JPWO2009142027A1 - 搬送波再生装置及び方法、並びに復調装置 - Google Patents

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Abstract

搬送波再生動作が収束するまでの時間を短縮する。搬送波再生装置であって、ベースバンド信号と第１の搬送波とを乗算して第１の復調信号を求め、前記第１の復調信号からパイロット信号を抽出し、前記第１の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差に従って前記第１の搬送波を生成する第１の搬送波再生部と、前記ベースバンド信号と第２の搬送波とを乗算して第２の復調信号を求め、前記第２の復調信号からパイロット信号を抽出し、前記第２の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差に従って前記第２の搬送波を生成する第２の搬送波再生部と、前記第１又は第２の復調信号のうち、前記第１及び第２の搬送波再生部のうちの搬送波再生動作が先に収束した方で求められた復調信号を選択して出力する選択部とを有する。

Description

本明細書で開示される技術は、パイロット信号が含まれた変調信号を復調する場合に用いられる搬送波再生装置に関する。
近年、映像のデジタル化が進み、衛星放送、ＣＡＴＶ、地上波放送のそれぞれにおいて、各国でデジタル放送が開始されている。その伝送方式としては、各伝送路の特徴に適した方式が選択されている。例えば、米国の地上波デジタル放送ではＶＳＢ（Vestigial-Sideband）変調方式が用いられている。このような放送で用いられるデジタル変調信号の復調システムについては、数々の文献で紹介されている（例えば、非特許文献１参照）。
例えば、パイロット信号が含まれたＶＳＢ変調信号から搬送波再生を行う場合には、パイロット信号を抽出し、これと基準信号との差から周波数誤差及び位相誤差を求める。
多賀，石川，小松，「ＱＰＳＫ復調システムの一検討」，テレビジョン学会技術報告，１９９１年８月，第１５巻，第４６号，ＣＥ'９１−４２（図３）
搬送波再生動作の収束までの時間を短くするには、搬送波再生に係る復調パラメータ、例えば、パイロット抽出フィルタの帯域や、ループフィルタゲイン等を最適化する必要があるが、様々な条件下での最適な値を得ることは難しい。また、搬送波再生動作を維持するためには、パイロット信号の位相雑音に応じて復調パラメータを変更する必要があるが、復調パラメータを変更すると位相雑音の検出に影響を与えてしまい、搬送波再生動作を正確に続けることが難しいという問題があった。
また、反射波が存在する場合等、伝送路の状態によっては、パイロット信号が損傷又は消失することがある。このため、搬送波再生動作が収束するまでに時間がかかったり、復調性能が低下してしまうことがあった。
本発明は、搬送波再生動作が収束するまでの時間を短縮すること、及び搬送波再生動作を正確に続けることを目的とする。
また、本発明は、パイロット信号が正常に受信できる場合の位相雑音に対する追従性能を維持しながら、パイロット信号が正常に受信できない場合の復調性能の低下を抑えることを目的とする。
本発明の実施形態による搬送波再生装置は、ベースバンド信号と第１の搬送波とを乗算して第１の復調信号を求め、前記第１の復調信号からパイロット信号を抽出し、前記第１の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差に従って前記第１の搬送波を生成する第１の搬送波再生部と、前記ベースバンド信号と第２の搬送波とを乗算して第２の復調信号を求め、前記第２の復調信号からパイロット信号を抽出し、前記第２の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差に従って前記第２の搬送波を生成する第２の搬送波再生部と、前記第１の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差及び前記第２の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差に従って、前記第１又は第２の復調信号のうち、前記第１及び第２の搬送波再生部のうちの搬送波再生動作が先に収束した方で求められた復調信号を選択して出力する選択部とを有する。
これによると、第１の復調信号及び第２の復調信号のうち、搬送波再生動作が先に収束した搬送波再生部で求められた復調信号を選択するので、搬送波再生動作が収束するまでの時間を短縮することができる。
本発明の実施形態による他の搬送波再生装置は、ベースバンド信号と搬送波とを乗算し、その結果を復調信号として出力する乗算部と、前記復調信号からパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出部と、前記復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差を検出する誤差検出部と、前記復調信号から抽出されたパイロット信号に従って、前記位相誤差を当該位相誤差以下にして出力する制限部と、前記制限部の出力を平滑化して出力するループフィルタと、前記ループフィルタの出力に応じた信号を生成して前記搬送波として出力する周波数可変発振部とを有する。
本発明の実施形態による復調装置は、ベースバンド信号と第１の搬送波とを乗算して第１の復調信号を求め、前記第１の復調信号からパイロット信号を抽出し、前記第１の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差に従って前記第１の搬送波を生成する第１の搬送波再生部と、前記ベースバンド信号と第２の搬送波とを乗算して第２の復調信号を求め、前記第２の復調信号からパイロット信号を抽出し、前記第２の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差に従って前記第２の搬送波を生成する第２の搬送波再生部と、前記第１の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差及び前記第２の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差に従って、前記第１又は第２の復調信号のうち、前記第１及び第２の搬送波再生部のうちの搬送波再生動作が先に収束した方で求められた復調信号を選択して出力する選択部と、前記選択部で選択された復調信号を等化するイコライザとを有する。
本発明の実施形態による他の復調装置は、ベースバンド信号と搬送波とを乗算し、その結果を復調信号として出力する乗算部と、前記復調信号からパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出部と、前記復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差を検出する誤差検出部と、前記復調信号から抽出されたパイロット信号に従って、前記位相誤差を当該位相誤差以下にして出力する制限部と、前記制限部の出力を平滑化して出力するループフィルタと、前記ループフィルタの出力に応じた信号を生成して前記搬送波として出力する周波数可変発振部と、前記復調信号を等化するイコライザとを有する。
本発明の実施形態による搬送波再生方法は、ベースバンド信号と第１の搬送波とを乗算して第１の復調信号を求め、前記第１の復調信号からパイロット信号を抽出し、前記第１の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差に従って前記第１の搬送波を生成する第１の搬送波再生ステップと、前記ベースバンド信号と第２の搬送波とを乗算して第２の復調信号を求め、前記第２の復調信号からパイロット信号を抽出し、前記第２の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差に従って前記第２の搬送波を生成する第２の搬送波再生ステップと、前記第１の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差及び前記第２の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差に従って、前記第１又は第２の復調信号のうち、前記第１及び第２の搬送波再生ステップのうちの搬送波再生動作が先に収束した方で求められた復調信号を選択する選択ステップとを有する。
本発明の実施形態による他の搬送波再生方法は、ベースバンド信号と搬送波とを乗算し、その結果を復調信号として出力する乗算ステップと、前記復調信号からパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出ステップと、前記復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差を検出する誤差検出ステップと、前記復調信号から抽出されたパイロット信号に従って、前記位相誤差を当該位相誤差以下にする制限ステップと、前記制限ステップで処理後の前記位相誤差を平滑化するループフィルタステップと、前記ループフィルタステップで平滑化された位相誤差に応じた信号を前記搬送波として生成する周波数可変発振ステップとを有する。
本発明の実施形態によれば、搬送波再生部を複数有するので、搬送波再生動作が収束するまでの時間を短縮し、かつ、搬送波再生動作を正確に続けることが可能となる。また、パイロット信号が正常に受信できない場合には、そのパイロット信号についての位相誤差を重視しないので、復調性能の低下を抑えることができる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る搬送波再生装置を有する復調装置の構成を示すブロック図である。 図２は、図１のループフィルタの構成例を示すブロック図である。 図３は、図１の制限部に入力されるパイロット信号振幅ＰＩＡの例と、このようなパイロット信号振幅ＰＩＡが入力された場合における制限部の入力位相誤差ＥＮ及び出力位相誤差ＥＬの例とを示すグラフである。 図４は、図１の選択部の構成例を示すブロック図である。 図５は、図１の搬送波再生装置の変形例を示すブロック図である。 図６は、本発明の第２の実施形態に係る搬送波再生装置を有する復調装置の構成を示すブロック図である。 図７は、本発明の第３の実施形態に係る搬送波再生装置を有する復調装置の構成を示すブロック図である。
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。図面において下２桁が同じ参照番号で示された構成要素は、互いに対応しており、同一の又は類似の構成要素である。
本明細書における各機能ブロックは、典型的にはハードウェアで実現され得る。例えば各機能ブロックは、ＩＣ（集積回路）の一部として半導体基板上に形成され得る。ここでＩＣは、ＬＳＩ（Large-Scale Integrated circuit）、ＡＳＩＣ（Application-Specific Integrated Circuit）、ゲートアレイ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などを含む。代替としては各機能ブロックの一部又は全ては、ソフトウェアで実現され得る。例えばそのような機能ブロックは、プロセッサ上で実行されるプログラムによって実現され得る。換言すれば、本明細書で説明される各機能ブロックは、ハードウェアで実現されてもよいし、ソフトウェアで実現されてもよいし、ハードウェアとソフトウェアとの任意の組合せで実現され得る。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る搬送波再生装置を有する復調装置の構成を示すブロック図である。図１の復調装置は、搬送波再生部１０，２０と、選択部４０と、クロック再生部６２と、ロールオフフィルタ６４と、イコライザ６６と、誤り訂正部６８とを有している。搬送波再生部１０，２０及び選択部４０は、搬送波再生装置を構成している。
搬送波再生部１０は、乗算器１１と、パイロット信号抽出部１２と、誤差検出部１４と、制限部１５と、ループフィルタ１６と、周波数可変発振部１８とを有している。搬送波再生部２０は、乗算器２１と、パイロット信号抽出部２２と、誤差検出部２４と、制限部２５と、ループフィルタ２６と、周波数可変発振部２８とを有している。
ＡＴＳＣ（Advanced Television Systems Committee）規格に準拠した信号が受信され、直交検波されて得られたベースバンド信号ＢＩ／ＢＱが、図１の搬送波再生部１０，２０に入力されているとする。受信された信号は、ＶＳＢ変調方式により変調されており、パイロット信号を含んでいる。ベースバンド信号ＢＩ／ＢＱは複素信号であって、同相信号ＢＩと直交信号ＢＱとを含んでいる。
搬送波再生部１０について説明する。搬送波再生部１０の前段で直交検波される際に、直交検波するために用いられる搬送波が必ずしも常に正確な周波数と正確な位相とを有しているとは限らない。このため、同相信号ＢＩ及び直交信号ＢＱには、周波数及び位相のずれが残留する。
図１の搬送波再生部１０，２０に入力されるベースバンド信号ＢＩ／ＢＱは、同相信号（Ｉ信号）をＳｉ、直交信号（Ｑ信号）をＳｑで表すと、次式（１）、すなわち、
（Ｓｉ＋ｊＳｑ）・ｅｘｐ（ｊ（ΔＷｔ＋Δθ）） …（１）
ΔＷ：周波数ずれ
Δθ：位相ずれ
で表現することができる。
周波数可変発振部１８は、式（１）で示される信号の搬送波成分ｅｘｐ（ｊ(ΔＷｔ＋Δθ)）と共役関係の信号、
ｅｘｐ（−ｊ(ΔＷｔ＋Δθ)） …（２）
を再生された搬送波として出力しているとする。
乗算器１１は、周波数可変発振部１８の出力と入力されたベースバンド信号ＢＩ／ＢＱとを、次式（３）、すなわち、
（Ｓｉ＋ｊＳｑ）・ｅｘｐ（ｊ（ΔＷｔ＋Δθ））・ｅｘｐ（−ｊ（ΔＷｔ＋Δθ））
＝（Ｓｉ＋ｊＳｑ） …（３）
のように複素乗算する。つまり、乗算器１１は、入力されたベースバンド信号ＢＩ／ＢＱの周波数及び位相のずれを除去して、得られた式（３）で表される復調信号ＩＡ／ＱＡを出力する。
パイロット信号抽出部１２は、復調信号ＩＡ／ＱＡからパイロット信号を抽出し、誤差検出部１４に出力する。誤差検出部１４は、抽出されたパイロット信号と基準位相との間の位相差を、このパイロット信号の位相誤差ＥＮとして検出し、出力する。周波数可変発振部１８が式（２）の信号を出力しているとき、誤差検出部１４は位相誤差ＥＮとして０を検出する。また、周波数可変発振部１８が式（２）の信号との間に位相誤差が存在する信号を出力しているとき、誤差検出部１４はその位相誤差を検出する。
制限部１５は、パイロット信号抽出部１２で抽出されたパイロット信号に従って、位相誤差ＥＮを、位相誤差ＥＮに応じた位相誤差ＥＮ以下の値に修正して、修正後の位相誤差ＥＬを出力する。ループフィルタ１６は、制限部１５から出力された位相誤差ＥＬを平滑化して、すなわち、位相誤差ＥＬを、その高周波数成分を除去してから、周波数可変発振部１８及び選択部４０に出力信号ＬＡとして出力する。周波数可変発振部１８は、ループフィルタ１６の出力信号ＬＡに応じた周波数の発振信号を生成し、再生された搬送波として乗算器１１に出力する。
以上のパイロット信号抽出部１２、誤差検出部１４、及びループフィルタ１６のそれぞれの特性は、選択部４０から出力された復調パラメータＰＭＡによって設定されている。
このように構成された位相制御ループは、負帰還ループを構成しているので、受信されたディジタル変調信号に位相同期した搬送波が、周波数可変発振部１８で再生される。再生された搬送波は、乗算器１１に入力されるベースバンド信号の搬送波成分と共役関係にあり、両者の間には周波数誤差及び位相誤差がないので、正しい復調信号を得ることが可能となる。
パイロット信号抽出部２２、誤差検出部２４、及びループフィルタ２６のそれぞれの特性が、選択部４０から出力された復調パラメータＰＭＢによって設定されている点の他は、搬送波再生部２０も搬送波再生部１０と同様に構成されている。搬送波再生部１０と搬送波再生部２０とは、互いに異なる特性を有するように設定されているとする。
選択部４０は、搬送波再生部１０から出力された復調信号ＩＡ／ＱＡ及び搬送波再生部２０から出力された復調信号ＩＢ／ＱＢのいずれか一方を選択して、クロック再生部６２に出力する。ここで、選択部４０は、搬送波再生部１０，２０のうちの搬送波再生動作が先に収束した方で求められた復調信号を選択する。また、選択部４０は、搬送波再生部１０又は２０のループフィルタ出力の位相雑音に従って、復調パラメータＰＭＡ，ＰＭＢ，ＰＭを生成する。
クロック再生部６２はタイミング同期処理、ロールオフフィルタ６４は波形整形処理、イコライザ６６は波形等化処理、誤り訂正部６８はデマップ及び誤り訂正処理を、選択された復調信号に対して順に行う。誤り訂正部６８は、誤り訂正後のデータを出力する。イコライザ６６は、例えばＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタ及びＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタを有しており、クロック再生部６２のループフィルタゲイン及びイコライザ６６のフィルタ係数更新ステップサイズは、選択部４０から出力される復調パラメータＰＭに従って制御される。クロック再生部６２、ロールオフフィルタ６４、及びイコライザ６６による処理は、ここで示した順序以外の順序で行ってもよい。
また、特に図示していないが、図１の復調装置はフィールド同期部を有しており、フィールド同期部は、選択部４０で選択された復調信号からフィールド同期を検出し、検出結果を選択部４０に出力している。
図２は、図１のループフィルタ１６の構成例を示すブロック図である。ループフィルタ１６は、直接系回路３１と、積分系回路３２と、加算器３３とを有している。直接系回路３１は、増幅器３４を有している。積分系回路３２は、増幅器３６と、加算器３７と、遅延部３８とを有している。加算器３３は、直接系回路３１の出力と、積分系回路３２の出力とを加算して、その結果を制御信号ＬＡとして出力する。
直接系回路３１の増幅器３４は、制限部１５から出力された位相誤差ＥＬをゲインαで増幅する。ところで、周波数可変発振部１８は、入力される制御信号ＬＡに比例して、出力する信号の位相を進ませる（又は遅らせる）。従って、直接系回路３１は、周波数可変発振部１８の出力信号の位相を位相誤差ＥＬに対してリニアに進ませる（又は遅らせる）働きをする。すなわち、直接系回路３１は、搬送波再生処理において位相誤差の補正を行う。
一方、積分系回路３２では、増幅器３６が入力された位相誤差ＥＬをゲインβで増幅し、出力する。加算器３７は、増幅器３６の出力と遅延部３８の出力とを加算し、その結果を出力する。遅延部３８は、加算器３７の出力を遅延させて加算器３３，３７に出力する。加算器３７と遅延部３８とで構成されるループは、積分機能を持つ。従って、積分系回路３２は、位相誤差信号に基づいて周波数可変発振部１８の出力信号の周波数を制御する働きをする。すなわち、積分系回路３２は、搬送波再生処理において周波数誤差の補正を行う。
増幅器３４のゲインα、及び増幅器３６のゲインβは、復調パラメータＰＭＡによって設定されている。また、ループフィルタ２６も、増幅器のゲインα、βが復調パラメータＰＭＢによって設定されている点の他は、ループフィルタ１６と同様に構成されている。なお、ゲインαのみ、又はゲインβのみが、復調パラメータＰＭＡ又はＰＭＢによって設定されるようにしてもよい。
図３は、図１の制限部１５に入力されるパイロット信号振幅ＰＩＡの例と、このようなパイロット信号振幅ＰＩＡが入力された場合における制限部１５の入力位相誤差ＥＮ及び出力位相誤差ＥＬの例とを示すグラフである。
制限部１５は、パイロット信号振幅ＰＩＡ（パイロット信号抽出部１２で抽出されたパイロット信号の、基準位相と同相の成分（Ｉ軸信号））と設定された閾値（ここでは１００とする）とを比較する。パイロット信号振幅ＰＩＡの方が閾値より小さい場合には、制限部１５は、誤差検出部１４から出力される位相誤差ＥＮの信頼性が低いと判断し、位相誤差ＥＮの値をその２分の１の値に修正して、位相誤差ＥＬとして出力する。パイロット信号振幅ＰＩＡが閾値以上である場合には、制限部１５は、誤差検出部１４から出力される位相誤差ＥＮの信頼性が高いと判断し、位相誤差ＥＮをそのまま位相誤差ＥＬとして出力する。
このように、パイロット信号振幅ＰＩＡの方が閾値より小さい場合には、制限部１５が、位相誤差ＥＮの値を、その値に応じた値に減少させるので、パイロット信号が損傷又は消失し、パイロット信号が正常に受信できない場合であっても、搬送波再生部の負帰還ループ内に残留位相誤差が残ることによる復調性能の低下を抑えることができる。また、パイロット信号が正常に受信できる場合における位相雑音に対する追従性能を低下させないようにすることができる。
制限部１５は、パイロット信号振幅ＰＩＡと複数の閾値とを比較するようにしてもよい。例えば、制限部１５は、パイロット信号振幅ＰＩＡの方が閾値ＴＡＡより小さい場合には、位相誤差ＥＮの値をその２分の１の値に修正し、パイロット信号振幅ＰＩＡの方が閾値ＴＡＢ（ＴＡＢ＜ＴＡＡとする）より小さい場合には、位相誤差ＥＮの値をその４分の１の値になるように修正してもよい。
閾値は上記以外の値であってもよい。また、パイロット信号振幅ＰＩＡの方が閾値より小さい場合に、制限部１５は、位相誤差ＥＮの値をその２分の１の値以外に修正してもよい。すなわち、制限部１５は、パイロット信号振幅ＰＩＡの方が閾値より小さい場合に、位相誤差ＥＮの値をその絶対値が小さくなるように修正すればよい。
制限部１５は、アンプ及びセレクタを組み合わせることにより容易に実現することができるので、制限部１５の具体的な構成については説明を省略する。なお、図１の制限部１５，２５を省略するようにしてもよい。
図４は、図１の選択部４０の構成例を示すブロック図である。選択部４０は、同期判定部４１，４２と、判定部４４と、セレクタ４６，４８，５６と、位相雑音検出部５２と、パラメータ設定部５４と、平均部５８とを有している。
同期判定部４１は、搬送波再生部１０から出力される制御信号ＬＡの変動の幅が、設定された閾値ＴＨＡ以下である場合に、搬送波再生部１０の動作が収束したと判定し、判定結果を出力する。同期判定部４２は、搬送波再生部２０から出力される制御信号ＬＢの変動の幅が、設定された閾値ＴＨＢ以下である場合に、搬送波再生部２０の動作が収束したと判定し、判定結果を出力する。
判定部４４は、初期状態において、セレクタ４６が例えば搬送波再生部１０の出力信号を選択するように、判定結果を出力している。判定部４４は、同期判定部４１，４２の判定結果から、搬送波再生部１０，２０のいずれの収束が早かったかを判定し、その結果を出力する。セレクタ４６は、判定部４４による判定結果に従って、搬送波再生部１０と搬送波再生部２０とのうち、収束が早かった方の出力信号（復調信号ＩＡ/ＱＡ又は復調信号ＩＢ/ＱＢ）を選択して、クロック再生部６２に出力する。フィールド同期部によってフィールド同期が検出された後、判定部４４は、その出力を固定する。
ただし、判定部４４は、初期状態において選択されていた搬送波再生部１０が優先的に選択されるようにする。すなわち、搬送波再生部１０及び２０が収束したのが同時であった場合には、判定部４４は、セレクタ４６が搬送波再生部１０の復調信号ＩＡ/ＱＡを選択するように、判定結果を出力する。また、搬送波再生部２０の動作の方が先に収束したと判定された場合であっても、その後所定の時間が経過するまではセレクタ４６が搬送波再生部１０の復調信号ＩＡ/ＱＡを選択するように、判定部４４が判定結果を出力してもよい。
このように、図１の搬送波再生装置は、互いに異なる特性を有するように設定された搬送波再生部１０及び搬送波再生部２０を有し、これらのうち収束が早かった方から出力される復調信号を選択するので、搬送波再生動作が収束するまでの時間を短縮し、安定した復調信号の利用をより早く開始することができる。なお、搬送波再生装置が２つの搬送波再生部を有する場合について説明したが、３つ以上の搬送波再生部を有するようにし、最も収束が早かった搬送波再生部の復調信号を選択するようにしてもよい。
セレクタ４８は、搬送波再生部１０のループフィルタ出力ＬＡ、又は搬送波再生部２０のループフィルタ出力ＬＢを、判定部４４の出力に従って選択し、位相雑音検出部５２に出力する。ここで、セレクタ４８は、搬送波再生部１０，２０のうち、セレクタ４６で選択されなかった方のループフィルタ出力ＬＡ又はＬＢを選択する。例えば、セレクタ４６が搬送波再生部１０の出力を選択した場合には、セレクタ４８は、搬送波再生部２０のループフィルタ出力ＬＢを選択する。
位相雑音検出部５２は、セレクタ４８によって選択されたループフィルタ出力から位相雑音量を算出し、パラメータ設定部５４に出力する。パラメータ設定部５４は、初期状態において、復調パラメータＰＭＡ，ＰＭＢ，ＰＭとして所定のパラメータを出力している。フィールド同期が検出された後、パラメータ設定部５４は、位相雑音検出部５２で求められた位相雑音量に従って復調パラメータＰＭＡ，ＰＭＢ，ＰＭを求めて出力する。
復調パラメータＰＭＡは、搬送波再生部１０におけるパイロット信号抽出部１２のパイロット抽出フィルタの帯域、及びループフィルタ１６のゲインα，βの設定に用いられる。復調パラメータＰＭＢは、搬送波再生部２０におけるパイロット信号抽出部２２のパイロット抽出フィルタの帯域、及びループフィルタ２６のゲインの設定に用いられる。
パラメータ設定部５４は、位相雑音が大きいほど、パイロット信号抽出部１２又は２２のパイロット抽出フィルタの帯域が広くなるように、若しくは、ループフィルタ１６又は２６のゲインが大きくなるように、復調パラメータＰＭＡ又はＰＭＢを生成する。更に、パラメータ設定部５４は、位相雑音が大きいほど、クロック再生部６２のループフィルタゲインが大きくなり、イコライザ６６のフィルタ係数更新ステップサイズが大きくなるように、復調パラメータＰＭを生成する。
これにより、位相雑音が大きい場合における搬送波再生装置の追従性能を向上させることができる。また、位相雑音が小さい場合には、パイロット信号抽出部１２又は２２のパイロット抽出フィルタの帯域が狭くなり、クロック再生部６２のループフィルタゲイン及びループフィルタ１６又は２６のゲインが小さくなり、イコライザ６６のフィルタ係数更新ステップサイズが小さくなる。このため、搬送波再生装置の負帰還ループ内に残留位相誤差が残ることによる復調性能の低下を抑えることができる。なお、クロック再生部６２及びイコライザ６６のうち、一方の特性のみを復調パラメータＰＭによって制御するようにしてもよい。
パラメータ設定部５４は、判定部４４による判定結果に従って、搬送波再生部１０及び２０のうちセレクタ４６によって選択された方に与えられる復調パラメータＰＭＡ又はＰＭＢ、及び復調パラメータＰＭに対して更新を続ける。
このように、図１の搬送波再生装置は、セレクタ４６により選択された搬送波再生部の出力をクロック再生部６２への復調出力として用い、セレクタ４６により選択されなかった搬送波再生部のループフィルタ出力を位相雑音検出のために用いている。つまり、選択された復調出力を生成する搬送波再生部の復調パラメータが、検出された位相雑音に従って変更されるが、その変更はもう一方の搬送波再生部による位相雑音の検出結果には影響を与えない。このため、位相雑音検出を正確に行いながら、復調パラメータを伝送路の状況に応じた適切な値に保つことができ、搬送波再生動作を正確に続けることができる。
なお、搬送波再生部１０，２０におけるループフィルタのゲインを変更する代わりに、これに相当することを行ってもよい。例えば、ベースバンド信号ＢＩ／ＢＱの振幅を復調パラメータＰＭＡ（又はＰＭＢ）に従って変更させてから搬送波再生部１０（又は２０）に与えるようにしてもよい。
また、パラメータ設定部５４は、搬送波再生部１０及び２０のうちセレクタ４６によって選択されなかった方に与えられる復調パラメータＰＭＡ又はＰＭＢに対しても、位相雑音の検出がしやすくなるように、更新を行うようにしてもよい。
セレクタ５６は、搬送波再生部１０，２０のうち、セレクタ４６で選択されなかった方のパイロット信号振幅（Ｉ軸信号）ＰＩＡ又はＰＩＢを選択する。例えば、セレクタ４６が搬送波再生部１０の出力を選択した場合には、セレクタ５６は、搬送波再生部２０のパイロット信号振幅ＰＩＢを選択する。平均部５８は、セレクタ５６で選択されたパイロット信号振幅に平均化処理を行い、得られた平均値をパラメータ設定部５４に出力する。
パラメータ設定部５４は、位相雑音検出部５２で求められた位相雑音量に代えて、平均部５８で求められた平均値に従って、復調パラメータＰＭＡ，ＰＭＢ，ＰＭを求めるようにしてもよい。この場合、パラメータ設定部５４は、求められた平均値が大きいほど、パイロット信号抽出部１２又は２２のパイロット抽出フィルタの帯域が広くなるように、また、ループフィルタ１６又は２６のゲインが大きくなるように、復調パラメータＰＭＡ又はＰＭＢを生成する。更に、パラメータ設定部５４は、求められた平均値が大きいほど、クロック再生部６２のループフィルタゲインが大きくなり、イコライザ６６のフィルタ係数更新ステップサイズが小さくなるように、復調パラメータＰＭを生成する。
これにより、パイロット信号振幅が大きい場合における搬送波再生装置の追従性能を向上させることができる。また、パイロット信号振幅が小さい場合（すなわち、パイロット信号が損傷又は消失し、パイロット信号が正常に受信できない場合）には、パイロット信号抽出部１２又は２２のパイロット抽出フィルタの帯域が狭くなり、クロック再生部６２のループフィルタゲイン及びループフィルタ１６又は２６のゲインが小さくなり、イコライザ６６のフィルタ係数更新ステップサイズが大きくなる。このため、搬送波再生装置の負帰還ループ内に残留位相誤差が残ることによる復調性能の低下を抑えることができる。
なお、パラメータ設定部５４は、位相雑音検出部５２で求められた位相雑音量、及び平均部５８で求められた平均値の両方に従って、復調パラメータＰＭＡ，ＰＭＢ及びＰＭを求めるようにしてもよい。
また、パラメータ設定部５４は、パイロット信号抽出部１２及び２２のパイロット抽出フィルタの帯域、ループフィルタ１６及び２６のゲイン、クロック再生部６２のループフィルタゲイン、並びにイコライザ６６のフィルタ係数更新ステップサイズの全てではなく、これらのうちの少なくとも１つが、位相雑音検出部５２で求められた位相雑音量又は平均部５８で求められた平均値に応じた値になるように、復調パラメータＰＭＡ，ＰＭＢ又はＰＭを生成してもよい。
図５は、図１の搬送波再生装置１０の変形例を示すブロック図である。図５の搬送波再生装置は、制限部１５に代えて制限部１１５を有する点が、図１の搬送波再生装置１０とは異なっている。
制限部１１５は、パイロット信号振幅ＰＩＡではなく、パイロット信号の電力と、設定された閾値とを比較する点が、制限部１５とは異なっている。制限部１１５は、パイロット信号振幅ＰＩＡの２乗とパイロット信号振幅ＰＱＡ（パイロット信号抽出部１２で抽出されたパイロット信号の、基準位相と直交する成分（Ｑ軸信号））の２乗との和を、パイロット信号の電力として求める。また、閾値や、位相誤差ＥＮを修正する際の倍率を適切な値とする。制限部１１５は、その他の点は、制限部１５と同様に構成されている。図１の搬送波再生装置２０においても、制限部２５に代えて制限部１１５と同様の制限部を用いるようにする。
制限部１１５を用いると、パイロット信号が不安定な状態であるときには、パイロット信号振幅（Ｉ軸信号）を用いる場合よりも精度よく位相誤差を求めることができるので、位相雑音が大きい場合における搬送波再生装置の追従性能を向上させることができる。また、パイロット信号が損傷又は消失し、パイロット信号が正常に受信できない場合においても、搬送波再生装置の負帰還ループ内に残留位相誤差が残ることによる復調性能の低下を抑えることができる。
（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態に係る搬送波再生装置を有する復調装置の構成を示すブロック図である。図６の復調装置は、搬送波再生部１０と、位相雑音検出部５２と、パラメータ設定部２５４と、平均部５８と、クロック再生部６２と、ロールオフフィルタ６４と、イコライザ６６と、誤り訂正部６８とを有している。搬送波再生部１０、位相雑音検出部５２、パラメータ設定部２５４、及び平均部５８は、搬送波再生装置を構成している。第１の実施形態において説明したものと同一の構成要素には同一の参照番号を付して、それらの説明を省略する。
位相雑音検出部５２は、ループフィルタ出力ＬＡから位相雑音量を算出し、パラメータ設定部２５４に出力する。平均部５８は、パイロット信号振幅ＰＩＡに平均化処理を行い、得られた平均値をパラメータ設定部２５４に出力する。パラメータ設定部２５４は、図４のパラメータ設定部５４と同様に、位相雑音検出部５２で求められた位相雑音量、及び平均部５８で求められた平均値の少なくとも一方に従って、復調パラメータＰＭＡ，ＰＭを求める。
図６の搬送波再生装置は、１つの搬送波再生部しか有していないが、制限部１５を有しているので、パイロット信号が損傷又は消失した場合であっても、搬送波再生部の負帰還ループ内に残留位相誤差が残ることによる復調性能の低下が起こりにくいようにすることができる。また、パイロット信号が正常に受信できる場合における位相雑音への追従性能を低下させないようにすることができる。
（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態に係る搬送波再生装置を有する復調装置の構成を示すブロック図である。図７の復調装置は、ＶＳＢ変調信号だけではなく、ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）変調信号の受信も可能なように構成されている。
図７の復調装置は、搬送波再生部３１０，３２０と、選択部３４０と、クロック再生部３６２と、ロールオフフィルタ３６４と、イコライザ３６６と、誤り訂正部３６８とを有している。搬送波再生部３１０，３２０、及び選択部３４０は、搬送波再生装置を構成している。第１の実施形態において説明したものと同一の構成要素には同一の参照番号を付して、それらの説明を省略する。
図７の搬送波再生部３１０は、制限部１５に代えて、ＱＡＭ誤差検出部１３と、セレクタ１７とを有している点が、図１の搬送波再生部１０とは異なっている。搬送波再生部３２０は、制限部２５に代えて、ＱＡＭ誤差検出部２３と、セレクタ２７とを有している点が、図１の搬送波再生部２０とは異なっている。
ＱＡＭ誤差検出部１３は、乗算器１１から出力された復調信号ＩＡ／ＱＡを用いて、受信したＱＡＭ変調信号の位相誤差を検出し、出力する。セレクタ１７は、ＶＳＢ／ＱＡＭ切り替え信号ＶＱＳに従って、ＱＡＭ誤差検出部１３で求められた位相誤差、又は誤差検出部１４で求められた位相誤差を選択し、ループフィルタ１６に出力する。
ＱＡＭ誤差検出部２３は、乗算器２１から出力された復調信号ＩＢ／ＱＢを用いて、受信したＶＳＢ変調信号の位相誤差を検出し、出力する。セレクタ２７は、ＶＳＢ／ＱＡＭ切り替え信号ＶＱＳに従って、ＱＡＭ誤差検出部２３で求められた位相誤差、又は誤差検出部２４で求められた位相誤差を選択し、ループフィルタ２６に出力する。
クロック再生部３６２、ロールオフフィルタ３６４、イコライザ３６６、及び誤り訂正部３６８は、ＱＡＭ変調信号から求められた復調信号をも処理できるように構成されている点の他は、図１のクロック再生部６２、ロールオフフィルタ６４、イコライザ６６、及び誤り訂正部６８と同様である。
図７の搬送波再生装置によると、ＱＡＭ変調信号の受信時にも、ＶＳＢ変調信号の受信時に用いられる構成要素の大部分を用いることができるので、ＶＳＢ変調信号及びＱＡＭ変調信号のいずれをも受信可能な装置の規模を抑えることができる。
なお、ＱＡＭ誤差検出部１３，２３は、復調信号ＩＡ／ＱＡ，ＩＢ／ＱＢに代えて、イコライザ３６６の出力を用いて位相誤差を検出するようにしてもよい。
また、ＶＳＢ／ＱＡＭ切り替え信号ＶＱＳに従って、ループフィルタ１６，２６の特性を切り替えるようにしてもよい。
また、図７の搬送波再生部３１０，３２０のＱＡＭ誤差検出部１３，２３を、いずれも、ＮＴＳＣ（National Television System Committee）信号の誤差を検出するＮＴＳＣ誤差検出部に置き換えるようにしてもよい。
このように、図７の搬送波再生装置は、受信性能の向上を目的として２つの搬送波再生部を有している。地上波放送に用いられるＶＳＢ変調信号を受信する場合には、このような構成が望ましいが、ケーブル放送に用いられるＱＡＭ変調信号を受信する場合には、伝送路の状態がよいので、搬送波再生部を１つのみ用いるようにしてもよい。そこで、ＱＡＭ変調信号を受信する場合には、各搬送波再生部が互いに異なる周波数の信号を受信するようにしてもよい。
この場合、遅延波の遅延時間が地上波放送の場合ほど長くなく、イコライザが有するフィルタのタップ数がＶＳＢ変調信号受信時より少なくてもよいので、イコライザが有する各フィルタを２分割し、各フィルタについて、分割して得られた２つの部分を２つの搬送波再生部がそれぞれ用いるようにする。すると、図７の復調装置とほぼ同様の規模の回路で、ＶＳＢ変調信号受信時には２つの搬送波再生部を用いて１つのチャネルの信号を受信し、ＱＡＭ変調信号受信時には２つのチャネルの信号を同時に受信することができる。
本発明の多くの特徴及び優位性は、記載された説明から明らかであり、よって添付の特許請求の範囲によって、本発明のそのような特徴及び優位性の全てをカバーすることが意図される。更に、多くの変更及び改変が当業者には容易に可能であるので、本発明は、図示され記載されたものと全く同じ構成及び動作に限定されるべきではない。したがって、全ての適切な改変物及び等価物は本発明の範囲に入るものとされる。
以上説明したように、本発明の実施形態によると、搬送波再生動作が収束するまでの時間を短縮することができるので、本発明は、搬送波再生装置及び復調装置等について有用である。
１０，２０，３１０，３２０ 搬送波再生部
１１，２１ 乗算器
１２，２２ パイロット信号抽出部
１３，２３ ＱＡＭ誤差検出部
１４，２４ 誤差検出部
１５，２５，１１５ 制限部
１６，２６ ループフィルタ
１８，２８ 周波数可変発振部
４０ 選択部
５２ 位相雑音検出部
５４，２５４ パラメータ設定部
５８ 平均部
６２ クロック再生部
６４ ロールオフフィルタ
６６ イコライザ
６８ 誤り訂正部
本明細書で開示される技術は、パイロット信号が含まれた変調信号を復調する場合に用いられる搬送波再生装置に関する。
近年、映像のデジタル化が進み、衛星放送、ＣＡＴＶ、地上波放送のそれぞれにおいて、各国でデジタル放送が開始されている。その伝送方式としては、各伝送路の特徴に適した方式が選択されている。例えば、米国の地上波デジタル放送ではＶＳＢ（Vestigial-Sideband）変調方式が用いられている。このような放送で用いられるデジタル変調信号の復調システムについては、数々の文献で紹介されている（例えば、非特許文献１参照）。
例えば、パイロット信号が含まれたＶＳＢ変調信号から搬送波再生を行う場合には、パイロット信号を抽出し、これと基準信号との差から周波数誤差及び位相誤差を求める。
多賀，石川，小松，「ＱＰＳＫ復調システムの一検討」，テレビジョン学会技術報告，１９９１年８月，第１５巻，第４６号，ＣＥ'９１−４２（図３）
搬送波再生動作の収束までの時間を短くするには、搬送波再生に係る復調パラメータ、例えば、パイロット抽出フィルタの帯域や、ループフィルタゲイン等を最適化する必要があるが、様々な条件下での最適な値を得ることは難しい。また、搬送波再生動作を維持するためには、パイロット信号の位相雑音に応じて復調パラメータを変更する必要があるが、復調パラメータを変更すると位相雑音の検出に影響を与えてしまい、搬送波再生動作を正確に続けることが難しいという問題があった。
また、反射波が存在する場合等、伝送路の状態によっては、パイロット信号が損傷又は消失することがある。このため、搬送波再生動作が収束するまでに時間がかかったり、復調性能が低下してしまうことがあった。
本発明は、搬送波再生動作が収束するまでの時間を短縮すること、及び搬送波再生動作を正確に続けることを目的とする。
また、本発明は、パイロット信号が正常に受信できる場合の位相雑音に対する追従性能を維持しながら、パイロット信号が正常に受信できない場合の復調性能の低下を抑えることを目的とする。
本発明の実施形態による搬送波再生装置は、ベースバンド信号と第１の搬送波とを乗算して第１の復調信号を求め、前記第１の復調信号からパイロット信号を抽出し、前記第１の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差に従って前記第１の搬送波を生成する第１の搬送波再生部と、前記ベースバンド信号と第２の搬送波とを乗算して第２の復調信号を求め、前記第２の復調信号からパイロット信号を抽出し、前記第２の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差に従って前記第２の搬送波を生成する第２の搬送波再生部と、前記第１の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差及び前記第２の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差に従って、前記第１又は第２の復調信号のうち、前記第１及び第２の搬送波再生部のうちの搬送波再生動作が先に収束した方で求められた復調信号を選択して出力する選択部とを有する。
これによると、第１の復調信号及び第２の復調信号のうち、搬送波再生動作が先に収束した搬送波再生部で求められた復調信号を選択するので、搬送波再生動作が収束するまでの時間を短縮することができる。
本発明の実施形態による他の搬送波再生装置は、ベースバンド信号と搬送波とを乗算し、その結果を復調信号として出力する乗算部と、前記復調信号からパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出部と、前記復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差を検出する誤差検出部と、前記復調信号から抽出されたパイロット信号に従って、前記位相誤差を当該位相誤差以下にして出力する制限部と、前記制限部の出力を平滑化して出力するループフィルタと、前記ループフィルタの出力に応じた信号を生成して前記搬送波として出力する周波数可変発振部とを有する。
本発明の実施形態による復調装置は、ベースバンド信号と第１の搬送波とを乗算して第１の復調信号を求め、前記第１の復調信号からパイロット信号を抽出し、前記第１の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差に従って前記第１の搬送波を生成する第１の搬送波再生部と、前記ベースバンド信号と第２の搬送波とを乗算して第２の復調信号を求め、前記第２の復調信号からパイロット信号を抽出し、前記第２の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差に従って前記第２の搬送波を生成する第２の搬送波再生部と、前記第１の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差及び前記第２の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差に従って、前記第１又は第２の復調信号のうち、前記第１及び第２の搬送波再生部のうちの搬送波再生動作が先に収束した方で求められた復調信号を選択して出力する選択部と、前記選択部で選択された復調信号を等化するイコライザとを有する。
本発明の実施形態による他の復調装置は、ベースバンド信号と搬送波とを乗算し、その結果を復調信号として出力する乗算部と、前記復調信号からパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出部と、前記復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差を検出する誤差検出部と、前記復調信号から抽出されたパイロット信号に従って、前記位相誤差を当該位相誤差以下にして出力する制限部と、前記制限部の出力を平滑化して出力するループフィルタと、前記ループフィルタの出力に応じた信号を生成して前記搬送波として出力する周波数可変発振部と、前記復調信号を等化するイコライザとを有する。
本発明の実施形態による搬送波再生方法は、ベースバンド信号と第１の搬送波とを乗算して第１の復調信号を求め、前記第１の復調信号からパイロット信号を抽出し、前記第１の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差に従って前記第１の搬送波を生成する第１の搬送波再生ステップと、前記ベースバンド信号と第２の搬送波とを乗算して第２の復調信号を求め、前記第２の復調信号からパイロット信号を抽出し、前記第２の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差に従って前記第２の搬送波を生成する第２の搬送波再生ステップと、前記第１の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差及び前記第２の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差に従って、前記第１又は第２の復調信号のうち、前記第１及び第２の搬送波再生ステップのうちの搬送波再生動作が先に収束した方で求められた復調信号を選択する選択ステップとを有する。
本発明の実施形態による他の搬送波再生方法は、ベースバンド信号と搬送波とを乗算し、その結果を復調信号として出力する乗算ステップと、前記復調信号からパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出ステップと、前記復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差を検出する誤差検出ステップと、前記復調信号から抽出されたパイロット信号に従って、前記位相誤差を当該位相誤差以下にする制限ステップと、前記制限ステップで処理後の前記位相誤差を平滑化するループフィルタステップと、前記ループフィルタステップで平滑化された位相誤差に応じた信号を前記搬送波として生成する周波数可変発振ステップとを有する。
本発明の実施形態によれば、搬送波再生部を複数有するので、搬送波再生動作が収束するまでの時間を短縮し、かつ、搬送波再生動作を正確に続けることが可能となる。また、パイロット信号が正常に受信できない場合には、そのパイロット信号についての位相誤差を重視しないので、復調性能の低下を抑えることができる。
本発明の第１の実施形態に係る搬送波再生装置を有する復調装置の構成を示すブロック図である。 図１のループフィルタの構成例を示すブロック図である。 図１の制限部に入力されるパイロット信号振幅ＰＩＡの例と、このようなパイロット信号振幅ＰＩＡが入力された場合における制限部の入力位相誤差ＥＮ及び出力位相誤差ＥＬの例とを示すグラフである。 図１の選択部の構成例を示すブロック図である。 図１の搬送波再生装置の変形例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る搬送波再生装置を有する復調装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係る搬送波再生装置を有する復調装置の構成を示すブロック図である。
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。図面において下２桁が同じ参照番号で示された構成要素は、互いに対応しており、同一の又は類似の構成要素である。
本明細書における各機能ブロックは、典型的にはハードウェアで実現され得る。例えば各機能ブロックは、ＩＣ（集積回路）の一部として半導体基板上に形成され得る。ここでＩＣは、ＬＳＩ（Large-Scale Integrated circuit）、ＡＳＩＣ（Application-Specific Integrated Circuit）、ゲートアレイ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などを含む。代替としては各機能ブロックの一部又は全ては、ソフトウェアで実現され得る。例えばそのような機能ブロックは、プロセッサ上で実行されるプログラムによって実現され得る。換言すれば、本明細書で説明される各機能ブロックは、ハードウェアで実現されてもよいし、ソフトウェアで実現されてもよいし、ハードウェアとソフトウェアとの任意の組合せで実現され得る。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る搬送波再生装置を有する復調装置の構成を示すブロック図である。図１の復調装置は、搬送波再生部１０，２０と、選択部４０と、クロック再生部６２と、ロールオフフィルタ６４と、イコライザ６６と、誤り訂正部６８とを有している。搬送波再生部１０，２０及び選択部４０は、搬送波再生装置を構成している。
搬送波再生部１０は、乗算器１１と、パイロット信号抽出部１２と、誤差検出部１４と、制限部１５と、ループフィルタ１６と、周波数可変発振部１８とを有している。搬送波再生部２０は、乗算器２１と、パイロット信号抽出部２２と、誤差検出部２４と、制限部２５と、ループフィルタ２６と、周波数可変発振部２８とを有している。
ＡＴＳＣ（Advanced Television Systems Committee）規格に準拠した信号が受信され、直交検波されて得られたベースバンド信号ＢＩ／ＢＱが、図１の搬送波再生部１０，２０に入力されているとする。受信された信号は、ＶＳＢ変調方式により変調されており、パイロット信号を含んでいる。ベースバンド信号ＢＩ／ＢＱは複素信号であって、同相信号ＢＩと直交信号ＢＱとを含んでいる。
搬送波再生部１０について説明する。搬送波再生部１０の前段で直交検波される際に、直交検波するために用いられる搬送波が必ずしも常に正確な周波数と正確な位相とを有しているとは限らない。このため、同相信号ＢＩ及び直交信号ＢＱには、周波数及び位相のずれが残留する。
図１の搬送波再生部１０，２０に入力されるベースバンド信号ＢＩ／ＢＱは、同相信号（Ｉ信号）をＳｉ、直交信号（Ｑ信号）をＳｑで表すと、次式（１）、すなわち、
（Ｓｉ＋ｊＳｑ）・ｅｘｐ（ｊ（ΔＷｔ＋Δθ）） …（１）
ΔＷ：周波数ずれ
Δθ：位相ずれ
で表現することができる。
周波数可変発振部１８は、式（１）で示される信号の搬送波成分ｅｘｐ（ｊ(ΔＷｔ＋Δθ)）と共役関係の信号、
ｅｘｐ（−ｊ(ΔＷｔ＋Δθ)） …（２）
を再生された搬送波として出力しているとする。
乗算器１１は、周波数可変発振部１８の出力と入力されたベースバンド信号ＢＩ／ＢＱとを、次式（３）、すなわち、
（Ｓｉ＋ｊＳｑ）・ｅｘｐ（ｊ（ΔＷｔ＋Δθ））・ｅｘｐ（−ｊ（ΔＷｔ＋Δθ））
＝（Ｓｉ＋ｊＳｑ） …（３）
のように複素乗算する。つまり、乗算器１１は、入力されたベースバンド信号ＢＩ／ＢＱの周波数及び位相のずれを除去して、得られた式（３）で表される復調信号ＩＡ／ＱＡを出力する。
パイロット信号抽出部１２は、復調信号ＩＡ／ＱＡからパイロット信号を抽出し、誤差検出部１４に出力する。誤差検出部１４は、抽出されたパイロット信号と基準位相との間の位相差を、このパイロット信号の位相誤差ＥＮとして検出し、出力する。周波数可変発振部１８が式（２）の信号を出力しているとき、誤差検出部１４は位相誤差ＥＮとして０を検出する。また、周波数可変発振部１８が式（２）の信号との間に位相誤差が存在する信号を出力しているとき、誤差検出部１４はその位相誤差を検出する。
制限部１５は、パイロット信号抽出部１２で抽出されたパイロット信号に従って、位相誤差ＥＮを、位相誤差ＥＮに応じた位相誤差ＥＮ以下の値に修正して、修正後の位相誤差ＥＬを出力する。ループフィルタ１６は、制限部１５から出力された位相誤差ＥＬを平滑化して、すなわち、位相誤差ＥＬを、その高周波数成分を除去してから、周波数可変発振部１８及び選択部４０に出力信号ＬＡとして出力する。周波数可変発振部１８は、ループフィルタ１６の出力信号ＬＡに応じた周波数の発振信号を生成し、再生された搬送波として乗算器１１に出力する。
以上のパイロット信号抽出部１２、誤差検出部１４、及びループフィルタ１６のそれぞれの特性は、選択部４０から出力された復調パラメータＰＭＡによって設定されている。
このように構成された位相制御ループは、負帰還ループを構成しているので、受信されたディジタル変調信号に位相同期した搬送波が、周波数可変発振部１８で再生される。再生された搬送波は、乗算器１１に入力されるベースバンド信号の搬送波成分と共役関係にあり、両者の間には周波数誤差及び位相誤差がないので、正しい復調信号を得ることが可能となる。
パイロット信号抽出部２２、誤差検出部２４、及びループフィルタ２６のそれぞれの特性が、選択部４０から出力された復調パラメータＰＭＢによって設定されている点の他は、搬送波再生部２０も搬送波再生部１０と同様に構成されている。搬送波再生部１０と搬送波再生部２０とは、互いに異なる特性を有するように設定されているとする。
選択部４０は、搬送波再生部１０から出力された復調信号ＩＡ／ＱＡ及び搬送波再生部２０から出力された復調信号ＩＢ／ＱＢのいずれか一方を選択して、クロック再生部６２に出力する。ここで、選択部４０は、搬送波再生部１０，２０のうちの搬送波再生動作が先に収束した方で求められた復調信号を選択する。また、選択部４０は、搬送波再生部１０又は２０のループフィルタ出力の位相雑音に従って、復調パラメータＰＭＡ，ＰＭＢ，ＰＭを生成する。
クロック再生部６２はタイミング同期処理、ロールオフフィルタ６４は波形整形処理、イコライザ６６は波形等化処理、誤り訂正部６８はデマップ及び誤り訂正処理を、選択された復調信号に対して順に行う。誤り訂正部６８は、誤り訂正後のデータを出力する。イコライザ６６は、例えばＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタ及びＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタを有しており、クロック再生部６２のループフィルタゲイン及びイコライザ６６のフィルタ係数更新ステップサイズは、選択部４０から出力される復調パラメータＰＭに従って制御される。クロック再生部６２、ロールオフフィルタ６４、及びイコライザ６６による処理は、ここで示した順序以外の順序で行ってもよい。
また、特に図示していないが、図１の復調装置はフィールド同期部を有しており、フィールド同期部は、選択部４０で選択された復調信号からフィールド同期を検出し、検出結果を選択部４０に出力している。
図２は、図１のループフィルタ１６の構成例を示すブロック図である。ループフィルタ１６は、直接系回路３１と、積分系回路３２と、加算器３３とを有している。直接系回路３１は、増幅器３４を有している。積分系回路３２は、増幅器３６と、加算器３７と、遅延部３８とを有している。加算器３３は、直接系回路３１の出力と、積分系回路３２の出力とを加算して、その結果を制御信号ＬＡとして出力する。
直接系回路３１の増幅器３４は、制限部１５から出力された位相誤差ＥＬをゲインαで増幅する。ところで、周波数可変発振部１８は、入力される制御信号ＬＡに比例して、出力する信号の位相を進ませる（又は遅らせる）。従って、直接系回路３１は、周波数可変発振部１８の出力信号の位相を位相誤差ＥＬに対してリニアに進ませる（又は遅らせる）働きをする。すなわち、直接系回路３１は、搬送波再生処理において位相誤差の補正を行う。
一方、積分系回路３２では、増幅器３６が入力された位相誤差ＥＬをゲインβで増幅し、出力する。加算器３７は、増幅器３６の出力と遅延部３８の出力とを加算し、その結果を出力する。遅延部３８は、加算器３７の出力を遅延させて加算器３３，３７に出力する。加算器３７と遅延部３８とで構成されるループは、積分機能を持つ。従って、積分系回路３２は、位相誤差信号に基づいて周波数可変発振部１８の出力信号の周波数を制御する働きをする。すなわち、積分系回路３２は、搬送波再生処理において周波数誤差の補正を行う。
増幅器３４のゲインα、及び増幅器３６のゲインβは、復調パラメータＰＭＡによって設定されている。また、ループフィルタ２６も、増幅器のゲインα、βが復調パラメータＰＭＢによって設定されている点の他は、ループフィルタ１６と同様に構成されている。なお、ゲインαのみ、又はゲインβのみが、復調パラメータＰＭＡ又はＰＭＢによって設定されるようにしてもよい。
図３は、図１の制限部１５に入力されるパイロット信号振幅ＰＩＡの例と、このようなパイロット信号振幅ＰＩＡが入力された場合における制限部１５の入力位相誤差ＥＮ及び出力位相誤差ＥＬの例とを示すグラフである。
制限部１５は、パイロット信号振幅ＰＩＡ（パイロット信号抽出部１２で抽出されたパイロット信号の、基準位相と同相の成分（Ｉ軸信号））と設定された閾値（ここでは１００とする）とを比較する。パイロット信号振幅ＰＩＡの方が閾値より小さい場合には、制限部１５は、誤差検出部１４から出力される位相誤差ＥＮの信頼性が低いと判断し、位相誤差ＥＮの値をその２分の１の値に修正して、位相誤差ＥＬとして出力する。パイロット信号振幅ＰＩＡが閾値以上である場合には、制限部１５は、誤差検出部１４から出力される位相誤差ＥＮの信頼性が高いと判断し、位相誤差ＥＮをそのまま位相誤差ＥＬとして出力する。
このように、パイロット信号振幅ＰＩＡの方が閾値より小さい場合には、制限部１５が、位相誤差ＥＮの値を、その値に応じた値に減少させるので、パイロット信号が損傷又は消失し、パイロット信号が正常に受信できない場合であっても、搬送波再生部の負帰還ループ内に残留位相誤差が残ることによる復調性能の低下を抑えることができる。また、パイロット信号が正常に受信できる場合における位相雑音に対する追従性能を低下させないようにすることができる。
制限部１５は、パイロット信号振幅ＰＩＡと複数の閾値とを比較するようにしてもよい。例えば、制限部１５は、パイロット信号振幅ＰＩＡの方が閾値ＴＡＡより小さい場合には、位相誤差ＥＮの値をその２分の１の値に修正し、パイロット信号振幅ＰＩＡの方が閾値ＴＡＢ（ＴＡＢ＜ＴＡＡとする）より小さい場合には、位相誤差ＥＮの値をその４分の１の値になるように修正してもよい。
閾値は上記以外の値であってもよい。また、パイロット信号振幅ＰＩＡの方が閾値より小さい場合に、制限部１５は、位相誤差ＥＮの値をその２分の１の値以外に修正してもよい。すなわち、制限部１５は、パイロット信号振幅ＰＩＡの方が閾値より小さい場合に、位相誤差ＥＮの値をその絶対値が小さくなるように修正すればよい。
制限部１５は、アンプ及びセレクタを組み合わせることにより容易に実現することができるので、制限部１５の具体的な構成については説明を省略する。なお、図１の制限部１５，２５を省略するようにしてもよい。
図４は、図１の選択部４０の構成例を示すブロック図である。選択部４０は、同期判定部４１，４２と、判定部４４と、セレクタ４６，４８，５６と、位相雑音検出部５２と、パラメータ設定部５４と、平均部５８とを有している。
同期判定部４１は、搬送波再生部１０から出力される制御信号ＬＡの変動の幅が、設定された閾値ＴＨＡ以下である場合に、搬送波再生部１０の動作が収束したと判定し、判定結果を出力する。同期判定部４２は、搬送波再生部２０から出力される制御信号ＬＢの変動の幅が、設定された閾値ＴＨＢ以下である場合に、搬送波再生部２０の動作が収束したと判定し、判定結果を出力する。
判定部４４は、初期状態において、セレクタ４６が例えば搬送波再生部１０の出力信号を選択するように、判定結果を出力している。判定部４４は、同期判定部４１，４２の判定結果から、搬送波再生部１０，２０のいずれの収束が早かったかを判定し、その結果を出力する。セレクタ４６は、判定部４４による判定結果に従って、搬送波再生部１０と搬送波再生部２０とのうち、収束が早かった方の出力信号（復調信号ＩＡ/ＱＡ又は復調信号ＩＢ/ＱＢ）を選択して、クロック再生部６２に出力する。フィールド同期部によってフィールド同期が検出された後、判定部４４は、その出力を固定する。
ただし、判定部４４は、初期状態において選択されていた搬送波再生部１０が優先的に選択されるようにする。すなわち、搬送波再生部１０及び２０が収束したのが同時であった場合には、判定部４４は、セレクタ４６が搬送波再生部１０の復調信号ＩＡ/ＱＡを選択するように、判定結果を出力する。また、搬送波再生部２０の動作の方が先に収束したと判定された場合であっても、その後所定の時間が経過するまではセレクタ４６が搬送波再生部１０の復調信号ＩＡ/ＱＡを選択するように、判定部４４が判定結果を出力してもよい。
このように、図１の搬送波再生装置は、互いに異なる特性を有するように設定された搬送波再生部１０及び搬送波再生部２０を有し、これらのうち収束が早かった方から出力される復調信号を選択するので、搬送波再生動作が収束するまでの時間を短縮し、安定した復調信号の利用をより早く開始することができる。なお、搬送波再生装置が２つの搬送波再生部を有する場合について説明したが、３つ以上の搬送波再生部を有するようにし、最も収束が早かった搬送波再生部の復調信号を選択するようにしてもよい。
セレクタ４８は、搬送波再生部１０のループフィルタ出力ＬＡ、又は搬送波再生部２０のループフィルタ出力ＬＢを、判定部４４の出力に従って選択し、位相雑音検出部５２に出力する。ここで、セレクタ４８は、搬送波再生部１０，２０のうち、セレクタ４６で選択されなかった方のループフィルタ出力ＬＡ又はＬＢを選択する。例えば、セレクタ４６が搬送波再生部１０の出力を選択した場合には、セレクタ４８は、搬送波再生部２０のループフィルタ出力ＬＢを選択する。
位相雑音検出部５２は、セレクタ４８によって選択されたループフィルタ出力から位相雑音量を算出し、パラメータ設定部５４に出力する。パラメータ設定部５４は、初期状態において、復調パラメータＰＭＡ，ＰＭＢ，ＰＭとして所定のパラメータを出力している。フィールド同期が検出された後、パラメータ設定部５４は、位相雑音検出部５２で求められた位相雑音量に従って復調パラメータＰＭＡ，ＰＭＢ，ＰＭを求めて出力する。
復調パラメータＰＭＡは、搬送波再生部１０におけるパイロット信号抽出部１２のパイロット抽出フィルタの帯域、及びループフィルタ１６のゲインα，βの設定に用いられる。復調パラメータＰＭＢは、搬送波再生部２０におけるパイロット信号抽出部２２のパイロット抽出フィルタの帯域、及びループフィルタ２６のゲインの設定に用いられる。
パラメータ設定部５４は、位相雑音が大きいほど、パイロット信号抽出部１２又は２２のパイロット抽出フィルタの帯域が広くなるように、若しくは、ループフィルタ１６又は２６のゲインが大きくなるように、復調パラメータＰＭＡ又はＰＭＢを生成する。更に、パラメータ設定部５４は、位相雑音が大きいほど、クロック再生部６２のループフィルタゲインが大きくなり、イコライザ６６のフィルタ係数更新ステップサイズが大きくなるように、復調パラメータＰＭを生成する。
これにより、位相雑音が大きい場合における搬送波再生装置の追従性能を向上させることができる。また、位相雑音が小さい場合には、パイロット信号抽出部１２又は２２のパイロット抽出フィルタの帯域が狭くなり、クロック再生部６２のループフィルタゲイン及びループフィルタ１６又は２６のゲインが小さくなり、イコライザ６６のフィルタ係数更新ステップサイズが小さくなる。このため、搬送波再生装置の負帰還ループ内に残留位相誤差が残ることによる復調性能の低下を抑えることができる。なお、クロック再生部６２及びイコライザ６６のうち、一方の特性のみを復調パラメータＰＭによって制御するようにしてもよい。
パラメータ設定部５４は、判定部４４による判定結果に従って、搬送波再生部１０及び２０のうちセレクタ４６によって選択された方に与えられる復調パラメータＰＭＡ又はＰＭＢ、及び復調パラメータＰＭに対して更新を続ける。
このように、図１の搬送波再生装置は、セレクタ４６により選択された搬送波再生部の出力をクロック再生部６２への復調出力として用い、セレクタ４６により選択されなかった搬送波再生部のループフィルタ出力を位相雑音検出のために用いている。つまり、選択された復調出力を生成する搬送波再生部の復調パラメータが、検出された位相雑音に従って変更されるが、その変更はもう一方の搬送波再生部による位相雑音の検出結果には影響を与えない。このため、位相雑音検出を正確に行いながら、復調パラメータを伝送路の状況に応じた適切な値に保つことができ、搬送波再生動作を正確に続けることができる。
なお、搬送波再生部１０，２０におけるループフィルタのゲインを変更する代わりに、これに相当することを行ってもよい。例えば、ベースバンド信号ＢＩ／ＢＱの振幅を復調パラメータＰＭＡ（又はＰＭＢ）に従って変更させてから搬送波再生部１０（又は２０）に与えるようにしてもよい。
また、パラメータ設定部５４は、搬送波再生部１０及び２０のうちセレクタ４６によって選択されなかった方に与えられる復調パラメータＰＭＡ又はＰＭＢに対しても、位相雑音の検出がしやすくなるように、更新を行うようにしてもよい。
セレクタ５６は、搬送波再生部１０，２０のうち、セレクタ４６で選択されなかった方のパイロット信号振幅（Ｉ軸信号）ＰＩＡ又はＰＩＢを選択する。例えば、セレクタ４６が搬送波再生部１０の出力を選択した場合には、セレクタ５６は、搬送波再生部２０のパイロット信号振幅ＰＩＢを選択する。平均部５８は、セレクタ５６で選択されたパイロット信号振幅に平均化処理を行い、得られた平均値をパラメータ設定部５４に出力する。
パラメータ設定部５４は、位相雑音検出部５２で求められた位相雑音量に代えて、平均部５８で求められた平均値に従って、復調パラメータＰＭＡ，ＰＭＢ，ＰＭを求めるようにしてもよい。この場合、パラメータ設定部５４は、求められた平均値が大きいほど、パイロット信号抽出部１２又は２２のパイロット抽出フィルタの帯域が広くなるように、また、ループフィルタ１６又は２６のゲインが大きくなるように、復調パラメータＰＭＡ又はＰＭＢを生成する。更に、パラメータ設定部５４は、求められた平均値が大きいほど、クロック再生部６２のループフィルタゲインが大きくなり、イコライザ６６のフィルタ係数更新ステップサイズが小さくなるように、復調パラメータＰＭを生成する。
これにより、パイロット信号振幅が大きい場合における搬送波再生装置の追従性能を向上させることができる。また、パイロット信号振幅が小さい場合（すなわち、パイロット信号が損傷又は消失し、パイロット信号が正常に受信できない場合）には、パイロット信号抽出部１２又は２２のパイロット抽出フィルタの帯域が狭くなり、クロック再生部６２のループフィルタゲイン及びループフィルタ１６又は２６のゲインが小さくなり、イコライザ６６のフィルタ係数更新ステップサイズが大きくなる。このため、搬送波再生装置の負帰還ループ内に残留位相誤差が残ることによる復調性能の低下を抑えることができる。
なお、パラメータ設定部５４は、位相雑音検出部５２で求められた位相雑音量、及び平均部５８で求められた平均値の両方に従って、復調パラメータＰＭＡ，ＰＭＢ及びＰＭを求めるようにしてもよい。
また、パラメータ設定部５４は、パイロット信号抽出部１２及び２２のパイロット抽出フィルタの帯域、ループフィルタ１６及び２６のゲイン、クロック再生部６２のループフィルタゲイン、並びにイコライザ６６のフィルタ係数更新ステップサイズの全てではなく、これらのうちの少なくとも１つが、位相雑音検出部５２で求められた位相雑音量又は平均部５８で求められた平均値に応じた値になるように、復調パラメータＰＭＡ，ＰＭＢ又はＰＭを生成してもよい。
図５は、図１の搬送波再生装置１０の変形例を示すブロック図である。図５の搬送波再生装置は、制限部１５に代えて制限部１１５を有する点が、図１の搬送波再生装置１０とは異なっている。
制限部１１５は、パイロット信号振幅ＰＩＡではなく、パイロット信号の電力と、設定された閾値とを比較する点が、制限部１５とは異なっている。制限部１１５は、パイロット信号振幅ＰＩＡの２乗とパイロット信号振幅ＰＱＡ（パイロット信号抽出部１２で抽出されたパイロット信号の、基準位相と直交する成分（Ｑ軸信号））の２乗との和を、パイロット信号の電力として求める。また、閾値や、位相誤差ＥＮを修正する際の倍率を適切な値とする。制限部１１５は、その他の点は、制限部１５と同様に構成されている。図１の搬送波再生装置２０においても、制限部２５に代えて制限部１１５と同様の制限部を用いるようにする。
制限部１１５を用いると、パイロット信号が不安定な状態であるときには、パイロット信号振幅（Ｉ軸信号）を用いる場合よりも精度よく位相誤差を求めることができるので、位相雑音が大きい場合における搬送波再生装置の追従性能を向上させることができる。また、パイロット信号が損傷又は消失し、パイロット信号が正常に受信できない場合においても、搬送波再生装置の負帰還ループ内に残留位相誤差が残ることによる復調性能の低下を抑えることができる。
（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態に係る搬送波再生装置を有する復調装置の構成を示すブロック図である。図６の復調装置は、搬送波再生部１０と、位相雑音検出部５２と、パラメータ設定部２５４と、平均部５８と、クロック再生部６２と、ロールオフフィルタ６４と、イコライザ６６と、誤り訂正部６８とを有している。搬送波再生部１０、位相雑音検出部５２、パラメータ設定部２５４、及び平均部５８は、搬送波再生装置を構成している。第１の実施形態において説明したものと同一の構成要素には同一の参照番号を付して、それらの説明を省略する。
位相雑音検出部５２は、ループフィルタ出力ＬＡから位相雑音量を算出し、パラメータ設定部２５４に出力する。平均部５８は、パイロット信号振幅ＰＩＡに平均化処理を行い、得られた平均値をパラメータ設定部２５４に出力する。パラメータ設定部２５４は、図４のパラメータ設定部５４と同様に、位相雑音検出部５２で求められた位相雑音量、及び平均部５８で求められた平均値の少なくとも一方に従って、復調パラメータＰＭＡ，ＰＭを求める。
図６の搬送波再生装置は、１つの搬送波再生部しか有していないが、制限部１５を有しているので、パイロット信号が損傷又は消失した場合であっても、搬送波再生部の負帰還ループ内に残留位相誤差が残ることによる復調性能の低下が起こりにくいようにすることができる。また、パイロット信号が正常に受信できる場合における位相雑音への追従性能を低下させないようにすることができる。
（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態に係る搬送波再生装置を有する復調装置の構成を示すブロック図である。図７の復調装置は、ＶＳＢ変調信号だけではなく、ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）変調信号の受信も可能なように構成されている。
図７の復調装置は、搬送波再生部３１０，３２０と、選択部３４０と、クロック再生部３６２と、ロールオフフィルタ３６４と、イコライザ３６６と、誤り訂正部３６８とを有している。搬送波再生部３１０，３２０、及び選択部３４０は、搬送波再生装置を構成している。第１の実施形態において説明したものと同一の構成要素には同一の参照番号を付して、それらの説明を省略する。
図７の搬送波再生部３１０は、制限部１５に代えて、ＱＡＭ誤差検出部１３と、セレクタ１７とを有している点が、図１の搬送波再生部１０とは異なっている。搬送波再生部３２０は、制限部２５に代えて、ＱＡＭ誤差検出部２３と、セレクタ２７とを有している点が、図１の搬送波再生部２０とは異なっている。
ＱＡＭ誤差検出部１３は、乗算器１１から出力された復調信号ＩＡ／ＱＡを用いて、受信したＱＡＭ変調信号の位相誤差を検出し、出力する。セレクタ１７は、ＶＳＢ／ＱＡＭ切り替え信号ＶＱＳに従って、ＱＡＭ誤差検出部１３で求められた位相誤差、又は誤差検出部１４で求められた位相誤差を選択し、ループフィルタ１６に出力する。
ＱＡＭ誤差検出部２３は、乗算器２１から出力された復調信号ＩＢ／ＱＢを用いて、受信したＶＳＢ変調信号の位相誤差を検出し、出力する。セレクタ２７は、ＶＳＢ／ＱＡＭ切り替え信号ＶＱＳに従って、ＱＡＭ誤差検出部２３で求められた位相誤差、又は誤差検出部２４で求められた位相誤差を選択し、ループフィルタ２６に出力する。
クロック再生部３６２、ロールオフフィルタ３６４、イコライザ３６６、及び誤り訂正部３６８は、ＱＡＭ変調信号から求められた復調信号をも処理できるように構成されている点の他は、図１のクロック再生部６２、ロールオフフィルタ６４、イコライザ６６、及び誤り訂正部６８と同様である。
図７の搬送波再生装置によると、ＱＡＭ変調信号の受信時にも、ＶＳＢ変調信号の受信時に用いられる構成要素の大部分を用いることができるので、ＶＳＢ変調信号及びＱＡＭ変調信号のいずれをも受信可能な装置の規模を抑えることができる。
なお、ＱＡＭ誤差検出部１３，２３は、復調信号ＩＡ／ＱＡ，ＩＢ／ＱＢに代えて、イコライザ３６６の出力を用いて位相誤差を検出するようにしてもよい。
また、ＶＳＢ／ＱＡＭ切り替え信号ＶＱＳに従って、ループフィルタ１６，２６の特性を切り替えるようにしてもよい。
また、図７の搬送波再生部３１０，３２０のＱＡＭ誤差検出部１３，２３を、いずれも、ＮＴＳＣ（National Television System Committee）信号の誤差を検出するＮＴＳＣ誤差検出部に置き換えるようにしてもよい。
このように、図７の搬送波再生装置は、受信性能の向上を目的として２つの搬送波再生部を有している。地上波放送に用いられるＶＳＢ変調信号を受信する場合には、このような構成が望ましいが、ケーブル放送に用いられるＱＡＭ変調信号を受信する場合には、伝送路の状態がよいので、搬送波再生部を１つのみ用いるようにしてもよい。そこで、ＱＡＭ変調信号を受信する場合には、各搬送波再生部が互いに異なる周波数の信号を受信するようにしてもよい。
この場合、遅延波の遅延時間が地上波放送の場合ほど長くなく、イコライザが有するフィルタのタップ数がＶＳＢ変調信号受信時より少なくてもよいので、イコライザが有する各フィルタを２分割し、各フィルタについて、分割して得られた２つの部分を２つの搬送波再生部がそれぞれ用いるようにする。すると、図７の復調装置とほぼ同様の規模の回路で、ＶＳＢ変調信号受信時には２つの搬送波再生部を用いて１つのチャネルの信号を受信し、ＱＡＭ変調信号受信時には２つのチャネルの信号を同時に受信することができる。
本発明の多くの特徴及び優位性は、記載された説明から明らかであり、よって添付の特許請求の範囲によって、本発明のそのような特徴及び優位性の全てをカバーすることが意図される。更に、多くの変更及び改変が当業者には容易に可能であるので、本発明は、図示され記載されたものと全く同じ構成及び動作に限定されるべきではない。したがって、全ての適切な改変物及び等価物は本発明の範囲に入るものとされる。
以上説明したように、本発明の実施形態によると、搬送波再生動作が収束するまでの時間を短縮することができるので、本発明は、搬送波再生装置及び復調装置等について有用である。
１０，２０，３１０，３２０ 搬送波再生部
１１，２１ 乗算器
１２，２２ パイロット信号抽出部
１３，２３ ＱＡＭ誤差検出部
１４，２４ 誤差検出部
１５，２５，１１５ 制限部
１６，２６ ループフィルタ
１８，２８ 周波数可変発振部
４０ 選択部
５２ 位相雑音検出部
５４，２５４ パラメータ設定部
５８ 平均部
６２ クロック再生部
６４ ロールオフフィルタ
６６ イコライザ
６８ 誤り訂正部

Claims (24)

  1. ベースバンド信号と第１の搬送波とを乗算して第１の復調信号を求め、前記第１の復調信号からパイロット信号を抽出し、前記第１の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差に従って前記第１の搬送波を生成する第１の搬送波再生部と、
    前記ベースバンド信号と第２の搬送波とを乗算して第２の復調信号を求め、前記第２の復調信号からパイロット信号を抽出し、前記第２の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差に従って前記第２の搬送波を生成する第２の搬送波再生部と、
    前記第１の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差及び前記第２の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差に従って、前記第１又は第２の復調信号のうち、前記第１及び第２の搬送波再生部のうちの搬送波再生動作が先に収束した方で求められた復調信号を選択して出力する選択部とを備える
    搬送波再生装置。
  2. 請求項１に記載の搬送波再生装置において、
    前記第１の搬送波再生部は、
    前記ベースバンド信号と前記第１の搬送波とを乗算し、その結果を前記第１の復調信号として出力する第１の乗算部と、
    前記第１の復調信号からパイロット信号を抽出する第１のパイロット信号抽出部と、
    前記第１の復調信号から抽出されたパイロット信号の第１の位相誤差を検出する第１の誤差検出部と、
    前記第１の位相誤差を入力とし、これを平滑化して出力する第１のループフィルタと、
    前記第１のループフィルタの出力に応じた信号を生成して前記第１の搬送波として出力する第１の周波数可変発振部とを有し、
    前記第２の搬送波再生部は、
    前記ベースバンド信号と前記第２の搬送波とを乗算し、その結果を前記第２の復調信号として出力する第２の乗算部と、
    前記第２の復調信号からパイロット信号を抽出する第２のパイロット信号抽出部と、
    前記第２の復調信号から抽出されたパイロット信号の第２の位相誤差を検出する第２の誤差検出部と、
    前記第２の位相誤差を入力とし、これを平滑化して出力する第２のループフィルタと、
    前記第２のループフィルタの出力に応じた信号を生成して前記第２の搬送波として出力する第２の周波数可変発振部とを有する
    ことを特徴とする搬送波再生装置。
  3. 請求項２に記載の搬送波再生装置において、
    前記選択部は、
    前記第１のループフィルタの出力の値の変動の幅が、前記第２のループフィルタの出力の値の変動の幅より早く所定値以内に収まった場合には、前記第１の復調信号を選択し、その他の場合には前記第２の復調信号を選択する
    ことを特徴とする搬送波再生装置。
  4. 請求項２に記載の搬送波再生装置において、
    前記選択部は、
    前記第１及び第２の復調信号のうち、選択されなかった復調信号の位相雑音量を求める位相雑音検出部と、
    前記第１の復調信号が選択された場合には前記第１の搬送波を生成するためのパラメータを前記第１の搬送波再生部に、前記第２の復調信号が選択された場合には前記第２の搬送波を生成するためのパラメータを前記第２の搬送波再生部に、前記位相雑音検出部で求められた位相雑音量に従って設定するパラメータ設定部とを有する
    ことを特徴とする搬送波再生装置。
  5. 請求項２に記載の搬送波再生装置において、
    前記第１の搬送波再生部は、
    前記第１の復調信号から抽出されたパイロット信号に従って、前記第１の位相誤差を当該第１の位相誤差以下にして、前記第１のループフィルタの入力とする第１の制限部を更に有し、
    前記第２の搬送波再生部は、
    前記第２の復調信号から抽出されたパイロット信号に従って、前記第２の位相誤差を当該第２の位相誤差以下にして、前記第２のループフィルタの入力とする第２の制限部を更に有する
    ことを特徴とする搬送波再生装置。
  6. 請求項５に記載の搬送波再生装置において、
    前記第１の制限部は、
    前記第１の復調信号から抽出されたパイロット信号の振幅が第１の所定値未満の場合には前記第１の位相誤差に１未満の第１の所定の係数を乗じて得られた結果を、その他の場合には前記第１の位相誤差をそのまま、前記第１のループフィルタの入力とし、
    前記第２の制限部は、
    前記第２の復調信号から抽出されたパイロット信号の振幅が前記第１の所定値未満の場合には前記第２の位相誤差に１未満の前記第１の所定の係数を乗じて得られた結果を、その他の場合には前記第２の位相誤差をそのまま、前記第２のループフィルタの入力とする
    ことを特徴とする搬送波再生装置。
  7. 請求項６に記載の搬送波再生装置において、
    前記第１の制限部は、
    前記第１の復調信号から抽出されたパイロット信号の振幅が前記第１の所定値より小さい第２の所定値未満の場合には、前記第１の位相誤差に前記第１の所定の係数より小さい第２の所定の係数を乗じて得られた結果を、前記第１のループフィルタの入力とし、
    前記第２の制限部は、
    前記第２の復調信号から抽出されたパイロット信号の振幅が前記第２の所定値未満の場合には、前記第２の位相誤差に前記第２の所定の係数を乗じて得られた結果を、前記第２のループフィルタの入力とする
    ことを特徴とする搬送波再生装置。
  8. 請求項５に記載の搬送波再生装置において、
    前記第１の制限部は、
    前記第１の復調信号から抽出されたパイロット信号の電力が所定値未満の場合には、前記第１の位相誤差に１未満の所定の係数を乗じ、前記所定の係数を乗じた結果を、その他の場合には前記第１の位相誤差をそのまま、前記第１のループフィルタの入力とし、
    前記第２の制限部は、
    前記第２の復調信号から抽出されたパイロット信号の電力が前記所定値未満の場合には、前記第２の位相誤差に１未満の所定の係数を乗じ、前記所定の係数を乗じた結果を、その他の場合には前記第２の位相誤差をそのまま、前記第２のループフィルタの入力とする
    ことを特徴とする搬送波再生装置。
  9. 請求項２に記載の搬送波再生装置において、
    前記選択部は、
    前記第１の復調信号が選択された場合には、前記第２の復調信号から抽出されたパイロット信号の振幅の平均値を求め、前記第２の復調信号が選択された場合には、前記第１の復調信号から抽出されたパイロット信号の振幅の平均値を求める平均部と、
    前記第１の復調信号が選択された場合には前記第１の搬送波を生成するためのパラメータを前記第１の搬送波再生部に、前記第２の復調信号が選択された場合には前記第２の搬送波を生成するためのパラメータを前記第２の搬送波再生部に、前記平均部で求められた平均値に従って設定するパラメータ設定部を有する
    ことを特徴とする搬送波再生装置。
  10. 請求項２に記載の搬送波再生装置において、
    前記第１の搬送波再生部は、
    前記第１の復調信号からＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）信号としての誤差を検出する第１のＱＡＭ誤差検出部と、
    前記第１のＱＡＭ誤差検出部で検出された誤差又は前記第１の位相誤差を切り替え信号に従って選択し、選択された誤差を前記第１のループフィルタの入力とする第１のセレクタとを更に有し、
    前記第２の搬送波再生部は、
    前記第２の復調信号からＱＡＭ信号としての誤差を検出する第２のＱＡＭ誤差検出部と、
    前記第２のＱＡＭ誤差検出部で検出された誤差又は前記第２の位相誤差を前記切り替え信号に従って選択し、選択された誤差を前記第２のループフィルタの入力とする第２のセレクタとを更に有する
    ことを特徴とする搬送波再生装置。
  11. ベースバンド信号と搬送波とを乗算し、その結果を復調信号として出力する乗算部と、
    前記復調信号からパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出部と、
    前記復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差を検出する誤差検出部と、
    前記復調信号から抽出されたパイロット信号に従って、前記位相誤差を当該位相誤差以下にして出力する制限部と、
    前記制限部の出力を平滑化して出力するループフィルタと、
    前記ループフィルタの出力に応じた信号を生成して前記搬送波として出力する周波数可変発振部とを備える
    搬送波再生装置。
  12. 請求項１１に記載の搬送波再生装置において、
    前記復調信号の位相雑音量を求める位相雑音検出部と、
    前記搬送波を生成するためのパラメータを前記パイロット信号抽出部及び前記ループフィルタの少なくとも一方に、前記位相雑音検出部で求められた位相雑音量に従って設定するパラメータ設定部とを更に有する
    ことを特徴とする搬送波再生装置。
  13. 請求項１１に記載の搬送波再生装置において、
    前記復調信号から抽出されたパイロット信号の振幅の平均値を求める平均部と、
    前記搬送波を生成するためのパラメータを前記パイロット信号抽出部及び前記ループフィルタの少なくとも一方に、前記平均部で求められた平均値に従って設定するパラメータ設定部とを更に有する
    ことを特徴とする搬送波再生装置。
  14. 請求項１１に記載の搬送波再生装置において、
    前記制限部は、
    前記復調信号から抽出されたパイロット信号の振幅が第１の所定値未満の場合には前記位相誤差に１未満の所定の係数を乗じて得られた結果を出力し、その他の場合には前記位相誤差をそのまま出力する
    ことを特徴とする搬送波再生装置。
  15. 請求項１４に記載の搬送波再生装置において、
    前記制限部は、
    前記復調信号から抽出されたパイロット信号の振幅が前記第１の所定値より小さい第２の所定値未満の場合には、前記位相誤差に前記第１の所定の係数より小さい第２の所定の係数を乗じて得られた結果を出力する
    ことを特徴とする搬送波再生装置。
  16. 請求項１１に記載の搬送波再生装置において、
    前記制限部は、
    前記復調信号から抽出されたパイロット信号の電力が第１の所定値未満の場合には前記位相誤差に１未満の所定の係数を乗じて得られた結果を出力し、その他の場合には前記位相誤差をそのまま出力する
    ことを特徴とする搬送波再生装置。
  17. ベースバンド信号と第１の搬送波とを乗算して第１の復調信号を求め、前記第１の復調信号からパイロット信号を抽出し、前記第１の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差に従って前記第１の搬送波を生成する第１の搬送波再生部と、
    前記ベースバンド信号と第２の搬送波とを乗算して第２の復調信号を求め、前記第２の復調信号からパイロット信号を抽出し、前記第２の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差に従って前記第２の搬送波を生成する第２の搬送波再生部と、
    前記第１の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差及び前記第２の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差に従って、前記第１又は第２の復調信号のうち、前記第１及び第２の搬送波再生部のうちの搬送波再生動作が先に収束した方で求められた復調信号を選択して出力する選択部と、
    前記選択部で選択された復調信号を等化するイコライザとを備える
    復調装置。
  18. 請求項１７に記載の復調装置において、
    前記選択部は、
    前記第１及び第２の復調信号のうち、選択されなかった復調信号の位相雑音量を求める位相雑音検出部と、
    前記イコライザのパラメータを前記位相雑音量に従って設定するパラメータ設定部とを有する
    ことを特徴とする復調装置。
  19. 請求項１７に記載の復調装置において、
    前記選択部は、
    前記第１及び第２の復調信号のうち、選択されなかった復調信号から抽出されたパイロット信号の振幅の平均値を求める平均部と、
    前記イコライザのパラメータを前記平均値に従って設定するパラメータ設定部とを有する
    ことを特徴とする復調装置。
  20. ベースバンド信号と搬送波とを乗算し、その結果を復調信号として出力する乗算部と、
    前記復調信号からパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出部と、
    前記復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差を検出する誤差検出部と、
    前記復調信号から抽出されたパイロット信号に従って、前記位相誤差を当該位相誤差以下にして出力する制限部と、
    前記制限部の出力を平滑化して出力するループフィルタと、
    前記ループフィルタの出力に応じた信号を生成して前記搬送波として出力する周波数可変発振部と、
    前記復調信号を等化するイコライザとを備える
    復調装置。
  21. 請求項２０に記載の復調装置において、
    前記ループフィルタの出力の位相雑音量を求める位相雑音検出部と、
    前記イコライザのパラメータを前記位相雑音量に従って設定するパラメータ設定部とを更に有する
    ことを特徴とする復調装置。
  22. 請求項２０に記載の復調装置において、
    前記復調信号から抽出されたパイロット信号の振幅の平均値を求める平均部と、
    前記イコライザのパラメータを前記平均値に従って設定するパラメータ設定部とを更に有する
    ことを特徴とする復調装置。
  23. ベースバンド信号と第１の搬送波とを乗算して第１の復調信号を求め、前記第１の復調信号からパイロット信号を抽出し、前記第１の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差に従って前記第１の搬送波を生成する第１の搬送波再生ステップと、
    前記ベースバンド信号と第２の搬送波とを乗算して第２の復調信号を求め、前記第２の復調信号からパイロット信号を抽出し、前記第２の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差に従って前記第２の搬送波を生成する第２の搬送波再生ステップと、
    前記第１の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差及び前記第２の復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差に従って、前記第１又は第２の復調信号のうち、前記第１及び第２の搬送波再生ステップのうちの搬送波再生動作が先に収束した方で求められた復調信号を選択する選択ステップとを備える
    搬送波再生方法。
  24. ベースバンド信号と搬送波とを乗算し、その結果を復調信号として出力する乗算ステップと、
    前記復調信号からパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出ステップと、
    前記復調信号から抽出されたパイロット信号の位相誤差を検出する誤差検出ステップと、
    前記復調信号から抽出されたパイロット信号に従って、前記位相誤差を当該位相誤差以下にする制限ステップと、
    前記制限ステップで処理後の前記位相誤差を平滑化するループフィルタステップと、
    前記ループフィルタステップで平滑化された位相誤差に応じた信号を前記搬送波として生成する周波数可変発振ステップとを備える
    搬送波再生方法。
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