(57)【要約】【課題】ＡＴＳＣ規格に従ってエンコードされた地上ＨＤＴＶ放送信号のパイロット搬送波に如何なる位相回転があっても、繰り返し発生するデータ・セグメント同期パターンを再生する、改良されたシステムおよび方法を提供すること。【解決手段】パイロット搬送波の如何なる位相回転があっても、位相回転の量を検出しかつ補償することにより、繰り返し発生するデータ・セグメント同期パターンを再生するためのシステム及び方法が、開示されている。システムは、複素信号の実成分を受信し、かつ実成分上のデータ・セグメント同期パターンを検出することができる第１の同期パターン検出器と、複素信号の虚成分を受信し、かつ虚成分上のデータ・セグメント同期パターンを検出することができる第２の同期パターン検出器とを有する。複素信号に存在するパイロット搬送波の位相回転の角度を決定するステップと、反対方向に同じ角度でパイロット搬送波信号を回転させるステップとを有するパイロット搬送波の位相回転を補償するための方法も、また、開示されている。パイロット搬送波の位相回転が発生した複素信号内で信号利得を補償するための方法も、また、開示されている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
複素信号内のデータ・セグメント同期パターンを再生するためのシステムであって、
−  当該複素信号の実成分を受信し、かつ当該複素信号の当該実成分上に当該データ・セグメント同期パターンを検出することができる第１の同期パターン検出器と、
−  当該第１の同期パターン検出器に並列に結合された第２の同期パターン検出器であって、当該複素信号の虚成分を受信し、かつ当該複素信号の当該虚成分上の当該データ・セグメント同期パターンを検出することができる第２の同期パターン検出器とを有する、システム。
【請求項２】
当該第１の同期パターン検出器によって検出された前記データ・セグメント同期パターンが、当該第２の同期パターン検出器によって検出された前記データ・セグメント同期パターンと同じシンボル位置を有することを保証するために、当該第１の同期パターン検出器と当該第２の同期パターン検出器が、互いに調整信号を送信することができる、請求項１に記載の当該複素信号内のデータ・セグメント同期パターンを再生するためのシステム。
【請求項３】
当該第１の同期パターン検出器が、
−  当該複素信号内でデータ・シンボル・ストリームの前記極性が、正である場合、前記シンボル１００１を有しているデータ・セグメント同期パターンを検出し、かつ、
−  当該複素信号内でデータ・シンボル・ストリームの前記極性が負である場合、前記シンボル０１１０を有している相補データ・セグメント同期パターンを検出することができる、請求項１に記載の当該複素信号内のデータ・セグメント同期パターンを再生するためのシステム。
【請求項４】
当該第２の同期パターン検出器が、
−  当該複素信号内でデータ・シンボル・ストリームの前記極性が、正である場合、前記シンボル１００１を有しているデータ・セグメント同期パターンを検出し、かつ、
−  当該複素信号内でデータ・シンボル・ストリームの前記極性が負である場合、前記シンボル０１１０を有している相補データ・セグメント同期パターンを検出することができる、請求項１に記載の当該複素信号内のデータ・セグメント同期パターンを再生するためのシステム。
【請求項５】
当該第１の同期パターン検出器が、
−  データ・セグメント同期パターンの前記検出を記録するための複数のカウント値を含んでいるカウント・メモリを有し、当該カウント・メモリ内で当該複数のカウント値のうちの少なくとも１つを、
−  前記シンボル１００１を有するデータ・セグメント同期パターンが検出された場合、増加させ、かつ、
前記シンボル０１１０を有するデータ・セグメント同期パターンが検出された場合、減少させ、かつ、
−  データ同期パターン１００１もデータ同期パターン０１１０も検出されない場合、ゼロに向けて減少させる、請求項３に記載の当該複素信号内のデータ・セグメント同期パターンを再生するためのシステム。
【請求項６】
当該第２の同期パターン検出器が、
−  データ・セグメント同期パターンの前記検出を記録するための複数のカウント値を含んでいるカウント・メモリを有し、当該カウント・メモリ内で当該複数のカウント値のうちの少なくとも１つを、
−  前記シンボル１００１を有するデータ・セグメント同期パターンが検出された場合、増加させ、かつ、
−  前記シンボル０１１０を有するデータ・セグメント同期パターンが検出された場合、減少させ、かつ、
−  データ同期パターン１００１もデータ同期パターン０１１０も検出されない場合、ゼロに向けて減少させる、請求項４に記載の当該複素信号内のデータ・セグメント同期パターンを再生するためのシステム。
【請求項７】
当該第１の同期パターン検出器が、
−  データ・セグメント同期パターンが当該複素信号の前記実成分上で検出されたことを示す出力信号と、
−  検出された当該データ・セグメント同期パターンの前記位置を示す出力信号と、
−  前記信号極性を示す出力信号とを提供することが出来る、請求項１に記載の当該複素信号内のデータ・セグメント同期パターンを再生するためのシステム。
【請求項８】
当該第２の同期パターン検出器が、
−  データ・セグメント同期パターンが当該複素信号の前記虚成分上で検出されたことを示す出力信号と、
−  検出された当該データ・セグメント同期パターンの前記位置を示す出力信号と、
−  前記信号極性を示す出力信号とを提供することができる、請求項１に記載の当該複素信号内のデータ・セグメント同期パターンを再生するためのシステム。
【請求項９】
複素信号の位相回転を補償するためのシステムであって、
−  当該複素信号の実成分内でデータ・セグメント同期パターンを識別することができる第１の同期パターン検出器であって、当該実成分の前記極性を識別し、かつ複素信号の当該実成分の当該極性を当該実成分に補償することができる当該第１の同期パターン検出器と、
−  当該第１の同期パターン検出器と並列に結合された第２の同期パターン検出器であって、当該第２の同期パターン検出器が当該複素信号の虚成分内で当該データ・セグメント同期パターンを識別することができ、当該虚成分の前記極性を識別し、かつ当該複素信号の当該虚成分の当該極性を当該虚成分に補償することができる第２の同期パターン検出器と、
−  当該極性補償された実成分と当該極性補償された虚成分とを加算するための加算回路と、
−  当該極性補償された実成分と当該極性補償された虚成分の前記総和に数値定数を乗算するための乗算器回路とを有する、システム。
【請求項１０】
複素信号の位相回転を補償するためのシステムであって、
−  複素信号の実成分内で、データ・セグメント同期パターンを識別することができる第１の同期パターン相関器と、
−  当該第１の同期パターン相関器に結合された第１のローパス・フィルタであって、当該複素信号の前記実成分Ｉの定常状態振幅Ｉｓを決定することができる当該第１のローパス・フィルタと、
−  当該第１の同期パターン相関器と並列に結合された第２の同期パターン相関器であって、当該複素信号の虚成分内で当該データ・セグメント同期パターンを識別することができる当該第２の同期パターン相関器と、
−  当該第２の同期パターン相関器に結合された第２のローパス・フィルタであって、当該複素信号の前記虚成分Ｑの定常状態振幅Ｑｓを決定することができる当該第２のローパス・フィルタと、
−  第１の積を形成するために、当該実成分Ｉの前記振幅を、当該実成分の当該定常状態振幅Ｉｓに乗算するための第１の乗算器回路と、
−  第２の積を形成するために、当該虚成分Ｑの前記振幅を、当該虚成分の当該定常状態振幅Ｑｓに乗算するための第２の乗算器回路と、
−  減算結果を形成するために、当該第２の積を当該第１の積から減算するための減算回路と、
−  振幅ファクタＫを当該減算結果に乗算し、かつ、Ｉｓの二乗とＱｓの二乗の前記総和に等しい振幅ファクタで当該減算結果と当該振幅ファクタＫとの前記積を除算するための乗算器回路とを有するシステム。
【請求項１１】
複素信号の位相回転を補償するためのシステムであって、
−  当該複素信号の実成分内でデータ・セグメント同期パターンを識別することができる、第１の同期パターン相関器と、
−  当該第１の同期パターン相関器に結合された第１のローパス・フィルタであって、当該複素信号の前記実成分Ｉの定常状態振幅Ｉｓを決定することができる当該第１のローパス・フィルタと、
−  当該第１の同期パターン相関器と並列に結合された第２の同期パターン相関器であって、当該複素信号の虚成分内で、当該データ・セグメント同期パターンを識別することができる当該第２の同期パターン相関器と、
−  当該第２の同期パターン相関器に結合された第２のローパス・フィルタであって、当該複素信号の前記虚成分Ｑの定常状態振幅Ｑｓを決定することができる当該第２のローパス・フィルタと、
−  第１の積を形成するために、当該実成分Ｉの前記振幅を当該実成分の当該定常状態振幅Ｉｓに乗算するための第１の乗算器回路と、
−  第２の積を形成するために、当該虚成分Ｑの前記振幅を、当該虚成分の当該定常状態振幅Ｑｓに乗算するための第２の乗算器回路と、
−  減算結果を形成するために、当該第２の積を当該第１の積から減算するための減算回路と、
−  出力信号Ｉ’’を受信することができ、かつ 複数のデータ・セグメント同期パターンの各々と当該出力信号を相関させることができる、第３の同期パターン相関器と、
−  当該第３の同期パターン相関器に結合された第３のローパス・フィルタであって、振幅の平均相関値を得るために、当該複数の相関の前記結果を平均することができる当該第３のローパス・フィルタと、
−  リファレンス振幅と振幅の当該平均相関値を比較するための、当該第３のローパス・フィルタに結合された比較回路と、
−  振幅の前記平均相関値と当該リファレンス振幅の間の前記負の差を積分することができる、当該比較回路に結合された積分器回路と、
−  当該積分器回路と当該減算回路とに結合された第３の乗算器回路であって、当該出力信号Ｉ’’を生成するために、当該減算結果に当該積分器回路の前記出力を乗算することができる当該第３の乗算器回路とを有する、システム。
【請求項１２】
複素信号を受信することができるテレビジョン受信機であって、
−  当該複素信号の実成分を受信し、かつ当該複素信号の当該実成分上に当該データ・セグメント同期パターンを検出することができる第１の同期パターン検出器と、
−  当該複素信号の虚成分を受信し、かつ当該複素信号の当該虚成分上の当該データ・セグメント同期パターンを検出することができる、当該第１の同期パターン検出器と並列に結合された第２の同期パターン検出器とを有する、当該複素信号内のデータ・セグメント同期パターンを再生するためのシステムを有するテレビジョン受信機。
【請求項１３】
当該第１の同期パターン検出器によって検出された前記データ・セグメント同期パターンが、当該第２の同期パターン検出器によって検出された前記データ・セグメント同期パターンと同じシンボル位置を有することを保証するために、当該第１の同期パターン検出器と当該第２の同期パターン検出器が、互いに調整信号を送信することができる、請求項１２に記載の当該複素信号内のデータ・セグメント同期パターンを再生するための当該システムを有するテレビジョン受信機。
【請求項１４】
当該第１の同期パターン検出器が、
−  当該複素信号内でデータ・シンボル・ストリームの前記極性が、正である場合、前記シンボル１００１を有しているデータ・セグメント同期パターンを検出し、かつ、
−  当該複素信号内でデータ・シンボル・ストリームの前記極性が負である場合、前記シンボル０１１０を有している相補データ・セグメント同期パターンを検出することができる、請求項１２に記載の当該複素信号内のデータ・セグメント同期パターンを再生するための当該システムを有するテレビジョン受信機。
【請求項１５】
当該第２の同期パターン検出器が、
−  当該複素信号内でデータ・シンボル・ストリームの前記極性が、正である場合、前記シンボル１００１を有しているデータ・セグメント同期パターンを検出し、かつ、
−  当該複素信号内でデータ・シンボル・ストリームの前記極性が負である場合、前記シンボル０１１０を有している相補データ・セグメント同期パターンを検出することができる、請求項１２に記載の当該複素信号内のデータ・セグメント同期パターンを再生するための当該システムを有するテレビジョン受信機。
【請求項１６】
当該第１の同期パターン検出器が、
−  データ・セグメント同期パターンが当該複素信号の前記実成分上で検出されたことを示す出力信号と、
−  検出された当該データ・セグメント同期パターンの前記位置を示す出力信号と、
−  前記信号極性を示す出力信号とを提供することができる、請求項１２に記載の当該複素信号内のデータ・セグメント同期パターンを再生するための当該システムを有するテレビジョン受信機。
【請求項１７】
当該第２の同期パターン検出器が、
−  データ・セグメント同期パターンが当該複素信号の前記虚成分上で検出されたことを示す出力信号と、
−  検出された当該データ・セグメント同期パターンの前記位置を示す出力信号と、
−  前記信号極性を示す出力信号とを提供することができる、請求項１２に記載の当該複素信号内のデータ・セグメント同期パターンを再生するための当該システムを有するテレビジョン受信機。
【請求項１８】
複素信号を受信することができるテレビジョン受信機であって、
−  当該複素信号の実成分内でデータ・セグメント同期パターンを識別することができる第１の同期パターン検出器であって、当該実成分の前記極性を識別し、かつ当該複素信号の当該実成分の当該極性を当該実成分に補償することができる当該第１の同期パターン検出器と、
−  当該第１の同期パターン検出器と並列に結合された第２の同期パターン検出器であって、当該第２の同期パターン検出器が当該複素信号の虚成分内で当該データ・セグメント同期パターンを識別することができ、当該虚成分の前記極性を識別し、かつ当該複素信号の当該虚成分の当該極性を当該虚成分に補償することができる当該第２の同期パターン検出器と、
−  当該極性補償された実成分と当該極性補償された虚成分とを加算するための加算回路と、
−  当該極性補償された実成分と当該極性補償された虚成分の前記総和に数値定数を乗算するための乗算器回路とを有する、当該複素信号の位相回転を補償するためのシステムを有するテレビジョン受信機。
【請求項１９】
複素信号を受信することができるテレビジョン受信機であって、
−  複素信号の実成分内で、データ・セグメント同期パターンを識別することができる第１の同期パターン相関器と、
−  当該第１の同期パターン相関器に結合された第１のローパス・フィルタであって、当該複素信号の前記実成分Ｉの定常状態振幅Ｉｓを決定することができる当該第１のローパス・フィルタと、
−  当該第１の同期パターン相関器と並列に結合された第２の同期パターン相関器（７２０）であって、当該複素信号の虚成分内で当該データ・セグメント同期パターンを識別することができる当該第２の同期パターン相関器と、
−  当該第２の同期パターン相関器に結合された第２のローパス・フィルタであって、当該複素信号の前記虚成分Ｑの定常状態振幅Ｑｓを決定することができる当該第２のローパス・フィルタと、
−  第１の積を形成するために、当該実成分Ｉの前記振幅を、当該実成分の当該定常状態振幅Ｉｓに乗算するための第１の乗算器回路と、
−  第２の積を形成するために、当該虚成分Ｑの前記振幅を、当該虚成分の当該定常状態振幅Ｑｓに乗算するための第２の乗算器回路（７６５）と、
−  減算結果を形成するために、当該第２の積を当該第１の積から減算するための減算回路（７７０）と、
−  振幅ファクタＫを当該減算結果に乗算し、かつＩｓの二乗とＱｓの二乗の前記総和に等しい振幅ファクタで当該減算結果と当該振幅ファクタＫとの前記積を除算するための乗算器回路（７８５）とを有する当該複素信号の位相回転を補償するためのシステム（２３０）を有するテレビ受信機（２１０）。
【請求項２０】
複素信号を受信することができるテレビジョン受信機であって、
−  当該複素信号の実成分内でデータ・セグメント同期パターンを識別することができる、第１の同期パターン相関器と、
−  当該第１の同期パターン相関器に結合された第１のローパス・フィルタであって、当該複素信号の前記実成分Ｉの定常状態振幅Ｉｓを決定することができる当該第１のローパス・フィルタと、
−  当該第１の同期パターン相関器と並列に結合された第２の同期パターン相関器であって、当該複素信号の虚成分内で、当該データ・セグメント同期パターンを識別することができる当該第２の同期パターン相関器と、
−  当該第２の同期パターン相関器に結合された第２のローパス・フィルタであって、当該複素信号の前記虚成分Ｑの定常状態振幅Ｑｓを決定することができる当該第２のローパス・フィルタと、
−  第１の積を形成するために、当該実成分Ｉの前記振幅を当該実成分の当該定常状態振幅Ｉｓに乗算するための第１の乗算器回路と、
−  第２の積を形成するために、当該虚成分Ｑの前記振幅を、当該虚成分の当該定常状態振幅Ｑｓに乗算するための第２の乗算器回路と、
−  減算結果を形成するために、当該第２の積を当該第１の積から減算するための減算回路と、
−  出力信号Ｉ’’を受信することができ、かつ 複数のデータ・セグメント同期パターンの各々と当該出力信号を相関させることができる、第３の同期パターン相関器と、
−  当該第３の同期パターン相関器に結合された第３のローパス・フィルタであって、振幅の平均相関値を得るために、当該複数の相関の前記結果を平均することができる第３のローパス・フィルタと、
−  リファレンス振幅と振幅の当該平均相関値を比較するための、当該第３のローパス・フィルタに結合された比較回路と、
−  振幅の前記平均相関値と当該リファレンス振幅の間の前記負の差を積分することができる、当該比較回路に結合された積分器回路と、
−  当該積分器回路と当該減算回路とに結合された第３の乗算器回路であって、当該出力信号Ｉ’’を生成するために、当該減算結果に当該積分器回路（８５０）の前記出力を乗算することができる当該第３の乗算器回路とを有する、当該複素信号の位相回転を補償するためのシステムを有するテレビ受信機。
【請求項２１】
複素信号内のデータ・セグメント同期パターンを再生する方法であって、
−  第１の同期パターン検出器内に当該複素信号の実成分を受信するステップと、
当該複素信号の当該実成分上に当該データ・セグメント同期パターンを検出するステップと、
−  第２の同期パターン検出器内に当該複素信号の虚成分を受信するステップと、
−  当該複素信号の当該虚成分上に当該データ・セグメント同期パターンを検出するステップとを有する方法。
【請求項２２】
− 当該第１の同期パターン検出器によって検出された前記データ・セグメント同期パターンが、当該第２の同期パターン検出器によって検出された前記データ・セグメント同期パターンと同じシンボル位置を有することを保証するために、当該第１の同期パターン検出器から当該第２の同期パターン検出器へ、かつ当該第２の同期パターン検出器から当該第１の同期パターン検出器へ調整信号を送信するステップを更に有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
−  当該複素信号内でデータ・シンボル・ストリームの前記極性が、正である場合、前記シンボル１００１を有しているデータ・セグメント同期パターンを当該第１の同期パターン検出器内で検出するステップと、
−  当該複素信号内でデータ・シンボル・ストリームの前記極性が負である場合、前記シンボル０１１０を有している相補データ・セグメント同期パターンを当該第１の同期パターン検出器内で検出するステップとを更に有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
−  当該複素信号内でデータ・シンボル・ストリームの前記極性が、正である場合、前記シンボル１００１を有しているデータ・セグメント同期パターンを当該第２の同期パターン検出器内に検出するステップと、
−  当該複素信号内でデータ・シンボル・ストリームの前記極性が負である場合、前記シンボル０１１０を有しているデータ・セグメント同期パターンを当該第２の同期パターン検出器内に検出するステップとを更に有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
−  データ・セグメント同期パターンが当該複素信号の前記実成分上で検出されたことを示す出力信号を当該第１の同期パターン検出器内に生成するステップと、
−  検出された当該データ・セグメント同期パターンの前記位置を示す出力信号を当該第１の同期パターン検出器内に生成するステップと、
−  前記信号極性を示す出力信号を当該第１の同期パターン検出器内に生成するステップとを更に有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
−  データ・セグメント同期パターンが当該複素信号の前記虚成分上で検出されたことを示す出力信号を当該第２の同期パターン検出器内に生成するステップと、
−  検出された当該データ・セグメント同期パターンの前記位置を示す出力信号を当該第２の同期パターン検出器内に生成するステップと、
−  前記信号極性を示す出力信号を当該第２の同期パターン検出器内に生成するステップとを更に有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
−  当該複素信号の実成分内でデータ・セグメント同期パターンを、第１の同期パターン検出器で識別するステップと、
−  当該複素信号の当該実成分の前記極性を識別するステップと、
−  当該複素信号の当該実成分の当該極性を当該実成分に補償するステップとを有する、複素信号のパイロット搬送波の位相回転を補償する方法。
【請求項２８】
−  当該複素信号の虚成分内でデータ・セグメント同期パターンを、第２の同期パターン検出器で識別するステップと、
−  当該複素信号の当該虚成分の前記極性を識別するステップと、
−  当該複素信号の当該虚の成分の当該極性を当該虚成分に補償するステップとを有する、複素信号のパイロット搬送波の位相回転を補償する方法。
【請求項２９】
−  当該複素信号に存在するパイロット搬送波の位相回転の前記角度を決定するステップと、
−  前記パイロット搬送波信号を前記反対方向に前記同じ角度で回転するステップとを有する、複素信号のパイロット搬送波の位相回転を補償する方法。
【請求項３０】
−  当該複素信号の前記実成分Ｉの定常状態振幅Ｉｓを決定するステップと、
−  当該複素信号の前記虚成分Ｑの定常状態振幅Ｑｓを決定するステップと、
−  第１の積を形成するために、実成分Ｉの前記振幅を、前記実成分の当該定常状態振幅Ｉｓに乗算し、
−  第２の積を形成するために、当該虚成分Ｑの前記振幅を、前記虚成分の当該定常状態振幅Ｑｓに乗算し、
−  当該第２の積を当該第１の積から減算し、
−  Ｉｓの二乗とＱｓの二乗の前記総和の平方根に等しい振幅ファクタで前記減算の前記結果を除算することにより、
−  パイロット搬送波の位相回転を補償された信号Ｉ’を算出するステップとを有する、複素信号にパイロット搬送波の位相回転を補償する方法。
【請求項３１】
−  出力信号Ｉ’’を、データ・セグメント同期パターンと相関させるステップと、
−  当該出力信号Ｉ’’を、複数の連続したデータ・セグメント同期パターンの各々と相関させるステップと、
−  振幅の平均相関値を得るために、当該複数の相関の前記結果を平均するステップと、
−  振幅の前記平均相関値をリファレンス振幅と比較するステップと、
−  振幅の前記平均相関値とリファレンス振幅の間の前記負の差を積分するステップと、
−  当該出力信号に信号利得を補償するために、当該負の差の積分を、前記出力信号Ｉ’’に乗算するステップとを有する、複素信号に信号利得を補償する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、一般に、高品位テレビジョン信号の受信、より詳しくは、位相回転の量を検出し、かつ補償することによって、パイロット搬送波の任意の位相回転の存在下で、繰り返し発生するデータ・セグメント同期パターンを再生するためのシステムおよび方法を目的とする。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル高品位テレビジョン（ＨＤＴＶ）伝送のためのＡＴＳＣ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｍｍｉｔｔｅ）規格は、１０．７６ＭＨｚのレートを有する８（８）レベル残留側波帯（ＶＳＢ）シンボル・ストリームとして変調される信号を使用する。ＡＴＳＣ規格は、８３２個のシンボルを有するデータの長さとしてデータ・セグメントを規定する。各データ・セグメントは、４つのシンボル「１００１」から成る固定パターンから始まる。「１００１」の固定パターンは、新規のデータ・セグメントの開始を示す。「１００１」のシンボルは、データ・セグメント内で８３２個のシンボルの最初の４つのシンボルである。
【０００３】
復調プロセスにおいて、固定パターン「１００１」は、データ・セグメントの位置配列を決定するために受信機によって使用される。データ・セグメントの位置配列の位置決めをする（または「再生する」）ことは、データ・フレーム同期のため、およびシンボル・タイミング再生を容易にするために必要不可欠である。従って、繰り返し発生する４つのシンボル「１００１」のパターンを高い信頼性でかつ確実に検出することは、ＡＴＳＣ規格に従って放送される信号を受信する全ての受信機の動作に対して、必要不可欠である。
【０００４】
復調されるベースバンド信号は、周波数スペクトル上のＤＣに正確に位置するパイロット搬送波を含む。正常状態では、パイロット搬送波は、信号スペクトルの残りと位相角が同一（または、極めて近く同一）である。これらの正常状態では、多数の周知の技法の何れも、データ・セグメント同期パターンを再生するために使用することができる。
【０００５】
しかしながら、チャンネルにより、パイロット搬送波が残りの信号スペクトルと位相角が極めて異なるような、信号スペクトルにわたる極度な位相ひずみが導入される場合、規格の方法を使用するデータ・セグメント同期パターンの再生は、ずっと困難になる、または不可能とさえなるであろう。極度な位相ひずみは、例えば、１つのシンボル期間以下程度の極めて短い遅延を伴う極めて強いマルチパスが存在するチャンネル内で発生し得る。
【０００６】
地上データ伝送システムの正常状態の下で、従来のチャネル・イコライザは、チャンネルひずみおよびマルチパスを補償するために使用される。極度の位相ひずみの状態の下では、「ブラインド」適合モードで動作する複素チャネル・イコライザが、チャネル効果を補償するために使用され、その後、データ・セグメント同期再生が、実行される。複素チャネル・イコライザの長さは、それほど長くない（約１０個から２０個のデータ・タップ）が、複素チャンネル・イコライザは、それにもかかわらず、復調器システムの実質的なハードウェア・コンポーネントを構成する。
【０００７】
複素チャンネル・イコライザが、（実または一次元の等化を実行する従来のイコライザに対して）二次元の複素等化を実行するため、複素入力信号に特定の非線形性がある場合には、複素チャンネル・イコライザは、不安定性の影響を受け易くなる。このような条件の下で、複素チャンネル・イコライザを使用するデータ・セグメント同期パターンの再生は、極めて困難となり、または不可能となる場合もある。
【０００８】
したがって、ＡＴＳＣ放送信号におけるパイロット搬送波に如何なる位相回転があっても、繰り返し発生するデータ・セグメント同期パターンを再生するようにシステムおよび方法を改良することが必要である。また、複素チャンネル・イコライザを使用せずに繰り返し発生するデータ・セグメント同期パターンを再生することができるようにシステムおよび方法を改良することも必要となる。また、ベースバンド信号にパイロット搬送波の任意の位相回転を補償することができるように、システムおよび方法を改良することも必要となる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
従来技術の上述した問題に対処するために、本発明の主たる目的は、ＡＴＳＣ規格に従ってエンコードされた地上ＨＤＴＶ放送信号のパイロット搬送波に如何なる位相回転があっても、繰り返し発生するデータ・セグメント同期パターンを再生する、改良されたシステムおよび方法を提供することである。
【００１０】
特定チャンネル条件の下で、本発明は、信号をパイロット搬送波の位相回転に対し補償する前に、データ・セグメント同期パターンを検出することを可能とする。本発明は、信号のチャンネル等化および次のフォワード・エラー・コレクションの前に、パイロット搬送波の位相回転を補償する。
【００１１】
本発明は、信号の実成分上のデータ・セグメント同期パターンを検出するための第１の同期パターン検出器と、信号の虚成分上のデータ・セグメント同期パターンを検出するための第２の同期パターン検出器とを有する。この構成によって、本発明は、パイロット搬送波が任意の位相角回転している信号上のデータ・セグメント同期パターンを検出することができる。
【００１２】
本発明は、また、パイロット搬送波の位相回転を補償するための回路を有する。本発明は、また、パイロット搬送波が位相回転を経験するときに、発生する可能性がある信号利得におけるひずみを補償するための回路も有する。
【００１３】
本発明の主たる目的は、パイロット搬送波に如何なる位相回転があっても、繰り返し発生するデータ・セグメント同期パターンを再生するための改良されたシステムおよび方法を提供することである。
【００１４】
本発明の更なる目的は、複素チャンネル・イコライザを使用せずに、繰り返し発生するデータ・セグメント同期パターンを再生させることができる改良されたシステムおよび方法を提供することである。
【００１５】
本発明の別の目的は、パイロット搬送波の如何なる位相回転も補償するための改良されたシステムおよび方法を提供することである。
【００１６】
本発明の更に別の目的は、パイロット搬送波の位相回転が発生した信号における信号利得を補償するための改良されたシステムおよび方法を提供することである。
【００１７】
本発明の更に別の目的は、パイロット搬送波の位相回転および信号利得を補償するための改良されたフィード・フォワード・システムおよび方法を提供することである。
【００１８】
本発明の別の目的は、また、パイロット搬送波の位相回転および信号利得を補償するための改良されたフィードバック・システムおよび方法を提供することである。
【００１９】
上述したものは、本発明の特徴および技術的な利点を、当業者が、後述の本発明の詳細な説明を更に良く理解することが出来るようにかなり広く概説した。本発明の請求項の主題を形成する本発明の更なる特徴および効果は、以下に記載されるであろう。当業者は、彼らが、本発明の同じ目的を実行するために他の構造を変更しまたは設計するためのベースとして、開示されている概念および特定の実施例を容易に使用することができることを理解すべきである。当業者は、また、このような等価構造が、その最も広い形態において本発明の精神および範囲から逸脱しないことを認識すべきである。
【００２０】
詳細な説明を行う前に、本特許文献の全体にわたって使用される特定のワードおよびフレーズの定義を記載しておくことは、好ましいであろう。用語「ｉｎｃｌｕｄｅ」および「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」ならびにそれらの派生語は、限定されない「ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ」を意味する。用語「ｏｒ」は、包括的であり、「ａｎｄ／ｏｒ」を意味する。フレーズ「ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｗｉｔｈ」および「ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｔｈｅｒｅｗｉｔｈ」ならびにそれらの派生語は、「ｔｏ ｉｎｃｌｕｄｅ」、「ｂｅ ｉｎｃｌｕｄｅｄ ｗｉｔｈｉｎ」、「ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ ｗｉｔｈ」、「ｃｏｎｔａｉｎ」、「ｂｅ ｃｏｎｔａｉｎｅｄ ｗｉｔｈｉｎ」、「ｃｏｎｎｅｃｔ ｔｏ ｏｒ ｗｉｔｈ」、「ｃｏｕｐｌｅ ｔｏ ｏｒ ｗｉｔｈ」、「ｂｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｂｌｅ ｗｉｔｈ」、「ｃｏｏｐｅｒａｔｅ ｗｉｔｈ」、「ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ」、「ｊｕｘｔａｐｏｓｅ」、「ｂｅ ｐｒｏｘｉｍａｔｅ ｔｏ」、「ｂｅ ｂｏｕｎｄ ｔｏ ｏｒ ｗｉｔｈ」、「ｈａｖｅ」、「ｈａｖｅ ａ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ」等を意味する。用語「ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ」は、少なくとも一つの動作を制御する、如何なるデバイス、システムまたはそれらの部分をも意味し、このようなデバイスは、ハードウェア、ファームウェアまたはソフトウェア、またはこれらの少なくとも２つの組合せで実施することができる。如何なる特定コントローラに関連する機能も、局所的であれ遠隔操作であれ、集中させ、または分散させることができることに、留意すべきである。ある種のワードおよびフレーズに対する定義は、本特許文献の全体にわたって与えられている。当業者は、多くの場合、もしそうでなければ、ほとんどの場合、このような定義が、このような定義されたワードおよびフレーズの先のおよび将来の使用に適用されることを理解すべきである。
【００２１】
【発明を実施するための形態】
本発明およびそれの利点のより完全な理解のために、次に、以下の説明が、同じ参照番号が同じ対象を示している添付の図面とともに、参照される。
【００２２】
以下に議論される、図１〜８、および本特許文献内で本発明の原理を記載するために使用される様々な実施例は、例示に過ぎず、そして、如何なる場合にも本発明の範囲を限定するものと解釈すべきでない。当業者は、本発明の原理は、ＡＴＳＣ規格に従ってエンコードされるＨＤＴＶ放送信号を受信するための適切に構成された如何なる受信機でも実施することができることを理解するであろう。
【００２３】
ＨＤＴＶ ＡＴＳＣ信号の順調な受信のために実行されなければならない手続きのうちの１つは、繰り返し発生する４つのシンボル・データ・セグメント同期パターンの再生である。前述したように、このパターンは、シンボル「１００１」の固定シーケンスから成る。シンボル「１００１」は、８ＶＳＢ変調方式で使用される８つのシンボル値のうちの２つによって表される２進数字を表す。例えば、シンボル「１」は、８ＶＳＢレベルの、＋５のレベルによって表すことができ、かつシンボル「０」は、−５のレベルによって表すことができる。ＡＴＳＣ規格によって特定されるデータ・セグメント構造は、図１Ａに示される。各データ・セグメントは、データおよび／またはフォワード・エラー・コレクション（ＦＥＣ）情報を含むことができる。
【００２４】
「１００１」のシーケンスは、８３２個のデータ・シンボルごとに繰り返される。「１００１」のシーケンスの機能は、新規のデータ・セグメントの開始を示すことである。各データ・セグメントは、４個のデータ・セグメント同期シンボル「１００１」およびデータ・セグメントの残りを構成する８２８個のデータ・シンボルから成る。
【００２５】
シンボル・データ・フレームも、また、ＡＴＳＣ規格で定義される。シンボル・データ・フレームは、３１３個のデータ・セグメントから成る。データ・フレームの第１のデータ・セグメントは、データ・フィールド同期と呼ばれるデータ・セグメントである。データ・フィールド同期セグメントは、データ・フィールド同期のために使用される疑似乱数の特定ビット・シーケンスを含む。残りの３１２個のデータ・セグメントは、シンボル・データおよび／またはフォワード・エラー・コレクション（ＦＥＣ）情報を含む。ＡＴＳＣ規格によって特定されるシンボル・データ・フレーム構造は、図１Ｂに示されている。
【００２６】
図２は、ＡＴＳＣ放送信号を受信することができるテレビ２００のブロック図を示す。テレビ２００は、受信アンテナ２０５に結合された受信機２１０を有する。受信機２１０のチューナ２２０は、受信アンテナ２０５からＡＴＳＣ放送信号を受信する。中間周波数（ＩＦ）プロセッサ２２５は、チューナ２２０に結合され、かつチューナ２２０から信号を受信する。本発明の同期再生ユニット２３０は、ＩＦプロセッサ２２５に結合されている。以下に詳細に説明されるように、同期再生ユニット２３０は、パイロット搬送波に位相回転がある場合、データ・セグメント同期パターンを再生する。受信機２１０の素子の残りの部分は、周知の従来の素子である。これらは、一般に、ＭＰＥＧ復号器２３５、後処理回路２４０、およびディスプレイ・ユニット２４５を有する。
【００２７】
入って来る残留側波帯（ＶＳＢ）信号が、パイロット搬送波の位相回転に対する補償を受けるために、ＶＳＢ信号は、複素信号として表されなければならない。周知のように、複素信号は、実成分と虚成分の両方を有する。この複素信号の虚成分は、複素信号の実成分上にヒルベルト（Ｈｉｌｂｅｒｔ）フィルタを使用することにより生成させることができることは、公知である。例えば、パイロット搬送波が、アナログ方法を使用することにより、結果として生じる復調されたベースバンド信号が実成分のみを有するように再生される場合、虚成分は、この実成分上にヒルベルト・フィルタを使用することにより再生することができる。しかしながら、パイロット搬送波を再生するための好適なアプローチは、ベースバンド信号の実成分と虚成分の両方を生成することができるデジタル方法を純粋に使用する。
【００２８】
パイロット搬送波を再生するための周知の従来技術の１つの方法は、図３に示されるＣｏｓｔａｓ Ｌｏｏｐ法である。入力信号の実成分および虚成分は、ＡＴＳＣ規格によって特定される特性を有する、ナイキスト（Ｎｙｑｕｉｓｔ）またはスクエア−ルート・レイズド‐コサイン（ＳＱＲＣ）フィルタを使用して、各々、フィルタ処理される。フィルタリングが終了したあと、パイロット搬送波に対応するＤＣベースバンド信号オフセットは、周知の従来技術の方法を使用して除かれる。これは、信号の実成分に対して必ず行われなければならない。パイロット搬送波の回転がない場合、虚成分は、ＤＣオフセットを有しない。しかしながら、パイロット搬送波を再生するための方法が、虚成分がゼロＤＣオフセットを有することを保証しない場合、ＤＣオフセットは、虚成分に存在し得る。パイロット搬送波を再生するための一部の方法は、虚成分がゼロＤＣオフセットを有することを保証する。何れにせよ、ＤＣオフセットが虚成分に存在する場合、ＤＣオフセットは除かれなければならない。
【００２９】
実のベースバンドＶＳＢ信号の場合、データ・セグメント同期パターン「１００１」は、多数の従来技術の方法の何れか１つを使用して検出することができる。１つの特にシンプルな方法が、図４に示されている。この方法の場合、デジタル・ベースバンド信号の符号ビット（すなわち、最上位ビット（ＭＳＢ））のみが、すべてのシンボルに対して調べられる。４つの最も新しく受信されたシンボルが、固定「１００１」シンボル・パターンと比較される。
【００３０】
比較は、全ての８３２個の可能なデータ・セグメント配列位置に対して行われる。カウント・メモリ４１０は、各メモリ・位置が各配列位置に対するカウント値を含む複数のメモリ・位置（図示せず）を含む。カウント・メモリ４１０は、各配列位置に対する現在のカウント値を記録する。現在評価されている配列位置の場合、最も新しく受信された４つのシンボルが特定された固定パターン（「１００１」）を有する場合、その位置に対するカウント値は、増加させる。そうでない場合には、カウント値は、減少させる。有効なＶＳＢ信号が存在する場合、８３２の位置の１つに対するカウント値は、その最大値に達し、一方、残りの８３１の位置に対するカウント値が、極小値、またはその近くになるであろう。データ・セグメントの配列は、最大カウント値を有する位置の位置決めを行うことによって、直ちに定められる。
【００３１】
この方法は、パイロット搬送波の位相が信号に相対的に回転させられなかった、許容できる品質（すなわち、特定された値より上の信号対雑音比を伴うＶＳＢ信号）のＶＳＢ信号に対して常に機能する。多数の異なる方法が、データ・セグメント同期パターン「１００１」（例えば、データ・シンボル・ストリームの自己相関）を検出するために存在する。図４に示される方法は、一具体例として、与えられているに過ぎない。
【００３２】
しかしながら、パイロット搬送波の位相が回転してしまっている場合、図４に示される方法が機能する保証はない。特に、パイロット搬送波が９０度回転した場合、データ・シンボル・ストリームには、信号の実成分が完全に無いであろう。その場合、受信機は、他の有効な高品質の信号がある場合でさえ、何も検出しないであろう。
【００３３】
パイロット搬送波が９０度回転しているこれらの場合、全データ・シンボル・ストリームは、信号の虚成分に存在するであろう。従って、データ・セグメント同期パターンの検出は、信号の虚成分上で第２の同期検出器を使用することにより、保証することができる。
【００３４】
本発明の同期再生ユニット２３０の有利な実施例は、図５に示されている。同期再生ユニット２３０は、並列に結合された第１の同期パターン検出器５１０と、第２の同期パターン検出器５２０とを有する。第１の同期パターン検出器は、同位相（「Ｉ」）入力として、信号の実成分を受信する。第２の同期パターン検出器５２０は、直交位相（「Ｑ」）入力として、信号の虚成分を受信する。第１の同期パターン検出器５１０と第２の同期パターン検出器５２０の動作は、同期パターンが、検出器５１０と５２０の両方において、同じシンボル位置で、同時に得られることを保証するために、相互に調整されなければならない。必要な相互の調整は、信号ライン５２５介して送信される信号を調整することによって達成される。本発明の有利な実施例の場合、第１の同期パターン検出器５１０および第２の同期パターン検出器５２０は、各々、更に詳細に後述するように変更された図４に示されるタイプの同期パターン検出器を有する。
【００３５】
信号の虚成分に対して第２の同期パターン検出器５２０を使用することは、データ・セグメント同期パターンが、ゼロ度と９０度の間の全てのパイロット搬送波の位相回転値に対して良好に検出されることを保証する。信号の実成分に対する第１の同期パターン検出器５１０と、信号の虚成分に対する第２の同期パターン検出器５２０は、どちらも４５度以下の位相回転を有する任意の信号内でデータ・セグメント同期パターンを検出することができる。
【００３６】
パイロット搬送波の位相回転がゼロ度と９０度の間の値の範囲内にない場合、データ・シンボル・ストリームの極性は、２つの信号成分のうちの少なくとも１つに対して反転されるであろう。具体的には、データ・シンボル・ストリームの極性は、１） 実成分、または２） 虚成分、または３） 実成分と虚成分の両方、の何れかに対して、反転される。結果として、同様の方法で、データ・セグメント同期パターンもまた、２つの信号成分のうちの少なくとも１つに対して反転されるであろう。
【００３７】
上述の方法は、データ・セグメント同期パターンを検出するために、可能なパイロット搬送波回転の全３６０度の範囲に渡って、使用することができる。第１の同期パターン検出器５１０と第２の同期パターン検出器５２０の両方が、固定シンボル・パターン（「１００１」）と、信号極性が反転された時に現れる相補または反転パターン（「０１１０」）の両方を検出することができる場合、これは、行うことができる。
【００３８】
これは、次のようにカウント値を増加させ、および減少させる図４に示される同期検出器を使用することにより、達成することができる。この配列位置に対して最も新しく受信された４つのシンボルが、固定シンボル・パターン（「１００１」）を有する場合、現在の配列位置に対するカウント値は、増加される。最も新しく受信された４つのシンボルが相補パターン（「０１１０」）を有する場合、カウント値は、減少される。最も新しく受信された４つのシンボルが、どちらのパターンも有さない場合、カウント値は、ゼロへ向けて減少される（すなわち、カウント値が正の場合、カウント値は減少させられ、およびカウント値が負の場合、カウント値は増加される）。
【００３９】
最大カウント値、または最小カウント値の何れかに達した場合、データ・セグメントの配列と信号成分の極性の両方が、決定される。具体的には、最大カウントに達した場合、最大カウント値を有する配列位置は、データ・セグメントの配列を定める。最大カウントは、非反転信号極性を有する非反転信号に対応する。同様に、最小カウントに達した場合、最小カウント値を有する配列位置はデータ・セグメントの配列を定める。最小カウントは、反転信号極性を有する反転信号に対応する。
【００４０】
第１の同期パターン検出器５１０の出力は、信号ライン５３０上にＩ ＡＣＱ ＩＮＤＩＣＡＴＯＲ信号、信号ライン５３５上に、Ｉ ＴＩＭＩＮＧ ＷＩＮＤＯＷ信号、および信号ライン５４０上に、Ｉ ＳＩＧＮＡＬ ＰＯＬＡＲＩＴＹ信号を有する。Ｉ ＡＣＱ ＩＮＤＩＣＡＴＯＲ信号が値「１」を有するときに、データ・セグメント同期パターンは、信号の実成分に検出された。Ｉ ＴＩＭＩＮＧ ＷＩＮＤＯＷ信号は、信号の実成分に位置決めされたデータ・セグメント同期パターンの位置を含む。Ｉ ＳＩＧＮＡＬ ＰＯＬＡＲＩＴＹ信号が値「ゼロ」を有するときに、信号の実成分は反転されない。
【００４１】
同様に、第２の同期パターン検出器５２０の出力は、信号ライン５４５上にＱ ＡＣＱ ＩＮＤＩＣＡＴＯＲ信号、信号ライン５５０上にＱ ＴＩＭＩＮＧ ＷＩＮＤＯＷ信号、および信号ライン５６０上にＱ ＳＩＧＮＡＬ ＰＯＬＡＲＩＴＹ信号を有する。Ｑ ＡＣＱ ＩＮＤＩＣＡＴＯＲ信号が値「１」を有するときに、データ・セグメント同期パターンは、信号の虚成分に検出された。Ｑ ＴＩＭＩＮＧ ＷＩＮＤＯＷ信号は、信号の虚成分に位置決めされたデータ・セグメント同期パターンの位置を含む。Ｑ ＳＩＧＮＡＬ ＰＯＬＡＲＩＴＹ信号が値「ゼロ」を有する場合、信号の虚成分は、反転されない。
【００４２】
信号ライン５３０からのＩ ＡＣＱ ＩＮＤＩＣＡＴＯＲ出力と信号ライン５４５上のＱ ＡＣＱ ＩＮＤＩＣＡＴＯＲ出力は、どちらも、論理和５６５に結合される。論理和５６５の出力は、信号ライン５７０上のＳＹＮＣＨＲＯＮＩＺＡＴＩＯＮ ＰＡＴＴＥＲＮ ＡＣＱＵＩＳＩＴＩＯＮ ＩＮＤＩＣＡＴＯＲ信号である。ＳＹＮＣＨＲＯＮＩＺＡＴＩＯＮ ＰＡＴＴＥＲＮ ＡＣＱＵＩＳＩＴＩＯＮ ＩＮＤＩＣＡＴＯＲ信号が値「１」を有するときに、データ・セグメント同期パターンは、信号の実成分または信号の虚成分の何れかで検出されている。
【００４３】
信号ライン５３５からのＩ ＴＩＭＩＮＧ ＷＩＮＤＯＷ出力と信号ライン５５０上のＱ ＴＩＭＩＮＧ ＷＩＮＤＯＷ出力は、どちらも、論理和５７５に結合される。論理和５７５の出力は、信号ライン５８０上のＳＹＮＣＨＲＯＮＩＺＡＴＩＯＮ ＰＡＴＴＥＲＮ ＴＩＭＩＮＧ ＷＩＮＤＯＷ信号である。ＳＹＮＣＨＲＯＮＩＺＡＴＩＯＮ ＰＡＴＴＥＲＮ ＴＩＭＩＮＧ ＷＩＮＤＯＷ信号は、信号の実成分または信号の虚成分の何れかに位置決めされるデータ・セグメント同期パターンの位置を含む。
【００４４】
図５は、非反転極性または反転極性の何れかを有する信号においてデータ・セグメント同期パターンを再生するための上述の方法を実行することができる同期再生ユニット２３０を示す。任意の極性を有する信号の実成分または虚成分の何れかで、データ・セグメント同期パターンを検出する方法は、パイロット搬送波が任意の位相角回転した信号のデータ・セグメント同期パターンの検出を可能にする。
【００４５】
上述されたデータ・セグメント同期パターンを検出するための典型的なシステムと方法は、例示に過ぎない。このシステムと方法の記述は、これが、本発明の第１の同期パターン検出器５１０と第２の同期パターン検出器５２０とを併用して使用することができる検出の唯一のシステム及び方法であることを、提案するものではない。
【００４６】
いくつかのパイロット搬送波再生方法は、考慮されなければならず、かつ時には困難の原因となり得る、固有の１８０度の位相不確定性（ｐｈａｓｅ ａｍｂｉｇｕｉｔｙ）を有する。本発明の方法の更なる利点は、信号極性が、第１の同期パターン検出器５１０と第２の同期パターン検出器５２０を使用することにより決定されるために、この位相不確定性が、除去されることである。
【００４７】
上述の方法に対する１つの起こりうる制限は、極めて強いマルチパスが存在する場合、１つ以上の一致している配列位置が、同期再生ユニット２３０によって、検出される可能性があることである。１つ以上の一致している配列位置の検出は、当然、どの配列が、オリジナルの信号に対応し、かつどの配列が、マルチパス信号に対応するという疑問を提起する。この不確定性は、全ての実際的な環境で一般に真となる、２つの単純化した仮定を行うことによって、除去することができる。
【００４８】
第１の仮定は、全く「プレ・エコー（ｐｒｅ−ｅｃｈｏ）」がないということである。すなわち、実際の信号が到着する前に到着するマルチパス干渉信号は、存在しない。このようなプレ・エコーの可能性は、ケーブル・テレビシステム内で存在するかも知れないが、このプレ・エコーの存在は、地上放送システムにおいては問題にならない。これは、実際の信号が送信アンテナと受信アンテナの間の直線上を伝わるという事実に起因する。マルチパス信号は、反射され、かつ実際の信号より長い距離を伝わる。マルチパス信号は、したがって、実際の信号より後の時間に到着する。
【００４９】
第２の仮定は、極めて強いマルチパス信号の最大遅延が、データ・セグメント間隔の半分の長さより小さいということである。これらの仮定が両方とも正しいと仮定すると、データ・セグメント同期パターンが１つ以上のシンボル位置で検出されると、実際の信号は、１つ以上のパターンが検出された持続時間におけるシンボル・データ・セグメントの半分の任意の間隔の範囲内で、第１のこのような位置に対応する。この第１の位置が、特定された間隔に関連付けて、第１の同期パターン検出器５１０と第２の同期パターン検出器５２０の両方によって検出される全てのパターンを考慮することによって決定されることは、必要不可欠である。
【００５０】
データ・セグメント同期パターン配列位置を、パイロット搬送波の位相が回転してしまった入力信号に対して決定したあと、信号を更に処理する前に位相回転を補償することが、必要となる。パイロット搬送波の位相回転の効果は、信号が、チャンネル等化、フォワード・エラー・コレクション、および他のタイプの信号処理を受ける前に、除かれなければならない。
【００５１】
補償処理を実行する有利な方法を使用する同期再生ユニット２３０の有利な実施例は、図６に示されている。第１の同期パターン検出器５１０と第２の同期パターン検出器５２０の両方が、信号の極性を決定することができるので、１つの面の８つの部分のうちの１つ（つまり「八分円」）を特定することによって、その範囲内に（またはその極めて近くに）実際の位相回転角がある最も近い４５度の範囲内に、パイロット搬送波の位相回転角の値を、識別することができる。信号の実成分に対する第１の同期パターン検出器５１０のみが、データ・セグメント同期パターンを検出する場合、位相回転の値は、第１の同期パターン検出器５１０によって識別される信号極性に依存して、ゼロ度近くまたは１８０度近くになるであろう。信号の虚成分に対する第２の同期パターン検出器５２０のみが、データ・セグメント同期パターンを検出する場合、位相回転の値は、第２の同期パターン検出器５２０によって識別される信号極性に依存して、９０度近くまたは２７０度近くになるであろう。
【００５２】
しかしながら、第１の同期パターン検出器５１０と第２の同期パターン検出器５２０の両方が、データ・セグメント同期パターンを検出する場合、位相回転の値は、第１の同期パターン検出器５１０と第２の同期パターン検出器５２０の極性インジケータによって決定される角度から４５度の角度にある値となる。例えば、第１の同期パターン検出器５１０が、信号の実成分が反転されていることを示す値「１」を有するＩ ＳＩＧＮＡＬ ＰＯＬＡＲＩＴＹ信号を検出すると仮定する。更に、第２の同期パターン検出器５２０が、信号の虚成分が反転されていることを示す値「１」を有するＱ ＳＩＧＮＡＬ ＰＯＬＡＲＩＴＹ信号を検出すると仮定する。これは、位相回転の値が、１８０度および２７０度の間にあることを意味する。
【００５３】
第１の同期パターン検出器５１０および第２の同期パターン検出器５２０が、位相が６０度（６０）より小さく回転させられた信号内でデータ・セグメント同期パターンを検出するように設計されている場合、この方法は、位相回転を４５度の最も近い倍数に決定する。所望の位相回転補償が、次いで、１）シンボル・データを含む１つの成分または複数の成分を選択し、２）それぞれの信号極性を補償し、３）シンボル・データが実成分と虚成分の両方に存在する場合、極性の補償の後、信号成分を加算し、かつ４）４５度のサイン（またはコサイン）に等しい定数０．７０７をこの結果に乗算することにより、実行される。
【００５４】
実成分を有するＩ信号は、ビットごとの排他的論理和６１０に結合される。信号ライン５４０上のＩ ＳＩＧＮＡＬ ＰＯＬＡＲＩＴＹも、また、ビットごとの排他的論理和 ６１０に結合され、第１の同期パターン検出器５１０によって決定された極性に対してＩ信号を補償する。この結果は、ビットごとの論理積６２０に結合される。信号ライン５３０上のＩ ＡＣＱＵＩＳＩＴＩＯＮ ＩＮＤＩＣＡＴＯＲ信号も、また、ビットごとの論理積 ６２０に結合され、それがシンボル・データを含む場合、Ｉ成分を選択する。この結果は、加算器６３０に転送される。
【００５５】
同様に、虚成分を有するＱ信号は、ビットごとの排他的論理和 ６４０に結合される。信号ライン５６０上のＱ ＳＩＧＮＡＬ ＰＯＬＡＲＩＴＹも、また、ビットごとの排他的論理和 ６４０に結合され、第２の同期パターン検出器５２０によって決定された極性に対してＱ信号を補償する。この結果は、ビットごとの論理積６５０に結合される。信号ライン５４５上のＱ ＡＣＱＵＩＳＩＴＩＯＮ ＩＮＤＩＣＡＴＯＲ信号も、また、ビットごとの論理積 ６５０に結合され、それがシンボル・データを含む場合、Ｑ成分を選択する。この結果は、ＩとＱ信号成分が加算される加算器６３０に、転送される。
【００５６】
信号ライン５３０上のＩ ＡＣＱＵＩＳＩＴＩＯＮ ＩＮＤＩＣＡＴＯＲ信号と信号ライン５４５上のＱ ＡＣＱＵＩＳＩＴＩＯＮ ＩＮＤＩＣＡＴＯＲ信号は、論理積 ６６０に結合される。シンボル・データがＩ成分とＱ成分の両方に存在する場合、論理積 ６６０は、マルチプレクサ６７０に「１」の信号を送信するであろう。次いで、マルチプレクサ６７０により、加算器６３０の出力には、乗算器６８０内で、定数０．７０７が乗算される。論理積 ６６０がマルチプレクサ６７０に「ゼロ」信号を送信する場合、シンボル・データは、１つの成分だけに存在し、かつ加算器６３０の出力には、乗算器６８０内で１が乗算され、かつ変化しない。
【００５７】
ここで、実行される必要がある任意の残りの搬送波の位相回転補償は、はるかに小さい角度に対してである。小さい角度に対する搬送波の位相回転補償は、周知の方法を使用してチャンネル・イコライザによって実行することができる。
【００５８】
上述の方法には、２つの問題がある。第１の問題は、この方法が位相回転の正確な角度度を、補償しないということである。第２の問題は、この方法が、位相回転角が時間とともに変化しているダイナミックに変化する信号に対する位相回転角を追跡することができないということである。特に、位相回転角が第１の八分円から第２の八分円に移る場合、補償された信号内で結果として生じる「ジャンプ」または不連続性は、次の信号処理内で極度の中断（ｄｉｓｒｕｐｔｉｏｎ）の原因となり得る。極度の中断の発生は、データのロスになり得る。データ・セグメント同期パターンの位置が決定された後、補償角が変化することを不可能にすることによって、データ・ロスの危険を削除することができるが、この方法の２つの問題は、なお未解決である。
【００５９】
パイロット搬送波の位相回転を補償する有利な方法は、１） 伝送中に導入されるパイロット搬送波の位相回転の角度を決定するステップと、２）パイロット・キャリア信号を全く同じ角度で反対方向に回転させることによってパイロット搬送波信号の回転を補償するステップとを有する。これを行うために、データ・セグメント同期パターンにおけるシンボル・レベルの振幅（すなわち、絶対値）は、信号の実成分と虚成分の両方に対して決定される。１）データ・セグメント同期パターン内のシンボル・レベルの正確な到着時間は、同期パターン検出器、５１０および５２０によって決定され、２）データ・セグメント同期パターン内のシンボル・レベルの振幅は、二進値（０および１）のどちらに対しても同じであり、かつ極性のみが異なり、かつ３）データ・セグメント同期パターンは、正確に知られていることは、留意すべきである。これらの３つの要因を考慮して、データ・セグメント同期パターン内のシンボル・レベルの実成分および虚成分のそれぞれの振幅は、信号を補正するために使用することができるパイロット搬送波の位相回転角の測定値を与える。
【００６０】
振幅は、１）データ・セグメント同期パターン内の４つのシンボルのシンボル・レベルの絶対値の総和、または２）パターンとの相関の何れかを採用し、次いで、連続したデータ・セグメント同期パターンにわたる結果を平均化、またはローパス・フィルタ処理するの何れかにより、各成分に対して決定される。
【００６１】
２つの成分に対するこの結果の相対値は、直接位相回転の角度に対応する。具体的には、虚成分に関する結果の実成分に関する結果に対する比は、所望の補償角のタンジェントに等しい。複素信号が、反対側の位相方向にこの角度回転すると、結果として生じる信号は、パイロット搬送波の位相回転に関して補償されているであろう。
【００６２】
受信された信号に、信号が伝送中に被るいかなる位相回転をも補償することに加えて、更なる信号処理が行われる前に、シンボル・レベルの振幅が規格に特定された値に対応するように、信号利得を調整することも、また望ましい。これらの値は、これらが他のいずれのシンボルに対するのと同様に、データ・セグメント同期パターン内の４つのシンボルに対して定義されるので、２つの信号成分に対して決定された振幅値は、位相回転補償を実行するために使用されることに加えて、信号利得補償を実行するためにも使用することができる。
【００６３】
この概念を示すために、実成分でのみシンボル・データに変調され、続いて、伝送中に位相角回転した、実成分Ｉおよび虚成分Ｑを有する複素信号を考察する。この回転を補償するために、かつオリジナルの一成分実信号Ｉ’を取り出すために、受信された複素信号は、位相回転の角度の負量回転させなければならない。
Ｉ’＝Ｉｃｏｓ（−Θ）＋Ｑｓｉｎ（−Θ）       （１）
Ｉ’＝Ｉｃｏｓ（Θ）−Ｑｓｉｎ（Θ）         （２）
【００６４】
信号成分ＩおよびＱの振幅が固定データ・セグメント同期パターンとの相関によって決定され、次いで、多数のデータ・セグメントにわたって、平均またはローパス・スフィルタ処理の何れかがおこなわれると、結果として生じる定常状態の振幅値ＩｓとＱｓは、位相回転の角度を決定するために使用することができる。虚成分Ｑは、如何なるシンボル・データでも変調されなかった。結果的に、Ｑはゼロ振幅を有する。実成分Ｉは、シンボル・データの全部で変調し、および、全振幅を有する。したがって、ＩおよびＱは、それぞれ、位相角のコサインおよびサインに対応する。
ｃｏｓΘ＝Ｉｓ／Ａ     （３）
ｓｉｎΘ＝Ｑｓ／Ａ     （４）
ここで、Ａは［（Ｉｓ）２＋（Ｑｓ）２］の平方根に等しい。
【００６５】
Ｉ’に対する前の式にこれらの式を代入すると、次式が与えられる。
Ｉ’＝（Ｉｓ／Ａ）Ｉ−（Ｑｓ／Ａ）Ｑ          （５）
Ｉ’＝（１／Ａ）［（Ｉｓ）（Ｉ）−（Ｑｓ）（Ｑ）］   （６）
【００６６】
最後に、信号の利得は、結果として生じる信号振幅が特定された値Ｋに等しくなるように、補償される。それぞれに位相回転角の受信された信号の振幅は、［（Ｉｓ）２＋（Ｑｓ）２］の平方根に等しい。
【００６７】
Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ＝［（Ｉｓ）２＋（Ｑｓ）２］１／２＝Ａ   （７）
利得−補償された信号Ｉ’’は、次いで、次式により、与えられる。
Ｉ’’＝（Ｋ／Ａ）Ｉ’                                 （８）
Ｉ’’＝（Ｋ／Ａ）（１／Ａ）・（（Ｉｓ）（Ｉ）−（Ｑｓ）（Ｑ））           （９）
Ｉ’’＝（Ｋ ／［（Ｉｓ）２＋（Ｑｓ）２］）・（（Ｉｓ）（Ｉ）−（Ｑｓ）（Ｑ））   （１０）
パイロット搬送波の位相角の回転と信号利得のどちらも補償することができる上述の補償法の実施は、図７に示されている。図７に示される同期再生ユニット２３０の有利な実施例は、並列に結合される第１の同期パターン相関器７１０と第２の同期パターン相関器７２０とを有する。第１の同期パターン相関器７１０は、同位相（「Ｉ」）入力として信号の実成分を受信する。第２の同期パターン相関器７２０は、直交位相（「Ｑ」）入力として信号の虚成分を受信する。
【００６８】
第１および第２の同期パターン相関器７１０および７２０は、第１および第２の同期パターン検出器５１０および５２０と正確に同一に動作する場合もあり、またはしない場合もある。相関器は、２つの信号の相関の周知の数値演算を実行する。第１の同期パターン相関器７１０の場合、入力信号（すなわち実成分）は、相関のための第１の信号を有し、かつ予想される同期パターンは相関のための第２の信号を有する。第２の同期パターン相関器７２０の場合、入力信号（すなわち虚成分）は、相関のための第１の信号を有し、かつ予想される同期パターンは、相関のための第２の信号を有する。
【００６９】
各々の場合、予想される同期パターンは、シンボル・シーケンス、＋５、−５、−５、＋５（または、相補あるいは反転シンボル・シーケンス、−５、＋５、＋５、−５）から成る。ここで、「１００１」の同期パターン（または「０１１０」同期パターン内で）内で、シンボル・レベル＋５は「１」を表し、かつ、シンボル・レベル−５は「０」を表す。シンボル・レベル＋５および−５は、予想される（図１Ａに示されるように）実際のシンボル・レベルである。相関の動作が線形動作であるので、シンボル・シーケンス、＋１、−１、−１、＋１（または、相補あるいは反転シンボル・シーケンス、−１、＋１、＋１、−１）からなる予想される同期パターンを等価に使用することができる。この等価は、図７および図８内で第１の同期パターン相関器７１０および第２の同期パターン相関器７２０を表しているブロックで、パターン（＋ − − ＋）を示すことによって示される。
【００７０】
実際には、相関の動作は、１）（実または虚成分の何れかに対して）現在の入力シンボル・データ値の値を取り、２）負の前値を加算し、３）その前値の前の負の値を加算し、かつ４）前値の前の値のその前の正の値を加算することによって、実施される。
【００７１】
相関器に対する入力信号（すなわち、相関のための第１の信号）が、予想される同期パターン（すなわち、相関のための第２の信号）に対応する場合、相関器の出力は、１）入力シーケンスが正である場合、入力データ内の＋５に対応する振幅レベルであり、かつ２）入力シーケンスが負である場合、入力データ内の−５に対応する振幅レベルである。残りのシンボル値（すなわち、１、３および７）の振幅レベルは、５のシンボル値の振幅レベルに比例しているであろう。
【００７２】
到着しているデータの振幅レベルが今知られているため、所望の振幅を有することは、データを補償するために使用することができる。虚振幅の実振幅に対する比は、位相角の回転を決定し、かつ補償するために使用することができる。
【００７３】
第１の同期パターン相関器７１０および第２の同期パターン相関器７２０の動作は、同期パターンが、相関器７１０と７２０の両方における同じシンボル位置で、同時に得られることを保証するために、相互に調整されなければならない。必要な相互の調整は、信号ライン７２５を介して送信される信号を調整することによって達成される。
【００７４】
第１のローパス・フィルタ７３５は、第１の同期パターン相関器７１０の出力に結合される。第１のローパス・フィルタ７３５は、複素信号の実成分Ｉの、平均定常状態振幅Ｉｓを決定することができる。同様に、第２のローパス・フィルタ７４０は、第２の同期パターン相関器７２０の出力に結合される。第２のローパス・フィルタ７４０は、複素信号の虚成分Ｑの平均定常状態振幅Ｑｓを決定することができる。
【００７５】
第１の乗算器７４５は、第１の積を得るために、実成分Ｉの振幅を実成分の定常状態振幅Ｉｓに乗算する。待ち時間補償遅延回路７１５は、実成分Ｉに時間遅延を追加し、第１の同期パターン相関器７１０および第１のローパス・フィルタ７３５によって、実成分の定常状態振幅Ｉｓを得るために使用された時間を補償する。
【００７６】
同様に、第２の乗算器７６５は、第２の積を得るために、虚成分Ｑの振幅を、虚成分の定常状態振幅Ｑｓに乗算する。待ち時間補償遅延回路７３０は、虚成分Ｑに時間遅延を追加し、第２の同期パターン相関器７２０および第２のローパス・フィルタ７４０によって、虚成分の定常状態振幅Ｑｓを得るために使用された時間を補償する。
【００７７】
減算回路７７０は、第２の積（Ｑｓ）（Ｑ）を第１の積（Ｉｓ）（Ｉ）から減算し、（（Ｉｓ）（Ｉ）−（Ｑｓ）（Ｑ））となる減算結果を形成する。乗算器７８５は、減算回路７７０から減算結果（（Ｉｓ）（Ｉ）−（Ｑｓ）（Ｑ））に、Ｉｓの二乗とＱｓの二乗の総和で除算された振幅ファクタＫに等しいファクタを乗算する。（Ｋ／［（Ｉｓ）２ ＋ （Ｑｓ）２］）に等しい乗算ファクタは、除算回路７８０によって乗算器７８５に提供される。除算回路７８０は、Ｉｓの二乗とＱｓの二乗の総和［（Ｉｓ）２＋（Ｑｓ）２］を加算回路７５５から得る。加算回路７５５は、ＩｓにＩｓを乗算する乗算器７５０から、Ｉｓの二乗を得る。加算回路７５５は、また、ＱｓにＱｓを乗算する乗算器７６０からＱｓの二乗を得る。
【００７８】
高速ディジタル・システム内で除算の数値演算を実施することは、一般に、困難かつ高価な演算である。したがって、除算の数値演算は、可能な場合避けられる。除算演算を使用することを必要としない、パイロット搬送波の位相角の回転と信号利得の両方を補償型する、本発明のこれに代わる有利な実施例を、次に、説明する。
【００７９】
複素信号を三角関数により表示する場合、位相角および振幅は、２つの独立した座標と考えることができる。位相角は、２つの信号成分の比によって決定され、かつ振幅は、２つの信号成分の二乗の総和によって決定される。分子は、厳密に位相角に依存し、かつ、分母は厳密に振幅に依存することは、上述されたＩ’’の式から理解できる。これは、分母を、信号の回転角に影響を及ぼさずに、独立して調整することができることを意味する。これは、除算演算の必要性を除去することができることを意味する。
【００８０】
有利な方法は、信号利得を制御するために、実際の信号振幅と予想される信号振幅の間の（負の）差の積分を送ることを有する。出力信号Ｉ’’の定常状態振幅は、１）出力信号をデータ・セグメント同期パターンと相関させ、２）この結果を平均化しまたはローパス・フィルタ処理し、３）所望のリファレンス振幅と平均化しまたはフィルタ処理した結果とを比較し、４）負の差を積分し、かつ５）最終結果を利得として使用することによって、得られる。振幅の値が振幅の所望の値より大きい場合、積分される差は、負であり、かつ利得は、徐々に低下し、結果として生じる信号（したがって、差）は振幅においてより小さくなる。振幅の値が振幅の所望の値より少ないときに、積分される差は、正であり、かつ利得は、徐々に増大し、結果として生じる信号（したがって、差）は振幅においてより大きくなる。振幅の値が振幅の所望の値に等しいときに、積分される差は、ゼロとなり、この結果利得は、変化しなくなる。
【００８１】
フィードバック補正を使用する位相回転角および信号利得を補償するこの方法の実施は、図８に示されている。フィードバック法は、図７に示されるフィードフォワード実施方法と同程度には安定していないが、このフィードバック法は、振幅の評価の必要性を除去し、かつ実施において除算演算の必要性を除去する。
【００８２】
図８に示される同期再生ユニット２３０の有利な実施例は、並列に結合された第１の同期パターン相関器７１０と第２の同期パターン相関器７２０を有する。図７に関して記載される場合のように、第１の同期パターン相関器７１０は、同位相（「Ｉ」）入力として信号の実成分を受信する。第２の同期パターン相関器７２０は、直交位相（「Ｑ」）入力として信号の虚成分を受信する。また、前述したように、第１のローパス・フィルタ７３５および第２のローパス・フィルタ７４０は、ＩｓおよびＱｓのこれらのそれぞれの平均定常状態値を提供する。乗算器７４５は、第１の積（Ｉｓ）（Ｉ）を提供し、かつ乗算器７６５は、第２の積（Ｑｓ）（Ｑ）を提供する。減算回路７７０は、第２の積（（Ｑｓ）（Ｑ））を第１の積（（Ｉｓ）（Ｉ））から減算し、（（Ｉｓ）（Ｉ）−（Ｑｓ）（Ｑ））となる減算結果を形成する。
【００８３】
しかしながら、この実施例の場合、第３の同期パターン相関器８１０は、出力信号Ｉ’’を受信し、かつ出力信号Ｉ’’を、複数のデータ・セグメント同期パターンの各々に、相関させる。待ち時間補償遅延回路８２０は、同期タイミング幅信号に時間遅延を追加し、信号（（Ｉｓ）（Ｉ）−（Ｑｓ）（Ｑ））を得るために使用された時間を補償する。
【００８４】
第３のローパス・フィルタ８３０は、第３の同期パターン相関器８１０に結合されている。第３のローパス・フィルタ８３０は、多数の相関の結果を平均化し、振幅の平均相関値を得る。比較回路８４０は、第３のローパス・フィルタ８３０から振幅の平均相関値を受信し、かつそれをリファレンス振幅と比較する。
【００８５】
比較回路８４０は、積分器回路８５０に、振幅の平均相関値とリファレンス振幅の間の負の差を送信する。積分器回路８５０は、振幅の平均相関値とリファレンス振幅の間の負の差を積分し、かつ乗算器回路７８５に積分結果を提供する。
【００８６】
乗算器回路７８５は、減算回路７７０からの（（Ｉｓ）（Ｉ）−（Ｑｓ）（Ｑ））の減算結果と積分回路８５０からの積分結果とを受信し、そして、２つの結果を乗算し、出力信号Ｉ’’を得る。
【００８７】
本発明は、パイロット搬送波の極度の位相回転があっても、ＶＳＢ−変調されるデジタル・データ信号を、複素チャンネル・イコライザを使用せずに、復調することを可能にする。本発明は、また、集積回路上で効率的に実施することができる。
【００８８】
本発明が詳細に記載されたが、当業者は、彼らが、本明細書において様々な変更、置換かつ修正を、その最も広い形態において本発明の精神と範囲から逸脱することなく、行うことができることを理解するべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】ＡＴＳＣデータ・セグメント構造を示す。
【図１Ｂ】ＡＴＳＣデータ・フレーム構造を示す。
【図２】本発明の同期再生ユニットを有するＡＴＳＣ放送信号を受信することができるテレビジョン受信機のブロック図を示す。
【図３】複素信号を生成するパイロット搬送波を再生する従来技術の方法を示す。
【図４】データ・セグメント同期パターンを再生する従来技術の方法を示す。
【図５】データ・セグメント同期パターンを再生するための本発明の有利な実施例を示す。
【図６】パイロット搬送波の位相回転を補償するための本発明の有利な実施例を示す。
【図７】パイロット搬送波の位相回転および信号利得を補償するためのフィードフォワード方法を使用した本発明の有利な実施例を示す。
【図８】パイロット搬送波の位相回転および信号利得を補償するためのフィードバック法を使用した本発明の有利な実施例を示す。
【符号の説明】
ＦＥＣ     フォワード・エラー・コレクション
２００      テレビ
２１０      受信機
ＩＮＰＵＴ ＳＩＧＮＡＬ   入力信号
４１０       カウント・メモリ
５１０      第１の同期パターン検出器
５２０      第２の同期パターン検出器
５６５      論理和
６７０      マルチプレクサ
７１０      第１の同期パターン相関器
７２０      第２の同期パターン相関器
７７０      減算回路
８１０      第３の同期パターン相関器
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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【国際公開パンフレット】
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2004515976.tif 000049
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004515976.tif 000050
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004515976.tif 000051
【国際調査報告】
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2004515976.tif 000053
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