(57)【要約】【課題】  角度ダイバーシチ受信装置において、電波到来方位角が変化しても、ダイバーシチ効果を維持するとともに、ダイバーシチ効果が得られる範囲で受信レベルを最大にする。【解決手段】  受信ホーンと帯域通過ろ波器と低雑音増幅器とダウンコンバータと自動利得制御器とを備える角度ダイバーシチ受信装置であって、複数のブランチを合成するダイバーシチ合成回路と、ダイバーシチ合成回路から受信信号を再生する判定帰還形等化器と、複数のブランチと判定帰還形等化器の誤差信号とを基に受信ビームの角度を制御する制御部と、制御部に従って所定の角度になるように受信ホーンを駆動するホーン駆動部と、を備え、制御部は、ダイバーシチ効果が得られる相関係数の範囲で受信レベルが最大になるようにホーン駆動部を制御する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信ホーンと帯域通過ろ波器と低雑音増幅器とダウンコンバータと自動利得制御器とを備える角度ダイバーシチ受信装置であって、
複数のブランチを合成するダイバーシチ合成回路と、
前記ダイバーシチ合成回路から受信信号を再生する判定帰還形等化器と、
前記複数のブランチと前記判定帰還形等化器の誤差信号とを基に受信ビームの角度を制御する制御部と、
前記制御部に従って所定の角度になるように前記受信ホーンを駆動するホーン駆動部と、
を備え、
前記制御部は、ダイバーシチ効果が得られる相関係数の範囲で受信レベルが最大になるように前記ホーン駆動部を制御することを特徴とする角度ダイバーシチ受信装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記複数のブランチから相関係数を求める相関器と、
前記判定帰還形等化器と前記相関器との出力を基にダイバーシチ効果が得られる相関係数の値の範囲で、前記誤差信号が最小になるように、受信ビーム挟角を制御する信号を前記ホーン駆動部に出力するコントロール部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の角度ダイバーシチ受信装置。
【請求項３】
前記複数のブランチの数は２であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の角度ダイバーシチ受信装置。
【請求項４】
前記複数のブランチの数はｎであって、
前記制御部は、
前記判定帰還形等化器と前記相関器との出力を基にダイバーシチ効果が得られる相関係数の値の範囲で前記誤差信号が最小になるように、前記受信ホーンの受信ビーム挟角を制御する信号を前記ホーン駆動部に出力する前記コントロール部を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の角度ダイバーシチ受信装置。
【請求項５】
フェーズドアレイを用いた角度ダイバーシチ受信装置であって、
複数のブランチの出力を合成するダイバーシチ合成回路と、
前記ダイバーシチ合成回路から受信信号を再生する判定帰還形等化器と、
前記複数のブランチと前記判定帰還形等化器の誤差信号との出力を基に受信ビームを制御する制御部と、
前記制御部に従って所定の受信ビーム挟角の角度になるように複数のフェーズドアレイを制御するフェーズドアレイ合成部と、
を備え、
前記制御部は、ダイバーシチ効果が得られる相関係数の範囲で前記誤差信号が最小になるように、前記複数のフェーズドアレイの受信ビーム挟角を制御し、
前記受信ビーム挟角の角度を保ったまま受信レベルが最大になるように前記フェーズドアレイ合成部を制御することを特徴とする角度ダイバーシチ受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイバーシチ受信装置に関し、特に、角度ダイバーシチ受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
角度ダイバーシチ方式は、１面の空中線の受信用ビームを二つ作り（例えば、受信ホーンを二つ備えるなど）、それぞれ異なった方向から到達する電波をそれぞれのビームで受信し、受信用空中線を２面用いた空間ダイバーシチと同様のダイバーシチ効果を得る方式である。
【０００３】
角度ダイバーシチ受信装置の一例を図６に示す。この角度ダイバーシチ受信装置は、２個の受信ホーン１０１ａ１および１０１ａ２を備えた空中線１００を有している。この角度ダイバーシチ受信装置は、受信ホーン１０１ａ１および１０１ａ２にて受信した信号を、ＢＰＦ（Ｂａｎｄ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）（帯域通過ろ波器）１０２ａ１および１０２ａ２にて帯域を制限する。次に、ＬＮＡ（Ｌｏｗ  Ｎｏｉｓｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）（低雑音増幅器）１０３ａ１および１０３ａ２、Ｄ／Ｃ（Ｄｏｗｎ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）（ダウンコンバータ）１０４ａ１および１０４ａ２でダウンコンバートする。そして、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌｅｒ）（自動利得制御器）１０５ａ１および１０５ａ２を経て、角度ダイバーシチの２個のブランチとして受信を行う。次に各ブランチ信号に対し、ＡＭＦ（Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｍａｔｃｈｅｄ  Ｆｉｌｔｅｒ）（適応整合フィルタ）１０６ａ１および１０６ａ２、ダイバーシチ合成回路１０７、ＤＦＥ（Ｄｅｃｉｓｉｏｎ  Ｆｅｅｄｂａｃｋ  Ｅｑｕａｌｉｚｅｒ）（判定帰還型等化器）１０８により、ダイバーシチ合成と自動等化を行って受信信号を再生している。
【０００４】
図６の例においては、受信ホーン１０１ａ１および１０１ａ２の角度を調整し、最適な受信ビーム挟角となるように受信ホーンを固定している。
【０００５】
一般に、角度ダイバーシチ方式においては、最適な受信ビーム挟角となるように、２つの受信ホーンの角度を設定している。しかしながら、受信ホーンが特定の角度で固定されている場合、電波伝搬状況の変化に伴い、電波到来方位角が変化した場合に受信レベルが低下するという課題がある。
【０００６】
このような課題を解決する手段として、特許文献１及び特許文献２には、遅延素子を用いたダイバーシチ技術が開示されている。
【０００７】
さらに特許文献３には、偏波ダイバーシチに関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０６−０２９８９０号公報
【特許文献２】特開平０５−３４４０２９号公報
【特許文献３】特開２０１０−２３３２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１―特許文献３に開示されている技術では、遅延素子や複数の偏波ダイバーシチアンテナが用いられていて回路規模が大きく複雑になっているという課題がある。
【００１０】
本発明の目的は、上述した課題を解決する角度ダイバーシチ受信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明は、受信ホーンと帯域通過ろ波器と低雑音増幅器とダウンコンバータと自動利得制御器とを備える角度ダイバーシチ受信装置であって、複数のブランチを合成するダイバーシチ合成回路と、ダイバーシチ合成回路から受信信号を再生する判定帰還形等化器と、複数のブランチと判定帰還形等化器の誤差信号とを基に受信ビームの角度を制御する制御部と、制御部に従って所定の角度になるように受信ホーンを駆動するホーン駆動部とを備え、制御部は、ダイバーシチ効果が得られる相関係数の範囲で受信レベルが最大になるようにホーン駆動部を制御することを特徴としている。
【００１２】
また、フェーズドアレイを用いた角度ダイバーシチ受信装置であって、複数のブランチの出力を合成するダイバーシチ合成回路と、ダイバーシチ合成回路から受信信号を再生する判定帰還形等化器と、複数のブランチと判定帰還形等化器の誤差信号との出力を基に受信ビームを制御する制御部と、制御部に従って所定の受信ビーム挟角の角度になるように複数のフェーズドアレイを制御するフェーズドアレイ合成部とを備え、制御部は、ダイバーシチ効果が得られる相関係数の範囲で前記誤差信号が最小になるように、複数のフェーズドアレイの受信ビーム挟角を制御し、受信ビーム挟角の角度を保ったまま受信レベルが最大になるようにフェーズドアレイ合成部を制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の効果は、角度ダイバーシチ受信装置において、電波到来方位角が変化しても、ダイバーシチ効果を維持するとともに、ダイバーシチ効果が得られる範囲で受信レベルを最大化できることである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態における角度ダイバーシチ受信装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】相関関係およびビーム偏移損失とビーム挟角の関係を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における角度ダイバーシチ受信装置の詳細な構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における角度ダイバーシチ受信装置の構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態における角度ダイバーシチ受信装置の構成例を示すブロック図である。
【図６】本発明の関連技術における角度ダイバーシチ受信装置の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態における受信装置の構成例を示すブロック図である。
【００１６】
図１において、本発明の角度ダイバーシチ受信装置は、受信ホーン部３１０に２個の受信ホーン３０１ａ１および３０１ａ２を備えた空中線３００と、ＢＰＦ（帯域通過ろ波器）３０２ａ１および３０２ａ２を備えている。また、ＬＮＡ（低雑音増幅器）３０３ａ１および３０３ａ２、Ｄ／Ｃ（ダウンコンバータ）３０４ａ１および３０４ａ２、ＡＧＣ（自動利得制御器）３０５ａ１および３０５ａ２、ＡＭＦ（適応整合フィルタ）３０６ａ１および３０６ａ２を備えている。さらに、ダイバーシチ合成回路３０７、ＤＦＥ（判定帰還型等化器）３０８、制御部３０９を有しており、ダイバーシチ合成と自動等化を行って受信信号を再生している。
【００１７】
図３は、図１の一部を詳細に示した図である。制御部３０９は、内部に相関器４０１、コントロール回路４０２を有する。受信ホーン部３１０は受信ホーン３０１ａ１および３０１ａ２とホーン駆動部４０３を含み、ホーン駆動部４０３は受信ホーン３０１ａ１および３０１ａ２それぞれの方向角を変更する駆動部である。
【００１８】
図１、図２及び図３を用いて動作の説明をする。
【００１９】
角度ダイバーシチ方式では、空中線ビームをその最適方向から偏移して使用するため、最適方向から受信した場合に比較して、受信入力信号の平均レベルが低下する。この低下量を空中線ビーム偏移損失という。受信ビームの挟角が大きくなるほど、空中線ビーム偏移損失は増加する。一方で、ダイバーシチ効果を得るためには、ブランチ間の相関値が一定以上大きくならないようにする必要がある。ブランチ間の相関値を小さくするためには、受信ビームの挟角を大きくする必要がある。相関係数およびビーム偏移損失とビーム挟角の関係を図２に示す。以上の理由から、一般に角度ダイバーシチ方式においては、空中線ビーム偏移損失と、ブランチ間の相関係数のバランスが最適となるように、受信ビーム挟角が設定される。
【００２０】
受信ホーン３０１ａ１および３０１ａ２にて受信した信号は、それぞれＢＰＦ３０２ａ１および３０２ａ２、ＬＮＡ３０３ａ１および３０３ａ２、Ｄ／Ｃ３０４ａ１および３０４ａ２、ＡＧＣ３０５ａ１および３０５ａ２を経て、角度ダイバーシチの２個のブランチとして受信される。次に各ブランチ信号は、ＡＭＦ３０６ａ１および３０６ａ２に入力され、ダイバーシチ合成回路３０７で角度ダイバーシチ合成が行われる。ダイバーシチ合成回路３０７の出力は、ＤＦＥ３０８により自動等化が行われ、ＤＦＥ３０８から誤差信号（判定誤差信号）と受信データ信号が得られる。
【００２１】
制御部３０９は、ＡＧＣ３０５ａ１および３０５ａ２の出力を受け取り、相関器４０１にて相関演算を行う。相関演算は、２つの受信ホーンの間の角度を少しずつ変化させながら、ある角度における出力値を複数個記録し、その値で計算する。また、制御部３０９は、相関器４０１にて相関演算を行った結果の相関係数と、ＤＦＥ３０８からの誤差信号をコントロール回路４０２にて受け取る。コントロール回路４０２は、ダイバーシチ効果が得られる相関係数の値の範囲で、誤差信号が最も小さくなるように、受信ホーン３０１ａ１および３０１ａ２の受信ビーム挟角の変化量Δθをホーン駆動部４０３に送出する。相関係数は、実用上、０．７以下が望ましい。
【００２２】
ホーン駆動部４０３は、コントロール回路４０２から受信ビーム挟角の変化量Δθを受け取り、受信ホーン３０１ａ１および３０１ａ２を駆動することで、受信ビーム挟角を最適に設定する。さらに、ホーン駆動部４０３は、受信ビーム挟角を最適な角度に保ったまま、受信ホーン３０１ａ１および３０１ａ２の両方の向きを同時に変え、受信レベルが最大になるように制御する。
【００２３】
以上説明したように本発明では、電波到来方位角が変化しても、ダイバーシチ効果を維持するとともに、ダイバーシチ効果が得られる範囲で受信レベルを最大にすることができる。
（第２の実施の形態）
図４は、本発明の第２の実施形態として、受信ホーンおよび受信系統をｎ個に拡張し、角度ダイバーシチのｎ個のブランチとしてダイバーシチ合成を行う構成である。
【００２４】
図４において、空中線５００には、受信ホーン部５１０があり、その内部の受信ホーン５０１ａ１〜ａｎのｎ個のホーンにて信号を受信する。それぞれＢＰＦ５０２ａ１〜ａｎ、ＬＮＡ５０３ａ１〜ａｎ、Ｄ／Ｃ５０４ａ１〜ａｎ、ＡＧＣ５０５ａ１〜ａｎを経て、角度ダイバーシチのｎ個のブランチとして受信される。ＡＭＦ５０６ａ１〜ａｎを通って、ダイバーシチ合成回路５０７で角度ダイバーシチの合成を行う。制御部５０９にはＡＧＣ５０５ａ１〜ａｎからのｎ個の出力信号およびＤＦＥ５０８からの誤差信号が入力される。
【００２５】
制御部５０９は、ＡＧＣ５０５ａ１〜ａｎの出力を受け取り、相関器５５１にて相関演算を行う。また、制御部５０９は、相関器５５１にて相関演算を行った結果の相関係数と、ＤＦＥ５０８からの誤差信号をコントロール回路５５２にて受け取る。コントロール回路５５２は、ダイバーシチ効果が得られる相関係数の値の範囲で、誤差信号が最も小さくなるように、受信ホーン５０１ａ１〜ａｎの受信ビーム挟角の変化量Δθをホーン駆動部４５１に送出する。ｎ個の受信ホーンそれぞれが、異なる方向から信号を受信し、全体として受信レベルが高くなるようにホーンの方向を制御する。
【００２６】
例えば、まず、５０１ａ１と５０１ａ２の間で、第１の実施の形態と同様に制御部５０９が相関器５５１を制御することにより、受信ビーム挟角を決定する。つぎに、５０１ａ２と５０１ａ３との間で、同様に受信ビーム挟角を決定する。この動作を繰り返し、最後に、５０１ａ（ｎ−１）と５０１ａｎの受信ビーム挟角を決定する。
【００２７】
受信ホーン５０１ａ１〜ａｎは、円周上に配置され、コントロール回路５５２からの受信ビーム挟角の変化量Δθをもとに、ホーン駆動部４５１によって受信ビーム挟角を最適に設定される。さらに、ホーン駆動部４５１は、受信ビーム挟角を最適な角度に保ったまま、受信ホーン５０１ａ１〜ａｎを円周方向に同一距離だけ回転移動させ、受信レベルが最大になるように制御する。
【００２８】
また、ホーン駆動部４５１は、受信ホーン５０１ａ１〜ａｎを中心方向に駆動することで、受信レベルが高くなるように制御することも可能である。
【００２９】
以上説明したように本発明では、電波到来方位角が変化しても、ダイバーシチ効果を維持するとともに、ダイバーシチ効果が得られる範囲で受信レベルを最大にすることができる。
（第３の実施の形態）
図５は、本発明の第３の実施形態の構成例である。
【００３０】
フェーズドアレイ合成部６１０ａ１および６１０ａ２にそれぞれ入力し、フェーズドアレイ合成することにより、角度ダイバーシチの２個のブランチを構成し、ダイバーシチ合成回路６０７にて角度ダイバーシチ合成を行う。受信ビーム挟角の調整は、空中線素子自体を駆動して方向を変えるのではなく、フェーズドアレイ合成部において受信ビーム方向を制御することによって行う。
【００３１】
ｎ個の空中線素子６０１ａ１〜ａｎによって構成されるフェーズドアレイアンテナからの受信信号が、それぞれＢＰＦ６０２ａ１〜ａｎ、ＬＮＡ６０３ａ１〜ａｎ、Ｄ／Ｃ６０４ａ１〜ａｎ、ＡＧＣ６０５ａ１〜ａｎを経てフェーズドアレイ合成部６１０ａ１および６１０ａ２に入力される。フェーズドアレイ合成部６１０ａ１および６１０ａ２にてフェーズドアレイ合成され、ＡＭＦ６０６ａ１および６０６ａ２を通って、ダイバーシチ合成回路６０７で角度ダイバーシチの合成を行う。制御部６０９には、フェーズドアレイ合成部６１０ａ１および６１０ａ２の出力信号およびＤＦＥ６０８からの誤差信号が入力される。
【００３２】
制御部６０９は、フェーズドアレイ合成部６１０ａ１および６１０ａ２の出力を受け取り、相関器６５１にて相関演算を行う。また、制御部６０９は、第１の実施の形態と同様に相関器６５１にて相関演算を行った結果の相関係数と、ＤＦＥ６０８からの誤差信号をコントロール回路６５２にて受け取る。コントロール回路６５２は、ダイバーシチ効果が得られる相関係数の値の範囲で、誤差信号が最も小さくなるように、フェーズドアレイ合成部６１０ａ１および６１０ａ２を制御する。
【００３３】
フェーズドアレイ合成部６１０ａ１および６１０ａ２は、コントロール回路４０２から受信ビーム挟角の変化量Δθを受け取り、フェーズドアレイ合成を行って、受信ビーム挟角を最適に設定する。さらに、フェーズドアレイ合成部６１０ａ１および６１０ａ２は、受信ビーム挟角を最適な角度に保ったまま、フェーズドアレイ合成の向きを同時に変え、受信レベルが最大になるように制御する。
【００３４】
以上説明したように本発明では、電波到来方位角が変化しても、ダイバーシチ効果を維持するとともに、ダイバーシチ効果が得られる範囲で受信レベルを最大にすることができる。
【００３５】
尚、本願発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本願発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更、変形して実施することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、マルチパスフェージングが生じる伝搬において角度ダイバーシチを用いる通信に利用可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１００、３００、５００    空中線
１０１ａ１、１０１ａ２、３０１ａ１、３０１ａ２、５０１ａ１〜ａｎ    受信ホーン
１０２ａ１、１０２ａ２、３０２ａ１、３０２ａ２、５０２ａ１〜ａｎ、６０２ａ１〜ａｎ    ＢＰＦ（帯域通過ろ波器）
１０３ａ１、１０３ａ２、３０３ａ１、３０３ａ２、５０３ａ１〜ａｎ、６０３ａ１〜ａｎ    ＬＮＡ（低雑音増幅器）
１０４ａ１、１０４ａ２、３０４ａ１、３０４ａ２、５０４ａ１〜ａｎ、６０４ａ１〜ａｎ    Ｄ／Ｃ（ダウンコンバータ）
１０５ａ１、１０５ａ２、３０５ａ１、３０５ａ２、５０５ａ１〜ａｎ、６０５ａ１〜ａｎ    ＡＧＣ（自動利得制御器）
１０６ａ１、１０６ａ２、３０６ａ１、３０６ａ２、５０６ａ１〜ａｎ、６０６ａ１、６０６ａ２    ＡＭＦ（適応整合フィルタ）
１０７、３０７、５０７、６０７    ダイバーシチ合成回路
１０８、３０８、５０８、６０８    ＤＦＥ（判定帰還型等化器）
３０９、５０９、６０９    制御部
３１０、５１０    受信ホーン部
４０１、５５１、６５１    相関器
４０２、５５２、６５２    コントロール回路
４０３、４５１    ホーン駆動部
６０１ａ１〜ａｎ    空中線素子
６１０ａ１、６１０ａ２    フェーズドアレイ合成部
【図１】
2014183327.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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