JP2006254495A

JP2006254495A - ディジタル信号の地上伝送方法

Info

Publication number: JP2006254495A
Application number: JP2006129623A
Authority: JP
Inventors: Gert Siegle; ズィークレゲルト
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1995-10-16
Filing date: 2006-05-08
Publication date: 2006-09-21
Also published as: WO1997015121A2; JPH10511256A; ES2145515T3; RU2173506C2; US6366309B1; CN1166257A; DE19538302A1; PL181873B1; CN1134981C; JP3850882B2; CZ181397A3; WO1997015121A3; DE59604958D1; HK1005114A1; CZ288840B6; EP0797892A1; DE19538302C2; PL320737A1; ATE191823T1; EP0797892B1

Abstract

【課題】すでに割り当てられているチャネルのアナログ信号と混変調や相互変調を起こすこともなく、利用されていない禁止チャネルにディジタル信号を割り当てる。
【解決手段】符号化によりデータ量の低減された少なくとも１つのディジタル信号が、ＯＦＤＭ方式に従って変調され、アナログ送信号伝送用の占有されているまたは占有されていないチャネルと隣接する少なくとも１つのチャネルの周波数位置へ移され、その周波数位置で放送される。少なくとも１つのディジタル信号のスペクトルにおけるダイナミックレンジおよび振幅が、アナログテレビジョン放送信号のスペクトルにおける画像搬送波のダイナミックレンジないし振幅よりも著しく小さい所定の値をそれぞれ下回るようにする必要があり、このことによって他のディジタル信号または別のチャネルのアナログ信号との混変調や相互変調がほとんど発生しなくなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、少なくとも１つのディジタル信号たとえばディジタルラジオ放送信号および／またはディジタルテレビジョン放送信号の地上伝送方法に関する。

テレビジョン信号の地上での信号分布によれば、地形の状態および殊に送信装置と受信装置との距離が様々であることにより、受信場所においてきわめて大きな電界強度の差が存在する可能性がある。受信装置入力段の選択性や直線性は常に制限されてしまっていることから、理論上可能なすべてのテレビジョンチャネルが占有されている場合、殊に隣り合う各テレビジョンチャネルにそれぞれアナログ変調テレビジョン番組が割り当てられている場合、有効チャネルと隣接チャネルとのレベル差があまりにも大きいことにより、ならびに混変調ないし相互変調により、障害の生じるおそれがある。これらの障害は、隣接チャネルの割り当てを避けることで抑えようと試みられている。このようにして使用不可能にされている隣接チャネルはしばしば禁止チャネルと呼ばれる。そしてこのことにより、平面的な供給およびその結果としてある特定の地域に関して種々の送信局がオーバラップすることに起因して、とうていすべての可能なテレビジョンチャネルを割り当てることなどできないことになる。しかも、結果として生じる周波数不足の問題は、同じ番組を放送する２つの送信局のためにオーバラップ領域ではそれぞれ異なる周波数を設定しなければならないことでいちだんと強められる。このように周波数を設定する理由は、そのようにしなければ一般に、伝播時間差によるゴースト画像のような同一チャネル障害や、干渉による消滅ゾーンが生じるからである。

本発明の課題は、このような従来技術の欠点を解消し、利用されていない禁止チャネルにディジタル信号殊にディジタルラジオ放送信号および／またはテレビジョン放送信号を割り当てることができるようにし、このことを他のディジタル信号およびすでに割り当てられているチャネルのアナログ信号と混変調や相互変調を特に起こすこともなく行えるようにすることである。

本発明によればこの課題は、アナログテレビジョン放送信号伝送のために占有されているまたは占有されていない少なくとも１つのチャネルと隣り合う少なくとも１つのチャネルを介して、少なくとも１つのディジタル信号を伝送し、該少なくとも１つのディジタル信号のスペクトルにおけるダイナミックレンジを、アナログテレビジョン放送信号のスペクトルにおけるダイナミックレンジよりも著しく小さい所定の値よりも低くし、および／または、該少なくとも１つのディジタル信号のスペクトル（４１）における振幅を、アナログテレビジョン放送信号の画像搬送波の振幅よりも著しく小さい所定値よりも低くすることにより解決される。。

本発明による方法の有する利点とは、利用されていない禁止チャネルにディジタル信号殊にディジタルラジオ放送信号および／またはテレビジョン放送信号を割り当てることができ、このことは他のディジタル信号およびすでに割り当てられているチャネルのアナログ信号と混変調や相互変調を特に起こすこともなく行えることである。このようにすることで、地上での信号振り分けのためによりいっそう多くのチャネルを利用することができる。

従属請求項には請求項１に記載の方法の有利な実施形態が示されている。

請求項２に記載されているように、混変調や相互変調を低減する目的でＯＦＤＭ方式によるディジタル信号の変調を適用するのが有利である。

請求項３および請求項４に記載されているように、少なくとも１つのディジタル信号を比較的低いレベルで伝送する構成が有利である。このことによって、ディジタル信号よりも障害を受けやすいアナログ信号が、受信装置入力段の選択性が制限されていても受信時に特に損なわれないようになる。

また、請求項５に記載されているようにデータ量を低減することで、可能なかぎり多くの番組および／またはデータサービスを禁止チャネルに収めることができるという利点が得られる。

少なくとも１つのディジタル信号の周波数範囲と少なくとも１つの隣接チャネルとの間に保護周波数間隔をおいたことで、受信装置入力段および復号の選択性が常に制限されていても、障害に対する安全性を有利に高めることができる。

請求項７に示されているように、種々の送信局から放送が行われる場合、１つの番組またはデータサービスについて同じチャネル内の同じ周波数を用いるのが有利である。このようにすることで、所定の周波数範囲内の地上での信号割り振りに関して番組の個数を最大限に高めることができるようになる。

請求項８に記載されているように、複数のディジタルデータ信号、ディジタルラジオ放送信号および／またはディジタルテレビジョン放送信号を、保護周波数間隔を利用することで受信時の相互作用から保護するのが有利である。

図面には本発明の実施例が示されており、次にそれについて詳細に説明する。

図１には参照符号１０によりマルチプレクサが示されており、このマルチプレクサへは第１、第２、第３の符号化器１，２，３を介してそれぞれディジタルテレビジョン放送信号が供給され、第４〜第９の符号化器を介してそれぞれディジタルラジオ放送信号が供給される。さらにこのマルチプレクサ１０は変調器１５および増幅器２０を介して、ディジタルラジオ放送信号およびディジタルテレビジョン放送信号のための地上放送用送信アンテナ２５と接続されている。

符号化器１〜９によってディジタルテレビジョン放送信号とディジタルラジオ放送信号のデータ量が低減され、その結果、ディジタル信号の周波数スペクトルの制限が実現される。データ量を低減するためには、ＭＰＥＧ１，ＭＰＥＧ２またはＭＰＥＧ４（MPEG＝ Motion Picture Expert//*/ Group）のようなデータ圧縮アルゴリズムが適している。音声データを低減するためには、種々のレイヤを有するＭＰＥＧ規格ＩＳＯＭＰＥＧ１１１７２が適している。符号化器１〜９を介してマルチプレクサ１０へ供給されるディジタル信号は、マルチプレクサ１０において周波数多重化されて１つのディジタル信号にまとめられ、次に変調器１５において、たとえばＯＦＤＭ方式（OFDM = Orthogonal Frequency Division Multiplexing）、場合によってはＰＳＫ方式（PSK = Phase Shift Keying）またはＱＡＭ方式（QAM = Quadrature-Amplituden-Modulation）のような変調方式による変調を搬送波抑圧とともに受ける。この構成の目的は、他のディジタル信号またはアナログ信号との混変調または相互変調を抑えるため所定値を下回っているダイナミックレンジ１００ないしダイナミック量をもつ図５に示されているようなディジタル信号の周波数スペクトル４１を実現することである。さらにこの構成の別の目的は、ディジタル信号の周波数スペクトル４１の振幅を所定値に制限し、このディジタル信号を、図２に示されている２つのチャネル３０，３２に対し低い方の周波数と高い方の周波数とで隣接しているチャネル３１の周波数位置へ変換することである。次に、変調されたディジタル信号は増幅器２０において、一般にアナログテレビジョン放送信号のピークレベルよりも著しく小さい値へとレベル調整されて、送信アンテナ２５から放射される。

図２には、ディジタル信号用のチャネル３１と、低い方の周波数で隣り合っているアナログテレビジョン放送信号用のチャネル３０と、高い方の周波数で隣り合っているやはりアナログテレビジョン放送信号用のチャネル３２の割り当ての実例が示されている。図２のダイアグラムには、周波数ｆに関して対応する周波数スペクトルの振幅Ａが示されている。以下では、低い方の周波数で隣り合っているアナログチャネル３０を第１チャネルと呼び、ディジタル信号用のチャネル３１を第２チャネル、高い方の周波数で隣り合っているアナログチャネル３２を第３チャネルと呼ぶことにする。第１チャネル３０は下限周波数ｆ_１と上限周波数ｆ_２によって区切られており、周波数ｆ_Ｔ１における画像搬送波を伴う第１のアナログテレビジョン放送信号のスペクトル３５を有している。第３チャネル３２は下限周波数ｆ_３と上限周波数ｆ_４によって区切られており、周波数ｆ_Ｔ２における画像搬送波を伴う第２のアナログテレビジョン放送信号のスペクトル３６を有している。ディジタル信号用の第２チャネル３１は、第１チャネル３０の上限周波数ｆ_２と第３チャネル３２の下限周波数ｆ_３によって区切られている。この第２チャネル３１は、２つのアナログチャネル３０と３２の隣接チャネルとしていわゆる禁止チャネルを成している。ディジタル信号のスペクトルは４つのブロック４０に分かれており、それらのブロックは各々周波数幅ｆ_Ｓ２を有する保護周波数間隔５０によって互いに隔てられている。ディジタル信号のスペクトル４１と、第１チャネル３０の上限周波数ｆ_２ないし第３チャネル３２の下限周波数ｆ_３との間に、周波数幅ｆ_Ｓ１を有する保護周波数間隔４５がそれぞれ設けられている。第２チャネルの周波数帯域幅が約７ＭＨｚであるならば、この第２チャネル３１はそれぞれが約１．５ＭＨｚとなるよう４つのブロックに分けられ、残された約１ＭＨｚが、個々のブロック４０の間の保護周波数間隔５０ならびにディジタル信号のスペクトル４１と第１チャネル３０の上限周波数ｆ_２ないし第３チャネル３２の下限周波数ｆ_３との間の保護周波数間隔４５に利用される。

第２チャネル３１の周波数帯域幅が約８ＭＨｚであっても、この第２のチャネル３１はやはりそれぞれが１．５ＭＨｚとなるよう４つのブロックに分けられ、残された約２ＭＨｚが、個々のブロック４０の間の保護周波数間隔５０ならびにディジタル信号のスペクトル４１と第１チャネル３０の上限周波数ｆ_２ないし第３チャネル３２の下限周波数ｆ_３との間の保護周波数間隔４５に利用される。変調器１５における変調によりディジタル信号のスペクトル４１は、周波数ｆ_Ｔ１、ｆ_Ｔ２におけるアナログテレビジョン放送信号の搬送波の振幅よりも著しく小さい所定の値に制限される。さらにこの変調によりダイナミックレンジ１００およびディジタル信号のスペクトル４１の振幅が、第１および第２チャネル３０，３２のスペクトル３５，３６における画像搬送波のダイナミックレンジないし振幅よりも著しく小さい所定の値になるよう、それぞれ制限される。

このようにして、ディジタル信号相互間ならびに第１および第３チャネル３０，３２のアナログ信号との混変調や相互変調が低減されることになる。上述の変調手法ならびに、アナログ信号よりも著しく低いレベルでディジタル信号を伝送することにより、ディジタル信号中のピークレベルが回避される。そしてこのようにすることで、選択性の制限された受信装置においてアナログテレビジョン放送信号の障害が低減され、さらにこのことは、ディジタル信号のスペクトル４１と第１チャネル３０の上限周波数ｆ_２ないし第３チャネル３２の下限周波数ｆ_３との間の保護周波数間隔４５によっても実現される。

また、ディジタル信号のスペクトル４１における個々のブロック４０間の保護周波数間隔５０は、ディジタルのラジオ放送信号および／またはテレビジョン放送信号の含まれる個々のブロック４０を相互作用から保護するために用いられる。

受信装置において同時に到来して受信されるアナログテレビジョン放送信号によりディジタル信号の受ける影響は、選択されたディジタル信号伝送およびディジタル信号処理ならびに必要に応じて行われる誤り訂正ブロック方式、インタリーブおよび／またはたとえばリード・ソロモンによる外面的なエラー保護によって、障害に対する著しく高い信頼性に基づき無視できるようになる。図２による４つのブロック４０の各々には、少なくとも６つのラジオ放送ステレオ番組を割り当てることができ、それらは ISO MPEG 11172 Layer 2によるデータ圧縮により伝送することができ、あるいは MPEG 1 または MPEG 2 によりデータ圧縮して、少なくとも１つのテレビジョン番組を伝送することができる。ISO MPEG 11172 Layer 3 規格により、１．５ＭＨｚのブロック４０ごとに６つのラジオ放送番組から１２個のラジオ放送番組に拡張して各ラジオ放送番組ごとに１２８ＫＢ／ｓの伝送速度で伝送できるようになる。また、MPEG 4 規格により、１．５ＭＨｚのブロックあたりのテレビジョン番組の個数を少なくとも２つに拡張できるようになる。

ディジタル信号用の第２チャネル３１において、さらに別のディジタル付加信号または他の信号内容を個別にまたはブロックごとに伝送することもできる。そのようなものとしてたとえば、ページングのようなデータサービス、通知サービス、電子新聞、データバンクのアップデート、交通情報および交通映像表示、株式データ、時刻表などが挙げられる。さらにはＤＶＢ信号（DVB = Digital Video Broadcasting）も挙げられ、これは目下のところ８ＭＨｚラスタ用にＵＨＦレンジの禁止チャネルに割り当てられるよう規定されている。７ＭＨｚラスタに合わせて設計されていれば、ＤＶＢ信号についてＶＨＦレンジにおける禁止チャネルへの割り当ても可能になる。この場合、図６に示されているようにそれぞれ第２チャネル３１において、隣接チャネル３０，３２に対する保護周波数間隔４５を伴う閉じて符号化された１つの周波数ブロック４０が伝送される。

PAL B/G 規格による領域における禁止チャネルの付加的な割り当ては、以下のように定量化される：
帯域Ｉ（ＶＨＦ）
４８．２５ＭＨｚの画像搬送波周波数を有するチャネルＥ２と６２．２５ＭＨｚの画像搬送波周波数を有するチャネルＥ４だけがテレビジョン番組で占有されている場合、付加的な７ＭＨｚチャネルである。
帯域ＩＩＩ（ＶＨＦ）
アナログ変調されたテレビジョン番組による占有に応じて、４つの付加的な７ＭＨｚチャネルまたはそれ以上のチャネルである。
帯域ＩＶ（ＵＨＦ）
アナログ変調されたテレビジョン番組による占有に応じて、８つの付加的な８ＭＨｚチャネルまたはそれ以上のチャネルである。
帯域Ｖ（ＵＨＦ）
アナログ変調されたテレビジョン番組による占有に応じて、１４個の付加的な８ＭＨｚチャネルまたはそれ以上のチャネルである。

図３による別の実施例の場合も、第１チャネル３０と第３２チャネル３２の割り当ては、図２のようにそれぞれアナログテレビジョン放送信号のスペクトル３５ないし３６により実現されている。しかしこの場合、第２チャネル３１におけるディジタル信号のスペクトル４１は３つのブロック４０に分けられており、これらのブロックはそれぞれ周波数幅ｆ_Ｓ２を有する保護周波数間隔５０によって互いに分離されており、さらに第１チャネル３０の上限周波数ｆ_２と第３チャネル３２の下限周波数ｆ_３とは、それぞれ周波数幅ｆ_Ｓ１を有する保護周波数間隔４５により分離されている。この実施形態は、６ＭＨｚのラスタと約１．５ＭＨｚのブロック幅を用いる場合に有用である。残された約１．５ＭＨｚは、個々のブロック４０間の保護周波数間隔５０のためと、ディジタル信号のスペクトル４１と第１チャネル３０の上限周波数ｆ_２ないし第３チャネル３２の下限周波数ｆ_３との間の保護周波数間隔４５のために利用される。

さらに、１．５ＭＨｚの代わりに他のブロック幅を採用することもできるし、あるいはＤＶＢの場合にはそのまま第２チャネル３１すべてを全体的に利用することもできる。

ＯＦＤＭ変調方式を用いれば、所望の伝播領域内での同一周波数供給により、種々の送信局からの放送にあたり同じ番組のために同じチャネル内の同じ周波数を利用できるようになる。

図４には、受信アンテナ６０を備えた受信装置が参照符号５５として示されており、その際、受信アンテナ６０はバンドパスフィルタ６５および復調器７０を介してデマルチプレクサと接続されている。さらにこの受信装置５５には、ディジタルテレビジョン放送信号用の復号器８０と、ディジタルラジオ放送信号用の復号器８１とが設けられている。ディジタルテレビジョン放送信号用の復号器８０へは、デマルチプレクサ７５から到来するディジタルテレビジョン放送信号が供給され、ディジタルラジオ放送信号用の復号器８１へは、やはりデマルチプレクサ７５から到来するディジタルラジオ放送信号が供給される。復号されたディジタルテレビジョン放送信号はテレビジョン装置８５のディジタル入力側８６へ供給され、復号されたディジタルラジオ放送信号は音声増幅器９０を介してスピーカ９５へ供給される。

受信アンテナ６０を介して受信装置５５により受信される信号には、ディジタルテレビジョン放送信号とディジタルラジオ放送信号が含まれており、これらは図１に示した回路によって１つのディジタル信号にまとめられて地上で放射されてきたものである。バンドパスフィルタ６５において、それらのディジタル信号を伝送する第２チャネル３１が選び出される。選び出されたディジタル信号は次に復調器７０へ導かれ、そこにおいて復調される。続いて、復調されたディジタル信号はデマルチプレクサ７５において２つのディジタル信号に分けられ、この場合、一方のディジタル信号にはディジタルテレビジョン番組が含まれており、他方のディジタル信号にはディジタルラジオ番組が含まれている。さらに、ディジタルテレビジョン放送番組用の復号器８０と、ディジタルラジオ放送番組用の復号器８１とにおいて、ディジタルテレビジョン放送信号ないしディジタルラジオ放送信号が伸張される。次に、ディジタルテレビジョン放送信号を含む伸張されたディジタル信号はテレビジョン装置８５のディジタル入力側８６へ供給され、そこにおいて個々のテレビジョン番組に分けられてディジタル／アナログ変換が行われ、その後、画像と音声が再生される。ディジタルラジオ放送信号を含む伸張されたディジタル信号は音声増幅器９０へ供給され、そこにおいて個々のラジオ放送番組に分けられてディジタル／アナログ変換が行われ、増幅されスピーカ９５へ供給されて音声が再生される。

本発明による方法の別の実施形態によれば、変調によりディジタル信号のスペクトル４１のダイナミックレンジ１００だけが所定の値に制限され、他の実施形態によればディジタル信号のスペクトル４１の振幅だけが所定の値に制限される。そしてこれらの事例の場合には一般に、隣接チャネル３０，３２に対していっそう大きな保護周波数間隔４５が設けられ、あるいはいっそう高い選択性をもつ受信装置入力段が用いられる。

ディジタルデータ信号、ディジタルラジオ放送信号および／またはディジタルテレビジョン放送信号の地上放送のための装置を示す図３つの隣接するチャネルの割り当てに関する実施例をアナログおよびディジタルの信号スペクトルによって示す図３つの隣接するチャネルの割り当てに関する実施例をアナログおよびディジタルの信号スペクトルによって示す図地上伝送ディジタル信号を受信するための装置を示す図ディジタル信号のスペクトルを示す図ＤＶＢ信号を伝送するためのチャネル割り当てを示す図

符号の説明

１〜９符号化器
１０マルチプレクサ
１５変調器
２０増幅器
２５地上放送用送信アンテナ
３１ディジタル放送信号用のチャネル
３５，３６アナログテレビジョン放送信号のスペクトル
４１ディジタル信号のスペクトル
４５，５０保護周波数間隔

Claims

少なくとも１つのディジタル信号たとえばディジタルラジオ放送信号および／またはディジタルテレビジョン放送信号の地上伝送方法に
アナログテレビジョン放送信号伝送のために占有されているまたは占有されていない少なくとも１つのチャネル（３０，３２）と隣り合う少なくとも１つのチャネル（３１）を介して、少なくとも１つのディジタル信号を伝送し、
該少なくとも１つのディジタル信号のスペクトル（４１）におけるダイナミックレンジ（１００）を、アナログテレビジョン放送信号のスペクトル（３５，３６）におけるダイナミックレンジよりも著しく小さい所定の値よりも低くし、および／または、
該少なくとも１つのディジタル信号のスペクトル（４１）における振幅を、アナログテレビジョン放送信号の画像搬送波の振幅よりも著しく小さい所定値よりも低くすることを特徴とする、
ディジタル信号の地上伝送方法。
前記の少なくとも１つのディジタル信号を、たとえばＯＦＤＭ方式（OFDM = Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing）により変調して伝送する、請求項１記載の方法。
前記の少なくとも１つのディジタル信号を、アナログテレビジョン放送信号のピークレベルよりも著しく小さい所定の値を超えないレベルで伝送する、請求項１または２記載の方法。
前記の少なくとも１つのディジタル信号を、アナログテレビジョン放送信号のピークレベルよりも約２０ｄＢまで低いレベルで受信する、請求項１、２または３記載の方法。
前記の少なくとも１つのディジタル信号のデータ量を符号化により低減する、請求項１から４のいずれか１項記載の方法。
前記の少なくとも１つのチャネル（３１）における少なくとも１つのディジタル信号の周波数範囲を、保護周波数間隔（４５）により少なくとも１つの隣接の占有されているまたは占有されていないチャネル（３０，３２）と分離して伝送する、請求項１から５のいずれか１項記載方法。
１つの伝播領域において、ＯＦＤＭ方式に従って変調された同じ内容のディジタル信号を、種々の送信装置から同じ周波数で少なくとも１つのチャネル（３１）の周波数範囲内で放射する、請求項１から６のいずれか１項記載方法。
前記の少なくとも１つのチャネル（３１）を介して複数のディジタル信号を個別にまたはブロックごとにまとめて伝送するにあたり、少なくとも２つのディジタル信号の周波数範囲を保護周波数間隔（５０）により互いに分離して伝送する、請求項１から７のいずれか１項記載の方法。
前記の少なくとも１つのチャネル（３１）を、チャネル幅が約６ＭＨｚであればそれぞれが約１．５ＭＨｚとなる３つのブロック（４０）に分割し、残りの約１．５ＭＨｚを、個々のブロック（４０）間の保護周波数間隔（５０）として、ならびにディジタル信号のスペクトル（４１）の周波数範囲と上方の隣接チャネル（３２）および下方の隣接チャネル（３０）との間の保護周波数間隔（４５）として使用する、請求項１から８のいずれか１項記載の方法。
前記の少なくとも１つのチャネル（３１）を、チャネル幅が約７ＭＨｚであればそれぞれが約１．５ＭＨｚとなる４つのブロック（４０）に分割し、残りの約１ＭＨｚを、個々のブロック（４０）間の保護周波数間隔（５０）として、ならびにディジタル信号のスペクトル（４１）の周波数範囲と上方の隣接チャネル（３２）および下方の隣接チャネル（３０）との間の保護周波数間隔（４５）として使用する、請求項１から８のいずれか１項記載の方法。
前記の少なくとも１つのチャネル（３１）を、チャネル幅が約８ＭＨｚであればそれぞれが約１．５ＭＨｚとなる４つのブロック（４０）に分割し、残りの約２ＭＨｚを、個々のブロック（４０）間の保護周波数間隔（５０）として、ならびにディジタル信号のスペクトル（４１）の周波数範囲と上方の隣接チャネル（３２）および下方の隣接チャネル（３０）との間の保護周波数間隔（４５）として使用する、請求項１から８のいずれか１項記載の方法。
前記の少なくとも１つのチャネル（３１）を介して、閉じられ符号化されたとえばＤＶＢ信号を含む周波数ブロック（４０）を、隣接チャネル（３０，３２）に対する保護周波数間隔（４５）を伴って伝送する、請求項１〜８のいずれか１項記載の方法。