JPH06500224A - ゴーストキャンセル参照信号を含むエコーキャンセルシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ゴースト　キャンセル参照信号を含む エコー　キャンセル　システム 本発明は、ゴースト　キャンセル参照信号を含むエコー　キャンセル　システム に関する。

１９７９年に、ＩＥＥＥはテレビジョンのエコーもしくは“ゴースト”除去の分 野において基本的な参考文献となる論文を発表した。この論文は“Ａ　Ｔｕｔｏ ｒｉａｌ　Ｏｎ　Ｇｈｏｓｔ　Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ　ｌＮＴｅ１ｅｖｉｓ ｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍｓ”　と題して、Ｗａｌｔｅｒ　Ｃｌｃｉｏｒａ氏、Ｇａ ｒｙＳｇｒｉｇｎｏｌｉ氏およびＷｉｌｌｉａｍ　Ｔｈｏｍａｓ氏によって書か れ、ここに参考のために引用する。

Ｃｌｅｉｏｒａ氏らの論文はゴースト　キャンセルに適用できる基本的な原理、 装置およびアルゴリズムを述べているが、当−者はごく最近これらの基本的な概 念を実行したり改善するための実際的な方法を提供するまでに前進した。

エコー　キャンセル処理には２つ主要な段階がある。その１つは、通信チャンネ ルの特性（極めてまれに人工エコーを含む）が受信機において決定されなければ ならない。ひとたびチャンネルの特性か計算されると、エコーをほぼ除去するた めの逆のチャンネル特性を実現するためにフィルターか使われる。本発明は通信 チャンネルの特性を明らかにするための装置と改善されたゴースト　キャンセル 参照信号に関する。

通信技術は、継続して信号が伝送されている通信路によって歪まされた信号を復 元する問題について付き合わなければならない。信号復元は、信号の歪みに寄与 している少なくともそれらのパラメーターに関して通信路か十分に特性づけられ ればしばしば達成される。こうして応々にして信号復元の問題に欠くことのでき ない要素は、通信路もしくはチャンネルの特性を明らかにすることの要素である 。

チャンネル特性を明らかにする問題への率直なアプローチは、そのチャンネルに 既知の特性を有するゴースト　キャンセル参照信号（ＯＣＲ）を伝送し、その参 照信号がチャンネルを通過したのち伝送された信号を受信することである。伝送 した原信号が受信された信号と比較され、チャンネル特性のモデルが比較に基づ いて作り出される。

日本の放送技術協議会（ＢＴＡ）は、テレビジョン信号の垂直帰線消去期間（Ｖ ＢＩ）の１８番目のラインで伝送されるウィンドウ５ｉｎｘ／Ｘパルス（ｓｉｎ ｃ）を時間積分したＯＣＲ信号を採用した。ＢＴＡのＯＣＲ信号は周波数領域で 必要とされる平坦な帯域幅を有しているけれども、そのエネルギーは比較的低い 。それゆえ、ＢＴＡのＯＣＲ信号は、そのエネルギーが低いということか雑音の 多い条件で動作を制限するため最適状態に及ばない。さらにチャンネルの状態か 変化し、エコー　キャンセル　システムがチャンネルの特性を計算するのに時間 がかかるような場合には、チャンネル中のノイズを補償するために付加的な処理 時間が必要である。ＢＴＡのＯＣＲ信号は、周波数スペクトラム特性に影響を及 ぼすことなく変えることのできない固定の時間間隔を有している。これか、ＢＴ ＡのＯＣＲ信号を使うことのできる範囲を制限している。ＮＴＳＣテレビジョン 　システムに対する時間間隔は、例えば、５２．５μｓｅｃ以上である。

ＢＴＡの信号より高いエネルギーレベルを有する他のＯＣＲ信号も提案されてき た。しかしながらこれらの信号は本来サイクリックな信号であり、それゆえ、チ ャンネル中のｐｒｅ−およびｐｏｓ　ｔ−エコーを検出するのに効果的でない。

本発明の目的は、少なくとも上述した問題の一部を緩和する改善されたゴースト 　キャンセル　システムを提供することである。この目的のために、本発明の第 １の局面はクレームｌに請求した受信機を提供する。本発明の第２の局面はクレ ーム４に請求したエンコード方法を提供する。本発明の第３の局面はクレーム７ に請求した信号を提供する。有利な実施例がサブクレームに並へられている。

本発明は、十分にチャンネルを特性づけるのに必要な平坦で広い周波数スペクト ラムを有し、高いエネルギー　レベル（振幅）でかつ時間間隔にわたってより一 様なエネルギー分布を有する改善された高エネルギーのノン　サイクリックなＯ ＣＲ信号を使うノン　サイクリックなエコー　キャンセル　システムを含んでい る。この時間間隔は、要求された周波数帯域以上にわたって必要とされる平坦な 周波数レスポンスを維持しながら異なったシステム要求に従って調整される。本 発明によるＯＣＲ信号は、それゆえ高精細度テレビジョンおよびＥＤＴＶ（ｅｎ ｈａｎｃｅｄ　ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ　ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）を提供するテレ ビジョンシステムのようなありきたりでないテレビジョン　システムに使用する のに適しているのは勿論、例えば電話技術やマイクロウェーブ　システムにおけ るエコー　キャンセルのような他の通信応用にも適合し得る。

発明についてこれらおよび他の局面は以下に開示した実施例から明らかであり、 それら実施例に関して説明される。

第１図は、本発明を構成するエコー　キャンセル回路の一実施例のブロック線図 である。

第２図は、ＢＴＡのＯＣＲ信号に関し振幅一時間のグラフである。

第３図は、ＢＴＡのＯＣＲ信号に関し振幅−周波数のグラフである。

第４図は、本発明を構成するＯＣＲ信号の第１の実施例の振幅一時間のグラフで ある。

第５図は、第４図のＯＣＲ信号に関し振幅−周波数のグラフである。

第６図は、本発明を構成するＯＣＲ信号の第２の実施例の振幅一時間のグラフで ある。

第７図は、第６図のＯＣＲ信号に関し振幅−周波数のグラフである。

テレビジョン信号の伝送中に生じるエコーをキャンセルするには通常２つの主要 な段階がある。第１に通信チャンネルの特性（極めてまれに人工エコーを含む） が受信機において決定されなければならない。これらの特性から、逆のチャンネ ル特性がフィルタ係数の時系列の形態で引き出される。それから三れら係数が例 えばエコー　キャンセルなど逆のチャンネル処理を実行するために使われるフィ ルターに供給される。

受信信号は、異なった遅延時間と振幅を有して原送信信号に重畳した複数のコピ ーからなるエコーを含んでいる。最強の信号成分は原送信信号成分が主たる信号 成分を表わしている。時間領域についてみるに、主信号成分以前に生じるどのよ うなエコー成分も“ｐｒｅ＝エコー”と呼ばれ、主信号成分以後に生じるどのよ うなコピーも“ｐｏｓ　ｔ−エコー”と呼ばれている。

第１図は、両タイプのエコーをキャンセルするために使われるエコー　キャンセ ル回路を描いている。そのような回路はＧＣＲ信号を含んでいるテレビジョン信 号を受信するテレビジョン受信機（図示せず）の一部をなしうる。信号は受信機 のチューナによって受信され、アナログ−ディジタル　コンバータ１０を使用し てディジタルの形態に変換される。ＩＩＲフィルター２０はｐｏｓｔ＝エコーを キャンセルするために使われ、ＦＩＲフィルター１５はｐｒｅ−エコーをキャン セルするために使われる。この種類のエコー　キャンセル回路は、とくにここで 参考のために引用する米国特許出願環６７６、９２７号（Ｍａｒｃｈ　２８．１ ９９１出願）に詳細に説明されている。

映像のサンプルか受信されてＡ／Ｄコンバーター１０へ入力され、そしてテレビ ジョン信号の垂直帰線消去期間中に送信されたＯＣＲ信号が分離されてバッファ ー　メモリー３０に供給される。このＯＣＲ信号は、チャンネルの特性に従って ひずんでいるが、数フレーム期間にわたって時々サンプルされ、それらサンプル 値の平均値かマイクロプロセッサ−やディジタル信号プロセッサーなどの処理装 置２５に供給される。処理装置は送信されたときの前処理され蓄えられているＯ ＣＲのバージョンを記憶しているメモリーを有し、そしてバッファー３０の内容 は処理装置２５に蓄えられたＯＣＲのバージョンと比較され、この比較からチャ ンネルのインパルス応答かモデル化される。このチャンネルのモデルは、現存す るエコーを抑えるためのチャンネルについて逆のチャンネル特性を実行するフィ ルター用の係数の時系列を計算するために使われる。

米国特許出願ＵＳ−Ａ−５，０４７，８５９（ＰＨＡ２１，６２２）は、受信し た信号を復元する方法と装置について説明し、そこでは、通信チャンネルの特性 について、信号とチャンネルの相互作用はリニアシステム理論によって説明され るという仮説を除いて他の仮説はないとしている。従って、チャンネルは完全に そのインパルス　レスポンスによって特性づけられている。

このようにテスト信号の処理によって得られたチャンネルインパルス　レスポン ス関数のサンプルの時系列は、フィルター１５および２０への正しい係数の時系 列を提供するのに役立つ。

各フィルター係数がそれぞれフィルターに供給された後、完全なテレビジョン信 号はこれらのフィルターを通して処理され、それによってエコー成分が実質的に 減少させられている。ＩＩＲフィルター２０の出力はそれからディジタル−アナ ログ　コンバーター（Ｄ／Ａ）３５に供給され、受信機の映像表示のための映像 出力信号として出力される。

ＯＣＲ信号はチャンネル（実際の伝送路はもちろん、送信機・受信機も含めて） の周波数またはインパルス応答を特性つけるために使われる。それ故、現在のテ レビジョン　システムで使われるＯＣＲ信号の周波数スペクトラムは低域通過で あり、ＮＴＳＣ信号の通過帯域である４、　３ＭＨｚの中に完全に含まれている ことか必要である。加えて、その帯域内で可能な限り平坦でなければならない。

もしＯＣＲ信号のスペクトラム中にヌルがあって、ある周波数間隔てスペクトラ ムがゼロに近いとすると、その区間でチャンネルが十分に特性づけられなくなる 。たとえスペクトラムにロールオフがあり、そこでスペクトラムがピーク値より 極めて小さくなっているとしても、そのときはノイズの存在のためにチャンネル を特性づける精度はロールオフが生じている周波数に対し低下する。

第２図はＢＴＡのＯＣＲ信号について時間領域で示すグラフである。これは伝送 された信号かＲＯＭに蓄えられた信号かモして／またはＲＯＭに蓄えられ処理さ れたバージョンの信号である。この信号か伝送される以前に、積分され、テレビ ジョン信号の各フィールドの帰線消去期間に挿入される。周波数領域で見たとき （第３図参照）、ＢＴＡのＯＣＲ信号は効果的なチャンネル特性化のために必要 な帯域特性を有していることは明ＢＴＡのＯＣＲ信号は、振幅一時間特性が比較 的小エネルギーであることが見られる。これか雑音の多い環境下で貧弱な動作と なる。

この発明は、時間、周波数の両方に関し高いエネルギーと改善されたエネルギー 分布を有すると同時に、効果的なチャンネルの特性化に必要な広く平坦な帯域幅 を有することを特徴とし改善され、かつノン　サイクリックなＯＣＲ信号を含ん でいる。

第４図は改善されたＯＣＲ信号の第１の実施例のグラフである。このＯＣＲ信号 は、第２図に示したＢＴＡのＯＣＲ信号よりも、時間的により一様に分布したピ ークについて高いエネルギーレベルを有している。

第５図の周波数スペクトラムに示すように、このＯＣＲ信号は、第３図に示した ＢＴＡのＯＣＲ信号よりも関係する帯域内で非常に平坦なスペクトラムを有し、 周波数に関して高い（約８倍）エネルギーレベルを有している。

ＯＣＲ信号について本実施例を記述する式は：口 ｆ（ｔ）ｍ−４ｆ　ＣＡｃｏｔａＣａｔ（ω））＋Ａｊｓｉｎ（ｅｔｔ（ωｍＷ ｃω）ｅｊ”ｄωここで ここでα、Ａ、Ｃｎ、ｂおよびΩは実数のパラメータここてＮは整数のパラメー タ ここでＷ（ω）は窓関数（本例ではハミングまたはハミング窓か使われているか 、他の窓もまた使われる）パラメータは０から１０′２の範囲にあり、本例では 、Ｎ＝７゜Ｃ＋　＝６０．　Ｃ３＝１０．　Ｃｓ　＝３．　Ｃ７＝−Ｌ　Ｃｅｖ ｅｎ＝０．　Ａ＝１．Ω＝　４．２Ｘ２Ｘ１０’　Ｒａｄ　（ここでΩは関係す る周波数帯域の終端に等しく、本例の場合０から４．２ＭＨｚである）。

第６図は改善されたＯＣＲ信号の第２の実施例のグラフである。このＯＣＲ信号 は第２図に示したＢＴＡのＯＣＲ信号よりも、時間的により一様に分布したピー クについて高いエネルギーレベルを存している。

第７図の周波数スペクトラムに示すように、このＯＣＲ信号は、第３図に示した ＢＴＡのＯＣＲ信号よりも関係する帯域内１０倍）エネルギーレベルを有してい る。

ＯＣＲ信号について本実施例を記述する式は：ｆ（ｅ）ｗ去０ｆ６［Ａｃｏｓ　 （ｂｃａ２）＋Ａｊｓｉｎ　（ｂ。”）ｌｋ’（（１））ｅｊ”’（ｆ（１）こ こでＡ、ｂおよびΩは実数のパラメータここでＷ（ω）は窓関数（本例ではハミ ングまたはハミング窓が使われているが、他の窓もまた使われる）パラメータは Ｏからｘｏ１２の範囲にあり、本例では、Ａ＝１゜ｂ　＝　０．０００４および Ω＝　４．２Ｘ２Ｘ１０”　Ｒａ　ｄ　（ここてΩは関係する周波数帯域の終端 に等しく、本例の場合０から４．２ＭＨｚである）。

本発明について前述した開示および説明はそれについての実施例となり、また説 明的になっているが、ここに示された方法と装置の種々の変形が本発明の精神か ら逸脱することなく添付のクレームの範囲内でなされる。

１．１１．１陽　ＰＣＴ／ＭＬ　、９２１０００８３

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．伝送路に供給され、伝送路が誘起した歪みを受けた信号を受信する受信機に おいて、該信号は参照信号を含み、前記受信機は次の手段を含んでいる： ａ）前記信号を受信し、前記伝送路によって歪まされた参照信号を受信信号から 分離する手段；そしてｂ）前記歪まされた参照信号から少なくとも１個のフィル ターで使われる係数の時系列を引き出す手段を有し、前記受信した信号から伝送 路が誘起した歪みを実質的に除去する手段；ここに前記参照信号はノン　サイク リックで、前記伝送路の帯域幅内で実質的に平坦な周波数応答と時間間隔にわた って複数の実質的に一様なピーク振幅を有している。
2. ２．請求項１記載の受信機において、前記参照信号は次式によって表現される： ▲数式、化学式、表等があります▼） ここに ▲数式、化学式、表等があります▼ ここにα，Ａ，Ｃｎ，ｂおよびΩは実数；ここにＮは整数；そして ここにＷ（ω）は窓関数。
3. ３．請求項１記載の受信機において、前記参照信号は次式によって表現される： ▲数式、化学式、表等があります▼ ここにＡ，ｂおよびΩは実数；そして ここにＷ（ω）は窓関数。
4. ４．歪みを付加するような伝送路に伝送するための信号のエンコード方法におい て、該方法は次のステップを含んでいる：前記信号を発生し； 該信号から前記歪みを除去するための少なくとも１個のデコード用フィルターに 使われる係数を引き出すことのできる参照信号を発生し；そして 該参照信号を前記信号に挿入する； ここに前記参照信号はノン　サイクリックで、前記伝送路の帯域幅内で実質的に 平坦な周波数応答と時間間隔にわたって複数の実質的に一様なピーク振幅を有し ている。
5. ５．請求項４記載の方法において、前記参照信号は次式によって表現される： ▲数式、化学式、表等があります▼ ここに ▲数式、化学式、表等があります▼ ここにα，Ａ，Ｃｎ，ｂおよびΩは実数；ここにＮは整数；そして ここにＷ（ω）は窓関数。
6. ６．請求項４記載の方法において、前記参照信号は次式によって表現される： ▲数式、化学式、表等があります▼ ここにＡ，ｂおよびΩは実数；そして ここにＷ（ω）は窓関数。
7. ７．歪みを付加するような伝送路に伝送しまたは伝送されることの可能な信号が 、該信号から前記歪みを除去するための少なくとも１個のデコード用フィルター に使われる係数を引き出すことができる参照信号を含んでいて；ここに前記参照 信号はノン　サイクリックで、前記伝送路の帯域内で実質的に平坦な周波数応答 と時間間隔にわたって複数の実質的に一様なピーク振幅を有している。
8. ８．請求項７記載の信号において、前記参照信号は次式によって表現される： ▲数式、化学式、表等があります▼ ここに ▲数式、化学式、表等があります▼ ここにα，Ａ，Ｃｎ，ｂおよびΩは実数；ここにＮは整数；そして ここにＷ（ω）は窓関数。
9. ９．請求項７記載の信号において、前記参照信号は次式によって表現される： ▲数式、化学式、表等があります▼ ここにＡ，ｂおよびΩは実数；そして ここにＷ（ω）は窓関数。