JP4171764B2 - 高周波受信機および隣接妨害波の低減方法 - Google Patents
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Description
本発明は、高周波受信機および隣接妨害波の低減方法に関し、詳細には、隣接妨害波を低減することが可能な高周波受信機および隣接妨害波の低減方法に関する。
北米では、2001年からXMサテライトラジオ放送が行われている。図5はXMサテライトラジオ放送システムを説明するための図である。図5に示すように、XMサテライトラジオ放送では、2つの衛星1,2からの衛星波SAT1,SAT2、地上リピータからの地上波TERRにて同一内容の放送を送信している。受信機では、この中の少なくとも一つを受信できれば、音切れ無く音声を再生することが可能となっている。衛星波SAT1,SAT2は、QPSK変調されており、地上波TERRはMCM変調されている。
図6は、XMサテライトラジオ放送の周波数帯域を示す図である。XMサテライトラジオ放送は、2332.5MHz〜2345.0MHzの12.5MHz幅の周波数帯域を使用しており、衛星波SAT1のAスロット、衛星波SAT2のAスロット、地上波TERRのAスロット、衛星波SAT1のBスロット、衛星波SAT2のBスロット、地上波TERRのBスロットの6つのスロットに分かれている。Aスロットでは、例えば1〜60chのコンテンツが送信され、Bスロットでは、例えば61〜120chのコンテンツが送信され、同じ内容の放送が3つの帯域で送信される。
図7は、XMサテライトラジオ放送の受信エリアを説明するための図である。XMサテライトラジオ放送を受信する場合に、衛星1,2からの電波の受信が困難な地域のために、地上リピータが設けられている。例えば、郊外の高い建物などの障害物の無いエリアE1においては衛星波を受信し、都市部のように高い建物により衛星波が受信できないエリアE2においては地上波を受信し、その中間部のエリアE3においては衛星波および地上波を受信することにより、ユーザーは北米においてどの場所でも放送を視聴することができる。
ところで、受信目的の放送波に隣接する放送波がある場合に、その隣接する放送波(以下、「隣接妨害波」ともいう)が受信目的の放送波に干渉して、受信目的の放送波に受信障害が引き起こされてその感度が低下する場合がある。この隣接妨害波による受信障害を回避するために、受信信号帯を決定するフィルタの通過周波数の帯域幅を狭帯域にする技術が公知である(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、受信周波数の帯域幅を狭帯域にする方法では、音声信号を忠実に再生するために必要な周波数までも除去してしまうため、音質等の受信性能を低下させる場合があるという問題がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、音質等の受信性能を低下させることなく、隣接妨害波による受信障害を低減することが可能な高周波受信機および隣接妨害波の低減方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、同一内容の放送が、周波数帯域の互いに異なる少なくとも第1放送波および第2放送波として送信され、当該少なくとも第1放送波および第2放送波の両者で受信する高周波受信機において、アンテナを介して入力される信号を増幅する高周波増幅手段と、前記高周波増幅手段の出力を周波数変換して変換信号を生成する周波数変換手段と、前記変換信号の通過帯域を可変に制限する可変帯域制限手段と、前記可変帯域制限手段を通過した変換信号を前記第1放送波および第2放送波の受信データに復調する復調手段と、前記第1放送波および第2放送波の受信データの受信レベルを検出する受信レベル検出手段と、前記第1放送波および第2放送波の受信データの雑音評価情報を検出する雑音評価情報検出手段と、前記受信レベル検出手段の検出結果に基づいて、前記第1放送波および第2放送波の受信データのいずれか一方を選択する放送波選択手段と、前記受信レベル検出手段および雑音評価情報検出手段の検出結果に基づいて、前記可変帯域制限手段の帯域特性を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記放送波選択手段で選択した一方の放送波の受信データの雑音評価情報が第1閾値以下、かつ、その受信レベルが第2閾値以上の場合には、前記可変帯域制限手段の帯域特性を、前記一方の放送波のみを選択する帯域特性に変更することを特徴とする。
また、本発明は、同一内容の放送が、周波数帯域の互いに異なる少なくとも第1放送波および第2放送波として送信され、当該少なくとも第1放送波および第2放送波の両者で受信する場合の隣接妨害波の低減方法において、アンテナを介して入力される信号を高周波増幅手段で増幅する高周波増幅工程と、前記高周波増幅手段の出力を周波数変換して変換信号を生成する周波数変換工程と、可変帯域制限手段で前記変換信号の通過帯域を可変に制限する可変帯域制限工程と、前記可変帯域制限手段を通過した変換信号を前記第1放送波および第2放送波の受信データに復調する復調工程と、前記第1放送波および第2放送波の受信データの受信レベルを検出する受信レベル検出工程と、前記第1放送波および第2放送波の受信データの雑音評価情報を検出する雑音評価情報検出工程と、前記受信レベル検出工程の検出結果に基づいて、前記第1放送波および第2放送波の受信データのいずれか一方を選択して出力する放送波選択工程と、前記放送波選択工程で選択した一方の放送波の受信データの雑音評価情報が第1閾値以下、かつ、その受信レベルが第2閾値以上の場合には、前記可変帯域制限手段の帯域特性を、前記一方の放送波のみを選択する帯域特性に変更する帯域特性変更工程と、を含むことを特徴とする。
10 高周波受信機
100 RF部
101 RFアンプ
102 AGCアンプ
103,104 ミクサ
105 局部発振器
106 90°移相器
107,108 アンプ
109,110 可変LPF
111,112 アンプ
200 デジタル復調部
210 チャネルデコーダ
211,212 A/D変換器
213 AGC情報検出部
214 SAT1用QPSK復調部
215 SAT2用QPSK復調部
216 TERR用MCM復調部
217 TDMデマルチプレクサ
218 エラー訂正部
220 ソースデコーダ
230 D/A変換器
300 制御部
100 RF部
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220 ソースデコーダ
230 D/A変換器
300 制御部
以下に添付図面を参照して、この発明に係る高周波受信機および隣接妨害波の低減方法の最良な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、また、実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必要であるとは限らない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものまたは実質的に同一のものが含まれる。
図1は、本発明の一実施例に係る高周波受信機10の構成を示す図である。図1に示す高周波受信機10は、特に、XMサテライトラジオ放送を受信するデジタル放送受信機を示している。
図1に示す高周波受信機100は、ダイレクトコンバージョン方式(「ゼロIF方式」ともいう)を使用しており、大別すると、RF部100と、デジタル復調部200と、制御部300とで構成されている。
RFブロック101は、RFアンプ101と、AGCアンプ102と、ミクサ103,104と、局部発振器105と、90°移相器106と、アンプ107,108と、可変ローパスフィルタ109,110と、アンプ111,112とを備えている。
RFアンプ101は、入力されるRF信号を増幅してAGCアンプ102に出力する。AGCアンプ102は、制御部300の制御に従って、RF信号のゲインを調整して、ミクサ103,104に出力する。
局部発信器105は、RF信号と略等しい周波数の局部発信信号を生成して、ミクサ104および90°移相器106に出力する。90°移相器106は、局部発振器105から入力される局部発信信号を90°移相させてミクサ103に出力する。ミクサ103,104は、AGCアンプ102から入力されるRF信号を、局部発信信号および90°移相した局部発信信号とそれぞれ混合して、局部発振信号の周波数とRF信号の周波数との差の周波数を有するベースバンド成分のI/Q信号をコンデンサを介して、それぞれアンプ107,108に出力する。
アンプ107,108は、I/Q信号をそれぞれ増幅して可変LPF109,110に出力する。可変LPF109,110は、コイル、抵抗、およびコンデンサ等によって構成されており、相互に容量の異なる複数のコンデンサを信号ラインに選択的に接続することで通過帯域を変更可能となっている。コンデンサの接続の切換は、制御部300の制御信号に従って行われる。可変LPF109,110は、入力されるI/Q信号の通過帯域が制限して、アンプ111,112に出力する。アンプ111,112は可変LPF107,108から入力されるI/Q信号を増幅して出力し、このI/Q信号は、結合コンデンサ401,402を介して、デジタル復調部200に入力される。
デジタル復調部200は、チャネルデコーダ210と、ソースデコーダ220と、D/A変換器230とを備えている。
チャネルデコーダ210は、A/D変換器211,212と、AGC情報検出部213と、SAT1用QPSK復調部214と、SAT2用QPSK復調部215と、TERR用MCM復調部216と、TDMデマルチプレクサ217と、エラー訂正部218とを備えている。
A/D変換部211は、入力されるI信号をA/D変換して、SAT1用QPSK復調部214、SAT2用QPSK復調部215、TERR用MCM復調部216、およびAGC情報検出部213に出力する。A/D変換部212は、入力されるQ信号をA/D変換して、SAT1用QPSK復調部214、SAT2用QPSK復調部215、TERR用MCM復調部216、およびAGC情報検出部213に出力する。
SAT1用QPSK復調部214は、入力されるI/Q信号から衛星SAT1の受信データをQPSK復調して、TDMデマルチプレクサ217に出力する。SAT2用QPSK復調部215は、入力されるI/Q信号から衛星SAT2の受信データをQPSK復調して、TDMデマルチプレクサ217に出力する。TERR用MCM復調部216は、入力されるI/Q信号から地上リピータTERRの受信データをMCM復調して、TDMデマルチプレクサ217に出力する。
AGC情報検出部213は、A/D変換部212,213に入力される受信データの信号レベルを示すAGC情報をAGCアンプ102および制御部300に出力する。
TDMデマルチプレクサ217は、入力される受信データ(衛星波SAT1の受信データ、衛星波SAT2の受信データ、地上波TERRの受信データ)の中から受信状況の良い受信データを選択してエラー訂正部218に出力する。エラー訂正部218は、入力される受信データのエラー訂正を行ってソースデコーダ220に出力し、また、受信データの雑音評価情報であるビットエラー率(Bit Error Rate)を制御部300に出力する。
ソースデコーダ220は、チャネルコーダー210から入力される圧縮データを復号化して、D/A変換器230を介してステレオ信号L、Rを出力する。
制御部300は、マイコンやDSP等で構成されており、CPU、CPUにより実行される制御プログラムが格納された不揮発性メモリ、一時的なデータ格納される揮発性メモリ、入出力ポート、A/D変換器、D/A変換器などを備えている。
制御部300は、AGC情報検出部213から入力される、受信データの信号レベルを示すAGC情報およびエラー訂正部218から入力されるビットエラー率(Bit Error Rate)に基づいて、TDMデマルチプレクサ217で選択出力された受信データの信号レベルおよびエラー率が最適になるように可変LPF109,110の通過帯域を制御する。具体的には、制御部300は、可変LPF109,110のコンデンサの接続を切り換えるための制御信号を可変LPF109,110に出力して、TDMマルチプレクサ217で選択された受信データの受信レベルおよびビットエラー率が最適になるように可変LPF109,110の通過帯域を制御する。
上記構成の高周波受信器10の受信動作の概略を説明する。まず、アンテナを介してRF信号がRF部100に入力する。RF部100では、RFアンプ101で増幅された後、AGCアンプ102で利得調整され、ミクサ103,104に入力する。ミクサ103,104では、RF信号が、局部発信信号および90°移相した局部発信信号とそれぞれ混合されて、局部発振信号の周波数とRF信号の周波数との差の周波数を有するベースバンド成分のI/Q信号が生成されて、コンデンサを介して、それぞれアンプ107,108に入力される。アンプ107,108に入力したI/Q信号はそれぞれ増幅され、可変LPF109,110で通過帯域が制限された後、結合コンデンサ401、402を介してデジタル復調部200に入力される。
デジタル復調部200では、I/Q信号はA/D変換器211,212でA/D変換されてデジタル信号に変換された後、SAT1用QPSK復調部214、SAT2用QPSK復調部215、およびTERR用MCM復調部216に入力し、衛星SAT1の受信データ、衛星波SAT2の受信データ、および地上波TERRの受信データに復調された後、TDMデマルチプレクサ217に入力する。TDMデマルチプレクサ217では、入力される受信データ(衛星SAT1の受信データ、衛星波SAT2の受信データ、地上波TERRの受信データ)の中から受信状況の良い受信データの1つが選択されてエラー訂正部218に出力される。エラー訂正部217に入力した受信データは、エラー訂正が行われた後、ソースデコーダ部220で圧縮データが復号化されて、D/A変換器230を介してステレオ信号L、Rとして出力される。
この受信動作の際、可変LPF109,110の帯域幅は、制御部300によって制御されている。
図2〜図4を参照して、図1の高周波受信機10の隣接妨害波の低減方法を説明する。ここでは、上記図7において、地上波TERRを十分に受信することができるエリアE2,E3において、高周波受信機10で地上波の受信データを選択して受信する場合の隣接妨害波を低減する方法について説明する。
図2は、図1の高周波受信機10の隣接妨害波の低減方法を説明するためのフローチャートであり、制御部300による可変LPF109,110の帯域幅の制御を説明するためのものである。
図2において、制御部300は、先ず、地上波TERRのビットエラー率≦第1閾値N1、かつ、地上波TERRの受信レベル≧第2閾値N2であるか否かを判定する(ステップS1)。ここで、地上波TERRのビットエラー率≦第1閾値N1、かつ、地上波TERRの受信レベル≧第2閾値N2である場合、すなわち、地上波TERRの受信レベルが高いにもかかわらず、地上波TERRのビットエラー率が悪い場合には、隣接妨害波による受信妨害と判断することができる。他方、地上波TERRのビットエラー率≦第1閾値N1、かつ、地上波TERRの受信レベル≧第2閾値N2でない場合には、隣接妨害波による影響はないと判断することができる。
制御部300は、地上波TERRのビットエラー率≦第1閾値N1、かつ、地上波TERRN2の受信レベル≧第2閾値である場合には(ステップS1の「Yes」)、現在の可変LPF109,110の帯域幅が最小(下限)であるか否かを判定し(ステップS4)、現在の可変LPF109,110の帯域幅が最小(下限)の帯域幅でない場合には(ステップS4の「No」)、可変LPF109,110の帯域幅を最小(下限)に変更して(ステップS5)、地上波TERRのみを選択する帯域特性に変更する。
他方、制御部300は、地上波TERRのビットエラー率≦第1閾値N1、かつ、地上波TERRの受信レベル≧第2閾値N2でない場合には(ステップS1の「No」)、現在の可変LPF109,110の帯域幅が最大(上限)であるか否かを判定し(ステップS2)、現在の可変LPF109,110の帯域幅が最大(上限)の帯域幅でない場合には(ステップS4の「No」)、可変LPF109,110の帯域幅を最大(上限)に変更する(ステップS3)。
図3は可変LPF109,110の帯域幅を最大(上限)にした場合を説明するための図であり、特に、隣接妨害波が無いときの信号スペクトラムと可変LPF109,110の帯域幅の特性を示す図である。図4は可変LPF109,110の帯域幅を最小(下限)にした場合を説明するための図であり、隣接妨害波があるときの信号スペクトラムと可変LPF109,110の帯域幅の特性を示す図である。
図3に示すように、隣接妨害波がない場合には、可変LPF109,110の帯域幅を上限(最大)にして地上波TERRの受信レベルを最大とする。他方、図4に示すように、隣接妨害波がある場合には、可変LPF109,110の帯域幅を最小(下限)にしている。このため、衛星波SAT1,SAT2の信号を減衰させてしまうが、この処理を行うのは、上述したように地上波TERRの受信状況が衛星波SAT1,SAT2の受信状況よりも良く、地上波TERRを選択して受信する場合であるので、衛星波SAT1,SAT2の信号が減衰しても問題がない。すなわち、XMサテライトラジオ放送では、同一内容の放送が衛星波SAT1,SAT2または地上波TERRで出力されるため、衛星波SAT1,SAT2または地上波TERRの一方を受信できればよいため、衛星波SAT1,SAT2の信号が減衰しても問題がない。
このように、地上波TERRが十分に受信できるエリアにおいて、強力な隣接妨害波によって地上波TERRが抑圧されるような場合には、可変LPF109,110の帯域特性を可変させて隣接妨害波のレベルを抑圧することとしたので、地上波TERRを高音質で受信することができる。
以上説明したように、本実施の形態によれば、目的とする放送波(例えば、地上波TERR)の受信データのビットエラー率が第1閾値N1以下、かつ、その受信レベルが第2閾値N2以上の場合には、可変LPF109,110の帯域特性を、目的とする放送波のみを選択する帯域特性に変更することとしたので、音質等の受信性能を低下させることなく、隣接妨害波による受信障害を低減することができる。
また、本実施の形態によれば、目的とする放送波(例えば、地上波TERR)の受信データのビットエラー率が第1閾値N1以下、かつ、その受信レベルが第2閾値N2以上でない場合には、可変LPF109,110の帯域特性を可能な限り広く設定することとしたので、目的とする放送波の受信データの受信レベルを最大とすることができる。
なお、本実施の形態では、XMサテライトラジオ放送を受信する場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、同一内容の放送を異なる周波数帯域で複数の放送波で放送するシステムに広く適用可能である。また、本実施の形態では、地上波を選択する場合について説明したが、衛星波を選択する場合にも本発明は適用可能である。また、本実施の形態では、雑音評価情報としてビットエラー率を使用することとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、受信データの雑音を評価できる情報であれば他の情報を使用することにしても良い。また、本実施の形態では、周波数変換の一例としてダイレクトコンバージョン方式を使用した場合について説明したが本発明はこれに限られるものではなく、IF信号に変換する方式を使用することにしてもよい。
また、本実施の形態では、可変LPF109,110の可変幅を2段階としたが多段階にすることにしても良い。また、本実施の形態では、可変LPF109,110の構成を抵抗およびコンデンサ等によって構成、相互に容量の異なる複数のコンデンサを信号ラインに選択的に接続することで通過帯域を変化させる構成としたが、通過帯域を可変とする構成であれば如何なる構成としてもよい。
以上のように、本発明に係る高周波受信機および隣接妨害波の低減方法は、高周波信号から所望のチャネルの信号を選択する装置に広く適用可能である。
Claims (10)
- 同一内容の放送が、周波数帯域の互いに異なる少なくとも第1放送波および第2放送波として送信され、当該少なくとも第1放送波および第2放送波の両者で受信する高周波受信機において、
アンテナを介して入力される信号を増幅する高周波増幅手段と、
前記高周波増幅手段の出力を周波数変換して変換信号を生成する周波数変換手段と、
前記変換信号の通過帯域を可変に制限する可変帯域制限手段と、
前記可変帯域制限手段を通過した変換信号を前記第1放送波および第2放送波の受信データに復調する復調手段と、
前記第1放送波および第2放送波の受信データの受信レベルを検出する受信レベル検出手段と、
前記第1放送波および第2放送波の受信データの雑音評価情報を検出する雑音評価情報検出手段と、
前記受信レベル検出手段の検出結果に基づいて、前記第1放送波および第2放送波の受信データのいずれか一方を選択する放送波選択手段と、
前記受信レベル検出手段および雑音評価情報検出手段の検出結果に基づいて、前記可変帯域制限手段の帯域特性を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記放送波選択手段で選択した一方の放送波の受信データの雑音評価情報が第1閾値以下、かつ、その受信レベルが第2閾値以上の場合には、前記可変帯域制限手段の帯域特性を、前記一方の放送波のみを選択する帯域特性に変更することを特徴とする高周波受信機。 - 前記制御手段は、前記選択手段で選択した一方の放送波の受信データの雑音評価情報が第1閾値以下、かつ、その受信レベルが第2閾値以上でない場合には、前記可変帯域制限手段の帯域特性を可能な限り広く設定することを特徴とする請求項1に記載の高周波受信機。
- 前記第1放送波および第2放送波は、衛星からの衛星波および地上リピータからの地上波であることを特徴とする請求項1に記載の高周波受信機。
- 前記周波数変換手段は、前記高周波増幅手段の出力をダイレクトコンバージョン方式で変換して、前記変換信号としてI/Q信号を生成することを特徴とする請求項1に記載の高周波受信機。
- 前記雑音評価情報は、ビットエラー率であることを特徴とする請求項1に記載の高周波受信機。
- 同一内容の放送が、周波数帯域の互いに異なる少なくとも第1放送波および第2放送波として送信され、当該少なくとも第1放送波および第2放送波の両者で受信する場合の隣接妨害波の低減方法において、
アンテナを介して入力される信号を高周波増幅手段で増幅する高周波増幅工程と、
前記高周波増幅手段の出力を周波数変換して変換信号を生成する周波数変換工程と、
可変帯域制限手段で前記変換信号の通過帯域を可変に制限する可変帯域制限工程と、
前記可変帯域制限手段を通過した変換信号を前記第1放送波および第2放送波の受信データに復調する復調工程と、
前記第1放送波および第2放送波の受信データの受信レベルを検出する受信レベル検出工程と、
前記第1放送波および第2放送波の受信データの雑音評価情報を検出する雑音評価情報検出工程と、
前記受信レベル検出工程の検出結果に基づいて、前記第1放送波および第2放送波の受信データのいずれか一方を選択して出力する放送波選択工程と、
前記放送波選択工程で選択した一方の放送波の受信データの雑音評価情報が第1閾値以下、かつ、その受信レベルが第2閾値以上の場合には、前記可変帯域制限手段の帯域特性を、前記一方の放送波のみを選択する帯域特性に変更する帯域特性変更工程と、
を含むことを特徴とする隣接妨害波の低減方法。 - 前記帯域特性変更工程では、前記放送波選択工程で選択した一方の放送波の受信データの雑音評価情報が第1閾値以下、かつ、その受信レベルが第2閾値以上でない場合には、前記可変帯域制限手段の帯域特性を可能な限り広く設定することを特徴とする請求項6に記載の隣接妨害波の低減方法。
- 前記第1放送波および第2放送波は、衛星からの衛星波および地上リピータからの地上波であることを特徴とする請求項6に記載の隣接妨害波の低減方法。
- 前記周波数変換工程では、前記高周波増幅手段の出力をダイレクトコンバージョン方式で変換して、前記変換信号としてI/Q信号を生成することを特徴とする請求項6に記載の隣接妨害波の低減方法。
- 前記雑音評価情報は、ビットエラー率であることを特徴とする請求項6に記載の隣接妨害波の低減方法。
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