搬送波トラッキング・ループ・ロック検出器
ＡＴＳＣ（次世代ＴＶシステム委員会）ＶＳＢ（残留側波帯）受信機（１５）は、受信したＡＴＳＣ‐ＶＳＢ信号を処理する搬送波トラッキング・ループ（ＣＴＬ）１１５と、ＣＴＬロック検出器（２００）を具える。ＣＴＬロック検出器は、受信されダウンコンバートされたＡＴＳＣ‐ＶＳＢ信号を平均化してＤＣオフセットを発生する平均化フィルタ（１３５）、ＤＣオフセットを推定する推定器（１３０）、およびＤＣオフセットの推定値とＤＣオフセットとの比較の関数としてロック信号を発生する比較器（１４０）を具える。ロック信号は、ＣＴＬのロックされた状態またはアンロックされた状態の何れかを表す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、通信システムに関し、特に受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
米国における地上ディジタル・テレビジョン（ＤＴＶ）放送に関するＡＴＳＣ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ：次世代テレビジョン・システム委員会）の標準（米国次世代テレビジョン・システム委員会、「ＡＴＳＣディジタル・テレビジョン標準」文書Ａ／５３、１９９５年９月１６日）において、変調システムは、搬送波抑圧残留側波帯（ＶＳＢ）変調から成り、抑圧された搬送波の周波数で平均信号出力より１１．３ｄＢ低い、小さい同相パイロット信号が付加されている。
【０００３】
典型的なＡＴＳＣ‐ＶＳＢ受信機には、搬送波トラッキング・ループ（ＣＴＬ：Ｃａｒｒｉｅｒ Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｌｏｏｐ）を具え、受信したＡＴＳＣ‐ＶＳＢ信号を処理して送信機の局部発振器（ＬＯ）と受信機の局部発振器（ＬＯ）との周波数オフセットを除去するとともに、受信したＡＴＳＣ‐ＶＳＢ信号を中間周波数（ＩＦ）からベースバンドに復調する（米国ＡＴＳＣディジタル・テレビジョン標準使用ガイド文書Ａ／５４、１９９５年１０月４日、および米国特許第６，２３３，２９５号、名称「ＨＤＴＶ受信機のためのセグメント同期回復ネットワーク」２００１年５月１５日、ワングに発行、を参照）。一般に、ＣＴＬは、ヒルベルト・フィルタおよび対応する遅延、複合乗算器、位相検出器、１次ループ・フィルタ、比例積分パス（ｐａｔｈ）、数値制御発振器（ＮＣＯ）、および正弦‐余弦ルックアップ・テーブルを具える。一般に、ＡＴＳＣ受信機は、受信したＡＴＳＣ‐ＶＳＢ信号にＣＴＬがロック（ｌｏｃｋ）されているのかアンロック（ｕｎｌｏｃｋ）されているのかを検出しなければならない。ＣＴＬがロックされているのをＡＴＳＣ受信機が検出すると、ＡＴＳＣ受信機は、受信したＡＴＳＣ‐ＶＳＢ信号が「良好」でありその中に搬送されているデータの再生に使用できる、と判断する。しかしながら、もしＣＴＬがアンロックされていることをＡＴＳＣ受信機が検出すると、ＡＴＳＣ受信機は、受信したＡＴＳＣ信号が「不良」であると判断し、ＡＴＳＣ受信機の一部はリセットされ、受信した不良のＡＴＳＣ‐ＶＳＢ信号（誤りデータ）に関連する再生データを排出する。更に、ＣＴＬがロックされているのをＡＴＳＣ受信機が検出後に、ＣＴＬループ・フィルタのパラメータは変更され、ループの帯域幅を減少させ、熱雑音を排除する。
【０００４】
典型的に、ＡＴＳＣ受信機は、ＣＴＬのループ・フィルタ積分器を使用して、ＣＴＬがロックされているかどうか判断する。例えば、閾値が設定され、もしＣＴＬのループ・フィルタ積分器からの信号「ロック信号」が、指定された時間内で閾値以上に変化すると、ＣＴＬはＡＴＳＣ受信機によってアンロックされたと考えられる。あいにく、ループ・フィルタ積分器の動作（従って、ロック信号）は、衝撃雑音、熱雑音、およびＣＴＬのループ帯域幅に影響される。その結果、ロックされた状態およびアンロックされた状態の検出に誤りが生じ得る。例えば、もし閾値が雑音出力およびループ帯域幅と比較して小さければ、アンロックされた状態が不正に検出されることもあり、閾値が雑音出力およびループ帯域幅と比較して大きければ、ロックされた状態が不正に検出されることもある。
【発明の開示】
【０００５】
（発明の概要）
ＡＴＳＣ‐ＶＳＢ受信機の搬送波トラッキング・ループ（ＣＴＬ）が実際にロックされると、受信されたＡＴＳＣ‐ＶＳＢ信号内に存在する搬送波パイロットは、ＣＴＬの出力信号（ダウンコンバートされた受信信号）内にＤＣオフセットを生じることを、われわれは観察しており、このＤＣオフセットを、ＣＴＬのロックされた状態の判断に利用できることを実感している。特に、ＣＴＬ出力信号を平均化することにより、このＤＣオフセットを再生できる。更に、搬送波パイロットの出力は信号出力より１１．３ｄＢ低いことが知られているので、ＤＣオフセットの推定値はＣＴＬの信号出力から得られる。ＣＴＬがロックされた状態にあるのか、アンロックされた状態にあるのかを、ＤＣオフセットの推定値とＤＣオフセットの実際値の関数として判定する判定装置を使用できる。実際にこの技術は、送信信号内に搬送波パイロットが含まれ受信機が受信した搬送波パイロットをＤＣにダウンコンバートすることにより受信信号を復調する、すべての変調システムに適用できる。
【０００６】
本発明の原理に従い、受信機は受信した信号をダウンコンバートし、このダウンコンバート（ｄｏｗｎ‐ｃｏｎｖｅｒｔ）された受信信号を供給するＣＴＬと、ＣＴＬがロックされた状態にあるのかまたはアンロックされた状態にあるのかを、前記ダウンコンバートされた受信信号の関数として検出するＣＴＬロック検出器とを具える。
【０００７】
本発明の１つの実施例において、ＣＴＬロック検出器は、ダウンコンバートされた受信信号を平均化して、平均信号を発生し、ダウンコンバートされた受信信号から平均信号を推定し、ＣＴＬがロックされているのかアンロックされているのかを、平均信号と平均信号の推定値の関数（ｆｕｎｃｔｉｏｎ）として判定する。
【０００８】
本発明の別の実施例において、ＡＴＳＣ‐ＶＳＢ受信機は、受信したＡＴＳＣ‐ＶＳＢ信号を処理してダウンコンバートされた受信信号を供給する搬送波トラッキング・ループ（ＣＴＬ）と、ＣＴＬがロックされた状態にあるのかアンロックされた状態にあるのかを前記受信されダウンコンバートされたＡＴＳＣ‐ＶＳＢ信号の関数として判定するためＣＴＬロック検出器を具える。ＣＴＬロック検出器は、前記ダウンコンバートされたＡＴＳＣ‐ＶＳＢ受信信号を平均化してＤＣオフセットを発生する平均化フィルタ、ＤＣオフセットの推定値を発生する推定器、およびＤＣオフセットの推定値とＤＣオフセットの比較の関数としてロック信号を発生するための比較器を具える。ここで、ロック信号はＣＴＬのロックされた状態またはアンロックされた状態の何れかを表す。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
発明的コンセプト以外、図に示す要素はよく知られているので詳細に記述しない。例えば、発明的コンセプト以外、テレビジョン受信機、その構成部品、例えば、フロント‐エンド、ヒルベルト・フィルタ、搬送波トラッキング・ループ（ＣＴＬ）、ビデオ・プロセッサ、リモコンなどはよく知られており、本文中では詳細に記述しない。また、発明的コンセプトは従来のプログラミング技術（本文中では記述されない）を使用して実施できる。最後に、図面上で同様な番号は同様な要素を表す。
【００１０】
本発明の原理に従うテレビジョン・セット１０のブロック図を図２に例示する。ＴＶセット１０は、受信機１５とディスプレイ２０を含んでいる。例えば、受信機１５は、ＡＴＳＣと互換性のある受信機であり、また、ＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）と互換性がある、すなわち、ＴＶセット１０は、ＮＴＳＣの動作モードおよびＡＴＳＣの動作モードを有し、ＮＴＳＣ放送またはＡＴＳＣ放送からビデオ・コンテンツを表示できることが注目される。発明的コンセプトを説明する際に簡略化のため、本文中では、ＡＴＳＣの動作モードについてのみ記述する。受信機１５は、処理するための放送信号をアンテナ（図示せず）で受信し、受信した信号から、例えば、ＨＤＴＶ（高精細度ＴＶ）信号を受信し、ディスプレイ２０に供給し、そのビデオ・コンテンツを見られるようにする。上述のように、且つ図１に示すように、信号１１は典型的に、ＡＴＳＣ‐ＶＳＢ放送信号を表す。
【００１１】
図３に本発明の原理に従う受信機１５の関連部分を示す。受信機１５は、アナログ‐ディジタル変換器（ＡＤＣ）１０５、自動利得制御装置（ＡＧＣ）１１０、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）１１５、搬送波トラッキング・ループ（ＣＴＬ）１２５、ロック検出器２００を具える。
【００１２】
入力信号１０１は、上述した「ＡＴＳＣディジタル・テレビジョン標準」に従うＶＳＢ変調ディジタル信号を表し、特定のＩＦ（中間周波数）ＦＩＦヘルツ（Ｈｚ）を中心とする。入力信号１０１はＡＤＣ１０５でサンプリングされ、サンプリングされた信号は、ＡＧＣ１１０で利得制御される。ＡＧＣ１１０はノンコヒレント（ｎｏｎ‐ｃｏｈｅｒｅｎｔ）であり、混合モード（アナログとディジタル）のループであって、第１レベルの利得制御（搬送波追跡に先立つ）、シンボル・タイミング、および信号１０１内に含まれるＶＳＢ信号の同期検波を行う。ＡＧＣ１１０は基本的にＡＤＣ１０５からのサンプリングされた信号の絶対値と所定の閾値を比較しその誤差を積算してその情報を、信号１１２を通して、チューナ（図示せず）にフィードバックし、ＡＤＣ１０５に先立ち利得制御する。従って、ＡＧＣ１１０は、利得制御された信号１１３をＢＰＦ１１５に供給する。ＢＰＦ１１５は、ＩＦ周波数（ＦＩＦ）を中心とし、６ＭＨｚの帯域幅を有する。次に、ＢＰＦ１１５からの出力信号１１６はＣＴＬ１２５を通過する。ＣＴＬ１２５は位相ロックループ（ＰＬＬ）であって、信号１１６を処理して、ＩＦ信号をベースバンドにダウンコンバートし、放送されるＡＴＳＣビデオ搬送波の送信機（図示せず）と受信機チューナの局部発振器（図示せず）との周波数オフセットを変更する。ＣＴＬ１２５は２次（ｓｅｃｏｎｄ‐ｏｒｄｅｒ）ループであり、これで理論上は周波数オフセットが位相誤差なしに追跡される。事実、位相誤差は、ループ帯域幅、入力位相雑音、熱雑音、データのビット・サイズ、積分器、利得乗算器のような実施上の制約（ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ）をうける。ＣＴＬ１２５は、ダウンコンバートされた受信信号１２６を供給する。この信号は、その中に搬送されるデータを再生するために受信機１５の他の部分に供給され、且つ本発明の原理に従いロック検出器２００（以下に述べる）にも供給される。ロック検出器２００はロック信号１４１を、ダウンコンバートされた受信信号１２６の関数（ｆｕｎｃｔｉｏｎ）として供給する。
【００１３】
ロック検出器２００について述べる前に、図４（ＣＴＬ１２５の実施例）を参照する。ＣＴＬ１２５は、遅延／ヒルベルト（Ｈｉｌｂｅｒｔ）フィルタ要素１２０、複合乗算器１５０、位相検出器１５５、ループ・フィルタ１６０、合成器（加算器）１６５、数値制御発振器（ＮＣＯ）１７０、正弦／余弦（ｓｉｎ／ｃｏｓ）テーブル１７５を具える。同じ性能が達成されるなら、他の搬送波トラッキング・ループの設計も可能である。
【００１４】
遅延／ヒルベルト・フィルタ要素１２０はヒルベルト・フィルタと、ヒルベルト・フィルタの遅延処理にマッチする等価遅延ラインとを含んでいる。当技術で知られるように、ヒルベルト・フィルタは全通過フィルタであって、０より大きいすべての入力周波数に−９０°の位相偏移を（負の周波数に＋９０°の位相偏移）をもたらす。ヒルベルト・フィルタによりＢＰＦ１１５の出力信号１１６の直交成分を再生できる。ＣＴＬが位相を補正し且つＡＴＳＣ‐ＩＦ搬送波にロックするためにはその信号の同相／直交成分が必要とされる。
【００１５】
遅延／ヒルベルト・フィルタ要素１２０の出力信号１２１は、同相（Ｉ）と直交（Ｑ）成分からなる複合サンプル・ストリームである。図で、複合信号の経路を二重線で示す。複合乗算器１５０は信号１２１の複合サンプル・ストリームを受信し、その複合サンプル・ストリームを、計算された位相角だけ逆回転（ｄｅ‐ｒｏｔａｔｅ）させる。信号１２１の同相成分と直交成分は位相が回転される。後者（直交成分）は信号１７６によって供給される。信号１７６は正弦／余弦テーブル（以下に述べる）で与えられる特定の正弦／余弦値を表す。複合乗算器１５０（ＣＴＬ１２５）からの出力信号は、ダウンコンバートされた受信信号１２６であって、逆回転された複合サンプル・ストリームを表す。図４に示すように、ダウンコンバートされた受信信号１２６は位相検出器１５５にも供給される。位相検出器１５５は、ダウンコンバートされた信号１２６内にまだ存在する位相オフセットを計算し、それを表示する位相オフセット信号を発生する。この計算は、「Ｉ＊Ｑ」または「符号（Ｉ）＊（Ｑ）」関数で実行できる。位相検出器１５５より発生される位相オフセット信号はループ・フィルタ１６０に供給される。ループ・フィルタ１６０は、比例積分利得を有する１次フィルタである。さしあたり、合成器１６５を無視し、ループ・フィルタ１６０出力信号はＮＣＯ１７０に供給される。ＮＣＯは積分器であり、周波数を入力信号として処理しその入力周波数に関連する位相角を表す出力信号を発生する。獲得速度を増すため、ＮＣＯは、ＦＰＩＬＯＴ（ＶＳＢ信号内に在る搬送波パイロット・トーンの周波数）に対応する周波数オフセットＦＯＦＦＳＥＴを与えられる。これは合成器１６５を介しループ・フィルタの出力信号に加えられ、合成信号がＮＣＯ１７０に供給される。ＮＣＯ１７０は出力位相角信号１７１を正弦／余弦テーブル１７５に供給する。テーブル１７５は関連する正弦／余弦値を複合乗算器１５０に供給し、信号１２１を逆回転（ｄｅ‐ｒｏｔａｔｅ）させ、ダウンコンバードされた受信信号１２６を発生する。ループ・フィルタ１６０はロック信号１２７（図４に点線で示す）の発生にも使用できる。
【００１６】
ＡＴＳＣ‐ＶＳＢ受信機のＣＴＬがロックされると、受信されたＡＴＳＣ‐ＶＳＢ信号内に在る搬送波パイロットは、ＣＴＬ出力信号（ダウンコンバードされた受信信号）内にＤＣオフセットを生じることを我々は観察し、そのＤＣオフセットを使用してＣＴＬのロックされた状態を判断できることを実感する。特に、ＣＴＬ出力信号を平均化し、ＤＣオフセットを再生できる。搬送波パイロットの出力は信号出力より１１．３ｄＢ低いことが知られており、ＤＣオフセットの推定値はＣＴＬの信号出力から得られので、ＣＴＬがロックされた状態またはアンロックされた状態にあるのかをＤＣオフセットの推定値とＤＣオフセットの実際値の関数として判定する判定装置を使用できる。実際、この技術は、送信信号内に搬送波パイロットを含み且つ受信した搬送波パイロットをＤＣにダウンコンバートすることにより受信機が受信信号を復調する、すべての変調システムに応用できる。
【００１７】
上述したことを考慮し且つ本発明の原理に従い、図３のロック検出器２００は、ダウンコンバードされた受信信号１２６の関数としてロック信号１４１を発生する。ここで、ロック信号１４１は、ＣＴＬ１２５のロックされた状態またはアンロックされた状態の何れかを表す。ロック検出器２００は、ダウンコンバートされた受信信号１２６内に存在する搬送波パイロットのＤＣオフセットを利用する。図５は、ロック検出器２００の実施例を示す。ロック検出器２００は、平均化（Ａｖｇ．）フィルタ１３５、ＤＣオフセット推定器１３０、比較器１４０からなる。ダウンコンバートされた受信信号１２６は平均化フィルタ１３５とＤＣオフセット推定器１３０に供給される。フィルタ１３５は比較的低帯域幅（約１ＫＨｚ以下）のフィルタであって、ダウンコンバートされた受信信号１２６を平均化し、ＤＣオフセット信号１３６を発生する。ＤＣオフセット信号１３６は搬送波パイロットが存在するかどうかを表す。搬送波パイロットの出力は信号出力より１１．３ｄＢ低いので、ＤＣオフセット推定器１３０はダウンコンバートされた受信信号からＤＣオフセット値を推定する。この推定値は、ダウンコンバートされた受信信号の出力レベルから得られる。最初に、ダウンコンバートされた受信信号の出力レベルを以下の方程式から決定することにより、ＤＣオフセット推定器１３０はＤＣオフセットを推定する。
【数１】
ここで、ｒｉは時刻ｉにおけるダウンコンバートされた受信信号のサンプル、Ｎは推定に使用されるサンプルの数である。ＰＶＳＢの値が決定すると、ＰＶＳＢの個々の値をそれぞれの推定されるＤＣオフセット値にマップする所定のルックアップ・テーブル（図示せず）にアドレスすることにより、推定器１３０は、ＰＶＳＢの平方根に比例する推定されたＤＣオフセット（推定されたＤＣオフセット信号１３１で表される）を決定する。
【００１８】
図５から観察されるように、ＤＣオフセット信号１３６および推定されたＤＣオフセット信号１３１は、比較器１４０のような判定装置に供給される。比較器１４０を使用してＣＴＬ１２５がロックされた状態にあるのかアンロックされた状態にあるのかをＤＣオフセットの推定値とＤＣオフセットの実際値の関数として決定する。例えば、比較器１４０は、所定の閾値に基づいて比較を行う簡単な関数を実行する。例えば、比較器１４０は最初、ＤＣオフセットとＤＣオフセットの推定値との差の絶対値（ｓ）を計算する、すなわち：
【数２】
【００１９】
ｓの値が指定された閾値内にあれば、ＣＴＬ１２５はロックされる。そうでなければ、ＣＴＬはアンロックされる。例えば、ＣＴＬ１２５が、所定期間、実際にロックされていれば、ＤＣオフセットの推定値は実際のＤＣオフセットに近似し、ｓの値はゼロに近い。しかしながら、ＣＴＬ１２５がドリフトし始めると、実際のＤＣオフセット値は下り始めｓの値は増加する。これを図６のテーブル１に示す。図６は、ＤＣオフセット信号１３６と推定されたＤＣオフセット１３１との比較の相関としてロック信号１４１の値を示す。ｓが所定の閾値に等しいかそれ以下であれば、ロック信号１４１はロックされた状態、例えば、論理レベル‘１’を表すように設定され、そうでなければ、ロック信号１４１はアンロックされた状態、例えば、論理レベル‘０’を表すように設定される。閾値は、推定されるＤＣオフセット値の小部分（例えば、ＤＣオフセット推定値の１／８）である。
【００２０】
図７に本発明の原理に従うフローチャートを例示する。ステップ３０５で、受信機１５は、受信した信号からダウンコンバートされた信号を発生し、ステップ３１０で、ダウンコンバートされた信号を平均化し、平均信号（例えば、上述のＤＣオフセット信号）を発生する。ステップ３１５で、受信機１５はダウンコンバートされた信号から平均信号の推定値（上述の、推定されるＤＣオフセット信号）を発生する。ステップ３２０で、受信機１５はパラメータｓ、方程式（２）、の値を決定する。ステップ３２５で、受信機１５はｓの値と所定の閾値を比較する。ステップ３３５で、ｓの値が所定の閾値より大きければ受信機１５はＣＴＬがアンロックされていると判断し、ｓの値が所定の閾値に等しいかそれ以下であれば、ステップ３３０で、受信機１５はＣＴＬがロックされていると判断する。
【００２１】
ロック検出器２００は搬送波トラッキング・ループの外部に配置されるので、ロック検出器２００は搬送波トラッキング・ループのパラメータおよび帯域幅にあまり左右されない。有利なことに、平均化フィルタおよびＤＣオフセット推定器の帯域幅は、搬送波トラッキング・ループの追跡能力に影響を与えずに、ロック検出器に及ぼされる雑音の影響を事実上排除するように設定することができ、ロック検出器２２０をより一層信頼できるものにする。
【００２２】
本発明の原理による別の実施例を図８に示す。図８の実施例は図３に示すものと同様であるが、追加的ロック検出器２５０を具える。前述のように、ＣＴＬ１２５は、ループ・フィルタ１６０からロック信号１２７を供給する。また、ロック検出器２００はロック信号１４１を供給する。本発明の特徴により、ロック検出器２５０は、ロック信号１２７とロック信号１４１を組み合せ、ＣＴＬ１２５がロックされているのかアンロックされているのかを表示する別のロック信号２５１を発生する。例えば、ロック検出器２５０はその２つの信号を共に単純に論理的‘ＯＲ’にする。ロック検出器２５０は別個の要素として図示されているが、ロック検出器２５０はロック検出器２００の一部にもなり、その場合、ロック検出器２００は、ロック信号１２７をＣＴＬ１２５からも受信するように変更される。図８の実施例で、ロック信号１２７はＣＴＬの短期間の動作（高帯域幅）を反映し、ロック信号１４１はＣＴＬの長期間の動作（低帯域幅）を反映する。従って、ロック信号１２７とロック信号１４１を共に使用し、受信されたデータ内における衝撃雑音、熱雑音または位相雑音の存在を表示できる。
【００２３】
ＡＴＳＣ‐ＶＳＢテレビジョン受信機に関連する発明的コンセプトにつき上述したが発明的コンセプトはこれに限定されることなく、パイロット搬送波を含む受信信号をダウンコンバートするすべての受信機に応用される。図９に、本発明の原理に従う別の実施例を示す。例えば、図２の受信機の一部４０は搬送波トラッキング・ループ（ＣＴＬ）５０とロック検出器５５を具える。パイロット搬送信号を含む受信信号４９はＣＴＬ５０に供給され、ＣＴＬ５０はダウンコンバートされた出力信号５１をロック検出器５５に供給する。図７から分かるように、ダウンコンバートされた出力信号５１は、その中に搬送されるデータを再生するために受信機の他の部分（図示せず）で処理することもできる。本発明の原理により、ロック検出器５５は、ＣＴＬ５０がロックされた状態にあるのかアンロックされた状態にあるのかをダウンコンバートされた出力信号５１の関数として判定する。ロック検出器５５は、ＣＴＬのロックされた状態またはアンロックされた状態を表すロック信号５６を発生する。例えば、ＣＴＬ５０およびロック検出器５５は、図３〜図５に示し且つ上述したものと同様な要素を含むが、これに限定されない。
【００２４】
図１０は本発明の原理による別の実施例を示す。図１０の実施例は、最終ロック検出器６０を除いて、図９の実施例と類似する。特にこの実施例において、ロック状態は信号６１の値で表される。信号６１は最終ロック検出器６０で発生され、最終ロック検出器６０は、実際のロック状態が存在するか否かを、ロック信号５６（ロック検出器５５より発生される）とロック信号５２（図４のループ・フィルタ１６０によってＣＴＬ５０から供給される）の両信号の関数として判定する。最終ロック検出器５５は、ロック信号５６とロック信号５２の両方がロック状態を表している場合に限り、ロック状態を表示する。
【００２５】
本文中で記述し図示した特定要素の構成部品のグループは例示的なものにすぎない。例えば、図４は搬送波トラッキング・ループ内にヒルベルト・フィルタを示すが、これは必要でなく、ヒルベルト・フィルタは図３に示すこともでき、且つ搬送波トラッキング・ループの外部のものとして記述することもできる。
【００２６】
上述したものは単に本発明の原理を例示するにすぎず、従って、本文中で明確に記述されていないが、本発明の原理を具体化し且つその精神と範囲内に在る多数の代替構成を当業者は創案できる。例えば、別個の機能的要素と関連して例示したが、これらの機能的要素は１個以上の集積回路（ＩＣ）でも実施できる。同じく、別個の要素として図示したが、これらすべての要素は、記憶プログラム制御プロセッサ、例えば、図７に示す各ステップに対応する関連ソフトウェアを実行するディジタル信号プロセッサで実施される。更に、ＴＶセット１０内に束ねられた要素として図示しているが、それらの要素は、任意に組み合せて別個のユニットとして配分することもできる。例えば、図２の受信機１５は装置の一部であり、装置から物理的に離れているボックスであり、またはディスプレイ２０を組み入れるボックス、などである。また、受信されダウンコンバートされた信号は例示的に平均化されたが、図７のステップ３１５に対するそれぞれの変更と共に、他の統計的関数も使用できる。従って、多数の変更がこれらの実施例になされ、且つ特許請求の範囲で規定する本発明の精神および範囲から離脱することなく、他の構成も創案できることが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ＡＴＳＣ‐ＶＳＢ信号のスペクトルを例示する。
【図２】本発明の原理を具体化するＴＶセットのブロック図を例示する。
【図３】本発明の原理を具体化する受信機の一部を示す。
【図４】図３の受信機内で使用する搬送波トラッキング・ループ（ＣＴＬ）を例示する。
【図５】本発明の原理に従うロック検出器の実施例を示す。
【図６】図５の比較器１４０内で使用するテーブル（表）を例示する。
【図７】本発明の原理による方法を例示する。
【図８】本発明の原理による他の実施例を示す。
【図９】本発明の原理による他の実施例を示す。
【図１０】本発明の原理による他の実施例を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、通信システムに関し、特に受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
米国における地上ディジタル・テレビジョン（ＤＴＶ）放送に関するＡＴＳＣ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ：次世代テレビジョン・システム委員会）の標準（米国次世代テレビジョン・システム委員会、「ＡＴＳＣディジタル・テレビジョン標準」文書Ａ／５３、１９９５年９月１６日）において、変調システムは、搬送波抑圧残留側波帯（ＶＳＢ）変調から成り、抑圧された搬送波の周波数で平均信号出力より１１．３ｄＢ低い、小さい同相パイロット信号が付加されている。
【０００３】
典型的なＡＴＳＣ‐ＶＳＢ受信機には、搬送波トラッキング・ループ（ＣＴＬ：Ｃａｒｒｉｅｒ Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｌｏｏｐ）を具え、受信したＡＴＳＣ‐ＶＳＢ信号を処理して送信機の局部発振器（ＬＯ）と受信機の局部発振器（ＬＯ）との周波数オフセットを除去するとともに、受信したＡＴＳＣ‐ＶＳＢ信号を中間周波数（ＩＦ）からベースバンドに復調する（米国ＡＴＳＣディジタル・テレビジョン標準使用ガイド文書Ａ／５４、１９９５年１０月４日、および米国特許第６，２３３，２９５号、名称「ＨＤＴＶ受信機のためのセグメント同期回復ネットワーク」２００１年５月１５日、ワングに発行、を参照）。一般に、ＣＴＬは、ヒルベルト・フィルタおよび対応する遅延、複合乗算器、位相検出器、１次ループ・フィルタ、比例積分パス（ｐａｔｈ）、数値制御発振器（ＮＣＯ）、および正弦‐余弦ルックアップ・テーブルを具える。一般に、ＡＴＳＣ受信機は、受信したＡＴＳＣ‐ＶＳＢ信号にＣＴＬがロック（ｌｏｃｋ）されているのかアンロック（ｕｎｌｏｃｋ）されているのかを検出しなければならない。ＣＴＬがロックされているのをＡＴＳＣ受信機が検出すると、ＡＴＳＣ受信機は、受信したＡＴＳＣ‐ＶＳＢ信号が「良好」でありその中に搬送されているデータの再生に使用できる、と判断する。しかしながら、もしＣＴＬがアンロックされていることをＡＴＳＣ受信機が検出すると、ＡＴＳＣ受信機は、受信したＡＴＳＣ信号が「不良」であると判断し、ＡＴＳＣ受信機の一部はリセットされ、受信した不良のＡＴＳＣ‐ＶＳＢ信号（誤りデータ）に関連する再生データを排出する。更に、ＣＴＬがロックされているのをＡＴＳＣ受信機が検出後に、ＣＴＬループ・フィルタのパラメータは変更され、ループの帯域幅を減少させ、熱雑音を排除する。
【０００４】
典型的に、ＡＴＳＣ受信機は、ＣＴＬのループ・フィルタ積分器を使用して、ＣＴＬがロックされているかどうか判断する。例えば、閾値が設定され、もしＣＴＬのループ・フィルタ積分器からの信号「ロック信号」が、指定された時間内で閾値以上に変化すると、ＣＴＬはＡＴＳＣ受信機によってアンロックされたと考えられる。あいにく、ループ・フィルタ積分器の動作（従って、ロック信号）は、衝撃雑音、熱雑音、およびＣＴＬのループ帯域幅に影響される。その結果、ロックされた状態およびアンロックされた状態の検出に誤りが生じ得る。例えば、もし閾値が雑音出力およびループ帯域幅と比較して小さければ、アンロックされた状態が不正に検出されることもあり、閾値が雑音出力およびループ帯域幅と比較して大きければ、ロックされた状態が不正に検出されることもある。
【発明の開示】
【０００５】
（発明の概要）
ＡＴＳＣ‐ＶＳＢ受信機の搬送波トラッキング・ループ（ＣＴＬ）が実際にロックされると、受信されたＡＴＳＣ‐ＶＳＢ信号内に存在する搬送波パイロットは、ＣＴＬの出力信号（ダウンコンバートされた受信信号）内にＤＣオフセットを生じることを、われわれは観察しており、このＤＣオフセットを、ＣＴＬのロックされた状態の判断に利用できることを実感している。特に、ＣＴＬ出力信号を平均化することにより、このＤＣオフセットを再生できる。更に、搬送波パイロットの出力は信号出力より１１．３ｄＢ低いことが知られているので、ＤＣオフセットの推定値はＣＴＬの信号出力から得られる。ＣＴＬがロックされた状態にあるのか、アンロックされた状態にあるのかを、ＤＣオフセットの推定値とＤＣオフセットの実際値の関数として判定する判定装置を使用できる。実際にこの技術は、送信信号内に搬送波パイロットが含まれ受信機が受信した搬送波パイロットをＤＣにダウンコンバートすることにより受信信号を復調する、すべての変調システムに適用できる。
【０００６】
本発明の原理に従い、受信機は受信した信号をダウンコンバートし、このダウンコンバート（ｄｏｗｎ‐ｃｏｎｖｅｒｔ）された受信信号を供給するＣＴＬと、ＣＴＬがロックされた状態にあるのかまたはアンロックされた状態にあるのかを、前記ダウンコンバートされた受信信号の関数として検出するＣＴＬロック検出器とを具える。
【０００７】
本発明の１つの実施例において、ＣＴＬロック検出器は、ダウンコンバートされた受信信号を平均化して、平均信号を発生し、ダウンコンバートされた受信信号から平均信号を推定し、ＣＴＬがロックされているのかアンロックされているのかを、平均信号と平均信号の推定値の関数（ｆｕｎｃｔｉｏｎ）として判定する。
【０００８】
本発明の別の実施例において、ＡＴＳＣ‐ＶＳＢ受信機は、受信したＡＴＳＣ‐ＶＳＢ信号を処理してダウンコンバートされた受信信号を供給する搬送波トラッキング・ループ（ＣＴＬ）と、ＣＴＬがロックされた状態にあるのかアンロックされた状態にあるのかを前記受信されダウンコンバートされたＡＴＳＣ‐ＶＳＢ信号の関数として判定するためＣＴＬロック検出器を具える。ＣＴＬロック検出器は、前記ダウンコンバートされたＡＴＳＣ‐ＶＳＢ受信信号を平均化してＤＣオフセットを発生する平均化フィルタ、ＤＣオフセットの推定値を発生する推定器、およびＤＣオフセットの推定値とＤＣオフセットの比較の関数としてロック信号を発生するための比較器を具える。ここで、ロック信号はＣＴＬのロックされた状態またはアンロックされた状態の何れかを表す。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
発明的コンセプト以外、図に示す要素はよく知られているので詳細に記述しない。例えば、発明的コンセプト以外、テレビジョン受信機、その構成部品、例えば、フロント‐エンド、ヒルベルト・フィルタ、搬送波トラッキング・ループ（ＣＴＬ）、ビデオ・プロセッサ、リモコンなどはよく知られており、本文中では詳細に記述しない。また、発明的コンセプトは従来のプログラミング技術（本文中では記述されない）を使用して実施できる。最後に、図面上で同様な番号は同様な要素を表す。
【００１０】
本発明の原理に従うテレビジョン・セット１０のブロック図を図２に例示する。ＴＶセット１０は、受信機１５とディスプレイ２０を含んでいる。例えば、受信機１５は、ＡＴＳＣと互換性のある受信機であり、また、ＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）と互換性がある、すなわち、ＴＶセット１０は、ＮＴＳＣの動作モードおよびＡＴＳＣの動作モードを有し、ＮＴＳＣ放送またはＡＴＳＣ放送からビデオ・コンテンツを表示できることが注目される。発明的コンセプトを説明する際に簡略化のため、本文中では、ＡＴＳＣの動作モードについてのみ記述する。受信機１５は、処理するための放送信号をアンテナ（図示せず）で受信し、受信した信号から、例えば、ＨＤＴＶ（高精細度ＴＶ）信号を受信し、ディスプレイ２０に供給し、そのビデオ・コンテンツを見られるようにする。上述のように、且つ図１に示すように、信号１１は典型的に、ＡＴＳＣ‐ＶＳＢ放送信号を表す。
【００１１】
図３に本発明の原理に従う受信機１５の関連部分を示す。受信機１５は、アナログ‐ディジタル変換器（ＡＤＣ）１０５、自動利得制御装置（ＡＧＣ）１１０、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）１１５、搬送波トラッキング・ループ（ＣＴＬ）１２５、ロック検出器２００を具える。
【００１２】
入力信号１０１は、上述した「ＡＴＳＣディジタル・テレビジョン標準」に従うＶＳＢ変調ディジタル信号を表し、特定のＩＦ（中間周波数）ＦＩＦヘルツ（Ｈｚ）を中心とする。入力信号１０１はＡＤＣ１０５でサンプリングされ、サンプリングされた信号は、ＡＧＣ１１０で利得制御される。ＡＧＣ１１０はノンコヒレント（ｎｏｎ‐ｃｏｈｅｒｅｎｔ）であり、混合モード（アナログとディジタル）のループであって、第１レベルの利得制御（搬送波追跡に先立つ）、シンボル・タイミング、および信号１０１内に含まれるＶＳＢ信号の同期検波を行う。ＡＧＣ１１０は基本的にＡＤＣ１０５からのサンプリングされた信号の絶対値と所定の閾値を比較しその誤差を積算してその情報を、信号１１２を通して、チューナ（図示せず）にフィードバックし、ＡＤＣ１０５に先立ち利得制御する。従って、ＡＧＣ１１０は、利得制御された信号１１３をＢＰＦ１１５に供給する。ＢＰＦ１１５は、ＩＦ周波数（ＦＩＦ）を中心とし、６ＭＨｚの帯域幅を有する。次に、ＢＰＦ１１５からの出力信号１１６はＣＴＬ１２５を通過する。ＣＴＬ１２５は位相ロックループ（ＰＬＬ）であって、信号１１６を処理して、ＩＦ信号をベースバンドにダウンコンバートし、放送されるＡＴＳＣビデオ搬送波の送信機（図示せず）と受信機チューナの局部発振器（図示せず）との周波数オフセットを変更する。ＣＴＬ１２５は２次（ｓｅｃｏｎｄ‐ｏｒｄｅｒ）ループであり、これで理論上は周波数オフセットが位相誤差なしに追跡される。事実、位相誤差は、ループ帯域幅、入力位相雑音、熱雑音、データのビット・サイズ、積分器、利得乗算器のような実施上の制約（ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ）をうける。ＣＴＬ１２５は、ダウンコンバートされた受信信号１２６を供給する。この信号は、その中に搬送されるデータを再生するために受信機１５の他の部分に供給され、且つ本発明の原理に従いロック検出器２００（以下に述べる）にも供給される。ロック検出器２００はロック信号１４１を、ダウンコンバートされた受信信号１２６の関数（ｆｕｎｃｔｉｏｎ）として供給する。
【００１３】
ロック検出器２００について述べる前に、図４（ＣＴＬ１２５の実施例）を参照する。ＣＴＬ１２５は、遅延／ヒルベルト（Ｈｉｌｂｅｒｔ）フィルタ要素１２０、複合乗算器１５０、位相検出器１５５、ループ・フィルタ１６０、合成器（加算器）１６５、数値制御発振器（ＮＣＯ）１７０、正弦／余弦（ｓｉｎ／ｃｏｓ）テーブル１７５を具える。同じ性能が達成されるなら、他の搬送波トラッキング・ループの設計も可能である。
【００１４】
遅延／ヒルベルト・フィルタ要素１２０はヒルベルト・フィルタと、ヒルベルト・フィルタの遅延処理にマッチする等価遅延ラインとを含んでいる。当技術で知られるように、ヒルベルト・フィルタは全通過フィルタであって、０より大きいすべての入力周波数に−９０°の位相偏移を（負の周波数に＋９０°の位相偏移）をもたらす。ヒルベルト・フィルタによりＢＰＦ１１５の出力信号１１６の直交成分を再生できる。ＣＴＬが位相を補正し且つＡＴＳＣ‐ＩＦ搬送波にロックするためにはその信号の同相／直交成分が必要とされる。
【００１５】
遅延／ヒルベルト・フィルタ要素１２０の出力信号１２１は、同相（Ｉ）と直交（Ｑ）成分からなる複合サンプル・ストリームである。図で、複合信号の経路を二重線で示す。複合乗算器１５０は信号１２１の複合サンプル・ストリームを受信し、その複合サンプル・ストリームを、計算された位相角だけ逆回転（ｄｅ‐ｒｏｔａｔｅ）させる。信号１２１の同相成分と直交成分は位相が回転される。後者（直交成分）は信号１７６によって供給される。信号１７６は正弦／余弦テーブル（以下に述べる）で与えられる特定の正弦／余弦値を表す。複合乗算器１５０（ＣＴＬ１２５）からの出力信号は、ダウンコンバートされた受信信号１２６であって、逆回転された複合サンプル・ストリームを表す。図４に示すように、ダウンコンバートされた受信信号１２６は位相検出器１５５にも供給される。位相検出器１５５は、ダウンコンバートされた信号１２６内にまだ存在する位相オフセットを計算し、それを表示する位相オフセット信号を発生する。この計算は、「Ｉ＊Ｑ」または「符号（Ｉ）＊（Ｑ）」関数で実行できる。位相検出器１５５より発生される位相オフセット信号はループ・フィルタ１６０に供給される。ループ・フィルタ１６０は、比例積分利得を有する１次フィルタである。さしあたり、合成器１６５を無視し、ループ・フィルタ１６０出力信号はＮＣＯ１７０に供給される。ＮＣＯは積分器であり、周波数を入力信号として処理しその入力周波数に関連する位相角を表す出力信号を発生する。獲得速度を増すため、ＮＣＯは、ＦＰＩＬＯＴ（ＶＳＢ信号内に在る搬送波パイロット・トーンの周波数）に対応する周波数オフセットＦＯＦＦＳＥＴを与えられる。これは合成器１６５を介しループ・フィルタの出力信号に加えられ、合成信号がＮＣＯ１７０に供給される。ＮＣＯ１７０は出力位相角信号１７１を正弦／余弦テーブル１７５に供給する。テーブル１７５は関連する正弦／余弦値を複合乗算器１５０に供給し、信号１２１を逆回転（ｄｅ‐ｒｏｔａｔｅ）させ、ダウンコンバードされた受信信号１２６を発生する。ループ・フィルタ１６０はロック信号１２７（図４に点線で示す）の発生にも使用できる。
【００１６】
ＡＴＳＣ‐ＶＳＢ受信機のＣＴＬがロックされると、受信されたＡＴＳＣ‐ＶＳＢ信号内に在る搬送波パイロットは、ＣＴＬ出力信号（ダウンコンバードされた受信信号）内にＤＣオフセットを生じることを我々は観察し、そのＤＣオフセットを使用してＣＴＬのロックされた状態を判断できることを実感する。特に、ＣＴＬ出力信号を平均化し、ＤＣオフセットを再生できる。搬送波パイロットの出力は信号出力より１１．３ｄＢ低いことが知られており、ＤＣオフセットの推定値はＣＴＬの信号出力から得られので、ＣＴＬがロックされた状態またはアンロックされた状態にあるのかをＤＣオフセットの推定値とＤＣオフセットの実際値の関数として判定する判定装置を使用できる。実際、この技術は、送信信号内に搬送波パイロットを含み且つ受信した搬送波パイロットをＤＣにダウンコンバートすることにより受信機が受信信号を復調する、すべての変調システムに応用できる。
【００１７】
上述したことを考慮し且つ本発明の原理に従い、図３のロック検出器２００は、ダウンコンバードされた受信信号１２６の関数としてロック信号１４１を発生する。ここで、ロック信号１４１は、ＣＴＬ１２５のロックされた状態またはアンロックされた状態の何れかを表す。ロック検出器２００は、ダウンコンバートされた受信信号１２６内に存在する搬送波パイロットのＤＣオフセットを利用する。図５は、ロック検出器２００の実施例を示す。ロック検出器２００は、平均化（Ａｖｇ．）フィルタ１３５、ＤＣオフセット推定器１３０、比較器１４０からなる。ダウンコンバートされた受信信号１２６は平均化フィルタ１３５とＤＣオフセット推定器１３０に供給される。フィルタ１３５は比較的低帯域幅（約１ＫＨｚ以下）のフィルタであって、ダウンコンバートされた受信信号１２６を平均化し、ＤＣオフセット信号１３６を発生する。ＤＣオフセット信号１３６は搬送波パイロットが存在するかどうかを表す。搬送波パイロットの出力は信号出力より１１．３ｄＢ低いので、ＤＣオフセット推定器１３０はダウンコンバートされた受信信号からＤＣオフセット値を推定する。この推定値は、ダウンコンバートされた受信信号の出力レベルから得られる。最初に、ダウンコンバートされた受信信号の出力レベルを以下の方程式から決定することにより、ＤＣオフセット推定器１３０はＤＣオフセットを推定する。
【数１】
ここで、ｒｉは時刻ｉにおけるダウンコンバートされた受信信号のサンプル、Ｎは推定に使用されるサンプルの数である。ＰＶＳＢの値が決定すると、ＰＶＳＢの個々の値をそれぞれの推定されるＤＣオフセット値にマップする所定のルックアップ・テーブル（図示せず）にアドレスすることにより、推定器１３０は、ＰＶＳＢの平方根に比例する推定されたＤＣオフセット（推定されたＤＣオフセット信号１３１で表される）を決定する。
【００１８】
図５から観察されるように、ＤＣオフセット信号１３６および推定されたＤＣオフセット信号１３１は、比較器１４０のような判定装置に供給される。比較器１４０を使用してＣＴＬ１２５がロックされた状態にあるのかアンロックされた状態にあるのかをＤＣオフセットの推定値とＤＣオフセットの実際値の関数として決定する。例えば、比較器１４０は、所定の閾値に基づいて比較を行う簡単な関数を実行する。例えば、比較器１４０は最初、ＤＣオフセットとＤＣオフセットの推定値との差の絶対値（ｓ）を計算する、すなわち：
【数２】
【００１９】
ｓの値が指定された閾値内にあれば、ＣＴＬ１２５はロックされる。そうでなければ、ＣＴＬはアンロックされる。例えば、ＣＴＬ１２５が、所定期間、実際にロックされていれば、ＤＣオフセットの推定値は実際のＤＣオフセットに近似し、ｓの値はゼロに近い。しかしながら、ＣＴＬ１２５がドリフトし始めると、実際のＤＣオフセット値は下り始めｓの値は増加する。これを図６のテーブル１に示す。図６は、ＤＣオフセット信号１３６と推定されたＤＣオフセット１３１との比較の相関としてロック信号１４１の値を示す。ｓが所定の閾値に等しいかそれ以下であれば、ロック信号１４１はロックされた状態、例えば、論理レベル‘１’を表すように設定され、そうでなければ、ロック信号１４１はアンロックされた状態、例えば、論理レベル‘０’を表すように設定される。閾値は、推定されるＤＣオフセット値の小部分（例えば、ＤＣオフセット推定値の１／８）である。
【００２０】
図７に本発明の原理に従うフローチャートを例示する。ステップ３０５で、受信機１５は、受信した信号からダウンコンバートされた信号を発生し、ステップ３１０で、ダウンコンバートされた信号を平均化し、平均信号（例えば、上述のＤＣオフセット信号）を発生する。ステップ３１５で、受信機１５はダウンコンバートされた信号から平均信号の推定値（上述の、推定されるＤＣオフセット信号）を発生する。ステップ３２０で、受信機１５はパラメータｓ、方程式（２）、の値を決定する。ステップ３２５で、受信機１５はｓの値と所定の閾値を比較する。ステップ３３５で、ｓの値が所定の閾値より大きければ受信機１５はＣＴＬがアンロックされていると判断し、ｓの値が所定の閾値に等しいかそれ以下であれば、ステップ３３０で、受信機１５はＣＴＬがロックされていると判断する。
【００２１】
ロック検出器２００は搬送波トラッキング・ループの外部に配置されるので、ロック検出器２００は搬送波トラッキング・ループのパラメータおよび帯域幅にあまり左右されない。有利なことに、平均化フィルタおよびＤＣオフセット推定器の帯域幅は、搬送波トラッキング・ループの追跡能力に影響を与えずに、ロック検出器に及ぼされる雑音の影響を事実上排除するように設定することができ、ロック検出器２２０をより一層信頼できるものにする。
【００２２】
本発明の原理による別の実施例を図８に示す。図８の実施例は図３に示すものと同様であるが、追加的ロック検出器２５０を具える。前述のように、ＣＴＬ１２５は、ループ・フィルタ１６０からロック信号１２７を供給する。また、ロック検出器２００はロック信号１４１を供給する。本発明の特徴により、ロック検出器２５０は、ロック信号１２７とロック信号１４１を組み合せ、ＣＴＬ１２５がロックされているのかアンロックされているのかを表示する別のロック信号２５１を発生する。例えば、ロック検出器２５０はその２つの信号を共に単純に論理的‘ＯＲ’にする。ロック検出器２５０は別個の要素として図示されているが、ロック検出器２５０はロック検出器２００の一部にもなり、その場合、ロック検出器２００は、ロック信号１２７をＣＴＬ１２５からも受信するように変更される。図８の実施例で、ロック信号１２７はＣＴＬの短期間の動作（高帯域幅）を反映し、ロック信号１４１はＣＴＬの長期間の動作（低帯域幅）を反映する。従って、ロック信号１２７とロック信号１４１を共に使用し、受信されたデータ内における衝撃雑音、熱雑音または位相雑音の存在を表示できる。
【００２３】
ＡＴＳＣ‐ＶＳＢテレビジョン受信機に関連する発明的コンセプトにつき上述したが発明的コンセプトはこれに限定されることなく、パイロット搬送波を含む受信信号をダウンコンバートするすべての受信機に応用される。図９に、本発明の原理に従う別の実施例を示す。例えば、図２の受信機の一部４０は搬送波トラッキング・ループ（ＣＴＬ）５０とロック検出器５５を具える。パイロット搬送信号を含む受信信号４９はＣＴＬ５０に供給され、ＣＴＬ５０はダウンコンバートされた出力信号５１をロック検出器５５に供給する。図７から分かるように、ダウンコンバートされた出力信号５１は、その中に搬送されるデータを再生するために受信機の他の部分（図示せず）で処理することもできる。本発明の原理により、ロック検出器５５は、ＣＴＬ５０がロックされた状態にあるのかアンロックされた状態にあるのかをダウンコンバートされた出力信号５１の関数として判定する。ロック検出器５５は、ＣＴＬのロックされた状態またはアンロックされた状態を表すロック信号５６を発生する。例えば、ＣＴＬ５０およびロック検出器５５は、図３〜図５に示し且つ上述したものと同様な要素を含むが、これに限定されない。
【００２４】
図１０は本発明の原理による別の実施例を示す。図１０の実施例は、最終ロック検出器６０を除いて、図９の実施例と類似する。特にこの実施例において、ロック状態は信号６１の値で表される。信号６１は最終ロック検出器６０で発生され、最終ロック検出器６０は、実際のロック状態が存在するか否かを、ロック信号５６（ロック検出器５５より発生される）とロック信号５２（図４のループ・フィルタ１６０によってＣＴＬ５０から供給される）の両信号の関数として判定する。最終ロック検出器５５は、ロック信号５６とロック信号５２の両方がロック状態を表している場合に限り、ロック状態を表示する。
【００２５】
本文中で記述し図示した特定要素の構成部品のグループは例示的なものにすぎない。例えば、図４は搬送波トラッキング・ループ内にヒルベルト・フィルタを示すが、これは必要でなく、ヒルベルト・フィルタは図３に示すこともでき、且つ搬送波トラッキング・ループの外部のものとして記述することもできる。
【００２６】
上述したものは単に本発明の原理を例示するにすぎず、従って、本文中で明確に記述されていないが、本発明の原理を具体化し且つその精神と範囲内に在る多数の代替構成を当業者は創案できる。例えば、別個の機能的要素と関連して例示したが、これらの機能的要素は１個以上の集積回路（ＩＣ）でも実施できる。同じく、別個の要素として図示したが、これらすべての要素は、記憶プログラム制御プロセッサ、例えば、図７に示す各ステップに対応する関連ソフトウェアを実行するディジタル信号プロセッサで実施される。更に、ＴＶセット１０内に束ねられた要素として図示しているが、それらの要素は、任意に組み合せて別個のユニットとして配分することもできる。例えば、図２の受信機１５は装置の一部であり、装置から物理的に離れているボックスであり、またはディスプレイ２０を組み入れるボックス、などである。また、受信されダウンコンバートされた信号は例示的に平均化されたが、図７のステップ３１５に対するそれぞれの変更と共に、他の統計的関数も使用できる。従って、多数の変更がこれらの実施例になされ、且つ特許請求の範囲で規定する本発明の精神および範囲から離脱することなく、他の構成も創案できることが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ＡＴＳＣ‐ＶＳＢ信号のスペクトルを例示する。
【図２】本発明の原理を具体化するＴＶセットのブロック図を例示する。
【図３】本発明の原理を具体化する受信機の一部を示す。
【図４】図３の受信機内で使用する搬送波トラッキング・ループ（ＣＴＬ）を例示する。
【図５】本発明の原理に従うロック検出器の実施例を示す。
【図６】図５の比較器１４０内で使用するテーブル（表）を例示する。
【図７】本発明の原理による方法を例示する。
【図８】本発明の原理による他の実施例を示す。
【図９】本発明の原理による他の実施例を示す。
【図１０】本発明の原理による他の実施例を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信機において使用する装置であって、
受信した信号をダウンコンバートし、ダウンコンバートされた受信信号を発生するための搬送波トラッキング・ループ（１２５）と、
ＣＴＬがロックされた状態にあるのかアンロックされた状態にあるのかを、前記ダウンコンバートされた受信信号の関数として検出するＣＴＬロック検出器（２００）と、からなる、前記装置。
【請求項２】
前記ＣＴＬロック検出器が、ロックされた状態またはアンロックされた状態を表すロック信号を発生する、請求項１記載の装置。
【請求項３】
ＣＴＬがロックされた状態を、前記ロック信号および別の信号（ＣＴＬから生じ、やはりＣＴＬのロックされた状態を表す）の関数として判定する別のロック検出器（２５０）を更に具える、請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記ＣＴＬロック検出器が、
ダウンコンバートされた受信信号を平均化して、平均信号を発生するための平均化フィルタ（１３５）と、
ダウンコンバートされた受信信号に応答し、前記平均信号の推定値を表す推定された信号を発生する信号推定器（１３０）と、
前記推定された信号と平均信号の関数としてロック信号を発生する判定装置（１４０）と、からなる、請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記判定装置が比較器であって、前記推定された信号と平均信号とを比較して、ＣＴＬがロックされた状態にあるのかアンロックされた状態にあるのかを判断する、請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記受信信号がＡＴＳＣ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）のＶＳＢ（残留側波帯）変調信号である、請求項１記載の装置。
【請求項７】
ＡＴＳＣ‐ＶＳＢ（Ｖｅｓｔｉｇｉａｌ Ｓｉｄｅｂａｎｄ）受信機において使用する装置であって、
受信したＡＴＳＣ‐ＶＳＢ信号に応答し、ダウンコンバートされたＡＴＳＣ信号を発生するための搬送波トラッキング・ループ（１２５）と、
ＣＴＬがロックされた状態にあるのかアンロックされた状態にあるのかをダウンコンバートされたＡＴＳＣ信号の関数として判定する搬送波トラッキング・ループ・ロック検出器（２００）と、からなり、前記搬送波トラッキング・ループ・ロック検出器（２００）が、
ダウンコンバートされたＡＴＳＣ信号を平均化し、該ダウンコンバートされたＡＴＳＣ信号の平均値を発生する平均化フィルタ（１３５）と、
前記ダウンコンバートされたＡＴＳＣ信号に応答し、前記平均値の推定値を発生する推定器（１３０）と、
ＣＴＬがロックされた状態にあるのかアンロックされた状態にあるのかを前記平均値と推定値とを比較して判断する比較器（１４０）と、からなる、前記装置。
【請求項８】
搬送波トラッキング・ループ・ロック検出器が、ロックされた状態またはアンロックされた状態を表すロック信号を発生する、請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記ロック信号および別の信号（ＣＴＬから生じ、やはりＣＴＬのロックされた状態を表す）の関数としてＣＴＬのロックされた状態を判定する別のロック検出器（２５０）を更に具える、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
搬送波トラッキング・ループ（ＣＴＬ）を使用し、受信した信号をダウンコンバートして、ダウンコンバートされた受信信号を発生するステップと、
ＣＴＬがロックされた状態またはアンロックされた状態にあるのかをダウンコンバートされた受信信号の関数として検出するステップと、からなる、受信機で使用される方法。
【請求項１１】
ロックされた状態またはアンロックされた状態を表すロック信号を発生するステップを更に含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記ロック信号および別の信号（ＣＴＬから生じ、やはりＣＴＬのロックされた状態を表す）の関数としてＣＴＬのロック状態を判定するステップを更に含む、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記検出するステップが更に、
ダウンコンバートされた受信信号を平均化し、平均信号を発生するステップと、
前記ダウンコンバートされた受信信号から平均信号を推定し、推定された信号を発生するステップと、
前記推定された信号および平均信号の関数としてロック信号を発生するステップと、を更に含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
前記推定信号と平均信号の関数として前記ロック信号を発生するステップに、ＣＴＬがロックされた状態にあるのかアンロックされた状態にあるのか判定するために、前記推定信号と平均信号を比較するステップを含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
受信された信号がＡＴＳＣ‐ＶＳＢ変調信号である、請求項１０記載の方法。
【請求項１６】
ＡＴＳＣ‐ＶＳＢ受信機において使用される方法であって、
搬送波トラッキング・ループを使用し、受信されたＡＴＳＣ‐ＶＳＢ信号を処理して、ダウンコンバートされたＡＴＳＣ信号を発生するステップと、
ＣＴＬがロックされた状態にあるのかアンロックされた状態にあるのかをダウンコンバートされたＡＴＳＣ信号の関数として判定するステップと、からなり、
前記判定するステップが、
ダウンコンバートされたＡＴＳＣ信号を平均化し、該ダウンコンバートされたＡＴＳＣ信号の平均値を発生するステップと、
前記ダウンコンバートされたＡＴＳＣ信号から平均値を推定するステップと、
ＣＴＬがロックされた状態にあるのかアンロックされた状態にあるのかを前記平均値と推定値を比較して判定するステップと、を含む、前記方法。
【請求項１７】
ロックされた状態またはアンロックされた状態を表すロック信号を発生するステップを更に含む、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記ロック信号および別の信号（ＣＴＬから生じ、やはりＣＴＬのロックされた状態を表す）の関数として前記ＣＴＬのロック状態を判定するステップを更に含む、請求項１７記載の方法。
【請求項１】
受信機において使用する装置であって、
受信した信号をダウンコンバートし、ダウンコンバートされた受信信号を発生するための搬送波トラッキング・ループ（１２５）と、
ＣＴＬがロックされた状態にあるのかアンロックされた状態にあるのかを、前記ダウンコンバートされた受信信号の関数として検出するＣＴＬロック検出器（２００）と、からなる、前記装置。
【請求項２】
前記ＣＴＬロック検出器が、ロックされた状態またはアンロックされた状態を表すロック信号を発生する、請求項１記載の装置。
【請求項３】
ＣＴＬがロックされた状態を、前記ロック信号および別の信号（ＣＴＬから生じ、やはりＣＴＬのロックされた状態を表す）の関数として判定する別のロック検出器（２５０）を更に具える、請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記ＣＴＬロック検出器が、
ダウンコンバートされた受信信号を平均化して、平均信号を発生するための平均化フィルタ（１３５）と、
ダウンコンバートされた受信信号に応答し、前記平均信号の推定値を表す推定された信号を発生する信号推定器（１３０）と、
前記推定された信号と平均信号の関数としてロック信号を発生する判定装置（１４０）と、からなる、請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記判定装置が比較器であって、前記推定された信号と平均信号とを比較して、ＣＴＬがロックされた状態にあるのかアンロックされた状態にあるのかを判断する、請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記受信信号がＡＴＳＣ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）のＶＳＢ（残留側波帯）変調信号である、請求項１記載の装置。
【請求項７】
ＡＴＳＣ‐ＶＳＢ（Ｖｅｓｔｉｇｉａｌ Ｓｉｄｅｂａｎｄ）受信機において使用する装置であって、
受信したＡＴＳＣ‐ＶＳＢ信号に応答し、ダウンコンバートされたＡＴＳＣ信号を発生するための搬送波トラッキング・ループ（１２５）と、
ＣＴＬがロックされた状態にあるのかアンロックされた状態にあるのかをダウンコンバートされたＡＴＳＣ信号の関数として判定する搬送波トラッキング・ループ・ロック検出器（２００）と、からなり、前記搬送波トラッキング・ループ・ロック検出器（２００）が、
ダウンコンバートされたＡＴＳＣ信号を平均化し、該ダウンコンバートされたＡＴＳＣ信号の平均値を発生する平均化フィルタ（１３５）と、
前記ダウンコンバートされたＡＴＳＣ信号に応答し、前記平均値の推定値を発生する推定器（１３０）と、
ＣＴＬがロックされた状態にあるのかアンロックされた状態にあるのかを前記平均値と推定値とを比較して判断する比較器（１４０）と、からなる、前記装置。
【請求項８】
搬送波トラッキング・ループ・ロック検出器が、ロックされた状態またはアンロックされた状態を表すロック信号を発生する、請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記ロック信号および別の信号（ＣＴＬから生じ、やはりＣＴＬのロックされた状態を表す）の関数としてＣＴＬのロックされた状態を判定する別のロック検出器（２５０）を更に具える、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
搬送波トラッキング・ループ（ＣＴＬ）を使用し、受信した信号をダウンコンバートして、ダウンコンバートされた受信信号を発生するステップと、
ＣＴＬがロックされた状態またはアンロックされた状態にあるのかをダウンコンバートされた受信信号の関数として検出するステップと、からなる、受信機で使用される方法。
【請求項１１】
ロックされた状態またはアンロックされた状態を表すロック信号を発生するステップを更に含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記ロック信号および別の信号（ＣＴＬから生じ、やはりＣＴＬのロックされた状態を表す）の関数としてＣＴＬのロック状態を判定するステップを更に含む、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記検出するステップが更に、
ダウンコンバートされた受信信号を平均化し、平均信号を発生するステップと、
前記ダウンコンバートされた受信信号から平均信号を推定し、推定された信号を発生するステップと、
前記推定された信号および平均信号の関数としてロック信号を発生するステップと、を更に含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
前記推定信号と平均信号の関数として前記ロック信号を発生するステップに、ＣＴＬがロックされた状態にあるのかアンロックされた状態にあるのか判定するために、前記推定信号と平均信号を比較するステップを含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
受信された信号がＡＴＳＣ‐ＶＳＢ変調信号である、請求項１０記載の方法。
【請求項１６】
ＡＴＳＣ‐ＶＳＢ受信機において使用される方法であって、
搬送波トラッキング・ループを使用し、受信されたＡＴＳＣ‐ＶＳＢ信号を処理して、ダウンコンバートされたＡＴＳＣ信号を発生するステップと、
ＣＴＬがロックされた状態にあるのかアンロックされた状態にあるのかをダウンコンバートされたＡＴＳＣ信号の関数として判定するステップと、からなり、
前記判定するステップが、
ダウンコンバートされたＡＴＳＣ信号を平均化し、該ダウンコンバートされたＡＴＳＣ信号の平均値を発生するステップと、
前記ダウンコンバートされたＡＴＳＣ信号から平均値を推定するステップと、
ＣＴＬがロックされた状態にあるのかアンロックされた状態にあるのかを前記平均値と推定値を比較して判定するステップと、を含む、前記方法。
【請求項１７】
ロックされた状態またはアンロックされた状態を表すロック信号を発生するステップを更に含む、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記ロック信号および別の信号（ＣＴＬから生じ、やはりＣＴＬのロックされた状態を表す）の関数として前記ＣＴＬのロック状態を判定するステップを更に含む、請求項１７記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公表番号】特表２００６−５０７７６１（Ｐ２００６−５０７７６１Ａ）
【公表日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−５５５４１７（Ｐ２００４−５５５４１７）
【出願日】平成１５年１１月１２日（２００３．１１．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００３／０３５９４１
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０４９７０６
【国際公開日】平成１６年６月１０日（２００４．６．１０）
【出願人】（５０１２６３８１０）トムソン ライセンシング (2,848)
【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｏｍｓｏｎ Ｌｉｃｅｎｓｉｎｇ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１５年１１月１２日（２００３．１１．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００３／０３５９４１
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０４９７０６
【国際公開日】平成１６年６月１０日（２００４．６．１０）
【出願人】（５０１２６３８１０）トムソン ライセンシング (2,848)
【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｏｍｓｏｎ Ｌｉｃｅｎｓｉｎｇ
【Ｆターム（参考）】
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