JP3689986B2 - デジタル衛星放送受信機及びそのアンテナレベル表示方法 - Google Patents

デジタル衛星放送受信機及びそのアンテナレベル表示方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル衛星放送受信機及びそのアンテナレベル表示方法に関し、詳細にはリアルタイムで表示できるアンテナレベルの範囲を広げることを可能にする技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
衛星放送の電波を的確に受信するためには、衛星放送受信用のアンテナ（以下単にアンテナという）が衛星の方向に正しく向くように調整することが必要である。そして、従来のアナログ衛星放送受信機においては、ＢＳコンバータの出力信号であるＢＳ−ＩＦ信号のレベルやＢＳチューナーのＡＧＣ電圧が最大になるようにアンテナの方向を調整していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなアナログ衛星放送受信機における調整方法をデジタル衛星放送受信機に適用してもデジタル特有のレベル表示を実現できない。
【０００４】
そこで、復調出力のビットエラーレートからアンテナレベルを計算することが考えられるが、復調出力のエラーをカウントしその値を表示するように構成しても、アナログ衛星放送受信機のような広いレンジでの表示は不可能である。
【０００５】
【表１】
Figure 0003689986
【０００６】
その理由は、表１に示すように、Ｃ／Ｎ値が１５ｄＢ以上になるとエラーが発生するまでの時間が飛躍的に長くなるため、エラーレートをリアルタイムで表示することが極めて困難になるからである。なお、この表の数値は伝送レート４２ＭｂｐｓのＱＰＳＫ信号を受信した場合の数値である。
【０００７】
このため、アンテナの方向を調整する際に１５ｄＢ以上のＣ／Ｎ値が得られているかどうかの判別が困難となる。直径が４０〜５０ｃｍ程度の小径のアンテナの場合は受信Ｃ／Ｎ値がもともと低いため１４ｄＢ程度まで判別できれば足りるが、直径が７５ｃｍ以上のアンテナの場合には１５ｄＢ以上の受信Ｃ／Ｎ値がとれるので、アンテナの調整を高精度に行うことができない。
【０００８】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、デジタル衛星放送受信機において受信Ｃ／Ｎ値を表示できる範囲を拡げることにより、精度の高いアンテナ調整を可能にすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るデジタル衛星放送受信機は、増幅手段と、増幅手段の出力信号からＩ信号及びＱ信号を検波する直交検波手段と、直交検波手段の出力信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換手段と、Ａ／Ｄ変換手段の出力信号をＱＰＳＫ復調するＱＰＳＫ復調手段と、Ｉ信号及びＱ信号の振幅と参照値とを比較して前記増幅手段のゲインを制御する手段と、ＱＰＳＫ復調手段の出力信号からビットエラーレートを測定する手段と、ビットエラーレートの測定値が小さくなるに従って量子化ノイズが増加する方向に前記参照値を変化させる手段と、ビットエラーレートの測定値に応じたレベルを表示する表示手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るデジタル衛星放送受信機のアンテナレベル表示方法は、増幅手段と、増幅手段の出力信号からＩ信号及びＱ信号を検波する直交検波手段と、直交検波手段の出力信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換手段と、Ａ／Ｄ変換手段の出力信号をＱＰＳＫ復調するＱＰＳＫ復調手段とを具備するデジタル衛星放送受信機のアンテナレベル表示方法であって、ＱＰＳＫ復調手段の出力信号からビットエラーレートを測定し、このビットエラーレートの測定値が小さくなるに従って量子化ノイズが増加する方向に前記増幅手段のゲインを可変制御すると共に、前記ビットエラーレートの測定値に応じたレベルをアンテナレベルとして表示することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、アンテナレベルを表示する際には、ＱＰＳＫ復調手段の出力信号からビットエラーレートを測定し、このビットエラーレートの測定値に応じて増幅手段のゲインを可変制御すると共に、前記ビットエラーレートの測定値に応じたレベルをアンテナレベルとして表示する。したがって、ビットエラーレートが小さくなると、増幅手段のゲインが小さくなり、量子化ノイズが多くなるので、ビットエラーレートが小さくなる程度が抑制される。この結果、アンテナレベルを表示できる範囲が拡大される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明を適用したデジタル衛星放送受信機の要部構成を示すブロック図である。
【００１３】
このデジタル衛星放送受信機は、第１中間周波数（以下中間周波数をＩＦという）信号Ｓ１を増幅するアンプ１と、アンプ１の出力を第２ＩＦ信号Ｓ２に変換する混合器２と、混合器２に与えるローカル信号を発生するローカル発振器３と、混合器２の出力から不要な成分を除去するバンドパスフィルタ４と、バンドパスフィルタ４の出力のレベルを調整するＡＧＣアンプ５と、ＡＧＣアンプ５の出力を直交検波してＩ軸とＱ軸のアナログベースバンドデータ（以下Ｉ軸のアナログベースバンドデータをＩ信号、Ｑ軸のアナログベースバンドデータをＱ信号という）とする直交検波器６と、このＩ信号とＱ信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換器７と、デジタル化されたＩ信号とＱ信号を復調するＱＰＳＫ復調器８と、復調されたデータのエラーを訂正するエラーコレクション回路９とを備えている。
【００１４】
また、このデジタル衛星放送受信機は、デジタル化されたＩ信号とＱ信号の各々の２乗を計算する２乗演算器１０，１１と、２乗演算器１０，１１の出力信号の和を計算する加算器１２と、加算器１２の出力と後述するマイクロコンピュータ１４が生成するＡＧＣ参照電圧（以下ＡＧＣ ＲＥＦという）との差を演算する減算器１３と、このデジタル衛星放送受信機全体の制御等を行うマイクロコンピュータ１４と、減算器１３の出力をアナログ化してＡＧＣアンプ５にゲインコントロール電圧を与えるＤ／Ａ変換器１５とを備えている。
【００１５】
さらに、このデジタル衛星放送受信機は、エラーコレクション回路９の出力を再度符号化する再エンコード回路１６と、再エンコード回路１６の出力とＱＰＳＫ復調器８の出力とを比較してエラーレートを演算する比較器１７と、エラーレートの演算値を基にマイクロコンピュータ１４が生成したアンテナレベルを表示する表示器１８とを備えている。
【００１６】
図１に示したデジタル衛星放送受信機において、衛星から伝送されてきた１２ＧＨｚ帯の信号はアンテナ（図示せず）で受信され、コンバータ（図示せず）により１ＧＨｚ帯の第１ＩＦ信号Ｓ１に変換され、アンプ１へ入力される。次に、混合器２において、ユーザーが設定した受信チャンネルに対応する周波数を有するローカル発振器３の出力と掛け合わされ、４８０ＭＨｚ帯の第２ＩＦ信号Ｓ２に周波数変換され、バンドパスフィルタ４により不要な成分が除去される。そして、ＡＧＣアンプ５において、Ｄ／Ａ変換器１５からのＡＧＣ ＲＥＦに従って一定レベルにゲイン制御され、直交検波器６により互いに直交するＩ信号とＱ信号に変換される。このＩ信号とＱ信号はＡ／Ｄ変換器７によりデジタル化され、ＱＰＳＫ復調器８により復調される。そして、この復調出力はエラーコレクション回路９によりエラーが訂正されてビットストリームデータ出力となる。このビットストリームデータ出力は後段のＭＰＥＧ２デコーダ（図示せず）等へ送られる。
【００１７】
また、図１においてＡ／Ｄ変換器７の入力レベルを一定に保ために、このＡ／Ｄ変換器７によりデジタル化されたＩ信号とＱ信号の各々を２乗演算器１０，１１により２乗した後に加算器１２により加算して２乗和を求め、マイクロコンピュータ１４から与えられるＡＧＣ ＲＥＦとこの２乗和との差分値を減算器１３により計算し、この差分値をＤ／Ａ変換器１５によりアナログ化し、ＡＧＣアンプ５にゲインコントロール電圧として与える。この結果、Ｉ信号とＱ信号の２乗和とＡＧＣ ＲＥＦとが等しくなるように、ＡＧＣアンプ５のゲインが自動制御される。
【００１８】
さらに、エラーコレクション回路９の出力を再エンコード回路１６により再度エラー訂正符号を付加し、エラー訂正前のデータと比較器１７において比較することにより、エラーレートを求める。このエラーレートはマイクロコンピュータ１４に取り込まれ、アンテナレベルに変換されて、表示器１８に与えられる。
【００１９】
デジタル伝送の場合、アンテナレベルの値はＣ／Ｎ値と考えることが最も信頼性があることで、図２の理論カーブに示すように、ビットエラーレートとＣ／Ｎ値とは一対一に対応付けできる。
【００２０】
そして、ビットエラーレートはその性格上、エラーが多い時には瞬時に得られるが、エラーが少ない時には計算するのに時間がかかる。その理由は、伝送レートをＲ（ｂｐｓ）、ビットエラーレートをＥとすると、エラー１個を検出するのに必要な平均時間は１／（Ｒ・Ｅ）［秒］となるからである。
【００２１】
ところが、図１の装置においてアンテナレベルは表示器１８の画面に表示されるものであるため、０．５〜１秒以内に表示できないとアンテナの調整に使用できない。表示更新時間を１秒とすると、例えば表１に示した例の場合、Ｃ／Ｎ値が１５〜１６ｄＢの時がエラー検出及びアンテナレベル表示の限界になり、それよりもＣ／Ｎ値が高い、つまりエラーレートが低い場合には、エラーフリーとなりエラー検出とアンテナレベル表示ができないことになる。
【００２２】
そこで、本実施の形態では、アンテナレベルの表示を行う際に、マイクロコンピュータ１４が取り込んだビットエラーレートの値（Ｃ／Ｎ値に相当）に応じて図２の破線で示すように特性を変化させる。つまり、Ｃ／Ｎ値が高い場合には等価的にノイズを加え、見かけ上のＣ／Ｎ値を低下させる。具体的には、ビットエラーレートの値が小さくなるに従ってＡＧＣ ＲＥＦのレベルを小さくし、Ａ／Ｄ変換器７の入力振幅を適正値より小さくすることで量子化ノイズを増加させ、等価的にＣ／Ｎ値を低くする。図３のアイパターンは、Ａ／Ｄ変換器７の入力振幅を小さくすることによりＣ／Ｎ値が小さくなると、量子化ノイズを増えることを示している。
【００２３】
図４はビットエラーレートに応じてＡＧＣ ＲＥＦを変化させる様子を示す。この図の▲１▼は理論カーブであり、▲２▼〜▲６▼は理論カーブ▲１▼を右の方向にシフトさせたカーブ、換言すればＡＧＣ ＲＥＦを小さくして等価的にＣ／Ｎ値を小さくしたカーブである。そして、この図に示すように、Ｃ／Ｎ値が大きくなるに従って選択するカーブを▲２▼→▲３▼→▲４▼→▲５▼→▲６▼にシフトしていく。この処理により、図２に示したように、１０-1〜１０-7のビットエラーレートに対応するＣ／Ｎ値を理論値である３．４ｄＢ〜１５．４ｄＢから３．４ｄＢ〜１８ｄＢに変換している。また、ビットエラーレートが１０-7より小さくならないようにしている。この結果、理論カーブと比較すると、Ｃ／Ｎ値を表示できる範囲が２〜３ｄＢ程度拡大することが可能となる。勿論、通常受信状態ではこのような操作は特性の定常劣化につながるので行わず、アンテナレベル表示メニューに従って処理している時のみ行う。
【００２４】
このような特性を得るためのプログラムとデータはマイクロコンピュータ１４内のメモリ（ＲＯＭ）に格納されていることはいうまでもない。なお、ここでは説明の便宜上、６個のカーブを用いるものとしたが、実際には多数のカーブを用いることにより、図２の破線で示したような連続的に変化する特性を得ている。このように、本発明はハードウェアの変更を一切必要とせず、ソフトウェアの変更のみで簡単に実現できる。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によればＣ／Ｎ値を表示できる範囲を拡大することかできるので、受信品質の測定レンジを拡大することができる。このため、アンテナの方向調整の精度を向上させることができる。
【００２６】
また、本発明はハードウェアの変更を要せず、ソフトウェアの変更のみで実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したデジタル衛星放送受信機の要部構成を示すブロック図である。
【図２】ビットエラーレートと受信Ｃ／Ｎ値との対応関係の理論カーブ及び本発明により変化させたカーブを示す図である。
【図３】Ａ／Ｄ変換器の入力振幅を小さくすることによりＣ／Ｎ値が小さくなると、量子化ノイズが増えることを示す図である。
【図４】ビットエラーレートに応じてＡＧＣ ＲＥＦを変化させる様子を示す図である。
【符号の説明】
５…ＡＧＣアンプ、６…直交検波器、７…Ａ／Ｄ変換器、８…ＱＰＳＫ復調器、９…エラーコレクション回路、１０，１１…２乗演算器、１２…加算器、１３…減算器、１４…マイクロコンピュータ、１５…Ｄ／Ａ変換器、１６…再エンコード回路、１７…比較器、１８…表示器

Claims (4)

  1. 増幅手段と、
    前記増幅手段の出力信号からＩ信号及びＱ信号を検波する直交検波手段と、
    前記直交検波手段の出力信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換手段と、
    前記Ａ／Ｄ変換手段の出力信号をＱＰＳＫ復調するＱＰＳＫ復調手段と、
    前記Ｉ信号及びＱ信号の振幅と参照値とを比較して前記増幅手段のゲインを制御する手段と、
    前記ＱＰＳＫ復調手段の出力信号からビットエラーレートを測定する手段と、
    前記ビットエラーレートの測定値が小さくなるに従って量子化ノイズが増加する方向に前記参照値を変化させる手段と、
    前記ビットエラーレートの測定値に応じたレベルを表示する表示手段と、
    を備えることを特徴とするデジタル衛星放送受信機。
  2. 前記Ａ／Ｄ変換手段の出力の２乗和から前記Ｉ信号及びＱ信号の振幅を求める請求項１に記載のデジタル衛星放送受信機。
  3. 前記ＱＰＳＫ復調手段の出力信号と該出力信号をエラー訂正し再度エラー訂正符号を付加した信号とを比較してビットエラーレートを測定する請求項１に記載のデジタル衛星放送受信機。
  4. 増幅手段と、前記増幅手段の出力信号からＩ信号及びＱ信号を検波する直交検波手段と、前記直交検波手段の出力信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段の出力信号をＱＰＳＫ復調するＱＰＳＫ復調手段とを具備するデジタル衛星放送受信機のアンテナレベル表示方法であって、
    前記ＱＰＳＫ復調手段の出力信号からビットエラーレートを測定し、該ビットエラーレートの測定値が小さくなるに従って量子化ノイズが増加する方向に前記増幅手段のゲインを可変制御すると共に、前記ビットエラーレートの測定値に応じたレベルをアンテナレベルとして表示することを特徴とするデジタル衛星放送受信機のアンテナレベル表示方法。
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