JP2001313683A - 受信装置 - Google Patents

受信装置

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JP2001313683A
JP2001313683A JP2000132870A JP2000132870A JP2001313683A JP 2001313683 A JP2001313683 A JP 2001313683A JP 2000132870 A JP2000132870 A JP 2000132870A JP 2000132870 A JP2000132870 A JP 2000132870A JP 2001313683 A JP2001313683 A JP 2001313683A
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JP2000132870A
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Akio Yamamoto
昭夫 山本
Hironori Koami
宏典 小網
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】デジタル信号の各フレームのヘッダに配置のフ
レーム同期用の同期語の良好な同期検出を行う受信装置
を提供する。 【解決手段】各フレームのヘッダにフレーム同期用の同
期語を配置した主信号を有するデジタル信号が変調され
て伝送される伝送信号を受信し、前記伝送信号を復調
し、デジタル信号に変換し、遅延検波手段571で、変
換したデジタル信号を遅延検波を行い、位相補正手段5
73で、遅延検波後の信号から位相誤差を検出し且つこ
の位相誤差信号を用いて遅延検波後の信号の位相誤差を
なくし、同期語検出手段572で、位相補正後の信号と
基基準同義語との相関演算よりフレーム同期用の同期語
を検出し、検出した同期語を基にフレーム同期を判定
し、前記主信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル衛星放
送、地上放送、CATV、デジタル通信放送等における
デジタル信号が変調されて伝送される伝送信号を受信す
る受信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】デジタル衛星放送において、その放送シ
ステムの例として、第1の文献である郵政省令第57号
(官報号外代116号)に記載されており、またその受
信装置については、第2の文献である特開平7−143
199号公報に記載されている。
【0003】第1の文献に記載されているデジタル衛星
放送信号は、時分割にTMCC信号(Transmission Mul
tiplexing Configuration Control,伝送多重制御信
号)、主信号、バースト信号が多重されたフレーム構成
をしている。ここで、TMCC信号およびバースト信号
は低C/N(キャリア,搬送波/ノイズ,雑音)安定受
信が可能なBPSK(Binary Phase Shift Keying)変
調を用いて変調され、一方、主信号はBPSK,QPS
K(Quaternary Phase Shift Keying),8PSK(8
Phase Shift Keying)変調のいずれかを用いて変調され
る。
【0004】まず、第1の文献に記載されているデジタ
ル衛星放送信号について、図12,図13を用いて説明
する。
【0005】図12は、デジタル衛星放送信号の各フレ
ーム構成とその中での同期語(UW,ユニークワード)
の配置を示す図である。衛星放送信号の1フレームは、
伝送制御情報を乗せたTMCC期間と、主信号およびバ
ースト期間よりなり、8フレームで1スーパフレームを
構成する。各フレームのTMCC期間は、各フレームの
ヘッダ期間であり、同期語が挿入されている。
【0006】同期語(UW,ユニークワード)として
は、TMCC期間の先頭部には各フレーム共通のW1
が、第1フレームのTMCC期間の後頭部にはW2が、
第2乃至第8フレームのTMCC期間の後頭部にはW3
が、それぞれ配置されている。ここで、W1はフレーム
同期検出用の同期語、W2,W3はスーパフレーム同期
検出用の同期語であり、W2とW3は位相反転の関係に
ある。また、W1,W2,W3はそれぞれ図10の下方
に示す各々20ビットの系列で与えられる。
【0007】TMCC期間は同期語を含め192シンボ
ル、主信号およびバースト期間は39744シンボルよ
り構成される。各期間の変調方式は、TMCC期間とバ
ースト期間は耐雑音性能に優れたBPSKを用いて変調
され、一方、主信号はBPSK,QPSK,8PSKの
いずれかで変調される。
【0008】図13は、図12の主信号およびバースト
期間の信号配置を示す図である。主信号は203シンボ
ルを基本単位とし、主信号203シンボルごとに4シン
ボルのバーストシンボルを挿入する。このバーストシン
ボルは、同期補助シンボルとなる。図13において、主
信号が8PSK変調の場合は、4基本単位で1スロット
(slot)となり、48スロット(slot)で1フレームを
構成する。
【0009】図14は、従来のデジタル衛星放送信号受
信装置を示す図である。受信装置は、パラボラアンテナ
1で伝送信号を受信し、屋外コンバータ2で周波数変換
し、チューナ3で希望の周波数を選択し、直交復調器4
で直交復調して、I(Inphase、同相)信号およびQ(Q
uadrature、直交)信号を出力し、同相信号および直交
信号を5a,5bとして、デジタル復調部5に入力す
る。デジタル復調部5に入力された同相信号5aおよび
直交信号5bは、A/D変換器50,51でデジタル信
号に変換され、複素乗算器52で、NCO(数値制御発
振器)53との掛算をして出力され、FIRフィルタ
(finite impulse response filter、有限インパルス応
答フィルタ)54を介した後、AFC,PLLブロック
55で、周波数誤差と位相誤差を検出され、NCO53
を介して複素乗算器52に誤差信号がフィードバックさ
れて、複素乗算器52の出力として、周波数誤差と位相
誤差をなくした信号とするとともに、FIRフィルタ5
4で、雑音を除去した信号としている。
【0010】FIRフィルタ54の出力信号は、同期語
検出器57で同期語を検出し、TMCC復号器56でT
MCC復号等を行い、同期語検出器57の出力信号とT
MCC復号器56の出力信号を、CPU58に供給し、
NCO53と、FIRフィルタ54と、AFC,PLL
ブロック55と、TMCC復号器56等の動作制御をす
る。そのことにより、検出した同期語を基に主信号を抽
出し、誤り訂正器59で信号の誤り訂正を行い、デジタ
ル復調部5の出力として復調出力する。なお、図示して
ないが、その後、デジタル画像ディスプレイに、または
アナログ信号に変換して、アナログ画像ディスプレイに
供給して、表示する。
【0011】このように、デジタル衛星放送では、図1
2および図13で示したように、時分割でTMCC,主
信号,バーストが多重され、TMCC,バーストはBP
SK変調、主信号はBPSK,QPSK,8PSKのい
ずれかで変調される。
【0012】したがって、フレーム同期が取れていない
初期状態でAFCおよびPLLをかけるため、最も多値
の変調方式である8PSKが伝送されているとして誤差
信号を検出する。この場合、TMCC,主信号を復号す
るための所要C/Nは8PSKの所要C/N(約8d
B)となり、TMCCや主信号をBPSKで伝送する利
点を活かすことができない。
【0013】そこで受信装置においては、AFC,PL
Lをかける前に先に述べた同期語を検出してフレーム同
期を取るようにしている。
【0014】ところで、図14で示したデジタル衛星放
送受信装置では、屋外コンバータ2、チューナ3には各
々周波数変換のための局部発振器2a,3aが存在する
ため、周波数ずれによる周波数誤差が発生する。
【0015】そこで、同期語の検出として、図14の同
期語検出器57では、同期語検出部572の前段に遅延
検出部571を配置している。この遅延検出部571
は、時刻nの受信シンボルSnを1シンボル前の受信信
号を基準として検波する方式であり、位相誤差を除去
し、周波数誤差を固定の位相誤差に変換する特徴があ
り、公知の回路で構成されている。
【0016】受信信号に周波数誤差があると、受信シン
ボル点は図13に示すように黒丸の位置から白丸の位置
に回転し、この状態では同期検出を行うことができな
い。そこで、同期検出のため遅延検出部571で遅延検
波を行い、その後、同期語検出部572で、この遅延検
波信号とTMCCに伝送される同期語に対する予め既知
の基準同期語との相関を計算し、この相関値が閾値以上
であれば同期検出と判定する。
【0017】この時、遅延検波信号と相関を計算する予
め既知の基準同期語もまた、遅延検波した信号とし、こ
れらをそれぞれW1k,W2k,W3kとすると、これ
らは図16に示す19ビットの系列となる。この図16
からわかるように、遅延検波部571による遅延検波に
より、W2kとW3kは等しくなる。なお、同期語を伝
送するTMCC期間はBPSK変調されることから、図
15のIQ(同相、直交)位相平面上へのマッピング点
を考えると、図16の0は(1,0)に、1は(−1,
0)にマッピングされる。したがって、相関計算に用い
る同期語は実数となり、図17に示すように与えられ
る。ここでは、W3k=W2kのため、W1kとW2k
のみを示している。
【0018】ところで、受信信号に周波数誤差および雑
音がないと仮定すると、図12で示した受信フレームの
遅延検波後の信号は図18(a)に示すようにTMCC
期間の先頭部と後頭部にそれぞれW1k,W2kの同期
語が伝送されている。W1kとW2kのシンボル間隔は
Lであり、デジタル衛星放送の場合はほぼL=154と
なる。ところが、実際の受信信号には周波数誤差および
雑音があるため、図18(b)に示すようにTMCC期
間の先頭部と後頭部の同期語はそれぞれD1k,D2k
(デジタル衛星放送の場合、K=0〜18)として受信
される。先に述べた相関計算は、従来では、TMCC期
間の先頭部の受信信号D1kと基準同期語W1kとの間
で行っていた。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】このように、図14で
示したデジタル衛星放送受信装置では、屋外コンバータ
2、チューナ3には各々周波数変換のための局部発振器
2a,3aが存在するため、周波数ずれによる周波数誤
差が発生する。
【0020】ところが、民生用では、屋外コンバータ2
の局部発振器2aは、最大+/−3MHz程度の周波数
ずれが発生する。一方、チューナ3の局部発振器3aは
PLL制御されるため比較的周波数安定度が高いが、屋
外コンバータ2の局部発振器2aとあわせると、全体で
最大+/−5MHz程度の周波数誤差となってしまう。
また、降雨時の受信を考えた場合には、受信C/Nが極
端に劣化して、0dB程度となることが考えられる。
【0021】このような周波数誤差が大きい場合、図1
4の遅延検波部571では、もはや高性能のフレーム同
期用の同期語検出を行うことが困難である。したがって
デジタル主信号の高性能の復号が困難またはできない事
態が発生してしまうおそれがある。また、TMCC期間
の先頭部の同期語のみを用いて同期語検出を行うと、受
信C/Nが小さい受信状態においては、高性能の同期語
検出を行うことができない。
【0022】本発明の目的は、デジタル信号の各フレー
ムのヘッダに配置のフレーム同期用の同期語の良好な同
期検出を行う受信装置を提供することにある。
【0023】
【課題を解決するための手段】本発明は、各フレームの
ヘッダにフレーム同期用の同期語を配置した主信号を有
するデジタル信号が変調されて伝送される伝送信号を受
信する受信装置において、前記伝送信号を復調する復調
手段と、復調後の信号をデジタル信号に変換するデジタ
ル変換手段と、変換後のデジタル信号の遅延検波を行う
遅延検波手段と、遅延検波後の信号から位相誤差を検出
し且つこの位相誤差信号を用いて遅延検波後の信号の位
相誤差をなくす位相補正を行う位相補正手段と、位相補
正後の信号と基準同期語との相関演算よりフレーム同期
用の同期語を検出する同期語検出手段を備え、検出した
同期語を基に前記主信号を出力することを特徴とする受
信装置である。
【0024】また、本発明は、前記位相補正手段が、遅
延検波後の信号を遅延させる遅延手段と、遅延検波後の
信号から位相誤差を検出する位相誤差検出手段と、前記
位相誤差検出手段からの検出信号を処理するフィルタ手
段と、前記遅延手段から出力される信号の位相を前記フ
ィルタ手段の出力信号により位相誤差をなくすように補
正する位相補正手段を備えたことを特徴とする受信装置
である。
【0025】また、本発明は、前記フィルタ手段がFI
Rフィルタであり、前記遅延手段と前記フィルタ手段の
シンボル遅延量が実質等しく設定されていることを特徴
とする受信装置である。
【0026】また、本発明は、前記同期語検出手段が、
畳み込み演算手段と、しきい値信号発生手段と、フレー
ム同期判定手段を備え、前記畳み込み演算手段で前記位
相補正手段の出力信号と基準同期語との相関演算を行
い、前記フレーム同期判定手段で相関演算結果と前記し
きい値信号発生手段からのしきい値信号との大きさを比
較してフレーム同期を判定することを特徴とする受信装
置である。
【0027】また、本発明は、前記位相補正手段が、遅
延検波後の信号を遅延させる遅延手段と、遅延検波後の
信号から位相誤差を検出する位相誤差検出手段と、前記
位相誤差検出手段からの検出信号を処理するフィルタ手
段と、前記遅延手段から出力される信号の位相を前記フ
ィルタ手段の出力信号により位相誤差をなくすように補
正する第1の位相補正手段と、前記遅延検波後の受信信
号の位相を前記フィルタ手段の出力信号により位相誤差
をなくすように補正する第2の位相補正手段を備えたこ
とを特徴とする受信装置である。
【0028】また、本発明は、前記フィルタ手段がFI
Rフィルタであり、前記遅延手段と前記フィルタ手段の
シンボル遅延量が実質等しく設定され、且つ、前記シン
ボル遅延量は各フレームのヘッダの先頭部にある同期語
と後頭部にある同期語の伝送される時間差に設定されて
いることを特徴とする受信装置である。
【0029】また、本発明は、前記同期語検出手段が、
第1および第2の畳み込み演算手段と、しきい値信号発
生手段と、フレーム同期判定手段を備え、前記第1の畳
み込み演算手段で前記第2の位相補正手段の出力信号と
基準同期語との相関演算を行い第1の相関演算結果と
し、前記第2の畳み込み演算手段で前記第1の位相補正
手段の出力信号と基準同期語との相関演算を行い第2の
相関演算結果とし、前記第1および第2の相関演算結果
を加算して第3の相関演算結果とし、前記フレーム同期
判定手段において前記第3の相関演算結果と前記しきい
値信号発生手段からのしきい値信号との大きさを比較し
てフレーム同期を判定することを特徴とする受信装置で
ある。
【0030】また、本発明は、各フレームのヘッダの先
頭部と後頭部にそれぞれ同期検出用の同期語を配置した
主信号を有するデジタル信号が変調されて伝送される伝
送信号を受信する受信装置において、前記伝送信号を復
調し、デジタル信号に変換した後に、変換後のデジタル
信号と基準同期語との相関演算より同期検出用の同期語
を検出する同期語検出手段を備え、前記同期語検出手段
を備え、前記同期語検出手段が、第1および第2の畳み
込み演算手段と、しきい値信号発生手段と、フレーム同
期判定手段を備え、前記第1の畳み込み演算手段で前記
ヘッダの先頭部に位置する同期語との相関演算を行い第
1の相関演算結果とし、前記第2の畳み込み演算手段で
前記ヘッダの後頭部に位置する同期語との相関演算を行
い第2の相関演算結果とし、前記第1および第2の相関
演算結果を加算して第3の相関演算結果とし、前記フレ
ーム同期判定手段において前記第3の相関演算結果と前
記しきい値信号発生手段からのしきい値信号との大きさ
を比較してフレーム同期を判定することを特徴とする受
信装置である。
【0031】また、本発明は、各フレームのヘッダの先
頭部と後頭部にフレーム同期用の同期語を配置した主信
号を有するデジタル信号が変調されて伝送される伝送信
号を受信する受信装置において、前記伝送信号を復調す
る復調手段と、復調後の信号をデジタル信号に変換する
デジタル変換手段と、変換後のデジタル信号の遅延検波
を行う遅延検波手段と、遅延検波後の信号を前記ヘッダ
の先頭部と後頭部に配置した同期語間の遅延を補正する
遅延補正部と、前記遅延検波手段からの遅延検波後の信
号および前記遅延補正部からの信号と基準同期語との相
関演算よりフレーム同期用の同期語を検出する同期語検
出手段を備え、検出した同期語を基にフレーム同期を判
定し、前記主信号を出力することを特徴とする受信装置
である。
【0032】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の受信装置の第1
の実施の形態を示す図である。受信装置は、パラボラア
ンテナ1で伝送信号を受信し、屋外コンバータ2で周波
数変換し、チューナ3で希望の周波数を選択し、直交復
調器4で直交復調して、同相(I:Inphase)信号およ
び直交(Q:Quadrature)信号を出力し、同相信号およ
び直交信号を5a,5bとして、デジタル復調部5に入
力する。デジタル復調部5に入力された同相信号5aお
よび直交信号5bは、A/D変換器50,51でデジタ
ル信号に変換され、複素乗算器52で、NCO(数値制
御発振器)53との掛算をして出力され、FIRフィル
タ(finite impulse response filter、有限インパルス
応答フィルタ)54を介した後、AFC,PLLブロッ
ク55で、周波数誤差と位相誤差を検出され、NCO5
3を介して複素乗算器52に誤差信号がフィードバック
されて、複素乗算器52の出力として、周波数誤差と位
相誤差をなくした信号とするとともに、FIRフィルタ
54で、雑音を除去した信号としている。
【0033】FIRフィルタ54の出力信号は、同期語
検出器57で同期語を検出し、TMCC復号器56でT
MCC復号等を行い、同期語検出器57の出力信号とT
MCC復号器56の出力信号を、CPU58に供給し、
NCO53と、FIRフィルタ54と、AFC,PLL
ブロック55と、TMCC復号器56等の動作制御をす
る。そのことにより、検出した同期語を基にフレーム同
期を判定し、主信号を抽出し、誤り訂正器59で信号の
誤り訂正を行い、デジタル復調部5の出力として復調出
力する。なお、図示してないが、その後、デジタル画像
像ディスプレイに、またはアナログ信号に変換して、ア
ナログ画像ディスプレイに供給して、表示する。
【0034】ここで、同期語検出器57は、変換後のデ
ジタル信号の遅延検波を行う遅延検波手段571と、遅
延検波後の信号から位相誤差を検出し且つこの位相誤差
信号を用いて遅延検波後の信号の位相誤差をなくす位相
補正を行う位相補正手段573と、位相補正後の信号と
基準同期語との相関演算よりフレーム同期用の同期語を
検出する同期語検出手段572を備えている。
【0035】遅延検波部571で行われる遅延検波は、
時刻nの受信シンボルSnを1シンボル前の受信信号を
基準として検波する方式であり、位相誤差を除去し、周
波数誤差を固定の位相誤差に変換する特徴がある。例と
して、位相誤差θoff、周波数誤差foff、1シンボル期
間Ts、時刻nの送信シンボル点をAnとすると、時刻n
の受信シンボルSnは次式で与えられる。
【0036】
【数1】
【0037】したがって時刻nの受信シンボルSnは位
相平面上で時刻nに応じて回転する信号となる。
【0038】一方、時刻nの遅延検波信号Dnは*を複
素共役として次式で与えられる。
【0039】
【数2】
【0040】即ち、周波数誤差はθf=2πfoffTsの位
相誤差に変換されたことになり、遅延検波信号Rnは位
相平面上では回転がとまり、foffで決められた角度に
位置する扱い易い信号となる。位相誤差量として、fof
f=5MHz、1/Ts=28.8MS/sとすると、θ
f=1.09rad=62.5degとなる。
【0041】同期語を伝送するTMCC期間はBPSK
変調されるため、Anは実数となり、例としてAn=±
1とすると、Dn=±1ejθfで与えられる。
【0042】次に、位相補正部573では、式3で与え
られたθfを検出し、次式で示すDn′を出力する。
【0043】
【数3】
【0044】したがって、位相補正部573からは、位
相誤差のない遅延検波信号が得られる。
【0045】次に、同期語検出部572では、以下に示
す相関計算が行われる。位相補正部573より出力され
る時刻nの遅延検波信号を(数3)式で示したDn′と
し、相関をとる同期語を図17で示したW1Kとする
と、相関関数Rnは次式で与えられる。
【0046】
【数4】
【0047】上式において、Nは遅延検波後のUWのシ
ンボル数で、N=19であり、*は複素共役をあらわ
す。
【0048】(数2)式で与えられるDnが図18
(b)で示したD1kである場合、(数4)式で与えら
れる相関値は高い値を示す。そこで、(数4)式で与え
られる相関関数Rnと基準値を比較してRnが基準値以
上であれば同期語が検出される。
【0049】本実施の形態によれば、受信信号に周波数
誤差がある場合でも、遅延検波後の信号の位相誤差を検
出して位相補正を行うため、精度の高い相関関数を得る
ことができる。したがって本実施の形態によれば、デジ
タル信号の各フレームのヘッダに配置のフレーム同期用
の同期語の良好な同期検出を行う受信装置を提供するこ
とができる。
【0050】なお、本実施の形態において、同期語検出
器57は、FIRフィルタ54の出力に接続されている
が、A/D変換機50,51の後段であれば、どの出力
に同期語検出器57が接続されてしても、同様の効果が
得られる。
【0051】図2は、図1の位相補正部573の第1の
実施の形態を示す図である。図2において、位相補正部
573が、遅延検波後の信号を遅延させる遅延器573
1と、遅延検波後の信号から位相誤差を検出する位相誤
差検出器5732と、位相誤差検出器5732からの検
出信号を処理するフィルタ5733と、遅延器5731
から出力される信号の位相をフィルタ5733の出力信
号により位相誤差をなくすように補正する位相補正器5
734を備えている。
【0052】図1の遅延検波部571からの信号は、遅
延器5731を介して位相補正器5734に入力され
る。また、図1の遅延検波部571からの信号は、位相
誤差検出器5732に入力され、位相誤差成分を検出す
る。同期語が伝送されるTMCC期間はBPSK変調さ
れるため、位相誤差成分は、図3のIQ位相平面図に示
すように、同期語基準シンボル31(遅延検波後の信
号、BPSK変調のため、I軸上にある)と受信シンボ
ル32(遅延検波後の信号)との位相差θfである。こ
の位相誤差の検出は例えばROM等のメモリを用いても
良いし、実際にTan‐1等の演算を行っても良い。また、
近似的には遅延検波信号DnのQ成分を用いることもで
きる。位相誤差検出器5732からの検出信号は、フィ
ルタ5733に入力されて、雑音成分が除去された後
に、位相補正器5734に入力され、遅延器5731か
らの受信信号の位相補正を行って出力する。
【0053】ここで、フィルタ5733は図4に示すよ
うなFIRフィルタ(finite impulse response filte
r、有限インパルス応答フィルタ)を用いることができ
る。FIRフィルタは、1シンボル遅延素子7331
と、タップ係数7332と、乗算器7333と、加算器
7334より構成され、タップ数NはTMCC期間のシ
ンボル数(デジタル衛星放送の場合は192)以下の値
であれば任意に選定できる。また、各乗算器7331に
入力されるタップ係数7332は、所要の雑音帯域幅が
得られるように選択される。
【0054】図2の遅延器5731は、例えば図4に示
した1シンボル遅延素子を組み合わせて構成し、その遅
延量はフィルタ5733の遅延量(図4に示した遅延素
子7331の数に相当)と位相誤差検出器5732の遅
延量の合計の遅延量と同一になるように設定する。この
ように設定することで、フィルタ5733の各タップに
TMCC期間の位相誤差信号だけがある状態で、TMC
C期間の先頭シンボルより位相補正器5734で位相補
正を行うことができる。
【0055】このことをもう少し分かり易く図5を用い
て説明する。ここでは、簡単のため、図5において、位
相誤差検出器5732のシンボル遅延量はないと仮定し
ている。図5(a)は受信信号の時間方向の流れを示し
たものであり、TMCC期間の受信複素シンボル(デジ
タル衛星放送の場合は192シンボル)をT0,T1,T
2…,Tk,…T191,としている。また、図5(b)は
図2の位相補正部2の要部を示した図であり、このTM
CC期間を、遅延器5731の各1シンボル遅延素子で
遅延検波した信号をD0,D1,…Dk‐1,…D191、ま
た、遅延検波した信号のフィルタ5733の各1シンボ
ル遅延素子での位相誤差をθ0,θ1,…θk,…θ191
する。
【0056】TMCC期間はBPSK変調されているの
に対し、主信号期間はどの変調方式を用いているか不明
である。したがって、図5(b)に示すように、位相補
正器5734に、TMCC期間の遅延検波信号D0が入
力されるタイミングでは、フィルタ5733の各タップ
にはTMCC期間の遅延検波信号の位相誤差成分が入力
されている必要がある。仮に、主信号期間の遅延検波信
号の位相誤差成分がフィルタ5733のタップに存在し
ていると、その位相誤差成分は正確な値ではない確率が
高く(主信号がBPSK変調以外で、周波数誤差が大き
い場合は不正確な値である)、したがって、高精度の位
相補正を行うことができない。以上の点より、位相誤差
検出器5732のシンボル遅延量がない場合には、図2
の遅延器5731の遅延量はフィルタ5733の遅延量
と同一になるように設定する。
【0057】本実施の形態によれば、受信信号に周波数
誤差がある場合でも、遅延検波後の信号の位相誤差を検
出して位相補正を行うため、精度の高い相関関数を得る
ことができる。したがって本実施の形態によれば、デジ
タル信号の各フレームのヘッダに配置のフレーム同期用
の同期語の良好な同期検出を行う受信装置を提供するこ
とができる。また、遅延検波信号の遅延量をフィルタの
遅延量と一致させることで、さらに安定な位相補正を行
うことができる。
【0058】図6は、図1の同期語検出部572の第1
の実施の形態を示す図である。基本的には式(数4)で
示した畳み込み演算を行う回路であり、Mタップの畳み
込み演算器721と、絶対値化器722と、しきい値発
生器723と、フレーム同期判定器724より構成され
る。Mタップの畳み込み演算器721は基本的にFIR
フィルタであり、1シンボル遅延素子7221と、タッ
プ係数7222と、乗算器7223と、加算器7224
より構成される。タップ数Mは同期語の語数であり、デ
ジタル衛星放送受信の場合で、遅延検波を用いる場合は
M=19となる。また、各乗算器に入力されるタップ係
数は例えば図15で示したW1kを用いる。
【0059】畳み込み演算器721において入力信号と
予め認知の同期語との相関演算を行い、演算結果を絶対
値化器722で正の値に変換する。次に絶対値化器72
2からの出力としきい値発生器723からのしきい値と
の大きさをフレーム同期判定器724で比較し、相関演
算の演算結果がしきい値よりも大きい場合にフレーム同
期検出と判定する。
【0060】本実施の形態によれば、相関演算結果の絶
対値としきい値との比較を行い、フレーム同期を判定す
ることで、高精度の同期判定を行うことができる。した
がって本実施の形態によれば、デジタル信号の各フレー
ムのヘッダに配置のフレーム同期用の同期語の良好な同
期検出を行う受信装置を提供することができる。
【0061】図7は、図1の位相補正部573の第2の
実施の形態を示す図である。図1の遅延検波部571か
らの信号は、遅延器5731に入力され、遅延器573
1からの信号は位相補正器5734に入力される。同様
に、図1の遅延検波部571からの信号は、位相補正部
5735に直接入力される。また、図1の遅延検波部5
71からの信号は、位相誤差検出器5732に入力さ
れ、位相誤差成分を検出する。
【0062】同期語の検波の場合、相関計算に用いるこ
とができる同期語は、図12で示したTMCC期間の先
頭部にあるフレーム同期用の同期語W1だけである。こ
れに対して、遅延検波を用いると先に述べたようにTM
CC期間の後頭部にあるW2とW3は等しくなるため、
すべてのフレームにおいて同一の同期語のW1kおよび
W2kが伝送されることとなる。このため、TMCC期
間の先頭部と後頭部にある同期語を相関計算に用いるこ
とが可能となり、ガウス性雑音の影響をさらに軽減する
こともできる。
【0063】同期語が伝送されるTMCC期間はBPS
K変調されるため、位相誤差成分は、図3のIQ位相平
面図に示すように、同期語基準シンボル32(遅延検波
後の信号、BPSK変調のため、I軸上にある)と受信
シンボル32(遅延検波後の信号)との位相差である。
この位相誤差の検出は例えばROM等のメモリを用いて
も良いし、実際にTan‐1等の演算を行っても良い。ま
た、近似的には遅延検波信号DnのQ成分を用いること
もできる。
【0064】位相誤差検出器5732からの検出信号
は、遅延器5736を介し、フィルタ5733に入力さ
れて雑音成分を除去した後、誤差信号として位相補正器
5734および位相補正器5735に入力され、入力信
号および遅延器5731からのの位相補正を行って、そ
れぞれ信号5735D,5734Dとして出力する。こ
こで、フィルタ5733は図4に示すようなFIRフィ
ルタ(finite impulse response filter、有限インパル
ス応答フィルタ)を用いることができる。
【0065】図7の遅延器5731および遅延器573
6は、例えば図4に示した1シンボル遅延素子7331
を組み合わせて構成し、遅延器5731の遅延量は図1
6で示したL(TMCC期間の先頭部にある同期語と後
頭部にある同期語の差のシンボル数)に設定し、また、
位相誤差検出器5732,遅延器5736,フィルタ5
733の遅延量(図4に示した遅延素子7331の数に
相当)の合計の遅延量は、遅延器5732の遅延量と実
質的に等しく設定する。
【0066】このように設定することで、本実施の形態
によれば、フィルタ5733の各タップにTMCC期間
の位相誤差信号だけがある状態で、TMCC期間の先頭
シンボル部にある同期語および後頭シンボル部にある同
期語の位相補正を、位相補正器5734および位相補正
器5735で行うことができる。
【0067】このことをもう少し分かり易く図8を用い
て説明する。ここで、位相誤差検出器5732でのシン
ボル遅延がないと仮定し、図8で、TMCC期間の先頭
部および後頭部の同期語を遅延検波した信号をそれぞれ
D10,D11,…D1k‐1およびD20,D21,…D2k‐1
た、遅延検波した信号の位相誤差をそれぞれθ10,θ
11,…θ1k‐1,およびθ20,θ21,…θ2k‐1とする。
TMCC期間はBPSK変調されているのに対し、主信
号期間はどの変調方式を用いているか不明である。した
がって、図8に示すように、位相補正器5734にTM
CC期間の先頭部にある同期語の遅延検波信号D10が入
力されるタイミングでは、フィルタ5733の各タップ
にはTMCC期間の遅延検波信号の位相誤差成分が入力
されている必要がある。仮に、主信号期間の遅延検波信
号の位相誤差成分がフィルタ5733のタップに存在し
ていると、その位相誤差成分は正確な値ではない確率が
高く(主信号がBPSK変調以外で、周波数誤差が大き
い場合は不正確な値である)、したがって、高精度の位
相補正を行うことができない。
【0068】以上の点より、遅延器5736とフィルタ
5733の遅延量合計の遅延量は、遅延器5731の遅
延量と実質的に等しく設定する。また、遅延器5731
の遅延量をLシンボルとすることにより、位相補正器5
734にTMCC期間の先頭部にある同期語先頭の遅延
検波信号D10が入力されるタイミングでは、位相補正部
5735にはTMCC期間の後頭部にある同期語先頭の
遅延検波信号D20が入力されることとなり、同時にTM
CC期間内の2つの同期語の位相補正を行うことができ
る。
【0069】本実施の形態によれば、受信信号に周波数
誤差がある場合でも、遅延検波後の信号の位相誤差を検
出して位相補正を行うため、精度の高い相関関数を得る
ことができる。したがって本実施の形態によれば、デジ
タル信号の各フレームのヘッダに配置のフレーム同期用
の同期語の良好な同期検出を行う受信装置を提供するこ
とができる。また、位相補正を行う系統を2つ設け、一
方の遅延量をTMCC期間の2つの同期語間のシンボル
数差と一致させることにより、同時にTMCC期間内の
2つの同期語の位相補正を行うことができる。
【0070】図9は、図7の位相補正部573に接続さ
れるところの、図1の同期語検出部572の第2の実施
の形態を示す図である。基本的には式(数4)で示した
畳み込み演算を行う回路であり、Mタップの畳み込み演
算器721,721dと、絶対値化器722,722d
と、加算器725と、しきい値発生器723と、フレー
ム同期判定器724より構成される。畳込み演算器は基
本的にFIRフィルタであり、例えば図6に示した1シ
ンボル遅延素子7221と、タップ係数7222と、乗
算器7223と、加算器7224よりなる構成される。
タップ数Mは同期語の語数であり、遅延検波を用いる場
合はM=19となる。また、各乗算器に入力されるタッ
プ係数7222は例えば図15で示したW1kを用い
る。
【0071】畳み込み演算器721において、入力され
る図7の出力信号5735DのTMCC期間の後頭部に
ある同期語の遅延検波信号D2kの位相補正信号と予め
既知の同期語(ここでは図15のW2kに相当)との相
関演算を行い、演算結果を絶対値化器722で正の値に
変換する。同様に、畳み込み演算器721dにおいて、
入力される図7の出力信号5734DのTMCC期間の
先頭部にある同期語の遅延検波信号D1kの位相補正信号
と予め既知の同期語(ここでは図15のW1kに相当)
との相関演算を行い、演算結果を絶対値化器22dで正の
値に変換する。次に絶対値化器722よび722dから
の出力信号を加算し、その結果としきい値発生器723
からのしきい値との大きさをフレーム同期判定器724
で比較し、相関演算の演算結果がしきい値よりも大きい
場合にフレーム同期検出と判定する。
【0072】本実施の形態によれば、相関演算結果の絶
対値としきい値との比較を行い、フレーム同期を判定す
ることで、高精度の同期判定を行うことができる。ま
た、TMCC期間の先頭部と後頭部にある2つの同期語
を用いて相関演算を行うことで、受信C/Nが低い状態
でも良好な相関演算結果を得ることができる。したがっ
て本実施の形態によれば、デジタル信号の各フレームの
ヘッダに配置のフレーム同期用の同期語の良好な同期検
出を行う受信装置を提供することができる。
【0073】図10は、本発明の受信装置の第2の実施
の形態を示す図である。図10は図1と同期語検出器5
7の実施の形態が異なる。図11は、図10の同期語検
出器57の実施の形態を示す図である。
【0074】同期語検出器57は、変換後のデジタル信
号の遅延検波を行う遅延検波手段571と、遅延検波後
の信号を前記ヘッダの先頭部と後頭部に配置した同期語
間の遅延を補正する遅延補正部574と、前記遅延検波
手段からの遅延検波後の信号および前記遅延補正部から
の信号と基準同期語との相関演算よりフレーム同期用の
同期語を検出する同期語検出手段572を備えている。
【0075】ここで、同期語検出手段572は、構成が
図9と同じであるが、その入力が異なる。Mタップの畳
み込み演算器721は、遅延検波部571の出力信号で
あり、Mタップの畳み込み演算器721dは、遅延補正
部の出力信号である。
【0076】本実施の形態によれば、相関演算結果の絶
対値としきい値との比較を行い、フレーム同期を判定す
ることで、高精度の同期判定を行うことができる。ま
た、TMCC期間の先頭部と後頭部にある2つの同期語
を用いて相関演算を行うことで、受信C/Nが低い状態
でも良好な相関演算結果を得ることができる。したがっ
て本実施の形態によれば、デジタル信号の各フレームの
ヘッダに配置のフレーム同期用の同期語の良好な同期検
出を行う受信装置を提供することができる。また、本実
施の形態によれば、図1の位相補正部573の実施の形
態である図7に比べ、位相誤差検出器5732、遅延器
5736、フィルタ5733、位相補正器5734,5
735を省略することができる。
【0077】
【発明の効果】本発明によれば、デジタル信号の各フレ
ームのヘッダに配置のフレーム同期用の同期語の良好な
同期検出を行う受信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の受信装置の第1の実施の形態を示す図
である。
【図2】図1の位相補正部573の第1の実施の形態を
示す図である。
【図3】図2の入力IQ複素信号の位相平面図である。
【図4】図2のフイルタ7の第1の実施の形態を示す図
である。
【図5】図2のフイルタ7として図4を用いて動作説明
を示す図である。
【図6】図1の同期語検出部572の第1の実施の形態
を示す図である。
【図7】図1の位相補正部573の第2の実施の形態を
示す図である。
【図8】図7の動作説明を示す図である。
【図9】図7の位相補正部573に接続されるところ
の、図1の同期語検出部572の第2の実施の形態を示
す図である。
【図10】本発明の受信装置の第2の実施の形態を示す
図である。
【図11】図10の同期語検出器57の実施の形態を示
す図である。
【図12】デジタル衛星放送信号の各フレーム構成とそ
の中での同期語(UW,ユニークワード)の配置を示す
図である。
【図13】図12の主信号およびバースト期間の信号配
置を示す図である。
【図14】従来のデジタル衛星放送信号受信装置を示す
図である。
【図15】図14のデジタル復調部5の入力IQ複素信
号の位相平面図である。
【図16】図14の遅延検波部571で遅延検波された
同期語を示す図である。
【図17】相関計算に使用する同期語を示す図である。
【図18】デジタル衛星放送信号の各フレーム構成とそ
の中での同期語の説明を示す図である。
【符号の説明】
1…パラボラアンテナ、2…屋外コンバータ、3…チュ
ーナ、4…直交復調器、5…デジタル復調部、50…A
/D変換器、51…A/D変換器、52…複素乗算器、
53…NCO、54…FIRフィルタ、55…AFC,
PLLループ、56…TMCC復号器、57…同期語検
出器、58…CPU、59…誤り検出器、571…遅延
検波部、572…同期語検出部、573…位相補正部、
574…遅延補正部、5731…遅延器、5732…位
相誤差検出器、5733…フィルタ、5734…位相補
正器、5735…位相補正器、5736…遅延器、72
1… Mタップの畳み込み演算器、7221…遅延素
子、7222…タップ係数、7223…乗算器、722
4…加算器、722…絶対値化器、723…しきい値発
生器、724…フレーム同期判定器、721…畳み込み
演算器、721d…畳み込み演算器、722…絶対値化
器、722d…絶対値化器、725…加算器、7331
…遅延素子、7332…タップ係数、7333…乗算
器、7334…加算器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5K004 AA05 FA03 FB01 FG03 FH08 5K028 AA15 BB05 CC05 FF13 KK33 MM05 MM16 NN08 RR04 5K047 AA03 CC08 EE02 HH01 HH15 MM15 MM33 MM36 MM45

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】各フレームのヘッダにフレーム同期用の同
    期語を配置した主信号を有するデジタル信号が変調され
    て伝送される伝送信号を受信する受信装置において、 前記伝送信号を復調する復調手段と、復調後の信号をデ
    ジタル信号に変換するデジタル変換手段と、変換後のデ
    ジタル信号の遅延検波を行う遅延検波手段と、遅延検波
    後の信号から位相誤差を検出し且つこの位相誤差信号を
    用いて遅延検波後の信号の位相誤差をなくす位相補正を
    行う位相補正手段と、位相補正後の信号と基準同期語と
    の相関演算よりフレーム同期用の同期語を検出する同期
    語検出手段を備え、検出した同期語を基にフレーム同期
    を判定し、前記主信号を出力することを特徴とする受信
    装置。
  2. 【請求項2】前記位相補正手段が、遅延検波後の信号を
    遅延させる遅延手段と、遅延検波後の信号から位相誤差
    を検出する位相誤差検出手段と、前記位相誤差検出手段
    からの検出信号を処理するフィルタ手段と、前記遅延手
    段から出力される信号の位相を前記フィルタ手段の出力
    信号により位相誤差をなくすように補正する位相補正手
    段を備えたことを特徴とする請求項1項記載の受信装
    置。
  3. 【請求項3】前記フィルタ手段がFIRフィルタであ
    り、前記遅延手段と前記フィルタ手段のシンボル遅延量
    が実質等しく設定されていることを特徴とする請求項2
    項記載の受信装置。
  4. 【請求項4】前記同期語検出手段が、畳み込み演算手段
    と、しきい値信号発生手段と、フレーム同期判定手段を
    備え、前記畳み込み演算手段で前記位相補正手段の出力
    信号と基準同期語との相関演算を行い、前記フレーム同
    期判定手段で相関演算結果と前記しきい値信号発生手段
    からのしきい値信号との大きさを比較してフレーム同期
    を判定することを特徴とする請求項1項記載の受信装
    置。
  5. 【請求項5】前記位相補正手段が、遅延検波後の信号を
    遅延させる遅延手段と、遅延検波後の信号から位相誤差
    を検出する位相誤差検出手段と、前記位相誤差検出手段
    からの検出信号を処理するフィルタ手段と、前記遅延手
    段から出力される信号の位相を前記フィルタ手段の出力
    信号により位相誤差をなくすように補正する第1の位相
    補正手段と、前記遅延検波後の受信信号の位相を前記フ
    ィルタ手段の出力信号により位相誤差をなくすように補
    正する第2の位相補正手段を備えたことを特徴とする請
    求項1項記載の受信装置。
  6. 【請求項6】前記フィルタ手段がFIRフィルタであ
    り、前記遅延手段と前記フィルタ手段のシンボル遅延量
    が実質等しく設定され、且つ、前記シンボル遅延量は各
    フレームのヘッダの先頭部にある同期語と後頭部にある
    同期語の伝送される時間差に設定されていることを特徴
    とする請求項5項記載の受信装置。
  7. 【請求項7】前記同期語検出手段が、第1および第2の
    畳み込み演算手段と、しきい値信号発生手段と、フレー
    ム同期判定手段を備え、前記第1の畳み込み演算手段で
    前記第2の位相補正手段の出力信号と基準同期語との相
    関演算を行い第1の相関演算結果とし、前記第2の畳み
    込み演算手段で前記第1の位相補正手段の出力信号と基
    準同期語との相関演算を行い第2の相関演算結果とし、
    前記第1および第2の相関演算結果を加算して第3の相
    関演算結果とし、前記フレーム同期判定手段において前
    記第3の相関演算結果と前記しきい値信号発生手段から
    のしきい値信号との大きさを比較してフレーム同期を判
    定することを特徴とする請求項1項記載の受信装置。
  8. 【請求項8】各フレームのヘッダの先頭部と後頭部にフ
    レーム同期検出用の同期語を配置した主信号を有するデ
    ジタル信号が変調されて伝送される伝送信号を受信する
    受信装置において、 前記伝送信号を復調する復調手段と、復調後の信号をデ
    ジタル信号に変換するデジタル変換手段と、変換後のデ
    ジタル信号と基準同期語との相関演算より同期検出用の
    同期語を検出する同期語検出手段を備え、前記同期語検
    出手段が、第1および第2の畳み込み演算手段と、しき
    い値信号発生手段と、フレーム同期判定手段を備え、前
    記第1の畳み込み演算手段で前記ヘッダの先頭部に位置
    する同期語との相関演算を行い第1の相関演算結果と
    し、前記第2の畳み込み演算手段で前記ヘッダの後頭部
    に位置する同期語との相関演算を行い第2の相関演算結
    果とし、前記第1および第2の相関演算結果を加算して
    第3の相関演算結果とし、前記フレーム同期判定手段に
    おいて前記第3の相関演算結果と前記しきい値信号発生
    手段からのしきい値信号との大きさを比較してフレーム
    同期を判定することを特徴とする受信装置。
  9. 【請求項9】各フレームのヘッダの先頭部と後頭部にフ
    レーム同期用の同期語を配置した主信号を有するデジタ
    ル信号が変調されて伝送される伝送信号を受信する受信
    装置において、 前記伝送信号を復調する復調手段と、復調後の信号をデ
    ジタル信号に変換するデジタル変換手段と、変換後のデ
    ジタル信号の遅延検波を行う遅延検波手段と、遅延検波
    後の信号を前記ヘッダの先頭部と後頭部に配置した同期
    語間の遅延を補正する遅延補正部と、前記遅延検波手段
    からの遅延検波後の信号および前記遅延補正部からの信
    号と基準同期語との相関演算よりフレーム同期用の同期
    語を検出する同期語検出手段を備え、検出した同期語を
    基にフレーム同期を判定し、前記主信号を出力すること
    を特徴とする受信装置。
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