(57)【要約】【課題】同一周波数の電波を複数の基地局から送信しても、電波の干渉によるノイズの発生を防止して、広い放送エリアに亘って高品質な放送を行うことが可能な放送システムを提供する。【解決手段】複数の基地局に設置されたＧＰＳアンテナ１によって受信されるＧＰＳ信号は、増幅器２によって増幅される。基準信号発生部３は、ＧＰＳ信号に含まれる時刻情報からタイミング信号である基準信号を生成し、基準信号は位相同期部４に入力され、基準信号の位相に同期した同期信号が生成される。電圧制御発振器７と分周器８によって周波数が変換され、ＦＭ放送の周波数帯域の同期信号が得られる。同期信号は増幅器９に入力して増幅された後、電力増幅部１０によって、放送電波の出力レベルまで増幅され、送信アンテナ１１から送信される。これにより、複数の基地局から位相の揃った同一周波数の電波が送信される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基地局から同一周波数の電波を送信して放送を行う放送システムであって、前記複数の基地局はそれぞれ、ＧＰＳ信号を受信するＧＰＳアンテナと、前記ＧＰＳアンテナによって受信されたＧＰＳ信号に含まれる時刻情報からタイミング信号である基準信号を生成する基準信号発生部と、前記基準信号発生部によって生成された基準信号の位相に同期した同期信号を生成する位相同期部とを備え、前記複数の基地局から位相の揃った同一周波数の電波を送信することを特徴とする放送システム。
【請求項２】
前記基地局は、コミュニティＦＭ放送局であることを特徴とする請求項１記載の放送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の基地局から同一周波数の電波を送信して放送を行う放送システムであって、各基地局から送信される電波の位相ずれを防止することが可能な放送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
コミュニティＦＭ放送局は、地域住民に対して地域情報を提供する手段として広く普及している。コミュニティＦＭ放送局は元来、比較的狭いエリアをカバーするものであることから、コミュニティ放送局に認められている電波の出力は小さく、通常のケースでは、出力の上限が２０Ｗに定められており、特例として８０Ｗのものや、非常災害時用として１００Ｗのものが認められてはいるが、いずれにしろ通常の放送システムよりも出力が小さいことは否めない。
【０００３】
コミュニティＦＭ放送局に対しては、近年の大きな災害の発生に伴って、地方自治体からの要請により防災用の放送施設としての機能が期待されている。しかし、自治体の合併により、防災用放送局がカバーすべきエリアは広くなっており、従来よりも広いエリアをカバーできることが求められている。
【０００４】
出力の上限が２０Ｗ程度で自治体全体に情報伝達が可能な放送を行うには、１局の基地局では足りず、複数の基地局から電波を発信することが必要である。特に山地の多い地域を放送エリアとして含んでいる場合には、山地によって電波の到達が阻害されるため、その必要性は顕著である。しかし、近年のコミュニティＦＭ放送局の開局増加により、割り当てられる周波数が足りず、コミュニティＦＭ放送局に許可される周波数は１局につき１周波数となっている。このような事情から、同一周波数の電波を複数の基地局から送信することが必要となってくる。
【０００５】
同一周波数の電波を複数の基地局から送信すると、それぞれの基地局の施設に内蔵された水晶発振器によって基準信号が生成されるため、電波の送信のタイミングはそれぞれの基地局によってばらばらであり、送信のタイミングが合わないことによる時間のずれにより、それぞれの基地局から送信される電波に位相のずれが発生する。
【０００６】
電波の位相がずれていると、それぞれの電波の電界強度はほぼ等しいため、電波が重複して到達するエリアでは、電波の干渉によって電界強度の低下やノイズの発生を招く。このずれがわずかであるときは、単純なレベル変動として受信されるが、場合によってはマルチパス歪みと呼ばれる異常音が発生し、良好な放送状態を維持することが困難となる。
【０００７】
同一周波数の電波を複数の放送局から発信して放送を行うときに、信号の位相が一致するようにするための手法として、ＦＭ放送信号に所定時間の遅延をさせて、位相遅延調整を行う方式が従来採られている。しかし、この方法によると、各局に位相遅延装置を設ける必要があり、この装置を運用するためのソフトウエアが必要になるなど、高価な設備・機材が必要であり、小規模のＦＭ放送局において導入することは容易ではない。
【０００８】
一方、親局と中継局または中継移動車あるいは子局との間の距離の隔たりから生じる時間遅延を補正する手段として、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）信号を利用した技術の一例が、特許文献１、特許文献２、特許文献３に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−２３６２４４号公報
【特許文献２】特許第３９２３６６０号公報
【特許文献３】特許第３０９２６０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１には、移動局からの中継に複数の中継局を用いた移動中継伝送システムにおいて、前記移動局に位置検出手段を設け、前記複数の中継局を経由する各電波伝播経路における電波伝播時間の相違が、前記位置検出手段の検出結果に応じて補正されるように構成したことを特徴とする移動中継伝送システムが記載されている。
【００１１】
特許文献２には、親局からの放送波を受信し、その受信信号をＳＨＦ帯の電波に変換して送信する中継局と、この中継局から送信された電波を受信し、その受信信号を親局からの放送波と同一周波数に変換して送信する少なくとも一つの子局とを有する地上波ディジタル放送用中継システムにおいて、親局と中継局および子局は、ＧＰＳ受信機から送信される信号または原子発振器からの信号を基準信号として、位相同期ループにより周波数変換のための局部発振信号を生成することが記載されている。
【００１２】
特許文献３には、ＧＰＳ信号を受信して、送信所と複数の中継所との間の放送波の各遅延時間のうち、その最大遅延時間よりも長い所定周期のタイミングパルスを発生するパルス発生手段を有する送信所が記載されている。
【００１３】
しかし、上記の先行技術文献はいずれも、親局と中継局または中継移動車あるいは子局との間の距離の隔たりから生じる時間遅延を補正するものであり、それぞれの明細書には、この時間遅延を補正するための処理方法が具体的に記載されている。一方、同一周波数の電波を複数の基地局から送信する場合には、距離の隔たりから生じる時間遅延は生じず、それぞれの基地局がそれぞれのタイミングでばらばらに基準信号を生成することによって位相のずれが生じるのであるから、これらの先行技術文献に記載された処理方法を、異なる適用対象にそのまま適用することはできない。従って、放送エリア内に設置された複数の基地局において、それぞれのタイミングでばらばらに基準信号が生成されることによって生じる電波の位相のずれを、簡便な手法で防止する手段が求められている。
【００１４】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、同一周波数の電波を複数の基地局から送信しても、電波の干渉によるノイズの発生を防止して、広い放送エリアに亘って高品質な放送を行うことが可能な放送システム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】
【００１５】
以上の課題を解決するために、本発明の放送システムは、複数の基地局から同一周波数の電波を送信して放送を行う放送システムであって、前記複数の基地局はそれぞれ、ＧＰＳ信号を受信するＧＰＳアンテナと、前記ＧＰＳアンテナによって受信されたＧＰＳ信号に含まれる時刻情報からタイミング信号である基準信号を生成する基準信号発生部と、前記基準信号発生部によって生成された基準信号の位相に同期した同期信号を生成する位相同期部とを備え、前記複数の基地局から位相の揃った同一周波数の電波を送信することを特徴とする。
【００１６】
複数の基地局において、ＧＰＳ信号に含まれる時刻情報からタイミング信号である基準信号を生成し、基準信号の位相に同期した同期信号を生成することによって、設置された全ての基地局において、ＧＰＳ信号に含まれる時刻情報によって送信のタイミングが統一されるため、複数の基地局から位相の揃った同一周波数の電波を送信することができる。その結果、同一周波数の電波を複数の基地局から送信しても、送信のタイミングが一致し、位相が揃っているため、位相のずれた電波が干渉することに起因する電界強度の低下やノイズの発生を防止でき、広い放送エリアに亘って高品質な放送を行うことができる。
【００１７】
本発明の放送システムは、基地局がコミュニティＦＭ放送局である場合に適用することができる。
【００１８】
コミュニティＦＭ放送局は、出力の上限が通常２０Ｗに定められており、特例として８０Ｗのものや、非常災害時用として１００Ｗのものがあるが、いずれにしろ通常の放送システムよりも出力が小さいため、１つの基地局による放送では放送エリアの全域をカバーすることは困難である。しかし、本発明の放送システムでは、複数の基地局から位相の揃った同一周波数の電波を送信することができるため、出力の小さいコミュニティＦＭ放送局であっても、放送エリアを十分にカバーできるとともに、位相のずれによるノイズが無い高品質な放送を実現することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、複数の基地局から位相の揃った同一周波数の電波を送信することができるため、単一の周波数による放送であっても、位相のずれた電波が干渉することに起因する電界強度の低下やノイズの発生を防止でき、広い放送エリアに亘って高品質な放送を行うことが可能な放送システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の放送システムにおける複数の基地局が有する設備の構成を示す図である。
【図２】ＧＰＳ信号を用いずに基準信号を生成する場合の基準信号を示す図である。
【図３】ＧＰＳ信号を用いて基準信号を生成する場合の基準信号を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明の放送システムを、その実施形態に基づいて説明する。
本発明の放送システムは、複数の基地局から同一周波数の電波を送信して放送を行う放送システムであり、複数の基地局はそれぞれ、図１に示す構成の設備を有している。
【００２２】
図１において、ＧＰＳ信号を受信するＧＰＳアンテナ１は、増幅器２に接続されており、増幅器２によってＧＰＳ信号は増幅される。ＧＰＳ信号は時刻情報を含んでおり、基準信号発生部３は、ＧＰＳ信号に含まれる時刻情報からタイミング信号である基準信号を生成する。基準信号の詳細については後に詳述する。
【００２３】
基準信号発生部３で生成された基準信号は、位相同期部４に入力信号として入力される。位相同期部４はＰＬＬ回路（位相同期回路）であり、入力信号の位相に同期した新たな信号を生成する機能を有する回路である。位相同期部４は、位相比較器５、ループ・フィルター６、電圧制御発振器７、分周器８を備えている。
【００２４】
位相比較器５は、入力された２つの信号の位相差を電圧に変換して出力する機能を有する回路である。ループ・フィルター６は、信号に含まれる雑音成分を除去して、位相比較器５からのリップルを含んだ直流信号を平均化して、交流成分の少ないきれいな直流信号に変換する機能を有している。電圧制御発振器７は、入力された電圧によって出力周波数を制御することができる可変周波数発振器である。分周器８は、入力された信号の周波数をその整数分の１にして出力する回路であり、ＰＬＬ回路に入力された基準信号の周波数をある倍率で高めて出力する。この分周する比率を可変とすることによって、出力する周波数を制御することができる。
【００２５】
位相同期部４は、上記の回路構成によって、基準信号発生部３によって生成された基準信号の位相に同期した同期信号を生成する。ＰＬＬ回路自体は既存の技術であるが、ＧＰＳ信号に含まれる時刻情報から、各基地局においてタイミングが統一された基準信号を生成し、この基準信号を位相同期部４に入力信号として入力する点に本発明の大きな特徴がある。ＧＰＳ信号の周波数は１０ＭＨｚであるが、電圧制御発振器７と分周器８によって周波数が変換され、ＦＭ放送の周波数帯域である７４ＭＨｚ〜９０ＭＨｚの同期信号が得られる。
【００２６】
基準信号発生部に３よって生成された基準信号の位相に同期した同期信号は、位相同期部４から出力されて増幅器９に入力し、５０ｍＷ程度まで増幅される。その後、電力増幅部１０によって、放送電波の出力まで増幅される。通常のコミュニティＦＭ放送局の場合には、その出力レベルである２０Ｗまで増幅され、送信アンテナ１１から送信される。これにより、複数の基地局から位相の揃った同一周波数の電波が送信される。
【００２７】
なお、以上の説明においては、コミュニティＦＭ放送局に適用したものを想定しているが、本発明におけるＧＰＳ信号を用いた位相同期の原理が適用できるものであれば、適用対象はこれに限定されず、出力レベル等の数値は、適用される状況に応じて適宜定めることができる。
【００２８】
次に、図２と図３に基づいて、本発明の放送システムにおける基準信号発生部の機能について説明する。
図２は、本発明との比較対象として、ＧＰＳ信号を用いずに基準信号を生成する場合を示している。
【００２９】
図２（ａ）は、基地局Ａの基準信号発生部で生成される基準信号を示し、図２（ｂ）は、基地局Ｂの基準信号発生部で生成される基準信号を示し、図２（ｃ）は、基地局Ｃの基準信号発生部で生成される基準信号を示している。それぞれの基地局で生成される基準信号のタイミングはばらばらであって同期がとれていないため、これらを重ね合わせると、図２（ｄ）に示すように、位相のずれが顕著に現れる。このような基準信号に基づいてそれぞれの基地局から電波を送信すると、送信のタイミングがばらばらであり、位相のずれた電波が重なり合う地域では、ノイズの発生が顕著となる。
【００３０】
これに対し、図３は、本発明におけるＧＰＳ信号を用いて基準信号を生成する場合を示している。
図３（ａ）は、基地局Ａの基準信号発生部で生成される基準信号を示し、図３（ｂ）は、基地局Ｂの基準信号発生部で生成される基準信号を示し、図３（ｃ）は、基地局Ｃの基準信号発生部で生成される基準信号を示している。それぞれの基地局で生成される基準信号は、ＧＰＳ信号に含まれる時刻情報によってタイミングが統一されており、これらを重ね合わせると、図３（ｄ）に示すように、ＧＰＳ信号に含まれる時刻情報から基準信号を生成しているため、位相のずれは無い。そのため、この基準信号に基づいてそれぞれの基地局から電波を送信すると、送信のタイミングが統一され、位相が一致した電波が送信されるため、電波が重なり合う地域であっても、位相のずれに起因するノイズの発生がない。
【００３１】
このように本発明は、複数の基地局から電波を送信して放送を行う際に、複数の基地局のそれぞれに設けられた基準信号発生部がそれぞれのタイミングで基準信号を生成することによって必然的に起こる位相のずれを、ＧＰＳ信号に含まれる時刻情報から基準信号を生成することによって解消している点に大きな特徴がある。
【００３２】
先行技術文献として挙げた特許文献１、特許文献２、特許文献３はいずれも、親局と中継局または中継移動車あるいは子局との間の距離の隔たりから生じる時間遅延を補正するために、ＧＰＳ信号を用いたものである。これに対し、本発明においては、複数の基地局が対象であることから、距離の隔たりから生じる時間遅延は生じず、それぞれの基地局がそれぞれのタイミングで基準信号を生成することによって生じる位相のずれを、ＧＰＳ信号を用いて同期をとることによって解消するものである。従って、本発明と特許文献１、特許文献２、特許文献３とは、適用対象が異なり、処理方法が異なっているため、技術的思想として異なるものである。また、位相遅延調整を行う方式と比較しても、装置構成が簡単であり、利用しやすい。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、複数の基地局から位相の揃った同一周波数の電波を送信することができるため、単一の周波数による放送であっても、位相のずれた電波が干渉することに起因する電界強度の低下やノイズの発生を防止でき、広い放送エリアに亘って高品質な放送を行うことが可能な放送システムとして利用でき、特に出力レベルの小さいコミュニティＦＭ放送局に適用することにより大きな効果をもたらす。
【符号の説明】
【００３４】
１  ＧＰＳアンテナ
２  増幅器
３  基準信号発生部
４  位相同期部
５  位相比較器
６  ループ・フィルター
７  電圧制御発振器
８  分周器
９  増幅器
１０  電力増幅部
１１  送信アンテナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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