JP4264915B2 - ディジタル受信機及びテレビジョン受像機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル受信機、ディジタルテレビジョン受信機及びテレビジョン受像機に関し、特に、様々な搬送波を用いて伝送されてくるディジタル信号を受信して、復調するディジタル受信機等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタルビデオ放送機構（Digital Video Broadcasting Organization）は、ディジタルテレビジョン（ＴＶ）チャンネルの符号化、変調及び送信に関する一連の規格を定めてきた。ディジタルテレビジョンチャンネルの利点としては、干渉及び雑音に強いという以外に、従来のアナログテレビジョンチャンネルに比べて、帯域幅が広く、電力効率が高いことが挙げられる。ディジタルビデオ放送（Digital Video Broadcasting；以下、ＤＶＢという。）規格は、ヨーロッパ及び世界各国の市場で採用され始めている。
【０００３】
ＤＶＢ規格は、ETS300 429として規定されたＤＶＢ−Ｃ規格、すなわちケーブルシステム用のフレーム構成、チャンネルコーディング、復調等を規定したテレビジョン音声及びデータサービスのためのディジタル放送システムの規格と、ETS300 421として規定されたＤＶＢ−Ｓ規格、すなわち１１／１２ＧＨｚ帯の衛星サービス用のフレーム構成、チャンネルコーディング、復調等を規定したテレビジョン音声及びデータサービスのためのディジタル放送システムの規格と、ETS300 744として規定されたＤＶＢ−Ｔ規格、すなわちディジタル地上波テレビジョン用のフレーム構成、チャンネルコーディング、復調等を規定したテレビジョン音声及びデータサービスのためのディジタル放送システムの規格とからなる。
【０００４】
ＤＶＢ規格は、用いられる様々なソースコーディング方法及び伝送方法を規定している。これらの放送システムでは、先ず、ＭＰＥＧ（Motion Picture Expert Group）−２のアルゴリズム、すなわちISO/IEC 13818-2として規定された動画及びそれに関連した音声の一般的な符号化：ビデオ（Generic Coding of Moving Picture and Associated Audio: video）のアルゴリズムを用いて、ディジタルビデオ信号を圧縮する。これにより、同じ帯域幅を用いて、より多くのチャンネルを伝送することができる。そして、圧縮されたビデオストリームは、前方エラー訂正技術（forward error correction techniques）を用いて符号化される。これにより、放送システムは、ビットストリームにビットエラーを発生させる雑音及び干渉に対して強くなる。そして、エラー訂正符号が付加されたストリームは、他の圧縮されたビデオ及びオーディオストリームと多重化され、ISO/IEC 13818-1として規定された動画及びそれに関連した音声の一般的な符号化：システム（Generic Coding of Moving Picture and Associated Audio: system）におけるＭＰＥＧ−２トランスポートストリームとされる。そして、このトランスポートストリームは、放送チャンネルを介して伝送される連続した変調シンボルに変換される。
【０００５】
ビットストリームのシンボルへのマッピング方法は、用いられる変調方式に依存する。現在、それぞれの放送システムでは、互いに異なる変調方式が用いられている。例えば、ケーブル放送システムでは、直交振幅変調（Quadrature Amplitude Modulation；以下、ＱＡＭという。）が用いられ、ケーブル放送システムでは、４相位相偏移変調（Quadrature Phase Shift Keying；以下、ＱＰＳＫという。）が用いられ、地上波放送システムでは、符号直交周波数分割変調（Coded Orthogonal Frequency Division Modulation；以下、ＣＯＦＤＭという。）が用いられている。
【０００６】
ここで、ディジタルテレビジョン受像機について、説明する。図４は、ディジタルテレビジョン受像機の基本的な構造を示すブロック図である。ディジタルテレビジョン受像機は、図４に示すように、ＲＦ信号から所望のチャンネルを選局して、ベースバンド信号を出力するチューナ４０と、チューナ４０からのベースバンド信号を復調して、ＭＰＥＧ−２のトランスポートストリームを出力する復調器５０と、エラー訂正等を行うデコーダ６１と、元のビデオデータを再生する伸長器６２と、伸長器６２からのビデオデータに基づいた画像を表示する表示器６３とを備える。
【０００７】
ディジタルテレビジョン受像機のチューナ４０は、アナログテレビジョン受信機のチューナに類似している。チューナ４０は、入力ＲＦ信号を、局部発振器の出力と混合して、中間周波数信号（以下、ＩＦ信号という。）にダウンコンバートした後、増幅及びフィルタリングを施す。ディジタル受信機のチューナ４０が、アナログ受信機のチューナと異なる点は、性能が優れていることと、最終段にアナログ／ディジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器という。）を備えていることである。チューナ４０から出力されるディジタルサンプルは、復調器５０に供給されて、復調され、得られるディジタルビットストリームが、デコーダ６１に供給される。
【０００８】
ディジタルテレビジョン受像機の復調器５０及びデコーダ６１も、アナログテレビジョン受像機の復調器及びデコーダとは著しく異なる。復調器５０は、ディジタル信号処理機能によって、受信シンボルからビットストリームを再生してデコーダ６１に供給する。デコーダ６１は、前方エラー訂正技術を用いて、ビットストリームのエラーを訂正し、エラーフリービットストリームを伸長器６２に供給する。伸長器６２は、エラーフリービットストリームから元のビデオ信号を再生して、表示器６３に供給する。上述したディジタル信号処理機能のかなりの部分は、例えばＤＶＢ−Ｔ方式において復調機能の一部として要求される８１９２点高速フーリエ変換機能は、シリコンチップ上に集積化することができる。集積回路が複雑になればなるほど、ディジタルテレビジョン受像機の受信機のコストが高くなる。
【０００９】
図５は、チューナ２及び復調器４の具体的な構成を示すブロック図である。
【００１０】
チューナ４０は、図５に示すように、ＲＦ信号を局部発振器４２の出力と混合する混合器４１と、混合器４１からのＩＦ信号を増幅するＩＦ増幅／フィルタ４３と、ＩＦ増幅／フィルタ４３からのＩＦ信号を局部発振器４５の出力と混合する混合器４４と、混合器４４からのベースバンド信号を増幅するベースバンド増幅／フィルタ４６と、ベースバンド増幅／フィルタ４６からのベースバンド信号をサンプリングするＡ／Ｄ変換器４７とを備える。
【００１１】
混合器４１は、例えばアンテナで受信されたＲＦ信号を、局部発振器４２の出力と混合することによって、ダウンコンバートし、得られるＩＦ信号をＩＦ増幅／フィルタ４３に供給する。ＩＦ増幅／フィルタ４３は、ＩＦ信号を増幅するとともに、高周波成分を除去して、混合器４４に供給する。混合器４４は、ＩＦ信号を、局部発振器４５の出力と混合することによって、ダウンコンバートし、得られるベースバンド信号をベースバンド増幅／フィルタ４６に供給する。ベースバンド増幅／フィルタ４６は、ベースバンド信号を増幅するとともに、高周波成分を除去して、Ａ／Ｄ変換器４７に供給する。Ａ／Ｄ変換器４７は、ベースバンド信号をサンプリングして、復調器５０に供給する。
【００１２】
復調器５０は、図５に示すように、チューナ４０からのシンボルをデータに変換するシンボルデマッピング回路５１と、シンボルデマッピング回路５１からのデータをデインタリーブするインナデインタリーブ回路５２と、インナデインタリーブ回路５２からのデータを、内符号によってエラー訂正するインナエラー訂正回路５３と、インナエラー訂正回路５３からのデータをデインタリーブするアウタデインタリーブ回路５４と、アウタデインタリーブ回路５４からのデータを、外符号によってエラー訂正するアウタエラー訂正回路５５と、変調時におけるエネルギ拡散を除去するエネルギ拡散除去回路５６とを備える。
【００１３】
シンボルデマッピング回路５１は、変調の際のマッピングとは逆の処理により、チューナ４０のＡ／Ｄ変換器４７から供給されるシンボルを、データに変換して、インナデインタリーブ回路５２に供給する。Ａ／Ｄ変換器４７からのデータは、変調の際に二重のインタリーブと内符号及び外符号によるエラー訂正符号が付加されているので、インナデインタリーブ回路５２及びアウタデインタリーブ回路５４は、変調の際のインタリーブとは逆の処理により、シンボルデマッピング回路５１からのデータをデインタリーブし、インナエラー訂正回路５３及びアウタデインタリーブ回路５４は、それぞれ内符号、外符号によりデータをエラー訂正して、エネルギ拡散除去回路５６に供給する。エネルギ拡散除去回路５６は、例えば変調の際にスペクトル拡散符号によってスペクトル（エネルギ）が拡散されているデータを逆拡散処理し、すなわちエネルギ拡散を除去して、時分割多重化されている例えばＭＰＥＧ−２のトランスポートストリームをデコーダ６１に供給する。
【００１４】
復調器５０は、ディジタルテレビジョン受像機における主要な回路であり、その回路構成は、衛星放送、ケーブル放送、地上波放送によって異なる。
【００１５】
チューナ４０と復調器５０間では、主要な信号として、３つの信号、すなわちクロック（以下、ＣＬＫという。）信号、自動周波数制御信号（automatic frequency control signal；以下、ＡＦＣ信号という。）、自動利得制御信号（automatic gain control signal；以下、ＡＧＣ信号という）が送受される。
【００１６】
ＣＬＫ信号は、クロックの同期を取るための信号であり、ダウンコンバートされた信号のサンプリングを、復調器５０に正確に同期させるものである。
【００１７】
ＡＦＣ信号は、受信機の種類によっては、必要ではないときもある。ＡＦＣ信号は、復調器５０によって生成され、ダウンコンバート用の局部発振器４２，４５の発振周波数を制御するためのものである。すなわち、ＡＦＣ信号は、閉ループ制御におけるフィードバック信号であり、局部発振器４２，４５の発振周波数を制御するために用いられる。伝送されてきたＲＦ信号の周波数に対して、受信機の局部発振器４２，４３に周波数オフセットエラーがあるときは、局部発振器４２，４５の発振周波数が調整される。
【００１８】
ＡＧＣ信号は、チューナ４０のＩＦ増幅／フィルタ４３、ベースバンド増幅／フィルタ４６の利得を制御するためのものである。すなわち、ＡＧＣ信号によって、ＲＦ信号の入力レベルがどんな大きさであっても、Ａ／Ｄ変換器４７に入力される信号を、Ａ／Ｄ変換器４７の全入力レンジ（full input range）内とすることができる。受信されるＲＦ信号は、環境、送信電力及び送信機からの距離によって変化する。Ａ／Ｄ変換器４７に入力される信号のレベルが低すぎるときは、ディジタル化処理によって発生する量子雑音が、過大になり、信号のレベルが高すぎるときは、Ａ／Ｄ変換器４７がオーバーロードする。ＡＧＣ信号は、閉ループ制御におけるフィードバック信号であり、受信機を広範囲の入力信号レベルに対して動作させることができる。
【００１９】
上述したように、従来のアナログテレビジョン受信機は、ピクチャインピクチャを有する。
【００２０】
この機能によって、ユーザは、親画面画像（main picture）に他の画像を挿入して表示させることができる。挿入される画像は、親画面画像の１／８〜１／２の大きさであり、例えば、他の受信チャンネルの、又はビデオテープレコーダ（以下、ＶＴＲという。）で再生され、補助入力端子（ＳＣＡＲＴ）を介して入力される映像信号の画像である。ユーザは、他のチャンネルをモニタしながら、１つの番組を見ることができる。ユーザは、上述したように、アナログテレビジョン受像機で利用できるピクチャインピクチャ機能が、当然、ディジタルテレビジョン受像機でも利用できることを望むであろう。
【００２１】
ディジタルテレビジョン受像機でピクチャインピクチャ機能を実現するためには、２つのチューナ４０と２つの復調器５０を設け、２つのトランスポートストリームを別々に出力するようにすればよい。各トランスポートストリームは、それぞれ特定の搬送波によって伝送されてくるプログラムストリームの全てを含んでいる。そして、必要なプログラムストリームは、各トランスポートストリームから分離され、デコーダに供給される。したがって、ピクチャインピクチャデコーディングには、２つのＭＰＥＧ−２デコーダチップセットが必要とされる。
【００２２】
同じトランスポートストリームから抽出して、２つの番組を表示する場合には、復調チップセットは２つ必要ではない。しかしながら、復調チップセットを１つとすると、トランスポートストリームについて余り知識のないユーザにとっては、余りにも制約が多く、また複雑であると考えられる。したがって、復調チップセットは２つ必要となる。上述したように、このようなチップセットは、ピクチャインピクチャ機能の代償としては、余りにもコストがかかりすぎる。したがって、ピクチャインピクチャ機能は、ディジタルテレビジョン受信機では採用されないかもしれない。
【００２３】
テレビジョンの視聴者によって現在利用されている他の機能としては、ある番組を見ながら、他の番組を録画することができるという機能がある。この機能は、テレビジョン受像機とＶＴＲがそれぞれ独立したチューナを有するということを利用したものであり、それぞれのチューナで、必要とされる番組を選局したものである。したがって、ユーザは、ディジタルテレビジョン受像機においても同様の機能を望むであろう。
【００２４】
ディジタルストレージ装置（digital storage peripheral）は、ディジタルテレビジョン受信機からのディジタル信号を記録することができる。衛星放送システム及びケーブル放送システムが利用できるようになったので、ユーザは、様々な変調技術を採用した信号源（ソース）からの番組を録画することを望むであろう。したがって、ディジタルストレージ装置は、例えば衛星放送システムのような特定の放送システムの利用に限られてしまうのを防ぐために、ある特定の種類の復調器を具備しないようにすることが提案されている。
【００２５】
すなわち、ディジタルストレージ装置である、例えばディジタルビデオテープレコーダ（以下、ＤＶＴＲという。）７３は、図６に示すように、ディジタルホームバス７５を介して直接ディジタル的にディジタルテレビジョン受像機７１に接続される。
【００２６】
ＤＶＴＲ７３は、単に後で見るために番組を録画するためのものである。したがって、視聴者が他の番組を見ないときに、所望の番組のディジタル映像信号がディジタルテレビジョン受像機７１の復調器で復調されて、ＤＶＴＲ７３にディジタル的に供給される。一方、ＶＴＲの通常の用途は、ユーザが番組を見ながら、他の番組を録画するものである。
【００２７】
換言すると、ディジタルテレビジョン受像機では、１つのチャンネルを表示するとともに、他のチャンネルを録画することができないという問題がある。この問題を解決するために、ディジタルテレビジョン受信機に２つのチューナと２つの復調器を設け、記録用の番組のトランスポートストリームと、表示用の番組のトランスポートストリームとを出力することが考えられるが、ディジタルテレビジョン受像機に２つの復調器を備えることは、コストがかかってしまう。
【００２８】
このように、ディジタルテレビジョン受信機は、ディジタルテレビジョン放送チャンネルを選局し、受信されたシンボルをビットストリームに復調する。ビットストリームは、エラー訂正及び伸長され、伝送されてきた画像が再生されて表示される。ディジタルテレビジョン受信機は、従来のアナログテレビジョン受信機に比べ、構成がより複雑で、高価である。このことは、受信されたディジタル信号を復調、デコード及び伸長してテレビジョン画像フレームを再生するための半導体素子が複雑であることが主な原因である。
【００２９】
ディジタルテレビジョン受像機は、コストがかかるという問題がある一方で、機能が高く、また双方向型（会話型）であるという利点がある。なお、アナログテレビジョン受信機の機能も増えたことによって、ディジタルテレビジョン受信機のコストが相対的に高くなり、ディジタルテレビジョン受信機の普及の妨げとなっている。
【００３０】
ユーザにとって、ディジタルテレビジョン受信機が、従来のアナログテレビジョン受信機と少なくとも同等の機能及び特徴を有することが望まれる。特に、例えば少なくとも表示部と記録部等の多くの異なる部分からなる統合型ディジタルテレビジョン受像機では、同様のことが望まれる。
【００３１】
ディジタルテレビジョン受信機の導入の初期の段階では、ディジタルテレビジョン受信機は、アナログテレビジョン受信機の機能も備えなければならず、独立した複数の受信機を有する。特に、ピクチャインピクチャ（picture-in-picture）機能を実現したり、１つのテレビジョン番組を表示しながら別のテレビジョン番組を記録（録画）できるようにするために、ディジタルテレビジョン受像機は、独立した２つのディジタル受信機が必要となる。
【００３２】
上述したように、ディジタルテレビジョン受像機において、復調処理が複雑になると、ディジタルテレビジョン受信機は高価なものになる。ディジタルテレビジョン受像機に、２つ以上の受信機を設けると、ディジタルテレビジョン受像機全体のコストも著しく増大する。
【００３３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、例えばピクチャインピクチャ機能、所謂裏番組録画機能を１個の復調器で実現することにより、安価なディジタル受信機、ディジタルテレビジョン受信機及びテレビジョン受像機を提供することである。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るディジタル受信機は、互いに異なる周波数の搬送波で伝送されてくる複数のディジタル信号を受信して、復調するディジタル受信機において、各周波数の搬送波のディジタル信号を、それぞれベースバンド信号にダウンコンバートした後、各ベースバンド信号をディジタル化して、ディジタルベースバンド信号を出力する複数のチューナと、複数のチューナに対応し、この複数のチューナからディジタルベースバンド信号がそれぞれ供給され、受信シンボルの少なくとも１つを記憶する複数のバッファと、複数のバッファからディジタルベースバンド信号がそれぞれ供給され、各ディジタルベースバンド信号を時分割的に復調する復調器とを備える。そして、複数のバッファは、デュアルポートファーストインファーストアウトメモリからなり、復調器は、複数のバッファから各ディジタルベースバンド信号を、書込の際のレートの少なくとも２倍のレートで読み出して、少なくとも２つの信号を時分割的に復調できるような出力クロックを、複数のバッファに供給する。
【００３５】
このように、本発明では、２以上のチューナに対して、高価で複雑な復調器と１つとすることができる。すなわち、ディジタルテレビジョン受像機は、１つの復調器のみで、親画面画像用のチャンネルと、ピクチャインピクチャ用のチャンネルを選局できる。また、ディジタルテレビジョン受像機は、番組を録画するために、別のチャンネルを選局することができる。
【００３６】
チューナを互いに独立して選局できるようにすることによって、ユーザは、２つ以上のチャンネルを独立して選局することができる。
【００３７】
複数のチューナは、それぞれ、ダウンコンバートされた信号を増幅及びフィルタリングする機能を備え、復調器は、複数のチューナにそれぞれ対応して自動利得制御及び自動周波数制御を行う。この場合、各チューナは、チューナが受信する特定の信号の特性に関係なく、復調器に適した出力信号を出力する。各チューナの利得制御、フィルタリング制御及び周波数制御は、復調器に対する出力が同じレベルとなるように、独立して行われる。
【００３８】
復調器は、複数の入力端子を有するマルチプレクサを備え、各入力端子にそれぞれ供給されるディジタルベースバンド信号を選択的に復調する。この場合、復調器は、チューナからの信号を時分割的に復調する。復調器自身は、２つの入力端子を有し、多重化機能を有する。一方、マルチプレクサを、復調器の外部に設けるようにしてもよい。この場合、復調器は、２つのチューナからの時分割多重化された１つの信号が供給される。
【００３９】
各バッファは、複数のチューナの各出力に設けられており、受信シンボルの少なくとも１つを記憶する。この場合、チューナからの出力信号は、標準的なレートで各バッファに書き込まれ、時分割多重化のために、より高いレートで読み出される。
【００４０】
復調処理のクロックレートは、受信シンボルのクロックレートには依存せず、復調器は、受信シンボルを通常の２倍以上のレートで復調するようなクロック周波数で動作する。
【００４１】
また、復調器は、２つ以上の信号源（ソース）から独立して受信シンボルを処理し、他の信号源からの受信シンボルを処理している間に、特定の信号源からの受信シンボルの処理状態を保存する。
【００４２】
バッファは、例えばデュアルポートファーストインファーストアウトメモリからなり、復調器は、バッファから各ディジタルベースバンド信号を、書込の際のレートの少なくとも２倍のレートで読み出して、少なくとも２つの信号を時分割的に復調できるような出力クロックを、バッファに供給する。
【００４３】
本発明に係るディジタルテレビジョン受信機は、上述したディジタル受信機を備え、ケーブル放送、衛星放送、地上波放送の少なくとも１つを介して信号を受信するとともに、復調する。
【００４４】
本発明に係るディジタルテレビジョン受像機は、上述したディジタルテレビジョン受信機と、表示器とを備え、復調信号の少なくとも１つから生成される画像を表示する。
【００４５】
本発明に係るディジタルテレビジョン受像機は、少なくとも１つの復調信号のうちの１つから親画面画像を、少なくとも１つの復調信号の他の１つから子画面画像を画面上に表示する。また、本発明に係るディジタルテレビジョン受像機は、少なくとも１つの復調信号を選択的に記録するデータレコーダを備える。これらの場合、２つのテレビジョン画像は、同時に表示される。また、１つ以上のテレビジョン画像を表示器に表示しながら、他のテレビジョン画像を記録することができる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るディジタル受信機、ディジタルテレビジョン受信機及びテレビジョ ン受像機について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４７】
図１は、本発明を適用したディジタルテレビジョン受像機の具体的な構成を示すブロック図である。
【００４８】
本発明を適用したディジタルテレビジョン受像機は、図１に示すように、互いに異なる周波数の搬送波で伝送されてくるＲＦ信号から所望のチャンネルを選局して、ベースバンド信号をそれぞれ出力する複数の、例えば２つのチューナ１０と、各チューナ１０からのベースバンド信号を時分割的に復調して、例えばＭＰＥＧ−２のトランスポートストリームを出力する１つの復調器２０と、エラー訂正等を行うデコーダ３４と、元のビデオデータを再生する伸長器３５と、伸長器３５からのビデオデータに基づいた画像を表示する表示器３６とを備える。
【００４９】
このディジタルテレビジョン受信機は、例えば、ケーブル放送、衛星通信放送等のディジタルテレビジョン放送を受信して、その番組を表示するようになっている。ディジタルテレビジョン受像機を構成するテレビジョン受信機は、２つのチューナ１０（チューナ＃１，＃２）を備え、各チューナ１０は、互いに異なる周波数の搬送波で伝送されてくるＲＦチャンネルを、ダウンコンバート、増幅及びフィルタリングにより、それぞれ独立して選局する。また、各チューナ１０は、得られるベースバンド信号をサンプリングし、ディジタルベースバンド信号を、対応するサンプルバッファ３１にそれぞれ供給する。
【００５０】
各サンプルバッファ３１は、受信シンボルの少なくとも１つを記憶するために必要な容量を有し、チューナ１０から供給されるディジタルベースバンド信号、すなわち受信シンボルをそれぞれ一時的に記憶し、記憶した受信シンボルを復調器２０の独立した入力端子にそれぞれ供給する。
【００５１】
復調器２０は、２つのサンプルバッファ３１から供給される受信シンボルを、ディジタル信号処理機能によって時分割的に復調して、ビットストリームを再生し、デコーダ３４に供給する。デコーダ３４は、前方エラー訂正技術を用いて、ビットストリームのエラーを訂正し、エラーフリービットストリームを伸長器３５に供給する。伸長器３５は、エラーフリービットストリームから元のビデオ信号を再生して、表示器３６に供給する。
【００５２】
また、復調器２０は、互いに独立した自動利得制御信号（automatic gain control signal；以下、ＡＧＣ信号という）、自動周波数制御信号（automatic frequency control signal；以下、ＡＦＣ信号という。）を、ＡＧＣ状態バッファ３２、ＡＦＣ状態バッファ３３を介して、２つのチューナ１０にそれぞれ供給し、各チューナ１０の利得と発振周波数を制御する。
【００５３】
復調器２０から出力されるトランスポートストリームは、２つのチューナ１０によってそれぞれ選局された各ＲＦチャンネルのトランスポートストリームを含んでいる。
【００５４】
なお、復調器２０から２つのトランスポートストリームを別々に出力するようにしてもよい。この場合、復調器２０の回路構成は簡単になるが、トランスポートストリームを出力するための端子数が増えるというという問題もある。例えば、トランスポートストリームを、クロック信号に同期させてバイト単位でパラレル出力するときは、１つのトランスポートストリーム当たり１０本の出力端子が必要であり、２つのトランスポートストリームを別々に出力すると、その倍の数の出力端子が必要となる。一方、図３に示すように、２つのトランスポートストリームを時分割多重し、同じ出力端子から出力することにより、出力端子数を半分にすることができる。この場合、復調器２０は、図３に示すように、どちらのトランスポートストリームを出力しているかを示すトランスポートストリーム切換信号も出力する。
【００５５】
このように、このディジタルテレビジョン受像機では、１つの復調器２０から、２チャンネルのトランスポートストリームを同時に出力するので、１方のトランスポートストリームに基づいた画像を親画面画像として表示し、他方のトランスポートストリームに基づいた画像を小画面画像として表示することができる。また、１方のトランスポートストリームに基づいた画像を表示器３６に表示するとともに、例えば、外部ディジタルＶＴＲに他方のトランスポートストリームに基づいた画像を記録することができる。なお、このディジタルＶＴＲ等のデータレコーダを、ディジタルテレビジョン受像機の内部に設けるようにしてもよい。
【００５６】
ところで、各チューナ１０からの出力は、ベースバンドデータであり、使用されている変調方式における通常のサンプリングレート（周波数）でサンプリングされている。サンプリングレートを、例えばｆＳＡＭＰＬＥＨｚとすると、サンプリングされたベースバンドデータは、ｆＳＡＭＰＬＥＨｚのサンプリングレートで順次各サンプルバッファ３１に供給され、一時的に記憶される。
【００５７】
サンプルバッファ３１は、例えばデュアルポートファーストインファーストアウトメモリ（以下、ＦＩＦＯという。）からなり、サンプルデータは、復調器３２からのクロック（以下、ＣＬＫという。）信号によって、チューナ１０から書き込まれた順序で読み出され、復調器２０に供給される。すなわち、デュアルポートＦＩＦＯの特徴によって、復調器２０は、チューナ１０の動作に関係なくサンプルデータを読み出すことができる。
【００５８】
ここで、チューナ１０と復調器２０のより詳細について説明する。図２は、チューナ１０及び復調器２０の具体的な構成を示すブロック図である。なお、２つのチューナ１０（チューナ＃１，＃２）は、同じ構成であるので、いずれか一方について説明する。
【００５９】
チューナ１０は、図２に示すように、ＲＦ信号を局部発振器１２の出力と混合する混合器１１と、混合器１１からのＩＦ信号を増幅するＩＦ増幅／フィルタ１３と、ＩＦ増幅／フィルタ１３からのＩＦ信号を局部発振器１５の出力と混合する混合器１４と、混合器１４からのベースバンド信号を増幅するベースバンド増幅／フィルタ１６と、ベースバンド増幅／フィルタ１６からのベースバンド信号をサンプリングするＡ／Ｄ変換器１７とを備える。
【００６０】
混合器１１は、例えばアンテナで受信されたＲＦ信号を、局部発振器１２の出力と混合することによって、ダウンコンバートし、得られるＩＦ信号をＩＦ増幅／フィルタ１３に供給する。ＩＦ増幅／フィルタ１３は、ＩＦ信号を増幅するとともに、高周波成分を除去して、混合器１４に供給する。混合器１４は、ＩＦ信号を、局部発振器１５の出力と混合することによって、ダウンコンバートし、得られるベースバンド信号をベースバンド増幅／フィルタ１６に供給する。ベースバンド増幅／フィルタ１６は、ベースバンド信号を増幅するとともに、高周波成分を除去して、Ａ／Ｄ変換器１７に供給する。Ａ／Ｄ変換器１７は、ベースバンド信号をサンプリングして、サンプルバッファ３１を介して復調器２０に供給する。
【００６１】
復調器２０は、図２に示すように、２つのサンプルバッファ３１から読み出されたシンボルを時分割多重するマルチプレクサ２１と、マルチプレクサ２１からのシンボルをデータに変換するシンボルデマッピング回路２２と、シンボルデマッピング回路２２からのデータをデインタリーブするインナデインタリーブ回路２３と、インナデインタリーブ回路２３からのデータを、内符号によってエラー訂正するインナエラー訂正回路２４と、インナエラー訂正回路２４からのデータをデインタリーブするアウタデインタリーブ回路２５と、アウタデインタリーブ回路２５からのデータを、外符号によってエラー訂正するアウタエラー訂正回路２６と、変調時におけるエネルギ拡散を除去するエネルギ拡散除去回路２７と、マルチプレクサ２１を制御する制御回路２８と備える。
【００６２】
マルチプレクサ２１は、制御回路２８の制御の下に、２つのサンプルバッファ３１から交互に読み出されるシンボルを時分割多重して、シンボルデマッピング回路２２に供給する。シンボルデマッピング回路２２は、変調の際のマッピングとは逆の処理により、マルチプレクサ２１から供給されるシンボルを、データに変換して、インナデインタリーブ回路２３に供給する。マルチプレクサ２１からのデータは、変調の際に二重のインタリーブと内符号及び外符号によるエラー訂正符号が付加されているので、インナデインタリーブ回路２３及びアウタデインタリーブ回路２５は、変調の際のインタリーブとは逆の処理により、シンボルデマッピング回路２２からのデータをデインタリーブし、インナエラー訂正回路２４及びアウタデインタリーブ回路２５は、それぞれ内符号、外符号によりデータをエラー訂正して、エネルギ拡散除去回路２７に供給する。エネルギ拡散除去回路２７は、例えば変調の際にスペクトル拡散符号によってスペクトル（エネルギ）が拡散されているデータを逆拡散処理し、すなわちエネルギ拡散を除去して、時分割多重化されている例えばＭＰＥＧ−２のトランスポートストリームを、図１のデコーダ３４に供給する。なお、例えば、マルチプレクサ２１は、復調器２０の外部に設けるようにしてもよい。
【００６３】
以上のように動作する復調器２０は、ディジタル回路のみで構成することができる。復調器２０をディジタル回路のみで構成することによって、復調器２０は、システムクロックのみに依存したレート（速さ）でデータを処理することができる。すなわち、復調器２０は、チューナ１０で受信される信号レートの２倍のレート、例えば２×ｆＳＡＭＰＬＥレートで、サンプルバッファ３１からシンボルを読み出して、処理することができる。また、復調器２０は、クロック信号に同期して、例えば用いられる出力クロック信号の速度に応じた速度で、トランスポートストリームデータを出力することができる。
【００６４】
したがって、復調器２０は、１つのチャンネルからのシンボルを、そのシンボルの受信レートの２倍の速さで処理し、空いた時間に他のチャンネルからのシンボルを処理することができる。また、復調器２０は、２×ｆＳＡＭＰＬＥのサンプルレートと同じレートで、トランスポートストリームを出力することができる。
【００６５】
また、復調器２０は、各チャンネルの復調処理の状態を、他のチャンネルに切り換える前に、保存しなければならない。例えば、復調器２０は、各チャンネルのＡＦＣ信号の値とＡＧＣ信号の値を、復調処理に必要とされる他のパラメータを回復するのと同様に、ＡＧＣ状態バッファ３２とＡＦＣ状態バッファに記憶する。すなわち、ＡＧＣ信号及びＡＦＣ信号は、各チャンネル毎に独立して駆動されるので、１つのチャンネルのＡＧＣ制御ループ及びＡＦＣ制御ループは、他のチャンネルからのデータが復調処理されている間も、正常に動作し続けることができる。ＡＧＣ制御ループ及びＡＦＣ制御ループは、サンプルバッファ３１を用いることによって生じる遅延時間を考慮する必要があるが、例えば、ＡＦＣ制御ループ及びＡＦＣ制御ループにディジタル予測フィルタを挿入することによって、その問題も解決することができる。
【００６６】
ＡＧＣ状態バッファ３２とＡＦＣ状態バッファ３３は、上述したようにＡＧＣ信号の値とＡＦＣ信号の値をそれぞれ記憶するものであるが、図２に示すように、制御回路２８によって、マルチプレクサ２１と復調器２０の他の回路の処理に同期するように制御されている。
【００６７】
チューナ１０は、復調器２０と同じクロックレートで動作する必要はないが、復調器２０は、同期クロック信号、例えばサンプルバッファ３１に供給するクロック信号の半分のレートの同期クロック信号をチューナ１０に供給する。
【００６８】
サンプルバッファ３１は、他のチャンネルからのデータが処理されている間に、１つのチャンネルからのデータを記憶できる容量を有する。サンプルバッファ３１を用いることによって、２つのチャンネルのシンボルレートが異なり、又は同期していなくても、復調器２０は復調処理を行うことができる。サンプルバッファ３１の容量は、例えば最大２つのシンボルを記憶することができる大きさである。具体的には、地上波放送用システムでは、シンボル長は約１．２ｍｓであり、１８ＭＨｚで８ビットにディジタル化されているので、サンプルバッファ３１の容量は、以下の式で算出される。
【００６９】
１．２×１０−３×１８×１０６＝４３２００バイト
なお、より多くのシンボルを記憶する必要があるとき、すなわち解像度をより高めるためにサンプリングレートを高くするときは、サンプルバッファの記憶容量は、それに応じてより大きくされる。
【００７０】
また、上述の実施の形態では、復調器２０は、各チャンネルのシンボルを１度に１つ処理するものとして説明したが、２つ以上のシンボルからなるより長いシーケンスで復調処理を行う必要があるときは、サンプルバッファの容量は、必要なシンボルのシーケンスを記憶するために、より大きくされる。
【００７１】
以上の説明でも明らかなように、本発明を適用したディジタルテレビジョン受像機では、１個の復調器であっても、２つのトランスポートストリームを同時に出力することができるので、ピクチャインピクチャ（picture-in-picture）機能を実現することができるとともに、１つのチャンネルの番組を見ながら、他のチャンネルの番組を録画、すなわち所謂裏番組録画をすることができる。
【００７２】
【発明の効果】
本発明では、複数のチューナは、各周波数の搬送波のディジタル信号を、それぞれベースバンド信号にダウンコンバートした後、各ベースバンド信号をディジタル化して、ディジタルベースバンド信号を出力する。１つの復調器は、複数のチューナからディジタルベースバンド信号がそれぞれ供給され、各ディジタルベースバンド信号を時分割的に復調する。これにより、例えば、ピクチャインピクチャ機能、所謂裏番組録画機能等を１個の復調器で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を適用したディジタルテレビジョン受像機の具体的な構成を示すブロック図である。
【図２】 上記ディジタルテレビジョン受像機のチューナ及び復調器の具体的な構成を示すブロック図である。
【図３】 上記復調器から出力されるトランスポートストリームのタイムチャートである。
【図４】 従来のディジタルテレビジョン受像機の構成を示すブロック図である。
【図５】 従来のディジタルテレビジョン受像機のチューナ及び復調器の構成を示すブロック図である。
【図６】 従来のディジタルテレビジョン受像機とＤＶＴＲの接続を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ チューナ、２０ 復調器、３１ サンプルバッファ、３２ ＡＧＣ状態バッファ、３３ ＡＦＣ状態バッファ、３４ デコーダ、３５ 伸長器、３６ 表示器
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル受信機、ディジタルテレビジョン受信機及びテレビジョン受像機に関し、特に、様々な搬送波を用いて伝送されてくるディジタル信号を受信して、復調するディジタル受信機等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタルビデオ放送機構（Digital Video Broadcasting Organization）は、ディジタルテレビジョン（ＴＶ）チャンネルの符号化、変調及び送信に関する一連の規格を定めてきた。ディジタルテレビジョンチャンネルの利点としては、干渉及び雑音に強いという以外に、従来のアナログテレビジョンチャンネルに比べて、帯域幅が広く、電力効率が高いことが挙げられる。ディジタルビデオ放送（Digital Video Broadcasting；以下、ＤＶＢという。）規格は、ヨーロッパ及び世界各国の市場で採用され始めている。
【０００３】
ＤＶＢ規格は、ETS300 429として規定されたＤＶＢ−Ｃ規格、すなわちケーブルシステム用のフレーム構成、チャンネルコーディング、復調等を規定したテレビジョン音声及びデータサービスのためのディジタル放送システムの規格と、ETS300 421として規定されたＤＶＢ−Ｓ規格、すなわち１１／１２ＧＨｚ帯の衛星サービス用のフレーム構成、チャンネルコーディング、復調等を規定したテレビジョン音声及びデータサービスのためのディジタル放送システムの規格と、ETS300 744として規定されたＤＶＢ−Ｔ規格、すなわちディジタル地上波テレビジョン用のフレーム構成、チャンネルコーディング、復調等を規定したテレビジョン音声及びデータサービスのためのディジタル放送システムの規格とからなる。
【０００４】
ＤＶＢ規格は、用いられる様々なソースコーディング方法及び伝送方法を規定している。これらの放送システムでは、先ず、ＭＰＥＧ（Motion Picture Expert Group）−２のアルゴリズム、すなわちISO/IEC 13818-2として規定された動画及びそれに関連した音声の一般的な符号化：ビデオ（Generic Coding of Moving Picture and Associated Audio: video）のアルゴリズムを用いて、ディジタルビデオ信号を圧縮する。これにより、同じ帯域幅を用いて、より多くのチャンネルを伝送することができる。そして、圧縮されたビデオストリームは、前方エラー訂正技術（forward error correction techniques）を用いて符号化される。これにより、放送システムは、ビットストリームにビットエラーを発生させる雑音及び干渉に対して強くなる。そして、エラー訂正符号が付加されたストリームは、他の圧縮されたビデオ及びオーディオストリームと多重化され、ISO/IEC 13818-1として規定された動画及びそれに関連した音声の一般的な符号化：システム（Generic Coding of Moving Picture and Associated Audio: system）におけるＭＰＥＧ−２トランスポートストリームとされる。そして、このトランスポートストリームは、放送チャンネルを介して伝送される連続した変調シンボルに変換される。
【０００５】
ビットストリームのシンボルへのマッピング方法は、用いられる変調方式に依存する。現在、それぞれの放送システムでは、互いに異なる変調方式が用いられている。例えば、ケーブル放送システムでは、直交振幅変調（Quadrature Amplitude Modulation；以下、ＱＡＭという。）が用いられ、ケーブル放送システムでは、４相位相偏移変調（Quadrature Phase Shift Keying；以下、ＱＰＳＫという。）が用いられ、地上波放送システムでは、符号直交周波数分割変調（Coded Orthogonal Frequency Division Modulation；以下、ＣＯＦＤＭという。）が用いられている。
【０００６】
ここで、ディジタルテレビジョン受像機について、説明する。図４は、ディジタルテレビジョン受像機の基本的な構造を示すブロック図である。ディジタルテレビジョン受像機は、図４に示すように、ＲＦ信号から所望のチャンネルを選局して、ベースバンド信号を出力するチューナ４０と、チューナ４０からのベースバンド信号を復調して、ＭＰＥＧ−２のトランスポートストリームを出力する復調器５０と、エラー訂正等を行うデコーダ６１と、元のビデオデータを再生する伸長器６２と、伸長器６２からのビデオデータに基づいた画像を表示する表示器６３とを備える。
【０００７】
ディジタルテレビジョン受像機のチューナ４０は、アナログテレビジョン受信機のチューナに類似している。チューナ４０は、入力ＲＦ信号を、局部発振器の出力と混合して、中間周波数信号（以下、ＩＦ信号という。）にダウンコンバートした後、増幅及びフィルタリングを施す。ディジタル受信機のチューナ４０が、アナログ受信機のチューナと異なる点は、性能が優れていることと、最終段にアナログ／ディジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器という。）を備えていることである。チューナ４０から出力されるディジタルサンプルは、復調器５０に供給されて、復調され、得られるディジタルビットストリームが、デコーダ６１に供給される。
【０００８】
ディジタルテレビジョン受像機の復調器５０及びデコーダ６１も、アナログテレビジョン受像機の復調器及びデコーダとは著しく異なる。復調器５０は、ディジタル信号処理機能によって、受信シンボルからビットストリームを再生してデコーダ６１に供給する。デコーダ６１は、前方エラー訂正技術を用いて、ビットストリームのエラーを訂正し、エラーフリービットストリームを伸長器６２に供給する。伸長器６２は、エラーフリービットストリームから元のビデオ信号を再生して、表示器６３に供給する。上述したディジタル信号処理機能のかなりの部分は、例えばＤＶＢ−Ｔ方式において復調機能の一部として要求される８１９２点高速フーリエ変換機能は、シリコンチップ上に集積化することができる。集積回路が複雑になればなるほど、ディジタルテレビジョン受像機の受信機のコストが高くなる。
【０００９】
図５は、チューナ２及び復調器４の具体的な構成を示すブロック図である。
【００１０】
チューナ４０は、図５に示すように、ＲＦ信号を局部発振器４２の出力と混合する混合器４１と、混合器４１からのＩＦ信号を増幅するＩＦ増幅／フィルタ４３と、ＩＦ増幅／フィルタ４３からのＩＦ信号を局部発振器４５の出力と混合する混合器４４と、混合器４４からのベースバンド信号を増幅するベースバンド増幅／フィルタ４６と、ベースバンド増幅／フィルタ４６からのベースバンド信号をサンプリングするＡ／Ｄ変換器４７とを備える。
【００１１】
混合器４１は、例えばアンテナで受信されたＲＦ信号を、局部発振器４２の出力と混合することによって、ダウンコンバートし、得られるＩＦ信号をＩＦ増幅／フィルタ４３に供給する。ＩＦ増幅／フィルタ４３は、ＩＦ信号を増幅するとともに、高周波成分を除去して、混合器４４に供給する。混合器４４は、ＩＦ信号を、局部発振器４５の出力と混合することによって、ダウンコンバートし、得られるベースバンド信号をベースバンド増幅／フィルタ４６に供給する。ベースバンド増幅／フィルタ４６は、ベースバンド信号を増幅するとともに、高周波成分を除去して、Ａ／Ｄ変換器４７に供給する。Ａ／Ｄ変換器４７は、ベースバンド信号をサンプリングして、復調器５０に供給する。
【００１２】
復調器５０は、図５に示すように、チューナ４０からのシンボルをデータに変換するシンボルデマッピング回路５１と、シンボルデマッピング回路５１からのデータをデインタリーブするインナデインタリーブ回路５２と、インナデインタリーブ回路５２からのデータを、内符号によってエラー訂正するインナエラー訂正回路５３と、インナエラー訂正回路５３からのデータをデインタリーブするアウタデインタリーブ回路５４と、アウタデインタリーブ回路５４からのデータを、外符号によってエラー訂正するアウタエラー訂正回路５５と、変調時におけるエネルギ拡散を除去するエネルギ拡散除去回路５６とを備える。
【００１３】
シンボルデマッピング回路５１は、変調の際のマッピングとは逆の処理により、チューナ４０のＡ／Ｄ変換器４７から供給されるシンボルを、データに変換して、インナデインタリーブ回路５２に供給する。Ａ／Ｄ変換器４７からのデータは、変調の際に二重のインタリーブと内符号及び外符号によるエラー訂正符号が付加されているので、インナデインタリーブ回路５２及びアウタデインタリーブ回路５４は、変調の際のインタリーブとは逆の処理により、シンボルデマッピング回路５１からのデータをデインタリーブし、インナエラー訂正回路５３及びアウタデインタリーブ回路５４は、それぞれ内符号、外符号によりデータをエラー訂正して、エネルギ拡散除去回路５６に供給する。エネルギ拡散除去回路５６は、例えば変調の際にスペクトル拡散符号によってスペクトル（エネルギ）が拡散されているデータを逆拡散処理し、すなわちエネルギ拡散を除去して、時分割多重化されている例えばＭＰＥＧ−２のトランスポートストリームをデコーダ６１に供給する。
【００１４】
復調器５０は、ディジタルテレビジョン受像機における主要な回路であり、その回路構成は、衛星放送、ケーブル放送、地上波放送によって異なる。
【００１５】
チューナ４０と復調器５０間では、主要な信号として、３つの信号、すなわちクロック（以下、ＣＬＫという。）信号、自動周波数制御信号（automatic frequency control signal；以下、ＡＦＣ信号という。）、自動利得制御信号（automatic gain control signal；以下、ＡＧＣ信号という）が送受される。
【００１６】
ＣＬＫ信号は、クロックの同期を取るための信号であり、ダウンコンバートされた信号のサンプリングを、復調器５０に正確に同期させるものである。
【００１７】
ＡＦＣ信号は、受信機の種類によっては、必要ではないときもある。ＡＦＣ信号は、復調器５０によって生成され、ダウンコンバート用の局部発振器４２，４５の発振周波数を制御するためのものである。すなわち、ＡＦＣ信号は、閉ループ制御におけるフィードバック信号であり、局部発振器４２，４５の発振周波数を制御するために用いられる。伝送されてきたＲＦ信号の周波数に対して、受信機の局部発振器４２，４３に周波数オフセットエラーがあるときは、局部発振器４２，４５の発振周波数が調整される。
【００１８】
ＡＧＣ信号は、チューナ４０のＩＦ増幅／フィルタ４３、ベースバンド増幅／フィルタ４６の利得を制御するためのものである。すなわち、ＡＧＣ信号によって、ＲＦ信号の入力レベルがどんな大きさであっても、Ａ／Ｄ変換器４７に入力される信号を、Ａ／Ｄ変換器４７の全入力レンジ（full input range）内とすることができる。受信されるＲＦ信号は、環境、送信電力及び送信機からの距離によって変化する。Ａ／Ｄ変換器４７に入力される信号のレベルが低すぎるときは、ディジタル化処理によって発生する量子雑音が、過大になり、信号のレベルが高すぎるときは、Ａ／Ｄ変換器４７がオーバーロードする。ＡＧＣ信号は、閉ループ制御におけるフィードバック信号であり、受信機を広範囲の入力信号レベルに対して動作させることができる。
【００１９】
上述したように、従来のアナログテレビジョン受信機は、ピクチャインピクチャを有する。
【００２０】
この機能によって、ユーザは、親画面画像（main picture）に他の画像を挿入して表示させることができる。挿入される画像は、親画面画像の１／８〜１／２の大きさであり、例えば、他の受信チャンネルの、又はビデオテープレコーダ（以下、ＶＴＲという。）で再生され、補助入力端子（ＳＣＡＲＴ）を介して入力される映像信号の画像である。ユーザは、他のチャンネルをモニタしながら、１つの番組を見ることができる。ユーザは、上述したように、アナログテレビジョン受像機で利用できるピクチャインピクチャ機能が、当然、ディジタルテレビジョン受像機でも利用できることを望むであろう。
【００２１】
ディジタルテレビジョン受像機でピクチャインピクチャ機能を実現するためには、２つのチューナ４０と２つの復調器５０を設け、２つのトランスポートストリームを別々に出力するようにすればよい。各トランスポートストリームは、それぞれ特定の搬送波によって伝送されてくるプログラムストリームの全てを含んでいる。そして、必要なプログラムストリームは、各トランスポートストリームから分離され、デコーダに供給される。したがって、ピクチャインピクチャデコーディングには、２つのＭＰＥＧ−２デコーダチップセットが必要とされる。
【００２２】
同じトランスポートストリームから抽出して、２つの番組を表示する場合には、復調チップセットは２つ必要ではない。しかしながら、復調チップセットを１つとすると、トランスポートストリームについて余り知識のないユーザにとっては、余りにも制約が多く、また複雑であると考えられる。したがって、復調チップセットは２つ必要となる。上述したように、このようなチップセットは、ピクチャインピクチャ機能の代償としては、余りにもコストがかかりすぎる。したがって、ピクチャインピクチャ機能は、ディジタルテレビジョン受信機では採用されないかもしれない。
【００２３】
テレビジョンの視聴者によって現在利用されている他の機能としては、ある番組を見ながら、他の番組を録画することができるという機能がある。この機能は、テレビジョン受像機とＶＴＲがそれぞれ独立したチューナを有するということを利用したものであり、それぞれのチューナで、必要とされる番組を選局したものである。したがって、ユーザは、ディジタルテレビジョン受像機においても同様の機能を望むであろう。
【００２４】
ディジタルストレージ装置（digital storage peripheral）は、ディジタルテレビジョン受信機からのディジタル信号を記録することができる。衛星放送システム及びケーブル放送システムが利用できるようになったので、ユーザは、様々な変調技術を採用した信号源（ソース）からの番組を録画することを望むであろう。したがって、ディジタルストレージ装置は、例えば衛星放送システムのような特定の放送システムの利用に限られてしまうのを防ぐために、ある特定の種類の復調器を具備しないようにすることが提案されている。
【００２５】
すなわち、ディジタルストレージ装置である、例えばディジタルビデオテープレコーダ（以下、ＤＶＴＲという。）７３は、図６に示すように、ディジタルホームバス７５を介して直接ディジタル的にディジタルテレビジョン受像機７１に接続される。
【００２６】
ＤＶＴＲ７３は、単に後で見るために番組を録画するためのものである。したがって、視聴者が他の番組を見ないときに、所望の番組のディジタル映像信号がディジタルテレビジョン受像機７１の復調器で復調されて、ＤＶＴＲ７３にディジタル的に供給される。一方、ＶＴＲの通常の用途は、ユーザが番組を見ながら、他の番組を録画するものである。
【００２７】
換言すると、ディジタルテレビジョン受像機では、１つのチャンネルを表示するとともに、他のチャンネルを録画することができないという問題がある。この問題を解決するために、ディジタルテレビジョン受信機に２つのチューナと２つの復調器を設け、記録用の番組のトランスポートストリームと、表示用の番組のトランスポートストリームとを出力することが考えられるが、ディジタルテレビジョン受像機に２つの復調器を備えることは、コストがかかってしまう。
【００２８】
このように、ディジタルテレビジョン受信機は、ディジタルテレビジョン放送チャンネルを選局し、受信されたシンボルをビットストリームに復調する。ビットストリームは、エラー訂正及び伸長され、伝送されてきた画像が再生されて表示される。ディジタルテレビジョン受信機は、従来のアナログテレビジョン受信機に比べ、構成がより複雑で、高価である。このことは、受信されたディジタル信号を復調、デコード及び伸長してテレビジョン画像フレームを再生するための半導体素子が複雑であることが主な原因である。
【００２９】
ディジタルテレビジョン受像機は、コストがかかるという問題がある一方で、機能が高く、また双方向型（会話型）であるという利点がある。なお、アナログテレビジョン受信機の機能も増えたことによって、ディジタルテレビジョン受信機のコストが相対的に高くなり、ディジタルテレビジョン受信機の普及の妨げとなっている。
【００３０】
ユーザにとって、ディジタルテレビジョン受信機が、従来のアナログテレビジョン受信機と少なくとも同等の機能及び特徴を有することが望まれる。特に、例えば少なくとも表示部と記録部等の多くの異なる部分からなる統合型ディジタルテレビジョン受像機では、同様のことが望まれる。
【００３１】
ディジタルテレビジョン受信機の導入の初期の段階では、ディジタルテレビジョン受信機は、アナログテレビジョン受信機の機能も備えなければならず、独立した複数の受信機を有する。特に、ピクチャインピクチャ（picture-in-picture）機能を実現したり、１つのテレビジョン番組を表示しながら別のテレビジョン番組を記録（録画）できるようにするために、ディジタルテレビジョン受像機は、独立した２つのディジタル受信機が必要となる。
【００３２】
上述したように、ディジタルテレビジョン受像機において、復調処理が複雑になると、ディジタルテレビジョン受信機は高価なものになる。ディジタルテレビジョン受像機に、２つ以上の受信機を設けると、ディジタルテレビジョン受像機全体のコストも著しく増大する。
【００３３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、例えばピクチャインピクチャ機能、所謂裏番組録画機能を１個の復調器で実現することにより、安価なディジタル受信機、ディジタルテレビジョン受信機及びテレビジョン受像機を提供することである。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るディジタル受信機は、互いに異なる周波数の搬送波で伝送されてくる複数のディジタル信号を受信して、復調するディジタル受信機において、各周波数の搬送波のディジタル信号を、それぞれベースバンド信号にダウンコンバートした後、各ベースバンド信号をディジタル化して、ディジタルベースバンド信号を出力する複数のチューナと、複数のチューナに対応し、この複数のチューナからディジタルベースバンド信号がそれぞれ供給され、受信シンボルの少なくとも１つを記憶する複数のバッファと、複数のバッファからディジタルベースバンド信号がそれぞれ供給され、各ディジタルベースバンド信号を時分割的に復調する復調器とを備える。そして、複数のバッファは、デュアルポートファーストインファーストアウトメモリからなり、復調器は、複数のバッファから各ディジタルベースバンド信号を、書込の際のレートの少なくとも２倍のレートで読み出して、少なくとも２つの信号を時分割的に復調できるような出力クロックを、複数のバッファに供給する。
【００３５】
このように、本発明では、２以上のチューナに対して、高価で複雑な復調器と１つとすることができる。すなわち、ディジタルテレビジョン受像機は、１つの復調器のみで、親画面画像用のチャンネルと、ピクチャインピクチャ用のチャンネルを選局できる。また、ディジタルテレビジョン受像機は、番組を録画するために、別のチャンネルを選局することができる。
【００３６】
チューナを互いに独立して選局できるようにすることによって、ユーザは、２つ以上のチャンネルを独立して選局することができる。
【００３７】
複数のチューナは、それぞれ、ダウンコンバートされた信号を増幅及びフィルタリングする機能を備え、復調器は、複数のチューナにそれぞれ対応して自動利得制御及び自動周波数制御を行う。この場合、各チューナは、チューナが受信する特定の信号の特性に関係なく、復調器に適した出力信号を出力する。各チューナの利得制御、フィルタリング制御及び周波数制御は、復調器に対する出力が同じレベルとなるように、独立して行われる。
【００３８】
復調器は、複数の入力端子を有するマルチプレクサを備え、各入力端子にそれぞれ供給されるディジタルベースバンド信号を選択的に復調する。この場合、復調器は、チューナからの信号を時分割的に復調する。復調器自身は、２つの入力端子を有し、多重化機能を有する。一方、マルチプレクサを、復調器の外部に設けるようにしてもよい。この場合、復調器は、２つのチューナからの時分割多重化された１つの信号が供給される。
【００３９】
各バッファは、複数のチューナの各出力に設けられており、受信シンボルの少なくとも１つを記憶する。この場合、チューナからの出力信号は、標準的なレートで各バッファに書き込まれ、時分割多重化のために、より高いレートで読み出される。
【００４０】
復調処理のクロックレートは、受信シンボルのクロックレートには依存せず、復調器は、受信シンボルを通常の２倍以上のレートで復調するようなクロック周波数で動作する。
【００４１】
また、復調器は、２つ以上の信号源（ソース）から独立して受信シンボルを処理し、他の信号源からの受信シンボルを処理している間に、特定の信号源からの受信シンボルの処理状態を保存する。
【００４２】
バッファは、例えばデュアルポートファーストインファーストアウトメモリからなり、復調器は、バッファから各ディジタルベースバンド信号を、書込の際のレートの少なくとも２倍のレートで読み出して、少なくとも２つの信号を時分割的に復調できるような出力クロックを、バッファに供給する。
【００４３】
本発明に係るディジタルテレビジョン受信機は、上述したディジタル受信機を備え、ケーブル放送、衛星放送、地上波放送の少なくとも１つを介して信号を受信するとともに、復調する。
【００４４】
本発明に係るディジタルテレビジョン受像機は、上述したディジタルテレビジョン受信機と、表示器とを備え、復調信号の少なくとも１つから生成される画像を表示する。
【００４５】
本発明に係るディジタルテレビジョン受像機は、少なくとも１つの復調信号のうちの１つから親画面画像を、少なくとも１つの復調信号の他の１つから子画面画像を画面上に表示する。また、本発明に係るディジタルテレビジョン受像機は、少なくとも１つの復調信号を選択的に記録するデータレコーダを備える。これらの場合、２つのテレビジョン画像は、同時に表示される。また、１つ以上のテレビジョン画像を表示器に表示しながら、他のテレビジョン画像を記録することができる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るディジタル受信機、ディジタルテレビジョン受信機及びテレビジョ ン受像機について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４７】
図１は、本発明を適用したディジタルテレビジョン受像機の具体的な構成を示すブロック図である。
【００４８】
本発明を適用したディジタルテレビジョン受像機は、図１に示すように、互いに異なる周波数の搬送波で伝送されてくるＲＦ信号から所望のチャンネルを選局して、ベースバンド信号をそれぞれ出力する複数の、例えば２つのチューナ１０と、各チューナ１０からのベースバンド信号を時分割的に復調して、例えばＭＰＥＧ−２のトランスポートストリームを出力する１つの復調器２０と、エラー訂正等を行うデコーダ３４と、元のビデオデータを再生する伸長器３５と、伸長器３５からのビデオデータに基づいた画像を表示する表示器３６とを備える。
【００４９】
このディジタルテレビジョン受信機は、例えば、ケーブル放送、衛星通信放送等のディジタルテレビジョン放送を受信して、その番組を表示するようになっている。ディジタルテレビジョン受像機を構成するテレビジョン受信機は、２つのチューナ１０（チューナ＃１，＃２）を備え、各チューナ１０は、互いに異なる周波数の搬送波で伝送されてくるＲＦチャンネルを、ダウンコンバート、増幅及びフィルタリングにより、それぞれ独立して選局する。また、各チューナ１０は、得られるベースバンド信号をサンプリングし、ディジタルベースバンド信号を、対応するサンプルバッファ３１にそれぞれ供給する。
【００５０】
各サンプルバッファ３１は、受信シンボルの少なくとも１つを記憶するために必要な容量を有し、チューナ１０から供給されるディジタルベースバンド信号、すなわち受信シンボルをそれぞれ一時的に記憶し、記憶した受信シンボルを復調器２０の独立した入力端子にそれぞれ供給する。
【００５１】
復調器２０は、２つのサンプルバッファ３１から供給される受信シンボルを、ディジタル信号処理機能によって時分割的に復調して、ビットストリームを再生し、デコーダ３４に供給する。デコーダ３４は、前方エラー訂正技術を用いて、ビットストリームのエラーを訂正し、エラーフリービットストリームを伸長器３５に供給する。伸長器３５は、エラーフリービットストリームから元のビデオ信号を再生して、表示器３６に供給する。
【００５２】
また、復調器２０は、互いに独立した自動利得制御信号（automatic gain control signal；以下、ＡＧＣ信号という）、自動周波数制御信号（automatic frequency control signal；以下、ＡＦＣ信号という。）を、ＡＧＣ状態バッファ３２、ＡＦＣ状態バッファ３３を介して、２つのチューナ１０にそれぞれ供給し、各チューナ１０の利得と発振周波数を制御する。
【００５３】
復調器２０から出力されるトランスポートストリームは、２つのチューナ１０によってそれぞれ選局された各ＲＦチャンネルのトランスポートストリームを含んでいる。
【００５４】
なお、復調器２０から２つのトランスポートストリームを別々に出力するようにしてもよい。この場合、復調器２０の回路構成は簡単になるが、トランスポートストリームを出力するための端子数が増えるというという問題もある。例えば、トランスポートストリームを、クロック信号に同期させてバイト単位でパラレル出力するときは、１つのトランスポートストリーム当たり１０本の出力端子が必要であり、２つのトランスポートストリームを別々に出力すると、その倍の数の出力端子が必要となる。一方、図３に示すように、２つのトランスポートストリームを時分割多重し、同じ出力端子から出力することにより、出力端子数を半分にすることができる。この場合、復調器２０は、図３に示すように、どちらのトランスポートストリームを出力しているかを示すトランスポートストリーム切換信号も出力する。
【００５５】
このように、このディジタルテレビジョン受像機では、１つの復調器２０から、２チャンネルのトランスポートストリームを同時に出力するので、１方のトランスポートストリームに基づいた画像を親画面画像として表示し、他方のトランスポートストリームに基づいた画像を小画面画像として表示することができる。また、１方のトランスポートストリームに基づいた画像を表示器３６に表示するとともに、例えば、外部ディジタルＶＴＲに他方のトランスポートストリームに基づいた画像を記録することができる。なお、このディジタルＶＴＲ等のデータレコーダを、ディジタルテレビジョン受像機の内部に設けるようにしてもよい。
【００５６】
ところで、各チューナ１０からの出力は、ベースバンドデータであり、使用されている変調方式における通常のサンプリングレート（周波数）でサンプリングされている。サンプリングレートを、例えばｆＳＡＭＰＬＥＨｚとすると、サンプリングされたベースバンドデータは、ｆＳＡＭＰＬＥＨｚのサンプリングレートで順次各サンプルバッファ３１に供給され、一時的に記憶される。
【００５７】
サンプルバッファ３１は、例えばデュアルポートファーストインファーストアウトメモリ（以下、ＦＩＦＯという。）からなり、サンプルデータは、復調器３２からのクロック（以下、ＣＬＫという。）信号によって、チューナ１０から書き込まれた順序で読み出され、復調器２０に供給される。すなわち、デュアルポートＦＩＦＯの特徴によって、復調器２０は、チューナ１０の動作に関係なくサンプルデータを読み出すことができる。
【００５８】
ここで、チューナ１０と復調器２０のより詳細について説明する。図２は、チューナ１０及び復調器２０の具体的な構成を示すブロック図である。なお、２つのチューナ１０（チューナ＃１，＃２）は、同じ構成であるので、いずれか一方について説明する。
【００５９】
チューナ１０は、図２に示すように、ＲＦ信号を局部発振器１２の出力と混合する混合器１１と、混合器１１からのＩＦ信号を増幅するＩＦ増幅／フィルタ１３と、ＩＦ増幅／フィルタ１３からのＩＦ信号を局部発振器１５の出力と混合する混合器１４と、混合器１４からのベースバンド信号を増幅するベースバンド増幅／フィルタ１６と、ベースバンド増幅／フィルタ１６からのベースバンド信号をサンプリングするＡ／Ｄ変換器１７とを備える。
【００６０】
混合器１１は、例えばアンテナで受信されたＲＦ信号を、局部発振器１２の出力と混合することによって、ダウンコンバートし、得られるＩＦ信号をＩＦ増幅／フィルタ１３に供給する。ＩＦ増幅／フィルタ１３は、ＩＦ信号を増幅するとともに、高周波成分を除去して、混合器１４に供給する。混合器１４は、ＩＦ信号を、局部発振器１５の出力と混合することによって、ダウンコンバートし、得られるベースバンド信号をベースバンド増幅／フィルタ１６に供給する。ベースバンド増幅／フィルタ１６は、ベースバンド信号を増幅するとともに、高周波成分を除去して、Ａ／Ｄ変換器１７に供給する。Ａ／Ｄ変換器１７は、ベースバンド信号をサンプリングして、サンプルバッファ３１を介して復調器２０に供給する。
【００６１】
復調器２０は、図２に示すように、２つのサンプルバッファ３１から読み出されたシンボルを時分割多重するマルチプレクサ２１と、マルチプレクサ２１からのシンボルをデータに変換するシンボルデマッピング回路２２と、シンボルデマッピング回路２２からのデータをデインタリーブするインナデインタリーブ回路２３と、インナデインタリーブ回路２３からのデータを、内符号によってエラー訂正するインナエラー訂正回路２４と、インナエラー訂正回路２４からのデータをデインタリーブするアウタデインタリーブ回路２５と、アウタデインタリーブ回路２５からのデータを、外符号によってエラー訂正するアウタエラー訂正回路２６と、変調時におけるエネルギ拡散を除去するエネルギ拡散除去回路２７と、マルチプレクサ２１を制御する制御回路２８と備える。
【００６２】
マルチプレクサ２１は、制御回路２８の制御の下に、２つのサンプルバッファ３１から交互に読み出されるシンボルを時分割多重して、シンボルデマッピング回路２２に供給する。シンボルデマッピング回路２２は、変調の際のマッピングとは逆の処理により、マルチプレクサ２１から供給されるシンボルを、データに変換して、インナデインタリーブ回路２３に供給する。マルチプレクサ２１からのデータは、変調の際に二重のインタリーブと内符号及び外符号によるエラー訂正符号が付加されているので、インナデインタリーブ回路２３及びアウタデインタリーブ回路２５は、変調の際のインタリーブとは逆の処理により、シンボルデマッピング回路２２からのデータをデインタリーブし、インナエラー訂正回路２４及びアウタデインタリーブ回路２５は、それぞれ内符号、外符号によりデータをエラー訂正して、エネルギ拡散除去回路２７に供給する。エネルギ拡散除去回路２７は、例えば変調の際にスペクトル拡散符号によってスペクトル（エネルギ）が拡散されているデータを逆拡散処理し、すなわちエネルギ拡散を除去して、時分割多重化されている例えばＭＰＥＧ−２のトランスポートストリームを、図１のデコーダ３４に供給する。なお、例えば、マルチプレクサ２１は、復調器２０の外部に設けるようにしてもよい。
【００６３】
以上のように動作する復調器２０は、ディジタル回路のみで構成することができる。復調器２０をディジタル回路のみで構成することによって、復調器２０は、システムクロックのみに依存したレート（速さ）でデータを処理することができる。すなわち、復調器２０は、チューナ１０で受信される信号レートの２倍のレート、例えば２×ｆＳＡＭＰＬＥレートで、サンプルバッファ３１からシンボルを読み出して、処理することができる。また、復調器２０は、クロック信号に同期して、例えば用いられる出力クロック信号の速度に応じた速度で、トランスポートストリームデータを出力することができる。
【００６４】
したがって、復調器２０は、１つのチャンネルからのシンボルを、そのシンボルの受信レートの２倍の速さで処理し、空いた時間に他のチャンネルからのシンボルを処理することができる。また、復調器２０は、２×ｆＳＡＭＰＬＥのサンプルレートと同じレートで、トランスポートストリームを出力することができる。
【００６５】
また、復調器２０は、各チャンネルの復調処理の状態を、他のチャンネルに切り換える前に、保存しなければならない。例えば、復調器２０は、各チャンネルのＡＦＣ信号の値とＡＧＣ信号の値を、復調処理に必要とされる他のパラメータを回復するのと同様に、ＡＧＣ状態バッファ３２とＡＦＣ状態バッファに記憶する。すなわち、ＡＧＣ信号及びＡＦＣ信号は、各チャンネル毎に独立して駆動されるので、１つのチャンネルのＡＧＣ制御ループ及びＡＦＣ制御ループは、他のチャンネルからのデータが復調処理されている間も、正常に動作し続けることができる。ＡＧＣ制御ループ及びＡＦＣ制御ループは、サンプルバッファ３１を用いることによって生じる遅延時間を考慮する必要があるが、例えば、ＡＦＣ制御ループ及びＡＦＣ制御ループにディジタル予測フィルタを挿入することによって、その問題も解決することができる。
【００６６】
ＡＧＣ状態バッファ３２とＡＦＣ状態バッファ３３は、上述したようにＡＧＣ信号の値とＡＦＣ信号の値をそれぞれ記憶するものであるが、図２に示すように、制御回路２８によって、マルチプレクサ２１と復調器２０の他の回路の処理に同期するように制御されている。
【００６７】
チューナ１０は、復調器２０と同じクロックレートで動作する必要はないが、復調器２０は、同期クロック信号、例えばサンプルバッファ３１に供給するクロック信号の半分のレートの同期クロック信号をチューナ１０に供給する。
【００６８】
サンプルバッファ３１は、他のチャンネルからのデータが処理されている間に、１つのチャンネルからのデータを記憶できる容量を有する。サンプルバッファ３１を用いることによって、２つのチャンネルのシンボルレートが異なり、又は同期していなくても、復調器２０は復調処理を行うことができる。サンプルバッファ３１の容量は、例えば最大２つのシンボルを記憶することができる大きさである。具体的には、地上波放送用システムでは、シンボル長は約１．２ｍｓであり、１８ＭＨｚで８ビットにディジタル化されているので、サンプルバッファ３１の容量は、以下の式で算出される。
【００６９】
１．２×１０−３×１８×１０６＝４３２００バイト
なお、より多くのシンボルを記憶する必要があるとき、すなわち解像度をより高めるためにサンプリングレートを高くするときは、サンプルバッファの記憶容量は、それに応じてより大きくされる。
【００７０】
また、上述の実施の形態では、復調器２０は、各チャンネルのシンボルを１度に１つ処理するものとして説明したが、２つ以上のシンボルからなるより長いシーケンスで復調処理を行う必要があるときは、サンプルバッファの容量は、必要なシンボルのシーケンスを記憶するために、より大きくされる。
【００７１】
以上の説明でも明らかなように、本発明を適用したディジタルテレビジョン受像機では、１個の復調器であっても、２つのトランスポートストリームを同時に出力することができるので、ピクチャインピクチャ（picture-in-picture）機能を実現することができるとともに、１つのチャンネルの番組を見ながら、他のチャンネルの番組を録画、すなわち所謂裏番組録画をすることができる。
【００７２】
【発明の効果】
本発明では、複数のチューナは、各周波数の搬送波のディジタル信号を、それぞれベースバンド信号にダウンコンバートした後、各ベースバンド信号をディジタル化して、ディジタルベースバンド信号を出力する。１つの復調器は、複数のチューナからディジタルベースバンド信号がそれぞれ供給され、各ディジタルベースバンド信号を時分割的に復調する。これにより、例えば、ピクチャインピクチャ機能、所謂裏番組録画機能等を１個の復調器で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を適用したディジタルテレビジョン受像機の具体的な構成を示すブロック図である。
【図２】 上記ディジタルテレビジョン受像機のチューナ及び復調器の具体的な構成を示すブロック図である。
【図３】 上記復調器から出力されるトランスポートストリームのタイムチャートである。
【図４】 従来のディジタルテレビジョン受像機の構成を示すブロック図である。
【図５】 従来のディジタルテレビジョン受像機のチューナ及び復調器の構成を示すブロック図である。
【図６】 従来のディジタルテレビジョン受像機とＤＶＴＲの接続を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ チューナ、２０ 復調器、３１ サンプルバッファ、３２ ＡＧＣ状態バッファ、３３ ＡＦＣ状態バッファ、３４ デコーダ、３５ 伸長器、３６ 表示器
Claims (10)
- 互いに異なる周波数の搬送波で伝送されてくる複数のディジタル信号を受信して、復調するディジタル受信機において、
上記各周波数の搬送波のディジタル信号を、それぞれベースバンド信号にダウンコンバートした後、該各ベースバンド信号をディジタル化して、ディジタルベースバンド信号を出力する複数のチューナと、
上記複数のチューナに対応し、該複数のチューナからディジタルベースバンド信号がそれぞれ供給され、受信シンボルの少なくとも１つを記憶する複数のバッファと、
上記複数のバッファからディジタルベースバンド信号がそれぞれ供給され、各ディジタルベースバンド信号を時分割的に復調する復調器とを備え、
上記複数のバッファは、デュアルポートファーストインファーストアウトメモリからなり、上記復調器は、該複数のバッファから各ディジタルベースバンド信号を、書込の際のレートの少なくとも２倍のレートで読み出して、少なくとも２つの信号を時分割的に復調できるような出力クロックを、該複数のバッファに供給することを特徴とするディジタル受信機。 - 上記複数のチューナは、互いに独立して選局可能なことを特徴とする請求項１に記載のディジタル受信機。
- 上記複数のチューナは、上記ダウンコンバートされたベースバンド信号を増幅するとともに、フィルタリングすることを特徴とする請求項１又は２に記載のディジタル受信機。
- 上記復調器は、上記複数のチューナにそれぞれ対応して、自動利得制御及び自動周波数制御を行うことを特徴とする請求項３に記載のディジタル受信機。
- 上記復調器は、複数の入力端子を有するマルチプレクサを備え、該各入力端子にそれぞれ供給されるディジタルベースバンド信号を選択的に復調することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のディジタル受信機。
- 上記復調器は、時分割多重された復調信号からなるトランスポートストリームを出力することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のディジタル受信機。
- 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のディジタル受信機を備え、
ケーブル放送、衛星放送、地上波放送の少なくとも１つを介して信号を受信して、復調することを特徴とするディジタルテレビジョン受信機。 - 請求項７に記載のディジタルテレビジョン受信機を備え、
少なくとも１つの復調信号から生成される画像を表示することを特徴とするテレビジョン受像機。 - 上記少なくとも１つの復調信号のうちの１つから親画面画像を、該少なくとも１つの復調信号の他の１つから子画面画像を画面上に表示する手段を更に備える請求項８に記載のテレビジョン受像機。
- 上記少なくとも１つの復調信号を選択的に記録するデータレコーダを更に備える請求項８又は９に記載のテレビジョン受像機。
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