(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信機における遅延プロファイル生成回路であって、
受信信号と予め周期的に挿入される参照信号との相関値を算出する相関値算出手段と、
１フレーム遅延手段と、
前記相関値と前記１フレーム遅延手段の出力とに対してそれぞれ重み付けをなす重み付け手段と、
これら重み付け後の出力の同相加算をなすと共に、この同相加算後の相関値を前記１フレーム遅延手段へ出力する加算手段と、
前記加算手段による同相加算後の相関値を電力計算して遅延プロファイルとして出力する電力化手段と、
前記遅延プロファイルの１フレーム毎のフレーム内で検出されたピークの数を検出してこのピークの数に応じて、前記相関値算出手段の出力と前記１フレーム遅延手段の出力とに対して互いに異なる重み付け係数の制御をなす相関監視手段とを含み、
前記相関監視手段は、前記ピークの検出回数が増加するに従って前記１フレーム遅延手段の出力の重み付け係数Ｗ0 を次第に上昇させ、前記相関値算出手段の出力の重み付け係数Ｗ1 を次第に下降させるようにしたことを特徴とするプロファイル生成回路。
【請求項２】
初期状態や前記ピークの検出開始時期では、Ｗ0 ＜Ｗ1 ＜１としておき、前記ピークの検出回数が増大した場合には、１＞Ｗ0 ＞Ｗ1 とすることを特徴とする請求項１に記載のプロファイル生成回路。
【請求項３】
前記受信信号はＱＡＭ変調信号であり、前記ＱＡＭ変調信号を直交復調した後のＩ及びＱデータの各々に対して前記相関値の算出及び重み付けをなすようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載のプロファイル生成回路。
【請求項４】
受信機における遅延プロファイル生成方法であって、
受信信号と予め周期的に挿入される参照信号との相関値を算出する相関値算出ステップと、
１フレーム遅延ステップと、
前記相関値と前記１フレーム遅延ステップの出力とに対してそれぞれ重み付けをなす重み付けステップと、
これら重み付け後の出力の同相加算をなすと共に、この同相加算後の相関値を前記１フレーム遅延ステップへ出力する加算ステップと、
前記加算ステップによる同相加算後の相関値を電力計算して遅延プロファイルとして出力する電力化ステップと、
前記遅延プロファイルの１フレーム毎のフレーム内で検出されたピークの数を検出してこのピークの数に応じて、前記相関値算出ステップの出力と前記１フレーム遅延ステップの出力とに対して互いに異なる重み付け係数の制御をなす相関監視ステップとを含み、
前記相関監視ステップは、前記ピークの検出回数が増加するに従って前記１フレーム遅延ステップの出力の重み付け係数Ｗ0 を次第に上昇させ、前記相関値算出ステップの出力の重み付け係数Ｗ1 を次第に下降させるようにしたことを特徴とするプロファイル生成方法。
【請求項５】
初期状態や前記ピークの検出開始時期では、Ｗ0 ＜Ｗ1 ＜１としておき、前記ピークの検出回数が増大した場合には、１＞Ｗ0 ＞Ｗ1 とすることを特徴とする請求項４に記載のプロファイル生成方法。
【請求項６】
前記受信信号はＱＡＭ変調信号であり、前記ＱＡＭ変調信号を直交復調した後のＩ及びＱデータの各々に対して前記相関値の算出及び重み付けをなすようにしたことを特徴とする請求４または５に記載のプロファイル生成方法。
【請求項７】
請求項１〜３いずれかに記載のプロファイル生成回路を用いたことを特徴とする受信機。
【請求項８】
受信機における遅延プロファイル生成方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
受信信号と予め周期的に挿入される参照信号との相関値を算出する相関値算出処理と、
１フレーム遅延処理と、
前記相関値と前記１フレーム遅延ステップの出力とに対してそれぞれ重み付けをなす重み付け処理と、
これら重み付け後の出力の同相加算をなすと共に、この同相加算後の相関値を前記１フレーム遅延処理へ出力する加算ステップと、
前記加算処理による同相加算後の相関値を電力計算して遅延プロファイルとして出力する電力化処理と、
前記遅延プロファイルの１フレーム毎のフレーム内で検出されたピークの数を検出してこのピークの数に応じて、前記相関値算出処理の出力と前記１フレーム遅延処理の出力とに対して互いに異なる重み付け係数の制御をなす相関監視処理とを含み、
前記相関監視処理は、前記ピークの検出回数が増加するに従って前記１フレーム遅延ステップの出力の重み付け係数Ｗ0 を次第に上昇させ、前記相関値算出ステップの出力の重み付け係数Ｗ1 を次第に下降させるようにしたことを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は遅延プロファイル生成回路及びその方法並びにそれを用いた受信機、プログラムに関し、特にマイクロ波通信システムにおけるデジタルＦＰＵ（Field Pick Up ）受信装置に用いて好適な遅延プロファイル生成方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access ）方式の通信システムにおける受信機においては、精度の高い遅延プロアァイルの測定（遅延波のパス検出）のために、同相の連続するデータを加算する際に、その加算数を異ならせて、複数のデータを取得し、取得されたそれらの各データを基にして、受信信号の電力値、あるいは受信信号の電力とノイズ電力との比を検出し、検出された電力値または電力比の値の比較、あるいはそれらの時間的な変化を判定することにより、フェージング周波数に応じて同相加算するデータ数を、適応的に変化させる技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
フェージングがないいわゆるスタティックな無線伝播条件の場合には、同相加算する数を大きくするほどパス検出能力が向上するので、電力加算数を少なくすることができ、よって検出時間が短縮されることになるが、フェージングによるレベル変動がある場合には、受信信号点が変化するために、同相加算の効果は減少するという問題がある。
【０００４】
そこで、フェージングによるレベル変動に対しては、相関値を同相加算する前に重み付けを行うことによって、同相加算効果を向上させ、パス検出特性を改善する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２７４７２４号公報
【特許文献２】特開２００５−１０９５４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の従来のパスサーチ技術は、ＣＤＭＡ移動通信システムにおける受信機についての技術であるが、デジタルマイクロ波の移動通信システムにおいては、遅延波の影響による復調器のＢＥＲ（Bit Error Rate：ビット誤り率）の劣化は、非常に大きいものであり、特に前遅延波の影響による劣化は深刻な問題とっている。従来のアナログ通信の運用形態では、受信レベルが最大になるようにアンテナの方向調整を行っていたが、デジタル通信の場合、必ずしも受信レベルの大きさで復調器のＢＥＲが最良になるとは限らない。
【０００７】
上述のＣＤＭＡ受信機においては、特許文献１，２などに開示のように、遅延プロファイル回路が既に設けられているが、デジタルマイクロ波の移動通信システムのシングルキャリアＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation ）方式デジタルＦＰＵ受信装置においては、特に遅延プロファイル回路は設けられていない。
【０００８】
そこで、シングルキャリアＱＡＭ方式デジタルＦＰＵ受信装置に上記の従来技術の遅延プロファイル回路を用いると、正確なパスタイミングを検出するために、精度の高い遅延プロファイル計算が必要とされ、回路規模が大きくなり処理する負荷も重いという欠点がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、アンテナの方向調整の判断基準として有効利用可能な遅延プロファイル生成回路及びその方法並びにそれを用いた受信機及びプログラムを提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、デジタル受信装置用の遅延プロファイルモニタ機能の用途として、回路規模や負荷の増大なく安定した遅延プロファイルが観測できるようにした遅延プロファイル生成回路及びその方法並びにそれを用いた受信機及びプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による遅延プロファイル生成回路は、
受信機における遅延プロファイル生成回路であって、
受信信号と予め周期的に挿入される参照信号との相関値を算出する相関値算出手段と、
１フレーム遅延手段と、
前記相関値と前記１フレーム遅延手段の出力とに対してそれぞれ重み付けをなす重み付け手段と、
これら重み付け後の出力の同相加算をなすと共に、この同相加算後の相関値を前記１フレーム遅延手段へ出力する加算手段と、
前記加算手段による同相加算後の相関値を電力計算して遅延プロファイルとして出力する電力化手段と、
前記遅延プロファイルの１フレーム毎のフレーム内で検出されたピークの数を検出してこのピークの数に応じて、前記相関値算出手段の出力と前記１フレーム遅延手段の出力とに対して互いに異なる重み付け係数の制御をなす相関監視手段とを含み、
前記相関監視手段は、前記ピークの検出回数が増加するに従って前記１フレーム遅延手段の出力の重み付け係数Ｗ0 を次第に上昇させ、前記相関値算出手段の出力の重み付け係数Ｗ1 を次第に下降させるようにしたことを特徴とする。
【００１２】
本発明による遅延プロファイル生成方法は、
受信機における遅延プロファイル生成方法であって、
受信信号と予め周期的に挿入される参照信号との相関値を算出する相関値算出ステップと、
１フレーム遅延ステップと、
前記相関値と前記１フレーム遅延ステップの出力とに対してそれぞれ重み付けをなす重み付けステップと、
これら重み付け後の出力の同相加算をなすと共に、この同相加算後の相関値を前記１フレーム遅延ステップへ出力する加算ステップと、
前記加算ステップによる同相加算後の相関値を電力計算して遅延プロファイルとして出力する電力化ステップと、
前記遅延プロファイルの１フレーム毎のフレーム内で検出されたピークの数を検出してこのピークの数に応じて、前記相関値算出ステップの出力と前記１フレーム遅延ステップの出力とに対して互いに異なる重み付け係数の制御をなす相関監視ステップとを含み、
前記相関監視ステップは、前記ピークの検出回数が増加するに従って前記１フレーム遅延ステップの出力の重み付け係数Ｗ0 を次第に上昇させ、前記相関値算出ステップの出力の重み付け係数Ｗ1 を次第に下降させるようにしたことを特徴とする。
【００１３】
本発明による受信機は、上記の遅延プロファイル生成回路を用いたことを特徴とする。
【００１４】
本発明によるプログラムは、
受信機における遅延プロファイル生成方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
受信信号と予め周期的に挿入される参照信号との相関値を算出する相関値算出処理と、
１フレーム遅延処理と、
前記相関値と前記１フレーム遅延ステップの出力とに対してそれぞれ重み付けをなす重み付け処理と、
これら重み付け後の出力の同相加算をなすと共に、この同相加算後の相関値を前記１フレーム遅延処理へ出力する加算ステップと、
前記加算処理による同相加算後の相関値を電力計算して遅延プロファイルとして出力する電力化処理と、
前記遅延プロファイルの１フレーム毎のフレーム内で検出されたピークの数を検出してこのピークの数に応じて、前記相関値算出処理の出力と前記１フレーム遅延処理の出力とに対して互いに異なる重み付け係数の制御をなす相関監視処理とを含み、
前記相関監視処理は、前記ピークの検出回数が増加するに従って前記１フレーム遅延ステップの出力の重み付け係数Ｗ0 を次第に上昇させ、前記相関値算出ステップの出力の重み付け係数Ｗ1 を次第に下降させるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、受信信号（直交復調後の信号）から遅延プロファイルの計算を行うことにより求められた遅延プロファイルデータから、映像モニタやオシロスコープ等で受信環境状況として、前ゴースト情報（遅延時間とＤ／Ｕ比（Desired to Undesired signal Ratio ））および後ゴースト情報（遅延時間とＤ／Ｕ比）が一目にて観測することができるという効果がある。
【００１６】
また、本発明によれば、ノイズやフェージング変動の影響による瞬時的に大きな相関値があっても安定した遅延プロファイルデータを出力することができるという効果がある。更に、遅延プロファイル計算において、求められた遅延プロファイルデータのピーク検出に応じて、遅延プロファイル計算値を平均化処理するよう適応的に制御を行うことにより、安定した遅延プロファイルデータを実現できるという効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の遅延プロファイル回路の機能ブロック図であり、シングルキャリアＱＡＭ（直交振幅変調）方式のデジタルＦＰＵ受信装置に適用される。図１に示した本発明による遅延プロファイル回路１０は、受信信号ａ１（直交復調後の信号であるＩ，Ｑ信号）から、受信環境下における遅延プロファイルの計算を行うことにより求められた遅延プロファイルデータｂ１から、映像モニターやオシロスコープ等で観測するため、用途別における図示しないデータ変換回路へ出力するものである。
【００１８】
図１を参照すると、本遅延プロファイル回路１０は、入力信号ａ１である実数データ（Ｉデータ）と虚数データ（Ｑデータ）と、送信側で予め周期的に挿入された参照信号との相関値を計算する相関回路１１と、相関回路１１から出力される相関値と１フレーム前の相関値それぞれに重み付けを行う重み付け回路１２と、重み付け回路１２から出力されるＩデータの相関値及びＱデータの相関値を、それぞれ同相加算を行ってＳ／Ｎ比を改善する同相加算回路１３と、同相加算回路１３から出力される相関値を１フレーム遅延させて重み付け回路１２にフィードバックさせる遅延回路１４と、同相加算回路１３から出力される相関値を電力値計算する電力化回路１５と、電力化回路１５から出力される遅延プロファイルｂ１のピークを監視して重み付け回路１２の重み付け係数を制御する相関監視回路１６とを備えて構成されている。
【００１９】
次に、遅延プロファイル回路１０の動作について、図１を参照しながら詳細に説明する。相関回路１１では、入力されるデジタル信号ａ１の実数データ（Ｉデータ）と虚数データ（Ｑデータ）と、送信側で予め周期的に挿入された参照信号とを、シンボル単位で位相比較することにより相関値が計算される。
【００２０】
重み付け回路１２では、瞬時のノイズやフェージング変動の影響を受けないために、相関回路１１から出力されるＩデータ及びＱデータの各相関値と、遅延回路１４から出力される１フレーム前のＩデータ及びＱデータの各相関値とに対して、それぞれに異なる比率の重み付け乗算が行われる。
【００２１】
この乗算結果は、
「１フレーム前のＩデータ及びＱデータの各相関値×Ｗ0
＝重み付けされた１フレーム前の相関値」
と、
「相関回路１１から出力されるＩデータ及びＱデータの各相関値×Ｗ1
＝重み付けされた相関回路１１から出力される相関値」
と、それぞれ表されることになる。ここに、Ｗ0 は１フレーム前の相関値の重み付け係数比率（Ｗ0 ＜１）、Ｗ1 は相関回路１１の出力の相関値の重み付け係数比率（Ｗ1 ＜１）である。
【００２２】
重み付け回路１２では、簡略的な重み付けで十分に安定した遅延プロファイルデータを提供可能であるために、ハード的な処理負担においても軽減することができる。
【００２３】
同相加算回路１３では、重み付け回路１２で重み付けされた相関回路１１から出力されるＩデータ及びＱデータの各相関値と、遅延回路１４から出力される１フレーム前のＩデータ及びＱデータの各相関値との同相加算が、それぞれ行われる。これにより、Ｓ／Ｎ比を改善することができる。遅延回路１４では、同相加算の結果が１フレーム遅延されて重み付け回路１２にフィードバックされるようになっている。
【００２４】
電力化回路１５では、フレーム毎に、重み付け回路１２と同相加算回路１３との計算処理により、既にノイズやフェージング変動の影響による瞬時的な相関値が軽減されているために、ここでは、シンボル毎に、単純な電力値計算「Ｉの２乗＋Ｑの２乗」の計算が行われ、その計算結果が“Ｗ（ワット）→ｄＢ（デシベル）”変換されて、各遅延時間における遅延プロファイルデータｂ１の生成が行われることになる。
【００２５】
この遅延プロファイルデータｂ１は、各遅延時間における電力値（デシベル）を示したものであり、例えば映像モニタの場合は映像信号との多重や、オシロスコープの場合はトリガ信号との多重のような用途別のデータ変換する必要があるため、図示しないデータ変換回路へ出力される。
【００２６】
相関監視回路１６では、電力化回路１５から出力される１フレーム間の遅延プロファイルデータの電力レベルが閾値以上か未満かが監視されながら、有効なピークの検出が行われ、そのピーク検出回数に応じて重み付け回路１２の重み付け係数の制御が行われる。
【００２７】
ピークが検出されない場合には（例えば、無入力信号状態や低電界状態）、遅延回路１４から出力される１フレーム前の相関値にはピーク検出がされないために、初期状態と判断され、相関回路１１から出力される相関値のみ重み付けが行われるよう制御される。                                                  
【００２８】
次に、ピークが検出された場合には、フレーム毎に、ピークを検出した回数がカウントされていき、そのピーク検出のカウント回数が上がっていくほど、遅延回路１４から出力される１フレーム前の相関値は、フレーム毎に平均化同相加算されていくために、安定度および信頼度を増していくことと考えられる。
【００２９】
これにより、そのカウント数に応じて、遅延回路１４から出力される１フレーム前の相関値と相関回路１１から出力される相関値とに、それぞれの重み付け係数の可変制御が実施される。この重み付け係数の可変制御の方法としては、ピーク検出のカウント回数が増加するに従って、遅延回路１４から出力される１フレーム前の相関値の重み付け係数Ｗ0 を除々に上昇させていき、一方、相関回路１１の出力の相関値の重み付け係数Ｗ1 を除々に下降させていくように制御されるものとする。例えば、初期状態やカウント開始時期では、Ｗ0 ＜Ｗ1 とし、除々に検出回数が増えてきて安定状態だと判断できるところからは、Ｗ0 ＞Ｗ1 とするように設定しておく。
【００３０】
Ｗ0 は１フレーム前の相関値の重み付け係数比率であり、Ｗ1 は相関回路１１の出力の相関値の重み付け係数比率である。なお、各重み付け係数は、Ｗ0 ＜１，Ｗ1 ＜１であることは前述したとおりである。
【００３１】
また、ノイズやフェージング変動の影響がある場合、受信信号とノイズとの間には相関性がないために、安定した相関値を連続して観測されることは少ないので、この重み付け係数の可変制御によって、遅延プロファイルデータｂ１への影響は軽減されることになる。従って、この遅延プロファイル回路１０によって、ノイズやフェージング変動の影響による瞬時的に大きな相関値があっても、安定した遅延プロファイルデータｂ１を生成することが可能となるのである。
【００３２】
なお、上記の各機能ブロックの動作は、予めその動作手順をＲＯＭなどの記録媒体に格納しておき、これをコンピュータに読み取らせて実行させるように構成できることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  遅延プロファイル回路
１１  相関回路
１２  重み付け回路
１３  同相加算回路
１４  遅延回路
１５  電力化回路
１６  相関監視回路                                                    
【図１】
0004728772.tif 000002