(57)【要約】【課題】回り込み波のレベルの方が親局のレベルよりも大きくＤ／Ｕが１以下の場合でも、受信や送信の特性差により発振することがなく、同一周波数中継機の現用系／予備系を高速に切り替える。【解決手段】現用系／予備系にそれぞれの受信手段と回り込みキャンセラとＰＡとを有した同一周波数中継機において、予備系の受信信号に基づいてＤ／Ｕを検出し、１以上の場合には現用系／予備系切り替え時に前記予備系の送信ゲインを現用系の定常送信ゲインに制御し、Ｄ／Ｕ１以下の場合には予備系のＰＡ部のゲインをＤ／Ｕに基づいて抑制して切り替え、除々に定常送信ゲインまで増加させる制御を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
現用系と予備系で構成され、予備系の受信信号に基づいてＤ／Ｕを検出する手段と、前記検出したＤ／Ｕに基づいて前記予備系の送信ゲインを制御する手段とを設けたことを特徴とする中継機。
【請求項２】
請求項１に記載の中継機において、現用系／予備系にそれぞれの受信手段と回り込みキャンセラとＰＡとを有し、送信ゲイン制御手段が、前記検出したＤ／Ｕが所定値以上の場合には現用系／予備系切り替え時に前記予備系の送信ゲインを定常送信ゲインに制御し、前記検出したＤ／Ｕが所定値未満の場合には、前記検出したＤ／Ｕに基づいて現用系／予備系切り替え時に前記予備系の送信ゲインを抑制し、現用系／予備系切り替え後は抑制した送信ゲインから除々に増加させることを特徴とする同一周波数中継機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地上デジタル放送等に用いられる中継機に関する。
【背景技術】
【０００２】
地上デジタル放送の中継方式にはオンエアの放送波を受信し、受信周波数と同一の周波数で再送信するＳＦＮ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｎｅｔｗｏｒｋ）中継放送がある。ＳＦＮ中継放送では送受信の周波数が同一であるため、送信信号が受信アンテナに回り込み、信号の劣化や発振を引き起こす可能性がある。そのため、回り込み波をキャンセルする回り込みキャンセラを備えた中継放送方式が採用されている。また、地上デジタル放送の放送設備あるいは中継放送設備では、装置の万一の故障に備えて現用系／予備系の方式を採用している。現在運用している現用装置と予備装置を二台備えて、現用系の故障を検知した場合には速やかに予備系に移行させることにより、装置故障時にも放送が中断されることはない。図3は現用系／予備系の方式を採用した回り込みキャンセラの構成を示している。親局からの信号は受信アンテナ１１で受信され、受信変換器１２及び受信変換器１３に接続される。ここでは、便宜的に受信変換機１２及び受信変換機１２に縦続的に接続される系統を現用系、受信変換機１３及び受信変換機１３に縦続的に接続される系統を予備系として説明を行う。実際には、これら現用系と予備系は切り替えられて運用されている。それぞれの受信変換器ではUHF帯の周波数からIF帯の周波数への変換を行う。受信変換器１２及び１３からの出力信号はＡ／Ｄ１４及び１５によりアナログ信号からデジタル信号に変換され、回り込みキャンセラ１６及び１７に入力される。現用系の回り込みキャンセラ１６は回り込み波を除去するように動作する。予備系の回り込みキャンセラも同様に、現用系の回り込みループの特性でキャンセル動作を行い、現用系と同様のキャンセル特性に収束する。回り込みキャンセラ１６及び１７の出力信号はＤ／Ａ１８及び１９によりデジタル信号からアナログ信号に変換され、送信変換器１ａ及び１ｂに接続される。送信変換器１ａ及び１ｂでは、IF帯信号を再度UHF帯の信号に変換し、送信電力増幅器（以下ＰＡ）部１ｃ及び１ｄに接続する。ＰＡ部１ｃ及び１ｄでは電力増幅した後、切り替え制御器１ｅに接続する。切り替え制御器１ｅでは現用/予備系の故障を検知し、故障の発生していない系統の信号を選択して、送信アンテナ１ｆから送出する。図３による例ではＰＡ部１ｃが現用系であり、ＰＡ部１ｃの出力信号が選択されている。切り替え制御器１ｅは現用系の故障を検知した場合、予備系の信号を出力するように切り替える。
【０００３】
また、回り込み干渉信号をキャンセルする無線中継装置で、増幅する利得を段階的に上げながら増幅する技術も開示されている。（特許文献１、特許文献２参照）
さらに、送出状態の系と待機状態の系とを所定の割合で増減してクロスオーバーさせながら加算出力する技術も開示されている。（特許文献３参照）
また、送信アンテナの接続を現用送受信機から予備送受信機へ切り換える技術も開示されているがＰＡは1系統であった。（特許文献４参照）
ところで、所望波対干渉波比Ｄ／Ｕを、キャンセラ入力（所望信号Ｓ+干渉信号Ｉ）とキャンセラ出力（所望信号Ｓ）から、下式で算出する技術も開示されている。（特許文献５参照）
Ｄ／Ｕ＝ΣＳ／Σ{（Ｓ＋Ｉ）−Ｉ}
式（１）
【特許文献１】特開２００４−４８２０２公報
【特許文献２】特開２００６−３３４４６公報
【特許文献３】特開２００４−９６４６８公報
【特許文献４】特開２００６−２００８６公報
【特許文献５】特開２００１−１８９６９２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記で示した構成では、受信変換器１２及び１３、送信変換器１ａ及び１ｂ、ＰＡ部１ｃ及び１ｄが同一の振幅、位相特性であることが望ましく、両者が同一特性であれば現用/予備切り替えを行った際にも速やかに切り替えることができる。しかし、実際にはそれらの特性は異なっており、その差が大きく、回り込み波のレベルも大きい場合には、切り替え時に回り込みキャンセラが発振してしまうことがある。回り込みキャンセラには発振が生じた場合には即座に発振を検知して、回り込みキャンセラを再起動させるような機構が備わっているが、再起動させた場合には一時的に放送断となり、シームレスな切り替えを行うことはできない。また、発振を検知せずとも、現用／予備の切り替えを行った際には常に再起動を行わせるような動作をさせる構成も考えられる。しかし、再起動時には発振が生じないように回り込みキャンセラの追従速度に基づいた時定数でＰＡ部のゲインを序々に増加させる必要があり、ＰＡ部の完全な立ち上がりまでには時定数分の時間遅れが生じてしまうという問題も挙げられる。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題を解決しようとするもので、高精度かつ高速な切替技術を有する中継放送機を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するため、現用系と予備系で構成され、予備系の受信信号に基づいてＤ／Ｕを検出する手段と、前記検出したＤ／Ｕに基づいて前記予備系の送信ゲインを制御する手段とを設けたことを特徴とする中継機を提供する。
【０００７】
また、上記において、現用系／予備系にそれぞれの受信手段と回り込みキャンセラとＰＡとを有し、送信ゲイン制御手段が、前記検出したＤ／Ｕが所定値以上の場合には現用系／予備系切り替え時に前記予備系の送信ゲインを定常送信ゲインに制御し、前記検出したＤ／Ｕが所定値未満の場合には、前記検出したＤ／Ｕに基づいて現用系／予備系切り替え時に前記予備系の送信ゲインを抑制し、現用系／予備系切り替え後は抑制した送信ゲインから除々に増加させることを特徴とする同一周波数中継機を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明した本発明により、同一周波数中継機の回り込み波のＤ／Ｕを観測し、現用／予備切り替えの際、観測したＤ／Ｕに基づいてＰＡ部のゲインを制御することにより、切り替え時にも受信変換器や送信変換器等の特性差により発振することがなく、高速な切り替え動作が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施例について図１を用いて詳細に説明する。図１は図３の構成に対してＡ／Ｄ１４及びＡ／Ｄ１５からの出力信号をゲイン制御部１ｇ、１ｈに接続し、ゲイン制御部１ｇ及び１ｈからの出力信号をＰＡ部１ａ及び１ｂに接続する構成を付加しており、それ以外の構成は図３と同様である。ゲイン制御部１ｇ及び１ｈでは回り込み波のＤ／Ｕを検出して、回り込み波のＤ／Ｕに応じてＰＡ部１ｃ、１ｄのゲインを制御するための制御信号Ｇ１、Ｇ２を出力する。ゲイン制御部１ｇ及び１ｈにおける回り込み波Ｄ／Ｕの検出方式について説明する。
【００１０】
Ｄ／Ｕ検出方式としては種々の方式が考えられるが、その一構成例について図２を用いて説明する。また、本発明では図２に示したＤ／Ｕ検出方式以外の方式を採用しても差し支えない。図２の（ａ）は独自にＤ／Ｕ算出する例であり後述する。（ｂ）はキャンセラ入力（所望信号Ｄ+干渉信号Ｕ）とキャンセラ出力（所望信号Ｄ）から、従来技術の式（１）からＤ／Ｕ算出するＤ／Ｕ検出部２６の例である。
【００１１】
図２の（ａ）において、ＦＦＴ部２１には、Ａ／Ｄ１４あるいはＡ／Ｄ１５からの信号が入力される。ＦＦＴ部２１では入力信号に対して有効シンボル期間長の時間窓を設け、時間窓内の信号に対してフーリエ変換を行い、時間軸信号から周波数軸信号に変換する。設ける時間窓はシンボル間干渉が生じないように、マルチパスや回り込み波等の伝送路特性に応じて適切な位置とする必要があるが、ここでは時間窓位置の制御方法については割愛する。ＦＦＴ部２１からの出力信号は周波数特性算出部２２に入力される。地上デジタル放送では周波数と時間方向に分散的に配置された既知の分散パイロットキャリア（以下、ＳＰと記載する）が挿入されているため、周波数特性算出部２２では、このＳＰに対して周波数／時間の二次元方向にフィルタを施すことにより周波数特性を算出することができる。算出した周波数特性はＩＦＦＴ部２３により周波数軸信号から時間軸信号に変換され、遅延プロファイルを算出する。算出した遅延プロファイルの一例を図４、５に示す。図４、５は横軸が時間、縦軸が信号レベルを示している。図４はＤ／Ｕが１以上、即ち、親局波よりも回り込み波のレベルの方が小さい場合を示しており、図５はＤ／Ｕが１以下、即ち、回り込み波のレベルの方が大きい場合を示している。Ｄ／Ｕ検出部２４ではＩＦＦＴ部２３より得られた遅延プロファイルに基づいて、回り込みＤ／Ｕを算出する。現用系の回り込みキャンセラが回り込み波を理想的にキャンセルしている状態では、現用、予備系の遅延プロファイルの両方に図４、５に示したような親局波と回り込み波の遅延プロファイルが現れる。Ｄ／Ｕ検出部２４では、雑音と混同しないように所定の閾値を設け、閾値以上のレベルを有し、尚且つ時間的に最も先行している波を親局波として検出する。同様に、閾値以上で、尚且つ親局波よりも遅れた時間に位置する波を回り込み波として検出する。これら検出した親局波と回り込み波の信号レベル差を検出することにより、現用系の環境で生じている回り込み波のＤ／Ｕを検出することができる。Ｄ／Ｕ検出部２４にて検出したＤ／ＵはＤ／Ｕ対ゲイン変換部２５に入力され、Ｄ／Ｕ対ゲイン変換部２５では検出したＤ／Ｕに応じたＰＡ部１ｃ、１ｄのゲインを制御するための信号Ｇ１あるいはＧ２を算出する。ゲイン制御信号Ｇ１、Ｇ２はＰＡ部１ｃ、１ｄの定常送信ゲインを1として正規化し、ＰＡ部１ｃ、１ｄはゲイン制御信号Ｇ１、Ｇ２に比例したゲインで増幅を行う。現用系のゲイン制御信号Ｇ１は定常送信ゲインで動作しているためＧ１＝１となっている。本発明では、現用／予備の切り替えを行っても発振しないように、待機している予備系のＰＡ部１ｄのゲインを制御する方式を提供することを目的としている。前述したように、回り込み波のレベルが大きい場合、特に回り込みＤ／Ｕが１以下の場合には、現用系と予備系の特性差により、現用／予備切り替え時に回り込みキャンセラが発振してしまうことがある。しかし、回り込みＤ／Ｕが所定値α（α≧１）の環境下では現用系と予備系の間に特性差がある場合であっても、回り込み波のレベルが小さいため、切り替え時に発振が生じる可能性は低い。従って、Ｄ／Ｕ対ゲイン変換部２５では、Ｄ／Ｕ検出部２４にて検出した���／Ｕが１以上のある所定値α以上であった場合には、発振する可能性が低いとして、予備系のＰＡ部１ｃあるいは１ｄのゲインを常時定常送信ゲインとする。即ち、ゲイン制御信号Ｇ２＝１とする。しかし、所定値α以下であった場合には、ＰＡ部１ｃ、１ｄが定常送信ゲインで切り替えた場合には発振する可能性があるため、発振が生じないレベルにまで予備系のＰＡ部１ｄのゲインを抑えるように制御する。この制御により抑制されたゲイン制御信号Ｇ２はＰＡ部の定常送信ゲインを１とすると下式で表され、これを図６に示す。
【００１２】
Ｇ２＝（Ｄ／Ｕ）／α    ０≦（Ｄ／Ｕ）／α＜１
Ｇ２＝１                １≦（Ｄ／Ｕ）／α
式（２）
以上の処理により、待機状態である予備系のＰＡ部１ｄのゲインを制御することにより、現用／予備の切り替えが生じても、回り込みキャンセラが発振することはなくなる。
【００１３】
次に、現用／予備切り替え後のＰＡ部１ｃ、１ｄの時間的なゲイン制御について説明する。Ｄ／Ｕが所定値α以下である場合には、ＰＡ部のゲインは抑制されているが、切り替え後は待機状態のゲインを起点にＰＡ部１ｄのゲインを序々に定常送信ゲインまで増加させるため、ゲインを０から開始する再起動よりは高速に立ち上げることが可能となる。図７（ａ１）（ａ２）（ｂ１）（ｂ２）（ｃ１）（ｃ２）は上記の立ち上げに関する時間的な特性について示した図である。現用系／予備系切り替えタイミング以前の時刻では現用系のゲイン制御信号Ｇ１は定常送信ゲインであるＧ１＝１であり、予備系のゲイン制御信号Ｇ２は任意である。現用系／予備系切り替えタイミングで予備系のゲイン制御信号Ｇ２はあるゲインβとなる。切り替えタイミング後は、現用と予備が入れ替わり、Ｇ２が所定の傾きでβから１にまで増加し、Ｇ１がβとなる。
【００１４】
図７（ａ１）（ａ２）では、制御タイミングの単純化を優先して、予備系のゲイン制御信号Ｇ２はあるゲインβで待機している。
【００１５】
また、待機電力を低減を優先して、予備系のＰＡ部１ｄのゲインＧ２を０とする構成も考えられ、この時間的な特性について図７（ｂ１）（ｂ２）に示す。この構成においても、予備系のゲイン制御信号Ｇ２はＧ２＝０で待機しており、現用／予備の切り替えタイミング直後にＧ２＝βとなり所定の時間を経て、Ｇ２＝１となる。また、現用系のゲイン制御信号Ｇ１は現用／予備切り替えタイミング直後にＧ１＝０となる。
【００１６】
さらに、予備系のゲインを現用系のゲインと同様に維持する事を優先して、予備系のＰＡ部１ｄのゲインＧ２を現用系定常送信ゲインと同一とする構成も考えられ、現用系のゲインＧ１は安定動作中は１であるからゲインＧ２も１となる。この時間的な特性について図７（ｃ１）（ｃ２）に示す。この構成においても、予備系のゲイン制御信号Ｇ２はＧ２＝１で待機しており、現用／予備の切り替えタイミング直後にＧ２＝βとなり所定の時間を経て、Ｇ２＝１となる。また、現用系のゲイン制御信号Ｇ１は現用／予備切り替えタイミング後もＧ１＝１となる。
【００１７】
また、上記による説明においては、最終段のＰＡ部のゲインを制御する構成について説明したが、このゲイン制御は系のどの位置にあっても差し支えはない。
【００１８】
以上示したように、本発明により、回り込み波のＤ／Ｕを観測し、現用／予備切り替えの際、観測したＤ／Ｕに基づいてＰＡ部のゲインを制御することにより、切り替え時にも発振することがなく、高速な切り替え動作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図
【図２】ゲイン制御部１４及び１５の構成例を示すブロック図（（ａ）独自にＤ／Ｕ算出、（ｂ）キャンセラ出力利用しＤ／Ｕ算出）
【図３】従来技術の回り込みキャンセラの現用系／予備系の構成を示すブロック図
【図４】遅延プロファイルの一例（回り込みＤ／Ｕが１以上）を示す模式図
【図５】遅延プロファイルの一例（回り込みＤ／Ｕが１以下）を示す模式図
【図６】Ｄ／Ｕ対ゲイン制御特性を示す模式図
【図７】現用／予備切り替え時のゲイン制御信号を示す模式図（（ａ１）ゲインβで待機の現用系、（ａ２）ゲインβで待機の予備系、（ｂ１）ゲイン０で待機の現用系、（ｂ２）ゲイン０で待機の予備系、（ｃ１）定常送信ゲインで待機の現用系、（ｃ２）定常送信ゲインで待機の予備系）
【符号の説明】
【００２０】
１１：受信アンテナ、１２，１３：受信変換器、１４，１５：Ａ／Ｄ、１６，１７：回り込みキャンセラ、１８，１９：Ｄ／Ａ、１ａ：送信変換器、１ｂ：送信変換器、１ｃ，１ｄ：送信電力増幅器（ＰＡ）部、１ｅ：切替制御器、１ｇ，１ｈ：ゲイン制御器、２１：ＦＦＴ部、２２：周波数特性算出部、２３：ＩＦＦＴ部、２４，２６：Ｄ／Ｕ検出部、２５：Ｄ／Ｕ対ゲイン変換部
【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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