(57)【要約】【課題】  中継局における受信アンテナと送信アンテナとの距離が近くても、回り込み波の影響を抑え、安定した中継送信を行うことができる放送波中継システム及び放送波中継方法を提供する。【解決手段】  親局１において、特定のタイミングで、特定波形源１２で生成された波形が既知である特定波形信号を送信し、中継局２において、特定波形信号を受信すると、参照波形源２５が、特定波形信号に含まれる波形と同等の波形を含む参照信号ｒを生成し、比較演算部２６が、受信した特定波形信号と参照信号ｒとを比較して、波形差分を求め、補正係数を算出して、補正部２７において当該補正係数を用いて受信信号の波形特性を補正する放送波中継システム及び放送波中継方法としている。【選択図】        図２
2019176232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放送波信号を送信する親局と、前記放送波信号を受信して再送信する中継局とを備えた放送波中継システムであって、
前記親局が、特定のタイミングで波形が既知である特定波形信号を送信し、
前記中継局が、前記特定波形信号の受信を検出すると、前記親局で送信された特定波形信号に含まれる波形と同等の参照信号を生成して、前記受信した特定波形信号と前記参照信号との波形を比較し、前記比較結果に基づいて受信した放送波信号を補正することを特徴とする放送波中継システム。
【請求項２】
親局が、正時前の特定のタイミングで、時報信号を含む特定波形信号を生成して、放送用のＦＭ変調波から切り替えて送信し、
中継局が、親局で送信された特定波形信号の途中からの波形を含む参照信号を生成することを特徴とする請求項１記載の放送波中継システム。
【請求項３】
親局が、放送波信号を増幅して送信アンテナに出力する増幅部と、
特定のタイミングを示す事前時報信号が入力されると、特定波形信号を生成して出力する特定波形源と、
放送用のＦＭ変調波と前記特定波形信号とのいずれかを前記放送波信号として前記増幅部に出力する切り替えを行う切替部と、
前記事前時報信号が入力されると、前記切替部に前記特定波形信号への切り替えを指示する切替制御信号を一定期間に亘って出力する制御部とを備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の放送波中継システム。
【請求項４】
中継局が、親局からの放送波信号を受信する受信部と、
受信信号における特定の波形パターンに基づいて特定波形信号の受信を検出して前兆検知信号を出力する前兆検知部と、
前記前兆検知信号が入力されると、参照信号を生成して出力する参照波形源と、
前記受信部で受信した特定波形信号と、前記参照信号の波形を比較して、補正係数を算出する比較演算処理を行う比較演算部と、
前記前兆検知信号が入力されると、前記比較演算部に、前記比較演算処理を特定期間に亘って行うよう指示する比較制御信号を出力する制御部と、
前記補正係数を用いて、受信された放送波信号を補正する補正部と、
前記補正された放送波信号を増幅して送信アンテナに出力する増幅部とを備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の放送波中継システム。
【請求項５】
放送波信号を送信する親局と、前記放送波信号を受信して再送信する中継局とを備えた放送波中継システムにおける放送波中継方法であって、
前記親局が、特定のタイミングで波形が既知である特定波形信号を送信し、前記中継局が、前記特定波形信号の受信を検出すると、前記親局で送信された特定波形信号に含まれる波形と同等の波形を有する参照信号を生成して、前記受信した特定波形信号と前記参照信号との波形を比較し、前記比較結果に基づいて受信した放送波信号を補正することを特徴とする放送波中継方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一周波数を用いて放送波を中継する放送波中継システム及び放送波中継方法に係り、特に回り込み波の影響を低減して安定した中継送信を行うことができる放送波中継システム及び放送波中継方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
［先行技術の説明：図９］
従来、放送局から遠く離れた地域における放送サービスを確保するため、ＴＴＬ（Transmitter to Transmitter Link）等を用いずに、親局や前段局からの放送波を受信して、その信号を増幅して送信する中継局を用いた放送波中継システムがあった。
従来の放送波中継システムについて図９を使って説明する。図９は、従来の放送波中継システムの概略構成を示す説明図である。
【０００３】
図９に示すように、従来の放送波中継システムは、放送波信号を送信する親局５と、親局５からの放送波信号を受信して増幅して送信する中継局６とを備えている。
親局５は、送信アンテナ５１を備え、放送波信号Ｍｓを送信する。
中継局６は、親局からの放送波信号Ｍｓを受信する受信アンテナ６１と、ベースバンド信号に変換する受信部６２と、ベースバンド信号を増幅してＲＦ信号にする増幅部６３と、ＲＦ信号を空間に出力する送信アンテナ６４とを備えている。
【０００４】
このようなシステムにおいては、通常は親局５からの送信周波数と中継局６からの送信周波数とは、異なる周波数としていたが、近年、電波資源の有効利用のため、親局と中継局とで同一周波数を用いて多段構成とする要望が高まっている。
【０００５】
しかし、同一周波数を用いた場合には、中継局６において送信アンテナ６４から再送信した出力が、受信アンテナ６１に回り込んで混入することがある。
図９の例では、親局５から送信された親局送信波Ｍｓは、中継局６において受信され、増幅されて送信アンテナ６３から送信されるが、一部が送信アンテナ６２に回り込むノイズｎとなって、受信アンテナ６１で受信される。
これによって、中継局６の受信アンテナ６１での受信信号はＭｓ＋ｎとなり、送信アンテナ６４から送信される中継再送信用の信号も回り込み波が混入したＭｓｎとなる。
【０００６】
回り込み波が混入した場合には、歪が発生したり、最悪の場合発振現象を引き起こす等の不具合が懸念されている。
そのため、対策として、中継局６の送信アンテナ６１と受信アンテナ６４とを離して設置することが考えられるが、１００ｍ以上離す必要があり、多額の設備費用が発生するため、現実的ではなかった。
【０００７】
［関連技術］
尚、単一周波数を用いた放送システムに関する従来技術としては、特開２０１７−７３５８７号公報「放送通信システム及び放送通信方法」（特許文献１）、特開２０１７−９２７２３号公報「放送通信システム、放送通信装置及び放送通信方法」（特許文献２）がある。
【０００８】
特許文献１及び２には、送信側装置がＧＰＳ信号に基づく同期情報信号を生成して無線信号及び光信号で送信し、受信側装置が、同期情報信号とＧＰＳ信号に基づくタイミング信号と比較して伝搬路遅延を算出し、音声信号の発放タイミングを調整することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１７−７３５８７号公報
【特許文献２】特開２０１７−９２７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、従来の放送波中継システムでは、中継局における受信アンテナと送信アンテナの位置が近いと回り込み波の影響が大きく、安定した中継再送信を実現することができず、また、両者を十分離して設置すると、設備費用が増大して現実的ではないという問題点があった。
【００１１】
尚、特許文献１及び特許文献２には、親局から特定波形信号を送信し、中継局において、特定波形信号に含まれる信号と同等の波形を備えた参照信号を生成して、受信した特定波形信号と参照信号とを比較して、受信信号の補正を行うことは記載されていない。
【００１２】
本発明は上記実状に鑑みて為されたもので、中継局における受信アンテナと送信アンテナとの距離が近くても、回り込み波の影響を抑え、安定した中継送信を行うことができる放送波中継システム及び放送波中継方法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】
【００１３】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、放送波信号を送信する親局と、放送波信号を受信して再送信する中継局とを備えた放送波中継システムであって、親局が、特定のタイミングで波形が既知である特定波形信号を送信し、中継局が、特定波形信号の受信を検出すると、親局で送信された特定波形信号に含まれる波形と同等の参照信号を生成して、受信した特定波形信号と参照信号との波形を比較し、比較結果に基づいて受信した放送波信号を補正することを特徴としている。
【００１４】
また、本発明は、上記放送波中継システムにおいて、親局が、正時前の特定のタイミングで、時報信号を含む特定波形信号を生成して、放送用のＦＭ変調波から切り替えて送信し、中継局が、親局で送信された特定波形信号の途中からの波形を含む参照信号を生成することを特徴としている。
【００１５】
また、本発明は、上記放送波中継システムにおいて、親局が、放送波信号を増幅して送信アンテナに出力する増幅部と、特定のタイミングを示す事前時報信号が入力されると、特定波形信号を生成して出力する特定波形源と、放送用のＦＭ変調波と特定波形信号とのいずれかを放送波信号として増幅部に出力する切り替えを行う切替部と、事前時報信号が入力されると、切替部に特定波形信号への切り替えを指示する切替制御信号を一定期間に亘って出力する制御部とを備えたことを特徴としている。
【００１６】
また、本発明は、上記放送波中継システムにおいて、中継局が、親局からの放送波信号を受信する受信部と、受信信号における特定の波形パターンに基づいて特定波形信号の受信を検出して前兆検知信号を出力する前兆検知部と、前兆検知信号が入力されると、参照信号を生成して出力する参照波形源と、受信部で受信した特定波形信号と、参照信号の波形を比較して、補正係数を算出する比較演算処理を行う比較演算部と、前兆検知信号が入力されると、比較演算部に、比較演算処理を特定期間に亘って行うよう指示する比較制御信号を出力する制御部と、補正係数を用いて、受信された放送波信号を補正する補正部と、補正された放送波信号を増幅して送信アンテナに出力する増幅部とを備えたことを特徴としている。
【００１７】
また、本発明は、放送波信号を送信する親局と、放送波信号を受信して再送信する中継局とを備えた放送波中継システムにおける放送波中継方法であって、親局が、特定のタイミングで波形が既知である特定波形信号を送信し、中継局が、特定波形信号の受信を検出すると、親局で送信された特定波形信号に含まれる波形と同等の波形を有する参照信号を生成して、受信した特定波形信号と参照信号との波形を比較し、比較結果に基づいて受信した放送波信号を補正することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、放送波信号を送信する親局と、放送波信号を受信して再送信する中継局とを備えた放送波中継システムであって、親局が、特定のタイミングで波形が既知である特定波形信号を送信し、中継局が、特定波形信号の受信を検出すると、親局で送信された特定波形信号に含まれる波形と同等の参照信号を生成して、受信した特定波形信号と参照信号との波形を比較し、比較結果に基づいて受信した放送波信号を補正する放送波中継システムとしているので、中継局における受信アンテナと送信アンテナの距離が近くても、回り込み波の影響を抑え、受信信号の周波数特性及び位相特性を補正して送信することができ、多大な設備費を要することなく、低コストで安定した中継送信を行うことができる効果がある。
【００１９】
また、本発明によれば、親局が、正時前の特定のタイミングで、時報信号を含む特定波形信号を生成して、放送用のＦＭ変調波から切り替えて送信し、中継局が、親局で送信された特定波形信号の途中からの波形を含む参照信号を生成する上記放送波中継システムとしているので、特定波形信号を放送波として送信しても放送サービスへの不具合がなく、また、補正に用いる補正係数を簡易な処理で毎時算出して、精度よく補正を行うことができる効果がある。
【００２０】
また、本発明によれば、放送波信号を送信する親局と、放送波信号を受信して再送信する中継局とを備えた放送波中継システムにおける放送波中継方法であって、親局が、特定のタイミングで波形が既知である特定波形信号を送信し、中継局が、特定波形信号の受信を検出すると、親局で送信された特定波形信号に含まれる波形と同等の波形を有する参照信号を生成して、受信した特定波形信号と参照信号との波形を比較し、比較結果に基づいて受信した放送波信号を補正する放送波中継方法としているので、中継局における受信アンテナと送信アンテナの距離が近くても、回り込み波の影響を抑え、受信信号の周波数特性及び位相特性を補正して送信することができ、多大な設備費を要することなく、低コストで安定した中継送信を行うことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本中継システムの親局の概略構成ブロック図である。
【図２】本中継システムの中継局の概略構成ブロック図である。
【図３】特定波形信号の説明図である。
【図４】親局１における特定波形信号挿入時のタイムチャートである。
【図５】中継局２における動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図６】中継局２の補正部２７の構成を示す説明図である。
【図７】中継局２の比較演算部２６の構成を示す説明図である。
【図８】比較演算と係数算出の動作の概略を示す説明図である。
【図９】従来の放送波中継システムの概略構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る放送波中継システム（本中継システム）及び放送波中継方法（本中継方法）は、親局において、特定のタイミングで波形が既知である特定信号を送信し、中継局において、特定信号を受信すると、特定信号の一部と同等の特定波形を含む参照信号を生成し、受信した特定信号の一部と参照信号とを比較して、波形差分を求め、補正係数を算出して受信信号の波形特性を補正するものであり、回り込み波や反射波を除去して、周波数特性や位相特性を補正することができ、多大な費用を掛けることなく、安定した中継放送を行うことができるものである。
【００２３】
具体的には、本中継システムでは、毎正時に放送する時報信号のタイミングに特定信号を送信し、その特定信号を基にして、中継局における回り込み波や反射波を除去して受信波形を補正する補正係数を算出する処理を行うようにしている。
ここでは、毎正時の３秒前から鳴音する３回の予報音（「ポッ  ポッ  ポッ」音）の信号と、毎正時から約３秒間鳴音する正報音（「ピー」音）の信号とを合わせて時報信号と称するものとする。
【００２４】
［本中継システムの構成］
本中継システムは、図９に示した従来の放送波中継システムと同様であり、図示は省略するが、親局と中継局とを備え、親局から送信された放送波信号を中継局で受信し、増幅して同一周波数で中継再送信するものである。
【００２５】
［本中継システムの親局の構成：図１］
まず、本中継システムの親局の構成について図１を用いて説明する。図１は、本中継システムの親局の概略構成ブロック図である。
本中継システムの親局１は、従来の親局と同様に、ＦＭ変調波を増幅して放送波信号として無線出力するものであり、図１に示すように、制御部１１と、特定波形源１２と、切替部１３と、増幅部（図ではＰＡと記載）１４と、送信アンテナ１５とを備えている。
ここで、特定波形源１２と切替部１３とが設けられている点と、制御部１１の制御内容とが従来の親局とは異なっている。
【００２６】
親局１の各部について説明する。
特定波形源１２は、本システムの特徴部分であり、特定の波形信号（特定波形信号）ｓを生成して出力するものである。ここでは、特定波形信号を時報信号としている。
また、特定波形源１２は、毎正時前の特定のタイミングで入力される事前時報信号Ｓｔが入力された場合に、特定波形信号ｓを出力する。
事前時報信号Ｓｔは、時報信号の出力開始のタイミングを示す信号であり、毎正時前の特定時刻に出力されるものである。事前時報信号及び特定波形信号については後述する。
【００２７】
切替部１３は、一般の放送用のＦＭ変調波と特定波形信号ｓとを入力して、切替制御信号Ｃｎ−ｔに基づいていずれかを選択して、親局送信信号Ｍｓとして出力する。ここでは、切替制御信号Ｃｎ−ｔが入力されている状態では、特定波形信号ｓを出力するものとしている。
増幅部１４は、入力された親局送信信号Ｍｓを増幅して、送信アンテナ１５から無線出力する。
【００２８】
制御部１１は、事前時報信号Ｓｔが入力されると、切替制御信号Ｃｎ−ｔを出力する。これによって、切替部１３は、出力する信号をＦＭ変調波から特定波形信号ｓに切り替える。切替制御信号Ｃｎ−ｔについては後述する。
切替制御信号Ｃｎ−ｔは、特定波形信号ｓを選択するよう指示する制御信号であり、切替部１３では、切替制御信号Ｃｎ−ｔが入力されている間は、特定波形信号ｓを選択して出力する。
【００２９】
［親局１の動作：図１］
親局１の動作について簡単に説明する。
親局1において、通常（時報出力ではない時間帯）は、切替部１３はＦＭ変調波を選択して放送波Ｍｓとして出力し、増幅部１４で増幅して送信アンテナ１５から発放する。
そして、毎正時前の特定の時刻になると、事前時報信号Ｓｔが制御部１１と特定波形源１２とに入力される。
【００３０】
事前時報信号Ｓｔが入力されると、特定波形源１２は、特定波形信号ｓを生成して出力し、制御部１１は、約７秒間に亘って切替部１３に切替制御信号Ｃｎ−ｔを出力する。
切替制御信号Ｃｎ−ｔが入力されると、切替部１３は、特定波形信号ｓを選択して放送波信号Ｍｓとして出力し、特定波形信号ｓが増幅されて発放される。
そして、制御部１１からの制御信号Ｃｎ−ｔが停止すると、切替部１３は、再びＦＭ変調波を選択して出力する。
つまり、親局１からは、毎正時前の特定の時刻から約７秒間に亘って特性波形信号ｓが送信されることになる。
【００３１】
尚、通常のＦＭ変調波にも時報信号は含まれているが、本中継システムの親局１では、中継局２における回り込み波除去の処理を行うために、波形が正確に特定され、中継局２において既知となっている特定波形信号を用いるものである。
【００３２】
［中継局の構成：図２］
次に、本中継システムの中継局の構成について図２を用いて説明する。図２は、本中継システムの中継局の概略構成ブロック図である。
本中継システムの中継局２は、従来と同様に、親局１からの放送波信号を受信して増幅し、中継信号として送信するものであり、送信周波数は親局と同一としている。
【００３３】
図２に示すように、中継局２は、受信アンテナ２１と、受信部２２と、前兆検知部２３と、制御部２４と、参照波形源２５と、比較演算部２６と、補正部２７と、増幅部（ＰＡ）２８と、送信アンテナ２９とを備えている。
ここで、受信アンテナ２１と、受信部２２と、増幅部２８と、送信アンテナ２９とは従来と同様の構成となっている。
【００３４】
受信アンテナ２１は、親局１からの放送波信号を受信する。
増幅部２８は、後述する補正部２７から出力された信号を増幅する。
送信アンテナ２９は、増幅部２８で増幅された信号を無線出力する。
ここで、受信アンテナ２１と送信アンテナ２９は、十分離して設置されているものではなく、受信アンテナ２１には送信アンテナ２９からの回り込み波が混入する。しかしながら、両アンテナを近い位置に設置することにより、設備コストが低減できるものである。
【００３５】
受信部２２は、無線信号をＦＭ変調波信号に変換し、受信信号Ｍｓｎとして出力する。受信信号Ｍｓｎは、親局１からの放送波信号に、ノイズとしての回り込み波が混入した信号である。
前兆検知部２３は、受信信号から特定波形信号中の特定の波形（ここでは予報音とする）を検出し、前兆検知信号Ｓｒを出力する。前兆検知信号Ｓｒについては後述する。
【００３６】
参照波形源２５は、前兆検知信号Ｓｒの入力を受けて、参照信号ｒを生成する。
参照信号ｒについては後述するが、親局１の特定波形源１２で生成される特定波形信号ｓの後半、毎正時から約２．５秒間鳴音する正報音（「ピー」音）に相当する部分と同等の波形を含む信号である。
【００３７】
制御部２４は、前兆検知信号Ｓｒが入力されると、比較演算部２６に比較演算の処理を行うよう指示する比較制御信号を出力する。
比較制御信号については後述するが、遅延素子から構成されるレジスタを制御するレジスタ制御信号Ｃｎ−ｓ１，Ｃｎ−ｓ２と、後述する補正係数の算出を指示する係数算出制御信号Ｃｎ−ｒとがある。
【００３８】
比較演算部２６は、受信信号Ｍｓｎと参照信号ｒとを入力し、比較制御信号が入力されると、受信信号Ｍｓｎと参照信号ｒについて比較演算を行って、受信信号Ｍｓｎを補正するための補正係数ｋｎを出力する。
【００３９】
補正部２７は、補正係数ｋｎを用いて受信信号Ｍｓｎを補正する。
補正によって、受信信号Ｍｓｎから回り込み波の成分が除去され、周波数特性、位相特性が補正されて、補正された受信信号（補正済み信号）Ｍｓｎｃが出力されるものである。
比較演算部２６及び補正部２７の構成及び動作については後述する。
【００４０】
［中継局２の動作：図２］
中継局２の動作について簡単に説明する。
受信アンテナ２１で受信された信号は、受信部２２でＦＭ変調波に変換され、受信信号Ｍｓｎとして前兆検知部２３、比較演算部２６、及び補正部２７に入力される。
前兆検知部２３では、受信信号中の特定波形信号ｓに基づいて前兆検知信号Ｓｒを出力し、参照波形源２５は、前兆検知信号Ｓｒが入力されると参照信号ｒを生成して出力する。
【００４１】
また、制御部２４は、前兆検知信号Ｓｒが入力されると、比較演算部２６に比較制御信号を出力し、比較演算部２６は、比較制御信号の入力を受けて、受信信号Ｍｓｎと参照信号ｒとの比較演算処理を行って補正係数ｋｎを算出する。
補正部２７は、入力された補正係数ｋｎを用いて受信信号Ｍｓｎを補正し、補正済み信号Ｍｓｎｃを出力する。
そして、回り込み波が除去されて特性が補正された補正済み信号Ｍｓｎｃは、増幅部２８で増幅され、無線信号に変換されて送信アンテナ２９から送信される。
このようにして、中継局２の動作が行われる。
【００４２】
つまり、中継局２では、親局１から送信され、回り込み波や反射波の影響を受けた特定波形信号を毎正時前に受信し、そのうちの正報音に相当する部分の受信信号Ｍｓｎを、参照波形源２５で生成した元の特定波形信号と同等の参照信号ｒと比較して、波形の差分を算出して補正係数ｋｎを求め、当該補正係数で受信信号Ｍｓｎを補正して、周波数特性及び位相特性を補正するものである。
【００４３】
［特定波形信号：図３］
次に、親局１の特定波形源１２で生成される特定波形信号について図３を用いて説明する。図３は、特定波形信号の説明図である。
上述したように、本中継システムでは時報信号を特定波形信号として用いている。
図３に示すように、特定波形源１２では、（ａ）に示す時報ベースバンド信号に基づいて、（ｃ）に示すＦＭ変調波を生成し、これを特定波形信号ｓとして出力する。
【００４４】
図３（ａ）に示すように、時報ベースバンド信号は、無音＋４４０Hzが０．２秒間、のパターンが３回繰り返された後に、８８０Hzが２．５秒間出力される信号であり、前半の予報音（「ポッ  ポッ  ポッ」）の信号と、正報音（「ピー」）の信号とを含む。
図３（ｂ）には、時報ベースバンド信号の一部を拡大したものを示しており、予報音は、４４０Hzの周波数信号が０．２秒間で８８サイクル発生する。
また、正報音は、８８０Hzの周波数信号が２．５秒間で２２００サイクル発生する。
【００４５】
この信号を用いて搬送波周波数をＦＭ変調すると、図３（ｃ）に示すような波形が得られる。
ＦＭ変調では、ベースバンド信号の信号レベルに応じて搬送波周波数を増減し、搬送波周波数をＣとすると、ベースバンド信号のレベルが正のピークとなる部分ではＦＭ変調波の周波数はＣ＋８０kHzとなり、負のピークとなる部分ではＣ−８０kHzとなる。また、無音及びレベル０付近では、周波数はＣのままとなる。
【００４６】
つまり、特定波形信号の予報音に相当する部分は、最初に予め設定された時間の無音期間のＣがあり、その後に、「Ｃ〜Ｃ＋８０kHz〜Ｃ〜Ｃ−８０kHz〜Ｃ」と変化するサイクルが０．２秒間に８８サイクル繰り返され（４４０Hz）、更に０．８秒間の無音期間のＣが続く。そして、０．２秒の４４０Hz＋０．８秒の無音が３回繰り返されるＦＭ変調波が予報音に相当する特定波形信号となる。
【００４７】
また、特定波形信号の正報音に相当する部分は、「Ｃ〜Ｃ＋８０kHz〜Ｃ〜Ｃ−８０kHz〜Ｃ」と変化するサイクルが２．５秒間に２２００サイクル繰り返される信号（８８０Hz）となる。
【００４８】
ここで、本中継システムでは、最初の無音状態の時間や、４４０Hzの波形、８８０Hzの波形が正確に規定されており、その情報を親局１と中継局２とで共有している。
つまり、８８０Hzの信号というだけでは、図３（ｂ）の波形上のどの位置（タイミング）から開始されてもよいものであるが、本中継システムでは、図３（ｂ）のように、０レベルから正のピークに向かって立ち上がる位置を波形の起点として定めており、この波形を中継局２と共有している。
【００４９】
このように、親局１と中継局２とで特定波形信号の波形形状を正確に共有することにより、中継局２において、参照信号ｒとして特定波形信号を正確に再現することができ、ノイズが混入した受信波形と比較して、補正係数を求めることができるものである。
【００５０】
具体的には、中継局２の参照波形源２５では、無音が０．８秒継続した後に、図３（ｃ）の右側に示した８８０HzのＦＭ変調波（正報音のＦＭ変調波）が２．５秒間継続し、再び特定時間の無音となる信号を、参照信号ｒとして生成するものである。
【００５１】
また、特定波形信号ｓを時報信号とすることにより、親局１から特定波形信号ｓを放送波として出力しても放送サービスへの悪影響はなく、中継局２では毎正時に補正係数を算出する処理を行うことができ、精度のよい補正を行うことができるものである。
【００５２】
［親局における特定波形信号挿入のタイムチャート：図４］
次に、親局１において毎正時前に開始される特定波形信号の挿入について図４を用いて説明する。図４は、親局１における特定波形信号挿入時のタイムチャートである。
図４（ａ）に示すように、通常時に放送されるＦＭ変調波の一般信号は、途切れることなく出力されており、切替部１３に入力される。
【００５３】
そして、図４（ｂ）に示すように、正確な時計情報に基づいて、毎時５９分５７秒の時間Δｔだけ前の時刻になると、親局１の外部から事前時報信号Ｓｔが入力される。Δｔとしては、例えば０．５秒としており、その場合には、事前時報信号Ｓｔは、毎時５９分５６．５秒に出力される。正確な時計情報は、例えばＧＰＳ信号から取得される。
【００５４】
事前時報信号Ｓｔは、特定波形源１２と制御部１１とに入力される。
そして、図４（ｃ）に示すように、特定波形源１２は、事前時報信号Ｓｔの立下りを検出すると、予め設定されている特定波形信号ｓを出力する。
特定波形信号は、無音に続き、５９分５７秒から「４４０Hzが０．２秒＋無音が０．８秒」が３回繰り返され（「ポッ  ポッ  ポッ」音）、毎正時「０分００秒」から８８０Hz（「ピー」音）が２．５秒間継続し、再び無音となる信号である。
【００５５】
そして、図４（ｄ）に示すように、制御部１１は、事前時報信号Ｓｔの立下りを検出すると、切替制御信号Ｃｎ−ｔをハイレベルにして切替部１３に出力し、予め設定された特定時間（約７秒間）が経過するとローレベルとする。
【００５６】
切替制御信号Ｃｎ−ｔがハイレベルになっている間は、切替部１３は、（ａ）に示した一般信号ではなく、（ｃ）に示した特定波形信号ｓを出力する。
これにより、親局１から送信される放送波信号Ｍｓとして、（ｅ）に示すように、通常は一般信号を送信し、毎正時を挟んで約７秒間に亘って特定波形信号ｓが送信されることになる。
【００５７】
［中継局における動作タイミング：図５］
次に、中継局２における動作タイミングについて図５を用いて説明する。図５は、中継局２における動作タイミングを示すタイミングチャートである。
図５（ａ）に、中継局２における受信信号Ｍｓｎを示す。受信信号Ｍｓｎには、親局１からの放送波と、回り込み波とが含まれている。回り込み波は、主波に比べて遅延している。
また、上述したように、親局１の動作により、毎正時前の特定時刻（例えば５９分５６．５秒）から約７秒間は、一般の信号ではなく、特定波形源からの信号が送信されている。
【００５８】
中継局２の前兆検知部２３では、受信信号を監視して、予報音の信号を検出し、前兆検知信号Ｓｒを出力する。
具体的には、前兆検知部２３は、「無音、４４０Hzが０．２秒」が繰り返される状態を検知すると、図５（ｂ）に示すように、４４０Hzの３回目の立ち上がりに同期して前兆検知信号Ｓｒを出力する。前兆検知信号Ｓｒは、予報音と同様に、０．２秒後に立ち下がる。
【００５９】
図５（ｃ）に示すように、前兆検知信号Ｓｒの立下りに同期して、参照波形源２５が参照信号ｒを出力する。
参照信号ｒは、上述したように、無音０．８秒間の後に、８８０Hzが２．５秒間継続し、再び無音が特定時間（例えば０．５秒）継続するＦＭ変調波である。
【００６０】
また、図５（ｄ）（ｅ）に示すように、前兆検知信号Ｓｒの立下りを検出すると、制御部２４は、特定時間（ΔＴ）経過後に、レジスタ制御信号Ｃｎ−ｓ１及びレジスタ制御信号Ｃｎ−ｓ２をハイレベルとして比較演算部２６に出力する。
【００６１】
レジスタ制御信号Ｃｎ−ｓ１のハイレベル期間においては、図５（ｇ）に示すように、比較演算部２６において、後述する遅延素子が動作して、参照信号ｒのサンプル取り込みが行われる。
また、レジスタ制御信号Ｃｎ−ｓ２のハイレベル期間においては、比較演算部２６で受信信号Ｍｓｎのサンプル取り込み及びシフトが行われる。
【００６２】
そして、レジスタ制御信号Ｃｎ−ｓ１がローレベルになって参照信号ｒの取り込みが完了すると、図５（ｆ）に示すように、係数算出制御信号Ｃｎ−ｒがハイレベルになる。
係数算出信号がハイレベルとなっている期間中に、図５（ｈ）に示すように、比較演算部２６は、受信信号Ｍｓｎをシフトしつつ相関を算出し、相関結果に基づいて補正係数ｋｎを算出して保持しておく。
【００６３】
比較演算部２６において、オーバーサンプリング等の手法を用いることにより、正報音全体の比較演算処理を行うことは可能であるが、補正係数を算出するのに十分な時間だけ演算すればよく、ここでは、係数算出制御信号Ｃｎ−ｒは正報音の途中で立ち下がるよう構成している。
【００６４】
そして、図５（ｉ）に示すように、係数算出制御信号Ｃｎ−ｒが立ち下がると、比較演算部２６は、記憶保持している補正係数ｋｎを補正部２７に出力する。
つまり、図５（ｊ）に示すように、補正部２７では、比較演算部２６から新しい補正係数が入力されるまでは、前回の処理（約１時間前の処理）で算出された補正係数（旧補正係数）を用いて補正演算を行い、新しい補正係数が入力されると、当該新しい補正係数を用いて補正演算を行う。
そして、図５（ｊ）に示すように、補正係数ｋｎで補正され、回り込み波が除去された信号が、補正済み信号Ｍｓｎｃとして送信アンテナ２９から送信される。
【００６５】
［補正部の構成：図６］
次に、中継局２の補正部２７の構成について図６を用いて説明する。図６は、中継局２の補正部２７の構成を示す説明図である。
補正部２７は、一般的なＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタであり、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換部３１と、遅延素子（ｄ）３２-1〜３２-nと、乗算器３３-1〜３３-nと、加算部３４と、Ｄ／Ａ（Digital/Analog）変換部３５とを備えている。
また、補正部２７には、比較演算部２６から出力された補正係数ｋ１〜ｋｎが入力される。
【００６６】
Ａ／Ｄ変換部３１は、入力された受信信号Ｍｓｎをディジタル信号に変換する。
遅延素子（ｄ）３２-1〜３２-nは、入力された信号を一定時間ホールドして出力する。ここでは、約９０MHzに変調された信号を演算処理するため、ホールド時間は５nsとしている。
乗算器３３-1〜３３-nは、それぞれ、遅延素子（ｄ）３２-1〜３２-nから出力された信号に、補正係数ｋ１〜ｋｎを乗算して加算部３４に出力する。
【００６７】
加算部３４は、ｎ個の乗算器３３-1〜３３-nから出力された値を加算して、総和をＤ／Ａ変換部３５に出力する。
Ｄ／Ａ変換部３５は、入力された値をアナログ信号に変換して、補正済み信号Ｍｓｎｃとして出力する。
【００６８】
ここで、補正係数ｋ１〜ｋｎは、各遅延素子３２からの出力信号に対する重みづけを行うものであり、本中継局では、親局１から受信する主波の成分の寄与を大きくし、主波以外の回り込み波や反射波の成分の寄与が小さくなるような係数として算出されている。
【００６９】
補正部２７において、入力された受信信号Ｍｓｎは、Ａ／Ｄ変換部３１でディジタル信号に変換され、遅延素子３２-iで５ns保持されて、次の遅延素子３２-i+1に出力されると共に乗算器３３-iに出力され、加算部３４でｎ個の乗算器からの出力が加算されて、Ｄ／Ａ変換部３５でアナログ信号に変換され、補正済み信号Ｍｓｎｃとして出力される。
このようにして回り込み波を除去する補正が行われる。
【００７０】
［比較演算部：図７］
次に、中継局２の比較演算部２６の構成について図７を用いて説明する。図７は、中継局２の比較演算部２６の構成を示す説明図である。
図７に示すように、比較演算部２６は、Ａ／Ｄ変換部３６，３７と、相関検出部４０と、メモリ３８と、係数算出部３９とを備えている。
Ａ／Ｄ変換部３６は、入力された受信信号Ｍｓｎをディジタル信号に変換し、Ａ／Ｄ変換部３７は、参照信号ｒをディジタル信号に変換する。
【００７１】
相関検出部４０は、受信信号Ｍｓｎと参照信号ｒとの類似度（相関）を算出する。
相関検出部４０は、受信信号Ｍｓｎの処理を行う系として、ｎ個の遅延素子（ｄ）４２-1〜４２-nを備え、参照信号ｒの処理を行う系として、ｎ個の遅延素子（ｄ）４４-1〜４４-nを備え、更に、乗算器４５-1〜４５-nと、加算部４６とを備えている。
遅延素子（ｄ）４２-1〜４２-nは、受信信号Ｍｓｎを５ns間ホールド(遅延)して出力する。
遅延素子（ｄ）４４-1〜４４-nは、参照信号ｒを５ns間ホールドして出力する。
【００７２】
乗算器４５-1〜４５-nは、遅延素子（ｄ）４２-1〜４２-nから出力された受信信号Ｍｓｎのサンプルと、遅延素子（ｄ）４４-1〜４４-nから出力された参照信号ｒのサンプルとをそれぞれ乗算する。
加算部４６は、乗算器４５-1〜４５-nからの乗算結果ｘ１〜ｘｎを加算して総和を求め、当該総和を類似度（ｃｏｒｒ）としてメモリ３８に出力する。
【００７３】
遅延素子４２-1〜４２-nは、レジスタ制御信号Ｃｎ−ｓ２がハイレベルの期間で動作を行い、ローレベルになると動作を停止する。
同様に、遅延素子４４-1〜４４-nは、レジスタ制御信号Ｃｎ−ｓ１がハイレベルの期間で動作を行い、ローレベルになると動作を停止する。
【００７４】
そして、レジスタ制御信号Ｃｎ−ｓ１がハイレベルになると、遅延素子４４-1はＡ／Ｄ変換部３７からの参照信号ｒをサンプルする。
同時に、レジスタ制御信号Ｃｎ−ｓ２がハイレベルになると、遅延素子４２-1はＡ／Ｄ変換部３６からの受信信号Ｍｓｎのサンプルを取得し、レジスタ制御信号Ｃｎ−ｓ１がローレベルになると、取り込んだサンプルをシフトしつつ、乗算器４５-1〜４５-nが乗算処理を行って、加算部４６で乗算結果を加算して、相関値（類似度）を算出する。
【００７５】
つまり、レジスタ制御信号Ｃｎ−ｓ２がハイレベルかつレジスタ制御信号Ｃｎ−ｓ１がハイレベルの場合には、受信信号Ｍｓｎ及び参照信号ｒをそれぞれ取り込み、レジスタ制御信号Ｃｎ−ｓ２がハイレベルかつレジスタ制御信号Ｃｎ−ｓ１がローレベルの場合には、Ｍｓｎのみをシフトして相関出力を得る。
【００７６】
メモリ３８は、相関検出部４０の加算部４６から出力された類似度を記憶する。上述したように、相関検出部４０では、読み込んだ受信信号のデータをｎ回ずらしながら参照信号との相関を求め、類似度を算出するため、メモリ３８には、ｎ個の類似度が記憶される。
そして、次のレジスタ制御信号Ｃｎ−ｓ１及びＣｎ−ｓ２で取得されたサンプルについての類似度が算出されると、メモリ３８に上書きされて記憶され、係数算出部３９に出力される。
【００７７】
係数算出部３９は、係数算出制御信号Ｃｎ−ｒがハイレベルになると、メモリ３８からの類似度に基づいて、補正部２７に出力する補正係数を算出し、上書きしながら保持しておく。補正係数の算出については後述する。
そして、係数算出制御信号Ｃｎ−ｒがローレベルになると、係数算出部３９は、保持している補正係数を補正部２７に出力する。
【００７８】
［比較演算と係数算出の概略：図８］
次に、比較演算部２６における比較演算の動作について図８を用いて説明する。図８は、比較演算と係数算出の動作の概略を示す説明図である。
上述したように、比較演算部２６の相関検出部４０では、参照信号ｒと受信信号Ｍｓｎとを比較して類似度を算出する。
【００７９】
具体的には、レジスタ制御信号Ｃｎ−ｓ１及びＣｎ−ｓ２のハイレベル期間中に取り込んだ受信信号Ｍｓｒと参照信号ｒとを、係数算出制御信号Ｃｎ−ｒのハイレベル期間中にタイミングをずらしながら比較する。
図８（ａ）に示すように、１シフト目では、比較演算部２６では、タイミングをずらさず比較するが、上述したように、２シフト目以降は受信信号Ｍｓｒのタイミングを５nsずつ遅延させて類似度を算出していき、ｎシフト目まで順次類似度を算出する。受信信号Ｍｓｎと参照波形ｒとが一致しているサンプルが多いと、類似度は高く算出される。
【００８０】
これにより、１回の受信信号の取り込みで、ｎ個の類似度が算出され、メモリ３８に記憶されることになる。
尚、図８では、ずらすイメージをわかりやすく示すために、約１．５秒分の参照信号ｒ及び受信信号Ｍｓｎを図示しているが、実際には、より微小な時間について比較するものである。
【００８１】
係数算出部３９において、ずらした時間の異なるｎ個の類似度を比較すると、図８（ｂ）に示すように、類似度のピークが複数現れる。
このうち、１番目に現れるピークは主波成分（親局１からの受信信号）に対応し、２番目以降のピークは、回り込み波や反射波に対応しているとみなすことができる。
図８（ｂ）の太線の部分は、それぞれのタイミングにおける類似度を示しており、この例では、３巡目の時に第１のピークが現れている。
【００８２】
係数算出部３９には、予め、補正部２６における補正係数ｋ１〜ｋｎについて、デフォルトとなる値が記憶されている。
そして、係数算出部３９は、図８（ｃ）に示すように、第１のピークが現れたタイミングに対応する補正係数に正の重みづけを行い、他の補正係数に負の重みづけを行って、補正係数として記憶しておく。
【００８３】
図８（ｃ）の場合、例えば、係数ｋ３を＋１倍し、他の係数を−１倍にして、算出された補正係数（ｋ１〜ｋｎ）を記憶する。
そして、係数算出部３９は、次に取り込んだサンプルについて同様に補正係数を算出して、補正係数を更新して保持しておき、係数算出制御信号Ｃｎ−ｒがローレベルになると、記憶している補正係数を補正部２７に出力する。
これにより、補正部２７では、主波成分のみが残り、回り込み波や反射波の成分が減算消去されることになり、補正済み信号Ｍｓｎｃにおける周波数特性や位相特性が良好になるものである。
【００８４】
［実施の形態の効果］
本発明の実施の形態に係る放送波中継システム及び放送波中継方法によれば、親局１において、特定のタイミングで、特定波形源１２で生成された波形が既知である特定波形信号を送信し、中継局２において、特定波形信号を受信すると、参照波形源２５が、特定波形信号の一部である正報音と同等の波形を含む参照信号ｒを生成し、比較演算部２６が、受信した特定波形信号の正報音の部分と参照信号ｒとを比較して、波形差分を求め、補正係数を算出して、補正部２７において当該補正係数を用いて受信信号の波形特性を補正するものであり、回り込み波や反射波を除去して、周波数特性や位相特性を補正することができ、多大な費用を掛けることなく、安定した中継放送を行うことができる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、中継局における受信アンテナと送信アンテナとの距離が近くても、回り込み波の影響を抑え、安定した中継送信を行うことができる放送波中継システム及び放送波中継方法に適している。
【符号の説明】
【００８６】
１，５…親局、  ２，６…中継局、  １１，２４…制御部、  １２…特定波形源、  １３…切替部、  １４，２８…増幅部、  １５，２９…送信アンテナ、  ２１…受信アンテナ、  ２２…受信部、  ２３…前兆検知部、  ２５…参照波形源、  ２６…比較演算部、  ２７…補正部、  ３１，３６，３７…Ａ／Ｄ変換部、  ３２，４２，４４…遅延素子、  ３３，４５…乗算器、  ３４，４６…加算部、  ３５…Ｄ／Ａ変換部、  ３８…メモリ、  ３９…係数算出部、  ４０…相関検出部、  ４１，４３…スイッチ
【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】
2019176232.tif 000009
【図８】
2019176232.tif 000010
【図９】
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