(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交周波数分割多重化が施された無線信号を受信する複数のアンテナと、
前記複数のアンテナにより同時に受信した受信信号相互の間に遅延時間差を持たせるべく、受信信号に時間遅延を加える遅延回路と、
前記複数のアンテナのうち前記遅延回路に結合されていないものにより受信した受信信号と、前記遅延回路により時間遅延が加えられた受信信号とを合成する混合器と、
前記混合器により合成された所定帯域の信号を周波数変換して中間周波数信号とするチューナーと、
前記チューナーにより得られた中間周波数信号からディジタル信号を復調する復調器とを備え、
前記遅延回路は、前記複数のアンテナにより同時に受信した受信信号相互の間の遅延時間差が、直交周波数分割多重方式における１つのサブキャリアに割り当てられる帯域幅の逆数以上となるように、受信信号に時間遅延を加える、
ことを特徴とするダイバーシティ受信機。
【請求項２】
前記遅延回路は、前記複数のアンテナにより同時に受信した受信信号相互の間の遅延時間差が、直交周波数分割多重方式により伝送された信号におけるガードインターバル区間の長さよりも短くなるように、受信信号に時間遅延を加える、
ことを特徴とする請求項１に記載のダイバーシティ受信機。
【請求項３】
複数のアンテナにより同時に受信した受信信号相互の間に、直交周波数分割多重方式における１つのサブキャリアに割り当てられる帯域幅の逆数以上となる遅延時間差を持たせるべく、受信信号に時間遅延を加えたのちに合成し、合成した所定帯域の信号を周波数変換により中間周波数信号として、直交周波数分割多重方式により伝送されたディジタル信号を復調する、
ことを特徴とする直交周波数分割多重信号受信方法。
【請求項４】
前記複数のアンテナにより同時に受信した受信信号相互の間の遅延時間差が、ガードインターバル区間の長さよりも短くなるように、受信信号に時間遅延を加える、
ことを特徴とする請求項３に記載の直交周波数分割多重信号受信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の受信アンテナを用いて無線信号を受信するダイバーシティ受信機に係り、特に、送信側にて直交周波数分割多重化が施された信号を受信するためのダイバーシティ受信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線にてディジタル信号を伝送する方式として、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ；Orthogonal Frequency Division Multiplex）方式が知られている。
この直交周波数分割多重方式では、周波数が異なる多数のサブキャリアを用いてディジタル信号を多重化して伝送することにより、ディジタル信号を効率よく伝送することができる。また、直交周波数分割多重方式では、有効シンボル区間に前置してガードインターバル区間を設けることで、マルチパスが生じた場合でもシンボル間干渉による受信特性の劣化を防止することができる。
【０００３】
従来より、こうした直交周波数分割多重化が施された無線信号の移動受信などによるフェージングの影響を軽減するためのものとして、図２に示すようなアンテナ切り換え型のダイバーシティ受信機が知られている。
【０００４】
図２に示す従来のダイバーシティ受信機は、各アンテナ１５〜１８により受信した受信信号を、それぞれＬＮＡ１９〜２２により増幅したのち、セレクタ２３に入力する。セレクタ２３は、復調器２５からのセレクト信号に基づいて１つの受信信号を選択し、チューナー２４に入力する。チューナー２４は、所望の帯域のＲＦ（Radio Frequency）信号をＩＦ（Intermediate Frequency）信号に周波数変換して復調器２５に送る。
【０００５】
また、チューナー２４は、受信信号の信号レベルを検出し、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indication）信号を用いて復調器２５に通知する。復調器２５は、ＲＳＳＩ信号を監視し、信号レベルが所定の閾値以下になった場合に、セレクタ２３を制御して、受信信号の選択を切り換えさせる。選択を切り換えたのちの信号レベルも閾値以下であった場合には、さらに選択を切り換えるための動作を繰り返す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のダイバーシティ受信機では、受信信号の選択を切り換えることにより受信信号の信号レベルが高くなるか否かを、事前に検出することができない。このため、切り換え後の受信状態が切り換え前よりも悪化する場合があり、直交周波数分割多重化が施された信号を安定して受信できなくなることがあった。
【０００７】
また、図２に示す復調器２５が等化器を用いた構成により伝送されたディジタル信号を復調する場合には、受信信号の選択の切り換えにより周波数特性が急激に変化するため、受信信号を等化する際の誤差が大きくなり、復調エラーが発生する可能性が高くなることがあった。
【０００８】
さらに、上記従来のダイバーシティ受信機は、図２に示すセレクタ２３の動作を制御して受信信号の選択を切り換えるための回路を要し、回路構成が複雑になるという問題があった。
【０００９】
この発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で、直交周波数分割多重化が施された信号を安定して受信することができるダイバーシティ受信機を、提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の第１の観点に係るダイバーシティ受信機は、
直交周波数分割多重化が施された無線信号を受信する複数のアンテナと、
前記複数のアンテナにより同時に受信した受信信号相互の間に遅延時間差を持たせるべく、受信信号に時間遅延を加える遅延回路と、
前記複数のアンテナのうち前記遅延回路に結合されていないものにより受信した受信信号と、前記遅延回路により時間遅延が加えられた受信信号とを合成する混合器と、
前記混合器により合成された所定帯域の信号を周波数変換して中間周波数信号とするチューナーと、
前記チューナーにより得られた中間周波数信号からディジタル信号を復調する復調器とを備え、
前記遅延回路は、前記複数のアンテナにより同時に受信した受信信号相互の間の遅延時間差が、直交周波数分割多重方式における１つのサブキャリアに割り当てられる帯域幅の逆数以上となるように、受信信号に時間遅延を加える、
ことを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、遅延回路は、複数のアンテナにより同時に受信した直交周波数分割多重化が施された受信信号相互の間に遅延時間差を持たせるべく、受信信号に時間遅延を加える。混合器は、複数のアンテナのうち遅延回路に結合されていないものにより受信した受信信号と、遅延回路により時間遅延が加えられた受信信号とを合成して、ディジタル信号の復調に供する。
これにより、複数のアンテナを切り換えることなくマルチパス環境における受信電波と実質的に同様の受信信号を得ることができ、簡単な構成で、復調時の劣化を低減して安定した受信が可能となり、また、混合器による合成後の信号レベルが周波数ディップにより低下することを防止でき、安定した受信が可能となる。
【００１３】
また、前記遅延回路は、前記複数のアンテナにより同時に受信した受信信号相互の間の遅延時間差が、直交周波数分割多重方式により伝送された信号におけるガードインターバル区間の長さよりも短くなるように、受信信号に時間遅延を加えることが望ましい。
【００１４】
この発明の第２の観点に係る直交周波数分割多重信号受信方法は、
複数のアンテナにより同時に受信した受信信号相互の間に、直交周波数分割多重方式における１つのサブキャリアに割り当てられる帯域幅の逆数以上となる遅延時間差を持たせるべく、受信信号に時間遅延を加えたのちに合成し、合成した所定帯域の信号を周波数変換により中間周波数信号として、直交周波数分割多重方式により伝送されたディジタル信号を復調する、
ことを特徴とする。
【００１５】
ここで、前記複数のアンテナにより同時に受信した受信信号相互の間の遅延時間差が、ガードインターバル区間の長さよりも短くなるように、受信信号に時間遅延を加えることが望ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、この発明の実施の形態に係るダイバーシティ受信機について詳細に説明する。
【００１７】
図１は、この発明の実施の形態に係るダイバーシティ受信機１００の構成を示す図である。
図示するように、このダイバーシティ受信機１００は、複数のアンテナ１〜４と、複数のＬＮＡ（Low Noise Amplifier）５〜８と、複数の遅延回路９〜１１と、混合器１２と、チューナー１３と、復調器１４とを備えて構成される。
【００１８】
複数のアンテナ１〜４は、送信側にて直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ；Orthogonal Frequency Division Multiplex）が施され、無線にて送信されたＲＦ（Radio Frequency）信号を受信するためのものである。アンテナ１は、ＬＮＡ５を介して混合器１２に結合されている。アンテナ２は、ＬＮＡ６を介して遅延回路９に結合されている。アンテナ３は、ＬＮＡ７を介して遅延回路１０に結合されている。アンテナ４は、ＬＮＡ８を介して遅延回路１１に結合されている。
【００１９】
ここで、複数のアンテナ１〜４が受信する直交周波数分割多重化が施されたＲＦ信号は、シンボル周期で互いに直交する多数のサブキャリアを用いてディジタルデータを伝送するための信号であり、１つのシンボル区間が有効シンボル区間とガードインターバル区間とに分かれている。ガードインターバル区間は、シンボル区間内で有効シンボル区間に前置され、有効シンボル区間の後部を複写した冗長な信号区間である。
【００２０】
複数のＬＮＡ５〜８は、複数のアンテナ１〜４それぞれに対応して設けられ、受信信号を増幅するための低雑音増幅回路である。
ＬＮＡ５は、増幅した受信信号を混合器１２に送る。また、ＬＮＡ６〜８は、増幅した受信信号を、それぞれ対応する遅延回路９〜１１に送る。
【００２１】
複数の遅延回路９〜１１は、ＬＮＡ６〜８それぞれに対応して設けられ、増幅された受信信号に時間遅延を加えるための回路である。
ここで、１つのサブキャリアに割り当てられた帯域幅をＢ［Ｈｚ］としたときに、各遅延回路９〜１１は、アンテナ１〜４それぞれにより同時に受信した受信信号相互の間で、少なくとも当該帯域幅の逆数１／Ｂ［秒］以上の遅延時間差が生じるように、各受信信号に時間遅延を加える。また、各遅延回路９〜１１が加える時間遅延は、ガードインターバル区間の長さよりも十分に短い。
【００２２】
混合器１２は、ＬＮＡ５により増幅された受信信号及び、遅延回路９〜１１それぞれにより時間遅延が加えられた受信信号を合成するためのものである。
混合器１２は、各受信信号を合成して得られた信号を、チューナー１３に送る。
【００２３】
チューナー１３は、ダウンコンバータ、帯域通過フィルタ等から構成され、所望のディジタル信号を伝送した受信信号を選択して抽出し、ＩＦ（Intermediate Frequency；中間周波数）信号に変換するためのものである。
【００２４】
復調器１４は、直交検波器、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換器、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）回路等から構成され、チューナー１３により抽出されたＩＦ信号から、直交周波数分割多重方式により伝送されたディジタル信号を復調し、復調データとして出力するためのものである。
【００２５】
以下に、この発明の実施の形態に係るダイバーシティ受信機１００の動作を説明する。
送信側にて直交周波数分割多重化が施され、無線にて送信されたＲＦ信号は、複数のアンテナ１〜４により受信される。
【００２６】
複数のアンテナ１〜４により受信した受信信号は、それぞれＬＮＡ５〜８に送られて増幅される。
ＬＮＡ５は、増幅した信号を混合器１２に送る。また、ＬＮＡ６〜８は、増幅した信号を、それぞれ遅延回路９〜１１に送る。
【００２７】
遅延回路９〜１１は、それぞれＬＮＡ６〜８から受けた受信信号に時間遅延を加えたのち、混合器１２に送る。
【００２８】
ここで、複数のアンテナ１〜４により同時に受信した受信信号のいずれにも時間遅延を加えることなく合成すると、複数のアンテナ１〜４における指向特性が、強い方向依存性を有することになるため、電波の到来方向によっては十分な信号レベルを得られなくなることがある。
【００２９】
他方、複数のアンテナ１〜４により同時に受信した受信信号相互の間に遅延時間差を生じさせると、マルチパス環境における受信電波と実質的に同等と見なすことができる。すなわち、時間遅延を加えられた受信信号は、このダイバーシティ受信機１００に到達する遅延波と同視でき、遅延時間がガードインターバル区間の長さ以内である場合には、シンボル間干渉が生じることなく伝送されたディジタル信号を復調することができる。
これにより、復調時の劣化を低減することができ、直交周波数分割多重化が施された信号を安定して受信することができる。
【００３０】
例えば周波数がｆ［Ｈｚ］である正弦波信号と、当該正弦波信号にＴ［秒］の時間遅延を加えることにより得られる正弦波信号とを合成した信号は、数式１で表すことができる。
【数１】
ｓｉｎ（２πｆｔ）＋ｓｉｎ２πｆ（ｔ＋Ｔ）
なお、πは円周率、ｔは時間変数である。
【００３１】
かかる合成信号は、数式２に示す関係が成立するとき、任意の時間変数ｔに対して常にゼロとなる。
【数２】
２πｆＴ＝（２ｎ＋１）π
なお、ｎは任意の整数である。
【００３２】
すなわち、合成信号の周波数成分は、数式３に示す周波数Ｆ［Ｈｚ］にてゼロとなる。
【数３】
Ｆ＝（２ｎ＋１）／２Ｔ
【００３３】
以上の説明から明らかなように、２つのアンテナにて同時に受信した信号に加える遅延時間差がＴ［秒］であるとすると、その逆数で示される周波数１／Ｔ［Ｈｚ］おきに、周波数成分の落ち込み（周波数ディップ）が生じる。
【００３４】
そこで、遅延回路９〜１１は、１つのサブキャリアに割り当てられる帯域幅をＢ［Ｈｚ］とした場合に、複数のアンテナ１〜４により同時に受信した受信信号相互の間で、少なくとも１／Ｂ[秒]の遅延時間差を持たせるように、それぞれが受ける受信信号に時間遅延を加える。すなわち、遅延回路９〜１１は、複数のアンテナ１〜４により同時に受信した受信信号相互の間の遅延時間差が、１つのサブキャリアに割り当てられる帯域幅の逆数以上となるように、受信信号に時間遅延を加える。
これにより、混合器１２による合成後の信号レベルが周波数ディップにより低下することを防止でき、安定した受信が可能となる。
【００３５】
また、複数のアンテナ１〜４により同時に受信した受信信号相互の間の遅延時間差が、ガードインターバル区間の長さよりも十分に短くなるようにすれば、実際にマルチパスによる遅延波が到来したときのためのマージンも、十分に確保することができる。
【００３６】
混合器１２は、ＬＮＡ５により増幅された受信信号及び遅延回路９〜１１により時間遅延が加えられた受信信号を合成し、チューナー１３に送る。
【００３７】
チューナー１３は、混合器１２により合成された信号から、所望のディジタル信号を伝送する帯域の受信信号を選択して抽出し、ＩＦ信号に変換して復調器１４に送る。
【００３８】
復調器１４は、チューナー１３により得られたＩＦ信号からディジタル信号を復調し、復調データとして出力する。
【００３９】
以上説明したように、この発明によれば、複数のアンテナ１〜４により同時に受信した受信信号相互の間に遅延時間差を持たせて合成することにより、信号レベルの低下を防止して、直交周波数分割多重化が施された信号を安定して受信することができる。
【００４０】
また、この発明によれば、従来のように受信信号の選択を切り換えることがない。
このため、受信信号の周波数特性が急激に変化することがなく、直交周波数分割多重化が施された信号を安定して受信することができる。また、受信信号の選択を切り換えるための動作を制御する回路が不要となり、構成が簡単となる。
【００４１】
この発明は、上記実施の形態に限定されず、様々な変形及び応用が可能である。
例えば、上記実施の形態では、４つのアンテナ１〜４により無線にて送られた信号を受信するものとして説明したが、これに限定されず、受信特性の安定化と構成の簡単化とを考慮して、任意の数のアンテナにより、直交周波数分割多重化が施された信号を受信してもよい。
【００４２】
また、複数のアンテナ１〜４が、水平偏波のＲＦ信号を受信するアンテナと、垂直偏波のＲＦ信号を受信するアンテナとを含んでいる場合には、両アンテナにより受信した受信信号の間に遅延時間差を持たせることなく合成するようにしてもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明のように、この発明によれば、複数のアンテナにより同時に受信した受信信号相互の間に遅延時間差を持たせるべく、受信信号に時間遅延を加えたのちに合成し、ディジタル信号を復調する。
これにより、簡単な構成で、直交周波数分割多重化が施された信号を安定して受信することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係るダイバーシティ受信機の構成を示す図である。
【図２】従来のダイバーシティ受信機の構成を示す図である。
【符号の説明】
１〜４、１５〜１８    アンテナ
５〜８、１９〜２２    ＬＮＡ
９〜１１    遅延回路
１２    混合器
１３、２４    チューナー
１４、２５    復調器
２３    セレクタ
【図１】
0003639521.tif 000002
【図２】
0003639521.tif 000003