JP2006115204A - デジタル放送受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 受信局サーチを行う場合に、放送帯域内に存在するアナログ放送や不要妨害信号などに対し、これが受信不能であると判定するための時間を短縮し、使用者に対する受信装置の操作性、利便性を向上できるデジタル放送受信装置を得る。
【解決手段】 受信信号のスペクトラムを分析するＦＦＴ手段４と、このＦＦＴ手段４の出力から受信信号のスペクトラムの分布形態を分析するスペクトラム分布分析手段１５と、このスペクトラム分布分析手段の出力に基づいて、受信中の信号がデジタル放送信号であるか否かを判別して選局を行なう選局サーチ制御手段１２とを備える。
【選択図】 図１

Description

この発明は、デジタル放送受信装置に関し、特に、アナログ放送信号とデジタル放送信号が同じ放送周波数帯内に混在する場合に用いて好適なデジタル放送受信装置に関するものである。

近年、地上波デジタル放送の導入が進められているが、既存のアナログ放送からデジタル放送への移行のため、過渡的にアナログ放送信号とデジタル放送信号が同じ放送周波数帯内に混在するという状況がある。このため、デジタル放送受信装置にはアナログ放送信号とデジタル放送信号との弁別を速やかに行うことで、デジタル放送信号の捕捉および受信を速やかに行うことが求められる。
これに対応して、従来は、受信局のサーチ動作を行う場合、放送チャンネルを順次探索してアナログ放送信号を受信すると、その受信した信号に対し、同期ＡＦＣ処理が可能であるか否かの判定を、放送側でのスクランブルの手順や誤り訂正符号内容に関する情報を含む伝送モードの検出の有無により判定をしており、元来アナログ放送信号であるため、伝送モードが検出されることは無く、次のチャンネルの探索に移ることとなるが、結果としてこの間設定される同期検出待ち時間を費やすこととなる（例えば、特許文献１および２参照）。

特開２００１−２８５０３２号公報 特開２００４−８８１６２号公報

従って、上述のような従来のデジタル放送受信装置においては、受信局サーチを行う場合、放送帯域内に存在するアナログ放送信号に対し、これが受信不能であると判定するための時間を要することで、動作所要時間の不必要な延長を招いており、使用者から見た場合の操作性を低下させる等の問題点があった。

この発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、受信局サーチを行う場合に、放送帯域内に存在するアナログ放送信号や不要妨害信号などに対し、これが受信不能であると判定するための時間を短縮し、使用者に対する操作性、利便性を向上できる安価なデジタル放送受信装置を得ることを目的とする。

この発明に係るデジタル放送受信装置は、受信信号のスペクトラムを分析するスペクトラム分析手段と、このスペクトラム分析手段の出力から受信信号のスペクトラムの分布形態を分析するスペクトラム分布分析手段と、このスペクトラム分布分析手段の出力に基づいて、受信中の信号がデジタル放送信号であるか否かを判別して選局を行なう選局サーチ制御手段とを備えたものである。

この発明は、受信局サーチを行う際の放送帯域内に存在するアナログ放送や不要妨害信号などに対し、これが受信不能であると判定するための受信サーチ動作の所要時間を短縮することができ、受信装置の使用者に対する操作性、利便性を向上できるという効果がある。

以下、この発明の実施の一形態を、図１〜図７を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるデジタル放送受信装置の構成を示すブロック図である。
図１において、デジタル放送受信装置は、放送周波数帯の電波を電気信号として受信するアンテナ１と、後述の選局サーチ制御手段１２により使用者の操作等に基づき指示を受けてアンテナ１からの信号から特定の放送波を選択して増幅し、同時にその選択された放送波をスーパーヘテロダインや直交復調方式等により特定の周波数に変換して出力するチューナ２と、チューナ２からの出力をアナログ信号からデジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換器３と、このＡ／Ｄ変換器３からの直交周波数分割多重変調（ＯＦＤＭ）して伝送されるデジタル放送波信号を、高速フーリエ変換処理することにより、周波数多重化された信号を、各搬送波の振幅、位相を表す複数のデータに変換する高速フーリエ変換手段（以下、ＦＦＴ手段という）４とを備える。そして、本実施の形態では、後述するように、この放送信号復調のためのＦＦＴ手段４をスペクトラム分析手段として共用する。

また、デジタル放送受信装置は、ＦＦＴ手段４からの出力データが、送信時に各搬送波間および複数のＯＦＤＭシンボル間に亘り特定の手順より順序変更されたものであるのに対し、送信時と逆の手順により本来のデータ順序を回復するデスクランブル手段５と、このデスクランブル手段５からの放送のデータが誤り訂正符号として送信されるのに対し、誤り訂正処理を施して、伝送路で発生するデータ誤りを訂正しながら、放送のデータに復号する誤り訂正手段６と、この誤り訂正手段６からの映像信号、音声信号、付帯情報などをそれぞれ比較的短時間のパケット形式に分割して時分割多重化された放送信号から、それぞれの情報を分離して同一内容の一連の信号を再構成する信号分離手段７と、この信号分離手段７から再構成して出力される、映像信号、音声信号の圧縮を解いて時系列の標本化信号（ＰＣＭ信号）を復号する映像音声復号手段８と、この映像音声復号手段８から出力されるデジタル映像および音声信号を、ディスプレイモニタ装置やスピーカ（図示せず）を通して、使用者に提示可能なアナログ映像および音声信号に変換し出力するＤ／Ａ変換器９とを備える。

また、デジタル放送受信装置は、Ａ／Ｄ変換器３からの現在の受信チャンネルに対する相関ピークタイミングを検出する相関検出手段１０と、この相関検出手段１０で検出される相関ピークタイミングに従い、ＦＦＴ手段４の入力データ窓タイミングの制御を行い、また相関出力に与える周波数同調ずれの影響を評価して、これをチューナ２に対し補正し、更に所定の間隔に相関ピークが現れること等の判定に基づき、受信信号がデジタル放送波であるか否かの情報を選局サーチ制御手段１２に供給する概略同期ＡＦＣ制御手段１１と、ＦＦＴ手段４からの出力データに基づいて放送側でのスクランブルの手順や誤り訂正符号内容に関する情報を選局サーチ制御手段１２に供給する伝送モード検出手段１３と、誤り訂正手段６の出力から受信信号に含まれる誤りの頻度を検出し、選局サーチ制御手段１２に対し受信中信号が、問題なく視聴可能な映像音声を提示可能なものであるか否かの情報を供給する誤り率検出手段１４とを備える。

さらに、デジタル放送受信装置は、ＦＦＴ手段４と選局サーチ制御手段１２の間に、放送信号に対し実質的にスペクトラム分析手段として動作するＦＦＴ手段４の出力を受けて、スペクトラム分布の形状を分析するスペクトラム分布分析手段１５を設ける。
ここで、例えば図４に示すように、直交周波数多重方式により伝送されるデジタル放送信号では、第１のデジタル放送信号Ｓ１と第２のデジタル放送信号Ｓ２はそのスペクトラム分布がほぼ均等な台形状となることが知られており、他方、アナログＴＶ放送信号では、アナログ放送信号Ｓ３はそのスペクトラム分布が、映像搬送波および音声搬送波にピークをもつような分布となることが知られている。更に、他のデジタル機器や、自己の電子回路から発生する放送帯域への妨害波のスペクトラム分布は、多くは線スペクトルに近い比較的狭い周波数範囲に電力集中する形状となる。

このためスペクトラム分布分析手段１５は、放送帯域内に比較的大きなスペクトラムのピークが存在するか否かを検出するものとすることができ、選局サーチ制御手段１２は、このスペクトラム分布分析手段１５の出力により現在、受信中の信号がデジタル放送のものであるか、アナログＴＶ放送や妨害波など、その他の信号であるかの判定を行うことができる。

ＦＦＴ手段４がＮ点複素ＦＦＴ処理を行うとき、この出力ＯＵＴ１は、次式で表される。
ＯＵＴ１＝Ａｎ＋ｊ・Ｂｎ（但しｎ＝０〜Ｎ−１） （１）

スペクトラム分布分析手段１５での処理内容を、例えば、次式として、数値Ｃを求める操作とすることができる。
Ｃ＝Ｎ×ＭＡＸ（Ａｎ^２＋Ｂｎ^２）／Σ^Ｎ−１ _ｎ＝０（Ａｎ^２＋Ｂｎ^２）
（但しｎ＝０〜Ｎ−１） （２）

このとき数値Ｃは、分析されたスペクトラムの振幅２乗値の内最大のもの、即ちＭＡＸ（Ａｎ^２＋Ｂｎ^２）と、全分析帯域に含まれるスペクトラムの振幅２乗値の平均値、即ちΣ^Ｎ−１ _ｎ＝０（Ａｎ^２＋Ｂｎ^２）／Ｎとの比を表しており分析帯域に含まれるピークの相対的な大きさを示す指標となる。

かくして、スペクトラム分布分析手段１５から与えられるピーク比率の数値が、所定の閾値より小さい場合にはデジタル放送であるとし、これより大きい場合には、アナログＴＶ放送や妨害波など、その他の信号であるとの判定が可能となる。因みに、このピーク比率を図４で見れば、第１および第２のデジタル放送信号Ｓ１，Ｓ２の場合は、略１に近く、アナログ放送信号Ｓ３の場合は略３に近い値と云える。従って、デジタル放送かアナログＴＶ放送かを判別する所定の閾値（図３の既知閾値）もこれらを考慮して設定されることになる。

図２は、このスペクトラム分布分析手段１５の具体的回路構成の一例を示すブロック図である。
図２において、スペクトラム分布分析手段１５は、ＦＦＴ手段４の出力からそのピーク値を検出する、つまり放送帯域内に比較的大きなスペクトラムのピークが存在するか否かを検出するピーク値検出手段１５−２と、ＦＦＴ手段４の出力である入力信号の平均値を検出するスペクトラム分布形態検出手段１５−１と、ピーク値検出手段１５−２からのピーク値とスペクトラム分布形態検出手段１５−１からの平均値よりピーク比率を求める演算手段１５−３と、この演算手段１５−３からのピーク比率と記憶手段１５−５に予め記憶されている所定の閾値を比較してその比較結果を次段の選局サーチ制御手段１２に出力する比較手段１５−４とを備える。

このスペクトラム分布分析手段１５が、放送帯域に含まれるスペクトラムのピーク値と、放送帯域全体のスペクトラムの平均値との比を分析する場合の動作波形図を、図５に示す。
図５において、符号ａ、ｂは、放送帯域に含まれる各スペクトラムのピーク値をあらわしており、符号ｃは、放送帯域全体のスペクトラムの平均値を表している。

次に、動作について、図３を参照して説明する。
先ず、使用者の操作等によりサーチ選局動作が起動されると、選局サーチ制御手段１２は、チューナ２の同調周波数を１チャンネル分増加もしくは減少方向に変更する（ステップＳＴ１）。
次に、チューナ２から出力される受信信号レベルを読み取り、その読み取った受信信号レベル（電力）と所定の閾値とを比較し（ステップＳＴ２）、受信信号レベルが所定の閾値を越えていればステップＳＴ３に進み、そうでなければステップＳＴ１１に進む。ステップＳＴ１１では、この受信局サーチ動作（サーチ選局）において既に放送帯域の全チャンネルについての探索を終えたか否かを判定し、つまり、放送帯域を一巡したか否かを判別し、既に放送帯域の一巡探索を終えている場合には受信局サーチ動作を終了する。一方、放送帯域を未だ一巡していない場合、ステップＳＴ１に戻り、更に１チャンネル分の周波数変更を行い受信局探索の動作を継続する。

ステップＳＴ３では、スペクトラム分布分析手段１５からの出力、ここではスペクトラム分布に含まれるピークの比率、つまりＦＦＴ手段４の出力に含まれるピークの比率が所定の閾値（既定閾値）を越えるか否かを判定する。この結果、スペクトラム分布分析手段１５からの出力が既定閾値を越える場合、現在の受信信号がデジタル放送によるものではないとして、ステップＳＴ１１に進み、未だ放送帯域を一巡していなければステップＳＴ１に戻って次のチャンネルの探索を行い、既に放送帯域を一巡していれば受信局サーチ動作を終了する。
一方、ステップＳＴ３でスペクトラム分布分析手段１５からの出力が既定閾値より小さい場合にはステップＳＴ４に進み、現在の受信チャンネルに対し相関検出手段１０の動作に基づく概略同期ＡＦＣ制御手段１１における概略同期ＡＦＣ動作を起動する。

次いで、放送信号への同期ＡＦＣ動作を行い、伝送モード検出手段１３から正しく受信信号の伝送モードが検出されたか否かを判別し（ステップＳＴ５）、伝送モードが検出されたことを確認した場合、ステップＳＴ６に進むが、伝送モードが検出されない場合ステップＳＴ１０において伝送モード検出に費やした時間を判定し、その時間が所定の値を越える場合、このチャンネルの信号が受信不能であると判断してステップＳＴ１１に進み、未だ放送帯域を一巡していなければ次のチャンネルの探索を行い、既に放送帯域を一巡していれば受信局サーチ動作を終了する。

ステップＳＴ６では、伝送モードの検出が確認されると、信号分離手段７にて分離した付帯情報に基づき、同じく信号分離手段７により映像音声信号を分離して映像音声復号手段８にて映像音声の伸張動作を起動する。但し、次のステップＳＴ７にて誤り率検出手段１４からのデータ誤り率情報を判定し、この誤り率が所定の値より大きい場合はステップＳＴ１１に進み、放送帯域の一巡探索を終えていない場合は受信局サーチ動作を継続、一巡を終えている場合には受信局サーチ動作を終了する。

ステップＳＴ７で誤り率検出手段１４からの誤り率が所定の値より小さい場合には、ステップＳＴ８において、映像音声復号手段８における映像および音声信号の復号動作完了を待ち、ステップＳＴ９において、Ｄ／Ａ変換器９による映像音声出力を行い、受信局サーチ動作を終了する。

以上のように、本実施の形態によれば、その実行に時間を要する伝送モードの検出の有無による判定を待つことなく、受信信号がデジタル放送によるものであるか否かの判定を行うことができるため、受信局サーチを行う場合、放送帯域内に存在するアナログ放送や不要妨害信号などに対し、これが受信不能であると判定するための時間を短縮することができ、使用者に対する受信装置の操作性、利便性を向上できる。
また、本実施の形態では、スペクトラム分析手段と受信回路手段の一つ即ちここではＦＦＴ手段を共用化することで、コストの低廉化を図ることができる。
また、受信信号のスペクトラムの分布形態を分析するスペクトラム分布分析手段を用いることで、放送種別の弁別を適切に行うことができ、放送選別能力の向上に寄与できる。

なお、以上の説明においては、スペクトラム分析手段を、放送の直交周波数多重変調信号を復調するためのＦＦＴ手段とした場合であるが、これを専用として別に備えることも可能である。

実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２によるデジタル放送受信装置の構成を示すブロック図である。
本実施の形態では、ＦＴＴ手段４とスペクトラム分布分析手段１５の間に、スペクトラム分析手段としてのＦＴＴ手段４の出力を周波数成分毎に平均化する平均化処理手段１６を設ける。その他の構成は、図１の場合と同様であるので、その説明を省略する。
ここで、ＦＦＴ手段４がＮ点複素ＦＦＴ処理を行うとき、その出力ＯＵＴ２は、次式で表される。

ＯＵＴ２＝Ａｍｎ＋ｊ・Ｂｍｎ（但し、ｍ＝０〜Ｍ−１，ｎ＝０〜Ｎ−１）（３）
ここで、添え字ｍは、それぞれ複数の出力の時系列での順序を表しており、添え字ｎは周波数に対応する。

従って、平均化処理手段１６における平均化処理は、例えば、実質的に次式で表すような処理とすることができる。
Ｄｎ＝Σ^Ｍ−１ _ｍ＝０（Ａｍｎ^２＋Ｂｍｎ^２）／Ｍ （４）

これに伴いスペクトラム分布分析手段１５での処理は、次式で表すような処理とすることができる。
Ｃ＝Ｎ×ＭＡＸ（Ｄｎ）／Σ^Ｎ−１ _ｎ＝０Ｄｎ （５）
これにより出力される値Ｃを上述の式（２）と同様に解釈することができる。
なお、時系列のＦＦＴ手段４の出力が与えられる上記式（４）のｍの値は次々に増加してゆくが、最終に与えられるＭ個の出力の組を対象として移動平均をとることで時間的な変化に対応することができる。

図７は、平均化処理手段１６が、スペクトラム分析手段であるＦＦＴ手段４の複数回の出力について周波数成分毎の平均化を行う場合の動作波形図である。図７において、符号ｅ、ｆは、それぞれ各周波数ｆ１〜ｆｎにおける周波数成分に対する信号レベルの特性で、符号ｇは例としてこの２回の出力について周波数成分毎の平均化を行なった場合に信号レベルの特性を表している。

以上のように、本実施の形態によれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られると共に、さらに、スペクトラム分析手段の出力を、周波数成分毎に平均化する平均化処理手段を設けて、その出力をスペクトラム分布分析手段に供給する構成とすることで、パルス状の雑音による誤動作を回避することができ、誤動作の無い性能の優れたデジタル放送受信装置が得られる。

この発明の実施の形態１によるデジタル放送受信装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１によるデジタル放送受信装置の要部の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１によるデジタル放送受信装置の動作を説明するためのフローチャートである。 この発明の実施の形態１によるデジタル放送受信装置における動作説明に供するための図である。 この発明の実施の形態１によるデジタル放送受信装置における動作説明に供するための図である。 この発明の実施の形態２によるデジタル放送受信装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２によるデジタル放送受信装置における動作説明に供するための図である。

符号の説明

１ アンテナ、２ チューナ、３ Ａ／Ｄ変換器、４ 高速フーリエ変換（ＦＦＴ）手段、５ デスクランブル手段、６ 誤り訂正手段、７ 信号分離手段、８ 映像音声復号手段、９ Ｄ／Ａ変換器、１０ 相関検出手段、１１ 概略同期ＡＦＣ制御手段、１２ 選局サーチ制御手段、１３ 伝送モード検出手段、１４ 誤り率検出手段、１５ スペクトラム分布分析手段、１５−１ スペクトラム分布形態検出手段、１５−２ ピーク値検出手段、１５−３ 演算手段、１５−４ 比較手段、１５−５ 記憶手段、１６ 平均化処理手段。

Claims (4)

1. 受信信号のスペクトラムを分析するスペクトラム分析手段と、
   該スペクトラム分析手段の出力から受信信号のスペクトラムの分布形態を分析するスペクトラム分布分析手段と、
   該スペクトラム分布分析手段の出力に基づいて、受信中の信号がデジタル放送信号であるか否かを判別して選局を行なう選局サーチ制御手段とを備えたデジタル放送受信装置。
2. スペクトラム分析手段として、直交周波数分割多重伝送される放送信号を復調する高速フーリエ変換手段を用いたことを特徴とする請求項１記載のデジタル放送受信装置。
3. スペクトラム分布分析手段は、放送帯域に含まれるスペクトラムのピーク値と放送帯域全体のスペクトラムの平均値との比を分析することを特徴とする請求項１または請求項２記載のデジタル放送受信装置。
4. スペクトラム分析手段の複数回の出力について、周波数成分毎の平均化を行う平均化処理手段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のデジタル放送受信装置。

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