JP4289333B2 - 受信装置 - Google Patents

Description

本発明は受信装置に関し、特に、携帯型デジタルテレビジョン放送受信機に適用して好適なものである。

デジタルＣＳ（Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ）放送やＢＳ（Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ）放送、デジタル地上波放送等、テレビジョン放送のデジタル化が進められてきており、アナログのテレビジョン放送からデジタルのテレビジョン放送への移行が進められている。ここで、電池駆動型の携帯型デジタル放送受信機においては、小型・軽量化と共に、電池持続時間が商品の生命線であるから、低消費電力化が極めて重要な課題となる。

一方、特許文献１には、受信セグメント数に応じてフィルタを切り換え、Ａ／Ｄ変換以降の処理を共通化し、回路要素を少なくして低コストを図るとともに、ＦＦＴ等復調処理のクロック周波数を受信セグメントに応じて変化させ（受信セグメント数が少ない場合、周波数を下げる）、低消費電力化を図る方法が開示されている。
特開２００３−１８４９６号公報

しかしながら、特許文献１に開示された方法では、１セグメント受信や３セグメント受信においても、復調部で処理される信号の中心周波数が４．１ＭＨｚと高いため、消費電力を充分に低減させることができない。このため、受信セグメント数に応じて、ＩＦ出力周波数を変化させることも考えられるが（例えば、３セグメント受信の場合は１ＭＨｚ程度、３セグメント受信の場合は０．５ＭＨｚ程度）、チューナ部において局部発振周波数を変化させることは極めて困難である。なぜならば、テレビジョン受信の場合は、例えば、ＵＨＦ帯では３００ＭＨｚと周波数帯域が広い上に、良く用いられるイメージキャンセルタイプのミキサーの場合は、局部発振信号として用いられるｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の位相差を厳密に保証する必要があるため、元々設計マージンが少ないためである。しかも、ＩＦ周波数が低いため、チューナ部をＣＭＯＳ−ＩＣ化した場合の１／Ｆノイズの影響が大きいという問題がある。さらに、ＲＦ周波数と局部発振周波数が近いため、局部発振信号のＲＦ帯域への回り込みが発生するという問題もあった。

そこで、本発明の目的は、チューナにおける局部発振周波数を変化させることなく、復調部で処理される信号の中心周波数を低減させることが可能な受信装置を提供することである。

上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る受信装置によれば、放送波を受信するアンテナと、前記アンテナにて受信された放送波の搬送周波数信号に局部発振信号を混合することにより、前記放送波の搬送周波数を中間周波数に変換するチューナと、前記中間周波数に変換された放送信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換器と、前記デジタル信号に変換された放送信号の中間周波数をより低い周波数に変換する周波数変換部と、前記周波数変換部にて周波数変換された放送信号の復調処理を行う復調部とを備えることを特徴とする。

これにより、デジタル信号に変換された放送信号の中間周波数をより低い周波数に変換することができ、復調部で処理される信号の中心周波数を低減させることを可能として、受信装置の消費電力を低減することが可能となる。また、復調部で処理される信号の中心周波数を低減させた場合においても、チューナにおける中間周波数を比較的高く一定に維持することができ、チューナをＣＭＯＳ−ＩＣ化した場合においても、１／Ｆノイズの影響を抑制することが可能となるとともに、搬送周波数と局部発振周波数とを遠ざけることが可能となり、局部発振信号のＲＦ帯域への回り込みを低減することができる。

また、本発明の一態様に係る受信装置によれば、前記チューナは、局部発振周波数に対応したＳＩＮ波を生成する発振器と、前記ＳＩＮ波の位相を９０°だけシフトさせることにより、前記ＳＩＮ波からＣＯＳ波を生成するＣＯＳ波生成器と、前記アンテナにて受信された放送波の搬送周波数信号に前記ＳＩＮ波を混合することにより、前記放送波の搬送周波数を中間周波数に変換する第１混合器と、前記アンテナにて受信された放送波の搬送周波数信号に前記ＣＯＳ波を混合することにより、前記放送波の搬送周波数を中間周波数に変換する第２混合器と、前記第２混合器にて生成された中間周波信号の位相を前記第１混合器にて生成された中間周波信号の位相に対して−９０°だけシフトさせるフェイズシフタと、前記フェイズシフタにて位相がシフトされた中間周波信号を互いに加算する加算器とを備えることを特徴とする。

これにより、ＳＩＮ信号とＣＯＳ信号との位相差を厳密に保証しつつ、イメージキャンセルタイプのミキサを構成することが可能となり、イメージ信号をキャンセルしつつ、受信装置の消費電力を低減することが可能となる。
また、本発明の一態様に係る受信装置によれば、受信セグメント数に関わらず前記チューナにて得られる中間周波数を一定にするとともに、前記デジタル信号に変換された放送信号の中間周波数を前記受信セグメント数に応じて変化させることを特徴とする。

これにより、チューナにおける中間周波数を変化させることなく、復調部で処理される信号の中心周波数を受信セグメント数に応じて低減させることが可能となり、信号品質の劣化を抑制しつつ、受信装置の消費電力を低減することが可能となる。
また、本発明の一態様に係る受信装置によれば、前記チューナにて得られる中間周波数は（６４／６３）×４ＭＨｚ、前記デジタル信号に変換された放送信号の中心周波数は、３セグメント受信の場合は（６４／６３）ＭＨｚ、１セグメント受信の場合は（６４／６３）×０．５ＭＨｚであることを特徴とする。

これにより、チューナにおける中間周波数を変化させることなく、復調部で処理される信号の中心周波数を受信セグメント数に応じた必要最低周波数に変換することが可能となり、信号品質の劣化を抑制しつつ、受信装置の消費電力を低減することが可能となる。
また、本発明の一態様に係る受信装置によれば、前記周波数変換部は、ＳＩＮ信号波形またはＣＯＳ信号波形が登録されたテーブルの時間軸上での読み出し位置を変えることにより周波数を変化させる周波数変換用発振器を備えることを特徴とする。

これにより、デジタル信号に変換された放送信号の中間周波数をより低い周波数に簡単に変換することができ、回路構成の大規模化を抑制しつつ、受信装置の消費電力を低減することが可能となる。

以下、本発明の実施形態に係る受信装置について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る受信装置の概略構成を示すブロック図である。
図１において、受信装置には、デジタル方式のテレビジョン放送の電波を受信するアンテナ１、アンテナ１にて受信された放送信号を増幅するローノイズアンプ２、ローノイズアンプ２にて増幅された放送波の搬送周波数信号に局部発振信号を混合することにより、放送波の搬送周波数を中間周波数に変換するイメージキャンセルミクサー３、イメージキャンセルミクサー３にて生成された中間周波信号から不要な帯域成分を除去するバンドパスフィルタ９、バンドパスフィルタ９を通過した中間周波信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１０、Ａ／Ｄ変換器１０にてデジタル信号に変換された放送信号の中間周波数をより低い周波数に変換するとともに、直交変調における同相成分Ｉと直交成分Ｑに分離する周波数変換ＩＱ分離部１１、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）復調処理を行うＯＦＤＭ復調部１５、ＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）方式による復調処理を行うＭＰＥＧ復調部１６、テレビジョン放送の音声を出力するスピーカ１７およびテレビジョン放送の映像を表示するディスプレイ１８が設けられている。なお、デジタル方式のテレビジョン放送としては、例えば、デジタルＣＳ放送やデジタルＢＳ放送、デジタル地上波放送等を挙げることができる。

ここで、イメージキャンセルミクサー３には、局部発振周波数に対応したＳＩＮ波を生成する発振器５、発振器５にて生成されたＳＩＮ波の位相を０°だけシフトさせるとともに、発振器５にて生成されたＳＩＮ波の位相を９０°だけシフトさせることにより、ＳＩＮ波およびＣＯＳ波を生成するＳＩＮ波／ＣＯＳ波生成器６、放送波の搬送周波数信号にＳＩＮ波を混合することにより、放送波の搬送周波数を中間周波数に変換する混合器４ａ、放送波の搬送周波数信号にＣＯＳ波を混合することにより、放送波の搬送周波数を中間周波数に変換する混合器４ｂ、混合器４ａにて生成された中間周波信号の位相を０°だけシフトさせるフェイズシフタ７ａ、混合器４ｂにて生成された中間周波信号の位相を−９０°だけシフトさせるフェイズシフタ７ｂおよびフェイズシフタ７ａ、７ｂからの出力を互いに加算する加算器８が設けられている。

また、周波数変換ＩＱ分離部１１には、ＳＩＮ信号波形またはＣＯＳ信号波形が登録されたテーブルの時間軸上での読み出し位置を変えることにより周波数を変化させる周波数変換用発振器（ＮＣＯ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）１３、Ａ／Ｄ変換器１０にてデジタル信号に変換された放送信号の中間周波信号と周波数変換用発振器１３にて生成されたＳＩＮ信号波形とを乗算することにより、直交変調における同相成分Ｉを抽出する乗算器１２ａ、Ａ／Ｄ変換器１０にてデジタル信号に変換された放送信号の中間周波信号と周波数変換用発振器１３にて生成されたＣＯＳ信号波形とを乗算することにより、直交変調における直交成分Ｑを抽出する乗算器１２ｂおよび各乗算器１２ａ、１２ｂからの出力から不要な帯域成分を除去するＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタ１４が設けられている。

そして、アンテナ１にて受信されたデジタル方式のテレビジョン信号はローノイズアンプ２にて増幅された後、イメージキャンセルミクサー３に送られる。ここで、イメージキャンセルミクサー３では、局部発振周波数に対応したＳＩＮ波が発振器にて生成され、ＳＩＮ波／ＣＯＳ波生成器６に送られる。そして、ＳＩＮ波／ＣＯＳ波生成器６は、発振器５にて生成されたＳＩＮ波の位相を０°だけシフトさせるとともに、発振器５にて生成されたＳＩＮ波の位相を９０°だけシフトさせることにより、ＳＩＮ波およびＣＯＳ波を生成し、ＳＩＮ波およびＣＯＳ波を混合器４ａ、４ｂにそれぞれ供給する。そして、混合器４ａは、ローノイズアンプ２にて増幅されたテレビジョン信号の搬送周波数信号にＳＩＮ波を混合することにより、テレビジョン信号の搬送周波数を中間周波数に変換し、フェイズシフタ７ａに出力する。また、混合器４ｂは、ローノイズアンプ２にて増幅されたテレビジョン信号の搬送周波数信号にＣＯＳ波を混合することにより、テレビジョン信号の搬送周波数を中間周波数に変換し、フェイズシフタ７ｂに出力する。そして、フェイズシフタ７ａは、混合器４ａにて生成された中間周波信号の位相を０°だけシフトさせ、加算器８に出力するとともに、フェイズシフタ７ｂは、混合器４ｂにて生成された中間周波信号の位相を−９０°だけシフトさせ、加算器８に出力する。そして、加算器８は、フェイズシフタ７ａ、７ｂからの出力を互いに加算し、バンドパスフィルタ９に出力する。

そして、加算器８から出力された中間周波信号は、バンドパスフィルタ９にて不要な帯域成分が除去された後、Ａ／Ｄ変換器１０に送られ、デジタル信号に変換される。そして、デジタル信号に変換された中間周波信号は周波数変換ＩＱ分離部１１に送られ、中間周波信号がより低い周波数に変換される。すなわち、デジタル信号に変換された中間周波信号は乗算器１２ａ、１２ｂに送られる。そして、デジタル信号に変換された中間周波信号は、周波数変換用発振器１３から出力されたＳＩＮ信号波形と乗算器１２ａにて乗算され、直交変調における同相成分Ｉが抽出される。また、デジタル信号に変換された中間周波信号は、周波数変換用発振器１３から出力されたＣＯＳ信号波形と乗算器１２ｂにて乗算され、直交変調における直交成分Ｑが抽出される、そして、乗算器１２ａ、１２ｂからそれぞれ出力された同相成分Ｉおよび直交成分ＱはＦＩＲフィルタ１４に送られ、乗算器１２ａ、１２ｂからそれぞれ出力された同相成分Ｉおよび直交成分Ｑから不要な帯域成分が除去される。

ここで、中間周波信号をＡ／Ｄ変換器１０にてデジタル化してから、中間周波信号の中間周波数をより低い周波数に変換することにより、１／Ｆノイズの影響を回避することが可能となるとともに、ロジック処理にて周波数を変化させることができ、周波数変換処理を容易化することができる。
なお、イメージキャンセルミクサー３にて生成された中間周波信号の中間周波数は、受信セグメント数に関わらず一定にするとともに、デジタル信号に変換された放送信号の中間周波数は受信セグメント数に応じて変化させることが好ましい。例えば、イメージキャンセルミクサー３にて生成された中間周波信号の中間周波数は（６４／６３）×４ＭＨｚ、デジタル信号に変換された放送信号の中心周波数は、３セグメント受信の場合は（６４／６３）ＭＨｚ、１セグメント受信の場合は（６４／６３）×０．５ＭＨｚであることが好ましい。

図２は、本発明の一実施形態に係る周波数変換処理を示す図である。
図２において、１セグメント受信の場合では、中間周波数が（６４／６３）×４ＭＨｚの中間周波信号Ｓ１がイメージキャンセルミクサー３にて生成される。そして、（６４／６３）×４ＭＨｚの中間周波信号Ｓ１がＡ／Ｄ変換器１０にてデジタル信号に変換された後、周波数変換ＩＱ分離部１１にて（６４／６３）×０．５ＭＨｚの中心周波数の信号Ｓ２に変換される。ここで、（６４／６３）×４ＭＨｚの中間周波信号Ｓ１を（６４／６３）×０．５ＭＨｚの中心周波数の信号Ｓ２に変換する時に、（６４／６３）×４ＭＨｚを中心として（６４／６３）×０．５ＭＨｚと対称な位置にイメージ信号Ｓ３が生成され、このイメージ信号Ｓ３をＦＩＲフィルタ１４にて除去することにより、（６４／６３）×０．５ＭＨｚの中心周波数の信号Ｓ２のみを抽出することができる。

一方、３セグメント受信の場合では、中間周波数が（６４／６３）×４ＭＨｚの中間周波信号Ｓ１１がイメージキャンセルミクサー３にて生成される。そして、（６４／６３）×４ＭＨｚの中間周波信号Ｓ１１がＡ／Ｄ変換器１０にてデジタル信号に変換された後、周波数変換ＩＱ分離部１１にて（６４／６３）ＭＨｚの中心周波数の信号Ｓ１２に変換される。ここで、（６４／６３）×４ＭＨｚの中間周波信号Ｓ１１を（６４／６３）ＭＨｚの中心周波数の信号Ｓ１２に変換する時に、（６４／６３）×４ＭＨｚを中心として（６４／６３）ＭＨｚと対称な位置にイメージ信号Ｓ１３が生成され、このイメージ信号Ｓ１３をＦＩＲフィルタ１４にて除去することにより、（６４／６３）ＭＨｚの中心周波数の信号Ｓ１２のみを抽出することができる。

また、イメージキャンセルミクサー３にて生成された中間周波信号の中間周波数を、Ａ／Ｄ変換器１０にてデジタル信号に変換し、より低い周波数に変換する場合、ＳＩＮ信号波形が登録されたＳＩＮテーブルを設け、ＳＩＮ信号波形の時間軸上での読み出し位置を周波数変換用発振器１３にて変えることにより、デジタル信号の周波数を簡単に変化させることができる。

ここで、周波数変換用発振器１３の出力周波数は、周波数変換用発振器１３のクロック周波数をｆ_ｃｌｋとすると、以下の式で表すことができる。
出力周波数＝（ステップ数×ｆ_ｃｌｋ）／ＳＩＮテーブル長
そして、例えば、（６４／６３）×４ＭＨｚの中間周波信号を（６４／６３）ＭＨｚおよび（６４／６３）×０．５ＭＨｚに周波数変換するには、（６４／６３）×３ＭＨｚおよび（６４／６３）×３．５ＭＨｚのＳＩＮ波をそれぞれ生成できればよい。従って、（６４／６３）×０．５ＭＨｚのステップで信号を生成できればよいため、
出力周波数＝ステップ数×（６４／６３）×０．５ＭＨｚより、
ｆ_ｃｌｋ／ＳＩＮテーブル長＝（６４／６３）×０．５ＭＨｚとなる。

そして、（６４／６３）×４ＭＨｚの中間周波信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器１０のサンプリング周波数ｆｓ_ｃｌｋを（６４／６３）×１６ＭＨｚとした場合、ＳＩＮテーブル長＝（（６４／６３）×１６ＭＨｚ）／（（６４／６３）×０．５ＭＨｚ）＝３２となり、図３に示すように、３２ワード分のＳＩＮテーブルを用意すればよい。このＳＩＮテーブルを７ステップずつ読み出すと、（６４／６３）×３．５ＭＨｚの信号を発生させることができる。また、このＳＩＮテーブルを６ステップずつ読み出すと、（６４／６３）×３ＭＨｚの信号を発生させることができる。さらに、このＳＩＮテーブルに登録されたＳＩＮ信号波形の位相を９０°だけずらしながら読み出しを行うと、ＣＯＳ信号波形を読み出すことができる。

また、ＳＩＮテーブルは、ＳＩＮ波形の周期性を考慮して、ＳＩＮ波形の前半１／２周期分の１６ワードまたは、同様に１／４周期分の８ワード分のＳＩＮテーブルで実現することも可能である。例えば、ＳＩＮ波形の前半１／２周期分の１６ワード分のＳＩＮテーブルを使用する場合、ＳＩＮ波形の周期性から後半部は前半部の符号を反転（−１を掛ける）して読み出せばよい。

そして、図１において、デジタル信号に変換された放送信号の中間周波信号が周波数変換ＩＱ分離部１１にてより低い周波数に変換されると、ＯＦＤＭ復調部１５に送られ、ＯＦＤＭ復調部１５にてＯＦＤＭ復調処理が行われる。ここで、ＯＦＤＭ復調部１５には、ＴＭＣＣ復号部およびＴＳ復調復号部が設けられ、周波数変換ＩＱ分離部１１から出力された放送信号はＴＭＣＣ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ Ｃｏｎｆｉｇｕｌａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ：伝送多重制御）復号部およびＴＳ（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｔｒｅａｍ:伝送ストリーム）復調復号部に送られる。そして、ＴＭＣＣ復号部は、周波数変換ＩＱ分離部１１より出力された放送信号からＴＭＣＣ情報を復号し、このＴＭＣＣ情報をＴＳ復調復号部に送る。そして、ＴＳ復調復号部は、ＴＭＣＣ復号部からＴＭＣＣ情報を受け取ると、ＴＭＣＣ情報で特定される変調方式に基づいて復号方式を切り替えながら、周波数変換ＩＱ分離部１１より出力された放送信号からＴＳ信号を復号する。

そして、ＯＦＤＭ復調部１５にて復調されたＴＳ信号はＭＰＥＧ復調部１６に送られ、ＭＰＥＧ復調部１６にて映像信号および音声信号に復調される。そして、ＭＰＥＧ復調部１６にて復調された音声信号はスピーカ１７に送られ、スピーカ１７からテレビジョン放送の音声が出力される。また、ＭＰＥＧ復調部１６にて復調された映像信号はディスプレイ１８に送られ、ディスプレイ１８にてテレビジョン放送の映像が表示される。

これにより、デジタル信号に変換された放送信号の中間周波数をより低い周波数に変換することができ、ＯＦＤＭ復調部１５で処理される信号の中心周波数を低減させることを可能として、受信装置の消費電力を低減させることが可能となる。また、ＯＦＤＭ復調部１５で処理される信号の中心周波数を低減させた場合においても、イメージキャンセルミクサー３における中間周波数を比較的高く一定に維持することができ、イメージキャンセルミクサー３をＣＭＯＳ−ＩＣ化した場合においても、１／Ｆノイズの影響を抑制することが可能となるとともに、搬送周波数と局部発振周波数とを遠ざけることが可能となり、局部発振信号のＲＦ帯域への回り込みを低減させることができる。

本発明の一実施形態に係る受信装置の概略構成を示すブロック図。 本発明の一実施形態に係る周波数変換処理を示す図。 本発明の一実施形態に係るＳＩＮテーブルの内容を示す図。

符号の説明

１ アンテナ、２ ローノイズアンプ、３ イメージキャンセルミクサー、４ａ、４ｂ 混合器、５ 発振器、６ ＳＩＮ波／ＣＯＳ波生成器、７ａ、７ｂ フェイズシフタ、８ 加算器、９ バンドパスフィルタ、１０ Ａ／Ｄ変換器、１１ 周波数変換ＩＱ分離部、１２ａ、１２ｂ 乗算器、１３ 周波数変換用発振器、１４ ＦＩＲフィルタ、１５ ＯＦＤＭ復調部、１６ ＭＰＥＧ復調部、１７ スピーカ、１８ ディスプレイ

Claims (4)

1. 複数のセグメントで構成されるデジタル放送の放送波を受信するアンテナと、
   受信された前記放送波の搬送周波数信号に局部発振信号を混合して、前記放送波の搬送周波数信号を、一定の周波数のアナログ中間周波信号に変換するチューナと、
   前記アナログ中間周波信号を第１のデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換器と、
   前記第１のデジタル信号を、前記第１のデジタル信号の周波数より低い周波数の第２のデジタル信号に変換し、当該第２のデジタル信号の周波数を、受信された前記放送波を構成するセグメントの数に応じて変化させる周波数変換部と、
   前記第２のデジタル信号の復調処理を行う復調部と、
   を備えることを特徴とする受信装置。
2. 前記チューナは、
   局部発振周波数に対応したＳＩＮ波を生成する発振器と、
   前記ＳＩＮ波の位相を９０°だけシフトさせることにより、前記ＳＩＮ波からＣＯＳ波を生成するＣＯＳ波生成器と、
   前記アンテナにて受信された放送波の搬送周波数信号に前記ＳＩＮ波を混合することにより、前記放送波の搬送周波数を中間周波数に変換する第１混合器と、
   前記アンテナにて受信された放送波の搬送周波数信号に前記ＣＯＳ波を混合することにより、前記放送波の搬送周波数を中間周波数に変換する第２混合器と、
   前記第２混合器にて生成された中間周波信号の位相を前記第１混合器にて生成された中間周波信号の位相に対して−９０°だけシフトさせるフェイズシフタと、
   前記第1混合器にて生成された中間周波信号と、前記フェイズシフタにて位相がシフト
   された中間周波信号とを互いに加算する加算器とを備えることを特徴とする請求項１記載の受信装置。
3. 前記チューナにて得られる中間周波数は（６４／６３）×４ＭＨｚ、前記第２のデジタル信号に変換された放送信号の中心周波数は、３セグメント受信の場合は（６４／６３）ＭＨｚ、１セグメント受信の場合は（６４／６３）×０．５ＭＨｚであることを特徴とする請求項１または２に記載の受信装置。
4. 前記周波数変換部は、ＳＩＮ信号波形またはＣＯＳ信号波形が登録されたテーブルの時間軸上での読み出し位置を変えることにより周波数を変化させる周波数変換用発振器を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の受信装置。

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