(57)【要約】本発明は、ベースバンドよりも高い所定の周波数帯域にあるスペクトルを有するアナログ信号を受信するための受信器に関する。受信器は、所定のノイズ周波数を中心とする少なくとも１つの狭帯域ノイズ信号を管理する受信手段を備えている。受信器は、複数の受信チャンネルを形成することにより、受信信号のスペクトルを上記ベースバンドに近くかつ互いに対してシフトされた受信帯域へと変換し、それにより、各受信帯域において、狭帯域ノイズ信号が上記スペクトルに対して異なる複数の点で受信信号のシフトされたスペクトル上に重ね合わせられるようにする複数の並行なベースバンド変換手段を備えている。また、受信器は、各受信チャンネル上の受信信号の多くのシフトされたスペクトルを再結合するとともに、狭帯域ノイズの作用が除去されかつ上記ベースバンドに近い周波数帯域にある受信信号のスペクトルに対応する１つのスペクトルを得るための再結合手段を備えている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースバンドと称されるゼロに中心付けられた基準帯域よりも高い所定の周波数帯域内にあるスペクトルを有するアナログ信号を受信するための装置において、
−所定のノイズ周波数付近の少なくとも１つの狭帯域ノイズ信号を管理する受信手段であって、複数の受信チャンネルを限定することにより、受信信号のスペクトルを前記ベースバンドに近くかつ互いに対してシフトされた受信帯域へと変換し、それにより、各受信帯域において、狭帯域ノイズ信号が前記スペクトルに対して異なる複数の点で受信信号のシフトされたスペクトル上に重ね合わせられるようにする複数の並列なベースバンド変換手段を備えている受信手段と、
−各受信チャンネル上の受信信号の多くのシフトされたスペクトルから、狭帯域ノイズの作用が除去されかつ前記ベースバンドに近い周波数帯域にある受信信号のスペクトルに対応する１つのスペクトルを構成する再結合手段と、
を備えている装置。
【請求項２】
前記ベースバンド変換手段は、受信信号のスペクトルをゼロ周波数に対して対称にシフトするように形成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記受信手段は、所定のノイズ周波数付近の単一の狭帯域ノイズ信号を管理し、第１の受信周波数に中心付けられたベースバンドに近い第１の受信帯域内で受信信号のスペクトルを変換するための第１のベースバンド変換手段を第１の受信チャンネル上に備えるとともに、第２の受信周波数に中心付けられかつ前記第１の受信周波数と前記第２の受信周波数との間の差に等しい周波数間隔だけ前記第１の受信帯域に対してシフトされたベースバンドに近い第２の受信帯域で受信信号のスペクトルを変換するための第２のベースバンド変換手段を第２の受信チャンネル上に備え、前記再結合手段は、
−２つの前記チャンネルのうちの一方に、前記ノイズ周波数付近の第１の周波数帯域内で前記受信信号をフィルタ処理するためのフィルタリング手段と、
−他方のチャンネルに、前記第１の受信周波数と前記第２の受信周波数との間の前記差分だけ前記受信信号のスペクトルをシフトさせるためのシフト手段と、前記ノイズ周波数に中心付けられた第２の周波数帯域の外側で前記受信信号をフィルタ処理するためのフィルタリング手段とを備え、
−前記第１および第２の受信チャンネルからくる前記信号を加算する加算手段を備えている、
請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記受信手段は、所定のプラスの差分だけ前記ノイズ周波数に対してシフトされた第１の受信周波数に中心付けられたベースバンドに近い第１の受信帯域で受信信号のスペクトルを変換するための第１のベースバンド変換手段を第１の受信チャンネル上に備えるとともに、前記所定のプラスの差分と絶対値が等しい所定のマイナスの差分だけ前記ノイズ周波数に対してシフトされた第２の受信周波数に中心付けられたベースバンドに近い第２の受信帯域で受信信号のスペクトルを変換するための第２のベースバンド変換手段を第２の受信チャンネル上に備え、前記再結合手段は、
−前記ノイズ周波数を中心とする第１の周波数帯域で受信信号をフィルタ処理するための第１のフィルタリング手段と、フィルタ処理された信号のスペクトルを前記所定のマイナスの差分だけシフトさせるためのシフト手段とを前記第１のチャンネルに備え、
−前記ノイズ周波数を中心とする第２の周波数帯域で受信信号をフィルタ処理するための第２のフィルタリング手段と、フィルタ処理された信号のスペクトルを前記所定のプラスの差分だけシフトさせるためのシフト手段とを前記第２のチャンネルに備え、
−前記第１および第２の受信チャンネルからくる信号を加算する加算手段を備えている、
請求項２に記載の装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の装置を備える、デジタルテレビ受信器。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか一項に記載の装置を備える、マルチメディア受信器。
【請求項７】
電気信号を発信するようになっている少なくとも１つのエミッタと、前記信号を送信するための送信ネットワークと、前記信号を受信するための請求項５または６に記載された受信器とを備える、送信システム。
【請求項８】
ベースバンドと称されるゼロに中心付けられた基準帯域よりも高い所定の周波数帯域にあるスペクトルを有するアナログ信号を受信するための受信方法において、
−所定のノイズ周波数を中心とする少なくとも１つの狭帯域ノイズ信号を管理する受信ステップであって、複数の受信チャンネルを限定することにより、前記受信信号のスペクトルを前記ベースバンドに近くかつ互いに対してシフトされた受信帯域へと変換し、それにより、各受信帯域において、前記狭帯域ノイズ信号が前記スペクトルに対して異なる複数の点で前記受信信号のシフトされたスペクトル上に重ね合わせられるようにする、並行して行なわれる複数の帯域変換ステップを含む受信ステップと、
−各受信チャンネル上の前記受信信号の多くのシフトされたスペクトルから、前記狭帯域ノイズの作用が除去されかつ前記ベースバンドに近い周波数帯域にある前記受信信号のスペクトルに対応する単一のスペクトルを構成する再結合ステップと、
を含む受信方法。
【請求項９】
並行なベースバンド変換ステップは、前記受信信号のスペクトルを前記所定のノイズ周波数に対して対称にシフトするようになっている、請求項７に記載の受信方法。
【請求項１０】
プロセッサによって実行される場合に請求項７または８に記載された受信方法を実施するための命令を含んでいる、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は信号送信の分野に関する。特に、本発明は、ベースバンドと称されるゼロに中心付けられた基準帯域よりも高い所定の周波数帯域にあるスペクトルを有するアナログ信号を受信するための装置であって、所定のノイズ周波数を中心とする少なくとも１つの狭帯域ノイズ信号を管理する受信手段を備える装置に関する。
【０００２】
また、本発明は、そのような装置を備えるデジタルテレビ受信器およびマルチメディア受信器並びに送信システムに関する。
【０００３】
また、本発明は、受信方法および上記受信方法を実施するための命令を含むプログラムに関する。
【０００４】
本発明は、全てのアナログおよびデジタル送信に適用されるが、ビデオ送信または更に一般的にはマルチメディア送信等のブロードバンド送信の場合に特に有利である。また、本発明は、多量のデータを同時に送信する必要があるセルラー方式の無線通信に適用される。
【背景技術】
【０００５】
一般社会における受信器は、一般に、例えばＲＦＣＭＯＳ（無線周波数相補形金属酸化膜シリコン）技術にしたがって製造できる安価な部品を使用する。これらの受信器は、必ずしもそうであるとは限らないが、ゼロ周波数すなわちＤＣ周波数といった所定の周波数を中心とする１／ｆに比例して、些細とは言えない狭帯域ノイズ信号を形成する。受信器で行なわれるベースバンド変換と称される変換時、受信されたアナログ信号のスペクトルは、受信信号を処理できるように、送信される信号の搬送周波数よりもかなり低い周波数帯域に変換される。１／ｆノイズ信号は、受信信号のスペクトルと干渉する傾向を有している。これは、受信信号のスペクトルが変換後において受信周波数帯域にあるからである。受信器で使用されるアナログ部品を適切に選択することによりこの１／ｆノイズの作用を低減する技術が存在する。これらの技術のうちの１つが米国特許第６，１６０，２７４号に記載されている。これは、実施に際して比較的高価で複雑になる可能性がある。そのため、一般社会における受信器を製造するのに望ましくない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、この欠点を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、冒頭で説明した装置であって、複数の受信チャンネルを導入することにより、受信信号のスペクトルを上記ベースバンドに近くかつ互いに対してシフトされた受信帯域へと変換し、それにより、各受信帯域において、狭帯域ノイズ信号が上記スペクトルに対して異なる複数の点で受信信号のシフトされたスペクトル上に重ね合わせられるようにする複数の並列なベースバンド変換手段と、各受信チャンネル上の受信信号の多くのシフトされたスペクトルを再結合するとともに狭帯域ノイズの作用が除去された受信信号のスペクトルに対応する１つのスペクトル得る再結合手段とを備えている装置を用いて達成される。
【０００８】
幾つかの受信チャンネルを使用することにより、適切に選択された様々な所定の周波数帯域での受信信号の変換後、異なる複数の点で狭帯域ノイズによって影響された受信信号の幾つかのシフトされたスペクトルを得ることができる。理想的には、スペクトルの各相対的周波数毎に、この相対的周波数が狭帯域ノイズによって影響されない少なくとも１つのスペクトルが存在する。したがって、狭帯域ノイズによって影響されたスペクトルの部分を除去するとともに、これらの部分を、受信信号の他のシフトされたスペクトルからくる影響を受けていない部分と取り替えることにより、狭帯域ノイズが除去された受信信号のスペクトルを復元することができる。
【０００９】
この技術によれば、受信信号のスペクトルをベースバンドに近い周波数帯域内に保つことができ、それにより、受信器内で信号を処理するために比較的低いサンプリング周波数を使用することができる。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態において、ベースバンド変換手段は、受信信号のスペクトルをゼロ周波数に対して対称にシフトするように形成されている。これにより、各受信チャンネルで同じサンプリング周波数を使用することができる。これは、受信器内での実施の観点から実用的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面に示された実施形態を参照しながら本発明について説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【００１２】
図１は、本発明に係る受信器のアナログ部分の一実施形態を概略的に示している。これは、レーダー等の電気信号の任意の受信器、ブルートゥース信号を受ける無線コネクタ、ＤＶＢ−Ｓ（衛星波デジタルビデオ放送）規格に適合するデジタルテレビ受信器、ＧＳＭ（汎欧州デジタルセルラーシステム）またはＵＭＴＳ（ユニバーサル移動電話システム）規格に基づく移動式無線受信器等であっても良い。
【００１３】
以下の本実施形態の説明においては、ゼロ周波数に中心付けられた狭帯域１／ｆノイズを伴うＲＦＣＭＯＳ技術について考える。同じ論法を任意のタイプの狭帯域ノイズに適用することができる。
【００１４】
本発明は、特に、低性能技術を使用する低コストな受信器に関する。安価なデジタル受信器を製造する１つの手段は、例えばＲＦＣＭＯＳ技術を使用して形成される単一の構成部品中で受信器のアナログ部分とデジタル部分とを一体に組み合わせることである。受信器のデジタル部分を製造するために当初考え出されたこの技術は、アナログ部品に関しては低い性能を有する。この技術を用いて受信形態で製造されるアナログ部品は、一般に、周知の周波数にある挟帯域１／ｆノイズを伴う。ここで、ｆは、その後の信号処理において多少厄介な受信信号の周波数を表わしている。これは、この１／ｆノイズがベースバンドへの変換のために受信される信号の帯域にあるからである。したがって、この変換中、有用な信号部分が失われる場合がある。ノイズによって影響される範囲を避けるべく受信帯域を高周波へシフトさせるだけで、問題が他のレベルへと移る。なぜなら、この場合、それが周知のシャノンの法則にしたがって更に高くなければならないサンプリング周波数だからである。これにより、特に受信信号が広いスペクトルを有している場合に、受信器のデジタル部分の製造コストが増大する。これは、一般に衛星送信またはマルチメディア送信において特にそうである。
【００１５】
本発明によって提案される解決策は、受信器内に幾つかの受信チャンネルを設けて、受信信号を、ベースバンドに近いが互いに対してシフトされた幾つかの周波数帯域に変換し、それにより、その帯域（スペクトル）の様々な点で受信信号が１／ｆノイズにより変更されるようにして、連鎖の最後に、ノイズによって影響されなかった信号全体を復元できるようにすることから成る。受信器は、ゼロ周波数に中心付けられない他の狭帯域ノイズを伴わないため、３つ以上の多くの受信チャンネルを備えていても良い。
【００１６】
図１に示される受信器のアナログ部分は、平行に配置された複数のベースバンド変換手段を備えている。これらのベースバンド変換手段は、複数（ここでは、２つだけ）の受信チャンネルを形成することにより、受信信号のスペクトル（帯域）をベースバンドに近くかつ互いに対してシフトされた受信帯域へと変換し、それにより、各受信帯域において、１／ｆノイズが上記スペクトルに対して異なる複数の点で受信信号のシフトされたスペクトル上に重ね合わされるようにする。
【００１７】
また、図１は他の実施の内容を示している。ＲＦ ＩＮは、例えばアンテナから受信されたアナログ信号を表わしている。この信号は、受信信号のレベルを増大させる低ノイズ増幅器ＬＮＡによって増幅される。各受信チャンネルまたはブランチ（分岐）はミキサＭ１，Ｍ２を備えている。これらのミキサＭ１，Ｍ２は、受信信号と所定の周波数ｆ１，ｆ２の信号とを混合して、受信信号を、上記所定の周波数に中心付けられた周波数帯域に変換する。例えばｆＶＣＯで示される電圧制御されたオシレータの周波数等の所定の周波数に対して対称にシフトされた周波数ｆ１，ｆ２を使用して、ｆ１＝ｆＶＣＯ＋δｆおよびｆ２＝ｆＶＣＯ−δｆのそれぞれに中心付けられた各スペクトルの絶対値における最大周波数が同一となるようにすることが好ましい。これにより、その後の処理で、各受信チャンネルにおいて同じサンプリング周波数を使用することができる。ローパスフィルタすなわち低通過域フィルタＬＰＦ１，ＬＰＦ２は、スペクトルがゼロに中心付けられているか否かに応じてそれぞれ、高周波の有用な信号をカットし、あるいは、有用な信号の帯域の周囲で当該信号をカットする。増幅器ＡＭＰ１，ＡＭＰ２は、フィルタリング中にそのエネルギの一部を失った信号を増幅させるために、また、各増幅器ＡＭＰ１，ＡＭＰ２の出力部に配置されたアナログ・デジタル変換器ＡＤＣの使用を最適化するために必要である。これは、変換器ＡＤＣの入力部の信号が、変換器の振幅全体を使用しかつ有効なデジタル処理を行なうことができる十分な強度を有していなければならないからである。ミキサＭ１，Ｍ２の出力部において供給される信号は、２つの異なる線上に示された（Ｉ，Ｑ）で表わされる複合直交信号である。各変換器ＡＤＣの出力部で供給された信号のシフトされたスペクトルが、各変換器ＡＤＣの傍に示されている。このスペクトルは、各受信チャンネルに対応する各受信周波数δｆ，−δｆにそれぞれ中心付けられている。図１に示される実施例においては、１／ｆノイズがゼロに中心付けられていると仮定する。その受信周波数δｆ，−δｆにそれぞれ中心付けられた各スペクトルは、スペクトル上の異なる相対する点においてゼロ（ＤＣ）に中心付けられるように変更される。したがって、変換器ＡＤＣの出力部で得られた２つのシフトされたスペクトルからのノイズにより影響されない信号スペクトルを復元することができる。幾つかの再結合方法が考えられる。図２〜図４は、そのうちの考えられる３つの再結合方法を示している。
【００１８】
図２Ａは、本発明の第１の実施形態に係るデジタル受信器のデジタル処理専用の部分を示している。そのアナログ部分は図１に示されている。このデジタル処理専用部分は、図１に示されるアナログ処理とその後のデジタル処理との間を繋ぐ２つの変換器ＡＤＣを各受信チャンネルに１つずつ並列に備えている。図２Ａに示される実施例において、２つの異なるチャンネルから発生するスペクトルは、２つのスペクトルの部分加算により、１つのスペクトルとして再結合される。この部分加算は、以下の手段によって行なわれる。２つのチャンネルの一方、ここではチャンネルＡにおいて、高域フィルタリング手段ＨＰＦは、１／ｆノイズ周波数を中心とする第１の周波数帯域、ここでは例えばゼロ周波数（ＤＣ）を中心とする第１の周波数帯域で受信信号をフィルタ処理する。他方のチャンネル、ここではチャンネルＢにおいて、ミキサによって表わされるシフト手段は、第１の受信周波数と第２の受信周波数との間の差、ここでは２δｆに等しいδｆと−δｆとの間の差だけ受信信号のスペクトルをシフトする。また、チャンネルＡのフィルタリング手段ＨＰＦを補完するフィルタリング手段ＬＰＦは、チャンネルＡによってフィルタ処理された第１の周波数帯域を含む、上記１／ｆノイズ周波数を中心とする第２の周波数帯域の外側で、受信信号をフィルタ処理する。加算器によって表わされる加算手段は、第１および第２の受信チャンネルＡ，Ｂからくる信号を加算する。加算器の出力部において、受信器の正規デジタル処理は、復調ＤＥＭＯＤ、均等化ＥＱＵＡＬ、図示しないチャンネル・ソースデコーディングを続ける。均等化ＥＱＵＡＬの役割は、先の処理によって生じた不完全性、特に、フィルタＨＰＦ，ＬＰＦの不完全な相補性、２つのチャネル間の想定されるゲイン差または周波数シフトδｆの制御の不完全性に起因する信号の任意の劣化を下流側で補正することである。
【００１９】
図２Ｂは、点Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１におけるデジタル処理の様々なステップ中の信号のスペクトル曲線を示している。
【００２０】
この実施形態は、受信器の１／ｆノイズが１つのノイズ周波数上にある場合に適している。
【００２１】
図３Ａは、本発明の第２の実施形態に係るデジタル受信器のデジタル処理専用の部分を示している。そのアナログ部分は図１に示されている。このデジタル処理専用部分は、図１に示されるアナログ処理とその後のデジタル処理との間を繋ぐ２つのＡＤＣ変換器を各受信チャンネルＡ，Ｂに１つずつ並列に備えている。図３Ａに示される実施例において、２つの異なるチャンネルからくるスペクトルは、２つのスペクトルのいわゆる全加算により、１つのスペクトルとして再結合される。この全加算は、以下の手段によって行なわれる。各チャンネルにおいて、フィルタリング手段ＨＰＦＡまたはＨＰＦＢはそれぞれ、１／ｆノイズ周波数を中心とする第１の周波数帯域、ここでは例えばゼロ周波数（ＤＣ）を中心とする第１の周波数帯域で受信信号をフィルタ処理する。ミキサによって表わされるシフト手段は、図１に示されるアナログ処理中にミキサＭ１またはミキサＭ２のそれぞれによって当該チャンネルに加えられた差δｆ，−δｆの逆分だけ、すなわち、チャンネルＡにおいては−δｆ分だけ、また、チャンネルＢにおいては＋δｆ分だけ、フィルタ処理された信号のスペクトルをシフトする。加算器によって表わされる加算手段は、上記第１および第２の受信チャンネルからくる信号を加算する。加算器の出力部において、デジタル処理は、図２Ａに示される第１の実施形態にしたがって行なわれる処理と同じである。
【００２２】
図３Ｂは、点Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１におけるデジタル処理の様々なステップ中の信号のスペクトル曲線を示している。
【００２３】
この実施形態は、２つのチャンネル間の位相差がδｆの評価に起因してπ（ｐｉ）を下回ったままである場合に適応される。２つのチャンネルが反対の位相である場合、２つの信号を再結合しても、加算をうまく行えない。
【００２４】
図４は、本発明の第３の実施形態に係るデジタル受信器のデジタル処理専用の部分を示している。図４に示される実施例において、２つの異なるチャンネルからくるスペクトルは、イコライザによって１つのスペクトルとして再結合される。この実施形態で使用される手段は、２つのミキサの出力部までは、図３Ａに示される実施形態で使用される手段と同一である。次に、受信器の標準的なデジタル処理が各チャンネルで並行して行なわれる。その後、２つの信号がイコライザＥＱＵＡＬで加算され、デコーディングに至るまで受信器の処理が続けられる。
【００２５】
図５は、本発明に係る送信システムの一実施例を示している。この送信システムは、電気信号を発信するためのエミッタ５１と、上記信号を送信するための送信媒体５２と、上記信号を受信するための受信器５３とを備えている。受信器５３は、例えば、図１〜図４に関して前述した装置を備えるＤＶＢ−Ｓ規格に基づくタイプのデジタルテレビ受信器あるいはＧＳＭまたはＵＭＴＳ規格に基づく移動式無線受信器である。
【００２６】
実際には、本発明の少なくともデジタル部分は、ソフトウェア手段を使用して実施することができる。この目的のため、本発明に係る装置は、１または複数のプロセッサと、１または複数のプログラム記憶装置とを備える。上記プログラムは、上記プロセッサによって実行される場合、前述した機能を実施するための命令を含んでいる。
【００２７】
図面およびこの明細書本文は、本発明の範囲を制限することなく、本発明について説明している。当業者であれば分かるように、前述した実施形態に対しては、本発明の範囲内に入る他の変形例が存在する。これに関しては、ある幾つかの注釈を以下に述べる。ハードウェア手段またはソフトウェア手段によって機能を実施するための多くの手段が存在する。この場合、図面は、かなり概略的であり、本発明の１つの特定の実施形態だけを示している。同様に、図面は様々な異なるユニットによって前述した様々な機能を示しているが、これは、幾つかの機能を果たす１つのハードウェア要素またはソフトウェア要素を除外せず、また、ハードウェア部品の組またはソフトウェア部品の組によって或いはこれらの両方によって同じ機能が果たされることも除外しない。
【００２８】
請求の範囲に記載された図面における参照符号は、請求の範囲を限定するものではない。動詞「備える」または「含む」およびその活用形の使用は、請求の範囲に記載された要素やステップ以外の要素またはステップの存在を排除しない。要素またはステップに先行する冠詞「ａ（１つの）」または「ｏｎｅ（１つの）」は、複数の要素またはステップの存在を排除しない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る装置の第１の部分の一例を示す機能的概略図である。
【図２Ａ】本発明の第１の実施形態に係る装置の第２の部分の一例を示す機能的概略図である。
【図２Ｂ】図２Ａの装置によって処理する際に受信される信号のスペクトルの変化を示すグラフの組である。
【図３Ａ】本発明の第２の実施形態に係る装置の第２の部分の一例を示す機能的概略図である。
【図３Ｂ】図３Ａの装置によって処理する際に受信される信号のスペクトルの変化を示すグラフの組である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る装置の第２の部分の一例を示す機能的概略図である。
【図５】本発明に係る受信器を備える送信システムの一例を示す機能的概略図である。
【符号の説明】
【００３０】
ＬＮＡ  低ノイズ増幅器
Ｍ１，Ｍ２  ミキサ
ＬＰＦ１，ＬＰＦ２  ローパスフィルタ
ＡＭＰ１，ＡＭＰ２  増幅器
ＡＤＣ  アナログ・デジタル変換器
【図１】
2005535207.tif 000003
2005535207.tif 000004
2005535207.tif 000005
2005535207.tif 000006
2005535207.tif 000007
【図４】
2005535207.tif 000008
【図５】
2005535207.tif 000009
【国際調査報告】
2005535207.tif 000010
2005535207.tif 000011
2005535207.tif 000012