JP6577646B1 - 同期放送用測定器 - Google Patents
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Abstract
Description
また、送信所間で放送波の変調度の違いは、重複エリアで受信される二つの到来波の周波数偏差となって現れ、受信品質を劣化させる原因となる。なお、放送波の変調度は、各送信所にて変調に用いる音声信号の振幅が異なること、各送信所に設置されたFM変調器の特性に固体差があること等によって差が生じる。
[1.同期放送システム]
まず、本開示に係る同期放送用測定器1が用いられる同期放送システムについて説明する。
[2.同期放送用測定器の構成]
図2に示すように、同期放送用測定器1は、時刻情報取得部2と、ローカル信号生成部3と、二つの受信部4,5と、解析処理部6と、出力部7とを備える。
受信部4は、アンテナ41と、増幅器42と、ミキサ43と、A/D変換器44と、復調器45とを備える。同様に、受信部5は、アンテナ51と、増幅器52と、ミキサ53と、A/D変換器54と、復調器55とを備える。つまり、二つの受信部4,5は、いずれも同一の構成要素を有する。このため、以下では、受信部4について説明し、受信部5の説明は省略する。
ミキサ43は、ローカル信号生成部3から供給されるローカル信号Loを用いて、受信信号を中間周波数帯の信号にダウンコンバートする。
FM復調部451は、互いに直交する(即ち、位相が90°異なる)二つの搬送波を、それぞれ受信信号に乗じる直交変換を行い、更に、FM変調された搬送波がとり得る、搬送波周波数を中心とする周波数範囲の信号を抽出することで、受信信号の同相成分Iおよび直交成分Qを生成する。更に、予め設定された時間期間Δt毎に、同相成分Iおよび直交成分Qを用いて位相を算出すると共に、直前の時間期間Δtに算出された位相との差分である瞬時位相変化分を算出する。なお、時間間隔Δtは、サンプリング周期Tsの整数倍である。ここではΔt=Tsとする。そして、算出した瞬時位相変化分を、予め用意された変換テーブルまたは変換式を用いてFM変調度に置き換えるΔf検波を行うことで、ステレオコンポジット信号Scを生成する。FM変調度は、無変調時にゼロとなり、正負の符号を有した値をとる。
解析処理部6は、波形記憶部60と、第1遅延差計測部61と、第2遅延差計測部62と、第3遅延差計測部63と、変調度偏差計測部64と、周波数偏差計測部65とを備える。これら各部は、ハードウェアによって実現される場合、1ppsに同期したクロック信号である共通クロックに従って動作する。
波形記憶部60は、L+R信号Sa1,Sa2を、それぞれLPFによって5kHzより大きい高域の周波数成分を除去した上で、少なくとも予め設定された測定対象期間(例えば、100ms)分記憶する。L+R信号Sa1,Sa2には、図3に示したように、15kHzまでの周波数成分が含まれるが、一般の放送波では、高域の周波数成分は少なく、その多くは5kHz以下の周波数成分で占められるからである。なお、波形記憶部60には、L+R信号Sa1,Sa2を、LPFを通すことなくそのまま記憶させてもよい。
第1遅延差計測部61は、パイロット信号Sp1,Sp2を用いて、各送信所102,103から到来する二つの到来波間の遅延時間差(以下、第1遅延差)τ1を測定する。
複素変換部611は、受信部4,5からパイロット信号Sp1,Sp2を取得し、パイロット信号Spiのそれぞれにヒルベルト変換を施すことでパイロット信号Spiの同相成分Iiおよび直交成分Qiを求め、パイロット信号Spiを複素化する。
Spi=Ii+jQi=cosθi+jsinθi (1)
差信号生成部612は、複素パイロット信号Sp1と、複素パイロット信号Sp2の複素共役とを乗じることによって、(2)式に示すように、二つのパイロット信号Sp1,Sp2の位相差に等しい位相θ(=θ1−θ2)を有する差信号Spdを生成する。なお、差信号Spdの同相成分をId、直交成分をQdとする。
=(cosθ1+jsinθ1)×(cosθ2−jsinθ2)
=cos(θ1−θ2)+jsin(θ1−θ2)
=Id+jQd (2)
遅延差算出部613は、差信号生成部612にて算出された差信号Spdの同相成分Idおよび直交成分Qdを用い、(3)式に従って、差信号Spdの位相θを算出する。
遅延差算出部613は、更に、パイロット信号の周波数をfp(=19kHz)として、二つのパイロット信号Sp1、Sp2間の遅延時間差である第1遅延差τ1を、(4)式に従って算出する。
なお、第1遅延差計測部61による計測は、二つの送信所102,103から到来する二つの到来波の遅延時間差が、パイロット信号の周期をTpとして、±Tp/2(=26.3μs)以内である場合に有効である。
第2遅延差計測部62は、L+R信号Sa1,Sa2の時間軸上での波形を利用して、各送信所102,103から到来する二つの到来波間の遅延時間差(以下、第2遅延差)τ2を測定する。
波形差分値算出部621は、波形記憶部60に記憶されている同時に取得された測定対象期間分のL+R信号Sa1,Sa2を用い、図7に示すように、L+R信号Sa1と、設定されたシフト時間tだけ時間方向にシフトさせたL+R信号Sa2との差分の絶対値を積分(または平均)した値である波形差分値D(t)を算出する。
Tmin=t2+(Ts/2)×(D1−D3)/(D1−D2) (5)
D1<D3の場合、
Tmin=t2+(Ts/2)×(D1−D3)/(D3−D2) (6)
なお、(5)(6)式は、波形差分値特性グラフの形状が、推定時間Tminの近傍において左右対称であり、且つ、直線で近似されると仮定することによって導出される。
第3遅延差計測部63は、L+R信号Sa1、Sa2の周波数軸上での特性を利用して、各送信所102,103から到来する二つの到来波間の遅延時間差(以下、第3遅延差)τ3を測定する。
複素変換部631は、波形記憶部60に記憶されている同時に取得された測定対象期間分のL+R信号Saiを取得し、取得したL+R信号Saiにヒルベルト変換を施し、L+R信号Saiの同相成分Iiおよび直交成分Qiを求めることで、L+R信号Saiを複素化する。
また、特性抽出部633は、周波数fの周波数成分の位相差θd(f)を算出する(8)式に従って、FFT処理で得られる全ての周波数成分について位相差θd(f)を算出する。
更に、特性抽出部633は、図10に示すように、周波数fを横軸、位相差θd(f)を縦軸とする座標上に、プロットされた位相差θd(f)の離散点を、最小二乗法等を用いて直線近似したグラフ(以下、位相差特性グラフ)を算出する。
[3−5.変調度偏差計測部]
変調度偏差計測部64は、L+R信号Sa1、Sa2を用いて、各送信所102,103から到来する二つの到来波間の変調度偏差ΔMを測定する。
変調度偏移算出部641は、波形記憶部60に記憶されている同時に取得された測定対象期間分のL+R信号Sa1,Sa2を取得し、それぞれの絶対値|Sa1|,|Sa2|について、測定対象期間に渡る平均値を、平均変調度偏移M1,M2として算出する。
つまり、L+R信号Saiの信号レベルは、搬送波周波数に対する変調度を表し、無変調時にはゼロとなり、変調時には正負の符号を有する値をとる。従って、平均変調度偏移Miは、無変調時の変調度を基準として求めた平均的な変調度偏移(即ち、変調度のずれ)の大きさを表す。
周波数偏差計測部65は、L+R信号Sa1、Sa2を用いて、各送信所102,103から到来する二つの到来波間の中心周波数偏差Δfcを測定する。
周波数偏移算出部651は、波形記憶部60に記憶されている同時に取得された測定対象期間分のL+R信号Sa1,Sa2を取得し、その平均値である周波数偏移fc1,fc2を算出する。
そして、中心周波数偏差Δfcにより、二つの送信所102,103にそれぞれ設置されたFM変調器から出力される送信波の中心周波数の違いを確認できる。なお、中心周波数の違いは、変調度の違いと同様に、第1遅延差τ1および第2遅延差τ2の測定誤差の原因となる。
同期放送システムにおいて、エリア拡大に合わせて新局(送信所)を、順次開局する場合に行う、新局の調整手順の一例について説明する。
新局の電波発射前に新局エリア内において既設局の電界強度を移動測定し、放送休止中に既存局を停波し新局のみの電界強度を移動測定することで、既存局と新局の電界強度が等しくなる地点をD/U=0dBとなる等電界地点として登録する。
(S2)品質測定
既存局の放送中に新局に試験放送を行なわせ、等電界地点にて、同期放送用測定器1を用いて、以下の測定を行う。このとき、既存局からの到来波と、新局からの到来波とを、二つのアンテナ41,51にて、10dB以上の分離度にて選択分離受信できるように設定する。
同期放送用測定器1を用いて、変調度偏差ΔMおよび周波数偏差Δfcを測定する。
両パラメータΔM,Δfcが許容値より大きい場合、両パラメータΔM,Δfcがいずれも許容値内の値となるように、新局のFM変調器等を調整する。これにより、重複エリアAdを共有する二つの送信所間でのFM変調特性の同一性を担保する。
(S2−2)伝送遅延時間差の確認および調整
同期放送用測定器1を用いて、第1遅延差τ1,第2遅延差τ2および第3遅延差τ3のうち少なくとも一つを測定する。測定した遅延差τ(τ1〜τ3のいずれか)が0μsではない場合、0μsとなるように、新局での送信タイミングを調整する。これにより、等電界地点付近での受信品質を担保する。
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(5a)同期放送用測定器1では、二つの送信所102,103からの到来波を、二つの受信部4,5が同時に、且つそれぞれがいずれかの到来波を選択的に受信するため、同時に受信される同一周波数を有した二つの到来波を、分離して処理することができる。その結果、測定を行う際に、いずれか一方の送信所からの送信を止める必要がないため、通常放送中であっても、放送品質の確認や、新局の調整作業等を実施することができる。
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
Claims (5)
- 同一周波数の搬送波を同一の音声データにより周波数変調することで生成され、複数の送信元からそれぞれ送信されるFM同期放送用の放送波を、それぞれが互いに異なる送信元から受信するための指向性を有する二つのアンテナ(41,51)と、
前記二つのアンテナのいずれかにそれぞれ対応づけられ、対応づけられたアンテナからの受信信号から、ステレオコンポジット信号をそれぞれ復調するように構成された二つの復調器(45,55)と、
前記二つの復調器にてそれぞれ復調された前記ステレオコンポジット信号に含まれるL+R信号を用い、一方のL+R信号の波形を時間軸上で予め設定されたシフト時間だけシフトさせて、前記二つのL+R信号の波形の差を表す波形差分値を算出するように構成された差分演算部(621)と、
前記シフト時間を、予め設定された時間範囲内で変化させながら前記差分演算部による差分値の算出を繰り返すことで、前記シフト時間対前記波形差分値の特性を表す特性データを生成するように構成された特性生成部(622)と、
前記特性生成部にて生成された前記特性データに関する特性関連情報を出力するように構成された出力部(7)と、
を備える同期放送用測定器。 - 請求項1に記載の同期放送用測定器であって、
前記出力部は、前記特性データによって表されるグラフを前記特性関連情報の一つとして出力する
同期放送用測定器。 - 請求項1または請求項2に記載の同期放送用測定器であって、
前記特性データによって表されるグラフにおいて、前記波形差分値が最小となる前記シフト時間を遅延差として抽出する遅延差抽出部(623)を更に備え、
前記出力部は、前記遅延差を前記特性関連情報の一つとして出力する
同期放送用測定器。 - 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の同期放送用測定器であって、
前記複数の復調器は、同一のクロック信号に従って動作するように構成された
同期放送用測定器。 - 請求項4に記載の同期放送用測定器であって、
前記二つの送信元にてFM変調のタイミングを合わせるために用いられる時刻情報を取得する時刻情報取得部(2)を更に備え、
前記クロック信号は、前記時刻情報に基づく一定周期のタイミングに同期させた信号である
同期放送用測定器。
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