(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＡＰ信号をその中心周波数の回りに回転させる第１の手段と、前記ＣＡＰ信号の中心周波数の回りの回転を除去する第２の手段とを含むＣＡＰ信号処理用受信機。
【請求項２】
前記第１の手段は、１、０、−１、０のシーケンスの復調器を含み、前記受信機は、或るアナログ・デジタル・サンプル・レートをもち、前記受信機は更に、ＣＡＰ信号が前記１、０、−１、０のシーケンス復調器に供給される前に、ＣＡＰ信号の中心周波数を前記受信機のアナログ・デジタル・サンプル・レートに関係する周波数に変換する手段を含む、請求項１のＣＡＰ信号処理用受信機。
【請求項３】
前記変換手段は、（１）前記１、０、−１、０のシーケンス復調器に結合された帯域通過フィルタと、（２）ＣＡＰ信号が前記フィルタに供給される前に、ＣＡＰ信号の中心周波数を通過帯域の周波数に変換する第１の変換器と、（３）前記フィルタで濾波された後のＣＡＰ信号の周波数を前記受信機のアナログ・デジタル・サンプル・レートの１／４に変換する第２の変換器とを含む、請求項２のＣＡＰ信号処理用受信機。
【請求項４】
前記第１の手段には、ＣＡＰ信号をアナログからデジタルに変換するアナログ・デジタル変換器とデジタル復調器とが含まれ、更に前記デジタル復調器には、全乗算器とＣＡＰ信号をベースバンドにシフトするように構成された数値制御式発振器（ＮＣＯ）とが含まれている、請求項１のＣＡＰ信号処理用受信機。
【請求項５】
前記第２の手段に関連する搬送波トラッキング・ループ（ＣＴＬ）を更に含む請求項１のＣＡＰ信号処理用受信機。
【請求項６】
前記搬送波トラッキング・ループ（ＣＴＬ）には、出力を有するＣＴＬループ・フィルタと、第１と第２の入力を有し前記第１の入力が前記ＣＴＬループ・フィルタの前記出力に結合された加算器と、前記加算器の出力に結合された入力を有する搬送波トラッキング・ループ発振器とが含まれており、前記加算器の第２の入力には、前記搬送波トラッキング・ループ（ＣＴＬ）がＣＡＰ信号の中心周波数の回りの回転を除去するのに充分なゼロでない値を持ったデローテーション信号が供給される、請求項５のＣＡＰ信号処理用受信機。
【請求項７】
前記第１の手段には、ＣＡＰ信号をベースバンドに変換する手段が含まれている、請求項１のＣＡＰ信号処理用受信機。
【請求項８】
前記第１の手段には、ＣＡＰ信号の中心周波数に等しい搬送波周波数を持った搬送波信号をＣＡＰ信号に乗算する手段が含まれている、請求項１のＣＡＰ信号処理用受信機。
【請求項９】
前記第１の手段には、ＱＡＭ信号を復調する手段が含まれており、ＣＡＰ信号が前記復調手段によって処理された後に、中心周波数の回りを回転する、請求項１のＣＡＰ信号処理用受信機。
【請求項１０】
（ａ）ＣＡＰ信号をその中心周波数の回りに回転させる段階と（ｂ）前記ＣＡＰ信号の中心周波数の回りの回転を除去する段階とを含む、受信機でＣＡＰ信号を受信する方法。
【請求項１１】
前記（ａ）の段階には、１、０、−１、０のシーケンス復調器によってＣＡＰ信号を復調する段階が含まれており、前記受信機は、或るアナログ・デジタル・サンプル・レートを持ち、前記方法には、更に、（ｃ）ＣＡＰ信号を前記１、０、−１、０のシーケンス復調器で復調する前に、ＣＡＰ信号の中心周波数を前記受信機のアナログ・デジタル・サンプル・レートに関係する周波数に変換する段階が含まれている、請求項１０のＣＡＰ信号を受信する方法。
【請求項１２】
前記（ｃ）の段階には、（１）ＣＡＰ信号の中心周波数を帯域通過フィルタの通過帯域の周波数に変換する段階と、（２）前記（ｃ）の（１）の段階の後、前記フィルタによってＣＡＰ信号を濾波する段階と、（３）前記（ｃ）の（２）の段階の後、ＣＡＰ信号の周波数を前記受信機のアナログ・デジタル・サンプル・レートの１／４に変換する段階とが含まれている、請求項１１のＣＡＰ信号を受信する方法。
【請求項１３】
前記（ａ）の段階には、ＣＡＰ信号をアナログからデジタルに変換する段階と、全乗算器と数値制御発振器とを含むデジタル復調器を用いてＣＡＰ信号をベースバンドにシフトする段階とが含まれている、請求項１０のＣＡＰ信号を受信する方法。
【請求項１４】
前記（ｂ）の段階が、前記受信機の搬送波トラッキング・ループ（ＣＴＬ）によって行われる、請求項１０のＣＡＰ信号を受信する方法。
【請求項１５】
前記搬送波トラッキング・ループ（ＣＴＬ）には、出力を有するＣＴＬループ・フィルタと、第１と第２の入力を有し前記第１の入力が前記ＣＴＬループ・フィルタの前記出力に結合された加算器と、前記加算器の出力に結合された入力を有する搬送波トラッキング・ループ発振器とが含まれており、前記加算器の第２の入力には、前記搬送波トラッキング・ループ（ＣＴＬ）がＣＡＰ信号の中心周波数の回りの回転を除去するのに充分なゼロでない値を持ったデローテーション信号が供給される、請求項１４のＣＡＰ信号を受信する方法。
【請求項１６】
前記（ａ）の段階には、ＣＡＰ信号をベースバンドに変換する段階が含まれている、請求項１０のＣＡＰ信号を受信する方法。
【請求項１７】
前記（ａ）の段階には、ＣＡＰ信号の中心周波数に等しい搬送波周波数を持った搬送波信号をＣＡＰ信号に乗算する段階が含まれている、請求項１０のＣＡＰ信号を受信する方法。
【請求項１８】
前記（ａ）の段階にはＱＡＭ信号を復調する手段を用いてＣＡＰ信号を復調する段階が含まれており、ＣＡＰ信号が前記復調処理の後に、中心周波数の回りで回転する、請求項１０のＣＡＰ信号を受信する方法。
【請求項１９】
通常はＣＡＰ信号が中心周波数の回りで回転することがなく、且つＣＡＰ信号の中心周波数の回りでＣＡＰ信号を回転させる段階が、ＱＡＭ復調器の回路によりＣＡＰ信号を処理することにより生じる、請求項１０のＣＡＰ信号を受信する方法。
【請求項２０】
ＣＡＰ信号を前記ＱＡＭ復調器回路に関連する搬送波回復回路に供給する段階と、ＣＡＰ信号の中心周波数にある基準信号を発生する段階と、処理すべきＣＡＰ信号が存在する時に前記基準信号を前記搬送波回復回路に供給する段階と、処理すべきＣＡＰ信号が存在しない時に前記基準信号を抑止する段階とを更に含んでいる、請求項１９のＣＡＰ信号を受信する方法。
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この発明は、デジタル信号処理システムに関し、詳しくは、無搬送波ＡＭ／ＰＭ（ｃａｒｒｉｅｒｌｅｓｓ・ＡＭ／ＰＭ、以下ＣＡＰという）信号を処理する受信機に関する。
発明の背景
ＣＡＰ送受信機（ＣＡＰ・ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ）は、例えば非対称デジタル加入者ライン（ＡＤＳＬ：Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ）アプリケーションのような伝送媒体を介して、変調された信号を送受信するために使用されている。ＣＡＰ信号は、シンボル・データ（ｓｙｍｂｏｌ・ｄａｔａ）がＩとＱのペアーの組に構成された高効率帯域幅２次元通過帯域ラインコード（ｂａｎｄｗｉｄｔｈ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ・ｔｗｏ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ・ｐａｓｓ・ｂａｎｄ・ｌｉｎｅ・ｃｏｄｅ）である。このシステムでは、ＩとＱのデータは、共通の通過帯域を持った互いに直交関係にあるＩとＱの帯域通過フィルタによって濾波される。ＣＡＰは、当初、１つのチャンネルに周波数を１つだけ割り当てたような比較的単純な通信リンクに使用するように意図されていた。ＣＡＰの場合、全ての処理が各フィルタの通過帯域内で行われるので、他の多くの変調構成の周波数よりも伝送されたパルスの周波数が高いことに起因するシンボル・タイミング（ｓｙｍｂｏｌ・ｔｉｍｉｎｇ）の制限は厳しくなるが、搬送波トラッキング・ループ（ＣＴＬ：Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ  Ｌｏｏｐ）が不要になる。ＣＡＰシステムの詳細は、１９９２年６月２３日付けＷｅｒｎｅｒ・Ｊ．Ｊ．氏著のＴｕｔｏｒｉａｌ・ｏｎ・Ｃａｒｒｉｅｒｌｅｓｓ・ＡＭ／ＰＭ（ＵＴＰ・Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ・Ｆｏｒｕｍ、ＡＮＳＩ・Ｘ３Ｔ９．５・ＰＴ／ＰＭＤ・Ｗｏｒｋｉｎｇ・Ｇｒｏｕｐ）に記載されている。
このようなＣＡＰ信号を受信できるＣＡＰ送受信機を持っている末端ユーザは多くない。多くの消費者は、例えばＣＡＰ信号と共用できない（互換性のない）既存のケーブル・セットトップ形送受信機装置を持っている。ＣＡＰ信号と共用できる新しいＣＡＰ受信機を設置する費用はしばしば非常に高価となるため、既存の受信機を一部改良してＣＡＰ信号を受信できるようにすることが望ましい。
発明の概要
この発明の原理による、ＣＡＰ信号をベースバンドに復調することを容易にするためのＣＡＰ信号処理方法は、ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：直交振幅変調）復調回路によってＣＡＰ信号を処理する段階と、このＱＡＭ復調処理の為に生じたＣＡＰ信号の中心周波数の回りでの回転（ローテーション：ｒｏｔａｔｉｏｎ）を除去する段階とを含んでいる。
請求の範囲と実施例との対応関係を図面で使われている参照符号で示すと次の通りである。
１．ＣＡＰ信号をその中心周波数の回りに回転させる第１の手段（２６６、２６７；４０２、４０３）と、前記ＣＡＰ信号の中心周波数の回りの回転を除去する第２の手段（５００）とを含むＣＡＰ信号処理用受信機。
２．前記第１の手段は、１、０、−１、０のシーケンスの復調器（２６６、２６７）を含み、前記受信機は、或るアナログ・デジタル・サンプル・レートをもち、前記受信機は更に、ＣＡＰ信号が前記１、０、−１、０のシーケンス復調器に供給される前に、ＣＡＰ信号の中心周波数を前記受信機のアナログ・デジタル・サンプル・レートに関係する周波数に変換する手段（３３０、３３４）を含む、請求項１のＣＡＰ信号処理用受信機。
３．前記変換手段は、（１）前記１、０、−１、０のシーケンス復調器に結合された帯域通過フィルタ（２５２、２５３）と、（２）ＣＡＰ信号が前記フィルタに供給される前に、ＣＡＰ信号の中心周波数を通過帯域の周波数に変換する第１の変換器（２６６）と、（３）前記フィルタで濾波された後のＣＡＰ信号の周波数を前記受信機のアナログ・デジタル・サンプル・レートの１／４に変換する第２の変換器（２６７）とを含む、請求項２のＣＡＰ信号処理用受信機。
４．前記第１の手段には、ＣＡＰ信号をアナログからデジタルに変換するアナログ・デジタル変換器（４０１）とデジタル復調器とが含まれ、更に前記デジタル復調器には、全乗算器（４９２、４０３）とＣＡＰ信号をベースバンドにシフトするように構成された数値制御式発振器（ＮＣＯ）（４０６）とが含まれている、請求項１のＣＡＰ信号処理用受信機。
５．前記第２の手段に関連する搬送波トラッキング・ループ（ＣＴＬ）（２６２；５０１、５０２、５１０、５１１）を更に含む請求項１のＣＡＰ信号処理用受信機。
６．前記搬送波トラッキング・ループ（ＣＴＬ）には、出力を有するＣＴＬループ・フィルタ（５０２）と、第１と第２の入力を有し前記第１の入力が前記ＣＴＬループ・フィルタの前記出力に結合された加算器（５１０）と、前記加算器の出力に結合された入力を有する搬送波トラッキング・ループ発振器（５１１）とが含まれており、前記加算器の第２の入力には、前記搬送波トラッキング・ループ（ＣＴＬ）がＣＡＰ信号の中心周波数の回りの回転を除去するのに充分なゼロでない値を持ったデローテーション信号（ｆｃ）が供給される、請求項５のＣＡＰ信号処理用受信機。
７．前記第１の手段には、ＣＡＰ信号をベースバンドに変換する手段（４０２、４０３）が含まれている、請求項１のＣＡＰ信号処理用受信機。
８．前記第１の手段には、ＣＡＰ信号の中心周波数（ｆｃ）に等しい搬送波周波数を持った搬送波信号をＣＡＰ信号に乗算する手段（４０２、４０３）が含まれている、請求項１のＣＡＰ信号処理用受信機。
９．前記第１の手段には、ＱＡＭ信号を復調する手段が含まれており、ＣＡＰ信号が前記復調手段によって処理された後に、中心周波数の回りを回転する、請求項１のＣＡＰ信号処理用受信機。
１０．（ａ）ＣＡＰ信号をその中心周波数の回りに回転させる段階と（ｂ）前記ＣＡＰ信号の中心周波数の回りの回転を除去する段階とを含む、受信機でＣＡＰ信号を受信する方法。
１１．前記（ａ）の段階には、１、０、−１、０のシーケンス復調器によってＣＡＰ信号を復調する段階が含まれており、前記受信機は、或るアナログ・デジタル・サンプル・レートを持ち、前記方法には、更に、（ｃ）ＣＡＰ信号を前記１、０、−１、０のシーケンス復調器で復調する前に、ＣＡＰ信号の中心周波数を前記受信機のアナログ・デジタル・サンプル・レートに関係する周波数に変換する段階が含まれている、請求項１０のＣＡＰ信号を受信する方法。
１２．前記（ｃ）の段階には、（１）ＣＡＰ信号の中心周波数を帯域通過フィルタの通過帯域の周波数に変換する段階と、（２）前記（ｃ）の（１）の段階の後、前記フィルタによってＣＡＰ信号を濾波する段階と、（３）前記（ｃ）の（２）の段階の後、ＣＡＰ信号の周波数を前記受信機のアナログ・デジタル・サンプル・レートの１／４に変換する段階とが含まれている、請求項１１のＣＡＰ信号を受信する方法。
１３．前記（ａ）の段階には、ＣＡＰ信号をアナログからデジタルに変換する段階と、全乗算器と数値制御発振器とを含むデジタル復調器を用いてＣＡＰ信号をベースバンドにシフトする段階とが含まれている、請求項１０のＣＡＰ信号を受信する方法。
１４．前記（ｂ）の段階が、前記受信機の搬送波トラッキング・ループ（ＣＴＬ）によって行われる、請求項１０のＣＡＰ信号を受信する方法。
１５．前記搬送波トラッキング・ループ（ＣＴＬ）には、出力を有するＣＴＬループ・フィルタと、第１と第２の入力を有し前記第１の入力が前記ＣＴＬループ・フィルタの前記出力に結合された加算器と、前記加算器の出力に結合された入力を有する搬送波トラッキング・ループ発振器とが含まれており、前記加算器の第２の入力には、前記搬送波トラッキング・ループ（ＣＴＬ）がＣＡＰ信号の中心周波数の回りの回転を除去するのに充分なゼロでない値を持ったデローテーション信号が供給される、請求項１４のＣＡＰ信号を受信する方法。
１６．前記（ａ）の段階には、ＣＡＰ信号をベースバンドに変換する段階が含まれている、請求項１０のＣＡＰ信号を受信する方法。
１７．前記（ａ）の段階には、ＣＡＰ信号の中心周波数に等しい搬送波周波数を持った搬送波信号をＣＡＰ信号に乗算する段階が含まれている、請求項１０のＣＡＰ信号を受信する方法。
１８．前記（ａ）の段階にはＱＡＭ信号を復調する手段を用いてＣＡＰ信号を復調する段階が含まれており、ＣＡＰ信号が前記復調処理の後に、中心周波数の回りで回転する、請求項１０のＣＡＰ信号を受信する方法。
１９．通常はＣＡＰ信号が中心周波数の回りで回転することがなく、且つＣＡＰ信号の中心周波数の回りでＣＡＰ信号を回転させる段階が、ＱＡＭ復調器の回路によりＣＡＰ信号を処理することにより生じる、請求項１０のＣＡＰ信号を受信する方法。
２０．ＣＡＰ信号を前記ＱＡＭ復調器回路に関連する搬送波回復回路に供給する段階と、ＣＡＰ信号の中心周波数にある基準信号を発生する段階と、処理すべきＣＡＰ信号が存在する時に前記基準信号を前記搬送波回復回路に供給する段階と、処理すべきＣＡＰ信号が存在しない時に前記基準信号を抑止する段階とを更に含んでいる、請求項１９のＣＡＰ信号を受信する方法。
【図面の簡単な説明】
図１は、ＣＡＰ送受信機システムのブロック図である。
図２は、ＱＡＭ送受信機システムのブロック図である。
図３は、この発明の実施例に従って変更されたＱＡＭ受信機の一部のブロック図である。
図４は、この発明の別の実施例に従って変更された別の変更されたＱＡＭ受信機の一部のブロック図である。
図５は、この発明に従った図３或いは図４のＱＡＭ受信機の変更された搬送波トラッキング・ループのブロック図である。
発明の詳細な説明
シンボル座標系（Ｓｙｍｂｏｌ・Ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎｓ）
この発明は、ＱＡＭ受信機を変更してＣＡＰ信号を受信できるようにするものである。ＣＡＰシステムおよびＱＡＭシステムの何れにおいても、伝送されるデータ・シンボル（ｄａｔａ・ｓｙｍｂｏｌ）は、ＩとＱの両直交成分によって表されている。各シンボルは、例えば数ビットで構成され、ビット／シンボル（ｂｉｔｓ／ｓｙｍｂｏｌ）の数により１６−ＱＡＭ、３２−ＱＡＭ等のようなＱＡＭシステム（或いはＣＡＰシステム）の形式が決められている。例えば、１６−ＱＡＭシステムでは、１６個の状態を取り得る４ビットのシンボル（１６・ｐｏｓｓｉｂｌｅ・４−ｂｉｔｓ・ｓｙｍｂｏｌｓ）が存在し、そのシンボルの各々は、検索テーブル（ｌｏｏｋ−ｕｐ・ｔａｂｌｅ）（例えばＲＯＭ）を用いて、四象限グリッド状のコンステレーション（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ、分布、星座形座標系）の所定の座標にマップ（ｍａｐ）される（割り当てられる）。所定数のシンボルが、各象限において割り当てられた領域を占めている。３２−ＱＡＭ（或いは３２−ＣＡＰ）システムでは、座標系の各象限には、直交関係にあるＩとＱの軸について、所定の座標に８個のシンボルが含まれる。
ＣＡＰ送受信機システム
図１には、ＣＡＰ送信機１１０、ＣＡＰ受信機１５０および伝送チャンネル１２０を有するＣＡＰ送受信機システム１００がブロック図で示されている。ＣＡＰ送信機１１０には、シンボル発生器１１１、同相（ｉｎ−ｐｈａｓｅ）フィルタ１１２、直交（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）フィルタ１１３および加算ノード（ｓｕｍｍｉｎｇ・ｎｏｄｅ）１１５が含まれている。この加算ノード１１５は伝送チャンネル１２０に結合されている。ＣＡＰ受信機１５０には、同相フィルタ１５２、直交フィルタ１５３およびタイミング回復装置１５４が含まれており、各々伝送チャンネル１２０に結合されている。更に、ＣＡＰ受信機１５０には、サンプリング装置１５５が含まれており、シンボル・データ・マップ器（ｓｙｍｂｏｌ・ｄａｔａ・ｔｏ・ｍａｐｐｅｒ）１５７に結合されている。１つの実施例では、伝送チャンネル１２０は、通常の電話用撚り線対である。
シンボル発生器１１１は、入力データ信号ＤＡＴＡ  ＩＮを受け取り、伝送しようとする各入力データ値を実数Ｉ（同相）軸および虚数Ｑ（直交）軸を有する複素信号座標系上のシンボル対、即ち、対応するコンステレーション１対の座標ＩｘｓとＱｘｓの点にマップする。ＩｘｓとＱｘｓは、（Ｌ−１）個のゼロの数だけ互いに離れている。ここで、Ｌはシンボル１つに対するサンプルの数である。フィルタ１１２および１１３は、共通通過帯域を有する直交パルス成形フィルタである。フィルタ１１２とフィルタ１１３は、それぞれ、シンボルＩｘｓ（ｎ）とＱｘｓ（ｎ）を受け取り、信号Ｉｘ（ｎ）とＱｘ（ｎ）を発生する。ここで、ｎはサンプル指数であり、Ｉｘ（ｎ）＝Ｐｉ×Ｉｘｓ（ｎ）、Ｑｘ（ｎ）＝Ｐｑ×Ｑｘｓ（ｎ）である。フィルタ１１２および１１３のパルス成形フィルタ関数ＰｉおよびＰｑは、共通Ｍタップ形ルート余弦２乗（ｃｏｍｍｏｎ・Ｍ・ｔａｐ・ｒｏｏｔ・ｒａｉｓｅｄ・ｃｏｓｉｎｅ）フィルタ（Ｐ）をＦｃに周波数シフトすることによって得られる。ここで、Ｆｃはフィルタ１１２と１１３のパルス成形フィルタ関数ＰｉとＰｑの中心周波数或いは搬送波周波数である。従って、Ｐｉｋ＝Ｐｋ・ｃｏｓ（（２π・Ｆｃ・ｋ）／（Ｆｓ・ｓｐｓ））およびＰｑｋ＝Ｐｋ・ｓｉｎ（（２π・Ｆｃ・ｋ）／（Ｆｓ・ｓｐｓ））、ｋ＝−（Ｍ／２）、−（Ｍ／２）＋１、．．．（Ｍ／２）−１である。ここで、値ｓｐｓはフィルタに用いられるシンボル１つに対するサンプルの数であり、Ｆｓはシンボル・レートであり、ｋは可変指数である。従って、ＱＡＭ送信機の場合とは異なり、図２について後述するように、入力シンボル・データＩｘｓ（ｎ）およびＱｘｓ（ｎ）は回転（ローテート、ｒｏｔａｔｅ）せずに、ルート余弦２乗直交帯域通過フィルタ１１２および１１３によって濾波されるだけである。これにより、伝送されたデータがＱＡＭシステムの場合とは異なり、搬送波周波数Ｆｃで回転していないこと等を除く幾つかの点でＱＡＭ信号に似たＣＡＰ信号が生成される。
加算ノード１１５から出力される和信号Ｉｘ（ｎ）＋Ｑｘ（ｎ）は伝送チャンネル１２０を介して伝送される。この和信号Ｉｘ（ｎ）＋Ｑｘ（ｎ）は、一般に、伝送チャンネル１２０を介して伝送される前にデジタル・アナログ変換器（ＤＡ変換器）と補間低域通過フィルタ（共に図示せず）を通される。別の実施例では、加算ノード１１５は、信号Ｉｘ（ｎ）とＱｘ（ｎ）を加算するのではなく減算する場合もある。
和信号Ｉｘ（ｎ）＋Ｑｘ（ｎ）はＣＡＰ受信機１５０のＰｉフィルタ１５２およびＰｑフィルタ１５３によって受信される。Ｐｉフィルタ１５２およびＰｑフィルタ１５３は、位相および大きさ応答特性についてＣＡＰ送信機１１０のフィルタ１１２および１１３に関連している。ＣＡＰ受信機１５０は、同相フィルタと直交フィルタの並列回路を持っている点でＣＡＰ送信機１１０の構成と似た構成をとっている。フィルタ１５２および１５３は信号Ｉｘ（ｎ）とＱｘ（ｎ）を発生し、これらの信号はサンプリング装置１５５に供給される。タイミング回復装置１５４は、伝送されたデータのタイミングを回復し、タイミング・データをサンプリング装置１５５に供給する。これにより、信号Ｉｘ（ｎ）とＱｘ（ｎ）が適切にサンプリングされて、Ｉｘｓ（ｎ）とＱｘｓ（ｎ）が発生される。このＩｘｓ（ｎ）とＱｘｓ（ｎ）はシンボル・データ・マップ器１５７に供給されて、対応するコンステレーション上の点の座標が得られ、従って、そのコンステレーション上の点によって表されるデータが得られる。
ＱＡＭ送受信機システム
図２には、ＱＡＭ送信機２１０とＱＡＭ受信機２５０とを有するＱＡＭ送受信機システム２００がブロック図で示されている。ＱＡＭ送信機２１０には、シンボル発生器２１１、ベースバンド・パルス成形フィルタ２１２、ベースバンド・パルス成形フィルタ２１３、乗算器２１６、乗算器２１７および加算ノード２１５が含まれている。加算ノード２１５は、伝送チャンネル（図示せず）を介してＱＡＭ受信機２５０に結合されている。ＱＡＭ受信機２５０には、乗算器２６６、乗算器２６７、ベースバンド・パルス成形フィルタ２５２、ベースバンド・パルス成形フィルタ２５３、タイミング回復装置２５４、サンプリング装置２５５、複素乗算器２６１、搬送波トラッキング・ループ（ＣＴＬ：Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ  Ｌｏｏｐ）２６２およびシンボル・データ・マップ器２５７が含まれている。
ＱＡＭ送信機２１０では、ＣＡＰシステム１００で行われるフィルタの周波数シフトとは対照的に、信号全体を周波数Ｆｃに変調する。その結果、フィルタ２１２および２１３のパルス成形フィルタ関数Ｐはベースバンドで実行され、アップコンバート（ｕｐｃｏｎｖｅｒｔ）された信号はレート（ｒａｔｅ）Ｆｃで回転する。ＱＡＭ受信機２５０においては、反対の処理が行われてマップされ、変調され、伝送された信号が回復される。ＱＡＭシステムについては、前述のＷｅｒｎｅｒ氏のＴｕｔｏｒｉａｌ・ｏｎ・Ｃａｒｒｉｅｒｌｅｓｓ・ＡＭ／ＰＭと、Ｅｄｗａｒｄ・Ａ・Ｌｅｅ氏とＤａｖｉｄ・Ｇ・Ｍｅｓｓｅｒｓｃｈｍｉｔｔ氏のＤｉｇｉｔａｌ・Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，第２版（Ｂｏｓｔｏｎ、Ｋｌｕｗｅｒ・Ａｃａｄｅｍｉｃ・Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ・１９９４年）第２０頁以降、２０２頁以降および２２０頁以降に記載されている。
ＱＡＭ送受信機システム２００に於いて、シンボル発生器２１１は、入力データ信号ＤＡＴＡ  ＩＮを受け取り、伝送しようとする各入力データ値を、図１のＣＡＰシステム１００の場合と同様に、対応するコンステレーション中の点の１対の座標ＩｘｓとＱｘｓにマップ（ｍａｐ：写像）する。シンボル発生器２１１によって発生されたシンボルＩｘｓ（ｎ）とＱｘｓ（ｎ）は、それぞれ、ベースバンド・パルス成形フィルタ２１２とベースバンド・パルス成形フィルタ２１３を通され、帯域制限されたＩおよびＱの値が得られる。これらの帯域制限されたＩとＱの値は、それぞれ、変調器２１６および２１７によって、搬送波とその搬送波を９０度位相シフトしたものと乗算される。これらの変調の組み合わせによって、ＩおよびＱの値は、当業者であれば理解できるように、複素平面内で搬送波周波数を中心にして回転する。変調器２１６は帯域制限されたＩの値にｃｏｓ（２π・Ｆｃ・ｋ・Ｔ）を乗算し、変調器２１７は帯域制限されたＱの値にｓｉｎ（２π・Ｆｃ・ｋ・Ｔ）を乗算する。ここで、Ｆｃはベースバンド・パルス成形フィルタ２１２および２１３の中心周波数、ｋは可変指数、１／Ｔはシンボル・レートである。従って、ＱＡＭ信号は、π／２即ち９０度だけ相対的に位相シフトされた２つの互いに独立して変調された搬送波信号から成っていることが分かる。フィルタ２１２と２１３、および２５２と２５３はルート余弦２乗（ｓｑｕａｒｅ−ｒｏｏｔ・ｒａｉｓｅｄ−ｃｏｓｉｎｅ）フィルタ（ＳＱＲＣフィルタ）である。フィルタ２１２と２５２の縦続接続体およびフィルタ２１３と２５３の縦続接続体は、それぞれ所謂「ナイキスト・フィルタ」を形成し、そのためナイキストの定理に従ってシンボル相互間干渉が最小になる。
このようにして得られた変調済み信号の両ストリームは、加算ノード２１５によって加算されてＱＡＭ信号が形成される。このＱＡＭ信号によって、周波数ドメインで互いに重畳されたＩ信号およびＱ信号の分離された両側波帯変調が行われる。一般に、この低周波数のＱＡＭ信号は、アップコンバータ（図示せず）によりアップコンバートされて、例えばＶＨＦ或いはＵＨＦチャンネルのような所要の伝送チャンネルに供給される。また、ＱＡＭ信号は、一般に、その伝送チャンネルを介して伝送される前にＤＡ変換器および補間低域通過フィルタ（共に図示せず）を通される。
ＱＡＭ信号は、ＱＡＭ受信機２５０のチューナ部（図示せず）で受信される。このチューナ部は、選択されたチャンネルを濾波して受信信号の周波数を中間周波数（ＩＦ）にまで低減し、その出力は乗算器２６６および２６７に供給される。ＱＡＭ受信機２５０の構成要素は、一般に、ＱＡＭ送信機２１０の対応構成要素と反対の作用を行う。例えば、受信機２５０にはＳＱＲＣ・Ｉフィルタ２５２およびＳＱＲＣ・Ｑフィルタ２５３が含まれており、このフィルタ２５２および２５３は送信パルスの形状と整合（ｍａｔｃｈ）するように構成されている。ＱＡＭ受信機２５０により受信されたＱＡＭ信号は、乗算器２６６および２６７によって乗算されてベースバンドにまで変換される。また、これによって、ＱＡＭ信号は大きくデローテート（ｄｅｒｏｔａｔｅ：反転、逆転、回転阻止）する。どんな残留回転（ｒｅｓｉｄｕａｌ・ｒｏｔａｔｉｏｎ）および位相のエラーも、搬送波トラッキング・ループ（ＣＴＬ）２６２によって除去される。次に、フィルタ２５２および２５３は信号Ｉｒ（ｎ）およびＱｒ（ｎ）を発生し、この信号Ｉｒ（ｎ）およびＱｒ（ｎ）はサンプリング装置２５５に供給される。サンプリング装置２５５は、この受信アナログ信号をサンプリングしてデジタル信号に変換する。タイミング回復装置２５４は、送信されたデータのタイミングを回復する。タイミング回復装置２５４はタイミング・データをサンプリング装置２５５に供給し、それによってサンプリング装置２５５は、適切に信号Ｉｒ（ｎ）およびＱｒ（ｎ）をサンプリングし、それによってＩｒｓ（ｎ）およびＱｒｓ（ｎ）が生成される。
この信号Ｉｒｓ（ｎ）およびＱｒｓ（ｎ）は、次に、複素乗算器２６１に供給される。複素乗算器２６１は、搬送波トラッキング・ループ２６２からトラッキング信号を受信して、乗算器２６６および２６７の乗算の後に残った残留回転およびコンステレーション位相エラーを除去する。搬送波トラッキング・ループ２６２は、当業者であれば理解できるように、データ出力信号を受信してトラッキング信号を複素乗算器２６１に供給する。複素乗算器２６１の出力はシンボル・データ・マップ器２５７に供給され、対応するコンステレーション点の座標が得られ、従って、そのコンステレーション点によって表されるデータが得られる。別の実施例では、受信されたＱＡＭ信号は、乗算器２６６および２６７に供給される前にアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）によってデジタル信号に変換される。この実施例の場合、サンプリング装置２５５は、当業者であれば理解できるように、補間器と置き換えられる。
ＱＡＭ受信機によるＣＡＰ信号の受信
当業者であれば理解できるように、ＱＡＭシステム２００には、ＣＡＰシステム１００には存在しない制御ループが含まれている。ＱＡＭシステムでは、搬送波周波数Ｆｃとシンボル・タイミング・クロックとを送信機に位相ロックおよび周波数ロックしなければならない。ＣＡＰシステムでは、シンボル・タイミング情報だけをロックすればよい。標準的なＱＡＭ受信機は、サンプリング装置２５５のＡＤＣサンプル・レートＦａｄの１／４の中心周波数Ｆｃ（即ち、Ｆｃ＝Ｆａｄ／４）を有するＱＡＭ信号を復調するように設計されている。これにより、１、０、−１、０のシーケンスを用いて受信ＱＡＭ信号を乗算器２６６および２６７で復調できる。このようなシーケンスでは、ＱＡＭ受信機２５０の乗算器２６６および２６７に伝送された余弦信号および正弦信号が、単純に１、０、−１、０のシーケンスであってもよく、これにより簡単なマルチプレクサ装置を用いて乗算器２６６および２６７の機能を行うことが出来る。Ｆｃ＝Ｆａｄ／４の関係は、１、０、−１、０のシーケンスに関係するシヌソイド（ｓｉｎｕｓｏｉｄａｌ）（正弦／余弦）乗算器関数と共に使用できるという利点がある。しかし、特定の個々のシステムの仕要に応じて、他のＦｃとＦａｄの関係も使用できる。また、ＡＤＣが乗算器２６６および２６７の入力に使用される場合、乗算器２６６および２６７には、数値制御発振器（ＮＣＯ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）から成るデジタル復調器のデジタルの乗算器或いは混合器が使用される。
この発明の２つの変更した点のうちの１つは、ＱＡＭ受信機を変更してＣＡＰ信号を受信できるようにすることである。ＱＡＭ受信機が復調用の１、０、−１、０のシーケンスを使用できる周波数ＦｃにＣＡＰ信号の中心を合わせるために、ＣＡＰ信号をアナログ周波数ドメイン内で上下に変換することがある。或いは、デジタル復調器を用いる場合では、そのデジタル復調器を変更してＦａｄ／４以外の中心周波数を使用できるようにすることも出来、その場合、ＣＡＰ信号は、その変更したＱＡＭ受信機の入力に供給される前にアナログ周波数ドメイン内で上下に変換する必要はない。従って、アナログ技術を用いたこの発明の１つの実施例では、図３について後述するように、受信されたＣＡＰ信号は、中心周波数がＦａｄ／４になるようにシフトされ、その結果、ＱＡＭ復調器内の標準の１、０、−１、０の復調システムは、信号を複素ベースバンドにすることが出来る。デジタル技術を用いた別の実施例では、図４について後述するように、デジタル復調器の１、０、−１、０の復調に代えて全乗算器（ｆｕｌｌ  ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）および数値制御発振器を使用することにより、ＱＡＭ受信機は入力ＣＡＰ信号をベースバンドにシフトすることが出来る。上記アナログ技術とデジタル技術のどちらかを用いてＣＡＰ信号がＱＡＭ受信機に受信された後に残る回転を除去するためには、図５について後述するように、搬送波トラッキング・ループも変更される。
変更されたＱＡＭ受信機：アナログ技術
図３には、変更されたＱＡＭ受信機の一部である回路部分３００がブロック図で示されている。この変更されたＱＡＭ受信機は、図１のＣＡＰ送信機１１０のようなＣＡＰ送信機によって送信されたＣＡＰ信号を受信できるように前述のアナログ技術に従って変更されたものである。ＱＡＭ受信機の回路部分３００では、Ｆｕｐ発振器３０２と混合器３０１が標準的なＱＡＭ受信機の入力段に付け加えられている。混合器３０１の出力はチューナ段３３０の入力に供給される。チューナ段３３０は、標準的なＱＡＭ受信機のチューナと共通した構成要素を使用している。チューナ段３３０には、表面弾性波（ＳＡＷ）フィルタ３３１、利得段３３２、乗算器３３３、Ｆｄｏｗｎ発振器３３４および低域通過フィルタ（ＬＰＦ）３３５が含まれている。
ＱＡＭ受信機の回路部分３００では、入力ＣＡＰ信号が乗算器３０１に供給され、乗算器３０１は、このＣＡＰ信号を高い周波数に変換（アップコンバート）する。例えばデジタルＡＶ集積回路学会（ＤＡＶＩＣ）（Ｄｉｇｉｔａｌ・Ａｕｄｉｏ・Ｖｉｓｕａｌ・Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ・Ｃｉｒｃｕｉｔ・Ｃｏｕｎｃｉｌ）のビット・レートＣおよびＤのような典型的なビット・レートを用いる場合、ＳＡＷフィルタ程度の鮮鋭度を持ったフィルタを使用して、変換された信号の上側の側波帯を下側の側波帯から分離することが必要である。従って、乗算器３０１の出力は、チューナ段３３０のＳＡＷフィルタ３３１の入力に供給される。発振器３０２によって発生される周波数Ｆｕｐは、混合器３０１によって発生されるアップコンバートされた信号の上側の側波帯がＳＡＷフィルタ３３１の通過帯域に入るように選択される。チューナ段３３０では、Ｆｄｏｗｎ発振器３３４を、信号の中心周波数がＦｃ＝Ｆａｄ／４、即ち、サンプリング装置２５５のＡＤＣサンプル・レートＦａｄの１／４になるように選択する。
チューナ段３３０の出力はＱＡＭ受信機の残りの回路部分に供給されるが、このＱＡＭ受信機は、図５について後述する搬送波トラッキング・ループ・デローテータ（ｄｅｒｏｔａｔｏｒ）の変更した点を除けば図２のＱＡＭ受信機２５０と同じである。具体的に言えば、チューナ段３３０の出力は、図２のＱＡＭ受信機２５０の乗算器２６６および２６７の入力に供給される。乗算器２６６および２６７による復調の後、その復調されたＣＡＰ信号は、ＱＡＭ受信機２５０のこの点で大きくデローテートするＱＡＭ信号とは異なり、その中心周波数Ｆｃの回りを回転している。従って、受信されたシンボルをデローテートさせるために、搬送波トラッキング・ループを変更してＦｃのデローテータを設ける必要がある。従って、図３の実施例の場合、搬送波トラッキング・ループ・デローテータについても、図５について後述するように変更している。
変更されたＱＡＭ受信機：デジタル技術
図４には、別の変更されたＱＡＭ受信機のデジタルＣＡＰ・ＱＡＭインターフェース部４００がブロック図で示されている。この変更されたＱＡＭ受信機は、図１のＣＡＰ送信機１１０のようなＣＡＰ送信機によって送信されたＣＡＰ信号を受信できるように上述のデジタル技術に従って変更されたものである。また、このインターフェース部４００は、一般のＱＡＭ受信機の中間周波数（ＩＦ）入力部に於いて１、０、−１、０のデジタル復調器の代わりに置き換えられたものである。インターフェース部４００には、ＱＡＭ受信機が入力ＣＡＰ信号をベースバンドにシフトできるように全乗算器（例えば、複素乗算器）および数値制御発振器が使用されている。利得を適切に調節することによって、ＣＡＰ信号は、ＱＡＭ受信機回路部分３００で行うようなアップコンバートの必要がなく、直接アナログ・デジタル変換器（ＡＤ変換器）４０１に供給することが出来る。
このインターフェース部４００に含まれるＡＤ変換器４０１は乗算器、即ち、混合器４０２および４０３の入力に結合されている。これらの乗算器は、図２のＱＡＭ受信機２５０の乗算器２６６および２６７の代わりの作用を行う。混合器４０２および４０３の出力はフィルタ２５２および２５３に供給され、そのフィルタ２５２および２５３の出力はサンプリング装置２５５に供給される。このサンプリング装置２５５は、この実施例では既にアナログ・デジタル変換が行なわれているため補間器として作用する。乗算器４０２および４０３の入力にはまた、ＮＣＯ４０６によって得られる受信ＣＡＰ信号の中心周波数Ｆｃも供給される。この中心周波数Ｆｃは、入力信号がＦａｄ／４の周波数を有する場合に使用される単純な１、０、−１、０のシーケンスの代わりに使用される。また、この実施例では、数値制御発振器が単純な１、０、−１、０の正弦（ｓｉｎｕｓｏｉｄａｌ）シーケンスを発生する場合に使用されるような単純な乗算器ではなく全乗算器４０２および４０３が使用されている。
この実施例では、搬送波トラッキング・ループデローテータについても以下図５について述べるように変更されている。
アナログ技術およびデジタル技術についてのＱＡＭ受信機の変更された搬送波トラッキング・ループ・デローテータ
搬送波トラッキングは、ＱＡＭ受信機２５０のようなＱＡＭ受信機によって行われるＱＡＭ復調にとって不可欠である。ＣＡＰシステムでは、搬送波周波数上のデータを回転させないことによってこの問題を回避している。しかし、ＱＡＭ受信機がＣＡＰ信号を復調し、所要の周波数処理の中に周波数変換が含まれる場合には、周波数変換器によってデータが回転するので搬送波トラッキングの必要の可能性が高いことが判っている。幸いに、静的な中心周波数が搬送波トラッキング・ループの数値制御発振器に加えられると、変換チューニング・エラーによって生じるオフセットは、ＱＡＭシステムの場合に生じるオフセットと同種であるために標準的な方法で補正できる。
図５には、ＱＡＭ受信機２５０の搬送波トラッキング・ループ２６２の代わりに使用されるこの発明に従う変更された搬送波トラッキング・ループ５００がブロック図で示されている。この変更が必要である理由は、ＣＡＰシンボルが乗算器２６６および２６７（図２）または乗算器４０２および４０３（図４）によってベースバンドに変換されると、そのＣＡＰシンボルはＦｃで回転するためである。ＣＡＰ信号がＱＡＭ受信機に受信された時、このＣＡＰ信号はＱＡＭ信号とは異なり回転していない。しかし、ＱＡＭ受信機がこの受信ＣＡＰ信号にＣＡＰ信号の中心周波数である搬送波を乗算することによりこの受信ＣＡＰ信号をベースバンドにまで下げると、この信号はＦｃのまわりで回転することになる。従って、データを回復するために、このＦｃ回転をＣＡＰシンボルから除去しなければならない。しかし、この回転を除去するために中心周波数をアッドバック（ａｄｄ・ｂａｃｋ）すると、信号がベースバンド外に出てしまうので、中心周波数を除去するのは全てのベースバンド信号処理が済んだ後になる。この為、中心周波数のデローテーション（ｄｅｒｏｔａｔｉｏｎ）は、信号を均等化（ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）またはスライシング（ｓｌｉｃｉｎｇ）のために１つのシンボルについて１サンプルに変換する時に行う必要がある。従って、データのデローテーションは、例えばＱＡＭ受信機２５０のようなＱＡＭ受信機のパルス成形フィルタ２５２および２５３の後で起こるようにしなければならない。
従って、この発明では、デローテーションは搬送波トラッキング・ループ５００によって行われる。これによって、搬送波トラッキング・ループは、元のシンボル・データを回復すると共に変換によって生じるエラーを探知（ｔｒａｃｋ・ｏｕｔ）できる。この搬送波トラッキング・ループ５００には、搬送波トラッキング・ループ位相エラーを検知する搬送波トラッキング・ループ位相エラー検知器５０１、ＣＴＬループ・フィルタ５０２、加算器５１０および数値制御発振器５１１が含まれている。位相エラー検知器５０１は、データ出力の信号を受けることによって搬送波トラッキング・ループ位相エラーを検知する。ＣＴＬループ・フィルタ５０２は、処理された信号の周波数および位相のエラーを表す信号を発生する。一般の標準的な搬送波トラッキング・ループでは、ＣＴＬループ・フィルタ５０２の出力は直接数値制御発振器の入力に供給され、数値制御発振器は、エラーを低減するために複素乗算器２６１の乗算作用を制御する補正用正弦信号を発生する。この構成は、通常、前述した残留回転および位相エラーを除去するのに用いられる。この発明では、加算器５１０と信号Ｆｃとが加えられるため、搬送波トラッキング・ループ５００は、周波数Ｆｃの回りを回転するＣＡＰ信号によって生じる回転も除去できる。処理器或いはユーザによってＱＡＭ信号が受信されていることが確認されると、Ｆｃ信号がゼロ値に切り換えられ、このゼロ値がＣＴＬループ・フィルタ５０２から出力されたエラー信号に加えられ、ＱＡＭ信号が受信された場合のＱＡＭ受信機の通常の搬送波トラッキング・ループの動作とそっくり同じ動作が行われる。
Ｆｃのスイッチングは様々な態様で行われる。例えば、信号Ｆｃは、ＣＡＰ信号の有無を認識する検知回路からの制御信号に応答して、信号Ｆｃかゼロ値の何れかを加算器５１０に供給する被切換え信号源から得ることが出来る。また、例えば、視聴者がメニュー・ディスプレーからビデオ・プログラムを選択してもよい。その選択と選択した供給ソフト（ｓｏｕｒｃｅ・ｍａｔｅｒｉａｌ）のプロバイダとに対応するマッピング（ｍａｐｐｉｎｇ：写像）処理によって、その選択したソフトがＣＡＰ形式或いはＱＡＭ形式で伝送されることを示す識別信号を得ることが出来る。この識別信号は、例えば、比較器によって検知され、制御信号が発生される。
その他の実施例では、この発明の変更されたＱＡＭ受信機および構成要素の一部或いは全体をプロセッサ上のデジタル信号処理のソフトウエアで実施できる。アナログ・システムでは数値制御発振器が必要である場合とそうでない場合がある。前述の１、０、−１、０の復調シーケンスを発生するには固定数値制御発振器が適している。
【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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