JP2008016902A - デジタル放送受信機及びデジタル放送受信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】広範囲で適応制御型複合ＦＩＲフィルタの効果を得ることができるデジタル放送受信機を提供する。
【解決手段】周波数ずれ検出部１２はチューナで選択している受信周波数と入力デジタル信号の周波数との周波数ずれを算出して制御部１３に入力する。制御部１３は周波数ずれの絶対値がオフ閾値、例えば３０ｋＨＺより大きいか否かを判定し、周波数ずれの絶対値がオフ閾値より大きいと判定した場合、受信周波数の±８０ｋＨｚ以内にビートが存在すると判定し、スイッチ１４をａ側に切り換えることにより適応制御型複合ＦＩＲフィルタ１１をオフする。また、周波数ずれの絶対値がオフ閾値より小さいと判定した場合、制御部１３は、ビートが存在しないと判定し、スイッチ１４をｂ側に切り換えることにより適応制御型複合ＦＩＲフィルタ１１をオンする。
【選択図】図３

Description

本発明は、デジタル放送受信機に係り、特にＦＭ変調信号、位相変調信号を受信したときに生じるマルチパス成分をフィルタ特性の可変な適応フィルタを用いて除去するようにしたデジタル放送受信機に関する。

ＦＭラジオチューナによりＦＭ変調信号、位相変調信号を受信、復調しようとする場合、建物、山等による不要な反射波成分が所望の直接波成分に重畳する多重伝送（マルチパス伝送）が起き、復調信号の歪の増加等、受信品質の劣化を招くことが知られている。固定の受信機ではアンテナの指向性を鋭くし直接波に合わせることで対応できるが、移動体受信機ではアンテナでの対応は困難である。このため、移動体受信機では、適応制御型複合ＦＩＲフィルタ（Finite Impulse Response Filter）を利用することにより、マルチパスノイズの除去及び弱電界受信性能改善を図ることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平３−６２６２８号公報

この適応制御型複合ＦＩＲフィルタはＦＩＲ型フィルタで構成されたマルチパスノイズを除去するための適応デジタルフィルタであり、フィルタのタップ係数は、ＣＭＡ（Constant Modulus Algorithm）と呼ばれるアルゴリズムに従って更新される。すなわち、本来振幅が一定であるはずのＦＭ信号の特性に着目し、フィルタを通過した出力信号の包絡線（振幅）と基準値との誤差が最小になるようにタップ係数を更新し収束させることで、マルチパスノイズを除去するフィルタ特性になるように適応処理を行うものである。

しかしながら、適応制御型複合ＦＩＲフィルタを適用してマルチパスノイズを除去する場合、受信周波数から±３０ｋＨｚ〜８０ｋＨｚ隣接に、製品の自己ノイズあるいは外来ノイズが存在し、希望局のＲＦ入力電界強度が急激に低下してノイズレベルを下回った場合、適応制御型複合ＦＩＲフィルタの通過帯域が希望局からノイズにスワップしてしまうという問題がある。
このため、受信信号レベルに基づいて適応制御型複合ＦＩＲフィルタのオン・オフを制御することにより、適応制御型複合ＦＩＲフィルタの通過帯域が希望局からノイズにスワップすることを防止するようにしている。

図１は、従来の適応制御型複合ＦＩＲフィルタのオン・オフ制御を行うフローチャートを示す図であり、以下、このフローチャートに基づいて適応制御型複合ＦＩＲフィルタのオン・オフ制御の作用について説明する。
従来のデジタル受信機の制御部は、図１のフローチャートに示す適応制御型複合ＦＩＲフィルタのオン・オフ制御プログラムを一定時間毎に実行し、プログラムを開始すると、まず、Ｓメータ値、すなわち、受信信号レベルを読み込む（ステップ１０１）。次に、制御部は、適応制御型複合ＦＩＲフィルタがオンになっているか否かを判定し（ステップ１０２）、適応制御型複合ＦＩＲフィルタがオンになっていると判定した場合、Ｓメータ値が閾値Ｖthoff、例えば、１５ｄＢμVより小さいか否かを判定する（ステップ１０３）。そして、Ｓメータ値が閾値Ｖthoffより小さいと判定した場合、制御部は、適応制御型複合ＦＩＲフィルタの機能をオフし（ステップ１０４）、Ｓメータ値が閾値Ｖthoffより大きいと判定した場合、適応制御型複合ＦＩＲフィルタの機能オンを継続する（ステップ１０５）。

一方、ステップ１０２でＦＩＲフィルタがオフになっていると判定した場合、制御部は、Ｓメータ値が閾値Ｖthon、例えば、２０ｄＢμVより大きいか否かを判定し（ステップ１０６）、Ｓメータ値が閾値Ｖthonより大きいと判定した場合、適応制御型複合ＦＩＲフィルタの機能をオンし（ステップ１０５）、Ｓメータ値が閾値Ｖthonより小さいと判定した場合、適応制御型複合ＦＩＲフィルタの機能オフを継続する（ステップ１０４）。

上記のように、従来のデジタル放送受信機では、Ｓメータ値の閾値を設けることによって、ＲＦ入力電界強度に応じて適応制御型複合ＦＩＲフィルタのオン・オフを制御し、弱電界時に適応制御型複合ＦＩＲフィルタをオフすることにより、適応制御型複合ＦＩＲフィルタの通過帯域が希望局からノイズにスワップしてしまわないようにしているが、このようにビートの有無に関係なしに、全周波数の弱電界時に適応制御型複合ＦＩＲフィルタをオフするため、弱電界性能改善の効果を得ることができない、という問題があった。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、受信信号レベルが低い場合であっても、ビートの存在する特定周波数以外では適応制御型複合ＦＩＲフィルタをオンの状態に保つことにより、広範囲で適応制御型複合ＦＩＲフィルタの効果を得ることができるデジタル放送受信機及びデジタル放送受信方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明に係るデジタル放送受信機及びデジタル放送受信方法は、受信周波数の周波数ずれをモニタし、受信周波数のずれが大きくなった場合のみ、あるいは、受信周波数のずれが大きく、かつ、受信信号レベルが低い場合のみ、デジタルフィルタ、すなわち、適応制御型複合ＦＩＲフィルタをオフすることを特徴とする。

本発明に係るデジタル放送受信機及びデジタル放送受信方法によれば、受信周波数からの周波数ずれをモニタし、周波数ずれが大きくなった場合、例えば、受信周波数の±８０ｋＨｚ以内にビートを検知した場合のみ、あるいは、周波数のずれが大きく、かつ、受信信号レベルが低い場合のみ、適応制御型複合ＦＩＲフィルタをオフするので、受信信号レベルが低い場合であっても、ビートの存在する特定周波数以外では適応制御型複合ＦＩＲフィルタの効果を得ることができ、広範囲で適応制御型複合ＦＩＲフィルタの効果を得ることができる。

以下、本発明のデジタル放送受信機の実施例について説明する。
図２は本発明のデジタル放送受信機の構成を示すブロック図であり、図に示すように、デジタル放送受信機は、チューナ１、フロントエンド２、Ａ／Ｄ変換回路３、ＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサー）４、Ｄ／Ａ変換回路５から構成されている。

チューナ１はアンテナＡＮＴの受信信号から所望の局の受信周波数を選択して中間周波数信号に変換し、フロントエンド２は、チューナ１からの中間周波数信号を増幅する。また、Ａ／Ｄ変換回路３はフロントエンド２からの中間周波数信号をデジタル信号に変換してＤＳＰ４に入力し、ＤＳＰ４は、マルチパス成分を除去するとともに、デジタル復調を実行する。そして、Ｄ／Ａ変換回路５はＤＳＰ４からのデジタル信号をアナログの音声信号に変換して、後段の低周波増幅器（図示せず）に出力する。

ＤＳＰ４は、上記のように、入力デジタル信号をソフトウェアにより処理してマルチパスの除去、音声信号の復調を行うものであり、図３はこのＤＳＰの構成を機能で表した機能ブロック図である。
図に示すように、ＤＳＰ４は、適応制御型複合ＦＩＲフィルタ１１、周波数ずれ検出部１２、制御部１３、切替スイッチ１４及びデジタル復調部１５により構成されているが、これらの各部はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により構成され、上記したようにプログラムによりその機能が実行される。

適応制御型複合ＦＩＲフィルタ１１は、ＦＩＲ型フィルタで構成されたマルチパスノイズを除去するための適応デジタルフィルタであり、周波数ずれ検出部１２は、入力デジタル信号の周波数とチューナ１で選択された受信周波数とのずれを検出する。また、制御部１３は周波数ずれ検出部１２からの信号に基づいて適応制御型複合ＦＩＲフィルタ１１のオン、オフ制御を判定し、切替スイッチ１４を制御する。デジタル復調部１５は切替スイッチ１４の出力を復調して音声信号を出力する。

図４は上記の適応制御型複合ＦＩＲフィルタ１１の一例の構成を示す機能ブロック図であり、図に示すように、この適応制御型複合ＦＩＲフィルタ１１は、次数ＮのＦＩＲ（Finite Impulse Response）型フィルタで形成され、Ｎ−１個の遅延器２１〜２６、Ｎ個の係数倍器３１〜３７、加算器４１、包絡線検波部４２、加算器４３及び係数更新部４４を備えている。ここで、適応制御型複合ＦＩＲフィルタ１１の次数Ｎは、入力信号の周波数、フィルタの演算精度、及び演算可能な周期（クリティカルパス）等を考慮して適宜の数に決定される。

適応制御型複合ＦＩＲフィルタ１１への入力信号Ｘ（ｔ）が先頭の遅延器２１に入力されると、遅延器２１は、基準クロックに同期して、すなわち単位遅延時間τだけ入力信号Ｘ（ｔ）のサンプル値を保持し後段の遅延器２２へ出力する。同様に遅延器２２は、１基準クロック（単位遅延時間τ）分遅延された入力信号の遅延値Ｘ（ｔ−１）を後段の遅延器へ出力し、以降の遅延器２３〜２６においても、順次、基準クロックに同期して遅延時間を積算させながら入力信号Ｘ（ｔ）の遅延値をシフトさせてゆく。

一方、各係数倍器３１〜３７は、入力信号Ｘ（ｔ）、及び各遅延器２１〜２６が保持している１、２、〜Ｎ−１単位遅延時間遅延された各遅延値Ｘ（ｔ−１），Ｘ（ｔ−２）〜Ｘ（ｔ−Ｎ＋１）に対し、それぞれのフィルタ係数（以下、「タップ係数」という）を乗算して加算器４１へ出力する。加算器４１は、これら係数倍された信号を加算して、包絡線検波部４２に供給する。
なお、加算器４１が出力する信号Ｙ（ｔ）が適応制御型複合ＦＩＲフィルタ１１の出力として、スイッチ回路１４を介してデジタル復調部１５へ供給される。

そして、包絡線検波部４２は出力信号Ｙ（ｔ）の振幅に相当する包絡線検波出力|Y(t)|^２を加算器４３に入力し、加算器４３は包絡線検波出力|Y(t)|^２と基準値との差を係数更新部４４に入力する。この係数更新部４４は基準値と出力信号の包絡線検波出力|Y(t)|^２との差である誤差が最小になるように、各係数倍器３１〜３７のタップ係数を更新する。
以上のように、ＦＭ変調信号の振幅（包絡線）が一定という性質を利用し、デジタルフィルタの出力振幅が一定となるようにフィルタ特性を可変させることにより、マルチパスノイズを除去することができる。

次に、適応制御型複合ＦＩＲフィルタ１１のオン、オフを制御する制御部１３の作用を図５のフローチャートにより説明する。
制御部１３は、一定周期で、図５のフローチャートに示す適応制御型複合ＦＩＲフィルタの切替制御プログラムを実行しており、このプログラムを開始すると、まず、周波数ずれ検出部１２に周波数ずれ計算開始を指示する（ステップ２０１）。この後、制御部１３は、周波数ずれ計算開始を指示してから一定時間、例えば、２０ｍｓが経過したか否かを判定し（ステップ２０２）、周波数ずれ計算開始を指示してから２０ｍｓが経過したと判定すると、周波数ずれ検出部１２に周波数ずれ計算停止を指示する（ステップ２０３）。

次に、制御部１３は、周波数ずれ検出部１２からチューナ１で選択している受信周波数と入力デジタル信号の周波数との周波数ずれを読み込んだ（ステップ２０４）後、周波数ずれ検出を５回行ったか否かを判定し（ステップ２０５）、周波数ずれ検出を５回行っていないと判定した場合、ステップ２０１に戻って、再び、周波数ずれ検出部１２に周波数ずれ計算開始を指示する。
また、ステップ２０５で周波数ずれ検出を５回行ったと判定した場合、制御部１３は、５回確認した周波数ずれの絶対値が５回ともオフ閾値、例えば３０ｋＨｚより大きいか否かを判定する（ステップ２０６）。

ステップ２０６で、５回確認した周波数ずれの絶対値が５回ともオフ閾値より大きいと判定した場合、制御部１３は、受信周波数の±８０ｋＨｚ以内にビートが存在すると判定し、スイッチ１４をａ側に切り換えることにより適応制御型複合ＦＩＲフィルタをオフする（ステップ２０７）。また、ステップ２０６で、５回確認した周波数ずれの絶対値が１回でもオフ閾値より小さいと判定した場合、制御部１３は、受信周波数の±８０ｋＨｚ以内にビートが存在しないと判定し、スイッチ１４をｂ側に切り換えることにより適応制御型複合ＦＩＲフィルタをオンする（ステップ２０８）。
以上のように、受信信号レベルが低い場合であっても、ビートの存在する特定周波数以外では適応制御型複合ＦＩＲフィルタをオンの状態にすることができるので、広範囲で適応制御型複合ＦＩＲフィルタの効果を得ることができる。

上記の実施例では、ビートの存在する特定周波数では適応制御型複合ＦＩＲフィルタをオフしたが、ビートが存在し、かつ受信信号レベルが小さい場合のみ、適応制御型複合ＦＩＲフィルタをオフすることもでき、以下、ビートが存在し、かつ受信信号レベルが小さい場合のみ、適応制御型複合ＦＩＲフィルタをオフする実施例について説明する。

図６は、本実施例のＤＳＰの機能ブロック図であるが、図３に示す機能ブロック図の構成に、入力デジタル信号の受信信号レベル、すなわち、Ｓメータ値を検出する信号レベル検出部１６が付加されている点を除き、図３に示すＤＳＰと同じ構成であるので、詳細な説明は省略する。また、デジタル放送受信機の構成も図２と同様であるので、説明を省略する。

以下、本実施例の制御部１３による適応制御型複合ＦＩＲフィルタ１１のオン・オフ制御の作用について図７のフローチャートにより説明する。
制御部１３は、一定周期で、図７のフローチャートに示す適応制御型複合ＦＩＲフィルタの切替制御プログラムを実行しており、このプログラムを開始すると、まず、周波数ずれ検出部１２に周波数ずれ計算開始を指示する（ステップ３０１）。この後、制御部１３は、周波数ずれ計算開始を指示してから一定時間が経過したか否かを判定し（ステップ３０２）、周波数ずれ計算開始を指示してから一定時間が経過したと判定すると、周波数ずれ検出部１２に周波数ずれ計算停止を指示する（ステップ３０３）。

次に、制御部１３は、周波数ずれ検出部１２からチューナ１で選択している受信周波数と入力デジタル信号の周波数との周波数ずれを読み込んだ（ステップ３０４）後、周波数ずれ検出を５回行ったか否かを判定し（ステップ３０５）、周波数ずれ検出を５回行っていないと判定した場合、ステップ３０１に戻って、再び、周波数ずれ検出部１２に周波数ずれ計算開始を指示する。

また、ステップ３０５で周波数ずれ検出を５回行ったと判定した場合、制御部１３は、５回確認した周波数ずれの絶対値が５回ともオフ閾値、例えば３０ｋＨｚより大きいか否かを判定し（ステップ３０６）、５回確認した周波数ずれの絶対値が１回でもオフ閾値より小さいと判定した場合、制御部１３は、受信周波数の±８０ｋＨｚ以内にビートが存在しないと判定し、スイッチ１４をｂ側に切り換えることにより適応制御型複合ＦＩＲフィルタをオンする（ステップ３０７）。

一方、ステップ３０６で、５回確認した周波数ずれの絶対値が５回ともオフ閾値より大きいと判定した場合、制御部１３は、受信周波数の±８０ｋＨｚ以内にビートが存在すると判定し、信号レベル検出部１６からＳメータ値を読み込む（ステップ３０８）。次に、制御部１３は、Ｓメータ値が閾値Ｖthoff、例えば、１５ｄＢμVより小さいか否かを判定し（ステップ３０９）、Ｓメータ値が閾値Ｖthoffより大きいと判定した場合、スイッチ１４をｂ側に切り換えることにより適応制御型複合ＦＩＲフィルタをオンする（ステップ３０７）。

また、ステップ３０９でＳメータ値が閾値Ｖthoffより小さいと判定した場合、制御部１３はスイッチ１４をａ側に切り換えることにより適応制御型複合ＦＩＲフィルタをオフする（ステップ３１０）。
以上のように、受信信号レベルが低く、かつ、ビートの存在する特定周波数の場合のみ、適応制御型複合ＦＩＲフィルタがオフされるので、広範囲で適応制御型複合ＦＩＲフィルタの効果を得ることができる。

なお、以上の実施例では、ＤＳＰを用いてマルチパスノイズ除去、デジタル復調等を実行したが、個々の機能を実現するデジタル回路を使用してデジタル放送受信機を構成することも可能である。

従来の適応制御型複合ＦＩＲフィルタのオン・オフ制御の作用を示すフローチャート。 本発明のデジタル放送受信機の構成を示すブロック図。 ＤＳＰの構成を機能で表した機能ブロック図。 適応制御型複合ＦＩＲフィルタの一例の構成を示す機能ブロック図。 本発明の適応制御型複合ＦＩＲフィルタのオン・オフ制御の作用を示すフローチャート。 他の実施例のＤＳＰの構成を機能で表した機能ブロック図。 図６の実施例の適応制御型複合ＦＩＲフィルタのオン・オフ制御の作用を示すフローチャート。

符号の説明

１ チューナ
２ フロントエンド
３ Ａ／Ｄ変換回路
４ ＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサー）
５ Ｄ／Ａ変換回路
１１ 適応制御型複合ＦＩＲフィルタ
１２ 周波数ずれ検出部
１３ 制御部
１４ 切替スイッチ
１５ デジタル復調部
１６ 信号レベル検出部

Claims (4)

1. 受信信号をデジタルフィルタ処理するデジタルフィルタ手段と、
   受信信号の周波数ずれを検出する周波数ずれ検出手段と、
   上記周波数ずれ検出手段により検出された周波数ずれが大きくなった場合、上記デジタルフィルタ手段の機能をオフする制御手段とを備えたことを特徴とするデジタル放送受信機。
2. 受信信号をデジタルフィルタ処理するデジタルフィルタ手段と、
   受信信号の周波数ずれを検出する周波数ずれ検出手段と、
   受信信号の受信レベルを検出するレベル検出手段と、
   上記周波数ずれ検出手段により検出された周波数ずれが大きく、かつ、上記レベル検出手段により検出された受信信号レベルが所定レベル以下になった場合、上記デジタルフィルタ手段の機能をオフする制御手段とを備えたことを特徴とするデジタル放送受信機。
3. 受信信号をデジタルフィルタ処理するデジタルフィルタ手段のオン、オフを受信信号の周波数ずれに基づいて制御することを特徴とするデジタル放送の受信方法。
4. 受信信号をデジタルフィルタ処理するデジタルフィルタ手段のオン、オフを受信信号の周波数ずれと受信信号レベルに基づいて制御することを特徴とするデジタル放送の受信方法。

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