(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル信号から信号干渉を除去するに当たり：
複数のシンボル、雑音および信号干渉を含むデジタル信号を受信するステップと；
前記受信したデジタル信号を遅延するステップと；
複数の可調整のフィルタタップを有する適応フィルタを用いて遅延信号を適応フィルタ処理するステップと；
前記受信したデジタル信号から前記適応フィルタ処理した信号を減算してエラー信号を発生するステップと；
前記エラー信号を巡回的に用いて前記適応フィルタのタップ係数を調整して前記エラー信号の平均二乗誤差を最小にし、前記適応フィルタが前記信号干渉に同調し得るようにするステップとを具えることを特徴とするデジタル信号から信号干渉を除去する方法。
【請求項２】
ｇ・・・ｇLgが前記可調整適応フィルタのタップ係数を表わす際に、前記タップ係数を調整するステップは、次の更新帰納式ｇn+1＝ｇn＋２ｕｅnｒnに従って前記可調整適応フィルタのタップ係数の値を決めることによって遂行し、ここにｇは前記可調整適応フィルタのタップ係数のベクトル、ｕはＬＭＳアルゴリズムのステップサイズ、ｅはエラー信号、ｒは受信したデジタル信号のベクトル、ｎは反復値を表わすことを特徴とする請求項１に記載のデジタル信号から信号干渉を除去する方法。
【請求項３】
前記適応フィルタ処理のステップによって次式で規定する出力を発生し、
0003658409.tif 000012
ここに
0003658409.tif 000013
は信号干渉の推測値、Lgは可調整のフィルタタップの数、ｇ1はフィルタの各可調整タップ係数、ｒは受信したデジタル信号、ｋは受信したデジタル信号の特定のシンボル、Ｄは遅延長さとすることを特徴とする請求項１に記載のデジタル信号から信号干渉を除去する方法。
【請求項４】
受信したデジタル信号を等価するフィードバックを決めるステップをさらに具えることを特徴とする請求項１に記載のデジタル信号から信号干渉を除去する方法。
【請求項５】
前記等価フィードバックを決めるステップは：
複数のフィルタタップを有するフォワードフィルタを使用して前記受信デジタル信号をフォワードフィルタ処理するステップと；
前記フォワードフィルタ処理した信号から信号干渉を減算して第１信号を発生するステップと；
前記第１信号を量子化してシンボル間干渉を除去するステップと；
複数のフィルタタップを有するフィードバックフィルタを使用して前記量子化された信号をフィードバックフィルタ処理するステップと；
前記第１信号から前記フィードバックフィルタ処理された信号を減算するステップとを具えることを特徴とする請求項４に記載のデジタル信号から信号干渉を除去する方法。
【請求項６】
前記遅延ステップによって前記受信信号を前記フィードバックフィルタのタップの数に少なくとも等しいシンボルの数だけ遅延させるようにしたことを特徴とする請求項５に記載のデジタル信号から信号干渉を除去する方法。
【請求項７】
前記第１信号から前記量子化信号を減算して第２エラー信号を発生するステップを含むことを特徴とする請求項５に記載のデジタル信号から信号干渉を除去する方法。
【請求項８】
前記第２エラー信号を用いて前記フォワードフィルタおよび前記フィードバックフィルタのタップ係数を調整するステップを含むことを特徴とする請求項７に記載のデジタル信号から信号干渉を除去する方法。
【請求項９】
デジタル信号から信号干渉を除去するフィルタシステムにおいて：
複数のシンボル、信号干渉および雑音を含むデジタル信号を受信する手段と；
受信したデジタル信号を遅延する手段と；
複数の可調整のタップを含み、前記遅延信号を適応フィルタ処理する適応フィルタ手段と；
前記受信したデジタル信号から前記適応フィルタ処理した信号を減算してエラー信号を発生する手段と；
前記エラー信号の平均二乗誤差を最小にしながら、前記エラー信号を用いて前記適応フィルタのタップ係数を巡回的に調整して前記適応フィルタ手段が前記信号干渉に同調し始めて信号干渉の推測値を発生する手段とを具えるようにしたことを特徴とするデジタル信号から信号干渉を除去するフィルタシステム。
【請求項１０】
前記受信デジタル信号からゴーストを除去する決定フィードバック量子化器をさらに具えることを特徴とする請求項９に記載のデジタル信号から信号干渉を除去するフィルタシステム。
【請求項１１】
前記遅延手段によって前記受信デジタル信号を前記フィードバックフィルタのタップの数に少なくとも等しいシンボルの数だけ遅延させるようにしたことを特徴とする請求項１０に記載のデジタル信号から信号干渉を除去するフィルタシステム。
【請求項１２】
デジタル信号から信号干渉を除去するに当たり：
複数のシンボル、雑音およびテレビジョン信号干渉を含むデジタル信号を受信するステップと；
前記受信デジタル信号を遅延するステップと；
複数の可調整のタップを有する適応フィルタを用いて前記遅延信号を適応フィルタ処理するステップと；
前記適応フィルタのタップ係数を適応アルゴリズムに従って巡回的に調整し、前記適応フィルタが前記信号干渉に同調し始めて前記信号干渉の推測値を発生するステップと；
前記受信デジタル信号から前記信号干渉の推測値を減算するステップとを具えるようにしたことを特徴とするデジタル信号から信号干渉を除去する方法。
【請求項１３】
前記受信デジタル信号を決定フィードバック等価するステップをさらに具えることを特徴とする請求項１２に記載のデジタル信号から信号干渉を除去する方法。
【請求項１４】
デジタル信号から信号干渉を除去するフィルタシステムにおいて：
複数のシンボル、信号干渉および雑音を含むデジタル信号を受信する手段と；
受信したデジタル信号を遅延する手段と；
複数の可調整のタップを含み、前記遅延信号を適応フィルタ処理する適応フィルタ手段と；
適応アルゴリズムに従って前記適応フィルタ手段のタップ係数を巡回的に調整して前記適応フィルタ手段が前記信号干渉に同調して信号干渉の推測値を発生する手段と；
前記受信したデジタル信号から信号干渉の推測値を減算する第１減算手段とを具えるようにしたことを特徴とするデジタル信号から信号干渉を除去するフィルタシステム。
【請求項１５】
前記受信した信号からゴーストを除去する判定フィードバック等化器をさらに具えることを特徴とする請求項１４に記載のデジタル信号から信号干渉を除去するフィルタシステム。
【請求項１６】
前記遅延手段によって前記受信した信号を前記フィードバックフィルタのタップの数に少なくとも等しいシンボルの数だけ遅延するようにしたことを特徴とする請求項１５に記載のデジタル信号から信号干渉を除去するフィルタシステム。
【請求項１７】
前記判定フィードバック等化器は：
複数のタップを有し、受信デジタル信号をフォワードフィルタ処理するフォワードフィルタ手段と；
前記フォワードフィルタ処理された信号から信号干渉の推測値を減算して第１信号を発生する第２減算手段と；
前記第１信号を量子化してシンボル間干渉を除去する量子化手段と；
複数のタップを有し、前記量子化信号をフィードバックフィルタ処理するフィードバックフィルタ手段とを具え；
前記第２減算手段によっても前記第１信号の発生前に前記フォワードフィルタ処理された信号から前記フィードバックフィルタ処理された信号を減算するようにしたことを特徴とする請求項１５に記載のデジタル信号から信号干渉を除去するフィルタシステム。
【請求項１８】
前記第１信号から前記量子化信号を減算して第２エラー信号を発生する第３減算手段をさらに具えることを特徴とする請求項１７に記載のデジタル信号から信号干渉を除去するフィルタシステム。
【請求項１９】
適応アルゴリズムを用いて前記フォワードフィルタおよび前記フィードバックフィルタのタップ係数を調整する手段をさらに具えることを特徴とする請求項１８に記載のデジタル信号から信号干渉を除去するフィルタシステム。
【請求項２０】
前記第２エラー信号に依存するＬＭＳアルゴリズムを用いて前記フォワードフィルタおよび前記フィードバックフィルタのタップ係数を調整する手段をさらに具えることを特徴とする請求項１８に記載のデジタル信号から信号干渉を除去するフィルタシステム。
【請求項２１】
デジタル信号から信号干渉を除去するに当たり：
複数のシンボル、雑音および信号干渉を含むデジタル信号を受信するステップと；
前記受信デジタル信号を遅延するステップと；
複数の可調整のタップを有する適応フィルタを用いて前記遅延信号を適応フィルタ処理するステップと；
複数の可調整のタップを有するフォワードフィルタを用いて受信デジタル信号をフォワードフィルタ処理するステップと；
前記フォワードフィルタ処理した信号から前記適応フィルタ処理された信号を減算して第１信号を発生するステップと；
前記第１信号を量子化するステップと；
複数の可調整のタップを有するフィードバックフィルタを使用して前記量子化された信号をフィードバックフィルタ処理するステップと；
前記第１信号から前記フィルタ処理された量子化信号を減算してエラー信号を発生するステップと；
前記エラー信号および適応アルゴリズムを用いて前記適応フィルタの可調整のタップ係数を調整して前記適応フィルタが前記信号干渉に同調された前記信号干渉の推測値を発生するステップとを具えることを特徴とするデジタル信号から信号干渉を除去する方法。
【請求項２２】
前記調整ステップは前記エラー信号および適応アルゴリズムを用いて前記フォワードフィルタおよび前記フィードバックフィルタのタップ係数を調整する手段をさらに具えることを特徴とする請求項２１に記載のデジタル信号から信号干渉を除去する方法。
【請求項２３】
デジタル信号から信号干渉を除去するフィルタシステムにおいて：
複数のシンボル、雑音および信号干渉を含むデジタル信号を受信する手段と；
前記受信デジタル信号を遅延する手段と；
複数の可調整のタップを有し、前記遅延信号を適応フィルタ処理する適応フィルタ手段と；
複数の可調整のタップを有し、受信デジタル信号をフォワードフィルタ処理するフォワードフィルタ処理手段と；
前記フォワードフィルタ処理した信号から前記適応フィルタ処理された信号を減算して第１信号を発生する第１減算手段と；
前記第１信号を量子化する手段と；
複数の可調整のタップを有し、前記量子化された信号をフィードバックフィルタ処理するフィードバックフィルタ処理手段と；
前記第１信号から前記フィルタ処理された量子化信号を減算してエラー信号を発生する第２減算手段と；
前記エラー信号および適応アルゴリズムを用いて前記適応フィルタの可調整のタップ係数を調整して前記適応フィルタが前記信号干渉に同調され前記信号干渉の推測値を発生する調整手段とを具えることを特徴とするデジタル信号から信号干渉を除去するフィルタシステム。
【請求項２４】
前記調整手段は前記エラー信号および適応アルゴリズムを用いて前記フォワードフィルタおよび前記フィードバックフィルタのタップ係数を調整する手段を含むことを特徴とする請求項２３に記載のデジタル信号から信号干渉を除去するフィルタシステム。
【請求項２５】
デジタル信号から信号干渉を除去するフィルタシステムを含むテレビジョン受像機において、前記フィルタシステムは：
複数のシンボル、信号干渉および雑音を含むデジタル信号を受信する手段と；
前記受信デジタル信号を遅延する手段と；
複数の可調整のタップを有し、前記遅延信号を適応フィルタ処理する適応フィルタ手段と；
前記適応フィルタのタップ係数を適応アルゴリズムに従って巡回的に調整し、前記適応フィルタ手段が前記信号干渉に同調して前記信号干渉の推測値を発生する手段と；
前記受信デジタル信号から前記信号干渉の推測値を減算する第１減算手段とを具えるようにしたことを特徴とするテレビジョン受像機。
【請求項２６】
デジタル信号から信号干渉を除去するフィルタシステムを含むテレビジョン受像機において、前記フィルタシステムは：
複数のシンボル、信号干渉および雑音を含むデジタル信号を受信する手段と；
前記受信デジタル信号を遅延する手段と；
複数の可調整のタップを有し、前記遅延信号を適応フィルタ処理する適応フィルタ手段と；
前記受信したデジタル信号から前記適応フィルタ処理した信号を減算してエラー信号を発生する手段と；
前記エラー信号の平均二乗誤差を最小にしながら、前記エラー信号を用いて前記適応フィルタのタップ係数を巡回的に調整して前記適応フィルタ手段が前記信号干渉に同調して信号干渉の推測値を発生する手段とを具えるテレビジョン受像機。
【請求項２７】
デジタル信号から信号干渉を除去するフィルタシステムを含むテレビジョン受像機において、前記フィルタシステムは：
複数のシンボル、雑音および同一チャネル信号干渉を含むデジタル信号を受信する手段と；
前記受信デジタル信号を遅延する手段と；
複数の可調整のタップを有し、前記遅延信号を適応フィルタ処理する適応フィルタ手段と；
複数の可調整のタップを有し、受信デジタル信号をフォワードフィルタ処理するフォワードフィルタ処理手段と；
前記フォワードフィルタ処理した信号から前記適応フィルタ処理された信号を減算して第１信号を発生する第１減算手段と；
前記第１信号を量子化する手段と；
複数の可調整のタップを有し、前記量子化された信号をフィードバックフィルタ処理するフィードバックフィルタ処理手段と；
前記第１信号から前記量子化された信号を減算してエラー信号を発生する第２減算手段と；
前記エラー信号および適応アルゴリズムを用いて前記適応フィルタの可調整のタップ係数を調整して前記適応フィルタが前記信号干渉に同調され前記信号干渉の推測値を発生する調整手段とを具えることを特徴とするテレビジョン受像機。
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は一般にデジタル信号処理に関し、特に、デジタルＨＤＴＶ伝送における信号干渉に対処するための受信機をベースにした方法および装置に関するものである。
〔背景技術〕
米連邦通信委員会（以下ＦＣＣと称する）およびCableLabsのようなケーブルテレビジョンテスティング機構は、将来米国のＮＴＳＤに取って変わるであろうデジタルテスティングデリバリーシステムを評価しているところである。これらのシステムは全てが例えばＭＰＥＧアルゴリズムまたはその変形を用いるデジタル符号化技術およびデータ圧縮技術を含んでいる。
ＦＣＣは例えば地上放送用の高精細度テレビジョン（ＨＤＴＶ）デジタル信号および標準精細度テレビジョン（ＳＤＴＶ）デジタル信号を具える高水準テレビジョン（ＡＴＶ）標準規格をテストし、承認することを計画している。この標準規格の仕様は今なおテストされ承認されつつあるが、ＦＣＣは、このシステムがいわゆる“同報”方法の形態を最初にとっていることを示している。新たなＡＴＶ信号は現在未使用のテレビジョンチャネル（いわゆる“タブー”チャネルと称される）に適応され、最初に同一チャネル干渉なく従来のアナログテレビジョン信号と共存している。タブーチャネルの例は以下に示す。図１は２つの地理的な区域ＡおよびＢを示す。区域Ａの送信アンテナ１によってＮＴＳＣチャネル６を送信する。ＦＣＣは区域Ｂのアンテナ２がＮＴＳＣチャネル６を送信することを許可していない。その理由はアンテナ１をアンテナ２に近づけることによって両区域にＮＴＳＣ干渉が生ずるからである。従って、区域ＡがＮＴＳＣチャネル６を送信している場合には区域Ｂのチャネルはいわゆる“タブー”チャネルとなる。しかし、企画されたＡＴＶ標準規格の下では、ＦＣＣは区域Ｂのアンテナ２によってチャネル６にＡＴＶ信号を送信させるようにしている。その理由はＮＴＳＣ干渉が周辺区域３においていまだ特に問題であるにもかかわらず、新たなＡＴＶ信号がＮＴＳＣ干渉に充分耐えるからである。
以下、ＮＴＳＣを用いて従来のテレビジョン放送の一例を示す。他の例としてはＳＥＣＡＭまたはＰＡＬがある。ここではＮＴＳＣを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＮＴＳＣの例示は従来技術と同義語として用い、一般的に従来のテレビジョンを表わすものとする。
ＦＣＣはいわゆる“グランドアライアンス”社のデジタルＡＴＶシステムをテストしようとしており、このシステムはＦＣＣにより１９９１年および１９９２年にテストされた個別の提案のうちの第１ラウンドを共同開発したものである。
グランドアライアンス社はＭＰＥＧによって提案されたソース符号化標準規格を満足する符号化アルゴリズムを既に決定している。さらに、アドバンスドテレビジョンテストセンター（ＡＴＴＣ）によって導入されたテストに基づいて選択されたＲＦ送信はゼニスエレクトロニクス社により設計され確立されたトレリス符号化８ＶＳＢ（残留側波帯伝送）システムである。このシステムの詳細は“Digital Spectrum Compatible-Technical Details”1991年９月23日発刊で、ベークオフのために最近改訂された“VSB Transmission System：Technical Details”1994年９月19日に記載されている。また、このシステムは文献“Broadcast Engineering"にChanが発表した論文“A Look at 8-VSB"1994年９月、第10頁に、および“TV Technology"1994年４月、第50頁にWeissが発表した論文“And the Winner is VSB・・・Maybe"にも記載されている。
この同一チャネル干渉に対処するために前記ゼニス8VSBモデムに用いられている技術を図２につき以下に説明する。
図２はＮＴＳＣ信号の周波数スペクトルの一例を示す。ＮＴＳＣ信号の画像Ｖ、音声ＡおよびカラーＣの搬送波によってデジタルHDTV信号との干渉を生じる。同一チャネルの搬送波周波数があるこれら“ピーク”を除去するために、前記ゼニス8VSBモデムは図示の画像Ｖ、音声ＡおよびカラーＣの搬送波の箇所でデジタルスペクトルに零を導入するレスポンス４を有する受信機にコムフィルタを使用する。図３に示すＮＴＳＣ除去フィルタ（コムフィルタ）によって零周波数に位置する定常状態の信号を除去する。正しい搬送波周波数との零整合を確実に行うためには、ＡＴＶスペクトルを、“VSB Transmision System:Technical Details"の第15頁に記載されているように、ＮＴＳＣスペクトルに対し45.8kHzシフトさせる必要があるとともに後述するように12シンボルだけ遅延させる必要がある。
図３のコムフィルタはその入力信号を受ける12シンボル遅延装置８と、後述するようにフィルタの入力信号から遅延装置８の出力を差し引く減算器９とを具える。
図４はゼニスシステムにコムフィルタを使用する従来例を示す。受信したシンボルｒkは、15レベルシンボル＋雑音＋干渉を部分応答トレリス復号器11に供給するコムフィルタ8,9を具える第１枝路20と、８レベルシンボル＋雑音＋干渉を任意のトレリス復号器12に供給する第２枝路10とに供給する。スイッチ13は第１枝路20または第２枝路10から出力データを供給する。コムフィルタ8,9はＮＴＳＣ干渉がデジタル信号に存在する場合に使用状態とし、そうでない場合に使用状態としない。従って、従来のテレビジョン信号、例えばＮＴＳＣ信号が同一チャネルで放送される場合にデジタル信号の性能を改善する。コムフィルタの詳細はPohlmannの著書“Principles of Digital Audio"第２版、1991年に記載されている。
従来のコムフィルタ8,9は従来の同一チャネルテレビジョン干渉が存在する場合に対して、トレリス復号器に縦続接続された部分応答チャネルとして処理される。従って、拡張トレリスにビタビ復号化を用いる最適な部分応答トレリス復号器11を開発することができ、ビタビ復号化の状態は、Andrew J.ViterbiおよびJim K.Omuraの著書“Principles of Digital Communication and Coding″の特に第227-300頁に記載されているように、コムフィルタおよびトレリス符号化器の状態の縦続接続に相当する。トレリスの状態の数はコムフィルタの遅延装置の数が増大するにつれて大きく増大する。従ってコムフィルタ8,9および12シンボルの遅延装置８を用いるトレリス符号化8VSBシステムは著しく大きなトレリス状態の数を有するとともに追加の雑音に関連する問題をも有する。
その設計を簡単化するために、ゼニスはＭＰＥＧ符号化され、ＲＳ符号化され且つインターリーブされたデータ流を直列から並列に変換し、次いで送信機側に12個の並列トレリス符号化器および並列−直列変換器を用いる。従って、コムフィルタ8,9を用いる場合のトレリス復号器11によってトレリス復号器の状態数の２倍または４倍に等しい状態数のトレリスでビタビ復号化を行う。この場合にも追加の雑音に関連する問題が生じ、実際上トレリス復号器を不当に作動させるようになる。
従来の同一チャネルテレビジョン干渉が存在しない場合にはコムフィルタ8,9を使用状態に切換えないで、トレリス復号化を、最適のトレリス復号器12によってトレリス復号器の状態数に等しい状態数のトレリスでビタビ復号化を行う。これが可能な理由は、ゼニスの方法によって送信機でプレ符号化を使用しないからである。簡単なトレリス復号化12により可能となる枝路10と受信機側でコムフィルタ8,9および拡張されたトレリス12を用いる枝路20との選択は、ポストコムがある場合およびポストコムがない場合の出力側の周期的に送出されたデータフィールド同期シンボルの測定されたエラーレートによって決める。従って、ＮＴＳＣ干渉が存在する場合にはコムフィルタの枝路20が選択されてトレリス復号器の状態数を増大させる。また受信機にコムフィルタ8,9を使用する場合と、ゼニスによって指示されてコムフィルタを使用しない場合との切換えは厄介である。さらに、著しい回数のコンピュータ計算を行ってコムフィルタを使用すべきか、使用すべきでないかを決める必要がある。また、コムフィルタを使用することによって12個の並列符号化器およびこれに対応する12個の並列復号化器を必要とし、これも極めて厄介である。
現在のコムフィルタに関連する他の問題は、ＮＴＳＣ同一チャネル干渉および相加性白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）が存在する場合にコムフィルタの性能が劇的に劣化するようになることである。その理由はコムフィルタ通過後のＡＷＧＮが白色とならず、“有色”となり、即ち、雑音サンプルが最早互いに独立とならなくなるからである。この“有色”雑音はＡＷＧＮチャネルの性能を最適化するトレリス復号器の性能に悪影響を与えるようになる。従来の同一チャネルテレビジョン干渉が、信号出力が小さく、従ってＡＷＧＮが大きくなるようにした図１の周辺区域３で最大となる場合にはＡＷＧＮのこの“有色化”は実際上考慮する必要のあるシナリオとなる。
また、ＮＴＳＣ除去に対してコムフィルタを用いる場合にはＡＴＶスペクトルに対し45.8kHz推移させてコムフィルタの零値を“VSB Transmission System:Technical Detailes”の第15頁に記載されているように映像信号搬送波および色搬送波に整列させるようにする。これにより隣接チャネル除去に不必要な隣接の6MHzチャネルにデジタルスペクトルを落とすようにする。
デジタル信号が現存のアナログチャネルに次ぐ新たなチャネルでケーブルを経て伝送される場合には、同一チャネル干渉と同様の問題が発生する。相互変調積はケーブルにおける最も重要な歪みタイプの１つであるため、ケーブルに設置し得る最大数のチャネルは相互変調積の発生により制限されるようになる。デジタル信号がケーブルを経て伝送される場合には、その非相互変調積妨害チャネルが現存の（アナログ）チャネルにより既に完全に占められており、デジタル信号の新たなチャネルは相互変調積の干渉を受けるようになる。信号干渉を妨害する他のソースは単一搬送波信号によって発生する。もっと一般的には、解決すべき問題は信号干渉によって生ずる。
〔発明の開示〕
一般に、本発明の目的はデジタル信号の伝送を妨害する信号干渉を低減することにある。
この目的のため、本発明の第１の主題は請求項１に記載のようにデジタル信号から干渉を除去する方法を提供する。本発明の第２の主題は請求項９に記載のように上記目的のためのフィルタシステムを提供する。本発明の第３の主題は請求項９に記載のように上記目的のためのフィルタシステムを提供する。この第３の主題によって請求項12に記載の方法を提供する。第４の主題によって請求項14に規定されるフィルタシステムを提供する。第５の主題によって請求項21に規定される方法を提供する。第６の主題によって請求項23に規定されるフィルタシステムを提供する。さらに他の主題によって請求項25、26、27に規定されるテレビジョン受像機を提供する。また、従属項によって有利な例を規定する。
本発明の種々の例によってそれ自体ＮＴＳＣスペクトルに動的に適合され得、従ってコムフィルタを必要とすることなく受信デジタル信号から除去されるＮＴＳＣ干渉を取出す適応フィルタを提供する。
一例では、受信入力信号ｒを遅延し且つ適応フィルタに供給する、適応フィルタの出力は受信信号ｒから減算する。この減算の結果の“エラー”成分を用いて適応フィルタのタップ係数を調整する。この“エラー”成分を最小とすることによって適応フィルタはＮＴＳＣ信号の搬送波に同調するようになる。次いでこのＮＴＳＣ信号を受信信号ｒから減算して受信信号の予測し得ない信号成分（エラー）のみを除去する。この“エラー”成分はこれにデジタル信号およびＡＷＧＮ成分が含まれ、コムフィルタを必要とすることなく簡単なトレリス復号化により容易に処理することができる。一例では、適応フィルタにフィルタタップを設け、これらのタップの係数を自動的に調整可能にして基準信号としてＮＴＳＣ信号を用いることなくＮＴＳＣ信号の周期的成分への同調を行うようにする。好適な例では、適応フィルタをフィードフォワードフィルタとする。
本発明の他の例では、シンボル間干渉に対処するためにフィードバック経路に有限インパルス応答フィルタ（ＦＩＲＦ）を用いることによって判定フィードバック等化器（ＤＦＥ）を組込むようにする。また、フォワードフィルタを設けて受信信号のプレエコーまたはゴーストを除去する。適応フィルタを用いることなくＤＦＥを使用するとともに受信信号のＮＴＳＣ干渉が強力である場合にはフィードバックフィルタのタップ係数は著しく大きくなり、これによりＤＦＥのエラー伝搬を増大し、多重経路を除去するＤＦＥの期待される性能が減少する。
しかし、適応フィルタをＤＦＥとともに用いる場合にはＤＦＥが適応フィルタからの信号を除去するようになる。その理由は適応フィルタからの信号が多重経路となり再びエラー伝搬を増大するとＤＦＥが判断するからである。しかし、ＤＦＥはフィードバックフィルタのタップの数まで多重経路を除去するだけである。
従って、本発明の目的は適応フィルタと相俟って作動し、ＤＦＥが多重経路としての適応フィルタからの信号を除去しないようにしたＤＦＥを提供せんとするものである。この目的のため、適応フィルタの遅延Ｄをこれがフィードバックフィルタのタップの数よりも大きくなるように設定する。斯様にすれば、ＤＦＥは“多重経を路”除去しなくなり、適応フィルタから明らかなように、ＤＦＥはゴーストを有効に除去するも、ＤＦＥのエラー伝搬は増大せず、ＮＴＳＣ信号は適応フィルタによって除去されるようになる。
ＤＦＥを含むこの例では、ＮＴＳＣ信号推測値
0003658409.tif 000002
はフォワードフィルタの出力から減算する。また、フィードバックフィルタの出力もフォワードフィルタの出力から減算する。また、信号を最も近いシンボルに量子化するスライサーを設ける。減算器によってスライサーの入力とスライサーの出力とを比較してエラー信号ｅk’を発生し、これを用いて適応アルゴリズムによりフォワードフィルタおよびフィードバックフィルタのタップ係数を設定する。ＤＦＥは常時エラー信号ｅk’を最小にする。
本発明の他の目的は受信機にコムフィルタを用いることなくデジタル信号から同一チャネルに伝送されたＮＴＳＣ干渉を除去することにある。
本発明のさらに他の目的は同一チャネルテレビジョン干渉が存在しない場合にＡＴＶ受像機のトレリス符号化／復号化装置のＡＷＧＮ性能を改善することにある。これは、トレリス符号化器の状態数を制限するコムフィルタを用いることなく達成する。その理由はコムフィルタのビタビ符号化器がトレリス符号化器の少なくとも２倍の状態数を有するトレリスで作動する必要があるからである。
本発明のさらに他の目的はコムフィルタを使用する際に必要とする45.8kHzの周波数変位を除去することにある。
〔発明の実施の形態〕
図５Ａは信号干渉消去用適応フィルタ40の基本構成を示す回路図である。以下の例ではＮＴＳＣ同一チャネル干渉を例示するが、この適応フィルタ40によって相互変調積干渉のような他の干渉信号をも除去することができる。この適応フィルタ40は遅延素子42、可調整タップｇ1・・・ｇLgを有する適応フィルタ回路43および減算回路41を具える。適応フィルタ40への入力はシーケンスｒkとし、このシーケンスはデジタル信号の伝送されたシンボルシーケンスａk、ＮＴＳＣ同一チャネル干渉ｉkおよびＡＷＧＮｎkを含む。適応フィルタ40の出力ｅkはシーケンスｒkからＮＴＳＣ同一チャネル干渉ｉkの推測値
0003658409.tif 000003
を減算して形成した“エラー″信号である。従って、この“エラー″信号はデジタル信号ａk＋ＡＷＧＮｎkを含む。適応フィルタ40はＮＴＳＣ同一チャネル干渉ｉkの搬送波または周期的成分への“同調″のために用い、従ってこの搬送波は推測し、且つ減算回路41で受信した信号ｒkから減算する。減算回路41の出力を受信した信号ｒkの非周期的成分とし、これは元のデジタル信号ａk＋相加性ＡＷＧＮｎkとする。次いで、適応フィルタの出力ｅkをトレリス復号器に送出してＡＷＧＮｎkを容易に除去し得るようにする。
適応フィルタ40によってＮＴＳＣ同一チャネル干渉を除去することができる。その理由は受信した信号ｒkをＤシンボルの遅延を行う遅延素子42にまず最初に通過させるからである。この遅延を充分大きく選択して受信した信号ｒk＝元のデジタル信号ａk＋ＡＷＧＮｎkの広帯域成分をデコレレートし得るようにする。通常、かかる適応フィルタはエラーを発生させるために用いる同一チャネルで伝送される実際のＮＴＳＣ信号のような基準信号を必要とする。次いでこのエラーはフィルタのタップをＬＭＳアルゴリズムで同調することによって最小とする。本例の場合ではかかる基準信号は必要でなく、通常用いない。遅延Ｄは広帯域雑音をデコレレートするに充分な長さに選定する限り同一チャネルで伝送された実際のＮＴＳＣ信号は必要でなくなる。搬送波の周期的性質のため、ＮＴＳＣ成分は相関されたままである。従って予測され得るＮＴＳＣ成分が受信した信号から除去されて出力側には予測され得ない成分ａk＋ｎkのみが残存する。
多重経路が存在しない場合には遅延Ｄを１に設定することができる。その理由は信号成分および雑音成分の双方が白色であるからである。多重経路を有する場合を以下に説明する。遅延Ｄは図５Ｂに詳細に示される可調整タップ〔ｇ1,ｇ2,・・・,ｇLg〕を有する適応フィルタ回路43とする。この適応フィルタ回路43の出力
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を次式で示す。
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上述したように、ＡＷＧＮｎkと関連してデジタル信号を示すエラー信号ｅkは次式で示すように受信した信号ｒkからＮＴＳＣ同一チャネルの干渉の推測値
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を減算することによって形成する。
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従って、フィルタのタップ（係数）〔ｇ1,ｇ2,・・・,ｇLg〕はこれらタップに対する平均二乗誤差Ｅ〔ｅk2〕を最小とすることによって得られる。最適のタップに対する理論的な表現は受信機には明らかに利用できないＮＴＳＣ干渉の相関特性の正確な知識を含む。従って、適応アルゴリズムを用いて適応フィルタ回路43のタップを更新し、これにより平均二乗誤差を最小にする。他の適応アルゴリズムが的外れであるにもかかわらず、ＬＭＳアルゴリズムを用いてタップを調整することができる。従ってこの適応フィルタのＬＭＳアルゴリズムは次に示すタップに対する更新帰納式によって与えられる。
ｇn+1＝ｇn＋２μｅnｒn
ここにｎは反復値の番号、μはアルゴリズムのステップサイズ、ｇはフィルタタップ〔ｇ1,ｇ2,・・・,ｇLg〕Tのベクトル、ｒは推測値
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を形成するために用いられる受信シンボル〔ｒk-D-1,ｒk-D-2,・・・,ｒk-D-Lg〕Tのベクトルをそれぞれ示す；（Widrow and Stearns，著“Adaptive Signal Processing″第99-116頁参照）。カラーバー信号によるシミュレーションの結果は、このアルゴリズムが最適のタップ値に対しほぼ1000反復値に収斂されることを示す。雑音が存在せず、所望な（デジタル信号）と不所望な（ＮＴＳＣ干渉信号）との累乗の比である不所望な比に必要なＤＵＲが０dBである際に100タップフィルタで得られる最小平均二乗誤差のため、出力信号のＤＵＲは8.66dBとなる。即ち、適応フィルタはＮＴＳＣ同一チャネル干渉を8.66dBだけ減衰させることに成功した。同時に、適応フィルタは基本的には予測器であるため、予測エラーは白色処理（Widrow and Stearns参照）となり、従って雑音は着色されない。
上述した所から明らかなように、適応フィルタはＮＴＳＣスペクトルに“盲目的に”整合し、即ち、基準ＮＴＳＣ同一チャネル信号または基準データ流は適応に対しては必要とはならなくなる。
図５Ｂは適応フィルタ43の詳細な回路図である。複数の遅延線セグメントD1,D2,・・・,DLgはタップ付き遅延線を構成する。遅延線セグメントD1,D2,・・・,DLgの各々は接続点30,31,・・・,32で個別のタップ係数ｇ1,ｇ2,・・・,ｇLgをそれぞれ有する個別の乗算器33,34,・・・,35にそれぞれ結合する。これら乗算器33,34,・・・,35の出力は加算器36に供給する。
上述したように、ＮＴＳＣ同一チャネル干渉がまず最初未知であるため、適応アルゴリズムを用いて乗算器のタップの係数値ｇ1,ｇ2,・・・,ｇLgを調整する必要がある。上述したように平均二乗誤差を最小にするように可調整乗算器のタップ（係数）ｇ1,ｇ2,・・・,ｇLgを選択することにより、可調整乗算器のタップｇ1,ｇ2,・・・,ｇLgをＮＴＳＣ同一チャネル干渉の搬送波に同調させる際に平均二乗誤差が最小値となることを確かめた。即ち、可調整乗算器のタップｇ1,ｇ2,・・・,ｇLgによって規定された適応フィルタ43の周波数応答がＮＴＳＣ同一チャネル干渉の周波数応答に整合する場合には、平均二乗誤差が最小となる。
図６はＤＦＥ50および適応フィルタ40を含む本発明の第２例を示す。ＤＦＥ50は前段フィルタ55、フィードバックフィルタ51、スライサー52並びに減算器53および54を含む。このＤＦＥ50によってプレエコーまたはゴーストのような多重経路を除去する。ＤＦＥ50がＮＴＳＣ干渉を受ける場合にはフィードバックフィルタ51のタップが著しく大きくなり、エラー伝搬を増大する。即ち、スライサー52の出力側のシンボルａkがエラーであると決められた場合には、この正しくないシンボルをフィードバックフィルタ51の入力側にフィードバックするとともに前段フィルタ55およびフィードバックフィルタ51の将来のタップ係数に入れる。遅延線42がフィードバックフィルタ51のタップの数よりも少ない遅延周期に設定される場合には、ＤＦＥ50は多重経路としての適応フィルタ４０から受信した推測ＮＴＳＣ同一チャネル干渉
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を処理するとともにこれを消去しようとし、これは不所望である。ＤＦＥ50により消去し得る多重経路の数はフィードバックフィルタ51のタップの数に関連するため、即ち、ＤＦＥ50は、遅延ＤをLb多重経路に等しくなるように設定することによって多くともLb多重経路を消去し得るだけであるため、このＤＦＥはこの多重経路を消去しようとしない。従って、ＤＦＥを経るエラー伝搬は減少されるようになる。
図６に示す例にはシンボル間干渉を対策する有限長（ＦＩＲ）のトランスバーサルフィードバックフィルタ51を用いる。フィードフォワード経路にはゴーストを消去するフォワード（ＦＩＲ）フィルタ55および受信信号を最も近いシンボルａkに量子化するスライサー52を用いる。一般的なフィルタ作動は米国特許第5,031,194号に説明されている。適応フィルタ40の遅延長さＤはフィードバックフィルタ51のタップの数Lbに設定する。フィードバックフィルタ51およびフォワードフィルタ55のタップはＬＭＳアルゴリズムを用いて減算器54により発生させたエラーｅk’によって設定する。適応フィルタにより推測された受信信号の推測ＮＴＳＣ干渉部分
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をフォワードフィルタ処理された受信信号Ｆkから減算する。また、フィードバックフィルタ51からのシンボル間エラーもフォワードフィルタ処理された受信信号ｒkから減算する。この減算結果を最も近いシンボルに量子化するとともにスライサー52の出力側に
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として発生させ、これをａkの推測値とする。次いで、スライサー62の入力をトレリス復号器（図示せず）に送出する。
図６に示す第１ＤＦＥ構体には前記エラーｅkを用いて適応フィルタ43のタップｇ1,ｇ2,・・・,ｇLgを調整するとともにシンボルエラーｅk’を用いてフォワードフィルタ55のフィルタタップｆ0,・・・,ｆLf-1およびフィードバックフィルタ51のタップｂ1,・・・,ｂLbを調整する。図７に示され、以下に示す所以外図６の例に対応する第２ＤＦＥ構体にはエラーｅk’を用いて全ての係数、即ち、適応フィルタ43の係数並びにフォワードフィルタ55およびフィードバックフィルタ51の係数を調整する。図６の減算器41は図７から省略する。図７に示す第２の手段による欠点はフィルタ適応が初期のトレーニングシーケンスに依存する点である。双方の場合に、遅延Ｄがフィードバックフィルタ51のタップの数Lbよりも大きいかまたはこれに等しくなるように設定する。これによって、ＤＦＥのフィードバックフィルタ処理部分がタップｇの効果を消去するのを防止し、従ってこれがエラー伝搬されるのを防止する。しかし、多重経路が存在する場合には前記フィードバック部分によってこれを量子化する手助けを行う。１つのＮＴＳＣラインのシンボル数に等しくなるように遅延Ｄを設定することによって最適の性能を提供する。その理由はライン間の相関が極めて高いからである。従って、この構体はＤＦＥを等価のみに用いることができ、且つ同一チャネル干渉が存在する際にエラー伝搬に寄与しなくなる。
図８は本発明によるテレビジョン受像機のブロック図である。本例では受信した信号をＩＦフィルタおよび同期検出器81によってＩＦフィルタ処理するとともにフィルタ83により適応フィルタ処理してNTSC同一チャネル干渉を除去する。次いでトレリス復号器85によって表示装置87に表示すべきデジタル信号のみを残存させるＡＷＧＮｎk除去する。
前述したように、本発明によればデジタル信号から信号干渉を迅速且つ簡単に除去する方法および装置を提供する。
本発明は上述した例にのみ限定されるものではなく、要旨を限定しない範囲内で幾多の変形や変更を施すことができる。本発明の第１の要旨は以下のように要約することができる。適応フィルタを用いてデジタル信号から信号干渉を除去する方法および装置であって、適応フィルタは干渉信号の周期的構成素子に同調する。適応フィルタの出力は受信信号から減算してエラー信号を発生させる。このエラー信号を用いて適応フィルタのタップを巡回的に更新する。また、本発明はＤＦＥとともに適応フィルタを用いるものである。
本発明はハードウエア素子によって、および好適なソフトウエアにより制御される１個または数個のプロセッサによって実現することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は同一チャネル干渉を感じる区域を示す説明図；
図２はＮＴＳＣ同一チャネル信号の周波数スペクトルおよびＮＴＳＣ同一チャネルの搬送波で零値を有するコムフィルタ応答を説明する波形図；
図３はコムフィルタの構成を示す回路図；
図４は信号がＮＴＳＣ干渉を含む場合およびテレビジョン受像機に含まれない場合における受信信号の経路を示す従来例の回路図；
図５Ａは本発明によりＮＴＳＣ同一チャネル干渉を打ち消すための適応フィルタの構成を示す回路図；
図５Ｂは図５Ａに示す適応フィルタ43の詳細回路図；
図６および７は本発明によるＤＦＥに従う適応フィルタの構成を示す詳細回路図；
図８は適応フィルタを含むテレビジョン受像機の構成素子を示すブロック回路図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図８】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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