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技術 デジタルチューナ、キャリアの捕捉方法、キャリア捕捉のためのプログラム

出願人 シャープ株式会社
発明者 加藤浩二
出願日 2001年8月10日 (19年11ヶ月経過) 出願番号 2001-244925
公開日 2003年2月28日 (18年4ヶ月経過) 公開番号 2003-061001
状態 特許登録済
技術分野 TV送受信機回路 TV受信機回路 選局回路、自動同調制御回路 雑音の除去
主要キーワード 極大周波数 デジタル出力データ 各周波数ポイント 基準ベース シリアルクロックライン I信号 デジタルコンバーター PLL設定
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図面 (8)

課題

キャリア捕捉を確実にし、キャリアサーチの時間を短縮できるデジタルチューナー、キャリアの捕捉方法、そのためのプログラムを提供する。

解決手段

情報信号に基づき変調されたキャリアを含み、選局されたRF信号において、ベースバンドダウンコンバートされたI/Q信号デジタル復調するデジタル復調手段16を設ける。デジタル復調手段16に、変換されたデジタル信号をAGCゲインにより振幅一定となるように増幅するデジタル信号用のAGC22を設ける。AGCゲインを読み取り記憶するメモリ32を設ける。AGCゲインの記憶値を、設定した信号検出範囲の各周波数ポイントで読み取り、ノイズ帯域でのAGCゲインとキャリア帯域でのAGCゲインとの各記憶値の変化を用いてキャリア帯域の中心周波数を算出するコントローラ34を設ける。

概要

背景

従来、衛星放送等に用いられるデジタルチューナでは、音声信号映像信号等の情報信号無線伝送にために、上記情報信号に基づいてQPSK(QuadriphasePhase Shift Keying)変調され、キャリア(搬送波)の帯域GHオーダーRF信号(RadioFrequency signal)が使用されている。

上記デジタルチューナにおいては、図5に示すように、アンテナ等から受信し、伝送されるRF信号(RF signal)は、チューナ内部のハイパスフィルタ1で帯域制限を受け、アンプ2でレベル増幅した後、RF−自動利得制御回路3でレベル調整をして第0段IFIC4に入力される。なお、RF信号は、その周波数帯域が第0段IFIC4に入力される前に中間周波数(IF)に低減されていてもよい。

第0段IFIC4に入力したRF信号は、レベル調整のためのアンプ5、RF用AGC(Automatic Gain Control)6を通り二分配され、二つの各混合器7a、7bにそれぞれ入力される。QPSK復調では、復調直前のRF信号の振幅を一定にしておく必要から、復調されたデジタル信号に基づき後段のLinkIC16にて検出されたRF AGC17にて示される制御信号によるRF AGC11によって、RF−自動利得制御回路3やRF用AGC6がフィードバック制御されている。

混合器7aでは、PLL(Phase-Locked Loop) 14へ送られた周波数情報を元に、その周波数発振する局部発振器VCO)13の発振信号と、前記RF信号とが混合され、RF信号は、上記局部発振信号周波数とRF信号周波数との差の周波数を有する第一ベースバンド信号I信号)に変換されて出力される。上記周波数情報は、SDA(シリアルデータライン)25、SCL(シリアルクロックライン)26からLinkIC16にて生成されたSCL18、SDA19によりPLL14に伝達される。

一方、混合器7bにおいては、前記局部発振器13の発振信号を位相シフター12によって90度移相した発振信号と前記RF信号とが混合され、RF信号は、90度移相された発振信号周波数とRF信号周波数との差の周波数を有する第二ベースバンド信号(Q信号)に変換されて出力される。よって、混合器7a、7bでは、RF信号をベースバンドダウンコンバートし、I/Q復調していることになる。

そして、互いに90度の位相差を有する第一ベースバンド信号及び第二ベースバンド信号のそれぞれは、各ローバスフィルター9a、9bを通して帯域を制御され、各アンプ10a、10bにて増幅されて、後段のLinkIC16にそれぞれ入力される。

入力された第一及び第二ベースバンド信号は、LinkIC16内部のアナログデジタルコンバーターADC)20によりデジタル信号にそれぞれ変換され(矩形波に整波され)、ナイキストフィルター21で帯域制限された後、AGC22において、振幅一定となるようにAGCゲインによりレベル調整される。

その後、前記第一及び第二ベースバンド信号の周波数と、予め設定している基準ベースバンド周波数との差を検出し、その周波数差キャリアオフセットとしてキャリアサーチ23で補正し、続いて、復号化誤り訂正等を行うフォワードエラーコレクション(FEC)24で誤り訂正を行いトランスポートストリームデータデジタル出力データDATA[7:0] )27として出力される。

しかしながら、シンボルレートが4Msps 以下、かつ、検出されたキャリアオフセットが大きい場合、キャリアサーチ23では補正できないため、予めキャリアオフセットの値を補正のために捕捉しておく必要がある。

図6に示すフローチャートに従って、キャリアの捕捉について説明する。まず、RF信号を前記ベースバンド信号に変換するため、RF信号の周波数情報をレシスタ値としてPLL14に送り初期PLL設定を行う(ステップ1、以降、ステップをSと略記する)。その後、キャリアを捕捉するためにAGCゲインをレジスタ値として読み取りキャリア帯域中心周波数を決定する(S2)。

次に、S2で得られた中心周波数の近傍でキャリアサーチを行い(S3)、キャリアを捕捉したか否かを判定し(S4)、キャリアの捕捉に失敗した場合には、上記中心周波数を別の周波数に設定し(S5)、再度キャリアサーチを実行して、キャリアの捕捉を行う(S3)。キャリアの捕捉すればキャリアサーチを終了する(S6)。

上記キャリア捕捉を行うには、正確にキャリア帯域の中心周波数を知ることが必要であり、そのため、周波数空問でのAGCゲインをレジスタ値で読み取り、そのプロファイルから中心周波数の計算を行う。図7は、従来の使われているAGCゲインのプロファイル(周波数の変化に伴うAGCゲインの変化)である。

まず、入力されたRF信号の帯域内の各周波数ポイントにおけるAGCゲインのプロファイルを調べるために、周波数ポイントを変えながら、そのAGCゲインのプロファイルを調べ、入力されたRF信号の帯域内のAGCゲインとなった所(キャリア帯域)の、その近傍で等間隔にAGCゲインのレジスタ値を3ポイント読み込む。

これら3ポイントの周波数とAGCゲインを(f0,g0)、(f1,g1 )、(f2,g2)として、これらの周波数間隔をδFとおき、LinkIC16への入力信号のAGCゲインのプロファイルは中心周波数に対して対称仮定してテイラー展開の2次までの近似を行うと、中心周波数Fは、下式(1)となる。この様にして、中心周波数を算出して、キャリア捕捉を行う。

概要

キャリアの捕捉を確実にし、キャリアサーチの時間を短縮できるデジタルチューナー、キャリアの捕捉方法、そのためのプログラムを提供する。

情報信号に基づき変調されたキャリアを含み、選局されたRF信号において、ベースバンドにダウンコンバートされたI/Q信号をデジタル復調するデジタル復調手段16を設ける。デジタル復調手段16に、変換されたデジタル信号をAGCゲインにより振幅一定となるように増幅するデジタル信号用のAGC22を設ける。AGCゲインを読み取り記憶するメモリ32を設ける。AGCゲインの記憶値を、設定した信号検出範囲の各周波数ポイントで読み取り、ノイズ帯域でのAGCゲインとキャリア帯域でのAGCゲインとの各記憶値の変化を用いてキャリア帯域の中心周波数を算出するコントローラ34を設ける。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

情報信号に基づき変調されたキャリアを含むRF信号に対し、順次、周波数ポイントを変えて選局する選局手段と、RF信号からデジタル復調し、AGCゲインにより振幅一定となるように増幅して出力するデジタル復調手段と、AGCゲインを読み取り記憶する記憶手段と、AGCゲインの記憶値を、設定した信号検出範囲の各周波数ポイントで読み取り、ノイズ帯域でのAGCゲインとキャリア帯域でのAGCゲインとの各記憶値の変化を用いてキャリア帯域の中心周波数を算出する算出手段とを有することを特徴とするデジタルチューナ

請求項2

請求項1記載のデジタルチューナにおいて、AGCゲインの記憶値を設定した信号検出範囲で読み取る際に、送られてくるRF信号の伝送レートや中心周波数の算出に必要な分解能等のRF信号の伝送条件を検出し、上記伝送条件に合わせて、読み取る周波数ポイントの間隔を決定して選局手段を制御する決定手段を有することを特徴とするデジタルチューナ。

請求項3

請求項1または2記載のデジタルチューナにおいて、算出手段は、ノイズ帯域でのAGCゲインとキャリア帯域でのAGCゲインとの各記憶値の変化を用いる際に、ノイズ帯域でのAGCゲインの記憶値を調べ、その記憶値の平均をノイズ帯域の記憶値と決定し、この値より高いAGCゲインの記憶値の部分をキャリア帯域とするようになっていることを特徴とするデジタルチューナ。

請求項4

請求項1または2記載のデジタルチューナにおいて、算出手段は、ノイズ帯域でのAGCゲインの記憶値を決める際に、設定した信号検出範囲内で、各周波数ポイント毎にAGCゲインの最大記憶値と最小記憶値をそれぞれ読み取り最大記憶値プロファイルと最小記憶値プロファイルとを求め、上記最大記憶値プロファイルの最小値をノイズ帯域のAGCゲイン記憶値と決定し、上記AGCゲインの最小記憶値プロファイルの内、ノイズ帯域でのAGCゲイン記憶値よりも大きい帯域をキャリア帯域と決定するようになっていることを特徴とするデジタルチューナ。

請求項5

請求項2記載のデジタルチューナにおいて、決定手段は、設定した信号検出範囲内を必要な中心周波数の分解能に対して、数倍の周波数間隔の各周波数ポイントで大まかに調べ、その調査結果を元に必要な中心周波数の分解能に対応した周波数間隔でAGCゲインを調べるようになっていることを特徴とするデジタルチューナ。

請求項6

請求項2記載のデジタルチューナにおいて、決定手段は、設定した信号検出範囲内を伝送レートの1/4の間隔の各周波数ポイントで調べることで、擬似ロックによる誤った中心周波数の算出を防ぐようになっていることを特徴とするデジタルチューナ。

請求項7

請求項2または5記載のデジタルチューナにおいて、決定手段は、信号検出帯域を大まかに調べる際に信号検出帯域の範囲内の中心周波数からプラス側、マイナス側を交互にAGCゲインの記憶値を調べるようになっていることを特徴とするデジタルチューナ。

請求項8

請求項3記載のデジタルチューナにおいて、算出手段は、ノイズ帯域でのAGCゲインの各記憶値のノイズ帯域平均値とキャリア帯域のAGCゲインの各記憶値のキャリア帯域平均値との差が1/2となる2点の周波数中点を中心周波数として決定するように設定されていることを特徴とするデジタルチューナ。

請求項9

請求項3記載のデジタルチューナにおいて、算出手段は、ノイズ帯域でのAGCゲインの記憶値と、キャリア帯域でのAGCゲインの記憶値との既知の差を用いて、キャリア帯域と決定するようになっていることを特徴とするデジタルチューナ。

請求項10

情報信号に基づき変調されたキャリアを含むRF信号に対し、順次、周波数ポイントを変えて選局し、選局されたRF信号をデジタル復調し、復調したデジタル信号をAGCゲインにより振幅一定となるように増幅して出力し、上記AGCゲインを出力することで、AGCゲインを読み取り記憶し、AGCゲインの記憶値を、設定した信号検出範囲の各周波数ポイントで読み取り、キャリア帯域でのAGCゲインとノイズ帯域でのAGCゲインとの各記憶値の変化を用いてキャリア帯域の中心周波数を算出することを特徴とするキャリアの捕捉方法

請求項11

請求項10に記載のキャリアの捕捉方法をコンピュータ上にて実行することを特徴とするキャリア捕捉のためのプログラム

技術分野

0001

本発明は、デジタル衛星レシーバ等のデジタル通信に用いるデジタルチューナキャリア捕捉方法、キャリア捕捉のためのプログラムに関するものである。

背景技術

0002

従来、衛星放送等に用いられるデジタルチューナでは、音声信号映像信号等の情報信号無線伝送にために、上記情報信号に基づいてQPSK(QuadriphasePhase Shift Keying)変調され、キャリア(搬送波)の帯域GHオーダーRF信号(RadioFrequency signal)が使用されている。

0003

上記デジタルチューナにおいては、図5に示すように、アンテナ等から受信し、伝送されるRF信号(RF signal)は、チューナ内部のハイパスフィルタ1で帯域制限を受け、アンプ2でレベル増幅した後、RF−自動利得制御回路3でレベル調整をして第0段IFIC4に入力される。なお、RF信号は、その周波数帯域が第0段IFIC4に入力される前に中間周波数(IF)に低減されていてもよい。

0004

第0段IFIC4に入力したRF信号は、レベル調整のためのアンプ5、RF用AGC(Automatic Gain Control)6を通り二分配され、二つの各混合器7a、7bにそれぞれ入力される。QPSK復調では、復調直前のRF信号の振幅を一定にしておく必要から、復調されたデジタル信号に基づき後段のLinkIC16にて検出されたRF AGC17にて示される制御信号によるRF AGC11によって、RF−自動利得制御回路3やRF用AGC6がフィードバック制御されている。

0005

混合器7aでは、PLL(Phase-Locked Loop) 14へ送られた周波数情報を元に、その周波数発振する局部発振器VCO)13の発振信号と、前記RF信号とが混合され、RF信号は、上記局部発振信号周波数とRF信号周波数との差の周波数を有する第一ベースバンド信号I信号)に変換されて出力される。上記周波数情報は、SDA(シリアルデータライン)25、SCL(シリアルクロックライン)26からLinkIC16にて生成されたSCL18、SDA19によりPLL14に伝達される。

0006

一方、混合器7bにおいては、前記局部発振器13の発振信号を位相シフター12によって90度移相した発振信号と前記RF信号とが混合され、RF信号は、90度移相された発振信号周波数とRF信号周波数との差の周波数を有する第二ベースバンド信号(Q信号)に変換されて出力される。よって、混合器7a、7bでは、RF信号をベースバンドダウンコンバートし、I/Q復調していることになる。

0007

そして、互いに90度の位相差を有する第一ベースバンド信号及び第二ベースバンド信号のそれぞれは、各ローバスフィルター9a、9bを通して帯域を制御され、各アンプ10a、10bにて増幅されて、後段のLinkIC16にそれぞれ入力される。

0008

入力された第一及び第二ベースバンド信号は、LinkIC16内部のアナログデジタルコンバーターADC)20によりデジタル信号にそれぞれ変換され(矩形波に整波され)、ナイキストフィルター21で帯域制限された後、AGC22において、振幅一定となるようにAGCゲインによりレベル調整される。

0009

その後、前記第一及び第二ベースバンド信号の周波数と、予め設定している基準ベースバンド周波数との差を検出し、その周波数差キャリアオフセットとしてキャリアサーチ23で補正し、続いて、復号化誤り訂正等を行うフォワードエラーコレクション(FEC)24で誤り訂正を行いトランスポートストリームデータデジタル出力データDATA[7:0] )27として出力される。

0010

しかしながら、シンボルレートが4Msps 以下、かつ、検出されたキャリアオフセットが大きい場合、キャリアサーチ23では補正できないため、予めキャリアオフセットの値を補正のために捕捉しておく必要がある。

0011

図6に示すフローチャートに従って、キャリアの捕捉について説明する。まず、RF信号を前記ベースバンド信号に変換するため、RF信号の周波数情報をレシスタ値としてPLL14に送り初期PLL設定を行う(ステップ1、以降、ステップをSと略記する)。その後、キャリアを捕捉するためにAGCゲインをレジスタ値として読み取りキャリア帯域中心周波数を決定する(S2)。

0012

次に、S2で得られた中心周波数の近傍でキャリアサーチを行い(S3)、キャリアを捕捉したか否かを判定し(S4)、キャリアの捕捉に失敗した場合には、上記中心周波数を別の周波数に設定し(S5)、再度キャリアサーチを実行して、キャリアの捕捉を行う(S3)。キャリアの捕捉すればキャリアサーチを終了する(S6)。

0013

上記キャリア捕捉を行うには、正確にキャリア帯域の中心周波数を知ることが必要であり、そのため、周波数空問でのAGCゲインをレジスタ値で読み取り、そのプロファイルから中心周波数の計算を行う。図7は、従来の使われているAGCゲインのプロファイル(周波数の変化に伴うAGCゲインの変化)である。

0014

まず、入力されたRF信号の帯域内の各周波数ポイントにおけるAGCゲインのプロファイルを調べるために、周波数ポイントを変えながら、そのAGCゲインのプロファイルを調べ、入力されたRF信号の帯域内のAGCゲインとなった所(キャリア帯域)の、その近傍で等間隔にAGCゲインのレジスタ値を3ポイント読み込む。

0015

これら3ポイントの周波数とAGCゲインを(f0,g0)、(f1,g1 )、(f2,g2)として、これらの周波数間隔をδFとおき、LinkIC16への入力信号のAGCゲインのプロファイルは中心周波数に対して対称仮定してテイラー展開の2次までの近似を行うと、中心周波数Fは、下式(1)となる。この様にして、中心周波数を算出して、キャリア捕捉を行う。

0016

F=f1+{±(g2・g0)δF}/{2(g0+g2・2g1 )}…(1)
(∵ f0<f1<f2)

発明が解決しようとする課題

0017

しかしながら、上記に示す様に従来の技術では、キャリア帯域でのAGCゲインのプロファイルが、上に凸な山なりのカーブとなっていて、かつ極大周波数に対し、左右対称となっている時には有効であるが、別種のLinkICの特性によっては、キャリア帯域内でのAGCゲインのプロファイルが山なりにならず、フラット(周波数が変化してもAGCゲインが変化しない)となる場合があり、前記の中心周波数Fの算出式(1)を用いると、中心周波数Fが真値からずれて、キャリア捕捉が不確実となるという問題を生じている。

0018

また、一般に衛星通信では、ドップラー効果フェージング等により、前記のRF信号をベースバンド信号に変換した時に、LinkIC16への入力信号のAGCゲインのプロファイルが中心周波数に対して非対称となることもあり、この場合に式(1)を用いれば、中心周波数の算出値は真値からずれ、LinkIC16がキャリアを正確に捕捉をする事ができないという不具合が起こる。

0019

上記状態に対して、キャリアの捕捉ができたとしても、それを捕捉するまでに時間がかかると言う不具合も発生する。また前記問題に関連し、中心周波数の算出値が真値からずれていると、RF信号に対して、シンボルレート(伝送レート)の1/4の整数倍ずれた周波数で誤ったキャリアを捕捉する擬似ロックを起こすという不具合も起こる。

課題を解決するための手段

0020

本発明のデジタルチューナは、上記課題を解決するために、情報信号に基づき変調されたキャリアを含むRF信号に対し、順次、周波数ポイントを変えて選局する選局手段と、RF信号からデジタル復調し、AGCゲインにより振幅一定となるように増幅して出力するデジタル復調手段と、AGCゲインを読み取り記憶する記憶手段と、AGCゲインの記憶値を、設定した信号検出範囲の各周波数ポイントで読み取り、ノイズ帯域でのAGCゲインとキャリア帯域でのAGCゲインとの各記憶値の変化を用いてキャリア帯域の中心周波数を算出する算出手段とを有することを特徴としている。

0021

上記構成によれば、選局手段により選局された周波数ポイントに対して、隣接チャンネルを選局しない程度の周波数間隔である、例えば±3MHzの周波数ポイント検出範囲のRF信号を、デジタル復調し、AGCゲインにより振幅一定となるようにデジタル復調手段にて増幅して出力する。

0022

また、上記構成では、算出手段において、記憶手段により読み取り記憶したAGCゲインの記憶値を等間隔に読み取りデジタル復調手段へのキャリア帯域の周波数をノイズ帯域でのAGCゲインの記憶値に基づいて調べる。

0023

次に、上記構成においては、ノイズ帯域でのAGCゲインの記憶値に基づいた、上記キャリア帯域の最小周波数最大周波数とから、キャリア帯域の中心周波数を、例えば下式(2)にて算出するので、この中心周波数を用いてキャリア捕捉をより確実に行うことができる。この場合、中心周波数を算出する式(2)は、前述(1)ではなく、
F=(f1+f2)/2…(2)
となる。但しf1、f2は、キャリア帯域の最小周波数と最大周波数である。

0024

上記デジタルチューナでは、さらに、AGCゲインの記憶値を設定した信号検出範囲で読み取る際に、送られてくるRF信号の伝送レートや中心周波数の算出に必要な分解能等のRF信号の伝送条件を検出し、上記伝送条件に合わせて、読み取る周波数ポイントの間隔を決定して選局手段を制御する決定手段を有していてもよい。

0025

上記構成によれば、伝送レートが4Mbauds(Msps)以下と低い場合、周波数ポイントの問隔を伝送レートより小さくする事でAGCゲインの記憶値から読み取るキャリア帯域を確実に捕捉できる。また、中心周波数の決定に際してデジタル復調手段がキャリアの捕捉を行う時に確認できる周波数範囲は約10kHz程度までであり、この周波数範囲内に入るようにAGCゲインを読み取る周波数ポイントの間隔を決定する事で確実にキャリアの捕捉を行うことが出来る。

0026

上記デジタルチューナにおいては、さらに、算出手段は、ノイズ帯域でのAGCゲインとキャリア帯域でのAGCゲインとの各記憶値の変化を用いる際に、ノイズ帯域でのAGCゲインの記憶値を調べ、その記憶値の平均をノイズ帯域の記憶値と決定し、この値より高いAGCゲインの記憶値の部分をキャリア帯域とするようになっていてもよい。

0027

上記構成によれば、一般にAGCゲインの記憶値は同一の値ではなく、時問的またはその他の外的要因により変動するため、確実にノイズ帯域と分かる周波数ポイントを選局し、そのAGCゲインの記憶値を数回、又は数カ所の選局された周波数ポイントでAGCゲインの記憶値を読み取り、その平均値をノイズ帯域のAGCゲインの記憶値とする。

0028

次に、信号検出範囲内で、このノイズ帯域の値より高いAGCゲインの記憶値を検出して、それをキャリア帯域内のAGCゲインの記憶値と決定して、ノイズ帯域のAGCゲインに基づきキャリア帯域の捕捉を確実に行うことができる。

0029

上記デジタルチューナでは、さらに、算出手段は、ノイズ帯域でのAGCゲインの記憶値を決める際に、設定した信号検出範囲内で、各周波数ポイント毎にAGCゲインの最大記憶値と最小記憶値をそれぞれ読み取り最大記憶値プロファイルと最小記憶値プロファイルとを求め、上記最大記憶値プロファイルの最小値をノイズ帯域のAGCゲイン記憶値と決定し、上記AGCゲインの最小記憶値プロファイルの内、ノイズ帯域でのAGCゲイン記憶値よりも大きい帯域をキャリア帯域と決定するようになっていてもよい。

0030

上記構成によれば、信号検出範囲内で各周波数ポイント毎に、数回のAGCゲインを読み取り、それぞれの最大値と最小値とを記憶手段に格納して、記憶しておく。このAGCゲインの記憶値の各最大値からなる最大記憶値プロファイルの中で、最小値をノイズ帯域でのAGCゲインの記憶値と決定する。次に、上記AGCゲインの記憶値の各最小値からなる最小記憶値プロファイルの中で、最大記憶値プロファイルの最小値よりも大きい場合に、キャリア帯域と決定し、そのキャリア帯域から中心周波数を算出するので、ノイズ帯域のAGCゲインに基づきキャリア帯域の捕捉を確実に行うことができる。

0031

上記デジタルチューナにおいては、決定手段は、設定した信号検出範囲内を必要な中心周波数の分解能に対して、数倍の周波数間隔の各周波数ポイントで大まかに調べ、その調査結果を元に必要な中心周波数の分解能に対応した周波数間隔でAGCゲインを調べるようになっていてもよい。

0032

上記構成によれば、予め伝送レート程度の問隔で信号検出範囲内のAGCゲインを調べ、キャリア帯域のある周波数を確認する。次に、キャリア帯域のあった周波数の周辺を伝送レートの2倍の範囲で、かつ必要な分解能に対応した間隔でAGCゲインの記憶値を調べ、中心周波数を算出して、必要な部分のみ詳しく調べるので、キャリア帯域の捕捉を確実に、かつ迅速に行うことができる。

0033

上記デジタルチューナでは、決定手段は、設定した信号検出範囲内を伝送レートの1/4の間隔の各周波数ポイントで調べることで、擬似ロックによる誤った中心周波数の算出を防ぐようになっていてもよい。

0034

上記構成によれば、擬似ロックを起こした場合、その擬似ロックを起こした周波数ポイントに対して、キャリア捕捉のための、周波数ポイントを伝送レートの1/4の周波数分だけずらす事で、RF信号のキャリアを擬似ロックを回避しながら、確実に捕捉する事ができる。

0035

上記デジタルチューナにおいては、決定手段は、信号検出帯域を大まかに調べる際に信号検出帯域の範囲内の中心周波数からプラス側、マイナス側を交互にAGCゲインの記憶値を調べるようになっていてもよい。

0036

上記構成によれば、既知のRF周波数(f0)を中心にして、伝送レート程度(δF)の周波数ポイントの間隔でAGCゲインの記憶値を調べる。上記AGCゲインの記憶値を、f0+δF、f0−δF、f0+2*δF、f0−2*δF、…とジグザグに読み取り、キャリア帯域となった周波数を確認して終了する。その後、上記周波数を中心に、必要な分解能(δf)の周波数間隔で、キャリア帯域の最小周波数と、最大周波数を決定して、中心周波数を算出して、必要な部分のみ詳しく調べるので、キャリア帯域の捕捉を確実に、かつ迅速に行うことができる。

0037

上記デジタルチューナでは、算出手段は、ノイズ帯域でのAGCゲインの各記憶値のノイズ帯域平均値とキャリア帯域のAGCゲインの各記憶値のキャリア帯域平均値との差が1/2となる2点の周波数の中点を中心周波数として決定するように設定されていてもよい。

0038

上記構成によれば、一般にAGCゲインの記憶値のプロファイルは、テールを引いているため、最小周波数、最大周波数付近でAGCゲインの記憶値は単調増加、又は単調減少関数となっている。これにより、ノイズ帯域でのAGCゲインの記憶値とキャリア帯域の記憶値との差が1/2となるAGCゲインの記憶値での周波数を最小周波数、最大周波数と決定する事ができ、これにより中心周波数を確実に算出することができる。

0039

上記デジタルチューナにおいては、算出手段は、ノイズ帯域でのAGCゲインの記憶値と、キャリア帯域でのAGCゲインの記憶値との既知の差を用いて、キャリア帯域と決定するようになっていてもよい。

0040

上記構成によれば、予めノイズ帯域のAGCゲインの記憶値を調べておき、上記構成を、例えばセットトップボックス実装する時に、このノイズ帯域のAGCゲインの記憶値をしきい値として記憶しておき、このしきい値より大きい値をキャリア帯域と決定することで、中心周波数を確実に算出できる。

0041

本発明のキャリアの捕捉方法は、前記の課題を解決するために、情報信号に基づき変調されたキャリアを含むRF信号に対し、順次、周波数ポイントを変えて選局し、選局されたRF信号をデジタル復調し、復調したデジタル信号をAGCゲインにより振幅一定となるように増幅して出力し、上記AGCゲインを出力することで、AGCゲインを読み取り記憶し、AGCゲインの記憶値を、設定した信号検出範囲の各周波数ポイントで読み取り、キャリア帯域でのAGCゲインとノイズ帯域でのAGCゲインとの各記憶値の変化を用いてキャリア帯域の中心周波数を算出することを特徴としている。

0042

本発明のキャリア捕捉のためのプログラムは、前記の課題を解決するために、上記捕捉方法をコンピュータ上にて実行することを特徴としている。

0043

上記方法及びプログラムによれば、選局された周波数ポイントに対して、隣接チャンネルを選局しない程度の周波数間隔である、例えば±3MHzの周波数ポイント検出範囲のRF信号を、デジタル復調し、復調したデジタル信号をAGCゲインにより振幅一定となるように増幅して出力する。

0044

また、上記方法及びプログラムでは、上記AGCゲインを出力することで、AGCゲインの記憶値を等間隔に読み取り、キャリア帯域の中心周波数をノイズ帯域でのAGCゲインの記憶値に基づいて調べる。

0045

次に、上記方法及びプログラムにおいては、ノイズ帯域でのAGCゲインの記憶値に基づいた、上記キャリア帯域の最小周波数と最大周波数とから、キャリア帯域の中心周波数を、例えば前記の式(2)にて算出するので、この中心周波数を用いてキャリア捕捉をより確実に行うことができる。

発明を実施するための最良の形態

0046

本発明に係るデジタルチューナでは、図1に示すように、キャリア帯域の中心周波数を、より確実に捕捉するために、図4に記載の構成に加えて、AGC22におけるAGCゲインのレジスタ値を、記憶し、格納しておくためのメモリ(記憶手段)32と、メモリ32のレジスタ値(記憶値)を呼び出し、上記中心周波数を算出により捕捉するためのコントローラ(選局手段、算出手段、決定手段)34とが設けられている。

0047

上記コントローラ34においては、上記中心周波数の捕捉のための、調査周波数帯域である周波数ポイントを選局するために、PLL14に対し、選局したい周波数帯域をレジスタ値として書き込める(入力できる)ようになっている。PLL14は、書き込まれたレジスタ値を元に局部発振器(VCO)13を制御して所望する周波数帯域を選局できる。

0048

このようなデジタルチューナにおける、I信号/Q信号からLinkIC(デジタル復調手段)16によってキャリアの捕捉を行うソフトウェア(概略の手順)のフローチャートは前述の図6に示す通りである。また、図1では、図5に示した構成と同一の機能を有する部材については、同一に部材番号を付与して、それらの説明を以下において省いた。以下に、従来との相違点について説明する。

0049

本発明に係る周波数ポイントの選局について、図2のフローチャートに基づいて説明すると、まず、コントローラ34は、LinkIC16へSDA25、SCL26を通してバスリピータオープンコマンドを転送する(S11)。これにより、LinkIC16と第0段IFIC4のPLL14とは、バス・リピータであるSDA19、SCL18によって互いに短絡導通)状態となる(S12)。

0050

次に、S12の状態で、コントローラ34は、PLL14に対して選局したい周波数をレジスタ値として出力する。その後、PLL14は選局を行う(S12)。続いて、選局が完了すると、コントローラ34は、LinkIC16へSDA25、SCL26を通してバス・リピータ・クローズのコマンドを転送する。これにより、LinkIC16と第0段IFIC4のPLL14とは、互いに遮断した(非導通)状態となる(S14)。

0051

次に、本発明に関わるAGCゲインのプロファイルを図3に示す。本発明は、図3に示した、AGCゲインのプロファイルにおける最小周波数と最大周波数をノイズ帯域(ノイズフロア)でのAGCゲインに基づいて決定する事で、中心周波数を算出する事を特徴としている。

0052

そのため、本発明では、ノイズ帯域でのAGCゲインの、メモリ32でのレジスタ(記憶)値をコントローラ34によりまず決定している。また、PSK(Phase Shift Keying)変調され、キャリア(搬送波)の帯域がGHzオーダーのRF信号では、ノイズ帯域でのAGCゲインは、各周波数ポイントにおいて、ほぼ均一となっている。

0053

またノイズ帯域でのAGCゲインのレジスタ値を決定する際に、その方法は以下のとおり数種類考えられる。AGCゲインのレジスタ値は、前述の通り時間的またはその他の外的要因で変動するため、ノイズ帯域でのAGCゲインのレジスタ値を元にノイズ帯域でのレジスタ値の平均値を算出する。

0054

この場合、同じ周波数ポイントで数回AGCゲインのレジスタ値を読み取り平均値を算出する。その後、キャリア帯域を含む信号検出範囲内においてAGCゲインのレジスタ値を互いに等しい周波数ポイントの間隔で順次調べ、ノイズ帯域でのAGCゲインのレジスタ値と比較し、ノイズ帯域のレジスタ値より大きければ、キャリア帯域内の周波数であると決定する。

0055

よって、キャリア帯域の最小周波数と最大周波数が、安定なノイズ帯域のレジスタ値によって、従来より確実に決定でき、例えば、前述(2)式に従って中心周波数を算出する事ができる。この場合の分解能は、AGCゲインのレジスタ値を調べる時の前述した、周波数ポイントの間隔と等しくなる。

0056

また、ノイズ帯域でのAGCゲインのレジスタ値の他の決定方法を、図3に基づき説明する。前述の通り、同じ周波数ポイントにおいても、AGCゲインのレジスタ値は最小値、最大値をそれぞれ有するため、キャリア帯域を含む信号検出範囲内で、互いに等間隔の各周波数ポイントにてAGCゲインのレジスタ値を順次調べ、各周波数ポイントのレジスタ値における最大値と最小値をメモリ32にそれぞれ格納する。

0057

そして、各周波数ポイントでの各最大値からなる最大値プロファイル中の最小値をしきい値として、各周波数ポイントの各最小値からなる最小値プロファイル中で、前述しきい値より大きなAGCゲインのレジスタ値を示す周波数をキャリア帯域内の周波数であると決定する。これにより、キャリア帯域の中心周波数の捕捉を確実化できる。

0058

また、上記コントローラ34は、さらに、AGCゲインの記憶値を設定した信号検出範囲で読み取る際に、送られてくるRF信号の伝送レートや中心周波数の算出に必要な分解能等のRF信号の伝送条件を検出し、上記伝送条件に合わせて、読み取る周波数ポイントの間隔を決定して選局を制御するようになっていてもよい。

0059

上記構成によれば、伝送レートが4Mbauds(Msps)以下と低い場合、周波数ポイントの問隔を伝送レートより小さくする事でAGCゲインの記憶値から読み取るキャリア帯域を確実に捕捉できる。また、中心周波数の決定に際してLinkIC16がキャリアの捕捉を行う時に確認できる周波数範囲は約10kHz程度までであり、この周波数範囲内に入るようにAGCゲインを読み取る周波数ポイントの間隔を決定する事で確実にキャリアの捕捉を行うことが出来る。

0060

上記コントローラ34は、さらに、ノイズ帯域でのAGCゲインとキャリア帯域でのAGCゲインとの各記憶値の変化を用いる際に、ノイズ帯域でのAGCゲインの記憶値を調べ、その記憶値の平均をノイズ帯域の記憶値と決定し、この値より高いAGCゲインの記憶値の部分をキャリア帯域とするようになっていてもよい。

0061

上記構成によれば、一般にAGCゲインの記憶値は同一の値ではなく、時問的またはその他の外的要因により変動するため、確実にノイズ帯域と分かる周波数ポイントを選局し、そのAGCゲインの記憶値を数回、又は数カ所の選局された周波数ポイントでAGCゲインの記憶値を読み取り、その平均値をノイズ帯域のAGCゲインの記憶値とする。

0062

次に、信号検出範囲内で、このノイズ帯域の値より高いAGCゲインの記憶値を検出して、それをキャリア帯域内のAGCゲインの記憶値と決定して、ノイズ帯域のAGCゲインに基づきキャリア帯域の捕捉を確実に行うことができる。

0063

上記コントローラ34は、さらに、ノイズ帯域でのAGCゲインの記憶値を決める際に、設定した信号検出範囲内で、各周波数ポイント毎にAGCゲインの最大記憶値と最小記憶値をそれぞれメモリ32から読み取り最大記憶値プロファイルと最小記憶値プロファイルとを求め、上記最大記憶値プロファイルの最小値をノイズ帯域のAGCゲイン記憶値と決定し、上記AGCゲインの最小記憶値プロファイルの内、ノイズ帯域でのAGCゲイン記憶値よりも大きい帯域をキャリア帯域と決定するようになっていてもよい。

0064

上記構成によれば、信号検出範囲内で各周波数ポイント毎に、数回のAGCゲインを読み取り、それぞれの最大値と最小値とを記憶手段に格納して、記憶しておく。このAGCゲインの記憶値の各最大値からなる最大記憶値プロファイルの中で、最小値をノイズ帯域でのAGCゲインの記憶値と決定する。次に、上記AGCゲインの記憶値の各最小値からなる最小記憶値プロファイルの中で、最大記憶値プロファイルの最小値よりも大きい場合に、キャリア帯域と決定し、そのキャリア帯域から中心周波数を算出するので、ノイズ帯域のAGCゲインに基づきキャリア帯域の捕捉を確実に行うことができる。

0065

上記コントローラ34は、設定した信号検出範囲内を必要な中心周波数の分解能に対して、数倍の周波数間隔の各周波数ポイントで大まかに調べ、その調査結果を元に必要な中心周波数の分解能に対応した周波数間隔でAGCゲインを調べるようになっていてもよい。

0066

上記構成によれば、予め伝送レート程度の問隔で信号検出範囲内のAGCゲインを調べ、キャリア帯域のある周波数を確認する。次に、キャリア帯域のあった周波数の周辺を伝送レートの2倍の範囲で、かつ必要な分解能に対応した間隔でAGCゲインの記憶値を調べ、中心周波数を算出して、必要な部分のみ詳しく調べるので、キャリア帯域の捕捉を確実に、かつ迅速に行うことができる。

0067

上記コントローラ34は、設定した信号検出範囲内を伝送レートの1/4の間隔の各周波数ポイントで調べることで、擬似ロックによる誤った中心周波数の算出を防ぐようになっていてもよい。

0068

上記構成によれば、擬似ロックを起こした場合、その擬似ロックを起こした周波数ポイントに対して、キャリア捕捉のための、周波数ポイントを伝送レートの1/4の周波数分だけずらす事で、RF信号のキャリアを擬似ロックを回避しながら、確実に捕捉する事ができる。

0069

上記コントローラ34は、信号検出帯域を大まかに調べる際に信号検出帯域の範囲内の中心周波数からプラス側、マイナス側を交互に、つまりジグザグスキャンによりAGCゲインの記憶値を調べるようになっていてもよい。

0070

上記構成によれば、既知のRF周波数(f0)を中心にして、伝送レート程度(δF)の周波数ポイントの間隔でAGCゲインの記憶値を調べる。上記AGCゲインの記憶値を、f0+δF、f0−δF、f0+2*δF、f0−2*δF、…とジグザグに読み取り、キャリア帯域となった周波数を確認して終了する。

0071

その後、上記周波数を中心に、必要な分解能(δf)の周波数間隔で、キャリア帯域の最小周波数と、最大周波数を決定して、中心周波数を算出して、必要な部分のみ詳しく調べるので、キャリア帯域の捕捉を確実に、かつ迅速に行うことができる。

0072

上記コントローラ34は、ノイズ帯域でのAGCゲインの各記憶値のノイズ帯域平均値とキャリア帯域のAGCゲインの各記憶値のキャリア帯域平均値との差が1/2となる2点の周波数の中点を中心周波数として決定するように設定されていてもよい。

0073

上記構成によれば、一般にAGCゲインの記憶値のプロファイルは、テールを引いているため、最小周波数、最大周波数付近でAGCゲインの記憶値は単調増加、又は単調減少の関数となっている。これにより、ノイズ帯域でのAGCゲインの記憶値とキャリア帯域の記憶値との差が1/2となるAGCゲインの記憶値での周波数を最小周波数、最大周波数と決定する事ができ、これにより中心周波数を確実に算出することができる。

0074

上記コントローラ34は、ノイズ帯域でのAGCゲインの記憶値と、キャリア帯域でのAGCゲインの記憶値との既知の差を用いて、キャリア帯域と決定するようになっていてもよい。

0075

上記構成によれば、予めノイズ帯域のAGCゲインの記憶値を調べておき、上記構成を、例えばセットトップボックスに実装する時に、このノイズ帯域のAGCゲインの記憶値をしきい値として記憶しておき、このしきい値より大きい値をキャリア帯域と決定することで、中心周波数を確実に算出できる。

0076

本発明のキャリアの捕捉方法は、以上のように、情報信号に基づき変調されたキャリアを含むRF信号に対し、順次、周波数ポイントを変えて選局し、選局されたRF信号からベースバンドにダウンコンバートしてI/Q信号を生成し、I/Q信号をデジタル復調し、復調されたデジタル信号をAGCゲインにより振幅一定となるように増幅してデジタル復調を行うと共に上記AGCゲインを出力し、AGCゲインを読み取り記憶し、AGCゲインの記憶値を、設定した信号検出範囲の各周波数ポイントで読み取り、キャリア帯域でのAGCゲインとノイズ帯域でのAGCゲインとの各記憶値の変化を用いてキャリア帯域の中心周波数を算出する方法である。上記捕捉方法をコンピュータ上にて実行できるように、キャリア捕捉のための、CD−ROM等の記録媒体に記録可能なプログラムとしてもよい。

0077

上記方法及びプログラムによれば、選局された周波数ポイントに対して、隣接チャンネルを選局しない程度の周波数間隔である±3MHzの周波数ポイント検出範囲のRF信号からベースバンドにダウンコンバートしてI/Q信号を生成し、I/Q信号をデジタル復調し、復調されたデジタル信号を、AGCゲインにより振幅一定となるように増幅する。

0078

続いて、上記方法及びプログラムでは、上記RF信号を、デジタル復調すると共に上記AGCゲインを出力し、AGCゲインの記憶値を等間隔に読み取り、キャリア帯域の周波数をノイズ帯域でのAGCゲインの記憶値に基づいて調べる。

0079

次に、上記方法及びプログラムにおいては、ノイズ帯域でのAGCゲインの記憶値に基づいた、上記キャリア帯域の最小周波数と最大周波数とから、キャリア帯域の中心周波数を、例えば前記の式(2)にて算出するので、この中心周波数を用いてキャリア捕捉をより確実に行うことができる。

0080

なお、上記では、RF信号として、QPSK変調され、キャリア(搬送波)の帯域がGHzオーダーのRF信号を用いた例を挙げたが、上記に限定されるものではなく、復調時にAGCゲインが必要な物であれば適用可能であり、例えば、BPSK変調DPSK変調やOPSK変調を用いたデジタルチューナに本発明を用いることができる。

発明の効果

0081

本発明のデジタルチューナは、以上のように、AGCゲインの記憶値を、設定した信号検出範囲の各周波数ポイントで読み取り、ノイズ帯域でのAGCゲインとキャリア帯域でのAGCゲインとの各記憶値の変化を用いてキャリア帯域の中心周波数を算出する算出手段を有する構成である。

0082

それゆえ、上記構成は、ノイズ帯域でのAGCゲインに基づきキャリア帯域の中心周波数を算出するので、キャリアの中心周波数を容易に決定、又は、確実に中心周波数を算出する事が出来、かつキャリアサーチにかかる時間を短縮できるという効果を奏する。

0083

本発明のキャリアの捕捉方法及びそれを用いたプログラムは、以上のように、AGCゲインの記憶値を、設定した信号検出範囲の各周波数ポイントで読み取り、キャリア帯域でのAGCゲインとノイズ帯域でのAGCゲインとの各記憶値の変化を用いてキャリア帯域の中心周波数を算出する方法である。

0084

それゆえ、上記方法及びプログラムは、ノイズ帯域でのAGCゲインに基づきキャリア帯域の中心周波数を算出するという上記に示したアルゴリズムを用いる事によって、キャリアの中心周波数を容易に決定、又は、確実に中心周波数を算出する事が出来、かつキャリアサーチにかかる時間を短縮できるという効果を奏する。

図面の簡単な説明

0085

図1本発明に係るデジタルチューナのブロック図である。
図2上記デジタルチューナの選局手順を示すフローチャートである。
図3上記デジタルチューナにおけるキャリア帯域の中心周波数を検出方法を示すためのAGCのレジスタ値プロファイルを示すグラフである。
図4上記デジタルチューナにおけるキャリア帯域の中心周波数を他の検出方法を示すためのAGCのレジスタ値プロファイルを示すグラフである。
図5従来のデジタルチューナのブロック図である。
図6上記デジタルチューナのキャリア帯域の中心周波数を検出する概略手順を示すフローチャートである。
図7上記デジタルチューナのキャリア帯域の中心周波数を検出するときのAGCのレジスタ値プロファイルを示すグラフである。

--

0086

16 LinkIC(デジタル復調手段)
22 AGC(AGCゲイン)
32メモリ(記憶手段)
34コントローラ(選局手段、算出手段、決定手段)

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