JPH09510841A - 残留側波帯信号に対するキャリア復元ネットワーク中の位相検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 残留側波帯（ＶＳＢ）フォーマットで１次元データ配置により送信されたＨＤＴＶ信号を処理するのテレビ信号受信機は、第１のキャリア復元ネットワーク（１８）、イコライザ（２０）、第２のキャリア復元ネットワーク（２２，３０，６２）を含む。徐々に細かい分解能を示す多段量子化ネットワーク（５０，６６）は、イコライザの動作に関連する、「トレーニング」信号を必要としない、ブラインド・イコライゼーションを提供する。第２のキャリア復元ネットワークは、位相検出部（３０）を含み、１シンボル分遅延された（３１２）入力信号と量子化された（３１０）入力信号と掛け算（３１６）され、量子化されない入力信号と、量子化され（３１０）１シンボル分遅延された（３１４）入力信号とが掛け算（３１８）される。掛け算により発生した信号は、減算的に組み合せ（３２０）られてキャリア位相エラーを表わす出力信号を発生する。

Description

【発明の詳細な説明】 残留側波帯信号に対するキャリア復元ネットワーク中の位相検出器 発明の分野 本発明はデジタル信号処理システムに関する。さらに詳しくは、本発明は、例 えば高品位テレビ（ＨＤＴＶ）情報によって変調された残留側波帯信号に対する キャリア復元ネットワーク中の位相検出器に関する。 発明の背景 ＶＳＢまたはＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulated)信号からの受信機での データ復元には３つの機能の実装が必要になる：シンボル同期のためのタイミン グ復元(timing recovery)、キャリア復元(carrier recovery)（周波数復調）お よびイコライゼーション（等化）である。タイミング復元は、受信機クロック（ タイム・ベース）を送信機クロックに同期させる処理である。これにより、受信 した信号を時間的に最適な点においてサンプリングすることができ、受信したシ ンボル値の判定指向処理(decision-directed process)に関連したスライシング ・エラーの可能性を減少させることができる。キャリア復元は、受信したＲＦ信 号をもっと低い中間周波数通過帯域(intermediate frequency passband)、ベー スバンド付近へ周波数遷移したあと、最後にベースバンドへ周波数遷移して変調 ベースバンド情報の復元ができるようにする処理である。イコライゼーションは 、受信信号に対する送信チャンネル乱れの影響を補償する処理である。また、特 に、イコライゼーションにより、送信チャンネルのローパス・フィルタの影響を 含むチャンネルの乱れにより発生するベースバンド内シンボル間干渉(baseband intersymbol interference：ＩＳＩ)を除去する。ＩＳＩは、任意のシンボルの 値を先行および後続のシンボルの値でひずませる。 ＱＡＭ信号に対して、タイミング復元は、通常受信機に組み込まれる最初の機 能である。タイミングは、中間通過帯域信号から、またはベースバンド近傍信号 (baseband-near signal)すなわちキャリア復元ネットワークにより補償される キャリア・オフセットを伴うベースバンド信号から復元することができる。どち らの場合でも、タイミングはベースバンド復調の前に確立することができる。キ ャリア復元復調処理は、通常２ステップ処理である。まず、通過帯域信号がベー スバンド近くに、周波数シフタにより遷移される。周波数シフタは、周波数オフ セットが入力する通過帯域信号と所望のベースバンド信号の間のどれであるのか に関して、「最良の推測」("best guess")を用いる。この周波数遷移は、通常、 アナログ回路すなわち受信機のアナログからデジタルへの変換の前に行われる。 次に、イコライゼーションがこのベースバンド近傍信号に対して行われる。最後 に、キャリア復元が行われ、ベースバンド付近の信号から残存周波数オフセット を除去して真のベースバンド出力信号を発生させる。この機能はデジタル受信機 の回路で実行されるものである。イコライザは、ベースバンド近傍信号へのシフ トを行う第１のローカル発振器とキャリア復元ループ・ネットワークとの間に挿 入される。これは、イコライザにより提供される少くとも部分的に開いた「目」 (partiolly open "eye")を必要とする典型的な（知られている）判定指向処理で あることである。 デジタル情報を搬送しているＱＡＭ信号は、２次元データシンボルの実軸と虚 軸で定義される２次元データ・シンボルの配置によって表わされる。これとは対 照的に、ＶＳＢ信号は、受信機で復元しようとする量子化データを含む１つの軸 による１次元データ・シンボルの配置によって表わされる。ＶＳＢ信号の同期復 調は、通常、パイロット信号の助けをかりて達成される。パイロット信号は、Ｖ ＳＢ信号をベースバンドに、典型的には残留位相(residual phase)または周波数 エラーなく、１ステップで復調することができるようにする。タイミング復元の 機能の実行するとき、ＱＡＭ信号に対して行われている復調とイコライゼーショ ンは、従来の手法を用いることでは、ＶＳＢ信号に対して働かない。ＱＡＭ信号 に対して、ベースバンド近傍信号とベースバンド信号との間の周波数オフセット に独立な、いくつかのタイミング復元方法が知られている。しかしながら、周波 数独立なタイミング復元がＶＳＢ信号に対して実行可能ではないこと が、一般的に受け入れられている。この理由で、ＶＳＢシステム中で、ベースバ ンドに対する絶対復調(absolute demodulation)が、歴史的にまず最初に実装さ れている。 パイロット成分を含むＶＳＢシステムの一例は、米国に対して最近提案された グランド・アライアンス(Grand Alliance)ＨＤＴＶ送信システムがある。このシ ステムは、ＶＳＢデジタル送信フォーマットを用いてパケット化したデータスト リームを搬送しており、連邦通信委員会（Federal Communication Commission： ＦＣＣ）においてアドバンスト・テレビ・サービス諮問委員会(Advisory Commit tee of Advanced Television Service：ＡＣＡＴＳ）が米国での評価を行なって いる。ＡＣＡＴＳ技術分科会に１９９４年２月２２日に送付されたグランド・ア ライアンスＨＤＴＶシステムの仕様書（ドラフト文書）は、１９９４年度放送業 者全国大会草稿集(Proceodings of the National Association of Broadcasters )、１９９４年３月２０〜２４日、４８回年次放送エンジニアリング会議(48th A nuual Broadcost Engineerin Conference Proceedings)にみられる。例えばグラ ンド・アライアンスにより使用される伝送システムのような、８−ＶＢＳシステ ム中のキャリア復元ネットワークは、消費者品質(consumer-grade)の受信機チュ ーナ中の発振器に伴うような中程度の位相エラーが存在している中で、キャリア ・エラーを追従することができない。このことにより、残留位相を取り除くため の第２のキャリア復元ネットワークの使用が必要となる。 通過帯域デジタル通信システムにおいて、キャリアは、位相ロック・ループ（ ＰＬＬ）により追従していた。位相検出部は、ＰＬＬの重要な部分である。位相 検出部は、必要な位相補償の量を定め、対応するエラー信号を生成する。エラー 信号は、入力している信号と乗算され、信号をベースバンドへと復調する。判定 指向位相検出部（decision-directed phase detector：ＤＤＰＤ）は、ＱＡＭシ ステムでしばしば用いられる。このような位相検出部は、入力する信号と入力す る信号の量子化されたものとの間の角度エラーとして、位相角を測定している。 ＱＡＭ信号中では、同相と直交の成分は、両方ともデータ・シンボルを伝達して おり、かつ、これらの成分は両方とも、送信機においてナイキスト・フィルタリ ング(Nyquist filtering)を用いて作成される。これは、シンボル間 干渉（intersymbol interference：ＬＳＩ）が存在していないとき、ＱＡＭ信号 の同相と直交の両方の成分の期待される値が量子化部からの離散値であることを 示唆している。このように、ＤＤＰＤは位相エラーを、量子化判定とイコライザ から量子化部に入力する信号との間の角度差を測定することにより、正確に測定 することができる。 この技術は、ＶＳＢ信号に直接適用することができない。ＱＡＭ信号とは異な り、複素ＶＳＢ信号は中では、同相成分（複素信号の実成分）のみが送信機のお けるナイキスト・フィルタリングを受ける。直交成分（虚成分）はＶＳＢフィル タリングを受ける。これは、一般的にはナイキスト・フィルタリングではない。 このようなフィルタリングの意味することは、ＩＳＩがない状態でも、直交チャ ンネルは、同相成分の最適サンプル点における期待される値の連続(continuum o f expected value)を含んでいることである。従来のＤＤＰＤ（ＱＡＭシステム において使用されているようなもの）の使用は、ＶＳＢシステムに適用しない。 これは、離散シンボル値例えば量子化サンプルは、直交チャンネルから得ること ができないからである。従って、本願では、ＶＳＢデータ通信システムのキャリ ア復元ネットワークにおいて特に有用な位相検出器を開示している。 発明の要約 本発明の原理によれば、ＶＳＢデータ通信システムのキャリア復元ネットワー クにおける使用に適した位相検出器を開示している。位相検出器は、量子化部、 遅延されたシンボルを供給する遅延ネットワーク、および量子化され、遅延され た入力の結合に応答して第１と第２の信号を作成する第１と第２の乗算部を含む 。第１と第２の信号は、結合されて、位相エラー信号を作成する。 開示された好ましい実施例では、位相検出器は、実部のみのＶＳＢ信号に応答 する。位相エラー信号は、他のキャリア復元ネットワークが信号経路の前にある イコライザの制御入力に印加される。 図面の簡単な説明 図面において、 図１は本発明の原理による位相検出装置を含むＨＤＴＶ受信機等の高品位テレ ビ受信機の一部のブロック図である。 図２は本発明の原理によるキャリア復元位相検出装置を含む受信機システムの 別の実施例のブロック図である。 図３は本発明の原理による位相検出装置の一部の詳細図である。 図４は図１および図２に関して述べられたブラインド・イコライゼーション処 理に関連したシンボル判定処理を示す図である。 図面の詳細な説明 図１において、アンテナ１０で受信した放送ＶＳＢ変調アナログＨＤＴＶ信号 は、たとえばＲＦチューニング部、中間周波数通過帯域出力信号を生成するため のダブル・コンバージョン・チューナ、および適当な利得制御部を含む入力ネッ トワーク１４で処理される。受信したＶＳＢ信号は、例示的には、グランド・ア ライアンスＨＤＴＶ仕様に準拠した従来のＮＴＳＣ６ＭＨｚ周波数スペクトルを 占有する、シンボル速度１０．７６Ｍシンボル／秒の８−ＶＳＢ信号である。こ のシステムにおけるナイキスト帯域幅(Nyquist band width)は５．３８ＭＨｚで 、それぞれの帯域端(bandedge)で０．３１ＭＨｚの過剰帯域幅(excess band wid th)を有する。 入力プロセッサ１４からの通過帯域出力信号は、アナログ−デジタル変換器１ ６によってアナログからデジタルへ形態が変換される。変換器１６は、たとえば ２サンプル／シンボルのサンプル速度で動作する。この例で、受信したＶＳＢ信 号は、パイロット成分またはトレーニング成分を含まず、また、ユニット１４で ６ＭＨｚ帯域の中心が規格の５．３８ＭＨｚに存在するように処理されている。 この信号のＡＤＣ１６入力における周波数スペクトルは、２．３８ＭＨｚから８ ．３８ＭＨｚの範囲を占有している。タイミング復元ネットワーク (timing recovery nettwork)１７を用いることにより、タイミング同期が確立さ れたとき、ＡＤＣ１６は、シンボル速度の２倍の２１．５２ＭＨｚでこの信号を サンプリングする。タイミング復元ネットワーク１７は、送信機で生成された対 応するクロックと同期している出力シンボル・クロック（ＣＬＫ）を提供する。 クロックＣＬＫは、受信システムのＡＤＣ１６およびその他のエレメントに適用 される。タイミング復元を得るための技術は知られている。ネットワーク１７で の使用に適している特に好ましいタイミング復元技術の１つは“Carrier Indepe ndent Timing Recovery System for a Vestigial Sideband Modulated Signal” （残留側波帯変調信号のためのキャリア非依存タイミング復元システム）と題す るC．Strolle et al．による同時出願中の米国特許出願（ＲＣＡ８７，５８８） 号に開示されている。 開示のシステムにおいて、送信信号のキャリア周波数は規格の５．３８ＭＨｚ で、送信シンボル周波数は公称１０．７６Ｍシンボル／秒、また、受信機サンプ リング周波数は送信シンボル周波数の２倍である。ベースバンドへの復調が得ら れるときのキャリア・ロックでは、復元されたキャリア周波数は受信機サンプリ ング周波数の１／４である。 ＡＤＣ１６からのデジタル信号は、キャリア・プロセッサ１８に印加される。 プロセッサ１８は、ベースバンド付近へ復調されるＶＳＢ出力信号を提供するた めの従来設計であるキャリア復元ネットワークを含む。この目的に適しているキ ャリア復元ネットワークは従来技術で知られている。ユニット１８で使用するた めに、特に好しいキャリア復元ネットワークは、“Carrier Recovery System fo r a Vestigial Sideband Signal”（残留側波帯信号のためのキャリア復元シス テム）と題するC．Str olle et al.による出願中の米国特許出願（ＲＣＡ８７， ８６２）号に開示されている。開示のシステムにおいて、絶対ベースバンドへの 復調は、キャリア復元を支援するためのパイロット信号またはイコライゼーショ ンを支援するためのトレーニング信号に依存することなく、第２のキャリア復元 ネットワークと共にブラインド・イコライザ・ネットワークを用いて実現してい る。処理すべき入力ＶＳＢ信号は、実成分と虚成分からなる複素信号(complex s ignal)で、グランド・アライアンスＨＤＴＶ送信システムで使 用している種類とすることができる。ＶＳＢ信号の実成分のみが復元すべきデー タ・シンボルを含む。 プロセッサ１８からのベースバンド付近のＶＳＢ出力信号は、デジタル・デー タと共に送信チャンネルの乱れおよびアーティファクトに起因するシンボル間干 渉（ＩＳＩ）を含んでいる。この信号を、たとえばこの場合ではデジタルＦＩＲ フィルタとして実現される比例間隔イコライザ(fractionally spaced equalizer )等の複素適応型フィード・フォワード通過帯域イコライザ２０の入力へ適用す る。イコライザ２０は、信号の取得中は「ブラインド」モードで動作し、その後 、判定指向モードで動作する。イコライザ２０の係数値（タップ重み）は、後述 するような制御入力に印加されるエラー信号（Ｅ）で適応的に制御される。 プロセッサ１８からの入力ＶＳＢ信号の初期ブラインド・イコライゼーション は、ＶＳＢシンボル配置に対して、ＲＣＡアルゴリズムの修正されたバージョン と考えられる方式により行われる。特に、発明者は、ＶＳＢ信号のブラインド・ イコライゼーションは、ＶＢＢ信号に適切な、ＲＣＡアルゴリズムの１次元のバ ージョンを用いることにより達成することができることを理解していた。用いら れているアルゴリズムは、ＶＳＢ判定デバイスに対する適切な判定領域を判定し 、適応型イコライザがトレーニング信号を使用することなくコンバージェンスを 行なえるように判定を生成する。 ブラインド・イコライゼーションの処理をさらに詳細に説明する前に、幾つか の術語を定義しておくのが有用であろう。「判定領域」は実数範囲の連続部分で 上下の境界を有する。「境界なし判定領域」は上側の境界について正の無限、ま たは下側の境界について負の無限のどちらかを有する判定領域である。シンボル 点は、上側境界より小さく下側境界より大きい値を有していれば、判定領域内に 存在する。判定領域はシンボル点が判定領域内に存在するときは、シンボル点を 「覆う(span)」。「判定デバイス」、たとえば量子化部は、入力シンボル点が存 在する判定領域がどれか判定し、その判定領域に対応するシンボル点を出力する 。「ステップ」は、完全配置(full constellation)において２つの隣接するシン ボルの間の距離である。前述のように、ＶＳＢ信号は、基本的には１つだけの 軸が、受信機で復元すべき量子化シンボル・データを含むような１次元データ配 置である。 ＶＳＢシステムでは、典型的には一つの判定領域が完全配置の１つのデータ・ シンボルを覆う。それぞれの判定領域の上下の境界は、配置サンプル点間の中点 に設定する。これらの判定領域がイコライザの初期コンバージェンスに使用され る場合、ＩＳＩの存在のために判定デバイスからの判定の内、９０％より大幅に 少い判定のみが正しいため、コンバージェンスは発生しない。 後述するように、ブラインド・イコライゼーション・アルゴリズムは、幾つか の正しい判定を強制的に行なう過程で、新規に上下の判定領域境界を判定する。 完全なＶＳＢ配置(full VSB constellation)は数組に分割され、判定領域の上下 の境界が決定される。これらの第１の組は、それぞれの組が１つのシンボルだけ を含み、判定領域が典型的なＶＳＢ判定領域に対応するまで、さらに小さな組に 分割される。判定境界は典型的には判定領域内のシンボルの間の中点に配置され る。それぞれの判定段階たとえば量子化部において、多数の判定を訂正して、イ コライザがコンバージェンスに達するようにすることができる。つまり、ブライ ンド・イコライゼーション処理におけるそれぞれの判定段階は、コンバージェン スに近づくに従って、徐々にＶＳＢ信号の「目」を開くために用いられる。 それぞれの判定領域の上下の境界は次のような方法で決定される。任意のシン ボルの集合に対して、任意の判定領域の下側境界がその集合内のもっとも小さい シンボルの値より１／２ステップ小さい値に設定される。しかし、最小シンボル が配置の最小値シンボルの場合には、下側境界は負の無限に設定される。判定領 域の上側境界は、集合内の最大シンボル値より１／２ステップ大きい値に設定さ れる（シンボルが最大値シンボルである場合は別で、この場合、上側境界は正の 無限大の値に設定される）。イコライザからの出力シンボルが、これらの判定領 域の１つに存在する場合、判定デバイスの出力は関連する集合のデータ・シンボ ルの算術手段(arithmatic mean)であるとみなすことができる。 ローカルに生成したエラー信号が、所定の量子化閾値レベル以下の場合、即ち 判定領域の評価が改良できることを意味するが、判定領域はそれぞれのシンボル の集合を半分に分割することにより変更される。新規の判定領域の上下の境界と 判定デバイス出力は前述したような方法で再計算する。 前述の処理を８−ＶＳＢ信号の次のような例で説明する。グランド・アライア ンスＨＤＴＶシステムに採用された信号のフォーマットは、次の８データ・シン ボルで定義される１次元データ配置を有する８−ＶＳＢ信号を使用している。 −７ −５ −３ −１ ＋１ ＋３ ＋５ ＋７ この１次元配置は、ＶＳＢ信号の同相実成分により伝送される。このシンボル 構成では、シンボルは全て２単位づつ離れた等間隔で、ＤＣオフセットに関係な くデータ・ビットをシンボルへ割り当てることができる。 前述したようなブラインド・イコライゼーション処理の例は、３つの段階また はレベルを含み、入力カデータ・シンボルは、３種類の異なる方法でグループ化 または「クラスタ化」され、関連する量子化判定デバイスにより、徐々により詳 細な量子化ステップがそれぞれ行なわれる。最初の（粗い）８シンボルＶＳＢ配 置点のクラスタ化は、粗い量子化ステップを含む最初のイコライゼーション・レ ベルで行なわれ、２つのシンボル・クラスタを発生する： ［−７ −５ −３ −１］および［＋１ ＋３ ＋５ ＋７］ この操作では、量子化部のスライス点はゼロに設定されており、データの符号 （＋または−）が検出される。これらのクラスタそれぞれに対する粗い量子化ス テップの判定領域は、それぞれ ［−無限大，０］および［０，＋無限大］ である。 この場合、粗い量子化判定デバイスの出力はそれぞれ、 ［−４］［＋４］ である。 イコライゼーションの次のレベルにおける次の（細かい）クラスタ化のレベル は、次のような４つのシンボル・クラスタを発生する： ［−７，−５］［−３，−１］［１，３］［５，７］ これらのクラスタに対する細かい量子化ステップの判定領域は、それぞれ、 ［−無限大，−４］［−４，０］［０，４］［４，無限大］ である。 この場合、細かい分解能の判定デバイスの出力は、それぞれ ［−６］［−２］［２］［６］ である。 イコライゼーションの際、後のレベルにおける最後の詳細化レベルは、次のよう なシンボル・クラスタを発生する ［−７］［−５］［−３］［−１］［１］［３］［５］［７］ これは、もっとも細かい判定領域は ［−無限大，−６］［−６，−４］［−４，−２］［−２，０］ ［０，２］［２，４］［４，６］［６，無限大］ もっとも細かい分解能の判定デバイス出力は、従って完全なＶＳＢ配置 −７ −５ −３ −１ １ ３ ５ ７ となる。 量子化部で発生した判定出力は、入力−出力マッパ（ルック・アップ・テーブル ）により提供される。このようなマッパの使用は、量子化部の設計において知ら れている。８−ＶＳＢ信号でのこの例は、４つのシンボル・サンプルからなる２ つのクラスタで始まっている。これはまた、８シンボルからなる１つのクラスタ から始まっていることもあり得る。類似の操作は、１６−ＶＳＢ信号に適用され る。１６−ＶＳＢ信号は、４シンボルからなる４つのクラスタから、または８シ ンボルからなる２つのクラスタから始めることができる。連続する粗いそして細 かい領域の間で、判定領域の値は典型的には１／２の係数で関連するのだが、こ の関係は必須ではない。 前述の処理を図４に要約してあり、８−ＶＳＢ信号のブラインド・イコライゼ ーションのためのクラスタ、判定領域、判定デバイス出力が図示してある。これ らの操作は、後述するように、量子化部５２，５４，５６と、時分割多重化シン ボルの出力データストリームを供給するマルチプレクサ（ＭＵＸ）５８とを含む 図１のネットワーク５０により実行される。 ＶＳＢ信号に対して、前述の処理の修正が必要なこともある。一組の判定領域 のうちの全てではなく、幾つかの判定領域が境界を有していない場合に、問題が 発生する。ＶＳＢ信号ではもっとも外側の正と負の判定領域が境界を有していな い。送信チャンネルの乱れのために、チャンネル乱れがない場合に通常にみられ る以上の多くの点が境界のない領域に入ることが考えられる。この状況は判定デ バイスの出力にバイアス（かたより）を発生する。このバイアスを克服するには 、境界のない判定領域の範囲を僅かに短縮し、境界のある判定領域の範囲を同時 に増加させる。これらの領域は、以下のパラグラフで言及する最適オフセット値 を実現するために必要とする量だけ短縮または延長する。これらの値は、一般に 総判定領域に対する比率は小さい。この調節で全ての判定領域の選択が同率にな る。 このバイアス調節手順は、前述した８−ＶＳＢシステムの状況において以下の 例で説明する。たとえば４クラスタ段階では、判定領域の値は、たとえば１単位 より僅かに大きな値を有するオフセット・スカラー係数「Δ」で乗算することに より修正する。オフセットの値は、特定のシステムでの性質と条件によって変化 してもよい。オフセットの目的は、中間の判定領域の範囲を狭めることである。 オフセットは判定領域の正と負の極限におけるもっとも外側の値、たとえば正ま たは負の無限大には用いない。つまり、前述の第２のシンボル・クラスタ化の場 合には判定領域は次のように変更される。 ［−無限大，−４＊Δ］［−４＊Δ，０］［０，４＊Δ］［４＊Δ，無限大］ 判定デバイス出力も同様に変更される： −６＊Δ −２＊Δ ２＊Δ ６＊Δ オフセット・スカラー値は、実験により定めることができる。それぞれのイコ ライゼーション（クラスタ化レベル）で最適なオフセット値は、量子化部が、２ クラスタから４クラスタへおよび４クラスタから８クラスタへ切り換る場合のＲ ＭＳエラーの遷移(transient)を最小化することにより見つけられる。これらの 値は経験的に決められることが多い。場合によっては、出力デバイスのオフセッ ト値と判定領域のオフセット値が異なる場合がある。同様の観測が１６−ＶＳＢ 信号に適用される。 図１に図示したシステムの動作について説明する。この実施例では、イコライ ザ２０は調節可能なタップを備えたＦＩＲフィルタとして実現しているが、他の 適応型フィルタ構造を使用することもできる。イコライザ２０は複素入力 および出力を備えた複素ユニットである。しかし、イコライザ２０は、入力信号 の同相実成分だけを処理し単一の実出力を有するような実成分専用フィルタ(rea l-only filter)とすることができる。実成分専用イコライザのフィルタ構造は後 述するように図２に図示される。 イコライザ２０からの出力信号は、第１の（デ）ローテータ((de)-rotator)２ ２に印加される。（デ）ローテータ２２は、従来の構成からなり知られている方 法で動作し、制御信号に応答して入力信号の位相エラーを補償する。複素乗算部 であるローテータ２２は、第２のキャリア復元ネットワークに含まれ、このネッ トワークは、位相検出ネットワーク３０およびローテータ２２からの出力信号の 同相実成分と直交虚成分を分離するためのネットワーク２４も含む。複素信号の 実成分および虚成分を分離するためのネットワークは知られている。第２のキャ リア復元ネットワークは、典型的には、イコライザ２０の出力信号に含まれる残 留位相エラーを除去してベースバンド信号を生成する。第２のキャリア復元ネッ トワークは、プロセッサ１８の前段キャリア復元ネットワークを効果的に高機能 化するものである。このネットワークは、周波数オフセットを通常除去するが、 全ての周波数および位相オフセットを除去する能力が欠如することがある。 ネットワーク２４からの分離した実成分は、ネットワーク３０の実位相検出部 ３２により処理される。実位相検出部３２は図３との関連において図示し説明す る。検出器３２からの出力信号は、検出部入力信号の位相エラーを表わし、イコ ライザ２０の出力信号に関連する。検出部３２の出力信号は、ループ・フィルタ ３４（たとえば積分器）でフィルタされ、位相エラーに比例する電圧を発生する 。電圧制御発振部（ＶＣＯ）３６は、この電圧に比例する周波数を発生する。つ まり、ＶＣＯ３６の出力は、周波数と位相が適応型イコライザからの出力信号の 位相エラーに比例した複素信号である。ＶＣＯ３６からの出力信号は、デローテ ータ２２の動作を制御してイコライザ２０の出力信号における位相エラーを補償 する。特に、ローテータ２２は、ＶＣＯ出力信号の関数として入力信号の位相を 修正し、位相エラーをゼロまで減少している。 周知の信号処理技術を使用して、ネットワーク３０からの制御信号をユニット ６４で変化させて、ネットワーク３０からの複素制御信号の虚成分を除去する。 ユニット６４から得られた実成分だけの制御信号を、第２の（デ）ローテータ６ ２の制御入力に印加する。デローテータについては以下で説明する。ユニット２ ４からの分離実成分は処理のためにネットワーク５０の入力に適用する。ユニッ ト６７は、ユニット２４から分離された虚成分を、ネットワーク５０からの出力 実信号で処理して複素信号を再構成する。 ネットワーク５０は、３つの並列量子化部段（判定デバイス）５２，５４，５ ６で構成された多段判定デバイスで、３：１の時間マルチプレクサ５８へ量子化 したデータを提供する。ネットワーク５０は、図４に要約してあるように、シン ボルのクラスタ化、判定領域、および前述したような判定出力を提供する。２レ ベル量子化部５２を第１の（粗い）イコライゼーション・レベル間に最初に使用 する。第２のローテータ６２の出力に発生する通過帯域エラー信号ＥのＲＭＳ値 が、センサ６６内のコンパレータ・ネットワークで検出され、所定の閾値以下の 場合には、マルチプレクサ（ＭＵＸ）制御信号がセンサ６６で生成される。この 制御信号は、ネットワーク５０内のＭＵＸ５８に対して、次の（詳細な）レベル の量子化部からの出力、たとえば第２のイコライゼーション・レベルで４レベル 量子化部５４からの出力を選択させる。イコライザは、ＲＭＳエラーがセンサ６ ６で検出される所定の第２の閾値を上まわるまで、この量子化部の使用から取り 出した情報に応答する。この条件で生成されるマルチプレクサ制御信号は、ネッ トワーク５０に次のそして最後の（もっとも詳細な）レベルの量子化部からの出 力、この例では第３の最終レベルのイコライゼーションにおける８レベル量子化 部５６の出力を選択させる。量子化部５６は８−ＶＳＢ配置全部を包含する。こ の時点で、イコライザ２０は完全にコンバージェンス（収束）できるべきである ことが期待される。 混合部６０の非反転（＋）入力への入力は量子化前の複素信号であり、混合部 の反転（−）入力への入力は実成分量子化後の複素信号である。このように、混 合部６０からの出力信号は、量子化前後の差、または所望の量子化レベルからの オフセット／エラーを表わす。この信号はベースバンド位相エラーを表わす。ロ ーテータ２２は対向する方向（即ち、時計回りと反時計回り）に回転する同様 の複素ローテータである。回転方向の違いはローテータ２２に対してローテータ ６２の制御入力に印加される信号が共役であることに起因する。ローテータ６２ の出力に発生したエラー信号Ｅは、イコライザ２０がエラー信号Ｅに応じて係数 を調節することにより除去しようとしている通過帯域位相エラーを表わす。 ネットワーク５０は、図示されるような３個の独立した量子化部５２，５４， ５６の代りに、制御可能な量子化レベルを備えた単一の適応型量子化部を使用す ることができる。イコライズしたベースバンド信号は、ユニット７６で復号し出 力プロセッサ７８で処理される。復号部７６は、たとえば知られているように、 インタリーブ除去部、リード・ソロモン・エラー補正、およびオーディオ／ビデ オ復号ネットワークを含むことができる。出力プロセッサ７８は、オーディオお よびビデオ・プロセッサとオーディオおよびビデオ再生装置を含むことができる 。トレリス復号器を使用するシステムでは、トレリス復号部への入力は第１のロ ーテータ２２の出力で端子Ｔ１から取り出すことができる。 図２に図示されたシステムは、ベースバンド付近のＶＳＢ信号のブラインド・ イコライゼーションも実行するが、図１で用いているような複素イコライザでは なく、実成分専用イコライザを使用している。図２において、受信したＶＳＢ信 号の実成分は、適応型実成分専用フィードフォワード・イコライザ２１０の入力 に印加される。イコライザ２１０の係数は、エラー信号Ｅ（後述する）に応答し て調節される。イコライザ２１０の実成分出力信号は判定フィードバック・イコ ライザ２１４からの実成分出力信号と加算部２１２で組み合される。フィルタ・ ネットワーク２１６は、加算器２１２の実成分出力からＶＳＢ信号実成分の直交 位相虚成分を再構成する。この再構成は、知られているヒルバート変換技術を用 いて実現しており、ＶＳＢ信号の同相実成分と直交虚成分とがヒルバート変換の 対を近似的に形成することに基づいている。ユニット２１８は、フィルタ２１６ からの再構成直交成分とユニット２１２からの実成分とを組み合せて、イコライ ズされた実成分を有する再構成複素ＶＳＢ信号を発生する。遅延要素２２０は、 再構成フィルタ２１６の動作に付随する遅延を補償し、入力信号が時間的に一致 して加算器２１８に到着するように保証している。 ユニット２１８からの複素ＶＳＢ信号は、乗算部２２４は、乗算部（ローテー タ）２２４で処理される。図１のローテータ２２と同様の様態で動作し、同じよ うに図１のユニット３０に対応する第２のキャリア復元ネットワーク２２６のＶ ＣＯで発生した複素出力信号に応答する。図１の場合と同様に、キャリア復元ネ ットワーク２２６は、実成分／虚成分分離部２２８から供給される、ローテータ ２２４からの出力信号の分離した実成分に応答する。ユニット２２８からの実成 分は、図１のネットワーク５０に対応する多段量子化判定ネットワーク２３０で 処理される。イコライズされたベースバンドＶＳＢ信号は、量子化部２３０の出 力に現われ、次の信号処理部（図示せず）へ伝送される。 量子化部２３０の実入力および出力信号は、減算部２３２で差分をとられ、得 られた実信号は乗算部２３４の入力に印加される。減算部の出力信号は、量子化 部２３０への実入力信号と量子化部２３０からの量子化実出力信号との差を表わ す。乗算部２３４のもう１つの入力は、減算部２３２からの実信号出力を受け取 る。ユニット２２８で分離した虚成分と、量子化部２３０の出力からのイコライ ズされた実成分とが、ユニット２３６で組み合わせられて複素ＶＳＢ信号を発生 し、これが乗算部２４０の信号入力に印加される。乗算部２４０のもう１つの入 力は、共役ネットワーク２３６から実信号を受け取り、ユニット２２６の複素出 力信号の虚成分を反転する。 乗算部２４０の出力は通過帯域実信号（複素乗算部の実出力だけを使用する） である。この信号は判定フィードバック・イコライザ２１４の信号入力に印加さ れ、イコライザ２１４の制御入力は乗算部２３４からのエラー出力信号（Ｅ）を 受け取る。このエラー信号は通過帯域エラー信号を表わし、係数制御信号として 入カイコライザ２１０へも印加される。イコライザ２１４の出力は実成分で、ユ ニット２１２においてイコライザ２１０のイコライズされた実出力信号と結合さ れる。フィードバック・イコライザ２１４は、フォワード・イコライザ２１０に おいて除去されなかった信号間干渉の残りを除去する。判定フィードバック・イ コライザは知られている。多段イコライザ２３０は、図１に図示したのと同じ方 法でＭＵＸ制御信号を用いることにより制御することができる。これは、エラー 信号を検出することによりＭＵＸ制御信号を発生し、これを図１に関連して説明 した量子化部２３０に付随するマルチプレクサへ印加することで行うことができ る。 図１の第２のキャリア復元ループにおけるネットワーク３０の、また図２中の 対応するネットワーク２２６の位相検出部３２が図３に詳細に図示してある。位 相検出部３２は、ＶＳＢ信号の実成分だけを用いてキャリアの位相エラーを測定 し、キャリア位相エラーの正弦に比例する出力信号を発生する。位相検出部３２ は、基本的に位相検出部への実成分入力における全ての直交位相成分を検出する 。このような実成分の直交ひずみは、どれも位相検出部３２の出力に現われる位 相オフセット・エラーを表わしている。 位相検出部は、量子化部３１０、シンボル遅延要素３１２および３１４、乗算 部３１６および３１８、および減算混合部３２０を、図示したような構成で含む 。量子化部３１０は、８−ＶＳＢ信号の場合には８レベルの量子化部で、１６− ＶＳＢ信号の場合には１６レベル量子化部、と言うようになっている。遅延要素 ３１２および３１４は量子化部３１０の動作に伴う通過時間遅延(transit time delay)を補償し、信号が時間的に同期して乗算部３１４、３１６に到着するよう にする。位相検出部３２は、レイテンシが小さい(low latency)位相検出部で、 入力と出力の間の遅延が少い（１シンボル）良い雑音トラッキングを行う。 位相検出部は、入力信号ｈ（ｔ）の位相（角度）エラーの正弦に比例する位相 エラー出力信号ｐｈ（ｔ）を生成する。この信号は、図１から分かるように、適 応型イコライザ出力信号を回転したものである。位相検出部出力信号Ｐｈ（ｔ） は次式で定義される： Ｐｈ（ｔ）＝ｈ（ｔ）＊ｈ′（ｔ−Ｔ）−ｈ′（ｔ）＊ｈ（ｔ−Ｔ） ここで、ｈ′（ｔ）は量子化判定デバイス３１０の出力、ｈ（ｔ）は適応イコ ライザの回転後の出力、Ｔはシンボル区間である。位相検出部出力信号Ｐｈ（ｔ ）は、入力信号の正弦に比例し、タイミング・オフセットには比例しない。正弦 関数は、数学的な正弦関数自体ではないが、位相検出部３２の入力−出力伝達関 数の形状から得られる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．キャリア・オフセットが現れやすい、デジタル・イメージ・データを表すデ ータ・シンボルの１次元配置としてフォーマットされた残留側波帯（ＶＳＢ）ビ デオ信号を受信するためのシステム中の装置において、 ベースバンドの方へ受信したＶＳＢを遷移するキャリア復元ネットワーク（２ ２，３０）と、 前記キャリア復元ネットワーク中の位相検出部（３２）と を備え、 ベースバンド近傍のＶＳＢ信号を受信する入力と、 前記入力ＶＳＢ信号に応答して量子化されたＶＳＢ信号を生成する量子化 部（３１０）と、 前記入力ＶＳＢ信号を遅延し、かつ、前記量子化された信号を遅延するシ ンボル遅延ネットワーク（３１２，３１４）と、 前記量子化されたＶＳＢ信号および前記遅延ネットワークからのシンボル 遅延信号に応答して、第１の信号を生成する第１の乗算部（３１６）と、 前記入力ＶＳＢ信号および前記遅延ネットワークからのシンボル遅延量子 化信号に応答して、第２の信号を生成する第２の乗算部（３１４）と、 前記第１と第２の信号を差を取るように結合して、位相エラー表示信号を 生成する結合部と を含むことを特徴とする装置。 ２．請求項１記載の装置において、 前記入力ＶＳＢ信号は、虚成分ではなく、実成分に示されること を特徴とする装置。 ３．請求項１記載の装置において、さらに、 送信機クロックと同期するシンボル・クロックを供給することにより、前記位 相検出部への前記入力信号がタイミング・ロックを表すタイミング復元ネット ワーク を備えることを特徴とする装置。 ４．請求項１記載の装置において、 送信されたＶＳＢ信号を受ける入力と、前記キャリア復元ネットワークに結合 される出力と、および前記エラー信号の関数である制御信号を受ける制御入力と を有する信号イコライザ（２０） をさらに含むことを特徴とする装置。 ５．請求項４記載の装置において、 送信されたＶＳＢ信号を受ける入力と、前記イコライザに結合される出力とを 有する追加的なキャリア復元ネットワーク（１８） をさらに含むことを特徴とする装置。 ６．請求項１記載の装置において、 前記入力ＶＳＢ信号はＮレベルＶＳＢ信号であり、かつ前記量子化部はＮ量子 化レベルを示す ことを特徴とする装置。 ７．請求項１記載の装置において、 前記遅延ネットワークは１シンボル遅延を示す ことを特徴とする装置。