多重の変遷と規格化の歴史

2.1 アナログ放送における多重 (1) ～多重を行った放送～

アナログ放送における多重は，従来の放送があって，その電波の枠の中で新たな価値を「重ねて」放送しようとするものであった。アナログ放送での「多重」は，まず既存のサービスの付加価値を高めるために行われた。テレビジョン放送のカラー化，FM放送のステレオ化がその良い例である。

カラーテレビジョン放送（1960年～2011年）は，輝度信号（白黒信号）のスペクトルの山谷と，色差信号（カラー化用信号）のスペクトルの谷山が，ちょうどかみ合うように，周波数分割多重して行われた（2図)。ここでは簡単に説明したが，詳細にはさまざまな工夫がされている。これが有名なNTSC（National Television Standards Committee）方式のカラーテレビジョンである。

FM（Frequency Modulation）ステレオ放送（1969年～）は，L＋R信号^*1（モノラル互換信号）の帯域の上方に，L-R信号（ステレオ化用信号）でAM（Amplitude Modulation）変調したサブキャリヤーを周波数分割多重する（3図の②)。この多重された信号で主キャリヤーをFM変調したものがFMステレオ放送である。FM変調は，伝送信号の帯域を広げて冗長性を持たせる操作であるため，ステレオ化用信号を多重できる「電波の隙間」があったということである。

平成になって実用化されたAMステレオ放送（1992年～）においても，冗長性という隙間を利用して多重が行われた。AM放送は音声信号でキャリヤーをAM変調したものであり，一般的なAM変調では両側波帯を持つ冗長性がある。AMステレオ放送では，この冗長性を利用して，ステレオ化用信号を重ねることにより，ステレオ化が行われた。すなわちL＋R信号（モノラル互換信号）でキャリヤーをAM変調するのに加えて，L-R信号（ステレオ化用信号）でキャリヤーの直交成分を抑圧搬送波AM変調^*2 することにより，ステレオ化が行われた。

2.2 アナログ放送における多重 (2) ～「多重放送」と名乗った放送～

次に，「…多重放送」と，名称に「多重」を付けた放送が現れた。「…多重放送」においては，価値の追加といったサービスの改良だけでなく，新しいサービスの付加が行われた。純粋なアナログ放送としては，「テレビジョン音声多重放送」がその例である。

「テレビジョン音声多重放送」(1982年～2011年）は，テレビの音声に新規の音声チャンネルを多重し，新たに独立した音声サービスを付加したり，従来の音声チャンネル（L＋R信号）と新規の音声チャンネル（L-R信号）とでステレオ音声を提供したりするものである。技術的には，従来の音声チャンネルの帯域の上方に，新規の音声信号で狭帯域FM変調したサブキャリヤーを周波数分割多重する。この多重された信号で音声キャリヤーをFM変調したものが，「テレビジョン音声多重放送」の伝送信号になる。

後述の，アナログ放送にデジタル信号を多重した放送の多くも，この「…多重放送」の例である。

2.3 アナログ－デジタル放送 ～アナログ放送にデジタル信号を多重～

「テレビジョン文字多重放送」(1985年～2011年）は，アナログテレビの映像に文字情報を多重し，テキストと簡単な図形を表示できる，今で言えばデータ放送のようなサービスを提供するものである。技術的には，テレビ映像信号の垂直ブランキング期間の走査線に，符号化した文字や図形を時分割多重する。アナログ放送への多重技術であるが，多重する情報はデジタル信号である。

「テレビジョンデータ多重放送」(1996年～2011年）は，テレビジョン文字多重放送と同様の方法でデータを多重したものである。

「FM多重放送」(1994年～）は，FMステレオ放送の音声に新たなデジタルチャンネルを重ねて，データ放送サービスを提供するものである。技術的には，FMステレオ放送のL＋R信号とL-R信号のさらに上方の周波数帯に，LMSK（Level controlled Minimum Shift Keying）という変調方式で変調したデータ信号を，周波数分割多重したものである（3図の③)。LMSKとは，音声信号のレベルに応じてMSK信号の振幅を変化させる方式であり，FMステレオ放送信号とLMSK信号との間の干渉を相互に制御しながら，MSK信号を伝送する技術である。

2.1～2.3節で述べたように，アナログ放送への「多重」は，既存の放送に新たな付加価値や新たなサービスをプラスするために，既存の放送の隙間を見つけて，そこに新たな信号を重ねる「多重」であった。

2.4 初期のデジタル放送 ～ストラクチャー多重方式～

一般にデジタル放送は，その性能を極限まで使用するように設計する。アナログ放送のように新たな情報を「重ねる」隙間はない。その代わり，デジタル放送は，最初から信号が「重なった」ものとして作られた。

初期のデジタル放送における「多重」では，いくつかのメディアやサービスを重ねて伝送するようになっていた。そして，メディアやサービスを重ねる場所は，あらかじめ決められていた。このような多重の方法を，ストラクチャー多重方式と呼ぶ（4図の①)。デジタル放送では，方式があらかじめ備える，そうしたメディアやサービスを重ねる仕組みを「多重」と呼んでいる。

「衛星テレビジョン放送」(1989年～2011年）の音声信号^*3，「衛星ハイビジョン放送（MUSE放送)」(1994年～2007年，実用化試験放送）の音声信号^*4，「PCM音声放送」(1992年～2011年）は，いずれも「ストラクチャー多重方式」であった。ただし，これらの方式は，それぞれ独立したものであった。

2.5 現在のデジタル放送 ～MPEG-2 Systems方式～

現在のデジタル放送における「多重」では，いくつものメディアやサービスを重ねて放送できるようになっている。メディアやサービスを重ねる方法は，一定の大きさのコンテナ（固定長パケット）にデータを詰めて，必要な分だけ重ねる方法である。コンテナには各種メディアを柔軟に詰めることができる。また，メディアやサービスが重なっている状態を示す仕組みを備え，こうした多重関連情報も「多重」の仕組みの一部として扱われている。

現在のデジタル放送においては，188バイトの固定長パケット（TSパケット：Transport Stream Packet）を用いるMPEG-2（Moving Picture Experts Group 2）Systems方式を採用している（4図の②)。「狭帯域CSデジタル放送」(1996年～)，「BSデジタル放送」(2000年～)，「110°CSデジタル放送」(2002年～)，「地上デジタルテレビジョン放送」(2003年～)，「地上デジタル音声放送」(2003年～2011年，実用化試験放送)，「地上デジタルマルチメディア放送」(2012年～）は，いずれも多重方式にMPEG-2 Systems方式を用いている。

2.6 新しいデジタル放送 ～MPEG-H MMT方式～

次世代のデジタル放送における「多重」でも，いくつものメディアやサービスを重ねて伝送するようになっている。メディアやサービスを重ねる方法は，大きさが変化するコンテナ（可変長パケット）にデータを詰めて，必要な分だけ重ねる方法である（4図の③）。やはり，コンテナには各種メディアを柔軟に詰めることができて，メディアやサービスが重なっている状態を示す仕組みも備える。

これに加えて，次世代の「多重」では，１つのメディアやサービスを複数の伝送路にわたって重ねる仕組みを備える。つまり，１つの伝送路に重ねないで，複数の伝送路に分担して重ねる多重が生まれたのである。

新たなデジタル放送においては，可変長パケットを用いるMPEG-H MMT方式を採用している。「8Kスーパーハイビジョン（以下，8K）衛星放送」(2018年～(予定)）は，この多重方式を用いて計画されている^*5。また，この多重方式を用いた次世代のハイブリッドキャストも検討されている。

3.1 狭帯域CSデジタル放送

最初の本格的なデジタル放送として登場したのが，狭帯域CS（Communications Satellite）デジタル放送である。1996年10月に，東経128°衛星を用いて，「パーフェクTV！」の名称で放送を開始した。現在は，東経124°/128°衛星を用いて，「スカパー！プレミアムサービス」の名称で放送が行われている。

伝送方式にはDVB-S^*6（ETSI^*7 EN 300 421)，多重方式にはMPEG-2 Systems（ISO/IEC^*8 13818-1)，多重関連情報としてのSI（Service Information）についてはDVB-SI^*9（ETSI EN 300 468）が採用された。これらは，国際標準（MPEG，ISO/IEC）および欧州の標準（DVB，ETSI）の導入であり，日本独自の規格としては，受信機仕様（ARIB STD-1「CSデジタル放送用受信装置（望ましい仕様)」)¹⁾ が1996年５月に定められた。

ここで用いられた，MPEG-2 Systemsの多重方式（188バイト固定長のTSパケットを用いたパケット多重方式）や，多重関連情報方式は，その後の日本のデジタル放送における多重方式の標準規格をつくる上で，その基となった。

3.2 BSデジタル放送

BS（Broadcasting Satellite）デジタル放送は2000年12月に開始され，その後，広く普及した。

BSデジタル放送の多重方式にはMPEG-2 Systemsが採用された。伝送方式の規格としては，「BSデジタル放送の送信・運用条件」^*10（ARIB STD-B20 1.0版)¹⁾ が1998年11月に策定された。また，多重関連情報方式の規格として，「デジタル放送に使用する番組配列情報」(ARIB STD-B10 1.1版)¹⁾ が1998年７月に策定された。ARIB STD-B10は，DVB-SIを基本にしながら，日本独自の要求に対応した規格である。さらに，運用規定として，「BSデジタル放送運用規定」(ARIB TR-B15)²⁾ が1999年10月に発行された。

3.3 110°CSデジタル放送

110°CSデジタル放送は，2002年３月に開始された。BSと同じ東経110°に位置する衛星を用いて，基本的にBSと共通の伝送方式により，BSとほぼ共通の環境で受信することを実現した。

110°CSデジタル放送の多重方式には，BSデジタル放送と同じくMPEG-2 Systemsが採用された。伝送方式の規格としては，前述の「BSデジタル放送の送信・運用条件」を改訂して，「BS/広帯域CSデジタル放送の送信・運用条件」(ARIB STD-B20 2.0版)¹⁾ が2000年11月に策定された。また，多重関連情報方式の規格として，「デジタル放送に使用する番組配列情報」(ARIB STD-B10 2.0版)¹⁾ が2001年３月に策定された。ARIB STD-B10 2.0版は，110°CSデジタル放送に対応するように，それまでのARIB STD-B10を追加規定したものである。さらに，運用規定として，「BS/広帯域CSデジタル放送運用規定」(ARIB TR-B15 2.0版)²⁾ が2001年７月に発行された。

3.4 地上デジタルテレビジョン放送

地上デジタルテレビジョン放送は，基幹放送である地上アナログテレビジョン放送の置き換えとして，2003年12月に東京・大阪・名古屋の３大都市圏で開始され，2006年12月までに全都道府県で開始された。また，2006年４月には，携帯端末向けの「ワンセグ」サービスも開始された。

地上デジタルテレビジョン放送も，多重方式にはMPEG-2 Systemsを採用している。伝送方式の規格としては，「地上デジタルテレビジョン放送の伝送方式」(ARIB STD-B31 1.0版)¹⁾ が2001年５月に策定された。また，多重関連情報方式の規格として，「デジタル放送に使用する番組配列情報」(ARIB STD-B10 3.0版)¹⁾ が2001年５月に策定された。ARIB STD-B10 3.0版は，地上デジタル放送に対応するように，それまでのARIB STD-B10を追加規定したものである。このARIB STD-B31 1.0版およびARIB STD-B10 3.0版は，「ワンセグ」も想定した規格である。さらに，運用規定として，「地上デジタルテレビジョン放送運用規定」(ARIB TR-B14 1.0版)²⁾ が2002年１月に発行された。

3.5 高度BSデジタル放送 (1)

衛星放送において，新たに使えることとなった周波数や，アナログ放送の終了で空く周波数で実施するBSデジタル放送用として，「高度BSデジタル放送」の方式が準備された。この方式は，従来と同じ伝送条件で約1.3倍のビットレートの伝送を可能とし，高能率の映像符号化方式であるH.264 /MPEG-4 AVC（Advanced Video Coding）を用いることにより，１つの衛星中継器で４チャンネル以上のハイビジョン放送を可能とするものである。また，変調方式にAPSK（Amplitude Phase Shift Keying）を用いて8K放送が可能であることも，実験で示された。

この高度BSデジタル放送の技術方式について，2006年９月に情報通信審議会に諮問され（諮問2023号)，2008年７月に答申された。伝送方式には，従来より小さなロールオフ率（0.1）を採用するとともに，シャノン限界^*11 に迫る誤り訂正能力を持つLDPC（Low Density Parity Check）符号を採用した。多重方式には，BSデジタル放送と同じMPEG-2 Systemsとともに，新たにIP（Internet Protocol）等の伝送に適したTLV（Type Length Value)^*12 方式を採用した。

伝送方式の規格としては，「高度広帯域衛星デジタル放送の伝送方式」(ARIB STD-B44 1.0版)¹⁾ が2009年７月に策定された。また，多重関連情報方式の規格としては，「デジタル放送に使用する番組配列情報」(ARIB STD-B10 4.7版)¹⁾ が2009年７月に策定された。ARIB STD-B10 4.7版は，高度BSデジタル放送に対応するように，それまでのARIB STD-B10を追加規定したものである。

結果的に，新規の衛星放送チャンネルで本方式を選択する事業者はなかったため，ここで規格化された技術は直ちに使われることはなかった。

3.6 高度BSデジタル放送 (2)

8K放送を実現するために，高度BSデジタル放送の技術方式に再び注目が集まり，2013年５月に情報通信審議会で技術方式の検討が始まり，2014年３月に答申された。伝送方式には，さらに小さなロールオフ率（0.03）を採用するとともに，新たな誤り訂正符号化率7/9を追加した。多重方式は，MPEG-2 TSまたはMMT/TLVとされた。そして，この答申を反映した省令・告示が，2014年６月に公布された。

伝送方式の規格としては，2009年に策定されていた1.0版を改訂して，「高度広帯域衛星デジタル放送の伝送方式」(ARIB STD-B44 2.0版)¹⁾ が2014年７月に策定された。また，多重方式の規格として，MPEG-H MMT（ISO/IEC 23008-1）を採用した「デジタル放送におけるMMTによるメディアトランスポート方式」(ARIB STD-B60 1.0版)¹⁾ が，同じく2014年７月に策定された。

このように，高度BSデジタル放送の多重方式としてはMPEG-H MMTを選択することとなり，長く続いたMPEG-2 Systemsの時代から，MPEG-H MMTの時代へと大きな変革が起こった。

2015年３月現在，高度BSデジタル放送の運用規定の検討が行われており，2016年には試験放送，2018年には実用放送が計画されている。