(57)【要約】    【課題】      ダイバーシチ合成により信号品質を高めつつ、中継による周波数誤差の発生を低減して良好な中継信号を得ることができるダイバーシチ中継装置を提供すること。    【解決手段】  各アンテナブランチの自動周波数制御部ＡＦＣ−１〜ＡＦＣ−Ｎそれぞれでシフトされた各アンテナブランチの周波数誤差を合成することで合成周波数誤差を得る周波数誤差合成部１１５と、ダイバーシチ合成後の信号の周波数を合成周波数誤差ぶんだけシフトする周波数シフト部１３０とを設けるようにする。  【選択図】      図１
2006067338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線信号を複数のアンテナでダイバーシチ受信し、当該ダイバーシチ受信信号を中継信号として送信するダイバーシチ中継装置であって、
複数のアンテナと、
各アンテナブランチにそれぞれ設けられ、各アンテナブランチにおける周波数誤差を各アンテナブランチで独立に制御する複数の自動周波数制御手段と、
自動周波数制御された各アンテナブランチの信号をダイバーシチ合成するブランチ信号合成手段と、
前記複数の自動周波数制御手段それぞれでシフトされた各アンテナブランチの周波数誤差を合成することで合成周波数誤差を得る周波数誤差合成手段と、
ダイバーシチ合成後の信号の周波数を、前記合成周波数誤差ぶんだけシフトする周波数シフト手段と
を具備するダイバーシチ中継装置。
【請求項２】
無線信号を複数のアンテナでダイバーシチ受信し、当該ダイバーシチ受信信号を中継信号として送信するダイバーシチ中継装置であって、
複数のアンテナと、
各アンテナブランチにそれぞれ設けられ、各アンテナブランチにおける周波数誤差を各アンテナブランチで独立に検出する複数の周波数誤差検出手段と、
各アンテナブランチにおける周波数誤差を合成することで合成周波数誤差を得る周波数誤差合成手段と、
各アンテナブランチにそれぞれ設けられ、合成周波数誤差を補償するように、各ブランチ信号を共通の周波数で周波数シフトする複数の第１周波数シフト手段と、
周波数シフトされた各アンテナブランチの信号をダイバーシチ合成するブランチ信号合成手段と、
ダイバーシチ合成後の信号を、前記第１周波数シフト手段で周波数シフトしたぶんだけ反対側にシフトする第２周波数シフト手段と
を具備するダイバーシチ中継装置。
【請求項３】
前記周波数誤差合成手段は、各アンテナブランチにおける周波数誤差を、各アンテナブランチにおける信号品質に基づいて重み付け合成することで、前記合成周波数誤差を得る
請求項１又は請求項２に記載のダイバーシチ中継装置。
【請求項４】
前記周波数誤差合成手段は、前記複数のアンテナブランチの中で最も信号品質の良いアンテナブランチにおける周波数誤差を、前記合成周波数誤差として選択する
請求項１又は請求項２に記載のダイバーシチ中継装置。
【請求項５】
前記周波数誤差合成手段は、選択した最も品質の良いアンテナブランチにおける周波数誤差の低域成分のみを通過させる低域通過フィルタを具備する
請求項４に記載のダイバーシチ中継装置。
【請求項６】
前記周波数誤差合成手段は、前記複数のアンテナブランチの中で所望の信号を受信しているアンテナブランチにおける周波数誤差のみを選択的に平均化することで、前記合成周波数誤差を得る
請求項１又は請求項２に記載のダイバーシチ中継装置。
【請求項７】
前記各アンテナブランチにおける信号品質を、各アンテナブランチ信号の信号レベルを一定にするための自動利得制御手段の制御電圧の大きさに基づいて求める
請求項３から請求項６のいずれかに記載のダイバーシチ中継装置。
【請求項８】
前記各アンテナブランチ受信信号の伝搬路を推定する伝搬路推定手段と、前記各アンテナ受信信号の歪み成分を各アンテナブランチの伝搬路推定結果に基づいて補償し、補償後の信号点の理想信号点からの距離に基づいて各アンテナブランチ受信信号の信号対雑音比を推定するＳ／Ｎ推定手段と、を具備し、Ｓ／Ｎ推定手段による推定結果を、各アンテナブランチにおける信号品質として用いる
請求項３から請求項６のいずれかに記載のダイバーシチ中継装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal  Frequency  Division  Multiplexing）方式等を含むディジタル無線伝送方式によって伝送される無線信号を複数のアンテナで受信し、これをダイバーシチ合成処理した後に中継信号として送信するダイバーシチ中継装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アナログテレビの放送波中継装置は、一般に、受信した信号を周波数変換することでベースバンド信号に変換し、このベースバンド信号にフィルタリングなどを施すことで信号品質を向上させ、この後に信号電力を増幅して中継信号として送信する。このような中継装置を多段設けることで、遠方の受信端にも放送信号を到達させることができるようになる。
【０００３】
また放送信号をダイバーシチ受信することで、一段と品質の良い中継信号を送信するようになされたダイバーシチ中継装置がある。このダイバーシチ中継装置のうち、アナログのダイバーシチ中継装置の場合には、時間軸領域で複数のアンテナからの信号を単純に合成または選択する処理だけであるため、周波数変換用のローカル発振器の周波数精度を高くすることで、中継による周波数誤差を小さくし、多段中継にも耐え得る性能を実現することが可能であった。
【０００４】
一方、ＯＦＤＭ方式による地上ディジタルテレビ用の放送波中継装置の場合、離散フーリエ変換後にサブキャリア毎に各ブランチからの信号を合成することでマルチパスの影響を低減させて中継する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。これは、マルチパスの遅延時間がガードインターバル内に収まっていれば、シンボル間干渉が発生しないというＯＦＤＭの特徴を利用したものであり、サブキャリア毎に複数のアンテナブランチの信号を合成することでキャリア電力対雑音比（Ｃ／Ｎ）を効果的に向上できる。
【０００５】
しかしながら、無線周波数帯から中間周波数帯や、ベースバンド帯にダウンコンバートするローカル発振器の周波数誤差の影響については、十分に考慮されていない。
【０００６】
一般に、周波数誤差のあるＯＦＤＭ信号を離散フーリエ変換すると、キャリア間干渉が発生し、復調性能が大きく劣化してしまうため、周波数誤差を補償する自動周波数制御が必要である。
【０００７】
自動周波数制御後に離散フーリエ変換した信号を合成し、次に逆離散フーリエ変換を行い、そのまま再び中間周波数帯や無線周波数帯にアップコンバートすると、自動周波数制御の影響により、本来出力すべき周波数から誤差が生じてしまう。
【０００８】
また、一方でＯＦＤＭ方式によるディジタルテレビ放送の場合、ＳＦＮ（Single Frequency Network）という、単一の周波数でテレビ放送網を構築することも検討されている。このＳＦＮを低コストで実現するために、中継所において放送波信号を受信し、受信周波数と同じ周波数で中継する、放送波中継ＳＦＮの構築も模索されている。この場合、中継所における送信信号が受信アンテナに回り込んでしまうので、中継信号品質を劣化させるばかりでなく、最悪の場合には発振してしまい、装置の故障につながることが知られている。この問題を回避するための回り込みキャンセラ技術が提案されている（例えば特許文献２参照）。
【０００９】
この回り込みキャンセラでは、その構成上、周波数誤差が発生してしまうものがある。このように、周波数誤差が発生してしまう構成に対して、発生してしまう周波数誤差をキャンセラの後段で打ち消すようにする技術が提案されている（例えば特許文献３参照）。回り込みキャンセラが適用されるＳＦＮ放送波中継網においては、中継所における受信信号と送信信号とに周波数誤差が存在すると、親局からの放送波と中継所（中継装置）からの中継放送波との両方の信号が到達する受信端末では、周波数誤差が原因となって受信品質が著しく劣化する。これはそれぞれの信号同士を単なる遅延波としてみなせなくなり、お互いに干渉してしまうためである。よって、周波数誤差を防ぐための構成が必須である。
【００１０】
一方、ＭＦＮ（Multi frequency Network）のように複数の周波数を用いて中継する場合、この周波数誤差の影響はＳＦＮの場合に比べると少ない。ＭＦＮの場合、親局からの放送波と中継所からの中継放送波の両方の信号が到達する受信端末にとって、それぞれの信号の周波数チャネルが異なるため、フィルタ等により容易にこれらの信号を選択することが可能であるためである。
【００１１】
しかしながら、ＭＦＮにおいて多段中継を実施した場合、それぞれの中継所における周波数誤差がたとえ小さくとも、多段中継によって累積され、最後段の中継所から送信される信号には受信端末の受信性能を超える周波数誤差を含んでしまうこともある。このため、それぞれの中継所において周波数誤差が生じないように対策を施す必要がある。
【００１２】
すなわち、複数のアンテナで受信してそれぞれの信号を合成（等化も含む）、受信した信号の周波数チャネルと別の周波数チャネルで中継するＭＦＮ用のダイバーシチ中継装置においても、この周波数誤差が生じないようにする必要がある。
【００１３】
因みに、アナログのダイバーシチ中継装置のように、ベースバンド信号に対して自動周波数制御を行わずに、単純に時間軸領域で信号を合成すると、遅延波が存在するような中継所の受信環境においては中継品質を向上することは困難である。
【特許文献１】特開２００２−２７１２９１号公報
【特許文献２】特開２００２−１５２０６５号公報
【特許文献３】特開２００１−２８５１６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述したように、ディジタル無線信号の中継装置において、受信信号と送信信号の間の周波数誤差を低減させることは、受信端に品質の良い良好な放送信号を供給する上で非常に重要となる。
【００１５】
しかしながら、従来の構成では、単一のアンテナで受信した信号を受信周波数チャネルと同一の周波数で中継する中継装置に設けられた、回りこみキャンセル装置における、周波数誤差を低減することについては配慮されているが、複数のアンテナで受信した信号をダイバーシチ合成して中継信号として送信するダイバーシチ中継装置における周波数誤差を低減することについては十分な配慮がなされておらず、受信端での信号品質が劣化するおそれがあった。
【００１６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ダイバーシチ合成により信号品質を高めつつ、中継による周波数誤差の発生を低減して良好な中継信号を得ることができるダイバーシチ中継装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
かかる課題を解決するため本発明は、各アンテナブランチでの自動周波制御処理でシフトさせた周波数誤差を合成する周波数合成手段と、ダイバーシチ合成した信号の周波数を合成周波数誤差ぶんだけシフトする周波数シフト手段とを設けるようにする。これにより、ダイバーシチ合成後の信号の周波数シフト量を的確に元の信号に周波数特性に合うように戻すことができるようになるので、中継により生じる周波数誤差を低減できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ダイバーシチ合成により信号品質を高めつつ、中継による周波数誤差の発生を低減して良好な中継信号を得ることができるダイバーシチ中継装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
図１に、本発明の実施の形態に係るダイバーシチ中継装置の構成を示す。ダイバーシチ中継装置１００は、Ｎ個の受信アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎと、Ｎ個の受信変換部１０２−１〜１０２−Ｎと、Ｎ個のアナログ／ディジタル変換部（Ａ／Ｄ）１０３−１〜１０３−Ｎと、Ｎ個の直交復調部１０４−１〜１０４−Ｎと、Ｎ個の自動周波数制御部ＡＦＣ−１〜ＡＦＣ−Ｎと、Ｎ個の高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）１０８−１〜１０８−Ｎと、Ｎ個の伝搬路推定部１０９−１〜１０９−Ｎと、合成部１１０と、判定部１１１と、逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）１１２と、周波数シフト部１３０と、周波数誤差合成部１１５と、直交変調部１１６と、ディジタル／アナログ変換部（Ｄ／Ａ）１１７と、送信変換部１１８と、同期信号発生部１１９と、送信アンテナ１２０とを有する。
【００２１】
すなわち、ダイバーシチ中継装置１００は、Ｎ個の受信アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎそれぞれの信号を独立に受信処理するブランチ処理ユニットＢＲ−１〜ＢＲ−Ｎを有する。これは、ダイバーシチ受信を行う一般的なＯＦＤＭ受信装置と同様の構成である。なお以下では説明を簡単化するために、各ブランチ処理ユニットＢＲ−１〜ＢＲ−Ｎの各要素において同様の処理を行う場合については、例えば受信変換部１０２−１〜１０２−Ｎと示すところを、単に受信変換部１０２と記載することもある。
【００２２】
受信変換部１０２は、無線周波数信号を中間周波数帯（ＩＦ帯）に周波数変換する。ここで受信変換部１０２は、入力される同期信号に同期した正弦波を用いて周波数変換を行うようになっている。実際上、各受信変換部１０２−１〜１０２−Ｎは、同一の周波数発生源により発生された正弦波を用いて、各アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎからの出力をミキシングすることで、各アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎの出力をＩＦ帯にダウンコンバートするようになっている。また受信変換部１０２は、周波数変換処理以外にも、増幅等の他の受信処理も行う。
【００２３】
受信変換部１０２の出力信号は、アナログ／ディジタル変換部１０３によってアナログ／ディジタル変換された後に、直交復調部１０４によって直交復調されて複素信号とされる。
【００２４】
次にダイバーシチ中継装置１００は、直交復調後の信号に対して、自動周波数制御部ＡＦＣ−１〜ＡＦＣ−Ｎによって各ブランチ独立に自動周波数制御を施す。具体的には、周波数誤差検出部１０７によって複素乗算部１０５の出力に基づいて周波数誤差を検出し、複素正弦波発生部１０６によって周波数誤差を補償する複素正弦波を発生し、複素乗算部１０５によって直交復調後の信号に複素正弦波を乗じる、これにより、自動周波数制御部ＡＦＣ−１〜ＡＦＣ−Ｎでは、周波数誤差の少ないベースバンド信号を得ることができる。このようにして各ブランチで独立に自動周波数制御が行われる。
【００２５】
自動周波数制御が施された信号は、ＦＦＴ１０８に入力される。なおＦＦＴ１０８への入力前に、図示しないガードインターバル除去部によってガードインターバルが除かれ、ＦＦＴ１０８には有効シンボル長の信号が入力されるのは勿論である。ＦＦＴ１０８からの出力信号は、伝搬路推定部１０９及び合成部１１０に送出される。
【００２６】
伝搬路推定部１０９は、パイロットキャリアを基に信号帯域全体（すなわち全サブキャリア）の周波数特性を推定し、推定した伝搬路特性を合成部１１０に送出する。ブランチ信号合成手段としての合成部１１０は、ＦＦＴ１０８から出力される各サブキャリアの信号を、対応する伝搬路推定部１０９で得られた各サブキャリアの伝搬路推定値で重み付けし、さらに各ブランチからの出力をサブキャリア毎に加算するようにして各ブランチ処理ユニットＢＲ−１〜ＢＲ−Ｎで得られたベースバンド信号を合成する。
【００２７】
合成方法としては、各サブキャリアについて、伝搬路推定値が最も良好なブランチのものを等化して出力する選択合成や、各ブランチの伝搬路推定値の品質に基づいて重み付けして合成する最大比合成などが考えられるが、本発明はこれらの合成方法に限定されるものではない。
【００２８】
合成部１１０の出力は判定部１１１に送出される。判定部１１１は合成結果を変調方式に合わせて判定し、判定結果を逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）１１２に送出する。なお、判定部１１１はメインの処理系統とはバイパスするように接続してもよい。ＩＦＦＴ１１２の出力は、周波数シフト部１３０の複素乗算部１１３に出力される。
【００２９】
複素乗算部１１３は、ＩＦＦＴ１１２の出力に対して、複素正弦波発生部１１４により発生された複素正弦波を乗ずることにより、ＩＦＦＴ１１２の出力に、受信側（すなわち複素乗算部１０５）で補償した周波数誤差を再び付加する。複素正弦波発生部１１４は、周波数誤差合成部１１５により得られる合成周波数誤差に基づいた複素正弦波を発生するようになっている。
【００３０】
ここで周波数誤差合成部１１５は、各ブランチ処理ユニットＢＲ−１〜ＢＲ−Ｎの周波数誤差検出部１０７−１〜１０７−Ｎで検出された周波数誤差信号Ｓ１〜ＳＮを入力し、周波数誤差信号Ｓ１〜ＳＮを合成することにより、合成周波数誤差を得る。これにより、周波数シフト部１３０では、各アンテナブランチの周波数誤差を合成した値だけ、ダイバーシチ合成後の信号の周波数をシフトさせ、自動周波数制御によって生じた周波数誤差を打ち消すので、送出される信号に周波数誤差が生じない。
【００３１】
周波数シフト部１３０によって自動周波数制御前の周波数に戻されたＯＦＤＭ信号は、直交変調部１１６によって直交変調された後、ディジタル／アナログ変換部（Ｄ／Ａ）１１７によってアナログ信号に変換される。ディジタル／アナログ変換部（Ｄ／Ａ）１１７の出力は、送信変換部１１８によって所望の周波数チャネルに変換されると共に増幅された後に、送信アンテナ１２０より空中に輻射される。
【００３２】
ここで送信変換部１１８は、同期信号発生部１１９から入力した同期信号を基に正弦波を発生させ、この正弦波をディジタル／アナログ変換部（Ｄ／Ａ）１１７の出力に乗じることにより、所望の周波数チャネル信号を得る。なお同期信号発生部１１９で発生された同期信号は、受信変換部１０２にも送出される。このように、ダイバーシチ中継装置１００においては、送信変換部１１８で用いる同期信号を受信変換部１０２で用いる同期信号と同一としたことにより、受信端と送信端での周波数誤差を一段と低減できるようになされている。なお同期信号発生部１１９は温度などの環境変動要因に対しても、誤差の生じにくい高精度なものとしておくと好適である。
【００３３】
周波数誤差合成部１１５の構成の一例を図２に示す。図２において、周波数誤差合成部１１５は、各ブランチの周波数誤差値Ｓ１〜ＳＮに重み付けを行う重み付け部２０１−１〜２０１−Ｎと、重み付け部２０１−１〜２０１−Ｎの重み付けの大きさを制御する重み付け制御部２０２と、重み付けられた周波数誤差の総和を求める加算部２０３とを有する。
【００３４】
周波数誤差合成部１１５には、各ブランチからの周波数誤差値Ｓ１〜ＳＮの他に、各ブランチの信号品質を示す信号が入力される。具体的には、各ブランチの信号品質を示す信号が重み付け制御部２０２に入力され、各ブランチからの周波数誤差値Ｓ１〜ＳＮが重み付け部２０１−１〜２０１−Ｎに入力される。実際には、周波数誤差合成部１１５は、信号品質の良いブランチの周波数誤差ほど大きな重み付けを行うようになっている。加算部２０３によって得られた合成周波数誤差は、複素正弦波発生部１１４に送出される。
【００３５】
各ブランチの信号品質を示す信号としては、例えば図３に示すように、一般に、各ブランチにおける受信変換部１０２−１〜１０２−Ｎに設けられている自動利得制御部（ＡＧＣ）３０２−１の制御電圧を用いることができる。図３の構成について簡単に説明する。アンテナ１０１−１で受信された受信信号は、低雑音増幅部（ＬＮＡ）３０１−１によって増幅され、自動利得増幅部（ＡＧＣ）３０２−１によってアナログ／ディジタル変換部（Ａ／Ｄ）１０３−１の入力レベルに適した一定レベルの信号とされた後、乗算部３０３−１に入力される。乗算部３０３−１では、正弦波発生部３０４−１で発生された正弦波とＡＧＣ出力との乗算が行われることで、ＡＧＣ出力がダウンコンバートされる。ダウンコンバートされた信号は帯域通過フィルタ３０５−１を介してアナログ／ディジタル変換部１０３−１に送出される。
【００３６】
ここでＡＧＣの制御電圧は、一般に入力信号レベルが小さいほど、すなわち受信信号の品質が悪いほど大きな値となる。つまり、制御電圧に基づいて受信信号の品質を推定することができる。これにより、重み付け制御部２０２では、各ブランチの信号品質を示す情報として各ブランチのＡＧＣの制御電圧を入力することで、各ブランチに入力されている信号電力の大きさに比例させて各ブランチの周波数誤差値を重み付け合成することができる。このようなＡＧＣ回路は、アナログ／ディジタル変換前の各アンテナブランチ信号の信号レベルを一定にするために一般にダイバーシチ中継装置に設けられているので、信号品質を求めるための回路を別途付加する必要がなくなる。この結果、簡易な構成により信号品質に基づいて各アンテナの周波数誤差を合成することができるようになる。
【００３７】
また各ブランチの信号品質を示す信号として、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）を用いるようにしてもよい。このＳ／Ｎは、例えば図４に示すような構成により得ることができる。図４の構成について簡単に説明する。Ｓ／Ｎ推定部４０１−１は、ＦＦＴの出力信号Ｄｎ（ｋ）（ｎ：ブランチ番号、ｋ：サブキャリア番号）及び伝搬路推定部１０９−１の出力Ｈｎ（ｋ）を入力する。Ｓ／Ｎ推定部４０１−１は、先ずＦＦＴの出力信号Ｄｎ（ｋ）の歪み成分を伝搬路推定部１０９−１の出力Ｈｎ（ｋ）に基づいて補償し、補償後の信号における理想信号点からの距離を求め、雑音成分の和を累積することで、Ｓ／Ｎ推定値Ｑｎ（ｎ：ブランチ番号）を求める。
【００３８】
すなわち、Ｓ／Ｎ推定部４０１−１は、次式
【数１】
2006067338.tif 000003
のように、伝搬路特性Ｈｎ（ｋ）でＦＦＴ出力信号Ｄｎ（ｋ）を除することで歪成分を補償し、補償後の信号の雑音成分を求め、これを伝搬路特性Ｈｎ（ｋ）の電力で重み付けしたものをすべてのサブキャリア（Ｎｄ個）にわたって累積する。ここで、伝搬路特性Ｈｎ（ｋ）の電力による重み付けは省略可能ではあるが、推定精度は劣化してしまう。さらに、回路規模削減のためにＨｎ（ｋ）の電力の代わりに、Ｈｎ（ｋ）の複素振幅の絶対値和とすることも可能ではある。また累積数としては、すべてのサブキャリア（Ｎｃ個）としなくとも、十分な精度が得られる個数に限定することも好適である。累積個数を限定する場合には、伝搬路推定部１０９への入力信号である、ＦＦＴ出力信号Ｄｎ（ｋ）や伝搬路特性Ｈｎ（ｋ）も同様に限定することが可能であり、好適である。
【００３９】
ここで、次式
【数２】
2006067338.tif 000004
のように、伝搬路特性の合計電力を乗じておくと、ＡＧＣ出力においてブランチ間のレベルが異なる場合にも適切な信号品質を得ることができ一段と好適である。
【００４０】
このように、単なる信号電力の大きさに比例した重み付けと異なり、信号対雑音比という信号品質そのものを示す指標を用いることにより、より高精度でかつ、干渉等の影響も受けにくいシステムを構築することができ好適である。
【００４１】
次に、本実施の形態のダイバーシチ中継装置１００の動作を説明する。
【００４２】
ダイバーシチ中継装置１００は、複素ベースバンド信号にした各ブランチの信号について、独立に周波数誤差を検出し、この周波数誤差が無くなるように自動周波数制御を施す。すなわち、各ブランチ信号には、伝搬路の違いや回路の個体差などに起因する各ブランチ独自の周波数誤差が存在するので、自動利得制御部ＡＦＣ−１〜ＡＦＣ−Ｎでは、この各ブランチ独自の周波数誤差を各ブランチ独立に抑制する。
【００４３】
周波数誤差が打ち消された各ブランチの信号は、ブランチ信号合成手段としての合成部１１０によって合成される。このとき、合成部１１０では、周波数誤差が打ち消された信号を合成するので、良好な合成処理を行うことができる。
【００４４】
ダイバーシチ中継装置１００は、合成後の信号の周波数を、自動周波数制御によりシフトさせた分だけ元に戻すことにより、中継による周波数シフトが生じないようにする。
【００４５】
このとき、本実施の形態のダイバーシチ中継装置１００においては、周波数誤差合成部１１５によって、各ブランチの自動周波数制御部ＡＦＣ−１〜ＡＦＣ−Ｎで検出された周波数誤差を合成することで合成周波数誤差を得、周波数シフト部１３０によって、この合成周波数誤差分だけダイバーシチ合成後の信号の周波数をシフトさせる。これにより、受信時の周波数特性を良好に維持できるようになる。この結果、受信時の周波数特性を維持しつつ、ダイバーシチ合成により有効に信号の品質を高めることができるようになる。
【００４６】
かくして本実施の形態によれば、各アンテナブランチの自動周波数制御部ＡＦＣ−１〜ＡＦＣ−Ｎそれぞれでシフトされた各アンテナブランチの周波数誤差を合成することで合成周波数誤差を得る周波数誤差合成部１１５と、ダイバーシチ合成後の信号の周波数を合成周波数誤差ぶんだけシフトする周波数シフト部１３０とを設けたことにより、受信時の周波数特性を維持しつつ、ダイバーシチ合成により有効に信号の品質を高めることができるダイバーシチ中継装置１００を実現できる。
【００４７】
なお上述した実施の形態では、周波数誤差合成部１１５を、図２に示すように構成した場合について説明したが、周波数誤差合成部１１５の構成はこれに限らず、例えば図５、図６又は図７に示すように構成してもよい。
【００４８】
図５に示す周波数誤差合成部１１５は、各ブランチの周波数誤差値Ｓ１〜ＳＮを選択する選択部５０１と、選択部５０１においてどの周波数誤差値Ｓ１〜ＳＮを選択出力するか決定する選択制御部５０２とを有する。選択制御部５０２は、上述したような各ブランチの信号品質を示す信号に基づき、最も信号品質の良いブランチの周波数誤差値を出力するように選択部５０１を制御する。これにより、周波数シフト部１３０では、最も信号品質の高い１つのブランチの自動周波数制御部ＡＦＣで制御された周波数誤差分だけ、ダイバーシチ合成後の信号の周波数が元にシフトされる。図５の構成によれば、図２の構成と比較して、回路構成を一段と簡単化することができる。また図２の構成は、合成部１１０で信号品質の良いブランチ信号ほど重み付けを大きくしてダイバーシチ合成する場合により好適であり、図５の構成は、合成部１１０で信号品質の最も良いブランチの信号を選択してダイバーシチ合成する場合により好適である。
【００４９】
図６に示す周波数誤差合成部１１５は、図５の構成と比較して、選択部５０１の後段に低域通過フィルタ（ＬＰＦ）６０１が設けられている。これにより、選択切り替え時に、出力される周波数誤差値の急激な変化を抑制することができる。この結果、選択部５０１によって頻繁に切り替えが発生するような場合でも不安定な過渡状態を回避することができるようになる。
【００５０】
図７に示す周波数誤差合成部１１５は、複数のアンテナブランチの中で所望の信号を受信しているアンテナブランチの周波数誤差のみを平均化することにより、合成周波数誤差を形成するようになっている。すなわち、各ブランチの周波数誤差値Ｓ１〜ＳＮを平均化するものであるが、所望の信号が得られていないブランチの周波数誤差値は平均化に含めないようにしている。所望の信号であるか否かの判断基準の一例として、地上ディジタル放送で用いられているＴＭＣＣ（Transmission and Multiplexing Configuration Control）信号に含まれる同期信号が所望のビットパターンであるかどうかをチェックする同期確立判定部（図示せず）の判定結果を用いることができる。同期確立判定部は、図１においてそれぞれのブランチに設けられているＦＦＴ１０８−１〜１０８−Ｎからの出力信号を分岐したものを入力とし、ＴＭＣＣ信号が割当てられているサブキャリアを復号して所定の同期信号が含まれているかどうかをチェックするものである。
【００５１】
このように、所望の信号が得られているブランチの周波数誤差値のみを平均化すれば、小さな回路規模で安定した周波数誤差合成を行うことができる。
【００５２】
図７の周波数誤差合成部１１５は、各ブランチＢＲ−１〜ＢＲ−Ｎからの誤差信号Ｓ１〜ＳＮを切替部（ＳＷ）７０１−１〜７０１−Ｎに入力し、切替部７０１−１〜７０１−Ｎに切替制御信号として上述した同期確立判定部からの同期確立判定信号を入力する。これにより、各ブランチＢＲ−１〜ＢＲ−Ｎからの誤差信号Ｓ１〜ＳＮのうち、同期が確立しているブランチのみ平均化部７０５の加算部７０３に入力させる。同期確立ブランチ計上部７０２では、同期が確立しているブランチ数を計上し、同期が確立しているブランチ数Ｍを平均化部７０５の乗算部７０４に送出する。乗算部７０４は加算部７０３の加算結果を１／Ｍ倍する。これにより、同期が確立しているブランチの周波数誤差のみを選択的に平均化できる。
【００５３】
また本発明は、ダイバーシチ合成後の信号を受信周波数チャネルと異なる周波数の中継信号として送信するダイバーシチ中継装置、ダイバーシチ合成後の信号を受信周波数チャネルと同一周波数の中継信号として送信するダイバーシチ中継装置のいずれにも適用することができる。因みに、受信周波数と送信周波数を異なるようにする場合には、送信変換部１１８でのアップコンバートに用いる正弦波の周波数を受信変換部１０２でのダウンコンバートに用いる正弦波の周波数と異なるようにすればよく、逆に受信周波数と送信周波数を同一にする場合には、送信変換部１１８でのアップコンバートに用いる正弦波の周波数を受信変換部１０２でのダウンコンバートに用いる正弦波の周波数と同一にすればよい。
【００５４】
さらに、実施の形態では、本発明のダイバーシチ中継装置を図１のように構成した場合について説明したが、例えば図８に示すように構成してもよい。図８のダイバーシチ中継装置８００は、複数のアンテナ１０１−１〜１０１−Ｎと、各アンテナブランチＢＲ−１〜ＢＲ−Ｎにそれぞれ設けられ各アンテナブランチＢＲ−１〜ＢＲ−Ｎにおける周波数誤差Ｓ１〜ＳＮを各アンテナブランチＢＲ−１〜ＢＲ−Ｎで独立に検出する複数の周波数誤差検出部１０７−１〜１０７−Ｎと、各アンテナブランチＢＲ−１〜ＢＲ−Ｎにおける周波数誤差Ｓ１〜ＳＮを合成することで合成周波数誤差を得る周波数誤差合成部１１５と、各アンテナブランチＢＲ−１〜ＢＲ−Ｎにそれぞれ設けられ合成周波数誤差を補償するようにすべてのブランチ信号を共通に周波数シフトする複数の第１周波数シフト部（複素乗算部）１０５−１〜１０５−Ｎと、周波数シフトされた各アンテナブランチＢＲ−１〜ＢＲ−Ｎの信号をダイバーシチ合成するブランチ信号合成部（合成部）１１０と、ダイバーシチ合成後の信号を前記第１周波数シフト部（複素乗算部）１０５−１〜１０５−Ｎで周波数シフトしたぶんだけ反対側にシフトする第２周波数シフト部８０１とを有する。
【００５５】
ここで第２周波数シフト部８０１は、合成周波数誤差に応じた複素正弦波を発生する複素正弦波発生部１１４と、発生された複素正弦波の正負を反転する符号反転部８０２と、符号反転された複素正弦波をＩＦＦＴ後の信号に乗ずる複素乗算部１１３とを有する。そして、複素正弦波発生部１１４で発生された共通の複素正弦波が第１周波数シフト部（複素乗算部）１０５−１〜１０５−Ｎに送出される。
【００５６】
ダイバーシチ中継装置８００の特徴は、それぞれのブランチからの周波数誤差成分を合成し、すべてのブランチで共通の複素正弦波を乗ずるようにしたことである。つまり、各アンテナで受信された受信信号は、伝搬路の違いや各アンテナブランチの回路の個体差等によりそれぞれ異なる周波数誤差をもつようになるが、ブランチ間の周波数誤差の差が非常に小さいとみなし、複素正弦波発生部１１４を共通化する。これにより、複素正弦波発生部１１４を共通化できる分だけ、回路規模を削減できる。
【００５７】
本発明は、上述した実施の形態に限定されずに、種々変更して実施することができる。      
【００５８】
本発明のダイバーシチ中継装置の一つの態様においては、無線信号を複数のアンテナでダイバーシチ受信し、当該ダイバーシチ受信信号を中継信号として送信するダイバーシチ中継装置であって、複数のアンテナと、各アンテナブランチにそれぞれ設けられ、各アンテナブランチにおける周波数誤差を各アンテナブランチで独立に制御する複数の自動周波数制御手段と、自動周波数制御された各アンテナブランチの信号をダイバーシチ合成するブランチ信号合成手段と、複数の自動周波数制御手段それぞれでシフトされた各アンテナブランチの周波数誤差を合成することで合成周波数誤差を得る周波数誤差合成手段と、ダイバーシチ合成後の信号の周波数を、合成周波数誤差ぶんだけシフトする周波数シフト手段とを具備する構成を採る。
【００５９】
この構成によれば、各アンテナで受信された受信信号は、伝搬路の違いや各アンテナブランチの回路の個体差等によりそれぞれ異なる周波数誤差をもつようになるが、自動周波数制御手段によって、このアンテナブランチ毎に異なる周波数誤差が抑制される。これにより、ブランチ信号合成手段では、自動周波数制御手段により周波数誤差が抑制されたブランチ信号が合成されるので、良好なダイバーシチ合成処理を行うことができるようになる。ダイバーシチ合成された信号は、周波数シフト手段によって、自動周波数制御手段でシフトさせた周波数が再度戻されるように周波数がシフトされる。このとき、周波数シフト手段では、各アンテナブランチの周波数誤差を合成した合成周波数誤差分だけ、ダイバーシチ合成後の信号の周波数をシフトさせるので、自動周波数制御によって生じた周波数誤差を打ち消すことができ、送出される信号に周波数誤差が生じない。この結果、受信時の周波数特性を維持しつつ、ダイバーシチ合成により有効に信号の品質を高めることができるようになる。
【００６０】
本発明のダイバーシチ中継装置の一つの態様においては、無線信号を複数のアンテナでダイバーシチ受信し、当該ダイバーシチ受信信号を中継信号として送信するダイバーシチ中継装置であって、複数のアンテナと、各アンテナブランチにそれぞれ設けられ各アンテナブランチにおける周波数誤差を各アンテナブランチで独立に検出する複数の周波数誤差検出手段と、各アンテナブランチにおける周波数誤差を合成することで合成周波数誤差を得る周波数誤差合成手段と、各アンテナブランチにそれぞれ設けられ合成周波数誤差を補償するように各ブランチ信号を共通の周波数で周波数シフトする複数の第１周波数シフト手段と、周波数シフトされた各アンテナブランチの信号をダイバーシチ合成するブランチ信号合成手段と、ダイバーシチ合成後の信号を第１周波数シフト手段で周波数シフトしたぶんだけ反対側にシフトする第２周波数シフト手段とを具備する構成を採る。
【００６１】
この構成によれば、上記作用効果に加えて、第２周波数シフト手段における複素正弦波を共通化できる分だけ、回路規模を削減できる。
【００６２】
本発明のダイバーシチ中継装置の一つの態様においては、周波数誤差合成手段は、各アンテナブランチにおける周波数誤差を、各アンテナブランチにおける信号品質に基づいて重み付け合成することで、合成周波数誤差を得る構成を採る。
【００６３】
この構成によれば、信号品質の良いアンテナブランチの周波数誤差ほど大きな重み付けを行うことができるようになる。またダイバーシチ合成においても一般に信号品質の高い信号ほど重み付けを大きくしたり、最も信号品質の良いブランチの信号を選択するので、ダイバーシチ合成処理に合わせた周波数シフト処理を行うことできるようになる。この結果、ダイバーシチ合成後の信号に一段と的確な周波数シフト処理を施すことができるようになる。
【００６４】
本発明のダイバーシチ中継装置の一つの態様においては、周波数誤差合成手段は、複数のアンテナブランチの中で最も信号品質の良いアンテナブランチにおける周波数誤差を、合成周波数誤差として選択する構成を採る。
【００６５】
この構成によれば、信号品質の最も良いアンテナブランチの周波数誤差を選択するので、ダイバーシチ合成において、信号品質の良い信号ほど重み付けを大きくしたり、最も信号品質の良いブランチの信号を選択したときに、ダイバーシチ合成処理に合わせた周波数シフト処理を行うことができるようになる。この結果、ダイバーシチ合成後の信号に一段と的確な周波数シフト処理を施すことができるようになる。
【００６６】
本発明のダイバーシチ中継装置の一つの態様においては、最も信号品質の良いアンテナブランチにおける周波数誤差を合成周波数誤差として選択する構成を採る場合に、周波数誤差合成手段が、選択した最も品質の良いアンテナブランチにおける周波数誤差の低域成分のみを通過させる低域通過フィルタを具備する構成を採る。
【００６７】
この構成によれば、選択される周波数誤差が頻繁に切り替えられるような場合に発生する不安定な過渡状態を回避することができるようになる。
【００６８】
本発明のダイバーシチ中継装置の一つの態様においては、複数のアンテナブランチの中で所望の信号を受信しているアンテナブランチにおける周波数誤差のみを選択的に平均化することで、合成周波数誤差を得る構成を採る。
【００６９】
この構成によれば、複数のアンテナブランチにおける周波数誤差を平均化させることができ、安定した周波数シフト処理を簡易な構成で実現できるようになる。
【００７０】
本発明のダイバーシチ中継装置の一つの態様においては、各アンテナブランチにおける信号品質を、各アンテナブランチ信号の信号レベルを一定にするための自動利得制御手段の制御電圧の大きさに基づいて求める構成を採る。
【００７１】
この構成によれば、各アンテナブランチ信号の信号レベルを一定にするために一般にダイバーシチ中継装置に設けられている自動利得制御手段の制御電圧に基づいて各アンテナブランチ信号の信号品質を求めるようにしたので、信号品質を求めるための回路を別途付加することなく、簡易な構成により信号品質に基づいて各アンテナの周波数誤差を合成することができるようになる。
【００７２】
本発明のダイバーシチ中継装置の一つの態様においては、各アンテナブランチ受信信号の伝搬路を推定する伝搬路推定手段と、各アンテナ受信信号の歪み成分を各アンテナブランチの伝搬路推定結果に基づいて補償し、補償後の信号点の理想信号点からの距離に基づいて各アンテナブランチ受信信号の信号対雑音比を推定するＳ／Ｎ推定手段と、を具備し、Ｓ／Ｎ推定手段による推定結果を、各アンテナブランチにおける信号品質として用いる構成を採る。
【００７３】
この構成によれば、Ｓ／Ｎ推定手段によって、各アンテナブランチにおける信号品質を的確に求めることができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明に係るダイバーシチ中継装置は、ダイバーシチ合成により信号品質を高めつつ、中継による周波数誤差の発生を低減して良好な中継信号を得ることができ、放送信号用の中継器を含めた種々の無線中継器に広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の一実施の形態に係るダイバーシチ中継装置の構成を示すブロック図
【図２】周波数誤差合成部の構成例を示すブロック図
【図３】受信変換部の構成例を示すブロック図
【図４】Ｓ／Ｎを求めるための構成例を示すブロック図
【図５】周波数誤差合成部の構成例を示すブロック図
【図６】周波数誤差合成部の構成例を示すブロック図
【図７】周波数誤差合成部の構成例を示すブロック図
【図８】本発明のダイバーシチ中継装置の別の構成例を示すブロック図
【符号の説明】
【００７６】
１００、８００  ダイバーシチ中継装置
１０１−１〜１０１−Ｎ  受信アンテナ
１０２−１〜１０２−Ｎ  受信変換部
１０３−１〜１０３−Ｎ  アナログ／ディジタル変換部（Ａ／Ｄ）
１０４−１〜１０４−Ｎ  直交復調部
１０５−１〜１０５−Ｎ、１１３  複素乗算部
１０６−１〜１０６−Ｎ、１１４  複素正弦波発生部
１０７−１〜１０７−Ｎ  周波数誤差検出部
１０８−１〜１０８−Ｎ  高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）
１０９−１〜１０９−Ｎ  伝搬路推定部
１１０  合成部
１１１  判定部
１１２  逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）
１１５  周波数誤差合成部
１１６  直交変調部
１１７ディジタル／アナログ変換部
１１８  送信変換部
１１９  同期信号発生部
１２０  送信アンテナ
１３０、８０１  周波数シフト部
２０１−１〜２０１−Ｎ  重み付け部
２０２  重み付け制御部
２０３  加算部
３０１−１  低雑音増幅部（ＬＮＡ）
３０２−１  自動利得制御部（ＡＧＣ）
３０３−１  乗算部
３０４−１  正弦波発生部
３０５−１  帯域通過フィルタ
４０１−１  信号対雑音比推定部（Ｓ／Ｎ推定部）
５０１  選択部
５０２  選択制御部
６０１  低域通過フィルタ（ＬＰＦ）
８０２  符号反転部
ＢＲ−１〜ＢＲ−Ｎ  ブランチ処理ユニット
ＡＦＣ−１〜ＡＦＣ−Ｎ  自動周波数制御部
Ｓ１〜ＳＮ  周波数誤差信号
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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