JP2007519365A - マルチスタンダードチャネルフィルタを備える広帯域受信機 - Google Patents

マルチスタンダードチャネルフィルタを備える広帯域受信機 Download PDF

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Abstract

【課題】 小型で製造コストの低いマルチスタンダードTV受信機を提供する。
【解決手段】 多様なTV標準方式およびフォーマットのTV信号を受信するのに適合したプログラマブル中間周波数を有するマルチスタンダードチャネルフィルタ(58)を含むTV受信機を提供する。一つの実施例では、受信機にチューナ(54)とチャネルフィルタとを備える。チューナは、多数のフォーマットの一つで情報を符号化した入力RF信号を受け、それら入力RF信号を中間周波(IF)信号に変換する。この中間周波信号をチャネルフィルタに供給する。このチャネルフィルタは、中間周波信号フィルタ処理用の折返し除去フィルタ(60)と、これらフィルタ処理ずみの中間周波信号をサンプリングしてその中間周波信号のディジタル表示を生ずるA−D変換器(62)と、この中間周波信号ディジタル表示を入力RF信号のフォーマットにしたがって信号処理するシグナルプロセッサ(64)とを備える。このシグナルプロセッサが、上記入力RF信号の中に符号化されている情報を表すディジタル出力信号を生ずる。
【選択図】図2

Description

この発明はテレビジョン信号受信機に関し、より詳しくいうと、この発明は複数の技術標準に準拠したアナログテレビジョン信号、ディジタルテレビジョン信号およびデータチャネルの受信のための広帯域テレビジョン信号受信機に関する。
テレビジョン受信機またはビデオレコーダは、地上波放送、ケーブルテレビジョン、または衛星放送のテレビジョン信号を受信して、それら信号を表示または録画に適合したビデオ信号の形に信号処理するのにテレビジョン信号受信機(またはテレビジョン受信機)を備える。テレビジョン信号はアナログフォーマットまたはディジタルフォーマットで、多様な技術標準に準拠して、送信される。アナログテレビジョン送信には、NTSC、PAL、SECAMなどの標準方式が広く用いられている。一方、ディジタルテレビジョン放送には、DVB(ディジタルビデオ放送)フォーマットおよびATSC(高度テレビジョン標準委員会)フォーマットが利用できる。互いに相異なる信号フォーマットおよび技術標準には相互に互換性がないので、テレビジョン受信機は、通常は、特定のアナログフォーマットまたはディジタルフォーマットに適合し特定の技術標準に準拠して製造される。したがって、テレビジョン受像機およびビデオ録画装置は、特定の標準方式の採用されている地域だけで使用できる地域専用の装置である。
マルチスタンダード装置は周知である。たいていの場合は、マルチスタンダード装置は、互いに異なるフォーマットでいくつかの技術標準に準拠したテレビジョンを受信するのに必要なハードウェアを重複させて組み立てる。その結果、装置の複雑さは高まり、製造コストも高くなる。
図1は慣用のテレビジョン受信機10のブロック図である。この受信機10は二つの主要機能を有する。まず、受信機10は入来無線周波数(RF)信号を受信してその信号を中間周波数(IF)信号に周波数変換する。次に、受信機10はIF信号をベースバンド信号に信号変換する。このベースバンド信号を適当なビデオおよびオーディオデコーダに加えて表示(RGB)信号または音声信号を生ずる。
図1を参照すると、このテレビジョン受信機10は入力RF信号を入力端子12に受けてそのRF信号を1段または2段の周波数変換によりIF信号に変換する。これら周波数変換は1段または2段のスーパーへテロダイン変換で通常行う。慣用のテレビジョン受信機では、中間周波数は受信機の使われる地域によって定まる。現在のところ、世界中で五つの互いに異なる中間周波数が採用されている。例えば、米国では、このIFは41乃至47MHzである。
テレビジョン受信機10はチャネルフィルタ18と、上記IF信号をビデオ/オーディオベースバンド信号に変換する復調器20とを備える。チャネルフィルタ18は、SAW(弾性表面波)フィルタとして具体化される個別フィルタで通常は構成する。SAWフィルタの形状は、受信すべきテレビジョン信号の信号フォーマット(アナログTVまたはディジタルTV)およびTV標準方式(NTSC、PALまたはSECAM)に適合させて設計する。復調器20は通常は専用部品で構成し、所定の信号フォーマットおよび所定の標準方式に適合させて設計する。
テレビジョン受信機10がマルチスタンダード受信機である場合は、各々を特定のフォーマットおよび技術標準に合致させて設計したチャネルフィルタ18a乃至18cのフィルタバンクを備える。マルチスタンダード受信をサポートするために、対応のチャネルフィルタからフィルタ出力をそれぞれ受ける復調器20a乃至20cの復調器バンクを備える。アナログテレビジョン信号受信に対しては、復調器はVIF/SIFモジュールで構成する。このVIF/SIFモジュールは、CVBS(複合ビデオベースバンド信号)と呼ばれるビデオ出力と、MPXまたはA2などのオーディオ出力を生ずる。ディジタルテレビジョン信号受信に対しては、復調器は通常ダウンコンバータ、A−D変換器およびそれら以外の復調動作実施のためのサポート回路を含むディジタル復号器で構成する。このディジタル復号器はMPECデータストリームの形でデータを出力する。
上述の慣用のマルチスタンダードテレビジョン受信機にはいくつかの欠点がある。まず、このテレビジョン受信機は個別アナログ回路部品およびディジタル回路部品を用いている。また、これらの受信機は通常寸法が大きく製造コストが高い。次に、この慣用のマルチスタンダードテレビジョン受信機は、互いに異なるTV標準方式のサポートのために、回路部品を重複して備える必要がある。したがって、この種のマルチスタンダードテレビジョン受信機は寸法が大きく製造コストが高い。
WO 01/20792 USP 6 643 502 USP 6 369 857
したがって、製造の際に費用効率が高く、多様な送信源からのテレビジョン信号の受信において受容可能な性能を発揮するマルチスタンダードテレビジョン受像機を提供するのが望ましい。
この発明の一つの実施例によると、受信機にチューナとチャネルフィルタとを備える。チューナは多数のフォーマットの中の一つで情報を符号化した入力RF信号を受信し、それら入力RF信号を中間周波数(IF)の中間周波信号に変換する。
これら中間周波信号をチャネルフィルタに加える。チャネルフィルタは、上記中間周波信号のフィルタ処理のための折返し除去フィルタと、フィルタ処理ずみの中間周波信号をサンプリングしてその中間周波信号の対応ディジタル値を生ずるAD変換器と、前記中間周波信号のディジタル表示を前記入力RF信号のフォーマットにしたがって信号処理するシグナルプロセッサとを含む。シグナルプロセッサは、前記入力RF信号に符号化されている情報を表すディジタル出力信号を生ずる。
一つの実施例では、上記入力RF信号のフォーマットとしてアナログテレビジョン信号およびディジタルテレビジョン信号などがある。
もう一つの実施例では、上記受信機に、シグナルプロセッサからのディジタル出力をそれぞれ受けるようにそれぞれ接続した復調器のバンクをさらに備える。これら復調器の各々が入力RF信号のフォーマットの一つにしたがって上記ディジタル出力信号を復調するように動作し、対応のビデオおよびオーディオベースバンド信号を生ずる。
小型化した低コストのマルチスタンダードTV受信機を提供できる。
この発明の原理によると、テレビジョン(TV)受信機は、多様なテレビジョン標準方式およびフォーマットでテレビジョン信号を受信するのに適合したプログラム可能な中間周波数を有するマルチスタンダードチャネルフィルタを含む。一つの実施例では、このチャネルフィルタはテレビジョン信号の標準方式またはフォーマットに関わりなく予め選んだ中間周波数を通過させる。動作時には、このチャネルフィルタは入来テレビジョン信号をディジタル化し、そのテレビジョン信号の信号処理をディジタル的に行う。すべての信号の処理をディジタル領域で行うことによって、この発明のTV受信機は、SAWフィルタなどのアナログ部品を不要にする。すなわち、この発明のTV受信機は、受信機の寸法および製造コストを減らすように一つの集積回路上に集積化することが容易にできる。また、この発明のTV受信機は、マルチスタンダード受信をサポートするのに同一の回路モジュールを再構成して、回路部品の重複配置を不要にする。
図2はこの発明の一つの実施例によるTV受信機のブロック図である。図2を参照すると、TV受信機50はアンテナまたはケーブル経由の入力RF信号を入力端子52に受ける。これら入力RF信号をチューナ54に加え、このチューナ54で入力RF信号を1段または2段の周波数変換により中間周波信号に変換する。チューナ54は、例えば、単一段または二段スーパーへテロダイン周波数変換を行うことができる。この発明の一つの実施例では、チューナ54は市販の個別部品で構成され、中間周波数(IF)、すなわち地域ごとに定められたIFを有する中間周波信号を出力する。すなわち、上記チューナ54からのIFは各地域ごとに世界全体で定められた標準に準拠している。
この発明の一つの実施例では、チューナ54は受信機50の一体化した部品である。その場合は、チューナ54は任意の値の中間周波数の中間周波信号を生ずるように設計できる。チューナからの中間周波数は全世界的に定められたIFと同じ値でも異なる値でも差し支えない。より重要なことは、TV受信機50がマルチスタンダードチャネルフィルタ58を備えるので、チューナ54からのIFを任意の技術標準のアナログTV信号、またはディジタルTV信号の受信のためのIFと同じ周波数にできることである。一体化したチューナのIFの値は設計選択事項である。一つの実施例では、このIFを20MHz以上に選んである。
次に、TV受信機50は、チューナ54からの中間周波信号のフィルタ処理および信号処理にマルチスタンダードチャネルフィルタ58を用いる。マルチスタンダードチャネルフィルタ58は折返し除去フィルタ60と、AD変換器62と、ディジタルシグナルプロセッサ(DSP)64とを含む。上述のとおり、チャネルフィルタ58は、任意の中間周波数の中間周波信号をチューナ54から受けることができる。また、チャネルフィルタ58は入来TV信号をディジタル化してそれ以降の信号処理をディジタル領域で行う。すなわち、AD変換器62で適切なサンプリング周波数を用い、DSP回路で適切なシグナルプロセシング機能を用いることによって、チャネルフィルタ58は任意のフォーマット(アナログまたはディジタル)および任意の技術標準(NTSC、PAL、ATSC)のTV信号を処理できる。
折返し除去フィルタ60はチューナ54からの中間周波信号の事前処理を行って、AD変換器62で中間周波信号が引き続きサンプリングされディジタル化される際の特性折返しを除去する。一つの実施例では、この折返し除去フィルタ60はSAWフィルタで構成できる。もう一つの実施例では、折返し除去フィルタ60は図3に示すとおりキャパシタおよびインダクタの利用により構成できる。さらに他の実施例では、折返し除去フィルタ60は、図4に示すとおり、トランスコンダクタ(gmC)99で具体化できる。フィルタ処理のあと、AD変換器62はフィルタ処理ずみの中間周波信号をサンプリングしてその中間周波信号のディジタル値を生ずる。この発明では、AD変換器62は10ビット変換器であって、1秒あたり40メガサンプルまでのサンプリング速度で動作する。
折返し除去フィルタ60の中心周波数およびAD変換器62のサンプリング周波数は、中間周波数に基づいて選ぶ。一つの実施例では、これらフィルタ60の中心周波数およびAD変換器62のサンプリング周波数を中間周波信号の帯域幅の少なくとも2倍に設定する。折返し除去フィルタ60を図4に示すとおりトランスコンダクタで構成した場合は、折返し除去フィルタ60の中心周波数をトランスコンダクタ99の電圧Vctrlを変動させることによって調整できる。この実施例では、折返し除去フィルタ60の中心周波数およびAD変換器62のサンプリング周波数の調整のために同調制御回路67が備えてある。この同調制御回路67は、ユーザからの手動の制御信号などTV受信機50の外部からの制御信号を受けることができる。同調制御回路67は中間周波信号の周波数の自動検出も可能であり、したがって上記折返し除去フィルタおよびAD変換器の動作周波数の調整も可能である。
中間周波数をフィルタ処理しディジタル化したのち、ディジタル化出力をDSP64で信号処理する。DSP64は、入力RF信号が準拠している技術標準に従ってこれらディジタル信号を信号処理する。
この実施例では、チャネルフィルタ58は、いくつかのアナログテレビジョン技術標準とディジタルテレビジョン技術標準から所望の技術標準を選択する技術標準選択回路68を備える。DSP64は、インパルス応答特性などの所要フィルタ機能を、選択回路68の状態に応じて、上記ディジタル信号に適用する。一つの実施例では、それらフィルタ機能の係数をメモリ70の参照テーブルに記憶しておく。DSP64がそれら係数をメモリ70から読み出して、入来ディジタル信号の処理に適用する。
DSP64はプログラム可能で再構成可能(reconfigurable)なプロセッサである。この実施例では、DSP64は、選ばれたTV技術標準に基づき再構成される有限インパルス応答(FIR)フィルタを実動化する。また、この実施例では、DSP64は、演算時間の高速化のために二つの演算ユニットを備える。より詳細に述べると、周波数領域における真数部および虚数部のフィルタ動作を同時並行的に行うようにしてある。もう一つの実施例では、DSP64に演算ユニット一つだけを備える。
技術標準選択回路68は多様な方法で具体化できる。所望の技術標準をユーザがスイッチ操作などにより手動で行うこともでき、受信機50にオーディオ検出機能を持たせることによって自動的に行うこともできる。この実施例では、自動検出を、TV技術標準を特定する搬送波信号がベースバンド信号中に有るか否かの検出によって行う。例えば、アナログTV信号はアナログビデオ搬送波信号の存在によって特定でき、ディジタルTV信号はパイロット搬送波の存在によって特定できる。復調器バンク66の中の各復調器は、技術標準選択回路68に饋還されて符号化対象の入力信号の準拠技術標準を表示する信号を発生する。もう一つの実施例では、互いに異なる技術標準の選択に上記以外の手段を用いることができる。
入力RF信号がアナログTV信号である場合は、DSP64はディジタル化信号にビデオフィルタ機能および音声フィルタ機能を適用してビデオ信号をオーディオ信号から分離する。これらビデオフィルタおよびオーディオフィルタはFIRフィルタとして具体化できる。それらフィルタの特性の例を図5に示す。DSP64には、入力信号への干渉成分の軽減のためのゴースト消去など、上記以外の機能を持たせることもできる。その場合はフィルタ応答はチャネル応答測定値から誘導する。
入力RF信号がディジタルTV信号である場合は、DSP64はそれらディジタル化信号にフィルタ処理を施す。このフィルタ処理はFIRフィルタの形で具体化する。一つの例はATSC−VSB技術標準であって、その標準の場合は、フィルタ応答特性を0.114ロールオフのraised root cosine(ATSC A−83規格参照)とする。さらに、エコー消去用(マルチパス)等化器など付加的フィルタ機能もDSP64で具体化できる。その場合もフィルタ応答特性はチャネル応答測定値から誘導する。
チャネルフィルタ58の出力信号を、復調器バンク66に加えてビデオベースバンド信号およびオーディオベースバンド信号を生ずる。これらビデオ/オーディオベースバンド信号をビデオ/オーディオデコーダで復号化してディスプレイ装置に表示する。
この実施例では、復調器66は、アナログTV信号用復調器66a、ディジタルTV信号用復調器66bおよびディジタルデータチャネル用復調器66cを備える。
アナログ復調器66aはアナログTV信号をディジタル領域で復調する。復調器66aがアナログ入力信号だけを受ける場合は、DA変換器(図示してない)をDSP64の出力端子と復調器66aの入力端子との間に配置することができる。
アナログ復調器66aは三つの信号、すなわちビデオ情報とオーディオ情報を含むオーディオ1並びに2から成る複合ビデオベースバンド信号(CVBS)とを生ずる。オーディオ1信号およびオーディオ2信号はAM信号でもFM信号でもインタキャリア信号でも差し支えない。インタキャリア信号は原音声の任意のフォーマットを含み得る信号である。この信号は通常は外部オーディオデコーダから供給する。標準方式準拠出力信号を用いることによって、TV受信機50はビデオデコーダおよび音声デコーダなどの標準方式準拠コンポーネントと容易にインタフェースをとることができ、既存のTV受像システムコンポーネントとの互換性を確保できる。アナログ出力信号が望ましい場合は、付加的AD変換器を復調器66aの出力端子に接続する。
復調器66bは入来ディジタルTV信号を復調するように動作する。通常は、ディジタルTV信号はVSB、QAMまたはCOFDMスキームで変調されている。復調器66bはMPEGデータストリームを出力信号として生じ、他の既存のTVコンポーネントとの間で互換性を確保する。
この発明の一つの実施例では、TV受信機50は、チューナ54,チャネルフィルタ58および復調器66すべてを同一の集積回路チップ上に集積した集積回路で構成する。もう一つの実施例では、TV受信機50は二つ以上の集積回路チップの形で製造できる。
この発明の上述のTV受信機は多様な利点を備える。
まず、このTV受信機はマルチスタンダードアナログTV信号またはディジタルTV信号、および放送データチャネルを受信する広帯域受信機として構成できる。また、このTV受信機は互いに異なるTV標準方式のアナログTVチャネルからの信号を受信するように構成できる。すなわち、このTV受信機はTV信号受信を世界中の任意の地域で受信するように適合できる。
第2に、この発明によるTV受信機は任意の方法で分配されているTV信号の受信に用いることができ、優れた受信性能を発揮する。すなわち、この発明のTV受信機は地上波TV放送およびケーブルTV伝送の受信に用いることができる。
第3に、この発明のTV受信機はSAWフィルタなどのアナログ回路部品を不要にする。したがって、フィルタ機能、等化器機能、ゴースト消去機能およびビデオ/オーディオスプリッサ機能などのTV受信機内回路モジュールのすべてを同一の集積回路中に集積化することができる。回路部品の集積化度合いを高めることによって、TV受信機の寸法および製造コストを低減できる。
最後に、この発明のTV受信機は既存のコンポーネントとの間で互換性のあるインタフェースを提供できる。より詳しくいうと、このTV受信機は、アナログTV標準方式、およびディジタルTV標準方式と互換性のあるビデオ、オーディオおよびMPEG出力信号を生じ、したがってこの受信機は既存のTVシステムに容易に適応できる。
上述の詳細な説明はこの発明の特定の実施例を例示するためのものであって、発明の限定を意図するものではない。この発明の範囲内で多数の変形および改変が可能である。この発明は添付の特許請求の範囲の各請求項で画定される。
複数の標準方式に互換性を持つ小型TV受信機を費用効率よく提供できる。
慣用のマルチスタンダードテレビジョン受信機のブロック図。 この発明の一つの実施例によるテレビジョン受信機のブロック図。 図2の折返し除去フィルタの構成に利用できる折返し除去フィルタの回路図。 図2の折返し除去フィルタの構成に利用できる折返し除去フィルタの回路図。 図2のアナログテレビジョン信号処理用DSPの中に具体化できるフィルタ機能の特性図。
符号の説明
10 TV受信機
12 入力端子
14 チューナ
18 チャネルフィルタ
20 復調器
50 TV受信機
52 入力端子
54 チューナ
58 チャネルフィルタ
66 復調器

Claims (23)

  1. 入力無線周波数(RF)信号を受信するとともに、その入力RF信号、すなわち複数のフォーマットの一つで情報を符号化した入力RF信号を中間周波数を有する中間周波信号に変換するチューナと、
    前記中間周波信号を受けるチャネルフィルタであって、
    前記中間周波信号をフィルタ処理する折返し除去フィルタと、
    前記フィルタ処理ずみの中間周波信号をサンプリングするとともにそれら中間周波信号のディジタル表示を生ずるアナログ−ディジタル(A−D)変換器と、
    前記入力RF信号の前記フォーマットにしたがって前記中間周波信号の前記ディジタル表示を信号処理するシグナルプロセッサであって、前記入力RF信号に符号化されて含まれる情報を表すディジタル出力信号を生ずるシグナルプロセッサと
    を含むチャネルフィルタと
    を含み、
    前記折返し除去フィルタの中心周波数および前記A−D変換器のサンプリング周波数が前記中間周波数の関数である受信機。
  2. 前記複数のフォーマットがアナログテレビジョンフォーマットとディジタルテレビジョンフォーマットとを含む請求項1記載の受信機。
  3. 前記シグナルプロセッサからの出力信号をそれぞれ受けるように接続され、前記入力RF信号のフォーマットの一つにしたがって前記ディジタル出力信号をそれぞれ復調し、前記入力RF信号の前記フォーマットにそれぞれ対応するビデオベースバンド信号およびオーディオベースバンド信号をそれぞれ生ずる複数の復調器
    をさらに含む請求項1記載の受信機。
  4. 前記シグナルプロセッサと前記複数の復調器の初めの一つとの間に接続され、前記ディジタル出力信号をアナログフォーマットに変換するA−D変換器。
  5. 前記中間周波数が、世界中の技術標準の特定する周波数値を含む請求項1記載の受信機。
  6. 前記中間周波数が、世界中の技術標準の特定する周波数値以外の値を含む請求項1記載の受信機。
  7. (削除)
  8. 前記フィルタが、前記中心周波数および前記サンプリング周波数を前記中間周波数由来の周波数値に調整する同調制御回路をさらに含む請求項1記載の受信機。
  9. 前記折返し除去フィルタがトランスコンダクタンス(gmC)フィルタ機能を有する請求項1記載の受信機。
  10. 前記A−D変換器が10ビット変換器である請求項1記載の受信機。
  11. 前記シグナルプロセッサが、複数の有限インパルス応答(FIR)フィルタの一つを前記中間周波信号の前記ディジタル表示に適用し、前記複数のFIRの各々が前記入力RF信号のフォーマットに対応している請求項1記載の受信機。
  12. 前記複数のFIRフィルタをメモリに蓄積し、前記シグナルプロセッサが前記複数のFIRフィルタの一つを読み出すように前記メモリに索引付けする請求項11記載の受信機。
  13. 前記シグナルプロセッサが第1の演算ユニットと第2の演算ユニットとを含み、前記第1の演算ユニットが前記FIRフィルタ動作の実数部を信号処理し、前記第2の演算ユニットが前記FIRフィルタの虚数部を信号処理する請求項11記載の受信機。
  14. 前記チャネルフィルタが前記シグナルプロセッサに接続した技術標準選択回路をさらに含み、前記技術標準選択回路が前記入力RF信号のフォーマットを指示する選択信号を生じ、前記シグナルプロセッサが前記選択信号に応答してFIRフィルタを選択する請求項11記載の受信機。
  15. 前記技術標準選択回路がユーザからの入力信号に応答して前記選択信号を生ずる請求項14記載の受信機。
  16. 前記技術標準選択回路が、前記入力RF信号の前記フォーマットの一つを特定する搬送波信号の検出により前記選択信号を生ずる請求項14記載の受信機。
  17. 前記入力RF信号が、地上波放送から受けたRF信号、衛星放送から受けたRF信号、およびケーブル伝送から受けたRF信号を含む請求項1記載の受信機。
  18. 入力無線周波数(RF)信号を受信する方法であって、
    複数のフォーマットの一つで情報を符号化した前記入力RF信号を受信する過程と、
    前記入力RF信号を、中間周波数を有する中間周波信号に変換する過程と、
    前記中間周波信号に第1のフィルタ機能、すなわち中心周波数を有し折返し除去フィルタである第1のフィルタ機能を適用する過程と、
    前記フィルタ処理した中間周波信号をサンプリング周波数、すなわち前記中心周波数とともに前記中間周波数の関数であるサンプリング周波数でディジタル化する過程と、
    前記入力RF信号の前記フォーマットにしたがって前記ディジタル化ずみの信号を信号処理し、前記入力RF信号に符号化された情報を表すディジタル出力信号を生ずる過程と
    を含む方法。
  19. 前記複数のフォーマットがアナログテレビジョンフォーマットとディジタルテレビジョンフォーマットとを含む請求項18記載の方法。
  20. 前記ディジタル化信号を信号処理する過程を前記入力RF信号の前記フォーマットを表す選択信号に応答して行う請求項18記載の方法。
  21. 前記入力RF信号の前記フォーマットを特定する前記入力RF信号中の搬送波信号を検出することによって前記選択信号を生ずる過程
    をさらに含む請求項20記載の方法。
  22. (削除)
  23. 前記信号処理ずみのディジタル化信号を復調して、前記入力RF信号の前記フォーマットに対応するベースバンド信号を生ずる過程
    をさらに含む請求項18記載の方法。
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