JP3251443B2 - Ｆｍ多重放送受信装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、音声信号にデジタルデ
ータを併せて送信するようにしたＦＭ多重放送を受信す
るための受信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】前記ＦＭ多重放送は、周波数変調放送の
音声信号にデジタルデータを併せて送信するようにした
ものであり、欧州におけるラジオデータシステム（ＲＤ
Ｓ）および我が国におけるＶＩＣＳと称される路車間情
報の伝送のための装置などとして用いられている。

【０００３】前記ＲＤＳでは、前記デジタルデータは、
番組補完情報および付加情報ならびに各種の文字データ
を表すために用いられている。たとえば、前記付加情報
には、現在受信中の放送局のネット局の周波数などを表
す情報が含まれており、したがって、現在受信中の放送
局からのラジオ放送の受信レベルが車両の走行に伴って
低下してゆくと、ラジオ受信機は、前記付加情報に基づ
いて、各ネット局の周波数で受信レベルを測定し、最も
良好な受信レベルのネット局に選局を行うような、いわ
ゆる自動追尾などを行う。

【０００４】また、上述のようなデジタルデータを使用
するラジオ受信機は、前述のように、自動車等の移動体
に搭載されて、電波環境が変動する状況で使用されるラ
ジオ受信機に好適に実施される。したがって、前記ラジ
オ受信機にはまた、多くの場合、車体に相互に間隔を開
けて配置した複数のアンテナの内、受信状況が最も良好
なアンテナを選択する、いわゆるダイバシティ機能が備
えられている。したがって、ラジオ受信機は、現在選択
しているアンテナの受信状況が悪化すると、残余のアン
テナに切換えて受信を行うように構成されている。

【０００５】このようなダイバシティ機能を備える典型
的な従来技術は、たとえば本件出願人が先に提案した特
開平５−２０６７８８号公報および特開平５−２０６９
０２号公報で示される。この従来技術のＲＤＳのラジオ
受信機では、前記デジタルデータの内、該デジタルデー
タの始端に設けられている同期データでもある１６ビッ
トのブロック識別符号の予め定める固定のビットパター
ンと、受信データ列における対応するヘッダ部分とを相
互に比較して、誤りを検出し、その誤り数が所定値以上
となると受信状態が悪化したと判断して、他のアンテナ
への切換を行うように構成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のような従来技術
では、デジタルデータのフォーマットで予め規定されて
いる１６ビットの前記ブロック識別符号と、受信された
デジタルデータ列との比較を行って、その結果、受信さ
れたデジタルデータの１６ビットが識別符号と２〜３回
連続して一致したときには、前記デジタルデータが識別
符号に同期した受信状態が良好な状態であると判定さ
れ、アンテナの切換は行われない。これに対して、同期
していたデジタルデータが２〜３回連続して識別符号と
一致しなくなると、同期が外れ、受信電界強度が低下し
たものと判定して、アンテナの切換が行われる。また前
記一致判定は、１６ビット全部が一致しなくても、２，
３ビット程度の誤りならば一致していると判定される。

【０００７】しかしながら、受信状態が悪化すると、２
８８ビットから成る１ブロックのデータ中から、前記ブ
ロック識別符号を抽出できなくなってしまうという問題
がある。また、受信状態を判定するにあたって、前記２
８８ビット中の連続した１６ビットのみが使用されるこ
とになり、ビット数が少なく、かつ、検出タイミングに
偏りがあり、したがって受信状態の悪化からその検出ま
でに要する時間が長くなってしまうという問題もある。

【０００８】さらにまた、自動追尾などに対応した頻繁
な周波数切換に対応可能とするように、デジタルデータ
を処理するためのクロック信号を再生するフェイズロッ
クループ（略称ＰＬＬ）のループゲインを高くしておく
と、車両の走行に伴う電界強度変化に対して、再生され
るクロックが安定性に劣るという問題もある。

【０００９】本発明の目的は、受信状態の悪化に対応し
たアンテナの切換を行うにあたって、前記受信状態の検
出タイミングに偏りがなく、かつ、速やかに受信状態の
悪化を検出することができるＦＭ多重放送受信装置を提
供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るＦ
Ｍ多重放送受信装置は、制御手段が切換手段を制御し
て、音声受信機およびデータ受信機に複数のアンテナを
選択的に接続させ、前記音声受信機が所望とする放送局
の受信信号から音声信号を復調して音響化するととも
に、データ受信機が前記所望とする放送局の受信信号中
に含まれるデジタルデータを復調して利用するようにし
たＦＭ多重放送受信装置において、前記データ受信機
は、デジタルデータを復調するデジタル復調回路と、復
調されたデータの誤りを訂正し、解析を行うデジタル信
号処理回路とを備え、前記制御手段は、デジタル信号処
理回路によって検出される受信データの誤り訂正を行っ
た個数が予め定める値以上となると、前記切換手段に、
現在選択されているアンテナから残余のアンテナに切換
を行わせ、前記デジタル復調回路は、データの復調を行
うとともに、電圧制御発振器、位相比較器およびローパ
スフィルタを備えるフェイズロックループを有し、復調
データの処理のためのクロック信号を再生し、前記制御
手段はまた、切換手段の切換時には、前記ローパスフィ
ルタの時定数を定常受信時の時定数より小さくさせるこ
とを特徴とする。

【００１１】

【００１２】

【作用】請求項１の発明に従えば、制御手段が切換手段
を制御して音声受信機に複数のアンテナを選択的に接続
させ、所望とする放送局の受信信号から音声信号を復調
して音響化するダイバシティ受信が可能であり、かつ、
前記受信信号中からデータ受信機がデジタルデータを復
調して、たとえば、そのデータに基づいてネット局の自
動追尾などを行うようにしたＲＤＳなどのＦＭ多重放送
を受信する装置において、データ受信機を、デジタルデ
ータを復調するデジタル復調回路と、復調されたデータ
の誤りを訂正し、解析を行うデジタル信号処理回路とを
備えて構成しておく。また、制御手段は、デジタル信号
処理回路によって検出される受信データの誤り訂正を行
った個数を検出し、その検出された個数が予め定める値
以上となると、切換手段に、現在選択されているアンテ
ナから残余のアンテナに切換を行わせる。

【００１３】したがって、同期データなどのように一部
分のデータの誤り数から受信状態を判定するのではな
く、データ全体における誤り数から受信状態を判定する
ので、検出タイミングに偏りがなく、かつ、受信状態が
悪化したことを速やかに検出することができる。

【００１４】また、前記デジタル復調回路は、デジタル
信号処理のためのクロック信号を再生する電圧制御発振
器と、この電圧制御発振器からのクロック信号と、受信
信号から復調されたクロック信号とを相互に比較し、両
者の位相差に対応した出力を導出する位相比較器と、前
記位相比較器からの出力を平滑化して前記電圧制御発振
器に与えるローパスフィルタとを備えるフェイズロック
ループを有しており、データの復調とともに、復調され
たクロック信号に応答して、安定した周波数のクロック
信号を再生する。このようなフェイズロックループの
内、たとえばＲＣ積分回路などで実現されるローパスフ
ィルタは、前記切換手段の切換時に、制御手段によっ
て、その時定数が定常受信時の時定数より小さくされ、
すなわちフェイズロックループのループゲインが高く設
定される。

【００１５】したがってアンテナ切換時には、切換えら
れたアンテナでの受信信号から復調されたクロック信号
に同期したクロック信号を速やかに再生することができ
る。これに対して、前記切換の行われない定常時には、
前記ローパスフィルタの時定数が大きく、すなわち前記
ループゲインが小さくされて、電界強度変化などに対し
て良好な安定性を確保することができる。

【００１６】

【実施例】本発明をラジオ受信機に適用した一実施例に
ついて、図１〜図４に基づいて説明すれば以下の通りで
ある。

【００１７】本実施例に係るラジオ受信機１は、音声信
号とともにデジタルデータによって搬送波を周波数変調
して送信するＦＭ多重放送の受信に用いられる前記ＲＤ
Ｓのためのラジオ受信機である。またこのラジオ受信機
１は、受信回路２が切換回路３によって２つのアンテナ
４または５と接続されるダイバシティ受信機である。

【００１８】前記受信回路２は、高周波増幅回路、混合
回路、ＰＬＬを有する局部発振回路、中間周波増幅回路
および検波回路などを備えるスーパーヘテロダイン方式
の受信回路などで実現され、音声信号およびデジタル信
号を復調し、音声処理系のローパスフィルタ（略称ＬＰ
Ｆ）６およびデジタル処理系のデジタル復調回路１１に
与える。復調された音声信号およびデジタル信号の内、
前記音声処理系では、ＬＰＦ６によって音声信号のみが
抽出され、電力増幅器７で増幅された後、スピーカ８に
よって音響化される。前記受信回路２、ＬＰＦ６、電力
増幅器７およびスピーカ８は、音声受信機を構成する。

【００１９】また復調された音声信号およびデジタル信
号の内、デジタル復調回路１１では、バンドパスフィル
タ（略称ＢＰＦ）１２によって、７６ｋＨｚ付近のデジ
タル信号のみが抽出される。このデジタル信号は、振幅
を一定にするために、増幅回路１３で増幅された後、比
較器１４において、所定の基準レベルと比較されて矩形
波に成形され、こうして得られたＭＳＫ（Minimum Shif
t Keying) 信号は、遅延回路１５で１ビット分だけ遅延
された後、排他的論理和ゲート１６の一方の入力に与え
られるとともに、該排他的論理和ゲート１６の他方の入
力に直接与えられる。したがって排他的論理和ゲート１
６からは、比較器１４からの信号と、該信号の１ビット
だけ以前の信号とが相互に異なるとき、すなわちデータ
が変化したときに、ハイレベルの出力が導出される。排
他的論理和ゲート１６からの出力は、ＬＰＦ１７を介し
て、波形整形回路１８で波形整形され、こうして前記Ｍ
ＳＫ信号のベースバンド成分がデータ信号として、デジ
タル信号処理回路１９へ入力される。

【００２０】また、前記ＬＰＦ１７で濾波されたデジタ
ルデータは、ＰＬＬ２１を構成する位相比較器２２の一
方の入力に与えられている。この位相比較器２２の他方
の入力には、電圧制御発振器２３からの発振信号が入力
されている。位相比較器２２は、受信信号から復調され
たクロック信号のパルスと、電圧制御発振器２３で再生
されたクロック信号のパルスとを相互に比較し、両者の
位相差に対応した誤差信号をＬＰＦ２４へ出力する。Ｌ
ＰＦ２４は、前記誤差信号を直流電圧に平滑化して電圧
制御発振器２３に与える。電圧制御発振器２３は、前記
平滑化された誤差信号の電圧レベルに対応した周波数で
発振を行い、その発振信号はクロック信号として、前記
位相比較器２２の他方の入力に与えられるとともに、デ
ジタル信号処理回路１９に入力される。こうして、ＰＬ
Ｌ２１からデジタル信号処理回路１９へは、前記復調さ
れた受信信号のパルスに応答して再生されたクロック信
号が入力される。

【００２１】デジタル信号処理回路１９は、入力された
データ信号およびクロック信号に基づいて、ディスクラ
ンブル、誤り訂正、および同期検出などの所定の信号処
理を行って、前記付加情報および文字データなどを取出
し、マイクロコンピュータなどで実現される制御回路３
０に与える。制御回路３０は、入力された前記文字デー
タに対応して、たとえば受信中の放送局名などを、液晶
パネルなどで実現される表示装置３１によって表示す
る。

【００２２】また制御回路３０は、アップダウンキーお
よびプリセットキーなどで実現される入力回路３２への
入力操作に応答して、たとえば前記受信回路２における
ＰＬＬの分周比を変化して受信周波数の変更を行い、ま
たは電力増幅器７の増幅度を変化して音量調整などを行
う。

【００２３】デジタル信号処理回路１９はまた、後述す
るようにして、入力されたデータの誤り訂正を行うにあ
たって、その誤り数をカウントしており、そのカウント
値も前記制御回路３０に与えられる。制御回路３０は、
前記誤り数が所定値以上となると、および同期検出がで
きなくなると受信状態が悪化したものと判定して、切換
回路３を駆動して、現在選択されている一方のアンテ
ナ、たとえば５から他方のアンテナ４への切換を行う。
またこの切換にあたって、予め前記ＬＰＦ２４の時定数
を小さく設定する。さらに制御回路３０は、前記切換に
よっても受信状態が改善されないときには、前記付加情
報に基づいてネット局を選局するために受信回路２の受
信周波数の変更などを行う。前記受信回路２、デジタル
復調回路１１およびデジタル信号処理回路１９は、デー
タ受信機を構成する。

【００２４】図２は、ＬＰＦ２４の具体的構成を示す電
気回路図である。このＬＰＦ２４は、位相比較器２２か
らの前記誤差信号を電圧制御発振器２３へ出力するライ
ン３３に直列に介在される抵抗Ｒ１と、前記ライン３３
と接地ラインとの間に介在されるコンデンサＣ１および
抵抗Ｒ２，Ｒ３から成る直列回路と、前記抵抗Ｒ３と並
列に接続されるバイパストランジスタＴｒ１と、前記制
御回路３０からの出力を分圧して与えるバイアス抵抗Ｒ
４，Ｒ５とを備えて構成されている。

【００２５】前記制御回路３０は、定常受信時には前記
バイパストランジスタＴｒ１のベースにハイレベルの出
力を与える。これによって該バイパストランジスタＴｒ
１が導通して、抵抗Ｒ３がバイパスされ、ＰＬＬ２１の
ループゲインが低くなって、ノイズなどに対しても、電
圧制御発振器２３を安定した周波数で発振させることが
できる。これに対して、前記切換回路３の切換時には制
御回路３０はローレベルの出力を導出し、これによって
バイパストランジスタＴｒ１が遮断して、ＰＬＬ２１の
ループゲインは高くなり、アンテナ４，５の距離差など
に対応した復調されたクロック信号の位相差を速やかに
吸収して、電圧制御発振器２３によって再生されるクロ
ック信号を、前記復調されたクロック信号に速やかに同
期させることができる。

【００２６】図３は前記デジタル信号処理回路１９にお
ける誤り訂正のための具体的構成を示すブロック図であ
り、図４は前記ＲＤＳにおけるデータの構成を示す図で
ある。図４を参照して、１フレームのデジタルデータ
は、２７２のブロックから成り、各ブロックは、１６ビ
ットのブロック識別符号Ｄ１と、１９０ビットの本体デ
ータＤ２と、８２ビットのパリティビットＤ3 とから構
成されている。

【００２７】前記ブロック識別符号Ｄ１は、受信機側で
の同期を得るためなどに用いられる。また、前記本体デ
ータＤ２は、ネット局の周波数などの付加情報や、受信
中の放送局名などを表す文字データなどであり、１また
は複数のブロックで１つの情報を表すように構成されて
いる。さらにまた、パリティビットＤ３は、誤り訂正の
ための冗長なビットである。一般にデジタル信号処理回
路１９では、まずブロック識別符号Ｄ１によって同期処
理を行うので、該ブロック識別符号Ｄ１の誤りは多くて
も２〜３ビット程度しか許可されず、さらにまた、２〜
３ブロック連続して、このブロック識別符号Ｄ１が検出
できないときには、非同期となって、以後のデータ処理
動作は停止される。これに対して、フレーム同期が得ら
れると、前記図３で示す構成によって、以下のように誤
り訂正を行う。

【００２８】本実施例における誤り訂正方法は、従来か
らのテレビジョンの文字放送などにおける誤り訂正方法
と同じであり、たとえば、１９８４年４月発行の電子通
信学会誌Ｊ６７−Ｂ No．４ 符号化伝送方法文字放送
用誤り訂正符号（小田 宰）などで示されている。

【００２９】すなわち、ＦＭ多重放送のデータは、前記
図４で示されるように、各ブロック当り、本体データＤ
２と、パリティビットＤ３との２７２ビットで構成され
ている。前記波形整形回路１８からは、そのデータがパ
ラレルで１６ビットずつデータ変換器４１に入力され
て、パラレル／シリアル変換され、シンドロームレジス
タ４２およびシフトレジスタ４３にそれぞれ入力され
る。前記データ変換器４１は、タイミング発生回路４４
によって前記パラレル／シリアル変換動作を１７回繰返
すように制御されて、１ブロックのデータの入力が完了
する。また、この間に、シンドロームレジスタ４２は巡
回する。

【００３０】一方、データ変換器４１によってシリアル
変換されたデータの入力が完了すると、タイミング発生
回路４４によって前記シンドロームレジスタ４２および
シフトレジスタ４３のストア内容が１ビットずつシフト
され、シンドロームレジスタの１〜８２の各ビットのス
トア内容から、それぞれ表１で示すような排他的論理和
Ａ１〜Ａ１７を演算し、それらの演算結果を多数決判定
回路４５で１０進加算することによって、排他的論理和
Ａ１〜Ａ１７の和が１０以上であるか否を判断し、１０
以上であるときには該多数決判定回路４５はシフトレジ
スタ４３およびシンドロームレジスタ４２のビット内容
を反転させて、誤り訂正を行う。

【００３１】

【表１】

【００３２】上述のようにしてエラー訂正が行われたシ
フトレジスタ４３のストア内容は、データ変換器４１で
シリアル／パラレル変換された後、前記制御回路３０へ
出力される。なお、前記タイミング発生回路４４は、レ
ジスタ４２，４３のデータ転送および巡回等のタイミン
グを制御する。

【００３３】このような演算処理をデータ変換器４１へ
入力される１ブロック２７２ビットの全てのデータにつ
いて行い、その時点でシンドロームレジスタ４２の内容
が全て０であるときには、判定回路４６は正しいデータ
であると判断し、データが正しいことを表すエラーステ
イタス信号を制御回路３０へ出力する。また、前記制御
回路３０へは、エラーカウント回路４７によってカウン
トされた１ブロック中のデータの誤り数が出力される。

【００３４】上述のような（２７２，１９０）短縮化差
巡回符号による誤り訂正方法では、１ブロック２８８ビ
ット中で、ランダムに最大１１個までの誤り検出が可能
である。したがって、前記制御回路３０は、誤り数が、
たとえば１１個以上となると、受信状態が悪化したと判
断し、前述のように切換回路３を駆動して、アンテナ
４，５の切換を行う。このように本体データＤ２および
パリティビットＤ３の誤り数から受信状態を判定するこ
とによって、判定期間が一部分に偏ることなく、かつ速
やかに判定することができる。

【００３５】また、切換回路３の切換時に予めＰＬＬ２
１のＬＰＦ２４の時定数を小さく、すなわちＰＬＬ２１
のループゲインを高く設定しておくことによって、定常
時における安定性を損なうことなく、切換時における２
つのアンテナ４，５での受信信号の位相差を吸収して、
切換えられたアンテナでの受信信号から復調されたクロ
ック信号に同期したクロック信号を速やかに再生するこ
とができる。

【００３６】本発明に従うラジオ受信機は、ＲＤＳに限
らず、路車間情報を受信する前記ＶＩＣＳ用のラジオ受
信機などの他のＦＭ多重放送受信装置としても好適に実
施することができる。また、アンテナは３本以上であっ
てもよく、誤り訂正の方法にも、他の手法が用いられて
もよい。

【００３７】

【発明の効果】請求項１の発明に係るＦＭ多重放送受信
装置は、以上のように、受信データの誤り訂正を行った
個数が予め定める値以上となると、ダイバシティ受信を
実現するアンテナの切換を行う。それゆえ、同期データ
などのように、一部分のデータの誤り数から受信状態を
判定するのでなく、データ全体における誤り数から受信
状態を判定するので、検出タイミングに偏りがなく、か
つ受信状態が悪化したことを速やかに検出することがで
きる。

【００３８】また、請求項１の発明に係るＦＭ多重放送
受信装置では、以上のように、受信信号から復調された
クロック信号に同期して、デジタル信号処理のためのク
ロック信号を再生するフェイズロックループにおいて、
アンテナ切換時には、定常受信時の時定数よりローパス
フィルタの時定数が小さく、すなわち該フェイズロック
ループのループゲインが高く設定される。それゆえ、ア
ンテナ切換時には、復調されたクロック信号の位相差な
どを速やかに吸収して、復調されたクロック信号に同期
したクロック信号を速やかに再生することができる。ま
た、切換の行われない定常時には、前記ローパスフィル
タの時定数が大きく、すなわち前記ループゲインが小さ
くされるので、電界強度変化などに対して良好な安定性
を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るラジオ受信機の電気的
構成を示すブロック図である。

【図２】前記ラジオ受信機におけるクロック信号を再生
するためのＰＬＬのＬＰＦの具体的構成を示す電気回路
図である。

【図３】前記ラジオ受信機におけるデジタル信号処理回
路１９の誤り訂正のための具体的構成を示すブロック図
である。

【図４】ＦＭ多重放送におけるデータの構成を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ ラジオ受信機 ２ 受信回路（音声受信機，データ受信機） ３ 切換回路（切換手段） ４ アンテナ ５ アンテナ ７ 電力増幅器（音声受信機） ８ スピーカ（音声受信機） １１ デジタル復調回路（データ受信機） １９ デジタル信号処理回路（データ受信機） ２１ ＰＬＬ ２２ 位相比較器 ２３ 電圧制御発振器 ２４ ＬＰＦ ３０ 制御回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】制御手段が切換手段を制御して、音声受信
   機およびデータ受信機に複数のアンテナを選択的に接続
   させ、前記音声受信機が所望とする放送局の受信信号か
   ら音声信号を復調して音響化するとともに、データ受信
   機が前記所望とする放送局の受信信号中に含まれるデジ
   タルデータを復調して利用するようにしたＦＭ多重放送
   受信装置において、 前記データ受信機は、デジタルデータを復調するデジタ
   ル復調回路と、復調されたデータの誤りを訂正し、解析
   を行うデジタル信号処理回路とを備え、 前記制御手段は、デジタル信号処理回路によって検出さ
   れる受信データの誤り訂正を行った個数が予め定める値
   以上となると、前記切換手段に、現在選択されているア
   ンテナから残余のアンテナに切換を行わせ、 前記デジタル復調回路は、データの復調を行うととも
   に、電圧制御発振器、位相比較器およびローパスフィル
   タを備えるフェイズロックループを有し、復調データの
   処理のためのクロック信号を再生し、 前記制御手段はまた、切換手段の切換時には、前記ロー
   パスフィルタの時定数を定常受信時の時定数より小さく
   させる ことを特徴とするＦＭ多重放送受信装置。