(57)【要約】【課題】トンネルや地下道等の放送電波の届き難いエリアであっても、莫大な設備投資や工事費用を必要とすることなく放送コンテンツを視聴者に提供できるようにしたデジタル放送システムを提供する。【解決手段】トンネルＴＮ内の入り口付近、つまり放送主局から送られてくる地上デジタル放送信号を受信可能な位置にギャップフィラーＧＦ１を配置し、このギャップフィラーＧＦ１の放送サービスエリア内、つまりトンネルＴＮ内の放送主局からの地上デジタル放送信号が受信不可能なエリアにギャップフィラーＧＦ２を配置し、トンネルＴＮの出口付近までギャップフィラーＧＦ３〜ＧＦｎを道路ＲＤに沿って順次配置するようにして、放送主局ＢＳから送られる地上デジタル放送信号をギャップフィラーＧＦ１〜ＧＦｎまで順に経由して伝送するようにしている。【選択図】      図２
2006333232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から到来するデジタル放送信号を遮断する建造物内の前記デジタル放送信号を受信可能な位置に配置され、前記デジタル放送信号を受信し、この受信信号を再送信号として前記建造物内の所定の放送サービスエリアに再送信する第１の再送装置と、
この第１の再送装置の放送サービスエリア内に配置され、前記第１の再送装置から送信された再送信号を受信し、この受信信号を再送信号として前記建造物内の前記第１の再送装置の放送サービスエリアとは異なる放送サービスエリアに再送信する第２の再送装置とを具備したことを特徴とするデジタル放送システム。
【請求項２】
前記第２の再送装置の放送サービスエリア内に配置され、前記第２の再送装置から送信された再送信号を受信し、この受信信号を再送信号として前記建造物内の前記第１及び第２の再送装置の放送サービスエリアとは異なる放送サービスエリアに再送信する第３の再送装置をさらに具備したことを特徴とする請求項１記載のデジタル放送システム。
【請求項３】
前記建造物がトンネル道または地下道であるとき、
前記第１，第２及び第３の再送装置は、前記トンネル道または前記地下道に沿って配置されることを特徴とする請求項２記載のデジタル放送システム。
【請求項４】
前記第１乃至第３の再送装置は、それぞれ指向特性を有する受信アンテナ及び再送信アンテナを備え、
前記受信アンテナの最大指向方向を前記建造物内の移動型放送受信機の進行方向とは逆方向に設定するとともに、前記再送信アンテナの最大指向方向を前記移動型放送受信機の進行方向に設定することを特徴とする請求項２記載のデジタル放送システム。
【請求項５】
前記建造物がトンネル道であるとき、
前記第１乃至第３の再送装置は、移動型放送受信機の進行方向に沿って順に配置されることを特徴とする請求項３記載のデジタル放送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばトンネルや地下道等の放送電波の届き難いエリアに対しデジタル放送信号を送信するデジタル放送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信衛星や放送衛星を使用する衛星放送システムではデジタル放送が普及し、さらに地上波放送システムにおいてもデジタル放送が開始されている。  
このようなデジタル放送システムにあっては、トンネルや地下道等の放送電波の届き難いエリアでもデジタル放送番組を視聴できるような対策が強く望まれている。そこで、トンネル内や地下道等にデジタル放送波を送信する放送送信装置を設置し、この放送送信装置と放送主局との間を通信ケーブルにより接続し、放送主局にて放送しているデジタル放送番組を通信ケーブルを介して放送送信装置に送信するシステムが考えられる。
【０００３】
また、放送受信機において、トンネルや地下道等の電波不能エリアに入った際に、予め蓄積しておいた代替番組を表示する手法も提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−１１２５０２号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記システムでは、トンネル内や地下道等に放送送信装置を設置する場所を確保し、通信ケーブルを敷設しなければならないため、莫大な設備投資が必要であり、システムの運用を開始する上での大きな障害になっている。また、放送送信装置の保守も必要であり、人件費等、多大な費用がかかってしまう。
【０００５】
また、放送受信機側で代替番組を表示する手法では、トンネルや地下道に入る前に視聴していた番組とは異なる番組が表示されることになるので、視聴者に不快を与えることになる。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、トンネルや地下道等の放送電波の届き難いエリアであっても、莫大な設備投資や工事費用を必要とすることなく放送コンテンツを視聴者に提供できるようにしたデジタル放送システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、上記目的を達成するために、以下のように構成される。  
（１）外部から到来するデジタル放送信号を遮断する建造物内のデジタル放送信号を受信可能な位置に配置され、デジタル放送信号を受信し、この受信信号を再送信号として建造物内の所定の放送サービスエリアに再送信する第１の再送装置と、この第１の再送装置の放送サービスエリア内に配置され、第１の再送装置から送信された再送信号を受信し、この受信信号を再送信号として建造物内の第１の再送装置の放送サービスエリアとは異なる放送サービスエリアに再送信する第２の再送装置とを備えるようにしたものである。
【０００８】
（１）の構成によれば、建造物内の入り口付近、つまり放送局から送られてくるデジタル放送信号を受信可能な位置に第１の再送装置を配置し、この第１の再送装置の放送サービスエリア内、つまり建造物内の放送局からのデジタル放送信号が受信不可能なエリアに第２の再送装置を配置するようにしているので、放送局から送られるデジタル放送信号は第１の再送装置を経由して第２の再送装置に伝送されることになる。このため、例えば視聴者の放送受信装置が移動体に搭載されている場合のように、電波を受信できない建造物内を通過した場合でも、放送コンテンツを欠落を生じることなく再生することが可能となり、さらに通信ケーブルの敷設を不要にすることが可能となり、これによりシステムの設備コストを低減することができる。また、再送装置は小型のものであるので、取り付けが簡単であり、これにより再送装置の設置費用の低減を図ることができるとともに、保守が容易である。
【０００９】
（２）第２の再送装置の放送サービスエリア内に配置され、第２の再送装置から送信された再送信号を受信し、この受信信号を再送信号として建造物内の第１及び第２の再送装置の放送サービスエリアとは異なる放送サービスエリアに再送信する第３の再送装置をさらに具備したことを特徴とする。
【００１０】
（２）の構成によれば、長距離のトンネルや複雑経路の地下道であっても、再送装置を増やすことにより、放送コンテンツを欠落を生じることなく再生することが可能となる。
【００１１】
（３）第１乃至第３の再送装置は、それぞれ指向特性を有する受信アンテナ及び再送信アンテナを備え、受信アンテナの最大指向方向を建造物内の移動型放送受信機の進行方向とは逆方向に設定するとともに、再送信アンテナの最大指向方向を前記移動型放送受信機の進行方向に設定することを特徴とする。  
（３）の構成によれば、再送信アンテナから受信アンテナへの再送信信号の回り込みによる信号品質の劣化を軽減できる。
【００１２】
（４）建造物がトンネル道であるとき、第１乃至第３の再送装置は、移動型放送受信機の進行方向に沿って順に配置されることを特徴とする。  
（４）の構成によれば、移動受信装置における受信電界の変動速度を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上詳述したようにこの発明によれば、トンネルや地下道等の放送電波の届き難いエリアであっても、莫大な設備投資や工事費用を必要とすることなく放送コンテンツを視聴者に提供できるようにしたデジタル放送システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。  
（第１の実施形態）  
図１は、この発明の第１の実施形態に係わる地上デジタル放送システムの概略構成図である。このシステムは再送装置としてのトンネルＴＮ内に設置されたギャップフィラーＧＦ１を中継してデジタル放送を行うものである。親局としての放送主局ＢＳから送信された地上デジタル放送信号は、放送サービスエリアに向け放送される。この放送サービスエリアにいる放送受信機ＲＳ１，ＲＳ２は、放送主局ＢＳから到来する地上デジタル放送信号を受信して再生する。
【００１５】
なお、放送受信機ＲＳ１，ＲＳ２は、道路ＲＤを走行する車両に搭載されるか又は視聴者自身（ユーザ）が携帯することにより使用される。なお、放送受信機ＲＳ１，ＲＳ２は家庭内に固定的に設置することも可能である。
【００１６】
また、放送主局ＢＳから送信された地上デジタル放送信号は、ギャップフィラーＧＦ１により中継されてトンネルＴＮ内の放送サービスエリアに向け放送される。
【００１７】
図２は、トンネルＴＮ内に配置されるｎ個のギャップフィラーＧＦ１〜ＧＦｎの配置例を示すブロック図である。
【００１８】
すなわち、トンネルＴＮ内において、ｎ個のギャップフィラーＧＦ１〜ＧＦｎが道路ＲＤに沿って所定間隔に配置される。
【００１９】
放送主局ＢＳから到来する地上デジタル放送信号は、ギャップフィラーＧＦ１の受信アンテナ１１によって受信され、その受信信号が増幅器１２に供給される。増幅器１２は、入力された受信信号を所定の振幅レベルまで増幅し、この増幅した信号を再送信号として再送信アンテナ１３に出力する。すると、再送信アンテナ１３は、入力された再送信号を再送信波として放送サービスエリアに放射する。
【００２０】
この再送信波は、ギャップフィラーＧＦ２の受信アンテナ２１によって受信され、その受信信号が増幅器２２に供給される。増幅器２２は、入力された受信信号を所定の振幅レベルまで増幅し、この増幅した信号を再送信号として再送信アンテナ２３に出力する。すると、再送信アンテナ２３は、入力された再送信号を再送信波として放送サービスエリアに放射する。
【００２１】
そして、再送信波は、ギャップフィラーＧＦ３〜ＧＦｎまで順次経由して最後にギャップフィラーＧＦｎの再送信アンテナｎ３によって再送信されることになる。
【００２２】
次に、上記構成における動作について説明する。  
放送受信機ＲＳ１により放送主局ＢＳからの地上デジタル放送信号の受信期間中に、放送受信機ＲＳ１を搭載した自動車がトンネルＴＮ内を通過し、これにより信号受信が一時的に途絶えたとする。そうするとこの受信途絶期間においては、受信されるはずの放送データの一部が欠損する。
【００２３】
そこで、本第１の実施形態では、ギャップフィラーＧＦ１〜ＧＦｎからの再送信波を正常に受信できれば、この受信できた放送データを再生できるようになる。
【００２４】
以上のように上記第１の実施形態では、トンネルＴＮ内の入り口付近、つまり放送主局ＢＳから送られてくる地上デジタル放送信号を受信可能な位置にギャップフィラーＧＦ１を配置し、このギャップフィラーＧＦ１の放送サービスエリア内、つまりトンネルＴＮ内の放送主局ＢＳからの地上デジタル放送信号が受信不可能なエリアにギャップフィラーＧＦ２を配置し、トンネルＴＮの出口付近までギャップフィラーＧＦ３〜ＧＦｎを道路ＲＤに沿って順次配置するようにして、放送主局ＢＳから送られる地上デジタル放送信号をギャップフィラーＧＦ１〜ＧＦｎまで順に経由して伝送するようにしている。
【００２５】
従って、例えば視聴者の放送受信機ＲＳ１が自動車に搭載されている場合のように、電波を受信できないトンネルＴＮ内を通過する場合でも、放送コンテンツを欠落を生じることなく再生することが可能となる。
【００２６】
さらに、トンネルＴＮ内に通信ケーブルを敷設することなく、これによりシステムの設備コストを低減することができる。また、ギャップフィラーＧＦ１〜ＧＦｎは小型のものであるので、取り付けが簡単であり、これによりギャップフィラーＧＦ１〜ＧＦｎの設置費用の低減を図ることができるとともに、保守が容易となる。
【００２７】
（第２の実施形態）  
図３（ａ）は、この発明の第２の実施形態に係わるギャップフィラーの構成を示したものである。また、図３（ｂ）はこの第２の実施形態に係るギャップフィラー（再送装置）の受信アンテナと再送信アンテナの指向特性を示した図である。ここでは、ギャップフィラーＧＦ２を代表して説明し、上記図２と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２８】
図３（ａ）において、ギャップフィラーＧＦ２には、指向特性を有する受信アンテナ１０１と再送信アンテナ１０２が設けられている。
【００２９】
図３（ｂ）に示すように、受信アンテナ１０１の最大指向方向をトンネルＴＮなどの進行方向、つまり放送受信機ＲＳ１，ＲＳ２の進行方向と逆方向に設定し、また再送信アンテナ１０２の最大指向方向を進行方向に向けることにより、前段のギャップフィラーＧＦ１から送信される信号の受信レベルが高くなると共に再送信信号の回り込み成分が軽減される。
【００３０】
図４は、ギャップフィラーＧＦ２の動作を表すブロック図を示す。ここでは回り込み成分をキャンセルするためのキャンセラーを具備した場合の例を示す。
【００３１】
一般にギャップフィラーＧＦ２における再送信アンテナ１０２の結合量Cは次のように表される。  
C＝{Gt(θ1)・K・Gｒ(θ２)}／L2                …（１）
従って、キャンセラーを動作させない場合の回りこみ量（Pi／Po）は次の（２）式で与えられる。  
Pi/Po＝{Gt(θ1)・K・Gｒ(θ２)}・Ga／L2                …（２）
但し、Piは受信アンテナ１０１の入力点における回り込み成分の電力を、Poは増幅後の再送信アンテナ１０２の入力点における送信出力を、Gt(θ1)は再送信アンテナ１０２のθ1方向の利得を、Gｒ(θ２)は受信アンテナ１０１のθ２方向の利得を、Kは電力から電力束密度への変換係数を、Gaは増幅器２２の電力利得を、Lは送受アンテナ間の距離を示す。
【００３２】
再送装置が安定に動作するための条件は、一巡ループ利得が１以下となることである。
【００３３】
式（１）より、キャンセラーがない場合、  
{Gt(θ1)・K・Gｒ(θ２)}・Ga／L2＜１                        …（３）
が安定動作の条件となる。
【００３４】
（３）式からわかるように、Gt(θ1)、Gｒ(θ２)、Gaを下げることにより、より回り込み成分の量を下げることができる。
【００３５】
また、出力電力PoはギャップフィラーＧＦ２のカバー範囲で決まる。一般に距離RでギャップフィラーＧＦ１〜ＧＦｎを配置していく場合に、増幅器２２の電力利得はR２に比例し、受信アンテナ１０１および再送信アンテナ１０２の所定方向の利得に反比例するので次式のように与えられる。  
Ga＝Po／Pi＝M・R２／{ Gt(0)・Gｒ(0)}        …（４）
但し、Rは前段再送装置からの距離、Gｒ(0)は受信アンテナ１０１の最大利得、Gt(0)は再送信アンテナ１０２の最大利得、Mは係数を示す。
【００３６】
所定のギャップフィラー間距離Rを保つ場合の回り込みに対する安定動作の条件は式（４）を式（３）に代入すると次のように与えられる。  
{Gt(θ1)・K・Gｒ(θ２)}・M・R２／{L2・Gt(0)・Gｒ(0)}＜１      …（５）
式（５）は次のように変換できる。  
K・M・{R２／L2}・{Gt(θ1)／Gt(0) }・{Gｒ(θ２)／Gｒ(0)}＜１        …（６）
式（６）からわかるように受信アンテナ１０１、再送信アンテナ１０２は送受信アンテナ結合方向への指向性利得が低いほど回り込みについてより安定な動作が可能となることがわかる。従って、再送信アンテナ１０２を指向性アンテナとして、それぞれの最大指向方向を前段および次段のギャップフィラーＧＦ１，ＧＦ３の方向に設定することで回りこみを減少させた安定な送信ネットワークシステムを実現することができる。
【００３７】
なお、受信アンテナ１０１，再送信アンテナ１０２の指向性利得差のみで（５）式の条件を実現できない場合は、図４に示すように、回り込みキャンセラーを付加して送受回り込み特性にチューニングすることで安定な動作を得ることができる。キャンセラーを付加する場合においても所要キャンセル量が小さいほど回りこみキャンセラーの設定精度の許容範囲が大きくなるのでより安価にキャンセラーを製作・チューニングすることができる。
【００３８】
（第３の実施形態）  
図５は、この発明の第３の実施形態のシステムにおける電波の到達経路を示したものである。図５中td１〜td3は各経路を伝搬するための遅延時間を示す。
【００３９】
図５において、ギャップフィラーＧＦ１〜ＧＦｎは、トンネルＴＮ内の放送受信機ＲＳ１，ＲＳ２の進行方向に沿って順に配置されている。
【００４０】
一方、図６は本第３の実施形態との比較のためのシステムの例で、システムを構成する各再送装置は給電線などで信号を供給され同一遅延時間で送信されるものとする。図６中td1〜td2は同様に各経路を伝搬するための遅延時間を示す。
【００４１】
図５に示すシステムでは受信点において複数のギャップフィラーＧＦ１〜ＧＦｎからの電波を受信するため、受信波は複数波の合成波となる。
【００４２】
図７に両者のケースについての合成受信信号レベルの変化状態を示す。
【００４３】
本第３の実施形態では受信点におけるtd1と(td2＋td3)の差の変化が小さいため、合成電界のレベルは殆ど変化しない。一方、図６に示すケースではtd1とtd2の差が受信点によって大きく変化するため合成電界のレベル変動が大きい。そのため、図６の例では移動体などで受信する場合に電界の変動が生じ受信特性の劣化を生じる。
【００４４】
これに対し、本第３の実施形態では、電界の変動が小さいため受信特性の劣化が少なくてすむという利点を有する。
【００４５】
以上のように上記第３の実施形態であれば、ギャップフィラーＧＦ１〜ＧＦｎの配置と再送信アンテナ１３〜ｎ３を一方向に揃える事により前述のような効果を実現することができる。
【００４６】
（その他の実施形態）  
なお、この発明は上記各実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、トンネル内に複数のギャップフィラーを配置する例について説明したが、例えば複雑な経路の地下道や多数のビル内などにも複数のギャップフィラーを配置するようにしてもよい。特に曲がり道の多い地下道には、曲がり道ごとにギャップフィラーを設置すれば、放送受信機を携帯している場合に大変有効である。
【００４７】
その他、システムの種類やギャップフィラーの構成等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】この発明の一実施形態に係わる地上デジタル放送システムの概略構成図。
【図２】図１に示したトンネル内における複数のギャップフィラーの配置例を示すブロック図。
【図３】この発明の第２の実施形態に係わる受信および再送信アンテナの配置と指向特性を示す図。
【図４】上記図３の構成における動作を示すブロック図。
【図５】この発明の第３の実施形態に係わる複数のギャップフィラー装置の配置にかかわる概略構成と受信点への到達距離の関係を説明した図。
【図６】別の事例における複数のギャップフィラー装置の配置にかかわる概略構成と受信点への到達距離の関係を説明した図。
【図７】図５及び図６に示す本発明の配置における受信点電界強度の計算例を説明するために示す図。
【符号の説明】
【００４９】
１１〜ｎ１…受信アンテナ、１２〜ｎ２…増幅器、１３〜ｎ３…再送信アンテナ、ＢＳ…放送主局、ＧＦ１〜ＧＦｎ…ギャップフィラー、ＲＳ１，ＲＳ２…放送受信機、ＴＮ…トンネル、ＲＤ…道路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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