(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の多値変調方式で変調された主信号とこの主信号の多値変調の相数と同じかまたはそれより少ない相数の変調方式で変調された補助信号を時分割多重してなり、各フレーム先頭の複数の連続シンボルに補助信号を配置し、それに続いて主信号を配置し、さらに主信号中に一定間隔で分散して補助信号を配置してなるデジタル変調波を入力し、このデジタル変調波を再生キャリア信号を用いて周波数変換することにより生成された周波数変換信号の位相誤差を検出し、位相誤差が減少するように前記再生キャリアの周波数及び位相を制御することによりキャリア再生を行うキャリア再生回路において、
前記デジタル変調波のフレーム先頭を検出するフレーム検出手段と、
この手段で検出されたフレーム検出タイミングに基づいて前記フレーム先頭の複数の連続シンボルの補助信号から前記再生キャリアの第１の位相誤差を求める第１の位相誤差検出手段と、
前記フレーム検出手段で検出されたフレーム検出タイミングに基づいて前記主信号中に分散配置された補助信号から前記再生キャリアの第２の位相誤差を求める第２の位相誤差検出手段とを具備し、
前記第１の位相誤差検出手段で求めた第１の位相誤差により再生キャリアの周波数引き込みを行い、前記第２の位相誤差検出手段で求めた第２の位相誤差により再生キャリアの位相引き込みを行うようにしたことを特徴とするキャリア再生回路。
【請求項２】
前記第２の位相誤差検出手段は、前記位相誤差を平均化して出力する平均化手段を備えることを特徴とする請求項１記載のキャリア再生回路。
【請求項３】
前記第２の位相誤差検出手段は、前記位相誤差を平滑化して出力する平滑化手段を備えることを特徴とする請求項１記載のキャリア再生回路。
【請求項４】
前記第２の位相誤差検出手段は、前記位相誤差をレベル制限して出力する出力制限手段を備えることを特徴とする請求項１、２、３のいずれか記載のキャリア再生回路。
【請求項５】
前記フレーム先頭の複数の連続シンボルに配置される補助信号はフレーム同期信号及び伝送多重制御信号であり、前記主信号中に一定間隔で分散して配置される補助信号は同期捕捉用バースト信号であることを特徴とする請求項１記載のキャリア再生回路。
【請求項６】
任意の多値変調方式で変調された主信号とこの主信号の多値変調の相数と同じかまたはそれより少ない相数の変調方式で変調された補助信号を時分割多重してなり、各フレーム先頭の複数の連続シンボルに補助信号を配置し、それに続いて主信号を配置し、さらに主信号中に一定間隔で分散して補助信号を配置してなるデジタル変調波を入力し、このデジタル変調波を再生キャリア信号を用いて周波数変換することにより生成された周波数変換信号の位相誤差を検出し、位相誤差が減少するように前記再生キャリアの周波数及び位相を制御することによりキャリア再生を行うキャリア再生方法において、
前記デジタル変調波のフレーム先頭を検出するフレーム検出手順と、
この手順で検出されたフレーム検出タイミングに基づいて前記フレーム先頭の複数の連続シンボルの補助信号から前記再生キャリアの第１の位相誤差を求めると共に前記主信号中に分散配置された補助信号から前記再生キャリアの第２の位相誤差を求める位相誤差検出手順と、
この手順で求めた第１の位相誤差により前記再生キャリアの周波数引き込みを行う周波数引き込み手順と、
この手順による周波数引き込み後、前記位相誤差検出手順で検出された第２の位相誤差により前記再生キャリアの位相引き込みを行う位相引き込み手順とを具備することを特徴とするキャリア再生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばデジタル放送受信装置に用いられ、受信信号からキャリアを再生するキャリア再生回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、デジタル伝送において、伝送ビットレートを高くするためには多値直交変調や多値位相変調が有利であるが、低Ｃ／Ｎにおいての伝送には向いていない。伝送ビットレートと低Ｃ／Ｎ特性を両立させる方法として、例えば８ＰＳＫとＢＰＳＫのように、互いに相数の異なる変調方式で変調された信号を時分割多重して伝送する方法がある。この方法は、上記の例の場合、高Ｃ／Ｎ時には８ＰＳＫとＢＰＳＫの各変調方式で伝送されてくるシンボルを両方とも復号し、低Ｃ／Ｎ時にはＢＰＳＫで伝送されてくるシンボルのみを復号するというもので、高Ｃ／Ｎの伝送ビットレートよりは低くなるが、低Ｃ／Ｎでも伝送シンボルの復号が可能である。この時、受信装置におけるキャリア再生は、低Ｃ／Ｎでも受信できるように、ＢＰＳＫ信号を用いて行われる。
【０００３】
近時、デジタルＢＳ放送の実用化が進められているが、この放送では、上記の手法が採用され、図６に示すような伝送フレーム構成が標準化されている。この伝送フレーム構成では、主信号に８ＰＳＫ、ＱＰＳＫ及びＢＰＳＫのいずれかの変調方式を選べるものとし、フレーム同期信号、ＴＭＣＣ（伝送多重制御）信号及び同期捕捉用バースト信号からなる補助信号にＢＰＳＫ変調方式を採用して、両信号を時分割多重するようにしている。
【０００４】
ここで、フレーム同期信号及びＴＭＣＣ信号は伝送信号の各フレーム先頭に配置される。ＴＭＣＣ信号は１２８シンボルであり、フレーム同期信号はＴＭＣＣ信号の前後に３２シンボルづつ配置される。以下、フレーム同期信号及びＴＭＣＣ信号の期間をＴＭＣＣ部と称する。同期捕捉用バースト信号はＴＭＣＣ信号部分を除く主信号変調波期間に２０３シンボル間隔で４シンボルづつ配置される。つまり、１フレームには主信号と同期捕捉用バースト信号が（２０３＋４）＊４８シンボル存在する。
【０００５】
このような伝送フレーム構成によるデジタル変調波を受信する場合、低Ｃ／Ｎでの復調を可能とするため、常にＢＰＳＫで伝送されるフレーム同期信号、ＴＭＣＣ信号及び同期捕捉用バースト信号を用いてキャリア再生が行われる。しかしながら、ＢＰＳＫ伝送されるフレーム同期信号、ＴＭＣＣ信号及び同期捕捉用バースト信号を用いて同期制御ループ構成によりキャリア再生を行うと、以下のような問題がある。
【０００６】
すなわち、同期捕捉用バーストの引き込み範囲を越える周波数誤差があった場合、フレーム同期信号及びＴＭＣＣ信号期間でＰＬＬによって周波数引き込み動作が行われるが、主信号間に挿入された同期捕捉用バースト信号の同期引き込みによって疑似同期を起こしてしまい、キャリア再生ができなくなる。フレーム同期信号及びＴＭＣＣ信号期間のループゲインを大きくして、疑似同期を起こしながらもキャリア再生を行うことは可能であるが、安定度の悪い再生キャリアとなってしまうため、実用上問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、任意の多値変調方式で変調された主信号とこの主信号の多値変調の相数と同じかまたはそれより少ない相数の変調方式で変調された補助信号を時分割多重してなり、各フレーム先頭の複数の連続シンボルに補助信号を配置し、それに続いて主信号を配置し、さらに主信号中に一定間隔で分散して補助信号を配置してなるデジタル伝送信号を受信する際に、補助信号部分を用いてキャリア再生を行うと、主信号期間の補助信号部分で周波数引き込みができずに疑似同期を起こして、キャリア再生ができなくなることがあるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の問題点を解消し、分散配置された補助信号での疑似同期をなくして良好なキャリア再生を可能としたキャリア再生回路及びキャリア再生方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、任意の多値変調方式で変調された主信号とこの主信号の多値変調の相数と同じかまたはそれより少ない相数の変調方式で変調された補助信号を時分割多重してなり、各フレーム先頭の複数の連続シンボルに補助信号を配置し、それに続いて主信号を配置し、さらに主信号中に一定間隔で分散して補助信号を配置してなるデジタル変調波を入力し、このデジタル変調波を再生キャリア信号を用いて周波数変換することにより生成された周波数変換信号の位相誤差を検出し、位相誤差が減少するように前記再生キャリアの周波数及び位相を制御することによりキャリア再生を行うキャリア再生回路において、前記デジタル変調波のフレーム先頭を検出するフレーム検出手段と、この手段で検出されたフレーム検出タイミングに基づいて前記フレーム先頭の複数の連続シンボルの補助信号から前記再生キャリアの第１の位相誤差を求める第１の位相誤差検出手段と、前記フレーム検出手段で検出されたフレーム検出タイミングに基づいて前記主信号中に分散配置された補助信号から前記再生キャリアの第２の位相誤差を求める第２の位相誤差検出手段とを具備し、前記第１の位相誤差検出手段で求めた第１の位相誤差により再生キャリアの周波数引き込みを行い、前記第２の位相誤差検出手段で求めた第２の位相誤差により再生キャリアの位相引き込みを行うように構成される。
【００１０】
このように本発明では、フレーム先頭の複数の連続シンボルの補助信号のみを用いて周波数引き込みを行うことで疑似同期の発生を抑え、位相引き込み時に主信号中に分散配置された補助信号を用いることで安定したキャリア再生を行うことが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係るキャリア再生回路を備えたデジタルＢＳ放送受信装置の構成を示すブロック回路図である。図１において、入力端子１０１に供給されるデジタル衛星放送波の受信信号は、第１及び第２の同期検波回路１０２、１０３に入力されて局部発振器１０７及び９０°移相器１０６で生成される互いに直交した固定キャリアによって直交検波される。各同期検波回路１０２、１０３による直交検波出力は、低域フィルタ１０４、１０５によって不要な高調波成分が除去された後、準同期検波出力Ｉ、ＱとしてＡ／Ｄコンバータ１０８、１０９に供給されてデジタルデータに変換される。図に示す以後のブロック構成はデジタル処理によるキャリア再生回路となる。
【００１３】
Ａ／Ｄコンバータ１０８、１０９によってデジタル化された準同期検波信号は、複素乗算器１１０に供給されて正確に同期検波される。その後、ロールオフフィルタ（ＲＯＦ）１１１、１１２にて波形整形され、一方のロールオフフィルタ１１１の出力はＩ１、他方のロールオフフィルタ１１２の出力はＱ１として図示しない復調回路へ出力される。
【００１４】
また、ロールオフフィルタ１１１、１１２の出力Ｉ１、Ｑ１は位相検出器１１３にも供給される。この位相検出器１１３は入力信号Ｉ１、Ｑ１から位相情報を検出するもので、この位相情報はフレーム検出回路１１８、ＴＭＣＣ部キャリア誤差検出回路１１９及びバースト部キャリア誤差検出回路１２０に供給される。
【００１５】
まず、フレーム検出回路１１８は伝送されてくるシンボル系列の位相情報からＢＰＳＫ変調されたフレーム同期信号を検出してフレームタイミング信号を生成するもので、このフレームタイミング信号はＴＭＣＣ部キャリア誤差検出回路１１９及びバースト部キャリア誤差検出回路１２０に供給される。
【００１６】
ＴＭＣＣ部キャリア誤差検出回路１１９は、フレームタイミング信号を基に、位相検出器１１３の出力からＢＰＳＫ変調されたＴＭＣＣ部（フレーム同期信号及びＴＭＣＣ信号部分）の位相情報を取り出してその期間のキャリア位相誤差を検出するもので、ここで検出された位相誤差情報はループフィルタ１１５に供給される。
【００１７】
また、バースト部キャリア誤差検出回路１２０は、フレームタイミング信号を基に、位相検出器１１３の出力からＢＰＳＫ変調された同期捕捉用バースト信号部分の位相情報を取り出してその期間のキャリア位相誤差を検出するもので、ここで検出された位相誤差情報はループフィルタ１１５に供給される。
【００１８】
上記ループフィルタ１１５は、ＴＭＣＣ部キャリア誤差検出回路１１９からの位相誤差信号及びバースト部キャリア誤差検出回路１２０からの位相誤差信号をそれぞれ積分処理して周波数制御信号を生成するもので、この周波数制御信号は数値制御発振器（ＮＣＯ）１１６に供給される。
【００１９】
この数値制御発振器１１６は再生キャリアを生成するもので、その周波数はループフィルタ１１５からの周波数制御信号によって制御される。ここで得られた再生キャリア信号はデータ変換回路１１７によりサイン（ｓｉｎ）及びコサイン（ｃｏｓ）特性の信号に変換された後、複素乗算器１１０に供給されて同期検波に供される。
【００２０】
上記複素乗算器１１０に対する一巡のループは完全デジタル構成のＰＬＬであり、ループフィルタ１１５に完全積分系を有する回路が含まれているものとする。この場合、ＰＬＬの周波数引き込み範囲は原理的に無限大であり、ＰＬＬとして理想的な動作が期待できる。この技術に関しては、特開平６−７８００９号公報の「従来の技術」の欄における図５の説明で詳細に述べられているので、ここではその説明を省略する。
【００２１】
上記構成において、以下に本発明の特徴とするキャリア再生回路部分の動作について説明する。
【００２２】
まず、位相検出回路１１３の出力はフレーム検出回路１１８、ＴＭＣＣ部キャリア誤差検出回路１１９及びバースト部キャリア誤差検出回路１２０に供給される。フレーム検出回路１１８で検出されたフレーム同期タイミングからＴＭＣＣ部キャリア誤差検出回路１１９ではフレーム同期信号及びＴＭＣＣ信号の期間のキャリア位相誤差を検出する。このキャリア位相誤差はループフィルタ１１５の積分系で周波数に変換され、キャリアの周波数引き込みを行うＰＬＬループとして動作する。再生キャリアの周波数誤差が十分抑圧されると、フレーム検出回路１１８で検出されたフレーム同期タイミングからバースト部キャリア誤差検出回路１２０で同期捕捉用バースト信号期間のキャリア位相誤差が検出される。このキャリア位相誤差はループフィルタ１１５に供給されてＰＬＬループによる位相同期が行われ、これによってキャリア再生が完了する。
【００２３】
図２は上記キャリア再生回路におけるループ制御動作を示すもので、（ａ）は周波数引き込み動作、（ｂ）は位相引き込み動作を示している。まず、図２（ａ）に示すように、フレーム同期信号及びＴＭＣＣ信号の期間にΔｆが０になるようＮＣＯ１１６を制御するため、主信号及び同期捕捉用バースト信号期間はその制御が保持される。これによって主信号及び同期捕捉用バースト信号期間も周波数引き込みが行われるようになり、疑似同期することが無くなる。再生キャリアの周波数ずれが十分抑圧された後は、図２（ｂ）に示すように同期捕捉用バースト信号を用いて位相引き込みを行うが、再生キャリアの周波数ずれが同期捕捉用バースト信号による引き込み範囲内に収まっているので、疑似同期することなくキャリア再生が可能となる。
【００２４】
ここで、位相引き込みに同期捕捉用バースト信号期間だけで行うと、フレーム同期信号及びＴＭＣＣ信号の期間の位相誤差検出周期が長くなってしまうので、この期間の後部の４シンボルを位相引き込み制御に使用する。これにより、安定した位相引き込みができるようになる。また、フレーム同期信号及びＴＭＣＣ信号期間全てのシンボルを使用して位相引き込みを行うことも可能である。
【００２５】
したがって、上記構成によるキャリア再生回路によれば、分散配置された同期捕捉用バースト信号での疑似同期をなくして良好なキャリア再生を行うことができる。
【００２６】
（第２の実施形態）
図３は本発明の第２の実施形態に係るキャリア再生回路を備えたデジタルＢＳ放送受信装置の構成を示すブロック回路図である。但し、図３において、図１と同一部分には同一符号を付して示し、ここでは第１の実施形態と重複する説明を省略する。
【００２７】
図３において、バースト部キャリア誤差検出回路１２０で検出された誤差信号は、平均化回路１２１に供給される。この平均化回路１２１は、同期補足用バースト信号期間に検出された４シンボルの誤差信号の平均を求めるもので、その演算結果はループフィルタ１１５に供給される。
【００２８】
すなわち、低Ｃ／Ｎでは位相誤差信号の変動が大きいため、位相ジッタが大きくなってしまう。そこで、本実施形態では、低Ｃ／Ｎでの性能改善のために、平均化回路１２１によって同期補足用バースト信号期間に検出された４シンボルの誤差信号の平均を求め、その平均値によって位相同期を行うようにしている。これにより、低Ｃ／Ｎ時の位相ジッタによる位相同期外れを防止することができる。
【００２９】
尚、平均化回路の代わりにＬＰＦ等の雑音除去処理でも効果がある。
【００３０】
（第３の実施形態）
図４は本発明の第３の実施形態に係るキャリア再生回路を備えたデジタルＢＳ放送受信装置の構成を示すブロック回路図である。但し、図４において、図１及び図３と同一部分には同一符号を付して示し、ここでは第１及び第２の実施形態と重複する説明を省略する。
【００３１】
図４に示すキャリア再生回路は、第２の実施形態の平均化回路１２１の後段にリミッタ１２２を挿入したものである。平均化回路１２１では平均を取るシンボル数が４シンボルしかないので、低Ｃ／Ｎでは本来の位相誤差と大きく異なる位相誤差を検出してしまう場合がある。このようなときには、ループフィルタ１１５を介してＮＣＯ１１６に誤った制御信号が供給されてしまい、再生キャリアが大きく乱れてサイクルスリップを起こしてしまう。そこで、本実施形態では、リミッタ１２２を介在させて位相誤差信号が所定値よりも大きくならないように制限し、ＰＬＬループの安定化を図っている。
【００３２】
（第４の実施形態）
図５は本発明の第４の実施形態として、第３の実施形態の位相検出からＮＣＯ制御信号生成までのキャリア再生処理をソフトウェアによって実現する場合の処理手順を示すフローチャートである。
【００３３】
まず、図４に示すロールオフフィルタ１１１、１１２のＩ１、Ｑ１出力からシンボル系列の位相情報を検出し（Ｓ１）、ＢＰＳＫ変調されたフレーム同期信号を検出してフレームタイミング情報を得る（Ｓ２）。続いて、フレームタイミング情報を基に、ＴＭＣＣ部のキャリア位相誤差、バースト部のキャリア位相誤差を検出する（Ｓ３）。バースト部キャリア位相誤差については平均化する（Ｓ４）。
【００３４】
次に、ＴＭＣＣ部のキャリア位相誤差を規定値と比較し（Ｓ５）、規定値を越えている間はこのキャリア位相誤差を積分してＮＣＯ１１６の制御信号を生成し、再生キャリアの周波数を制御する（Ｓ６）。規定値以下となった場合、キャリア位相誤差の平均値を積分してＮＣＯ１１６の制御信号を生成し、再生キャリアの位相を制御する（Ｓ７）。このとき、キャリア位相誤差を監視して、その平均値が規定値を越えないように制限し（Ｓ８）、さらにその平均値が許容値を超える場合には、ステップＳ５に移行してＴＭＣＣ部キャリア周波数誤差の積分に切り換えるようにする（Ｓ９）。
【００３５】
以上の処理手順により、ソフトウェアによるキャリア再生が可能となる。
【００３６】
尚、以上述べた実施形態は、本発明をデジタルＢＳ放送受信装置のキャリア再生回路に適用したものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、任意の多値変調方式で変調された主信号とこの主信号の多値変調の相数と同じかまたはそれより少ない相数の変調方式で変調された補助信号を時分割多重してなり、各フレーム先頭の複数の連続シンボルに補助信号を配置し、それに続いて主信号を配置し、さらに主信号中に一定間隔で分散して補助信号を配置してなるデジタル伝送信号を受信する場合のキャリア再生回路に適用可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、分散配置された補助信号での疑似同期をなくして良好なキャリア再生を可能としたキャリア再生回路及びキャリア再生方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態に係るキャリア再生回路を備えたデジタルＢＳ放送受信装置の構成を示すブロック回路図。
【図２】  同実施形態におけるキャリア再生回路の動作を示す図。
【図３】  本発明の第２の実施形態に係るキャリア再生回路を備えたデジタルＢＳ放送受信装置の構成を示すブロック回路図。
【図４】  本発明の第３の実施形態に係るキャリア再生回路を備えたデジタルＢＳ放送受信装置の構成を示すブロック回路図。
【図５】  本発明の第４の実施形態として、第４の実施形態のキャリア再生処理をソフトウェアによって実現する場合の処理手順を示すフローチャート。
【図６】  デジタルＢＳ放送の変調波構成を示す図。
【符号の説明】
１０１…入力端子、１０２、１０３…同期検波回路、１０４、１０５…低域フィルタ、１０６…９０°移相器、１０７…局部発振器、１０８、１０９…Ａ／Ｄコンバータ、１１０…複素乗算器、１１１、１１２…ロールオフフィルタ、１１３…位相検出器、１１５…ループフィルタ、１１６…数値制御発振器、１１７…データ変換回路、１１８…フレーム検出回路、１１９…ＴＭＣＣ部キャリア誤差検出回路、１２０…バースト部キャリア誤差検出回路、１２１…平均化回路、１２２…リミッタ。
【図１】
0003926945.tif 000002
【図２】
0003926945.tif 000003
【図３】
0003926945.tif 000004
【図４】
0003926945.tif 000005
【図５】
0003926945.tif 000006
【図６】
0003926945.tif 000007