JP4463830B2 - デジタル放送受信装置 - Google Patents

Description

この発明は、チャンネルサーチ時間を短縮したデジタル放送受信装置に関する。

地上デジタル放送では、ＴＭＣＣ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）信号を用いて、変調方式や内符号の符号化率などの伝送パラメータを可変とし、階層伝送を可能としている。このため、従来のデジタル放送受信装置は、ＴＭＣＣ信号が存在するか否かにより、ある周波数帯域において受信可能なデジタル放送波が存在するか否かを判定していた。しかし、ＴＭＣＣ信号が存在するかを判定するためには、ＴＭＣＣ信号の同期を取る必要があり、該判定に時間を要するという課題があった。このため、受信電力、伝送モードの検出結果、周波数の同調結果、及びＴＭＣＣ信号の順に、それぞれ判定を行い、該判定の結果に基づいて、それ以降の判定処理を行わずに、次のチャンネルについてデジタル放送波が存在するか否かの判定処理を行うようにして、チャンネルサーチ時間を短縮したものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２６６６５８号公報

従来のデジタル放送受信装置は、上記のように構成されており、受信した全ての放送波やノイズ等についてＴＭＣＣ信号が存在するかどうかの判定を行っていたため、チャンネルサーチに非常に時間が掛かるという課題があった。また、特許文献１記載のものも、デジタル放送波とアナログ放送波とが混在する状況では、アナログ放送波の受信電力が一定の値を有するために、アナログ放送についても、伝送モードの検出を行うことになるが、伝送モードの検出を行うためには、受信した放送波のパラメータを変更する必要があり、このパラメータの変更に時間が掛かるという課題があった。

この発明は、デジタル放送波とアナログ放送波とが混在する状況でも、チャンネルサーチ時間を短縮して、ユーザの操作性を向上させたデジタル放送受信装置を得ることを目的とする。

この発明に係るデジタル放送受信装置は、受信した放送波の同調を取るために、パイロットキャリアを利用した周波数粗調とガードインターバルを利用した周波数微調とを行う同調用発振器から出力される発振周波数の変化のうち、前記周波数粗調で補正された変化の大きさに基づき、受信中の放送波がアナログ放送であるか否かを判定し、該判定結果を出力するアナログ判定器と、前記アナログ判定器から出力された判定結果に基づき、次のチャンネルサーチを行うように指示するチャンネル有無判定部とを備えたことを特徴とする。

この発明によれば、パイロットキャリアを利用した周波数粗調とガードインターバルを利用した周波数微調とを行う同調用発振器５の発振周波数により揺らぎ（変化）のうち、前記周波数粗調で補正された変化の大きさを判定し、該判定結果に基づき、受信中の放送波がアナログ放送であるか否かを判定し、アナログ放送波である場合には、以後の判定処理を行わず、次のチャンネルサーチ処理へ移行するように構成したので、効率よくチャンネルサーチを行うことができ、チャンネルサーチ時間を短縮して、ユーザの操作性を向上できる効果がある。

以下、この発明における、実施の形態の一例について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）シンボルを示した図である。ＯＦＤＭシンボルは、デジタル放送に必要な信号が含まれた有効シンボルと遅延波等の影響を防止するガードインターバルから構成される。デジタル放送に採用されるＯＦＤＭ方式では、一般的に、サブキャリア間隔以下の周波数同調を行う周波数微調と、サブキャリア単位の周波数同調を行う周波数粗調との２種類の周波数同調を行っている。以下、それぞれの周波数同調について説明する。

周波数微調は、前述のガードインターバルを利用して行われる。まず、任意の時間ｔにおいて放送局から送信される放送波をｓ（ｔ）とすると、ガードインターバルの生成方法から
ｓ（ｔ）＝ｓ（ｔ−ｔ_U）・・・（１）
の関係が成り立つ。
次に、アンテナ１で受信した放送波ｒ（ｔ）が、前記放送波ｓ（ｔ）に対して、周波数がΔω、位相がΔθずれていた場合、ｒ（ｔ）は次のように表される。
ｒ（ｔ）＝ｓ（ｔ）ｅ^j(Δωt+θ)・・・（２）
となり、以下の関係が成り立つ。

次に（２）式及び（３）式の相関演算ｃ（ｔ）をとると、

となる。式（４）の関係から、ｃ（ｔ）の位相は周波数のずれΔωによって決まり、これを用いて周波数のずれΔωの補正を行うことができることがわかる。なお、位相を正しく検知できるのは、−πからπまでの範囲であり周波数微調では、サブキャリア以下の同調しか行えないため、発振周波数の変化（以下、揺らぎ）が大きくなることはない。

次に、周波数粗調について説明する。図２は、周波数粗調を説明するための図であり、この周波数粗調は、予めシンボル内での配置が決まっており、他のキャリアよりも送信電力の大きい、パイロットキャリアと呼ばれるキャリアを利用して行われている。前記パイロットキャリアは、１シンボル内に数十本から１５０本程度存在し、様々な周波数にランダムに配置されている。このため、パイロットキャリアとパターンが一致する位置は、ただひとつだけ存在し、これを利用して周波数粗調を行う。

周波数粗調は、送信信号における発振周波数と、受信信号における発振周波数との周波数の違いを補正するために行われるものであり、デジタル放送を受信した場合には、発振周波数の揺らぎは小さい。しかし図３に示すように、アナログ放送波には、映像キャリアと音声キャリアとの２つの周波数帯において電力のピークがあり、また、これら２つのピークが数ＭＨｚ（メガヘルツ）離れて存在することから、アナログ放送波を受信した場合、パターンがマッチする箇所が複数表れ、周波数粗調時における発信周波数の揺らぎは大きくなる。このことから、周波数粗調時における発信周波数の揺らぎを検出して、該揺らぎの大きさから、受信した放送波がアナログ放送波であるか否を判定することができる。

図４は、実施の形態１のデジタル放送波受信装置の構成の一例を示したブロック図である。このデジタル放送受信装置は、放送局等から送信される放送波であるＲＦ（高周波）信号を受信するアンテナ１と、アンテナ１で受信したＲＦ信号から所望のチャンネルを選択してＩＦ（中間周波）信号に変換するチューナー部２と、チューナー部２から出力されるＩＦ信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換部３と、Ａ／Ｄ変換部３から出力されたデジタル信号をＩ成分（同相成分）とＱ成分（直交成分）とに分離して出力する直交復調回路４と、前記デジタル信号のＩ成分とＱ成分との電力値を出力すると共に、前記電力値が予め決定された所定の値（閾値）より大きいかを判定し、該判定結果を出力する電力判定器１０と、電力判定器１０から出力されるデジタル信号のＩ成分とＱ成分との電力値に基づき、チューナー部２から出力されるＩＦ信号の電力値が一定となるようにチューナー部２を制御するＡＧＣ９と、アンテナ１で受信した放送波を同調する同調周波数の誤差を検出して、前記誤差を補正するように指示する周波数誤差検出器７と、周波数誤差検出器７の指示に基づき発振周波数を変化させて、アンテナ１で受信した放送波の同調を行う同調用発振器５と、同調用発振器５が発する発振周波数を取り込んで出力する揺らぎ検出器６と、揺らぎ検出器６から出力された該発振周波数の揺らぎの大きさに基づき、受信中の放送波がアナログ放送であるか否かを判定し、該判定結果を出力するアナログ判定器８と、直交復調回路４から出力されたデジタル信号のＩ成分及びＱ成分を、フーリエ変換により時間軸信号から周波数軸信号に変換して出力するＦＦＴ回路１１と、ＦＦＴ回路１１から出力された周波数軸信号へ変換後のデジタル信号のＩ成分及びＱ成分のＴＭＣＣフレームの同期の有無を判定して、該判定結果を出力するＴＭＣＣ判定部１２と、ＦＦＴ回路１１から出力された周波数軸信号へ変換後のデジタル信号のＩ成分及びＱ成分に誤り訂正処理を施し、誤り訂正を行いながら、前記デジタル信号のＩ成分及びＱ成分の復号処理を行う誤り訂正部１３と、前記デジタル信号のＩ成分及びＱ成分からチャンネル情報を抽出して、チャンネル情報取得完了信号を出力するチャンネル情報復号部１４と、電力判定器１０、アナログ判定器８、ＴＭＣＣ判定器１２、及びチャンネル情報復号部１４から出力される結果に基づき、受信中の放送波がデジタル放送波か否かを判定し、デジタル放送ではないと判定した場合、それ以降の判定処理を行わずに次のチャンネルサーチへ移行するように指示し、デジタル放送波が存在すると判定した場合、該結果を記憶するように支持して、次のチャンネルサーチへ移行するように指示するチャンネル有無判定部１５と、チャンネル有無判定部１５からの指示に基づき前記結果を記憶するチャンネルメモリ１６と、チャンネル有無判定部１５からの指示に基づき、チューナー部２の設定を変更して次のチャンネルサーチへ移行するＮ値設定部１７とを備える。

次に動作について説明する。
図５は、本実施の形態１によるデジタル放送受信装置のポイントとなるアナログ判定器８の動作を示したフローチャートである。アナログ判定器８は、揺らぎ検出器６から発振周波数を取り込む（ステップＳＴ１）。次に、アナログ判定器８は、取り込んだ発振周波数が、実験等により予め決定された閾値１よりも小さいか否か判定を行う（ステップＳＴ２）。アナログ判定器８は、ステップＳＴ１にて取り込んだ発振周波数が閾値１より小さくない場合、ステップＳＴ１にて取り込んだ発振周波数が、実験等により予め決定された閾値２よりも大きいか否か判定を行う（ステップＳＴ３）。

前記発振周波数が閾値２よりも大きくない場合、アナログ判定器８は、前記発振周波数の揺らぎが小さいと判断する（ステップＳＴ４）。次に、アナログ判定器８は、前記発振周波数の揺らぎが小さいことから受信中の放送波はアナログ放送でないと判定し（ステップＳＴ６）、該判定結果をチャンネル有無判定部１５へ出力する（ステップＳＴ８）。また、ステップＳＴ２にて前記発振周波数が閾値１よりも小さい場合、又はステップＳＴ３にて前記発振周波数が閾値２よりも大きい場合には、アナログ判定器８は、前記発振周波数の揺らぎが大きいと判断する（ステップＳＴ５）。次に、アナログ判定器８は、前記発振周波数の揺らぎが大きいことから受信中の放送波はアナログ放送であると判定し（ステップＳＴ７）、該判定結果をチャンネル有無判定部１５へ出力する（ステップＳＴ８）。

図６は、アナログ判定器８の動作の概要を示した図である。前述したように、デジタル放送波を受信した場合、同調用発信器５の発振周波数の揺らぎは小さく、所定の範囲内（閾値１と閾値２との間）に収まる。また、アナログ放送波を受信した場合、前記発振周波数の揺らぎは大きく、前記範囲内に収まらない。このため、実施の形態１によるデジタル放送受信装置では、周波数粗調を行う際の同調用発信器５の発振周波数の揺らぎが所定の範囲内に収まるか否かにより、アンテナ１で受信した放送波がアナログ放送波か否かの判定を行っている。

図７は、実施の形態１によるデジタル放送受信装置のチャンネル有無判定部１５の動作を示したフローチャートである。ユーザの操作に基づきチャンネルサーチの開始が外部装置（図示せず）から命令されると、チャンネル有無判定部１５は、電力判定部１０から出力された判定結果に基づき、該チャンネルに放送波が存在するかを判定する（ステップＳＴ１１）。具体的には、電力判定部１０より、受信電力が所定の値より大きいとの結果が出力された場合には、放送波が存在すると判定し、受信電力が所定の値より小さいとの結果が出力された場合には、放送波が存在しないと判定する。

次に、チャンネル有無判定部１５は、放送波が存在しないと判定した場合、該チャンネルが最終チャンネルであるかどうかの判定を行う（ステップＳＴ１６）。該チャンネルが最終チャンネルでない場合、チャンネル有無判定部１５は、次のチャンネルサーチに移行するようＮ値設定部１７へ指示する（ステップＳＴ１７）。また、受信中の放送波が最終チャンネルの場合、チャンネル有無判定部１５は、チャンネルサーチを終了する（ステップＳＴ１８）。

ステップＳＴ１１にて、放送波が存在すると判定した場合、チャンネル有無判定部１５は、アナログ判定部８から出力された判定結果に基づき、前記放送波が、アナログ放送か否かを判定する（ステップＳＴ１２）。チャンネル有無判定部１５は、前記放送波がアナログ放送であると判定した場合、ステップＳＴ１６以降の処理を行う。またステップＳＴ１２で、該放送波がアナログ放送波でないと判定した場合、次にチャンネル有無判定部１５は、ＴＭＣＣ判定部１２から出力された判定結果に基づきＴＭＣＣフレームの同期が完了したかを判定する（ステップＳＴ１３）。チャンネル有無判定部１５は、ＴＭＣＣフレームの同期が完了していないと判定した場合、ステップＳＴ１６以降の処理を行う。

またステップＳＴ１３で、ＴＭＣＣフレームの同期が完了していると判定した場合、チャンネル有無判定部１５は、チャンネル情報復号部１４からチャンネル情報取得完了信号が出力されたかを判定する（ステップＳＴ１４）。ステップＳＴ１４にて、チャンネル情報取得信号が出力されていると判定した場合、チャンネル有無判定部１５は、チャンネルメモリ１６へ該チャンネルを書き込み（ステップＳＴ１５）、ステップＳＴ１６以降の処理を行う。

以上のように、この実施の形態１によるデジタル放送受信装置によれば、同調用の信号を出力する同調用発振器５の同調用発振周波数の揺らぎ（変化）の大きさを判定し、該判定結果から、受信中の放送波がアナログ放送波であるか否かを判定し、該判定結果を出力するアナログ判定器８を備え、アナログ判定器８の出力結果がアナログ放送の場合、ＴＭＣＣフレームの同期判定や、チャンネル情報取得等の処理を行わず、次のチャンネルサーチを行うように構成したので、デジタル放送波とアナログ放送波とが混在する状況でも、チャンネルサーチ時間を短縮してユーザの操作性を向上させる効果がある。

また、アナログ放送か否かの判定を伝送モードで行っていないので、パラメータを変更する必要もなく、より高速にチャンネルサーチを行うことができる効果がある。また、電力値及び揺らぎ値共に、チャンネル切替え直後より判定を行うことができるため、両判定がほぼ同時に終了する上、該判定には１００ｍｓ（ミリ秒）から２００ｍｓ程度で終了させることが可能である。なお、揺らぎ検出器６を介さず、同調用発信器５から直接、アナログ判定器８へ発振周波数を取り込むようにしてもよい。

実施の形態２．
図８は、実施の形態２のデジタル放送波受信装置の構成の一例を示したブロック図であり、実施の形態１と同様の構成について同一の符号を付し、重複説明を省略する。この実施の形態２によるデジタル放送受信装置は、一定時間毎に信号を発するタイマーカウンタ１０１と、揺らぎ検出器６から出力される発振周波数を、タイマーカウンタ１０１から信号が発せられる度に記憶し、最大Ｎ個（例えば１０個）まで記憶する揺らぎ値記憶メモリ１００と、タイマーカウンタ１０１から信号が発せられるたびに、揺らぎ値記憶メモリ１００に記憶されたＮ個の発信周波数の移動平均値を算出して、アナログ判定器８へ出力する移動平均回路１０２とを備える。ここでＮは任意の数であり、揺らぎ値記憶メモリ１００は、最大値であるＮ個まで発振周波数が記憶されると、初めに記憶した発振周波数に新たな発振周波数を上書きして順次、発振周波数を記憶していく。なお、揺らぎ値記憶メモリ１００に記憶する発振周波数の数は、１０個に限られず、いくつであっても良い。

この実施の形態２によれば、移動平均値を用いて、揺らぎの大きさを判定するようにしたので、ノイズ等による瞬間的な発振周波数の揺らぎを吸収して、より確実にアナログ放送波かどうかの判定を行うことができ、誤検出を防止できるという効果がある。また、確実にアナログ放送波かどうかの判定を行うことで、後段の処理を減らすことができ、チャンネルサーチの高速化につながるという効果がある。なお、揺らぎ検出器６を介さず、同調用発信器５から直接、揺らぎ値メモリ１００へ発振周波数を取り込むようにしてもよい。

ＯＦＤＭの１シンボルを示した図である。 周波数粗調の方法について説明した図である。 アナログ放送波の受信電力のピークを示した図である。 実施の形態１のデジタル放送波受信装置の構成の一例を示したブロック図である。 アナログ判定器の動作を示したフローチャートである。 アナログ判定器の動作の概要を示した図である。 チャンネル有無判定部の動作を示したフローチャートである。 実施の形態２のデジタル放送波受信装置の構成の一例を示したブロック図である。

符号の説明

１ アンテナ、２ チューナー部、３ Ａ／Ｄ変換部、４ 直交復調回路、５ 同調用発振器、６ 揺らぎ検出器、７ 周波数誤差検出器、８ アナログ判定器、９ ＡＧＣ、１０ 電力判定器、１１ ＦＦＴ回路、１２ ＴＭＣＣ判定部、１３ 誤り訂正部、１４ チャンネル情報復号部、１５ チャンネル有無判定部、１６ チャンネルメモリ、１７ Ｎ値設定部、１００ 揺らぎ値記憶メモリ、１０１ タイマーカウンタ、１０２ 移動平均回路。

Claims (2)

1. ＯＦＤＭ方式のデジタル放送を受信するデジタル放送受信装置において、
   放送局から送信される放送波を受信するアンテナと、
   前記アンテナから出力される放送波から所望の周波数を選択して出力するチューナー部と、
   前記放送波の同調を行う同調周波数の誤差を検出して、前記誤差を補正するように指示する周波数誤差検出器と、
   前記周波数誤差検出器からの指示に基づき、パイロットキャリアを利用した周波数粗調とガードインターバルを利用した周波数微調によって出力を変化させることで同調周波数の補正を行う同調用発振器と、
   前記同調用発振器から出力された発振周波数の変化のうち、前記周波数粗調で補正された変化の大きさに基づき、受信中の放送波がアナログ放送であるか否かを判定し、該判定結果を出力するアナログ判定器と、
   前記アナログ判定器から出力された判定結果に基づき、チューナー部へ次のチャンネルサーチを行うように指示するチャンネル有無判定部とを備えたことを特徴とするデジタル放送受信装置。
2. 所定の時間毎に信号を出力するタイマーカウンタと、
   前記同調用発振器から出力される発振周波数を、前記タイマーカウンタから信号が出力される毎に記憶する揺らぎ値記憶メモリと、
   前記揺らぎ値記憶メモリに記憶された発振周波数の移動平均値を、前記タイマーカウンタから信号が出力される毎に算出して出力する移動平均回路とを備え、
   前記アナログ判定器は、前記移動平均回路から出力された移動平均値の変化の大きさに基づき、受信中の放送波がアナログ放送であるか否かを判定することを特徴とする請求項１記載のデジタル放送受信装置。

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