JP4794634B2 - 搬送波再生装置及び搬送波再生方法 - Google Patents

Description

本発明は、パイロット信号が含まれた変調信号を復調する場合に用いられる搬送波再生装置に関する。

近年、映像のデジタル化が進み、衛星放送、ＣＡＴＶ、地上波放送のそれぞれにおいて、各国でデジタル放送が開始されている。その伝送方式としては、各伝送路の特徴に適した方式が選択されている。例えば、米国の地上波デジタル放送ではＶＳＢ（vestigial-sideband）変調方式が用いられている。このような放送で用いられるデジタル変調信号の復調システムについては、数々の文献で紹介されている（例えば、非特許文献１参照）。

例えば、パイロット信号が含まれたＶＳＢ変調信号から搬送波再生を行う場合には、パイロット信号を抽出し、これと基準信号との差から周波数誤差及び位相誤差を求める。
多賀、石川、小松，「ＱＰＳＫ復調システムの一検討」，テレビジョン学会技術報告，社団法人テレビジョン学会，１９９１年８月，第１５巻，第４６号，ＣＥ’９１−４２，ｐｐ．２０−２４（図３０）

しかしながら、反射波が存在する場合等、伝送路の状態によっては、パイロット信号が損傷又は消失し、搬送波再生回路の負帰還制御ループ内に残留位相誤差が発生し、復調性能が低下することがあるという問題があった。

また、復調性能の低下を最小限に抑えようとすると、負帰還制御ループのループゲインが小さくなり、位相雑音特性が悪い場合に追従性能が劣化する等の問題があった。

本発明は、パイロット信号が正常に受信できる場合の位相雑音への追従性能を維持しながら、パイロット信号が正常に受信できない場合の復調性能の低下を抑えることを目的とする。

本発明に係る第１の搬送波再生装置は、ベースバンド信号と発振信号とを乗算し、その結果を出力する回転演算部と、前記回転演算部の出力からパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出部と、前記パイロット信号と基準信号との間の位相誤差を、所定の範囲内に制限された値として出力する誤差検出制御部と、前記誤差検出制御部の出力を平滑化して出力するループフィルタ部と、前記ループフィルタ部の出力に応じた信号を生成して前記発振信号として出力する周波数可変発振部とを有する。

これによると、検出された位相誤差の値を所定の範囲内に制限するので、パイロット信号が正常に受信できる場合の位相雑音への追従性能を犠牲にすることなく、パイロット信号が正常に受信できない場合の復調性能の低下を抑えることができる。

また、第２の搬送波再生装置は、ベースバンド信号と発振信号とを乗算し、その結果を出力する回転演算部と、前記回転演算部の出力からパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出部と、前記回転演算部の出力から伝送路品質を推定する伝送路品質推定部と、前記伝送路品質に応じて制御信号を求める制御量判定部と、前記パイロット信号と基準信号との間の位相誤差を、前記制御信号に従って、所定の範囲内に制限された値として、又はそのまま出力する誤差検出制御部と、前記誤差検出制御部の出力を平滑化して出力するループフィルタ部と、前記ループフィルタ部の出力に応じた信号を生成して前記発振信号として出力する周波数可変発振部とを有する。

これによると、伝送路品質に応じて、検出された位相誤差の値を所定の範囲内に制限するので、パイロット信号が正常に受信できる場合の位相雑音への追従性能を犠牲にすることなく、パイロット信号が正常に受信できない場合の復調性能の低下を抑えることができる。

また、第３の搬送波再生装置は、ベースバンド信号と発振信号とを乗算し、その結果を出力する回転演算部と、前記回転演算部の出力からパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出部と、前記パイロット信号と基準信号との間の位相誤差を求め、前記位相誤差に応じた値を出力する誤差検出制御部と、前記誤差検出制御部の出力をフィルタゲインに従って増幅し、平滑化して出力するループフィルタ部と、前記ループフィルタ部の出力に応じた信号を生成して前記発振信号として出力する周波数可変発振部と、前記回転演算部の出力から伝送路品質を求める伝送路品質推定部と、前記伝送路品質に応じて前記フィルタゲインを設定するゲイン設定部とを有する。

これによると、伝送路品質に応じてループフィルタ部のフィルタゲインを設定するので、パイロット信号が正常に受信できる場合の位相雑音への追従性能を犠牲にすることなく、パイロット信号が正常に受信できない場合の復調性能の低下を抑えることができる。

本発明によれば、パイロット信号が正常に受信できない場合の復調性能の低下を抑えることと、パイロット信号が正常に受信できる場合の位相雑音への追従性能を維持することとを、回路規模を抑えながら両立させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る搬送波再生装置の構成を示すブロック図である。図１の搬送波再生装置は、回転演算部２と、パイロット信号抽出部１２と、誤差検出部１４と、ループフィルタ部１６と、周波数可変発振部１８とを有している。ＡＴＳＣ（Advanced Television Systems Committee）規格に準拠した信号が受信され、直交検波されて得られたベースバンド信号が、図１の搬送波再生装置に入力されているとする。受信された信号は、ＶＳＢ変調方式により変調されており、パイロット信号を含んでいる。ベースバンド信号は複素信号であって、同相信号ＢＩと直交信号ＢＱとを有している。

図１の搬送波再生装置の前段で直交検波される際に、直交検波するために用いられる搬送波が必ずしも常に正確な周波数と正確な位相とを有しているとは限らない。このため、同相信号ＢＩ及び直交信号ＢＱには、周波数及び位相のずれが残留する。

図１の搬送波再生装置に入力されるベースバンド信号は、同相信号（Ｉ信号）をＳｉ、直交信号（Ｑ信号）をＳｑで表すと、次式（１）、すなわち、
（Ｓｉ＋ｊＳｑ）・ｅｘｐ（ｊ（ΔＷｔ＋Δθ）） …（１）
ΔＷ：周波数ずれ
Δθ：位相ずれ
で表現することができる。

周波数可変発振部１８は、式（１）で示される信号の搬送波成分ｅｘｐ（ｊ(ΔＷｔ＋Δθ)と共役関係の信号、
ｅｘｐ（−ｊ(ΔＷｔ＋Δθ) …（２）
を出力しているとする。

回転演算部２は、周波数可変発振部１８の出力と入力されたベースバンド信号とを、次式（３）、すなわち、
（Ｓｉ＋ｊＳｑ）・ｅｘｐ（ｊ（ΔＷｔ＋Δθ））・ｅｘｐ（−ｊ（ΔＷｔ＋Δθ））
＝（Ｓｉ＋ｊＳｑ） …（３）
のように複素乗算する。回転演算部２は、入力されたベースバンド信号の周波数及び位相のずれを除去して、得られた復調信号（Ｓｉ＋ｊＳｑ）を出力する。

パイロット信号抽出部１２は、復調信号からパイロット信号を抽出し、誤差検出部１４に出力する。誤差検出部１４は、抽出されたパイロット信号に基づいて、受信したデジタル変調信号の位相誤差を検出し、ループフィルタ部１６に出力する。周波数可変発振部１８が式（２）の信号を出力しているとき、誤差検出部１４は位相誤差として０を検出する。また、周波数可変発振部１８が式（２）の信号とは位相誤差が存在する信号を出力しているとき、誤差検出部１４はその位相誤差を検出する。

ループフィルタ部１６は、誤差検出部１４の出力を平滑化して、すなわち、求められた位相誤差を、その高周波数成分を除去して、周波数可変発振部１８に制御信号として出力する。周波数可変発振部１８は、ループフィルタ部１６の出力信号に応じた周波数の発振信号を生成し、回転演算部２に出力する。

このように構成された位相制御ループは、負帰還制御ループを構成しているので、受信されたデジタル変調信号に位相同期した搬送波が、周波数可変発振部１８で再生される。再生された搬送波は、回転演算部２に入力されるベースバンド信号の搬送波成分と共役関係にあり、両者の間には周波数誤差及び位相誤差がないので、正しい復調信号を得ることが可能となる。

図２は、図１のループフィルタ部１６の構成例を示すブロック図である。ループフィルタ部１６は、直接系回路３１と、積分系回路３２と、加算器３３とを有している。直接系回路３１は、増幅器３４を有している。積分系回路３２は、増幅器３６と、加算器３７と、遅延部３８とを有している。

直接系回路３１の増幅器３４は、誤差検出部１４から出力された位相誤差信号を増幅度αで増幅する。ところで、周波数可変発振部１８は、入力される制御信号に比例して、出力する信号の位相を進ませる（又は遅らせる）。従って、直接系回路３１は、周波数可変発振部１８の出力信号の位相を位相誤差信号に対してリニアに進ませる（又は遅らせる）働きをする。すなわち、直接系回路３１は、搬送波再生処理において位相誤差の補正を行う。

一方、積分系回路３２では、増幅器３６が入力された位相誤差信号を増幅度βで増幅し、出力する。加算器３７は、増幅器３６の出力と遅延部３８の出力とを加算し、その結果を出力する。遅延部３８は、加算器３７の出力を遅延させて加算器３３，３７に出力する。加算器３７と遅延部３８とで構成されるループは、積分機能を持つ。従って、積分系回路３２は、位相誤差信号に基づいて周波数可変発振部１８の出力信号の周波数を制御する働きをする。すなわち、積分系回路３２は、搬送波再生処理において周波数誤差の補正を行う。

図３は、第１の実施形態の変形例に係る搬送波再生装置の構成を示すブロック図である。図３の搬送波再生装置は、図１の搬送波再生装置において、出力信号選択部１３を更に有するようにしたものである。出力信号選択部１３と誤差検出部１４とは、誤差検出制御部２０を構成している。

図４は、図３の出力信号選択部１３の構成例を示すブロック図である。出力信号選択部１３は、判定部４２と、固定値出力部４４と、選択部４６とを有している。

判定部４２は、パイロット信号抽出部１２から出力されたパイロット信号の同相信号成分Ｐｉと直交信号成分Ｐｑとの関係に従って判定を行い、判定結果を選択部４６に出力する。固定値出力部４４は、固定値を選択部４６に出力している。選択部４６は、判定部４２の判定結果に従って、パイロット信号又は固定値出力部４４の出力を選択して出力する。

判定部４２は、例えば、次式（４），（５）、すなわち、
Ｐｉ＞０ …（４）
Ｐｉ＞｜Ｐｑ｜ …（５）
が同時に満たされている場合には、パイロット信号を選択すべきであることを示す判定結果を出力し、式（４），（５）が同時に満たされていない場合には、固定値出力部４４の出力を選択すべきであることを示す判定結果を出力する。

図５は、図４の判定部４２の動作を説明するためのグラフである。判定部４２は、入力されたパイロット信号の信号点が図５の領域ＥＡ内にある場合には、パイロット信号を選択すべきであると判定し、入力されたパイロット信号の信号点が図５の領域ＥＢ内にある場合には、固定値出力部４４の出力を選択すべきであると判定する。ＲＩ，ＲＱは、Ｉ信号成分Ｐｉ及びＱ信号成分Ｐｑが取り得る範囲をそれぞれ示している。

例えば、入力されたパイロット信号の信号点が図５の複素平面の信号点Ｐ１で表される場合には、式（４），（５）が満たされているので、判定部４２は、パイロット信号を選択すべきであると判定する。このとき、誤差検出部１４は、パイロット信号と基準信号（Ｉ軸）との間の位相誤差Δθ２を検出する。

反射波が存在する場合等、伝送路の状態によっては、パイロット信号が損傷又は消失し、正常に受信できないことがある。この場合、選択部４６がパイロット信号抽出部１２の出力を選択していると、ループフィルタ部１６の出力が収束していても、パイロット信号の信号点が例えば信号点Ｐ２であると見なされてしまう。すると、実際には搬送波の位相誤差が大きくない場合でも、図１の搬送波再生装置は、実際以上の位相誤差を打ち消すように動作するので、逆に負帰還制御ループ内に位相誤差が残留することになる。このため、復調性能が低下してしまう。

そこで、判定部４２は、パイロット信号の信号点が例えば信号点Ｐ２である場合には、固定値出力部４４の出力を選択すべきであると判定する。固定値出力部４４が信号点ＰＦを示す値を出力しているとすると、位相誤差はΔθ１からΔθ３へ小さくなる。こうすることにより、負帰還制御ループ内に残留する位相誤差を抑えることができる。

以上のように、図３の搬送波再生装置によれば、簡単な判定により、位相雑音への追従性能と、反射波等の影響によりパイロット信号が正常に受信できない場合の復調性能とを両立させることが可能となる。

なお、図４の固定値出力部４４及び選択部４６に代えて、判定結果に応じて入力信号に対してビット幅制限によるクリップ処理を行って出力する処理部を有するようにしてもよい。

また、出力信号選択部１３は、パイロット信号の信号点が図５の領域ＥＡの外にある場合には、直前に出力した信号をパイロット信号として出力するようにしてもよい。

（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態に係る搬送波再生装置の構成を示すブロック図である。図６の搬送波再生装置は、図１の搬送波再生装置において、制限部１５を更に有するようにしたものである。誤差検出部１４と制限部１５とは、誤差検出制御部２２０を構成している。その他の構成要素については、図１を参照して説明したものと同様であるので、同一の参照番号を付してその説明を省略する。

図７は、図６の制限部１５の構成例を示すブロック図である。制限部１５は、判定部５２と、固定値出力部５４と、選択部５６とを有している。判定部５２は、誤差検出部１４から出力された位相誤差ＰＥに従って判定を行い、判定結果を選択部５６に出力する。固定値出力部５４は、固定値を選択部５６に出力している。選択部５６は、判定部５２の判定結果に従って、位相誤差ＰＥ又は固定値出力部５４の出力を選択して出力する。

判定部５２は、例えば、次式（６），（７）、すなわち、
ＰＥ＜π／４ …（６）
ＰＥ＞−π／４ …（７）
が同時に満たされている場合には、位相誤差を選択すべきであることを示す判定結果を出力し、式（６），（７）が同時に満たされていない場合には、固定値出力部５４の出力を選択すべきであることを示す判定結果を出力する。

図８は、図７の判定部５２の動作を説明するためのグラフである。判定部５２は、位相誤差ＰＥが−π／４＜ＰＥ＜π／４を満たしている場合には、位相誤差ＰＥを選択すべきであると判定し、位相誤差ＰＥが−π／４＜ＰＥ＜π／４を満たしていない場合には、固定値出力部５４の出力のいずれかを選択すべきであると判定する。固定値出力部５４は、±π／４を出力しているとする。

例えば、誤差ＰＥが図８の点Ｅ１，Ｅ４，Ｅ５で表される場合には、式（６），（７）が満たされているので、判定部５２は、誤差ＰＥを選択すべきであると判定する。一方、誤差ＰＥがπ／４より大きい場合（点Ｅ２）には、判定部５２は、固定値出力部５４の出力π／４を選択すべきであると判定する。また、誤差ＰＥが−π／４より小さい場合（点Ｅ３）には、判定部５２は、固定値出力部５４の出力−π／４を選択すべきであると判定する。こうすることにより、位相誤差ＰＥの大きさをπ／４に抑えることができるので、負帰還制御ループ内に残留する位相誤差を抑えることができる。

以上のように、図６の搬送波再生装置によれば、簡単な判定により、位相雑音への追従性能と、反射波等の影響によりパイロット信号が正常に受信できない場合の復調性能とを両立することが、より小さな回路規模で可能となる。

なお、図７の固定値出力部５４及び選択部５６に代えて、判定結果に応じて入力信号に対してビット幅制限によるクリップ処理を行って出力する処理部を有するようにしてもよい。

また、誤差検出制御部２２０が、誤差検出部１４から出力された位相誤差ＰＥの時間に対する変化率を求める測定部を更に有し、制限部１５が、位相誤差ＰＥの変化率に応じて、誤差検出部１４で求められた位相誤差又は所定の値を選択して出力するようにしてもよい。

（第３の実施形態）
図９は、本発明の第３の実施形態に係る搬送波再生装置の構成を示すブロック図である。図９の搬送波再生装置は、図６の搬送波再生装置において、制限部１５及びループフィルタ部１６に代えて制限部３１５及びループフィルタ部３１６をそれぞれ有し、伝送路品質推定部６２と、ゲイン制御部６４と、記憶部６５と、制御量判定部６６とを更に有するようにしたものである。ゲイン制御部６４は、記憶部６７と、ゲイン設定部６８とを有している。誤差検出部１４と制限部３１５とは、誤差検出制御部３２０を構成している。その他の構成要素については、図１を参照して説明したものと同様であるので、同一の参照番号を付してその説明を省略する。

伝送路品質推定部６２は、回転演算部２の出力と所定のデータパターンとの間の相関値ＣＲと、回転演算部２の出力のＣ／Ｎ値（雑音電力に対するキャリア電力の比）ＣＮとを、伝送路品質として求めて出力する。本実施形態において以下では、相関値ＣＲのうち、反射波に対応する値を特に用いる。ＡＴＳＣ規格に準拠した信号においては、フィールド同期セグメント部に所定のデータパターンが存在している。

制限部３１５は、誤差制御信号ＬＭに従って、位相誤差の値を制限するか否かを決定する。その他の点は、図６の制限部１５と同様である。ループフィルタ部３１６は、図２のループフィルタ部１６において、直接系回路３１の増幅器３４、及び積分系回路３２の増幅器３６のうちの一方又は両方の増幅率をゲイン制御信号ＧＦに従って制御するように構成されている。その他の点は、図２のループフィルタ部１６と同様である。

図１０は、図９の制御量判定部６６の構成例を示すブロック図である。制御量判定部６６は、判定部７１，７２，７３と、選択部７４，７５，７６と、閾値設定部７７Ａ，７７Ｂ，７７Ｃと、制限設定部７８Ａ，７８Ｂ，７８Ｃ，７８Ｄとを有している。閾値設定部７７Ａ〜７７Ｃは、閾値ＴＬ１，ＴＬ２，ＴＬ３をそれぞれ出力している（ＴＬ１＜ＴＬ３）。制限設定部７８Ａ，７８Ｃは、位相誤差の値を制限すべきことを示す信号を出力している。制限設定部７８Ｂ，７８Ｄは、位相誤差の値を制限すべきではないことを示す信号を出力している。

判定部７１は、相関値ＣＲと閾値ＴＬ１とを比較し、相関値ＣＲの方が小さい場合には、制限設定部７８Ａの出力を選択するように、選択部７４を制御する。選択部７４は、位相誤差の値を制限するように制限部３１５に誤差制御信号ＬＭを出力する。このとき、制限部３１５は、位相誤差の値を制限する。伝送路における反射波が大きい場合には、相関値ＣＲが小さくなる。この場合、位相誤差の値を制限することにより、反射波等の影響によりパイロット信号が正常に受信できない場合にも復調性能が低下することを防止することができる。判定部７１は、相関値ＣＲが閾値ＴＬ１以上である場合には、選択部７５の出力を選択するように、選択部７４を制御する。

相関値ＣＲが閾値ＴＬ１以上である場合には、次の処理を行う。すなわち、判定部７２は、Ｃ／Ｎ値ＣＮが閾値ＴＬ２以上である場合には、制限設定部７８Ｂの出力を選択するように、選択部７５を制御する。このとき、選択部７４，７５は、位相誤差の値を制限しないように制限部３１５に誤差制御信号ＬＭを出力し、制限部３１５は、位相誤差の値を制限しない。この場合には、ＡＴＳＣ規格による誤り訂正後では、エラーが出力されないか、ほとんど無視できる割合であるので、位相雑音への追従性能を向上させるためである。判定部７２は、Ｃ／Ｎ値ＣＮが閾値ＴＬ２未満である場合には、選択部７６の出力を選択するように、選択部７５を制御する。

相関値ＣＲが閾値ＴＬ１以上であり、かつ、Ｃ／Ｎ値ＣＮが閾値ＴＬ２未満である場合には、次の処理を行う。すなわち、判定部７３は、相関値ＣＲが閾値ＴＬ３より小さい場合には、制限設定部７８Ｃの出力を選択するように、選択部７６を制御する。このとき、制限部３１５は、位相誤差の値を制限する。判定部７２によりＣ／Ｎ値ＣＮが低いと判定される要因の１つが反射波による影響である可能性が高いからである。判定部７３は、相関値ＣＲが閾値ＴＬ３以上である場合には、制限設定部７８Ｄの出力を選択するように、選択部７６を制御する。このとき、制限部３１５は、位相誤差の値を制限しない。判定部７２によりＣ／Ｎ値ＣＮが低いと判定される要因が反射波による影響ではない可能性が高いからである。

図１１は、図９の制御量判定部６６における処理を示すフローチャートである。この図は、図１０を参照して説明した処理をフローチャートとして示したものである。

ステップＳ１２では、判定部７１は、相関値ＣＲと閾値ＴＬ１とを比較する。相関値ＣＲの方が小さい場合にはステップＳ１８に進み、相関値ＣＲが閾値ＴＬ１以上である場合にはステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４では、判定部７２は、Ｃ／Ｎ値ＣＮと閾値ＴＬ２とを比較する。Ｃ／Ｎ値ＣＮが閾値ＴＬ２以上である場合にはステップＳ１９に進み、Ｃ／Ｎ値ＣＮが閾値ＴＬ２未満である場合にはステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６では、判定部７３は、相関値ＣＲと閾値ＴＬ３とを比較する。相関値ＣＲが閾値ＴＬ３より小さい場合にはステップＳ１８に進み、相関値ＣＲが閾値ＴＬ３以上である場合にはステップＳ１９に進む。

ステップＳ１８では、判定部７１〜７３の制御により、選択部７４は、位相誤差の値を制限するように制限部３１５に誤差制御信号ＬＭを出力する。ステップＳ１９では、判定部７１〜７３の制御により、選択部７４は、位相誤差の値を制限しないように制限部３１５に誤差制御信号ＬＭを出力する。

また、記憶部６５は、制御量判定部６６が出力する誤差制御信号ＬＭを格納する。誤差制御信号ＬＭを変更した後に伝送路品質推定部６２で求められた伝送路品質が、誤差制御信号ＬＭの変更前よりも悪い場合には、制御量判定部６６は、記憶部６５から変更前の誤差制御信号ＬＭを読み出して制限部３１５に出力する。

このように、伝送路品質推定部６２で求められた伝送路品質を用いて制限部３１５を制御している。反射波等の影響を受けていない場合には、なるべく制限部３１５が位相誤差の制限を行わないようにするので、位相雑音への追従性能を向上させることができる。また、反射波等の影響を受けている場合には、制限部３１５が位相誤差の制限を行うようにするので、復調性能の向上を図ることができる。

なお、図９の搬送波再生装置において、制限部３１５に代えて、パイロット信号抽出部１２と誤差検出部１４との間に出力信号選択部を有するようにしてもよい。この出力信号選択部は、誤差制御信号ＬＭが位相誤差を所定の範囲内に制限すべきであることを示しており、かつ、パイロット信号の信号点が図５の領域ＥＡの外にある場合には、図３の出力信号選択部１３のように、信号点が領域ＥＡ内にある信号を選択し、その他の場合にはパイロット信号を選択して出力する。

図１２は、図９のゲイン設定部６８の構成例を示すブロック図である。ゲイン設定部６８は、判定部８１，８２，８３と、選択部８４，８５，８６と、閾値設定部８７Ａ，８７Ｂ，８７Ｃと、ゲイン設定部８８Ａ，８８Ｂ，８８Ｃ，８８Ｄとを有している。閾値設定部８７Ａ〜８７Ｃは、閾値ＴＧ１，ＴＧ２，ＴＧ３をそれぞれ出力している（ＴＧ１＜ＴＧ３）。ゲイン設定部８８Ａ，８８Ｃは、小さなゲインを設定すべきことを示す信号を出力している。ゲイン設定部８８Ｂ，８８Ｄは、大きなゲインを設定すべきであることを示す信号を出力している。

判定部８１は、相関値ＣＲと閾値ＴＧ１とを比較し、相関値ＣＲの方が小さい場合には、ゲイン設定部８８Ａの出力を選択するように、選択部８４を制御する。選択部８４は、ループフィルタ部３１６のゲインを小さくするようにゲイン制御信号ＧＦを出力する。伝送路における反射波が大きい場合には、相関値ＣＲが小さくなる。この場合、ループフィルタ部３１６のゲインを小さくすることにより、反射波等の影響によりパイロット信号が正常に受信できない場合にも復調性能が低下することを防止することができる。判定部８１は、相関値ＣＲが閾値ＴＧ１以上である場合には、選択部８５の出力を選択するように、選択部８４を制御する。

相関値ＣＲが閾値ＴＧ１以上である場合には、次の処理を行う。すなわち、判定部８２は、Ｃ／Ｎ値ＣＮが閾値ＴＧ２以上である場合には、ゲイン設定部８８Ｂの出力を選択するように、選択部８５を制御する。このとき、選択部８４，８５は、ループフィルタ部３１６のゲインを大きくするようにゲイン制御信号ＧＦを出力する。この場合には、ＡＴＳＣ規格による誤り訂正後では、エラーが出力されないか、ほとんど無視できる割合であるので、位相雑音への追従性能を向上させるためである。判定部８２は、Ｃ／Ｎ値ＣＮが閾値ＴＧ２未満である場合には、選択部８６の出力を選択するように、選択部８５を制御する。

相関値ＣＲが閾値ＴＧ１以上であり、かつ、Ｃ／Ｎ値ＣＮが閾値ＴＧ２未満である場合には、次の処理を行う。すなわち、判定部８３は、相関値ＣＲが閾値ＴＧ３より小さい場合には、ゲイン設定部８８Ｃの出力を選択するように、選択部８６を制御する。判定部８２によりＣ／Ｎ値ＣＮが低いと判定される要因の１つが反射波による影響である可能性が高いからである。判定部８３は、相関値ＣＲが閾値ＴＧ３以上である場合には、ゲイン設定部８８Ｄの出力を選択するように、選択部８６を制御する。判定部８２によりＣ／Ｎ値ＣＮが低いと判定される要因が反射波による影響ではない可能性が高いからである。

図１３は、図９のゲイン設定部６８における処理を示すフローチャートである。この図は、図１２を参照して説明した処理をフローチャートとして示したものである。

ステップＳ２２では、判定部８１は、相関値ＣＲと閾値ＴＧ１とを比較する。相関値ＣＲの方が小さい場合にはステップＳ２８に進み、相関値ＣＲが閾値ＴＧ１以上である場合にはステップＳ２４に進む。

ステップＳ２４では、判定部８２は、Ｃ／Ｎ値ＣＮと閾値ＴＧ２とを比較する。Ｃ／Ｎ値ＣＮが閾値ＴＧ２以上である場合にはステップＳ２９に進み、Ｃ／Ｎ値ＣＮが閾値ＴＧ２未満である場合にはステップＳ２６に進む。

ステップＳ２６では、判定部８３は、相関値ＣＲと閾値ＴＧ３とを比較する。相関値ＣＲが閾値ＴＧ３より小さい場合にはステップＳ２８に進み、相関値ＣＲが閾値ＴＧ３以上である場合にはステップＳ２９に進む。

ステップＳ２８では、判定部８１〜８３の制御により、選択部８４は、ゲインを小さくするようにループフィルタ部３１６にゲイン制御信号ＧＦを出力する。ステップＳ２９では、判定部８１〜８３の制御により、選択部８４は、ゲインを大きくするようにループフィルタ部３１６にゲイン制御信号ＧＦを出力する。

また、記憶部６７は、ゲイン設定部６８が出力するゲイン制御信号ＧＦを格納する。ゲイン制御信号ＧＦを変更した後に伝送路品質推定部６２で求められた伝送路品質が、ゲイン制御信号ＧＦの変更前よりも悪い場合には、ゲイン設定部６８は、記憶部６７から変更前のゲイン制御信号ＧＦを読み出してループフィルタ部３１６に出力する。

このように、伝送路品質推定部６２で求められた伝送路品質を用いてループフィルタ部３１６を制御している。反射波等の影響を受けていない場合には、なるべくループフィルタ部３１６のゲインを大きくするので、位相雑音への追従性能を向上させることができる。また、反射波等の影響を受けている場合には、ループフィルタ部３１６のゲインを小さくするので、復調性能の向上を図ることができる。

なお、伝送路品質推定部６２が、相関値ＣＲ、Ｃ／Ｎ値ＣＮ、ゴースト信号電力、復調部出力ビットエラーレート、ビタビ復号器出力ビットエラーレート、及びリードソロモン復号器出力パケットエラーレートのうちの１つ以上を伝送路品質として求め、制御量判定部６６及びゲイン設定部６８が、伝送路品質推定部６２で求められた値を相関値ＣＲ及びＣ／Ｎ値ＣＮに代えて用いて処理を行うようにしてもよい。伝送路品質を表す値としてシステム及び伝送路の状態に応じて適切な値を選ぶことにより、より高精度な制御が可能となる。

また、閾値設定部７７Ａ〜７７Ｃ，８７Ａ〜８７Ｃ、制限設定部７８Ａ〜７８Ｄ、ゲイン設定部８８Ａ〜８８Ｄが出力する値は、外部より動的又は静的に設定されるようにしてもよい。

また、判定部７１〜７３，８１〜８３は、相関値ＣＲ又はＣ／Ｎ値ＣＮに応じて行う選択の変更についてヒステリシス特性を持つようにしてもよい。これにより、選択部７４〜７６，８４〜８６の切り替えが頻繁に起こることを防ぐことができる。

また、図９の搬送波再生装置において、制御量判定部６６又はゲイン設定部６８を有しないようにしてもよい。

また、式（４）〜（７）は一例であり、システムにより動的又は静的に変更されてもよく、必要な位相雑音への追従性能に基づいて算出された式を用いてもよい。

また、固定値出力部４４，５４が出力する固定値は、外部ＣＰＵ等により動的又は静的に変更されてもよい。

また、以上の説明では、ＡＴＳＣ規格に準拠し、ＶＳＢ変調方式により変調された信号を受信する場合を例として説明したが、パイロット信号を用いる方式であれば、他の変調方式により変調された信号を受信する場合についても、同様である。

以上説明したように、本発明は、パイロット信号が含まれた変調信号の復調に用いられる搬送波再生装置等として有用である。

本発明の第１の実施形態に係る搬送波再生装置の構成を示すブロック図である。 図１のループフィルタ部の構成例を示すブロック図である。 第１の実施形態の変形例に係る搬送波再生装置の構成を示すブロック図である。 図３の出力信号選択部の構成例を示すブロック図である。 図４の判定部の動作を説明するためのグラフである。 本発明の第２の実施形態に係る搬送波再生装置の構成を示すブロック図である。 図６の制限部の構成例を示すブロック図である。 図７の判定部の動作を説明するためのグラフである。 本発明の第３の実施形態に係る搬送波再生装置の構成を示すブロック図である。 図９の制御量判定部の構成例を示すブロック図である。 図９の制御量判定部における処理を示すフローチャートである。 図９のゲイン設定部の構成例を示すブロック図である。 図９のゲイン設定部における処理を示すフローチャートである。

符号の説明

２ 回転演算部
１２ パイロット信号抽出部
１３ 出力信号選択部
１４ 誤差検出部
１５，３１５ 制限部
１６，３１６ ループフィルタ部
１８ 周波数可変発振部
２０，２２０，３２０ 誤差検出制御部
６２ 伝送路品質推定部
６６ 制御量判定部
６８ ゲイン設定部

Claims (10)

1. ベースバンド信号と発振信号とを乗算し、その結果を出力する回転演算部と、
   前記回転演算部の出力からパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出部と、
   前記パイロット信号と基準信号との間の位相誤差を、所定の範囲内に制限された値として出力する誤差検出制御部と、
   前記誤差検出制御部の出力を平滑化して出力するループフィルタ部と、
   前記ループフィルタ部の出力に応じた信号を生成して前記発振信号として出力する周波数可変発振部とを備え、
   前記誤差検出制御部は、
   前記パイロット信号の信号点が所定の領域外にある場合には、前記信号点が前記所定の領域内になるように前記パイロット信号を変換し、その他の場合には前記パイロット信号を選択する出力信号選択部と、
   前記出力信号選択部で得られた信号と前記基準信号との間の位相誤差を求めて出力する誤差検出部とを有する
   ことを特徴とする搬送波再生装置。
2. 請求項１に記載の搬送波再生装置において、
   前記出力信号選択部は、
   前記パイロット信号の信号点が所定の領域外にある場合には、直前に出力した信号を前記パイロット信号として出力する
   ことを特徴とする搬送波再生装置。
3. ベースバンド信号と発振信号とを乗算し、その結果を出力する回転演算部と、
   前記回転演算部の出力からパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出部と、
   前記パイロット信号と基準信号との間の位相誤差を、所定の範囲内に制限された値として出力する誤差検出制御部と、
   前記誤差検出制御部の出力を平滑化して出力するループフィルタ部と、
   前記ループフィルタ部の出力に応じた信号を生成して前記発振信号として出力する周波数可変発振部とを備え、
   前記誤差検出制御部は、
   前記パイロット信号と基準信号との間の位相誤差を求め、出力する誤差検出部と、
   前記誤差検出部で求められた位相誤差の変化率を求める測定部と、
   前記位相誤差の変化率に応じて、前記誤差検出部で求められた位相誤差又は所定の値を選択して出力する制限部とを有する
   ことを特徴とする搬送波再生装置。
4. ベースバンド信号と発振信号とを乗算し、その結果を出力する回転演算部と、
   前記回転演算部の出力からパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出部と、
   前記回転演算部の出力から伝送路品質を推定する伝送路品質推定部と、
   前記伝送路品質に応じて制御信号を求める制御量判定部と、
   前記パイロット信号と基準信号との間の位相誤差を、前記制御信号に従って、所定の範囲内に制限された値として、又はそのまま出力する誤差検出制御部と、
   前記誤差検出制御部の出力を平滑化して出力するループフィルタ部と、
   前記ループフィルタ部の出力に応じた信号を生成して前記発振信号として出力する周波数可変発振部とを備え、
   前記誤差検出制御部は、
   前記制御信号が前記位相誤差を所定の範囲内に制限すべきであることを示しており、かつ、前記パイロット信号の信号点が所定の領域外にある場合には、前記信号点が前記所定の領域内になるように前記パイロット信号を変換し、その他の場合には前記パイロット信号を選択する出力信号選択部と、
   前記出力信号選択部で得られた信号と前記基準信号との間の位相誤差を求めて出力する誤差検出部とを有する
   ことを特徴とする搬送波再生装置。
5. ベースバンド信号と発振信号とを乗算し、その結果を出力する回転演算部と、
   前記回転演算部の出力からパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出部と、
   前記パイロット信号と基準信号との間の位相誤差を求め、前記位相誤差に応じた値を出力する誤差検出制御部と、
   前記誤差検出制御部の出力をフィルタゲインに従って増幅し、平滑化して出力するループフィルタ部と、
   前記ループフィルタ部の出力に応じた信号を生成して前記発振信号として出力する周波数可変発振部と、
   前記回転演算部の出力から伝送路品質を求める伝送路品質推定部と、
   前記伝送路品質に応じて前記フィルタゲインを設定するゲイン設定部とを備え、
   前記伝送路品質推定部は、
   前記回転演算部の出力と所定のデータパターンとの間の相関値を前記伝送路品質として求めるものであり、
   前記ゲイン設定部は、
   前記相関値のうち反射波に対応する値が所定の値より小さい場合には、前記フィルタゲインを小さくする
   ことを特徴とする搬送波再生装置。
6. ベースバンド信号と発振信号とを乗算する回転演算ステップと、
   前記回転演算ステップの乗算結果からパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出ステップと、
   前記パイロット信号と基準信号との間の位相誤差を、所定の範囲内に制限された値として求める誤差検出制御ステップと、
   前記誤差検出制御ステップで求められた値を平滑化するループフィルタステップと、
   前記ループフィルタステップで得られた値に応じた信号を前記発振信号として生成する周波数可変発振ステップとを備え、
   前記誤差検出制御ステップは、
   前記パイロット信号の信号点が所定の領域外にある場合には、前記信号点が前記所定の領域内になるように前記パイロット信号を変換し、その他の場合には前記パイロット信号を選択する出力信号選択ステップと、
   前記出力信号選択ステップで得られた信号と前記基準信号との間の位相誤差を求める誤差検出ステップとを有する
   ことを特徴とする搬送波再生方法。
7. 請求項６に記載の搬送波再生方法において、
   前記出力信号選択ステップは、
   前記パイロット信号の信号点が所定の領域外にある場合には、直前に求められた信号を前記パイロット信号とする
   ことを特徴とする搬送波再生方法。
8. ベースバンド信号と発振信号とを乗算する回転演算ステップと、
   前記回転演算ステップの乗算結果からパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出ステップと、
   前記パイロット信号と基準信号との間の位相誤差を、所定の範囲内に制限された値として求める誤差検出制御ステップと、
   前記誤差検出制御ステップで求められた値を平滑化するループフィルタステップと、
   前記ループフィルタステップで得られた値に応じた信号を前記発振信号として生成する周波数可変発振ステップとを備え、
   前記誤差検出制御ステップは、
   前記パイロット信号と基準信号との間の位相誤差を求める誤差検出ステップと、
   前記誤差検出ステップで求められた位相誤差の変化率を求める測定ステップと、
   前記位相誤差の変化率に応じて、前記誤差検出ステップで求められた位相誤差又は所定の値を選択する制限ステップとを有する
   ことを特徴とする搬送波再生方法。
9. ベースバンド信号と発振信号とを乗算する回転演算ステップと、
   前記回転演算ステップの乗算結果からパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出ステップと、
   前記回転演算ステップの乗算結果から伝送路品質を推定する伝送路品質推定ステップと、
   前記伝送路品質に応じて制御信号を求める制御量判定ステップと、
   前記パイロット信号と基準信号との間の位相誤差を、前記制御信号に従って、所定の範囲内に制限された値として、又はそのままの値として求める誤差検出制御ステップと、
   前記誤差検出制御ステップで求められた値を平滑化するループフィルタステップと、
   前記ループフィルタステップで得られた値に応じた信号を前記発振信号として生成する周波数可変発振ステップとを備え、
   前記誤差検出制御ステップは、
   前記制御信号が前記位相誤差を所定の範囲内に制限すべきであることを示しており、かつ、前記パイロット信号の信号点が所定の領域外にある場合には、前記信号点が前記所定の領域内になるように前記パイロット信号を変換し、その他の場合には前記パイロット信号を選択する出力信号選択ステップと、
   前記出力信号選択ステップで得られた信号と前記基準信号との間の位相誤差を求める誤差検出ステップとを有する
   ことを特徴とする搬送波再生方法。
10. ベースバンド信号と発振信号とを乗算する回転演算ステップと、
    前記回転演算ステップの乗算結果からパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出ステップと、
    前記パイロット信号と基準信号との間の位相誤差に応じた値を求める誤差検出制御ステップと、
    前記誤差検出制御ステップで求められた値をフィルタゲインに従って増幅し、平滑化するループフィルタステップと、
    前記ループフィルタステップで得られた値に応じた信号を前記発振信号として生成する周波数可変発振ステップと、
    前記回転演算ステップの乗算結果から伝送路品質を求める伝送路品質推定ステップと、
    前記伝送路品質に応じて前記フィルタゲインを設定するゲイン設定ステップとを備え、
    前記伝送路品質推定ステップは、
    前記回転演算ステップの乗算結果と所定のデータパターンとの間の相関値を前記伝送路品質として求めるものであり、
    前記ゲイン設定ステップは、
    前記相関値のうち反射波に対応する値が所定の値より小さい場合には、前記フィルタゲインを小さくする
    ことを特徴とする搬送波再生方法。

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