JP2006528451A - 位相同期ループを用いない信号の回復 - Google Patents

Abstract

デジタル入力信号（２０）から第１のデジタル信号（７、３１）を回復するための構成が、デジタル入力信号（２０）をフィルタリングするためのデジタル・フィルタ（２９）と、デジタル基準信号（２１）を生成するためのデジタル制御発振器２８と、フィルタリングされたデジタル入力信号（２７）とデジタル基準信号（２１）との位相差（２５）を求めるためのデジタル位相検出器（２２）とを備える。第１のデジタル信号（７、３１）は、求められた位相差（２５）を、デジタル基準信号（２１）の位相に加えることによって回復することができる。

Description

本発明は、デジタル入力信号からデジタル信号を回復するための構成と、そのような構成を備える受信機およびラジオとに関する。本発明はさらに、デジタル入力信号からデジタル信号を回復するためのコンピュータ・プログラムに関する。

本発明は、例えばパイロット信号、中心周波数信号、またはカラー・バースト信号を回復するための、ラジオ受信機またはビデオ／ＴＶ受信機などの受信機で使用することができる。これらの種類の受信機は、当技術分野で一般に知られており、典型的には、回復可能な信号の周波数にロックするために位相同期ループを使用する。しかし、一般に、位相同期ループは設計が難しく、時として実現できないことさえある。例えば、回復可能な信号の位相が一定値ではなく、劣悪な受信状態により変化するとき、または、回復可能な信号が、雑音の存在により著しく劣化されるときである。これらの場合、位相同期ループは、信号の位相を追跡することができないことがあり、これが誤った周波数ロックをもたらす。

本発明の目的は、位相同期ループを使用することなく信号を回復するための構成を提供することである。

このために、デジタル入力信号から第１のデジタル信号を回復するための構成が、
デジタル入力信号をフィルタリングするためのデジタル・フィルタと、
デジタル基準信号を生成するためのデジタル制御発振器と、
フィルタリングされたデジタル入力信号とデジタル基準信号との位相差を求めるためのデジタル位相検出器と
を備え、第１のデジタル信号は、求められた位相差を、デジタル基準信号の位相に加えることによって回復される。

本発明は、任意の、しかし良く定義された基準信号と、回復可能な信号との位相差を求め、その後、その位相差を基準信号の位相に加えることによって、第１のデジタル信号を回復することができるという洞察に基づいている。

位相同期ループを用いずに信号を回復するための構成は、米国特許第５４０４４０５号から知られており、しかし、特に狭い通過帯域をもつ複雑な実装を有するＦＩＲ（有限インパルス応答）フィルタによって信号が回復される代替の解決策がそこに提供される。

本発明による構成の一実施形態では、デジタル・フィルタのフィルタ遅延を補償するために、回復された第１のデジタル信号の位相にオフセット値が追加される。それにより、回復された信号の位相誤差をもたらすことがあるフィルタ遅延の歪効果を補正することができる。

本発明による構成の別の実施形態では、構成が、フィルタリングの前にデジタル入力信号を周波数ダウンコンバートするための第１のデジタル・ミキサを備える。この実施形態は、デジタル・フィルタの実装がそれほど複雑でないという利点を有する。

本発明による構成の一実施形態では、デジタル入力信号がステレオ多重信号であり、回復された第１のデジタル信号がパイロット信号である。それにより、この構成を使用して、好都合にパイロット信号を回復することができる。

本発明による構成の一実施形態では、パイロット信号の位相が、第２のデジタル信号を回復するための乗数と乗算される。（１９ｋＨｚ）パイロットの位相に乗数を乗算することによって、３８ｋＨｚ抑圧搬送波信号、５７ｋＨｚＲＤＳ副搬送波、または７６ｋＨｚＤＡＲＣ副搬送波など他の（副）搬送波を簡単に回復することができる。

本発明による構成の別の実施形態では、構成が、さらに、少なくとも第１および第２の信号にステレオ多重信号を復号するためのステレオ・デコーダを備える。それにより、受信されたステレオ多重信号にコード化された左右のステレオ・チャンネルを好都合に復号することができる。

本発明による構成の一実施形態では、ステレオ多重信号が、和信号と差分信号とを備え、前者の信号は、周波数ダウンコンバートされた差分信号に和信号を加算することによって復号され、後者の信号は、周波数ダウンコンバートされた差分信号を和信号から減算することによって復号される。

本発明による構成の一実施形態では、差分信号が、回復された抑圧搬送波信号によって周波数ダウンコンバートされる。抑圧搬送波信号が、回復されたパイロット信号から直接導出されるので、この抑圧搬送波信号は、ステレオ多重信号の差分信号をベースバンドにシフトするための補正周波数および位相を有する。

本発明による構成の別の実施形態では、位相オフセット値は、さらに、差分信号の振幅を制御するように構成される。それにより、復号された第１および第２の信号を、例えばモノ信号からステレオ信号に操作することが可能である。

本発明による受信機、ラジオ、およびコンピュータ・プログラムの実施形態は、本発明による構成の実施形態と一致する。

本発明のこれらおよびその他の態様は、さらに以下の図面によって解明されよう。

図１は、左右のステレオ・チャンネルが符号化されているステレオ多重（ＭＰＸ）信号を示す。ステレオ多重信号は、和信号１と差分信号３とを備える。和信号１は、左右のステレオ・チャンネルの和であり、差分信号３は、左右のステレオ・チャンネルの差である。左のステレオ・チャンネルは、和信号１と差分信号３とを加算して合わせることによって得ることができる。右のステレオ・チャンネルは、和信号１から差分信号３を減算することによって得ることができる。ステレオ多重信号は、さらに、１９ｋＨｚパイロット信号７を備え、このパイロット信号７は、差分信号３の変調のために必要とされる３８ｋＨｚ抑圧搬送波信号９の再生のために使用される。

図２は、本発明による一実施形態を示す。デジタル入力信号２０が、中心周波数信号またはパイロット信号など回復可能なデジタル信号を備える。回復可能なデジタル信号は、デジタル・ベースバンド・フィルタ２９によってデジタル入力信号からフィルタリングされる。典型的には、回復可能な信号は、雑音によって取り囲まれており、この雑音は、従来のＰＬＬベース受信機では、回復される信号の位相反転を生じることがあり、またはＰＬＬを誤った周波数にロックさせることがある。これらの問題は、劣悪な受信状態中に特に明らかになる。これは、受信される信号の相当な、受け入れることができない劣化をもたらすことがある。本発明によれば、これらの問題は、最初に、フィルタリングされた信号２７と任意の、しかし良く定義された基準信号２１の位相との位相差を求め、その後、その位相差を基準信号２１の位相に加えることによって解決することができる。位相検出器は、当業者に良く知られているＪａｃｋ Ｅ．ＶｏｌｄｅｒによるＣｏｒｄｉｃアルゴリズムのハードウェアまたはソフトウェア実装に基づかせることができる。しかし、フィルタ２２は、フィルタ遅延の存在により、位相誤差をもたらすことがある。しかし、本発明によれば、この位相誤差は、回復された信号の位相に一定の補正因子２３を加えることによって簡単に補正することができる。さらに、図２は、他の信号を導出するために、回復された信号３１の位相に乗算因子を乗算するための乗算器２６を備える。信号３１が、１９ｋＨｚの周波数と、（２^＊π^＊１９^＊１０^３＊ｔ）ラジアンの対応する位相とを有するパイロット信号７である場合、２の乗算因子が、３８ｋＨｚの周波数と、（２^＊π^＊３８^＊１０^３＊ｔ）ラジアンの位相とを有する対応する抑圧搬送波信号９を生み出す。同様に、他の乗算因子によって、１９ｋＨｚパイロット信号から、５７ｋＨｚＲＤＳ副搬送波（３の乗算因子）または７６ｋＨｚＤＡＲＣ副搬送波（４の乗算因子）など追加の信号を導出することもできる。

図３は、本発明による別の実施形態を示し、この実施形態では、入力信号２０は、フィルタリングの前に、最初にデジタル・ミキサ３０によって周波数ダウンコンバートされる。この場合、フィルタ２９はデジタル低域デジタル・フィルタである。ミキサ３０は、ミキシング信号として基準信号２８を使用する。この実施形態は、フィルタ２９の実装が、図１で説明される状況に比べてそれほど複雑でないという利点を有する。

図４は、本発明による一実施形態を示し、この実施形態では、ステレオ多重信号２０を復号するためにステレオ・デコーダ４２が使用される。ステレオ多重信号２０は、例えば、従来のアナログ・デジタル変換器（ここには図示されていない）によってデジタル化されているデジタル信号であると仮定される。ステレオ多重信号２０は、１９ｋＨｚパイロット信号７と、和信号１と、差分信号３とを備える。差分信号９は、３８ｋＨｚ抑圧搬送波信号９の帯域に変調されている。本発明によれば、１９ｋＨｚパイロット信号７、３１が、ステレオ多重信号２０から回復される。３８ｋＨｚ抑圧搬送波信号９、３２は、回復されたパイロット信号７、３１の位相を２倍にすることによって１９ｋＨｚパイロット信号７、３１から導出される。

左のステレオ・チャンネルＬは、加算器５６において、和信号１、５９と、差分信号３、５９とを加算することによって得られる。右のステレオ・チャンネルＲは、減算器５４において、和信号１、５９から差分信号３、５７を減算することによって得られる。差分信号３は、ステレオ多重信号２０を周波数ダウンコンバート５０をして、低域フィルタリング５２することによって、ステレオ多重信号２０から得られる。ステレオ多重信号２０は、回復された抑圧搬送波信号９、３２をミキシング信号として使用する従来の（デジタル）ミキサ５０によって周波数ダウンコンバートすることができる。

回復されたパイロット信号３１にフィルタ２９のフィルタ遅延によってもたらされることがある位相歪を補償するために、位相オフセット信号２３が使用される。しかし、この位相オフセット信号はまた、抑圧搬送波信号９、３２の位相を操作するために使用することもできる。それにより、差分信号５７の振幅に影響が及ぼされる可能性があり、このことが、次いで、回復可能な左（Ｌ）および右（Ｒ）のチャンネルに影響を及ぼす。例えばステレオ・チャンネルからモノ・チャンネルにする。

図５は、デジタル入力信号からデジタル信号を回復するためのステップを含む流れ図を示す。第１のステップＳ１として、デジタル入力信号２０は、デジタル信号２７を抽出するためにデジタル的にフィルタリングされる。第２のステップで、デジタル基準信号２１が生成され、この基準信号２１は、抽出されたデジタル信号２７の位相を求めるために使用される。ステップＳ３で、抽出されたデジタル信号２７と基準信号２１との位相差２５が求められ、次の段階Ｓ４で、この位相差２５が、基準信号２１の位相に追加される。

図６は、本発明によるラジオ・デバイス６１を示す。ラジオ・デバイス６１は、アンテナ６３によって、空気を介して無線信号６１を受信する。チューナ６０が、好ましい無線信号６６として１つの特定の無線信号を選択し、この信号は、図１に示されるようなステレオ多重信号である。信号６６は、アナログ・デジタル変換器６４によってデジタル化される。ステレオ・デコーダ４２が、ステレオ多重信号６６の左Ｌおよび右Ｒのチャンネルを復号するために使用される。

上で言及した実施形態が、本発明を限定するものではなく、例示するものであること、および添付された特許請求の範囲の範囲から逸脱することなく当業者が多くの代替実施形態を設計することができることに留意されたい。これらの実施形態は、ハードウェアまたはソフトウェアとして実現することができる。単語「備える」は、特許請求の範囲に列挙されたもの以外の要素またはステップの存在を除外しない。要素に先立つ単語「１つの」は、複数のそのような要素の存在を除外しない。単に、いくつかの手段が相互に異なる従属クレームに記載されていることは、これらの手段の組合せを有利に使用することができないことを示すものではない。

ステレオ多重信号を示す図である。 本発明による構成の一実施形態を示す図である。 本発明による構成のさらなる実施形態を示す図である。 ステレオ・デコーダとして使用される本発明による構成の一実施形態を示す図である。 デジタル入力信号からデジタル信号を回復するためにコンピュータ・プログラムによって実施すべき本質的なステップを示す流れ図である。 本発明による構成を備えるラジオ・デバイスを示す図である。

Claims (14)

1. デジタル入力信号から第１のデジタル信号を回復するための構成であって、
   前記デジタル入力信号をフィルタリングするためのデジタル・フィルタと、
   デジタル基準信号を生成するためのデジタル制御発振器と、
   前記フィルタリングされたデジタル入力信号と前記デジタル基準信号との位相差を求めるためのデジタル位相検出器と
   を備え、前記第１のデジタル信号が、前記求められた位相差を、前記デジタル基準信号の位相に加えることによって回復される構成。
2. 前記デジタル・フィルタのフィルタ遅延を補償するために、前記回復された第１のデジタル信号の位相にオフセット値が追加される請求項１に記載の構成。
3. フィルタリングの前に、前記デジタル入力信号を周波数ダウンコンバートするための第１のデジタル・ミキサを備える請求項１に記載の構成。
4. 前記第１のデジタル・ミキサが、ミキシング信号としてデジタル基準信号を使用する請求項３に記載の構成。
5. 前記デジタル入力信号がステレオ多重信号であり、前記回復された第１のデジタル信号がパイロット信号である請求項１に記載の構成。
6. パイロット信号の位相が、第２のデジタル信号を回復するために、乗算因子によって乗算される請求項５に記載の構成。
7. 前記第２のデジタル信号が、前記ステレオ多重信号の抑圧搬送波信号である請求項６に記載の構成。
8. さらに、前記ステレオ多重信号を少なくとも第１および第２の信号に復号するためのステレオ・デコーダを備える請求項５に記載の構成。
9. 前記ステレオ多重信号が、和信号と差分信号とを備え、前記第１の信号が、周波数ダウンコンバートされた差分信号に前記和信号を加算することによって復号され、前記第２の信号が、前記周波数ダウンコンバートされた差分信号を前記和信号から減算することによって復号される請求項８に記載の構成。
10. 前記差分信号が、回復された抑圧搬送波信号によって周波数ダウンコンバートされる請求項９に記載の構成。
11. 前記位相オフセット値が、さらに、差分信号の振幅を制御するように構成される請求項１０に記載の構成。
12. デジタル入力信号から第１のデジタル信号を回復するための構成を備える受信機であって、前記構成が、
    前記デジタル入力信号をフィルタリングするためのデジタル・フィルタと、
    デジタル基準信号を生成するためのデジタル制御発振器と、
    前記フィルタリングされたデジタル入力信号と前記デジタル基準信号との位相差を求めるためのデジタル位相検出器と
    を備え、前記第１のデジタル信号が、前記求められた位相差を、前記デジタル基準信号の位相に加えることによって回復される受信機。
13. デジタル入力信号から第１のデジタル信号を回復するための構成を備えるラジオであって、
    前記構成が、
    前記デジタル入力信号をフィルタリングするためのデジタル・フィルタと、
    デジタル基準信号を生成するためのデジタル制御発振器と、
    前記フィルタリングされたデジタル入力信号と前記デジタル基準信号との位相差を求めるためのデジタル位相検出器と
    を備え、前記第１のデジタル信号が、前記求められた位相差を、前記デジタル基準信号の位相に加えることによって回復されるラジオ。
14. デジタル入力信号から第１のデジタル信号を回復するためのコンピュータ・プログラムであって、構成が、
    デジタル・フィルタを用いて前記デジタル入力信号をフィルタリングするステップと、
    デジタル基準信号を生成するステップと、
    前記デジタル入力信号と前記デジタル基準信号との位相差を求めるステップと、
    前記第１の信号を回復するために、前記求められた位相差を、前記デジタル基準信号の位相にデジタル的に加えるステップと
    を行うように構成されるコンピュータ・プログラム。

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