JP7122603B2 - 放送受信装置、テレビジョン受像機及び非線形歪みの推定方法 - Google Patents

Description

本開示は、テレビジョン受像機などに備えられる放送受信装置に関する。

衛星放送において、超高精細な映像技術を活用した実用放送（いわゆる４Ｋ・８Ｋ実用放送）の開始が予定されている。４Ｋ・８Ｋ実用放送においては、変調方式として、位相情報を利用した位相変調（Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：ＰＳＫ）だけでなく、位相情報に加えて振幅情報も利用した振幅位相変調（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：ＡＰＳＫ）の利用も予定されている。このような変調方式を利用して変調された放送信号を、アンテナを介して、テレビジョン受像機などが備える放送受信装置で受信し、復調することによって映像信号及び音声信号が得られる。

一般家庭などにおいて、複数のテレビジョン受像機が利用される場合には、アンテナで受信された放送信号は分配器によって各テレビジョン受像機に分配される。このため、テレビジョン受像機に十分な強度の放送信号を供給するために、増幅器（つまり、ブースタ）を用いてアンテナによって受信された放送信号が増幅される。

増幅器を用いることで各テレビジョン受像機に十分な強度の放送信号を供給できるが、増幅器の出力信号に非線形歪みが発生することがある。つまり、増幅器において放送信号が線形に増幅されない場合がある。変調方式として振幅位相変調を利用した放送信号においてこのような非線形歪みが発生した場合、振幅情報を正確に取得できないことがある。

このような非線形歪みの発生を検知するために、特許文献１に記載された発明においては、位相変調を利用した信号を復調でき、かつ、振幅位相変調を利用した信号を復調できない場合に、増幅器において非線形歪みが発生したと判断している。

特開２０１６－１８１８７２号公報

しかしながら、非線形歪みが発生していない場合であっても、位相変調を利用した信号を復調でき、かつ、振幅位相変調を利用した信号を復調できないことがあり得る。このため、特許文献１に記載された発明においては、増幅器における非線形歪みの発生の有無を誤って判断する場合がある。

そこで、本開示は、増幅器における非線形歪みの程度をより正確に推定できる放送受信装置などを提供する。

本開示の一態様に係る放送受信装置は、振幅位相変調された放送信号を、前記放送信号を増幅する増幅器を介して受信し、かつ、復調する放送受信装置であって、前記放送信号を複素平面にプロットした信号点配置が示す複数の円の半径を算出する算出回路と、前記複数の円に含まれる二つの円の半径の比を算出し、前記比と予め設定された参照値との比較結果に基づいて前記放送信号における非線形歪みの程度を示す歪み信号を出力する制御部とを備える。

なお、これらの包括的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

本開示に係る放送受信装置などは、増幅器における非線形歪みの程度をより正確に推定できる。

図１は、実施の形態１に係る放送受信装置及びテレビジョン受像機の機能構成を示すブロック図である。 図２は、変調方式として振幅位相変調を用いた場合の複素平面（つまり、ＩＱ平面）における信号点配置を示す図である。 図３は、非線形歪みが生じない場合の増幅器における入力レベルと出力レベルとの関係の一例を示すグラフである。 図４は、非線形歪みが生じる場合の増幅器における入力レベルと出力レベルとの関係の一例を示すグラフである。 図５は、増幅器において非線形歪みが発生した場合の複素平面における信号点配置を示すグラフである。 図６は、実施の形態１に係る放送受信装置の動作の流れを示すフローチャートである。 図７は、実施の形態１に係る映像合成部によって生成された映像信号に基づく映像の第一の例を示す模式図である。 図８は、実施の形態１に係る映像合成部によって生成された映像信号に基づく映像の第二の例を示す模式図である。 図９は、実施の形態１に係る映像合成部によって生成された映像信号に基づく映像の第三の例を示す模式図である。 図１０は、実施の形態２に係る放送受信装置及びテレビジョン受像機の機能構成を示すブロック図である。 図１１は、実施の形態２に係る算出回路が受信するシンボルの振幅及び位相を示す図である。 図１２は、３２ＡＰＳＫにおけるシンボルの配置を示す図である。 図１３Ａは、π／２シフトＢＰＳＫ及びＱＰＳＫにおけるシンボルの配置を示す図である。 図１３Ｂは、８ＰＳＫにおけるシンボルの配置を示す図である。 図１４は、混在信号としてπ／２シフトＢＰＳＫ又はＱＰＳＫで変調された信号が混在する場合の半径算出精度改善方法を示す図である。 図１５は、混在信号として８ＰＳＫで変調された信号が混在する場合の半径算出精度改善方法を示す図である。

以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。

（実施の形態１）
［構成］
まず、実施の形態１に係る放送受信装置及びテレビジョン受像機の構成について図面を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る放送受信装置３０及びテレビジョン受像機２０の機能構成を示すブロック図である。なお、図１には、アンテナ１１と、増幅器１２と、分配器１３と、他の放送受信装置３０ａ及び３０ｂとが併せて示されている。

アンテナ１１は、自由空間を伝播する放送信号を受信する受信器である。本実施の形態では、アンテナ１１は、放送信号として約１２ＧＨｚ帯域の衛星デジタル放送信号を受信する。アンテナ１１は、例えば、パラボラアンテナである。アンテナ１１は、受信した放送信号を１ＧＨｚ以上４ＧＨｚ以下程度の中間周波数（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＩＦ）帯域のＩＦ信号に変換する周波数変換回路を備える。アンテナ１１は、当該ＩＦ信号を出力する。なお、このＩＦ信号は、放送信号の一形態であり、本開示では、このＩＦ信号を放送信号と呼ぶ場合がある。

増幅器１２は、アンテナ１１から出力された放送信号を増幅する機器であり、ブースタとも呼ばれる。増幅器１２は、ＩＦ信号に変換された放送信号を増幅する。

分配器１３は、入力された放送信号を複数の装置に分配する機器である。図１に示される例では、分配器１３は、増幅器１２から出力された放送信号をテレビジョン受像機２０、放送受信装置３０ａ及び３０ｂに分配する。本実施の形態では、分配器１３は、分配する複数の放送信号の強度がほぼ等しくなるように、入力された放送信号を分波して出力する。

放送受信装置３０ａ及び３０ｂは、本実施の形態に係る放送受信装置３０と同様の装置である。放送受信装置３０ａ及び３０ｂは、例えば、テレビジョン受像機、録画機、セットトップボックスなどに備えられていてもよい。

テレビジョン受像機２０は、放送信号を受信して、当該放送信号に対応する映像を表示する装置である。テレビジョン受像機２０は、図１に示されるように、放送受信装置３０と、放送受信装置３０から出力された映像信号に対応する映像を表示する映像表示部２４とを備える。映像表示部２４は、例えば、液晶表示パネル、有機ＥＬ表示パネルなどの表示パネルである。本実施の形態では、テレビジョン受像機２０は、放送受信装置３０から出力された音声信号に対応する音声を出力する音声出力部２２をさらに備える。音声出力部２２は、例えば、スピーカなどである。音声出力部２２は、音声信号を増幅するアンプを備えてもよい。

放送受信装置３０は、振幅位相変調された放送信号を、当該放送信号を増幅する増幅器１２を介して受信し、かつ、復調する装置である。放送受信装置３０は、図１に示されるように、チューナ部３１と、復調部４０と、多重信号分離部３２と、映像音声復号部３３と、映像合成部３４と、制御部３５と、参照値記憶部３６とを備える。

ここで、本実施の形態に係る放送受信装置３０が受信する振幅位相変調された放送信号について図面を用いて説明する。図２は、変調方式として振幅位相変調を用いた場合の複素平面（つまり、ＩＱ平面）における信号点配置を示す図である。図２においては、振幅位相変調の一例として１６ＡＰＳＫを用いた場合の信号点配置が示されている。図２に示されるように、１６ＡＰＳＫにおいては、放送信号に含まれる伝送データは、半径の異なる二つの円周上に配置される００００から１１１１までの１６個のシンボルで構成される。複素平面において、００００から１０１１までのシンボルは、大きい半径Ｒ２を有する円周上に配置され、１１００から１１１１までのシンボルは、小さい半径Ｒ１を有する円周上に配置される。

チューナ部３１は、放送信号が入力されて、放送信号に含まれる一部の周波数帯を選択し、その周波数帯の放送信号に対して周波数の変換などの処理を行う回路である。チューナ部３１が選択する周波数帯は、例えばユーザによって指定されたチャンネルに対応する。チューナ部３１は、選択した周波数帯の放送信号を、当該周波数帯の中心周波数でベースバンド信号に変換する。チューナ部３１は、さらに、出力する信号の強度を調整してもよい。

復調部４０は、チューナ部３１から出力された放送信号を復調することによって復号データを生成し、その復号データを多重信号分離部３２に出力する回路である。また、復調部４０は、放送信号を複素平面にプロットした信号点配置が示す複数の円の半径を算出し、複数の円の半径情報を制御部３５に出力する。復調部４０は、図１に示されるように、搬送波同期回路４１と、復号回路４２と、誤り訂正回路４３と、算出回路４４と、基準信号点記憶部４５と、半径情報記憶部４６とを備える。

搬送波同期回路４１は、位相誤差の分散が最小となるように搬送波の周波数及び位相に対する放送信号の同期処理を行う回路である。搬送波同期回路４１は、放送信号に対して同期処理を行うことで生成される同期検波信号を出力する。なお、この同期検波信号は、放送信号の一形態であり、本開示では、この同期検波信号を放送信号と呼ぶ場合がある。搬送波同期回路４１は、例えば、デジタルＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）回路を備える。

算出回路４４は、放送信号を複素平面にプロットした信号点配置が示す複数の円の半径を算出する回路である。算出回路４４は、搬送波同期回路４１が出力する同期検波信号に基づいて、放送信号に含まれる各シンボルの複素平面における配置、つまり、振幅及び位相を検出する。放送信号が振幅位相変調されている場合には、放送信号に含まれるシンボルは、複素平面上の複数の円の周上に配置される。算出回路４４は、これらの複数の円の半径を算出し、半径情報記憶部４６に出力する。本実施の形態では、放送信号は、複素平面における各信号点の配置を示す配置信号が予め設定された順序で伝送されるパイロット信号を含み、算出回路４４は、当該パイロット信号に基づいて信号点が配置される複数の円の半径を算出する。放送信号は、例えば、フレーム構造を有し、各フレームに含まれる複数のスロットの各々の先頭にパイロット信号が配置される。このようなパイロット信号は、伝送信号点配置信号とも呼ばれる。このようなパイロット信号を用いることで、各配置信号の位相及び振幅が偏移している場合にも、当該配置信号に対応するシンボルを特定できる。したがって、放送信号に大きな非線形歪みが発生している場合にも、各配置信号が配置されるべき複素平面上の位置を特定できる。上記複数の円の半径を算出する際に、一組のパイロット信号だけを用いて算出してもよいし、複数組のパイロット信号を用いてもよい。具体的には、上記複数の円の半径を、上記複数の円の各々に対応する配置信号の振幅の平均値として算出できる。

算出回路４４は、さらに、信号点毎に振幅及び位相の平均値を基準信号点配置情報として算出し、基準信号点記憶部４５に出力する。

基準信号点記憶部４５は、算出回路４４によって算出された基準信号点配置情報を記憶するメモリである。基準信号点記憶部４５に記憶された基準信号点配置情報は、搬送波同期回路４１において、放送信号に含まれる信号の位相、及び、振幅を調整するために使用される。また、基準信号点配置情報は、復号回路４２において、放送信号の復号において使用される。

半径情報記憶部４６は、算出回路４４によって算出された複数の円の半径情報を記憶するメモリである。半径情報記憶部４６に記憶された複数の円の半径情報は、制御部３５において用いられる。なお、複数の円の半径情報は、算出回路４４から制御部３５に直接出力されてもよい。

復号回路４２は、基準信号点記憶部４５から出力された基準信号点配置情報に基づいて放送信号に含まれるシンボルを特定し、放送信号をシンボルの配列に復号する回路である。

誤り訂正回路４３は、復号回路４２において復号されたシンボルの配列に対して誤り訂正符号の復号を行い、復号データを出力する回路である。放送信号においては、例えば、ＬＤＰＣ（Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐａｒｉｔｙ Ｃｈｅｃｋ）符号が採用されており、誤り訂正回路４３においては、ＬＤＰＣ符号の復号が行われる。

多重信号分離部３２は、多重化された復号データを分離する処理部である。多重信号分離部３２は、復号データを番組データ、制御データなどに分離し、番組データから符号化映像信号及び符号化音声信号を抽出する。多重信号分離部３２において分離された符号化映像信号及び符号化音声信号は、映像音声復号部３３に出力される。

映像音声復号部３３は、符号化映像信号及び符号化音声信号をそれぞれ復号する処理部である。符号化映像信号を復号することによって得られる映像信号は、映像合成部３４に出力され、符号化音声信号を復号することによって得られる音声信号は放送受信装置３０の外部に出力される。本実施の形態では、音声信号は、テレビジョン受像機２０の音声出力部２２に出力される。

制御部３５は、放送信号を複素平面にプロットした信号点配置が示す複数の円に含まれる二つの円の半径の比を算出し、当該比と予め設定された参照値との比較結果に基づいて放送信号における非線形歪みの程度を示す歪み信号を出力する処理部である。本実施の形態では、制御部３５は、上記比として、複数の円の半径のうち最小の半径に対する最大の半径の比を算出する。複数の円の半径のうち、最大の半径は、最も振幅が大きい信号点に対応するため、非線形歪みを最も受けやすい。一方、最小の半径は、最も振幅が小さい信号点に対応するため、非線形歪みの影響を最も受けにくい。このような二つの半径の比は、非線形歪みの発生に起因して比較的大きく変化するため、放送信号における非線形歪みの程度をより高い精度で推定できる。なお、放送信号における非線形歪みについては、後述する。

本実施の形態では、制御部３５は、このように算出された比と、参照値記憶部３６に記憶された参照値とを比較し、比が参照値より小さい場合に、非線形歪みの程度を示す歪み信号を出力し、参照値以上である場合に歪み信号を出力しない。これにより、制御部３５は、顕著な非線形歪みが発生している場合にだけ、歪み信号を出力できる。なお、制御部３５は、非線形歪みが発生していない場合にも非線形歪みが発生していないことを示す歪み信号を出力してもよい。ここで、参照値は、送信される際の放送信号に含まれるシンボルが示す二つの半径の比、つまり、放送信号において非線形歪みが発生していない理想的な場合の比に基づいて定められる値である。図２に示される１６ＡＰＳＫを用いる場合には、アンテナ１１によって受信される際の放送信号に含まれるシンボルが示す二つの半径の比（Ｒ２／Ｒ１）は、例えば、２．８７である。この比として規格によって定められた値を用いてもよい。参照値は、例えば、この比より１０％程度小さい値に設定される。制御部３５は、二つの円の半径の比と参照値とを比較し、当該比が参照値より小さいことを検知することで、放送信号において非線形歪みが発生していることを推定できる。

歪み信号は、非線形歪みの程度を示す信号であり、例えば、制御部３５で算出された比を示す信号である。なお、歪み信号は、制御部３５で算出された比を示す信号に限定されない。例えば、制御部３５で算出された比と、理想的な場合の比との差異を示す信号であってもよいし、歪みの程度を説明するメッセージ、イラストなどに対応する信号であってもよい。また、歪み信号には、歪みの解消方法を説明するメッセージ、イラストなどに対応する信号などが含まれてもよい。

参照値記憶部３６は、制御部３５において非線形歪みの発生の有無を推定するために用いられる参照値を記憶するメモリである。上述のとおり、参照値は、予め設定されており、参照値記憶部３６に記憶されている。なお、参照値は、外部から変更可能であってもよい。

映像合成部３４は、映像音声復号部３３から出力された映像信号と、制御部３５から出力された歪み信号に対応する映像信号とを合成して、新たな映像信号を生成する処理部である。例えば、歪み信号に制御部３５で算出された比が含まれる場合には、映像音声復号部３３から出力された映像信号が示す映像に、この比を含む文字などを重ねるように合成した映像信号が、映像合成部３４において生成される。これにより、ユーザらは、歪み信号によって示される非線形歪みの程度を、映像を通じて確認できる。このような映像については、後述する。

［非線形歪み］
次に、増幅器１２において発生する非線形歪みについて図面を用いて説明する。図３は、非線形歪みが生じない場合の増幅器１２における入力レベルと出力レベルとの関係の一例を示すグラフである。図４は、非線形歪みが生じる場合の増幅器１２における入力レベルと出力レベルとの関係の一例を示すグラフである。なお、図３及び図４には、増幅器１２の入出力特性の一例として、市販されている増幅器の一般的な入出力特性が示されているに過ぎず、増幅器１２の入出力特性は、図３及び図４に示される例に限定されない。また、図４においては、当該グラフが実線で示されており、線形に増幅される場合の入力レベルと出力レベルとの関係を示すグラフが破線で示されている。図５は、増幅器１２において非線形歪みが発生した場合の複素平面における信号点配置を示すグラフである。

図３に示されるように、１６ＡＰＳＫを用いた場合の放送信号を増幅器１２において増幅する際に、放送信号の信号レベルが低い場合には、放送信号の振幅はほぼ線形に増幅される。ここで、増幅器１２によって増幅される前の放送信号において、複素平面における大きい半径の円周上に配置される信号点の振幅がＲ２ｉで、小さい半径の円周上に配置される信号点の振幅がＲ１ｉであると仮定する。また、増幅器１２によって増幅された後の放送信号において、複素平面において大きい半径の円周上に配置される信号点の振幅がＲ２で、小さい半径の円周上に配置される信号点の振幅がＲ１であると仮定する。なお、図３には、振幅Ｒ１ｉ、Ｒ２ｉ、Ｒ１及びＲ２に対応する信号レベルの位置が示されている。この場合、図３に示されるように、増幅後における振幅Ｒ２の振幅Ｒ１に対する比Ｒ２／Ｒ１は、増幅前における振幅Ｒ２ｉの振幅Ｒ１ｉに対する比Ｒ２ｉ／Ｒ１ｉとほぼ等しい。

一方、図４に示されるように、放送信号の信号レベルが大きく、増幅前の振幅がＲ２ｉである場合、増幅後の振幅Ｒ２ｄは、線形に増幅された場合の振幅Ｒ２より小さい。なお、図４についても、図３と同様に振幅Ｒ１ｉ、Ｒ２ｉ、Ｒ１、Ｒ２ｄ及びＲ２に対応する信号レベルの位置が示されている。図５を用いて説明すると、増幅前の振幅がＲ２ｉである信号は、非線形歪みが発生しなければ、増幅後の振幅がＲ２となり、図５に示される半径Ｒ２上に配置される信号点に対応する。しかしながら、非線形歪みが発生することで、この信号の増幅後の振幅がＲ２より小さいＲ２ｄとなり、図５に示される半径Ｒ２ｄ上に配置される信号点に対応する。

このように、放送信号の振幅が大きい場合には、増幅器１２において非線形歪みが発生し得る。例えば、図４に示される例では、増幅器１２において増幅される前の放送信号の信号点の振幅が１０ｄＢｍ程度以上である場合に、増幅器１２における非線形歪みが顕著となる。増幅器１２において非線形歪みが発生する場合、増幅後における振幅Ｒ２ｄの振幅Ｒ１に対する比Ｒ２ｄ／Ｒ１は、増幅前における振幅Ｒ２ｉの振幅Ｒ１ｉに対する比Ｒ２ｉ／Ｒ１ｉより小さくなる。ここで、増幅前における振幅Ｒ２ｉの振幅Ｒ１ｉに対する比Ｒ２ｉ／Ｒ１ｉは、規格などによって予め設定された値にほぼ等しく、一定である。このため、増幅後における振幅Ｒ２ｄの振幅Ｒ１に対する比Ｒ２ｄ／Ｒ１と、当該予め設定された値とを比較することで、増幅器１２において発生した非線形歪みの程度を推定できる。本実施の形態では、制御部３５において、増幅前の比に基づいて定められた参照値と、増幅後の比とを比較することで、非線形歪みの発生を推定する。

［非線形歪みの推定方法］
次に、本実施の形態に係る非線形歪みの推定方法について図面を用いて説明する。図６は、本実施の形態に係る放送受信装置３０の動作の流れを示すフローチャートである。

図６に示されるように、放送受信装置３０は、まず、振幅位相変調され、かつ、増幅器１２によって増幅された放送信号を受信する（Ｓ１１）。

放送受信装置３０によって受信された放送信号のうち、チューナ部３１において一部の周波数帯域が選択される（Ｓ１２）。また、チューナ部３１において、選択された周波数帯域の放送信号に対して周波数の変換などの処理が行われる。

続いて、チューナ部３１から出力された放送信号は、復調部４０に入力される。復調部４０に入力された放送信号は、搬送波同期回路４１において同期処理が行われる（Ｓ１３）。

続いて、算出回路４４は、同期処理が行われた放送信号（つまり、同期検波信号）を複素平面にプロットした信号点配置が示す複数の円の半径を算出する（Ｓ１４）。算出された複数の円の半径情報は、半径情報記憶部４６に記憶される。

続いて、制御部３５は、半径情報記憶部４６に記憶された半径情報を用いて、複数の円に含まれる二つの円の半径の比を算出し、この比と予め設定された参照値との比較結果に基づいて放送信号における非線形歪みの程度を推定する（Ｓ１５）。本実施の形態では、制御部３５は、上記比として、複数の円の半径のうち最小の半径に対する最大の半径の比を算出する。

続いて、制御部３５は、算出した比と、参照値記憶部３６に記憶された参照値とを比較する（Ｓ１６）。例えば、参照値として、理想的な場合における比より１０％程度低い値を用いる場合について説明する。算出した比が参照値以上である場合には（Ｓ１６でＮｏ）、制御部３５は、非線形歪みが小さいと推定して、推定動作を終了する。

一方、算出した比が参照値より小さい場合には（Ｓ１６でＹｅｓ）、制御部３５は、非線形歪みが大きいと推定して、映像合成部３４に非線形歪みの程度を示す歪み信号を出力する。歪み信号が入力された映像合成部３４は、映像音声復号部３３から出力された映像信号と、制御部３５から出力された歪み信号に対応する映像信号とを合成して、新たな映像信号を生成する（Ｓ１７）。ここで、映像合成部３４によって生成された映像信号に基づく映像例について図面を用いて説明する。図７～図９は、本実施の形態に係る映像合成部３４によって生成された映像信号に基づく映像の例を示す模式図である。図７～図９に示されるように、映像合成部３４によって生成された映像信号に基づいて、映像表示部２４に映像が表示される。

例えば、制御部３５において算出された比が参照値より大幅に小さい場合には、制御部３５は、放送信号における非線形歪みの程度が大きいと推定し、「増幅器（ブースタ）を調整してください。信号が大きく歪んでいます。」などのメッセージに対応する歪み信号を映像合成部３４に出力する。映像合成部３４においては、この歪み信号に対応する映像信号と、映像音声復号部３３から入力された映像信号とを合成することで、図７に示されるような映像に対応する映像信号を生成する。なお、図７に示される例では、非線形歪みが大きいため映像音声復号部３３において放送信号を正しく復号できず、放送信号に対応する映像が表示されていない。このような場合には、図７に示されるようにメッセージを映像の中央に大きく表示することで、ユーザらへの注意を喚起してもよい。また、図７に示されるように、非線形歪みの程度をより詳細にユーザらに通知するために、制御部３５によって算出された比（図７に示される信号半径比）が映像に表示されるように、歪み信号が生成されてもよい。さらに、理想的な場合における比である基準値が映像に表示されるように歪み信号が生成されてもよい。これにより、ユーザらが非線形歪みの程度をより正確に把握できる。

制御部３５において算出された比が参照値より小さいものの、映像信号の大部分が、正常に復号できる場合にも、図７に示される例と同様に、制御部３５は、「増幅器（ブースタ）を調整してください。信号が歪んでいます。」とのメッセージに対応する歪み信号を映像合成部３４に出力してもよい。映像信号の大部分が、正常に復号できる場合としては、例えば、図８に示されるように、映像の一部にブロックノイズ２４ｎが含まれる場合が考えられる。この場合、図７に示されるように、映像の中央に大きくメッセージが表示されると、視聴中のユーザが不快に感じ得るため、制御部３５は、図８に示されるように、映像の端部付近に小さく表示されるメッセージに対応する歪み信号を出力してもよい。さらに、この場合にも、図７に示される例と同様に、制御部３５によって算出された比、及び、基準値に対応する信号が歪み信号に含まれてもよい。

図７、図８に示されるような映像を表示することで、非線形歪みによって映像が乱れた場合に、ユーザは、映像の乱れの原因をより速やかに、かつ、より正確に推定できる。このため、増幅器１２の増幅率を低下させるなどの対策を施すことによって、映像の乱れを解消できる。

また、図９に示されるように、放送信号に関する情報を示す映像に、歪み信号に対応する情報が含まれてもよい。図９に示される例では、受信されている放送信号、つまり、受信信号に関するデータを示す映像が示されている。図９に示される映像は、例えば、メニュー画面などから、ユーザが選択することで表示させることができる。図９に示される例では、制御部３５によって算出された比、及び、基準値の他に、放送信号のレベルである信号レベルなどが表示されている。このような映像を表示することで、ユーザらが非線形歪みの程度を確認する必要がある場合に、非線形歪みの程度を示す情報を得られる。

以上のように、本実施の形態に係る非線形歪みの推定方法によれば、増幅器１２に起因する放送信号における非線形歪みをより正確に推定できる。

［まとめ］
以上のように、本実施の形態に係る放送受信装置３０は、振幅位相変調された放送信号を、当該放送信号を増幅する増幅器１２を介して受信し、かつ、復調する。放送受信装置３０は、放送信号を複素平面にプロットした信号点配置が示す複数の円の半径を算出する算出回路４４と、複数の円に含まれる二つの円の半径の比を算出し、この比と予め設定された参照値との比較結果に基づいて放送信号における非線形歪みの程度を示す歪み信号を出力する制御部３５とを備える。

このように、放送受信装置３０は、非線形歪みの程度に対応する二つの半径の比を算出するため、非線形歪みの程度をより正確に推定できる。

また、放送受信装置３０において、放送信号は、複素平面における各信号点の配置を示す配置信号が予め設定された順序で伝送されるパイロット信号を含み、算出回路４４は、パイロット信号に基づいて複数の円の半径を算出する。

このようなパイロット信号を用いることで、パイロット信号に含まれる各配置信号の位相及び振幅が偏移している場合にも、当該配置信号に対応するシンボルを特定できる。したがって、放送信号に大きな非線形歪みが発生している場合にも、各配置信号が配置されるべき複素平面上の位置を特定できる。

また、放送受信装置３０において、制御部３５は、比として、複数の円の半径のうち最小の半径に対する最大の半径の比を算出する。

複数の円の半径のうち、最大の半径は、最も振幅が大きい信号点に対応するため、非線形歪みを最も受けやすい。一方、最小の半径は、最も振幅が小さい信号点に対応するため、非線形歪みの影響を最も受けにくい。このような二つの半径の比は、非線形歪みの発生に起因して比較的大きく変化するため、放送信号における非線形歪みの程度をより高い精度で推定できる。

また、放送受信装置３０において、制御部３５は、比が参照値より小さい場合に、非線形歪みの程度を示す歪み信号を出力し、参照値以上である場合に歪み信号を出力しない。

これにより、制御部３５は、顕著な非線形歪みが発生している場合にだけ、歪み信号を出力できる。

また、放送受信装置３０は、制御部３５から出力される歪み信号に対応する映像信号と、放送信号を復調することによって得られる映像信号とを合成する映像合成部３４をさらに備える。

これにより、ユーザらは、歪み信号によって示される非線形歪みの程度を、映像を通じて確認できる。

また、本実施の形態に係るテレビジョン受像機２０は、放送受信装置３０と、放送受信装置３０から出力された映像信号に基づく映像を表示する映像表示部２４とを備える。

このようなテレビジョン受像機２０においては、上述した放送受信装置３０と同様の効果が奏される。

また、本実施の形態に係る非線形歪みの推定方法は、振幅位相変調され、かつ、増幅器によって増幅された放送信号における非線形歪みの推定方法である。本推定方法は、放送信号を複素平面にプロットした信号点配置が示す複数の円の半径を算出するステップと、複数の円に含まれる二つの円の半径の比を算出し、この比と予め設定された参照値との比較結果に基づいて放送信号における非線形歪みの程度を推定するステップとを含む。

このような推定方法によれば、非線形歪みの程度に対応する二つの半径の比を算出するため、非線形歪みの程度をより正確に推定できる。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る放送受信装置について説明する。本実施の形態に係る放送受信装置は、主に、算出回路が復調部の外部に設けられる点において、実施の形態１に係る放送受信装置３０と相違する。以下、本実施の形態に係る放送受信装置について、実施の形態１に係る放送受信装置３０との相違点を中心に説明する。

本実施の形態に係る放送受信装置及びテレビジョン受像機の構成について、図１０を用いて説明する。図１０は、本実施の形態に係る放送受信装置１３０及びテレビジョン受像機１２０の機能構成を示すブロック図である。

テレビジョン受像機１２０は、図１０に示されるように、放送受信装置１３０と、放送受信装置１３０から出力された映像信号に対応する映像を表示する映像表示部２４とを備える。本実施の形態では、テレビジョン受像機１２０は、放送受信装置１３０から出力された音声信号に対応する音声を出力する音声出力部２２をさらに備える。

放送受信装置１３０は、実施の形態１に係る放送受信装置３０と同様に、チューナ部３１と、復調部１４０と、多重信号分離部３２と、映像音声復号部３３と、映像合成部３４と、制御部１３５と、参照値記憶部３６とを備える。本実施の形態では、放送受信装置１３０は、復調部１４０の外部に配置された算出回路１４４をさらに備える。

復調部１４０は、搬送波同期回路４１と、復号回路４２と、誤り訂正回路４３と、読込回路１４７と、基準信号点記憶部４５と、座標記憶部１４８と、変調情報記憶部１４９とを備える。このように、本実施の形態に係る復調部１４０は、算出回路を有さない。

読込回路１４７は、搬送波同期回路４１が出力する同期検波信号に基づいて、放送信号に含まれる各シンボルの複素平面における配置、つまり、振幅及び位相を検出する。放送信号が振幅位相変調されている場合には、放送信号に含まれるシンボルは、複素平面上の複数の円の周上に配置される。読込回路１４７は、さらに、信号点毎に振幅及び位相の平均値を基準信号点配置情報として算出し、基準信号点記憶部４５に出力する。

座標記憶部１４８は、搬送波同期回路４１が出力する同期検波信号に基づいて、放送信号に含まれる各シンボルの複素平面における配置、つまり、振幅及び位相を検出し、少なくとも一時記憶する。座標記憶部１４８は、さらに、記憶した各シンボルの振幅及び位相を算出回路１４４に出力する。

変調情報記憶部１４９は、放送信号の変調に関する情報である変調情報を記憶する。変調情報記憶部１４９は、復号回路４２から、変調情報を受信し、少なくとも一時記憶する。変調情報には、放送信号の変調方式、放送信号に混在する混在信号の有無、及び、混在信号の変調方式を示す情報が含まれる。混在信号としては、例えば、同期速度向上のためのＢＰＳＫ変調された信号があり得る。また、放送信号が階層変調されている場合には、振幅位相変調されている放送信号に、ＢＰＳＫなどの他の変調方式で変調されている信号が混在している。変調情報記憶部１４９は、変調情報を示す信号を算出回路１４４に出力する。

算出回路１４４は、放送信号を複素平面にプロットした信号点配置が示す複数の円の半径を算出する回路である。本実施の形態では、算出回路１４４は、放送信号に含まれる各シンボルの複素平面における配置、つまり、振幅及び位相を示す信号を座標記憶部１４８から受信する。放送信号が振幅位相変調されている場合には、放送信号に含まれるシンボルは、複素平面上の複数の円の周上に配置される。算出回路１４４は、これらの複数の円の半径を算出し、制御部１３５に出力する。なお、算出回路１４４には、変調情報記憶部１４９から変調情報を示す信号を受信する。算出回路１４４は、複数の円の半径を算出する際に、当該変調情報を利用する。本実施の形態に係る算出回路１４４における複数の円の半径の算出方法については後述する。

算出回路１４４において、必要に応じて半径算出精度改善方法を用いことができる。半径算出精度改善方法については後述する。

制御部１３５は、実施の形態１に係る制御部３５と同様に、放送信号を複素平面にプロットした信号点配置が示す複数の円に含まれる二つの円の半径の比を算出し、当該比と予め設定された参照値との比較結果に基づいて放送信号における非線形歪みの程度を示す歪み信号を出力する処理部である。本実施の形態に係る制御部１３５は、複数の円の半径を算出回路１４４から取得する点において、実施の形態１に係る制御部３５と相違し、その他の点において一致する。

［半径算出方法］
次に、本実施の形態に係る放送受信装置１３０の算出回路１４４における半径算出方法について説明する。

算出回路１４４は、まず、変調情報記憶部１４９から変調情報を示す信号を受信する。ここで、放送信号が振幅位相変調されていることを検知した場合に、放送信号を複素平面にプロットした信号点配置が示す複数の円の半径を算出する。また、算出回路１４４は、変調情報から振幅位相変調の種類（１６ＡＰＳＫ、３２ＡＰＳＫなど）についても検知できる。

具体的には、算出回路１４４は、座標記憶部１４８から放送信号に含まれる各シンボルの複素平面における振幅及び位相を受信する。例えば、振幅位相変調として、１６ＡＰＳＫが用いられている場合、算出回路１４４が受信するシンボルの振幅及び位相について図１１を用いて説明する。図１１は、本実施の形態に係る算出回路１４４が受信するシンボルの振幅及び位相を示す図である。図１１中の四角形のマークが各シンボルの振幅及び位相を示す。

図１１に示されるように、各シンボルの振幅及び位相は分散している。このため、これらのシンボルの配置が示す複数の半径を例えば以下のように算出する。以下では、振幅位相変調として１６ＡＰＳＫが用いられる場合について説明する。

まず、算出回路１４４は、受信したシンボルの振幅のうち、最大値Ｒｍａｘ及び最小値Ｒｍｉｎを選択する。なお、複数の円の半径を算出するためには、シンボルの配置位置の個数の少なくとも２倍以上の振幅及び位相のデータを用いればよい。振幅位相変調として１６ＡＰＳＫが用いられる場合には、３２個以上のデータを用いればよい。

続いて、算出回路１４４は、３２個以上の振幅データの中から選択された最大値Ｒｍａｘ及び最小値Ｒｍｉｎを用いて、振幅閾値Ｒｔｈを算出する。振幅閾値Ｒｔｈは、例えば、最大値Ｒｍａｘ及び最小値Ｒｍｉｎの平均値（（Ｒｍａｘ＋Ｒｍｉｎ）／２）としてよい。

振幅閾値Ｒｔｈ未満の振幅は、内円上のシンボルの振幅と考えられる。したがって、算出回路１４４は、振幅閾値Ｒｔｈ未満の振幅の平均値を内円の半径Ｒ１ａｖｅとして算出する。

また、振幅閾値Ｒｔｈ以上の振幅は、外円上のシンボルの振幅と考えられる。したがって、算出回路１４４は、振幅閾値Ｒｔｈ以上の振幅の平均値を外円の半径Ｒ２ａｖｅとして算出する。

以上のように、振幅位相変調として１６ＡＰＳＫが用いられる場合には、算出回路１４４は、二つの円の半径Ｒ１ａｖｅ及びＲ２ａｖｅを算出して、制御部１３５に出力する。

次に、振幅位相変調として３２ＡＰＳＫが用いられる場合について、図１２を用いて説明する。図１２は、３２ＡＰＳＫにおけるシンボルの配置を示す図である。図１２に示されるように、３２ＡＰＳＫにおいては、シンボルは複素平面の三つの円上に配置される。

この場合も、まず、算出回路１４４は、受信したシンボルの振幅のうち、の最大値Ｒｍａｘ及び最小値Ｒｍｉｎを選択する。なお、振幅位相変調として３２ＡＰＳＫが用いられる場合には、６４個以上のデータを用いればよい。

続いて、算出回路１４４は、６４個以上の振幅データの中から選択された最大値Ｒｍａｘ及び最小値Ｒｍｉｎを用いて、振幅閾値Ｒｔｈを算出する。振幅閾値Ｒｔｈは、１６ＡＰＳＫの場合と同様に、最大値Ｒｍａｘ及び最小値Ｒｍｉｎの平均値（（Ｒｍａｘ＋Ｒｍｉｎ）／２）としてよい。続いて、算出回路１４４は、最小値Ｒｍｉｎと振幅閾値Ｒｔｈとの平均値（（Ｒｔｈ＋Ｒｍｉｎ）／２）を第一閾値Ｒｔｈ１として算出し、最小値Ｒｍｉｎと振幅閾値Ｒｔｈとの平均値（（Ｒｔｈ＋Ｒｍａｘ）／２）を第二閾値Ｒｔｈ２として算出する。

ここで、第一閾値Ｒｔｈ１未満の振幅は、内円上のシンボルの振幅と考えられる。したがって、算出回路１４４は、第一閾値Ｒｔｈ１未満の振幅の平均値を内円の半径Ｒ１ａｖｅとして算出する。

また、第二閾値Ｒｔｈ２以上の振幅は、外円上のシンボルの振幅と考えられる。したがって、算出回路１４４は、第二閾値Ｒｔｈ２以上の振幅の平均値を外円の半径Ｒ２ａｖｅとして算出する。

以上のように、振幅位相変調として３２ＡＰＳＫが用いられる場合には、算出回路１４４は、二つの円の半径Ｒ１ａｖｅ及びＲ２ａｖｅを算出して、制御部１３５に出力する。

［半径算出精度改善方法］
次に、本実施の形態に係る算出回路１４４における半径算出精度改善方法について説明する。図１１において、実線の円で囲まれた領域のデータのように、他のシンボルから離れた位置に配置されたデータが混在する場合がある。このようなデータは、放送信号が階層変調されている場合に含まれ得る。ここで階層変調とは、複数の変調方式が混在している変調方式である。また、階層変調が採用されていない場合にも、ＢＰＳＫなどの変調方式の信号が同期速度向上のために常に混在している。以下、このような振幅位相変調で変調された放送信号と混在する信号であって、当該振幅位相変調と異なる変調方式で変調されている信号である混在信号について図１３Ａ及び図１３Ｂを用いて説明する。

図１３Ａは、π／２シフトＢＰＳＫ及びＱＰＳＫにおけるシンボルの配置を示す図である。図１３Ｂは、８ＰＳＫにおけるシンボルの配置を示す図である。図１３Ａに示すようにπ／２シフトＢＰＳＫ及びＱＰＳＫにおいては、Ｉ軸又はＱ軸からの位相φがπ／４である四つの位置にシンボルが配置される。また、図１３Ｂに示すように８ＰＳＫにおいては、Ｉ軸及びＱ軸上の四つの位置、及び、Ｉ軸又はＱ軸からの位相φがπ／４である四つの位置にそれぞれシンボルが配置される。図１１において実線の円で囲まれた領域のデータは、π／２シフトＢＰＳＫ又はＱＰＳＫで変調された信号のデータであると推測される。

このような混在信号が存在する場合には、算出回路１４４において算出される半径の精度が劣化する。そこで本実施の形態では、このような精度の劣化を抑制する方法、つまり、半径算出精度改善方法を採用する。以下、半径算出精度改善方法について、図１４及び図１５を用いて説明する。

図１４は、混在信号としてπ／２シフトＢＰＳＫ又はＱＰＳＫで変調された信号が混在する場合の半径算出精度改善方法を示す図である。図１５は、混在信号として８ＰＳＫで変調された信号が混在する場合の半径算出精度改善方法を示す図である。

本実施の形態に係る半径算出精度改善方法では、混在信号を複素平面にプロットした信号点の少なくとも一部が含まれる位相範囲にある信号点配置を、複数の円のうち少なくとも一つの円の半径の算出において使用しない。本実施の形態のように、混在信号として、π／２シフトＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ又は８ＰＳＫで変調された信号が存在する場合には、混在信号を複素平面にプロットした信号点の少なくとも一部が含まれる位相範囲にある信号点配置を、複数の円のうち外円の半径の算出において使用しない。つまり、混在信号の信号点が含まれる位相範囲にある振幅データを外円の半径の算出において除外する。

例えば、図１４及び図１５に示されるように、混在信号のシンボルの配置位置の位相及びその位相から±θの位相範囲にある信号点配置を外円の半径の算出において使用しない。これにより、混在信号のデータが外円の半径の算出において使用されることを抑制できるため、半径の算出精度を改善できる。ここで、θとして、最外円に配置される振幅位相変調のシンボルの位相間隔の１／２程度の値を使用してもよい。例えば、振幅位相変調として１６ＡＰＳＫを用いる場合には、π／６の１／２であるπ／１２を用いてもよい。

本実施の形態に係る放送受信装置１３０では、放送信号に混在する混在信号を受信した場合には、算出回路１４４は、変調情報に基づいて混在信号の存在を検知する。算出回路１４４は、混在信号の存在を検知した場合には、上記半径算出精度改善方法を用いて半径を算出する。これにより、算出回路１４４は、精度よく半径を算出できる。なお、算出回路１４４は、混在信号の存在を検知しない場合には、上記半径算出精度改善方法を用いなくてもよい。

（他の実施の形態）
以上、本開示の放送受信装置などについて、各実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記各実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記各実施の形態に施したものも、本開示の範囲内に含まれてもよい。

例えば、上記実施の形態１では、放送受信装置３０は、テレビジョン受像機２０に備えられたが、放送受信装置３０は、単体で用いられてもよいし、例えば、録画機、セットトップボックスなどの他の装置に備えられてもよい。

また、上記実施の形態１では、算出回路４４は、パイロット信号を用いて複数の円の半径を算出したが、放送信号におけるパイロット信号以外の信号を用いて、複数の円の半径を算出してもよい。例えば、放送信号に対応する複数の信号点を複素平面にプロットし、プロットされた複数の信号点の分布に基づいて複数の円の半径を算出してもよい。具体的には、以下のように複数の円の半径を算出できる。複数の信号点の分布は、複数の円の近傍に集中するため、複数の円にそれぞれ対応する複数のグループに、複数の信号点をグループ分けできる。ここで、信号点の振幅の平均値をグループ毎に算出することで、上記複数の円の半径を算出できる。

また、上記実施の形態１では、振幅位相変調の方式として１６ＡＰＳＫを用いる例を示したが、本開示において適用可能な振幅位相変調の方式は、これに限定されない。例えば、３２ＡＰＳＫなどを用いてもよい。

また、上記実施の形態１では、放送信号を複素平面にプロットした信号点配置が示す複数の円に含まれる二つの円の半径の比として、最小の半径に対する最大の半径の比を用いたが、他の比を用いてもよい。例えば、複数の円に含まれる二つの円の半径として、最小及び最大の半径以外の半径を用いてもよい。

また、上記実施の形態１では、放送信号において非線形歪みが発生していない理想的な場合の比に基づいて定められる参照値として、この比より１０％程度小さい値を用いる例を示したが、参照値は、これに限定されない。例えば、参照値として、この比の値そのものを用いてもよい。この場合、制御部３５において、半径情報記憶部４６に記憶されている比との差分を算出することなどによって、非線形歪みの程度を推定してもよい。

また、実施の形態２において用いた半径算出精度改善方法は、実施の形態１に係る放送受信装置３０にも適用可能である。すなわち、実施の形態１に係る算出回路４４において、例えば、復号回路４２などから、混在信号の複素平面における位相に関する情報を取得し、実施の形態２に係る算出回路１４４と同様に半径を算出してもよい。

また、上記実施の形態２において、復調部１４０と算出回路１４４とが一つのＩＣ回路で実現されてもよい。また、復調部１４０と算出回路１４４と制御部１３５とが一つのＩＣ回路で実現されてもよい。

本開示の放送受信装置は、例えばテレビジョン受像機などに備えられるチューナ装置として利用可能である。

１１ アンテナ
１２ 増幅器（ブースタ）
１３ 分配器
２０、１２０ テレビジョン受像機
２２ 音声出力部
２４ 映像表示部
２４ｎ ブロックノイズ
３０、３０ａ、３０ｂ、１３０ 放送受信装置
３１ チューナ部
３２ 多重信号分離部
３３ 映像音声復号部
３４ 映像合成部
３５、１３５ 制御部
３６ 参照値記憶部
４０、１４０ 復調部
４１ 搬送波同期回路
４２ 復号回路
４３ 誤り訂正回路
４４、１４４ 算出回路
４５ 基準信号点記憶部
４６ 半径情報記憶部
１４７ 読込回路
１４８ 座標記憶部
１４９ 変調情報記憶部

Claims (7)

1. 振幅位相変調された放送信号を、前記放送信号を増幅する増幅器を介して受信し、かつ、復調する放送受信装置であって、
   前記放送信号を複素平面にプロットした信号点配置が示す複数の円の半径を算出する算出回路と、
   前記複数の円に含まれる二つの円の半径の比を算出し、前記比と予め設定された参照値との比較結果に基づいて前記放送信号における非線形歪みの程度を示す歪み信号を出力する制御部とを備え、
   前記放送受信装置は、前記放送信号に混在する混在信号を受信し、
   前記混在信号は、前記放送信号と異なる変調方式で変調されており、
   前記算出回路は、前記混在信号を複素平面にプロットした信号点の少なくとも一部が含まれる位相範囲にある前記信号点配置を、前記複数の円のうち少なくとも一つの円の半径の算出において使用しない
   放送受信装置。
2. 前記放送信号は、複素平面における各信号点の配置を示す配置信号が予め設定された順序で伝送されるパイロット信号を含み、
   前記算出回路は、前記パイロット信号に基づいて前記複数の円の半径を算出する
   請求項１に記載の放送受信装置。
3. 前記制御部は、前記比として、前記複数の円の半径のうち最小の半径に対する最大の半径の比を算出する
   請求項１又は２に記載の放送受信装置。
4. 前記制御部は、前記比が前記参照値より小さい場合に前記歪み信号を出力し、前記比が前記参照値以上である場合に前記歪み信号を出力しない
   請求項３に記載の放送受信装置。
5. 前記制御部から出力される歪み信号に対応する映像信号と、前記放送信号を復調することによって得られる映像信号とを合成する映像合成部をさらに備える
   請求項１～４のいずれか１項に記載の放送受信装置。
6. 請求項１～５のいずれか１項に記載の放送受信装置と、
   前記放送受信装置から出力された映像信号に基づく映像を表示する映像表示部とを備える
   テレビジョン受像機。
7. 振幅位相変調され、かつ、増幅器によって増幅された放送信号における非線形歪みの推定方法であって、
   前記放送信号を複素平面にプロットした信号点配置が示す複数の円の半径を算出する算出ステップと、
   前記複数の円に含まれる二つの円の半径の比を算出し、前記比と予め設定された参照値との比較結果に基づいて前記放送信号における非線形歪みの程度を推定する推定ステップとを含み、
   前記放送信号には、混在信号が混在し、
   前記混在信号は、前記放送信号と異なる変調方式で変調されており、
   前記算出ステップにおいて、前記混在信号を複素平面にプロットした信号点の少なくとも一部が含まれる位相範囲にある前記信号点配置を、前記複数の円のうち少なくとも一つの円の半径の算出において使用しない
   非線形歪みの推定方法。

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