せた放送波を、当該放送データの受信時刻から所定の遅延時間だけ遅延させて、電波到来方向推定部３６が推定した放送波が到来した方向とは１８０度逆の方向に送信する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放送波を送信する送信局であって、
他の送信局が送信した放送波を受信する受信アンテナ部と、
前記受信アンテナ部が受信した前記放送波に基づいて、当該放送波が到来した方向を推定する電波到来方向推定部と、
各送信局に共通に配信される放送データを乗せた放送波を、当該放送データの受信時刻から所定の遅延時間だけ遅延させて、前記電波到来方向推定部が推定した前記放送波が到来した方向とは１８０度逆の方向に送信する送信アンテナ部と、
を備えたことを特徴とする送信局。
【請求項２】
前記所定の遅延時間を算出する遅延時間算出部
を備え、
前記送信アンテナ部は、前記遅延時間算出部が算出した前記遅延時間だけ遅延させて前記放送波を送信する
ことを特徴とする請求項１に記載の送信局。
【請求項３】
前記遅延時間算出部は、前記放送データの受信時刻と、前記他の送信局が送信した放送波が到来した時刻とに基づいて、前記遅延時間を算出する
ことを特徴とする請求項２に記載の送信局。
【請求項４】
異なる方向に配置した複数の指向性アンテナを有する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の送信局。
【請求項５】
アレーアンテナを有する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の送信局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル放送波を送信する送信局に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル放送サービスでは、広大なエリアに対して同一の情報を届けるために、サービスエリアを多数のセルに分割し、それぞれのセルに送信局を配置して、同一の情報を伝送する。送信局は、通常、水平面内無指向性アンテナを用いて電波を送信する。セル境界では、複数の送信局からの電波がほぼ等しいレベルで到達するため、互いに干渉しないようにする対策が必須である。
【０００３】
互いに干渉しないようにする方法の一つとして、隣り合う送信局に異なる周波数を割り当てる方法が挙げられるが、複数の周波数チャネルを必要とするため、周波数帯域幅が限られる場合には適用できない。
【０００４】
もう一つの方法として、周波数分割多重（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ、ＯＦＤＭ）を用いて、単一周波数で運用する方法がある。ＯＦＤＭ方式の場合、複数の送信局から送信された同一情報をのせた複数の電波が到達する場合、それらの到達時間差がＯＦＤＭ信号で設定されたガードインターバル長よりも短ければ、互いに干渉することなく受信できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２８１０５号公報
【特許文献２】特開２００１−３３３０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、到達時間差がガードインターバル長を超えると互いに干渉となり、正しく受信することができない。そのため、複数の基地局から到達する電波の到達時間差がガードインターバルを超えることがないように、ガードインターバル長を十分長く設定するか、あるいはセルの半径を十分小さく設定する必要がある。しかしながら、前者の場合は、周波数利用効率を劣化させることとなり、後者の場合は、より多くの送信局を配置する必要があるという問題がある。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、周波数利用効率を高め、より少ない送信局で広いサービスエリアを確保しつつ、各送信局が送信する電波の干渉を防ぐことができる送信局を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、放送波を送信する送信局であって、他の送信局が送信した放送波を受信する受信アンテナ部と、前記受信アンテナ部が受信した前記放送波に基づいて、当該放送波が到来した方向を推定する電波到来方向推定部と、各送信局に共通に配信される放送データを乗せた放送波を、当該放送データの受信時刻から所定の遅延時間だけ遅延させて、前記電波到来方向推定部が推定した前記放送波が到来した方向とは１８０度逆の方向に送信する送信アンテナ部と、を備えたことを特徴とする送信局である。
【０００９】
また、本発明は、前記所定の遅延時間を算出する遅延時間算出部を備え、前記送信アンテナ部は、前記遅延時間算出部が算出した前記遅延時間だけ遅延させて前記放送波を送信することを特徴とする送信局である。
【００１０】
また、本発明の送信局において、前記遅延時間算出部は、前記放送データの受信時刻と、前記他の送信局が送信した放送波が到来した時刻とに基づいて、前記遅延時間を算出することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、異なる方向に配置した複数の指向性アンテナを有することを特徴とする送信局である。
【００１２】
また、本発明は、アレーアンテナを有することを特徴とする送信局である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、周波数利用効率を高め、より少ない送信局で広いサービスエリアを確保しつつ、各送信局が送信する電波の干渉を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態における放送送信システムの構成を示した構成図である。
【図２】本実施形態における中央送信局と送信局とが送信した電波が地点Ａに届く時刻を示した図である。
【図３】本実施形態における送信局の構成を示した構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。図１は本実施形態の放送送信システムの構成を示した図である。図示する例では、放送送信システムは、放送センタ設備１と、中央送信局２と、送信局３−１，３−２とを備える。また、図１には、中央送信局２が送信した電波の届く範囲である領域２１と、送信局３−１が送信した電波の届く範囲である領域２２と、地点Ａとが示されている。
【００１６】
また、中央送信局２は送信局３−１の上位の送信局（上位送信局）とする。また、送信局３−２は送信局３−１の下位の送信局とする。すなわち、自送信局より中央送信局２に近い送信局を上位の送信局とし、自送信局より中央送信局２から離れている送信局を下位の送信局とする。例えば、送信局３−１は、送信局３−２の上位の送信局とする。
【００１７】
放送センタ設備１は、中央送信局２と送信局３−１，３−２とに放送すべき内容の放送データを送信する。中央送信局２と送信局３−１，３−２とは、放送センタ設備１から送信された放送データを電波（放送波）に乗せて送信する。中央送信局２が送信した電波の届く範囲は領域２１である。また、送信局３−１が送信した電波の届く範囲は領域２２である。よって、地点Ａには、中央送信局２が送信した電波と、送信局３−１が送信した電波とが到達する。なお、中央送信局２と地点Ａとの距離と、送信局３−１と地点Ａとの距離とは異なる。
【００１８】
中央送信局２と地点Ａとの距離と、送信局３−１と地点Ａとの距離とが異なるため、中央送信局２と送信局３−１とが放送データを乗せた電波を同時に送信した場合、地点Ａでは中央送信局２が送信した電波と、送信局３−１が送信した電波とが干渉する。これを避けるために、送信局３−１は、中央送信局２が送信した電波と同じタイミングで地点Ａに到達するように、中央送信局２が電波を送信するタイミングより、所定の遅延時間だけ遅延させて電波を送信する。
【００１９】
また、複数の地点で中央送信局２と送信局３−１とが送信した電波が同時に到達するように、送信局３−１は、中央送信局２が送信した電波が到達した方向とは１８０度逆向きの方向に指向性の最大輻射方向を向けて電波を送信する。
【００２０】
次に、中央送信局２が送信した電波と、送信局３−１が送信した電波との干渉を防ぐ具体例について説明する。図２は、中央送信局２が送信した電波が地点Ａに届く時刻と、送信局３−１が送信した電波が地点Ａに届く時刻とを示した図である。電波２０１は、中央送信局２が送信した電波である。電波３０１は、送信局３−１が送信した電波である。
【００２１】
図２（ａ）は、中央送信局２と送信局３−１とが同時に電波を送信した場合に、地点Ａに電波が届く時刻を示している。図２（ｂ）は、中央送信局２が電波を送信した後、所定の時間だけ遅延させて送信局３−１が電波を送信した場合に、地点Ａに電波が届く時間を示している。
【００２２】
図２（ａ）に示す例では、中央送信局２が送信した電波２０１と送信局３−１が送信した電波３０１とが地点Ａに到達する時刻の差は、ガードインターバル長よりも大きいため、地点Ａでは電波２０１と電波３０１とは干渉する。
【００２３】
図２（ｂ）に示す例では、中央送信局２が電波を送信した後、所定の時間だけ遅延させて送信局３−１が電波を送信しているため、中央送信局２が送信した電波２０１と送信局３−１が送信した電波３０１とは地点Ａに同時に到達している。これにより、地点Ａでは電波２０１と電波３０１との干渉を防ぐことができる。
【００２４】
なお、送信局３−１が遅延させる所定の時間は、例えば、中央送信局２が電波を送信した後、送信局３−１に電波が届くまでの時間である。これにより、送信局３−１は、中央送信局２が送信した電波が送信局３−１に到達する時刻と同じ時刻に、中央送信局２が送信した電波と同一の電波を送信することができる。
【００２５】
上述したとおり、送信局３−１は、中央送信局２が電波を送信した後、所定の時間だけ遅延させて電波を送信する、かつ、中央送信局２が送信した電波が到達した方向とは１８０度逆向きの方向に指向性の最大輻射方向を向けて電波を送信する。これにより、中央送信局２が送信した電波と、送信局３−１が送信した送信した電波との干渉を防ぐことができる。
【００２６】
次に、中央送信局２が送信した電波と、送信局３−１が送信した送信した電波との干渉を防ぐための送信局３−１の具体的な動作について説明する。
【００２７】
図３は本実施形態の送信局３−１の構成を示した構成図である。図示する例では、送信局３−１は、放送データ受信部３１と、符号化部３２と、変調部３３と、受信アンテナ部３４と、遅延時間算出部３５と、電波到来方向推定部３６と、遅延時間設定部３７と、遅延部３８と、電波送出方向設定部３９と、送信アンテナ部４０とを備える。
【００２８】
放送データ受信部３１は、放送センタ設備１から送信された放送データを受信する。また、放送データ受信部３１は、受信した放送データを符号化部３２と遅延時間算出部３５とに入力する。符号化部３２は、入力された放送データを符号化データに符号化する。また、符号化処理部３２は、符号化データを変調部３３に入力する。
【００２９】
変調部３３は、符号化データを、放送波信号としてのＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、直交波周波数分割多重）信号に変換する。また、変調部３３は、ＯＦＤＭ信号を遅延部３８に入力する。
【００３０】
受信アンテナ部３４は、ｍ個の指向性アンテナ３４１−１〜３４１−ｍと、ｍ個の上位放送波受信部３４２−１〜３４２−ｍとを備える。指向性アンテナ３４１−１〜３４１−ｍは互いに異なる向きから到来した電波を受信するように配置されている。また、指向性アンテナ３４１−１〜３４１−ｍは、互いに異なる方向から到来した電波を受信し、上位放送波受信部３４２−１〜３４２−ｍに入力する。
【００３１】
上位放送波受信部３４２−１〜３４２−ｍは、入力された電波を復調する。また、上位放送波受信部３４２−１〜３４２−ｍは、復調した放送データを遅延時間算出部３５と電波到来方向推定部３６とに入力する。
【００３２】
これにより、受信アンテナ部３４は、上位送信局から送信された放送データを受信することができる。また、受信アンテナ部３４は、指向性アンテナ３４１−１〜３４１−ｎが受信した電波に基づいた放送データを、遅延時間算出部３５と電波到来方向推定部３６とに入力することができる。
【００３３】
遅延時間算出部３５は、放送データ受信部３１から入力された放送データと、受信アンテナ部３４から入力された放送データとに基づいて、上位送信局（中央送信局２）が放送データを乗せた電波を送信した後、送信局３−１に放送データが届くまでの時間（遅延時間）を算出する。また、遅延時間算出部３５は、算出した遅延時間を遅延時間設定部３７に入力する。
【００３４】
例えば、本実施形態では、放送センタ設備１が中央送信局２と送信局３−１，３−２とに放送データを送信した時刻、すなわち、放送データ受信部３１が受信した放送データが送信された時刻と、中央送信局２が放送データを送信する時刻とがほぼ同一の時刻である。
【００３５】
これにより、受信アンテナ部３４が上位送信局から送信された放送データを受信した時刻と、放送データ受信部３１が受信した放送データが送信された時刻との差を算出することで、上位送信局が放送データを乗せた電波を送信してから送信局３−１に放送データが到達するまでの遅延時間を算出することができる。
【００３６】
電波到来方向推定部３６は、受信アンテナ部３４から入力された放送データに基づいて、上位送信局が送信した電波が、どの方向から到来したかを推定する。また、電波到来方向推定部３６は、電波の到来方向を示す情報を電波送出方向設定部３９に入力する。
【００３７】
例えば、本実施形態では、受信アンテナ部３４はｍ個の指向性アンテナ３４１−１〜３４１−ｍを備えている。また、指向性アンテナ３４１−１〜３４１−ｍは互いに異なる向きから到来した電波を受信するように配置されている。この配置により、電波が到来した方向に向いている指向性アンテナ３４１−１〜３４１−ｎは、他の指向性アンテナ３４１−１〜３４１−ｎよりも高い受信レベルで電波を受信することができる。すなわち、電波の受信レベルが高い指向性アンテナ３４１−１〜３４１−ｎが受信可能な方向から電波が到来したと推定することができる。
【００３８】
これにより、電波到来方向推定部３６は、受信アンテナ部３４から入力された放送データのレベルに基づいて電波の到来方向を推定することができる。
【００３９】
遅延時間設定部３７は、遅延時間算出部３５から入力された遅延時間を、遅延部３８に入力する。遅延部３８は、変調部３３から入力されたＯＦＤＭ信号を、遅延時間算出部３５から入力された遅延時間だけ遅延させて、送信アンテナ部４０に入力する。
【００４０】
電波送出方向設定部３９は、電波到来方向推定部３６から入力された電波の到来方向を示す情報に基づいて、電波の到来方向とは１８０度逆の方向に指向性の最大輻射方向を向けて電波を送信するように、送信アンテナ部４０を制御する。
【００４１】
送信アンテナ部４０は、電力分配器４０１と、ｎ個の指向性アンテナ４０２−１〜４０２−ｎとを備える。指向性アンテナ４０２−１〜４０２−ｎは互いに異なる向きに電波を送信するように配置されている。電力分配器４０１は、上位送信局が送信した電波の到来方向とは１８０度逆の方向に指向性の最大輻射方向を向けて電波を送信する指向性アンテナ４０２−１〜４０２−ｎに対して、遅延部３８から入力されたＯＦＤＭ信号を入力する。
【００４２】
これにより、送信アンテナ部４０は、放送センタ設備１から受信した放送データを乗せた電波を、上位送信局が送信した電波の到来方向とは１８０度逆の方向に指向性の最大輻射方向を向けて、遅延時間算出部３５が算出した遅延時間だけ遅延させて送信することができる。すなわち、上位送信局が送信した電波と干渉しないように、送信局３−１は電波を送信することができる。
【００４３】
上述したとおり、本実施形態によれば、送信局は、上位送信局が送信した電波と干渉しないように電波を送信することができる。よって、本実施形態の送信局は、周波数利用効率を高め、より少ない送信局で広いサービスエリアを確保しつつ、各送信局が送信する電波の干渉を防ぐことができる。
【００４４】
また、本実施形態によれば、送信局は、上位送信局が送信する電波の到来方向に基づいて、電波を送信する方向を自動的に調整することができる。例えば、電波の伝搬状況の変化により、上位送信局が送信する電波の到来方向が変化した場合においても、送信局は電波を送信する方向を自動的に調整することができる。
【００４５】
なお、受信アンテナ部３５は、ｍ個の指向性アンテナ３４１−１〜３４１−ｍと、ｍ個の上位放送波受信部３４２−１〜３４２−ｍとを備える代わりに、アレーアンテナと上位放送波受信部とを備えても良い。そして、電波到来方向推定部３６は、ビームフォーミング法やＭＵＳＩＣ法などの到来方向推定アルゴリズムを用いて、上位送信局から送信された電波の到来方向を推定しても良い。
【００４６】
また、送信アンテナ部４０は、ｎ個の指向性アンテナ４０２−１〜４０２−ｎの代わりに、フェーズドアレーアンテナを備えても良い。そして、電力分配器４０１は、フェーズドアレーアンテナが備えるアンテナ素子への給電位相を調整することにより、送信方向を調整するようにしても良い。
【００４７】
また、遅延時間算出部３６が算出する遅延時間および電波到来方向推定部３６が推定する上位送信局が送信した電波の到来方向とは、送信局の移転など環境が変化しなければほぼ同一の値となる。そのため、遅延時間設定部３７は遅延時間を記憶しておき、環境が変化しなければ記憶した遅延時間を用いて処理を行う。また、電波送出方向設定部３９は、上位送信局が送信した電波の到来方向を示す情報を記憶しておき、環境が変化しなければ記憶した電波の到来方向を示す情報を用いて処理を行う。
【００４８】
また、遅延時間算出部３６が行う遅延時間の推定と、電波送出方向設定部３９が行う電波の到来方向の推定は、送信アンテナ部４０が電波の送信を停止している状態で行うのが望ましい。なぜなら、送信アンテナ部４０が電波を送信していると、送信アンテナ部４０が送信した電波が受信アンテナ部３５に回り込む。そのため、受信アンテナ部３５は、上位送信局が送信した電波に加えて、送信アンテナ部４０が送信した電波を受信してしまい、上位送信局が送信した電波の到来方向の推定や、遅延時間の算出を正しく行うことができなくなる恐れがあるためである。
【００４９】
また、送信局３−１は、図示せぬＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ、中央演算処理装置）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ、リードオンリーメモリ）と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ、ランダムアクセスメモリ）と、外部記憶装置などを含むコンピュータシステムを有する構成としてもよい。
【００５０】
そして、上述した符号化部３２と、変調部３３と、遅延時間算出部３５と、電波到来方向推定部３６と、遅延時間設定部３７と、遅延部３８と、電波送出方向設定部３９とにより行われる処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、各部における処理が行われる構成としてもよい。
【００５１】
すなわち、符号化部３２と、変調部３３と、遅延時間算出部３５と、電波到来方向推定部３６と、遅延時間設定部３７と、遅延部３８と、電波送出方向設定部３９とにおける処理は、ＣＰＵ等の中央演算処理装置がＲＯＭやＲＡＭ等の主記憶装置に上記プログラムを読み出して、情報の加工、演算処理を実行することにより、実現される構成としてもよい。
【００５２】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１・・・放送センタ設備、２・・・中央送信局、３−１，３−２・・・送信局、３１・・・放送データ受信部、３２・・・符号化部、３３・・・変調部、３８・・・受信アンテナ部、３５・・・遅延時間算出部、３６・・・電波到来方向推定部、３７・・・遅延時間設定部、３８・・・遅延部、３９・・・電波送出方向設定部、４０・・・送信アンテナ部、３４１−１〜３４１−ｍ，４０２−１〜４０２−ｎ・・・指向性アンテナ、３４２−１〜３４２−ｍ・・・上位放送波受信部、４０１・・・電力分配器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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