(57)【要約】【課題】  システムＬＳＩ搭載や、ＤＳＰ信号処理に適したＢＰＳＫ信号復調装置及び復調方法を提供する。【解決手段】  ＢＰＳＫ信号復調装置７の位相遷移点検出部１３ａ，１３ｂは、局部発振部１０、ミキサ１１ａ，１１ｂ、ローパスフィルタ１２ａ，１２ｂにより得られる複素ベースバンド信号から位相遷移点を求め、信号レベル検出部１４ａ，１４ｂは複素ベースバンド信号の信号レベルを求め、切り替え部１５は信号レベルに応じて切り替え出力することで、データ復調部１６はデータ復調を行い、クロック再生部１７はクロックを再生する。【選択図】        図２
2006304092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相が９０度異なった２系統の所定周波数信号を自走的に生成する局部発振手段と、
前記局部発振手段により生成された前記２系統の所定周波数信号の各々と、入力信号とを混合する２つのミキサと、
前記２つのミキサの出力に各々接続された２つのローパスフィルタ手段と、
前記２つのローパスフィルタ手段の出力に各々接続された２つの位相遷移点検出手段と、
前記２つの位相遷移点検出手段の各々において処理される信号の信号レベルを検出する２つの信号レベル検出手段と、
前記２つの位相遷移点検出手段の出力と前記２つの信号レベル検出手段に接続され、前記２つの信号レベル検出手段の出力に応じて前記２つの位相遷移点検出手段の出力のいずれかを選択出力する切り替え手段と、
前記切り替え手段から出力される位相遷移点信号をもとにバイフェーズ復号データを出力するデータ復調手段と、
前記切り替え手段から出力される位相遷移点信号をもとにバイフェーズ信号のクロック信号を再生出力するクロック再生手段と
を備えることを特徴とするＢＰＳＫ信号復調装置。
【請求項２】
前記ＢＰＳＫ信号復調装置は、さらに
前記２つの信号レベル検出手段の出力に接続され、前記２つの信号レベル検出手段の出力をもとに、前記データ復調手段から出力される復調出力データの信頼度データを出力する信頼度判定手段を備える
ことを特徴とする請求項１記載のＢＰＳＫ信号の復調装置。
【請求項３】
前記ＢＰＳＫ信号復調装置は、さらに
前記２つの位相遷移点検出手段の出力に接続され、各々の信号周期を検出する２つの周期検出手段と、
前記２つの周期検出手段に接続され、前記２つの周期検出手段の各々の周期データをもとに前記データ復調手段から出力される復調出力データの信頼度データを出力する信頼度判定手段を備える
ことを特徴とする請求項１に記載のＢＰＳＫ信号の復調装置。
【請求項４】
位相が９０度異なった２系統の所定周波数信号データを自走的に生成する局部発振処理ステップと、
前記局部発振処理ステップにより生成された前記２系統の所定周波数データの各々と、入力信号データとを混合処理する２つのミキサ処理ステップと、
前記２つのミキサ処理ステップの出力データの各々に濾波処理を施す２つのローパスフィルタ処理ステップと、
前記２つのローパスフィルタ処理ステップの出力データの各々を処理して位相遷移点を検出する２つの位相遷移点検出処理ステップと、
前記２つの位相遷移点検出処理ステップの各々において処理される信号の信号レベルを検出する２つの信号レベル検出処理ステップと、
前記２つの信号レベル検出処理ステップの出力データに応じて前記２つの位相遷移点検出処理ステップの出力のいずれかを選択出力する切り替え処理ステップと、
前記切り替え処理ステップから出力される位相遷移点信号データをもとにバイフェーズ復号データを出力するデータ復調処理ステップと、
前記切り替え処理ステップから出力される位相遷移点信号データをもとにバイフェーズ信号のクロック信号データを再生出力するクロック再生処理ステップと
を含むことを特徴とするＢＰＳＫ信号復調方法。
【請求項５】
前記ＢＰＳＫ信号復調方法は、さらに
前記２つの信号レベル検出処理ステップの出力データを入力として、前記データ復調処理ステップから出力される復調出力データの信頼度データを出力する信頼度判定処理ステップを含む
ことを特徴とする請求項４記載のＢＰＳＫ信号復調方法。
【請求項６】
前記ＢＰＳＫ信号復調方法は、さらに
前記２つの位相遷移点検出処理ステップの各々の出力データをもとに各々の信号周期を検出処理する２つの周期検出処理ステップと、
前記２つの周期検出処理ステップの各々の周期データをもとに前記データ復調処理ステップから出力される復調出力データの信頼度データを出力する信頼度判定処理ステップを含む
ことを特徴とする請求項４記載のＢＰＳＫ信号復調方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＭラジオ放送に多重化されたＲＤＳ（Ｒａｄｉｏ  Ｄａｔａ  Ｓｙｓｔｅｍ：ラジオデータシステム）信号など、バイフェーズ変調されたデジタルデータを伝送するＢＰＳＫ（ＢＰＳＫ：Ｂｉｎａｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）変調信号を復調するためのＢＰＳＫ信号の復調装置及び復調方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＦＭラジオ放送におけるデータ多重方式であるＲＤＳ方式は、広く欧米で運用されており、バイフェーズ変調されたデジタルデータをＢＰＳＫ信号としてコンポジット信号と呼ばれる信号に多重化して伝送することを特徴としているものである。
【０００３】
このＲＤＳ方式の多重信号（以下、ＲＤＳ信号と略記する。）を復調することを主たる目的とするＢＰＳＫ信号復調装置及び復調方法は従来より種々提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１においては、ＲＤＳ信号のキャリア周波数である５７ｋＨｚを中心周波数とするバンドパスフィルタ（以下、ＢＰＦと略記する。）によりＲＤＳ信号を濾波抽出し、抽出されたＲＤＳ信号をコンパレータ（比較器）によって２値化し、しかる後に５７ｋＨｚのキャリアを再生して後段の復調処理に供給するという構成が開示されている。
【０００５】
さらに特許文献２においても、帯域通過フィルタすなわちＢＰＦを用いて５７ｋＨｚを中心とするＲＤＳ信号を抽出し、しかる後に比較器によって２値化してコスタスループからなる５７ｋＨｚキャリアの再生及び復調手段に入力する構成が示されている。
【０００６】
上記した２つの文献において開示されている構成、すなわちＢＰＦによるＲＤＳ信号の抽出と、ＢＰＦの直後に設けられた比較器による２値化処理と、２値化されたＲＤＳ信号からＰＬＬないしはコスタスループなどの帰還制御を用いた５７ｋＨｚキャリア信号を再生する手段を備えた構成は、従来から一般的な構成として、特にＲＤＳ復調専用ＬＳＩの実現に好適な構成として広く実用されているものである。
【特許文献１】特開平９−２８９５０４号公報（図１及び図２）
【特許文献２】特開昭６３−３０３５４６号公報（図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記した従来の構成は、ＲＤＳ信号の復調処理を専用ＩＣにて実装する際にはきわめて有効な構成ではあるものの、ＢＰＦについては、ＲＤＳ信号自体を損なうことなくＲＤＳ信号のみを確実に抽出するために通過帯域において位相回転がなく、かつ急峻な遮断特性のフィルタとすることが肝要であり、その構成にスイッチトキャパシタフィルタ（以下ＳＣＦと記載）など特殊な回路構成要素が必要である。また、２値化処理を行った後に以降の処理を行うために、高い時間分解能が必要となり、早いクロック周波数が必要となる。さらに、ＰＬＬないしはコスタスループなど帰還処理含む構成要素が必要であることなどの制約条件をともなう。
【０００８】
このため、近年特に車載用途のラジオ受信機において主流となりつつあるデジタル信号処理プロセッサ（以下ＤＳＰと記載）等を用いたソフトウェア処理によってＢＰＳＫ信号復調を行う際には、ＤＳＰを含むシステムＬＳＩ上にＳＣＦなど特殊セルを搭載する必要が生じ、製造プロセス上の大きな制約になる。また、２値化処理による時間分解能の要求からＤＳＰの処理クロックを高速にする必要があり、消費電力等が大きくなる。さらに、ＰＬＬやコスタスループなど帰還処理を含む処理の実現に多くのＤＳＰ処理ステップを必要とする。したがって、これらのことなどからシステムＬＳＩ搭載に際して数多くの課題を有していた。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、専用のＢＰＦ及びＰＬＬやコスタスループなどの帰還処理を含む構成要素を用いることなく、ＤＳＰ処理に適した多値処理によって低いクロック周波数でも実現でき、したがってシステムＬＳＩに容易に搭載できるＢＰＳＫ信号復調装置及び復調方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明のＢＰＳＫ信号復調装置は、位相が９０度異なった２系統の５７ｋＨｚ信号を自走的に生成する局部発振手段と、入力されたＲＤＳ信号を含むコンポジット信号と、前記局部発振手段で生成された前記２系統の５７ｋＨｚ信号とを混合する２つのミキサと、前記２つのミキサの各々の出力信号から複素ベースバンド信号化されたＲＤＳ信号を抽出する２つのローパスフィルタ手段と、前記２つのローパスフィルタ手段から出力される複素ベースバンド化されたＲＤＳ信号に含まれる位相遷移点を検出する２つの位相遷移点検出手段と、前記２つの位相遷移点検出手段で処理される信号の信号レベルを検出する２つの信号レベル検出手段と、前記２つの位相遷移点検出手段及び前記２つの信号レベル検出手段に接続され、前記２つの信号レベル検出手段の出力をもとに前記２つの位相遷移点検出手段の出力のいずれかを出力信号を選択あるいは合成して位相遷移点信号を生成する切り替え合成手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
なお、本発明は、このようなＢＰＳＫ信号復調装置として実現することができるだけでなく、このようなＢＰＳＫ信号復調装置が備える特徴的な手段をステップとするＢＰＳＫ信号復調方法として実現することもできる。
【００１２】
本構成によって、専用のＢＰＦ及びＰＬＬやコスタスループなどの帰還処理を含む構成要素を用いることなく、低いクロック周波数でのＤＳＰ処理に適した多値処理によってＢＰＳＫ信号の復調を実現することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のＢＰＳＫ信号復調装置及び復調方法によれば、ＳＣＦなど特殊なセルやクロック周波数での処理が不要で、ＤＳＰなどによるソフトウェア処理化ができるので容易にシステムＬＳＩなどに搭載することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るＢＰＳＫ信号復調装置を用いたラジオ受信機システムの全体構成の一例を示すブロック図である。
【００１６】
図１に示されるように、ラジオ受信機システム３００は、アンテナ１と、アンテナ１によって受信された高周波信号を周波数変換して、中間周波数（以下、ＩＦと略記する。）信号処理する周波数変換・ＩＦ処理部２と、アナログＩＦ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部３と、ＦＭ復調部４と、ステレオ復調部５と、復調処理により得られたデジタル音声信号をアナログ音声信号に変換するＤＡ変換部６と、本発明の実施の形態１に係るＢＰＳＫ信号復調装置７とを備える。
【００１７】
アンテナ１によって受信された高周波信号は、周波数変換・ＩＦ処理部２によってＩＦ信号となり、ＡＤ変換部３によってデジタル信号化される。デジタル信号化されたＩＦ信号は、ＦＭ復調部４により検波復調されて多重信号であるコンポジット信号が取り出される。コンポジット信号は、ステレオ音声のメイン及びサブ信号、ステレオ復調のためのパイロット信号、さらにＲＤＳ信号を含む多重信号である。当該コンポジット信号は、ステレオ復調部５によってステレオ音声信号に復調され、ＤＡ変換部によりアナログ変換されて出力されることとなる。一方、ＦＭ復調部４から出力された上記コンポジット信号は、経路１００を経て本発明の実施の形態１に係るＢＰＳＫ信号復調装置７に入力され、復調処理を施された後、経路１０５にＲＤＳデータ、経路１０６にＲＤＳクロック信号として出力される。なお、図１に示されるラジオ受信機システム３００のうち、破線で囲まれたブロック２００の部分をシステムＬＳＩとして実装することが、近年の主流となりつつある。
【００１８】
図２は、図１に示されるＢＰＳＫ信号復調装置７の詳細構成を示すブロック図である。
図２に示されるように、ＢＰＳＫ信号復調装置７は、位相が９０度異なった２系統の５７ｋＨｚ信号を自走的に生成する局部発振部１０と、入力されたＲＤＳ信号を含むコンポジット信号と、局部発振部１０で生成された２系統の５７ｋＨｚ信号とを混合する２つのミキサ１１ａ，１１ｂと、ミキサ１１ａ，１１ｂの各々の出力に各々接続された２つのローパスフィルタ１２ａ，１２ｂと、ローパスフィルタ１２ａ，１２ｂの出力に接続された２つの位相遷移点検出部１３ａ，１３ｂと、位相遷移点検出部１３ａ，１３ｂに接続された信号レベル検出部１４ａ，１４ｂと、位相遷移点検出部１３ａ，１３ｂと信号レベル検出部１４ａ，１４ｂに接続された切り替え部１５と、切り替え部１５から出力される位相遷移点信号をもとにＲＤＳデータを復調するデータ復調部１６と、切り替え部１５に接続され、ＲＤＳクロックを再生するクロック再生部１７とを備える。
【００１９】
次いで、ＢＰＳＫ信号復調装置７の動作を説明する。
上で述べたように、経路１００にはＲＤＳ信号を含むコンポジット信号が入力される。
【００２０】
局部発振部１０は、９０度位相が異なった２系統の５７ｋＨｚ信号を自走的に生成し、ミキサ１１ａ，１１ｂに供給する。
【００２１】
ミキサ１１ａ，１１ｂは、それぞれ経路１００から入力されたコンポジット信号と、局部発振部１０から供給される５７ｋＨｚ信号とを混合して、ローパスフィルタ１２ａ，１２ｂに出力する。
【００２２】
ローパスフィルタ１２ａ，１２ｂは、ミキサ処理によりベースバンド信号に変換されたＲＤＳ信号を抽出する。
【００２３】
ローパスフィルタ１２ａ，１２ｂの出力である経路１０１及び経路１０２には、図３（ａ），（ｂ）にそれぞれ示されるような波形のベースバンドＲＤＳ信号が伝送される。
【００２４】
ここで留意すべきは、放送局の送信設備において生成され送信されているＲＤＳ信号のキャリア周波数である５７ｋＨｚ信号と、局部発振部１０で生成された５７ｋＨｚ信号とでは、位相・周波数ともに一致しないことである。この結果として経路１０１及び経路１０２に伝送されるＲＤＳベースバンド信号の極性及び振幅は、時々刻々変動することになる。
【００２５】
従来のＢＰＳＫ信号復調装置では、この変動を止めるために、ＰＬＬないしはコスタスループを構成し、帰還制御を行うことで、局部発振手段から出力される５７ｋＨｚ信号を放送局側の５７ｋＨｚの信号に同期させるという処理を行うことが常識であった。
【００２６】
しかしながら、ＲＤＳ信号を構成するデジタルデータはバイフェーズ変調されているので、ＲＤＳ信号の位相の絶対値は、不明であっても、位相が大きく遷移する点を検出できれば復調可能であるという特徴を有している。そして、上記した経路１０１及び経路１０２に出力される信号においては、ＲＤＳ信号の位相遷移量は、信号値の変化量に相当するため、信号値の変化の大きい部分、図３（ａ），（ｂ）の例ではゼロクロス点が位相遷移点に相当することから、信号の極性が変動しても、復調結果には影響がないことになる。また、振幅の変動に関しては経路１０１の信号と経路１０２の信号の間には片方の振幅が極小になる時には、必ずもう片方の振幅が極大になるという特徴を有している。したがって、双方の信号振幅を勘案しつつどちらかの信号を選択使用すれば、振幅変動があっても復調を行うことが可能である。
【００２７】
図２に示される位相遷移点検出部１３ａ，１３ｂは、上記した経路１０１及び経路１０２に出力されたＲＤＳベースバンド信号の位相遷移点を検出するものである。この位相遷移点の検出としては、上記したようにＲＤＳベースバンド信号のゼロクロス点の検出や、上下ピーク間の信号値差の検出、あるいは微分処理した後にピークを検出するなどの手法を用いることができる。位相遷移点の検出信号は、経路１０３及び経路１０４を経て切り替え部１５に供給される。図３（ｃ），（ｄ）に経路１０３及び経路１０４における信号波形の一例をそれぞれ示す。
【００２８】
図２に示す信号レベル検出部１４ａ，１４ｂでは、位相遷移点検出部１３ａ，１３ｂにおいて処理されるＲＤＳベースバンド信号の信号レベルを検出する。切り替え部１５では、信号レベル検出部１４ａ，１４ｂから与えられる信号レベル信号に基づき、経路１０３からの信号と経路１０４からの信号を適宜切り替えて出力する。データ復調部１６では、切り替え部１５から出力された位相遷移点信号をもとに、バイフェーズ復号によりＲＤＳデータを復調する。また、クロック再生部１７では、同様に、切り替え部１５から出力された位相遷移点信号をもとにＲＤＳクロックを再生する。そしてＲＤＳデータ、ＲＤＳクロックは、各々経路１０５及び経路１０６を経由して外部に出力されることとなる。
【００２９】
以上のように本発明の実施の形態１に係るＢＰＳＫ信号復調装置７によれば、簡単な構成のローパスフィルタ手段でＢＰＦ処理を代替することができ、５７ｋＨｚ信号の同期再生処理を必要とせず、また、多値処理であるので時間分解能も要求しないので、システムＬＳＩ搭載に適し、ＤＳＰ処理する際にはより少ない処理ステップで復調処理を実現できる。
【００３０】
なお、上記の説明では経路１０３と経路１０４の信号を切り替え部１５で切り替える構成を示したが、各々の信号レベルに応じて両者の信号を合成するような構成をとることも可能である。この場合、処理は若干複雑になるが、復調の精度を向上させることができる。
【００３１】
また、上記説明ではデジタル信号処理を念頭に置いた説明をしたが、アナログ信号処理によっても同様の処理を実現することが可能である。
【００３２】
さらに、既に説明の中で示唆しているように、上記で説明したＢＰＳＫ信号復調装置７を構成する各手段をそれぞれ処理ステップに置き換えて、ＤＳＰのソフトウェア処理にて実現することができることは言うまでもない。
【００３３】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２に係るＢＰＳＫ信号復調装置の構成を示すブロック図である。なお、図４において、図２と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００３４】
図４に示されるように、ＢＰＳＫ信号復調装置８は、ＢＰＳＫ信号復調装置７を構成する局部発振部１０、ミキサ１１ａ，１１ｂ、ローパスフィルタ１２ａ，１２ｂ、位相遷移点検出部１３ａ，１３ｂ、信号レベル検出部１４ａ，１４ｂ、切り替え部１５、データ復調部１６及びクロック再生部１７の他、さらに、信号レベル検出部１４ａ，１４ｂの出力に接続された信頼度判定部２０ａを備えて構成される。
【００３５】
既に述べたように位相遷移点検出部１３ａ，１３ｂに入力される信号はそれぞれ一方が極小の時にはもう一方は極大になるという相補的な関係をもっているので、信号レベル検出部１４ａ，１４ｂから出力されるレベル検出出力信号がともに大である場合やともに小である場合は正常なＲＤＳ信号が受信できていないと判定できる。この判定処理を信頼度判定部２０ａによって行い、判定結果をＲＤＳデータ及びＲＤＳクロックとともに出力することによって簡単な構成で、出力データの信頼性情報を得ることができる。
【００３６】
本実施の形態２においても、前述の実施の形態１と同様に、ＢＰＳＫ信号復調装置８を構成する各手段をそれぞれ処理ステップに置き換えて、ＤＳＰのソフトウェア処理にて実現できることは言うまでもないことである。
【００３７】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３に係るＢＰＳＫ信号復調装置の構成を示すブロック図である。なお、図５において、図２及び図４と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００３８】
図５に示されるように、ＢＰＳＫ信号復調装置９は、ＢＰＳＫ信号復調装置７を構成する局部発振部１０、ミキサ１１ａ，１１ｂ、ローパスフィルタ１２ａ，１２ｂ、位相遷移点検出部１３ａ，１３ｂ、信号レベル検出部１４ａ，１４ｂ、切り替え部１５、データ復調部１６及びクロック再生部１７の他、さらに、位相遷移点検出部１３ａ，１３ｂの出力にそれぞれ接続された周期検出部２１ａ，２１ｂと、周期検出部２１ａ，２１ｂに接続された信頼度判定部２０ｂとを備えて構成される。
【００３９】
位相遷移点検出部１３ａ，１３ｂの出力である経路１０３及び経路１０４の信号は、正常受信時には所定の周期の１倍または２倍の間隔で出力される特徴を備える。このため当該経路の信号の周期を周期検出部２１ａ，２１ｂによって検出し、周期が異常になった際には信頼度判定部２０ｂにより正常受信できていないもの判定する。この判定結果をＲＤＳデータ及びＲＤＳクロックとともに出力することによって比較的簡単な構成で出力データの信頼性情報を得ることができる。
【００４０】
本実施の形態３においても、前述の実施の形態１及び実施の形態２と同様に、ＢＰＳＫ信号復調装置８を構成する各手段をそれぞれ処理ステップに置き換えて、ＤＳＰのソフトウェア処理にて実現できることは言うまでもない。
【００４１】
なお、上気したＢＰＳＫ信号復調装置７〜９自体や、このＢＰＳＫ信号復調装置７〜９を含めたブロック２００の部分を、システムＬＳＩとして実装するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明に係るＢＰＳＫ信号復調装置及び復調方法は、特殊セルによるＢＰＦ処理や帰還処理によるキャリア同期処理が不要であるというＤＳＰ処理向きの構成で実現できるものであり、ラジオ受信システムを集積したシステムＬＳＩへの搭載においてきわめて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態１に係るＢＰＳＫ信号復調装置を用いたラジオ受信システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示されるＢＰＳＫ信号復調装置７の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】図２における各経路に伝送される信号波形の一例を示す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係るＢＰＳＫ信号復調装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係るＢＰＳＫ信号復調装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４４】
７，８，９      ＢＰＳＫ信号復調装置
１０            局部発振部
１１ａ，１１ｂ  ミキサ
１２ａ，１２ｂ  ローパスフィルタ
１３ａ，１３ｂ  位相遷移点検出部
１４ａ，１４ｂ  信号レベル検出部
１５            切り替え部
１６            データ復調部
１７            クロック再生部
２０ａ，２０ｂ  信頼度判定部
２１ａ，２１ｂ  周期検出部
【図１】
2006304092.tif 000003
【図２】
2006304092.tif 000004
【図３】
2006304092.tif 000005
【図４】
2006304092.tif 000006
【図５】
2006304092.tif 000007