JP5525262B2

JP5525262B2 - 復調装置及び受信装置、並びに復調方法

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Publication number: JP5525262B2
Application number: JP2009543651A
Authority: JP
Inventors: 遥高野; 茂曽我
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-11-28
Filing date: 2008-11-18
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2028-11-18
Also published as: US20100323648A1; EP2222042A1; CN101874390A; WO2009069263A1; CN101874390B; BRPI0819015A2; JPWO2009069263A1

Description

本発明は、デジタル変調された信号を復調する復調装置及びこの復調装置を有する受信装置に関する。

図７は、従来の復調装置における信号のスペクトラムの例を示すスペクトラム図である。この復調装置は、放送信号を選択するチューナと、チューナで選択された放送信号を復調する復調部とを有している。チューナは、受信された信号を、周波数Ｒ（Ｒは実数）の信号と乗算して周波数変換し、得られたＩＦ信号を復調部に出力する。復調部は、周波数Ｓ（Ｓは実数）のマスタクロックに従って動作する。周波数Ｓは一定であるので、選択された放送信号のスペクトラムが、クロックの高調波成分（周波数ＭＳ、Ｍは自然数）に重なることがあり、この場合には、その放送信号については受信性能が低下してしまうことになる。

これに対処するために、特許文献１には、発振周波数の異なる２つの水晶振動子を用意し、使用する水晶振動子を受信されるべき信号の周波数に応じて切り換えるようにする技術が記載されている。

また、デジタル変調された信号が復調されて得られるトランスポートストリーム（ＴＳ）は、ジッタ（パケット等の間隔が一定しないこと）を有することがある。ジッタを補償するために、特許文献２には、周波数が異なる２つのクロックから１つを選択し、選択されたクロックに従ってＴＳを出力する技術が記載されている。

特許文献３には、チューナと復調部とが共通の水晶振動子を用いることにより、水晶振動子の数を削減した受信装置が記載されている。

特開２００４−５６３６７号公報特開２００７−１１０１８４号公報特開平１１−３４１３７６号公報

しかし、特許文献１の構成では、２つの水晶振動子を切り換えて用いるので、ＴＳのジッタ補償を行おうとすると制御が複雑になってしまう。また復調部用に２つの水晶振動子を必要とするので、部品点数が多くなり、復調装置のコストが増大する。

特許文献２及び３の構成では、復調部で用いられるクロック周波数が固定されているので、前述のようにクロックの高調波成分の影響によって受信性能が低下してしまうことがある。

本発明は、復調に用いられるクロックの高調波成分に起因する受信性能の低下を防いだ復調装置を提供することを目的とする。

本発明の一例示的実施形態に係る復調装置は、受信信号を、前記受信信号に含まれる所望の信号の周波数に応じた周波数の信号と乗算することによって周波数変換し、得られた周波数変換された信号を出力するチューナと、前記周波数変換された信号を復調することによって復調信号を生成する復調部とを有する。前記復調部は、前記所望の信号の周波数に応じた周波数の信号である可変周波数信号を、入力信号の周波数を整数分の１にする分周器を通すことで得られる、前記可変周波数信号の周波数の整数分の１の周波数を有するマスタクロックに従って動作する。

これによると、復調部が、チューナで受信信号の周波数変換に用いられる信号の周波数に応じた周波数のマスタクロックに従って動作するので、マスタクロックの高調波成分が、選択されるべき信号のスペクトラムに重ならないようにすることができる。

また、本発明の一例示的実施形態に係る受信装置は、復調装置と、出力部とを有する。前記復調装置は、受信信号を、前記受信信号に含まれる所望の信号の周波数に応じた周波数の信号と乗算することによって周波数変換し、得られた周波数変換された信号を出力するチューナと、前記周波数変換された信号を復調することによって復調信号を生成する復調部とを有する。前記復調部は、前記所望の信号の周波数に応じた周波数の信号である可変周波数信号を、入力信号の周波数を整数分の１にする分周器を通すことで得られる、前記可変周波数信号の周波数の整数分の１の周波数を有するマスタクロックに従って動作する。前記出力部は、表示装置及びスピーカを有し、前記復調装置で生成された復調信号に対する復号化処理を行い、その結果に従って前記表示装置への表示及び前記スピーカからの音声出力を行う。

これによると、マスタクロックの高調波成分による受信性能の低下を防いだ受信装置を実現することができる。

本発明の一例示的実施形態に係る復調方法は、受信信号を、前記受信信号に含まれる所望の信号の周波数に応じた周波数の信号と乗算することによって周波数変換するステップと、前記周波数変換された信号を復調するステップとを有する。前記復調するステップは、前記所望の信号の周波数に応じた周波数の信号である可変周波数信号を、入力信号の周波数を整数分の１にする分周器を通すことで得られる、前記可変周波数信号の周波数の整数分の１の周波数を有するマスタクロックに従って処理を行う。

本発明の一例示的実施形態によれば、復調部のマスタクロックの高調波成分に起因する受信性能の低下を防ぐことができる。チューナ及び復調部のための基準信号を共通化することができるので、部品点数の削減及び回路の単純化を図ることができる。また、マスタクロックの高調波成分の影響を避けながらＴＳのジッタ補償を行うことも、容易に可能となる。

本発明の実施形態に係る受信装置の構成を示すブロック図である。図１の復調用クロック再生部の構成例を示すブロック図である。図１のＴＳ用クロック再生部の構成例を示すブロック図である。図２の復調用クロック再生部及び図３のＴＳ用クロック再生部における信号波形の例を示すタイミングチャートである。図１の受信装置における信号のスペクトラムの例を示すスペクトラム図である。ＩＦ信号ＩＦＳで伝送されるデータのシーケンスの例を示す説明図である。従来の復調装置における信号のスペクトラムの例を示すスペクトラム図である。

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。

図１は、本発明の実施形態に係る受信装置の構成を示すブロック図である。図１の受信装置は、アンテナ１２と、復調装置１４と、出力部１６と、水晶振動子１８とを有している。復調装置１４は、チューナ３０と、復調部４０とを有している。チューナ３０は、ＰＬＬ（phase locked loop）３２と、分周器３４と、乗算器３６とを有している。復調部４０は、復調前段部４１と、復調後段部４２と、ＦＩＦＯ（first in, first out）バッファ４４と、復調用クロック再生部４６と、トランスポートストリーム（ＴＳ）用クロック再生部４８とを有している。

アンテナ１２は、デジタル変調された複数の放送信号を受け取り、受信信号ＲＦＳとして乗算器３６に供給する。ＰＬＬ３２には水晶振動子１８が接続されている。ＰＬＬ３２は、水晶振動子１８のほぼ一定の発振周波数Ｆ０を基準にして、復調装置１４の外部から入力される選局情報ＴＮＩに応じた周波数ＮＦ（Ｎは自然数、Ｆは実数）の選局クロックＮＣＫを、可変周波数信号として生成する。選局クロックＮＣＫの周波数は、受信信号ＲＦＳに含まれる所望の放送信号の周波数に応じた周波数である。選局情報ＴＮＩは、所望の放送信号が乗算器３６での周波数変換後にＩＦ帯域の信号として得られるようにするためには、選局クロックＮＣＫの周波数が発振周波数Ｆ０の何倍である必要があるかを示している。

分周器３４は、選局クロックＮＣＫを分周して、周波数Ｆ（選局クロックＮＣＫの周波数のＮ分の１の周波数）のマスタクロックＭＣＫを生成し、復調部４０に出力する。乗算器３６は、選局クロックＮＣＫと同じ周波数の信号を生成し、この信号と受信信号ＲＦＳとを乗算することによって、ＲＦ帯域の受信信号ＲＦＳをＩＦ帯域のＩＦ信号ＩＦＳに周波数変換し、得られた周波数変換された信号としてＩＦ信号ＩＦＳを復調部４０に出力する。なお、ＰＬＬ３２が、周波数ＦのクロックをマスタクロックＭＣＫとして復調部４０に出力するようにしてもよい。

復調前段部４１は、ＩＦ信号ＩＦＳに対して、周波数変換、ＤＣ成分のキャンセル及び直交検波等の処理を行い、得られたシンボル値を復調信号ＤＭ１として出力する。また、復調前段部４１は、レート情報算出部５２を有している。レート情報算出部５２は、
（レート情報ＲＴＩ）
＝（ＩＦ信号ＩＦＳ（又は復調信号ＤＭ１）のシンボルレート）／（（マスタクロックＭＣＫのクロックレート）／ｋ）（ｋは自然数） …（１）
を求め、出力する。

復調用クロック再生部４６及びＴＳ用クロック再生部４８には、マスタクロックＭＣＫがそのまま、又は分周されて与えられる。式（１）は、マスタクロックＭＣＫの周波数に対する復調用クロック再生部４６及びＴＳ用クロック再生部４８に与えられるクロックの周波数の比が、１／ｋである場合について示している。レート情報ＲＴＩは、１未満の値である。

言い換えると、レート情報ＲＴＩは、次式（２）、すなわち、
（レート情報ＲＴＩ）
＝ｋ＊（マスタクロックＭＣＫの周期）／（ＩＦ信号ＩＦＳ（又は復調信号ＤＭ１）のシンボル周期）（ｋは自然数） …（２）
で表すことができる。以下では例として、ｋ＝１であるとして説明する。

復調用クロック再生部４６は、マスタクロックＭＣＫとレート情報ＲＴＩとに基づいて、復調用クロックＣＬＫＡを生成する。ＴＳ用クロック再生部４８は、マスタクロックＭＣＫとレート情報ＲＴＩとに基づいて、ＴＳ出力用のクロックとしてＴＳ用クロックＣＬＫＢを生成する。ＴＳ用クロック再生部４８は、クロックＣＬＫＢの周波数がクロックＣＬＫＡの周波数よりも安定するようにする。

復調前段部４１は、クロックＣＬＫＡに従って動作する。復調後段部４２は、クロックＣＬＫＡに従って、復調信号ＤＭ１に対して等化、デマップ、誤り訂正等の処理を行い、得られた結果を復調信号ＤＭ２としてＦＩＦＯバッファ４４に出力する。ＦＩＦＯバッファ４４は、復調信号ＤＭ２を受け取って格納し、格納された復調信号ＤＭ２の値を、格納された順にクロックＣＬＫＢに従ってＴＳとして出力する。すなわち、復調部４０は、ＩＦ信号ＩＦＳを復調することによって復調信号ＤＭ２を生成し、ＴＳとして出力する。

ＩＦ信号ＩＦＳが例えばＯＦＤＭ信号等のマルチキャリア信号である場合には、復調後段部４２は、ＦＦＴ（fast Fourier transform）処理も行う。この場合、式（２）では、シンボル周期に代えてＦＦＴ処理のサンプリング周期を用いる。

出力部１６は、表示装置及びスピーカを有している。出力部１６は、ＦＩＦＯバッファ４４から出力されたＴＳから映像や音声、又はその他のデータを分離し、映像データ及び音声データに復号化処理（例えばＭＰＥＧ（moving picture experts group）符号化データに対する復号化処理）を行って、送信された映像データ、音声データ等を求める。出力部１６は、求められた映像データ及び音声データに従って、映像を表示装置に表示し、スピーカから音声を出力する。

図２は、図１の復調用クロック再生部４６の構成例を示すブロック図である。復調用クロック再生部４６は、累算器６４と、ゲーティッド回路６６とを有している。累算器６４は、マスタクロックＭＣＫに同期して、レート情報ＲＴＩを累算し、累算結果に応じたイネーブル信号ＥＮＡをゲーティッド回路６６に出力する。

ここで、累算器６４は、累算結果が１以上である場合にはイネーブル信号ＥＮＡとして高電位（“Ｈ”）を出力し、累算結果が１未満である場合にはイネーブル信号ＥＮＡとして低電位（“Ｌ”）を出力する。また、累算器６４は、累算結果が１以上である場合には、累算結果から１を減じる。ゲーティッド回路６６は、イネーブル信号ＥＮＡが“Ｈ”である期間においてのみ、マスタクロックＭＣＫをクロックＣＬＫＡとして出力する。したがって、クロックＣＬＫＡは、レート情報ＲＴＩに応じた頻度でマスタクロックＭＣＫに同期したパルスを有する。

図３は、図１のＴＳ用クロック再生部４８の構成例を示すブロック図である。ＴＳ用クロック再生部４８は、平均化回路７２と、累算器７４と、ゲーティッド回路７６とを有している。平均化回路７２は、レート情報ＲＴＩを平均化して、得られた平均レート情報ＡＲＩを累算器７４に出力する。累算器７４は、マスタクロックＭＣＫに同期して平均レート情報ＡＲＩを累算し、累算結果に応じたイネーブル信号ＥＮＢをゲーティッド回路７６に出力する。

ここで、累算器７４は、累算結果が１以上である場合にはイネーブル信号ＥＮＢとして“Ｈ”を出力し、累算結果が１未満である場合にはイネーブル信号ＥＮＢとして“Ｌ”を出力する。また、累算器７４は、累算結果が１以上である場合には、累算結果から１を減じる。ゲーティッド回路７６は、イネーブル信号ＥＮＢが“Ｈ”である期間においてのみ、マスタクロックＭＣＫをクロックＣＬＫＢとして出力する。したがって、クロックＣＬＫＢは、平均レート情報ＡＲＩに応じた頻度でマスタクロックＭＣＫに同期したパルスを有する。

図４は、図２の復調用クロック再生部４６及び図３のＴＳ用クロック再生部４８における信号波形の例を示すタイミングチャートである。フェージング等の影響を受け、レート情報ＲＴＩが例えば０．７〜０．８程度の範囲で変動する場合には、イネーブル信号ＥＮＡは例えば図４のようになる。図４の場合、ゲーティッド回路６６は、クロックＣＬＫＡとして、マスタクロックＭＣＫの３パルスを出力し、その次のパルスを出力せず、その後４パルスを出力し、その次のパルスを出力しない。

図４の場合、平均化回路７２から出力される平均レート情報ＡＲＩが０．７５であるとする。平均レート情報ＡＲＩはほぼ一定の値を保つので、イネーブル信号ＥＮＢは例えば図４のようになる。すると、ゲーティッド回路７６は、ほぼ定常的にマスタクロックＭＣＫの４パルス毎に３パルスを、クロックＣＬＫＢとして出力する。

このように、ＴＳ用クロック再生部４８は平均化回路７２を有し、平均レート情報ＡＲＩを用いてクロックＣＬＫＢを生成するので、クロックＣＬＫＢはクロックＣＬＫＡよりも周波数が安定している。したがって、ＦＩＦＯバッファ４４から出力されるＴＳのジッタを小さくすることができる。

図５は、図１の復調装置における信号のスペクトラムの例を示すスペクトラム図である。ＰＬＬ３２は、ＩＦ信号ＩＦＳのスペクトラムがマスタクロックＭＣＫの周波数Ｆ以下となるように、選局クロックＮＣＫの周波数ＮＦを選局情報ＴＮＩに従って制御する。このため、選択された放送信号のスペクトラムは、このスペクトラムに最も近い、マスタクロックＭＣＫの高調波成分の周波数（２Ｎ−１）Ｆより常に高くなる（乗算器３６で受信信号ＲＦＳに乗算される信号の周波数ＮＦとマスタクロックＭＣＫの周波数Ｆとの間の差は（Ｎ−１）Ｆであるので、選択された放送信号のスペクトラムに最も近い、マスタクロックＭＣＫの高調波成分の周波数は、２×（Ｎ−１）Ｆ＋Ｆ＝（２Ｎ−１）Ｆである）。したがって、選択された放送信号にマスタクロックＭＣＫの高調波成分が重畳することがなくなる。

図６は、ＩＦ信号ＩＦＳで伝送されるデータのシーケンスの例を示す説明図である。ＩＦ信号ＩＦＳで伝送されるデータには、同期のためのデータ等が含まれており、このデータは、クロック同期後には不要となるので、復調後段部４２において削除される。図６では、削除される冗長データと、復調装置１４の外部に出力されるべき有効データとを示している。

図６のデータうち、ＴＳとして出力されるのは有効データのみであるので、クロックＣＬＫＢのパルス数を、クロックＣＬＫＡのパルス数に有効データの割合を乗じて得られた数としてもよい。そこで、平均化回路７２が、ＩＦ信号ＩＦＳの伝送レートに対するＴＳの伝送レートの比をレート情報ＲＴＩに乗じてから、レート情報ＲＴＩの平均化を行うようにしてもよい。このようにすると、特に、有効データの割合が整数分の１ではない場合に、効率よくＴＳを出力することができる。

以上のように、本実施形態によると、選択された放送信号の周波数に応じて復調部４０のマスタクロックＭＣＫの周波数Ｆが変化するので、選択された放送信号がマスタクロックＭＣＫの高調波成分の影響を受けることがなくなり、マスタクロックＭＣＫの高調波成分に起因する受信性能の低下を防ぐことができる。

また、ＦＩＦＯバッファ４４は、平均レート情報ＡＲＩに基づいて生成されたクロックＣＬＫＢに従ってＴＳを出力するので、ＴＳパケットの間隔を均等にすることができ、ＴＳのジッタを小さくすることができる。マスタクロックＭＣＫに基づいて検出されたレート情報を用いるので、マスタクロックＭＣＫの周波数が変化しても異なる制御を行う必要がなく、ＴＳのジッタ補償を容易に低コストで実現することができる。

なお、例として、乗算器３６が受信信号ＲＦＳをＩＦ信号ＩＦＳに周波数変換する場合について説明したが、乗算器３６が受信信号ＲＦＳをベースバンド信号に周波数変換してもよい。

また、例として、復調装置１４が放送信号を受信する場合について説明したが、復調装置１４が、他の通信のための信号を受信する場合や、有線で伝送された信号を受信する場合も同様である。

また、ＴＳ用クロック再生部４８が、ＦＩＦＯバッファ４４の使用容量を監視し、ＦＩＦＯバッファ４４の使用容量が所定の閾値以上の時は平均レート情報ＡＲＩの値を増加させ、ＦＩＦＯバッファ４４の使用容量が所定の閾値未満の時は平均レート情報ＡＲＩの値を減少させるようにしてもよい。

また、ＦＩＦＯバッファ４４が復調部４０の最終段に位置している場合について説明したが、ＦＩＦＯバッファ４４が復調部４０内の他の位置にあってもよい。

また、ＴＳ用クロック再生部４８には、復調用クロック再生部４６に与えられるクロックよりも周波数が高いクロックが与えられるようにしてもよい。例えば、復調用クロック再生部４６には、マスタクロックＭＣＫに代えて、マスタクロックＭＣＫを分周して周波数を４分の１にしたクロックを与え、ＴＳ用クロック再生部４８にはマスタクロックＭＣＫをそのまま与えるようにする。すると、ＴＳ用クロック再生部４８にも復調用クロック再生部４６に与えられるクロックと同じクロックを与える場合よりも、ＴＳを出力するタイミングの変動が減少し、ＴＳのジッタを小さくすることができる。

以上説明したように、本発明は、復調に用いられるクロックの高調波成分に起因する受信性能の低下を防ぐことができるので、復調装置及び受信装置等について有用である。

１４復調装置
１６出力部
３０チューナ
３２ＰＬＬ
３４分周器
３６乗算器
４０復調部
４１復調前段部
４２復調後段部
４４ＦＩＦＯバッファ
４６復調用クロック再生部
４８ＴＳ用クロック再生部
５２レート情報算出部

Claims

受信信号を、前記受信信号に含まれる所望の信号の周波数に応じた周波数の信号と乗算することによって周波数変換し、得られた周波数変換された信号を出力するチューナと、
前記周波数変換された信号を復調することによって復調信号を生成する復調部とを備え、
前記復調部は、
前記所望の信号の周波数に応じた周波数の信号である可変周波数信号を、入力信号の周波数を整数分の１にする分周器を通すことで得られる、前記可変周波数信号の周波数の整数分の１の周波数を有するマスタクロックに従って動作する
ことを特徴とする復調装置。
請求項１に記載の復調装置において、
前記復調部は、
前記周波数変換された信号を検波する復調前段部と、
前記検波された信号にデマップ及び誤り訂正処理を行い、前記復調信号として出力する復調後段部と、
復調用クロックを生成する復調用クロック再生部とを有し、
前記復調前段部は、
前記マスタクロックの周期と前記周波数変換された信号のシンボル周期との間の比に応じた値をレート情報として求めるレート情報算出部を有し、
前記復調用クロック再生部は、
前記レート情報に応じた頻度で前記マスタクロックに同期したパルスを有するクロックを前記復調用クロックとして生成し、
前記復調後段部は、
前記復調用クロックに従って動作する
ことを特徴とする復調装置。
請求項２に記載の復調装置において、
前記復調部は、
前記レート情報に応じた頻度で前記マスタクロックに同期したパルスを有するクロックをトランスポートストリーム用クロックとして生成するトランスポートストリーム用クロック再生部と、
前記復調信号を格納し、前記格納された復調信号を、格納された順に前記トランスポートストリーム用クロックに従ってトランスポートストリームとして出力するＦＩＦＯ（first in, first out）バッファとを更に有する
ことを特徴とする復調装置。
請求項３に記載の復調装置において、
前記トランスポートストリーム用クロック再生部は、
前記レート情報を平均化し、得られた平均レート情報に応じた頻度で前記マスタクロックに同期したパルスを有するクロックを前記トランスポートストリーム用クロックとして生成する
ことを特徴とする復調装置。
請求項３に記載の復調装置において、
前記トランスポートストリーム用クロック再生部は、
前記周波数変換された信号の伝送レートに対する前記ＦＩＦＯバッファから出力されるトランスポートストリームの伝送レートの比を前記レート情報に乗算し、得られた結果に応じた頻度で前記マスタクロックに同期したパルスを有するクロックを前記トランスポートストリーム用クロックとして生成する
ことを特徴とする復調装置。
復調装置と、
出力部とを備え、
前記復調装置は、
受信信号を、前記受信信号に含まれる所望の信号の周波数に応じた周波数の信号と乗算することによって周波数変換し、得られた周波数変換された信号を出力するチューナと、
前記周波数変換された信号を復調することによって復調信号を生成する復調部とを有し、
前記復調部は、
前記所望の信号の周波数に応じた周波数の信号である可変周波数信号を、入力信号の周波数を整数分の１にする分周器を通すことで得られる、前記可変周波数信号の周波数の整数分の１の周波数を有するマスタクロックに従って動作し、
前記出力部は、
表示装置及びスピーカを有し、前記復調装置で生成された復調信号に対する復号化処理を行い、その結果に従って前記表示装置への表示及び前記スピーカからの音声出力を行う
受信装置。
受信信号を、前記受信信号に含まれる所望の信号の周波数に応じた周波数の信号と乗算することによって周波数変換するステップと、
前記周波数変換された信号を復調するステップとを備え、
前記復調するステップは、
前記所望の信号の周波数に応じた周波数の信号である可変周波数信号を、入力信号の周波数を整数分の１にする分周器を通すことで得られる、前記可変周波数信号の周波数の整数分の１の周波数を有するマスタクロックに従って処理を行う
ことを特徴とする復調方法。