(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＱＡＭ入力信号をサンプリングしてデジタルデータストリームに変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器に接続されて前記サンプリングした信号からＩ相（同相）及びＱ相（直角位相）の信号成分を生成する直交復調器と、前記直交復調器に接続されて前記Ｉ相及びＱ相の広帯域信号のバンドエッジの振幅を調整する前置等化器と、前記前置等化器に接続されて前記Ｉ相及びＱ相の広帯域信号から各々のバンドエッジ信号を抽出するためのバンドエッジフィルタと、前記バンドエッジフィルタに接続されて前記Ｉ相及びＱ相の信号成分を結合して複素信号を形成する複素化プロセッサと、前記複素化プロセッサに接続されて前記バンドエッジ信号に応答する制御信号を発生し、該制御信号により前記前置等化における前記Ｉ相及びＱ相のバンドエッジの振幅を調整するバンドエッジ信号処理装置を備え、前記バンドエッジ信号処理装置が、前記バンドエッジ信号から第１のバンドエッジ信号を生成する第１のフィルタと、前記バンドエッジ信号から第２のバンドエッジ信号を生成する第２のフィルタと、前記第１のフィルタに接続して前記第１のバンドエッジ信号の大きさを表す第１信号値を発生する第１信号値処理装置と、前記第２のフィルタに接続して第２のバンドエッジ信号の大きさを表す第２信号値を発生する第２信号値処理装置を備える広帯域信号のバンドエッジ振幅等化装置。
【請求項２】
前記バンドエッジ信号処理装置が、さらに前記第１及び第２の信号値処理装置に接続し前記第１と第２の信号値の差を表す差値を生成する減算器と、前記減算器に接続し前記差値から前記制御信号を発生するループフィルタとを備える請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記第１フィルタが第１ヒルベルトフィルタである請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記第２フィルタが第２ヒルベルトフィルタである請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記第１ヒルベルトフィルタが
0003601646.tif 000005
フォームを有する請求項３記載の装置。
【請求項６】
前記第２ヒルベルトフィルタが
0003601646.tif 000006
のフォームを有する請求項４記載の装置。
【請求項７】
前記前置等化器が
0003601646.tif 000007
ここに、α：前記制御信号の大きさ
のフォームを有する請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記前置等化器が前記制御信号に応答して前記広帯域信号の特定バンドエッジを減衰させる請求項１記載の装置。
【請求項９】
前記前置等化器が前記制御信号に応答して前記広帯域信号の特定バンドエッジを増幅する請求項１記載の装置。
【請求項１０】
ＱＡＭ入力信号をサンプリングしてデジタルデータストリームに変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器に接続されて前記サンプリングした信号からＩ相（同相）及びＱ相（直角位相）の信号成分を生成する直交復調器と、前記直交復調器に接続されて前記Ｉ相及びＱ相の広帯域信号のバンドエッジの振幅を調整する前置等化器と、前記前置等化器に接続されて前記Ｉ相及びＱ相の広帯域信号から各々のバンドエッジ信号を抽出するためのバンドエッジフィルタと、前記バンドエッジフィルタに接続されて前記Ｉ相及びＱ相の信号成分を結合して複素信号を形成する複素化プロセッサと、前記複素化プロセッサに接続されて前記バンドエッジ信号から第１のバンドエッジ信号を生成する第１ヒルベルトフィルタと、前記複素化プロセッサに接続し前記バンドエッジ信号から第２のバンドエッジ信号を生成する第２ヒルベルトフィルタと、前記第１ヒルベルトフィルタに接続されて前記第１バンドエッジ信号の大きさを表す第１の信号値を発生する第１信号値処理装置と、前記第２ヒルベルトフィルタに接続されて前記第２バンドエッジ信号の大きさを表す第２の信号値を発生する第２信号値処理装置と、前記第１及び第２信号値処理装置に接続されて前記第１と第２の信号値の差を表す差値を生成する減算器と、前記減算器に接続されて前記差値から前記制御信号を発生するループフィルタとを備える広帯域信号のバンドエッジ振幅等化装置。
【請求項１１】
ＱＡＭ入力信号をサンプリングしてデジタルデータストリームに変換するＡ／Ｄ変換ステップと、前記サンプリングした信号からＩ相（同相）及びＱ相（直角位相）の信号成分を生成する直交復調ステップと、前記Ｉ相及びＱ相の広帯域信号のバンドエッジの振幅を調整する等化ステップと、前記Ｉ相及びＱ相の広帯域信号から各々のバンドエッジ信号を抽出するためのバンドエッジフィルタステップと、前記Ｉ相及びＱ相の信号成分を結合して複素信号を形成する複素化ステップと、前記複素信号より前記等化ステップにおける前記Ｉ相及びＱ相の広帯域信号のバンドエッジの振幅を調整する制御信号を発生する制御信号発生ステップとから成り、該制御信号発生ステップは、前記複素信号から第１のバンドエッジ信号を生成する第１のフィルタステップと、前記複素信号から第２のバンドエッジ信号を生成する第２のフィルタステップと、前記第１のバンドエッジ信号の大きさを表す第１信号値を発生する第１の信号値処理ステップと、前記第２のバンドエッジ信号の大きさを表す第２信号値を発生する第２の信号値処理ステップとからなる広帯域信号のバンドエッジ振幅等化方法。
【請求項１２】
前記制御信号発生ステップがさらに前記第１と第２信号値の差を表す差値を生成するステップと、前記差値から前記制御信号を発生するステップを備える請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記等化ステップが前記制御信号に応答して前記広帯域信号の特定バンドエッジを減衰させるステップを備える請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
前記等化ステップが前記制御信号に応答して前記広帯域信号の特定バンドエッジを増幅するステップを備える請求項１１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、デジタル情報伝送システムに関し、より詳細には、バンド（帯域）エッジによるタイミング回復を採用したデジタル情報伝送システムにおける改善されたタイミング回復回路に関する。
【０００２】
（発明の背景）
従来のデジタル情報伝送システムは、データ源と送信機と伝送媒体と受信機を含んでいる。例証すると、デジタルテレビジョンシステムの場合、データ源は、デジタルオーディオ・ビデオ信号であり、送信機は複数のアプリケーション符号化器（例えば、ビデオ信号符号化器，オーディオ信号符号化器及びシステム制御情報符号化器）と符号化信号をパケット化して多重化するための搬送符号化器とＭ値直交振幅変調（ＱＡＭ）変調器とを含んでいる。伝送媒体は、ケーブルネットワーク又は無線路が代表的である。
【０００３】
デジタルテレビジョンシステムにおける前記受信機は、ＱＡＭ信号を復調させる復調器と前記符号化信号のパケットを分解し多重化信号を分離するトランスポートデコーダと複数のアプリケーション復号器と前記データ源からの情報をユーザに表示する表示装置を含み、この表示装置は、例えば、在来のテレビセットであって良い。復調器は、一連のベースバンドデジタル信号（パケット化され、かつ、多重化されたデジタル情報を含むビットストリーム）を生成する。当該技術において、よく知られているように、この復調器は搬送波の回復，信号の等化，パケットの同期等を行い、有効なベースバンドデジタル信号を生成する。このベースバンド信号をトランスポートデコーダでさらに処理し、ベースバンド信号からビデオ信号とオーディオ信号とデータパケット内のタイミング情報を抽出しなければならない。
【０００４】
バンドエッジによるタイミング回復を採用するデジタル情報伝送システムにおいて、上側・下側バンドエッジ信号強度の振幅が不均衡であると、タイミング回復回路に“ストレス”またはジッタが生じる。ジッタのないタイミング信号を生成するために、タイミング回復回路は両バンドエッジにおいて、一定または一定に近い信号強度を保つことが必要である。到来する受信信号が、場合によるが、広帯域信号の場合で上側と下側バンドエッジ信号の強度差が１０デジベルといった減衰を起こすことになると、もはや、タイミング信号をジッタのない状態で生成するのは不可能であり、復号器はシステムの残部との関係で“同期外れ”の状態になり、ベースバンド信号が劣化または不在となる。
【０００５】
例えば、無線通信システムにおいて、搬送波周波数が高くなるにつれて、マルチパス減衰の影響がさらに著しくなる。かようなタイプのシステムにおける従来の等化器は、或る標準形式のクローズド・エンド・キャンセレーションを採用することにより、マルチパス減衰を容易に補償でき、到来信号の減衰を惹起する反射信号を除去できる。しかしながら、広帯域信号の場合、従来の等化器は各バンドエッジにおける異なる減衰、例えば、不均衡バンドエッジ信号強度を補償しない。従って、タイミングループは、不均衡信号を受信した時は、“ストレス”を受ける。この結果として、タイミング信号の不等間隔またはジッタが発生する。正しい間隔のタイミング信号を得ることが受信器の最適動作にとって決定的である。
【０００６】
従って、上側・下側バンドエッジ信号振幅の不均衡により生じるタイミング信号のジッタを減少させるために、受信信号のバンドエッジの振幅を自動平衡させることができる方法と装置に係わる技術を必要としている。
【０００７】
（発明の概要）
先行技術に関し、これまで述べてきた不利益は、本発明によるバンドエッジの等化を実施する方法と装置により克服される。特に、この装置は制御信号に対応して広帯域信号のバンドエッジの振幅を調整する前置等化器を含んでいる。バンドエッジフィルタをこの前置等化器に接続し、広帯域信号からバンドエッジ信号を抽出する。最後に、前記バンドエッジフィルタに接続したバンドエッジ信号処理装置により、前記バンドエッジ信号に応答する制御信号を生成する。このようにして、広帯域信号の両バンドエッジ信号が非対称の場合、この装置は各バンドエッジの信号強度を互いに帯域の両エッジを等化（平衡）するように調整する。この平衡化信号をバンドエッジタイミング回復回路で使用できる。かようにして、バンドエッジタイミング回復回路の精度が入力信号の非対称バンドエッジによる影響を受けないようにする。
【０００８】
（詳細な説明）
図１は、本発明の教示による受信機１００の上位概念のブロック図である。この受信機は、従来のデジタルテレビでの応用に関するものとして説明する。但し、以下の開示を当該技術に熟練した者（当業者）が読めば、この形態での本発明の受信機をバンドエッジタイミング回復技術を用いる任意のデジタルデータ伝送システムに使用できることは明らかであろう。
【０００９】
受信機１００は、チューナ１０２と復調器１０４とトランスポートデコーダ１０８と１台以上のアプリケーション復号器１１０と１台以上の表示装置１１２を含んでいる。典型的にして、チューナ１０２（ＲＦ／ＩＦフロントエンドとしても知られている）を前記復調器１０４に前置し、それに接続し、ケーブルネットワークまたは無線伝送システムのような伝送媒体により、搬送される多重した利用可能な複数チャネルから受信するための１つの情報チャネルを選択する。
【００１０】
復調器１０４への入力信号は、変調アナログ信号、例えば、Ｍ値ＱＡＭ信号（ここに、Ｍは代表的には、１６、但し、３２，６４，２５６等であっても良い）であり、例えば、６ＭＨｚの帯域幅を有する５ＭＨｚを中心とする中間周波数（ＩＦ）で、低中間周波数をとるものである。ＱＡＭ信号に関して説明するが、当業者には本発明が任意の他の形式の変調、例えば、残留側波帯（ＶＳＢ），オフセットＱＡＭ（ＯＱＡＭ）等に利用できることは了解できるであろう。復調器１０４は入力信号を復調し、一連の信号サンプルにより表現されるデジタルビットストリームを生成する。なお、各サンプルはチャンネルシンボルの１サンプルを表す１バイトのデジタルデータである。このデジタルデータは符号化圧縮オーディオ及びビデオ信号とシステム制御情報を含んでいる。正確な入力信号のサンプリングを容易にするために、前記復調器は本発明のバンドエッジ等化器１１６とともに、ジッタの略ないタイミング信号を生成するための普通のバンドエッジタイミング回復回路１０６を含んでいる。多くのこのようなバンドエッジタイミング回復技術が使用可能であり、本発明のバンドエッジ等化器を用いればその全ての技術を改善できる。
【００１１】
復調信号をそれからトランスポートデコーダ１０８に送り、そこで、前記ビットストリームに含まれている送信機タイミング情報から搬送タイミング同期信号を生成する。このトランスポートデコーダ１０８は、データパケットを分解し多重信号を分離するとともに、固有のシステム制御情報を復号する。パケットからのデータを適当なアプリケーション復号器１１０に伝送し、例えば、ビデオデータをＭＰＥＧビデオ復号器に、オーディオデータをＭＰＥＧオーディオ復号器に、システム制御情報を１台以上の制御信号復号器に送る。アプリケーションは、従来のテレビジョン，コンピュータの端末等のような表示装置１１２上に表示して、ユーザに提供する情報を最終的に生成する。
【００１２】
図２は、本発明のバンドエッジ等化器１１６を含む復調器１０４の詳細ブロック図である。本発明のバンドエッジ等化器は、上側・下側バンドエッジ信号の強度における振幅差を補正する。こうすると、バンドエッジタイミング回復回路１０６は、バンドエッジ振幅の不平衡の影響を受けない。
【００１３】
ＱＡＭ信号はアナログなので、受信ＱＡＭ信号は最初にアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器２００でサンプリングして、入力信号をデジタルデータストリームに変換する。このＡ／Ｄ変換器にとって最適なサンプルタイミングは、バンドエッジタイミング回復回路１０６によって与えられる。このデータストリーム内でオーディオ，ビデオ及びシステム制御を含む情報サンプルがデジタル化されている。もし、受信信号が伝送中に或るレベルの非対称減衰を受けた場合、これらの信号のどれかまたは全てを改変する。システム制御信号は重要なシステムのタイミング情報を含んでいるので、受信機の出力処理能力は信号の減衰結果に従って妥協が図られる。
【００１４】
Ａ／Ｄ変換器２００に続き、この復調器はさらに直交復調器２０２とバンドエッジ等化器１１６と従来の等化器・量子化回路２０４を含んでいる。直交復調器２０２は、サンプリングした入力信号から同相（Ｉ）及び直角位相（Ｑ）の信号成分を生成する。このＩ及びＱ成分は、バンドエッジ等化器１１６により等化（平衡化）され、Ｉ及びＱ成分の両バンドエッジが略同じ振幅を持つことが保証される。バンドエッジ等化信号は、次に、シンボル相互間の干渉を抑制するために、従来の方法で等化し、量子化してデジタルシンボルストリームを生成する。バンドエッジの等化により、バンドエッジタイミング回復技術が正確に働き、すなわち、ジッタの略ない回路を実現する。
【００１５】
より詳細に述べると、Ｉ及びＱの成分信号を各々前置等化器３００及び３０２を通過させ、次に、各々整合フィルタ／相補回路（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔｓ）３０４及び３０６を通過させることによりバンドエッジ等化が完成される。各整合フィルタ／相補回路は２つのフィルタ、即ち、入力シンボルの形状に整合した従来の整合フィルタ３０８，３１０とバンドエッジフィルタ３１２，３１４を含んでいる。各バンドエッジフィルタ３１２，３１４は、フィルタのバンドエッジのスロープを入力信号の帯域幅（例えば、デジタルテレビジョン信号の場合、約２ＭＨｚ及び８ＭＨｚ）の高，低バンドエッジの両方の中央に位置付ける帯域幅輪郭を有する。さらに、バンドエッジフィルタの周波数レスポンスは、入力信号バンドエッジスロープのスロープ相補の関係にあるバンドエッジスロープを有している。即ち、バンドエッジフィルタは整合フィルタと相補関係にある。かように、バンドエッジフィルタ３１２，３１４は、シンボルタイミング情報を含む二重側波帯，振幅変調信号を生成する。このバンドエッジ濾波信号は、Ｉ及びＱの両成分を有し、従来のバンドエッジタイミング回復回路によって使用される。このバンドエッジ濾波信号は、また、バンドエッジ等化器１１６によってバンドエッジ信号振幅同士の不平衡を補償するために使用される。
【００１６】
バンドエッジフィルタ３１２及び３１４の出力は、“複素化”プロセッサ３１６に送られ、そこでＩ及びＱの成分を結合した複素信号が形成される。この複素信号は、さらに、バンドエッジ信号処理装置３１５で処理される。この処理装置は、１対のヒルベルトフィルタ３１８及び３２０、１対の信号値処理装置３２２及び３２４、１個の減算器３２６と１個のループフィルタ３２８を含んでいる。この複素信号を２個のヒルベルトフィルタ３１８及び３２０で濾波し、複素信号から負及び正のバンドエッジ成分をそれぞれ抽出する。これらのヒルベルトフィルタは、単純な３−タップフィルタであって良い。バンドエッジ信号は狭い帯域で、３−タップフィルタは、狭帯域信号の正及び負の成分を分離するには非常に有効である。複素領域において、（−）ヒルベルトフィルタは、
0003601646.tif 000002
の特性を有し、（＋）ヒルベルトフィルタは、
0003601646.tif 000003
の特性を有している。これらの行列式（マトリックス）は望ましくない信号成分を除去して、バンドエッジ信号を生成する。フィルタ処理後、負と正の成分を各々負と正のバンドエッジ信号値処理装置３２２及び３２４を通し、負と正のバンドエッジ信号の瞬時値を計測する。これらの信号は、減算器３２６の被減数及び減数を形成する。より詳細に述べると、負のバンドエッジの信号値は減数を形成し、正のバンドエッジの信号値は、被減数を形成する。この減算器で算定した差値は、高及び低のバンドエッジ信号の強度値間の差を表す予備調整ファクタωである。この予備調整ファクタωは、ループフィルタ３２８（低域フィルタ）の入力を形成する。ループフィルタ３２８の出力は最終調整ファクタαである。この最終調節ファクタαは、前置等化器に与えられ、それを用いて受信した復調信号のＩ成分とＱ成分を平衡にする。復調信号は、次に、残存受信機回路によって処理される。前置等化器は、
0003601646.tif 000004
ここに、−０．５＜α＜０．５
の特性を有している。
【００１７】
かように、高周波数側のバンドエッジが低周波数側のバンドエッジよりも大きい振幅を有している場合、前記前置等化器は、高周波数側のバンドエッジ信号を前記信号差ωに比例する量αだけ減衰させる。上記と反対の場合、即ち、低域側バンドエッジ信号が高域側バンドエッジ信号よりも大きい場合、前記前置等化器は低周波数側のバンドエッジ信号を減衰させる。結果として、ストリームの下流側のバンドエッジタイミング回復回路技術により使用される両バンドエッジ信号は略同一の振幅を持つ。従って、タイミング回復は、受信機入力にあるバンドエッジの不均衡によって影響されない。
【００１８】
前述の通り、前置等化器は、不均衡信号を減衰させて平衡を実現したが、低帯域側の信号の強度でバンドエッジを増幅して平衡化バンドエッジ信号を達成するように機能させても良い。
【００１９】
本発明の教示を含む種々の実施例を示し詳述してきたが、当業者ならば、これらの教示を含む多くの他の変更実施例が容易に考案できよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による受信機の上位概念のブロック図を示す。
【図２】本発明のバンドエッジ等化器の詳細ブロック図を示す。
【符号の説明】
１００…受信機、１０２…チューナ、１０４…復調器、１０６…バンドエッジタイミング回復回路、１０８…トランスポートデコーダ、１１０…アプリケーション復号器、１１２…表示装置、１１６…バンドエッジ等化器、２００…Ａ／Ｄ変換器、２０２…直交復調器、２０４…等化器回路・量子化回路、３００，３０２…前置等化器、３０４，３０６…整合フィルタ／相補回路、３０８，３１０…整合フィルタ、３１２，３１４…バンドエッジフィルタ、３１５…バンドエッジ信号処理装置、３１６…複素化プロセッサ、３１８，３２０…ヒルベルトフィルタ、３２２，３２４…信号値処理装置、３２６…減算器、３２８…ループフィルタ。
【図１】
0003601646.tif 000008
【図２】
0003601646.tif 000009