JP3970058B2 - ダイレクトコンバージョン受信機 - Google Patents
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【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ダイレクトコンバージョン受信機に関し、特に、地上デジタルＴＶ放送における１セグメントのみを受信する部分受信に利用できるダイレクトコンバージョン受信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、映像信号または音声信号を伝送するシステムにおいて、高品質な伝送や周波数利用効率の向上に優れた方式として、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重、 Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式が提案されている。
【０００３】
ＯＦＤＭ方式は、１チャンネルの帯域内に多数のサブキャリアを立てる変調方式である。例えば、アナログＴＶ信号をデジタル信号に変換した後、ＭＰＥＧ(Moving Picture Experts Group)でデータ圧縮を施す。このデータ信号にノイズなどの伝送路におけるエラー発生原因を分散させるなどのためにバイトインタリーブ、ビットインタリーブを行い，ＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying) 、１６ＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation) などの変調方式に応じたマッピングを行う。
【０００４】
マッピングが行われたデータは、フェージングなど伝送路におけるエラー発生原因を分散させるための時間インタリーブ、周波数インタリーブを行った後、ＩＦＦＴ（逆フーリエ変換）を行い、直交変調後、ＲＦ周波数に周波数変換して、伝送される。
【０００５】
図１は、デジタルテレビ受信機の構成を示している。
【０００６】
デジタルテレビ受信機では、送信側と全く逆の操作を行ってＴＶ信号を復調する。
【０００７】
アンテナから入力されるＲＦ入力は、ミキサ２１に入力される。ミキサ２１には局部信号発生器２２から選局に応じた信号も入力され、希望周波数がＢＰＦ（バンドパスフィルタ）２３の帯域内に入るよう周波数変換された信号が出力される。ＢＰＦ２３では、希望周波数成分のみを抜き出す。
【０００８】
ＢＰＦ２３の出力は、ミキサ２４、２５にそれぞれ入力する。ミキサ２４、２５には、局部信号発生器２６からの信号を入力とする９０度位相器２７からコサイン信号およびサイン信号が入力されている。ミキサ２４、２５は、ＩＦ周波数であるＢＰＦ２３の出力をダウンコンバートして、実軸（Ｉ軸）成分と虚軸（Ｑ軸）成分からなるＬｏｗ ＩＦ信号に変換し、アナログ／デジタル変換器７、８に出力する。
【０００９】
アナログ／デジタル変換器７、８では、アナログ信号（Ｉ軸成分、Ｑ軸成分）をデジタル信号に変換してＦＦＴ回路９に出力する。ＦＦＴ回路９では、入力信号に対して高速フーリエ変換を行い、時間軸データを周波数データに変換して、周波数デインタリーブ回路１２に出力する。
【００１０】
周波数デインタリーブ回路１２では、電波の反射などによる特定周波数信号の欠落を補うために行われた周波数インタリーブを元に戻す。周波数デインタリーブ回路１２の出力は、時間デインタリーブ回路１３に送られる。時間デインタリーブ回路１３は、耐フェージングなどのために施された時間インタリーブを元に戻す。
【００１１】
時間デインタリーブが行われたＩ軸およびＱ軸信号はデマッピング回路１４に送られ、２ビット（ＱＰＳＫ）、４ビット（１６ＱＡＭ）または６ビット（６４ＱＡＭ）に変換される。デマッピングが行われた信号はビットデインタリーブ回路１５に送られる。ビットデインタリーブ回路１５は、誤り耐性を増す目的で行われたビットインタリーブを解除する。ビットデインタリーブ回路１５の出力は、ビタビ復号回路１６に送られる。ビタビ復号回路１６は、送信側で行われた畳み込み符号を用いて誤り訂正を行う。
【００１２】
ビタビ復号が行われた信号は、バイトデインタリーブ回路１７に送られる。バイトデインタリーブ回路１７は、ビットインタリーブ同様誤り耐性を増す目的で行われたバイトインタリーブを解除する。バイトデインタリーブ回路１７の出力は、ＲＳ復号回路１８に送られる。ＲＳ復号回路１８は、ＲＳ（リードソロモン）復号を行って誤り訂正を行う。誤り訂正された信号は、ＭＰＥＧデコード回路１９に送られる。ＭＰＥＧデコード回路１９は、誤り訂正された信号（圧縮信号）を伸長し、デジタル／アナログ変換２０に出力する。デジタル／アナログ変換２０は、ＭＰＥＧデコード回路１９から送られてきた信号を、アナログ映像及びアナログ音声信号に変換して出力する。
【００１３】
日本の地上デジタル放送方式においては、セグメント分割された信号形式が採用され、テレビ放送の場合は、１３セグメントを１まとめにして６ＭＨｚの帯域内に伝送している。また、１３セグメントの内の中央の１セグメントにおいては１セグメントのみでデータ放送などが行える部分受信が可能である。１３セグメント受信に対して、部分受信においては帯域が１／１３になるのみであり、ほぼ同じ構成で受信が可能である。
【００１４】
受信方式として、上述の説明では、ＩＦ周波数に一旦変換し、その後Ｌｏｗ ＩＦに変換する所謂スーパヘテロダイン方式について説明を行った。ＱＰＳＫ変調など単一キャリア伝送方式では、この他の受信方式として、ＲＦ信号を直接ベースバンド信号に変換するダイレクトコンバージョン方式も用いられる。ダイレクトコンバージョン方式では、通常ＳＡＷフィルタで実現されるバンドパスフィルタ２３などが不要になるため、部品点数の削除が可能である。
【００１５】
図２は、本出願人が開発したダイレクトコンバージョン方式のデジタルテレビ受信機の構成を示している（特願２００１−３３２９１０参照）。このダイレクトコンバージョン方式のデジタルテレビ受信機は、不要成分除去回路が設けられている点において、従来のダイレクトコンバージョン方式のデジタルテレビ受信機と異なっており、本願の出願時点では公知ではない。
【００１６】
図１のスーパヘテロダイン方式のデジタルテレビ受信機との相違は、次の通りである。
【００１７】
（１）ＲＦ信号をＩＦ信号に変換し、さらにＬｏｗ ＩＦ信号に変換するための回路（ミキサ２１、局部信号発生器２２、ＢＰＦ２３、局部信号発生器２６、ミキサ２４、２５および９０度位相器２７）を削除したこと。
【００１８】
（２）ＲＦ信号をダウンコンバートするためのダウンコンバータ５０（局部信号発生器１、ミキサ２、３、９０度位相器４）とＬＰＦ５、６とを追加したこと。
【００１９】
（３）不要成分除去回路１０、１１を追加したこと。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
ＯＦＤＭ受信では、ＲＦ信号を直接Ｌｏｗ ＩＦ信号に変換する以外に、部分受信対象セグメントの占有周波数の中心周波数が周波数零（直流成分）となるようにＲＦ信号を周波数変換する方法も可能である（特願２００１−３３２９１２参照）。この場合、直流成分（周波数零の成分）も有効な信号成分となるため、ＤＣオフセットの無い信号が要求される。しかし、ダウンコンバータやＡＤコンバータのＤＣオフセットによりＤＣオフセットの無い信号を生成するのは容易でない。
【００２１】
そこで、本出願人は、部分受信対象セグメントの占有周波数の中心周波数が周波数零（直流成分）となるようにＲＦ信号を周波数変換するようにしたダイレクトコンバージョン方式デジタルテレビ受信機において、ＤＣオフセットを補償するようにしたものを開発し特許出願している（特願２００１−３３２９１１参照）。
【００２２】
ところで、ＯＦＤＭ信号には、電波産業会地上デジタルテレビジョン放送の伝送方式ARIBSTD-B31 で規定されるAuxiliary Channel 信号（以下、ＡＣ信号という）が所定のキャリア位置に配置されている。このＡＣ信号は、付加情報を伝送するために用いられる拡張用のキャリア信号であり、受信機ではデータ信号として用いられない。
【００２３】
本発明者らは、ＡＣ信号が受信機ではデータ信号として用いられないこと、およびＡＣ信号のうち、一部の信号についてはセグメントの占有帯域の中心付近に配置されることに着目し、ダイレクトコンバージョン後に直流周波数の位置にＡＣ信号が配置されるようにダイレクトコンバージョンを行うことにより、ＤＣオフセットの影響を最小限に抑えることができることを発見した。
【００２４】
この発明は、上記発見に基づいてなされたものであって、ＤＣオフセットの影響を最小限に抑えることができるダイレクトコンバージョン受信機を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、ＯＦＤＭ方式で変調されたアナログＲＦ信号を、受信対象セグメントの占有周波数の所定の周波数が周波数零となるように周波数変換するダウンコンバータ、ダウンコンバータによって得られたダウンコンバート信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換手段およびＡＤ変換手段によって得られた信号に対して、高速フーリエ変換を施して、時間軸を周波数軸に変換するＦＦＴ手段を備えたダイレクトコンバージョン受信機において、ダウンコンバータは、受信対象セグメントに含まれている特定のキャリア信号が周波数零の位置に配置されるように、アナログＲＦ信号を周波数変換するものであり、特定のキャリア信号が、日本の地上デジタル放送で規定されている、付加情報を伝送するために用いられる Auxiliary Channel 信号であることを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図３〜図９を参照して、この発明の実施の形態について説明する。
【００２８】
図３は、ダイレクトコンバージョン方式のデジタルテレビ受信機の構成を示している。図４は、図３の各部のスペクトラムを示している。
【００２９】
図３において、図１と同じものには、同じ符号を付してその説明を省略する。図３の受信機と図１の従来例との相違点は、次の通りである。
【００３０】
（１）ＲＦ信号をＩＦ信号に変換し、さらにＬｏｗ ＩＦ信号に変換するための回路（ミキサ２１、局部信号発生器２２、ＢＰＦ２３、局部信号発生器２６、ミキサ２４、２５および９０度位相器２７）を削除したこと。
（２）部分受信対象セグメントの占有周波数の中心付近にある１つのAuxiliary Channel 信号（AC信号) が周波数零（直流成分）の位置に配置されるように、ＲＦ信号を周波数変換するダウンコンバータ６０（局部信号発生器１、ミキサ２、３、９０度位相器４）とＬＰＦ５、６と追加したこと。
（３）不要成分除去回路１０、１１を追加したこと。
【００３１】
地上デジタル放送では、図４（ａ）に示すようなスペクトラムで送信される。図４（ａ）では、ＵＨＦ１４〜１６チャンネルに対するスペクトラムが図示されている。１チャンネルは６ＨＭｚで、１チャンネルは１３セグメントのセグメントで構成されている。このうちの中央のセグメントは部分受信用の信号である。ＵＨＦ１５を部分受信する場合について説明する。
【００３２】
図４（ｂ）は、ＵＨＦ１５の拡大図で、部分受信対象セグメントをＳ１５−０、前後のセグメントをＳ１５−１〜Ｓ１５−１２とし、そのうちのＳ１５−０と、その前後両隣りのＳ１５−１、Ｓ１５−２とを示している。これらのセグメントＳ１５−０〜Ｓ１５−２内に、上向きの矢印は、Auxiliary Channel 信号（ＡＣ信号) を表している。
【００３３】
ＵＨＦ１５のＲＦ信号は、図３のダウンコンバータ（局部信号発生器１、９０度位相器４およびミキサ２、３）によって周波数変換される。局部信号発生器１からは、部分受信対象セグメントＳ１５−０の占有周波数の中心付近にある１つのAC信号が周波数零（直流成分）の位置に配置されるように、ＲＦ信号を周波数変換するための周波数の信号が出力される。また、９０度位相器４からは、実軸および虚軸成分を出力するため、コサイン信号およびサイン信号がミキサ２、３に出力されている。
【００３４】
ダウンコンバータによる周波数変換後のスペクトラムは、図４（ｃ）に示すようになる。ダウンコンバータは部分受信対象セグメントＳ１５−０の占有周波数の中心付近にある１つのＡＣ信号が周波数零（直流成分）の位置に配置されるように、ＲＦ信号を周波数変換するため、そのＡＣ信号を中心として折り返しが発生し、折り返した信号が多重されることになる。
【００３５】
この信号に対してＬＰＦ５、６で高調波成分を取り除く。ＬＰＦ５、６による高調波成分除去後の出力スペクトラムは、図４（ｄ）に示すようになる。ＬＰＦ５、６として、比較的緩やかな特性を持つアナログフィルタを用いているため、ＬＰＦ５、６による高調波成分除去後の出力信号のスペクトラムには、部分受信対象セグメントＳ１５−０以外に、それに隣接するセグメントＳ１５−１、Ｓ１５−２の一部も残っている。
【００３６】
この信号に対してＦＦＴ９にて、時間軸データを周波数軸データに変換する。ＦＦＴ９の出力スペクトラムは図４（ｅ）に示すようになる。
【００３７】
ＦＦＴ９の出力を不要成分除去回路１０、１１にて、部分受信対象セグメントＳ１５−０以外の不要成分であるセグメントＳ１５−１、Ｓ１５−２を除去し、周波数デインタリーブ回路１２に出力する。したがって、不要成分除去回路１０、１１の出力信号のスペクトラムは図４（ｆ）に示すように、部分受信対象セグメントＳ１５−０のみとなる。周波数デインタリーブ回路１２以降の信号処理は図１の受信機と同じである。
【００３８】
図４（ｆ）に示すように、ＦＦＴ９の出力の直流周波数成分は、ＡＣ信号に割り当てられている。ＡＣ信号は、付加情報を伝送するための拡張用信号であり、受信機で復調する必要がない信号である。したがって、ＦＦＴ９の出力の直流周波数成分（ＡＣ信号）は復調を要するデータ信号成分ではないため、ＤＣオフセットがあっても問題が生じなくなる。このため、ＤＣオフセットのわずかなずれによって発生するデータのエラーを回避することが可能となる。
【００３９】
ＡＣ信号の実際のキャリア配列について説明する。図５は、１セグメント当たりのＡＣ信号のキャリア配置を示している。
【００４０】
Mode１では、1 セグメント当たりのキャリア数は、キャリア番号0 〜107 の108 個である。キャリア番号35,79 に、ＡＣ信号(AC1＿1,AC1 ＿2)が配置されている。このようにMode１では、１セグメントのキャリア（周波数）の中心が54であるのに対し、ＡＣ信号は35,79 に配置されており、１セグメントのキャリアの中心付近にＡＣ信号は存在していない。
【００４１】
このため、Mode１において１つのＡＣ信号が周波数零（直流成分）の位置に配置されるようにＲＦ信号を周波数変換した場合には、ＦＦＴ出力において、正の周波数成分と負の周波数成分とのバランスが大きくことなるため、本発明の適用は可能であはあるが、回路構成上は好ましくない。
【００４２】
Mode２では、1 セグメント当たりのキャリア数は、キャリア番号0 〜215 の216 個である。キャリア番号98,101,118,136に、ＡＣ信号(AC1＿1 〜AC1 ＿4)が配置されている。１セグメントのキャリアの中心は108 であるので、その近傍にあるキャリア番号101 または118 のＡＣ信号(AC1＿2 〜AC1 ＿3)が周波数零（直流成分）の位置に配置されるようにＲＦ信号を周波数変換すればよい。
【００４３】
Mode２において、キャリア番号101 のＡＣ信号(AC1＿2 ) が周波数零（直流成分）の位置に配置されるようにＲＦ信号を周波数変換した場合の、不要成分除去回路１０、１１の出力信号のスペクトラムは図６に示すようになる。
【００４４】
Mode３では、1 セグメント当たりのキャリア数は、キャリア番号0 〜431 の432 個である。キャリア番号7,89,206,209,226,244,377,407に、AC信号(AC1＿1 〜AC1 ＿8)が配置されている。１セグメントのキャリアの中心は216 であるので、その近傍にあるキャリア番号209 または226 のＡＣ信号(AC1＿4 〜AC1 ＿5)が周波数零（直流成分）の位置に配置されるようにＲＦ信号を周波数変換すればよい。
【００４５】
なお、図７に示すように、ＦＦＴ９のオーバーフローを防止する等の性能向上のためにＤＣオフセットを除去するための回路を設けてもよい。なお、ＤＣオフセットの発生原因は、ミキサ２、３、ＬＰＦ５、６がアクティブフィルタの場合は能動素子のＤＣオフセット、アナログ／デジタル変換回路７、８などが挙げられる。
【００４６】
つまり、図７のダイレクトコンバージョン方式のデジタルテレビ受信機では、ＦＦＴ回路９の出力に基づいてＤＣオフセットを検出するＤＣオフセット検出回路１０３が設けられているとともに、各アナログ／デジタル変換回路７、８とＦＦＴ回路９との間に、それぞれＤＣオフセット検出回路１０３によって検出されたＤＣオフセットに基づいてＤＣオフセットを補正するためのＤＣオフセット補正回路１０１、１０２が設けられている。
【００４７】
各ＤＣオフセット補正回路１０１、１０２では、ＤＣオフセット検出回路１０３のＤＣオフセット量に応じて各アナログ／デジタル変換回路７、８のＤＣ出力時の値の補正を行う。
【００４８】
図８は、ＤＣオフセット検出回路１０３の構成を示している。
【００４９】
ＤＣオフセット検出回路１０３は、ＦＦＴ回路９の出力のＤＣ成分を一定期間積分し、積分結果をＤＣオフセット量としている。この積分結果は、ＤＣオフセット量とＡＣ信号成分とを含んでいる。ＡＣ信号は、データが伝送されていない時は”１”であるが、受信機では用いないので、ＤＣオフセット補正によってＡＣ信号が正確に復調できなくても動作上問題ない。
【００５０】
図８のＤＣオフセット検出回路１０３は、一方のＤＣオフセット補正回路１０１に対してオフセット量を与えるための第１回路（ＤＣ位置検出回路２０１および積分器２０２）と、他方のＤＣオフセット補正回路１０２に対してオフセット量を与えるための第２回路（ＤＣ位置検出回路３０１および積分器３０２）とを備えている。
【００５１】
両回路の動作は同じであるので、第１回路の動作についてのみ説明する。ＤＣ位置検出回路２０１は、ＦＦＴ回路９からの出力される一方の信号を入力とし、ＤＣ位置のレベルを検出する。積分器２０２は、ＤＣ位置検出回路２０１によって検出されたＤＣ位置のレベルを一定期間積分し、その積分結果をオフセット量として出力する。
【００５２】
【発明の効果】
この発明によれば、有効データ成分にＤＣオフセットが発生しないダイレクトコンバージョン受信機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のデジタルテレビ受信機の構成を示すブロック図である。
【図２】本出願人が開発したダイレクトコンバージョン方式のデジタルテレビ受信機の構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態のデジタルテレビ受信機の構成を示すブロック図である。
【図４】図３の各部のスペクトラムを示す模式図である。
【図５】１セグメント当たりのＡＣ信号のキャリア配置を示す図である。
【図６】 Mode２において、キャリア番号101 のＡＣ信号(AC1＿2 ) が周波数零（直流成分）の位置に配置されるようにＲＦ信号を周波数変換した場合の、不要成分除去回路１０、１１の出力信号のスペクトラムを示す模式図である。
【図７】他の実施の形態のデジタルテレビ受信機の構成を示すブロック図である。
【図８】ＤＣオフセット検出回路１０３の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 局部信号発生器
２、３ ミキサ
４ ９０度位相器
５、６ ＬＰＦ
９ ＦＦＴ回路
１０、１１ 不要成分除去回路
【発明の属する技術分野】
この発明は、ダイレクトコンバージョン受信機に関し、特に、地上デジタルＴＶ放送における１セグメントのみを受信する部分受信に利用できるダイレクトコンバージョン受信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、映像信号または音声信号を伝送するシステムにおいて、高品質な伝送や周波数利用効率の向上に優れた方式として、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重、 Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式が提案されている。
【０００３】
ＯＦＤＭ方式は、１チャンネルの帯域内に多数のサブキャリアを立てる変調方式である。例えば、アナログＴＶ信号をデジタル信号に変換した後、ＭＰＥＧ(Moving Picture Experts Group)でデータ圧縮を施す。このデータ信号にノイズなどの伝送路におけるエラー発生原因を分散させるなどのためにバイトインタリーブ、ビットインタリーブを行い，ＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying) 、１６ＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation) などの変調方式に応じたマッピングを行う。
【０００４】
マッピングが行われたデータは、フェージングなど伝送路におけるエラー発生原因を分散させるための時間インタリーブ、周波数インタリーブを行った後、ＩＦＦＴ（逆フーリエ変換）を行い、直交変調後、ＲＦ周波数に周波数変換して、伝送される。
【０００５】
図１は、デジタルテレビ受信機の構成を示している。
【０００６】
デジタルテレビ受信機では、送信側と全く逆の操作を行ってＴＶ信号を復調する。
【０００７】
アンテナから入力されるＲＦ入力は、ミキサ２１に入力される。ミキサ２１には局部信号発生器２２から選局に応じた信号も入力され、希望周波数がＢＰＦ（バンドパスフィルタ）２３の帯域内に入るよう周波数変換された信号が出力される。ＢＰＦ２３では、希望周波数成分のみを抜き出す。
【０００８】
ＢＰＦ２３の出力は、ミキサ２４、２５にそれぞれ入力する。ミキサ２４、２５には、局部信号発生器２６からの信号を入力とする９０度位相器２７からコサイン信号およびサイン信号が入力されている。ミキサ２４、２５は、ＩＦ周波数であるＢＰＦ２３の出力をダウンコンバートして、実軸（Ｉ軸）成分と虚軸（Ｑ軸）成分からなるＬｏｗ ＩＦ信号に変換し、アナログ／デジタル変換器７、８に出力する。
【０００９】
アナログ／デジタル変換器７、８では、アナログ信号（Ｉ軸成分、Ｑ軸成分）をデジタル信号に変換してＦＦＴ回路９に出力する。ＦＦＴ回路９では、入力信号に対して高速フーリエ変換を行い、時間軸データを周波数データに変換して、周波数デインタリーブ回路１２に出力する。
【００１０】
周波数デインタリーブ回路１２では、電波の反射などによる特定周波数信号の欠落を補うために行われた周波数インタリーブを元に戻す。周波数デインタリーブ回路１２の出力は、時間デインタリーブ回路１３に送られる。時間デインタリーブ回路１３は、耐フェージングなどのために施された時間インタリーブを元に戻す。
【００１１】
時間デインタリーブが行われたＩ軸およびＱ軸信号はデマッピング回路１４に送られ、２ビット（ＱＰＳＫ）、４ビット（１６ＱＡＭ）または６ビット（６４ＱＡＭ）に変換される。デマッピングが行われた信号はビットデインタリーブ回路１５に送られる。ビットデインタリーブ回路１５は、誤り耐性を増す目的で行われたビットインタリーブを解除する。ビットデインタリーブ回路１５の出力は、ビタビ復号回路１６に送られる。ビタビ復号回路１６は、送信側で行われた畳み込み符号を用いて誤り訂正を行う。
【００１２】
ビタビ復号が行われた信号は、バイトデインタリーブ回路１７に送られる。バイトデインタリーブ回路１７は、ビットインタリーブ同様誤り耐性を増す目的で行われたバイトインタリーブを解除する。バイトデインタリーブ回路１７の出力は、ＲＳ復号回路１８に送られる。ＲＳ復号回路１８は、ＲＳ（リードソロモン）復号を行って誤り訂正を行う。誤り訂正された信号は、ＭＰＥＧデコード回路１９に送られる。ＭＰＥＧデコード回路１９は、誤り訂正された信号（圧縮信号）を伸長し、デジタル／アナログ変換２０に出力する。デジタル／アナログ変換２０は、ＭＰＥＧデコード回路１９から送られてきた信号を、アナログ映像及びアナログ音声信号に変換して出力する。
【００１３】
日本の地上デジタル放送方式においては、セグメント分割された信号形式が採用され、テレビ放送の場合は、１３セグメントを１まとめにして６ＭＨｚの帯域内に伝送している。また、１３セグメントの内の中央の１セグメントにおいては１セグメントのみでデータ放送などが行える部分受信が可能である。１３セグメント受信に対して、部分受信においては帯域が１／１３になるのみであり、ほぼ同じ構成で受信が可能である。
【００１４】
受信方式として、上述の説明では、ＩＦ周波数に一旦変換し、その後Ｌｏｗ ＩＦに変換する所謂スーパヘテロダイン方式について説明を行った。ＱＰＳＫ変調など単一キャリア伝送方式では、この他の受信方式として、ＲＦ信号を直接ベースバンド信号に変換するダイレクトコンバージョン方式も用いられる。ダイレクトコンバージョン方式では、通常ＳＡＷフィルタで実現されるバンドパスフィルタ２３などが不要になるため、部品点数の削除が可能である。
【００１５】
図２は、本出願人が開発したダイレクトコンバージョン方式のデジタルテレビ受信機の構成を示している（特願２００１−３３２９１０参照）。このダイレクトコンバージョン方式のデジタルテレビ受信機は、不要成分除去回路が設けられている点において、従来のダイレクトコンバージョン方式のデジタルテレビ受信機と異なっており、本願の出願時点では公知ではない。
【００１６】
図１のスーパヘテロダイン方式のデジタルテレビ受信機との相違は、次の通りである。
【００１７】
（１）ＲＦ信号をＩＦ信号に変換し、さらにＬｏｗ ＩＦ信号に変換するための回路（ミキサ２１、局部信号発生器２２、ＢＰＦ２３、局部信号発生器２６、ミキサ２４、２５および９０度位相器２７）を削除したこと。
【００１８】
（２）ＲＦ信号をダウンコンバートするためのダウンコンバータ５０（局部信号発生器１、ミキサ２、３、９０度位相器４）とＬＰＦ５、６とを追加したこと。
【００１９】
（３）不要成分除去回路１０、１１を追加したこと。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
ＯＦＤＭ受信では、ＲＦ信号を直接Ｌｏｗ ＩＦ信号に変換する以外に、部分受信対象セグメントの占有周波数の中心周波数が周波数零（直流成分）となるようにＲＦ信号を周波数変換する方法も可能である（特願２００１−３３２９１２参照）。この場合、直流成分（周波数零の成分）も有効な信号成分となるため、ＤＣオフセットの無い信号が要求される。しかし、ダウンコンバータやＡＤコンバータのＤＣオフセットによりＤＣオフセットの無い信号を生成するのは容易でない。
【００２１】
そこで、本出願人は、部分受信対象セグメントの占有周波数の中心周波数が周波数零（直流成分）となるようにＲＦ信号を周波数変換するようにしたダイレクトコンバージョン方式デジタルテレビ受信機において、ＤＣオフセットを補償するようにしたものを開発し特許出願している（特願２００１−３３２９１１参照）。
【００２２】
ところで、ＯＦＤＭ信号には、電波産業会地上デジタルテレビジョン放送の伝送方式ARIBSTD-B31 で規定されるAuxiliary Channel 信号（以下、ＡＣ信号という）が所定のキャリア位置に配置されている。このＡＣ信号は、付加情報を伝送するために用いられる拡張用のキャリア信号であり、受信機ではデータ信号として用いられない。
【００２３】
本発明者らは、ＡＣ信号が受信機ではデータ信号として用いられないこと、およびＡＣ信号のうち、一部の信号についてはセグメントの占有帯域の中心付近に配置されることに着目し、ダイレクトコンバージョン後に直流周波数の位置にＡＣ信号が配置されるようにダイレクトコンバージョンを行うことにより、ＤＣオフセットの影響を最小限に抑えることができることを発見した。
【００２４】
この発明は、上記発見に基づいてなされたものであって、ＤＣオフセットの影響を最小限に抑えることができるダイレクトコンバージョン受信機を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、ＯＦＤＭ方式で変調されたアナログＲＦ信号を、受信対象セグメントの占有周波数の所定の周波数が周波数零となるように周波数変換するダウンコンバータ、ダウンコンバータによって得られたダウンコンバート信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換手段およびＡＤ変換手段によって得られた信号に対して、高速フーリエ変換を施して、時間軸を周波数軸に変換するＦＦＴ手段を備えたダイレクトコンバージョン受信機において、ダウンコンバータは、受信対象セグメントに含まれている特定のキャリア信号が周波数零の位置に配置されるように、アナログＲＦ信号を周波数変換するものであり、特定のキャリア信号が、日本の地上デジタル放送で規定されている、付加情報を伝送するために用いられる Auxiliary Channel 信号であることを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図３〜図９を参照して、この発明の実施の形態について説明する。
【００２８】
図３は、ダイレクトコンバージョン方式のデジタルテレビ受信機の構成を示している。図４は、図３の各部のスペクトラムを示している。
【００２９】
図３において、図１と同じものには、同じ符号を付してその説明を省略する。図３の受信機と図１の従来例との相違点は、次の通りである。
【００３０】
（１）ＲＦ信号をＩＦ信号に変換し、さらにＬｏｗ ＩＦ信号に変換するための回路（ミキサ２１、局部信号発生器２２、ＢＰＦ２３、局部信号発生器２６、ミキサ２４、２５および９０度位相器２７）を削除したこと。
（２）部分受信対象セグメントの占有周波数の中心付近にある１つのAuxiliary Channel 信号（AC信号) が周波数零（直流成分）の位置に配置されるように、ＲＦ信号を周波数変換するダウンコンバータ６０（局部信号発生器１、ミキサ２、３、９０度位相器４）とＬＰＦ５、６と追加したこと。
（３）不要成分除去回路１０、１１を追加したこと。
【００３１】
地上デジタル放送では、図４（ａ）に示すようなスペクトラムで送信される。図４（ａ）では、ＵＨＦ１４〜１６チャンネルに対するスペクトラムが図示されている。１チャンネルは６ＨＭｚで、１チャンネルは１３セグメントのセグメントで構成されている。このうちの中央のセグメントは部分受信用の信号である。ＵＨＦ１５を部分受信する場合について説明する。
【００３２】
図４（ｂ）は、ＵＨＦ１５の拡大図で、部分受信対象セグメントをＳ１５−０、前後のセグメントをＳ１５−１〜Ｓ１５−１２とし、そのうちのＳ１５−０と、その前後両隣りのＳ１５−１、Ｓ１５−２とを示している。これらのセグメントＳ１５−０〜Ｓ１５−２内に、上向きの矢印は、Auxiliary Channel 信号（ＡＣ信号) を表している。
【００３３】
ＵＨＦ１５のＲＦ信号は、図３のダウンコンバータ（局部信号発生器１、９０度位相器４およびミキサ２、３）によって周波数変換される。局部信号発生器１からは、部分受信対象セグメントＳ１５−０の占有周波数の中心付近にある１つのAC信号が周波数零（直流成分）の位置に配置されるように、ＲＦ信号を周波数変換するための周波数の信号が出力される。また、９０度位相器４からは、実軸および虚軸成分を出力するため、コサイン信号およびサイン信号がミキサ２、３に出力されている。
【００３４】
ダウンコンバータによる周波数変換後のスペクトラムは、図４（ｃ）に示すようになる。ダウンコンバータは部分受信対象セグメントＳ１５−０の占有周波数の中心付近にある１つのＡＣ信号が周波数零（直流成分）の位置に配置されるように、ＲＦ信号を周波数変換するため、そのＡＣ信号を中心として折り返しが発生し、折り返した信号が多重されることになる。
【００３５】
この信号に対してＬＰＦ５、６で高調波成分を取り除く。ＬＰＦ５、６による高調波成分除去後の出力スペクトラムは、図４（ｄ）に示すようになる。ＬＰＦ５、６として、比較的緩やかな特性を持つアナログフィルタを用いているため、ＬＰＦ５、６による高調波成分除去後の出力信号のスペクトラムには、部分受信対象セグメントＳ１５−０以外に、それに隣接するセグメントＳ１５−１、Ｓ１５−２の一部も残っている。
【００３６】
この信号に対してＦＦＴ９にて、時間軸データを周波数軸データに変換する。ＦＦＴ９の出力スペクトラムは図４（ｅ）に示すようになる。
【００３７】
ＦＦＴ９の出力を不要成分除去回路１０、１１にて、部分受信対象セグメントＳ１５−０以外の不要成分であるセグメントＳ１５−１、Ｓ１５−２を除去し、周波数デインタリーブ回路１２に出力する。したがって、不要成分除去回路１０、１１の出力信号のスペクトラムは図４（ｆ）に示すように、部分受信対象セグメントＳ１５−０のみとなる。周波数デインタリーブ回路１２以降の信号処理は図１の受信機と同じである。
【００３８】
図４（ｆ）に示すように、ＦＦＴ９の出力の直流周波数成分は、ＡＣ信号に割り当てられている。ＡＣ信号は、付加情報を伝送するための拡張用信号であり、受信機で復調する必要がない信号である。したがって、ＦＦＴ９の出力の直流周波数成分（ＡＣ信号）は復調を要するデータ信号成分ではないため、ＤＣオフセットがあっても問題が生じなくなる。このため、ＤＣオフセットのわずかなずれによって発生するデータのエラーを回避することが可能となる。
【００３９】
ＡＣ信号の実際のキャリア配列について説明する。図５は、１セグメント当たりのＡＣ信号のキャリア配置を示している。
【００４０】
Mode１では、1 セグメント当たりのキャリア数は、キャリア番号0 〜107 の108 個である。キャリア番号35,79 に、ＡＣ信号(AC1＿1,AC1 ＿2)が配置されている。このようにMode１では、１セグメントのキャリア（周波数）の中心が54であるのに対し、ＡＣ信号は35,79 に配置されており、１セグメントのキャリアの中心付近にＡＣ信号は存在していない。
【００４１】
このため、Mode１において１つのＡＣ信号が周波数零（直流成分）の位置に配置されるようにＲＦ信号を周波数変換した場合には、ＦＦＴ出力において、正の周波数成分と負の周波数成分とのバランスが大きくことなるため、本発明の適用は可能であはあるが、回路構成上は好ましくない。
【００４２】
Mode２では、1 セグメント当たりのキャリア数は、キャリア番号0 〜215 の216 個である。キャリア番号98,101,118,136に、ＡＣ信号(AC1＿1 〜AC1 ＿4)が配置されている。１セグメントのキャリアの中心は108 であるので、その近傍にあるキャリア番号101 または118 のＡＣ信号(AC1＿2 〜AC1 ＿3)が周波数零（直流成分）の位置に配置されるようにＲＦ信号を周波数変換すればよい。
【００４３】
Mode２において、キャリア番号101 のＡＣ信号(AC1＿2 ) が周波数零（直流成分）の位置に配置されるようにＲＦ信号を周波数変換した場合の、不要成分除去回路１０、１１の出力信号のスペクトラムは図６に示すようになる。
【００４４】
Mode３では、1 セグメント当たりのキャリア数は、キャリア番号0 〜431 の432 個である。キャリア番号7,89,206,209,226,244,377,407に、AC信号(AC1＿1 〜AC1 ＿8)が配置されている。１セグメントのキャリアの中心は216 であるので、その近傍にあるキャリア番号209 または226 のＡＣ信号(AC1＿4 〜AC1 ＿5)が周波数零（直流成分）の位置に配置されるようにＲＦ信号を周波数変換すればよい。
【００４５】
なお、図７に示すように、ＦＦＴ９のオーバーフローを防止する等の性能向上のためにＤＣオフセットを除去するための回路を設けてもよい。なお、ＤＣオフセットの発生原因は、ミキサ２、３、ＬＰＦ５、６がアクティブフィルタの場合は能動素子のＤＣオフセット、アナログ／デジタル変換回路７、８などが挙げられる。
【００４６】
つまり、図７のダイレクトコンバージョン方式のデジタルテレビ受信機では、ＦＦＴ回路９の出力に基づいてＤＣオフセットを検出するＤＣオフセット検出回路１０３が設けられているとともに、各アナログ／デジタル変換回路７、８とＦＦＴ回路９との間に、それぞれＤＣオフセット検出回路１０３によって検出されたＤＣオフセットに基づいてＤＣオフセットを補正するためのＤＣオフセット補正回路１０１、１０２が設けられている。
【００４７】
各ＤＣオフセット補正回路１０１、１０２では、ＤＣオフセット検出回路１０３のＤＣオフセット量に応じて各アナログ／デジタル変換回路７、８のＤＣ出力時の値の補正を行う。
【００４８】
図８は、ＤＣオフセット検出回路１０３の構成を示している。
【００４９】
ＤＣオフセット検出回路１０３は、ＦＦＴ回路９の出力のＤＣ成分を一定期間積分し、積分結果をＤＣオフセット量としている。この積分結果は、ＤＣオフセット量とＡＣ信号成分とを含んでいる。ＡＣ信号は、データが伝送されていない時は”１”であるが、受信機では用いないので、ＤＣオフセット補正によってＡＣ信号が正確に復調できなくても動作上問題ない。
【００５０】
図８のＤＣオフセット検出回路１０３は、一方のＤＣオフセット補正回路１０１に対してオフセット量を与えるための第１回路（ＤＣ位置検出回路２０１および積分器２０２）と、他方のＤＣオフセット補正回路１０２に対してオフセット量を与えるための第２回路（ＤＣ位置検出回路３０１および積分器３０２）とを備えている。
【００５１】
両回路の動作は同じであるので、第１回路の動作についてのみ説明する。ＤＣ位置検出回路２０１は、ＦＦＴ回路９からの出力される一方の信号を入力とし、ＤＣ位置のレベルを検出する。積分器２０２は、ＤＣ位置検出回路２０１によって検出されたＤＣ位置のレベルを一定期間積分し、その積分結果をオフセット量として出力する。
【００５２】
【発明の効果】
この発明によれば、有効データ成分にＤＣオフセットが発生しないダイレクトコンバージョン受信機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のデジタルテレビ受信機の構成を示すブロック図である。
【図２】本出願人が開発したダイレクトコンバージョン方式のデジタルテレビ受信機の構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態のデジタルテレビ受信機の構成を示すブロック図である。
【図４】図３の各部のスペクトラムを示す模式図である。
【図５】１セグメント当たりのＡＣ信号のキャリア配置を示す図である。
【図６】 Mode２において、キャリア番号101 のＡＣ信号(AC1＿2 ) が周波数零（直流成分）の位置に配置されるようにＲＦ信号を周波数変換した場合の、不要成分除去回路１０、１１の出力信号のスペクトラムを示す模式図である。
【図７】他の実施の形態のデジタルテレビ受信機の構成を示すブロック図である。
【図８】ＤＣオフセット検出回路１０３の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 局部信号発生器
２、３ ミキサ
４ ９０度位相器
５、６ ＬＰＦ
９ ＦＦＴ回路
１０、１１ 不要成分除去回路
Claims (1)
- ＯＦＤＭ方式で変調されたアナログＲＦ信号を、受信対象セグメントの占有周波数の所定の周波数が周波数零となるように周波数変換するダウンコンバータ、ダウンコンバータによって得られたダウンコンバート信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換手段およびＡＤ変換手段によって得られた信号に対して、高速フーリエ変換を施して、時間軸を周波数軸に変換するＦＦＴ手段を備えたダイレクトコンバージョン受信機において、
ダウンコンバータは、受信対象セグメントに含まれている特定のキャリア信号が周波数零の位置に配置されるように、アナログＲＦ信号を周波数変換するものであり、
特定のキャリア信号が、日本の地上デジタル放送で規定されている、付加情報を伝送するために用いられる Auxiliary Channel 信号であることを特徴とするダイレクトコンバージョン受信機。
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