JP2006506878A

JP2006506878A - 受信器のための方法

Info

Publication number: JP2006506878A
Application number: JP2004552951A
Authority: JP
Inventors: ラファエル、イェー．イェー．メーウセン
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2002-11-19
Filing date: 2003-10-27
Publication date: 2006-02-23
Also published as: AU2003274487A1; EP1570707B1; WO2004047488A2; DE60331469D1; WO2004047488A3; EP1570707A2; US8774416B2; US20060078128A1; CN1711801B; ATE459215T1; AU2003274487A8; CN1711801A

Abstract

本発明は、チューナ（４）と、ベースバンドステレオ和信号、１９ｋＨｚステレオパイロット信号、および抑圧３８ｋＨｚ副搬送波で両側波帯振幅変調されたステレオ差信号を含むアナログステレオマルチプレックス信号を供給するための周波数復調回路（５）と、アナログステレオマルチプレックス信号を時間離散デジタルステレオマルチプレックス信号に変化するためのサンプラ（６）と、時間離散デジタルステレオマルチプレックス信号を時間離散デジタルステレオ和信号と時間離散ステレオ差信号に復調するためのステレオデコーダ（７）と、を合体する信号経路（３）を有する受信器（１）のための方法に関する。本発明に従えば、アナログステレオマルチプレックス信号は、時間離散デジタルステレオマルチプレックス信号に変換され、それから、時間離散ステレオマルチプレックス信号は、パイロットトーンを抽出するために、１９ｋＨｚの周波数に転移させられる。

Description

本発明は、チューナと、ベースバンドステレオ和信号、１９ｋＨｚステレオパイロット信号、および抑圧３８ｋＨｚ副搬送波で両側波帯振幅変調されたステレオ差信号を含む、アナログステレオマルチプレックス信号を供給するための周波数復調回路と、アナログステレオマルチプレックス信号を時間離散デジタルステレオマルチプレックス信号に変化するためのサンプラと、時間離散デジタルステレオマルチプレックス信号を時間離散デジタルステレオ和信号と時間離散ステレオ差信号に復調するためのステレオデコーダと、を合体する信号経路を有する受信器のための方法、受信器、および受信器のためのステレオデコーダに関する。

周波数変調されたステレオマルチプレックス信号において、ステレオ信号は、３８ｋＨｚ搬送波で変調された、搬送波抑圧両側波帯（Double Side Band with Suppressed Carrier）、略してＤＳＢ−ＳＣである。マルチプレックス信号における１９ｋＨｚパイロットトーン（pilot tone）は、復調のための搬送波の位相と周波数とを復元するのに用いられる。搬送波抑圧両側波帯の因果関係として、同じステレオ情報は、２３−３８ｋＨｚの下側波帯と３８−５８ｋＨｚ上側帯との両方に含まれる。しかしながら、周波数変調された伝送と復調の後では、ノイズパワースペクトル密度は、周波数の急峻な増加関数であり、つまり、ノイズは、下側波帯よりも上側波帯においてより多い。それ故、下側波帯のステレオ情報のみを使用するステレオデコーダは、よりよい性能を有する。

これを達成するため、完全に反対称的で正確な３８ｋＨｚ周囲の振幅応答の、有限インパルス応答の半帯域フィルタ、略してＦＩＲ半帯域フィルタは、上側波帯域のほとんどが抑圧されているにも拘わらず、上側波帯域と下側波帯域はステレオ信号を、それらが一緒に折り畳められたときに、完全に復元するように、使用されることができる。この既述の３８ｋＨｚは、もちろん、ステレオマルチプレックス信号において、１９ｋＨｚパイロットトーンに位相同期（phase-locked）されなければならない。

完全に対称的な３８ｋＨｚ周囲のデジタルフィルタを得るために、２つの可能な解法がＥＰ０５１２６０６Ｂ１とＥＰ０２０７５９８１において記述されており、これはまだ発行されていない。ＥＰ０５１２６０６Ｂ１において、それは、サンプリング周波数の半分で−６ｄＢの普通のＦＩＲ半帯域フィルタ、略してＦｓ/２、で足りるような、３８ｋＨｚのマルチプル（multiple）におけるアナログデジタルコンバータのサンプル周波数を位相同期することにより解決される。ＥＰ０２０７５９８１において、それは、後に直流電流で−６ｄＢの複素半帯域ＦＩＲが続く、直流電流にステレオマルチプレックス信号を複素変調することにより解決される。

時間離散デジタルステレオマルチプレックス信号をデコードする、受信器のための簡単な方法、簡単な受信器、および受信器のための簡単なステレオデコーダを提供することが本発明の目的である。

この目的は、コーディネートされた請求項１、５、または９の特徴により解決される。アナログステレオマルチプレックス信号は、時間離散デジタルステレオマルチプレックス信号に変換され、そして、この時間離散デジタルステレオマルチプレックス信号は、１９ｋＨｚの周波数に転移される。これは、この転移の後、パイロットトーンがＤＣにおいて存在するとともに、フェイズロックループを提供する低域通過フィルタによって抽出する準備があることを意味する。

１９ｋＨｚ転移信号は、さらに１９ｋＨｚで転移されると有利である。それは、振幅変調信号の両側波帯がＤＣにおける両側波帯の中央に存在し、２回転移されたこの信号から、ステレオ差信号は、間引きフィルタ（decimation filter）によって抽出されることを意味する。２つの周波数転移のみにより、パイロットトーンとステレオ差信号は、抽出され、そして、供給される準備が整う。

間引きフィルタの前で、ステレオ差信号の下側波帯は、二度転移された信号から複素フィルタ（complex filter）により抽出されると有利である。もし、複素フィルタが除外され、変調後直ちに、実数部のみが使用されたならば、ステレオ信号の両側波帯は一緒に折り畳まれ、普通のＤＳＢ−ＳＣ復調となる。それ故、同じ受信器は、両側波帯が用いられる、普通のステレオデコーダと、下側波帯のみ用いる、より良いステレオデコーダと、の両方に使用されることができる。受信器におけるこの唯一の相違は、複素フィルタである。ソフトウエアにおいて、この複素フィルタは、アップグレード（upgrade）と見なされることができ、もしそれが追加されたなら、さらに多くの１秒あたり１００万回の処理（million instructions per second）、略してミプス（MIPS）、は要求されるが、しかし、オーディオ音質は、より高い。

ステレオ和信号は、並列分岐（parallel branch）における時間離散デジタルステレオマルチプレックス信号から第２の間引きフィルタにより抽出されると有利である。両分岐における間引きフィルタ、すなわち、ステレオ和信号の復調のためのものと、ステレオ差信号の復調のためのものとは、同じである。

本発明に従った実施例は、ここで、図面を参照して説明される。

図１は、アンテナ２を有する受信器１を示す。受信器１は、チューナ４と、ベースバンドステレオ和信号、またの名をモノラル信号Ｌ＋Ｒという、１９ｋＨｚステレオパイロットトーン信号、抑圧３８ｋＨｚ副搬送波で両側波帯振幅変調されたステレオ差信号、またの名をステレオ信号Ｌ−Ｒという、を含むアナログステレオマルチプレックス信号を供給するための周波数復調回路５と、アナログステレオマルチプレックス信号を時間離散デジタルステレオマルチプレックス信号に変換するＡ／Ｄコンバータ６、略してサンプラ、と、時間離散デジタルステレオマルチプレックス信号を時間離散デジタルステレオ和信号と時間離散デジタルステレオ差信号とに復調するためのステレオデコーダ７と、を合体する信号路３を有している。Ａ／Ｄコンバータ６は、時間離散デジタルステレオマルチプレックス信号、略して時間離散デジタルＭＰＸ、を、入力８を経由してステレオデコーダ７に供給する。ステレオデコーダ７は、第２の復調器１０に結合する第１の信号分岐９と、複素フィルタ１１と、ステレオ信号Ｌ−Ｒを抽出する低域通過フィルタ１２と、ダウンサンプラ（downsampler）１３と、出力１４と、を備える。出力１４は、時間離散デジタルステレオ差信号Ｌ−Ｒを出力する。ステレオデコーダ７は、第２の低域通過間引きフィルタ１６に接続された第２の並列信号分岐１５と、モノラル信号Ｌ＋Ｒを抽出する第２のダウンサンプラ１７と、第２の出力１８と、を備える。第２の出力１８は、時間離散デジタルステレ和信号Ｌ＋Ｒを出力する。

図２は、第１の周波数転移回路２１、位相回転回路ともいう、と、第２の周波数転移回路２２、位相回転回路ともいう、と、低域通過フィルタ（low pass filter）２３、略してＬＰＦ、と、フェイズロックループ２４（phase locked loop）、略してＰＬＬと、を備えた第２の復調器１０を示している。位相回転回路２１と２２、略して位相回転器、は、直列になっており、同等の手段である。第１の位相回転器２１は、入力信号x_in、入力信号y_in、および入力信号z_inと定義する３つの入力２５−２７と、出力信号x_out、出力信号y_out、および出力信号z_outと定義する３つの出力２８−３０と、を備えており、第２の位相回転器２２は、同様に入力信号x_in、入力信号y_in、および入力信号z_inと定義する３つの入力３１−３３と、同様に出力信号x_out、出力信号y_out、および出力信号z_outと定義する３つの出力３４−３６と、を備えている。入力２５には、ＭＰＸ信号が入力されている。入力２６には、論理０が入力され、入力２７と入力３３には、フェイズロックループの位相信号が入力されている。出力２８と出力２９とは、入力３１と入力３３とに接続されている。低域通過フィルタ２３は、出力２８に接続されている。出力３４と出力３５との両方は、複素フィルタ１０に接続されており、実ステレオ信号と虚ステレオ信号とを出力する。出力３０と出力３６とは、使用されていない。ＰＬＬ２４は、入力２７と入力３３とに出力を供給する。

図３は、ＭＰＳ信号と３８ｋＨｚで−６ｄＢの半帯域フィルタの曲線を示す。

図４は、複素半帯域フィルタの振幅応答を示す。

ステレオデコーダ７の機能は、以下のように記述されることができる：
入力８におけるＭＰＸ信号は、５３ｋＨｚまでのステレオ信号周波数が存在するように、１０６ｋＨｚまたはより高い周波数でサンプルされるようになっている。モノラル信号は、望ましいラジオサンプリングレートの要素ＸでＭＰＸ信号を間引くことにより抽出される。特別の低域通過フィルタ、図示されていない、は、分岐１５の終端部で、パイロットトーンの痕跡を取り除く必要がある。間引きフィルタ１６は、原理上はどんな種類の複素フィルタでもなり得え、必ずしもＦＩＲフィルタである必要はない。＋３８ｋＨｚ転移周波数に一致する、ステレオ信号Ｌ−Ｒは、−３８ｋＨｚから直流にＭＰＸ信号を復調することにより得られ、複素フィルタがその後に続き、そして、正確に、モノラル信号Ｌ＋Ｒと同じ間引きとフィルタリングが続く。直流電流（direct current）、略してＤＣ、は、周波数が存在せず、または、周波数が無いことを意味する。もし、３８ｋＨｚ転移周波数が存在すれば、ステレオ差信号の両側波帯は、ＤＣのその中央にある。

ＭＰＸ信号は、複素位相回転器２１と２２とを用いることで、＋３８ｋＨｚに転移される。転移ＭＰＸ信号は、０−１５ｋＨｚの周波数間隔におけるステレオ信号の上側波帯と、−１５−０ｋＨｚの負の周波数間隔におけるステレオ信号の下側波帯と、を有する複素信号である。複素フィルタ１１は、負の周波数を抑圧し、正の周波数を通過させる、ＤＣで−６ｄＢの転移半帯域フィルタである。

図４は、線形スケールの−Ｆｓ/2からＦｓ/2までの複素半帯域フィルタ１１の振幅応答を示す。転移ＭＰＸ信号に適用した場合、図３において示されるフィルタと似た動作に帰着する。

この同じ結論は、−３８ｋＨｚ転移と、正の周波数を抑圧する転移半帯域フィルタによるフィルタリングと、により得られる。実部を得た後、正の周波数と負の周波数とは、とにかく、一緒に折り畳まれる。

転移は、第１の位相回転器２１の後、ＤＣで、ＰＬＬ２４が１９ｋＨｚパイロットトーンを同期できるように、＋１９ｋＨｚの２つのステージでなされる。ＬＰＦ２３は、ＤＣでパイロットトーンに関してノイズがあるので、ＰＬＬループにおけるオーディオ部品を抑圧する。ＰＬＬ２４の出力信号は、パイロットトーンに同期された、１９ｋＨｚの鋸歯状の信号である。

位相回転器２１と２２とは、
x_out = x_in cos(πｚ_in) - y_in sin(πｚ_in)
y_out = y_in cos(πｚ_in) + x_in sin(πｚ_in)
または、複素標記：
(x_out + j y_out) = (x_in + j y_in) e^jπz_in
により記述される。

それは、複素変調、または言い換えると、ｚ_in信号の周波数による入力信号の周波数転移を意味する。位相回転器２１と２２とは、複素面におけるベクトルが与えられた角度に回転される、マイクロプロセッサ（micro Processors）、略してμProcessors、である。複素領域にある、この位相回転器２１と２２とは、同じ手段である。他のすべてのフィルタ１２、１３、１６、および１７は、実領域にある。同じ抽出率が用いられるように、モノラル信号とステレオ信号とのための、フィルタ１２、１３、１６、および１７の間引き回路（decimation chains）は、同じである。もし、複素フィルタ１１が、省略されるとともに、変調の後直ちに、実部が使用された場合は、ステレオ信号の両側波帯が一諸に折り畳まれ、普通のＤＳＢ−ＳＣ復調に帰着する。それ故、同じブロック図は、両側帯域が使用される、普通のステレオ復調器と、低域のみを使用する、より良いステレオ復調器との両方のために用いられることができる。ブロック図における唯一の相違は、複素フィルタ１１である。ソフトウエアにおいて、この複素フィルタは、アップグレード（upgrade）と見なされることができ、もしそれが追加されたなら、さらに多くの１秒あたり１００万回の処理（million instructions per second）、略してミプス（MIPS）、は要求されるが、しかし、オーディオ音質は、より高い。

受信器のブロック図を示す。ステレオデコーダのブロック図を示す。ステレオマルチプレックス信号およびフィルタ曲線を示す図である。複素半帯域フィルタ振幅応答を示す図である。

符号の説明

１受信器
２アンテナ
３信号経路
４チューナ
５復調器
６サンプラ、Ａ／Ｄコンバータ
７ステレオデコーダ
８入力
９第１の信号分岐
１０第２の復調器
１１複素フィルタ
１２第１の低域通過間引きフィルタ
１３第１のダウンサンプラ
１４第１の出力
１５第２の信号分岐
１６第２の低域通過間引きフィルタ
１７第２のダウンサンプラ
１８第２の出力
２１第１の位相回転器
２２第２の位相回転器
２３低域通過フィルタ
２４フェイズロックループ
２５第１の入力pr1
２６第2の入力pr1
２７第3の入力pr1
２８第１の出力pr1
２９第２の出力pr1
３０第３の出力pr1
３１第１の入力pr2
３２第2の入力pr2
３３第3の入力pr2
３４第１の出力pr２
３５第２の出力pr２
３６第３の出力pr２

Claims

チューナと、ベースバンドステレオ和信号、１９ｋＨｚステレオパイロット信号、抑圧３８ｋＨｚ副搬送波で両側波帯振幅変調されたステレオ差信号を含む、アナログステレオマルチプレックス信号を供給するための周波数復調回路と、前記アナログステレオマルチプレックス信号を時間離散デジタルステレオマルチプレックス信号に変換するサンプラと、前記時間離散デジタルステレオマルチプレックス信号を時間離散デジタルステレオ和信号と時間離散デジタルステレオ差信号とに復調するためのステレオデコーダ７と、を合体する信号経路を有する受信器のための方法であって、
前記アナログステレオマルチプレックス信号は、時間離散デジタルステレオマルチプレックス信号に変換され、
それから、前記時間離散ステレオマルチプレックス信号は１９ｋＨｚの周波数に転移させられることを特徴とする受信器のための方法。
前記１９ｋＨｚ転移信号は、１９ｋＨｚでさらに転移させられ、それから、前記ステレオ差信号が、低域通過フィルタにより抽出されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記低域通過フィルタの前に、２回転移された信号から、前記ステレオ差信号の下側波帯が複素フィルタで抽出されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
前記ステレオ差信号は、並列分岐において、前記時間離散デジタルステレオマルチプレックス信号から第２の低域通過フィルタにより抽出されることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の方法。
チューナと、ベースバンドステレオ和信号、１９ｋＨｚステレオパイロット信号とステレオ差信号、とを含み、抑圧３８ｋＨｚ副搬送波で両側波帯振幅変調された、アナログステレオマルチプレックス信号を供給するための周波数復調回路と、前記アナログステレオマルチプレックス信号を時間離散デジタルステレオマルチプレックス信号に変換するサンプラと、前記時間離散デジタルステレオマルチプレックス信号を時間離散デジタルステレオ和信号と時間離散デジタルステレオ差信号とに復調するためのステレオデコーダ７と、を合体する信号経路を有する受信器であって、
前記ステレオデコーダは、２つの直列の周波数転移回路を備えることを特徴とする受信器。
前記ステレオデコーダは、前記ステレオ差信号を抽出する低域通過フィルタを備えることを特徴とする請求項５項に記載の受信器。
前記ステレオデコーダは、前記ステレオ差信号の下側帯域を抽出する複素フィルタを特徴とする請求項５または６に記載の受信器。
前記ステレオデコーダは、並列分岐における前記ステレオ和信号を抽出する第２の低域通過フィルタを備えることを特徴とする請求項５ないし７の何れかに記載の受信器。
周波数復調回路を含む受信器内にあるステレオデコーダであって、
前記ステレオデコーダは、２つの直列の周波数転移回路を備えることを特徴とするステレオデコーダ。
前記周波数転移回路は、位相回転器であることを特徴とする請求項９に記載のステレオデコーダ。