JPH1174944A - 搬送波再生回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較周波数とバースト搬送波の送られてくる
周期（バースト周期）によって再生できる周波数に制限
がないようにする。 【解決手段】 バースト状の基準搬送波信号を復調器の
搬送波周波数で直交変換したＩ信号、Ｑ信号のそれぞれ
を、ローパスフィルタ１４ａ，１４ｂを通してＡ／Ｄ変
換する。このデジタルＩ信号、Ｑ信号をピタゴラス変換
回路１７によって角度信号θに変換し、時間差分回路１
９により角速度信号ω（＝ｄθ／ｄｔ）に変換する。こ
の角速度信号をゲート期間で抽出し保持することで周波
数誤差信号とし、Ｄ／Ａ変換して搬送波ＶＣＯ２３の制
御電圧を生成する。これにより、受信したバースト状の
基準搬送波信号の周波数と再生搬送波信号の周波数を同
期させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、伝送信号に間欠
的に無変調の搬送波信号が挿入される、バースト搬送波
を用いた情報伝送方式の受信装置に用いられ、受信信号
から搬送波信号を再生し、情報信号の復調に共する搬送
波再生回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のバースト搬送波を用いた情報伝送
方式の受信装置に用いられる搬送波再生回路として、カ
ラーテレビの色副搬送波発生回路における、ＰＬＬを用
いた自動位相制御（ＡＰＣ：automatic phase control
）回路がある。このような従来のバースト搬送波を用
いたシステムの搬送波再生回路は、一般的にＰＬＬ回路
のループフィルタにゲート回路が組み合わされた構成で
ある。この構成においては、バースト期間にのみ間欠的
にＰＬＬ回路を動作させ、バースト搬送波に位相同期し
た発振周波数を再生するようになっている。

【０００３】従来の搬送波再生回路の一例を図面を用い
て説明する。図４は従来の搬送波再生回路を用いたカラ
ーテレビジョン信号受信装置の回路構成図、図５は同回
路の動作タイミング図である。

【０００４】図４において、入力カラーテレビジョン信
号は復調部１に供給されると共に、搬送波再生回路に供
給される。この搬送波再生回路は、バースト検出回路
２、電圧制御発振器（ＶＣＯ）３、位相比較器（ＰＤ）
４、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）５及びサンプルホール
ド回路（Ｓ／Ｈ）６からなるＰＬＬ回路とを備え、入力
されるカラーバースト信号はバースト検出回路２及びＰ
ＬＬ回路の位相比較器（ＰＤ）４に供給される。

【０００５】上記バースト検出回路２は入力カラーテレ
ビジョン信号に定期的に挿入されているカラーバースト
信号を検出し、そのバースト期間を示すバーストゲート
パルスを発生するもので、このバーストゲートパルスは
後述のサンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）６に供給され
る。

【０００６】また、上記位相比較器４は電圧制御発振器
３で発生される周波数信号と入力カラーテレビジョン信
号とを位相比較するもので、その比較出力はローパスフ
ィルタ５で低域成分の抽出により電圧信号に変換されて
サンプルホールド回路６に供給される。

【０００７】このサンプルホールド回路６は入力電圧信
号をバースト検出回路２で得られるバーストゲートパル
スに基づいてサンプルホールドするもので、ここで保持
された電圧信号は周波数制御信号として電圧制御発振器
３に供給される。これにより、電圧制御発振器３でバー
スト信号の周波数に一致した搬送波信号を再生すること
ができる。ここで再生された搬送波信号は復調部１に供
給され、カラー映像信号の復調に共される。

【０００８】上記構成による搬送波再生回路の動作につ
いて、図５を参照して具体的に説明する。

【０００９】図５は入力カラーテレビジョン信号からバ
ースト信号部分を抜き出した信号波形を示すものであ
る。ここではバースト信号のバースト周期をＴｂ、バー
スト周波数をｆｂとする。

【００１０】上記構成においては、バースト期間Ｔｓに
ＰＬＬが機能する。ＰＬＬは、基準信号と比較信号との
差の周波数を持つ位相差信号を、ループフィルタで低域
濾波することにより周波数制御信号を生成する。ここ
で、周波数が同じならば位相差によって制御信号レベル
が決定される。

【００１１】上記のように基準信号がバースト信号の場
合、バースト期間にのみＰＬＬを動作させ、それ以外の
期間はループフィルタの出力信号を保持する。このこと
は、バースト周期で位相差信号をサンプルホールドして
いることに他ならない。

【００１２】基準周波数と比較周波数の差の周波数は、
位相比較器から出力される信号周波数であり、この周波
数の上限がすなわちＰＬＬの引き込み可能周波数範囲で
ある。したがって、サンプリング定理により、引き込み
可能周波数範囲はバースト周期の逆数の１／２以下とい
う条件となる。

【００１３】上記構成による搬送波再生回路では、ま
ず、バースト検出回路２によってバーストゲートパルス
を生成する。サンプルホールド回路６では、このバース
トゲートパルスがハイレベルのときサンプルモードにな
る。これにより、ＰＬＬ回路が閉じて、一般的なＰＬＬ
回路と同様に、局部発振器３からバースト搬送波に位相
同期した搬送波が得られる。

【００１４】次にゲートパルスがローレベルの期間、サ
ンプルホールド回路６はホールドモードになる。これに
より、周波数制御電圧はバースト検出時のレベルに保持
され、電圧制御発振器３ではバースト搬送波に位相同期
した搬送波を発生し続ける。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の搬送波再生回路には、次に列挙するような
欠点があった。

【００１６】まず、バースト期間にのみ間欠的にＰＬＬ
回路を動作させ、バースト周期で位相差周波数信号をサ
ンプルホールドしている。基準周波数と比較周波数の差
の周波数、つまり位相差信号の周波数には上限があるた
め、ＰＬＬの引き込み可能周波数範囲は、サンプリング
定理により、バースト周期の逆数の１／２以下という条
件となる。

【００１７】また、バースト期間にのみ間欠的にＰＬＬ
回路を動作させ、バースト搬送波に位相同期した発振周
波数を再生するため、ＰＬＬの比較周波数とバースト搬
送波の送られてくる周期（バースト周期）によって再生
できる周波数に制限がある。例えば、カラーテレビの色
副搬送波発生回路は、受信したバースト状の基準搬送波
信号（３．５８ＭＨｚ）の出現周期が６０μｓで、サン
プリング定理より８ｋＨｚ以下の周波数差が引き込み可
能であり、周波数引き込み範囲が１ｋＨｚの条件では前
記回路で周波数の引き込みが可能であった。

【００１８】しかし、近時、地上波デジタル放送への適
用が考えられているＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方
式によるデジタル伝送において、同期精度を高めるため
に、間欠的にバースト信号を挿入することが提案されて
いる。この場合、バースト周期は６０ｍｓ程度になると
予想される。

【００１９】このようにバースト周期が６０ｍｓと長い
場合、従来の搬送波再生回路の構成では、サンプリング
定理より８Ｈｚ以下の周波数差しか検出できず、周波数
引き込み範囲１ｋＨｚの制限を受けて、周波数を引き込
み同期させることが不可能である。

【００２０】ここにおいて本発明の目的は、ＰＬＬの比
較周波数とバースト搬送波の送られてくる周期（バース
ト周期）による制限を受けることなく、任意の周期の搬
送波を再生することのできる搬送波再生回路を提供する
ものである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、次の新規な特徴的構成手段を採用する。

【００２２】（１）本発明の第１の特徴は、無変調のバ
ースト状基準搬送波を情報信号に間欠的に挿入し伝送す
る情報伝送システムの受信装置に用いられ、前記受信装
置内部で無変調のバースト状基準搬送波を発生する周波
数可変の発振器と、前記伝送信号に挿入された無変調の
搬送波信号を直交復調したＩチャネル、Ｑチャネルのベ
ースバンド信号から位相変化分を検出する位相変化分検
出手段と、この手段で得られた検出結果に基づいて、前
記伝送信号の搬送波と受信装置内部の発振器との周波数
誤差を検出する周波数誤差検出手段と、この手段で検出
された周波数誤差に基づいて前記発振器の発振周波数を
制御し補正する周波数制御手段とを具備することにあ
る。

【００２３】（２）本発明の第２の特徴は、（１）の周
波数誤差検出手段において、ＩチャネルとＱチャネルの
信号レベルを２次元座標の各軸の値としたときの信号点
の座標から、Ｉ軸との角度信号を算出するピタゴラス変
換器と、前記角度信号の単位時間の変化量に相当する角
速度信号を出力する時間差分回路とを備えたことにあ
る。

【００２４】（３）本発明の第３の特徴は、（２）の構
成に加え、（１）の周波数制御手段において、前記時間
差分回路から出力される角速度信号で、搬送波の挿入さ
れた期間なるバースト期間にのみ前記発振器を制御し、
それ以外の期間は、当該期間の以前のバースト期間の角
速度信号出力を出力するゲート回路を備えたことにあ
る。

【００２５】（４）本発明の第４の特徴は、（３）の構
成に加え、前記周波数制御手段において、さらに前記角
速度信号を積分し不要なノイズ成分を除去するローパス
フィルタを備えたことにある。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図３を参照して本
発明の実施の形態を詳細に説明する。

【００２７】本実施形態は、ＯＦＤＭ方式によりＱＡＭ
変調信号に間接的にバースト信号を多重して伝送するシ
ステムにおいて、ＯＦＤＭ受信装置のＱＡＭ復調器に本
発明に係る搬送波再生回路を組み込んだものである。

【００２８】図１は上記受信装置の構成を示すもので、
入力はＯＦＤＭ受信信号であり、この受信信号は２分配
器１１を通して２分配された後、それぞれミキサー１２
ａ，１２ｂに入力されて、９０度移相器１３によって互
いに９０度位相の異なる周波数信号に変換されたローカ
ル搬送波と混合されて直交復調される。この直交復調さ
れた２つの受信信号は、それぞれローパスフィルタ１４
ａ，１４ｂにより高調波成分が取り除かれてＩ信号、Ｑ
信号となる。これらのＩ信号、Ｑ信号は、それぞれＡ／
Ｄ変換器１５ａ，１５ｂによってデジタル信号に変換さ
れてＱＡＭ復調部１６に供給される。

【００２９】一方、Ｉ信号、Ｑ信号は、本発明に係る搬
送波再生回路を構成するピタゴラス変換回路１７及びバ
ースト検出回路１８に入力される。ピタゴラス変換回路
１７は、例えばＲＯＭに記憶された変換テーブルにより
Ｉ信号及びＱ信号に対応する位相角度信号を求めるもの
で、その変換出力は時間差分回路１９に供給される。こ
の時間差分回路１９は、入力した位相角度信号の時間差
分をとることで角速度信号に変換するもので、その変換
出力はゲート回路２０に供給される。

【００３０】ここで、バースト検出回路１８の具体的な
構成を図２を用いて説明する。図２において、１８１
ａ，１８１ｂはローパスフィルタ（ＬＰＦ）、１８２は
振幅変換回路、１８３はコンパレータである。

【００３１】まず、ローパスフィルタ１８１ａ，１８１
ｂによりＩ信号、Ｑ信号から信号成分を除去し、バース
ト搬送波成分のみ取り出す。次に、ＲＯＭによる振幅変
換器１８２により√（Ｉ² ＋Ｑ² ）を算出し、振幅信号
として出力する。さらに、コンパレータ１８３により振
幅信号がしきい値以上ならゲートパルスを出力する。こ
のように、バースト検出回路１８は、入力したＩ信号及
びＱ信号からバースト信号の挿入期間（以下、バースト
期間と称する）を検出し、その期間に相当するバースト
ゲートパルスを生成する。このバーストゲートパルスは
ゲート回路２０に供給される。

【００３２】このゲート回路２０は、バーストゲートパ
ルスがバースト期間を示すとき（ハイレベル）のみ入力
角速度信号を通過させ、それ以外では遮断するもので、
その出力はＤ／Ａ変換器２１によりアナログ信号に変換
され、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２２の積分処理によ
り周波数誤差に対応した制御電圧信号となって電圧制御
発振器（ＶＣＯ）２３に供給され、周波数制御に共され
る。この電圧制御発振器２３の出力はローカル搬送波と
して上記９０度移相器１３に供給される。

【００３３】上記構成において、以下に本発明の特徴と
する搬送波再生回路の動作を説明する。

【００３４】まず、ピタゴラス変換器１０５では、直交
復調されたＩ信号及びＱ信号をそれぞれ位相角度信号に
変換する。このとき、ローカル搬送波の周波数と受信し
たバースト搬送波との周波数が等しければ、Ｉ信号、Ｑ
信号は直流成分しか持たない。このため、Ｉ信号、Ｑ信
号をそれぞれｘ軸、ｙ軸にとった座標系でみると、信号
点は一点に静止する。

【００３５】しかしながら、ローカル搬送波の周波数と
受信したバースト搬送波の周波数が等しくないとき、Ｉ
信号、Ｑ信号は、その差の周波数を持ち、各々は９０度
の位相差があるので、信号点は前述の差の周波数で回転
する。したがって、ローカル搬送波の周波数と受信した
バースト搬送波の周波数を等しくするには、信号点の回
転角周波数を０にすればよい。

【００３６】この回転角周波数は、信号点の角度を算出
し、その時間差分をとることで求められる。そこで、本
実施形態では、時間差分回路１９により角度信号の時間
差分をとって、角速度信号に変換している。この角速度
信号をＤ／Ａ変換器２１とローパスフィルタ２２に通し
て電圧制御発振器２３の制御電圧とすると、この制御電
圧は角速度信号の値が０になるように制御される。この
ようなフィードバックループを構成することによって、
受信したバースト搬送波信号に周波数が同期した搬送波
信号を作り出すことができる。

【００３７】この様子を図３を用いて説明する。

【００３８】図３（ａ）は入力信号のバースト信号部
分、（ｂ）は直交復調後のＩ信号、Ｑ信号である。
（ｃ）はＩ信号、Ｑ信号をｘｙ座標上に信号点として一
定の時間間隔（ｔ＝ｉ−１，ｉ）で示したものである。

【００３９】まず、直交復調により受信信号をＩ信号、
Ｑ信号に分解する。次に、バースト期間のＩ信号、Ｑ信
号をｘｙ座標上に信号点で表すと、位相角θi-1 ，θi
は図３（ｃ）に示すようになる。上記ピタゴラス変換回
路１７はこの変換処理を行う。

【００４０】ローカル搬送波の周波数と受信したバース
ト搬送波の周波数が異なると、その差の周波数で信号点
が回転する。Ｉ信号、Ｑ信号の信号点の角度θが、一定
の時間間隔をおいてｄｔ後にθ＋ｄθになったとする
と、角速度ωはｄθ／ｄｔで求められる。したがって、
ローカル搬送波の周波数と受信したバースト搬送波の周
波数差ｆは、ｆ＝ω／２π＝ｄθ／ｄｔ／２πとなる。
上記時間差分回路１９はこの演算処理を一定の時間間隔
で行っている。

【００４１】ゲート回路２０では、バースト検出回路１
８からのバーストゲートパルスによって、バースト期間
で算出した周波数差に相当する角速度信号を取り出して
Ｄ／Ａ変換器２１に入力し、バースト期間外ではＤ／Ａ
変換器１０８の出力を一定に保つ。これにより、Ｄ／Ａ
変換器２１からバースト期間での周波数差に対応した振
幅信号が得られる。この信号はローパスフィルタ２２に
より積分されて不要なノイズ成分が除去された後、制御
電圧として電圧制御発振器２３に供給される。これによ
り、周波数差がなくなるようにループが機能し、ローカ
ル搬送波を入力信号の搬送波に位相同期させることがで
きる。

【００４２】したがって、上記構成による搬送波再生回
路は、ＰＬＬのように、比較周波数とバースト搬送波の
送られてくる周期（バースト周期）によって再生できる
周波数に制限されることはない。また、直接、搬送波信
号を再生できないＯＦＤＭ受信信号の場合でも、予めバ
ーストキャリアを挿入しておくことで搬送波を再生する
ことができる。さらに、ＱＡＭ復調器の直交復調回路を
そのまま利用でき、回路の複雑化を避けられる。

【００４３】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、比較
周波数とバースト搬送波の送られてくる周期（バースト
周期）によって再生できる周波数に制限がない搬送波再
生回路を提供することができる。特に、この搬送波再生
回路を利用することにより、ＯＦＤＭ信号などの受信信
号から直接、搬送波信号を再生できない信号形式の場合
でも、予めバーストキャリアを挿入しておくことで搬送
波を再生することができる。また、ＱＡＭ復調器などの
直交復調回路をそのまま利用でき、回路の複雑化を避け
られるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる搬送波再生回路の実施形態とし
て、ＯＦＤＭ受信装置のＱＡＭ復調器に適用した場合の
構成を示すブロック回路図である。

【図２】同実施形態のバースト検出回路の具体的な構成
を示すブロック回路図である。

【図３】同実施形態の動作を説明するためのタイミング
波形図及びＩＱ座標図である。

【図４】従来の搬送波再生回路を用いたカラーテレビジ
ョン信号受信装置の回路構成図である。

【図５】従来の搬送波再生回路の動作を説明するための
波形図である。

【符号の説明】

１…復調部 ２…バースト検出回路 ３…電圧制御発振器（ＶＣＯ） ４…位相比較器 ５…ローパスフィルタ ６…サンプルホールド回路 １１…２分配器 １２ａ，１２ｂ…ミキサー １３…９０度移相器 １４ａ，１４ｂ…ローパスフィルタ １５ａ，１５ｂ…Ａ／Ｄ変換器 １６…ＱＡＭ復調部 １７…ピタゴラス変換回路 １８…バースト検出回路 １８１ａ，１８１ｂ…ローパスフィルタ １８２…振幅変換回路 １８３…コンパレータ １９…時間差分回路 ２０…ゲート回路 ２１…Ｄ／Ａ変換器 ２２…ローパスフィルタ ２３…電圧制御発振器（ＶＣＯ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 信之 東京都府中市日新町１−10 日本電気株式 会社府中事業所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無変調のバースト状基準搬送波を情報信
   号に間欠的に挿入し伝送する情報伝送システムの受信装
   置に用いられ、 前記受信装置内部で無変調のバースト状基準搬送波を発
   生する周波数可変の発振器と、 前記伝送信号に挿入された無変調の搬送波信号を直交復
   調したＩチャネル、Ｑチャネルのベースバンド信号から
   位相変化分を検出する位相変化分検出手段と、 この手段で得られた検出結果に基づいて、前記伝送信号
   の搬送波と受信装置内部の発振器との周波数誤差を検出
   する周波数誤差検出手段と、 この手段で検出された周波数誤差に基づいて前記発振器
   の発振周波数を制御し補正する周波数制御手段とを具備
   することを特徴とする搬送波再生回路。
2. 【請求項２】 前記周波数誤差検出手段は、Ｉチャネル
   とＱチャネルの信号レベルを２次元座標の各軸の値とし
   たときの信号点の座標から、Ｉ軸との角度信号を算出す
   るピタゴラス変換器と、前記角度信号の単位時間の変化
   量に相当する角速度信号を出力する時間差分回路とを備
   えたことを特徴とする請求項１記載の搬送波再生回路。
3. 【請求項３】 前記周波数制御手段は、前記時間差分回
   路から出力される角速度信号で、搬送波の挿入された期
   間なるバースト期間にのみ前記発振器を制御し、それ以
   外の期間は、当該期間の以前のバースト期間の角速度信
   号出力を出力するゲート回路を備えたことを特徴とする
   請求項２記載の搬送波再生回路。
4. 【請求項４】 前記周波数制御手段は、さらに前記角速
   度信号を積分し不要なノイズ成分を除去するローパスフ
   ィルタを備えたことを特徴とする請求項３記載の搬送波
   再生回路。