JP3549178B2 - データ伝送装置の制御方法及びその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル信号伝送システムの性能向上に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、変調及び復調処理にディジタル処理を適用した、直交振幅変調（ＱＡＭ：ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＡｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）伝送システムが発表されている。
この伝送システムでは、伝送すべき、例えば、８１Ｍｂｐｓの情報データを、６ビット単位でくくったレベル６ビットのシンボルデータとして、１３．５メガシンボル／秒、すなわち、約７４ｎｓごとに送信側から伝送する。
受信側では、この約７４ｎｓごとに届くシンボルデータから、識別すべき瞬間のデータレベルが最適になるように、受信側の復調部のフィルタ特性を変更する等化処理を行う。そして、受信したデータのレベル判定を行い、６ビットデータを復元する。
このように、ＱＡＭ変復調伝送装置には、受信側にて周波数および位相特性を変更する等化処理機能の搭載が不可欠である。
ところで、このような伝送装置においては、送信側と受信側の位置を固定した運用であっても、反射波を作り出す環境状況は降雨等によって徐々に変化する。
この変化に追従できるようにするため、受信データの特性や復調状態に応じ、前述した等化処理をより適した方向に再設定する自動等化機能が装備された伝送装置が開発されている。
【０００３】
図９に、自動等化機能を持つ受信復調部の構成を示し、簡単に説明する。
受信入力は、受信復調部の可変フィルタ６−１に入力された後、識別器６−２でそのレベルや位相から、送信側ディジタルデータにおける何れの信号点に近い値のデータであるかが判別され、出力される。
誤差検出補正器６−３は、可変フィルタ６−１出力データと、識別データとのレベル、位相を比較し、両者の誤差を検出する。 そして、その誤差が減少する方向となるようなフィルタ制御信号を出力して、可変フィルタ６−１のフィルタ特性を変更していく。
図１０の（ａ）に送信側ディジタルデータの信号点配置を、図１０の（ｂ）に受信側での識別前のレベル、位相と識別データ及び検出した誤差を示す。
伝送路において周波数特性が平坦でなく、例えば、高域でのレベルが減衰している場合において、同一データが２シンボル期間以上続いて送られた後に、他のデータに変わるような周波数成分が低いパターンの場合は、比較的正確にデータの振幅を送れる。しかし、シンボル毎にデータが変わり、高域成分が多いデータパターンの場合、高域が減衰してデータの振幅レベルが低下する。
【０００４】
誤差検出器６−３は、このような場合の誤差を検出し、これら誤差を積算することで、雑音による検出誤差のバラツキを抑えた後、可変フィルタ６−１の高域特性が高まるように制御する。
このように自動等化処理機能により、送信、受信位置を移動した場合に生じる伝送路の状態の緩やかな変化に対応できるため、固定位置での送受信に限らない運用において用いられる場合がある。
以下に、固定位置の送受信に限らない伝送装置の具体的な運用例を説明する。このシステムは、自動等化機能を持つ伝送装置の送信側装置をヘリコプタに搭載し、受信側である数十ｋｍ離れた放送局舎には受信装置を配置する。
ヘリコプタは、飛行、すなわち移動しながら、ＴＶカメラで撮影した画像情報を、機体に装備した送信アンテナから電波として送出する。
受信側である放送局舎は、該電波を受信アンテナで受け、復調した画像情報をテレビジョン放送に用いる。
ところで、ヘリコプタの送信アンテナは、サイズ的に機体下面に取付けることができないため、やむなくヘリコプタ機体の左右２個所に取り付けられている。ここで、ヘリコプタの飛行方向によって、受信点である放送局舎方向は変化するため、左右どちらかの対面する側の送信アンテナを選択して伝送を行っている。なお、ヘリコプタの飛行方向によって、自動的にアンテナを選択し、切り換える機能を装備したタイプの伝送装置も開発されている。
【０００５】
この例を図７に示し、簡単に動作説明をする。
送信側（ヘリコプタ）１０は、画像圧縮部ＥＮＣ、送信変調部１、経路切換部２、切換制御部３、送信アンテナ４−１，４−２から構成される。
画像圧縮部ＥＮＣからの圧縮画像情報は、送信変調部１にてＱＡＭ変調され、経路切換部２の入力Ｉに接続される。 切換制御部３の出力は、経路切換部２の入力Ｃに接続される。 経路切換部２の出力Ｏａは送信アンテナ４−１に、また、出力Ｏｂは送信アンテナ４−２に接続され、伝送信号電波として送出される。
受信側（放送局舎）１１は、受信アンテナ５、受信復調部６、画像伸長部ＤＥＣから構成され、受信アンテナ５の出力は、受信復調部６に接続される。
ここで、送信側１０の切換制御部３は、ヘリコプタの飛行方向と受信側１１の位置関係を、図示しない検出手段からの情報によって認識し、受信アンテナ５に対面できる送信アンテナ４−１または４−２を判別し、この送信アンテナを選択するための対応する切換制御信号を出力する。
【０００６】
これにより経路切換部２は、切換制御部３からのこの切換制御信号に応じて、受信側１１に対面する送信アンテナに接続された出力Ｏａまたは出力Ｏｂの何れかに選択切換わり、入力データは対応する一方の送信アンテナからのみ出力される。なお、送信変調部１の出力は、所定のレベルまでしか出力できないため、これを複数のアンテナに等分配すると、伝送可能な距離が低下してしまうため、上記のような選択切換え方式が一般的に用いられている。
送信アンテナ４−１もしくは４−２から送出された電波は、空中を経て、受信アンテナ５に届き、受信復調部６で圧縮画像情報に戻され、画像伸長部ＤＥＣで伸長後、テレビジョン放送等の画像情報として用いられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述の自動等化機能は、図１０で説明した如く、受信データを判定する前のデータレベルをマッピングしたＱＡＭコンスタレーション（信号点配置）状態を統計的に監視して、本来のコンスタレーション位置との誤差を減少させるよう、受信側の受信復調部に内蔵するフィルタの周波数特性や位相特性を徐々に変更していくものである。
即ち、受信データの復調ＱＡＭコンスタレーション状態の良否は、瞬時瞬時に少数のシンボルデータからは判別できず、ある程度の時間、例えば数百μｓ単位を要して集めたコンスタレーション状態を調べないと正確な統計はとれない。
前述したヘリコプタ等での運用の場合を例に、図８を参照しながら説明する。まず、時刻ｔ０において、切換制御部３出力の切換制御信号が変化したとする。すると、経路切換部２は、入力Ｉを出力Ｏａから出力Ｏｂに切換えるため、送信アンテナ４−１の出力は定格値からほぼ瞬時に０となり、また同時に、送信アンテナ４−２の出力は瞬時に０から定格値となる。
このように、使用する送信アンテナが４−１から４−２に瞬時に切換わることによって、送信位置が急に変わり、受信側１１におけるフェージング状態が突如変化することになる。 このため、自動等化機能によって、今まで送信アンテナ４−１での伝送に最適な状態にあった等化特性が不適切となる。
【０００８】
つまり、コンスタレーション状態が、時刻ｔ０の近辺から以降、不適切な等化によって狂ってしまう。
従って、狂ったコンスタレーション状態から再度統計的処理を行ない、適切な等化特性が得られるまでの期間、本例では時刻ｔ１までの間は、伝送信号の復調が不適当なまま行われ、送出された圧縮画像情報を正しく受信できなくなる。
これにより、時刻ｔ０に行われた送信アンテナの切り換えの結果として、時刻ｔ１まで正常な伝送が阻害されることになる。
本発明は、これらの欠点を除去し、データ伝送装置におけるアンテナ切換えにおいて、伝送路特性の急激な変化を防止し、受信側の自動等化機能が追随できる状態を保つことを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するために、ディジタル変調された情報データの送受信を行うデータ伝送装置であって、伝送路の状態変化に応じ、複数の送信アンテナの中から適合する送信アンテナを選択し、当該送信アンテナに切り換えて上記情報データを送出するデータ伝送装置において、上記送信アンテナを選択、切り換える場合、所定の時間の中で、切り換え前の送信アンテナから切り換え後の送信アンテナに、緩やかに送出レベルが切り換わるよう切り換え制御を行うようにしたものである。
また、伝送路の状態変化に応じて複数の受信アンテナの中から適合する受信アンテナを選択し、当該受信アンテナに切り換えて上記情報データを受信するデータ伝送装置において、上記受信アンテナを選択、切り換える場合、所定の時間の中で、切り換え前の受信アンテナから切り換え後の受信アンテナに、緩やかに受信レベルが切り換わるよう切り換え制御を行うようにしたものである。
さらに、伝送路の状態変化に応じて複数の送信アンテナ及び複数の受信アンテナの中からそれぞれ適合するアンテナを選択し、当該アンテナに切り換えて上記情報データを送受信するデータ伝送装置において、上記送信アンテナ及び上記受信アンテナを選択、切り換える場合、所定の時間の中で、切り換え前の送信アンテナから切り換え後の送信アンテナ及び切り換え前の受信アンテナから切り換え後の受信アンテナに、緩やかに送出レベル及び受信レベルが切り換わるようそれぞれ切り換え制御を行うようにしたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の一実施例のブロック構成を示し、この動作を説明する。
送信側（ヘリコプタ）１０は、画像圧縮部ＥＮＣ、送信変調部１、連続可変経路切換部１２、切換制御部３、連続可変制御部１３、送信アンテナ４−１，４−２から構成される。
画像圧縮部ＥＮＣからの圧縮画像情報は、送信変調部１にてＱＡＭ変調され、送信変調部１の出力は、連続可変経路切換部２の入力Ｉに接続される。
切換制御部３からのアンテナ切換用の制御信号は、連続可変制御部１３に入力される。 連続可変制御部１３の出力は、連続可変経路切換部１２の入力Ｃに、接続される。
連続可変経路切換部１２の出力Ｏａは送信アンテナ４−１に、もう一方の出力Ｏｂは送信アンテナ４−２に接続される。
受信側（放送局舎）１１は、受信アンテナ５、受信復調部６、画像伸長部ＤＥＣから構成され、受信アンテナ５の出力は、受信復調部６に接続される。
【００１１】
ここで、送信側１０の切換制御部３は、ヘリコプタの飛行方向と受信側１１の位置関係を、図示しない検出手段からの情報によって認識し、受信アンテナ５に対面できる送信アンテナ４−１または４−２を判別し、この送信アンテナを選択するための対応する切換制御信号を出力する。
また、連続可変制御部１３は、切換制御部３からのアンテナ切換用の制御信号が変化すると、時間とともにレベルが徐々に変化する制御信号を発生する。
そして、連続可変経路切換部１２は、制御端子Ｃに与えられる上記連続可変制御部１３からの制御信号レベルに応じて、入力端子Ｉに印加される伝送信号を、出力端子ＯａとＯｂに、それぞれのレベルが反比例的になるよう、振り分ける動作を行う。
【００１２】
以下、各部の動作状況を、図２のタイムチャートを用いて説明する。
まず、時刻ｔ０において、切換制御部３出力の切換制御信号が変化したとする。すると、連続可変制御部１３の出力レベルは、それまでの”Ｈ”レベルから、時間Ｔｃをかけて、”Ｌ”レベルに向けて徐々に低下していく。
この連続可変制御部１３からの制御信号に応じて、連続可変経路切換部１２の出力端子Ｏａ、即ち、送信アンテナ４−１の出力も、時刻ｔ０の定格レベルから、徐々に下降していく。
一方、連続可変経路切換部１２の出力端子Ｏｂ、すなわち、送信アンテナ４−２の出力は、時刻ｔ０の”０”レベルから徐々に上昇していく。
そして、時間Ｔｃ後の時刻ｔ２には、送信アンテナ４−１の出力は”０”レベルにまで下降し、一方の送信アンテナ４−２の出力は定格レベルにまで上昇する。
このように、送信アンテナの切換えを瞬時に行うのではなく、徐々に切換えを行った場合は、非常に小さなレベルの反射波が時刻ｔ０に発生し、その反射波のレベルが非常にゆっくりと増大した場合と同様になる。
【００１３】
前述したように、自動等化処理は、コンスタレーションの統計的な偏りを検出し、これを低減するよう周波数特性や位相特性を変更する処理である。
従って、送信アンテナ切換えによって生じる、伝送路の時間当たりの特性変化が穏やかであれば、コンスタレーションの偏りも時間的にゆっくりとなり、自動等化処理は、この変動に追随できることになる。
なお、送信アンテナ切換時の時間当たりの各アンテナの出力レベルの変化量の設定は、自動等化処理の時間当たり検出範囲内のコンスタレーション変化量以下になるようにする。 具体的には、通常の自動等化器は、１秒周期程度の伝送路の特性変化には対応できるため、送信アンテナ切換え開始から終了までの時間は秒オーダー以上の時間を掛けて行うことになる。
【００１４】
次に、連続可変経路切換部１２の具体的構成の一例を図３に示し、説明する。図１の送信変調部１からの伝送用の信号が与えられる入力端子Ｉは、２つの電圧可変アッテネータ１２−１，１２−２の入力端子Ｉに接続される。 各電圧可変アッテネータの出力Ｏは、それぞれの出力端子Ｏａ，Ｏｂに接続される。
また、図１の連続可変制御部１３からの制御信号が与えられる制御端子Ｃは、電圧可変アッテネータ１２−１の端子Ｖｃ、反転アンプ１２−３に接続される。そして、反転アンプ１２−３の出力は電圧可変アッテネータ１２−２の端子Ｖｃに接続される。 そのため、制御端子Ｃに印加される電圧は、端子Ｏａ側の電圧可変アッテネータ１２−１のＶｃ端子には正転のまま、一方、端子Ｏｂ側の電圧可変アッテネータ１２−２のＶｃ端子には反転して印加される。
【００１５】
ここで、該電圧可変アッテネータは、例えば、端子Ｖｃの電圧が５Ｖなら減衰量を０ｄＢに、２．５Ｖなら６ｄＢに、０Ｖなら無限大に変更するものである。この結果、制御端子Ｃの電圧が５Ｖになれば、電圧可変アッテネータ１２−１の減衰量は０ｄＢに、電圧可変アッテネータ１２−２の減衰量は無限大になる。 また、制御端子Ｃの電圧が２．５Ｖに低下すれば各々の減衰量は６ｄＢとなる。さらに、制御端子Ｃの電圧が低下して０Ｖに達すれば、電圧可変アッテネータ１２−１の減衰量は無限大に、電圧可変アッテネータ１２−２の減衰量は０ｄＢになる。
次に、連続可変制御部１３の具体的構成の一例を図４に示し、説明する。
これは、オペアンプ１３−１とコンデンサ１３−３、抵抗１３−２からなる積分回路であり、図１の切換制御部３から与えられる切換制御信号を積分し、図２に示すように出力レベルが徐々に低下、または増加する制御信号を出力する。
【００１６】
次に、本発明の他の実施例として、受信側においてアンテナの切換えを行なう場合を図５に示し説明する。
送信側（ヘリコプタ）１０は、画像圧縮部ＥＮＣ、送信変調部１、送信アンテナ４から構成される。
画像圧縮部ＥＮＣからの圧縮画像情報は、送信変調部１にてＱＡＭ変調され、送信変調部１の出力は、送信アンテナ４に接続される。
受信側（放送局舎）１１は、受信アンテナ５−１，５−２、連続可変経路選択部１４、受信復調部６、画像伸長部ＤＥＣ、切換制御部３、連続可変制御部１３から構成される。
ここで、受信側１１の切換制御部３は、ヘリコプタの飛行方向と受信側１１の位置関係を、図示しない検出手段からの情報によって認識し、送信アンテナ４に対面できる受信アンテナ５−１または５−２を判別し、この受信アンテナを選択するための対応する切換制御信号を出力する。
【００１７】
また、連続可変制御部１３は、切換制御部３からのアンテナ切換用の制御信号が変化すると、時間とともにレベルが徐々に変化する制御信号を発生する。
そして、連続可変経路選択部１４は、制御端子Ｃに与えられる連続可変制御部１３からの制御信号レベルに応じ、入力端子Ｉａ，Ｉｂに印加される、それぞれの受信信号を、一方のレベルが反比例的になるように選択し、出力端子Ｏに出力する動作を行う。
以上のように、受信側におけるアンテナ切換えを徐々に行うことにより、前述送信側でのアンテナ切換えと同様、受信アンテナ切換えによって生じる、伝送路の時間当たりの特性変化が穏やかとなり、コンスタレーションの偏りも時間的にゆっくりとなるため、自動等化処理は、この変動に追随できることになる。
本発明の他の実施例として、送信側と受信側においてアンテナの切換えを徐々に行った場合を図６に示す。 なお、この構成、動作については、図１、図５と同じであるため、説明を省略する。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、アンテナ切換えにおける、時間当たりのレベル変化量を制限することができるため、これを自動等化処理機能が対応可能である変化量以内とすることにより、アンテナ切換えを行なうデータ伝送装置においても、正常な復号状態を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の全体構成を示すブロック図
【図２】本発明のアンテナ切換え時のレベルと時間の関係を示すタイムチャート
【図３】本発明の連続可変経路切換部の具体的構成を示すブロック図
【図４】本発明の連続可変制御部の具体的構成を示すブロック図
【図５】本発明の第２の実施例の全体構成を示すブロック図
【図６】本発明の第３の実施例の全体構成を示すブロック図
【図７】従来の全体構成を示すブロック図
【図８】従来のアンテナ切換え時のレベルと時間の関係を示すタイムチャート
【図９】一般的な自動等化機能を持つ受信復調部の構成を示すブロック図
【図１０】送信側、受信側におけるディジタルデータの信号点配置を説明する模式図
【符号の説明】
１：送信変調部、３：切換制御部、４，４−１，４−２：送信アンテナ、５，５−１，５−２：受信アンテナ、６：受信復調部、１２：連続可変経路切換部、１３：連続可変制御部、１４：連続可変経路選択部。

Claims (8)

1. ディジタル変調された情報データの送受信を行うデータ伝送装置であって、伝送路の状態変化に応じ、複数の送信アンテナの中から適合する送信アンテナを選択し、当該送信アンテナに切り換えて上記情報データを送信装置から自動等化処理機能を有する受信装置の受信アンテナへ送出するデータ伝送装置において、
   上記送信アンテナを選択、切り換える場合、上記送信アンテナ切換時の時間当たりの上記送信アンテナの出力レベルの変化量が上記自動等化処理の時間当たり検出範囲内のコンスタレーション変化量以下となるよう、切り換え前の送信アンテナの出力レベルと切り換え後の送信アンテナの出力レベルを反比例的に切り換え制御を行うことを特徴とするデータ伝送装置の制御方法。
2. ディジタル変調された情報データの送受信を行うデータ伝送装置であって、伝送路の状態変化に応じて自動等化処理機能を有する受信装置が複数の受信アンテナの中から適合する受信アンテナを選択し、当該受信アンテナに切り換えて上記情報データを受信するデータ伝送装置において、
   上記受信アンテナを選択、切り換える場合、上記受信アンテナ切換時の時間当たりの上記受信アンテナの受信レベルの変化量が上記自動等化処理の時間当たり検出範囲内のコンスタレーション変化量以下となるよう、切り換え前の受信アンテナの受信レベルと切り換え後の受信アンテナの受信レベルを反比例的に切り換え制御を行うことを特徴とするデータ伝送装置の制御方法。
3. ディジタル変調された情報データの送受信を行うデータ伝送装置であって、伝送路の状態変化に応じて複数の送信アンテナの中から適合する送信アンテナを送信装置が選択すると共に自動等化処理機能を有する受信装置が複数の受信アンテナの中から適合する受信アンテナを選択し、上記選択された送信アンテナ、受信アンテナに切り換えて上記情報データを送受信するデータ伝送装置において、
   上記送信アンテナ及び上記受信アンテナを選択、切り換える場合、上記送信アンテナ切換時の時間当たりの上記送信アンテナの出力レベルの変化量及び上記受信アンテナ切換時の時間当たりの上記受信アンテナの受信レベルの変化量が、上記自動等化処理の時間当たり検出範囲内のコンスタレーション変化量以下となるよう、切り換え前の送信アンテナの出力レベルと切り換え後の送信アンテナの出力レベル及び切り換え前の受信アンテナの受信レベルと切り換え後の受信アンテナの受信レベルをそれぞれ反比例的に切り換え制御を行うことを特徴とするデータ伝送装置の制御方法。
4. 請求項１、２または３において、
   ディジタル変調方式として直交振幅変調（ＱＡＭ：Quadrature Amplitude Modulation）を用いたことを特徴とするデータ伝送装置の制御方法。
5. 送信変調部、該送信変調部の出力を伝送路の状態変化に応じて複数の経路の１つに切り換える切換部、該切換部を制御する切換制御部、上記切換部からの各出力を入力とする複数個の送信アンテナを有する送信装置と、受信アンテナ部、該受信アンテナ部出力を入力とする自動等化機能付き受信復調部を有する受信装置とで構成される伝送装置において、
   上記切換部を、所定の時間の中で、切り換え前の経路から切り換え後の経路に、その送出レベルを連続的に切り換える連続可変経路切換部と、上記送信アンテナ切換時の時間当たりの上記送信アンテナの出力レベルの変化量が上記自動等化処理の時間当たり検出範囲内のコンスタレーション変化量以下となるように上記連続可変経路切換部を連続切り換え動作させるための制御信号を発生する連続可変制御部により構成したことを特徴とするデータ伝送装置。
6. 送信変調部、送信アンテナ部を有する送信装置と、複数個の受信アンテナ部、伝送路の状態変化に応じて当該受信アンテナ部からの各出力の１つを選択する選択部、該選択部を制御する選択制御部、上記選択部からの出力を入力とする適応機能付き受信復調部を有する受信装置で構成される伝送装置において、
   上記選択部を、所定の時間の中で、選択前のアンテナ出力経路から選択後のアンテナ出力経路に、その出力レベルを連続的に選択する連続可変経路選択部と、上記受信アンテナ切換時の時間当たりの上記受信アンテナの受信レベルの変化量が上記自動等化処理の時間当たり検出範囲内のコンスタレーション変化量以下となるように上記連続可変経路選択部を連続選択動作させるための制御信号を発生する連続可変制御部により構成したことを特徴とするデータ伝送装置。
7. 送信変調部、該送信変調部の出力を伝送路の状態変化に応じて複数の経路の１つに切り換える切換部、該切換部を制御する切換制御部、上記切換部からの各出力を入力とする複数個の送信アンテナ部を有する送信装置と、複数個の受信アンテナ部、伝送路の状態変化に応じて当該受信アンテナ部からの各出力の１つを選択する選択部、該選択部を制御する選択制御部、上記選択部からの出力を入力とする適応機能付き受信復調部を有する受信装置で構成される伝送装置において、
   上記切換部を、所定の時間の中で、切り換え前の経路から切り換え後の経路に、その送出レベルを連続的に切り換える連続可変経路切換部と、上記送信アンテナ切換時の時間当たりの上記送信アンテナの出力レベルの変化量が上記自動等化処理の時間当たり検出範囲内のコンスタレーション変化量以下となるように上記連続可変経路切換部を連続切り換え動作させるための制御信号を発生する連続可変制御部により構成し、
   上記選択部を、所定の時間の中で、選択前のアンテナ出力経路から選択後のアンテナ出力経路に、その出力レベルを連続的に選択する連続可変経路選択部と、上記受信アンテナ切換時の時間当たりの上記受信アンテナの受信レベルの変化量が上記自動等化処理の時間当たり検出範囲内のコンスタレーション変化量以下となるように上記連続可変経路選択部を連続選択動作させるための制御信号を発生する連続可変制御部により構成したことを特徴とするデータ伝送装置。
8. 請求項５、６または７において、
   ディジタル変調方式として直交振幅変調（ＱＡＭ：Quadrature Amplitude Modulation）を用いたことを特徴とするデータ伝送装置。

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