(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーストシンボル受信時においてデジタル衛星放送受信機に接続された状態におけるアンテナの位相雑音特性を実質的に検出する検出手段と、検出したアンテナの位相雑音特性に基づきキャリア再生ループの特性を設定する特性設定手段とを備え、
上記検出手段はバーストシンボル受信中において受信ＣＮＲが予め定めた値以上のときにおける８ＰＳＫ信号のビット誤り率に基づいてアンテナの位相雑音特性の良否を検出する手段であることを特徴とするデジタル衛星放送受信機。
【請求項２】
請求項１記載のデジタル衛星放送受信機において、特性設定手段はキャリア再生ループ中に挿入されたループフィルタのフィルタ係数を設定するフィルタ係数設定手段であることを特徴とするデジタル衛星放送受信機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル衛星放送受信機に関し、さらに詳細にはある受信Ｃ／Ｎ（以下、ＣＮＲとも記す）時のビットエラー率によってキャリア再生ループの特性を変更するデジタル衛星放送受信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
西暦２０００年に放送開始予定のデジタル衛星放送受信機は、現行のアナログ衛星放送を受信するためのアンテナ本体とアンテナ本体からの出力を受けＢＳ−ＩＦに周波数変換を行うダウンコンバータとを利用してデジタル衛星放送を受信することが想定されている。アンテナ本体とダウンコンバータは、一般的には、屋外に設置されていてアウトドアユニットと呼ばれている。以下、アウトドアユニットをＯＤＵとも記す。
【０００３】
デジタル衛星放送を受信するための受信システム、例えばＣＳ放送の受信システムは、専用のＯＤＵに用いられるローカル発振器の望ましい位相雑音特性は位相雑音（θｒｍｓ）が４度以内と規定されていて、位相雑音（θｒｍｓ）が４度以内のときには受信機の受信性能にほとんど影響を与えない。
【０００４】
一方、デジタル衛星放送、例えばデジタルＢＳ放送の受信システムでは、既存のアナログ衛星放送用のＯＤＵが使用できることになっており、既存のＯＤＵは一般的に性能はよくない。電波産業会（ＡＲＩＢ）がサンプル調査した既存のアンテナのローカル発振器の位相雑音特性分布は図４に示す如くであった。
【０００５】
新規のシステムとして企画されるものの位相雑音に関する規格は現在では存在しない。しかし、上記ＣＳ放送受信システムのものと同程度の位相雑音特性になると見込まれ、位相雑音が４度以下のときは受信機の受信性能に影響は与えず、問題はない。しかし、既存のＯＤＵ、特にローカル発振器の位相雑音（θｒｍｓ）が大きいものは受信機の受信性能に大きなダメージを与える。
【０００６】
図５にバーストシンボル受信における８ＰＳＫ（トレリス符号化８ＰＳＫ）変調信号に対するローカル発振器の位相雑音（θｒｍｓ）による限界Ｃ／Ｎ特性を示す。ここで、間歇的に送信されてくるバーストシンボル信号と呼ばれるＢＰＳＫ変調信号のみを受信する方式をここでバーストシンボル受信と称している。図６に連続受信における８ＰＳＫ変調信号に対する（ローカル発振器の）位相雑音（θｒｍｓ）による限界Ｃ／Ｎ特性を示す。
【０００７】
図５では、キャリア再生ループの特性を３種の特性ａ、ｂ、ｃ別に限界ＣＮＲで示し、図５の特性ａでは雑音帯域幅を狭く想定した場合の限界Ｃ／Ｎであり、位相雑音が１５度を超えるようになると受信ができなる。図５の特性ｃでは雑音帯域幅を広く想定した場合の限界Ｃ／Ｎであり、位相雑音が３０度程度でも受信が可能であるが位相雑音が１０度未満程度のときの固定劣化が図５の特性ａに比較して大きくなる。図５の特性ｂは雑音帯域幅を図５のａの場合と図５の特性ｃの場合との中間に想定した場合の限界Ｃ／Ｎである。
【０００８】
図５の（ａ）と図６とを比較してみればわかるように、明らかに、バーストシンボル受信ではキャリア再生ループの特性によっては位相雑音が大きくなると受信性能が著しく悪化するのに対し、連続受信の場合は、図５の特性ａの雑音帯域幅でも固定劣化が少なく受信性能が向上する。
【０００９】
ここで、デジタルＢＳ放送受信機の受信方式について述べる。デジタルＢＳ放送方式では、変調方式に８ＰＳＫ変調、ＱＰＳＫ変調、ＢＰＳＫ変調が採用されていて、この変調波が図７に示すように時分割多重されて伝送されてくる。
【００１０】
図７（ａ）は１スーパーフレーム分の構成を示し、１スーパーフレームは８フレームからなる。各フレームにおいて最初の斜線で示すＢＰＳＫ変調されたフレーム同期パターン（３２シンボル）、伝送多重構成識別のためのＢＰＳＫ変調されたＴＭＣＣパターン（１２８シンボル）、次の斜線で示すＢＰＳＫ変調されたスーパフレーム識別パターン（３２シンボル）、２０３シンボルの主信号、クロスの斜線で示すＢＰＳＫ変調されたバーストシンボル信号（４シンボル）、次いで主信号、バーストシンボル信号とが繰り返されて、３９９３６シンボルで１フレームを構成している。主信号は図７（ｂ）に示すように、８ＰＳＫ／ＱＰＳＫ／ＢＰＳＫの信号である。
【００１１】
このように８ＰＳＫ／ＱＰＳＫ／ＢＰＳＫ変調信号のように位相数が８、４、２と異なって所要Ｃ／Ｎが異なる変調方式による変調波が時分割多重されてくるので、特に低Ｃ／Ｎ時に、位相数の多い変調方式が受信困難な場合のキャリア再生特性をカバーするために特定周期（主に２０３シンボル毎）で４シンボルのＢＰＳＫ変調信号が埋め込まれている。この４シンボルのＢＰＳＫ変調信号をバーストシンボル信号と称し、そのバーストシンボル信号と呼ばれるＢＰＳＫ変調信号のみを受信する方式をここでバーストシンボル受信と呼ぶこと前記のとおりである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、位相雑音が少ないところではバーストシンボル受信の場合でも連続受信の場合でも受信性能（限界ＣＮＲ）が殆ど変わらず問題はないが、位相雑音が多いところではバーストシンボル受信と連続受信の限界ＣＮＲが異なるという問題点がある。
【００１３】
この問題点についてさらに詳細に説明する。キャリア再生ループ中に挿入されているＡＦＣ回路によってキャリア周波数をスキャンニングして、フレーム同期が確立しバーストシンボル受信によってキャリア再生が行なわれると主信号のリードソロモンエラーがチェックできる。受信ＣＮＲがよければリードソロモンエラーがなく受信方式がバーストシンボル受信から連続受信に切り替えられる。
【００１４】
ところが、キャリア再生ループの特性に図５の特性ａを選択した場合、位相雑音が大きい場合には、リードソロモンエラーが発生し連続受信に状態を切り替えられないのでいつまで経っても主信号を再生できないことになる。ちなみに、図５と図６に示した限界ＣＮＲとは、トレリス符号デコード後の誤り率が２×１０の（−４）乗でその後にデコードをするリードソロモン復号後がエラーフリーとなる限界値のことである。
【００１５】
またキャリア再生ループの特性を図５の特性ｃにした場合には、位相雑音が大きくても受信ＣＮＲがよければリードソロモンエラーがなくなるので連続受信に切り替えることができるが、一方で位相雑音特性にほぼ関わりなく連続受信との限界ＣＮＲが異なり、図５の特性ｃと図６の特性とを比較すれば明らかなように、受信方式の切り替えにヒステリシスを発生させてしまう。
【００１６】
しかしながら、結局どのようなＯＤＵを使用するのかは不明の状態で、どのような受信システムでも基本的な受信を可能にしようとすれば、キャリア再生ループの特性に後者、すなわち図５の（ｃ）を採用せざるを得ない。従って、折角デジタル専用、あるいは既存の高性能のＯＤＵを使用しても性能が上がらないという問題が発生する。
【００１７】
本発明は、専用のＯＤＵが接続されたときに最適な受信が期待できるデジタル衛星放送受信機を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかるデジタル衛星放送受信機は、バーストシンボル受信時においてデジタル衛星放送受信機に接続された状態におけるアンテナの位相雑音特性を実質的に検出する検出手段と、検出したアンテナの位相雑音特性に基づきキャリア再生ループの特性を設定する特性設定手段とを備え、検出手段はバーストシンボル受信中において受信ＣＮＲが予め定めた値以上のときにおける８ＰＳＫ信号のビット誤り率に基づいてアンテナの位相雑音特性の良否を検出する手段であることを特徴とする。
【００１９】
本発明にかかるデジタル衛星放送受信機によれば、バーストシンボル受信時においてデジタル衛星放送受信機に接続された状態におけるアンテナの位相雑音特性が検出手段によって実質的に検出され、検出されたアンテナの位相雑音特性に基づくキャリア再生ループの特性に特性設定手段によって設定されるため、新規のＯＤＵが接続されても最適な受信が期待できることになる。
【００２０】
検出手段はバーストシンボル受信中において受信ＣＮＲが予め定めた値以上のときにおける８ＰＳＫ信号のビット誤り率に基づいてアンテナの位相雑音特性の良否を検出する手段であってもよく、特性設定手段はキャリア再生ループ中に挿入されたループフィルタのフィルタ係数を設定するフィルタ係数設定手段であってもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるデジタル衛星放送受信機を実施の形態によって説明する。
【００２２】
図１は本発明の実施の一形態にかかるデジタル衛星放送受信機におけるキャリア再生部の構成を示すブロック図である。
【００２３】
チューナ部において直交検波されＡ／Ｄ変換されたベースバンド信号Ｉ、Ｑが複素演算回路１に入力され、ベースバンド信号Ｉ、Ｑと数値制御発振器２から出力される実質的に再生キャリアデータである正弦波データｓｉｎθと、余弦波データｃｏｓθとが複素演算回路１にてＩｒ（＝Ｉｃｏｓθ＋Ｑｓｉｎθ）の演算およびＱｒ（＝Ｉｓｉｎθ＋Ｑｃｏｓθ）の演算が行なわれて所謂準同期検波され、ベースバンド信号Ｉｒ、Ｑｒが複素演算回路１から出力される。
【００２４】
複素演算回路１から出力されるベースバンド信号Ｉｒ、Ｑｒはそれぞれデジタルフィルタからなる帯域制限フィルタ３−１、３−２に供給されて帯域制限される。帯域制限フィルタ３−１、３−２にて帯域制限されたベースバンド信号Ｉｄ、Ｑｄはデコーダ４、ＣＮＲ測定回路５および位相誤差検出回路６に供給される。デコーダ４はフレーム同期パターン、ＴＭＣＣパターンのデコードを行ない、デコード結果による８ＰＳＫ信号をトレリスデコーダ７へ送出すると共に、８ＰＳＫ、ＱＰＳＫ、ＢＰＳＫであるかの変調識別データをマイクロコンピュータからなる制御回路８へ送出し、イネーブル信号をループフィルタ９へ送出する。
【００２５】
ＣＮＲ測定回路５は入力されたベースバンド信号Ｉｄ、Ｑｄによるベクトルの分布に基づきＣＮＲを測定しＣＮＲに基づくＣＮＲデータを制御回路８へ送出する。位相誤差検出回路６は実質的にルックアップテーブルであって、入力されたベースバンド信号Ｉｄ、Ｑｄからなる受信点と受信信号が収束するべき点との位相差である位相誤差データを制御回路８へ送出する。トレリスデコーダ７は８ＰＳＫ信号をトレリスデコードし、８ＰＳＫ区間における伝送路のビット誤り率データ（ＢＥＲ）を制御回路８へ送出する。
【００２６】
一方、位相誤差検出回路６において検出された位相誤差データはデジタルフィルタからなるループフィルタ９へ送出される。ループフィルタ９にてフィルト処理されたループフィルタ９の出力は自動周波数制御回路１０へ送出され、自動周波数制御回路１０からの出力は数値制御発振器２へ送出されて、数値制御発振器２は自動周波数制御回路１０からの出力に基づきｓｉｎθのデータ、ｃｏｓθのデータを出力し、複素演算回路１に供給する。
【００２７】
固定周波数発振器からの発振出力を受けて直交検波されて固定周波数発振器の発振周波数と実際のキャリア周波数との差の周波数で回転しているベースバンド信号Ｉ、Ｑと数値制御発振器２から出力されるｓｉｎθのデータ、ｃｏｓθのデータとを複素演算回路１で演算して、前記回転と逆回転させて同期したベースバンド信号Ｉｒ、Ｑｒを生成して出力する。
【００２８】
制御回路８は通常受信状態であることを示す通常受信状態信号をデコーダ４へ送出し、デコーダ４から出力される変調識別データ、ＣＮＲ測定回路５から出力されるＣＮＲデータ、位相誤差検出回路６から出力される位相誤差データおよびトレリスデコーダから出力されるビット誤り率データを受けて、通常受信状態でないときにバーストシンボル受信に制御し、バーストシンボル受信中デコーダ４からイネーブル信号をループフィルタ９に供給させてループフィルタ９をイネーブル状態に制御する。
【００２９】
さらに、制御回路８は、変調識別データ、ＣＮＲデータ、位相誤差データおよびビット誤り率データを受けて、通常受信状態でないときにバーストシンボル受信に制御すると共に、ＣＮＲデータおよびビット誤り率データに基づいて実質的にＯＤＵの位相雑音特性を検出する検出手段と、検出したＯＤＵの位相雑音特性に基づくループフィルタ９のフィルタ係数を制御してキャリア再生ループの特性に設定する特性設定手段を機能的に備え、ループフィルタ９のフィルタ特性をＯＤＵの位相雑音特性に基づくフィルタ特性に設定する。また、制御回路８は自動周波数制御回路１０へコントロール信号を送出し、キャリア周波数をスキャンニングする。
【００３０】
次に、ＣＮＲが１５ｄＢのときのバーストシンボル受信における８ＰＳＫ信号の位相雑音によるビット誤り率特性は図３に示すごとくであって、図３における特性ａ、ｂ、ｃは図５の特性ａ、ｂ、ｃにそれぞれ設定した場合のビット誤り率であって、図３における特性ａは図５の特性ａの場合に対応し、図３における特性ｂは図５の特性ｂの場合に対応し、図３における特性ｃは図５の特性ｃの場合に対応している。
【００３１】
次に本発明の実施の一形態にかかるデジタル衛星放送受信機の作用を図２に基づいて説明する。
【００３２】
初期状態、すなわち通常受信状態でないとき受信状態がバーストシンボル受信状態に制御され、ループフィルタ９がイネーブル状態に制御され、次いでキャリア再生ループの特性が図５の特性ｃに対応する特性にループフィルタ９のフィルタ係数が設定される（ステップＳ１）。ステップＳ１に続いて受信ＣＮＲがＣＮＲデータから判定され、判定されたＣＮＲが例えば１５ｄＢ以上になるのを待ち、ＣＮＲが１５ｄＢ以上となると（ステップＳ２）、ＴＭＣＣパターンがデコードされて（ステップＳ３）、８ＰＳＫ信号が存在することが確認される（ステップＳ４）。
【００３３】
次に、８ＰＳＫ信号をバースト受信しそのビット誤り率データが検出される（ステップＳ５）。このビット誤り率データは伝送路の裸のビット誤り率であって、トレリスデコーダ７により取得することができる。受信ＣＮＲに対してビット誤り率が受信ＣＮＲによって予め定めたビット誤り率よりも良いか否かがチェックされる（ステップＳ６）。この場合はキャリア再生ループの特性は特性ｃに設定されている場合であって、例えば検出ビット誤り率が６．８×１０の（−３）乗以下か否かがチェックされる。
【００３４】
ステップＳ６において、受信ＣＮＲに対して検出ビット誤り率が予め定めたビット誤り率よりも良いと判別されたとき、すなわち例えばビット誤り率が６．８×１０の（−３）乗以下であると判別されたときには、受信機に接続されているＯＤＵの位相雑音特性が良いと判断されて、キャリア再生ループの特性が図５の特性ｂに対応する特性にループフィルタ９のフィルタ係数が設定され、再度８ＰＳＫ信号がバースト受信され、そのビット誤り率が検出され（ステップＳ７）、検出ビット誤り率が予め定めたビット誤り率よりも良いか否かがチェックされる（ステップＳ８）。この場合はキャリア再生ループの特性は特性ｂに設定されている場合であって、例えば検出ビット誤り率が５．５×１０の（−３）乗以下か否かがチェックされる。
【００３５】
ステップＳ６において、受信ＣＮＲに対して検出ビット誤り率が予め定めたビット誤り率よりも良くないと判別されたとき、すなわち例えば検出ビット誤り率が６．８×１０の（−３）乗を超えていると判別されたときには、受信機に接続されているＯＤＵの位相雑音特性が良くないと判断されて、キャリア再生ループ特性が図５の特性ｃに設定されたままにしてバースト受信モードが解除され通常受信モードが実行されて、通常受信が行なわれる（ステップＳ１３）。
【００３６】
ステップＳ８において、受信ＣＮＲに対して検出ビット誤り率が予め定めたビット誤り率よりも良いと判別されたとき、すなわち例えば検出ビット誤り率が５．５×１０の（−３）乗以下であると判別されたときには、受信機に接続されているＯＤＵの位相雑音特性が良いと判断されて、キャリア再生ループの特性が図５の特性ａに対応する特性にループフィルタ９のフィルタ係数が設定され、再度８ＰＳＫ信号をバースト受信しそのビット誤り率が検出され（ステップＳ９）、検出ビット誤り率が予め定めたビット誤り率よりもよいか否かがチェックされる（ステップＳ１０）。この場合はキャリア再生ループの特性は特性ａに設定されている場合であって、例えば検出ビット誤り率が４．５×１０の（−３）乗以下か否かがチェックされる。
【００３７】
ステップＳ８において、受信ＣＮＲに対して検出ビット誤り率が予め定めたビット誤り率よりも良くないと判別されたとき、すなわち例えば検出ビット誤り率が５．５×１０の（−３）乗を超えていると判別されたときには、受信機に接続されているＯＤＵの位相雑音特性が良くないと判断されて、キャリア再生ループの特性が図５の特性ｃの設定に戻されて（ステップＳ１１）、バースト受信モードが解除され通常受信モードが実行されて、通常受信が行なわれる（ステップＳ１３）。
【００３８】
ステップＳ１０において、受信ＣＮＲに対して検出ビット誤り率が予め定めたビット誤り率よりも良いと判別されたとき、すなわち例えば検出ビット誤り率が４．５×１０の（−３）乗以下であると判別されたときには、その受信機に接続されているＯＤＵの位相雑音特性が良いと判断されて、キャリア再生ループ特性が図５の特性ａに設定されたままにしてバースト受信モードが解除され通常受信モードが実行されて、通常受信が行なわれる（ステップＳ１３）。
【００３９】
ステップＳ１０において、受信ＣＮＲに対して検出ビット誤り率が予め定めたビット誤り率よりも良くないと判別されたとき、すなわち例えば検出ビット誤り率が４．５×１０の（−３）乗を超えていると判別されたときには、その受信機に接続されているＯＤＵの性能が良くないと判断されて、キャリア再生ループの特性が図５の特性ｂの設定に戻されて（ステップＳ１２）、バースト受信モードが解除され通常受信モードが実行されて、通常受信が行なわれる（ステップＳ１３）。
【００４０】
上記したように本発明の実施の一形態にかかるデジタル衛星放送受信機によれば、受信条件のよい場合（高ＣＮＲ）のみ８ＰＳＫ信号をバースト受信しそのビット誤り率を測定して受信機に接続されているＯＤＵの位相雑音を実質的に求めるので、測定した位相雑音に信頼性があり、デジタル専用、あるいは既存の高性能のＯＤＵを使用した場合に最適なキャリア再生ループの特性に設定できて、受信限界ＣＮＲが下がり受信確率が向上する。また、受信中であっても限界ＣＮＲを超えるようなキャリア再生ループの特性には設定されないので、受信中に位相雑音測定を行っても問題はない。したがって、ＯＤＵの位相雑音特性がよい場合、同一受信条件下の受信方式の違い（バースト、連続）によるビット誤り率特性のばらつきを最小限にとどめることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明にかかるデジタル衛星放送受信機によれば、ＯＤＵの位相雑音特性が実質的に検出され、検出されたＯＤＵの位相雑音特性に最適なキャリア再生ループ特性に設定されて、受信限界ＣＮＲが下がり受信確率が向上する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態にかかるデジタル衛星放送受信機におけるキャリア再生部の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の一形態にかかるデジタル衛星放送受信機の作用の説明に供するフローチャートである。
【図３】本発明の実施の一形態にかかるデジタル衛星放送受信機のバーストシンボル受信における８ＰＳＫ信号の位相雑音によるビット誤り率を示す特性図である。
【図４】ＯＤＵの位相雑音特性の分布図である。
【図５】バーストシンボル受信における８ＰＳＫ信号の位相雑音による限界ＣＮＲを示す特性図である。
【図６】連続受信における８ＰＳＫ信号の位相雑音による限界ＣＮＲを示す特性図である。
【図７】デジタルＢＳ放送における変調信号列を示す模式図である。
【符号の説明】
１  複素演算回路
２  数値制御発振器
３−１および３−２  帯域制限フィルタ
４  デコーダ
５  ＣＮＲ測定回路
６  位相誤差検出回路
７  トレリスデコーダ
８  制御回路
９  ループフィルタ
１０  自動周波数制御回路
【図１】
0003646010.tif 000002
【図２】
0003646010.tif 000003
【図３】
0003646010.tif 000004
【図４】
0003646010.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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