JP2001519993A - Vsbベースバンド信号をディジタルテレビジョン受信機のrf入力へ提供するための低コストvsbエンコーダ及びrf変調器 - Google Patents

Vsbベースバンド信号をディジタルテレビジョン受信機のrf入力へ提供するための低コストvsbエンコーダ及びrf変調器

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Abstract

(57)【要約】 エンコーダ−変調器は、所定の閾値未満の信号欠陥を補正するためのフィルタ、等化回路及び前方誤り補正回路を含むVSBディジタルテレビジョン受信機へディジタルベースバンドテレビジョン信号を接続する。エンコーダ−変調器は、RFチャンネル上で公称未満の帯域通過特性をもって低電力伝送を行うためにベースバンド信号を処理する。同軸ケーブル又は他の低ノイズ通信リンクはRF信号をテレビジョン受信機のRF入力へ直接的に接続する。伝送信号中の、所定の閾値未満のあらゆる誤り又は信号欠陥は、VSBディジタルテレビジョン受信機内に設けられたフィルタ及び等化回路により補正される。

Description

【発明の詳細な説明】 VSBベースバンド信号をディジタルテレビジョン受信機の RF入力へ提供するための 低コストVSBエンコーダ及びRF変調器 発明の背景及び従来技術 本発明は、一般的にディジタルVSB(残留側波帯)テレビジョン受信機に関 し、詳細にはMPEG(Motion Picture Expert Group)ディジタル信号の複数 のソースのいずれかからのディジタルVSB信号をディジタルVSBテレビジョ ン受信機に接続するための単純な低コストシステムに関する。その記載はVSB ディジタルフォーマットに向けられているが、本発明はその広範な観点において 特定のディジタルフォーマットには限定されないことが理解されるべきである。 近年採用されたディジタルテレビジョン規格は、地上放送モード(8VSB) と高データレートモード(16VSB)を有するVSBサブシステムを明記する 。利用可能な他のVSBモード、即ち、2VSB、4VSB及び8VSB(非地 上用)も存在する。8VSB地上モードは4VSBのデータ保持能力を有する。 (地上環境のために付加されたトレリス符号化は付加的な変調レベルを作る。) ディジタルデータ信号は、MPEG及びドルビーAC−3で処理され、従来のビ デオ及びオーディオ回路へ適用する前にデコンプレッション(decompression) されなければならない。地上放送については、データ信号は:ランダマイズされ ;誤り訂正のためにリードソロモン(R/S)タイプの符号化を施され;インタ ーリーブされ;トレリス符号化され;セグメントシンク及びフィールドシンクを 多 重され;DCパイロットを付加され;プリイコライゼーション(pre-equalizati on)フイルタリングを施され;変調され;及び、伝送のためにRFアップコンバ ートされる。デイジタルテレビジョン受信機は、圧縮された形態のベースバンド 信号を作り出すためのチューナ及びVSB復調器を含む。復調された信号は、受 信信号を等化するためのイコライザへ送られる。ベースバンド信号はトランスポ ートデマルチプレクサへ送られ、それはビデオ及びオーディオ処理回路への供給 のために、正しい形態のビデオ及びオーディオ信号を再生するための適切なMP EGデコーダ及びドルビーデコーダへデータを送る。DVD(ディジタルビデオ ディスク)プレーヤ、VCR(ビデオカセットレコーダ)、PC(パーソナルコ ンピュータ)、デジタルケーブルボックス、衛星受信機、その他の他のソースか らのディジタル信号は、現在のアナログテレビジョン受信機の場合と同様に、デ ィジタルテレビジョン受信機に供給されるであろう。 アナログシステムでは、VCR又は他のビデオソースからの信号をテレビジョ ン受信機(1つが利用可能ならば)のベースバンド入力に接続することは、信号 をRFチャンネル3又はチャンネル4へ変調し、それをテレビジョン受信機のチ ューナ入力に供給することにより達成される結果よりも優れた結果をもたらすこ とが周知である。しかし、ベースバンド信号ソースとテレビジョン受信機の間の 距離を比較的短く保たなければならないディジタル環境においては、これは必ず しも正しいとは言えない。 本発明では、圧縮ベースバンドディジタル信号をディジタル伝送のための所定 のフォーマットで符号化し、ケーブルネットワーク又は無線リンクを通じてディ ジタルテレビジョン受信機のRF入力へ直接適用するためにRFキャリアに変調 する。低電力レベルで公称 未満の帯域通過を有するRF信号は、ディジタルテレビジョン受信機内に組み込 まれたフロントエンド信号処理を利用する。公称未満の帯域通過特性及び伝送中 に導入されるノイズに起因して所定の閾値未満となる信号欠陥は、ディジタルテ レビジョン受信機のフロントエンド内の補正回路により補正される。低信号電力 、ディジタル信号の補正回路、及び通信リンクの良性環境は、符号化及び変調プ ロセスにおいて非常に耐性(及びコスト)の低い素子及び回路を使用することを 可能とする。これは、RFチャンネルを通じてディジタルベースバンド信号をデ ィジタルテレビジョン受信機に接続する際に非常に低コストで非常に効果的なエ ンコーダー変調器をもたらす。 本発明の目的 本発明の主たる目的は、新規なディジタル信号変換システムを提供することに ある。 本発明の別の目的は、ベースバンドディジタル信号をVSBディジタルテレビ ジョン受信機へ接続するディジタルエンコーダー変調器を提供することにある。 本発明のさらなる目的は、VSBディジタルテレビジョン受信機のための低コ ストディジタル信号接続システムを提供することにある。 図面の簡単な説明 本発明のこれら及び他の目的及び長所は、図面との関連において以下の記述を 読むことにより明らかとなり、図面において、 図1は、本発明に従って構成されたVSBディジタル信号エンコーダー変調器 の単純化したブロック図であり、 図2は、本発明に従って構成されたディジタル信号エンコーダー変調器の別の 形態の単純化したブロック図であり、及び 図3は、本発明のエンコーダー変調器の帯域通過特性を示す曲線である。 好適な実施形態の説明 図1を参照すると、多数の異なるソースタイプのいずれかから得られるディジ タルMPEG符号化信号の1つのソースが示される。例えば、そのソースは、衛 星受信機、VCR、DVD、ディジタルケーブルボックス、PC、その他とする ことができる。ソース10の出力はベースバンド周波数のMPEG(及びドルビ ーAC−3)符号化されたディジタル信号である。このベースバンド信号はディ ジタルテレビジョン受信機24のベースバンド入力へ直接的に送ることができる 。しかし、本発明では、ベースバンド信号はATSCエンコーダ12へ送られ、 そこでその信号にインタリーブ、ランダマイズ、R/S誤り符号化及びトレリス 符号化を施す。フィールドシンク及びセグメントシンクを付加し、図示してはい ないが、パイロットを挿入し、等化フィルタリングを適用する。(これらの処理 の詳細については、ATSC規格A/53、ATSCディジタルテレビジョン規 格を参照のこと。)次に、その信号をディジタルアナログ(D/A)変換器14 へ供給する。D/A14はアナログ信号を一組の乗算器13及び15へ供給し、 それら乗算器は一組のSAW(弾性表面波)フィルタ16及び18へ信号を供給 する。各乗算器13及び15は、2つの異なる出力を生成するために、それぞれ 周波数F1とF2を受け取る。SAWフィルタはスイッチ20により選択的に制 御され、SAWの一方は1つの選択されたチャンネルRF出力のために使用され 、他方は別の選択されたチャンネルRF 出力のために使用される。特定の選択されたRFチャンネルは、エンコーダー変 調器が使用される環境、特に受信エリア内のRFチャンネルの使用可能度及びタ イプに依存する。SAWフィルタは比較的低コストのデバイスであり、テレビジ ョン受信機において広く使用されている。 高精度の変調器がI及びQ信号を生成し、それらの信号は結合されて1つの側 波帯をキャンセルすると共に残留側波帯信号を生成することが当業者には理解さ れるであろう。そのような変調器は非常に複雑で、非常に高価である。本発明の 1つの形態では、その構成を1つの乗算器(13、15)及び1つのSAWフィ ルタ(16、18)で置き換える。乗算器の出力は両側波帯搬送波抑圧信号であ る。それに続くSAWフィルタはほとんどの1側波帯(必ずしもそうではないが 、好ましくは下側側波帯)を除去してVSB信号を生成すると共に、チャンネル 帯域通過の公称ナイキスト傾きを近似する。公称未満の帯域通過特性の結果、伝 送された信号は符号間干渉(ISI)の形態の欠陥程度により特徴付けられる。 SAWフィルタは信号帯域通過のエッジを整形し、公称ではATSC規格中の 帯域エッジを要するナイキスト傾きを近似する。(ナイキスト傾きは図3の実線 のグラフを参照することにより分かる。)また、SAWフィルタ特性は隣接チャ ンネル除去をもたらす。選択された1つのSAWからのフィルタされた信号はR Fアップコンバータ22へ送られ、RFアップコンバータ22はその信号を公称 的に使用されるの所望のRFチャンネル、チャンネル3又はチャンネル4へアッ プコンバートする。 符号化及び変調されたVSB信号は、ケーブルネットワーク23を介してVS Bディジタルテレビジョン受信機24のチューナ26のRFチャンネル入力へ供 給される。ケーブルネットワーク23は 単一同軸ケーブル又は比較的複雑なホームケーブルネットワークとすることがで きる。また、その信号を低電力RF増幅器25(図1に波線で示す)により増幅 し、割り当てされたRF放送テレビジョンチャンネルでディジタルテレビジョン 受信機へ無線伝送する。受信信号は、対になるSAWフィルタを通じてVSB復 調器28へ送られ、そこでベースバンドディジタル信号が再生される。復調信号 はイコライザ30へ送られ、イコライザ30は、受信機の応答を実線のナイキス ト応答(図3)に非常に正確に適合するように調整し、それにより、送信機に導 入されるあらゆる符号間干渉及び通信リンク(即ち、ケーブルネットワーク又は 無線リンク)に導入されるあらゆる線形ひずみであって、イコライザの性質に依 存する所定の閾値レベル未満に集合するものを含むあらゆる信号欠陥を補正する 。イコライザ30からの信号は、前方誤り補正サブシステム31により処理され 、符号間干渉に起因するあらゆる残留誤差並びにケーブルネットワーク又は無線 リンクにより導入されるいずれも白色又はインパルスであるノイズを補正する。 イコライザ30及び誤り補正サブシステム31の性能は、システムが重大な劣化 を被る前に送信機及び通信チャンネルにより導入されうる符号間干渉及び線形歪 みの量に制限を与える。 (MPEG符号化された形態の)補正された信号はトランスポートデマルチプ レクサ32に送られ、それは信号のビデオ及びオーディオ部分のための別個の出 力を有する。ビデオ部分はデコンプレッション及び復号化のためにMPEGデコ ーダ34へ送られ、オーディオ部分は相補的(complementary)処理のためにド ルビーAC−3デコーダ36へ送られる。結果として得られるビデオ及びオーデ ィオ信号はビデオプロセッサ38及びオーディオプロセッサ40へそれぞれ送ら れる。 RF信号はベースバンド信号ほど距離に敏感ではなく、同軸ケーブル環境は伝 送中に導入される誤り及び欠陥をさらに減少させることを当業者は理解するであ ろう。しかし、ある信号欠陥が導入された場合でも、VSBディジタルテレビジ ョン受信機内に設けられた補正回路、特に等化回路により、それら欠陥を補償す ることができる。その信号はVSB符号化され、所定の閾値未満のあらゆる誤り 及び信号欠陥はテレビジョン受信機内で補正可能であるので、その結果、ソース 10からVSBディジタルテレビジョン受信機24への優秀な伝達を生じさせる 信号変換構成が提供される。 対照的に、テレビジョン受信機へ送られるあらゆるベースバンドディジタル信 号はイコライザ30及び誤り補正サブシステム31の後で導入され、その結果V SBディジタルテレビジョン受信機中の回路の補正効果の対象とはならない。ま た、そのような信号は距離が制限されると共に訂正不可能な誤り又は欠陥の対象 となり、それは本発明の方法をより優秀なものとする。 さらに本発明によれば、ディジタルテレビジョン受信機がディジタル及びアナ ログNTSC信号を受信するための装備を有する場合、アップコンバータ22の RFチャンネル出力の優先度を確立するにおいて、第1の選択はテレビジョン受 信機のサービスエリア内の空きRFチャンネルへ信号を供給することであり、第 2の選択はテレビジョン受信機のサービスエリア内のディジタル又はアナログN TSCのRFチャンネルのうちのディジタルの1組に信号を供給することである 。こうして、テレビジョン受信機のディジタルチャンネル内の回路により、ディ ジタルチャンネルへのあらゆるNTSC干渉を最小化することができる。 本発明は、符号化されたベースバンド信号へ所定レベルの欠陥を導入し、ディ ジタルテレビジョン受信機のフロントエンド内に設け られた信号補正回路を利用してそのような欠陥を補償するという発想にある。本 発明の適用においては、伝送電力は非常に低く、距離が制限され、同軸ケーブル は低ノイズ環境であり、チャンネル形状(ナイキスト傾き)は隣接チャンネル除 去、信号放射、その他のためのように厳格に規定する必要が無いので、コストは 最小に維持される。これは公称未満のナイキスト傾きを生成する低コストフィル タリングへ移行する。上述のように、これは明らかにある程度の符号間干渉を生 じさせるが、所定の閾値未満のそのような信号欠陥は、相補的フィルタリング、 等化回路、及び前方誤り補正回路の共同処理によりディジタル受信機内において 補償することができる。 図2のエンコーダー変調器は本発明の別のバージョンである。ここでは、図1 の低コストSAWフィルタが、FIR(有限インパルス応答)フィルタとして示 されるディジタルフィルタ50により置き換えられる。ディジタル変調器52は 第1の局部発振器56の出力を供給され、フィルタリングされた入力信号を、例 えば約12MHzの周波数を有する第1のIF信号へ変換する。この信号はD/ A14へ送られ、それからRFアップコンバータ54へ送られ、RFアップコン バータ54には第2の局部発振器58の出力が供給される。局部発振器58はス イッチ60により制御され、図1のチューナと同様に、一組のRFチャンネル周 波数のいずれかにおいてRFアップコンバータ54からのRF出力を作る。出力 信号は同軸ケーブル23を介してテレビジョン受信機へ伝送される。本発明のこ のバージョンはより安定的なシステムということができる。両システム共に集積 回路を伴うので、図1のバージョン中のSAWのコストが図2のバージョンの集 積回路の実施で要する付加的チップエリアのコストより小さいかどうかが分かる 。 図3において、実線のグラフは伝送信号の理想的ナイキスト傾き のチャンネル帯域通過応答を示す。波線のグラフは、図1の低コストSAW16 及び18の使用により生じる公称未満のナイキスト傾きを示し、点線のグラフは FIRフィルタ50を使用した図2の実施についての応答を示す。それらのグラ フは単なる例示と理解すべきであり、それらの実際の形状は使用されるフィルタ リング要素の精度及び数に依存する。先に述べたように、本発明の実施形態のS AW又はFIRフィルタのいずれかにより作られる公称未満の帯域通過特性に起 因して、あるレベルの符号間干渉が伝送信号に導入される。しかし、既に議論し たように、通信リンクを通じて信号に導入されるあらゆるノイズと共に、そのよ うな符号間干渉の量はテレビジョン受信機内において実質的に補正し、完全に近 い信号変換及び受信を提供することができる。このように、本発明は、より小さ い許容差の要素を故意に選択し、所定閾値未満の信号欠陥を補償する能力を有す るディジタル受信機に信号を適用することにより、低コストで高性能なエンコー ダー変調器を提供することを可能とする。 ディジタルソースからのディジタルテレビジョン信号をVSBディジタルテレ ビジョン受信機へ移送するための新規な方法及び装置を記載してきた。本発明の 真の精神及び範囲から外れることなく、本発明の上記の実施形態の多くの変更が 可能であることは当業者に明らかであると理解される。本発明は請求の範囲の規 定によってのみ限定されるべきである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG, BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,D K,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM ,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE, KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,L T,LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX ,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE, SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,U A,UG,UZ,VN,YU,ZW (72)発明者 ハウグ,レイモンド,シー. アメリカ合衆国,60021 イリノイ州,フ ォックス リヴァー グロウヴ,ガーデナ ーズ ロード 9011 (72)発明者 スノプコ,ポール,アダム アメリカ合衆国,60601 イリノイ州,シ カゴ,#3001,イースト ランドルフ ド ライヴ 360

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.受信信号中に含まれる所定の閾値未満の欠陥を補正可能な補正回路を有する ディジタルテレビジョン受信機に信号を供給するディジタル信号システムの動作 方法において、 圧縮ベースバンドディジタル信号を作る工程と、 圧縮ベースバンドディジタル信号を、ディジタル伝送のための所定のフォーマ ットに符号化する工程と、及び ディジタルテレビジョン受信機のRF入力へ直接的に適用するために、符号化 された圧縮ベースバンドディジタル信号をRFキャリアに変調する工程と、を有 し、 前記変調工程は、伝送信号中に所定の閾値未満の欠陥を発生させる公称未満の 帯域通過を生じさせ、 前記補正回路は前記変調工程で導入された欠陥を補正可能である方法。 2.前記符号化工程は、データのインタリーブ、データのランダマイズ、誤り保 護、並びにVSBフィールドとセグメントシンクの付加を含み、 前記方法はさらに、低電力レベルで前記変調工程を実行する工程を有する請求 項1に記載の方法。 3.公称未満のナイキスト傾きを生成するためのディジタルテレビジョン受信機 内の第2のフィルタと共働するように設計された応答を有する第1のフィルタを 通じて、符号化された圧縮ベースバンドディジタル信号を供給する工程をさらに 有する請求項1に記載の方法。 4.公称ナイキスト傾きを生成すると共に信号帯域通過の各端部で隣接チャンネ ル除去を提供するためのディジタルテレビジョン受信機内の等化回路及び第2の フィルタと共働するように設計された応答を有する第1のフィルタを通じて、符 号化された圧縮ベースバンドディジタル信号を供給する工程をさらに有する請求 項1に記載の方法。 5.前記テレビジョン受信機はディジタル信号処理システム及びアナログNTS C信号処理システムを含み、 前記方法はさらに、テレビジョン受信機のディジタル処理システムへ適用する ために変調RFディジタル信号を生成する工程を有する請求項1に記載の方法。 6.RFキャリアは、同軸ケーブルネットワークによりディジタルテレビジョン 受信機のRF入力に適用される請求項1に記載の方法。 7.前記変調工程は、 ベースバンド信号に所定のキャリア周波数を乗算して両側波帯抑圧キャリア信 号を生成する工程と、及び フィルタを使用し、両側波帯のうちの1つを除去してVSB信号を作ると共に 公称未満の帯域通過を提供する工程と、を有する請求項1に記載の方法。 8.前記フィルタはSAWであり、前記帯域通過は公称未満のナイキスト傾きを 有する請求項7に記載の方法。 9.前記補正回路は、等化及び前方誤り補正回路を含む請求項1に記載の方法。 10.前記RFキャリアは、放送テレビジョンチャンネルを通じてディジタルテ レビジョン受信機のRF入力へ無線により適用される請求項1に記載の方法。 11.受信信号中に含まれる所定の閾値未満の欠陥を補正可能な補正回路を有す るディジタルテレビジョン受信機に、圧縮ディジタルベースバンド信号を供給す るディジタル信号システムにおいて、 圧縮ベースバンド信号のソースと、 前記ベースバンド信号を所定のディジタルフォーマットに符号化するエンコー ダと、 前記符号化されたベースバンド信号をRFキャリアに変調する変調器であって 、伝達信号中に前記所定の閾値未満の欠陥を発生させる公称未満の帯域通過を有 する変調器と、及び 変調信号を前記ディジタルテレビジョン受信機のRF入力へ直接的に適用する 手段と、を備え、 前記補正回路は前記変調器が導入する前記欠陥を補正可能であるシステム。 12.前記エンコーダ及び前記ディジタルテレビジョン受信機の各々はフィルタ を有し、前記フィルタは共働して公称未満のナイキスト傾きを生成する請求項1 1に記載のシステム。 13.前記フィルタ及び前記等化回路は共働して公称ナイキスト傾きを生成する と共に信号帯域通過の各端部で隣接チャンネル除去を 提供する請求項12に記載のシステム。 14.前記所定のディジタルフォーマットはVSBであり、前記圧縮ディジタル 信号はMPEGの形態であり、前記エンコーダは、データランダマイザ、データ インターリーバ、誤り保護回路、並びにVSBフレームとフィールドシンクを付 加する手段を含み、前記変調器は低電力で動作する請求項11に記載のシステム 。 15.前記RFキャリアは、同軸ケーブルネットワークによりディジタルテレビ ジョン受信機のRF入力に適用される請求項11に記載のシステム。 16.前記ディジタルテレビジョン受信機は、ディジタル信号処理システム及び アナログNTSC信号処理システムを含み、前記変調されたRFディジタル信号 は、テレビジョン受信機のディジタル処理システムへの適用のために生成される 請求項11に記載のシステム。 17.前記変調器内に設けられ、前記ベースバンド信号から両側波帯抑圧キャリ ア信号を作る乗算手段と、及び 前記乗算手段に接続され、前記両側波帯のうちの1つを除去してVSB信号を 作ると共に前記公称未満の帯域通過を生成するフィルタ手段と、をさらに備える 請求項11に記載のシステム。 18.前記フィルタ手段はSAWフィルタを含み、前記帯域通過は公称未満のナ イキスト傾きを含む請求項17に記載のシステム。 19.前記補正回路は、等価及び前方誤り補正回路を含む請求項11に記載のシ ステム。 20.前記RFキャリアは、放送テレビジョンチャンネルを通じてディジタルテ レビジョン受信機のRF入力へ無線により適用される請求項11に記載のシステ ム。
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