(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交関係にあるデータを入力する複素乗算器があり、上記複素乗算器の出力から位相誤差を検出するためのデータx、yを作成し、位相誤差θ=tan-1(y/x)を出力する位相誤差検出器があり、上記位相誤差検出器で出力された上記位相誤差θの位相誤差を有効にするか無効にするか判別しかつ判別後の位相誤差θ'を出力する判別器があり、上記判別器は上記複素乗算器の出力であるI軸のデータx>X1のときに位相誤差θ=tan-1(y/x)を上記判別器の出力θ'として出力し、上記判別器は上記複素乗算器の出力であるI軸のデータx<X1のときに位相誤差0を上記判別器の出力θ'として出力し、上記判別器の出力を積分する積分器があり、上記積分器の出力φからsinφ、cosφを出力する正弦波余弦波発生器があり、上記正弦波余弦波発生器からのsinφ、cosφを上記複素乗算器に入力し、位相雑音による位相誤差を補正することを特徴とする位相雑音除去装置。
【請求項２】
直交関係にあるデータを入力する複素乗算器があり、上記複素乗算器の出力から位相誤差を検出するためのデータx、yを作成し、位相誤差θ=yを出力する位相誤差検出器があり、上記位相誤差検出器で検出された上記位相誤差θの位相誤差を有効にするか無効にするか判別しかつ判別後の位相誤差θ'を出力する判別器があり、上記判別器は上記複素乗算器の出力であるI軸のデータx>X1のときに位相誤差θ=yを上記判別器の出力θ'として出力し、上記判別器は上記複素乗算器の出力であるI軸のデータx<X1のときに位相誤差0を上記判別器の出力θ'として出力し、上記判別器の出力を積分する積分器があり、上記積分器の出力φからsinφ、cosφを出力する正弦波余弦波発生器があり、上記正弦波余弦波発生器からのsinφ、cosφを上記複素乗算器に入力し、位相雑音による位相誤差を補正することを特徴とする位相雑音除去装置。
【請求項３】
RF入力信号のキャリア対ノイズ比（C/N）を出力するC/N検出器があり、上記C/N検出器から出力されるcnの大きさをもとに、上記判別器に使用するX1の値を変化させることを特徴とする請求項１、２の位相雑音除去装置。
【請求項４】
上記積分器からの出力φの値をもとに、上記判別器に使用するX1の値を変化させることを特徴とする請求項１、２の位相雑音除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はテレビジョン放送の特にデジタル放送受信機の受信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の地上波デジタル放送受信機の位相雑音除去装置の構成を図６に示す。１は変調信号を復調した復調復調データ、３は図１３に示すようにI軸のみのデータy'からI軸、Q軸の直交関係にあるデータx'を作成するヒルベルトフィルタ、２はヒルベルトフィルタ３の遅延量と同じ遅延量をもつ遅延器、４はI軸のデータy'とQ軸のデータx'の位相誤差を補正する複素乗算器、５は位相雑音除去装置出力、６は複素乗算器４の出力y"、xから位相誤差を検出する位相誤差検出器、８は位相誤差検出器６の位相誤差を積分する積分器、９は積分器の出力φからsinφ、cosφを出力し、sinφ、cosφを複素乗算器４に入力する正弦波余弦波発生器である。
図６の複素乗算器４の構成を図２に示し、図６の位相誤差検出器６の構成を図３に示し、図６の積分器８の構成を図５に示す。
複素乗算器４は乗算器１０、１１、１２、１３と減算器１４、加算器１５で構成し、式（１）、式（２）に示すように入力x'、y'に対して出力y"、xが出力される。
位相誤差検出器６は図１４に示すような入力y"に対して出力y"'となるスライサ１６と、y"からスライサの出力y"'を減算する減算器１７と、x、yからtan-1(y/x)で位相誤差を求めるθ= tan-1(y/x)１８で構成する。図１５に示すように位相雑音がある場合、θだけ位相が回転した直線上にデータが存在し、位相誤差がない場合には図１３（ｂ）に示すようにθ=0の直線状にデータが存在する。
積分器８は遅延器２２と加算器２３で構成する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の位相雑音除去装置ではθ=tan-1(y/x)で位相誤差θを求めているため、図１６に示すようにキャリア対ノイズ比（C/N）が低い場合にはC/Nが高い状態の場合に比べ、I軸の値が分散してしまい、図１７の●に示すようにQ軸の値xが小さく、I軸の値yが大きい場合において、図１７の黒四角に示すようにQ軸の値xが大きい場合と比べると、誤差検出器で検出される位相誤差が誤って大きく検出されてしまう場合がある。
図１８に示すように位相雑音（70dBc/Hz（10kHz離調時）、90dBc/Hz（100kHz離調時））を加えた場合に位相雑音除去装置を通したとき位相雑音除去装置を通さなかった時に比べ受信性能がC/N=0.5dB劣化し、位相雑音がない場合に位相雑音除去装置を通したとき位相雑音除去装置を通さなかった時に比べ受信性能がC/N=0.6dB劣化し、C/Nが悪いときに受信性能が劣化してしまう問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（１）第1の発明
第１の発明に係わる位相雑音除去装置は、直交関係にあるデータを入力する複素乗算器があり、上記複素乗算器の出力から位相誤差を検出するためのデータx、yを作成し、位相誤差θ=tan-1(y/x)を出力する位相誤差検出器があり、上記位相誤差検出器で出力された上記位相誤差θの位相誤差を有効にするか無効にするか判別しかつ判別後の位相誤差θ'を出力する判別器があり、上記判別器は上記複素乗算器の出力であるI軸のデータx>X1のときに位相誤差θ=tan-1(y/x)を上記判別器の出力θ'として出力し、上記判別器は上記複素乗算器の出力であるI軸のデータx<X1のときに位相誤差0を上記判別器の出力θ'として出力し、上記判別器の出力を積分する積分器があり、上記積分器の出力φからsinφ、cosφを出力する正弦波余弦波発生器があり、上記正弦波余弦波発生器からのsinφ、cosφを上記複素乗算器に入力し、位相雑音による位相誤差を補正することを特徴とする位相雑音除去装置である。
【０００５】
第1の発明に係わる位相雑音除去装置においては、C/Nが悪い場合においても受信性能が劣化しない受信装置を提供することができる。
【０００６】
（２）第２の発明
第１の発明に係わる位相雑音除去装置は、直交関係にあるデータを入力する複素乗算器があり、上記複素乗算器の出力から位相誤差を検出するためのデータx、yを作成し、位相誤差θ=yを出力する位相誤差検出器があり、上記位相誤差検出器の出力を積分する積分器があり、上記積分器の出力φからsinφ、cosφを出力する正弦波余弦波発生器があり、上記正弦波余弦波発生器からのsinφ、cosφを上記複素乗算器に入力し、位相雑音による位相誤差を補正することを特徴とする位相雑音除去装置である。
第２の発明に係わる位相雑音除去装置においては、C/Nが悪い場合においても受信性能が劣化しなく、尚且つ回路規模の小さい受信装置を提供することができる。
【０００７】
（３）第３の発明
第３の発明に係わる位相雑音除去装置は、直交関係にあるデータを入力する複素乗算器があり、上記複素乗算器の出力から位相誤差を検出するためのデータx、yを作成し、位相誤差θ=yを出力する位相誤差検出器があり、上記位相誤差検出器で検出された上記位相誤差θの位相誤差を有効にするか無効にするか判別しかつ判別後の位相誤差θ'を出力する判別器があり、上記判別器は上記複素乗算器の出力であるI軸のデータx>X1のときに位相誤差θ=yを上記判別器の出力θ'として出力し、上記判別器は上記複素乗算器の出力であるI軸のデータx<X1のときに位相誤差0を上記判別器の出力θ'として出力し、上記判別器の出力を積分する積分器があり、上記積分器の出力φからsinφ、cosφを出力する正弦波余弦波発生器があり、上記正弦波余弦波発生器からのsinφ、cosφを上記複素乗算器に入力し、位相雑音による位相誤差を補正することを特徴とする位相雑音除去装置である。第３の発明に係わる位相雑音除去装置においては、C/Nが悪い場合においても受信性能が劣化しなく、尚且つ回路規模の小さい受信装置を提供することができる。
【０００８】
（４）第４の発明
第４の発明に係わる位相雑音除去装置は、第１の発明と第３の発明に係わる位相雑音除去装置の構成において、RF入力信号のキャリア対ノイズ比（C/N）を出力するC/N検出器があり、上記C/N検出器から出力されるcnの大きさをもとに、上記判別器に使用するX1の値を変化させることを特徴とする位相雑音除去装置であり、
第４の発明に係わる位相雑音除去装置においては、C/Nが悪い場合においても受信性能が劣化しなく、C/Nが良い状態においては位相雑音除去能力を上げる位相雑音除去装置を提供することができる。
【０００９】
（５）第５の発明
第５の発明に係わる位相雑音除去装置は、第１の発明と第３の発明に係わる位相雑音除去装置の構成において、上記積分器からの出力φの値をもとに、上記判別器に使用するX1の値を変化させることを特徴とする位相雑音除去装置である。
第５の発明に係わる位相雑音除去装置においては、位相雑音の状況に応じて位相雑音除去能力を変化させ、C/Nに対する性能劣化を最小限に抑える位相雑音除去装置を提供することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による受信装置について図面を参照しながら説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１の位相雑音除去装置の構成を図１に示す。１は変調信号を復調した復調復調データ、３は図１３に示すようにI軸のみのデータy'からI軸、Q軸の直交関係にあるデータx'を作成するヒルベルトフィルタ、２はヒルベルトフィルタ３の遅延量と同じ遅延量をもつ遅延器、４はI軸のデータy'とQ軸のデータx'の位相誤差を補正する複素乗算器、５は位相雑音除去装置出力、６は複素乗算器４の出力y"、xから位相誤差を検出する位相誤差検出器、７は位相誤差検出器６で検出された位相誤差を有効にするか無効にするか判断する判別器７、８は判別器７からの誤差信号を積分する積分器、９は積分器の出力φからsinφ、cosφを出力する正弦波余弦波発生器である。複素乗算器４、位相誤差検出器６、積分器８のの構成は従来例と同じであるため、ここでの説明は省略する。以下図１の判別器の構成を図４を用いて説明する。判別器７において、誤差検出器６で検出された位相誤差θは絶対値回路３６の出力|x|>X1のときに切り換え器１９を通してθを出力し、|x|<X1のときに切り換え器１９を通して0を出力する。つまり、|x|>X1のときに誤差検出器６で検出された位相誤差θを有効にし、|x|<X1のときに誤差検出器６で検出された位相誤差θを無効にしている。その理由は入力信号のC/Nが悪い状態においては図１５（ｂ）に示すようにデータが分散し、図１７に示すようにxの値が小さくかつyの値が大きいとき（図１７の●）には位相誤差検出器６で誤差検出器６で検出された位相誤差θが誤って大きく検出され、受信性能が劣化する問題が発生するためである。受信性能はX1=6.5に設定して、図１７に示すような位相雑音（70dBc/Hz（10kHz離調時）、90dBc/Hz（100kHz離調時））を加え、位相雑音がある場合とない場合で位相雑音除去装置を通したとき位相雑音除去装置を通さなかった時のC/Nに対する性能劣化を比較した。
【００１２】
位相雑音がある場合において位相雑音除去装置を通したとき位相雑音除去装置を通さなかった時に比べ受信性能がC/N=0.1dB良くなり、従来例と比較するとC/N=0.6dB良くなる。位相雑音がない場合において位相雑音除去装置を通したとき位相雑音除去装置を通さなかった時に比べ受信性能は同じで、従来例と比較するとC/N=0.6dB良くなる。
【００１３】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の受信装置は従来例と同じで図６に示す通りである。
複素乗算器４、位相誤差検出器６、積分器８の構成は従来例と同じであるため、ここでの説明は省略する。以下図７の位相雑音検出器６の構成を図７を用いて説明する。
位相誤差検出器６は図１４に示すような入力y"に対して出力y"'となるスライサ１６と、y"からスライサの出力y"'を減算する減算器１７と、yの絶対値をとる絶対値回路２４と、絶対値回路２４の出力|y|に-1を掛ける乗算器２５と定数-1（２６）と、y"とxの符号（＋または−）によって|y|または-|y|を出力する切り換え器３０と、yの符号ビットを取り出す符号ビット抽出器２７と、xの符号ビットを取り出す符号ビット抽出器２８と、XOR（排他的的論理和）２９で構成する。図８に示すようにxとy"の符号が同じであれば、切り換え器４０からは-|y|を出力し、xとy"の符号が異なれば、|y|を出力する。
位相誤差を求めるためには従来例及び実施の形態１のようにθ=tan-1(y/x)で位相誤差を求める必要があるが、位相誤差θ=tan-1(y/x)のROM（Read Only Memory）が必要になり、回路規模が大きくなるが、位相誤差θ=±|y|で近似することで回路規模を小さくできる利点をもつ。
受信性能はX1=6.5に設定して、図１８に示すような位相雑音（70dBc/Hz（10kHz離調時）、90dBc/Hz（100kHz離調時））を加え、位相雑音がある場合とない場合で位相雑音除去装置を通したとき位相雑音除去装置を通さなかった時のC/Nに対する性能劣化を比較した。
位相雑音がある場合において位相雑音除去装置を通したとき位相雑音除去装置を通さなかった時に比べ受信性能は同じで、従来例と比較するとC/N=0.5dB良くなる。位相雑音がない場合において位相雑音除去装置を通したとき位相雑音除去装置を通さなかった時に比べ受信性能は0.1dB劣化し、従来例と比較するとC/N=0.5dB良くなる。
【００１４】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態１の受信装置は実施の形態１と同じで図１に示す通りである。実施の形態１と異なるのは位相雑音検出器６で、位相雑音検出器６の構成は実施の形態２の図７の構成と同じである。図１の各ブロックの説明は実施の形態１、２で説明した通りなので、ここでは省略する。
【００１５】
実施の形態３では回路規模を小さくし、尚且つC/Nによる性能劣化をなくすために、位相誤差θ=±|y|で近似し、x>X1のときに誤差検出器６で検出された位相誤差θを有効にし、x<X1のときに誤差検出器６で検出された位相誤差θを無効にしている。受信性能はX1=6.5に設定して、図１７に示すような位相雑音（70dBc/Hz（10kHz離調時）、90dBc/Hz（100kHz離調時））を加え、位相雑音がある場合とない場合で位相雑音除去装置を通したとき位相雑音除去装置を通さなかった時のC/Nに対する性能劣化を比較した。位相雑音がある場合において位相雑音除去装置を通したとき位相雑音除去装置を通さなかった時に比べ受信性能がC/N=0.1dB良くなり、従来例と比較するとC/N=0.6dB良くなる。位相雑音がない場合において位相雑音除去装置を通したとき位相雑音除去装置を通さなかった時に比べ受信性能は同じで、従来例と比較するとC/N=0.6dB良くなる。
【００１６】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４の構成は図９に示すように、実施の形態１、３の図１においてC/N検出器３１が付加されたものである。図９の判別器７を除き、複素乗算器４、位相誤差検出器６、積分器８の構成は実施の形態１、３と同じであるため、ここでは図９の判別器７の構成のみを図１０を用いて説明する。３２はC/N検出器で検出されたC/Nの値がcn(CN1のときに1の値を出力する比較器、３３は比較器（cn(CN1）３２の出力が１のときX2を出力し、比較器（cn(CN1）３２の出力が0のときX3を出力する切り換え器、３６はxの絶対値を出力する絶対値回路、２１は|x|>X1のとき1を出力する比較器、１９は比較器（|x|>X1）２１の出力が１のときθを出力し、１９は比較器（|x|>X1）２１の出力が0のとき0を出力する切り換え器、２０は定数0である。実施の形態１、３のX1はX1の値を小さくすればするほど、有効にする誤差検出の数を増やすことができ、位相雑音が悪いときに位相誤差に追従することができるが、C/Nに対する性能劣化が生じる。逆にX1の値を大きくするとC/Nに対する劣化は減るが、有効にする誤差検出の数が減るため位相雑音が悪いときに位相誤差に追従することができなくなる場合がある。従って、位相雑音除去装置においてC/N劣化があっても受信可能となるような高いC/Nの場合には、位相雑音が悪い条件の信号が位相雑音除去装置に入力された場合を優先して、X1の値を小さくし、有効にする誤差検出の数を増やすことで、悪い位相雑音に追従できるようにする。C/Nに対する性能劣化があると受信できなくなるような低いC/Nの場合には、位相雑音が悪い場合を考慮し、X1の値を小さくして有効にする誤差検出の数を増やすと、C/Nに対する性能劣化により受信できなくなるため、C/Nに対する性能劣化を優先して、C/N検出の数を減らし、C/Nに対する性能劣化がないようにする。具体的に図１０を用いて説明すると、C/N検出器で検出されたcnの値がCN1より大きい場合（高いC/Nの場合）には小さい値のX2をX1として切り換え器３３から出力する。C/N検出器で検出されたcnの値がCN1より小さい場合（低いC/Nの場合）には大きい値のX3をX1として切り換え器３３から出力する。X2とX3はX2<X3の関係にある。そして、|x|>X1のときに位相誤差検出器６で検出された位相誤差θを切り換え器１９から出力し、|x|<X1のときに位相誤差０を切り換え器１９から出力する。これにより、C/Nが高い場合には悪い位相雑音による性能劣化を防ぐことができ、かつC/Nが良い場合にはC/Nに対する性能劣化を防ぐことができる。
【００１７】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態４の構成は図１１に示すように、実施の形態１、３の図１において積分器８からの出力φを判別器７にフィードバックしている点を除けば、実施の形態１、３と同じであるため、ここでは図１１の判別器７の構成を図１２を用いて説明する。３５は積分器の出力φがφ(φ1のときに1の値を出力する比較器３５、３３は比較器（φ(φ1）３５の出力が1のときX2を出力し、比較器（φ(φ1）３５の出力が0のときX3を出力する切り換え器３３、３４は|x|>x1のとき1を出力する比較器３４、１９は比較器（|x|>x1）３４の出力が１のときθを出力し、比較器（|x|>x1）３４の出力が0のとき０を出力する切り換え器、２０は定数0である。実施の形態１、３のX1はX1の値を小さくすればするほど、有効にする誤差検出の数を増やすことができ、位相雑音が悪いときに位相誤差に追従することができるが、C/Nに対する性能劣化が生じる。逆にX1の値を大きくするとC/Nに対する劣化は減るが、有効にする誤差検出の数が減るため位相雑音が悪いときに位相誤差に追従することができなくなる場合がある。C/Nに対する性能劣化があると受信できなくなるような低いC/Nの場合には、位相雑音が悪い場合を考慮し、X1の値を小さくして有効にする誤差検出の数を増やすと、C/Nに対する性能劣化により受信できなくなるため、C/Nに対する性能劣化を優先して、C/N検出の数を減らし、C/Nに対する性能劣化がないようにする。具体的に図１２を用いて説明すると、積分器８の出力φがφ(φ1（位相雑音が悪い場合）には小さい値のX2をX1として切り換え器３３から出力する。積分器８の出力φがφ<φ1（位相雑音が良い場合）には大きい値のX3をX1として切り換え器３３から出力する。X2とX3はX2<X3の関係にある。そして、|x|>X1のときに位相誤差検出器６で検出された位相誤差θを切り換え器１９から出力し、|x|<X1のときに位相誤差０を切り換え器１９から出力する。これにより、位相雑音が悪い場合には、悪い位相雑音による性能劣化を防ぐことができ、かつ位相雑音が良い場合には、C/Nに対する性能劣化を防ぐことができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように、本発明の受信装置によれば、位相誤差θ=tan-1(y/x)を求める際、x>X1のときに位相誤差θを有効にすることにより、位相雑音がある場合とない場合の両方においてC/Nに対する性能劣化のない位相雑音除去装置を提供することができる。また位相誤差をθ=±|y|で近似することにより、回路規模が小さく、位相雑音がある場合とない場合の両方においてC/Nに対するほとんど性能劣化のない位相雑音除去装置を提供することができる。また位相誤差をθ=±|y|で近似し、かつx>X1のときに位相誤差θを有効にすることにより、回路規模が小さく、位相雑音がある場合とない場合の両方においてC/Nに対する性能劣化のない位相雑音除去装置を提供することができる。また、C/N検出器によって検出されたC/Nによってx>X1のときに位相誤差θを有効にするX1の値を変化させることにより、位相雑音が悪い場合の受信性能劣化とC/Nに対する受信性能劣化を防ぐとこができる。また、位相誤差の値の大きさにより、x>X1のときに位相誤差θを有効にするX1の値を変化させることにより、位相雑音が悪い場合の受信性能劣化とC/Nに対する受信性能劣化を防ぐとこができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１、第３の実施の形態による位相雑音除去装置の構成を示すブロック図
【図２】図１、図６、図９、図１１に示す複素乗算器の構成を示すブロック図
【図３】図１に示す位相誤差検出器の構成を示すブロック図
【図４】図１に示す判別器の構成を示すブロック図
【図５】図１、図６、図９、図１１に示す積分器の構成を示すブロック図
【図６】本発明の第２の実施の形態及び従来例による位相雑音除去装置の構成を示すブロック図
【図７】図１、図７の位相誤差検出器を示す図
【図８】図７に示す位相誤差検出器の入出力関係を示す図
【図９】本発明の第４の実施の形態による位相雑音除去装置の構成を示すブロック図
【図１０】図９の判別器の構成を示すブロック図
【図１１】本発明の第５の実施の形態による位相雑音除去装置の構成を示すブロック図
【図１２】図１、図６、図９、図１１のヒルベルトフィルタの入力データをI軸、Q軸座標上に示した図
【図１３】図１、図６、図９、図１１のヒルベルトフィルタの出力データをI軸、Q軸座標上に示した図
【図１４】図３、図７に示すスライサの入出力関係を示す図
【図１５】位相雑音がある場合のヒルベルトフィルタ出力データをI軸、Q軸座標上に示した図
【図１６】（ａ）C/Nが高いときに、位相雑音がある場合のヒルベルトフィルタ出力データの分布をI軸、Q軸座標上に示した図
（ｂ）C/Nが低いときに、位相雑音がある場合のヒルベルトフィルタ出力データの分布をI軸、Q軸座標上に示した図
【図１７】  C/Nにより、|x|の値が小さく、|y|の値が大きい場合の位相誤差θと、|x|の値が大きいとき場合位相誤差θの差を示した図
【図１８】位相雑音の指標を示すスペクトラムの受信性能に対する影響を示す図
【符号の説明】
１  復調データ
２，２２  遅延器
３  ヒルベルトフィルタ
４  複素乗算器
５  位相雑音除去装置出力
６  位相誤差検出器
７  判別器
８  積分器
９  正弦波余弦波発生器
１０，１１，１２，１３  乗算器
１４，１７  減算器
１５，２３  加算器
１６  スライサ
１８  θ=tan-1(y/x)
１９，３０，３３  切り換え器
２０  0
２１  |x|>X1（比較器）
２４，３６  絶対値回路
２５  乗算器
２６  −1
２７，２８  符号ビット抽出器
２９  XOR（排他的論理和回路）
３１  C/N検出器
３２  cn(CN１（比較器）
３５  φ(φ１（比較器）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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