JP4484355B2 - 復調装置、放送システム及び放送受信装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は復調装置、放送システム及び放送受信装置に関し、特に変調信号の復調を行う復調装置、デジタル衛星放送の通信を行う放送システム及びデジタル衛星放送で、変調された信号を復調する放送受信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
デジタル変復調技術の1つにPSK(PhaseShift Keying)がある。PSKはキャリア(搬送波)のパラメータとして位相を変化させる変調方式であり、衛星通信等の分野で広く使用されている。
【0003】
図21は従来のPSK復調機の概略構成を示す図である。PSK復調機400は、ローカルオシレータ401、乗算器402a、402b、再生部403、周波数補正値出力部404、π/2移相器405から構成される。
【0004】
ローカルオシレータ401は、送信側で変調に用いたキャリアと同一の周波数、同位相の正弦波を発振する。π/2移相器405は、ローカルオシレータ401からの発振信号をπ/2移相する。乗算器402aは、入力信号とローカルオシレータ401からの発振信号との積をとる。乗算器402bは、入力信号とπ/2移相器405の出力との積をとる。
【0005】
再生部403は、乗算器402a、402bの出力信号の低周波成分を通過させ、A/D変換を施して、位相軸に対応したデジタル信号を生成する。そして、周波数補正値出力部404から出力される周波数補正値Δfにもとづいて周波数補正を行う。その後、タイミング再生、キャリア再生を行い、ユニークワード(同期語)を検出する(SYNCが“H”の時に同期検出)。ユニークワードが検出されることで、正常な復調制御が行われたことになる。
【0006】
ここで、PSK復調機400は、送信側と独立したローカルオシレータ401を用いているため、周波数及び位相を完全に一致させることは不可能である。したがって、従来では、ユニークワードが検出されるまで、周波数補正値出力部404からは段階的に周波数補正値が出力され、再生部403では、受信する周波数補正値毎に、周波数補正、タイミング再生、キャリア再生を行う。このようなフィードバック制御を施すことで、入力信号の復調を行っていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような従来のPSK復調機400では、入力信号の変調周波数と、ローカルオシレータ401が発振する周波数との差が大きい場合、復調するまでに非常に時間がかかり、品質の低下を引き起こすといった問題があった。
【0008】
PSK復調機400の再生部403では、最初、周波数補正値をゼロとして、タイミング再生を行う回路がロックするのに必要な時間TTMAX〔s〕待った後、キャリア再生を開始する。さらに、キャリア再生を行う回路がロックするのに必要な時間TCMAX〔s〕待った後、ユニークワードの検出を開始する。そして、ユニークワードの検出を行う回路がロックすれば(ロックに必要な時間TFMAX〔s〕)、ユニークワードが検出されたことになり、SYNCが“H”となる。
【0009】
SYNCが“L”である場合には、周波数補正値出力部404は、周波数補正値Δf〔Hz〕の値を更新して、上記と同様な動作を繰り返す。周波数補正値の更新は通常、0→ΔA→−ΔA→2ΔA→−2ΔA→3ΔA→−3ΔA→…というようにシンボルレートにもとづいてあらかじめ設定されている値を順に更新していく。
【0010】
したがって、周波数補正値を更新する周期は、TTMAX+TCMAX+TFMAXとなるため、入力信号とローカルオシレータ401の発振周波数との誤差が大きいと、同期が検出されるまで、TTMAX+TCMAX+TFMAXの時間を何度も繰り返すことになり、非常に時間がかかってしまう。
【0011】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、復調にかかる時間を短縮し、高品質で効率のよい復調制御を行う復調装置を提供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、受信側での復調にかかる時間を短縮し、高品質で効率のよい放送通信を行う放送システムを提供することである。
【0012】
さらに、本発明の他の目的は、復調にかかる時間を短縮し、高品質で効率のよい放送受信制御を行う放送受信装置を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記課題を解決するために、図1に示すような、変調信号の復調を行う復調装置20において、変調された入力信号の同期検波を行った後に、A/D変換をして、位相軸に対応したデジタル信号を生成するデジタル信号生成手段21と、シンボルレートにもとづいて設定された周波数補正値を出力する周波数補正値出力手段22と、周波数補正値にもとづいて、デジタル信号に周波数オフセットを与えて周波数補正信号を生成する周波数補正手段23と、周波数補正信号のシンボルタイミングを抽出して、タイミング再生を行うタイミング再生手段24と、タイミング再生手段24によって得られたシンボルからC/Nを検出するC/N検出手段25と、C/Nが最も高い値の時の周波数補正値を最適周波数補正値とする最適周波数補正値決定手段26と、最適周波数補正値により周波数補正及びタイミング再生された信号の周波数ずれを最終的に補正してキャリア再生を行うキャリア再生手段27と、キャリア再生後のシンボルのエラー訂正を行い、ユニークワードを検出する同期検出手段28と、を有することを特徴とする復調装置20が提供される。
【0014】
ここで、デジタル信号生成手段21は、変調された入力信号の同期検波を行った後に、A/D変換をして、位相軸に対応したデジタル信号を生成する。周波数補正値出力手段22は、シンボルレートにもとづいて設定された周波数補正値を出力する。周波数補正手段23は、周波数補正値にもとづいて、デジタル信号に周波数オフセットを与えて周波数補正信号を生成する。タイミング再生手段24は、周波数補正信号のシンボルタイミングを抽出して、タイミング再生を行う。C/N検出手段25は、タイミング再生手段24によって得られたシンボルからC/Nを検出する。最適周波数補正値決定手段26は、C/Nが最も高い値の時の周波数補正値を最適周波数補正値とする。キャリア再生手段27は、最適周波数補正値により周波数補正及びタイミング再生された信号の周波数ずれを最終的に補正してキャリア再生を行う。同期検出手段28は、キャリア再生後のシンボルのエラー訂正を行い、ユニークワードを検出する。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の復調装置の原理図である。復調装置20は、変調信号の復調を行う。なお、n相PSK変調された信号の復調を行うものとして以降説明する。
【0016】
デジタル信号生成手段21は、ローカルオシレータ210a、π/2移相器210b、乗算器211a、211b、LPF(ローパスフィルタ)212a、212b、A/D(アナログ/デジタル)変換器213a、213bから構成される。
【0017】
ローカルオシレータ210aは、送信側で変調に用いたキャリアと同一の周波数、同位相の正弦波を発振する。π/2移相器210bは、ローカルオシレータ210aからの発振信号をπ/2移相する。乗算器211aは、入力信号とローカルオシレータ210aからの発振信号との積をとる。乗算器211bは、入力信号とπ/2移相器210bの出力との積をとる。
【0018】
LPF212a、212bは、乗算器211a、211bの出力信号の低周波成分を通過させる。A/D変換器213a、213bは、LPF212a、212bのそれぞれの出力にA/D変換を施して、I軸、Q軸の位相軸に対応したデジタル信号を生成する。このように、デジタル信号生成手段21は、n相PSK変調信号を準同期直交検波して、デジタル化したI軸チャネル及びQ軸チャネルの信号を出力する。
【0019】
周波数補正値出力手段22は、シンボルレートにもとづいて設定された周波数補正値Δf〔Hz〕(0→ΔA1→−ΔA1→2ΔA1→−2ΔA1→3ΔA1→−3ΔA1→…)を出力するシーケンサである。ΔA1は、後述のキャリア再生手段27の引き込み動作(周波数ずれの状態から、制御されて周波数ずれがない状態に移行する動作)範囲より小さい値である。また、シンボルとは、“0”、“1”の情報を表す信号波形のことをいい、その情報の持続時間をTとすれば、1/Tがシンボルレートである。
【0020】
周波数補正手段23は、周波数補正値Δfにもとづいて、I、Qチャネルのデジタル信号に周波数オフセットを与えて周波数補正信号を生成する。タイミング再生手段24は、周波数補正信号から情報を取り出すためのシンボルタイミングを、シンボルレートにもとづいて抽出してタイミング再生を行う。
【0021】
C/N(Carrier/Noise)検出手段25は、タイミング再生手段24によって得られたシンボルからC/Nを検出する。最適周波数補正値決定手段26は、C/Nの値をモニタしながらスイープして、C/Nの最大値に対応する周波数補正値を最適周波数補正値ΔfMAXとする。
【0022】
キャリア再生手段27は、最適周波数補正値ΔfMAXにより周波数補正及びタイミング再生された信号の周波数ずれを最終的に補正してキャリア再生を行う。すなわち、周波数補正手段23では、最適周波数補正値ΔfMAXによりデジタル信号生成手段21からの出力を周波数補正して周波数補正信号を生成する。タイミング再生手段24は、その周波数補正信号をタイミング再生する。この段階でタイミング再生手段24からの出力は、キャリア再生手段27の引き込み範囲内にあるため、キャリア再生手段27は、引き込み処理を行ってシンボル信号の周波数ずれを最終的に補正する。
【0023】
同期検出手段28は、キャリア再生後のシンボルのエラー訂正を行い、フレーム内部のユニークワードを検出する。
図2、図3は復調装置20の動作を示すフローチャートである(復調装置20を第1の実施の形態とする)。
〔S1〕周波数補正手段23の周波数補正量Δfを引き込み範囲の下限値−AMAXに設定する。
【0024】
〔S2〕タイミング再生手段24のロック時間を確保するためのタイマの初期化を行う。
〔S3〕タイミング再生を行う。
【0025】
〔S4〕タイミング再生がロックするために必要な時間が経過したかどうかを判断し、経過していればステップS6へ行き、経過してなければステップS5へ行く。
〔S5〕タイマのカウントアップを行う。
【0026】
〔S6〕C/N検出手段25がC/Nを検出するための時間を確保するためのタイマの初期化を行う。
〔S7〕C/N検出を行う。
【0027】
〔S8〕C/N検出手段25がC/Nを検出するために必要な時間が経過したかどうかを判断し、経過していればステップS10へ行き、経過してなければステップS9へ行く。
〔S9〕タイマのカウントアップを行う。
【0028】
〔S10〕現在のC/Nモニタの値を読み取り、これまでに読んだC/Nモニタ値の中で最大の値であればΔfMAXを現在のΔf(周波数補正手段23の周波数補正量)に更新し、これまでに読んだC/Nモニタ値の中で最大の値でなければΔfMAXの更新は行なわない。
〔S11〕周波数補正手段23の周波数補正量Δfが引き込み範囲の上限値AMAXに達したかどうかを判断し、達していればステップS13へ行き、達していなければステップS12へ行く。
【0029】
〔S12〕周波数補正手段23の周波数補正量Δfの値を大きくする。
〔S13〕周波数補正手段23は、周波数補正値ΔfをΔfMAXに更新する。
〔S14〕タイミング再生手段24のロック時間を確保するためのタイマの初期化を行う。
【0030】
〔S15〕タイミング再生を行う。
〔S16〕タイミング再生がロックするために必要な時間が経過したかどうかを判断し、経過していればステップS18へ行き、経過してなければステップS17へ行く。
【0031】
〔S17〕タイマのカウントアップを行う。
〔S18〕キャリア再生手段27のロック時間を確保するためのタイマの初期化を行う。
〔S19〕キャリア再生を行う。
【0032】
〔S20〕キャリア再生がロックするために必要な時間が経過したかどうかを判断し、経過していればステップS22へ行き、経過してなければステップS21へ行く。
【0033】
〔S21〕タイマのカウントアップを行う。
〔S22〕フレーム検出のロック時間を確保するためのタイマの初期化を行う。
〔S23〕フレーム検出を行う。
【0034】
〔S24〕フレーム検出がロックするために必要な時間が経過したかどうかを判断し、経過していれば終了し、経過してなければステップS25へ行く。
〔S25〕タイマのカウントアップを行う。
【0035】
次にキャリア再生手段27の構成について説明する。図4はキャリア再生手段27の構成を示す図である。複素乗算器27aは、sinθ,cosθ生成器27eの出力により、シンボルをθ〔rad〕回転させる。位相比較器27bは、複素乗算器27aの出力の位相差を計算する。
【0036】
ループフィルタ27cは、位相比較器27bの出力を平滑化する。数値制御発振器27dは、ループフィルタ27cの出力値に応じて発振する。sinθ,cosθ生成器27eは、数値制御発振器27dの値に応じて、sinθ及びcosθの値を生成する。
【0037】
次にキャリアの周波数ずれ(以下、キャリアずれと呼ぶ)と、シンボルの分布関係について説明する。図5〜図8はキャリアずれに依存しているタイミング再生手段24の出力のコンスタレーションを示す図である。なお、図中、色が濃いほど、シンボル点の存在数が高いことを示している。
【0038】
キャリアずれが非常に小さい場合は、ほとんどのシンボル点が円上に乗るが(図5)、キャリアずれが大きくなるにつれてシンボル点の円上からのばらつきが大きくなり(図6)、さらに、キャリアずれがシンボル周波数の1/4を超えたあたりから、シンボル点が円上に乗らなくなる(図7)。そして、さらにずれが大きくなって、キャリアずれがシンボル周波数の1/2を超えると、準同期直交検波の出力のベースバンド成分が無くなるために、シンボル点が原点付近に集中する(図8)。
【0039】
図9はコンスタレーション上でのキャリアずれとC/Nの関係を示す図である。図のコンスタレーション上で、半径rの円がシンボル周波数の基準振幅とする。そして、タイミング再生手段24から、シンボル振幅が半径raのシンボルが出力されたとする。
【0040】
この場合、基準振幅とシンボル振幅の差分の絶対値d(=|r−ra|)がノイズによって生じた振幅のずれ量である。そして、基準振幅とシンボル振幅との差分の絶対値を、一定のシンボル数分算出して累積した累積値を求めれば、その累積値はキャリアとノイズの比率を表すC/Nに対応する。
【0041】
具体的には、累積値が大きければ、ノイズの影響を強く受けてキャリアずれが大きくC/Nの値は小さくなる。また、累積値が小さければ、ノイズの影響が少なくキャリアずれが小さいのでC/Nの値は大きくなる。
【0042】
図10はC/N検出手段25の構成例を示す図である。振幅演算器25aは、タイミング再生手段24から出力されるI、Qの信号から、シンボル振幅(I2+Q2)0.5を計算する。差分算出器25bは、基準振幅とシンボル振幅との差分値を求める。絶対値演算器25cは、差分値の絶対値を求める。
【0043】
カウンタ25dは、1シンボル周期ごとに1ずつカウントして、カウント値が例えば、50000を超えたときに0に戻るカウンタである。比較器25eは、カウント値が50000であるか調べ、50000であれば“H”(更新パルス)を出力し、そうでなければ“L”(リセットパルス)を出力する。
【0044】
ラッチ25fは、入力信号を1シンボル分遅延させ、累積加算器25gへのリセットをかける。累積加算器25gは、入力の値を逐次加算していき、リセットパルスが入力されたときに値がゼロとなる。
【0045】
ラッチ25hは、更新パルスが“H”となったときの値を保持する。ビット反転器25iは,入力のビットを反転してC/N情報を出力する。
上記の回路構成では、基準振幅とシンボル振幅との絶対値が50000シンボル分累積され、50000シンボルごとに値が更新される。また、図4〜図8で上述したように、キャリアずれが大きいほど振幅方向のばらつきが大きくなるので、累積加算器25gの値は大きくなる。逆にキャリアずれが小さいほど振幅方向のばらつきが小さくなるので、累積加算器25gの値は小さくなる。
【0046】
したがって、累積加算器25gの出力段にビット反転器25iを設けて、キャリアずれが大きければ、ビット反転器25iの出力値であるC/Nが小さくなるようにし、キャリアずれが小さければ、ビット反転器25iの出力値であるC/Nが大きくなるようにしている。
【0047】
図11はキャリアずれとC/N検出回路の出力との関係のシミュレーション結果を示す図である。図10の回路に、シンボル周波数=1MHzのQPSK変調信号をタイミング再生した際の信号を入力したシミュレーション結果を示している。縦軸にC/Nモニタ値〔dB〕、横軸にキャリアずれ〔MHz〕をとる。
【0048】
図から、キャリアずれがゼロのところでは、C/Nが最も高い値を示すことがわかる。また、低C/Nにおいて出力の凸部の幅がシンボル周波数の1/2程度あることがわかる。したがって、このC/Nモニタを用いてキャリアずれを検出する際には、シンボル周波数の1/2以下の幅で周波数スキップを行う必要がある。
【0049】
次に第1の実施の形態の動作イメージについて説明する。図12は第1の実施の形態の動作イメージを示す図である。横軸に周波数をとる。また、周波数f0を、キャリア再生手段27が最終的に合わせるべき周波数とし、引き込み範囲を図のHとする。
【0050】
第1の実施の形態では、周波数補正値Δf(Hよりも小さい値)を順に更新していく。この場合、図のような状態では、ポイントPaが最もC/N値が高い値となり、ポイントPaの周波数fpaが最適周波数補正値となる。
【0051】
また、最適周波数補正値fpaと周波数f0とのずれΔhaは、キャリア再生手段27の引き込み範囲H内にある。このため、キャリア再生手段27が引き込むことができ、周波数ずれの最終補正を行ってキャリア再生を行う。
【0052】
ここで、従来の技術では、周波数補正値Δfの更新にかかる時間が長かった。すなわち、周波数補正値を1回更新するのに、タイミング再生→キャリア再生→同期検出の処理を経て、同期が検出されていないことを認識した後に、周波数補正値の更新を行っていた。
【0053】
したがって、周波数補正値を1回更新するのに、タイミング再生ロック時間とキャリア再生ロック時間とユニークワード検出時間との合計時間(TTMAX+TCMAX+TFMAX)がかかるために、引き込み範囲内まで周波数を補正するのに非常に時間がかかっていた。
【0054】
一方、本発明の第1の実施の形態では、まず、C/N検出を行ってC/Nの最大値を見つけることで、キャリア再生手段27が引き込める周波数fpaを検出している。したがって、周波数補正値を1回更新するのにかかる時間は、タイミング再生ロック時間とC/N検出時間だけである。このため、従来と周波数補正値の更新回数は同じだが、更新時間が短いために(スキップ周期が短い)、従来と比べて短時間で復調することが可能になる。
【0055】
以上説明したように、本発明では、各々の周波数補正値Δfによって周波数補正されてタイミング再生されたシンボル周波数に対してC/Nを検出し、検出したC/NをスイープしてC/Nが最大となる値を検出する。そして、C/Nが最大となった時の周波数補正値を最適周波数補正値ΔfMAXとすれば、その最適周波数補正値ΔfMAXで周波数補正されてタイミング再生されたシンボル周波数は、最もキャリアずれの少ない信号と判断できる。また、その信号にわずかに残るキャリアずれは、キャリア再生手段27の引き込み範囲内にあるため、キャリア再生手段27が補正できる。
【0056】
なお、上記の説明では、C/Nの値をモニタしながらスイープして、C/Nの最大値に対応する周波数補正値を最適周波数補正値とする最適周波数補正値決定手段26を、1つの構成要素として図1に示したが、周波数補正値出力手段22またはC/N検出手段25の少なくとも一方に、最適周波数補正値決定手段26の機能を含む構成にしてもよい。
【0057】
次に第2の実施の形態の復調装置について説明する。図13は第2の実施の形態の構成を示す図である。図1と同じ構成要素には同符号を付けて構成要素の説明は省略する。
【0058】
第2の実施の形態である復調装置20aに対し、周波数補正値出力手段22−1の周波数スキップ量は、第1の実施の形態で出力していた周波数補正値の周波数スキップ量よりも値が大きい。すなわち、第1の実施の形態で用いたキャリア再生手段27の引き込み範囲以上の周波数スキップ量で周波数補正値の値が変化する。
【0059】
ずれ検出手段29aは、引き込み範囲以上の周波数スキップにより決定した最適周波数補正値により、周波数補正及びタイミング再生された信号から周波数ずれを検出する。
【0060】
キャリア再生手段27−1は、ずれ検出手段29aで検出されたずれ量を受信して、引き込み範囲を広くして、キャリアの周波数ずれ補正を行ってキャリア再生を行う。
【0061】
図14は第2の実施の形態のキャリア再生手段27−1の構成を示す図である。図4と同じ構成要素には同符号を付けて構成要素に対する説明は省略する。
選択部27fは、ずれ検出手段29aがずれ量を検出している区間は、ゼロを選択して、出力ゼロをループフィルタ27cへ送信し、この間のフィードバック制御を無効にさせる(キャリア再生手段27−1の動作を止める)。また、ずれ検出手段29aがずれ量の検出を終了した場合は、位相比較器27bからの出力を選択して通常のフィードバック制御を有効にする。
【0062】
加算器27gは、ずれ検出手段29aから出力されたずれ量とループフィルタ27cの値とを加算して加算値(第1の実施の形態よりも広くなった引き込み範囲を示す)を数値制御発振器27dへ送信する。
【0063】
次に動作について説明する。図15は第2の実施の形態の動作イメージを示す図である。横軸に周波数をとる。また、周波数f0を、キャリア再生手段27−1が最終的に合わせるべき周波数とし、最初の引き込み範囲を図のHとする。
【0064】
第2の実施の形態では周波数補正値Δf(Hよりも大きい値)を順に更新していく。この場合、図のような状態では、ポイントPbが最もC/N値が高い値となり、ポイントPbの周波数fpbが最適周波数補正値となる。
【0065】
ずれ検出手段29aは、最適周波数補正値と引き込み範囲Hの最小値Hminとの間のずれ量Δhbを検出して、このずれ量Δhbをキャリア再生手段27−1に与える。このため、キャリア再生手段27−1の引き込み範囲はHから(H+Δhb)と広くなる。したがって、キャリア再生手段27−1は、引き込み範囲(H+Δhb)で引き込み動作を行って、周波数ずれを最終的に補正して周波数f0に合わせる。
【0066】
以上説明したように、第2の実施の形態では、第1の実施の形態の時のキャリア再生手段27(引き込み範囲H)の引き込み範囲より大きい値の周波数補正値で周波数補正を行い、決定した最適周波数補正値と引き込み範囲Hの最小値Hminとのずれ量Δhbを検出する。そして、引き込み範囲をHから(H+Δhb)と広くして、引き込み範囲(H+Δhb)のキャリア再生手段27−1で引き込み動作を行ってキャリア再生を行う構成とした。
【0067】
このように、第2の実施の形態では、第1の実施の形態と比べて周波数補正値を大きな値で更新していくために、更新回数が減り、より短時間に復調を行うことが可能になる。
【0068】
次に第3の実施の形態の復調装置について説明する。図16は第3の実施の形態の構成を示す図である。図1と同じ構成要素には同符号を付けて構成要素に対する説明は省略する。
【0069】
周波数補正値出力手段22−2は、最適周波数補正量が決定するまでは、キャリア再生手段27の引き込み範囲以上の幅で周波数補正値を更新する。そして、最適周波数補正値が決定した後は、同期検出信号(SYNC信号)にもとづいて、引き込み範囲より小さい幅で周波数補正値を更新する。
【0070】
図17は第3の実施の形態の動作イメージを示す図である。横軸に周波数をとる。また、周波数f0を、キャリア再生手段27が最終的に合わせるべき周波数とし、引き込み範囲を図のHとする。
【0071】
第3の実施の形態では、最初に、引き込み範囲Hよりも大きい値の周波数補正値Δf大を順に更新していく。この場合、図のような状態では、ポイントPcが最もC/N値が高い値となり、ポイントPcの周波数fpcが最適周波数補正値となる。
【0072】
ところが、まだこの段階では最適周波数補正値fpcは、引き込み範囲H内には入っていないため、キャリア再生手段27は引き込めない。したがって、本発明の第3の実施の形態では、最適周波数補正値fpcを決定した後は、さらにポイントPcから引き込み範囲Hよりも小さい周波数補正値Δf小値で順に更新していく。
【0073】
そして、周波数補正値Δf小で更新していって、最初に引き込み範囲H内に入った周波数f1を求める。周波数f1と周波数f0とのずれΔhcは、キャリア再生手段27の引き込み範囲H内にある。このため、キャリア再生手段27が引き込むことができ、周波数ずれの最終補正を行ってキャリア再生を行う。
【0074】
なお、動作制御としては、C/Nの最大値を検出して最適周波数補正値を見つけるまでは、第2の実施の形態と同様である。そして、周波数補正値出力手段22−2が同期検出手段28からのSYNC信号の状態を監視して、SYNC信号が“L”であれば、最適周波数補正値でもまだ同期がとれていないと判断して、引き込み範囲Hよりも小さい周波数補正値を、SYNC信号が“H”となるまで更新する。
【0075】
以上説明したように、第3の実施の形態では、第2の実施の形態と同様に、引き込み範囲Hより大きい周波数補正値で周波数補正して、最適周波数補正値を決定する。そして、最適周波数補正値でも引き込めない場合には、同期検出手段28のSYNC信号の状態にもとづいて、引き込み範囲よりも小さい周波数補正値を更新してキャリア再生を行う構成とした。このように、段階的に周波数補正値の値を小さくしていって更新していくために、従来と比べてより短時間に復調を行うことが可能になる。
【0076】
次にC/N検出の切替え制御について説明する。上記では、キャリアずれに依存しているシンボルからC/Nを検出することで、キャリア再生に対する効率のよい引き込み制御について説明してきた。
【0077】
一方、本発明の復調装置は、衛星放送受信機などに適用される。衛星放送受信機では、電波を受信するアンテナの向きをC/Nの大小で調整したりする(例えば、テレビ画面のモニタ値を見ながら、ユーザがアンテナの向きを調整する)。このような場合に必要なC/Nは、キャリアずれに依存しないC/Nである。したがって、キャリアずれに依存する復調制御時のC/Nと、キャリアずれに依存しないC/Nとの切替え制御を行うことが必要である。
【0078】
図18はC/N検出の切替え制御を示す構成例である。なお、C/N検出手段25の周辺ブロックのみを示し、図1と同じ構成要素には同符号を付けて構成要素の説明は省略する。
【0079】
セレクタ2aは、キャリア再生前にはタイミング再生手段24からの出力信号を選択し、キャリア再生後にはキャリア再生手段27の出力信号を選択して、選択した信号をC/N検出手段25へ送信する。なお、入力切替えはセレクト信号にもとづいて行う。
【0080】
図19はC/N検出の切替え制御を示す構成例である。図はC/N検出手段25の周辺ブロック及びキャリア再生手段27−2の内部構成を示している。図1、図4と同じ構成要素には同符号を付けて構成要素の説明は省略する。
【0081】
C/N検出手段25は、キャリア再生手段27−2の第1の出力に接続しており、同期検出手段28にはキャリア再生手段27−2の第2の出力が接続している。また、キャリア再生手段27−2の内部には、あらたにセレクタ2bが設置されている。セレクタ2bは、キャリア再生前には複素乗算器27aの入力信号を選択してC/N検出手段25に出力し、キャリア再生後には複素乗算器27aの出力信号を選択してC/N検出手段25に出力する。なお、入力切替えはセレクト信号にもとづいて行う。
【0082】
以上説明した図18、図19の構成により、キャリアずれに依存する復調制御時のC/Nと、キャリアずれに依存しないC/Nとの切替え制御を効率よく行うことが可能になる。
【0083】
次に本発明の復調装置を適用した放送システム及び放送受信装置について説明する。図20は放送システムの概略構成を示す図である。放送システム1は、放送送信装置100、テレビ受像機5が接続する放送受信装置200、衛星3とから構成される。
【0084】
放送送信装置100に対し、変調手段101は、送信すべき信号を変調して変調信号を生成する。アップコンバータ102は、変調信号を無線信号に変換する。送信手段103は、無線信号をアンテナ100aを通じて衛星3へ向けて送信する。
【0085】
放送受信装置200に対し、受信手段201は、衛星3から地上へ向けて送信された信号をアンテナ200aを通じて受信し、LNA(Low Noise Amplifier)で増幅する。ダウンコンバータ202は、増幅された受信信号の周波数変換(中間周波数帯への変換)を行い、BPF(バンドパスフィルタ)で帯域制限して、復調すべき信号を生成する。
【0086】
復調装置203(上述した第1〜第3の実施の形態の構成を有する)は、ダウンコンバータ202から出力される、送信側で変調された信号の復調制御を行う。その後は、デコーダ部(図示せず)でMPEGの動画像再生処理等を行って、再生データを生成し、テレビ受像機5へ送信する。また、テレビ受像機5は、再生された信号を表示する。
【0087】
以上説明したように、本発明によれば、シンボル周波数を超える大きなキャリア周波数ずれが存在する場合でも迅速に復調を行うことが可能になる。また、復調後のC/Nの出力が、キャリア周波数ずれの量に依存しないように制御することが可能になる。
【0088】
なお、上記の説明では、復調装置の適用例として、衛星通信の受信装置に適用したが、衛星通信以外の無線受信装置に幅広く適用することが可能である。
【0089】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の復調装置は、タイミング再生後のシンボルからC/Nを検出して、C/Nが最も高い値の時の周波数補正値を最適周波数補正値とし、この最適周波数補正値により周波数補正及びタイミング再生された信号の周波数ずれを最終的に補正してキャリア再生を行う構成とした。これにより、復調にかかる時間を短縮し、高品質で効率のよい復調制御を行うことが可能になる。
【0090】
また、本発明の放送システムは、放送受信側で、タイミング再生後のシンボルからC/Nを検出して、C/Nが最も高い値の時の周波数補正値を最適周波数補正値とし、この最適周波数補正値により周波数補正及びタイミング再生された信号の周波数ずれを最終的に補正してキャリア再生を行う構成とした。これにより、復調にかかる時間を短縮し、高品質で効率のよい放送通信を行うことが可能になる。
【0091】
さらに、本発明の放送受信装置は、タイミング再生後のシンボルからC/Nを検出して、C/Nが最も高い値の時の周波数補正値を最適周波数補正値とし、この最適周波数補正値により周波数補正及びタイミング再生された信号の周波数ずれを最終的に補正してキャリア再生を行う構成とした。これにより、復調にかかる時間を短縮し、高品質で効率のよい放送受信制御を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の復調装置の原理図である。
【図2】復調装置の動作を示すフローチャートである。
【図3】復調装置の動作を示すフローチャートである。
【図4】キャリア再生手段の構成を示す図である。
【図5】キャリアずれに依存しているタイミング再生手段の出力のコンスタレーションを示す図である。
【図6】キャリアずれに依存しているタイミング再生手段の出力のコンスタレーションを示す図である。
【図7】キャリアずれに依存しているタイミング再生手段の出力のコンスタレーションを示す図である。
【図8】キャリアずれに依存しているタイミング再生手段の出力のコンスタレーションを示す図である。
【図9】コンスタレーション上でのキャリアずれとC/Nの関係を示す図である。
【図10】C/N検出手段の構成例を示す図である。
【図11】キャリアずれとC/N検出回路の出力との関係のシミュレーション結果を示す図である。
【図12】第1の実施の形態の動作イメージを示す図である。
【図13】第2の実施の形態の構成を示す図である。
【図14】第2の実施の形態のキャリア再生手段の構成を示す図である。
【図15】第2の実施の形態の動作イメージを示す図である。
【図16】第3の実施の形態の構成を示す図である。
【図17】第3の実施の形態の動作イメージを示す図である。
【図18】C/N検出の切替え制御を示す構成例である。
【図19】C/N検出の切替え制御を示す構成例である。
【図20】放送システムの概略構成を示す図である。
【図21】従来のPSK復調機の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
20 復調装置
21 デジタル信号生成手段
22 周波数補正値出力手段
23 周波数補正手段
24 タイミング再生手段
25 C/N検出手段
26 最適周波数補正値決定手段
27 キャリア再生手段
28 同期検出手段
210a ローカルオシレータ
210b π/2移相器
211a、211b 乗算器
212a、212b LPF
213a、213b A/D変換器
Δf 周波数補正値
ΔfMAX 最適周波数補正値
Claims (9)
- 変調信号の復調を行う復調装置において、
変調された入力信号の同期検波を行った後に、A/D変換をして、位相軸に対応したデジタル信号を生成するデジタル信号生成手段と、
シンボルレートにもとづいて設定された周波数補正値を出力する周波数補正値出力手段と、
前記周波数補正値にもとづいて、前記デジタル信号に周波数オフセットを与えて周波数補正信号を生成する周波数補正手段と、
前記周波数補正信号のシンボルタイミングを抽出して、タイミング再生を行うタイミング再生手段と、
前記タイミング再生手段によって得られたシンボルからC/Nを検出するC/N検出手段と、
前記C/Nが最も高い値の時の周波数補正値を最適周波数補正値とする最適周波数補正値決定手段と、
前記最適周波数補正値により周波数補正及びタイミング再生された信号の周波数ずれを最終的に補正してキャリア再生を行うキャリア再生手段と、
キャリア再生後のシンボルのエラー訂正を行い、ユニークワードを検出する同期検出手段と、
を有することを特徴とする復調装置。 - 前記C/N検出手段は、キャリア引き込み制御を行う場合には、前記周波数ずれに依存しているシンボルからC/Nを検出し、キャリア引き込み後は、前記周波数ずれに依存しないシンボルからC/Nを検出することを特徴とする請求項1記載の復調装置。
- 前記C/N検出手段は、シンボルの振幅方向のばらつきをもとに前記C/Nを検出することを特徴とする請求項1記載の復調装置。
- 前記周波数補正値出力手段は、前記キャリア再生手段の引き込み範囲より小さい周波数に相当する値で周波数補正値を更新することを特徴とする請求項1記載の復調装置。
- 前記周波数補正値出力手段は、前記キャリア再生手段の引き込み範囲より大きい周波数に相当する値で周波数補正値を更新することを特徴とする請求項1記載の復調装置。
- 引き込み範囲以上の前記周波数補正値により決定した最適周波数補正値により周波数補正及びタイミング再生された信号と、前記キャリア再生手段の引き込み範囲とのずれを検出する、ずれ検出手段をさらに有することを特徴とする請求項5記載の復調装置。
- 前記周波数補正値出力手段は、前記最適周波数補正値が決定するまでは、前記キャリア再生手段の引き込み範囲以上の周波数補正値を出力し、前記最適周波数補正値が決定した後は、同期検出信号にもとづいて、前記引き込み範囲より小さい周波数補正値を出力することを特徴とする請求項1記載の復調装置。
- デジタル衛星放送の通信を行う放送システムにおいて、
送信すべき信号を変調して変調信号を生成する変調手段と、前記変調信号を無線信号に変換するアップコンバータと、前記無線信号をアンテナを通じて衛星へ向けて送信する送信手段と、から構成される放送送信装置と、
前記衛星から地上へ向けて送信された信号を受信する受信手段と、受信信号の周波数変換を行って、復調すべき信号を生成するダウンコンバータと、前記ダウンコンバータから出力される、送信側で変調された信号の同期検波を行った後に、A/D変換をして、位相軸に対応したデジタル信号を生成するデジタル信号生成手段と、シンボルレートにもとづいて設定された周波数補正値を出力する周波数補正値出力手段と、前記周波数補正値にもとづいて、前記デジタル信号に周波数オフセットを与えて周波数補正信号を生成する周波数補正手段と、前記周波数補正信号のシンボルタイミングを抽出して、タイミング再生を行うタイミング再生手段と、前記タイミング再生手段によって得られたシンボルからC/Nを検出するC/N検出手段と、前記C/Nが最も高い値の時の周波数補正値を最適周波数補正値とする最適周波数補正値決定手段と、前記最適周波数補正値により周波数補正及びタイミング再生された信号の周波数ずれを最終的に補正してキャリア再生を行うキャリア再生手段と、キャリア再生後のシンボルのエラー訂正を行い、ユニークワードを検出する同期検出手段と、から構成される放送受信装置と、
を有することを特徴とする放送システム。 - デジタル衛星放送で、変調された信号を復調する放送受信装置において、
衛星から地上へ向けて送信された信号を受信する受信手段と、
受信信号の周波数変換を行って、復調すべき信号を生成するダウンコンバータと、
前記ダウンコンバータから出力される、送信側で変調された信号の同期検波を行った後に、A/D変換をして、位相軸に対応したデジタル信号を生成するデジタル信号生成手段と、
シンボルレートにもとづいて設定された周波数補正値を出力する周波数補正値出力手段と、
前記周波数補正値にもとづいて、前記デジタル信号に周波数オフセットを与えて周波数補正信号を生成する周波数補正手段と、
前記周波数補正信号のシンボルタイミングを抽出して、タイミング再生を行うタイミング再生手段と、
前記タイミング再生手段によって得られたシンボルからC/Nを検出するC/N検出手段と、
前記C/Nが最も高い値の時の周波数補正値を最適周波数補正値とする最適周波数補正値決定手段と、
前記最適周波数補正値により周波数補正及びタイミング再生された信号の周波数ずれを最終的に補正してキャリア再生を行うキャリア再生手段と、
キャリア再生後のシンボルのエラー訂正を行い、ユニークワードを検出する同期検出手段と、
を有することを特徴とする放送受信装置。
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