JPH06505372A - コンパチブル高精細度テレビジョン・システム用の変調器と復調器 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 コンパチブル高精細度テレビジ３ン・システム用の変調器と復調器 この発明は、既存の標準精細度（スタンダードディフィニション）テレビジョン ・チャンネルの帯域幅とコンパチブルな高精細度テレビジョン（ＨＤＴＶという ）システムに関するものである。具体的に言えば、この発明は同時放送（サイマ ルキャスト）された高精細度テレビジョン信号と標準精細度テレビジョン信号と の間の相互干渉を低減させる変調法に関するものである。

高詳細度テレビジョン・システムは、一般に、たとえばＮＴＳＣ信号のような標 準テレビジョン信号の水平および垂直解像度の約２倍の解像度を持った、或いは それ以上の解像度を持ったテレビジョン信号を処理するシステムであると理解さ れている。ＨＤＴＶ信号は、また、標準ＮＴＳＣテレビジョン画像の４×３のア スペクト比に対して、たとえば１６×９のアスペクト比を持った大画像を実現す ることができる。

同時放送のテレビジョン放送システムでは、同一プログラムの２つのバージョン が、それぞれ標準的な６　ＭＨｚの帯域幅を持った別々のチャンネルを介して同 時に放送される。この２つのプログラム・バージョンの一方は、１つのチャンネ ルで放送される標準精細度のＮＴＳＣ情報を含み、他方は別の６　ＭＨｚ幅のチ ャンネルで放送される高精細度情報を含んでいる。実際には、同時放送システム ではこの標準およびＨＤＴＶ情報を伝送するのに、たとえばＶＨＦのチャンネル ３とチャンネル４という様に互いに隣接した２つの８　ＭＨｚのＮＴＳＣチャン ネルをそれぞれ利用している。同時放送システムの高精細度バージ３ンは、信号 符号化および時間圧縮法を利用して、単一の６　ＭＨｚチャンネルに構成するこ とができる。この標準ＮＴＳＣ情報とＨＤＴＶ情報とは、標準ＮＴＳＣ受像機と ＨＤＴＶ受像機によってそれぞれ別々に受信される。標準ＮＴＳＣ受像機は、恐 らくここ１５〜２０年で最終的にＨＤＴＶ受像機或いは２標準型受像機にとって 代わられるであろうがそうすると、標準ＮＴＳＣテレビジョン信号が使用してい たチャンネルは、他の目的に利用できることになろう。従って、この同時放送の 考え方は、ＨＤＴＶ放送が導入されると直ちに多数の既存の標準ＮＴＳＣ受像機 が役立たなくなることを防ぎ、がっ、標準ＮＴＳＣ信号専用のチャンネルが使用 されるようになれば将来放送サービスを拡張することも可能にするものである。

同時放送システムは、２つのチャンネルの連続的な使用の必要な、いわゆる増補 （オーグメンテーション）システムとは異なる。この後者のシステムの２つのチ ャンネルの、一方は標準ＮＴＳＣ情報を伝送し、他方のチャンネルは、上記一方 のチャンネルからの標準ＮＴＳＣ情報とＨＤＴＶ受像機において組合わせた時に 高精細度テレビジョン信号を生成するように所定の増補情報を含むものである。

相異なる場所から同じチャンネルで送信される標準信号とＨＤＴＶ信号との間の 共通チャンネル干渉を充分に低減すなわち除去することが重要である。この発明 によるシステムは、上記の問題を処理するものである。

この発明の一特黴によれば、送信されるべき高精細度テレビジョン情報は、たと えば高信頼性をもって受信されることを望んでいる高優先度情報と低優先度情報 との２つの情報部分に分割され、この第１（高優先度）情報部分と箪２（低優先 度）情報部分は、標準精細度（たとえば、ＮＴＳＣ）信号の高エネルギ情報を持 っている周波数において信号減衰を呈するような周波数スペクトルの相異なる部 分内に含まれる別々の変調搬送波として伝送される。

ここに開示するこの発明の好ましい実施例においては、高優先度情報は低優先度 情報よりも狭い帯域幅を有し、たとえば低周波ビデオ、オーディオおよび同期情 報を含んでいる。低優先度情報は高周波数ビデオ情報を含んでいる。これらの高 優先度情報および低優先度情報は、多重（マルチプル）直交振幅変１１（Ｍ−Ｑ ＡＭ）法によって伝送される。高優先度狭帯域情報は、低優先度広帯域情報より も充分大きな振幅を有し、ビデオ周波数スペクトル中の低周波数部分における第 １の抑圧搬送波を直交振幅変調する。変調された第１搬送波は、標準テレビジョ ン受像機中のナイキスト・スロープ・フィルタで充分に減衰を受ける。低優先度 広帯域情報は、そのビデオ周波数スペクトル中の第２の抑圧搬送波を直交振幅変 調して、多重ＱＡＭ信号を生成する。多重ＱＡＭ信号の周波数スペクトルは、Ｎ ＴＳＣ画像および音声の両搬送波の近傍において高エネルギ情報を有する周波数 で信号の減衰を示す。

図面の簡単な説明 第１図は標準ＮＴＳＣテレビジヲン信号のベースバンド・ビデオ周波数スペクト ルを示す。

第２図はこの発明による多重ＱＡＭ高精細度テレビジョン信号のビデオ周波数ス ペクトルを示す。

第３図および第４図は、この発明による高精細度多重ＱＡＭ信号を処理する送信 装置と受信装置をそれぞれ例示している。

第５図はここに開示したシステムの信号処理影響を理解するのに有効な図である 。

第１図には、標準ＮＴＳＣテレビジョン信号のベースバンド・ビデオ周波数スペ クトルが例示されており、その信号は６ＭＨｚのチャンネルを占有している。通 常の実施形態に従って、図示された周波数は、ビデオ情報によって残留側波帯形 式で振幅変調されているＲＦ画像搬送波の中心周波数を０．０　ＭＨｚとして基 準としている。この変調された信号は、１．２５ＭＨｚの帯域幅を持った下側残 留側波帯（ＶＳＢ）と、画像を表すルミナンスおよびクロミナンス情報を含んだ 上側波帯とを呈している。クロミナンス情報は３．５８ＭＨｚの抑圧力ラー副搬 送波を直交変調している。高エネルギ情報の大部分は、画像搬送波周波数の近傍 と、周波数変調された４、５ＭＦ［ｚ音声搬送波周波数の近傍に現れる。

第２図には、標準ＮＴＳＣテレビジョン信号チャンネルの６ＭＨｚの帯域幅に適 応することができ、かつ同時放送信号として使用することのできる高精細度テレ ビジョン信号のビデオ周波数スペクトルが示されている。第１図に示された標準 ＮＴＳＣビデオ周波数スペクトルと比較し易いように、第２図の周波数目盛（− １，２５ＭＨｚから４．５　ＭＨｚ　）に沿った周波数は、ＮＴＳＣシステムの ＲＦ画像搬送波のＯ，ＯＭＨｚ周波数位置を基準としている。

ＨＤＴＶテレビジッン信号は、高および低優先度の２成分に分割された時間圧縮 された信号である。この例では、高い信頼性をもって受信されることを意図して いる、オーディオ、同期および低周波数のビデオ情報の諸成分に高優先度が与え られている。同期情報は、たとえば、受像機において信号の回復および処理を容 易化するための独特の記号或いはコードを含んだトレーニング信号の様な性質を もった情報で、またたとえばフィールド走査情報（たとえば、フィールド起点マ ーカ）を含むものである。上記以外の重要度の低い成分、たとえば高周波数ビデ オ情報は低優先度と指定される。高優先度情報は、低優先度情報に比べて帯域幅 が狭く、次に説明するように信号ＲＥＦを基準とした０、　９６ＭＨｚの第１抑 圧搬送波を直交振幅変調（ＱＡＭ）する。低優先度情報は、上記と同じく信号Ｒ ＥＦを基準とする３、　８４ＭＨｚの第２の抑圧搬送波を直交振幅変調する。そ の結果として得られる合成信号は、多重ＱＡＭ信号、すなわちこの例では２重（ ツイン）ＱＡＭ信号の形となる。この合成２重ＱＡＭ信号は、帯域外基準信号Ｒ ＥＦによって、６　ＭＨｚの標準テレビジョン帯域内に変換される。信号ＲＥＦ の周波数は、合成ＱＡＭ信号でこの信号ＲＥＦが変調されたときに、発生した和 成分と差成分のうちの一方が、たとえば同時放送のＶＨＦチャンネル３という様 な、所望のラジオ周波数テレビジ１ン・チャンネルの有する周波数の帯域内に入 るように、選ばれる。信号ＲＥＦは合成２重ＱＡＭ信号により変調されて両側波 帯変調信号を生成する。この信号の下側波帯は除去され、上側波帯が第２図に示 されるように残される。

狭帯域ＱＡＭ成分の振幅は、広帯域ＱＡＭ成分の振幅よりも充分に大きく、この 例では２倍の大きさである。

狭帯域ＱＡＭ成分の一６ｄｂ帯域幅は０．９６ＭＨｚで、広帯域ＱＡＭ成分の一 ６ｄｂ帯域幅は３．８４ＭＨｚであり狭帯域ＱＡＭ成分の帯域幅の４倍である。

この狭帯域と広帯域の両ＱＡＭ成分の、非直線的な帯域端部（バンドエツジ）の 遷移領域は、二乗余弦の平方根特性（スクエア・ルートオブ　コサイン　キャラ クタリスティク）を持った有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタによって成形 されて、シャープな遷移領域で生成される不所望高周波の影響の除去された円滑 な遷移領域となる。この帯域端部の遷移領域における広帯域成分の振幅対周波数 応答（正確な比率で示されていない）は、より急峻な狭帯域成分の勾配の４分の １である。

狭帯域ＱＡＭ成分および広帯域ＱＡＭ成分は、それぞれ、同相成分■と直交位相 成分Ｑとを含んでいる。第３図に関連して後述するように、１位相成分は、抑圧 された余弦搬送波を変調し、またＱ位相成分は抑圧された正弦搬送波を変調する 。データ「記号（シンボル）」はこのＩ、Ｑ両成分によって表される。合成ＱＡ Ｍ信号は、この例においてはｒ１６ＱＡＭ」信号である。各１６Ｑ　Ａ　Ｍの！ およびＱ成分は、４種の個別レベルを呈し、各狭帯域および広帯域ＱＡＭ信号に ついて、従って１６ＱＡＭ信号について、総計４×６、すなわち１６個の可能な 振幅レベルとなる。■およびＱ成分の各々の４種のレベルを特定するには２ビツ トが必要であり、そのため各データ記号がＩ、Ｑ組合わせの１６種のレベルを特 定するには４個のビットを要する。従って、　３．８４ＭＨｚ　（−６ｄｂ）の 広帯域ＱＡＭ信号のビットレートは１５．３６　Ｍｂｐｓ　（３，８４ＭＨｚ　 ｘ４　ｂｉｔｓ）であり、０．９６Ｍ）Ｉｚ　（−６ｄｂ）の狭帯域ＱＡＭ信号 のビットレートは３．８４Ｍｂｐｓ　（０，９６ＭＨｚ　Ｘ　４　ｂｉｔｓ）で ある。６４ＱＡＭシステムでは、狭帯域成分および広帯域成分の各ビットレート は１．５倍に増加することになる。

ここで、説明する多重（２重）ＱＡＭシステムは、標準ＮＴＳＣテレビジタン信 号による干渉現象、すなわち２重ＱＡＭ信号と同一チャンネルで別の場所から送 信されるＮＴＳＣ信号による干渉に対して、顕著な共チャンネル不感性（コ・チ ャンネル　イミユニティ）を示す。

これは、高エネルギ情報を有する、ＮＴＳＣのＲＦ画像搬送波と音声搬送波の近 傍における、ＱＡＭスペクトル内の減衰ノツチによるものである。逆に、ＮＴＳ Ｃ信号に対する２重ＱＡＭ信号による共チャンネル干渉も充分低減される。それ は、大振幅の狭帯域ＱＡＭ信号が、標準ＮＴＳＣテレビジョン受像機中のナイキ スト・スロープ・フィルタによって相当減衰を受けることになるからである。第 ２図には標準ＮＴＳＣのナイキスト・スロープ・フィルタ応答が、　０．７５Ｍ Ｈｚから０．７５ＭＨｚに至るＱＡＭスペクトルの低帯域部分に重ねた形で点線 で示されている。広帯域ＱＡＭ信号に対して６ｄｂ大きな振幅を有する狭帯域Ｑ ＡＭ信号、すなわち広帯域ＱＡＭ信号の電力の４倍を呈する狭帯域ＱＡＭ信号は 、より低い電力の広帯域ＱＡＭ信号とほぼ同一量の許容可能な程小さな干渉を発 生することが観測された。狭帯域ＱＡＭ成分のこの６ｄｂ大きな振幅と広帯域Ｑ ＡＭ成分に対して４分の１であるその帯域幅との組合わせによって、広帯域ＱＡ Ｍ成分の電力密度よりも１２ｄｂ大きな電力密度となる。従ってここに例示した 高優先度狭帯域ＱＡＭ信号は、低優先度広帯域ＱＡＭ信号に比べて、信号対ノイ ズ比が１２ｄｂ改善されかつエラー・レートが低くなる。この広帯域ＱＡＭ信号 と狭帯域ＱＡＭ信号の相対的な帯域幅および振幅は、ＮＴＳＣおよびＰＡＬテレ ビジョン方式を含む特定方式の要求に適応するように調節することができる。

大きなピーク振幅の狭帯域成分は、標準テレビジョン画像の解像度に近似した解 像度を有する表示画像を生成するに足るビデオ情報を含んでいる。従って、もし 、たとえば高解像度の送信が航空機のフラッタによって一時的に中断されても、 観察者は過度に妨害されることが無い。すなわち、高解像度情報を含んでいる低 電力広帯域成分が一時的に中断されても、この高電力狭帯域成分は影響を受けな いので、解像度は低いがなお許容可能な画像が一時的に表示されることになる。

変更可能な一例として示したこの広帯域ＱＡＭ信号と狭帯域ＱＡＭ信号のそれぞ れ１５．３６　Ｍｂｐｓおよび３．８４Ｍｂｐｓというビット・レートは、都合 よく４対１の整数比関係を示している。この関係は、受像機でこの狭帯域ＱＡＭ 情報と広帯域ＱＡＭ情報を再生することを簡単化する。

その理由は両ＱＡＭ成分のデータ再生動作のタイミングをとるのに、同一抽出デ ータ・クロックを容易に使うことができるからである。受像装置に必要なデータ ・クロック・レートは、後述するように容易に再生できる高電力狭帯域ＱＡＭ信 号から簡単に抽出することができる。

第３図は、第２図に示した振幅対周波数スペクトルを有する２重ＱＡＭ信号を生 成するためのテレビジョン送信装置を示している。高優先度および低優先度のＨ ＤＴＶデータは、標準ＮＴＳＣチャンネルの６　ＭＨｚの帯域幅とコンパチブル な時間圧縮デジタル形式で、信号源ＩＯと３０から供給される。この目的のため に、信号源１０と３０は、たとえば、ハフマンコード化、ランレングス・コード 化、量子化、および個別余弦変換回路網を含むデジタル時間圧縮およびコード化 装置を含んでいる。

信号源１０からの出力信号は、この信号源ｌＯから受入れた連続的なビット・ス トリーム信号に対するビット・マツパとして働くエンコーダ１２に供給される。

エンコーダ１２は、信号源１０からの信号を一連の４ビツト（記号）セグメント に分割する。１つの１６値、４ビツトのセグメントは、ルックアップ・テーブル を使って、周知のように４個の４ビツト値が各象限中の指定された個所を占める ような形に、４象限格子状の信号配列（シグナル・コンステレ−ジョン）にマツ プされる。第５図は、実数（Ｉ）軸と虚数（Ｑ）軸を持った４象限格子に対する １６ビツトＱＡＭ信号配列の上記の様なビット指定を例示している。

このマツプされたビット・セグメントはエンコーダ１２のＩ出力とＱ出力とに現 れる（たとえば、最初の２ビツトが夏出力に、また次の２ビツトがＱ出力に生じ る）。次の１６値４ビツトのセグメントも同様にマツプされる。受像機が、受信 した信号配列の位相回転に対して不感となるようにするため、送信側では微分コ ード化形式を使用して、各ビットのセグメントの最初の２ビツトでその４ビツト ・セグメントが配置される配列中の象限を規定し、最後の２ビツトでその象限内 の特定点を規定するようにする。エンコーダ３２は、低優先度データ信号［３０ から受入れた信号について上記と同様に働く。

エンコーダ１２および３２からの出力信号は、通常の構成をとる各ＱＡＭ変調器 １４と３４に供給される。変調器１４からの狭帯域ＱＡＭ出力信号は、デジタル ・アナログ変換器（ＤＡＣ）１５によりアナログ形式に変換され、次いで１．５ 　ＭＨｚの水平低域通過フィルタ（ＬＰＦ）１６を介して加算合成器１８の入力 に印加される。フィルタ１６は、この狭帯域信号通路における、フィルタ１６よ りも前段にあるデジタル処理回路やデジタル・アナログ変換回路により生じた高 調波を含む不要高周波成分を除去する。変！ＩＩ″ａ３４からの広帯域ＱＡＭ出 力信号は、デジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）３５によってアナログ形式に変 換された後、６．０　ＭＨｚの水平低域通過フィルタ３６と減衰器３８を介して 、合成器１８の上記とは別の入力に供給される。フィルタ３６は、基本的にフィ ルタ１６と同じ目的で働く。減衰器３８は、広帯域ＱＡＭ成分の振幅を調整（ス ケール）して、第２図に示すように、高優先度の狭帯域ＱＡＭ成分の振幅より− ６ｄｂ小さ振幅になるようにする。合成器１８の出力には合成２重ＱＡＭ信号が 生成される。この２重ＱＡＭ信号は、変調器（ミキサ）２０内で基準信号ＲＥＦ と乗算されて、上下２つのＱＡＭ側波帯を持つ２重側波帯変調された信号ＲＥＦ を、変１ＩＩＷ２０の出力に生成する。

６　ＭＨｚのＴＶチャンネル帯域通過フィルタ２２は、この下側波帯を除去する が、上側波帯（第２図）はアンテナ２５を含む装置を介して送信するために残す 作用をする。

ＱＡＭ変調器１４は、同じ平方根２乗余弦有限インパルス応答（ＦＩＲ）デジタ ル・フィルタ４１と４２を有し、このフィルタはエンコーダ１２からのＩとＱ出 力信号を、それぞれ受入れる。フィルタ４１は公称同相経路中に配置されていて ■相フィルタと名付け、またフィルタ４２は公称崖交位相経路中に配置されてい てＱ相フィルタと名付けられている。フィルタ４１と４２は、第２図に関連して 説明したように、狭帯域および広帯域の両ＱＡＭ成分の非直線的な帯域端部の遷 移領域を成形する。

フィルタ４１および４２からの出力信号は、乗算器４４と４５において余弦（Ｃ Ｏ３ＩＭＥ）および正弦（ＳＩＮＥ）基準信号によって、それぞれ変調される。

これらの基準信号は、たとえば、１周期当たり４個の９０″の間隔ですなわち９ ０’　、１８０　’　、　２７０　”および３６０　’の点で正弦値と余弦値を 生成するルックアップ・テーブルを具えた信号［４６から供給される。この５Ｉ ＮＥおよびＣ０３ＩＮＥ基準信号は、周波数が０．９６ＭＨｚすなわち３．８４ Ｍｂｐｓ／　４の狭帯域ＱＡＭ抑圧直交搬送波に相当する。乗算器４４と４５か らの直交位相変調された出力信号は、加算器４８において合成されて高優先度狭 帯域ＱＡＭ信号が生成される。

広帯域ＱＡＭ変調器３４は、関連する５ＩＮＥおよびＣ０３ＩＮＥ直交搬送波信 号の周波数が３．８４ＭＨｚである点を除けば、変調器１４と構造および動作の 面では同様なものである。

第３図に示されたシステムは、２の補数８ビツト・デジタル信号処理法を採用し ている。デジタル・データ・クロック信号は、システム・クロック発生器５５が 発生するマスク・クロック信号に応答して、周波数合成器（シンセサイザ）５２ と５４から供給される。合成器５２からの１５．３６　Ｍ）Ｉｚのクロック信号 ＣＬＫは、データ信号源３０、エンコーダ３２および広帯域ＱＡＭ変調器３４に 対するデータ・クロックとして働く。クロックＣＬＫは、また、狭帯域データの データ・レート（３，８４Ｍｂｐｓ）が広帯域データ（１５，３６Ｍｂｐｓ）の ４分の１であるという理由から４分周器５８によって３．８４ＭＨｚに分周され た後、データ信号源１０、エンコーダ１２および狭帯域ＱＡＭ変調器１４に対す るデータ・クロックとしても働く。合成器５４は合成２重ＱＡＭ信号を、ミキサ ２０を介してテレビジョン周波数帯に変換するために、基準信号ＲＥＦを生成す る。

抑圧搬送波を使用すると電力の節約になりまた表示画像中に生ずる成る種の妨害 を除き得るが、この狭帯域および広帯域の両ＱＡＭ信号は抑圧する必要が無い。

記号レート・クロックの回復を改善するために小振幅の非抑圧搬送波を使用する ことができる。非対称的な側波帯を有する変調されたＱＡＭ信号もまた可能であ る。

第４図の受像装置では、アンテナ１１０によって受信された放送２重ＱＡＭ信号 は、送信機側で使用した信号ＲＥＦの公称周波数を有する基準信号ＲＥＦと共に 、ミキサ１１２に供給される。ミキサ１１２からの出力信号は和および差成分を 含んでいる。周波数の高い和成分は低域通過フィルタ１１４によって除かれ、差 信号のみアナログ・デジタル変換器１１６へ通される。このフィルタ１１４を通 過した差成分は、約０．９６ＭＨｚを中心とする狭帯域ＱＡＭ変調スペクトルと 約３．８４ＭＨｚを中心とする広帯域ＱＡＭ変調スペクトルを持った、第２図に 示される形の合成変調周波数スペクトルを呈する。

ユニット１１６から得られるデジタル・サンプル出力信号は、後続素子１２０　 、１２２．１２４．１２６および１２８と共に狭帯域ＱＡＭ信号処理器を構成す る復調器１１８に供給される。復調器１１８は、広帯域ＱＡＭ成分は通さないが 狭帯域ＱＡＭ成分を選択的に通過させる複数の入力ＦＩＲフィルタを持っている 。具体的には、狭帯域ＱＡＭ復調器１１８は、第２図に示されたような変調され た狭帯域ＱＡＭ成分の振幅対周波数特性の形に実質的に一致する振幅対周波数応 答特性を有するフィルタを含んでいる。

素子１１９．１２１．１２３．１２５．１２７および１２９を具えている広帯域 ＱＡＭ信号処理回路内の復調器１１９は、選択的に広帯域ＱＡＭ成分を通過させ るが、狭帯域ＱＡＭ成分は通さない。広帯域ＱＡＭｆｉｍｌ器１１９は、第２図 に示されたような、変調された広帯域ＱＡＭ成分の振幅対周波数特性の形状と実 質的に一致した形の応答性を有するフィルタを含んでいる。従って、この受信シ ステムは、標準精細度テレビジョン信号における高エネルギ情報に関連している 周波数位置に信号減衰用ノツチを形成している。広帯域ＱＡＭ処理器の諸素子は 、復調器１１８と１１９が前記の様に異なる点を除けば、後述する狭帯域処理器 の対応する信号をつけた素子と同様なものである。

復調器１１８と１１９は、送信器（第３図）において変調器１４と３４が行った 動作と逆の動作を行う。

適応型イコライザ１２０は、通常の設計のものであって、復調器１１ｇから復調 された互いに直交する位相の！およびＱ成分を受入れる。イコライザ１２０は、 たとえばゴーストを含めて、伝送チャンネルに起因する振幅および位相の不整を 補償するために適応型デジタルＦＩＲフィルタを採用している。ユニット１２０ からの等化された（イコライズド）■およびＱ出力信号はエスチメータ回路１２ ０に供給される。エスチメータ回路１２０は、送信された■およびＱ成分の値の 最も適切な推測値を表す出力！、Ｑ成分を生成する。たとえば、エスチメータ１ ２６の出力に生ずるこの■およびＱ成分の値は送信の過程で拾ったノイズによる 歪を補償するために調整されている。エスチメータ１２６は、本質的に、たとえ ばノイズの影響のために１６点４象限信号配列中の指定位置に正確に適合しない サンプルに対する指定値の解釈機能を果たすものである。エスチメータ１２６か らの出力信号はデコーダ１２２に供給される。デコーダ１２２は、本質的に、送 信機側におけるエンコーダが行うマツピング動作と逆の動作を行う。

４象限信号配列を、送信機においてユニット１２（第３図）でコード化される前 にその送信機内に存在していた２進デジタル形の一連の４ビツト（記号）セグメ ントに「アンマツプ」するために、ルックアップ・テーブルが使用される。

エラー検出器１２４は、エスチメータ１２６の■、Ｑ入力および出力信号をモニ タして、エスチメータ１２６の■、Ｑ入力信号とＩ、Ｑ出力信号間の位相エラー （位相誤差）に比例した大きさの出力信号を生成する。この位相エラーは、ノイ ズの影響によって生ずる可能性があり、その様な場合の位相エラーは規則性のな い形となる。位相エラーは、また、信号ＲＥＦの周波数が、送信機で使用した対 応する信号ＲＥＦの周波数と実質的に等しくないことによっても生じ、その場合 の位相エラーの性質は不規則なものではない。エラー検出器１２４からの出力Ｅ ＲＲＯＲ信号は、最終的に、信号ＲＥＦの周波数が所望値すなわち送信機側の対 応信号ＲＥＦの周波数値から偏移していることを補正するために使用される。

具体的に言えば、ＥＲＲＯＲ信号は電圧制御発振器（Ｖ　ＣＯ）回路１２ｇに印 加される。この回路１２８には、直角復調器１１８に印加される互いに直交位相 の正弦基準信号および余弦基準信号の値を変更するための低域通過フィルタも含 まれている。この変更された正弦および余弦基準信号は、検出器１２４からのエ ラー表示出力信号の大きさが、信号ＲＥＦの周波数の所定値からの偏移はすべて 補正されたことを示すまで、復調プロセスを変える。

このユニット１２８に付属している低域通過フィルタは、このＥＲＲＯＲ信号を 濾波して、ＶＣ０１２８からの基準信号の値と、それに伴って復調器１１Ｂの動 作とを既述の周波数の偏移という様な不規則でない形のエラーに応じて、変更し 、かつそれらがノイズのような不規則な現象によって影響を受けることが無いよ うにする。広帯域ＱＡＭ処理器のユニット１１９．１２１．１２７．１２３およ び１２９を含む制御ループは、上記した狭帯域ＱＡＭ処理器のユニット１１８． １２０．１２６．１２４および１２８と同様に動作する。エスチメータ１２６、 検出器１２４　、ＶＣＯ１２８および復調器１１８を含んだ形式の制御ループの 動作に関するより詳しい情報は、１９８８年米国マサチューセッツ州ボストンの クルワー・アカデミツク出版社（ＫｌｕｗｅｒＡｃａｄｅｍｉｃ　Ｐｕｂｌｉｓ ｈｅｒｓ）発行のり−（Ｌｅｅ）およびメッサシュミット（ＭｅＳｓｅｒｓｃｂ ｍｉｔｔ）両氏著のテキスト「デジタル通信（Ｄｉｇ　１ｔａｌ　Ｃｏｍｍｕｎ ｉｃａｔｉｏｎ）Ｊ中に記載されている。

直接デジタル周波数合成器１２６は、システム・クロック発生器１３０からのマ スク・クロック信号に応じてクロック信号ＣＬＫを発生する。システム・クロッ ク発生器１３０はまたミキサの基準信号ＲＥＦを発生させるために周波数合成器 １３５にもクロック信号を供給する。信号ＲＥＦの周波数は名目上、送信機側で 使用した信号ＲＥＦの周波数に一致している。この信号ＲＥＦの周波数の所望周 波数からの偏移はすべて前述のように補正される。

信号源１２６からの信号ＣＬＫは広帯域処理器の諸素子１１９．１２１　、１２ ５および１２７に対するクロック信号である。狭帯域処理器は広帯域信号の４分 の１の帯域幅を持った信号を処理する。従って、この狭帯域処理器の諸素子は、 分局器１３６から供給される、信号ＣＬＫの周波数の４分の１の周波数を持つク ロック信号ＣＬＫ／４に応答する。

受像機のクロック信号ＣＬＫの周波数は送信機（第３図）で使用したクロック信 号ＣＬＫの周波数に対応している。適正な受像機のクロック周波数を確率するに は、より高い信頼度で受信される高電力狭帯域ＱＡＭ成分中に含まれている情報 から受像機のクロック信号を引出すことが良い。具体的には、Ｌ　Ｐ　Ｆ　１１ ４の出力から得られる合成ＱＡＭ信号が、非線形信号発生器１３３、たとえば、 Ｎを２または４とする、Ｎ乗発生器に供給される。ユニット１３３は狭帯域ＱＡ Ｍ成分の記号レートの１つの周波数成分を生成する。この例では、記号レートは ０．９６ＭＨ２。

すなわちビット・レートの４分の１である。ユニット１３３は、また、低電力広 帯域ＱＡＭ成分の記号レートの高度に減衰を受けた出力も発生する。この出力は 後続する信号処理ユニットで無視される。

位相検知器１３７は、ユニット１３３から得られる０、９６ＭＨｚの出力成分に 応答し、また低域通過フィルタ１３８、合成器１２６および１６分周型分周器１ ３９と共に位相ロック・ループを形成する。フィルタ１３８は、非線形信号発生 器１３３の動作によって発生したノイズを含む偽似（スプリアス）周波数を除去 する。分周器１３９は合成器１２６から１５．３６　ＭＨｚを受取り、かツ０． ９６Ｍ）Ｉｚの出力信号を位相検知器１３７の制御入力に供給する。合成器１２ ６は、クロック発生器１３０からの信号の周波数によって決まるレートの、フィ ルタ１３８からユニット１２６の制御入力に供給される信号によって決定される 位相増分を累算するレジスタを含んでいる。累算された位相値は、ユニット１２ ６からの出力信号を合成する正弦状の値を収容しているＲＯＭをアドレスする。

ユニット１２６の機能は、米国カリフォルニア州すンディエゴのカルコム社（Ｑ ｕａｌｃｏｍｍＣｏｒｐ、　）から市販されている形式Ｑ　２３３４集積回路で 構成することができる。

信号処理器１４０は、デコーダ１２２からの復調された高優先度データ信号とデ コーダ１２５から得られる復調された低優先度データ信号を合成する。処理器１ ４０は、ハフマン・デコーダおよび逆量子化器の如きデータ圧縮復元回路網、エ ラー修正回路網、および別々のオーディオ信号成分とビデオ・テレビジョン信号 成分とを供給するための、デマルチプレックスおよび信号合成回路網を、含んで いる。オーディオ成分は、音声再生装置１４６に供給するに先立ってオーディオ 信号処理器１４２で処理される。

ビデオ成分は、ユニット１４４によって処理されて、画像表示装置１１４８に供 給するための画像表示信号を生成する。

才１１図 ６ＭＨｚＴＶすＶンネｔし□−−−−−−Ｈ′：ｊ′ｚの 知Ｊ　の 才　≠　ｌ 才５　図 ９０°（Ｑ） ２７０゜ 補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成　５年　８月　３８１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　標準精細度テレビジョン信号よりも高い精細度を呈する高精細度テレビジョ ン信号の処理システムであって； 第１の搬送波を第１のテレビジョン信号情報で変調して変調された第１の搬送波 を生成する手段と；第２の搬送波を第２のテレビジョン信号情報で変調して変調 された第２の搬送波を生成する手段と；上記変調された第１と第２の両搬送波を 合成して高精細度テレビジョン情報を含む合成変調信号を生成する手段であって 、上記合成信号が標準精細度テレビジョン信号の帯域幅とコンパチブルな帯域幅 を呈し、また上記合成信号が、上記標準精細度テレビジョン信号において高エネ ルギ情報に関連する周波数で信号減衰を呈するような変調周波数スペクトルを有 する、手段と；を具備して成る高精細度テレビジョン信号の処理システム。 ２　上記第１の搬送波が上記第１の情報の直交位相バージョンによって直交振幅 変調され、上記第２の搬送波が上記第２の情報の直交位相バージョンによって直 交振幅変調される、請求の範囲１に記載のシステム。 ３　上記第１の情報が、上記第２の情報に比べて狭い帯域幅を呈している、請求 の範囲１に記載のシステム。 ４　上記第１の情報が、上記第２の情報に比べて大きな振幅を呈している、請求 の範囲１に記載のシステム。 ５　上記変調された第１の搬送波は、上記標準精細度テレビジョン信号中の高エ ネルギ情報に関連する振幅減衰を受ける周波数の帯域だけ上記変調された第２の 搬送波から隔たって、上記合成変調信号の周波数スペクトルの低い部分に配置さ れている、請求の範囲１に記載のシステム。 ６　上記減衰される周波数は、上記標準精細度テレビジョン信号の画像搬送波を 変調する高エネルギ情報に関連する周波数である、請求の範囲１に記載のシステ ム。 ７　上記合成変調信号は、更に、上記標準精細度テレビジョン信号の音声搬送波 を変調する高エネルギ情報に関連する周波数で減衰を呈する、請求の範囲６に記 載のシステム。 ８　上記第１の情報が、上記第２の情報に対して高優先度の情報である、請求の 範囲１に記載のシステム。 ９　上記第１の情報が主として低周波数ビデオ情報を含むビデオ情報より成り、 上記第２の情報が高周波数ビデオ情報を含んで成る、請求の範囲８に記載のシス テム。 １０　上記第１の情報が付加的にオーディオおよび同期情報を含んで成る、請求 の範囲９に記載のシステム。 １１　上記第１の情報と第２の情報が、圧縮されたデジタル情報である、請求の 範囲１に記載のシステム。 １２　第１の情報で変調された第１の搬送波と第２の情報で変調された第２の搬 送波を含み、上記第１と第２の変調された搬送波が標準精細度テレビジョン信号 における高エネルギ情報に関連する周波数で信号減衰を呈するような帯域によっ て互いに隔てられている合成変調信号より成り、かつこの合成変調信号の帯域幅 が標準精細度テレビジョン信号チャンネルの帯域幅とコンパチブルであるような 、高精細度テレビジョン信号を受信するためのシステムにおいて、 標準精細度テレビジョン信号における高エネルギ情報に関連する上記周波数にお いて信号減衰を示す装置であって： 上記合成変調信号に応答して上記変調された第１の搬送波と変調された第２の搬 送波を分離する手段と；上記変調された第１および第２の搬送波を復調する手段 を含み、上記第１と第２の情報を回復する第１の信号処理手段と； 上記復調する手段から得られる回復された第１および第２の情報に応答して画像 を表す出力信号を生成する第２の信号処理手段と； より成る装置。 １３　上記復調する手段が、上記変調された第１の搬送波を直交振幅復調し、ま た上記変調された第２の搬送波を直交振幅復調する、請求の範囲１２に記載の装 置。 １４　上記回復された第１の情報が、上記回復された第２の情報に比べて狭い帯 域幅を示す、請求の範囲１２に記載の装置。 １５　上記回復された第１の情報が上記合成変調信号の周波数スペクトル中の低 い部分を占め、上記回復された第２の情報が上記合成変調信号の上記周波数スペ クトル中の高い部分を占める、請求の範囲１２に記載の装置。 １６　上記第１と第２の情報を圧縮復元する手段を具えた、請求の範囲１２に記 載の装置。 １７　上記回復された第１の情報が主に低周波数ビデオ情報を含むビデオ情報よ り成り、上記回復された第２の情報が高周波数ビデオ情報を含んで成る、請求の 範囲１２に記載の装置。 １８　上記第１の情報から取出した信号に応答して第１のクロック信号を生成す るクロック信号発生手段を具えた、請求の範囲１２に記載の装置。 １９　上記クロック信号発生手段が、上記第１のクロック信号から第２のクロッ ク信号を取出す手段を含んでいる、請求の範囲１８に記載の装置。 ２０　標準精細度テレビジョン信号よりも良好な画像精細度を与える高精細度テ レビジョン信号を処理するシステムであって： 第１の搬送波を主に低周波数情報を含む第１のテレビジョン信号情報で変調して 、変調された第１の搬送波を生成する手段と； 第２の搬送波を第２のテレビジョン信号情報で変調して、変調された第２の搬送 波を生成する手段と；上記変調された第１と第２の両搬送波を合成して、上記変 調された第１の搬送波を含んだ低域部分と上記変調された第２の搬送波を含んだ 高域部分とを有する変調周波数スペクトルを生成する手段と； を具備して成る、高精細度テレビジョン信号処理システム。 ２１　主に低周波数精報より成る第１のテレビジョン信号情報で変調された第１ の搬送波と、第２のテレビジョン信号情報で変調された第２の搬送波とを含む合 成変調信号であって、上記第１のテレビジョン信号情報で変調された第１の搬送 波が上記合成変調信号の周波数スペクトルの低域部分を占め、また上記第２のテ レビジョン信号情報で変調された第２の搬送波が上記合成信号の上記周波数スペ クトルの高域部分を占めている合成変調信号より成る高精細度テレビジョン信号 を受信するためのシステムにおける装置であって： 上記テレビジョン信号に応答して、ベースバンド周波数の上記合成変調信号を生 成するための入力手段と；上記ベースバンドの合成変調信号に応答し、また上記 変調された第１および第２の搬送波を復調して上記第１の情報と第２の情報とを 回復する手段を含む、第１の信号処理手段と； 上記復調する手段から得られる回復された第１および第２の情報に応答し、画像 を表す出力信号を生成する、第２の信号処理手段と； を具備して成る装置。 ２２　上記回復された第１の情報は、回復された第２の情報に比べて狭い帯域幅 を呈し、実質的に高周波数ビデオ情報を含まず低周波数ビデオ情報を含むもので ある、請求の範囲２１に記載の装置。 ２３　標準テレビジョン信号よりも高い画像精細度を与える高精細度テレビジョ ン信号の処理システムであって：第１の搬送波を第１のテレビジョン信号情報で 変調して変調された第１の搬送波を生成する手段と；第２の搬送波を第２のテレ ビジョン信号情報で変調して変調された第２の搬送波を生成する手段と；上記変 調された第１および第２の両搬送波を合成して、上記変調された第１の搬送波を 含んだ低域部分と上記変調された第２の搬送波を含む高域部分とを有する変調周 波数スペクトルを生成する手段と； を有し、上記変調された第１の搬送波は標準精細度テレビジョン受像機のナイキ スト・スロープ・フィルタによって充分減衰を受ける、高精細度テレビジョン信 号処理システム。 ２４　第１の情報で変調された第１の搬送波と第２の情報で変調された第２の搬 送波を含む合成変調信号であって、上記変調された第２の搬送波は上記合成変調 信号の周波数スペクトルの高域部分を占め、上記変調された第１の搬送波は上記 周波数スペクトルの低域部分に配置され、上記変調された第１の搬送波が標準精 細度テレビジョン受像機のナイキスト・スロープ・フィルタによって充分減衰を 受けるようにされた上記合成変調信号より成る高精細度テレビジョン信号を受信 するシステムにおける装置であって： 上記テレビジョン信号に応答して、ベースバンド周波数の上記合成変調信号を生 成する入力手段と；上記ベースバンドの合成変調信号に応答し、かつ上記変調さ れた第１および第２の搬送波を復調して上記第１の情報と第２の情報とを回復す る手段を含む、第１の信号処理手段と； 上記復調手段からの回復された第１と第２の情報に応答して画像を表す出力信号 を生成する第２の信号処理手段と； を具備して成る装置。 ２５　圧縮された第１のデジタル・データと高精細度テレビジョン（ＨＤＴＶ） 画像データを表す圧縮された第２のデジタル・データとの供給源であって、上記 第１のデータの優先度が上記第２のデータよりも高い形である供給源と； 上記第１と第２の両デジタル・データに応答して、上記第１と第２のデジタル・ データをそれぞれ含む第１と第２の抑圧搬送波ＱＡＭ信号であってその第１のＱ ＡＭ信号は第２のＱＡＭ信号のピーク振幅よりも大きなピーク振幅を有すると共 に第２のＱＡＭ信号の帯域幅よりも小さな帯域幅を有するような両抑圧搬送波Ｑ ＡＭ信号を供給する手段と； 上記第１と第２のＱＡＭ信号を合成する手段を含み、標準テレビジョン信号チャ ンネルを占める信号として、上記第１と第２のＱＡＭ信号が上記チャンネル内で 実質的に互いに排他的なスペクトル帯を占め、上記両スペクトル帯が、標準テレ ビジョン信号の残留側波帯と上側波帯とが定格上占める周波数帯内に配置されて いるような信号を生成する手段と； を具備して成るＨＤＴＶ信号のコード化システム。 ２６　標準テレビジョン信号チャンネル内で互いに排他的なスペクトル帯を占め る第１と第２の抑圧搬送波ＱＡＭ信号より成るＨＤＴＶ信号であって、上記第１ のＱＡＭ信号は、（イ）標準テレビジョン信号の残留側波帯によって定格的に占 められる周波数帯域内に位置し、（ロ）上記第２のＱＡＭ信号に含まれている圧 縮されたデジタル・データに比べて高い優先度を有する圧縮されたデジタル・デ ータを含み、（ハ）上記第２のＱＡＭ信号のピーク振幅よりも大きなピーク振幅 を有し、（ニ）上記第２のＱＡＭ信号の帯域幅よりも小さな帯域幅を有し、上記 第２のＱＡＭ信号は上記標準テレビジョン信号の上側波帯によって定格的に占め られる上記標準テレビジョンチャンネルの周波数帯内に配置されている如きＨＤ ＴＶ信号を処理する受像機システムであって：上記第１と第２のＱＡＭ信号を復 調してそれに関連する圧縮されたデジタル・データを回復する手段と；上記回復 されたデジタル・データを圧縮復元する手段と； 上記圧縮された回復されたデジタル・データに応じて画像を表す信号を生成する 手段と； を具備して成る受像機システム。 ２７　圧縮された第１のデジタル・データとＨＤＴＶ画像データを表す圧縮され た第２のデジタル・データとの供給源と； 上記第１と第２のデジタル・データでそれぞれ変調された第１と第２の信号を生 成する手段と；上記第１と第２の変調された信号を合成して、上記第１と第２の 変調された信号が標準テレビジョン信号チャンネル中で実質的に互いに排他的な スペクトル帯をそれぞれ占める形で、上記チャンネルを占める信号を生成する手 段と；を有し、 上記第１と第２の変調された信号は上記チャンネル中でそれぞれ低いスペクトル 帯と高いスペクトル帯を占め、上記第１の変調された信号は上記第２の変調され た信号の振幅よりも大きな振幅を示し、 かつ、上記第１の変調された信号は、上記第２の変調された信号に関連するビデ オ情報とは独立に可視低精細度画像を再生するに足るビデオ情報を有することを 特徴とする、高精細度テレビジョン（ＨＤＴＶ）信号のコード化システム。 ２８　オーディオおよびビデオ情報で変調された第１の信号とビデオ情報で変調 された第２の信号であって標準テレビジョン・チャンネル内で実質的に相互に排 他的にそれぞれ低スペクトル帯と高スペクトル帯を占める第１と第２の信号を含 み、上記第１の変調された信号が上記第２の変調された信号とに関連した情報と は関係なく可視的な低精細度画像を生成するに足るビデオおよびオーディオ情報 を含んでいるような高精細度テレビジョン信号の受信システムであって： 上記第１と第２の変調された信号を復調して関連するオーディオおよびビデオ情 報を回復する手段と；上記第１の変調された信号に関連する回復されたビデオ情 報と上記第２の変調された信号に関連する回復されたビデオ情報とを組合わせて 合成ビデオ信号を生成する手段と； 上記合成ビデオ信号に応答して画像を表す信号を生成するビデオ信号処理手段と ； 上記第１の変調された信号に関連する回復されたオーディオ情報に応動ずるオー ディオ信号処理手段と；を具備して成る高精細度テレビジョン信号の受信システ ム。 ２９　上記第１の変調された信号から抽出された信号に応動するクロック信号発 生手段を付加的に含む、請求の範囲２８に記載のシステム。