(57)【要約】      （修正有）【課題】ミリメーター波帯を用いた放送用TVカメラと副調整室内の映像編集装置、放送用TVカメラ制御装置間の折り返し系における制御信号及び各種伝送信号を、従来の広帯域無線制御方式と同等以上のCN比がTVカメラに搭載された受信機で得られる方式を提供する。【解決手段】帯域幅を４つのセグメントに分割し、それぞれのセグメントで同一のデータストリームをＯＦＤＭ送信を行い、ベースバンド信号処理部で受信信号レベルから最も受信状態（CN比）の良いセグメント、または変調波の品質の最も良いセグメントを受信するように周波数変換器の局部発信器の発振周波数を制御し、セグメントを選択して受信する。【選択図】図１
2013106147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミリメーター波帯の伝送では、周波数帯特有の電波の直進性や反射、周波数選択性フェージングの影響が大きく、回線品質の維持が大きな課題である。上記を解決するための方式として、送信用に規定された送信帯域幅を複数のセグメントに分割し、各々のセグメントの送信機から、同じ情報を伝送することを特徴とし、また受信側で送信された各セグメントの受信状況を常に監視し、リアルタイムで最良のセグメントを選択することを特徴とした ミリメーター波帯OFDM空間・周波数帯域分割ダイバーシティシステム
【請求項２】
請求項1の送信において、各セグメントのOFDM被変調波のシンボルタイミングを同期させることを特徴とするシステム
【請求項３】
請求項1の送信において、変調器に入力するデータフレーム内の多重化されたパケットごとの同期ワードを、1フレーム内で1ヶ所以上の場所に集めて、データ配列することを特徴とするシステム
【請求項４】
請求項1の受信において、最良のセグメントを選択する手段として受信信号電力レベルを用いることを特徴とするシステム
【請求項５】
請求項1の受信において、請求項3のデータ配列から同期ワードのタイミングを相関により抽出し、抽出されたタイミング信号をFFTに、また相関値を最良セグメント選択の手段に用いることを特徴とするシステム
【請求項６】
請求項1の受信において、受信状態が最良のセグメントを選択するタイミングをOFDM被変調波に配置した同期ワード区間内で行うことを特徴とするシステム
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は規定された直交周波数分割多重方式（OFDM）送信帯域幅を複数の帯域（セグメント）に分割し、個々のセグメントごとに変調信号を送信するとともに、受信側では、最良のセグメントを選択して復調するデジタル変復調通信機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
テレビ放送装置において、放送用テレビカメラ（TVカメラ）と副調整室内の映像編集装置、TVカメラ制御装置との間は 双方向伝送が行われており、TVカメラから副調整室への伝送は本線系、副調整室からTVカメラへの伝送は送り返し系と呼ばれている。  基本的なシステム構成を図２に示す。本線系では TVカメラで撮影された映像信号がTVカメラから副調整室内の受信機に向けて送信され、送り返し系では 映像編集装置で選択された映像、TVカメラを制御する制御信号、カメラマンと副調整室間の連絡用信号（インカム信号）や同期信号（ゲンロック）が副調整室からカメラに向けて送信される。図２の例ではTVカメラが２台あるので、副調整室内の本線系の映像信号の受信機が２台（受信機１、受信機２）、TVカメラ制御用の送信機が２台（送信機３、送信機４）ある。TVカメラ１には映像信号の送信機１、制御信号の受信機３、TVカメラ２には映像信号の送信機２、制御信号の受信機４が接続されている。
【０００３】
図３に送り返し系の従来例１を示す。送り返し系は、2.4GHz帯の ISM (Industry Science Medical)バンドを使用し、TVカメラ制御信号のみを伝送しているものである。図のように複数台のTVカメラがある場合には、その台数分の帯域確保が必要となる。しかし、2.4GHz ISMバンドでは 無線LANを始め 多くの無線機器が使用されているため、混信や必要な帯域の確保が困難となる場合が多く 大きな課題であった。
【０００４】
上で述べた方法を改善する手段として、従来例２を図４に示す。この例では変調方式として社団法人電波産業会（ARIB)が策定したテレビジョン放送番組素材伝送用可搬型ミリ波帯デジタル無線伝送システム標準規格（ARIB STD-B43）のOFDM方式 ハーフモードを送り返し系に使用した場合を示しているが、一般的にOFDM方式の場合は受信時に遅延波の影響による符号間干渉が起こらないよう1OFDMシンボルごとにガードインターバル区間が設けられている。TVカメラから送信する本線系で定められている周波数とチャンネル帯域幅を そのまま送り返し系に使用することで、TVカメラ制御信号のみならず、インカム信号、映像編集装置で選択された映像信号、ゲンロック信号の伝送も可能にしている。また、本線系と同じ周波数帯、帯域幅を用いることで 本線系と同じ電波伝搬特性が得られるため、本線系と同様の周波数インターリーブ効果が得られる。更に、複数の送信所から 時空間ブロック符号化（STBC）を採用した変調波を送信することで、想定される周波数フェージング環境下でも必要十分な誤り率を確保している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】社団法人映像情報メディア学会技術報告  （ＩＴＥ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｒｅｐｏｒｔ  ｖｏｌ．３３，  Ｎｏ．１５、ＰＰ．６１〜６６）中川  孝之  池田  哲臣  杉之下  文康  山中  徳唯  小木曽  圭一  著  ミリ波モバイルカメラの開発およびその番組使用例
【非特許文献２】社団法人映像情報メディア学会技術報告  （ＩＴＥ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｒｅｐｏｒｔ  ｖｏｌ．３５，  Ｎｏ．１０、  PP．３５〜３８）鈴木  慎一  中川  孝之  池田  哲臣  著  ミリ波モバイルカメラ用４２GHｚ帯送り返し伝送システムの開発
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
０００４で述べた手段を用いることで、TVカメラ制御信号以外のインカム信号、映像編集装置で選択された映像信号、ゲンロック信号についても副調整室とTVカメラ間の送り返し系伝送の無線化が実現されたが、TVカメラ制御信号を始めとする送り返し系信号は、本線系で伝送するハイビジョン映像に比べて非常に低い伝送レートであるにも関わらず、本線系と同じ帯域幅を用いるため、以下のような課題があった。
（１）重量・寸法が大きくなる
本線系と同じ規模の回路が必要となるため、同様の基板のサイズ、重量になってしまう。
（２）消費電力が大きい
ベースバンド信号処理部のクロック周波数が高いことからも明らかなように、消費電力の低減が困難である。
（３）運用面の課題
受信機を小型軽量化ができず、また、消費電力も大きいことから運用時間に合わせて複数のバッテリーを持ち運ばなくてはならず、カメラマン一人での運用が困難である。
【０００７】
しかし上記の課題を解決するべく、単に送り返し系信号伝送に必要な狭帯域化した帯域幅で送信すると、帯域幅が狭くなることで周波数インターリーブの効果が本線系と同じ帯域幅を使用するのに比較して減少するため、周波数選択性フェージングによってTVカメラに搭載した送り返し系受信機で十分な搬送波電力対雑音電力比（CN比）を確保できず、通信回線の高い信頼性の維持が困難となる課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
送り返し系における制御信号及び各種伝送信号を、狭帯域無線制御方式を用いて、従来の広帯域無線制御方式と同等以上のCN比がTVカメラに搭載された受信機で得られる方式を提供する。具体的には、送信側は変調信号を本線系の被変調波帯域幅を複数に分割した帯域幅（セグメント）を用いて送信し、受信側は一ヶ所もしくは複数の場所から送信されたセグメントを全て受信し、受信したセグメントの中から受信状態（ＣＮ比）の良い、または変調波の品質の最も良いセグメントを選択して受信することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
ARIB STD-B43を例にして説明する便宜上、帯域幅は125MHzシステムのハーフバンド62.5MHz、送信電力は62.5MHｚ帯域幅あたり100mW（100mW/62.5MHz）とする。
【００１０】
受信側は62.5MHzの帯域すべてを受信する必要はなく、ゼロIFあるいはLow IFを用いて、分割された狭帯域の信号を受信することで、ＡＤコンバーター、ベースバンドデジタル信号処理部のクロック周波数を低く抑えることが可能で低消費電力化が実現できる。
【００１１】
受信機は復調に用いられているRF部の局部発振周波数を復調に影響しないタイミングで変化させ、各々のセグメントの受信信号を観測し、受信信号レベルの高い、または誤り率の低いセグメントの受信を可能にする。
【００１２】
送信電力が100mW/62.5MHzで規定されることから、狭帯域化することで送信信号の電力密度を上げることが可能となり、受信ＣＮ比の向上に貢献する。
例として４分割する場合、電力密度を6dB上げることができる。
【００１３】
送信場所を複数とし、異なる帯域で同一データストリームを送信することで、サイトダイバーシティの効果が期待できる。
【００１４】
上記の効果で本線系の帯域幅を用いてTVカメラコントロールを行う場合と同等以上の受信CN比が少ない消費電力で実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による実施例を示した説明図である。
【図２】本線系、送り返し系の無線化による基本的システム構成例を示した図である。
【図３】送り返し系 従来例１を示した説明図である。
【図４】送り返し系 従来例２を示した説明図である。
【図５】本発明による送信側の構成例を示した説明図である。
【図６】本発明によるカメラ側受信機の構成例を示した説明図である。
【図７】フレーム構成イメージの従来例を示した説明図である。
【図８】本発明によるフレーム構成イメージ例を示した説明図である。
【図９】本発明による受信側の構成例を示した説明図である。
【図１０】本発明による受信セグメント選択シーケンス１（全セグメントより最良のセグメントを選択する方式例）において受信セグメント遷移を示した説明図である。
【図１１】本発明による受信セグメント選択シーケンス２（二者択一で良いセグメントを選択する方式例）において受信セグメント遷移を示した説明図である。
【図１２】本発明による受信セグメント選択シーケンス１（全セグメントより最良のセグメントを選択する方式例）を示した図である。
【図１３】本発明による受信セグメント選択シーケンス２（二者択一で良いセグメントを選択する方式例）を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本線系の変調波帯域幅を４分割した送り返し系 実施例である。
以下 送信側、受信側の詳細を図５、図６を用いて説明する。
【実施例】
【００１７】
送信側は図５で示すように入力信号インターフェース部１、送信ベースバンド信号処理部２、分配器３、第１のOFDM変調器４、第２のOFDM変調器５、第３のOFDM変調器６、第４のOFDM変調器７、第１の周波数変換器８、第２の周波数変換器９、第３の周波数変換器１０、第４の周波数変換器１１、第１の電力増幅器１２、第２の電力増幅器１３、第３の電力増幅器１４、第４の電力増幅器１５で構成される。変調器は、本線系の帯域幅（ARIB STD-B43で規定されるハーフバンド62.5MHzの帯域）を４つのセグメントに分割し、それぞれのセグメントで同一のデータストリームを送信する。送信する場所は、一ヶ所あるいは複数の場所である。
【００１８】
一方、受信機は図６に示すように、低雑音増幅器１６、第１周波数変換器１７、第１局部発信器１８、第1中間周波増幅器１９、第２周波数変換器２０、分割された帯域幅を通過させるのに十分な第2中間周波帯域フィルタ２１と復調器２２、受信ベースバンド信号処理部２３、出力信号インターフェース部２４から構成され、一ヶ所もしくは複数の場所から送信されたセグメントを全て受信し、受信したセグメントの中から受信状態（CN比）の良い、または変調波の品質の最も良いセグメントを選択して受信する。ベースバンド信号処理部では受信信号レベルから最も受信状態（CN比）の良いセグメント、または変調波の品質の最も良いセグメントを受信するように第2周波数変換器の第２局部発信器２５の発振周波数を制御する。
【００１９】
送信側の主なブロックの詳細な動作を記す。
【００２０】
OFDM変調器
【００２１】
従来例２に示したようにOFDM変調方式による伝送は、受信時に遅延波の影響による符号間干渉が起こらないよう１OFDMシンボルごとにガードインターバル区間が設けられており、ガードインターバル区間は受信機でのFFT窓のタイミング決定に用いられる。また、本発明では、受信機は受信している一つのセグメントの被変調波を別の被変調波に切り替えた場合でも このタイミングを維持しなければならない。この課題を解決するために、各変調器のガードインターバルを含むシンボルタイミングは、同期していることが必要である。
【００２２】
送信ベースバンド信号処理部
【００２３】
受信機でFFTをおこなう際 必要となるOFDMシンボル同期タイミング検出には、前述の１OFDMシンボルごとに設けられたガードインターバル区間を用いた自己相関を用いるのが一般的である。しかし、周波数選択性フェージング環境下では正確なタイミングを検出するのは困難である。本発明では帯域を分割して使用するために当該キャリアの数が数分の１になるため、さらに受信時に周波数選択性フェージングの影響を受けやすくなる。そこで、そのような受信環境下でも、受信機は受信に影響を与えない短期間で受信するセグメントを高速に切り替え、最も受信状態の良いセグメントを受信する必要がある。そのためには高速かつ精度の高い同期タイミング検出が必須となる。本発明ではデータフレームに同期再生を強化する構成を考案した。
【００２４】
通常のデータフレーム構成を図７に示す。通常、情報を伝送する場合はデータをパケット化しているが、一般的なパケット構成は同期ワード、パケット識別コード等 制御、ペイロード（データ）、ダミーである。代表的な構成では、図７に示すように同期ワードに1バイト、パケット識別コード等 制御に3バイトの計4バイトでヘッダを構成し、以後、ペイロード（データ）184バイト、ダミー16バイトと続き、これが繰り返される。
【００２５】
実際の復調では、パケットごとの同期ワードが必須ではないため、一部省略することが可能である。新たに考案したデータフレーム構成を図８に示す。本発明では、図８のように各パケットの同期ワードをデータフレームの１ヶ所以上の場所に集め、各OFDMサブキャリアを同じタイミングで変調することにより、新たに同期ワードを追加することなく、同期用パターンとすることが可能である。この部分を受信側で相関を取り、タイミングを検出することでガードインターバルを用いた同期タイミングのみよりも正確なタイミングを検出することが可能となる。また、相関器の出力値から被変調波の品質を推定し受信するセグメントの選定にも使用することが可能である。
【００２６】
受信側の構成ついて記す。
【００２７】
セグメントに分割された被変調波の中から最も受信状態（ＣＮ比））の良いセグメント、または変調波の品質が最も良いセグメントを受信するようにするためには、図９のようにＩＦ信号を２系統に分け、第１の第２周波数変換器２０、第１の分割された帯域幅を通す第２中間周波帯域フィルタ２１、第１の復調器２２で構成される復調系と、第２の第２周波数変換器２７、第２の分割された帯域幅を通す第２中間周波帯域フィルタ２７、第２の復調器２８で構成される、受信電力や相関値を監視するために各セグメントを巡回して復調するセグメント監視系を設けることが容易に考えられるが、狭帯域信号の受信でADコンバーター、ベースバンドデジタル信号処理部のクロック周波数を低くし、消費電力を抑えられるとはいえ２系統必要になるため、その効果が小さい。
【００２８】
本発明では、図６のように系統を増やすことなくセグメントに分割された被変調波の中から最も受信状態（ＣＮ比））の良いセグメント、または変調波の品質が最も良いセグメントを受信することを可能にしたものである。
【００２９】
受信側の主なブロックの詳細な動作を記す。
【００３０】
受信側ベースバンド処理部
【００３１】
ARIB STD-B43で規定されたOFDM被変調波は8キャリアごとに既知の変化しないデータによるContinual Pilot (CP) キャリアが配置してあり、それらを利用することで、間に挟まれたキャリアの振幅、位相の状態を推定することが出来るようになっている。
【００３２】
セグメント選択シーケンス
【００３３】
図１０および図１２を用いて説明する。
ステップＳ１では、現時点で受信しているセグメントの同期ワードシンボルの１つ前のシンボルのビット誤り率を算出する。
【００３４】
ステップＳ２では、同期ワードシンボル区間内に、他のセグメントを受信するように局部発振器の周波数を変更し、そのセグメント受信へ移る。
【００３５】
ステップＳ３では、同期ワードシンボル区間内で、受信電力、予め持っている同期ワードシンボルの信号波形との相関値を算出する。
【００３６】
ステップＳ４では、受信電力より等価ＣＮ比を算出し、ビット誤り率を推定する。
【００３７】
ステップＳ５では、相関値より受信被変調波の品質、例えば、周波数ずれやフェージングによる帯域内の周波数特性の良し悪しを推定し、ステップS４の結果と合わせて値を保存する。
【００３８】
ステップＳ６では、すべてのセグメントについてS2からS5までの処理が完了したか確認する。
【００３９】
ステップＳ７では、すべてのセグメントの確認が完了していない場合、同期ワードシンボル期間内に元のセグメント受信に戻り、データ受信をおこないステップ２に戻る。
【００４０】
ステップＳ８では、上記の測定値より、最も受信環境の良いセグメントを選択し、そのセグメントの受信を開始しステップS1に戻る。
【００４１】
また、他の１つのセグメントとの比較により受信セグメントを選択するセグメント二者択一方式シーケンスも可能である。図１１、図１３を用いて説明する。
【００４２】
ステップS１では、現時点で受信しているセグメントの同期ワードシンボル１つ前のシンボルのビット誤り率を算出する。
【００４３】
ステップS２では、同期ワードシンボル区間で、他のセグメントを受信するように局部発振器の周波数を変更し、そのセグメント受信へ移る。
【００４４】
ステップＳ３では、同期ワードシンボル区間内で、受信電力、予め持っている同期ワードシンボルの信号波形との相関値を算出する。
【００４５】
ステップＳ４では、受信電力より等価ＣＮ比を算出し、ビット誤り率を推定する。
【００４６】
ステップS１０では、相関値より受信変調波の品質、例えばフェージングによる帯域内の周波数特性の良し悪しを推定し、良い場合はそのチャンネル受信を続けステップ１に戻る。
【００４７】
ステップS11では、元のセグメントより悪い場合には元のセグメント受信に戻る。
【００４８】
これらの動作を行うことによって、図９に示した２つの受信系統を用意することなく、最適なセグメントを選択受信することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明によれば、送信側でOFDM送信帯域幅を複数の帯域（セグメント）に分割し、個々のセグメントごとに同一変調信号を送信し、受信側では、最良のセグメントを選択して復調するデジタル変復調通信機器の低消費電力化、小型化の提供が可能である。本発明は具体的に開示された実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、様々な変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１    入力信号インターフェース部
２    送信ベースバンド信号処理部
３、２６    分配器
４〜７    ＯＦＤＭ変調器
８〜１１    周波数変換器
１２〜１５  電力増幅器
１６   低雑音増幅器
１７   第１周波数変換器
１８   第１局部発振器
１９   第１中間周波増幅器
２０、２７   第２周波数変換器
２１、２８   第２中間周波帯域フィルタ
２２、２９   復調器
２３   受信ベースバンド信号処理部
２４   出力信号インターフェース部
２５，３０  第2局部発振器
【図１】
2013106147.tif 000003
【図２】
2013106147.tif 000004
【図３】
2013106147.tif 000005
【図４】
2013106147.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2013106147.tif 000009
【図８】
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【図９】
2013106147.tif 000011
【図１０】
2013106147.tif 000012
【図１１】
2013106147.tif 000013
【図１２】
2013106147.tif 000014
【図１３】
2013106147.tif 000015