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技術 光多重型中継システム

出願人 日本放送協会株式会社精工技研
発明者 村上文弘矢田貝昌宏鳥羽良和鬼澤正俊
出願日 2014年11月13日 (4年8ヶ月経過) 出願番号 2014-231135
公開日 2016年5月26日 (3年1ヶ月経過) 公開番号 2016-096441
状態 特許登録済
技術分野 光通信システム 放送分配方式 時分割方式以外の多重化通信方式 無線伝送方式一般(ダイバーシチ方式等)
主要キーワード シリアル変換装置 チャンネル共通 マラソンコース レベル合成 アナログ伝送方式 FPU受信機 放送電波信号 信号レベル情報
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (12)

課題

MIMO技術の適用が容易な光伝送方式による光多重中継システムを提供する。

解決手段

複数の移動局11と、各移動局から送信された放送波を受信する複数の中継局13と、中継局13から送信された信号を受信する復調ユニット14とを備え、移動局11はそれぞれ同一の周波数帯の信号を送信するための2つの送信アンテナ5a、5bを有し、中継局13は2つの受信アンテナ6a、6bを有することにより移動局11と中継局13間はMIMO技術を用いて信号伝送を行う。中継局13は移動局からの放送波を受信し、それぞれ信号処理回路8a、8bにより信号処理を行った後、E/O変換装置9a、9bにより受信アンテナごとに異なる波長を有する光信号に変換し、それらを合波器60により合波して波長多重光信号とし、光回線19により復調ユニット14に送信する。

概要

背景

マラソン伝、トライアスロン自転車ロードレース等の長距離競技実況放送では、移動中継車や移動中継バイク撮影機材を搭載したヘリコプターなどの移動局と、競技路の周辺に設置された複数の中継局とを利用し、競技をリアルタイムに放送する生放送が行われる。実況放送では、移動中継車に搭載されたテレビジョンカメラや移動中継バイクに乗車したカメラマンが保持するテレビジョンカメラによって疾走する走者や自転車を撮影し、その映像放送波として各中継局に送信する。各中継局では、たとえば、各移動中継車や各移動中継バイクから受信した放送波をマイクロ波によるアナログ伝送方式によってテレビ局すなわち放送局に送信する。従来技術としては、各中継局の受信機受信状態判定手段を有し、中継局の受信状態を別回線でテレビ局に伝送する中継システムが特許文献1に記載され、複数の中継局を経由する各電波伝送経路での電波の伝送時間の相違位置検出手段の検出結果に応じて補正される中継システムが特許文献2に記載されている。

マイクロ波によるアナログ伝送方式によって放送波をテレビ局に送信する場合、各中継局からテレビ局に送信する放送波の送信距離が長いと、放送波の信号レベルが低下し、明確な映像がテレビ局に届かず、テレビ局から映像を放送することができない場合がある。また、雷撃や他の電磁波によって不要なノイズが発生し、実況中の映像が乱れる場合がある。そのような事態を回避するため、中継局において受信した放送波を光信号に変換してその光信号を光回線を介してテレビジョン放送室に送信し、テレビジョン放送室は、中継局から送信された光信号を放送波に変換する光伝送方式を用いた光信号中継システムが採用されている。

概要

MIMO技術の適用が容易な光伝送方式による光多重型中継システムを提供する。複数の移動局11と、各移動局から送信された放送波を受信する複数の中継局13と、中継局13から送信された信号を受信する復調ユニット14とを備え、移動局11はそれぞれ同一の周波数帯の信号を送信するための2つの送信アンテナ5a、5bを有し、中継局13は2つの受信アンテナ6a、6bを有することにより移動局11と中継局13間はMIMO技術を用いて信号伝送を行う。中継局13は移動局からの放送波を受信し、それぞれ信号処理回路8a、8bにより信号処理を行った後、E/O変換装置9a、9bにより受信アンテナごとに異なる波長を有する光信号に変換し、それらを合波器60により合波して波長多重光信号とし、光回線19により復調ユニット14に送信する。

目的

本発明の目的は、上記課題を解決し、MIMO技術の適用が容易な光伝送方式による光多重型中継システムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

実況放送に使用する複数の移動局と、それらの移動局の移動経路周辺に設置されて各移動局から送信された放送波を受信する複数の中継局と、それらの中継局から送信された信号を受信する復調ユニットとを備え、前記中継局は前記移動局から受信した放送波に対して信号処理を行った後、それを光信号に変換し、その光信号を光回線を介して前記復調ユニットに送信する光信号中継システムにおいて、前記移動局は同一の周波数帯の信号を送信するための複数の送信アンテナを有し、前記中継局は前記複数の送信アンテナからの信号を受信するための複数の受信アンテナを有することにより前記移動局と前記中継局間はMIMO(Multiple Input Multiple Output)技術を用いて信号伝送を行い、前記中継局は、前記放送波を前記信号処理を行った後、前記受信アンテナごとに異なる波長を有する光信号に変換するE/O変換手段と、それらの光信号を合波して波長多重光信号とする波長合成手段とを有し、その波長多重光信号を前記復調ユニットに送信することを特徴とする光多重型中継システム。

請求項2

前記放送波は周波数多重された第1〜第nチャンネル(ここでnは2以上の整数)の信号を有し、前記信号処理は、前記移動局から送信された放送波を第1〜第nの伝送路分配する第1分配手段と、前記第1〜第nの伝送路をそれぞれ前記第1〜第nチャンネルの信号に対応させ、前記放送波を各伝送路に対応するチャンネルごとに前記放送波の周波数よりも低い各チャンネル共通の同一の中間周波数に変更する周波数第1変更手段と、前記第1〜第nチャンネルの各中間周波数信号から不要な周波数成分を減衰させて必要な周波数成分を抽出する必要周波数抽出手段と、その抽出された第1〜第nチャンネルの中間周波数信号のレベルを一定にするレベル調整手段と、そのレベル調整された第1〜第nチャンネルの中間周波数信号を前記放送波と同一の周波数の光伝送用周波数に変更する周波数第2変更手段と、その光伝送用周波数に変更した第1〜第nチャンネルの光伝送用周波数信号を合成する第1合成手段とを有することを特徴とする請求項1に記載の光多重型中継システム。

請求項3

前記中継局は、受信可能な周波数帯域が異なる複数の受信アンテナ群(ここでMIMO技術に必要な同一の受信可能な周波数帯域を有する複数の受信アンテナを1つの群とする)と、それぞれの周波数帯域に対応した複数の受信回路と、それらの受信回路と前記信号処理を行うための電気回路との間を切り替え信号切替器とを有することを特徴とする請求項2に記載の光多重型中継システム。

請求項4

前記復調ユニットは、前記中継局から光伝送された前記波長多重光信号を前記受信アンテナごとの光信号に分離する波長分離手段と、その分離された光信号を電気信号に変換し受信放送波とするO/E変換手段と、その受信放送波を第1〜第nの伝送路に分配する第2分配手段と、前記第1〜第nの伝送路をそれぞれ前記第1〜第nチャンネルの信号に対応させ、前記受信放送波を各伝送路に対応するチャンネルごとに前記受信放送波の周波数よりも低い各チャンネル共通の同一の受信中間周波数に変更する周波数第3変更手段と、その第1〜第nチャンネルの受信中間周波数信号を中継用放送受信機送出する放送波送信手段とを含むことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の光多重型中継システム。

請求項5

前記中継局は、前記必要周波数抽出手段により抽出された第1〜第nチャンネルの中間周波数信号の一部をそれぞれ分離する信号分離手段と、その分離されたそれぞれの信号レベルを検出する信号レベル検出手段と、その検出した第1〜第nチェンネルの信号レベルをアナログ信号からデジタル信号に変換するA/D変換手段と、その変換した第1〜第nチャンネルのデジタル信号を1つのシリアル信号に変換するパラレル/シリアル信号変換手段と、搬送波を前記シリアル信号を用いて変調デジタル変調信号とするデジタル変調手段と、そのデジタル変調信号と前記光伝送用周波数信号とを合成してレベル合成信号とする第2合成手段とを含み、前記E/O変換手段は前記レベル合成信号を前記受信アンテナごとの光信号に変換した後、前記波長合成手段により波長多重光信号とし、前記復調ユニットは、前記波長多重光信号を前記波長分離手段によって前記受信アンテナごとの光信号に分離した後、前記O/E変換手段によって前記レベル合成信号に変換し、そのレベル合成信号から前記デジタル変調信号を分離して取り出すレベル信号分離手段と、そのデジタル変調信号に基づいて前記第1〜第nチャンネルの中間周波数信号の信号レベルを表示するレベル表示手段とを有することを特徴とする請求項4に記載の光多重型中継システム。

請求項6

前記復調ユニットは、前記複数の中継局から光伝送され入力するN個の前記波長多重光信号の中から任意のM個(ここでN、Mは2以上の整数であってN≧M)の波長多重光信号を選択する放送波選択手段を有することを特徴とする請求項2乃至請求項4のいずれか1項に記載の光多重型中継システム。

請求項7

前記復調ユニットは、前記複数の中継局から光伝送され入力するN個の前記波長多重光信号の中から任意のM個(ここでN、Mは2以上の整数であってN≧M)の波長多重光信号を選択する放送波選択手段を有することを特徴とする請求項5に記載の光多重型中継システム。

請求項8

前記放送波選択手段は、前記レベル表示手段によって表示される前記信号レベルに依存して前記M個の波長多重光信号を選択する手段を有することを特徴とする請求項7に記載の光多重型中継システム。

技術分野

0001

本発明は、移動局から受信した放送波各中継局光信号に変換し、その光信号を光回線を介して復調ユニットに送信する光信号中継システムに関し、特にMIMO技術波長多重光伝送を用いた光多重型中継システム関する。

背景技術

0002

マラソン伝、トライアスロン自転車ロードレース等の長距離競技実況放送では、移動中継車や移動中継バイク撮影機材を搭載したヘリコプターなどの移動局と、競技路の周辺に設置された複数の中継局とを利用し、競技をリアルタイムに放送する生放送が行われる。実況放送では、移動中継車に搭載されたテレビジョンカメラや移動中継バイクに乗車したカメラマンが保持するテレビジョンカメラによって疾走する走者や自転車を撮影し、その映像を放送波として各中継局に送信する。各中継局では、たとえば、各移動中継車や各移動中継バイクから受信した放送波をマイクロ波によるアナログ伝送方式によってテレビ局すなわち放送局に送信する。従来技術としては、各中継局の受信機受信状態判定手段を有し、中継局の受信状態を別回線でテレビ局に伝送する中継システムが特許文献1に記載され、複数の中継局を経由する各電波伝送経路での電波の伝送時間の相違位置検出手段の検出結果に応じて補正される中継システムが特許文献2に記載されている。

0003

マイクロ波によるアナログ伝送方式によって放送波をテレビ局に送信する場合、各中継局からテレビ局に送信する放送波の送信距離が長いと、放送波の信号レベルが低下し、明確な映像がテレビ局に届かず、テレビ局から映像を放送することができない場合がある。また、雷撃や他の電磁波によって不要なノイズが発生し、実況中の映像が乱れる場合がある。そのような事態を回避するため、中継局において受信した放送波を光信号に変換してその光信号を光回線を介してテレビジョン放送室に送信し、テレビジョン放送室は、中継局から送信された光信号を放送波に変換する光伝送方式を用いた光信号中継システムが採用されている。

先行技術

0004

特開2005−51755号公報
特開2008−236244号公報

発明が解決しようとする課題

0005

上記のような中継システムにおいては、通信使用可能な周波数帯域は限られており、映像信号などの品質の向上や移動局の数が増加すると必要な通信容量が増加するため通常の周波数多重方式では限界が生ずる。近年、無線通信の分野では、同じ周波数帯域を使用して通信容量を増やすことができるMIMO(Multiple Input Multiple Output)技術が注目されている。この方式では、送信側では同一の周波数帯の信号を複数の送信アンテナで送信し、受信側で同様に複数の受信アンテナで上記の複数の送信アンテナからの信号を独立に受信し、それらを信号処理することによって送信アンテナに対応した信号を分離して受信できるので、通信容量を増やすことができる。

0006

しかし、本願の目的とする光信号中継システムにおいてこのMIMO技術を利用する場合、中継局でそのMIMO信号の分離の処理を行ってから復調ユニットに送信すると各中継局での回路構成が複雑となり、また、復調ユニットではすべての中継局からの信号が必要とは限らないので各中継局でMIMO信号の分離の処理を行うのは効率的ではない。そこで必要な中継局からの信号のみ選択される復調ユニット以降においてMIMO信号の分離の処理を行うのが望ましく、復調ユニットへは中継局の複数の受信アンテナで受信した受信アンテナごとの信号をそのまま送信することが必要となる。また、MIMO技術を使用する場合でも、MIMO技術を使用しない従来の光信号中継システムの技術や設備を有効に利用できることが望まれる。さらに送受信アンテナの数を増やしてさらに通信容量を増やす場合にも柔軟に対応できることが望ましい。従来の光信号中継システムでは上記の要求を満たすことは難しい。

0007

本発明の目的は、上記課題を解決し、MIMO技術の適用が容易な光伝送方式による光多重型中継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

0008

上記課題を解決するため、第1の観点では、本発明による光多重型中継システムは、実況放送に使用する複数の移動局と、それらの移動局の移動経路の周辺に設置されて各移動局から送信された放送波を受信する複数の中継局と、それらの中継局から送信された信号を受信する復調ユニットとを備え、前記中継局は前記移動局から受信した放送波に対して信号処理を行った後、それを光信号に変換し、その光信号を光回線を介して前記復調ユニットに送信する光信号中継システムにおいて、前記移動局は同一の周波数帯の信号を送信するための複数の送信アンテナを有し、前記中継局は前記複数の送信アンテナからの信号を受信するための複数の受信アンテナを有することにより前記移動局と前記中継局間はMIMO(Multiple Input Multiple Output)技術を用いて信号伝送を行い、前記中継局は、前記放送波を前記信号処理を行った後、前記受信アンテナごとに異なる波長を有する光信号に変換するE/O変換手段と、それらの光信号を合波して波長多重光信号とする波長合成手段とを有し、その波長多重光信号を前記復調ユニットに送信することを特徴とする。

0009

上記のように、移動局と中継局はMIMO技術を用いるためにそれぞれ複数の送信または受信アンテナを有し、中継局では各受信アンテナで受信した放送波はそれぞれ従来の光信号中継システムと同様な信号処理を行った後、それらの受信アンテナごとに対応した互いに異なる波長の光信号に変換する。それらの光信号は合波して波長多重光信号として復調ユニットに送信する。これにより、復調ユニットでは必要な中継局からの波長多重光信号のみを選択し、その波長多重光信号を分波することによりその中継局での受信アンテナごとの光信号として取り出すことができ、復調ユニット以降においてMIMO信号の分離の処理を行うことができる。アンテナごとの複数の放送波が信号処理されることと、それらが異なる波長の光信号に変換されたのち合波されることを除けば、中継局における信号処理は従来の光信号中継システムの信号処理と同様であるので、従来の技術や設備を有効に利用でき、さらに送受信アンテナの数を増やして通信容量を増やす場合には信号処理回路の数と光信号の波長の数を増加することで柔軟に対応できる。なお、本発明において、放送波とは放送電波信号またはその放送電波信号をアンテナで受信して得られる電気信号を指すものとする。

0010

第2の観点では、本発明は、前記第1の観点の光多重型中継システムにおいて、前記放送波は周波数多重された第1〜第nチャンネル(ここでnは2以上の整数)の信号を有し、前記信号処理は、前記移動局から送信された放送波を第1〜第nの伝送路分配する第1分配手段と、前記第1〜第nの伝送路をそれぞれ前記第1〜第nチャンネルの信号に対応させ、前記放送波を各伝送路に対応するチャンネルごとに前記放送波の周波数よりも低い各チャンネル共通の同一の中間周波数に変更する周波数第1変更手段と、前記第1〜第nチャンネルの各中間周波数信号から不要な周波数成分を減衰させて必要な周波数成分を抽出する必要周波数抽出手段と、その抽出された第1〜第nチャンネルの中間周波数信号のレベルを一定にするレベル調整手段と、そのレベル調整された第1〜第nチャンネルの中間周波数信号を前記放送波と同一の周波数の光伝送用周波数に変更する周波数第2変更手段と、その光伝送用周波数に変更した第1〜第nチャンネルの光伝送用周波数信号を合成する第1合成手段とを有することを特徴とする。

0011

光伝送方式を採用した光信号中継システムであっても、移動中継車や移動中継バイクを利用して走者や自転車を撮影するときに、中継車や中継バイクと各中継局との離間距離によって放送電波のレベルすなわち電界強度が変わるとともに、放送波に不要な周波数の各種の妨害波進入し、受信した放送波に歪みが発生する場合がある。放送波に歪みが発生すると、映像の画質が低下して競技の実況放送において明確な映像を放送することができない。

0012

放送波のように周波数が高い状態で妨害波等の不要な周波数成分を除去しつつ必要な周波数成分のみを抽出することは困難であるが、本観点の発明のように、各中継局が受信した第1〜第nチャンネルの放送波の周波数をそれよりも低い中間周波数に変更した後、その第1〜第nチャンネルの中間周波数信号から妨害波等の不要な周波数成分を除去して必要な中間周波数成分のみを抽出する場合、周波数が高い状態で不要な周波数を除去しつつ必要な周波数のみを抽出する場合と比較して、不要な周波数成分を確実に除去することができるとともに、必要な中間周波数成分のみを確実に抽出することができる。これにより妨害波等の不要な周波数成分を確実に除去することができるので、放送波のDU比(Desired to Undesired Signal Raitio)を大きくすることができるとともに、実況放送中に復調ユニットで受信する信号の歪みの発生を防ぐことができ、放送局において明瞭な映像を放送することができる。また、第1〜第nチャンネルの中間周波数信号のレベルを一定にすることにより、各チャンネルごとのレベルのバラツキがない信号を復調ユニットに送信することができる。光信号は雷撃や他の電磁波の影響を受けることはなく、伝送中における光信号の劣化は少ないので、各中継局が受信した放送波と略同一のレベルの画質等を有する高品質の信号を復調ユニットに送信することができる。また、各チャンネル共通の同一の中間周波数とすることにより、フィルタなどの電気部品を各チャンネルで共通化することができ、装置の製造コストの低減が可能となる。
なお、本発明において、放送波の周波数帯の一例としては、1.2〜2.37GHzの範囲、放送波の周波数を変換する各チャンネル共通の同一の中間周波数の例としては10〜200MHzの範囲がある。

0013

第3の観点では、本発明は、前記第2の観点の光多重型中継システムにおいて、前記中継局は、受信可能な周波数帯域が異なる複数の受信アンテナ群(ここでMIMO技術に必要な同一の受信可能な周波数帯域を有する複数の受信アンテナを1つの群とする)と、それぞれの周波数帯域に対応した複数の受信回路と、それらの受信回路と前記信号処理を行うための電気回路との間を切り替え信号切替器とを有することを特徴とする。
光信号中継システムにおいては、中継対象となるスポーツイベント等によって放送波に使用する周波数帯域が異なる場合がある。本観点の発明では、各中継局に予めそれらの複数の周波数帯域に対応した受信回路と、それらの受信回路と信号処理回路とを切替える信号切替器とを備えておくことによって、同じ中継局を使用して多様なスポーツイベント等にも対応可能となる。なお、複数の周波数帯域の一例としては1.2GHz帯と2.3GHz帯がある。また、信号処理回路において、上記の信号切替器と同期して高周波信号に含まれる余分な高調波やノイズ等を除去するためのフィルタを切替える切替器などを備えてもよい。

0014

第4の観点では、本発明は、前記第2または第3の観点の光多重型中継システムにおいて、前記復調ユニットは、前記中継局から光伝送された前記波長多重光信号を前記受信アンテナごとの光信号に分離する波長分離手段と、その分離された光信号を電気信号に変換し受信放送波とするO/E変換手段と、その受信放送波を第1〜第nの伝送路に分配する第2分配手段と、前記第1〜第nの伝送路をそれぞれ前記第1〜第nチャンネルの信号に対応させ、前記受信放送波を各伝送路に対応するチャンネルごとに前記受信放送波の周波数よりも低い各チャンネル共通の同一の受信中間周波数に変更する周波数第3変更手段と、その第1〜第nチャンネルの受信中間周波数信号を中継用放送受信機送出する放送波送信手段とを含むことを特徴とする。

0015

本観点の発明においては、復調ユニットが各中継局から送信された波長多重光信号を受信アンテナごとの光信号に分離してO/E変換することにより中継局で受信した放送波と同じ信号成分をもつ受信放送波に変換し、その後、各チャンネルごとに分離した第1〜第nチャンネルの信号を各チャンネル共通の同一の受信中間周波数信号に変換する。この信号は、各中継局において妨害波等の不要な周波数成分が除去されており、その信号を中継用の放送受信機、一般的にはFPU(Field Pickup Unit)受信機に入力するので、放送においてはDU比の影響が少なく良好な画質の映像を放送することができ、視聴者に明確かつ見易い映像を提供することができる。また、上記信号は各中継局において各チャンネルにおいて一定レベルにされているので、一定のレベルにある信号をFPU受信機に入力することができ、視聴者に一定レベルの映像を提供することができる。

0016

第5の観点では、本発明は、前記第4の観点の光多重型中継システムにおいて、前記中継局は、前記必要周波数抽出手段により抽出された第1〜第nチャンネルの中間周波数信号の一部をそれぞれ分離する信号分離手段と、その分離されたそれぞれの信号レベルを検出する信号レベル検出手段と、その検出した第1〜第nチェンネルの信号レベルをアナログ信号からデジタル信号に変換するA/D変換手段と、その変換した第1〜第nチャンネルのデジタル信号を1つのシリアル信号に変換するパラレル/シリアル信号変換手段と、搬送波を前記シリアル信号を用いて変調デジタル変調信号とするデジタル変調手段と、そのデジタル変調信号と前記光伝送用周波数信号とを合成してレベル合成信号とする第2合成手段とを含み、前記E/O変換手段は前記レベル合成信号を前記受信アンテナごとの光信号に変換した後、前記波長合成手段により波長多重光信号とし、前記復調ユニットは、前記波長多重光信号を前記波長分離手段によって前記受信アンテナごとの光信号に分離した後、前記O/E変換手段によって前記レベル合成信号に変換し、そのレベル合成信号から前記デジタル変調信号を分離して取り出すレベル信号分離手段と、そのデジタル変調信号に基づいて前記第1〜第nチャンネルの中間周波数信号の信号レベルを表示するレベル表示手段とを有することを特徴とする。

0017

本観点の発明においては、各中継局で受信した放送波の各チャンネルごとの受信信号レベルを各チャンネルごとの信号に分離された中間周波数信号から取り出し、その信号レベルをデジタル信号に変換し、さらにシリアル変換して搬送波に乗せ、各チャンネルの信号からなる光伝送用周波数信号と重畳して復調ユニットに送信し、復調ユニットでは信号レベル情報を含む信号を分離して取り出して各チャンネルの受信信号レベルを表示するものである。
実況放送においては移動局と各中継局との離間距離によって放送波のレベルが変わるが、本観点の発明においてはそれらの放送波のレベルを表示することで、各中継局で受信した各移動局からの各チャンネルごとの放送波のレベルを知ることができ、良好なレベルの放送波を選択してその放送波をFPU受信機に入力することができる。これにより、放送中継において良好かつ明瞭な画質の映像を放送することができる。

0018

第6の観点では、本発明は、前記第2乃至第4の観点の光多重型中継システムにおいて、前記復調ユニットは、前記複数の中継局から光伝送され入力するN個の前記波長多重光信号の中から任意のM個(ここでN、Mは2以上の整数であってN≧M)の波長多重光信号を選択する放送波選択手段を有することを特徴とする。このように復調ユニットが各中継局から送られた複数(N個)の波長多重光信号の中から任意のM個の波長多重光信号を選択する機能を有することにより、各中継局から送信されたすべての信号を復調するのではなく、良好な画質等を有する高品質な信号のみを選択して復調することができ、すべての信号を復調しその後信号を選択する場合に比べて、より効率的に復調ユニットを構成し、運用できる。

0019

第7の観点では、本発明は、前記第第5の観点の光多重型中継システムにおいて、前記復調ユニットは、前記複数の中継局から光伝送され入力するN個の前記波長多重光信号の中から任意のM個(ここでN、Mは2以上の整数であってN≧M)の波長多重光信号を選択する放送波選択手段を有することを特徴とする。本観点の発明も復調ユニットは各中継局から送られた複数(N個)の波長多重光信号の中から任意のM個の波長多重光信号を選択する機能を有し、さらに復調ユニットは信号レベル情報を含む信号を分離して取り出して各チャンネルの受信信号レベルを表示する手段を有している。これにより、復調ユニットを操作する操作者は表示された受信信号レベルを見て中継局からの信号を選択することができる。

0020

第8の観点では、本発明は、前記第7の観点の光多重型中継システムにおいて、前記放送波選択手段は、前記レベル表示手段によって表示される前記信号レベルに依存して前記M個の波長多重光信号を選択する手段を有することを特徴とする。これにより、例えば、復調ユニットに異なる複数の中継局から同じ移動局からの受信信号が送られた場合、それらの信号レベルの比較手段を設けて、受信信号レベルの最も大きい中継局からの信号を自動的に選択するように設定することができる。

発明の効果

0021

上記のように、本発明により、MIMO技術の適用が容易な光伝送方式による光多重型中継システムが得られる。

図面の簡単な説明

0022

実施例1に係る光多重型中継システムのブロック構成図。
実施例1の光多重型中継システムの具体的な配置構成の一例を示す概略構成図。
移動中継車と中継局、復調ユニットとの間の放送波および受信信号の伝送の一例を示す図。
陸上競技場内に施設されたテレビジョン放送室のモニタールームの一例を模式的に示す図。
実施例2に係る光多重型中継システムに使用される中継局の信号処理回路のブロック構成図。
実施例3に係る光多重型中継システムに使用される中継局のブロック構成図。
実施例4に係る光多重型中継システムに使用される復調ユニットのブロック構成図。
実施例5に係る光多重型中継システムに使用される中継局の信号処理回路のブロック構成図。
実施例5に係る光多重型中継システムに使用される復調ユニットのブロック構成図。
実施例6に係る光多重型中継システムに使用される復調ユニットのブロック構成図。
実施例6に使用する光スイッチの構成の一例を示すブロック構成図。

0023

以下、図面を参照して本発明の光多重型中継システムを実施例により詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一符号を付し、その重複した説明を省略する。

0024

図1は実施例1に係る光多重型中継システムのブロック構成図である。本実施例の光多重型中継システム10は、実況放送に使用する複数の移動局11と、それらの移動局の移動経路の周辺に設置されて各移動局から送信された放送波を受信する複数の中継局13と、それらの中継局13から送信された信号を受信する復調ユニット14とを備えている。移動局11はそれぞれ同一の周波数帯の信号を送信するための2つの送信アンテナ5a、5bを有し、中継局13は各移動局の送信アンテナ5a、5bからの信号を受信するための2つの受信アンテナ6a、6bを有することにより移動局11と中継局13間はMIMO(Multiple Input Multiple Output)技術を用いて信号伝送を行う。中継局13はそれぞれの移動局からの放送波を受信アンテナ5a、5bにそれぞれ対応した受信回路7a、7bにより受信し、それぞれ信号処理回路8a、8bにより信号処理を行った後、それらをそれぞれE/O変換手段であるE/O変換装置9a、9bにより受信アンテナ5a、5bごとに異なる波長を有する光信号に変換し、それらの光信号を波長合成手段である合波器60により合波して波長多重光信号とする。その波長多重光信号を光ファイバケーブからなる光回線19により復調ユニット14に送信する。

0025

ここで、MIMO技術に使用する各移動局の送信アンテナの数、各中継局の受信アンテナの数はより多くの通信容量を得るために3個以上であってもよい。また、移動局や中継局の数も中継放送の目的に応じて任意に設定することができる。各中継局の信号処理回路8a、8bにおける信号処理の内容は、不要な信号やノイズの除去、受信した信号レベルの調整、信号の周波数変換など、目的に応じて様々な信号処理を行ってもよい。また、受信アンテナ5a、5bに接続される受信回路7a、7bは増幅器などである。
本実施例においては、中継局13でMIMO信号の分離の処理を行うのではなく、復調ユニット14へ中継局13の受信アンテナ6a、6bで受信した受信アンテナごとの信号をそれぞれ信号処理を行った後、異なる波長の光信号にして送信する。すなわち、MIMO信号の空間的な分離情報を含んだ受信アンテナごとの信号をそのまま送信し、復調ユニット以降においてMIMO信号の分離の処理を行う。

0026

図2は本実施例の光多重型中継システムの具体的な配置構成の一例を示す概略構成図である。本実施例の光多重型中継システム10は、マラソンや駅伝等の上競技の長距離種目、トライアスロン等の耐久レース、自転車レースや公道バイクレース等のロードレースの実況放送においてそれらの各競技をリアルタイムに放送する生放送に利用される。図2は、マラソン競技の実況放送を例として配置構成の一例を示している。図2において、実況放送に移動局として使用するテレビジョン放送用複数台の移動中継車11A,11Bと、移動局の移動経路であるマラソンコース12の周辺に設置された複数の中継局13と、陸上競技場15内に施設された復調ユニット14とから構成されている。図2においては光回線は省略している。図3は移動中継車と中継局、復調ユニットとの間の放送波および受信信号の伝送の一例を示す図である。復調ユニット14は、陸上競技場15内のテレビジョン放送室に設置されている。テレビジョン放送室には、モニタールームが設けられている。図4は、陸上競技場内に施設されたテレビジョン放送室のモニタールームの一例を模式的に示す図である。

0027

図2では、2台の移動中継車11A,11Bを図示しているが、移動中継車11A,11Bの他に、カメラマンを乗せた複数台の移動中継バイクや撮影機材を搭載したヘリコプター、撮影機材を搭載したモーターボートを移動局とすることもできる。また、移動中継車の台数を2台に制限するものではなく、3台以上の移動中継車を利用することもできる。また、中継局13の数も図示した数に制限されるものではない。

0028

移動中継車11A,11Bには、車体後部にテレビジョンカメラや集音マイクが設置されているとともに、実況席が作られている。移動中継車11A,11Bは、陸上競技場のマラソンゲートを通過したマラソンランナー18がマラソンコース12に出ると、そのランナー18の前方に位置して、疾走するランナー18とともにマラソンコース12を走行しつつ、テレビジョンカメラによってレース中のランナー18を撮影するとともに集音マイクによって音声を集める。移動中継車11A,11Bは、テレビジョンカメラによって撮影した映像や音声を無線電波である放送波として中継局13に送信する。このとき、移動中継車11A,11Bからは2つの送信アンテナ5a、5bにより同じ周波数帯の独立した信号が各中継局13に送信される。各中継局13では2つの受信アンテナ6a、6bによって受信された放送波が、上述のように独立に信号処理される。放送波としては、例えば、1.2〜2.37GHzの周波数帯域の電波が使用される。

0029

中継局13は、マラソンレースの少なくとも前日までにマラソンコース12の周辺に設置される。中継局13は、移動中継車11A,11Bから送信された放送波を受信し、受信した放送波を受信アンテナごとに信号処理し、それぞれ異なる波長で光信号に変換し、それらの光信号を合波して波長多重光信号として復調ユニット14に送信する。中継局13から復調ユニット14への波長多重光信号の送信は、光回線19を利用して行われる。復調ユニット14は、各中継局13から送信された波長多重光信号を波長分離して各中継局での受信アンテナごとの光信号に戻し、その後、電気信号への変換、信号処理などを行い、FPU受信機(図示せず)に送信する。

0030

図4において、テレビジョン放送室16のモニタールーム17には、複数台のモニター20a〜20pと複数のレベルゲージ21a〜21pなどが設置されている。テレビジョン放送室16の各スタッフは、それらのモニター20a〜20pやそれらのレベルゲージ21a〜21pを確認しつつ、信号切替器や光スイッチなどを利用して放送チャンネルの切替を行う。

0031

図5は実施例2に係る光多重型中継システムに使用される中継局の信号処理回路のブロック構成図である。図5における信号処理回路70は、図1における信号処理回路8aまたは8bの部分の構成を示している。本実施例の光多重型中継システムの全体の基本的な構成は実施例1と同様である。また、本実施例の光多重型中継システムにおいては、放送波は周波数多重された第1〜第4チャンネルからなる4チャンネルの信号を有している。第1〜第4チャンネルの放送波の中心周波数の一例は、第1チャンネルが1241MHz、第2チャンネルが1252MHz、第3チャンネルが1259MHz、第4チャンネルが1270MHzである。図5に示すように、本実施例の光多重型中継システムの信号処理回路70は、分配器23と、第1〜第4チャンネルにそれぞれ対応した、4つのダウンコンバータ24と、4つのバンドパスフィルタ25と、4つのAGC装置26と、4つのアップコンバータ27とを有し、さらに合成器28を有している。合波器28からの出力はE/O変換装置9aまたは9bに入力される。

0032

本実施例における信号処理では、先ず、移動局11から送信され受信アンテナ6a、受信回路7aまたは受信アンテナ6b、受信回路7bで受信した放送波信号を第1分配手段である分配器23により4つの伝送路30a、30b、30c、30dに分配する。これらの伝送路としては同軸ケーブルを用いることができる。次に、伝送路30a〜30dをそれぞれ第1〜第4チャンネルの信号に対応させ、放送波信号を周波数第1変更手段である4つのダウンコンバータ24により各伝送路に対応するチャンネルごとにその信号周波数を放送波の周波数よりも低い各チャンネル共通の同一の中間周波数に変更する。この場合の中間周波数としては、10〜200MHzの間のいずれかの周波数が望ましい。例えばこの中間周波数として150MHzを選択することができる。

0033

次に、必要周波数抽出手段としてバンドパスフィルタ25を用い、第1〜第4チャンネルの各中間周波数信号から不要な周波数成分を減衰させて必要な周波数成分を抽出する。この場合の不要な周波数成分の減衰量としては、40〜80dBが望ましい。これらのバンドパスフィルタとしては小型、低コストで優れた減衰特性を有するSAW弾性表面波)フィルタを用いることができる。本実施例においては各チャンネルの中間周波数は共通の同一の周波数であるので、バンドパスフィルタ25として4つとも同一特性SAWフィルタを用いることができ、さらに装置のコストを低減することができる。このように、不要な周波数のレベルを40〜80dBの範囲で減衰させることにより、中間周波数信号から不要な周波数成分を確実に除去することができ、必要な中間周波数信号のみを抽出することができる。

0034

次にレベル調整手段としてオートゲインコントロール機能を有するAGC装置26を用い、抽出された第1〜第4チャンネルの中間周波数信号のレベルを一定にする。すなわち、各チャンネルの中間周波数信号の強度が設定レベルより小さい場合は増幅し、設定レベルより大きい場合は減衰させる。さらに、周波数第2変更手段としてアップコンバータ27により、レベル調整された第1〜第4チャンネルの中間周波数信号を各チャンネルごとに放送波と同一の周波数の光伝送用周波数に変更する。放送波の周波数が前述の具体例の場合には、光伝送用周波数は、第1チャンネルが1241MHz、第2チャンネルが1252MHz、第3チャンネルが1259MHz、第4チャンネルが1270MHzである。次に、第1合成手段として合成器28により光伝送用周波数に変更した第1〜第4チャンネルの光伝送用周波数信号を合成する。この合成された信号がE/O変換機9aまたは9bに送られて光信号に変換される。

0035

以上のように、本実施例の光多重型中継システムでは中間周波数信号から不要な周波数成分を確実に除去することができるので放送波のDU比を大きくすることができるとともに、実況放送中に復調ユニットで受信する信号の歪みの発生を防ぐことができ、放送局において明瞭な映像を放送することができる。また、各チャンネルの中間周波数信号のレベルを一定にすることにより、各チャンネルごとのレベルのバラツキがない信号を復調ユニットに送信することができる。

0036

なお、本実施例では、中継局で受信する放送波のチャンネル数は4であるが、チャンネル数はそれより多くてもよい。この場合、分配器23の代わりにチャンネル数と同じ数の伝送路に分配する分配器を使用し、各伝送路にそれぞれダウンコンバータ、バンドパスフィルタ、AGC装置、アップコンバータを配置する。例えば、放送波が第1〜第8チャンネルからなる場合、分配器により8つの伝送路に受信信号を分配し、8つのダウンコンバータ、8つのバンドパスフィルタ、8つのAGC装置、8つのアップコンバータが設置される。

0037

図6は実施例3に係る光多重型中継システムに使用される中継局のブロック構成図である。図6に示すように、本実施例の中継局61は、受信可能な周波数帯域が異なる2つの受信アンテナ群62、63を備えている。受信アンテナ群62は周波数1.2GHz帯の放送波を受信するアンテナ群であり、受信アンテナ62aと62bにより構成される。受信アンテナ群63は周波数2.3GHz帯の放送波を受信するアンテナ群であり、受信アンテナ63aと63bにより構成される。ここで、受信アンテナ62aと62bおよび受信アンテナ63aと63bはそれぞれMIMO技術に必要な同一の受信可能な周波数帯域を有する2つの受信アンテナである。また、周波数1.2GHz帯の放送波に対応した受信回路64と周波数2.3GHz帯の放送波に対応した受信回路65とを備え、それらの受信回路と信号処理を行うための信号処理回路66との間を切り替える信号切替器67a、67bとを備えている。

0038

上記以外の部分において、本実施例の光多重型中継システムの全体の基本的な構成は実施例2と同様である。但し、本実施例の光多重型中継システムにおいては、1.2GHz帯において周波数多重された第1、第2チャンネルからなる2チャンネルの信号と2.3GHz帯において周波数多重された第3、第4チャンネルからなる2チャンネルの信号を有する放送波を用いる。第1〜第4チャンネルの放送波の中心周波数の一例は、第1チャンネルが1252MHz、第2チャンネルが1270MHz、第3チャンネルが2341MHz、第4チャンネルが2359MHzである。本実施例の光多重型中継システムにおいては、中継放送の目的に応じて、第1および第2チャンネルの信号を受信して中継するか、または第3および第4チャンネルの信号を受信して中継するかを選択し、信号切替器67a、67bにより処理すべきチャンネルの信号を信号処理回路66に接続する。なお、信号切替器67a、67bは同期して動作する。

0039

図6に示すように、本実施例の光多重型中継システムの信号処理回路66は、実施例2の信号処理回路70と同様な機能を有し、分配器23と、第1〜第4チャンネルにそれぞれ対応した、4つのダウンコンバータ24と、4つのバンドパスフィルタ25と、4つのAGC装置26と、4つのアップコンバータ27とを有し、さらに合成器28を有している。合波器28からの出力はE/O変換装置29に入力される。これにより、中間周波数信号から不要な周波数成分を確実に除去することにより放送波のDU比を大きくし、実況放送中に復調ユニットで受信する信号の歪みの発生を防ぐことができ、また、各チャンネルの中間周波数信号のレベルを一定にすることにより、各チャンネルごとのレベルのバラツキがない信号を復調ユニットに送信することができることなど、実施例2と同様な利点を有する。

0040

なお、信号処理回路において、高周波信号に含まれる余分な高調波やノイズ等を除去するためのフィルタなどの使用する周波数帯域に応じた特性を有する部品を備える場合、信号切替器67a、67bと同期して、1.2GHz帯用部品と2.3GHz用部品とを切替える切替器などを備えてもよい。

0041

図7は実施例4に係る光多重型中継システムに使用される復調ユニットのブロック構成図である。図7に示すように、本実施例の復調ユニット80は、各中継局13から光回線19を通して光伝送された波長多重光信号を受信アンテナごとの光信号に分離する波長分離手段である分波器81と、その分離された各々の光信号を電気信号に変換し受信放送波とするO/E変換手段であるO/E変換装置32と、その各々の受信放送波を4つの伝送路82a〜82dに分配する第2分配手段である分配器33と、4つの伝送路82a〜82dをそれぞれ第1〜第4チャンネルの信号に対応させ、受信放送波を各伝送路に対応するチャンネルごとに受信放送波の周波数よりも低い各チャンネル共通の同一の受信中間周波数に変更する周波数第3変更手段である4つのダウンコンバータ34と、その第1〜第4チャンネルの受信中間周波数信号をFPU受信機100に送信する放送波送信手段83とを備えている。上記以外の部分において、本実施例の光多重型中継システムの全体の基本的な構成は実施例2と同様である。但し、各中継局から2系統の受信アンテナの信号が2波長多重されて入力する場合の例を示している。ここで、放送波送信手段83は信号伝送路である同軸ケーブルなどである。また、復調ユニット80には、MIMO信号を分離し、移動局から送信アンテナごとに送信された信号に戻すための電気回路を含んでもよい。

0042

図8は実施例5に係る光多重型中継システムに使用される中継局の信号処理回路のブロック構成図であり、図9は復調ユニットのブロック構成図である。なお、図8は省略のため1つの受信アンテナから受信された信号に関する回路のみ示しているが、実際には受信アンテナごとに対応する同様な回路を有している。図9も省略のため1つの受信アンテナから受信された信号に関する回路のみ詳細に示している。本実施例において、図8に示すように、中継局の信号処理回路71は、必要周波数抽出手段である4つのバンドパスフィルタ25により抽出された第1〜第4チャンネルの中間周波数信号の一部をそれぞれ分離する信号分離手段である4つのカプラ39と、その分離されたそれぞれの信号の出力値を入力して対数関数に変更する4つのログアンプ40と、それらの対数関数に変換された信号の信号レベルを検出する信号レベル検出手段を有するマイクロコンピュータ41とを備えている。

0043

マイクロコンピュータ41はその検出した第1〜第4チェンネルの信号レベルをアナログ信号からデジタル信号に変換するA/D変換手段として4つのA/D変換装置42を有し、それらの変換された第1〜第4チャンネルのデジタル信号は、マイクロコンピュータ41内にあるパラレル/シリアル信号変換手段であるパラレル/シリアル変換装置50に伝送され、1つのシリアル信号に変換される。そのシリアル信号はデジタル変調手段であるスイッチング回路44に伝送され、オシレータ43によって発生された搬送波がそのシリアル信号により変調され、デジタル変調信号となる。そのデジタル変調信号は第2合成手段である合成器45に伝送され、そのデジタル変調信号と第1〜第4チャンネルの光伝送用周波数信号とを合成してレベル合成信号とする。そのレベル合成信号はE/O変換装置29に伝送され、E/O変換装置29はレベル合成信号を受信アンテナごとの光信号に変換する。それらの光信号は波長合成手段である合波器60により波長多重光信号となる。

0044

図9に示すように、復調ユニット85において、波長多重光信号を波長分離手段である分波器81によって受信アンテナごとの光信号に分離した後、O/E変換装置32によってレベル合成信号に変換する。そのレベル合成信号からデジタル変調信号を分離して取り出すレベル信号分離手段として分配器86を備える。分離されたデジタル変調信号は復調器89により元のシリアル信号に復調され、マイクロコンピュータ52に入力する。マイクロコンピュータ52内において、シリアルパラレル変換装置53によって第1〜第4チャンネルのデジタル信号に変換された後、4つのD/A変換装置54により、第1〜第4チェンネルの中間周波数信号の信号レベルに対応するアナログ信号に変換する。それらのアナログ信号はレベル表示手段である4つのレベルゲージ21にそれぞれ入力され、それぞれの信号レベルが表示される。これらのレベルゲージは、例えば図4に示したようにモニタールーム17に置かれる。

0045

分配器86によってもう一方に分配された第1〜第4チャンネルの光伝送用周波数信号は実施例4と同様に処理され、受信中間周波数信号はFPU受信機100に入力される。
なお、上記以外の部分において、本実施例の光多重型中継システムの全体の基本的な構成は実施例4と同様である。

0046

図10は実施例6に係る光多重型中継システムに使用される復調ユニットのブロック構成図である。本実施例の復調ユニット90においては、図10に示すように、複数の中継局13から光伝送され入力するN個の波長多重光信号の中から任意のM個(ここでN、Mは2以上の整数であってN≧M)の波長多重光信号を選択する放送波選択手段として光スイッチ31を有している。光スイッチ31からの出力信号のみが分波器81に入力される。すなわち、本実施例においては、復調ユニット90に入力される複数の中継局からの波長多重光信号の中から必要な信号のみを選択して分波およびO/E変換し、復調を行うことができる。O/E変換後の信号処理は実施例4または実施例5と同様である。

0047

図11は本実施例に使用する光スイッチの構成の一例を示すブロック構成図である。光スイッチ31は、8個の光増幅器35、8個の1×4分配器36、4個の8×1光スイッチ37により構成される。入力光はそれぞれ光増幅器35で増幅され、分配器36で4つに分配された後、8×1光スイッチ37のいずれかにより選択されて出力側に接続される。したがって、入力される最大8個の波長多重光信号に対して4つの波長多重光信号を出力することができ、所定の放送波を選択することができる。

0048

本実施例の光多重型中継システムにおいては、例えば、図4におけるテレビジョン放送室16の各スタッフは、モニタールーム17の各モニター20a〜20pを視認しつつ、光スイッチ31によってチャンネルを切り替え、所定の放送波を選択することができる。モニター20a〜20pを確認しつつ、光スイッチ31を利用して放送チャンネルの切替を行うことで、良好な画質を有するとともに明確な映像を選択することができ、選択した映像を各受信者に提供することができる。

0049

また、実施例5のように中間周波数信号の信号レベルを表示するレベル表示手段としてレベルゲージ21を有する場合、テレビジョン放送室16の各スタッフは、モニタールーム17の各レベルゲージ21a〜21pを視認しつつ、光スイッチ31によってチャンネルを切り替えることができる。例えば、最小のチャンネル数から最大のチャンネル数までの信号を出力し、各信号、各チャンネルに対応する信号レベルを確認し、それらの信号レベルが良好なものを光スイッチ31を利用して選択し、放送チャンネルの切替を行うことで、良好なレベルを有する映像を選択することができ、選択した良好な映像を各受信者に提供することができる。

0050

また、レベル表示手段によって表示される信号レベルに依存して、自動的に良好な信号レベルを有する波長多重光信号を選択し出力するように光スイッチを制御する手段を設けてもよい。

実施例

0051

なお、各実施例において、それぞれの信号の伝送路にそれぞれの信号の周波数成分のみを通過させるバンドパスフィルタを挿入してもよい。

0052

5a、5b送信アンテナ
6a、6b、62a、62b、63a、63b受信アンテナ
7a、7b、64、65受信回路
8a、8b、66、70、71信号処理回路
9a、9b、29 E/O変換装置
10光多重型中継システム
11移動局
11A,11B移動中継車
12マラソンコース
13、61中継局
14、80、85、90復調ユニット
15陸上競技場
16テレビジョン放送室
17モニタールーム
18マラソンランナー
19光回線
20a〜20p モニター
21、21a〜21pレベルゲージ
23、33、86分配器
24、34ダウンコンバータ
25バンドパスフィルタ
26 AGC装置
27アップコンバータ
28、45合成器
30a〜30d、82a〜82d伝送路
31 光スイッチ
32 O/E変換装置
35光増幅器
36 1×4分配器
37 8×1光スイッチ
39カプラ
40ログ・アンプ
41、52マイクロコンピュータ
42 A/D変換装置
43オシレータ
44スイッチング回路
54 D/A変換装置
50パラレル/シリアル変換装置
53シリアル/パラレル変換装置
60合波器
62、63受信アンテナ群
67a、67b信号切替器
81分波器
83放送波送信手段
89復調器
100 FPU受信機

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