JPS62281620A

JPS62281620A - Ｆｍ波の多重伝ぱんにおける遅延時間測定法

Info

Publication number: JPS62281620A
Application number: JP12368386A
Authority: JP
Inventors: Yuji Ono; 大野　勇嗣; Yasushi Kimura; 靖木村
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 1986-05-30
Filing date: 1986-05-30
Publication date: 1987-12-07

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】３、発明の詳細な説明（産業上の利用分野）本発明は、ＦＭ放送波の受信において、多重伝ぱんによ
る直接波と反射波の伝ぱん時間差の検出方法に関するも
のであって、特に気象条件、反射点の物理的変化、移動
受信の場合の送信場所、受信場所の位置的変化などによ
り変化する伝ぱん時間差についてもリアルタイムで検出
可能な検出方法に関するものである。

（従来の技術と問題点）送信アンテナから直接到来する直接波以外に、地表や建
築物等で反射してきた反射波が受信されると、いわゆる
多重伝ぱんひずみを生じて受信品質を損うこととなる。

テレビ放送の画像信号の場合にはゴースト障害となり、
音声のＦＭ放送においては高忠実度受信の品質を損うこ
ととなる。これ等は受信アンテナの上向性により、ある
程度までは除去できるが、完全な除去は困難である。

従ってＦＭ波の多重伝ぱんにおける遅延時間を測定し、
その遅延時間を用いて多重伝ぱんひずみを修正するいわ
ゆるＦ？！マルチパスキャンセラーの経済的実現が要求
されているが、直接波と反射波の分離は困難である。

また多重伝ぱんひずみの補償、改善に従来からゴースト
キャンセラーとか適応ディジタルフィルタも提案されて
いるが、回路が複雑化する欠点があった。

（問題点を解決するための手段）多重伝ぱんによりＡＭ変調ひずみを受けたＦＭ波を受信
した際に、その受信波を門構波および静検波し、各検波
出力中から測定の基準となる特定の同一かつ単一の周波
数成分（例えばパイロット信号とか副搬送波信号に相当
するもの）を抽出し、その位相差を測定することにより
多重伝ぱんの遅延時間を検出できることが分かった。

すなわち、パイロット信号によって変調された閉信号の
多重伝ぱんによる直接波と反射波はそれぞれ ε、　＝　Ｅｓ１ｎ（ωｔ＋ｍ５ｉｎｐｔ）　　・・・
・・・（ｆ）ε２＝　ｘ　Ｅｓ１ｎ　　（ω（ｔ−τ）
　　＋ｍ５ｉｎ　ｐ（ｔ　　−ｒ）　　）・・・・・・
（２）によって示される。ここでε、は直接波、ε２は反射波
、Ｅは直接波の最大受信電圧の絶対値、Ｘは反射係数（
反射波の最大受信電圧の絶対値／Ｅ）、ωは主搬送波の
角周波数、ｐはパイロット信号の角周波数（一定）、ｍ
はパイロット信号に対する変調指数（パイロット信号に
よる周波数偏移／ｐ）、τは反射波の直接波に対する遅
延時間である。

直接波と反射波の合成波ε。はｇ　ｏ　’　ｔ　＋　”　ｔ　ｚ＝　Ａｓ１ｎ（ωｔ　
＋　ｍ５ｉｎ　ｐｔ＋φ）・・・・・・・・・（３）で示される。ここで・・・・・・・・・（４）・・・・・・・・・（５）である。

ここで現行のＦＭステレオ放送の規格、すなわち（ａ）
　搬送周波数：　７６〜９０ＭＨｚ（ｂ）パイロット信
号：　１９ｋｌ（ｚおよび副搬送波：　３ＢｋＨｚ（ｃ）音声信号の最大周波数偏移：　７５ｋｆｌｚパイ
ロット信号による周波数偏移：　７．５　ｋｔｌｚの場
合について説明するが、同等の条件（直接波および反射
波の変調成分中に同一の単一周波数成分が含まれている
）が成立する場合は、他のＦｎ波伝ぱんでも同様である
。

前述の条件を考慮し、かつベッセル関数により級数展開
を使用するなどにより、弐（４）は１−ＩＥ（１＋Ｘ　
＋２ｘ（Ｊｏひ）ｃｏｓωτ＋２Ｊｐ）ＣＯ８ｐ（ｔ−
２）　Ｓ　ｘｎのτ−２Ｊヶ）ＣＯ８２ｐ（ｔ−−）Ｃ
Ｏ３ωτ＋・・す帰＝Ｄ＋ｘＪ（、（ｙ）ｃｏｓ　ａｒ
ｒ＋ｘＪ１（１）ｃｏｓ　ｐ（ｔ−、）ｓｌｎ　ｏｒ−
ｘＪ２ひ）ＣＯ３２ｐ（ｔ−、）ＣＯ６（ｌＪτ＋・・
す・・・・・・・・・（６）ｐτ と近似できる。ここでγ＝２ｍ　５ｉｎ−であり、１ｘ
ｌ＜１とした。

式（６）の第３項がｐ成分（１９ｋＨｚ　）　、第４項
が２ｐ成分であり、各々バンドパスフィルタを通すこと
によって検出できる。

式（３）のｍｓｉｍｐｔ＋φより門構波出力が得られる
が、ｌｘｌ＜１．１として先ずφについて近似展開する
と、となり、さらにより、を得る。

式（７）により式（３）のｍ５ｉｎｐｔ＋φは、となる
。

ここでバイロフト信号成分ｐ／２π（１９ｋＨｚ成分）
について注目し、式（８）を変形すると、ｍ５ｉｎｐｔ
＋φ＝ｘＪｏＤ）ｓｉｎωτ＋Ａ　’　ｃｏｓ（ｐｔ−
ψ′）２ｘＪ　ｚ　（γ）ｃｏｓ　２ｐ　（ｔ　　　　
）ｓｉｎωτ　・・・・・・（９）を得る。ただしＡ’−（（２ＸＪ１（Ｊ）ＣＯ８％”ＣＯ６ａｉｒ）　
＋（：２ＸＪｌ（７）Ｓｉｎ％−−ＣＯ６ａＪτ−ｍ）
２）’２　　　　−・−・−・・・・（１０）である。

上述の条件の下ではでありφ′は無視できる。

以上の式より、遅延時間τと、エンベロープＡＭ成分と
ＦＭ検波出力のパイロット信号（１９ｋＨｚ　）成分の
位相差θの関係を考察する。

ＡＭのパイロット信号成分は、式（６）の第３項よりｃ
ｏｓ　ｐ　（ｔ　−）　　　　・・・・・・ａ濁であり
、ＦＭＩ★波出力のパイロット信号成分は、式％式％）であるが、φ′は弐０コのごとく無視できるので、ｃｏ
ｓ　ｐＬ　　　　　　　　　　争拳拳・ψ・０４）とな
る。

従って、両成分の位相差θはとなり１．パイロット信号のｐ／２π（実際には１９ｋ
Ｈｚ　）は単一周波数であるから定数であり、結局位相
差θは遅延時間τに比例することが分る。

これまでパイロット信号成分（ｐ／２π：　１９ｋｌ（
ｚ　）について考察したが、副搬送波成分（ｐ／π：３
８ｋ）ｌｚ　）についても同様に遅延時間τはその位相
差により検出できる。

（実施例）第１図は本発明の原理に基く遅延時間の検出方法の一例
を示す図である。入力端子ＩＯに印加された４Ｍ変調ひ
ずみを受けたＦＭ波はＦＭｌｉ波器１１、ＢＰＦ１２に
より弐αりに相当する出力を得、これを波形整形回路（
１）１３によって矩形波に整形して出力端子１４に第１
図に示す出力信号（パルス信号人）を得る。一方、同人
力信号はＡＭｌｉ波器１５、ＢＰＦ１６により式０回に
相当する出力を得、これを波形整形回路（ＩＩ）１７に
よって矩形波に整形して出力端子１８に第１図に示す出
力の信号（パルス信号Ｂ）を得る。両矩形波出力の前縁
の差で示される位相差θは弐〇〇に相当する遅延時間を
示す。

ここで標準ＦＭステレオ放送のパイロット信号に着目す
る場合にはＢＰＦ１２　、１６は１９ｋＨｚを抽出する
ＢＰＦとなり、副搬送波に着目する場合には３８ｋＨｚ
を抽出するＢＰＦとなる。

第１図は出力矩形波形から直接に（例えばＣＲＴ上で）
遅延時間を測定するものであるが、さらに測定に便利な
変形回路を第２図、第３図に示す。

第２図の遅延時間検出回路（Ｉ）は遅延時間を直流電圧
出力として読取るものであって、入力端子２０．２１に
第１図のパルス信号Ａ、パルス信号Ｂそれぞれを入力し
、減算回路２２、クリッパ２３を通すことにより２つの
信号の位相差に相当するパルス幅を持つパルス信号が得
られる。これを整流回路２４で整流すれば位相差に比例
する直２Ｉｔ電圧が得られ、さらに位相差と遅延時間と
の比例係数を与える係数回路２５を通すと、出力端子２
６に遅延時間に相当する出力電圧を得ることができる。

第３図の遅延時間検出回路（ＩＩ）　も遅延時間を直流
電圧出力として読取る別の実施例であって、入力端子３
０．３１に第１図のパルス信号Ａ、パルス信号Ｂそれぞ
れを入力する。パルス信号Ａ、パルス信号Ｂはそれぞれ
微分回路、ワンショットマルチ回路等のごとき回路で構
成されたスタートパルス発生回路３２、ストップパルス
発生回路３３に印加され、位相差に相当する時間差を持
つスタートパルスとストップパルスを得る。これにより
クロックパルス発生回路３４によって時計パルスを供給
されたパルスカウンタ３５を制御すれば、位相差に相当
するパルス数のパルス信号が得られ、これを積分回路３
６、整流回路３７、係数回路３８を通すことにより、出
力端子３９に遅延時間に相当する出力電圧を得ることが
できる。

あるいはパルスカウンタ３５の出力パルス数を別のカウ
ンタで計数して遅延時間に相当する計数を得ることもで
きる。

このほか、Ｆ？Ｉ／ＡＭ検波し、ＢＰＦを通した２つの
近似的正弦波をピーク検出回路や、零交差点（ゼロクロ
スポイント）検出回路により位相差を測定し、遅延時間
を得ることもできる。

なお係数回路２５．３８で与えられる比例係数は弐０″
ｉ）で与えられるが、疑似マルチパス信号発生器（直接
波と、任意の遅延時間を与える可変遅延回路を通した反
射波との合成波を出力する信号発生器）を使用して実験
的に求める事ができる。

次に本発明の遅延時間測定法を利用したＦＭマルチパス
キャンセラーの一実施例を第４図に示す。

この装置は障ステレオ放送の受信において、多重伝ぱん
による音質の劣化を受信側で補償し、改善する装置であ
る。装置の基本構成は、補償、改善を実行する本線系４
０と、本線系に与える遅延量、位相量、減衰量（受信波
と打消信号の混合比に相当）を検出し、また改善効果の
検証キ行う監視系５０より構成されている。

本線系４０では、入力端子４１に印加された受信波（高
周波信号またはヘテロダイン受信における中間周波信号
）を分岐し、これをＡ／Ｄ変換器（１）４２、可変遅延
回路（１）４３、可変高周波位相回路（１）４４、可変
高周波減衰器（Ｉ）４５、Ｄ／Ａ変換器（Ｉ）４６によ
り生成した多重伝ぱんによるひずみの打消し信号を得、
これと元の信号とを加算器４８によって混合するもので
ある。なおこの装置では一例として処理をディジタル信
号として行っているので、Ａ／Ｄ変換器４２　、Ｄ／Ａ
変換器４６を用いている。また可変遅延回路（１）４３
、可変高周波位相回路（［４４、可変高周波減衰器（１
）４５は、後述の監視系５０からの多重伝ぱん遅延時間
検出部６０から得られた信号で（制御部（ｎ）を通して
）制御された制御部（Ｉ　）４７によって制御されてい
る。

換言すれば、この改善方法は、受信波（直接波）と反射
波の伝ぱん時間差に相当する遅延を与えた受信波の分岐
信号とを、適当な位相とレベルで受信波（直接波）に混
合し、この出力信号のＡＭ成分を最少となる様に調整す
れば、このＦＭＭ波信号（ステレオ音声信号）のひずみ
率や左右信号分離度が改善される事を利用したものであ
る。

監視系５０は本線系４０の分岐部分と類似の、Ａ／Ｄ変
換器（ＩＩ）５２、可変遅延回路（ＩＩ）５３、可変高
周波位相回路（ＩＩ）５４、可変高周波減衰器（ＩＩ）
５６、制御部（Ｉ［）５７より構成された部分と、ＦＭ
Ｍ波器６１、ＡＭＭ波器６２、バンドパスフィルタ６３
．６４　、遅延時間決定回路６５、ＡＭ分分収ベル検出
回路６６り構成された遅延時間検出部６０とから構成さ
れ、制御部（ＩＩ）５７は遅延時間検出部６０から得ら
れた遅延時間信号とＡＭ分レベル信号によって制御され
ている。

また監視系５０では、スイッチ６７、加算器６８によっ
て装置の入力、出力信号を交互に切替え、改善効果の検
証をしながら、遅延量などの処理要素の更新の必要性を
継続して監視する。

なお図面では省略しているが、副搬送波（３８ｋＨｚ　
）についても同様な処理をすれば同じ効果が得られるの
で、併せて利用して機能の向上が図れる。

装置の動作の流れを第５図に示す。監視系の入力および
出力信号（受信波および打消し処理後の信号）を静検波
、ＦＭ検波し、各々のパイロット信号周波数成分（１９
ｋＨｚ　）を抽出し、ＡＭ分分区ベルよって補償の必要
性の有無を判定する。

補償、改善を行う場合には、ＡＭ／　ＦＭＭ波信号（１
９ｋＨｚバンドパスフィルタの出力）の位相を比較する
ことにより、伝ぱん時間差を検出して遅延量を決定し、
可変遅延回路（ＩＩ）に与える。次にこの回路の出力信
号（Ｄ／Ａ変換器（ｎ）の出力）のＦＭ分が最少となる
位相量、減衰量を探索し決定する。

この様にして得られた遅延量、位相量、減衰量を本線系
の各回路に与えて、補償、改善を実行する。

本発明はリアルタイムでＦＭ波の多重伝ぱん遅延時間の
検出が可能であるから、自動車や船舶など移動体でのＦ
Ｍ波の受信にも適してるほか、ＦＭステ・レオ放送のハ
イロット信号に相当する伝ぱん時間差を検出するための
基準となる特定の周波数成分を持つＦＭ波の受信にも利
用できる。

（発明の効果）本発明は、ＦＭ放送波の多重伝ぱんによる直接波と反射
波の伝ぱん時間差（遅延時間）をリアルタイムで自動検
出できる全く新しい測定方法を提案するもので、こによ
り団受信信号に生じるひずみを経済的に補償、改善する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による遅延時間測定回路の一実施例を、第２図、第３図はそれぞれ本発明による遅延時間測定回
路の他の実施例である遅延時間検出回路（Ｉ）および遅
延時間検出回路（ＩＩ）を、第４図は本発明の遅延時間
測定法を利用したＦＭマルチパスキャンセラーの一実施
例を示す。第５図は第４図の装置の動作の流れを示す図である。１０・・・入力端子　　　　　１１・・・障検波器１２
、１６・・・ＢＰＦ　　　　　　１３・・・波形整形回
路（Ｉ）１４．１８・・・出力端子　　　１５・・・Ａ
ＭＭ波器１７・・・波形整形回路（ｎ）　２０．２１・
・・入力端子２２・・・減算回路　　　　　２３・・・
クリッパー２４・・・整流回路　　　　　２５・・・係
数回路２６・・・出力端子　　　　　３０．３１・・・
入力端子３２・・・スタートパルス発生回路３３・・・ストップパルス発生回路３４・・・クロックパルス発生回路３５・・・パルスカウンタ　　３６・・・積分回路３７
・・・整流回路　　　　　３８・・・係数回路３９・・
・出力端子　　　　　４０・・・本体系４１・・・入力
端子　　　　　４２・・−Ａ／Ｄ変換器（１）４３・・
・可変遅延回路（１）４４・・・可変高周波位相回路（１）４５・・・可変高周波減衰器（１）４６・・・Ｄ／Ａ変換器（１）　　４７・・・制御部（
１）４８・・・加算器　　　　　　４９・・・出力端子
５０・・・監視系　　　　　　５２・・・Ａ／Ｄ変換器
（ＩＩ）５３・・・可変遅延回路（ＩＩ）５４・・・可変高周波位相回路（旧５５・・・可変高周波減衰器（ｎ）５６・・・Ｄ／Ａ変換器（ＩＩ）　　５７・・・制御部
（ＩＩ）６０・・・遅延時間検出部　　６１・・・Ｆ１
禽波器６２・・・Ａ旧禽波器　　　　　６３．６４・・
・ＢＰＦ６５・・・遅延時間決定回路６６・・・ＡＭ分レベル検出回路６７・・・スイッチ　　　　　６８・・・加算器特許出
願人　　日　本　放　送　協　会代理人弁理士　　杉　
　村　　暁　　秀同　　　弁理士　　　　杉　　　村　
　　興　　　作第１図第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】１、多重伝ぱんによりひずみを受けたＦＭ放送波の受信
波をＡＭ検波し、この中の特定の単一周波数成分を検出
すること、上記受信波をＦＭ検波し、この中の同じ特定の単一周波
数成分を検出すること、上記ＡＭおよびＦＭ検波信号より検出した上記の周波数
成分の位相差を測定すること、により多重伝ぱんＦＭ放送波の直接波と反射波の伝ぱん
時間差を検出するＦＭ波の多重伝ぱんにおける遅延時間
測定法。２、上記の単一周波数成分がＦＭステレオ放送波のパイ
ロット信号であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載の遅延時間測定法。３、上記の単一周波数成分がＦＭステレオ放送波の副搬
送波であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載の遅延時間測定法。