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1 電波政策懇談会電波利用システム将来像検討部会 ( 第 2 回 ) 放送分野における 電波利用システムの将来像と課題 平成 20 年 10 月 27 日 ( 月 ) NHK 放送技術研究所正源和義

2 はじめに 放送が家庭に届くまで放送関連の周波数 地上放送 講演内容 地上デジタル放送の普及状況と放送ネットワーク構築移動体 携帯端末向けサービス デジタル音声放送地上デジタル放送の高度化に向けて 衛星放送 12GHz/21GHz 帯衛星放送ダウンロードサービス 番組素材伝送 800MHz 帯映像素材中継用通信システムの高度化ミリ波帯における番組中継システム 120GHz 帯の超大容量伝送 まとめ 1

3 はじめに 放送が家庭に届くまで放送関連の周波数 地上放送 講演内容 地上デジタル放送の普及状況と放送ネットワーク構築移動体 携帯端末向けサービス デジタル音声放送地上デジタル放送の高度化に向けて 衛星放送 12GHz/21GHz 帯衛星放送ダウンロードサービス 番組素材伝送 800MHz 帯映像素材中継用通信システムの高度化ミリ波帯における番組中継システム 120GHz 帯の超大容量伝送 まとめ 2

4 JA6697 ANH 放送が家庭に届くまで 衛星アップリンク 放送衛星放送会館 放送局放送会館 BS 放送波 テレビ STL テレビ放送波 TV 放送所 ( 基幹局 ) 現場から放送局 ラジオ STL ワイヤレスカメラ ラシ オマイク テレビ TTL 取材ヘリコプター 中継車 FPU FPU テレビ中継局 FPU 基地局 連絡無線 連絡回線 TV-TSL 放送局 テレビ放送波 通信衛星 SNG 中継車 STL: Studio to Transmitter Link TTL: Transmitter to Transmitter Link ラジオ放送波 ラジオ TTL ラジオ放送波 FPU: Field Pick-up Unit TSL: Transmitter to Studio Link ラジオ放送所 ラジオ中継局 3

5 放送関連の周波数 (2011 年 7 月以前 ) 中波放送 短波放送 短波放送 音声 STL/TTL MHz 短波放送 連絡無線 番組中継 ラジオ監視制御 テレビ放送 ( アナログ ) 連絡無線 番組中継テレビ放送 ( アナログ / デジタル ) FM 放送 ラジオマイク FPU ラジオマイク ( 特定小電力 ) テレビ放送 ( アナログ ) 音声 STL 100MHz 1GHz 音声衛星放送 FPU, STL, A TTL, TSL B C M D N E: F: 衛星放送 G: 有線テレビ放送 FPU 衛星放送 放送用周波数放送事業用周波数 FPU 特定小電力用 (FPU 等 ) 衛星放送 10GHz 100GHz 4

6 放送関連の周波数 (2010 年代末 ) 中波放送 短波放送 短波放送 音声 STL/TTL 携帯端末向け 短波放送 FM 放送マルチメテ ィア放送 連絡無線 番組中継 ラジオ監視制御 携帯端末向け マルチメディア 連絡無線 放送 番組中継 デジタルテレビ放送 ラジオマイク FPU ラジオマイク ( 特定小電力 ) MHz 100MHz GHz 音声衛星放送 FPU, STL, TTL, TSL B C M D N E: F: 衛星放送 G: 有線テレビ放送 FPU 衛星放送 放送用周波数放送事業用周波数他業務に開放 FPU 特定小電力用 (FPU 等 ) 衛星放送 10GHz 100GHz 5

7 はじめに 放送が家庭に届くまで放送関連の周波数 地上放送 講演内容 地上デジタル放送の普及状況と放送ネットワーク構築移動体 携帯端末向けサービス デジタル音声放送地上デジタル放送の高度化に向けて 衛星放送 12GHz/21GHz 帯衛星放送ダウンロードサービス 番組素材伝送 800MHz 帯映像素材中継用通信システムの高度化ミリ波帯における番組中継システム 120GHz 帯の超大容量伝送 まとめ 6

8 地上デジタル受信機普及状況 ( 固定受信機 ) 2003 年 12 月放送開始 JEITA 発表データより作成 7

9 地上デジタル受信機普及状況 ( ワンセグ携帯 ) 左軸 右軸 2006 年 4 月放送開始 JEITA 発表データより作成 8

10 地上デジタル放送の放送ネットワーク構築 デジタル放送の拡充 2011 年までに約 2200 局所に放送局を設置 電波による世帯カバー率は約 98% 将来の課題 UHF53ch~62ch の開放 52ch 以下へ送信周波数を再配置 ( 強制リパック ) 難視 デジタル混信の対策 補完中継局の設置 極微小電力局 ( ギャップフィラー ) の設置 放送局の送信周波数変更 ( 改善リパック ) 9

11 移動体 携帯端末向け放送サービスをめぐる状況 現在 2007 年 6 月 情報通信審議会で アナログ放送終了後の周波数利用方針 を決定 その後 携帯端末向けマルチメディア放送等の在り方に関する懇談会 を開催 2008 年 5 月末に報告書のまとめ VHF 1~3ch アナログ TV 放送 VHF 4~12ch アナログ TV 放送 UHF 13~62ch アナログ TV 放送 / デジタル TV 放送 アナログ放送終了後 TV 以外の放送 (18MHz) 警察 消防等の自営通信 (32.5MHz) TV 以外の放送 (14.5MHz) デジタル TV 放送 (240MHz) ITS (10MHz) 携帯電話 (40MHz) 地方ブロック向けデジタルラジオ放送 ブロック単位の放送 ブロックごとに複数の事業者が参画 地域情報 既存ラジオのノウハウ活用 全国向けマルチメディア放送 全国で同じ内容の放送 全国で 2~4 事業者 産業振興 有料放送中心 10

12 地上デジタル音声放送実用化試験放送 現時点で周波数割り当てが可能な東京 大阪の 2 地域で実用化試験放送を 2003 年 10 月から開始 免許人 ( 社 ) デジタルラジオ推進協会 局名東京実用化試験局大阪実用化試験局 周波数 テレビの 7ch 送信電力 (1 セク メント ) 2.4 KW (300W) 240W (30W) 送信場所東京タワー生駒山 放送区域 東京都 神奈川県 千葉県 埼玉県の各一部 大阪府 京都府 奈良県 兵庫県の各一部 11

13 デジタルラジオの伝送方式 地上デジタル音声放送 ( デジタルラジオ ) の伝送方式は 地上デジタルテレビジョン放送と基本的に同じ 違いは 放送波を構成するセグメントの数 デジタルラジオは 1 つまたは 3 つのセグメントで構成 デジタルテレビのワンセグ受信機とデジタルラジオの 1 セグメント受信機は容易に共用可能 地上デジタルテレビ放送 地上デジタル音声放送 13 セグメント (5.6MHz) 1 セグメント (430kHz) 3 セグメント (1.3MHz) セグメント ワンセグ 12

14 実用化試験放送のサービス概要 デジタルラジオ推進協会 (DRP) が免許人 2003 年 10 月から 東京と大阪で実用化試験放送を開始 DRP 会員がセグメントグループを構成し グループ毎に 1 セグメント又は 3 セグメントの番組を提供 東京の場合 NHK 92 ハマセグ digitalbay OTTAVA TBS ラジオデジタル 93 UNIQue the RADIO 超!A&G+ 文化放送プラス 94 エリア ショーケース 95 Suono Dolce ニッポン放送 DIGITAL NHK FM ヨコハマ BayFM TBS ラジオ 文化放送 NACK5 DRP 東京 ニッポン放送 13

15 2012 年以降の地上デジタル放送の高度化サービス 地上放送 ( ワンセグ ) のエリア補完 携帯 移動受信エリアの拡大 携帯端末向け放送の進化 HDTV をフレキシブルディスプレイで 峠濃霧注意報発表中 ギャップフィラー ワンセグ連結 ( 束セグ ) などによるエリア補完 切れない放送 ( 安心安全放送 ) 放送 通信との高度な連携 周波数利用効率の向上 放送型蓄積受信 Beyond HDTV ダウンロードサービス 高速ダウンロードサービスの実現 高品質な家庭向け放送 HDTVを越える高品質映像放送 14

16 地上デジタル放送の周波数利用効率の改善 伝送容量 課題 20 Mb/s 情報源符号化技術 多値変調 誤り訂正技術 干渉除去技術 MIMO 伝送技術 放送ネットワーク技術 次世代地上デジタル放送 ISDB-T 2003 年 20XX 年 15

17 はじめに 放送が家庭に届くまで放送関連の周波数 地上放送 講演内容 地上デジタル放送の普及状況と放送ネットワーク構築移動体 携帯端末向けサービス デジタル音声放送地上デジタル放送の高度化に向けて 衛星放送 12GHz/21GHz 帯衛星放送ダウンロードサービス 番組素材伝送 800MHz 帯映像素材中継用通信システムの高度化ミリ波帯における番組中継システム 120GHz 帯の超大容量伝送 まとめ 16

18 12GHz 帯 12GHz 帯 /21GHz 帯の衛星放送用周波数 1ch 3ch 5ch 7ch 9ch 11ch 13ch 15ch WRC2000 での追加割当周波数 1 衛星利用による難視聴地域対策にて使用の可能性あり 2 一部の形態の BS 放送受信システムの電波干渉問題あり 17ch 1 19ch 21ch 2 23ch 2 ビーエス朝日 ビーエス アイ WOWOW BS ジャパン WOWOW NHK (BS1) 2011 年以降チャンネルの利用については 現在 総務省において検討中現行方式および高度衛星デジタル放送方式 ( 平成 20 年 7 月答申 ) から選択空きチャンネルにおいて ダウンロード放送 スーパーハイビジョン (SHV) 実験放送の実施を要望 日本 BS 放送 スター チャンネル ワールド ハイビジョン チャンネル NHK (BS2) BS 日本 ビーエスフジ デジタル放送推進協会 タ フ リュ エックス二十四 NHK SD 2 HD 未使用 : 新方式の対象となるチャンネル : アナログチャンネル : デジタルチャンネル 12.2 GHz 21GHz 帯 600MHz( 放送チャンネル帯域幅などの詳細は今後検討 ) 年実験衛星による SHV 実験放送 2020 年以降 SHV 多チャンネル本放送 22.0 GHz 17

19 12GHz 帯 /21GHz 帯衛星放送のロードマップ 12GHz 帯 ( アナログ跡地 追加 4ch) 月高度衛星デジタル放送方式答申 11 月制度整備案意見募集 7 月以降新たなデジタル放送開始 (HDTV 多チャンネル放送 ) チャンネル利用のスケジュール 1 月制度整備案の電波監理審議会諮問 7 月委託事業者決定 高度衛星デジタル放送方式 ARIB 規格化 受信機開発 研究開発 実験 APSK 方式の実用化検討 放送の高度化を目的とした実験 ダウンロード放送 SHV 放送 21GHz 帯 WINDS 実験 実験衛星打上げ 2020 年以降放送衛星打上げ 研究開発実用化試験実用化 伝送方式 ( 変調方式 誤り訂正符号 ) 多重化方式の検討 ハードウェア開発 ( 変復調器 ) 伝送特性検証 降雨減衰補償技術の開発と評価 ( フェーズドアレーアンテナ 中継器 フィルタ等 ) SHV 1~2ch 放送低サービス時間率降雨減衰補償 ( 簡易 ) SHV 8~12ch 放送 サービス時間率 ( 現行 BS 並 ) 降雨減衰補償技術 SHV 情報レート 90~128Mbps/ch 8PSK(3/4) 帯域幅 600MHz と仮定 18

20 放送 通信連携ダウンロードサービスイメージ 地上デジタル放送 BS 高度化放送サービス放送 DLコンテンツ BS/CS デジタル放送 HD 映像 2000 本映像 ニーズの高いコンテンツを 放送伝送路を用いて一斉配信 視聴者は伝送路の区別なくコンテンツを入手して視聴 フル HD/2000 本対応次世代ディスプレイ プロバイダー 放送 DL コンテンツもライセンスは通信経由 IPTV サービス 通信 DL コンテンツ 通信 VOD コンテンツ 対応受信機 HDD サーバー ライセンス 鍵 認証情報など課金 エキスポート 個別にリクエストされるコンテンツとライセンスは リムーバブルメディア ホームネットワーク等 通信伝送路を用いて配信 19

21 ダウンロードサービスの利用イメージと技術的な特長 番組配信スケジュールと予約状況 番組内容案内 おすすめ番組と予約ボタン 放送波の活用により 全国あまねく高品質の番組を配信 放送 通信の連携で より多くの視聴者に多種多様な番組を提供 20

22 TLV( 可変長パケット ) 多重化方式 高度 BSデジタル放送の多重化方式 TLV(Type Length Value) 可変長パケットの多重により TSパケットより高い伝送効率を確保 TLVを用いることで可変長のIPパケットの伝送が可能 IPヘッダ圧縮によりさらに高い伝送効率が可能 通信 放送の区別なくコンテンツを入手 送出装置ファイル IP パケット TLV 多重 ルータ TLV パケット 圧縮した IP ヘッダ IP パケット IPパケット高度 BSチューナ IPパケットルータ ダウンロードサービス対応アプリケーション 通信と放送の連携により利用者の利便性を向上 21

23 はじめに 放送が家庭に届くまで放送関連の周波数 地上放送 講演内容 地上デジタル放送の普及状況と放送ネットワーク構築移動体 携帯端末向けサービス デジタル音声放送地上デジタル放送の高度化に向けて 衛星放送 12GHz/21GHz 帯衛星放送ダウンロードサービス 番組素材伝送 800MHz 帯映像素材中継用通信システムの高度化ミリ波帯における番組中継システム 120GHz 帯の超大容量伝送 まとめ 22

24 800MHz 帯映像素材中継用通信システムの高度化 (1) 電波利用サービスのイメージ 受信基地局 800MHz 帯 さまざまな方向から電波が到来する環境 中継車 マラソン中継等の移動伝送においても高画質ハイビジョンを2チャンネル確保 (2) 実現するための課題 MIMO-OFDM 技術と高効率な誤り訂正技術の開発 AVC/H.264を用いた高能率映像符号化技術 コンシールメント技術の開発 安定した電波を確保する高速アダプティブアレーアンテナ技術の開発 23

25 伝送ビットレートと映像ビットレートとの関係 現状 DQPSK 32Mbps 畳み込み符号符号化率 3/4 24Mbps RS 符号 188/204 MPEG-2 22Mbps 伝送ビットレート TSビットレート映像ビットレート 1 開発目標 伝送容量増大 2.5 倍 16QAM+MIMO 80Mbps 2 伝送ビットレート 高信頼化 LDPC 符号符号化率 1/2 1 マラソン中継では音声 制御は別線 ( 連絡無線 ) を使用するため これらの情報レートは含まれていない 40Mbps TS ビットレート RS 符号 188/204 MPEG-2( 固定伝送 ) 映像 52Mbps 音声 制御 3.24Mbps H Mbps 映像ビットレート 1 同等 2 DQPSK 16QAM(2 倍 ) MIMO(2 倍 ) で理論的には伝送容量は 4 倍となるが 多重のための付加信号や干渉等により実効的な伝送容量は低下する 24

26 ロードマップ 年 800MHz 帯映像素材中継用通信システムの高度化 研究開発実用化試験法令整備実用化 / 普及期 MIMO-OFDM 技術 高効率な誤り訂正技術 高精度なビーム制御技術 伝送容量の増大 受信電力の確保 現行システム 高度化システム 800MHz 帯移動中継実験システムの構築 画像符号化と伝送路符号化の連携画像の破綻を視覚的に目立たなくする技術 画質不十分 途切れる映像レート : 22Mbps@MPEG-2 高画質 途切れにくい映像レート : 36Mbps@H

27 ミリ波帯における番組素材中継システム (1) 電波利用サービスのイメージ 利用周波数 :42GHz 帯 55GHz 帯 60GHz 帯 ミリ波伝送 ワイヤー移動式カメラ ミリ波伝送 ミリ波伝送 ワイヤレスカメラ 単距離 FPU 移動式カメラ リモコンカメラ (2) 実現 普及に向けた課題 大容量伝送を実現するMIMO-OFDM 技術の開発 非圧縮ハイビジョン伝送を実現するための広帯域変復調技術の開発 1W 級の高効率ミリ波電力増幅器の開発 ミリ波デバイスの低廉化 26

28 ロードマップ 年 ミリ波帯における番組中継システム 帯域幅 125MHz システム ( 圧縮ハイビジョン伝送 ) 法令整備 2008 年 2 月 実用化 / 普及期 100~400Mbps 級のワイヤレスカメラ 62.5MHz システム実用化 125MHz システム実用化 帯域幅 1GHz システム ( 非圧縮ハイビジョン伝送 ) 法令整備 2008 年 2 月 研究開発 実用化試験 実用化 / 普及期 広帯域 高効率変復調技術の開発 1GHz 帯域幅を有効に利用する変復調技術高速 A/D,D/A 変換 高速 FFT 波形等化技術 1.5Gbps 級のワイヤレスカメラ ( 高画質 無遅延 ) 27

29 120GHz 帯を用いた超大容量無線伝送 (1) 電波利用サービスのイメージ ハイビジョン6チャンネル多重伝送 10 Gbps 無線送信器多重装置 無線受信器 分離装置 スーパーハイビジョン無線素材伝送 1.5Gbps x 6 放送局 (2) 実現するための課題 100GHz 超ミリ波帯の電波物性 伝搬特性の解明 ( 回折 フェージング 干渉等 ) ミリ波高出力デバイス 小型ミリ波モジュールの開発 超高速信号処理技術 変復調技術 誤り訂正技術の開発 28

30 120GHz 帯無線伝送の技術適用領域マップ 50 スーパーハイビジョン映像伝送 120GHz 帯無線適用領域 伝送速度 (Gbit/s) ホットスポット 非圧縮ハイビジョン映像多重伝送 FEC 非圧縮ハイビジョン映像伝送 圧縮ハイビジョン映像素材伝送 災害復旧時の大容量回線 10 GbE (*) FWA 1GbE (*) FWA 100MbE( ファストイーサネット )FWA 伝送距離 (km) 50 (*) GbE = ギガビットイーサネット 29

31 まとめ 地上放送 地上デジタル放送の普及状況と放送ネットワーク構築移動体 携帯端末向けサービス デジタル音声放送地上デジタル放送の高度化に向けて 衛星放送 12GHz/21GHz 帯衛星放送ダウンロードサービス 番組素材伝送 800MHz 帯映像素材中継用通信システムの高度化ミリ波帯における番組中継システム 120GHz 帯の超大容量伝送 30

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