(57)【要約】開示される実施形態は、受信機における周波数オフセットを判別するための方法および装置に関する。本装置は、リンク回路（２００）を含む。リンク回路は、入力信号を変換する周波数変換器（２０４、２０６）、変換された信号の大きさを測定する検出器（２１０）および周波数変換器（２０４、２０６）を制御する結果として検出器（２１０）によって測定された複数の大きさのうちの最大の大きさの値を判別するコントローラ（２１０）を含む。本方法（４００）は、入力信号を受信し、該信号を複数の周波数と混合し（４０２）、前記複数の第二の信号を処理して複数の大きさおよび複数の関連付けられた周波数値を生成し（４０８）、前記複数の大きさから最大の大きさを判別する（４１６）ことを含む。
2009517969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の搬送波周波数をもつ信号を受信する段階と；
受信信号を複数の周波数をもつ信号と混合して、それぞれ異なる搬送波周波数をもつ複数の第二の信号を生成する段階と；
前記複数の第二の信号を処理して、複数の大きさおよび該複数の大きさに関連付けられた複数の周波数値を生成する段階と；
前記複数の大きさから最大の大きさを判別する段階とを有する、
方法。
【請求項２】
前記最大の大きさに関連付けられた周波数の値である選択された周波数値を同定する段階をさらに有する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記選択された周波数値を使って周波数オフセットを補正する段階をさらに有する、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記複数の大きさおよび前記複数の大きさに関連付けられた前記複数の周波数値を、前記複数の大きさおよび前記複数の周波数値が生成された順にメモリに記憶する段階をさらに有する、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記複数の第二の信号を処理する前記段階がさらに、前記大きさの値の解像度を改善するために前記複数の第二の信号をフィルタ処理することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記フィルタ処理された第二の信号が、前記第二の信号の帯域幅に等しくない帯域幅を有する、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記複数の第二の信号を処理する前記段階がさらに、前記複数のフィルタ処理された第二の信号の大きさを測定する段階を含む、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記大きさを測定する前記段階がさらに、前記フィルタ処理された第二の信号の二乗平均平方根パワーを判別することを含む、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記受信信号を複数の周波数をもつ信号と混合する前記段階がさらに、前記受信信号を、開始周波数から終了周波数までステップする複数の離散的な周波数と混合することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記開始周波数が前記停止周波数より低い、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記複数の大きさから最大の大きさを判別する前記段階がさらに：
前記複数の大きさおよび前記複数の周波数値を記憶する段階と；
前記記憶された複数の大きさおよび前記記憶された複数の周波数値を窓処理して、複数の窓処理された大きさおよび複数の窓処理された周波数値を生成する段階と；
前記複数の窓処理された大きさから最大の窓処理された大きさを判別する段階とを有する、
請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記最大の窓処理された大きさに関連付けられた窓処理された周波数の値である選択された窓処理された周波数値を同定する段階をさらに有する、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記選択された窓処理された周波数値を使って周波数オフセットを補正する段階をさらに有する、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
第一の搬送波周波数をもつ第一の信号を、それぞれ異なる搬送波周波数をもつ複数の第二の信号に変換する周波数変換器と；
前記複数の第二の信号の複数の大きさを測定する、前記周波数変換器に結合された検出器と；
前記検出器によって測定された複数の大きさから最大の大きさを判別する、前記周波数変換器および前記検出器に結合されたプロセッサとを有する、
装置。
【請求項１５】
前記プロセッサがさらに、前記最大の大きさに関連付けられた周波数の値である選択された周波数値を判別する、請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
前記プロセッサがさらに、前記選択された周波数値を使って周波数オフセットを補正する、請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
前記複数の大きさおよび前記複数の大きさに関連付けられた前記複数の周波数値を、前記複数の大きさおよび前記複数の周波数値が生成された順にメモリに記憶するためのメモリをさらに有する、請求項１５記載の装置。
【請求項１８】
前記検出器からの前記大きさの値の解像度を改善するために前記複数の第二の信号をフィルタ処理するための、前記周波数変換器と前記検出器の間に結合されたフィルタをさらに有する、請求項１４記載の装置。
【請求項１９】
前記フィルタが、第二の搬送波周波数をもつ前記信号の帯域幅と異なる帯域幅を有する、請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
前記プロセッサがさらに、前記複数の大きさを記憶し、前記記憶された複数の大きさを窓処理し、複数の窓処理された大きさおよび複数の窓処理された周波数値を生成し、前記複数の窓処理された大きさから最大の窓処理された大きさを判別する、請求項１４記載の装置。
【請求項２１】
前記プロセッサがさらに、前記最大の窓処理された大きさに関連付けられている選択された窓処理された周波数値を判別する、請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
前記周波数変換器が混合器および発振器を有する、請求項１４記載の装置。
【請求項２３】
前記発振器が数値的に制御される発振器である、請求項２２記載の装置。
【請求項２４】
前記プロセッサが、前記周波数変換器を逐次的に制御する結果として、前記検出器によって測定された複数の大きさから最大の大きさを判別する、請求項１４記載の装置。
【請求項２５】
前記複数の第二の信号のそれぞれが異なる時刻に生成される、請求項１４記載の装置。
【請求項２６】
第一の搬送波周波数をもつ信号を受信する手段と；
受信信号を複数の周波数をもつ信号と混合して、それぞれ異なる搬送波周波数をもつ複数の第二の信号を生成する手段と；
前記複数の第二の信号を処理して、複数の大きさおよび該複数の大きさに関連付けられた複数の周波数値を生成する手段と；
前記複数の大きさから最大の大きさを判別する手段とを有する、
装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概括的には通信受信機に関する。より特定的には、本発明は受信機において受信信号中に存在することがある周波数オフセットの判別に関する。
【背景技術】
【０００２】
このセクションは、以下で記載されおよび／または特許請求される本発明のさまざまな側面に関係しうる技術のさまざまな側面を読者に紹介することを意図したものである。この議論は、本発明のさまざまな側面をよりよく理解するのを助ける背景情報を読者に提供するのに資するものと思われる。したがって、これらの陳述はこの観点で読まれるべきであり、従来技術の承認として読まれるべきでないことは理解しておくべきである。
【０００３】
ほとんどの人が気づいているように、衛星テレビ・システムはここ数年で大幅に普及が進んだ。実際、1994年のデジタル衛星テレビの導入以来、1200万以上のアメリカの家庭が衛星テレビ契約者となった。これらの契約者のほとんどは衛星アンテナの据え付けおよび接続が比較的容易な一戸建ての家に住んでいる。たとえば、衛星アンテナは家の屋根の上に据え付けてもよい。この成長を続けるためには、顧客は、当該サービスから毎年より多くを期待することがしばしばである。よって、サービス提供者は絶えず新たな特徴およびアップグレードを考えている。たとえば録画、複数の部屋での動作およびより大規模でより良質のコンテンツといったことである。近年、高精細度ビデオおよびオーディオ信号により多くの注目が集められるようになった。
【０００４】
高精細度信号は、衛星システム上で現在提供されているサービスより多くの容量または帯域幅を要求する。また、多くの高精細度サービスは、現在のサービスの代わりとしてではなく、現在のサービスへの追加として提供される。これら新しいサービスを提供するために、いくつかのサービス提供者はシステムの総容量を増やしている。容量を増やすにはいくつかの方法があり、それには利用可能なトランスポンダもしくは衛星チャネルの数を増やすこと、あるいは使われる衛星の数を増やすことが含まれる。衛星システムへの最大の変化は、実際の通信システム仕様の変更に関わるものである。
【０００５】
近年の技術の進歩は、衛星システムのサービス提供者が、いくつかの方法でシステム仕様を変えることによって容量を増すことを考えることを許容するに至った。そうした方法には、動画像娯楽グループ（MPEG）によって作り出された、一般にMPEG-4として知られるもののような新しいデコード・アルゴリズムを使うことも含まれる。さらに、DVB-S2として知られる、デジタル・ビデオ放送（DVB:  digital  video  broadcast）のために作り出された標準に見出される8レベル位相偏移符号化（8PSK:  eight  level  phase  shift  keying）のようなより高度な変調フォーマットを利用することが可能である。DVB-S2規格はまた、低密度パリティ・チェック（LDPC:  low  density  parity  check）符号化として知られる新しい誤り訂正システムをも提供する。これは、全体的なシステム容量のさらなる増加を許容する。これらの変化は通信システムの容量を増やすことができるが、信号受信のための動作マージンを変え、受信機設計への変更を強いることにもなりうる。
【０００６】
高まり続ける顧客の期待を満足させるため、これらの進歩が、当該サービスの現在期待されている動作を乱さないことが重要であり続ける。新規の高度なサービスがあったとしてもユーザーが重要と考える可能性のある一つのパラメータは、番組チャネルを取得し、変更するのにかかる時間の長さである。チャネル変更時間は、通信システムになされる変更（すなわち、到来する信号の信号対雑音比（SNR）の引き下げおよび／または変調フォーマットおよびデコード機能の複雑さの増大）によって著しく影響されることがある。チャネル取得時間の一つの重要な要素は、周波数オフセットを判別し、補正することに関わる。周波数オフセットとは、期待される受信周波数と実際の受信周波数との間に存するオフセットである。
【０００７】
衛星受信機に用いられるような受信システムは、通常、衛星受信機内の低雑音ブロック変換器（LNB:  low  noise  block  converter）、チューナーおよびクロック参照誤差といったシステム・コンポーネントによって引き起こされる周波数オフセットと戦っている。オフセットは静的なままであることもあるし、あるいは時間とともに、または温度変化の結果として変化することもある。チャネル取得時間の主要な部分が、受信信号の周波数オフセットを判別し、次いで適正な信号復調が行えるよう周波数オフセットを補正する手段を提供することに費やされる。
【０００８】
受信機における周波数オフセットを判別および補正する問題に対する一つの現行の解決策は、デジタル復調器内のデジタル搬送波追跡ループのような制御ループを使うことに関わる。前記制御ループは、存在するかもしれない周波数オフセットを判別し、場合によっては補正できるよう調整される。しかしながら、搬送波追跡ループの性能は受信される信号品質および操作対象の信号の型に依存する。衛星受信機のような製品に使われる現行のシステムは、SNRが3dBを上回り、変調フォーマットが直交位相偏移符号化（QPSK:  quadrature  phase  shift  keying）である環境で動作する。復元される必要のある周波数オフセットは通例、±5メガヘルツ（MHz）と指定される。これらの条件のもとでは、搬送波復元ループとして使用される伝統的な位相ロック・ループ（PLL:  phase  locked  loop）は、めいっぱい±5MHzの可能な周波数オフセットを超える信号を位置特定し、これにロックすることはできない。この場合のループは、周波数オフセットの全範囲をカバーするために、いくつかの引き込み（pull-in）範囲を通ってステップまたは同調する。PLLのための引き込み範囲が±1MHzであれば、±5MHzの周波数オフセットを復元するためには、何回かのステップで必要とされる周波数探索空間の全部をカバーするよう、PLLは、約2MHzのステップで強制的に再同調される。現在利用可能なハードウェアでは、この手順は比較的迅速に行える。全範囲をカバーするのに必要とされるステップが5つほどしかなく、信号条件がPLLに比較的大きな引き込み範囲を使うことを許容するからである。
【０００９】
しかしながら、前に論じた新しい衛星送信仕様（たとえばDVB-S2）は、1dB以下の信号対雑音比で動作するモードをもつ。また、DVB-S2仕様は、伝統的なQPSKシステムより多くの信号点をもつ変調フォーマットを含む。たとえば、DVB-S2仕様は、いくつかあるうちでも8PSKを含む。非常に低いSNRおよび／または高めの配位（constellation）型をもつモードについては、ループが背景雑音ではなく信号にロックするためには、伝統的なPLL搬送波復元システムの引き込み範囲は、旧来システムの引き込み範囲より縮小されなければならない。引き込み範囲が縮小されなければ、ループは背景雑音にロックしてしまい、望ましくない無ロックまたは偽ロック状態が生じることがありうる。例示的な事例として、より新しい衛星送信仕様を使ったシステムに適正にロックするために必要とされる引き込み範囲はたったの±50kHzであることがある。そのような小さな引き込み範囲では、周波数復元へのステップ化されたアプローチは、約100ステップを必要とするであろう。大きなオフセットを含む信号を取得するための時間はかなり増え、ユーザーはその時間増を受け容れられないと考えるものと思われる。
【００１０】
結果として、周波数オフセットを判別する新しい方法が望ましい。さらに、周波数オフセットを決定する装置が周波数オフセットを補正する何らかの機能を含むことが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、通信システム内のさまざまな処理要素に付随する周波数オフセットの判別に向けられる。より特定的には、本発明は、さまざまな変調方式を用いるときに低い信号対雑音比を含む多様な条件のもとで周波数オフセットを判別するシステムおよび方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の装置は、入力信号を、それぞれ異なる周波数をもつ複数の第二の信号に変換する周波数変換器を含む。当該装置はさらに、前記複数の第二の信号の大きさ（magnitude）を測定するための検出器を含む。当該装置はまた、前記検出器によって測定された複数の大きさの最大値を判別できるコントローラをも含む。
【００１３】
本発明の方法は、入力信号を受信し、前記信号を複数の周波数と混合してそれぞれ異なる搬送波周波数をもつ複数の第二の信号を生成し、前記複数の第二の信号を処理して複数の大きさおよび該大きさに関連付けられた複数の周波数値を生成することを含む。さらに、当該方法は、前記複数の大きさから最大値を判別することを含む。
【００１４】
本発明の利点は、以下の詳細な記述を読み、図面を参照することで明白となりうる。
【００１５】
本発明の特徴および効果は、例として与えられる以下の記述からより明白となりうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の一つまたは複数の個別的実施形態について以下に述べる。これらの実施形態の簡潔な記述を提供するため、実際の実装のすべての特徴が明細書に記述されはしない。エンジニアリングまたはデザイン・プロジェクトなどで何らかのそのような実際の実装を開発する際には、開発者の個別の目標を達成するために数多くの実装固有の決定をする必要があることは理解しておくべきである。システム関係またはビジネス関係の制約に従うなどといった個別の目標は、実装によって変わりうるものなのである。さらに、そのような開発努力は複雑で時間がかかることがありうるが、それでも、この開示の恩恵を得た当業者の設計、製作および製造の通常の実行であろうことを理解しておくべきである。
【００１７】
以下は、衛星信号の受信のために使われる回路を記述する。他の型の信号を受信するために利用される、他の何らかの手段によって信号入力が供給されうる他のシステムも非常に似通った構造を含みうる。当業者は、ここに記載される回路の実施形態は単に一つの可能性のある実施形態であることを理解するであろう。よって、代替的な実施形態では、当該回路の構成要素が再配置もしくは省略されることもあるし、あるいは追加的な構成要素が加えられることもある。たとえば、小規模な修正で、記載される回路は、ケーブル・ネットワークから送達されるような非衛星ビデオおよびオーディオ・サービスでの使用のために構成されうる。
【００１８】
ここで図１を参照すると、デジタル復調のために使われる例示的なリンク回路１００が示されている。本回路への入力において、アナログ‐デジタル（A/D）変換器１０２が周波数変換器１０４に接続されている。周波数変換器１０４には数値制御発振器（NCO:  numerically  controller  oscillator）１０６も接続されている。周波数変換器１０４の出力はアンチエイリアス・フィルタ１０８に接続されており、アンチエイリアス・フィルタ１０８は自動利得制御（AGC:  automatic  gain  control）増幅ブロック１１０に接続されている。AGC増幅ブロック１１０の出力は、間引きブロック１１２に接続される。間引きブロック１１２はシンボル・タイミング復元ブロック１１４に接続される。最後に、シンボル・タイミング復元ブロック１１４は搬送波追跡ループ１１６に接続される。リンク・プロセッサ１２０がNCO１０６、搬送波追跡ループ１１６およびリンク・メモリ１２２に接続されている。明確のため、いくつかの接続およびブロックが省略されているかもしれないが、当業者はそうした省略を認識するはずである。これら各ブロックの動作について以下でさらに述べる。
【００１９】
リンク回路１００は、チューナー（図示せず）から送達される一つまたは複数のベースバンド信号をデジタル信号に変換するA/D変換器１０２を含んでいる。A/D変換器１０２からのデジタル信号は、前記一つまたは複数のベースバンド信号の一連の標本値を表す。ここで、各標本値はたとえば10ビット語のデータを含んでいる。A/D変換器には一連の標本値を生成するためにクロック信号（図示せず）も接続されている。クロック信号は、水晶のような源から発生されうる。
【００２０】
A/D変換器１０２からのデジタル信号は次いで周波数変換器１０４に供給される。周波数変換器１０４は、NCO１０６から供給される入力信号も受信する。NCO１０６および周波数変換器１０４は、到来する信号の搬送波周波数に関して到来デジタル信号をシフトさせ、それにより周波数シフトされたデジタル信号を生成することができる。NCO１０６は典型的にはプログラム可能な周波数デジタル信号源である。NCO１０６のデジタル周波数をプログラムするための制御は、リンク・プロセッサ１２０によって生成されうる。周波数変換器ブロック１０４およびNCO１０６は、搬送波追跡ループ１１６によって判別される周波数オフセットが、リンク回路１００内に位置する回路中で直接除去されることを許容する。周波数変換器１０４の出力は、周波数シフトされたデジタル信号をアンチエイリアス・フィルタ１０８に供給する。アンチエイリアス・フィルタ１０８は典型的には、所望の到来信号は本質的に不変のまま通過させる一方、所望の到来信号に関連しない信号エネルギーを除去するために使われるデジタル・フィルタである。
【００２１】
フィルタ処理されたデジタル信号は自動利得制御（AGC）ブロック１１０に渡る。AGCブロック１１０は、利得制御可能なデジタル信号増幅器および信号検出器を含む。AGCブロック１１０内で、信号検出器は、存在する信号の大きさを測定するために使われる。AGCブロック１１０内の検出器は、典型的には、ある時間期間にわたる信号の総パワーを検出する。AGCブロック１１０内の検出器の出力は典型的には、増幅器の出力が一定レベルに維持されうるよう、利得制御可能なデジタル信号増幅器のための制御信号としてループで接続される。
【００２２】
AGCブロック１１０は、その制御可能なデジタル信号増幅器から利得補償された信号を出力し、利得補償された信号を間引き器１１２に供給する。間引き器１１２は、到来信号のサンプリング・レートとシンボル・タイミング復元ブロック１１４のための要求されるサンプル・レートとの比較に基づいて、利得補償された信号の標本値を除去することによって、実効サンプリング・レートを低下させる。
【００２３】
シンボル・タイミング復元ブロック１１４は、サンプリング位置を最適化し、到来信号で送られたデータのシンボルの最適な検出を許容するために、到来する間引かれた信号の位相を調整する制御ループを含んでいる。次いでシンボル・タイミング復元ブロック１１４の出力は、搬送波追跡ループ１１６を含むブロックに接続する。搬送波追跡ループは、期待されるまたは正しい搬送波周波数に関して到来信号の位相および／または周波数を判別および補正する制御ループを含む。搬送波追跡ループ１１６は典型的には、シンボルの実際の値を考慮することなく、搬送波周波数の判別および補正を実行する。
【００２４】
今や復調された信号となった搬送波追跡ループ１１６の出力は、誤り訂正ブロック（図示せず）のような下流の処理ブロックにさらなる処理のために渡される。
【００２５】
動作では、搬送波追跡ループ１１６は、到来信号の周波数オフセットを判別する。リンク・プロセッサ１２０は、当業者に既知のループ帯域幅、ロックイン範囲（lock  in  range）およびロックイン範囲の公称周波数といった、搬送波追跡ループ１１６の動作パラメータを制御する。搬送波追跡ループ１１６は、該搬送波追跡ループ１１６が判別したロック条件および周波数オフセットといった値を、リンク・プロセッサ１２０に出力する。次いでそうした値は、搬送波追跡をさらにプログラムするために、たとえばロックイン範囲の公称周波数をステップさせるために使われうる。リンク・プロセッサ１２０はそうした値を、NCO１０６にプログラムされる周波数を調整するためにも使いうる。先述したように、搬送波追跡ループ１１６が、より新しい衛星システムで使われるような信号について周波数オフセットを判別して到来信号の搬送波周波数にロックするのにかかる時間は、受け容れられないものであることがありうる。
【００２６】
ここで図２を参照すると、本発明の例示的なリンク回路２００が示されている。本回路への入力において、A/D変換器２０２が周波数変換器２０４に接続されている。周波数変換器２０４にはNCO２０６のような発振器も接続されている。周波数変換器２０４の出力は、アンチエイリアス・フィルタ２０８に接続されており、アンチエイリアス・フィルタ２０８はAGC増幅ブロック２１０に接続されている。AGC増幅ブロック２１０の出力は、間引きブロック２１２に接続される。間引きブロック２１２はシンボル・タイミング復元ブロック２１４に接続される。シンボル・タイミング復元ブロック２１４は搬送波追跡ループ２１６に接続され、最後に、搬送波追跡ループ・ブロック２１６が誤り訂正ブロック２１８に接続される。リンク・プロセッサ２２０がNCO２０６、AGC増幅ブロック２１０、搬送波追跡ループ２１６およびリンク・メモリ２２２に接続されている。明確のため、いくつかの接続およびブロックが省略されているかもしれないが、当業者はそうした省略を認識するはずである。これら各ブロックの動作について以下でさらに述べる。
【００２７】
リンク回路２００は、チューナー（図示せず）から送達される一つまたは複数のベースバンド信号をデジタル信号に変換するA/D変換器２０２を含んでいる。A/D変換器２０２からのデジタル信号は、前記一つまたは複数のベースバンド信号の一連の標本値を表す。ここで、各標本値はたとえば10ビット語のデータを含んでいる。好ましい実施形態は、一つまたは複数のベースバンド信号をA/D変換器２０２への入力として利用することを注意しておくことが重要である。しかしながら、別の実施形態では、A/D変換器２０２への入力としてチューナーによって与えられる信号（単数または複数）は、ベースバンドに近い周波数にあってもよいし、あるいは他の何らかの中間周波数（IF:  intermediate  frequency）にあってもよい。
【００２８】
A/D変換器には一連の標本値を生成するためにクロック信号（図示せず）も接続されている。クロック信号は、水晶のような別の源から発生されてもよいし、および／またはリンク・プロセッサ２２０によってさらに制御されてもよい。ある実施形態では、リンク・プロセッサ２２０は、到来する受信信号の適正な処理のために必要なクロック・レートを決定してもよい。別の実施形態では、A/D変換器２０２内のサンプリングは固定レートで行われてもよく、サンプリングされた信号を間引いて適正なサンプリング・レートまで下げるような処理がのちのブロックで行われてもよい。
【００２９】
A/D変換器２０２からのデジタル信号は次いで周波数混合器または周波数変換器２０４に供給される。周波数変換器２０４は、NCO２０６から供給される入力信号も受信する。NCO２０６および周波数変換器２０４は、到来する信号の搬送波周波数に関して到来デジタル信号をシフトさせ、それにより周波数シフトされたデジタル信号を生成することができる。NCO２０６は典型的にはプログラム可能な周波数デジタル信号源である。NCO２０６のデジタル周波数をプログラムするための制御は、リンク・プロセッサ２２０によって生成されうる。いくつかの実施形態では、制御は、後述する搬送波追跡ループ２１６によって、リンク・プロセッサ２２０と共同して、あるいはリンク・プロセッサ２２０とは別個に、決定されうる。NCO２０６の動作範囲は、その周波数オフセット調整範囲を使って指定されうる。この範囲は、到来デジタル信号のシンボル・レートおよび／またはA/D変換器２０２が到来ベースバンド信号を処理するために使うサンプリング・レートといったいくつかの因子を使って決定されうる。ある実施形態では、周波数変換器ブロック２０４およびNCO２０６は、搬送波追跡ループ２１６によって判別される周波数オフセットが、リンク回路２００内に位置する回路中で直接除去されることを許容する。リンク回路２００内でのオフセットの補正は、ユーザーにとって望ましくない追加的な遅延時間につながりうるチューナー再同調の可能性を解消する。
【００３０】
周波数変換器２０４の出力は、周波数シフトされたデジタル信号をアンチエイリアス・フィルタ２０８に供給する。アンチエイリアス・フィルタ２０８は典型的には、所望の到来信号は本質的に不変のまま通過させる一方、所望の到来信号に関連しない信号エネルギーを除去するために使われるデジタル・フィルタである。リンク回路２００において復調するために可能な入力信号のシンボル・レートの範囲に依存して、アンチエイリアス・フィルタ２０８は一つまたは複数の固定フィルタの集合またはプログラム可能フィルタでありうる。ある好ましい実施形態では、アンチエイリアス・フィルタ２０８は、その通過帯域周波数応答および／またはその他の特性を変更するようプログラムされうる。もう一つの実施形態では、フィルタは、到来する周波数シフトされたデジタル信号の通過帯域特性にマッチするようプログラムされうる。一つのそのような通過帯域特性は、信号帯域幅でありうる。
【００３１】
フィルタ処理されたデジタル信号はAGC増幅ブロック２１０に渡る。AGC増幅ブロック２１０は、利得制御可能なデジタル信号増幅器および信号検出器を含みうる。AGC増幅ブロック２１０中の検出器は、存在する信号の大きさを測定するために使われる。検出器は、ある時間期間にわたって、信号の総パワーを、たとえば二乗平均平方根（RMS:  root  mean  square）パワーとして検出しうる。AGCブロック２１０内の検出器は、増幅器の出力が一定レベルに維持されうるよう、利得制御可能なデジタル信号増幅器に対する制御信号としてループで接続されうる。さらに、AGCブロック２１０内の検出器は、到来信号レベルの指標を与えるために使用されうる。検出器の一つの出力、レベル指標信号は、次いで、さらなる処理のためにリンク・プロセッサ２２０に差し向けられうる。
【００３２】
AGCブロック２１０は、その制御可能なデジタル信号増幅器から利得補償された信号を出力し、利得補償された信号を間引き器２１２に供給する。間引き器２１２は、到来信号のサンプリング・レートとシンボル・タイミング復元ブロック２１４のための要求されるサンプル・レートとの比較に基づいて、利得補償された信号の標本値を除去することによって、実効サンプリング・レートを低下させる。
【００３３】
シンボル・タイミング復元ブロック２１４は、サンプリング位置を最適化し、到来信号で送られたデータのシンボルの最適な検出を許容するために、到来する間引かれた信号の位相を調整する制御ループを含んでいる。シンボル・タイミング復元ブロック２１４の出力は、搬送波追跡ループ２１６に接続すされる。搬送波追跡ループ２１６は、期待されるまたは正しい搬送波周波数に関して到来信号の位相および／または周波数を判別および／または補正しうる制御ループを含む。搬送波追跡ループ２１６は、シンボルの実際の値を考慮することなく、前記の判別および補正を実行しうる。
【００３４】
当業者には知られているように、シンボル・タイミング復元ブロック２１４と搬送波追跡ループ２１６が、互いに、および／またはリンク回路２００内の他のブロックに関して、動作的に結合されうることを注意しておくことが重要である。さらに、ここに記載される搬送波追跡ループ２１６は典型的には、周波数オフセットに関する到来信号属性に基づいて内在的になる先述した制限を含んでいる。
【００３５】
今や回転解除された信号となった搬送波追跡ループ２１６の出力は、誤り訂正ブロック２１８にはいる。典型的には、誤り訂正ブロック２１８は、実際のシンボル値を判別するためのシンボル・スライサー・モジュールを含みうる。誤り訂正ブロック２１８はまた、データを含むビットおよび誤り訂正ビットを生成するために使われるシンボル‐ビット・マッピング器モジュールをも含みうる。さらに、誤り訂正ブロック２１８は、到来信号においてデータと一緒に送られた誤り訂正情報を利用するモジュールを含む。当業者には知られているように、いくつかの型の誤り訂正方法がここに記載されるシステムのような通信システムにおいて用いられうる。いくつかの誤り訂正方法は、リード・ソロモン誤り訂正、トレリス誤り訂正またはインターリーブを含みうる。また、ターボ符号誤り訂正およびLDPC誤り訂正として知られるいくつかのより新しい型も使用されうる。当業者には知られているように、これらの誤り訂正方法のいずれも、個々に使用されてもよいし、あるいは協働するよう組み合わされてもよい。
【００３６】
ここで図４を参照すると、本発明の方法を包含するフローチャート（４００）が示されている。本フローチャートは、本方法の特定の実施形態に基づく完全なプロセスを示すステップを含んでいる。当業者は、異なる実施形態に対応するため、ステップのいくつかを省略したり、入れ換えたりしてもよいことを認識するはずである。まず、ステップ４０２で、チューナーが、Lバンド信号から送達されたチャネル（たとえば衛星トランスポンダ）を受信するよう同調される。ステップ４０２ではさらに、リンク回路２００が、リンク・プロセッサ２２０の制御のもとで初期化されてもよい。この初期化には、NCO２０６、AGCブロック２１０およびリンク・メモリ２２２と一緒に使うレジスタの任意の初期化が含まれうる。ステップ４０４で、アンチエイリアス・フィルタ２０８がある帯域幅にプログラムされうる。アンチエイリアス・フィルタ２０８が、フィルタ帯域幅のプログラミングを許容しない場合には、ステップ４０４は省略されてもよい。帯域幅は、到来チャネルの帯域幅、到来チャネルの信号品質および／または動作パラメータ、あるいはアンチエイリアス・フィルタ２０８内の可能な帯域幅の範囲を含むいくつかの基準に基づいて選択されうる。ある実施形態では、アンチエイリアス・フィルタ２０８は、その可能な最も狭い値、たとえば500kHzにプログラムされうる。もう一つの実施形態では、アンチエイリアス・フィルタ２０８は、到来チャネルの帯域幅のほぼ半分である値にプログラムされうる。
【００３７】
ステップ４０６で、NCO２０６は第一の周波数または開始周波数にプログラムされる。周波数は、NCO２０６の可能な同調範囲の一端にある周波数として選ばれうる。たとえば、NCO２０６は最初、その最低周波数に同調されうる。NCO２０６の同調範囲はしばしば、周波数オフセットを考えるときに到来信号が存在すると知られうる特定の周波数範囲をカバーするよう選ばれる。ある好ましい実施形態では、NCO２０６の同調範囲は、受信されるべき最高帯域幅信号のナイキスト周波数に等しい周波数の範囲にまたがるように選ばれる。別の実施形態では、NCO範囲は、システム中で生起できる総周波数オフセットに等しいかそれ以上の周波数の範囲にまたがるように選ばれてもよい。
【００３８】
本プロセスは一連の周波数を通ってステップしていく必要があるので、NCO２０６を同調するためのパターンが作成され、従われることも重要になる。たとえば、ある実施形態では、同調は最低周波数を最初の周波数として始まり、最高周波数を最後の周波数として終わり、中間の一組の周波数を通ってステップする。たいていの場合、パターンは、メモリに記憶されていてもよいし、あるいはNCO２０６の同調に先立ってリンク・プロセッサ２２０内のアルゴリズムとして導出されてもよい。
【００３９】
NCO２０６がその開始周波数にきたのち、ステップ４０８で、AGCブロック２１０を使って信号パワーの測定がなされる。ある実施形態では、測定は、リンク・コントローラに接続されている先述したAGCブロック２１０からのレベル指標出力を使ってなされうる。ある実施形態では、リンク・コントローラは、測定値としてレベル指標出力を直接使ってもよいが、他の実施形態では、測定値を導出するために、リンク・コントローラは、異なる時点の二つ以上の標本値を平均するといったいくつかの追加的な処理を実行してもよい。
【００４０】
リンク・プロセッサ２２０からの測定値はステップ４１０で、リンク・メモリ２２２のようなメモリ内の特定の位置に記憶される。さらに、リンク・プロセッサ２２０は、NCO２０６の周波数の指標を、メモリ内の別個の特定の位置に記憶できる。周波数の値は、いかなる有用な仕方で記憶されてもよい。たとえば、絶対的な周波数値として、スケーリングされた相対値としてまたは中央値もしくは所望値からのオフセット値として、記憶されてもよい。記憶される値はのちに使用されてもよく、必要とされる情報は、記憶されている値のフォーマットの知識に基づいて復元されてもよい。
【００４１】
ステップ４１２は、反復枝を開始する。ステップ４１２でNCO２０６の最後の周波数値にまだ達していない場合、処理はステップ４１４に続き、ここで、NCO２０６は同調周波数の次のステップ値に変えられる。ある好ましい実施形態では、ステップ値はその直前の値からインクリメントされてもよい。インクリメント値の値はいくつかの因子に依存しうる。たとえば、インクリメントは、アンチエイリアス・フィルタ２０８での使用のために選ばれた帯域幅の値であってもよい。いずれにせよ、インクリメント値の大きさおよびNCO２０６の周波数の全範囲が、反復枝が戻る回数を決定することになる。NCO２０６内の新しい同調周波数に基づいてAGCブロック２１０内でパワーを測定するために、反復枝はステップ４０８に戻る。本プロセスは次いで前と同様にステップ４１０に続き、この新しい測定されたパワーと周波数の新しいステップ値との両方をメモリに記録する。最後に、本プロセスはNCO２０６の最後の周波数値に到達したかどうかを判定するステップ４１２に戻る。
【００４２】
ステップ４１２で、NCO２０６における最後の周波数値（たとえば、NCO２０６の同調範囲の最高周波数値）に到達していた場合、反復プロセスは終了し、ステップ４１２での判断枝は今度はステップ４１６に続く。ステップ４１６では、最大の測定値を判別するプロセスが始まる。測定されたパワーの最大値は、リンク・メモリ２２２内の以前に記憶された値を取得し、処理するリンク・プロセッサ２２０によって判別されてもよい。リンク・プロセッサは、値と値を直接比較してもよいし、あるいは相続く値の集合に「窓（windowing）」関数を適用してもよい。窓関数では、メモリからの連続するデータの集合が処理されて窓処理された（windowed）値を生成する。ある実施形態では、窓（window）は、到来信号の帯域幅に対応するように選択され、窓内で使われるデータ点の数は、信号帯域幅と、アンチエイリアス・フィルタ２０８のために以前に選ばれた帯域幅との間の倍数である。窓関数（window  function）の選択は、いくつかのパラメータに基づいてなされてよく、信号が窓関数内に現れることを保証しようとすることによって適正な信号検出を保証する仕方で選択されてもよい。たとえば、信号帯域幅が10MHzで、選ばれたアンチエイリアス・フィルタ帯域幅が1MHzである場合、「窓」は10MHzであってもよく、各窓について取られるデータ点の数は10であってもよい。記憶されている最初の値および最後の値の近くで窓を容易にするため、窓関数は、関数が充填される点で始まってもよいし、窓を充填するために端点の値が繰り返されてもよいし、あるいは関数はメモリの端点近くでの縮小された窓サイズを取り入れる分割ステップ（division  step）を含んでもよい。その際、同じ窓関数が、リンク・メモリ２２２に記憶された大きさの値のそれぞれに関連付けられている周波数値に適用されてもよい。窓処理された値が生成されたのち、これらの窓処理された値は、最大の窓処理された値を決定するために比較される。
【００４３】
最後に、ステップ４１８において、最大の個別の測定値または最大の窓処理された測定値が報告され、さらに、最大の個別の測定値または最大の窓処理された測定値に対応する周波数の値も報告される。これらの値はその後、リンク回路２００における他のブロックのさらなる調整において使用されることができる。ある実施形態では、最大の測定値に対応する周波数の報告された値がリンク・コントローラ２１８によって処理され、NCO２０６の公称動作周波数をプログラムするために使われる新しい値が生成されてもよい。別の実施形態では、最大の測定値に対応する周波数の値は、リンク・プロセッサ２２０によって処理されて、搬送波追跡ループ２１６をプログラムするために使われるループ周波数オフセット値が生成されることができる。さらに別の実施形態では、リンク・プロセッサ２２０は、最大の測定値に対応する周波数の値を最大の測定値とともに使って、NCO２０６または搬送波追跡ループ２１６のいずれかにどのくらいの調整を適用すべきかを決定することができる。ひとたびここに記載されるプロセスが完了すると、リンク回路２００は、その通例の動作のもとで到来信号の処理を開始しうる。
【００４４】
リンク・メモリ２２０内の必要メモリ量が最小になるもう一つの実施形態では、ステップ４１６はなくしてもよく、ステップ４１０を修正して、その時点までに測定された大きさの最大値と関連付けられた周波数のみを記憶するようにしてもよい。この実施形態では、ステップ４０８、４１０、４１２および４１４を含む各ループが実行されるにつれ、測定された大きさの最新の値が現在記憶されている最大値と比較される。大きさの最新の値が現在記憶されている値よりも大きければ、現在記憶されている値および関連付けられた周波数の値が、大きさの最新の値および関連付けられている周波数で置き換えられる。そうでなければ、メモリ位置は無修正のままとされ、次の大きさの値が決定される。ステップ４１２の判断枝でひとたびループが完了すると、メモリ内の値は、ステップ４１８で報告するための値になっている。
【００４５】
記載される方法および装置を使って、チャネル取得の際に周波数オフセットを判別するのに使われる時間の量が著しく短縮されうる。周波数オフセットは、1dB  SNRのような非常に低いSNRの信号であっても、典型的には±1MHzのような比較的小さな誤差の範囲内で決定されうる。この方法を使うことで、搬送波追跡ループ２１６は、低いSNRの信号に必要な狭い引き込み範囲で動作することが許容され、搬送波追跡ループ２１６が多数の引き込み範囲を通ってステップすることは要求されないことになる。この方法は、いかなる変調フォーマットとも等しく良好に機能する。
【００４６】
さらに、この方法は、周波数オフセットの一種の「粗い同調」としてはたらき、より精確な細かい同調は、先述した搬送波復元ループ２１６のような別のブロック内に留まることを許容することができる。たとえば、記載される発明は、信号を取得するために必要とされる時間を短縮するために、できる限り周波数探索空間を縮小するために使用されうる。本発明は、細かい同調段階における取得探索空間を約±1MHz以下にまで縮小するために使用されうる。その場合、この量で、先述したような伝統的な取得手法を使って、周波数オフセットの何らかの部分の除去に起因するこの縮小された探索空間での信号の取得を完了してもよい。
【００４７】
さらに、ここに示される発明は、通信システムの初期同調を含むプロセスに限定されない。本発明に記載されたプロセスは、システムが以前に正しい周波数オフセットを見出していることの検査のような任意の時点において、あるいはシステムにおいて周波数オフセットが変わった可能性があり、今、判別し、補正される必要がある場合にも利用されうる。
【００４８】
本発明はさまざまな修正および代替形を与えられうるが、例として個別的な実施形態が図面において示され、ここに詳細に記載される。しかしながら、本発明が開示される具体的な形に限定されることは意図されていないことは理解しておくべきである。むしろ、本発明は、付属の請求項によって定義される本発明の精神および範囲内にはいるあらゆる修正、等価物および代替をカバーするものである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】信号を復調するための例示的なリンク回路のブロック図である。
【図２】本発明のリンク回路のブロック図である。
【図３】本発明の周波数オフセットを判別する方法を示すフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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