JP5487135B2 - 送受信システム及び信号伝送方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、映像及び音声等を多重したフレーム構造により伝送する送受信システム及びこのシステムで用いられる信号伝送方法に関する。

Ｇ７０３規格（６．３１２Ｍデジタルインタフェース）に代表される、複数のデジタル伝送路を非同期のデジタル・ハイアラーキ網で伝送する送受信システムにおいて、その中核をなす多重化装置は、入力された信号を予め設定された多重フレームを用いて多重する。ここで、多重フレームとは、信号を多重する際のビットの並びを規定したものである。多重フレームをどのように構成するかが装置の作り易さ、簡素化など、さらには、開発ボリュームにつながると言っても過言ではない。

ところで、多重化装置が無線通信機能を有している場合、送受信システムで伝送されるデジタル信号の伝送容量毎にシンボルクロックが規定されている。多重化装置は、このシンボルクロックの範囲内で全ての必要なデータを多重・伝送しなければならない。例えば、多重化装置は、６．３１２Ｍデジタルインタフェース×Ｎ１、６４Ｋデジタルインタフェース×Ｎ２及び打ち合わせ回線用データ×Ｎ３を受け取り（Ｎ１／Ｎ２／Ｎ３は任意の正数）、これらのデータと付加ビット等とをシンボルクロックの範囲内で多重し、多重した多重信号を出力する。送受信システムで伝送されるデジタル信号は上述のデータの多種の組み合わせとなるため、その伝送容量は複数存在する。多重化装置は各伝送容量に対応した多重フレームを利用して多重信号を作成するため、送受信システムには、伝送する信号の伝送容量に対応した多重化装置を用意する必要がある。

しかしながら、伝送する信号の伝送容量が異なる場合、新たな伝送容量に対応する多重化装置を用意しなければならず、開発費の高騰、種別増加による管理アップの要因になるという問題がある。仮に、上述の多重化処理をＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）により実行する場合であっても、異なる多重フレームに対応させようとすると、新たなデータをＦＰＧＡにダウンロードする必要があり、上述の問題は解決されない。

特開平１０−２５７００７号公報

以上のように、従来では、伝送する信号の伝送容量毎に多重フレームが設定されるため、その伝送容量が異なる場合、新たな伝送容量に対応する多重化装置を用意しなければならず、開発費の高騰、種別増加による管理アップの要因になるという問題がある。

そこで、目的は、伝送する信号の伝送容量が異なる場合であっても、装置自体の設定を変更することなく多重信号を生成することが可能な送受信システム及びこのシステムで用いられる信号伝送方法を提供することにある。

実施形態によれば、送受信システムは、複数の伝送路からデジタル信号を受け取り、前記複数のデジタル信号を多重して出力する送信装置と、前記多重された信号を受信し、前記伝送路毎のデジタル信号に分離して出力する受信装置とを具備する。前記送信装置は、多重処理部、変調部及び送信部を備える。多重処理部は、要求される最大の伝送容量を想定してデジタル信号のビットデータを格納する第１のタイムスロットが設定される多重フレームを予め有し、前記複数のデジタル信号のビットデータを、前記設定された第１のタイムスロットのうち、前記複数のデジタル信号の伝送容量に応じて割り当てられた第１の割当タイムスロットへ格納して多重信号を作成する。変調部は、前記多重信号を受け取り、前記第１の割当タイムスロットに格納されたビットデータを抽出し、前記抽出したビットデータを予め設定された変調方式に基づいて変調信号に変換する。送信部は、前記変調部からの変調信号の周波数を送信周波数帯へ変換し、送信信号として送信する。前記受信装置は、受信部、復調部及び分離処理部を備える。受信部は、前記送信信号を受信し、前記送信信号の周波数を変換し、前記変調信号とする。復調部は、前記受信部からの変調信号を、前記変調方式に応じた復調方式で復調し、復調後のビットデータを、前記多重フレームの前記第１の割当タイムスロットに格納し、多重信号を作成する。分離処理部は、前記復調部からの多重信号を前記伝送路毎のデジタル信号に分離して出力する。

実施形態の送受信システムの機能構成を示すブロック図である。 図１の多重処理部で設定される多重フレームの構成例を図である。 図１の多重処理部で設定される多重フレームの構成例を図である。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る送受信システムの機能構成を示すブロック図である。図１に示す送受信システムは、例えば、Ｇ７０３規格に代表される複数のデジタル伝送路からのデジタル信号を、非同期のデジタル・ハイアラーキ網で伝送する伝送システムである。送受信システムは、送信装置１０及び受信装置２０を具備する。送信装置１０と受信装置２０とは、デジタル・ハイアラーキ網により接続される。

非同期の送信装置１０は、６．３１２Ｍデジタルインタフェース伝送路（以下、伝送路と称する。）を最大１６本収容できる構造を有している。なお、送信装置１０に収容される伝送路の本数は、送受信システムを使用する状況に応じて変更可能である。

送信装置１０は、多重処理部１１、変調部１２及び送信部１３を備える。

多重処理部１１は、収容する伝送路からのデジタル信号を、図２及び図３に示す多重フレームに従って多重する。図２及び図３は、本実施形態に係る多重処理部１１に予め記録される多重フレームの構成の例を示す模式図である。ここで、多重フレームとは、信号を多重する際のビットの並びを規定したものである。

本実施形態に係る多重フレームは、伝送路が１６本収容されることを想定して設定されている。図２に示すように、多重フレームは、８つのサブフレームにより１フレームを構成する。各サブフレームは、タイムスロット１−０，２−０，１−１，２−２，…，１−２９３，２−２９３と、タイムスロット１−Ｓ１，２−Ｓ１，…，１−Ｓ３，２−Ｓ３とからなる系列を８系列有する。タイムスロット１−０，１−１，１−２，…，１−２９３及びタイムスロット２−０，２−１，２−２，…，２−２９３には、それぞれ伝送路一本分のペイロードが格納可能である。タイムスロット１−Ｓ１〜１−Ｓ３及びタイムスロット２−Ｓ１〜２−Ｓ３は、付加ビットが格納される。ここで、ペイロードとは、伝送路により伝送されるデータ部分を示す。また、付加ビットには、例えば、スタッフ制御ビット及び同期ビットが含まれる。

なお、タイムスロット１−０，１−１，…，１−２９３及びタイムスロット２−０，２−１，…，２−２９３の数は、伝送路一本分の容量をビット換算した数よりも多く設定されている。これは、所望のスタッフ率に基づき、入力されるデジタル信号をスタッフ多重するためである。つまり、入力されるデジタル信号より多めの伝送容量となるので、データとして無効のデータを挿入する必要がある。その役割を担うのがスタッフビットである。つまり、スタッフビットとは、伝送路毎のデジタル信号の伝送速度の違いを調整するためのものである。また、伝送路１本当たりのスタッフ率も、伝送容量の増減に係らず常に一定となるように予め設定されている。なお、そのタイムスロットに格納されたペイロードがスタッフビットであるか否かはスタッフ制御ビットにより指示される。

また、多重フレームにおいては、送受信システムで伝送されるデジタル信号の伝送容量に応じて、ペイロード又は付加ビットを格納するタイムスロットの位置が予め設定されている。例えば、送受信システムで伝送されるデジタル信号の伝送容量が伝送路１本分に相当するとき、ペイロードは、多重フレーム内の系列１のタイムスロット１−０，１−１，１−２，…，１−２９３へ格納され、伝送容量が増加するに従い、格納可能なタイムスロット１−０，１−１，１−２，…，１−２９３の系列数が増加する。このとき、付加ビットは、多重フレーム内の系列１のタイムスロット１−Ｓ１〜１−Ｓ３へ格納され、伝送容量が増加するに従い、格納可能なタイムスロット１−Ｓ１〜１−Ｓ３の系列数が増加する。

また、収容する伝送路の本数が９本分に相当するとき、ペイロードは、多重フレーム内の系列１から系列８のタイムスロット１−０，１−１，１−２，…，１−２９３に加え、系列１のタイムスロット２−０，２−１，２−２，…，２−２９３へ格納され、伝送容量が増加するに従い、格納可能なタイムスロット２−０，２−１，２−２，…，２−２９３の系列数が増加する。このとき、付加ビットは、多重フレーム内の系列１から系列８のタイムスロット１−Ｓ１〜１−Ｓ３に加え、系列１のタイムスロット２−Ｓ１〜２−Ｓ３へ格納され、伝送容量が増加するに従い、格納可能なタイムスロット２−Ｓ１〜２−Ｓ３の系列数が増加する。

多重処理部１１は、タイムスロット１−０，２−０，１−１，２−２，…，１−２９３，２−２９３及びタイムスロット１−Ｓ１，２−Ｓ１，…，１−Ｓ３，２−Ｓ３のうち、送受信システムで伝送されるデジタル信号の伝送容量に応じたタイムスロットにペイロード及び付加ビットを格納し、多重信号を作成する。多重処理部１１は、作成した多重信号を変調部１２へ出力する。なお、送受信システムで伝送されるデジタル信号の伝送容量は、送受信システムの使用開始前に決定されるものとする。以下では、使用開始前に決定された伝送容量を、設定容量と称する。

変調部１２は、多重処理部１１から多重信号を受け取り、設定容量に応じたタイムスロットで格納されたペイロード及び付加ビットを抽出する。変調部１２は、抽出したペイロード及び付加ビットを予め設定された変調方式で変調し、変調信号を送信部１３へ出力する。なお、予め設定された変調方式には、１２８ＱＡＭ、１６ＱＡＭ及び４ＰＳＫ等がある。

送信部１３は、変調部１２からの変調信号を、送信周波数帯の送信信号に変換する。そして、送信部１３は、送信信号の電力を増幅し、外部へ送信する。

図１に示す受信装置２０は、受信部２１、復調部２２及び分離処理部２３を備える。

受信部２１は、送信装置１０から送信された送信信号を受信し、その電力を増幅する。受信部２１は、増幅した信号を中間周波数帯のＩＦ（Intermediate Frequency）信号に変換するそして、受信部２１は、そのＩＦ信号を復調部２２へ出力する。

復調部２２は、受信部２１からのＩＦ信号を、変調部での変調方式に対応した復調方式で復調する。このとき、復調部２２は、図２及び図３に示す多重フレームを利用し、復調したビットデータを、設定容量に応じたタイムスロットに格納する。そして、復調部２２は、復調したビットデータを格納した後の多重信号を分離処理部２３へ出力する。

分離処理部２３は、復調部２２からの多重信号を、受信装置２０に収容される伝送路の本数に応じて分離する。このとき、分離処理部２３は、付加ビット中のスタッフ制御ビットに基づいて、所定のタイムスロットに格納されたペイロードがスタッフビットであるか否かを判断し、分離したそれぞれの信号を６．３１２Ｍのデジタル信号に変換する。分離処理部２３は、６．３１２Ｍのデジタル信号を収容する各伝送路へ出力する。

次に、以上のように構成された送受信システムの動作を、送信装置１０及び受信装置２０それぞれに４本の伝送路が収容される場合を例に説明する。

多重処理部１１は、６．３１２Ｍ×４のデジタル信号を受けると、系列１から系列４のタイムスロット１−０，１−１，１−２，…，１−２９３にペイロードを格納し、系列１から系列４のタイムスロット１−Ｓ１〜１−Ｓ３に付加ビットを格納する。このとき、例えば、サブフレーム２における系列１のタイムスロット１−Ｓ１にスタッフ制御ビットが格納されるとし、系列１のタイムスロット１−２にスタッフビットが格納されるとする。このスタッフ制御ビットにより、系列１のタイムスロット１−２に格納されたペイロードがスタッフビットであるか否かが制御される。なお、本実施例では、スタッフ制御ビットは１ビットを用いているが、系列毎に複数且つ奇数個のスタッフ制御ビットが格納され、数の多い一方の制御が採用されるようにしてもよい。この場合、通信が不安定になった場合でもスタッフ制御ビットを読み取ることが可能となる。多重処理部１１は、上記のようにペイロード及び付加ビットを格納した多重信号を変調部１２へ出力する。

変調部１２は、設定容量が伝送路４本分に相当する６．３１２Ｍ×４であるため、系列１から系列４のタイムスロット１−０，１−１，１−２，…，１−２９３からペイロードを抽出し、系列１から系列４のタイムスロット１−Ｓ１〜１−Ｓ３から付加ビットを抽出する。変調部１２は、抽出したペイロード及び付加ビットを変調し、変調信号を送信部１３へ出力する。

送信部１３は、変調部１２からの変調信号を無線信号に変換し、外部へ送信する。

受信装置２０は、送信装置１０からの無線信号を受信する。受信部２１は、無線信号をＩＦ信号に変換し、復調部２２へ出力する。

復調部２２は、受信部２１からのＩＦ信号を復調する。復調部２２は、復調したビットデータのうち、ペイロードに該当するビットを系列１から系列４のタイムスロット１−０，１−１，１−２，…，１−２９３へ格納し、付加ビットに該当するビットを系列１から系列４のタイムスロット１−Ｓ１〜１−Ｓ３へ格納する。復調部２２は、ペイロード及び付加ビットを格納した多重信号を分離処理部２３へ出力する。

分離処理部２３は、系列１から系列４のタイムスロット１−０，１−１，１−２，…，１−２９３にペイロードが格納され、系列１から系列４のタイムスロット１−Ｓ１〜１−Ｓ３に付加ビットが格納されている場合、多重信号を各系列に応じた４つの信号に分離する。分離処理部２３は、サブフレーム２における系列１のタイムスロット１−Ｓ１に格納されたスタッフ制御ビットに基づいて、系列１のタイムスロット１−２に格納されたペイロードがスタッフビットであるか否かを判断する。分離処理部２３は、スタッフビットの存在を考慮して、４つの信号それぞれを６．３１２Ｍのデジタル信号に変換し、それぞれの伝送路にこの信号を出力する。

以上のように、上記実施形態では、要求される最大の伝送容量を伝送可能な多重フレームを予め設定する。そして、送受信システムで伝送される信号の伝送容量に基づいて、多重フレームにおける必要な領域を使用し、多重信号を作成するようにしている。これにより、多重フレームの構成を変えることなく、任意の伝送容量に対応することが可能となる。

また、上記実施形態では、伝送路１本当たりのスタッフ率が、伝送容量の増減に係らず常に一定となるように多重フレームを設計している。そのため、伝送容量の増減があった場合でも、多重フレームにおける格納領域が変化するだけで、多重フレーム自体は変更する必要がない。つまり、一つの多重フレームで任意の伝送容量に対応することが可能となる。

したがって、本実施形態に係る送受信システムによれば、送受信システムで伝送されるデジタル信号の伝送容量が異なる場合であっても、装置自体の設定を変更することなく多重信号を生成することができる。

なお、本実施形態では、送受信システムが複数本の６．３１２Ｍデジタルインタフェース伝送路を収容する場合を例に説明したが、これに限定される訳ではない。例えば、送受信システムは、複数本の６４Ｋデジタルインタフェース伝送路を含んでいても構わない。このとき、多重処理部１１は、６４Ｋデジタルインタフェース伝送路により伝送される音声データを付加ビットとして多重する。また、付加ビットには、音声データ用のスタッフ制御ビットが含まれる。

また、本実施形態では、１６本の６．３１２Ｍデジタルインタフェース伝送路を、要求される最大の収容数（伝送容量）として多重フレームを構築したが、伝送路の本数は１６本に限定される訳ではない。送受信システムで要求される最大の伝送容量であるならば、１６本以外であっても構わない。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…送信装置
１１…多重処理部
１２…変調部
１３…送信部
２０…受信装置
２１…受信部
２２…復調部
２３…分離処理部

Claims (5)

1. 複数の伝送路からデジタル信号を受け取り、前記複数のデジタル信号を多重して出力する送信装置と、
   前記多重された信号を受信し、前記伝送路毎のデジタル信号に分離して出力する受信装置と
   を具備し、
   前記送信装置は、
   デジタル信号のビットデータを格納する第１のタイムスロットが設定される多重フレームを予め有し、前記複数のデジタル信号のビットデータを、前記設定された第１のタイムスロットのうち、前記複数のデジタル信号の伝送容量に応じて割り当てられた第１の割当タイムスロットへ格納して多重信号を作成する多重処理部と、
   前記多重信号を受け取り、前記第１の割当タイムスロットに格納されたビットデータを抽出し、前記抽出したビットデータを予め設定された変調方式に基づいて変調信号に変換する変調部と、
   前記変調部からの変調信号の周波数を送信周波数帯へ変換し、送信信号として送信する送信部と
   を備え、
   前記受信装置は、
   前記送信信号を受信し、前記送信信号の周波数を変換し、前記変調信号とする受信部と、
   前記受信部からの変調信号を、前記変調方式に応じた復調方式で復調し、復調後のビットデータを、前記多重フレームの前記第１の割当タイムスロットに格納し、多重信号を作成する復調部と、
   前記復調部からの多重信号を前記伝送路毎のデジタル信号に分離して出力する分離部と
   を備えることを特徴とする送受信システム。
2. 前記多重フレームは、付加ビットを格納する第２のタイムスロットがさらに設定され、
   前記多重処理部は、前記付加ビットを、前記設定された第２のタイムスロットのうち、前記複数のデジタル信号の伝送容量に応じて割り当てられた第２の割当タイムスロットへ格納して前記多重信号を作成し、
   前記変調部は、前記多重信号を受け取り、前記第２の割当タイムスロットに格納された付加ビットをさらに抽出し、前記抽出したビットデータ及び付加ビットを予め設定された変調方式に基づいて変調信号に変換し、
   前記復調部は、前記受信部からの変調信号を、前記復調方式で復調し、復調後のビットデータを前記多重フレームの前記第１の割当タイムスロットに格納し、復調後の付加ビットを前記多重フレームの前記第２の割当タイムスロットに格納して多重信号を作成し、
   前記分離部は、前記復調部からの多重信号を前記伝送路毎に分離し、前記伝送路毎に、前記ビットデータを前記付加ビットに基づいて処理した後、デジタル信号として出力することを特徴とする請求項１記載の送受信システム。
3. 前記付加ビットは、前記設定された第１のタイムスロットのうち、予め指定された指定タイムスロットに格納されたビットデータがスタッフビットであるか否かを示すスタッフ制御ビットを含むことを特徴とする請求項２記載の送受信システム。
4. 前記デジタル信号には、音声信号が含まれ、
   前記付加ビットは、音声ビットデータを含むことを特徴とする請求項２記載の送受信システム。
5. 複数の伝送路からデジタル信号を受け取り、前記複数のデジタル信号を多重して出力する送信装置と、前記多重された信号を受信し、前記伝送路毎のデジタル信号に分離して出力する受信装置とを具備する送受信システムで用いられる信号伝送方法であって、
   デジタル信号のビットデータを格納する第１のタイムスロットが設定される多重フレームを予め有し、
   前記複数のデジタル信号のビットデータを、前記設定された第１のタイムスロットのうち、前記複数のデジタル信号の伝送容量に応じて割り当てられた第１の割当タイムスロットへ格納して多重信号を作成し、
   前記多重信号のうち、前記第１の割当タイムスロットに格納されたビットデータを抽出し、
   前記抽出したビットデータを予め設定された変調方式に基づいて変調信号に変換し、
   前記変調信号の周波数を送信周波数帯へ変換して送信信号として送信し、
   前記送信信号を受信し、
   前記受信した送信信号の周波数を変換して前記変調信号とし、
   前記周波数変換後の変調信号を、前記変調方式に応じた復調方式で復調し、
   前記復調後のビットデータを、前記多重フレームの前記第１の割当タイムスロットに格納して多重信号を作成し、
   前記多重信号を前記伝送路毎のデジタル信号に分離して出力することを特徴とする信号伝送方法。

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