JP3128602B2

JP3128602B2 - ディジタル伝送装置

Info

Publication number: JP3128602B2
Application number: JP05288310A
Authority: JP
Inventors: 一平神野; 誠司坂下; 浩明尾関; バウザータッド; 大介林; 久也加藤
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-11-17
Filing date: 1993-11-17
Publication date: 2001-01-29
Anticipated expiration: 2016-01-29
Also published as: JPH07143086A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、広帯域ディジタル信号
を同軸ケーブルでシリアル伝送するディジタル伝送装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】広帯域ディジタル信号を同軸ケーブルで
シリアル伝送するディジタル伝送装置は、業務用ＶＴＲ
やカメラなどのスタジオ機器で近年使用されている。

【０００３】以下、図面を参照しながら上述した従来の
ディジタル伝送装置の一例について説明する。

【０００４】図６は従来のディジタル伝送装置の構成を
示すブロック図である。図６において、15はパラレル・
データ入力端子、16はパラレル・クロック入力端子、17
はパラレル・シリアル変換器、18はＰＬＬ回路、19は送
出信号処理回路、20は送出回路、21は同軸ケーブル、22
は等化器、23は受信信号処理回路、24はシリアル・パラ
レル変換器、25はＰＬＬ回路、26はパラレル・データ出
力端子、27はパラレル・クロック出力端子である。

【０００５】以上のように構成されたディジタル伝送装
置について、以下その動作について説明する。

【０００６】パラレル・データ入力端子15への入力信号
を、270MbpsのＮＴＳＣコンポーネント信号とする。す
なわち、パラレル・データ入力端子15には、27Mbpsの10
ビット・パラレル・データが入力される。入力された10
ビットのパラレル・データは、パラレル・シリアル変換
器17においてパラレル・クロック入力端子16から入力さ
れたクロックによってラッチされる。またＰＬＬ回路18
では、入力されたパラレル・クロックに位相ロックした
10倍の周波数のシリアル・クロックを発生して、パラレ
ル・シリアル変換器17に入力する。

【０００７】このパラレル・シリアル変換器17でシリア
ル・データに変換されたデータは、送出信号処理回路19
に入力されて、スクランブル処理およびＮＲＺ信号から
ＮＲＺＩ信号への変換を行う。このスクランブル処理は
暗号化のためではなく、伝送路上で０または１が連続す
ることを防止するためのものである。送出信号処理回路
19の出力は、送出回路20に入力されて、バッファ・アン
プで増幅された後、同軸ケーブル21に出力される。

【０００８】同軸ケーブル21の長さは最大300ｍ程度で
ある。このとき、270Mbpsのシリアル伝送に必要な帯域
である135MHz付近では、約30dBの減衰を受けるので高域
を補償する必要がある。また、同軸ケーブルでは低域の
群遅延が平坦でないので、これを補償する必要もある。
以上２点の理由で、等化器22が受信部の入力段に設けら
れている。

【０００９】この等化器22の出力はＰＬＬ回路25に入力
されてシリアル・クロックを再生すると同時に、これを
10分周してパラレル・クロックも発生して、パラレル・
クロック出力端子27に出力する。受信信号処理回路23で
は、等化器22の出力をＰＬＬ回路25で再生したシリアル
・クロックで元のデータに識別した後、ＮＲＺＩ信号か
らＮＲＺ信号への変換およびデスクランブル処理をして
出力する。シリアル・パラレル変換器24では、入力され
たシリアル・データをＰＬＬ回路25で再生したシリアル
・クロックおよびパラレル・クロックを用いて元の10ビ
ットのパラレル・データに変換して、パラレル・データ
出力端子26に出力する(例えば、RonWard :“Avoiding t
he Pitfalls in Serial Digital Signal Distributio
n”，133rd SMPTE Technical Conference，preprint N
o.133-45，Oct．，1991)。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、同軸ケーブルの高域の減衰を補償し、か
つ低域の群遅延の偏差も補償する広帯域な等化器の実現
が難しいために、伝送ディジタル信号のＳ／Ｎ限界より
も等化器の補償能力により伝送距離が短く制限されると
いう問題点を有していた。

【００１１】本発明は上記問題点に鑑み、等化器を用い
ずに広帯域なディジタル信号を同軸ケーブルで伝送する
ディジタル伝送装置の提供を目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決し、目的を達成するために、シリアル・データを複数
のパラレル・データに一様に分割、またはデータの優先
度順に階層符号化して分割し、パラレル・データの個々
をそれぞれ独立したチャンネルで直交振幅変調または残
留側波帯振幅変調をして、周波数多重により同軸ケーブ
ル中を伝送することを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明によれば、広帯域ディジタル信号を複数
のチャンネルに分割して、それぞれに対して伝送効率の
高い多値のディジタル変調を施してから周波数多重する
ために、各チャンネルの帯域幅を狭帯域化でき、各チャ
ンネル内では振幅・群遅延偏差が小さくなるので等化器
が不要となる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の各実施例のディジタル伝送装
置について、図面を参照しながら説明する。図１は本発
明の第１の発明の実施例におけるディジタル伝送装置の
構成を示すブロック図、図４は図１の直交振幅変調器
(以下、ＱＡＭ変調器という)の構成を示すブロック図、
図５は図１の直交振幅復調器(以下、ＱＡＭ復調器とい
う)の構成を示すブロック図である。

【００１５】図１において、１はデータ入力端子、２は
分割回路、３，４，５はＱＡＭ変調器＃1，＃2，〜＃
n、６は周波数多重回路、７は同軸ケーブル、８は変調
信号分配回路、９，10，11はＱＡＭ復調器＃1，＃2，〜
＃n、12は合成回路、13はデータ出力端子である。

【００１６】また、図４のＱＡＭ変調器３において、31
は変調信号処理回路、32は直交変調器、33はアップ・コ
ンバータであり、他のＱＡＭ変調器４，５も同様の構成
である。また、図５のＱＡＭ復調器９において、91はチ
ューナ、92は直交検波器、９３は復調信号処理回路であ
り、他のＱＡＭ復調器１０，11も同様の構成である。

【００１７】以上のように構成されたディジタル伝送装
置について、以下、図１，図４，図５を用いてその動作
を説明する。

【００１８】データ入力端子１への入力ディジタル・デ
ータを、従来例と同様に270MbpsのＮＴＳＣコンポーネ
ント信号とする。データ入力端子１には27Mbpsの10ビッ
ト・パラレルの信号が入力されるので、ＱＡＭ変調器＃
１〜＃ｎ(３〜５)の個数が10個のときは、分割回路２は
入力信号をそのまま通過させるだけでよい。ＱＡＭ変調
器の個数が10個でない場合は、分割回路２では、入力さ
れたデータをＱＡＭ変調器の個数および各ＱＡＭ変調器
の伝送帯域幅に応じてデータを分割する。本実施例で
は、ＱＡＭ変調器の個数は10個とし、各変調器の伝送帯
域幅は６MHzで、64ＱＡＭ変調器とする。

【００１９】各64ＱＡＭ変調器は27Mbpsのデータを伝送
すればよい。実際の伝送では誤り訂正符号が付加され
る。これをリード・ソロモン訂正符号とすれば、通常全
データ量の10％程度を訂正符号に割り当てるので、総合
のデータ・レートは30Mbpsとなる。64ＱＡＭは６ビット
／シンボルの変調方式なので、伝送効率は６倍である。
したがって、30Mbpsのデータを伝送するためには、5.0M
Hzの帯域幅が必要である。伝送帯域幅は６MHzなので、
ロールオフ・フィルタのロールオフ率は0.2以下とすれ
ばよい。

【００２０】10個の64ＱＡＭ変調器の搬送波周波数とし
て、例えばアメリカのＣＡＴＶのチャンネル・プランに
合わせて同軸ケーブル７の減衰量の少ない低域のチャン
ネルから優先的に使用することにすると、57，63，69，
75，85，93，99，105，111，117MHzを選ぶことができ
る。

【００２１】次に図４を用いて、64ＱＡＭ変調器の説明
を行う。分割回路２から入力された27Mbpsのデータは、
変調信号処理回路31に入力される。変調信号処理回路31
では、誤り訂正符号を付加し、64ＱＡＭのマッピングを
行ってロールオフ・フィルタ処理をして、ＤＡ変換した
後に直交変調器32に出力する。直交変調器32では、入力
されたＩ，Ｑの２軸の信号を位相が90度異なる２つの搬
送波を用いてそれぞれ変調し、加算して出力する。ここ
で、変調に用いる搬送波は一定の中間周波数とする。次
段のアップ・コンバータ33では、入力された中間周波数
での変調波と内部の局部発振器出力とを内部の乗算器で
乗算することにより、上記した10種類の周波数にそれぞ
れアップ・コンバートする。

【００２２】図１に戻り、周波数多重回路６では、10個
の64ＱＡＭ変調器の出力を加算回路によって加算するこ
とにより周波数多重して同軸ケーブル７に出力する。な
お前記加算回路は、例えばインピーダンス整合を考慮し
た抵抗器による加算器でよい。上記した10個の周波数の
搬送波を用いた場合、それぞれは６MHzの帯域幅を有す
るので、結局、多重後の帯域幅は54〜120MHzまでの66MH
zとなる。

【００２３】０〜数百ｍの同軸ケーブル７を通過した周
波数多重ディジタル変調波は、変調信号分配回路８に入
力される。変調信号分配回路８では、54〜120MHzを通過
させるバンドパス・フィルタを通して不要な帯域の雑音
を除去した後、雑音指数の良好なアンプで信号を増幅し
て10個に等分配して、10個の64ＱＡＭ復調器＃1〜＃ｎ
(９〜11)に入力する。

【００２４】次に図５を用いて、64ＱＡＭ復調器９の説
明を行う。変調信号分配回路８から入力された周波数多
重信号は、チューナ91に入力される。ここでチューナ91
は、アメリカのＣＡＴＶ受信用のチューナを使用する。
チューナ91は、10個のチャンネルから１チャンネルを選
択して中間周波数帯41〜47MHzに周波数変換する。直交
検波器92では、内部の44MHzの局部発振器で発生した90
度位相の異なる２個の搬送波と変調信号をそれぞれ乗算
して、元のＩ，Ｑの信号を得る。復調信号処理回路93で
は、入力されたＩ，Ｑ信号をそれぞれＡＤ変換して受信
側のロールオフ・フィルタ処理を行い、64個の符号点の
識別および元の６ビットデータへの逆マッピング処理を
し、誤り訂正処理をして合成回路12に出力する。なお、
復調信号処理回路93は、直交検波器92の局部発振器の周
波数および位相を中間周波数帯の変調波の搬送波にロッ
クさせる搬送波再生回路と、シンボル・クロックを再生
するクロック再生回路を含む。

【００２５】10個の64ＱＡＭ復調器で復号された10チャ
ンネルの各々27Mbpsのディジタル・データは合成回路12
をそのまま通過して、データ出力端子13に10ビット・パ
ラレル信号として出力される。なお、合成回路12の役割
は分割回路２の対になるものであり、64ＱＡＭ復調器の
個数が10個でない場合には、一旦合成した後、再度10ビ
ット・パラレル信号に再分割する。

【００２６】ベースバンドの270Mbpsのディジタル信号
の伝送には、最低０〜135MHzの帯域内の振幅および群遅
延特性を平坦にする必要があるが、以上のように本実施
例によれば、10チャンネルの６MHzの各帯域内で振幅お
よび群遅延特性が平坦であればよいので、等化器を特に
設ける必要がない。また本実施例で用いた帯域幅６MHz
の64ＱＡＭ復調器は、ＣＡＴＶでの64ＱＡＭ伝送の普及
に伴い安価にて入手可能となるので、このような広帯域
のディジタル信号の多重伝送は容易に実現可能となる。

【００２７】なお、本実施例ではＱＡＭ変復調器は64Ｑ
ＡＭとしたが、16ＱＡＭなどの他のＱＡＭ方式としても
よい。ただし、この場合は６MHzで伝送できるデータ量
が変化するのでＱＡＭ変復調器の数を変更する必要があ
る。また、トータルの伝送レートも270Mbpsに限定され
るものではなく、ＲＦでの周波数多重信号のチャンネル
・プランも本実施例の例に限定されるものではない。

【００２８】また、本実施例では１チャンネルの帯域幅
を６MHzとしたが、これを27MHzとし、伝送方式をＱＰＳ
Ｋとしてもよい。衛星回線を利用した帯域幅27MHzで40.
96Mbpsを伝送するＱＰＳＫ復調器が普及して安価に供給
される可能性があるためである。この場合、誤り訂正符
号の符号化率を３／４とすると、１チャンネル当たりの
伝送データ量は30.72Mbpsとなるので、270Mbpsの伝送に
は９チャンネルが必要である。また、総合の所要帯域幅
は27MHz×９＝243MHzである。ベースバンドでの所要帯
域幅(135MHz)に比較して増加しているが、各チャンネル
内での振幅・群遅延偏差は小さいので、等化器を設けな
くとも伝送劣化は小さくなる。

【００２９】同軸ケーブルの単位長さ当たりの減衰量
［dB／ｍ］は、周波数の平方根に比例する。すなわち、
周波数が４倍になると、減衰量は２倍になる。したがっ
て、一定の帯域幅の中では、高域のほうが低域よりも振
幅偏差が小さい。この特性を利用して、１チャンネル当
たりの伝送帯域幅を低域では小さくし、高域では大きく
することにより、チャンネル内部での伝送劣化を減少さ
せることができる。

【００３０】さらに、同軸ケーブルでの減衰を見越して
高域のチャンネルほど送信電力を大きくする。これによ
り高域のチャンネルの受信限界距離が伸びるので、伝送
可能なケーブル長が長くなる。この際、同軸ケーブル長
が０ｍになる場合も考慮して、ＱＡＭ復調器の入力ＡＧ
Ｃ回路で吸収可能な範囲以上に送信電力を上げてはなら
ない。

【００３１】以下、第２の発明の一実施例のディジタル
伝送装置について、図面を参照しながら説明する。図２
は本発明の第２の発明の実施例におけるディジタル伝送
装置の構成を示すブロック図である。図１と異なるの
は、ＱＡＭ変調器＃1，＃2，〜＃n(３〜５)が残留側波
帯振幅変調器(ＶＳＢ−ＡＭ変調器＃1，＃2，〜＃n)3
0，40，50、ＱＡＭ復調器＃1，＃2，〜＃n(９〜11)が残
留側波帯振幅復調器(ＶＳＢ−ＡＭ復調器＃1，＃2，〜
＃n)90，100，110に変更されている点である。

【００３２】入力信号として第１の発明と同様に、270M
bpsのデータを27Mbpsの10ビット・パラレルで伝送する
場合を考える。８値のＶＳＢ−ＡＭ伝送は３ビット／シ
ンボルの伝送効率であるが、ＶＳＢ−ＡＭ方式により帯
域を有効利用しているので等価的に６ビット／シンボル
の伝送効率となる。したがって、27Mbpsのデータに誤り
訂正符号を付加して30Mbpsになったディジタル・データ
は、最低で５MHzの伝送帯域幅が必要となる。ロールオ
フ率を20％以下とすると、１チャンネルの帯域幅は６MH
z以下となる。したがって、64ＱＡＭ変復調器の代わり
に、８値のＶＳＢ−ＡＭ変復調器を用いて、第１の発明
と同様に270Mbpsのデータを伝送することができる。

【００３３】以上のように本実施例によれば、複数のチ
ャンネルに分割して伝送するので、各チャンネル内では
等化器が不要であるという第１の発明と共通の効果に加
えて、ＶＳＢ−ＡＭ変復調器を用いることのメリット
は、直交変復調を行わないので伝送路の振幅・群遅延特
性の歪みによって発生する直交するＩ，Ｑ軸間でのクロ
ストークによるビット誤り率の劣化がないことである。

【００３４】また第１の発明と同様に、残留側波帯振幅
変調器は、その伝送帯域幅が６MHzまたは27MHzでもって
実施可能である。

【００３５】また第１の発明と同様に、低域のチャンネ
ルの伝送帯域幅を高域のチャンネルの伝送帯域幅よりも
小さくすること、および高域のチャンネルほど搬送波電
力を大きくすることを併用すると、さらに伝送距離を伸
ばすことができる。

【００３６】以下、第３の発明の一実施例のディジタル
伝送装置について、図面を参照しながら説明する。図３
は本発明の第３の発明の実施例におけるディジタル伝送
装置の構成を示すブロック図である。図１と異なるの
は、分割回路２が階層符号化器200に、合成回路12が階
層復号化器120に変更されている点である。また、パラ
レルに配置されたＮ個の変調器および復調器は、ＱＡＭ
方式でもＶＳＢ−ＡＭ方式でもどちらでもよいので、単
にディジタル変調器＃1，＃2，〜＃n(310，410，510)お
よびディジタル復調器＃1，＃2，〜＃n(910，101，111)
としている。

【００３７】階層符号化器200に入力されたディジタル
化映像信号は、同期信号や輝度信号の低域などの映像を
復元するのに重要な信号と、そうでない信号に分けられ
る。輝度信号の周波数成分を分割する手法としては、Ｄ
ＣＴ(離散コサイン変換)などがある。

【００３８】Ｎ個に分割した信号は、重要度の高い信号
ほど低域のチャンネルに配置する。これは低域ほど同軸
ケーブルでの減衰が少なく、長距離の伝送が可能となる
からである。

【００３９】このＮ個のチャンネルを利用してディジタ
ル変復調された各チャンネルのデータは、階層復号化器
120に入力される。階層復号化器120では、この階層符号
化器200と逆の処理を行って、元のディジタル化映像信
号を復元してデータ出力端子13に出力する。

【００４０】以上のように本実施例によれば、複数のチ
ャンネルに分割して伝送するので、各チャンネル内では
等化器が不要であるという第１の発明と共通の効果に加
えて、ディジタル化映像信号を重要度順に分類して、優
先度の高いものから順に低域のチャンネルに割り当てる
ので、長距離を伝送した場合でも致命的な画質の劣化を
生じ難いという利点がある。

【００４１】また第１の発明と同様に、ディジタル変調
器は、その伝送帯域幅が６MHzまたは27MHzでもって実施
可能である。

【００４２】また第１の発明と同様に、低域のチャンネ
ルの伝送帯域幅を高域のチャンネルの伝送帯域幅よりも
小さくすること、および高域のチャンネルほど搬送波電
力を大きくすることを併用すると、さらに伝送距離を伸
ばすことができる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明のディジタル
伝送装置では、広帯域ディジタル信号を複数チャンネル
に分割し、各々に対してＱＡＭまたはＶＳＢ−ＡＭのデ
ィジタル変調を施して周波数多重した後に同軸ケーブル
中を伝送し、各チャンネルの信号を復調した後に合成す
ることにより、等化器を用いずに長距離を伝送すること
ができる。

【００４４】また、広帯域ディジタル信号の分割回路お
よび合成回路に代えて、階層符号化器および階層復号化
器を用いて、映像信号を重要度順に分類して優先度の高
い信号から順に低域のチャンネルに割り当てることによ
り、さらに伝送距離を伸ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の発明の実施例におけるディジタ
ル伝送装置の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の第２の発明の実施例におけるディジタ
ル伝送装置の構成を示すブロック図である。

【図３】本発明の第３の発明の実施例におけるディジタ
ル伝送装置の構成を示すブロック図である。

【図４】図１のＱＡＭ変調器の構成を示すブロック図で
ある。

【図５】図１のＱＡＭ復調器の構成を示すブロック図で
ある。

【図６】従来のディジタル伝送装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１…ディジタル信号のデータ入力端子、２…分割回
路、３，４，５…ＱＡＭ変調器＃1，＃2，〜＃n、
６…周波数多重回路、７…同軸ケーブル、８…変調
信号分配回路、９，10，11…ＱＡＭ復調器＃1，＃2，
〜＃n、 12…合成回路、 13…ディジタル信号のデー
タ出力端子、 30，40，50…ＶＳＢ−ＡＭ変調器＃1，
＃2，〜＃n、 90，100，110…ＶＳＢ−ＡＭ復調器＃
1，＃2，〜＃n、120…階層復号化器、 200…階層符号
化器、 310，410，510…ディジタル変調器＃1，＃2，
〜＃n、 910，101，111…ディジタル復調器＃1，＃2，
〜＃n。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者タッドバウザー大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者林大介大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者加藤久也大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (56)参考文献特開平５−218978（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−180261（ＪＰ，Ａ) 実開平４−112579（ＪＰ，Ｕ) 実開昭57−98077（ＪＰ，Ｕ) “長スパンディジタルマイクロ波方式の検討”，電子情報通信学会技術研究報告，1983年４月21日，Ｖｏｌ．83，Ｎｏ．３，ｐ．１−８，ＣＳ83−１ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04J 1/00 - 1/20 H04L 27/00 - 27/38

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】入力されたディジタル信号をＮ個のパラ
レル・データに分割する分割回路と、前記分割回路で分
割された各ディジタル信号を伝送帯域が重ならないよう
にそれぞれ直交振幅変調するＮ個の直交振幅変調器と、
前記Ｎ個の直交振幅変調器の出力を合成する周波数多重
回路とで構成される送信部と、同軸ケーブルで伝送した
後に、受信信号をＮ個に分配する変調信号分配回路と、
Ｎ個の直交振幅復調器と、前記Ｎ個の直交振幅復調器の
パラレル・データ出力を合成して元のディジタル信号を
復元する合成回路とで構成される受信部とを備え、前記
直交振幅変調器は、搬送波周波数が低域にあるものは伝
送帯域幅を狭くし、搬送波周波数が高域にあるものは伝
送帯域幅を広くすることを特徴とするディジタル伝送装
置。
【請求項２】入力されたディジタル信号をＮ個のパラ
レル・データに分割する分割回路と、前記分割回路で分
割された各ディジタル信号を伝送帯域が重ならないよう
にそれぞれ残留側波帯振幅変調するＮ個の残留側波帯振
幅変調器と、前記Ｎ個の残留側波帯振幅変調器の出力を
合成する周波数多重回路とで構成される送信部と、同軸
ケーブルで伝送した後に、受信信号をＮ個に分配する変
調信号分配回路と、Ｎ個の残留側波帯振幅復調器と、前
記Ｎ個の残留側波帯振幅復調器のパラレル・データ出力
を合成して元のディジタル信号を復元する合成回路とで
構成される受信部とを備え、前記残留側波帯振幅変調器
は、搬送波周波数が低域にあるものは伝送帯域幅を狭く
し、搬送波周波数が高域にあるものは伝送帯域幅を広く
することを特徴とするディジタル伝送装置。
【請求項３】入力されたディジタル信号をデータの優
先度順にＮ個のパラレル・データに分割する階層符号化
器と、前記階層符号化器で分割された各ディジタル信号
を伝送帯域が重ならないようにそれぞれディジタル変調
するＮ個のディジタル変調器と、前記Ｎ個のディジタル
変調器の出力を合成する周波数多重回路とで構成される
送信部と、同軸ケーブルで伝送した後に、受信信号をＮ
個に分配する変調信号分配回路と、Ｎ個のディジタル復
調器と、前記Ｎ個のディジタル復調器のパラレル・デー
タ出力を合成して元のディジタル信号を復元する階層復
号化器とで構成される受信部とを備え、前記ディジタル
変調器は、搬送波周波数が低域にあるものは伝送帯域幅
を狭くし、搬送波周波数が高域にあるものは伝送帯域幅
を広くすることを特徴とするディジタル伝送装置。