JP4339065B2 - 高鮮明テレビの搬送波復旧装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は高鮮明テレビの受信システムに係り、特に高鮮明テレビで搬送波信号の周波数及び位相のオフセットを補償する搬送波復旧装置及び方法に関する。

米国ＡＴＳＣ（Ｔｈｅ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）方式の高鮮明テレビ受信システムは搬送波同期のために送信信号に存在するパイロット信号を利用して送信信号を受信する。搬送波にパイロット信号を載せて送る通信方式にはＶＳＢ、ＤＳＢ、ＳＳＢなどがある。ここで、パイロット信号は搬送波を正確に復旧するために送信時に搬送波に載せられる信号である。

図１は、ＶＳＢ信号のデータフレームの構造を示す図面である。
１つのデータフレームは２つのフィールドで構成される。１つのフィールドは３１３個のセグメントで構成される。データフレームの基本単位であるセグメントは８３２個のシンボルを具備し、各セグメントの開始部分には４個のシンボルよりなるセグメント同期信号がある。
１つのフィールドの最初のセグメントはフィールド同期信号であって、送受信側で既知の一定のパターンを有している。フィールド同期信号は周期的に発生する。１つのフィールドでフィールド同期信号を含む第１のセグメントを除外した残りの３１２個のセグメントには実際的な情報を含むデータが存在する。

図２は、図１のフィールド同期信号の構造を示す図である。
１つのフィールド同期信号にはＰＮ５１１信号、３個のＰＮ６３信号、ＶＳＢモード信号が存在する。フィールド同期信号は１つのフィールド毎に繰り返されるので、ＰＮ５１１信号、３個のＰＮ６３信号、ＶＳＢモード信号もフィールド毎に繰り返される。

図３は、高鮮明テレビの受信システムを示すブロック図である。
図３を参照して受信システム３００の搬送波受信過程を説明する。アンテナを介して受信された搬送波信号はチューナ３１０に印加される。チューナ３１０は受信された搬送波信号を固定された局部発振信号（図示せず）に応答して一定帯域を有する信号に変換する。
チューナ３１０から出力される信号はＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）フィルタによって一定の帯域幅の信号にフィルタリングされる。ＳＡＷフィルタ３２０は一定の帯域幅の信号のみを通過させるので、搬送波信号の歪みのひどい場合にはパイロット信号がＳＡＷフィルタ３２０の帯域幅の外に存在する。この場合、搬送波復旧装置３５０はパイロット信号を探し出すことが出来ず、搬送波復旧は不可能になる。

ＳＡＷフィルタ３２０から出力される信号はＩＦ増幅器３３０で増幅された後、アナログ・デジタル変換器３４０によってデジタル信号に復調され、シンボルタイミング復調器３６０によって標本化時点が検出される。
そして、デジタル信号に変換された信号ＩＮＳは搬送波復旧装置３５０によって復元される。この時、搬送波復元ループ３７０は搬送波信号に存在するパイロット信号を利用して搬送波を復旧するループである。

さらに説明すれば、搬送波信号の歪みによってパイロット信号がＳＡＷフィルタ３２０の帯域幅外に存在すれば、周波数オフセット（すなわち、搬送波周波数の復調周波数間の差）が発生する。周波数オフセットが発生するのは、結局、チューナ３１０が同調しようとする周波数と実際に同調する周波数とが一致せずに差があるためである。
搬送波復旧装置３５０及び搬送波復元ループ３７０は、搬送波信号と復調周波数信号との周波数オフセットを抽出し、まず周波数オフセットを補正するループとして動作する。次に、自動的に位相誤差を補正するループとして動作する。
ところが、送信信号が多重経路を通過する間、種々の原因による雑音によってパイロット信号が弱くなるか、消える場合がある。このような場合、受信システムは搬送波復旧ができなくなる。また、パイロット信号を利用して搬送波復旧をする場合にも、初期に大きな搬送波周波数誤差が存在すると、同期まで長時間を要するという問題がある。

本発明が解決しようとする技術的課題は、パイロット信号の代わりにＶＳＢ信号でフィールド毎に繰り返されるフィールド同期信号に存在するＰＮ６３信号を利用して搬送波を正確に、そして迅速に復元できる搬送波復旧装置を提供するところにある。
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、パイロット信号の代わりにＶＳＢ信号でフィールド毎に繰り返されるフィールド同期信号に存在するＰＮ６３信号を利用して搬送波を正確に、そして迅速に復元できる搬送波復旧方法を提供するところにある。

前記技術的課題を達成するための本発明の第１実施例による搬送波復旧装置は、誤差補正部、スイッチ部、スイッチ制御信号発生部、第１誤差検出部及び第２誤差検出部を具備することを特徴とする。
誤差補正部は、実数部分と虚数部分とを有する複素入力信号と周波数信号とを乗じて複素出力信号として出力する。スイッチ部はスイッチ制御信号に応答して前記複素出力信号の出力経路を選択する。
スイッチ制御信号発生部は、パイロット信号の検出結果に応答して前記スイッチ制御信号を発生する。第２誤差検出部は前記スイッチ部を介して前記複素出力信号を受信し、前記複素出力信号に含まれた前記パイロット信号を利用して前記複素出力信号の誤差を復旧して前記周波数信号を出力する。

第１誤差検出部は、前記スイッチ部を介して前記複素出力信号及び前記複素出力信号の実数部よりなる実数信号を受信し、前記実数信号から前記複素出力信号に載せられた誤差基準信号の位置を検出し、前記複素出力信号が示す偏角の変化量を測定して前記測定値を誤差信号として前記第２誤差検出部に印加する。
前記技術的課題を達成するための本発明の第２実施例による搬送波復旧装置は、誤差補正部、誤差検出部及び発振器を具備することを特徴とする。

誤差補正部は、実数部分と虚数部分とを有する複素入力信号と周波数信号とを乗じて複素出力信号として出力する。誤差検出部は前記複素出力信号及び前記複素出力信号の実数部よりなる実数信号を受信し、前記実数信号から前記複素出力信号に載せられた誤差基準信号の位置を検出し、前記複素出力信号が示す偏角の変化量を測定して前記測定値を誤差信号として出力する。
発振器は、前記誤差信号に応答して周波数が変化する前記周波数信号を発生する。

前記技術的課題を達成するための本発明の第３実施例によるデータ信号誤差測定回路は、フィールド同期検出部及び周波数誤差測定部を具備することを特徴とする。
フィールド同期検出部は、複素数形態のデータ信号の実数部よりなる実数信号から前記データ信号に載せられる誤差基準信号の始終の位置を検出する。
周波数誤差測定部は、前記データ信号を受信し、前記フィールド同期検出部の出力に応答して前記データ信号の１つのフレーム毎に繰り返される前記誤差基準信号の位置変化量を利用して前記データ信号が示す偏角の変化量を測定し、前記測定値を誤差信号として出力する。

前記他の技術的課題を達成するための本発明の第１実施例による複素高鮮明テレビ信号の搬送波復旧方法は、前記複素高鮮明テレビ信号にパイロット信号の存否を検出する段階及び前記複素高鮮明テレビ信号にパイロット信号の存否により、前記複素高鮮明テレビ信号に第１誤差検出方法を適用するか、または第２誤差検出方法を適用する段階を具備する。
前記複素高鮮明テレビ信号の搬送波復旧方法は、誤差基準信号を具備する複素出力信号を発生するために前記複素高鮮明テレビ信号と周波数信号とを結合する段階をさらに具備し、前記第１誤差検出方法は前記複素出力信号の実数部に応答して前記複素出力信号が具備する誤差基準信号の位置を決定する段階、前記複素出力信号が具備する前記誤差基準信号の位置に応答して誤差信号を発生する段階及び前記誤差信号に応答して変化する周波数を有する周波数信号を発生する段階を具備する。

前記他の技術的課題を達成するための本発明の第２実施例による複素高鮮明テレビ信号の搬送波復旧方法は、誤差基準信号を具備する複素出力信号を発生するために前記複素高鮮明テレビ信号と周波数信号とを結合する段階、前記複素出力信号の実数部に応答して前記複素出力信号が具備する誤差基準信号の位置を決定する段階、前記複素出力信号が具備する前記誤差基準信号の位置に応答して誤差信号を発生する段階及び前記誤差信号に応答して変化する周波数を有する周波数信号を発生する段階を具備する。

本発明による搬送波復旧装置及び方法は、多様な雑音などによってＶＳＢ信号からパイロット信号が検出できない場合にも、ＶＳＢ信号でフィールド毎に繰り返されるフィールド同期信号に存在するＰＮ６３信号を利用して搬送波を正確でかつ迅速に復元できる長所がある。

本発明と本発明の動作上の利点及び本発明の実施によって達成される目的を十分に理解するためには、本発明の望ましい実施例を例示する図面及び図面に記載された内容を参照せねばならない。
以下、図面を参照して本発明の望ましい実施例を説明することによって、本発明を詳細に説明する。各図面に付された同一参照符号は同一部材を示す。
図４は、本発明による搬送波復旧装置を示すブロック図である。
図５は、図４の周波数誤差測定部を示すブロック図である。
図４及び図５を参照すれば、本発明の第１実施例による搬送波復旧装置４００は誤差補正部４１０、スイッチ部４１５、スイッチ制御信号発生部４２０、第１誤差検出部４２５及び第２誤差検出部４４０を具備する。

誤差補正部４１０は、実数部分と虚数部分とを有する複素入力信号ＣＯＭＩＳと所定の第２誤差検出部４４０から出力される周波数信号ＦＲＱＳとを乗じて複素出力信号ＣＯＭＯＳとして出力する。
複素入力信号ＣＯＭＩＳは入力信号ＩＮＳが複素フィルタ４０５によって複素信号形態に変換された信号である。入力信号ＩＮＳはアンテナを通じて受信された搬送波信号が図３のアナログ・デジタル変換器３４０を介して出力される実数信号である。搬送波復旧装置４００は米国８−レベルＶＳＢ ＨＤＴＶの受信システムの一部に使用することが出来る。したがって、複素入力信号ＣＯＭＩＳはＶＳＢ信号が複素数形態に変換された信号である。

複素入力信号ＣＯＭＩＳは誤差を有しており、複素入力信号ＣＯＭＩＳと周波数信号ＦＲＱＳとは乗じられて複素出力信号ＣＯＭＯＳが発生する。複素入力信号ＣＯＭＩＳと周波数信号ＦＲＱＳとが乗じられて発生する複素出力信号ＣＯＭＯＳは複素入力信号ＣＯＭＩＳの誤差が相殺された信号である。周波数信号ＦＲＱＳは第１誤差検出部４２５または第２誤差検出部４４０が動作されれば、第２誤差検出部４４０内部の発振器４５５から発生する。第１誤差検出部４２５及び第２誤差検出部４４０の動作は後述する。

複素入力信号ＣＯＭＩＳが、最初、誤差補正部４１０に印加される時には周波数信号ＦＲＱＳの発生前なので、誤差が相殺された複素出力信号ＣＯＭＯＳは発生せず、複素入力信号ＣＯＭＩＳがそのまま複素出力信号ＣＯＭＯＳとして出力される。誤差補正部４１０は乗算器で構成することができる。
スイッチ制御信号発生部４２０はパイロット信号の検出結果に応答してスイッチ制御信号ＳＷＣＯＮＳを発生する。さらに説明すれば、スイッチ制御信号ＳＷＣＯＮＳは複素出力信号ＣＯＭＯＳに含まれたパイロット信号が検出されなければ、複素出力信号ＣＯＭＯＳを第１誤差検出部４２５に印加し、パイロット信号が検出されれば、複素出力信号ＣＯＭＯＳを第２誤差検出部４４０に印加する。

スイッチ部４１５はスイッチ制御信号ＳＷＣＯＮＳに応答して複素出力信号ＣＯＭＯＳを第１誤差検出部４２５に印加するか、または第２誤差検出部４４０に印加する。
複素出力信号ＣＯＭＯＳにパイロット信号が載せられる場合、複素出力信号ＣＯＭＯＳは第２誤差検出部４４０に印加される。第２誤差検出部４４０は複素出力信号ＣＯＭＯＳを受信し、複素出力信号ＣＯＭＯＳに含まれたパイロット信号を利用して複素出力信号ＣＯＭＯＳの誤差を復旧する。

第２誤差検出部４４０は複素出力信号ＣＯＭＯＳに含まれたパイロット信号の周波数誤差と位相誤差とを検出する周波数−位相同期ループ４４５、周波数−位相同期ループ４４５の出力をフィルタリングするループフィルタ４５０及びループフィルタ４５０の出力または誤差信号ＯＦＦＳＥＴＳに応答して周波数が変化する周波数信号ＦＲＱＳを発生する発振器４５５を具備する。第２誤差検出部４４０の動作は従来の搬送波復旧装置の動作と同一なので詳細説明は省略する。

パイロット信号が複素出力信号ＣＯＭＯＳで検出されない場合、スイッチ部４１５はスイッチ制御信号ＳＷＣＯＮＳに応答して複素出力信号ＣＯＭＯＳを第１誤差検出部４２５に印加する。
第１誤差検出部４２５は複素出力信号ＣＯＭＯＳ及び複素出力信号の実数部よりなる実数信号ＲＥＡＬＳを受信し、実数信号ＲＥＡＬＳから複素出力信号ＣＯＭＯＳに載せられる誤差基準信号の位置を検出し、複素出力信号ＣＯＭＯＳが示す偏角の変化量を測定して前記測定値を誤差信号ＯＦＦＳＥＴＳとして第２誤差検出部４４０の発振器４５５に印加する。

誤差基準信号は複素入力信号ＣＯＭＩＳのフィールド同期信号に存在するＰＮ６３信号である。
第１誤差検出部４２５はパイロット信号の代わりに複素出力信号ＣＯＭＯＳに存在するフィールド同期信号のＰＮ６３信号を利用して複素出力信号ＣＯＭＯＳの周波数オフセットを検出する。すなわち、フィールド同期信号は２４.２ｍｓ毎に繰り返され、フィールド同期信号毎に３個のＰＮ６３信号を具備する。
そして、フィールド同期信号が繰り返される毎に、３個のＰＮ６３信号のうち２番目のＰＮ６３信号の符号が遷移する。すなわち、４８.４ｍｓ毎に同じＰＮ６３信号のうち２番目のＰＮ６３信号が同じ符号を有するので、これを利用して複素出力信号ＣＯＭＯＳの周波数オフセットが推定できる。

フィールド同期信号の検出はフィールド同期検出部４３０で行われ、複素出力信号ＣＯＭＯＳの周波数オフセットの推定は周波数誤差測定部４３５で行われる。
フィールド同期検出部４３０は実数信号ＲＥＡＬＳから前記誤差基準信号の始終の位置を検出する。すなわち、フィールド同期検出部４３０は複素出力信号ＣＯＭＯＳに存在するフィールド同期信号のＰＮ６３信号の位置を検出し、その情報を周波数誤差測定部４３５に出力ＦＳＯする。ＶＳＢ信号からフィールド同期信号を検出し、フィールド同期信号に存在するＰＮ６３信号を検出する方法は当業者に周知なので詳細説明は省略する。
周波数誤差測定部４３５は複素出力信号ＣＯＭＯＳを受信し、フィールド同期検出部４３０の出力ＦＳＯに応答して複素出力信号ＣＯＭＯＳの１つのフレーム毎に繰り返される前記誤差基準信号の位置変化量を利用して複素出力信号ＣＯＭＯＳが示す偏角の変化量を測定し、測定値を誤差信号ＯＦＦＳＥＴＳとして出力する。

周波数誤差測定部４３５は、

によって前記誤差信号を求める。△Ｆは誤差信号ＯＦＦＳＥＴＳを意味する。
ｙ（ｎ）は複素出力信号ＣＯＭＯＳを示し、ｙ（ｎ＋Ｌ）は複素出力信号ＣＯＭＯＳの周期をＬだけ遅延させる信号であり、ｙ（ｎ）^＊は前記複素出力信号ＣＯＭＯＳの共役信号を示し、Ｌは前記誤差基準信号のサンプル長である。ＰＮ６３信号のサンプル長は６３であるので、Ｌは６３である。

数式１は結局周波数誤差測定部４３５に入力される信号、すなわち、複素出力信号ＣＯＭＯＳの位相を測定する式である。複素平面で複素出力信号ＣＯＭＯＳが実数軸となす位相、すなわち偏角を測定して偏角の変化量を計算すれば、その値は複素出力信号ＣＯＭＯＳの周波数オフセットの変化量になる。すなわち複素出力信号ＣＯＭＯＳの周波数誤差となる。
数式１で複素出力信号ＣＯＭＯＳの周期をＬだけ遅延させたｙ（ｎ＋Ｌ）に複素出力信号ＣＯＭＯＳの共役信号のｙ（ｎ）^＊を乗じた結果を、ｎが０からＬ−１まで加え続ける過程は相関演算と同一である。相関演算は本発明の技術分野で当業者に周知なので詳細説明は省略する。

周波数誤差測定部４３５は前記数式に対応する演算を遂行するために、複素出力信号ＣＯＭＯＳを受信して複素出力信号ＣＯＭＯＳの周期をＬだけ遅延させる遅延部５１０、複素出力信号ＣＯＭＯＳを受信して共役複素出力信号を発生させる共役信号発生部５２０、遅延部５１０の出力と共役複素出力信号とを乗じる第１乗算器５３０、第１乗算器５３０の出力のうち虚数部のみを抽出する虚数部発生器５４０、第１乗算器５３０の出力のうち実数部を抽出し、抽出された実数部の逆数を発生する実数部発生器５５０、虚数部発生器５４０の出力と実数部発生器５５０の出力とを乗じる第２乗算器５６０、第２乗算器５６０の出力のアークタンジェント値を求める演算部５７０及び演算部５７０の出力に所定の係数信号ＣＯＦＳを乗じて誤差信号ＯＦＦＳＥＴＳを発生する第３乗算器５８０を具備する。係数信号ＣＯＦＳは１／（２＊π＊Ｌ）であり、ここでＬは誤差基準信号のサンプル長であることを特徴とする。

周波数誤差測定部４３５の構成要素は数式１の演算を実行するためのものであり、数式１による機能を実行するので詳細説明は省略する。
周波数誤差測定部４３５で発生した誤差信号ＯＦＦＳＥＴＳは第２誤差検出部４４０の発振器４５５に印加される。発振器４５５は数値制御発振器である。発振器４５５は誤差信号ＯＦＦＳＥＴＳに応答して周波数信号ＦＲＱＳを発生する。誤差補正部４１０は周波数信号ＦＲＱＳと複素入力信号ＣＯＭＩＳとを乗じて誤差が除去された複素出力信号ＣＯＭＯＳを発生する。誤差が完全に除去された複素出力信号ＣＯＭＯＳが発生するまで複素出力信号ＣＯＭＯＳは、第１誤差検出部４２５と発振器４５５及び誤差補正部４１０のループを通過し続ける。誤差が完全に除去された複素出力信号ＣＯＭＯＳは搬送波復旧装置４００の外部に出力される。

スイッチ制御信号ＳＷＣＯＮＳは、最初入力される複素出力信号ＣＯＭＯＳを第１誤差検出部４２５に印加し、以後に入力される複素出力信号ＣＯＭＯＳを第２誤差検出部４４０に印加することができる。この場合、最初入力される複素出力信号ＣＯＭＯＳは第１誤差検出部４２５に印加され、前述した過程によって誤差信号ＯＦＦＳＥＴＳが発生する。
発生した誤差信号ＯＦＦＳＥＴＳは発振器４５５に印加され、発振器４５５から出力された周波数信号ＦＲＱＳは複素入力信号ＣＯＭＩＳと乗じられて複素出力信号ＣＯＭＯＳとして出力される。出力された複素出力信号ＣＯＭＯＳは第２誤差検出部４４０に印加される。第２誤差検出部４４０は従来の搬送波復旧装置と同じ動作をし、搬送波復旧のための位相同期を実行する。

すなわち、最初に、複素出力信号ＣＯＭＯＳが印加されれば、第１誤差検出部４２５を利用して誤差検出及び補正をし、次に複素出力信号ＣＯＭＯＳが印加されれば、第２誤差検出部４４０を利用して周波数誤差検出及び位相誤差検出を実行する。したがって、第２誤差検出部４４０と同じ構成を有する従来の搬送波復旧装置だけを利用して搬送波復旧を行うよりもさらに迅速に誤差検出及び搬送波復旧を実行することが出来る。

図６は、他の技術的課題を達成するための本発明の第１実施例による搬送波復旧方法を説明するフローチャートである。
図７は、図６の第１誤差検出方法を説明するフローチャートである。
図８は、図７の誤差信号発生方法を説明するフローチャートである。

図４乃至図８を参照して複素入力信号の誤差を検出して補正する高鮮明テレビの搬送波復旧方法を説明する。
まず、複素入力信号からパイロット信号が検出されなければ、第１誤差検出方法を選択し、パイロット信号が検出されれば、第２誤差検出方法を選択する。（６１０段階）
６１０段階で、複素出力信号は複素入力信号と同じ信号であり、複素入力信号はＶＳＢ信号が複素数形態に変換された信号である。
第１誤差検出方法が選択されれば、複素入力信号と同じ信号の複素出力信号及び複素出力信号の実数部よりなる実数信号を受信し、この実数信号から複素出力信号に載せられる誤差基準信号の位置を検出し、複素出力信号が示す偏角の変化量を測定してこの測定値を誤差信号として発生する（６２０段階）。

６２０段階を詳しく説明する。実数信号から誤差基準信号の始終の位置を検出する（７１０段階）。誤差基準信号は複素出力信号のフィールド同期信号に存在するＰＮ６３信号である。７１０段階の動作は図４のフィールド同期検出部４３０の動作と同一であるので詳細説明は省略する。
複素出力信号を受信し、７１０段階の検出結果に応答して複素出力信号の１つのフレーム毎に繰り返される誤差基準信号の位置変化量を利用して複素出力信号が示す偏角の変化量を測定し、この測定値を誤差信号として出力する（７２０段階）。複素出力信号の偏角の変化量を計算すれば、その値は複素出力信号ＣＯＭＯＳの周波数オフセットの変化量になる。これは、すなわち複素出力信号ＣＯＭＯＳの周波数誤差となる。

７２０段階の動作を詳しく説明する。複素出力信号を受信して複素出力信号の周期をＬだけ遅延させる（８１０段階）。複素出力信号を受信して共役複素出力信号を発生させる（８２０段階）。８１０段階の出力と共役複素出力信号とを乗じる（８３０段階）。８３０段階の出力のうち虚数部のみを抽出する（８４０段階）。８３０段階の出力のうち実数部を抽出し、抽出された実数部の逆数を発生する（８５０段階）。８４０段階の出力と８５０段階の出力とを乗じる（８６０段階）。８６０段階の出力のアークタンジェント値を求める（８７０段階）。８７０段階の出力に所定の係数信号を乗じて誤差信号を発生する（８８０段階）。係数信号は１／（２＊π＊Ｌ）であり、ここで前記Ｌは誤差基準信号のサンプル長である。

８１０乃至８６０段階は、誤差基準信号のサンプル長だけ繰り返される。すなわち、Ｌ回だけ繰り返される。８１０乃至８８０段階は前述した数式１を計算する方法である。
８１０乃至８６０段階をＬ回繰り返し、その結果を加え続ける過程は相関演算と同一である。相関演算は本発明の技術分野の当業者には周知であるから詳細説明は省略する。複素出力信号の偏角の変化量は、結局、複素出力信号の周波数誤差と同一である。
７２０段階の動作は図４の周波数誤差測定部４３５の動作と同一である。したがって、詳細説明は省略する。

誤差信号に応答して周波数が変化する周波数信号を発生する（６３０段階）。６３０段階は図４の発振器４５５の動作である。周波数信号は複素入力信号と乗じられて複素入力信号の周波数誤差を相殺できる信号である。周波数信号と複素入力信号とを乗じて誤差が補正された前記複素出力信号を発生する（６７０段階）。誤差が補正された複素出力信号は搬送波復旧装置の外部に出力される。
６１０段階で第２検出方法が選択されれば、複素入力信号と同じ信号の複素出力信号に含まれたパイロット信号の周波数誤差と位相誤差とを検出する（６４０段階）。６４０段階の出力をフィルタリングする（６５０段階）。６５０段階の出力に応答して周波数信号を発生し、６７０段階に戻る（６６０段階）。複素出力信号ＣＯＭＯＳでパイロット信号が検出されれば、第２検出方法が選択される。第２検出方法は図４の第２誤差検出部４４０で遂行される動作と同一である。したがって、詳細説明は省略する。

図９は、本発明の第２実施例による搬送波復旧装置を示すブロック図である。
図１０は、他の技術的課題を達成するための本発明の第２実施例による搬送波復旧方法を説明するフローチャートである。
図１１は、図１０の誤差信号発生方法を説明するフローチャートである。

図９乃至図１１を参照して搬送波復旧装置及び方法を詳細に説明する。
高鮮明テレビの搬送波復旧方法１０００は、まず前記複素入力信号と同じ信号の複素出力信号及び複素出力信号の実数部よりなる実数信号を受信し、この実数信号から複素出力信号に載せられる誤差基準信号の位置を検出し、複素出力信号が示す偏角の変化量を測定して測定値を誤差信号として発生する（１０１０段階）。
１０１０段階は、第２実施例による搬送波復旧装置９００の誤差検出部９１５で行われる動作である。
搬送波復旧装置９００は誤差補正部９１０、誤差検出部９１５及び発振器９３０を具備する。

デジタル信号に変換された搬送波信号は入力信号ＩＮＳであって、複素フィルタ９０５に入力される。複素フィルタ９０５は入力信号ＩＮＳを複素数形態の信号の複素入力信号ＣＯＭＩＳに転換させる。複素入力信号ＣＯＭＩＳは誤差が補正される前には複素出力信号ＣＯＭＯＳとして誤差検出部９１５に印加される。この時、複素出力信号ＣＯＭＯＳの実数部よりなる実数信号ＲＥＡＬＳも誤差検出部９１５に印加される。
１０１０段階は実数信号から誤差基準信号の始終の位置を検出する段階（１１１０段階）及び複素出力信号を受信し、１１１０段階の検出結果に応答して複素出力信号の１つのフレーム毎に繰り返される誤差基準信号の位置変化量を利用して複素出力信号が示す偏角の変化量を測定し、この測定値を誤差信号として出力する段階（１１２０段階）を具備する。

１１１０段階乃至１１２０段階は誤差検出部９１５のフィールド同期検出部９２０及び周波数誤差測定部９２５で実行される動作である。
誤差検出部９１５は第１実施例の第１誤差検出部４２５と同じ回路構成を有する。したがって、周波数誤差測定部９２５は図５に示された構成要素が具備できる。誤差検出部９１５の動作も第１誤差検出部４２５と同一であるので、動作の詳細なる説明は省略する。
誤差検出部９１５から出力される誤差信号に応答して周波数が変化する周波数信号を発生する（１０２０段階）。周波数信号ＦＲＱＳは発振器９３０で発生する。周波数信号ＦＲＱＳは複素入力信号ＣＯＭＩＳと乗じられて複素入力信号ＣＯＭＩＳの誤差が相殺できる信号である。
周波数信号と複素入力信号とを乗じて誤差が補正された複素出力信号を発生する（１０３０段階）。誤差補正部９１０は複素入力信号ＣＯＭＩＳと周波数信号ＦＲＱＳとを乗じて誤差が補正された複素出力信号ＣＯＭＯＳを発生する。複素出力信号ＣＯＭＯＳは搬送波復旧装置９００の外部に出力される。

本発明の第３実施例によるデータ信号誤差測定回路について説明する。
第３実施例によるデータ信号誤差測定回路は図４の第１誤差検出部４２５と同じ回路構成を有する。したがって、以下では図４を参照して説明する。
データ信号誤差測定回路４２５はフィールド同期検出部４３０及び周波数誤差測定部４３５を具備する。データ信号誤差測定回路４２５は入力されるデータ信号の誤差を検出する回路である。データ信号はＶＳＢ信号が複素数形態に変換された信号でありうる。ＶＳＢ信号にはフィールド同期信号がフィールド毎に繰り返される。フィールド同期信号には３個のＰＮ６３信号が存在する。

データ信号誤差測定回路４２５は３個のＰＮ６３信号を利用して、入力されるデータ信号の誤差を測定して誤差信号ＯＦＦＳＥＴＳを発生する。データ信号誤差測定回路４２５はフィールド同期検出部４３０と周波数誤差測定部４３５とを具備する。
フィールド同期検出部４３０は複素数形態のデータ信号ＣＯＭＯＳの実数部よりなる実数信号ＲＥＡＬＳからデータ信号ＣＯＭＯＳに載せられる誤差基準信号の始終の位置を検出する。誤差基準信号はデータ信号ＣＯＭＯＳのフィールド同期信号に存在するＰＮ６３信号である。

周波数誤差測定部４３５はデータ信号ＣＯＭＯＳを受信し、フィールド同期検出部４３０の出力ＦＳＯに応答してデータ信号ＣＯＭＯＳの１つのフレーム毎に繰り返される誤差基準信号の位置変化量を利用してデータ信号ＣＯＭＯＳが示す偏角の変化量を測定し、測定値を誤差信号ＯＦＦＳＥＴＳとして出力する。
さらに説明すれば、周波数誤差測定部４３５は図５に示された回路構成を有しうる。周波数誤差測定部４３５の動作は前述したので、詳細説明は省略する。データ信号誤差測定回路４２５を利用すれば、入力されるＶＳＢ信号からパイロット信号が検出できなくても、ＶＳＢ信号に存在するＰＮ６３信号から入力されるＶＳＢ信号に存在する誤差が求められる。

以上のように、図面と明細書で最適の実施例が開示された。ここで特定な用語が使われたが、これは単に本発明を説明するための目的で使われており、意味限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使われたものではない。したがって、本技術分野の当業者であれば、これより多様な変形及び均等な他の実施例が可能である点が理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は特許請求の範囲の技術的思想によって定められねばならない。

本発明は、高鮮明テレビの受信システム分野に利用でき、特に高鮮明テレビの搬送波復旧装置に利用できる。

ＶＳＢ信号のデータフレームの構造を示す図である。 図１のフィールド同期信号の構造を示す図である。 高鮮明テレビの受信システムを示すブロック図である。 本発明による搬送波復旧装置を示すブロック図である。 図４の周波数誤差測定部を示すブロック図である。 他の技術的課題を達成するための本発明の第１実施例による搬送波復旧方法を説明するフローチャートである。 図６の第１誤差検出方法を説明するフローチャートである。 図７の誤差信号発生方法を説明するフローチャートである。 本発明の第２実施例による搬送波復旧装置を示すブロック図である。 他の技術的課題を達成するための本発明の第２実施例による搬送波復旧方法を説明するフローチャートである。 図１０の誤差信号発生方法を説明するフローチャートである。

符号の説明

４００ 搬送波復旧装置
４０５ 複素フィルタ
４１０ 誤差補正部
４１５ スイッチ部
４２０ スイッチ制御信号発生部
４２５ 第１誤差検出部
４３０ フィールド同期検出部
４３５ 周波数誤差測定部
４４０ 第２誤差検出部
４４５ 周波数−位相同期ループ
４５０ ループフィルター
４５５ 発振器
ＩＮＳ 入力信号
ＣＯＭＩＳ 複素入力信号
ＣＯＭＯＳ 複素出力信号
ＳＷＣＯＮＳ スイッチ制御信号
ＦＲＱＳ 周波数信号
ＲＥＡＬＳ 実数信号
ＯＦＦＳＥＴＳ 誤差信号

Claims (30)

1. 実数部分と虚数部分とを有する複素入力信号と周波数信号とを乗じて複素出力信号として出力する誤差補正部と、
   スイッチ制御信号に応答して前記複素出力信号の出力経路を選択するスイッチ部と、
   パイロット信号の検出結果に応答して前記スイッチ制御信号を発生させるスイッチ制御信号発生部と、
   前記スイッチ部を介して前記複素出力信号を受信し、前記複素出力信号に含まれた前記パイロット信号を利用して前記複素出力信号の誤差を復旧して前記周波数信号を発生する第２誤差検出部と、
   前記スイッチ部を介して前記複素出力信号及び前記複素出力信号の実数部よりなる実数信号を受信し、前記実数信号から前記複素出力信号に載せられる誤差基準信号の位置を検出し、前記複素出力信号が示す偏角の変化量を測定して前記測定値を誤差信号として前記第２誤差検出部に印加する第１誤差検出部と、
   を具備することを特徴とする高鮮明テレビの搬送波復旧装置。
2. 前記第１誤差検出部は、
   前記実数信号から前記誤差基準信号の始終の位置を検出するフィールド同期検出部と、
   前記複素出力信号を受信し、前記フィールド同期検出部の出力に応答して前記複素出力信号の１つのフレーム毎に繰り返される前記誤差基準信号の位置変化量を利用して前記複素出力信号が示す偏角の変化量を測定し、前記測定値を前記誤差信号として出力する周波数誤差測定部と、
   を具備することを特徴とする請求項１に記載の高鮮明テレビの搬送波復旧装置。
3. 前記周波数誤差測定部は、
   前記複素出力信号を受信して前記複素出力信号の周期をＬだけ遅延させる遅延部と、
   前記複素出力信号を受信して共役複素出力信号を発生させる共役信号発生部と、
   前記遅延部の出力と前記共役複素出力信号とを乗じる第１乗算器と、
   前記第１乗算器の出力のうち虚数部のみを抽出する虚数部発生器と、
   前記第１乗算器の出力のうち実数部を抽出し、抽出された前記実数部の逆数を発生する実数部発生器と、
   前記虚数部発生器の出力と前記実数部発生器の出力とを乗じる第２乗算器と、
   前記第２乗算器の出力のアークタンジェント値を求める演算部と、
   前記演算部の出力に所定の係数信号を乗じて前記誤差信号を発生する第３乗算器と、を具備することを特徴とする請求項２に記載の高鮮明テレビの搬送波復旧装置。
4. 前記係数信号は、
   １／（２＊π＊Ｌ）であり、ここで前記Ｌは、
   前記誤差基準信号のサンプル長であることを特徴とする請求項３に記載の高鮮明テレビの搬送波復旧装置。
5. 前記周波数誤差測定部は、
   

   

   によって誤差信号ΔＦを求め、
   ｙ（ｎ）は前記複素出力信号を示し、ｙ（ｎ＋Ｌ）は前記複素出力信号の周期をＬだけ遅延させた信号であり、ｙ（ｎ）^＊は前記複素出力信号の共役信号を示し、Ｌは前記誤差基準信号のサンプル長であることを特徴とする請求項２に記載の高鮮明テレビの搬送波復旧装置。
6. 前記第２誤差検出部は、
   前記複素出力信号に含まれた前記パイロット信号の周波数誤差と位相誤差とを検出する周波数−位相同期ループと、
   前記周波数−位相同期ループの出力をフィルタリングするループフィルタと、
   前記ループフィルタの出力または前記誤差信号に応答して周波数が変化する前記周波数信号を発生する発振器と、
   を具備することを特徴とする請求項１に記載の高鮮明テレビの搬送波復旧装置。
7. 前記複素入力信号は、
   ＶＳＢ信号が複素数形態に変換された信号であり、
   前記誤差基準信号は、
   前記複素入力信号のフィールド同期信号に存在するＰＮ６３信号であることを特徴とする請求項１に記載の高鮮明テレビの搬送波復旧装置。
8. 前記スイッチ制御信号は、
   前記複素出力信号に含まれた前記パイロット信号が検出されなければ、前記複素出力信号を前記第１誤差検出部に印加し、
   前記パイロット信号が検出されれば、前記複素出力信号を前記第２誤差検出部に印加することを特徴とする請求項１に記載の高鮮明テレビの搬送波復旧装置。
9. 前記スイッチ制御信号は、
   最初入力される前記複素出力信号を前記第１誤差検出部に印加し、以後に入力される前記複素出力信号を前記第２誤差検出部に印加することを特徴とする請求項１に記載の高鮮明テレビの搬送波復旧装置。
10. 実数部分と虚数部分とを有する複素入力信号と周波数信号とを乗じて複素出力信号として出力する誤差補正部と、
    前記複素出力信号及び前記複素出力信号の実数部よりなる実数信号を受信し、前記実数信号から前記複素出力信号に載せられる誤差基準信号の位置を検出し、前記複素出力信号が示す偏角の変化量を測定して前記測定値を誤差信号として出力する誤差検出部と、
    前記誤差信号に応答して周波数が変化する前記周波数信号を発生する発振器と、
    を具備することを特徴とする高鮮明テレビの搬送波復旧装置。
11. 前記誤差検出部は、
    前記実数信号から前記誤差基準信号の始終の位置を検出するフィールド同期検出部と、
    前記フィールド同期検出部によって決定される前記誤差基準信号の始終の位置に応答して前記複素出力信号の偏角の変化量を測定し、前記複素出力信号の偏角の変化量に応答して前記誤差信号を出力する周波数誤差測定部と、
    を具備することを特徴とする請求項１０に記載の高鮮明テレビの搬送波復旧装置。
12. 前記複素出力信号はフレームに区分され、前記周波数誤差測定部は前記複素出力信号の各フレーム毎に前記誤差信号を発生することを特徴とする請求項１１に記載の高鮮明テレビの搬送波復旧装置。
13. 前記周波数誤差測定部は、
    

    

    によって誤差信号ΔＦを求め、
    ｙ（ｎ）は前記複素出力信号を示し、ｙ（ｎ＋Ｌ）は前記複素出力信号の周期をＬだけ遅延させた信号であり、ｙ（ｎ）^＊は前記複素出力信号の共役信号を示し、Ｌは前記誤差基準信号のサンプル長であることを特徴とする請求項１１に記載の高鮮明テレビの搬送波復旧装置。
14. 前記複素入力信号は、
    ＶＳＢ信号が複素数形態に変換された信号であり、
    前記誤差基準信号は、
    前記複素入力信号のフィールド同期信号に存在するＰＮ６３信号であることを特徴とする請求項１０に記載の高鮮明テレビの搬送波復旧装置。
15. 複素数形態のデータ信号の実数部よりなる実数信号から前記データ信号に載せられる誤差基準信号の始終の位置を検出するフィールド同期検出部と、
    前記複素数形態のデータ信号に存在する誤差基準信号の位置に応答して前記複素数形態のデータ信号の偏角の変化量を測定し、前記複素数形態のデータ信号の偏角の変化量に応答して誤差信号を発生する周波数誤差測定部と、
    を具備することを特徴とするデータ信号誤差測定回路。
16. 前記複素数形態のデータ信号はフレームに区分され、前記周波数誤差測定部は前記複素数形態のデータ信号の各フレーム毎に前記誤差信号を発生することを特徴とする請求項１５に記載のデータ信号誤差測定回路。
17. 前記周波数誤差測定部は、
    前記データ信号を受信して前記データ信号の周期をＬだけ遅延させる遅延部と、
    前記データ信号を受信して共役データ信号を発生させる球額信号発生部と、
    前記遅延部の出力と前記共役データ信号を乗じる第１乗算器と、
    前記第１乗算器の出力のうち虚数部のみを抽出する虚数部発生器と、
    前記第１乗算器の出力のうち実数部を抽出し、抽出された前記実数部の逆数を発生する実数部発生器と、
    前記虚数部発生器の出力と前記実数部発生器の出力とを乗じる第２乗算器と、
    前記第２乗算器の出力のアークタンジェント値を求める演算部と、
    前記演算部の出力に所定の係数信号を乗じて前記誤差信号を発生する第３乗算器と、を具備することを特徴とする請求項１５に記載のデータ信号誤差測定回路。
18. 前記係数信号は、
    １／（２＊π＊Ｌ）であり、ここでＬは、
    前記誤差基準信号のサンプル長であることを特徴とする請求項１７に記載のデータ信号誤差測定回路。
19. 前記周波数誤差測定部は、
    

    

    によって誤差信号ΔＦを求め、
    ｙ（ｎ）は前記データ信号を示し、ｙ（ｎ＋Ｌ）は前記データ信号の周期をＬだけ遅延させた信号であり、ｙ（ｎ）^＊は前記データ信号の共役信号を示し、Ｌは前記誤差基準信号のサンプル長であることを特徴とする請求項１５に記載のデータ信号誤差測定回路。
20. 前記データ信号は、
    ＶＳＢ信号が複素数形態に変換された信号であり、
    前記誤差基準信号は、
    前記データ信号のフィールド同期信号に存在するＰＮ６３信号であることを特徴とする請求項１５に記載のデータ信号誤差測定回路。
21. 複素高鮮明テレビ信号の搬送波復旧方法において、
    前記複素高鮮明テレビ信号に対してパイロット信号の存否を検出する段階と、
    前記パイロット信号の存否によって前記複素高鮮明テレビ信号に第１誤差検出方法と第２誤差検出方法のいずれかを適用して搬送波周波数誤差を検出する段階と、
    を具備し、さらに、
    誤差基準信号を具備する複素出力信号を発生するために前記複素高鮮明テレビ信号と周波数信号を結合する段階を具備し、
    前記第１誤差検出方法は、
    前記複素出力信号の実数部に応答して前記複素出力信号が具備する誤差基準信号の位置を決定する段階と、
    前記複素出力信号が具備する前記誤差基準信号の位置に応答して誤差信号を発生する段階と、
    前記誤差信号に応答して変化する周波数を有する周波数信号を発生する段階と、
    を具備し、
    前記第２誤差検出方法は、
    前記複素高鮮明テレビ信号に含まれた前記パイロット信号の周波数誤差と位相誤差とを検出する段階と、
    前記周波数誤差と位相誤差とをフィルタリングする段階と、
    前記フィルタリングされた周波数誤差と位相誤差とに応答して前記周波数信号を発生する段階と、
    を具備することを特徴とする複素高鮮明テレビ信号の搬送波復旧方法。
22. 前記第１誤差検出方法は、
    前記実数信号から前記誤差基準信号の始終の位置を検出する段階と、
    前記誤差基準信号の始終の位置に応答して前記複素出力信号の偏角の変化量を測定する段階と、
    前記複素出力信号の偏角の変化量に応答して前記誤差信号を出力する段階と、
    を具備することを特徴とする請求項２１に記載の複素高鮮明テレビ信号の搬送波復旧方法。
23. 前記第１誤差検出方法は、
    前記複素出力信号を受信して前記複素出力信号の周期をＬだけ遅延させ、遅延された複素出力信号を発生させる段階と、
    前記複素出力信号を受信して共役複素出力信号を発生させる段階と、
    前記遅延された複素出力信号と前記共役複素出力信号とを乗じて第１勝算出力信号を発生する段階と、
    前記第１勝算出力信号の虚数部と前記第１勝算出力信号の実数部の逆数とを乗じて第２勝算値を発生する段階と、
    前記第２勝算値のアークタンジェント値を求める段階と、
    前記第２勝算値のアークタンジェント値に所定の係数信号を乗じて前記誤差信号を発生する段階と、
    を具備することを特徴とする請求項２１に記載の複素高鮮明テレビ信号の搬送波復旧方法。
24. 前記係数信号は、
    １／（２＊π＊Ｌ）であり、ここでＬは、
    前記誤差基準信号のサンプル長であることを特徴とする請求項２３に記載の複素高鮮明テレビ信号の搬送波復旧方法。
25. 

    によって誤差信号ΔＦを求め、
    ｙ（ｎ）は前記複素出力信号を示し、ｙ（ｎ＋Ｌ）は前記複素出力信号の周期をＬだけ遅延させた信号であり、ｙ（ｎ） ^＊ は前記複素出力信号の共役信号を示し、Ｌは前記誤差基準信号のサンプル長であることを特徴とする請求項２１に記載の複素高鮮明テレビ信号の搬送波復旧方法。
26. 前記複素入力信号は、
    ＶＳＢ信号が複素数形態に変換された信号であり、
    前記誤差基準信号は、
    前記複素入力信号のフィールド同期信号に存在するＰＮ６３信号であることを特徴とする請求項２１に記載の複素高鮮明テレビ信号の搬送波復旧方法。
27. 複素高鮮明テレビ信号の搬送波復旧方法において、
    誤差基準信号を具備する複素出力信号を発生するために前記複素高鮮明テレビ信号と周波数信号とを結合する段階と、
    前記複素出力信号の実数部に応答して前記複素出力信号が具備する誤差基準信号の位置を決定する段階と、
    前記複素出力信号が具備する前記誤差基準信号の位置に応答して誤差信号を発生する段階と、
    前記誤差信号に応答して変化する周波数を有する周波数信号を発生する段階と、
    を具備することを特徴とする複素高鮮明テレビ信号の搬送波復旧方法
28. 前記複素出力信号が具備する誤差基準信号の位置を決定する段階は、
    前記複素出力信号の実数部から前記誤差基準信号の始終の位置を検出する段階と、
    前記誤差基準信号の始終の位置に応答して前記複素出力信号の偏角の変化量を測定する段階と、
    前記複素出力信号の偏角の変化量に応答して前記誤差信号を出力する段階と、
    を具備することを特徴とする請求項２７に記載の複素高鮮明テレビ信号の搬送波復旧方法。
29. 

    によって誤差信号ΔＦを求め、
    ｙ（ｎ）は前記複素出力信号を示し、ｙ（ｎ＋Ｌ）は前記複素出力信号の周期をＬだけ遅延させた信号であり、ｙ（ｎ） ^＊ は前記複素出力信号の共役信号を示し、Ｌは前記誤差基準信号のサンプル長であることを特徴とする請求項２８に記載の高鮮明テレビの搬送波復旧方法。
30. 前記複素入力信号は、
    ＶＳＢ信号が複素数形態に変換された信号であり、
    前記誤差基準信号は、
    前記複素入力信号のフィールド同期信号に存在するＰＮ６３信号であることを特徴とする請求項２７に記載の高鮮明テレビの搬送波復旧方法。

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