(57)【要約】  【課題】  ドップラによる周波数変動の影響を軽減して主情報と副情報を信頼性高く再生する。  【解決手段】  ＡＦＣのドップラによる周波数変動の影響が低減できるまで帯域を広くする。主情報と副情報の帯域を分離して情報を送信し、主情報はＡＦＣの帯域外、副情報はＡＦＣの帯域内とする。【選択図】  図１
2005094674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の周波数をｆ１とし、第２の周波数をｆ２とし、第３の周波数をｆ３としたとき、｜ｆ２−ｆ１｜＜｜ｆ３−ｆ１｜の関係を有し、前記周波数ｆ１が実質的な搬送波周波数であり、主情報は前記周波数ｆ２から周波数ｆ３に至る周波数の範囲内に大略存在し、副情報は前記周波数ｆ１から周波数ｆ２に至る周波数の範囲内に大略存在し、前記主情報と前記副情報を有する信号を受けて、前記主情報と前記副情報情報を再生する情報再生部と、前記主情報と前記副情報情報を安定に再生するための｜ｆ２−ｆ１｜の範囲内の閉ループ部とを有することを特徴とする情報再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動体通信及び衛星通信及び光記録媒体を用いた情報再生装置に適用できる情報再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、人工衛星を用いた放送通信システムが実用化されている。人工衛星は大別すると、静止衛星と周回衛星が有る。安定な放送通信回線を確保するという観点では静止衛星が好ましいが、静止衛星の存在し得る軌道は赤道上の高度３万５千８００ｋｍに限られており、この静止衛星が存在し得る軌道には、既に非常に多くの衛星が存在しており、今後更に多くの衛星を打ち上げることは困難である。また、衛星が高度３万５千８００ｋｍに存在する場合には電波の伝搬損失が大きく、出力数十ｍＷと低出力でアンテナも小型な携帯型通信機を用いて双方向の通信回線を実現することは困難である。
【０００３】
一方、放送通信及び移動体通信の需要は年々高まっており、この需要を満足するために、衛星の軌道がまだ多く残存している周回衛星を用いることが考えられる。周回衛星は、楕円軌道を有し、地球との最短距離は、通常１００ｋｍ程度である。周回衛星が地球に近づいたときの伝搬損失は、静止衛星と比較して遙かに小さく、その差は約５０ｄＢである。楕円軌道を有する複数の衛星を用いて、地球に近づいた衛星を切り替えながら用いることにより、伝搬損失の少ない回線を確保することができ、このとき、地上側に出力数十ｍＷと低出力でアンテナも小型な携帯型通信機を用いても衛星を介した通信を実現することが可能となる。
【０００４】
一方、周回衛星から送信される電波を地上で受信した場合、ドップラー効果により、衛星からの電波の周波数は変化する。衛星の移動速度をｖ、光速をＣ、送信周波数をｆ、ドップラ効果による周波数シフトをΔｆとしたとき、Δｆ＝±ｆ・ｖ／Ｃで与えられる。一般的にΔｆは数Ｈｚ〜１００ｋＨｚ程度である。ドップラ効果は衛星に限らず、送受信間の距離が変化するとき生じる。
【０００５】
ドップラによる周波数の変化に対して、追尾し信号を再生するための機能として自動周波数制御（以下ＡＦＣとする）ループを有した受信機が有る。特許第２９０４１０５号公報や特許第３１６１００９号公報には、ドップラによる周波数変動の影響を軽減するためのＡＦＣ回路が開示されている。
【０００６】
図５は、従来のＡＦＣ回路の構成を示している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３１６１００９号公報（第２−３頁、第１図）
【０００７】
アンテナによって受けられた衛星から送られた信号Ｓ０は、入力の帯域を制限するフィルタ１１を通過した後、電圧制御発振器（ＶＣＯ）４からの発振出力信号Ｓ５と周波数変換器１で混合され、中間周波数（ＩＦ）信号Ｓ１に変換される。ＩＦ信号Ｓ１を復調して復調信号Ｓ０および周波数誤差信号Ｓ２を出力する復調器２と、周波数誤差信号Ｓ２に含まれる不要周波数成分を除去して制御信号Ｓ３を出力する低域フィルタ３と、制御信号Ｓ４に応じて発振周波数を制御して発振出力信号Ｓ５を送出する電圧制御発振器（ＶＣＯ）４とにより第１のＡＦＣループを形成している。制御信号Ｓ３が長期的な周波数ドリフトを抑圧する、すなわち低い周波数の変動を制御する信号である。ここまでの構成は、極めて一般的なＡＦＣ回路である。しかしながら、局部発振器の長期的な周波数ドリフトは吸収できるが、ドップラによる周波数変動のような高速な周波数変動に追従させようとＡＦＣの動作帯域を広くした場合には、再生信号のＳ／Ｎが低下してしまい、情報を信頼性高く再生できなくなってしまう。ここでは、高速な周波数変動の影響を低減するため、信号Ｓ１は逓倍器６にも入力される。逓倍器６は、ＰＳＫ変調されたＩＦ信号Ｓ１を受けて逓倍することにより搬送波成分を生成する。また、帯域フィルタ７は、逓倍器が生成した搬送波成分に含まれる不要信号成分を除去して搬送波成分Ｓ６を抽出する。位相比較器８は、搬送波成分Ｓ６と電圧制御発振器（ＶＣＯ）１０からの発振出力信号Ｓ９とを比較して位相差を検出し、位相差信号Ｓ７を出力する。位相差信号Ｓ７に含まれる不要周波数成分は、低域フィルタ９で除去され、制御信号Ｓ８となる。電圧制御発振器１０の発振周波数は、制御信号Ｓ８に応じて制御され、発振出力信号Ｓ９を送出する。制御信号Ｓ８は、更に加算器５で制御信号Ｓ３と加算された後、電圧制御発振器（ＶＣＯ）４の発振周波数を制御する。制御信号Ｓ８が、ドップラによる周波数変動のような、高速な周波数変動の影響を軽減するための信号となり、電圧制御発振器４の発振出力信号Ｓ５を制御している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、主情報としてのＰＳＫ変調された信号に副情報としての別の信号が重畳された場合、重畳された信号が逓倍した信号を用いた制御信号Ｓ８に対して外乱となって、ドップラによる周波数変動の影響を軽減することが困難になるという課題があった。
【０００９】
本発明は、従来の情報再生装置のこの様な課題を考慮し、主情報としての信号に副情報としての別の信号が重畳された場合でも、ドップラ周波数変動の影響を軽減して情報を信頼性高く再生することができる情報再生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る情報再生装置は、第１の周波数をｆ１とし、第２の周波数をｆ２とし、第３の周波数をｆ３としたとき、｜ｆ２−ｆ１｜＜｜ｆ３−ｆ１｜の関係を有し、前記周波数ｆ１が実質的な搬送波周波数であり、主情報は前記周波数ｆ２から周波数ｆ３に至る周波数の範囲内に大略存在し、副情報は前記周波数ｆ１から周波数ｆ２に至る周波数の範囲内に大略存在し、前記主情報と前記副情報を有する信号を受けて、前記主情報と前記副情報情報を再生する情報再生部と、前記主情報と前記副情報情報を安定に再生するための｜ｆ２−ｆ１｜の範囲内の閉ループ部とを有することを特徴とし、これにより上記目的が達成される。
【発明の効果】
【００１１】
上記発明の構成によれば、本発明は、ドップラによる周波数変動を有する信号を受信した場合でも、ドップラによる周波数変動の影響を軽減して情報を信頼性高く再生することができる情報再生装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の情報再生装置の実施形態について添付の図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の符号は同一の構成要素または同様の作用、動作をなすものを表す。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態として、情報再生装置の構成を示している。アンテナ８００は、周回衛星から送信されたデジタル周波数変調（以下ＦＭ変調とする）された信号Ｗ１を受信する。アンテナ８００で受信された信号Ｗ１は、高周波増幅器（ＲＦ）８０１で増幅されたのち、周波数混合器（ＭＩＸ）８０２で局部発振器（ＯＳＣ）８０９で発振された信号Ｗ５と混合されて、信号Ｗ１よりも低い周波数を有する信号Ｗ２に変換される。周波数混合器８０２で周波数変換された信号Ｗ２は、中間周波数増幅器（ＩＦ）８０３で増幅された後、振幅制限器（ＬＭＴ）８０４に入力される。振幅制限器８０４は、ある一定の以上の入力電圧に対して、出力電圧がほぼ一定になるように動作し、振幅の変動成分を除去する。これは、伝播する途中でのレベル変動や雑音、混信を低減するためである。周波数弁別器（ＤＳＣ）８０５は、振幅制限器８０４から出力される信号を受けて、ＦＭ変調された信号Ｗ２の周波数の変化を、振幅の変化に変換する。周波数弁別器８０５から出力された信号は、２つの経路を通る。一方は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）８０６を通過することで、所望の帯域に制限された信号Ｗ３となった後、復調器（ＤＥＣ１）８０７に入力され、主情報が再生される。他方は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）８０８を通過することで、所望の帯域に制限された信号Ｗ４となった後、更に２つの経路を通る。ローパスフィルタ８０６から出力される信号Ｗ４の一方は、積分器（ＩＴＧ）８１０で積分された後、復調器（ＤＥＣ２）８１１に入力され、副情報が再生される。ローパスフィルタ８０６から出力される信号Ｗ４の他方は、局部発振器（ＯＳＣ）８０９に帰還されて自動周波数制御（ＡＦＣ）動作が行われる。
【００１４】
図２は、信号Ｗ１のスペクトラムを模式的に示している。信号Ｗ１は、搬送波８３１と、主情報を含むスペクトラム８３２と、副情報を含むスペクトラム８３３を有する。主情報と副情報はそれぞれ、デジタル周波数変調されている。ここでは、主情報は映像と音声からなる暗号化された通信データ、副情報は衛星を識別するための情報及び暗号化された主情報の暗号を解くための鍵情報である。
【００１５】
例えば、搬送波８３１の周波数ｆ１は３０ＧＨｚ、副情報の帯域｜ｆ２−ｆ１｜を１００ｋＨｚ、主情報の帯域｜ｆ３−ｆ１｜を３０ＭＨｚとすることが好ましい。すなわち、｜ｆ２−ｆ１｜＜｜ｆ３−ｆ１｜の関係を持たせることが好ましい。また、デジタル変調に制限を与えることで、主情報と副情報の帯域が概ね分離されるようにすることが好ましい。
【００１６】
図３は、ＡＦＣの開ループ特性を示している。ここでは、ＡＦＣループの帯域を１００ｋＨｚとした例を示す。ＡＦＣループの帯域を１００ｋＨｚとすることで、単に送信側及び受信側の局部発振器の周波数変動の影響を軽減するだけではなく、ドップラによる周波数変動の影響も軽減し、情報を信頼性高く再生できる情報再生装置を実現できる。この例では、主情報の帯域｜ｆ３−ｆ１｜を３０ＭＨｚとしており、さらに、ＡＦＣループ帯域内には、主情報を含むスペクトラムが存在しないようにしている。そのため、ＡＦＣループの帯域を１００ｋＨｚとしても、主情報を再生する際のＳ／Ｎは劣化せず、安定に主情報を再生できるようになる。
【００１７】
図４は、周波数弁別器８０５から出力される信号の周波数特性を示している。同図において、（ａ）はゲイン、（ｂ）は位相を示している。帯域１００ｋＨｚでＡＦＣループを動作させているため、ＡＦＣループの帯域内の周波数においては、信号は抑圧され、位相も変化する。例えば、ＡＦＣループの帯域を１００ｋＨｚとしたとき、周波数約２ｋＨｚ〜５０ｋＨｚの範囲で位相は１８０度変化する。本実施形態にかかる情報再生装置においては、副情報の帯域をＡＦＣの帯域内とし、ここでは、副情報を含むスペクトラム８３３を搬送波８３１に対して約１０ｋＨｚ離れた周波数に存在させている。したがって、ゲインは約３０ｄＢ抑圧され、位相は１８０度変わる。周波数弁別器８０５から出力される信号は、ローパスフィルタ８０６で帯域を制限することで、Ｓ／Ｎを改善できる。ローパスフィルタ８０６のカットオフ周波数は、例えば５００ｋＨｚとすることができる。なお、ここでは、ＡＦＣループの制御信号を生成するためのローパスフィルタと副情報の検出に用いるローパスフィルタとを共用するために、カットオフ周波数を５００ｋＨｚとする例を挙げたが、ＡＦＣループの制御信号を生成するためのローパスフィルタと副情報の検出に用いるローパスフィルタとを別々に用いた場合には、副情報の検出に用いるローパスフィルタのカットオフ周波数を５００ｋＨｚよりも下げれば、更にＳ／Ｎを改善することができる。また、ここでは、副情報が一定周期ａで繰り返し送出されており、積分器において、入力された信号Ｓ４を周期ａで繰り返し積分することでＳ／Ｎを改善し、副情報を非常に信頼性高く再生することを可能にしている。
【００１８】
なお、以上に説明した実施の形態は一例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々な形態を採り得る。
【００１９】
ここでは、デジタル周波数変調された場合について説明したが、主情報と副情報の分布帯域が概ね異なる変調であれば、如何なる変調方式でも適用することができる。勿論、デジタル変調に制約されることはなく、一般的な振幅変調（ＡＭ）や周波数変調（ＦＭ）等のアナログ変調であっても構わない。また、情報再生装置は、信号の変調方式に応じて復調器を適切な構成にすればよい。
【００２０】
また、副情報を再生する際、積分器は必ずしも必要というわけではなく、所望のＳ／Ｎが確保できるのであれば、なくても構わない。
【００２１】
また、ローパスフィルタ８０８と復調器８１１の間に、ＡＦＣのループ特性によって抑圧された信号を回復するためのイコライザを設けて、更にＳ／Ｎを改善しても良い。
【００２２】
また、本発明は、衛星から送信される情報を再生することに限定されるものではなく、主情報と副情報の分布帯域を異ならせて、副情報の帯域内で閉ループサーボを行う構成であれば全ての情報再生装置に適用できる。例えば、光記録媒体に主情報と副情報をトラックをウォブルすることで記録し、主情報の周波数帯域を５０ｋＨｚ〜５０ＭＨｚ程度とトラッキングサーボの帯域外に、副情報の周波数帯域を１ｋＨｚ程度以下とトラッキングサーボの帯域内に設定することで、同様な情報再生装置を構成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
以上のように本発明によれば、主情報としての信号に副情報としての別の信号が重畳された場合でも、ドップラ周波数変動の影響を軽減して情報を信頼性高く再生することができる情報再生装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１の情報再生装置の構成の概略を示す図
【図２】本発明の実施の形態１の情報再生装置で受信される信号のスペクトラムを示す図
【図３】本発明の実施の形態１の情報再生装置におけるＡＦＣの開ループゲインを示す図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態１の情報再生装置におけるＡＦＣ帯域内のゲインを示す図  （ｂ）本発明の実施の形態１の情報再生装置におけるＡＦＣ帯域内の位相を示す図
【図５】従来の情報再生装置の構成の概略を示す図
【符号の説明】
【００２５】
８００  アンテナ
８０１  高周波増幅器
８０２  周波数混合器
８０３  中間周波数増幅器
８０４  振幅制限器
８０５  周波数弁別器
８０６  バンドパスフィルタ
８０７、８１１  復調器
８０８  ローパスフィルタ
８０９  発振器
８１０  積分器
８３１  搬送波
８３２  主情報
８３３  副情報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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