(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号伝送路に信号を送信する第１装置と、
前記信号伝送路から信号を受信する第２装置と、
を備え、
前記第１装置は、
ＲＦ信号に対してΔΣ変調を行って量子化信号を出力するΔΣ変調器と、
前記ΔΣ変調器から出力された前記量子化信号を前記信号伝送路に送信する送信部と、
を備え、
前記第２装置は、
前記量子化信号を前記信号伝送路から受信する受信部と、
前記受信部にて受信した前記量子化信号を保存するバッファと、
バッファに保存された量子化信号を出力する出力部と、
を備えている
ことを特徴とするＲＦ信号伝送システム。
【請求項２】
前記送信部は、情報を送信可能に構成され、
前記送信部が送信する前記情報は、前記ΔΣ変調器が出力した量子化信号の信号波形を再現するために前記第２装置において用いられる情報を含んでいる
請求項１記載のＲＦ信号伝送システム。
【請求項３】
前記送信部は、前記量子化信号をパケット化して前記信号伝送路に出力し、
前記受信部は、パケット化された前記量子化信号を受信し、デパケット化する
請求項１又は２記載のＲＦ信号伝送システム。
【請求項４】
前記信号伝送路は、有線の信号伝送路である
請求項１〜３のいずれか１項に記載のＲＦ信号伝送システム。
【請求項５】
前記出力部は、前記量子化信号を、ＲＦ信号を受信する受信機に対して出力する
請求項１〜４のいずれか１項に記載のＲＦ信号伝送システム。
【請求項６】
前記第２装置は、ＲＦ信号を電波として空間に放射するアンテナを更に備え、
前記第２装置は、前記出力部から出力された前記量子化信号を、前記アンテナによって電波として放射されるＲＦ信号として用いる
請求項１〜５のいずれか１項に記載のＲＦ信号伝送システム。
【請求項７】
前記ＲＦ信号は、映像信号のＲＦ信号を含む
請求項１〜６のいずれか１項に記載のＲＦ信号伝送システム。
【請求項８】
前記ＲＦ信号は、デジタルテレビ放送のためのＲＦ信号である
請求項１〜７のいずれか１項に記載のＲＦ信号伝送システム。
【請求項９】
ΔΣ変調器は、バンドパス型ΔΣ変調器である
請求項１〜８のいずれか１項に記載のＲＦ信号伝送システム。
【請求項１０】
ＲＦ信号をΔΣ変調して得られた量子化信号を、信号伝送路から受信する受信部と、
前記受信部にて受信した量子化信号を保存するバッファと、
前記バッファに保存された前記量子化信号を、ＲＦ信号を含む信号として出力する出力部と、
を備えていることを特徴とする信号出力装置。
【請求項１１】
ＲＦ信号を受信する受信機と、
請求項１０記載の信号出力装置と、
を備え、
前記信号出力装置は、前記受信機に対して、前記量子化信号を出力する
ことを特徴とする受信システム。
【請求項１２】
ＲＦ信号の伝送方法であって、
ＲＦ信号をΔΣ変調して得られた量子化信号を信号伝送路に送信するステップと、
前記量子化信号を前記信号伝送路から受信するステップと、
受信した量子化信号をバッファに保存するステップと、
前記バッファに保存された量子化信号を、ＲＦ信号を受信する受信機に対して出力するステップと、
を含むことを特徴とするＲＦ信号の伝送方法。
【請求項１３】
信号伝送路に信号を送信する送信装置と、
１又は複数の放送設備と、
を備え、
前記送信装置は、
放送用ＲＦ信号に対してΔΣ変調を行って量子化信号を出力するΔΣ変調器と、
前記ΔΣ変調器から出力された前記量子化信号を前記信号伝送路に送信する第１送信部と、
を備え、
前記放送設備は、
放送用ＲＦ信号を電波として空間に放射するアンテナと、
前記アンテナに放送用ＲＦ信号を出力する放送機と、
を備え、
前記放送機は、
前記量子化信号を前記信号伝送路から受信する受信部と、
前記受信部にて受信した前記量子化信号を、前記放送用ＲＦ信号として、前記アンテナに出力する第２送信部と、
前記放送機は、前記受信部にて受信した前記量子化信号を保存するバッファと、
を備え、
前記第２送信部は、前記バッファに保存された前記量子化信号を、前記放送用ＲＦ信号として、前記アンテナに出力する
放送システム。
【請求項１４】
前記第１送信部は、情報を送信可能に構成され、
前記第１送信部が送信する前記情報は、前記ΔΣ変調器が出力した量子化信号の信号波形を再現するために前記放送機において用いられる情報を含んでいる
請求項１３記載の放送システム。
【請求項１５】
前記第１送信部は、前記量子化信号をパケット化して前記信号伝送路に送信し、
前記受信部は、パケット化された前記量子化信号を受信し、デパケット化する
請求項１３又は１４のいずれか１項に記載の放送システム。
【請求項１６】
ΔΣ変調器は、バンドパス型ΔΣ変調器である
請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の放送システム。
【請求項１７】
放送用ＲＦ信号をΔΣ変調して得られた量子化信号を、信号伝送路から受信する受信部と、
前記受信部にて受信した前記量子化信号を保存するバッファと、
前記バッファに保存された前記量子化信号を、前記放送用ＲＦ信号として、アンテナに出力する送信部と、
を備えていることを特徴とする放送機。
【請求項１８】
請求項１７記載の放送機と、
前記放送機の前記送信部から出力された前記量子化信号を空間に放射するアンテナと、
を備えていることを特徴とする放送設備。
【請求項１９】
放送用ＲＦ信号をΔΣ変調して量子化信号を得るステップと、
前記量子化信号を放送機に送信するステップと、
前記放送機が、受信した前記量子化信号を、バッファに保存するステップと、
前記放送機が、前記バッファに保存された量子化信号を放送用ＲＦ信号として、アンテナに出力するステップと、
を含む放送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＦ信号伝送システム、信号出力装置、受信システム、ＲＦ信号の伝送方法、放送システム、放送機、放送設備、及び放送方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
テレビ受信機又はラジオ受信機のような無線放送受信機は、世界中で、広く普及している。このため、テレビ放送などの無線放送は、情報発信のための手段として、非常に魅力がある。
しかし、無線放送受信機で受信可能な無線放送サービスを提供するには、大規模な無線放送設備が必要である。
【０００３】
一般的に、放送設備としては、放送機（放送用送信機）及び送信アンテナが必要である。放送機は、映像信号又は音声信号を搬送波に載せて、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号とする。ＲＦ信号は、高出力の増幅器にて出力され、送信アンテナから、電波として放射される。
電波として空間に放射されたＲＦ信号は、受信アンテナを介して、テレビ受信機のよう無線放送受信機にて受信される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】和保  孝雄、安田  明  監訳（原著者  Richard Schreier, Gabor C. Temes）ΔΣ型アナログ／デジタル変換器入門（Understanding Delta-Sigma Data Converters）、丸善株式会社、２００７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
放送設備は、安定動作のために二重系に構成される等の理由により、大規模なシステムとして構成される。
放送サービスを多くの地域・国において提供するには、そのような大規模な放送設備を各地域・国に設置する必要があり、莫大な費用を要する。また、放送設備の維持・管理にも多額の費用が生じる。
【０００６】
これまでの放送サービスは、そのサービス提供のために、多額の費用を要するという問題があった。
【０００７】
本発明者は、この問題が、ＲＦ信号という高周波のアナログ信号を扱うことに起因していることに気付いた。
そこで、本発明は、従来とは異なるやり方で、ＲＦ信号の伝送又は放送を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）一の観点からみた本発明は、信号伝送路に信号を送信する第１装置と、前記信号伝送路から信号を受信する第２装置と、を備え、前記第１装置は、ＲＦ信号に対してΔΣ変調を行って量子化信号を出力するΔΣ変調器と、前記ΔΣ変調器から出力された前記量子化信号を前記信号伝送路に送信する送信部と、を備え、前記第２装置は、前記量子化信号を前記信号伝送路から受信する受信部と、前記受信部にて受信した前記量子化信号を保存するバッファと、バッファに保存された量子化信号を出力する出力部と、を備えていることを特徴とするＲＦ信号伝送システムである。
【０００９】
上記のＲＦ信号伝送システムに係る本発明によれば、ΔΣ変調によってＲＦ信号が量子化信号に変換される。したがって、量子化信号となったＲＦ信号を、デジタル信号として信号伝送路を伝送することができる。また、量子化信号を受信する第２装置では、バッファを備えているため、信号伝送路における伝送速度に関係なく、量子化信号を必要な速度で出力することができる。
【００１０】
（２）前記送信部は、情報を送信可能に構成され、前記送信部が送信する前記情報は、前記ΔΣ変調器が出力した量子化信号の信号波形を再現するために前記第２装置において用いられる情報を含んでいるのが好ましい。この場合、第２装置は、ΔΣ変調器が出力した量子化信号の信号波形を再現するために用いられる情報を取得できるため、当該情報を予め知っておく必要がない。
【００１１】
（３）前記送信部は、前記量子化信号をパケット化して前記信号伝送路に出力し、前記受信部は、パケット化された前記量子化信号を受信し、デパケット化するのが好ましい。量子化信号がパケット化されることで、パケット通信が行われる信号伝送路（例えば、インターネット）を経由することが可能となる。
【００１２】
（４）前記信号伝送路は、有線の信号伝送路であるのが好ましい。ＲＦ信号を扱いつつも、信号伝送路が有線であることで、電波に関する法的な規制を受けない。
【００１３】
（５）前記出力部は、前記量子化信号を、ＲＦ信号を受信する受信機に対して出力するのが好ましい。この場合、受信機には、量子化信号が、ＲＦ信号として与えられる。
【００１４】
（６）前記第２装置は、ＲＦ信号を電波として空間に放射するアンテナを更に備え、前記第２装置は、前記出力部から出力された前記量子化信号を、前記アンテナによって電波として放射されるＲＦ信号として用いるのが好ましい。この場合、第２装置は、信号伝送路を介して送信されてきたＲＦ信号を電波として放射することができる。
【００１５】
（７）前記ＲＦ信号は、映像信号のＲＦ信号を含むのが好ましい。
【００１６】
（８）前記ＲＦ信号は、デジタルテレビ放送のためのＲＦ信号であるのが好ましい。
【００１７】
（９）ΔΣ変調器は、バンドパス型ΔΣ変調器であるのが好ましい。
【００１８】
（１０）他の観点からみた本発明は、ＲＦ信号をΔΣ変調して得られた量子化信号を、信号伝送路から受信する受信部と、前記受信部にて受信した量子化信号を保存するバッファと、前記バッファに保存された前記量子化信号を、ＲＦ信号を含む信号として出力する出力部と、を備えていることを特徴とする信号出力装置である。
【００１９】
（１１）さらに他の観点からみた本発明は、ＲＦ信号を受信する受信機と、前記（１０）項記載の信号出力装置と、を備え、前記信号出力装置は、前記受信機に対して、前記量子化信号を出力することを特徴とする受信システムである。
【００２０】
（１２）さらに他の観点からみた本発明は、ＲＦ信号の伝送方法であって、ＲＦ信号をΔΣ変調して得られた量子化信号を信号伝送路に送信するステップと、前記量子化信号を前記信号伝送路から受信するステップと、受信した量子化信号をバッファに保存するステップと、前記バッファに保存された量子化信号を、ＲＦ信号を受信する受信機に対して出力するステップと、を含むことを特徴とするＲＦ信号の伝送方法である。
【００２１】
（１３）さらに他の観点からみた本発明は、信号伝送路に信号を送信する送信装置と、１又は複数の放送設備と、を備え、前記送信装置は、放送用ＲＦ信号に対してΔΣ変調を行って量子化信号を出力するΔΣ変調器と、前記ΔΣ変調器から出力された前記量子化信号を前記信号伝送路に送信する第１送信部と、を備え、前記放送設備は、放送用ＲＦ信号を電波として空間に放射するアンテナと、前記アンテナに放送用ＲＦ信号を出力する放送機と、を備え、前記放送機は、前記量子化信号を前記信号伝送路から受信する受信部と、前記受信部にて受信した前記量子化信号を、前記放送用ＲＦ信号として、前記アンテナに出力する第２送信部と、を備えていることを特徴とする放送システムである。
【００２２】
上記放送システムに係る本発明によれば、ΔΣ変調によって放送用ＲＦ信号が量子化信号に変換される。したがって、量子化信号となった放送用ＲＦ信号を、デジタル信号として信号伝送路を伝送することができる。
放送機では、受信した量子化信号を放送用ＲＦ信号を、アンテナから電波として放射させることができる。
【００２３】
（１４）前記放送機は、前記受信部にて受信した前記量子化信号を保存するバッファをさらに備え、前記第２送信部は、前記バッファに保存された前記量子化信号を、前記放送用ＲＦ信号として、前記アンテナに出力するのが好ましい。放送機が、バッファを備えているため、放送機は、信号伝送路における伝送速度に関係なく、量子化信号を必要な速度で出力することができる。
【００２４】
（１５）前記第１送信部は、情報を送信可能に構成され、前記第１送信部が送信する前記情報は、前記ΔΣ変調器が出力した量子化信号の信号波形を再現するために前記放送機において用いられる情報を含んでいるのが好ましい。
この場合、放送機は、ΔΣ変調器が出力した量子化信号の信号波形を再現するために用いられる情報を取得できるため、当該情報を予め知っておく必要がない。
【００２５】
（１６）前記第１送信部は、前記量子化信号をパケット化して前記信号伝送路に送信し、前記受信部は、パケット化された前記量子化信号を受信し、デパケット化するのが好ましい。量子化信号がパケット化されることで、パケット通信が行われる信号伝送路（例えば、インターネット）を経由することが可能となる。
【００２６】
（１７）ΔΣ変調器は、バンドパス型ΔΣ変調器であるのが好ましい。
【００２７】
（１８）さらに他の観点からみた本発明は、放送用ＲＦ信号をΔΣ変調して得られた量子化信号を、信号伝送路から受信する受信部と、前記受信部にて受信した前記量子化信号を、前記放送用ＲＦ信号として、アンテナに出力する送信部と、を備えていることを特徴とする放送機である。
【００２８】
（１９）さらに他の観点からみた本発明は、前記（１６）項記載の放送機と、前記送信機の前記送信部から出力された前記量子化信号を空間に放射するアンテナと、を備えていることを特徴とする放送設備である。
【００２９】
（２０）さらに他の観点から見た本発明は、放送用ＲＦ信号をΔΣ変調して量子化信号を得るステップと、前記量子化信号を放送機に送信するステップと、前記放送機が、受信した前記量子化信号を、放送用ＲＦ信号として、アンテナに出力するステップと、を含む放送方法である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施形態に係る放送システムの構成図である。
【図２】放送設備（親設備）の構成図である。
【図３】信号出力装置の構成図である。
【図４】放送設備（子設備）の構成図である。
【図５】ΔΣ変調器の構成図である。
【図６】１次ローパス型ΔΣ変調器である。
【図７】（ａ）はローパス型ΔΣ変調器の出力スペクトルであり、（ｂ）はバンドパス型ΔΣ変調器の出力スペクトルである。
【図８】（ａ）はローパス型ΔΣ変調器の出力スペクトルであり、（ｂ）はバンドパス型ΔΣ変調器の出力スペクトルである。
【図９】（ａ）はローパス型ΔΣ変調器の出力スペクトルであり、（ｂ）はバンドパス型ΔΣ変調器の出力スペクトルである。
【図１０】（ａ）はローパス型ΔΣ変調器の動作を示す極座標であり、（ｂ）はバンドパス型ΔΣ変調器の動作を示す極座標である。
【図１１】１次ローパス型ΔΣ変調器から変換して得られた２次バンドパス型ΔΣ変調器である。
【図１２】ＣＲＦＢ構造のローパス型ΔΣ変調器である。
【図１３】ＣＲＦＢ構造のローパス型ΔΣ変調器から変換して得られたバンドパス型ΔΣ変調器である。
【図１４】θ０＝π／４用のバンドパス型ΔΣ変調器の出力スペクトラム波形図である。
【図１５】θ０＝３π／４用のバンドパス型ΔΣ変調器の出力スペクトラム波形図である。
【図１６】θ０＝５π／４用のバンドパス型ΔΣ変調器の出力スペクトラム波形図である。
【図１７】θ０＝７π／４用のバンドパス型ΔΣ変調器の出力スペクトラム波形図である。
【図１８】帯域拡張部を有する放送設備の構成図である。
【図１９】拡張された信号帯域の説明図である。
【図２０】拡張された信号帯域とバンドパスフィルタの通過特性を示す図である。
【図２１】主信号成分と高調波成分を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。
［１．ＲＦ信号伝送システム（放送システム）］
図１は、放送システムを示している。この放送システムは、無線放送サービスのためのＲＦ信号を、信号伝送路４を介して、伝送するＲＦ信号伝送システム１を利用している。
ＲＦ信号伝送システム１は、視聴者（テレビ受信機）に対する放送サービスの提供に用いられる。また、ＲＦ信号伝送システム１は、放送サービスのためのＲＦ信号を遠隔地にある放送設備５，５に伝送するために用いられる。
【００３２】
［２．視聴者に対する放送サービスの提供］
図１に示す放送システム（ＲＦ信号伝送システム１）は、地上デジタルテレビ放送のための放送用ＲＦ信号を送信する放送設備（第１装置）２を備えている。放送システム（ＲＦ信号伝送システム１）は、視聴者側の装置として、信号出力装置（第２装置）３を備えている。
【００３３】
放送設備２は、従来のテレビ放送局の放送設備と同様の機能を有している。つまり、放送設備２は、放送コンテンツ（テレビスタジオ２ａで撮影されたコンテンツ又はコンテンツ記憶部に記憶された放送コンテンツ）の映像信号／音声信号を、搬送波で変調して、ＲＦ信号に変換する。ＲＦ信号は、アンテナ２ｃから、電波として放射される。
【００３４】
アンテナ２ｃから放射された電波（ＲＦ信号）は、アンテナ２ｃが設置された地域Ａにあるテレビ受信機７Ａ，７Ａにて受信可能である。つまり、放送設備２は、地域Ａにおいて、ＲＦ信号を電波として送信して、無線放送サービスを地域Ａの視聴者に提供することができる。
【００３５】
放送設備２は、このような従来の放送設備と同様の機能だけでなく、ＲＦ信号伝送システム１を用いて、地域Ａ外（アンテナ２ｃの電波が届く範囲外）へも、信号伝送路４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）を介して、ＲＦ信号を送信することができる。
【００３６】
図２に示すように、放送設備２は、ＲＦ信号伝送システム１のための送信装置（第１装置）を備えている。送信装置（第１装置）は、デジタル信号処理部２１を備えている。また、放送設備２は、従来の放送設備と同様の無線放送を行うための無線送信機６０を備えている。
【００３７】
デジタル信号処理部２１は、ＲＦ信号を、デジタル信号である量子化信号（パケット化された量子化信号）で表現するための処理を行い、生成された量子化信号を出力する。デジタル信号処理部２１から出力された量子化信号は、量子化信号の出力部である電気−光変換器（光リンク）２２によって、光伝送路４ａに出力される。
【００３８】
本実施形態のＲＦ信号伝送システム１において、光伝送路４ａには、デジタル化されたＲＦ信号としての量子化信号が送信される。ＲＦ信号をデジタル化する場合、一般的には、ＲＦ信号の周波数（搬送波周波数）よりも十分に高い周波数で、サンプリングする必要がある。例えば、ＲＦ信号の周波数が数百ＭＨｚであれば、数十ＧＳ／ｓ程度の、非常に高速なサンプリング速度が必要となる。
このため、ＲＦ信号をデジタル化して送信しようとすると、非常に高速の伝送速度が要求されるか、又は、情報量が非常に大きくなる。このため、従来は、非常に高い周波数のＲＦ信号をデジタル化して送信することは、理論的にはありえても、現実的ではなかった。
【００３９】
しかし、本実施形態のＲＦ信号伝送システム１では、ＲＦ信号に対して、ΔΣ変調（特に、バンドパス型ΔΣ変調）が行われるため、ＲＦ信号の周波数にかかわらず、ＲＦ信号をデジタル化して送信することが、現実的に可能となっている。なお、ΔΣ変調については、後述する。
【００４０】
デジタル信号処理部２１は、送信信号であるベースバンド信号（ＩＱ信号）を出力するベースバンド部２３と、ベースバンド信号を変調する変調器（直交変調器）２４ａと、処理部２４ｂと、バンドパス型ΔΣ変調器２５と、送信部（第１送信部）２６と、を備えている。
【００４１】
ベースバンド部２３は、テレビスタジオ２ａ又は記憶部２ｂなどから取得したコンテンツの映像信号及び音声信号を取得する。ベースバンド部２３は、取得した映像信号及び音声信号のＩＱベースバンド信号（Ｉ信号、Ｑ信号それぞれ）をデジタルデータとして出力する。
【００４２】
変調器２４ａは、ＩＱベースバンド信号を、中間周波数の信号に変換する。変調器２４ａは、デジタル信号処理で直交変調を行うデジタル直交変調器として構成されている。したがって、直交変調器２４ａからは、多ビットのデジタルデータ（離散値）によって表現されたデジタル信号形式の信号（デジタルＩＦ信号）が出力される。
なお、変調波を生成する変調器２４ａとしては、直交変調器に限らず、変調波を生成するための他の方式の変調器であってもよい。
【００４３】
変調器２４ａから出力されたＩＦ信号は、デジタル信号処理部２１における処理部２４ｂに与えられる。また、変調器２４ａから出力されたＩＦ信号は、無線送信機６０にも与えられる。
【００４４】
処理部２４ｂは、ＩＦ信号に対して、ＤＰＤ(Digital Pre-distortion)、ＣＦＲ(Crest Factor Reduction)、ＤＵＣ(Digital Up Conversion)などの様々なデジタル信号処理を施す。処理部２４ｂからは、デジタル信号処理によって生成されたＲＦ信号が出力される。
ＲＦ信号の搬送波の周波数は、ＲＦ信号が地上デジタルテレビ放送用であれば、地上デジタルテレビ放送におけるチャンネルの周波数に設定される。
なお、無線送信機６０には、処理部２４ｂから出力されたＲＦ信号が与えられても良い。
【００４５】
処理部２４ｂから出力されたデジタルＲＦ信号は、ΔΣ変調器２５に与えられる。本実施形態のΔΣ変調器２５は、バンドパス型ΔΣ変調器として構成されているが、ローパス型ΔΣ変調器であってもよい。
【００４６】
ΔΣ変調器２５は、ＲＦ信号に対して、ΔΣ変調を行って１ｂｉｔの量子化信号（パルス信号）を出力する。バンドパス型ΔΣ変調器２５は、その中心周波数が、前記搬送波の周波数と一致するように設定されている。
なお、ΔΣ変調器２５から出力される量子化信号は、１ｂｉｔである必要はない。ΔΣ変調器２５から出力される量子化信号は、ΔΣ変調器２５に入力されたデジタルデータのビット数よりも少なければよい。
【００４７】
ΔΣ変調器２５から出力された量子化信号（ΔΣ変調信号）は、送信部２６によって、信号送信の光伝送路４ａ（４）へ送信される。
送信部（第１送信部）２６は、デジタル化されたＲＦ信号としての量子化信号（ΔΣ変調信号）を、パケット化し、パケットデータにして送信する。送信部２６は、パケットの再送など、パケット通信に必要な処理を行う。
【００４８】
また、送信部２６は、受信側（信号出力装置３、又は後述の放送機５）に対して、必要な情報も、パケットデータに含めて送信する。送信部２６が送信する情報には、量子化信号を受信した装置（信号出力装置３、又は放送機５）が、受信した量子化信号を、ΔΣ変調器２５が出力した量子化信号（パルス状のΔΣ変調信号）と同じ波形（パルス波形）の信号として再現するための情報（再現情報）が含まれる。
【００４９】
ΔΣ変調器２５は、サンプリング周波数ｆｓに応じたレートで、パルス状の量子化信号（ΔΣ変調信号）を出力する。このような量子化信号が示す量子化値だけを、単純に、パケットデータにすると、パケットデータには、量子化値を示すビット列が含まれるだけで、量子化信号のレートに関する情報が欠落する。そこで、送信部２６は、パケット化された量子化信号の受信側（信号出力装置３、又は放送機５）において、量子化値を示すビット列から、Σ変調器２５が出力したパルス状のΔΣ変調信号を再現できるように、パケットデータに、再現情報を含めて送信する。
【００５０】
再現情報には、例えば、ΔΣ変調器２５におけるサンプリング速度（サンプリング周波数）を示す情報（サンプリング速度情報）が含まれる。量子化信号が示す量子化値を、サンプリング速度に対応した速度でパルス化すれば、Σ変調器２５が出力したパルス状のΔΣ変調信号を再現することができる。
また、量子化信号が、多ビットである場合、再現情報には、量子化信号のビット数を示す情報を含めても良い。
【００５１】
なお。再現情報が、受信側（信号出力装置３、又は放送機５）において既知の場合には、送信部２６は、再現情報を送信する必要はない。
また、デジタル化されたＲＦ信号としての量子化信号が、１ｂｉｔ又は多ｂｉｔのパルス信号としての信号波形を維持したまま、光伝送路４ａに送信される場合、受信側（信号出力装置３、又は放送機５）にて信号の再現の必要がないため、再現情報の送信は、必要とされない。
【００５２】
送信部２６から出力されたパケットデータは、電気−光変換器（光リンク）２２によって、光信号に変換され、光伝送路４ａへ送出される。光伝送路４ａは、インターネットに接続されている。つまり、パケットデータは、信号伝送路であるインターネット４を介して、伝送される。
なお、電気−光変換器（光リンク）２２は、放送設備２における送信装置とは別の装置として設けても良い。
【００５３】
本実施形態のＲＦ信号伝送システム１では、デジタル化されたＲＦ信号としての量子化信号が、パケット化されているため、インターネット４のようにパケット通信を行う通信ネットワークを信号伝送路として活用できる。
【００５４】
デジタル化されたＲＦ信号の伝送を、専用線として構成された信号伝送路での伝送、又は、回線交換方式の信号伝送路での伝送、によって行っても良いが、この場合、信号伝送路を占有して通信が行われるため、高コストになりやすい。
これに対し、インターネット４のようにパケット通信を行う通信ネットワークを信号伝送路として活用でき、低コスト化が可能である。
しかも、ＲＦ信号をΔΣ変調（特に、バンドパス型ΔΣ変調）によってデジタル化したため、比較的少ない情報量となっていることからも、パケット通信に適したものとなっている。
なお、パケット化が不要な信号伝送路（専用線など）を用いる場合、送信部２６におけるパケット化の機能は省略できる。
【００５５】
パケット通信の場合、信号伝送路４の伝送速度は保証されないため、ΔΣ変調器２５から出力された量子化信号を、パルス信号としての信号波形を維持したまま、信号伝送路４に送信することはできないが、前述の再現情報の交換によって、受信側（信号出力装置３、又は放送機５）は、パケット化された量子化信号からでも、Σ変調器２５が出力したパルス状のΔΣ変調信号を再現することが容易となっている。
また、パケット通信ではなく、信号伝送路を占有した通信であっても、信号伝送路４の伝送速度が、ΔΣ変調器２５から出力された量子化信号をそのまま伝送するのに十分でない場合（ΔΣ変調器２５のサンプリング速度（１／ｆｓ）よりも信号伝送路４の伝送速度が低い場合）、量子化信号を、信号伝送路４で伝送できる程度に低速の信号に変換する必要がある。この場合であっても、前述の再現情報の交換によって、受信側（信号出力装置３、又は放送機５）は、低速に変換された量子化信号からでも、Σ変調器２５が出力したままの量子化信号を再現することが容易となっている。
【００５６】
ここで、図２に示す放送設備２における無線送信機６０は、ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）６１と、周波数変換器６２と、パワーアンプ６３と、を備えている。ＤＡコンバータ６１は、デジタル変調器から出力されたデジタル信号（ＩＦ信号）を、アナログ信号に変換する。周波数変換器６２は、アナログＩＦ信号に対して、ＲＦ信号にするための周波数変換を行う。パワーアンプ６３は、ＲＦ信号を増幅し、放送設備２のアンテナ２ｃに出力する。なお、ＤＡコンバータ６１にＲＦ信号が与えられる場合、周波数変換器６２は省略することができる。
また、放送設備２が無線放送を行わない場合、無線送信機６０及びアンテナ２ｃは省略してもよい。この場合、放送設備２は、実質的に、高コスト化を招くアナログ回路を有さず、大部分が、デジタル信号処理部２１によって構成されるため、放送設備２の低コスト化が可能である。
また、既存の無線放送可能な放送設備２に、ＲＦ信号伝送システム１用の送信装置（第１装置）２を追加で設ける場合にも、デジタル信号処理部２１等を設けるだけで足り、比較的低コストですむ。
【００５７】
放送設備２のアンテナ２ｃから放射された電波は、その電波が届く範囲（地域Ａ）内の受信機７Ａでしか受信できない。
これに対し、放送設備２から、信号伝送路（インターネット）４に送信された量子化信号は、地域Ａ内だけでなく、インターネット接続可能な世界中のあらゆる地域・国にて受信可能である。
【００５８】
図１では、地域Ａの放送設備（第１装置）２から送信された量子化信号（デジタル化されたＲＦ信号）を、地域Ｂに設置されたテレビ受信機７Ｂにて、受信する様子を示した。信号伝送路４，４Ｂから送信された量子化信号は、信号出力装置（第２装置）３にて受信され、テレビ受信機７Ｂへ出力される。
【００５９】
図３に示すように、信号出力装置（第２装置）３は、光−電気変換器（光リンク）３１と、受信部３２と、バッファ３３と、出力部３４と、スイッチ部３５と、を備えている。
なお、光−電気変換器３１は、信号出力装置３とは別の装置として設けても良い。
【００６０】
光−電気変換器（光リンク）３１は、インターネット４に接続された光伝送路４ｂから送信されてきた光信号（パケットデータ；パケット化された量子化信号）を、電気信号に変換して出力する。
【００６１】
受信部３２は、電気信号に変換されたパケットデータのデパケット化を行い、パケットデータから、量子化信号（量子化信号の量子化値）及びその他の情報（再現情報）を抽出する。受信部３２は、パケットの再送要求など、パケット通信に必要な処理を行う。
なお、量子化信号がパケット化されていない場合、受信部３２のデパケット化の機能は省略できる。
【００６２】
受信部３２にて受信された量子化信号は、（ＦＩＦＯ；Ｆｉｒｓｔ  Ｉｎ  Ｆｉｒｓｔ  Ｏｕｔ）型のバッファ３３に一時的に保存される。また、受信部３２にて受信した再現情報（サンプリング速度情報）は、出力部３４に与えられる。
【００６３】
受信した量子化信号を、バッファ３３にて一時的に保存してから出力することで、信号伝送路の伝送速度が一定でなかったり、パケット欠落などがあったりしても、量子化信号を、切れ目なく、所定のレート（再現情報が示すサンプリング速度に応じたレート）で連続的に出力することができる。つまり、バッファ３３を設けていることで、パケット通信で量子化信号を送信する場合や、信号伝送路４に速度保証がない場合であっても、対応できる。なお、信号伝送路４の伝送速度が、十分に高速であれば、バッファ３３を省略することもできる。
【００６４】
出力部３４は、バッファ３３に保存された量子化信号（量子化信号の量子化値）を、所定のレート（再現情報が示すサンプリング速度に応じたレート）のパルス信号として、出力する。
つまり、出力部３４から出力された量子化信号は、ΔΣ変調器２５から出力された量子化信号の信号波形を再現したものとなる。
なお、再現情報は、受信部３２にて受信されたものを用いる必要はなく、信号出力装置３において予め設定されていてもよい。
【００６５】
ΔΣ変調器（バンドパス型ΔΣ変調器）２５から出力された量子化信号は、ＲＦ信号の搬送波周波数付近において、ＲＦ信号としての情報を保持している。したがって、出力部３４から出力された量子化信号も、ＲＦ信号としての情報を保持している。
このため、出力部３４から出力された量子化信号を、テレビ受信機７ＢのＲＦ信号入力として与えると、テレビ受信機７Ｂでは、量子化信号を、ＲＦ信号として受信することができる。つまりテレビ受信機７Ｂは、ＲＦ信号伝送システム１を介して伝送されたＲＦ信号を、無線放送として送信されたＲＦ信号と同様に受信できる。
【００６６】
なお、量子化信号は、ΔΣ変調器２５においてノイズシェイピングされた量子化雑音を有しており、この量子化雑音を除去してＲＦ信号を取り出したい場合には、ＲＦ信号の搬送波周波数付近の周波数を通過させるバンドパスフィルタを用いる必要がある。ただし、テレビ受信機７Ｂなどの無線放送受信機が、不要な周波数の信号をカットするバンドパスフィルタを有していれば、信号出力装置３にバンドパスフィルタを設ける必要はない。
もちろん、バンドパスフィルタを設けても良い。この場合、出力部３４は、バンドパスフィルタを介して、テレビ受信機７Ｂに対して、量子化信号を出力すればよい。
【００６７】
スイッチ部３５は、出力部３４から出力された量子化信号（ＲＦ信号）と、アンテナ３８にて受信したＲＦ信号（地域Ｂの放送設備から無線放送された電波）と、を選択的に、テレビ受信機７Ｂに与える。
信号出力装置３は、アンテナ３８が接続されるアンテナ端子３６（例えば、同軸ケーブル用の端子）を有しており、アンテナ３８にて受信したＲＦ信号を、信号出力装置３へ入力可能となっている。スイッチ部３５は、アンテナ３８にて受信するＲＦ信号と同一チャネル（周波数）のＲＦ信号が、出力部３４から出力される場合、混信を避けるため、いずれか一方のＲＦ信号だけが、テレビ受信機７Ｂに与えられる。
【００６８】
スイッチ部３５を、アンテナ３８側に接続させるか、出力部３４側に接続させるかは、いずれからの放送を優先して受信したいかによって、視聴者（ユーザ）によって、適宜設定される。
混信のおそれがない場合には、アンテナ３８からのＲＦ信号と、出力部３４からのＲＦ信号とを、ともに、テレビ受信機７Ｂに与えても良い。
なお、信号出力装置３にアンテナ３８を接続しなくてもよい。
【００６９】
なお、図３において、信号出力装置３は、テレビ受信機７Ｂとは別体の装置として構成されている。信号出力装置３におけるＲＦ信号の出力端子３７（例えば、同軸ケーブル用の端子）と、テレビ受信機７のアンテナ端子７Ｂ−１（例えば、同軸ケーブル用の端子）とが、同軸ケーブルなどのケーブルによって接続されることで、信号出力装置３とテレビ受信機７Ｂとが、一つの受信システムを構成している。
これに対し、信号出力装置３を、テレビ受信機７Ｂに内蔵させた、一体型の受信システムとして構成してもよい。つまり、テレビ受信機としての機能及び信号出力装置３としての機能を一体的に有する受信システムとして構成してもよい。
一体型の受信システムとして構成することにより、従来型テレビと同様な取り扱いで高機能化を図る事ができ、視聴者にとって技術導入のための負担とならない。
【００７０】
本実施形態に係る信号出力装置３を用いると、放送設備２から遠く離れた地域・国であっても、インターネット経由で、放送設備２による放送サービスの提供を受けることができる。
また、信号出力装置３は、難視聴地域対策にも用いることができる。つまり、放送設備２からの電波を受信できない地域では、信号出力装置３を用いることで、放送サービスをインターネット４経由で受けることができる。
【００７１】
さらに、本実施形態のＲＦ信号伝送システム１では、地域Ａから地域ＢへのＲＦ信号の伝送が、電波ではなく、有線の信号伝送路４で送信されるため、電波に関する法的な規制を受けない。
【００７２】
［３．遠隔地の放送設備への伝送］
図１に示す放送システム（ＲＦ信号伝送システム１）において、放送設備２は、他の地域・国（図１の地域Ｃ，Ｄ）に設置された放送設備５，５に対して、デジタル化された放送用ＲＦ信号を送信するためにも用いられる。このため、放送システム(ＲＦ信号伝送システム１)は、他地域Ｃ，Ｄ用の放送設備５，５を備えている。
【００７３】
地域Ｃ，Ｄの放送設備５，５は、地域Ａの放送設備２から送信されたＲＦ信号を受信して、受信したＲＦ信号を、アンテナ５５から、電波として放射する。これにより、放送設備５，５は、放送設備２から送信されたＲＦ信号を、地域Ｃ，Ｄ内のテレビ受信機７Ｃ，７Ｄに受信させることができる。
つまり、地域Ａの放送設備２を放送サービスのための親設備とすると、地域Ｃ，Ｄの放送設備５，５は、子設備といえる。
【００７４】
子設備である放送設備５，５は、放送機（以下、「放送機５」という）と、アンテナ５５とを備えて構成されている。
図４に示すように、放送機（第２装置）５は、光−電気変換器（光リンク）５１と、受信部５２と、バッファ５３と、送信部（第２送信部）５４と、を備えている。
なお、光−電気変換器５１は、放送機５とは別の装置として設けても良い。
【００７５】
光−電気変換器（光リンク）５１は、インターネット４に接続された光伝送路４ｃ，４ｄから送信されてきた光信号（パケットデータ；パケット化された量子化信号）を、電気信号に変換して出力する。
【００７６】
受信部５２は、電気信号に変換されたパケットデータのデパケット化を行い、パケットデータから、量子化信号（量子化信号の量子化値）及びその他の情報（再現情報）を抽出する。受信部５２は、パケットの再送要求など、パケット通信に必要な処理を行う。
なお、量子化信号がパケット化されていない場合、受信部５２のデパケット化の機能は省略できる。
【００７７】
受信部５２にて受信された量子化信号は、（ＦＩＦＯ；Ｆｉｒｓｔ  Ｉｎ  Ｆｉｒｓｔ  Ｏｕｔ）型のバッファ５３に一時的に保存される。また、受信部５２にて受信した再現情報（サンプリング速度情報）は、送信部５４の出力部５４ａに与えられる。
【００７８】
受信した量子化信号を、バッファ５３にて一時的に保存してから出力することで、信号伝送路の伝送速度が一定でなかったり、パケット欠落などがあったりしても、量子化信号を、切れ目なく、所定のレート（再現情報が示すサンプリング速度に応じたレート）で連続的に出力することができる。つまり、バッファ５３を設けていることで、パケット通信で量子化信号を送信する場合や、信号伝送路４に速度保証がない場合であっても、対応できる。なお、信号伝送路４の伝送速度が、十分に高速であれば、バッファ５３を省略することもできる。
【００７９】
送信部５４は、出力部５４ａと、アナログフィルタ（バンドパスフィルタ）５４ｂと、増幅器（パワーアンプ５４）ｃと、を備えている。
【００８０】
出力部５４ａは、バッファ５３に保存された量子化信号（量子化信号の量子化値）を、所定のレート（再現情報が示すサンプリング速度に応じたレート）のパルス信号として、出力する。
つまり、出力部５４ａから出力された量子化信号は、ΔΣ変調器２５から出力された量子化信号の信号波形を再現したものとなる。
なお、再現情報は、受信部５２にて受信されたものを用いる必要はなく、放送機５において予め設定されていてもよい。
【００８１】
バンドパスフィルタ（アナログバンドパスフィルタ）５４ｂは、ＲＦ信号の搬送波周波数付近の周波数を通過させるバンドパスフィルタである。出力部５４ａから出力された量子化信号が、バンドパスフィルタ５４ｂを通過すると、Σ変調器２５においてノイズシェイピングされた量子化雑音が除去される。つまり、バンドパスフィルタ５４ｂからは、アナログＲＦ信号が出力される。
【００８２】
パワーアンプ５４ｃは、バンドパスフィルタ５４ｂから出力されたＲＦ信号を増幅し、アンテナ５５に出力する。これにより、放送設備５，５は、放送設備２から送信されたＲＦ信号を、地域Ｃ，Ｄ内のテレビ受信機７Ｃ，７Ｄに受信させることができる。
【００８３】
なお、アンテナ５５が、バンドパスフィルタとしての特性を有している場合には、バンドパスフィルタ５４ｂを省略してもよい。
また、増幅器５４ｃは、フィルタ５４ｂの後段に設けるだけでなく、フィルタ５４ｂの前段に設けても良い。フィルタ５４ｂの前段に設けられる増幅器５４ｃとしては、デジタル増幅器を採用できる。デジタル増幅器は飽和状態で動作するため高効率となる。フィルタ５４ｂの前段に増幅器５４ｃを設けた場合、フィルタ５４ｂの後段の増幅器５４ｃは省略してもよい。
【００８４】
本実施形態に係る放送機（第２装置）５を用いると、親設備である放送設備(第１装置)２から遠く離れた地域・国であっても、インターネット４などの信号伝送路経由で、デジタル化されたＲＦ信号を取得することができる。
また、親設備である放送設備（第１装置）２にて、ＲＦ信号が既に生成されているため、子設備である放送機（第２装置）５，５においては、ベースバンド信号からＲＦ信号を生成するための処理（直交変調、ＤＰＤ，ＣＦＲ，ＤＵＣなどのデジタル信号処理）を行う必要がない。したがって、子設備である放送機（第２装置）５，５の構成を、比較的簡素にできる。
その結果、子設備である放送機（第２装置）５，５の低コスト化が可能である。低コスト化のメリットは、子設備である放送機（第２装置）５，５の数が多くなるほど、大きくなる。
【００８５】
したがって、地域Ａで無線放送されているコンテンツを、地域Ｃ，Ｄにおいて、無線放送にて新たに提供しようとした場合、低コストの放送機を設置すればよいため、地域Ｃ，Ｄにおける放送サービスの提供を低コストで開始できる。
【００８６】
［４．放送のグローバル化］
本実施形態の放送システムを用いると、放送サービスを地域・国を超えて、グローバルに提供することが可能となる。
例えば、地域Ａと地域Ｃ，Ｄとに時差がある場合、地域Ａでは夜間（放送が行われない時間帯）であるため、本来であれば放送設備２が休止するときに、放送設備２を有効的に活用することができる。例えば、地域Ａでは夜間であるときに、放送設備２は、休止せずに、昼間（放送が行われる時間帯）である地域Ｃ，Ｄ向けに、ＲＦ信号を送信することで、放送設備２を有効活用できる。
【００８７】
また、ＲＦ信号の提供を受ける地域Ｃ，Ｄでは、従来の高価な放送設備を設置しなくても、放送サービスを開始できるため、当該地域Ｃ，Ｄに、従来の高価な放送設備があまり設置されていない場合であっても、放送サービスの高度化が可能である。
【００８８】
さらに、地域Ｃ，Ｄにおいても、親設備である放送設備２（無線送信機６０は無くても良い）を設置すれば、地域Ｃ，Ｄから送信されたコンテンツを、地域Ａなどの様々な地域で提供することができる。
したがって、各国から送信された多様なコンテンツを、世界中の視聴者が視聴することが可能となる。
【００８９】
［５．バンドパス型ΔΣ変調］
［５．１  ΔΣ変調器の基本構成］
図５に示すように、ΔΣ変調器２５は、ループフィルタ２７と、量子化器２８と、を備えている（非特許文献１参照）。
図５に示すΔΣ変調器２５は、入力（本実施形態では、ＲＦ信号）Ｕが、ループフィルタ２７に与えられる。ループフィルタ２７の出力Ｙは、量子化器（例えば、１ｂｉｔ量子化器）２８に与えられる。量子化器２８の出力（量子化信号）Ｖは、ループフィルタ２７への他の入力として与えられる。
【００９０】
ΔΣ変調器２５の特性は、信号伝達関数（ＳＴＦ；Ｓｉｇｎａｌ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）及び雑音伝達関数（ＮＴＦ；Ｎｏｉｓｅ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）によって表すことができる。
つまり、ΔΣ変調器２５の入力をＵとし、ΔΣ変調器２５の出力をＶとし、量子化雑音をＥとしたときに、ΔΣ変調器２５の特性を、ｚ領域において表すと、次のとおりである。
【数１】
0005874432.tif 000002
【００９１】
したがって、所望のＮＴＦとＳＴＦとが与えられると、ループフィルタ２７の伝達関数を得ることができる。
【００９２】
このようなΔΣ変調は、オーバサンプリング変調の一種であり、一般的には、ＡＤ変換又はＤＡ変換に用いられている技術である。
ΔΣ変調では、信号帯域内の量子化雑音を、信号帯域外に移動させて、信号帯域内の量子化雑音を大きく低下させるノイズシェイピング（Ｎｏｉｓｅ  Ｓｈａｐｉｎｇ）が行われる。
【００９３】
図６は、１次ローパス型ΔΣ変調器１２５の線形ｚ領域モデルのブロック図を示している。符号１２７がループフィルタの部分を示し、符号１２８が量子化器を示している。このΔΣ変調器１２５への入力をＵ（ｚ）とし、出力をＶ（ｚ）とし、量子化雑音をＥ（ｚ）としたときに、ΔΣ変調器１２５の特性を、ｚ領域において表すと、次のとおりである。
Ｖ（ｚ）＝Ｕ（ｚ）＋（１−ｚ−１）Ｅ（ｚ）
【００９４】
つまり、図６に示す１次ローパス型ΔΣ変調器１２５において、信号伝達関数ＳＴＦ（ｚ）＝１であり、雑音伝達関数ＮＴＦ（ｚ）＝１−ｚ−１である。
【００９５】
［５．２  ローパス型ΔΣ変調とバンドパス型ΔΣ変調］
一般に、「ΔΣ変調」という用語は、ローパス型ΔΣ変調を指す。
ローパス型ΔΣ変調では、図７（ａ）に示すように、低い周波数の量子化雑音が、より高い周波数側に移動して、低い周波数の量子化雑音が減衰するようノイズシェイピングされている。つまり、ローパス型Δ変調では、雑音伝達関数（ＮＴＦ）は、低周波数（０Ｈｚ付近）において、通過雑音を阻止する特性を有している。
【００９６】
オーバサンプリングを行うため、ΔΣ変調が施される信号の周波数は、ローパス型ΔΣ変調器のサンプリング周波数ｆｓよりも十分小さいことが必要である。換言すると、信号の周波数に対して、十分に大きなサンプリング周波数ｆｓが要求される。例えば、信号の周波数に対して、１２８倍程度のサンプリング周波数ｆｓが必要である。
【００９７】
一方、バンドパス型ΔΣ変調では、図７（ｂ）に示すように、雑音伝達関数（ＮＴＦ）は、０Ｈｚよりも大きい周波数において、通過雑音を阻止する。
【００９８】
バンドパス型ΔΣ変調では、信号の周波数ｆ０ではなく、信号の帯域幅ｆＢが、サンプリング周波数ｆｓよりも十分に小さければよい。
したがって、バンドパス型ΔΣ変調では、ΔΣ変調が施される信号の周波数（中心周波数）ｆ０は、サンプリング周波数ｆｓ以下であればよい。
換言すると、バンドパス型ΔΣ変調では、信号の帯域幅ｆＢに対して、十分に大きなサンプリング周波数ｆｓであればよい。例えば、信号の帯域幅ｆＢに対して、６４倍程度の十分に大きなサンプリング周波数ｆｓがあればよい。
【００９９】
ここで、例えば、無線放送の搬送波周波数ｆ０が１ＧＨｚ、信号帯域ｆＢが２０ＭＨｚであるものとする。このような無線周波数の変調波（ＲＦ信号）に対して、ローパス型ΔΣ変調を行おうとすると、変調波の最大周波数は、約１ＧＨｚであるため、変調波の最大周波数である１ＧＨｚに対して、十分に大きな（１２８倍程度）のサンプリング周波数ｆｓ（＝約１２８ＧＨｚ）が必要となる。このように、ローパス型ΔΣ変調では、搬送波周波数が比較的低い周波数のＲＦ信号（例えば、ラジオ放送のＲＦ信号）には適しているが、搬送波周波数が非常に高い周波数のＲＦ信号（例えば、テレビ放送のＲＦ信号）については、サンプリング周波数（サンプリング速度）が高くなりすぎる。
【０１００】
これに対し、バンドパス型ΔΣ変調では、信号の帯域幅ｆＢに対して、十分に大きなサンプリング周波数ｆｓであればよいため、信号帯域が２０ＭＨｚのＲＦ信号であれば、２０ＭＨｚ×６４＝１．２８ＧＨｚ程度のサンプリング周波数ｆｓ（サンプリング速度＝１．２８ＧＳ／Ｓ）でよい。また、信号帯域が５ＭＨｚであれば、３２０ＭＨｚのサンプリング周波数（サンプリング速度＝３２０ＭＳ／ｓ）でよい。
このように、バンドパス型ΔΣ変調では、サンプリング周波数（サンプリング速度）を小さくできるため、有利である。
【０１０１】
［５．３  バンドパス型のΔΣ変調器の設計］
［５．３．１  変換式］
非特許文献１によれば、ローパス型ΔΣ変調器に対して、以下の変換を行うことで、ローパス型ΔΣ変調器を、バンドパス型ΔΣ変調器に変換できる。
【数２】
0005874432.tif 000003
【０１０２】
上記変換式に従って、ローパス型ΔΣ変調器１２５のｚ領域モデルにおけるｚを、ｚ’＝−ｚ２に置き換えることでバンドパス型ΔΣ変調器が得られる。
【０１０３】
上記変換式を用いると、ｎ次のローパス型ΔΣ変調器（ｎは１以上の整数）を、２ｎ次のバンドパス型Σ変調器に変換できる。
例えば、１次ローパス型ΔΣ変調器１２５の周波数特性は、図８（ａ）に示すとおりである。１次ローパス型ΔΣ変調器１２５を、上記変換式で変換して得られた２次バンドパス型ΔΣ変調器の周波数特性は、図８（ｂ）に示すようになる。なお、図８において、横軸θは正規化周波数である。
【０１０４】
上記変換式で得られたバンドパス型ΔΣ変調器の信号伝達関数及び雑音伝達関数は、変換前のローパス型ΔΣ変調器１２５と同じ利得を持つものの、図８（ｂ）に示す周波数特性は、図８（ａ）に示す周波数特性が２分の１に圧縮され、折り返されている。
【０１０５】
上記変換式で得られたバンドパス型ΔΣ変調器は、同じオーバサンプリング比で動作する変換前のローパス型ΔΣ変調器１２５と同じ安定性特性とＳＮＲ特性を持つ。
【０１０６】
しかし、上記変換式では、図８（ｂ）に示すように、サンプリング周波数ｆｓの１／４の周波数（正規化周波数θ＝±π／２）用のバンドパス型ΔΣ変調器しか得られない。つまり、上記変換式では、サンプリング周波数ｆｓの１／４周波数（正規化周波数θ＝±π／２）が量子化雑音阻止帯域の中心周波数ｆ０であるバンドパス型ΔΣ変調器しか得られない。
【０１０７】
本発明者は、ローパス型ΔΣ変調器から、所望の周波数ｆ０（θ＝θ０）を、中心周波数ｆ０として持つバンドパス型ΔΣ変調器を得るための変換式を見出した。当該変換式は、例えば、次の式（３）に示す通りである。
【数３】
0005874432.tif 000004
ここで、
θ０＝２π×（ｆ０／ｆｓ）
【０１０８】
式（２）の変換式では、特定の周波数θ０＝π／２に関するものであったが、式（３）の変換式では、任意の周波数（θ０）に一般化されている。
【０１０９】
［５．３．２  変換式の考え方］
ローパス型ΔΣ変調器において、ｚ＝ｅｊωＴ＝１という前提に立つと、ローパス型変調器の特性を維持しつつバンドパス型ΔΣ変調器に変換するためのｚ’の絶対値は１となるべきである。
｜ｚ’｜＝１でなければ、素子ｚを通過した信号の大きさ（振幅）が変化するため、変換前のローパス型ΔΣ変調器よりも特性が劣化するからである。
なお、ｚ’の大きさは、１であっても、−１であってもよい。これは、ｚ’＝１とｚ’＝−１とは、単に位相が反転した関係にすぎず、信号の大きさを変化させないからである。
【０１１０】
したがって、ローパス型ΔΣ変調器の特性を劣化させずに維持しつつ、バンドパス型ΔΣ変調器を得るためのｚ’は、ｚ及びθ０を含む関数ｆｃｎｖ（ｚ，θ０）であって、任意のｚ，θ０について、ｆｃｎｖ（ｚ，θ０）の絶対値が常に１となる関数ｆｃｎｖ（ｚ，θ０）であれば良い。
【０１１１】
そのような関数ｆｃｎｖ（ｚ，θ０）を見出せば、ローパス型ΔΣ変調器を、所望の周波数ｆ０（θ０）用のバンドパス型ΔΣ変調器が得られる。
【０１１２】
本発明者は、次のようにして、そのような関数ｚ’＝ｆｃｎｖ（ｚ，θ０）を見出し、式（２）を一般化した変換式ｚ→ｚ’（式（３））を得た。
【０１１３】
まず、ローパス型ΔΣ変調器から、所望の周波数ｆ０（θ＝θ０）を中心周波数ｆ０として持つバンドパス型ΔΣ変調器への変換は、周波数特性で考えると、図６に示すようになる。図９は、図８を、任意の周波数ｆ０（θ＝θ０）で一般化したものである。
図９（ｂ）に示すように、バンドパス型ΔΣ変調器の雑音阻止帯域の中心周波数はｆ０（θ０＝２π×（ｆ０／ｆｓ））である。
【０１１４】
ここで、
【数４】
0005874432.tif 000005
とおくことで、周波数領域で考える。なお、Ｔはサンプリング周期である。
【０１１５】
また、式（４）のωＴは、
【数５】
0005874432.tif 000006
である。
【０１１６】
そして、図９（ａ）に示すように、ローパス型ΔΣ変調器では、ｆ０＝０（θ＝０）で動作している。そこで、本発明者は、式（４）に関して、ローパス型ΔΣ変調器では、以下の式（６）が成り立つと考えた。
【数６】
0005874432.tif 000007
つまり、ローパス型ΔΣ変調器では、図９（ａ）に示すように、ｅｊ０で動作していると考えることができる。
【０１１７】
式（６）より、以下の式（７）が得られる。
【数７】
0005874432.tif 000008
【０１１８】
一方、バンドパス型ΔΣ変調器では、図９（ｂ）及び図１０（ｂ）に示すように、θ０及び−θ０において、複素共役の対で動作する。
したがって、ローパス型Δ変調器における式（７）に基づくとともに、バンドパス型ΔΣ変調器が複素共役の対を持つことを考慮すると、次の式（８）が得られる。
【数８】
0005874432.tif 000009
【０１１９】
本発明者は、式（８）を利用して、ｚ’＝ｆｃｎｖ（ｚ，θ０）を得た。
すなわち、まず、上記式（８）を次のように変形して、右辺（一方の辺）の値が１である式（１０）を得る。
【数９】
0005874432.tif 000010
【数１０】
0005874432.tif 000011
【０１２０】
式（１０）は、その左辺（他方の辺）の式の値が、任意のｚ，θ０について、常に左辺の値＝１となる恒等式であることが明らかである。
したがって、式（１０）の左辺は、任意のｚ，θ０について、値が常に１となる関数ｆｃｎｖ（ｚ，θ０）となっている。
【０１２１】
式（１０）より、ローパス型からバンドパス型へ変換するための変換式ｚ→ｚ’におけるｚ’は、次の通りである。
【数１１】
0005874432.tif 000012
上記式（１１）より、式（３）の変換式が得られる。
なお、上記式（３）において、θ０＝π／２（ｆ０＝ｆｓ／４の場合）とおくと、式（２）の変換式と等価であることがわかる。
さらに、ローパス型ΔΣ変換器は、θ０＝０である。θ０＝０の場合、式（３）の変換式は、ｚ→ｚとなり、式（３）は、ローパス型ΔΣ変換器を変形させないことがわかる。
【０１２２】
また、ｚ’＝ｆｃｎｖ（ｚ，θ０）の値は、−１でもよいため（絶対値が１であればよいため）、ｚ’は、次の形式であってもよい。
【０１２３】
【数１２】
0005874432.tif 000013
【０１２４】
また、ｚ’＝ｆｃｎｖ（ｚ，θ０）の分母と分子とを入れ替えても、１又は−１となるため、ｚ’は、次の形式であってもよい。
【数１３】
0005874432.tif 000014
【数１４】
0005874432.tif 000015
【０１２５】
なお、任意のｚ，θ０について、絶対値が常に１となる式ｚ’＝ｆｃｎｖ（ｚ，θ０）の表現形式は、当然ながら、例示したものに限定されない。ｆｃｎｖ（ｚ，θ０）について、多様な表現形式が存在することは、式（８）から一方の辺の値が１又は−１である恒等式を得るための式の変形の仕方が一通りではないことからも明らかである。
【０１２６】
［５．４  バンドパスΔΣ変調器の例］
［５．４．１  第１例］
図１１は、図６に示す１次ローパス型ΔΣ変調器１２５を、式（３）の変換式で変換して得られた２次バンドパス型ΔΣ変調器２５を示している。
なお、図６から図１１への変換では、表記の便宜上、式（３）において、ａ＝ｃｏｓθ０とおいた下記の変換式を用いた。
【数１５】
0005874432.tif 000016
【０１２７】
［５．４．２  第２例］
図１２は、非特許文献１に記載されたＣＲＦＢ構造のループフィルタ１２７を持つローパス型ΔΣ変調器１２５を示している。なお、図１２において、符号１２８は、量子化器を示す。
【０１２８】
図１２に示すローパス型ΔΣ変調器１２５を、式（３）の変換式で変換すると、図１３に示すバンドパス型ΔΣ変調器２５が得られる。なお、ここでも、表記の便宜上、式（３）において、ａ＝ｃｏｓθ０とおいた。
【０１２９】
図１２の（１／（ｚ−１））と（ｚ／（ｚ−１））におけるｚが、変換式によって変換される。（１／（ｚ−１））と（ｚ／（ｚ−１））の変換後の式は、それぞれ、次の通りである。
【数１６】
0005874432.tif 000017
【数１７】
0005874432.tif 000018
【０１３０】
［５．４．３  その他］
バンドパス型ΔΣ変調器への変換は、その他の高次ローパス型ΔΣ変調器（例えば、非特許文献１記載のＣＩＦＢ構造、ＣＲＦＦ構造、ＣＩＦＦ構造など）に対しても適用できる。
【０１３１】
［５．５  出力結果］
図１４〜図１７は、第２例（図１３）のバンドパス型ΔΣ変調器において、θ０＝π／４とした場合（図１４）、θ０＝３π／４とした場合（図１５）、θ０＝５π／４とした場合（図１６）、θ０＝７π／４とした場合（図１７）の出力スペクトラム波形を示している。
【０１３２】
図１４〜図１７に示すように、θ０＝π／４，３π／４，５π／４，７π／４の各周波数において、信号が所望のθ０において出現しており、θ０＝±π／２以外の他の周波数用のバンドパス型ΔΣ変調器が得られていることが分かる。
【０１３３】
従来、任意の周波数ｆ０に対してバンドパス型ΔΣ変調を行うバンドパス型ΔΣ変調器の設計手法は確立していなかった。しかし、式（３）などの変換式を用いることで、所望の搬送周波数ｆ０を、雑音伝達関数（ＮＴＦ）の雑音阻止帯域として設定でき、所望の搬送周波数ｆ０に対してバンドパス型ΔΣ変調を行うバンドパス型ΔΣ変調器を設計することができる。
【０１３４】
［６．帯域拡張］
図１８は、図２の放送設備２のデジタル信号処理部２１に帯域拡張部２９を追加したものを示している。図１８の通信システム１において、説明を省略した点については、図２のものと同様である。
【０１３５】
前述のように、バンドパス型ΔΣ変調では、信号帯域ｆＢがサンプリング周波数ｆｓに対して十分に小さければよい。例えば、信号帯域が２０ＭＨｚのＲＦ信号であれば、２０ＭＨｚ×６４＝１．２８ＧＨｚのサンプリング周波数ｆｓ（サンプリング速度＝１．２８ＧＳ／Ｓ）でよい。
【０１３６】
ここで、前述のサンプリング周波数ｆｓ（１．２８ＧＨｚ）を更に大きくできる場合、信号帯域ｆＢに余裕ができるため、図１８に示すように、帯域拡張部２９を設けておき、信号帯域ｆＢを拡張しておくのが好ましい。
帯域拡張部２９では、アップサンプリングを行うことにより、図１９に示すように、元々の信号帯域ｆＢ（＝２０ＭＨｚ）の両側にゼロ信号を挿入して、信号帯域を２倍（ｆＢ’＝４０ＭＨｚ）に拡張する。また、信号帯域ｆＢ’の拡張に伴い、バンドパス型ΣΔ変調器２５のサンプリング周波数ｆｓも、２倍の２．５６ＧＨｚとなる。
【０１３７】
このように、帯域ｆＢを拡張するとサンプリング周波数ｆｓが大きくなる。ここで、搬送波周波数ｆ０は、サンプリング周波数ｆｓ以下の値を選択できるため、サンプリング周波数ｆｓが大きくなると、搬送周波数ｆ０の選択の幅も大きくなる。
【０１３８】
ここで、例えば、信号帯域ｆＢ＝２０ＭＨｚで、搬送波周波数ｆ０が２ＧＨｚとする。この場合、バンドパス型ΔΣ変調のために、信号帯域ｆＢ＝２０ＭＨｚだけを基準にサンプリング周波数ｆｓを決定すると、サンプリング周波数ｆｓ＝１．２８ＧＨｚ＝２０ＭＨｚ×６４となる。しかし、サンプリング周波数ｆｓ＝１．２８ＧＨｚが、搬送波周波数ｆ０＝２ＧＨｚよりも小さいため、不適切である。
【０１３９】
しかし、拡張された信号帯域ｆＢ’＝４０ＭＨｚを基準にサンプリング周波数ｆｓを決定すると、サンプリング周波数ｆｓ＝２．５６ＧＨｚ＝４０ＭＨｚ×６４となる。この場合、サンプリング周波数ｆｓ＝２．５６ＭＨｚが、搬送波周波数ｆ０＝２ＧＨｚよりも大きいため適切である。
【０１４０】
また、帯域拡張部２９によって拡張された信号帯域部分ｆＢ１，ｆＢ２は、実質的には、信号が存在しない部分である。したがって、図２０に示すように、ＲＦ信号の受信側（信号出力装置３、又は放送機５）のバンドパスフィルタでは、拡張前の信号帯域ｆＢを通過帯域とするものでよく、拡張された信号帯域ｆＢ’全体が通過帯域となっていなくてもよい。
しかも、拡張された信号帯域部分ｆＢ１，ｆＢ２を利用して、バンドパスフィルタのロールオフ（ｒｏｌｌ−ｏｆｆ）を広くとることができるため、バンドパスフィルタの設計が容易となる。
【０１４１】
［７．高調波の利用］
ΔΣ変調器２５の出力は、量子化信号（パルス信号）であるため、主信号成分のほか、折り返しによる高調波成分が存在する。
この高調波成分を利用することで、送信装置（第１装置）側では、搬送波周波数ｆ０’及びサンプリング周波数ｆｓを低く抑えつつ、受信側（信号出力装置３、又は放送機５）で受信される変調波（ＲＦ信号）の周波数を高くすることができる。
【０１４２】
例えば、受信側（信号出力装置３、又は放送機５）にて受信したいＲＦ信号の周波数（受信周波数）ｆ０が、２ＧＨｚであったとする。高調波を利用しない場合には、送信装置（第１装置）側は、搬送波周波数（無変調波の周波数）ｆ０を２ＧＨｚとし、サンプリング周波数ｆｓを２ＧＨｚよりも大きい値にする必要がある。
【０１４３】
しかし、図２１に示すように、バンドパス型ΔΣ変調器２５に対して、搬送波周波数ｆ０’の変調波を入力すると、バンドパス型ΔΣ変調器２５の出力（量子化信号）は、搬送波周波数ｆ０’を中心とする主信号成分を有するだけでなく、折り返しによって、ｆ０＝ｎ×ｆｓ＋ｆ０’（ｎは絶対値が１以上の整数）の高調波成分をも有している。
この高調波成分を、受信側（信号出力装置３、又は放送機５）で積極的に受信させることで、送信装置（第１装置）側では、比較的低い周波数ｆ０’を対象に処理を行いつつも、受信側（信号出力装置３、又は放送機５）では、搬送波周波数ｆ０＝ｎ×ｆｓ＋ｆ０’の高い周波数の変調波を受信することが可能となる。
【０１４４】
具体的には、受信側（信号出力装置３、又は放送機５）の受信周波数ｆ０を２ＧＨｚとした場合、受信側（信号出力装置３、又は放送機５）のアナログバンドパスフィルタ５４ｂの通過帯域の中心周波数ｆｃも２ＧＨｚに設定される。つまり、受信側（信号出力装置３、又は放送機５）は、中心周波数ｆ０が２ＧＨｚの変調波（ＲＦ信号）を受信する。
この場合、送信装置（第１装置）のバンドパス型Δ変調器２５のサンプリング速度ｆｓを１．５ＧＨｚ（＜ｆ０）とすると、変調器２４ａにおける搬送波（無変調波）の周波数ｆ０’は、
ｆ０’＝ｆ０−ｆｓ＝２ＧＨｚ−１．５ＧＨｚ＝５００ＭＨｚ
でよい。
【０１４５】
したがって、送信装置（第１装置）としては、実際には、中心周波数（搬送波周波数）ｆ０’が５００ＭＨｚの変調波を扱いつつも、受信側（信号出力装置３、又は放送機５）からみると、送信装置（第１装置）は、あたかも、中心周波数（搬送波周波数）ｆ０が２ＧＨｚの変調波を送信しているものとみなすことができる。この結果、送信装置（第１装置）におけるサンプリング周波数よりも高い周波数の変調波を送信することが可能となる。
【０１４６】
図２１に示す主信号成分を受信側（信号出力装置３、又は放送機５）が所望する周波数（受信周波数）のＲＦ信号として送信する場合、及び図２１に示す高調波成分を受信側（信号出力装置３、又は放送機５）が所望する周波数（受信周波数）の信号として送信する場合の両者についてまとめると、送信装置（第１装置）の変調器２４ａにおいて用いられる搬送波（無変調波）の周波数ｆ０’は、以下の式を満たすものとなる。
ｆ０’＝ｆ０−ｎ×ｆｓ
ただし、
ｆ０   ：受信側（信号出力装置３、又は放送機５）の受信周波数
ｆｓ  ：バンドパス型ΔΣ変調器２５のサンプリング周波数
ｆ０’ ：変調器２４ａの搬送波（無変調波）の周波数
ｎ    ：整数
【０１４７】
上記式において、ｎ＝０の場合が、図２１に示す主信号成分を受信側（信号出力装置３、又は放送機５）が所望する周波数（受信周波数）の信号として送信する場合となり、それ以外の場合が、図２１に示す高調波成分を受信側（信号出力装置３、又は放送機５）が所望する周波数（受信周波数）の信号として送信する場合となる。
ｎが大きくなると、高調波成分は徐々に小さくなるため、ｎ＝±１（特にｎ＝１）が好ましい。
【０１４８】
また、受信側（信号出力装置３、又は放送機５）のアナログバンドパスフィルタ５４ｂの通過帯域の中心周波数ｆｃは、以下の式を満たすものとなる。
ｆｃ＝ｆ０’＋ｎ×ｆｓ
ただし、
ｆｃ   ：アナログバンドパスフィルタ５４ｂの通過帯域の中心周波数
ｆｓ  ：バンドパス型ΔΣ変調器２５のサンプリング周波数
ｆ０’ ：変調器２４ａの搬送波（無変調波）の周波数
ｎ    ：整数
【０１４９】
上記式においても、ｎ＝０の場合が、図２１に示す主信号成分を受信側（信号出力装置３、又は放送機５）が所望する周波数（受信周波数）の信号として送信する場合となり、それ以外の場合が、図２１に示す高調波成分を受信側（信号出力装置３、又は放送機５）が所望する周波数（受信周波数）の信号として送信する場合となる。
ｎが大きくなると、高調波成分は徐々に小さくなるため、ｎ＝±１（特にｎ＝１）が好ましい。
【０１５０】
［８．付記］
［８．１  付記１］
前述の説明では、放送サービスとして、地上デジタルテレビ放送を例として説明したが、デジタルテレビ放送としては、衛星デジタルテレビ放送であってもよい。また、テレビ放送としては、アナログテレビ放送であってもよい。放送は、ラジオ放送であってもよい。さらに、本実施形態の信号伝送システムは、放送用ＲＦ信号以外のＲＦ信号の伝送にも利用できる。
【０１５１】
［８．２  付記２］
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１５２】
１  信号伝送システム（放送システム）
２  放送設備（送信装置；第１装置）
３  信号出力装置（第２装置）
４  信号伝送路
５  放送機（放送設備）
７  テレビ受信機
２１  デジタル信号処理部
２３  ベースバンド部
２４ａ  変調器
２４ｂ  処理部
２５  ΔΣ変調器
２６  第１送信部
３２  受信部
３３  バッファ
３４  出力部
３５  スイッチ部
３８  アンテナ
５２  受信部
５３  バッファ
５４  第２送信部
５４ａ  出力部
５４ｂ  バンドパスフィルタ
５４ｃ  アンプ
６０  無線送信機
【図１】
0005874432.tif 000019
【図２】
0005874432.tif 000020
【図３】
0005874432.tif 000021
【図４】
0005874432.tif 000022
【図５】
0005874432.tif 000023
【図６】
0005874432.tif 000024
【図７】
0005874432.tif 000025
【図８】
0005874432.tif 000026
【図９】
0005874432.tif 000027
【図１０】
0005874432.tif 000028
【図１１】
0005874432.tif 000029
【図１２】
0005874432.tif 000030
【図１３】
0005874432.tif 000031
【図１８】
0005874432.tif 000032
【図１９】
0005874432.tif 000033
【図２０】
0005874432.tif 000034
【図２１】
0005874432.tif 000035
【図１４】
0005874432.tif 000036
【図１５】
0005874432.tif 000037
【図１６】
0005874432.tif 000038
【図１７】
0005874432.tif 000039