(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アダプティブアレーを用いたダイバーシチ受信装置において、
複数のアンテナの受信信号から、複素重みを用いた合成により各々合成信号を得る第１及び第２のアダプティブアレー手段を有し、
前記第１のアダプティブアレー手段は、前記複数の受信信号から第１波を主体とする第１の合成信号を得る第１合成部を有し、
第２のアダプティブアレー手段は、前記複数の受信信号から各々前記第１の合成信号を減じる第１成分減算部と、当該第１成分減算部の出力に基づいて、第２波を主体とする第２の合成信号を得る第２合成部とを有し、
前記第１合成部は、前記第１の合成信号から前記第２波成分を抑圧した信号を生成する遅延波抑圧手段と、遅延波抑圧手段の出力と前記複数の受信信号との複素相関演算により合成の際の複素重みを決定する第１重み係数演算部を有し、
前記第２合成部は、前記第２の合成信号と、前記第１成分減算部の出力との複素相関演算により合成の際の複素重みを決定する第２重み係数演算部を有することを特徴とするダイバーシチ受信装置。
【請求項２】
前記遅延波抑圧手段は、
前記第１の合成信号が入力される直列接続された複数の遅延回路と、
前記複数の遅延回路の各々の出力と、前記第１の合成信号との複素相関演算により複素重みを決定する第３重み係数演算部と、
第３重み係数演算部の出力する複素重みを乗ぜられた、対応する前記複数の遅延回路の出力を、前記第１の合成信号から減じたものを出力する加減算器とを有することを特徴とする請求項１に記載のダイバーシチ受信装置。
【請求項３】
複数個のアンテナを複数の群に分け、当該群の内の少なくとも１つの群において、前記第１及び第２のアダプティブアレー手段を用いて前記第１の合成信号と前記第２の合成信号とを得ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のダイバーシチ受信装置。
【請求項４】
受信する信号はマルチキャリア変調信号であり、前記第１の合成信号と前記第２の合成信号とをサブキャリアに分離したのちに更にパスダイバーシチを行うことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のダイバーシチ受信装置。
【請求項５】
複数のアンテナの受信信号から、複素重みを用いた合成により第１波を主体とする合成信号を得るアダプティブアレー手段を有するダイバーシチ受信装置において、
前記アダプティブアレー手段は、
前記合成信号から第２波成分を抑圧した信号を生成する遅延波抑圧手段と、
遅延波抑圧手段の出力と前記複数の受信信号との複素相関演算により合成の際の複素重みを決定する重み係数演算部を有することを特徴とするダイバーシチ受信装置。
【請求項６】
前記遅延波抑圧手段は、
前記合成信号が入力される直列接続された複数の遅延回路と、
前記複数の遅延回路の各々の出力と、前記合成信号との複素相関演算により複素重みを決定する遅延波抑圧部重み係数演算部と、
遅延波抑圧部重み係数演算部の出力する複素重みを乗ぜられた、対応する前記複数の遅延回路の出力を、前記合成信号から減じたものを出力する加減算器とを有することを特徴とする請求項５に記載のダイバーシチ受信装置。
【請求項７】
受信する信号はＯＦＤＭ信号であることを特徴とする請求項４乃至請求項６に記載の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、直接波等の所望波と、遅延波等の干渉波とが存在する状態における、ダイバーシチ受信装置に関する。本発明は、ＯＦＤＭ方式により放送される地上波デジタルテレビ放送を、車両等の移動体で受信するための受信装置として有用である。
【背景技術】
【０００２】
本願出願人は、マルチキャリア通信用ダイバーシチ受信装置として、合成波と各アンテナの受信波の複素相関係数により複素重みを決定する技術を開発し、出願している（特許文献１）。更には、２つのアダプティブアレーにより直接波等の所望波と遅延波とを分離して、周波数領域でのダイバーシチ合成を行う技術を開発し、出願している（特許文献２）。
【特許文献１】特許第３６９６０１３号公報
【特許文献２】特許第４０６６７５９号（特開２００４−１２０３３４号公報）
【０００３】
特許文献２の技術は、直接波等の所望波と遅延波とに電力差があることを利用して、第１のアダプティブアレーにより、主として所望波の成分から成る第１信号を得るものである。この際、遅延波からも、遅延していることを除いては直接波等の所望波と同じ情報が得られるので、各アンテナの受信信号から各々上記第１信号成分を減じた信号を、第２のアダプティブアレーにより合成することで、主として最も電力の強い遅延波から成る第２信号を得る。こうして、主として所望波の成分から成る第１信号と、主として最も電力の強い遅延波から成る第２信号とを、各々高速フーリエ変換によりサブキャリアに分離し、ゲインの高いダイバーシチを実現するものである。これは所望波の成分から成る第１信号と最も電力の強い遅延波から成る第２信号とが異なる経路を伝送することに基づくパスダイバーシチである。
【０００４】
特許文献２の技術を図を用いて説明する。図９は、特許文献２の図３に示されたダイバーシチ受信装置９００の構成を示すブロック図である。図９のダイバーシチ受信装置９００は、ＯＦＤＭ方式により変調された受信波から、サブキャリア毎の信号を得るものである。
図９のダイバーシチ受信装置９００は、４つのアンテナＡ１、Ａ２、Ａ３及びＡ４、４つのチューナ１１、１２、１３及び１４、直交復調部２０、複素相関演算及び重み付け合成部９０及び５０、第１成分減算部４０、高速フーリエ変換器６１及び６２、合成器７０から成る。
尚、直交復調部２０から高速フーリエ変換器６１及び６２までの間は、時間軸上の複素ベースバンド信号の伝達を示す矢印を二重線で示した。
また、要点のみを示すために、バッファメモリを全て省略したが、容易に理解できる通り、バッファメモリが必須である箇所には当然そのバッファメモリ機能が備わっているものとする。また、ガードバンドを除去するウィンドウ処理は高速フーリエ変換器６１及び６２にて行うものとする。更には、特許文献２の作用を実現すべく、受信装置内部で異なる経路により合成等される信号は、対応する各シンボル区間が、常に同期されて合成等されるものとする。
また、ベースバンド信号Ｙ1及びＹ2は、特許文献２の作用を実現すべく、加算により生成されたのちに所定の電力に自動的に調整されるものとする。
【０００５】
図９のダイバーシチ受信装置９００の作用は次の通りである。
４つのアンテナＡ１、Ａ２、Ａ３及びＡ４が所定の位置に配置され、各々、チューナ１１、１２、１３及び１４により中間周波数信号（ＩＦ）に変換される。ここでチューナとして包括的に命名したのは、ミキサ、ＡＧＣ、Ａ／Ｄ変換等の通常想定される機能を一固まりに示すためである。４つの中間周波数信号（ＩＦ）は、直交復調部２０にて、各々Ｉ成分とＱ成分とから成るディジタル信号である４つの複素ベースバンド信号Ｘ11、Ｘ12、Ｘ13及びＸ14に復調される。尚、Ａ／Ｄ変換は直交復調の前に行われても、直交復調の後で行われても良い。４つの複素ベースバンド信号Ｘ11、Ｘ12、Ｘ13及びＸ14は、複素相関演算及び重み付け合成部９０と第１成分減算部４０に出力される。
【０００６】
複素相関演算及び重み付け合成部９０では、４つの複素ベースバンド信号Ｘ11、Ｘ12、Ｘ13及びＸ14を、複素重みＷ11、Ｗ12、Ｗ13及びＷ14により重み付けして合成し、合成信号Ｙ1を得る。こののち、合成信号Ｙ1をフィードバックし、合成信号Ｙ1と、４つの複素ベースバンド信号Ｘ11、Ｘ12、Ｘ13及びＸ14との相関演算により、４つの相互相関（複素数）を得て、これに基づいて合成の際の複素重みＷ11、Ｗ12、Ｗ13及びＷ14を更新する。こうして、複素相関演算及び重み付け合成部９０により、４つの複素ベースバンド信号Ｘ11、Ｘ12、Ｘ13及びＸ14から、直接波又は最も早く到達する経路の受信波である、第１波Ｓ１の寄与が合成信号Ｙ1で大きくなるようにフィードバック制御される。
【０００７】
一方、第１成分減算部４０には、複素相関演算及び重み付け合成部９０から合成信号Ｙ1と、複素重みＷ11、Ｗ12、Ｗ13及びＷ14の共役複素数Ｗ11*、Ｗ12*、Ｗ13*及びＷ14*とが出力される。第１成分減算部４０では、４つの複素ベースバンド信号Ｘ11、Ｘ12、Ｘ13及びＸ14から、各々、合成信号Ｙ1に複素数Ｗ11*、Ｗ12*、Ｗ13*及びＷ14*をそれぞれ乗じたものが減算され、第１波Ｓ１の寄与が小さくなった４つのベースバンド信号Ｘ21、Ｘ22、Ｘ23及びＸ24が得られる。これが複素相関演算及び重み付け合成部５０に出力され、複素相関演算及び重み付け合成部９０と同様の処理により、合成信号Ｙ2が得られる。複素相関演算及び重み付け合成部５０においては、第１波Ｓ１の次に早く到来する経路の受信波である第２波Ｓ２の寄与が合成信号Ｙ2で大きくなるようにフィードバック制御されることとなる。
【０００８】
このように得られた、第１波Ｓ１の寄与が大きい合成信号Ｙ1は高速フーリエ変換器６１に入力され、第２波Ｓ２の寄与が大きい合成信号Ｙ2は高速フーリエ変換器６２に入力されて、各々サブキャリア毎の信号が得られる。これを合成器７０にて、サブキャリアごとに合成される。この際の合成は、選択でも良い。即ち、第１波Ｓ１についてアダプティブアレーにより他の干渉波の成分を低減した合成信号Ｙ1から得られたサブキャリアごとの信号と、第２波Ｓ２についてアダプティブアレーにより他の干渉波の成分を低減した合成信号Ｙ2から得られたサブキャリアごとの信号とから、パスダイバーシチが実行できる。
【０００９】
図１０は、ダイバーシチ受信装置９００の直交復調部２０から２つの高速フーリエ変換器６１及び６２迄の構成の詳細を示すブロック図である。複素相関演算及び重み付け合成部９０、第１成分減算部４０、複素相関演算及び重み付け合成部５０の詳細な構成を次に説明する。
【００１０】
複素相関演算及び重み付け合成部９０は、４つの複素乗算器９１、９２、９３及び９４、重み係数演算器９５並びに加算器９６から成る。
直交復調部２０から出力された４つの複素ベースバンド信号Ｘ11、Ｘ12、Ｘ13及びＸ14は、４つの複素乗算器９１、９２、９３及び９４並びに重み係数演算器９５に出力される。重み係数演算器９５から４つの複素重みＷ11、Ｗ12、Ｗ13及びＷ14が各々４つの複素乗算器９１、９２、９３及び９４に出力される。４つの複素乗算器９ｉ（ｉは４以下の自然数）から複素積Ｗ1iＸ1iが加算器９６に出力される。加算器９６は４つの複素積Ｗ1iＸ1i（ｉは４以下の自然数）を足し合わせて合成信号Ｙ1を出力する。
尚、合成信号Ｙ1は、ΣＷ1iＸ1iとして求められたのちに、所定の電力に調整される。
加算器９６の出力である合成信号Ｙ1は高速フーリエ変換器６１と、重み係数演算器９５と、第１成分減算部４０に出力される。
重み係数演算器９５においては、合成信号Ｙ1と４つの複素ベースバンド信号Ｘ11、Ｘ12、Ｘ13及びＸ14との相関演算により、４つの相互相関（複素数）を得て、これに基づいて合成の際の複素重みＷ11、Ｗ12、Ｗ13及びＷ14を更新する。また、複素重みＷ11、Ｗ12、Ｗ13及びＷ14の共役複素数Ｗ11*、Ｗ12*、Ｗ13*及びＷ14*が第１成分減算部４０に出力される。
【００１１】
第１成分減算部４０は、４つの複素乗算器４１、４２、４３及び４４と４つの加算器（減算器）４６、４７、４８及び４９とから成る。
４つの複素乗算器４１、４２、４３及び４４においては、加算器９６の出力である合成信号Ｙ1と重み係数演算器９５の出力である複素数Ｗ11*、Ｗ12*、Ｗ13*及びＷ14*との積Ｗ11*Ｙ1、Ｗ12*Ｙ1、Ｗ13*Ｙ1及びＷ14*Ｙ1が各々算出され、各々加算器（減算器）４６、４７、４８及び４９に出力される。
加算器（減算器）４６、４７、４８及び４９では、各々、直交復調部２０より出力された４つの複素ベースバンド信号Ｘ11、Ｘ12、Ｘ13及びＸ14から４つの複素乗算器４１、４２、４３及び４４より出力された積Ｗ11*Ｙ1、Ｗ12*Ｙ1、Ｗ13*Ｙ1及びＷ14*Ｙ1が減ぜられて４つの新たな信号Ｘ2i＝Ｘ1i−Ｗ1i*Ｙ1（ｉは４以下の自然数）が複素相関演算及び重み付け合成部５０に出力される。
【００１２】
複素相関演算及び重み付け合成部５０は４つの複素乗算器５１、５２、５３及び５４、重み係数演算器５５並びに加算器５６から成る。この構成は複素相関演算及び重み付け合成部９０と同一の構成要素から成る。複素相関演算及び重み付け合成部９０が４つの複素ベースバンド信号Ｘ11、Ｘ12、Ｘ13及びＸ14から合成信号Ｙ1を出力するように、複素相関演算及び重み付け合成部５０が４つの複素ベースバンド信号Ｘ21、Ｘ22、Ｘ23及びＸ24から合成信号Ｙ2を出力する。
尚、合成信号Ｙ2は、ΣＷ2iＸ2iとして求められたのちに、所定の電力に調整される。こうして、合成信号Ｙ2は、合成信号Ｙ1と等電力となる。
【００１３】
複素相関演算及び重み付け合成部９０が４つの複素ベースバンド信号Ｘ11、Ｘ12、Ｘ13及びＸ14から合成信号Ｙ1を合成する際には、直接波又は最も早く到達する経路の受信波である、第１波Ｓ１の寄与が合成信号Ｙ1で大きくなるようにフィードバック制御される。一方、複素相関演算及び重み付け合成部５０が４つの複素ベースバンド信号Ｘ21、Ｘ22、Ｘ23及びＸ24から合成信号Ｙ2を合成する際には、４つの複素ベースバンド信号Ｘ21、Ｘ22、Ｘ23及びＸ24には第１波Ｓ１の寄与が小さいか又はほとんど無くなっているので、第１波Ｓ１の次に早く到来する経路の受信波である第２波Ｓ２の寄与が合成信号Ｙ2で大きくなるようにフィードバック制御されることとなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
特許文献２の技術は、直接波等の所望波と遅延波とに電力差があることを利用している。即ち、２つの複素相関演算及び重み付け合成部９０又は５０は、それぞれ、入力される４つのベースバンド信号中にある、最も寄与度の高い受信波Ｓ１又はＳ２が合成信号Ｙ1又はＹ2での寄与度が大きくなるようにフィードバックされるアダプティブアレーとなっている。すると、直接波等の所望波と遅延波とに電力差が無い、又はほとんど無い場合には有効でない。実際、４本のアンテナを直線上に配置したアンテナアレーに対し、３０度の角度で等電力の直接波と遅延波とが到来する場合に、特許文献２の技術では第１の合成信号Ｙ1と第２の合成信号Ｙ2が、いずれも、直接波と遅延波とが分離されていない状態のままとなってしまうことがシミュレーションにより確認されている。
【００１５】
そこで本発明の目的は、直接波等の所望波と遅延波とに電力差が無い、又はほとんど無い場合にも有効な、ダイバーシチ受信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１に係る発明は、アダプティブアレーを用いたダイバーシチ受信装置において、複数のアンテナの受信信号から、複素重みを用いた合成により各々合成信号を得る第１及び第２のアダプティブアレー手段を有し、
第１のアダプティブアレー手段は、複数の受信信号から第１波を主体とする第１の合成信号を得る第１合成部を有し、
第２のアダプティブアレー手段は、複数の受信信号から各々第１の合成信号を減じる第１成分減算部と、当該第１成分減算部の出力に基づいて、第２波を主体とする第２の合成信号を得る第２合成部とを有し、
第１合成部は、第１の合成信号から第２波成分を抑圧した信号を生成する遅延波抑圧手段と、遅延波抑圧手段の出力と複数の受信信号との複素相関演算により合成の際の複素重みを決定する第１重み係数演算部を有し、
第２合成部は、第２の合成信号と、第１成分減算部の出力との複素相関演算により合成の際の複素重みを決定する第２重み係数演算部を有することを特徴とする。
請求項２に係る発明は、遅延波抑圧手段は、第１の合成信号が入力される直列接続された複数の遅延回路と、複数の遅延回路の各々の出力と、第１の合成信号との複素相関演算により複素重みを決定する第３重み係数演算部と、第３重み係数演算部の出力する複素重みを乗ぜられた、対応する複数の遅延回路の出力を第１の合成信号から減じたものを出力する加減算器とを有することを特徴とする。
【００１７】
請求項３に係る発明は、複数個のアンテナを複数の群に分け、当該群の内の少なくとも１つの群において、第１及び第２のアダプティブアレー手段を用いて第１の合成信号と第２の合成信号とを得ることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、受信する信号はマルチキャリア変調信号であり、第１の合成信号と第２の合成信号とをサブキャリアに分離したのちに更にパスダイバーシチを行うことを特徴とする。
請求項５及び請求項６に係る発明は、請求項１及び請求項２に係る発明において、第２のアダプティブアレー手段を省略したものに該当する。
請求項７に係る発明は、受信する信号はＯＦＤＭ信号であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
特許文献２の技術が効果を発揮しない、直接波又は最も早く到達する経路の受信波である第１波と、第１波の次に早く到来する経路の受信波である第２波との電力差が無い場合に、第１のアダプティブアレーにおいて、第１の合成信号における第２波の寄与度を小さくする遅延波抑圧手段を用いることを考える。ここで、そのような遅延波抑圧手段の出力で第１の合成信号を置き換えて後段で復調すべき信号とすることは好ましくない。逆に、後段で復調すべき信号とするのでなければ、遅延波抑圧手段の出力は、例えば歪を増大させる可能性があるものでも構わない。即ち第１のアダプティブアレーにおいて、第１の合成信号を生成するための複素重みを算出するための複素相関演算（特許文献１）として、歪を増大させる可能性があるとしても第２波の寄与度を小さくした信号と、受信信号との複素相関演算を行う。一旦、第１の合成信号として第１波の寄与度が第２波の寄与度よりも大きいものが生ずれば、フィードバックを繰り返すことで、第１の合成信号中の第１波の寄与度が１００％に順次近づき、最終的な復調の精度が順次向上する。
第１のアダプティブアレーで第２波の寄与度の小さい第１の合成信号が得られるならば、当然に、第２のアダプティブアレーにおいては、第１波の寄与度の小さい第２の合成信号が得られる。
このような遅延波抑圧手段としては、以下に示す通り、直列接続された複数の遅延回路に第１の合成信号を入力し、遅延時間の異なる各段の出力と、遅延されていない第１の合成信号とで複素相関演算を行って複素重み付け合成を行うと、遅延波を抑圧可能である。
【００１９】
本発明はアンテナを複数個のグループに分けて、少なくともその１つで実行しても良い。この際、本発明を実施しない他のアンテナグループにおいては、例えば特許文献２の技術をそのまま用いても良い。
本発明は、マルチキャリア通信に特に有効であり、サブキャリアに分離したのちにパスダイバーシチが実行できる。ＯＦＤＭを用いた地上波デジタル放送に特に有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明を実施するための装置は、入手可能な、公知の、任意の、又は容易に設計可能な、部品、ハードウエア及びソフトウエアにより構成可能である。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明の具体的な一実施例に係るダイバーシチ受信装置１００の構成を示すブロック図である。図１のダイバーシチ受信装置１００の構成は、図９に示した特許文献２のダイバーシチ受信装置９００の、複素相関演算及び重み付け合成部９０を、ＤＵＲ改善複素相関演算及び重み付け合成部３０に置き換えた他は同一の構成を有する。
特許請求の範囲の用語と図１のダイバーシチ受信装置１００の構成要素との対応は、次の通りである。
第１のアダプティブアレー手段と第１合成部は、ＤＵＲ改善複素相関演算及び重み付け合成部３０が対応する。
第２のアダプティブアレー手段は、第１成分減算部４０と複素相関演算及び重み付け合成部５０が対応する。
第１成分減算部は第１成分減算部４０が対応する。
第２合成部は複素相関演算及び重み付け合成部５０が対応する。
【００２２】
図２は、ダイバーシチ受信装置１００の直交復調部２０から２つの高速フーリエ変換器６１及び６２迄の構成の詳細を示すブロック図である。図２において、第１成分減算部４０、複素相関演算及び重み付け合成部５０の構成は図１０の第１成分減算部４０、複素相関演算及び重み付け合成部５０の構成と同一である。
ＤＵＲ改善複素相関演算及び重み付け合成部３０（第１合成部）の詳細な構成を次に説明する。
図２のＤＵＲ改善複素相関演算及び重み付け合成部３０（第１合成部）は、４つの複素乗算器３１、３２、３３及び３４、重み係数演算器３５、加算器３６並びにＤＵＲ改善器３７から成る。
図２と図１０を比較対照すれば明らかな通り、図１０の加算器９６の出力が直接重み係数演算器９５に入力されるのに対し、図２のＤＵＲ改善複素相関演算及び重み付け合成部３０においては、加算器３６の出力である合成信号Ｙ1はＤＵＲ改善器３７を介して信号Ｙ1'に変換されたのちに重み係数演算器３５に入力される。
即ち、図２のＤＵＲ改善複素相関演算及び重み付け合成部３０は、複素重みを更新する際に、ベースバンド信号Ｘ11、Ｘ12、Ｘ13及びＸ14と複素相関をとる相手は、合成信号Ｙ1ではなく、それを変換した信号Ｙ1'である。このように、図２のダイバーシチ受信装置１００の特徴は、所望波である第１波の寄与度の高い合成信号Ｙ1を得る際に、合成信号Ｙ1をベースバンド信号Ｘ11、Ｘ12、Ｘ13及びＸ14との複素相関をとる信号とせず、ＤＵＲ改善器３７にて、合成信号Ｙ1から第２波の影響を抑圧した信号Ｙ1'を得て、信号Ｙ1'とベースバンド信号Ｘ11、Ｘ12、Ｘ13及びＸ14との複素相関をとることである。
ここでＤＵＲ改善器３７が特許請求の範囲に言う遅延波抑圧手段に対応し、重み係数演算器３５が特許請求の範囲に言う第１重み係数演算部に対応する。
尚、複素相関演算及び重み付け合成部５０の重み係数演算器５５が特許請求の範囲に言う第２重み係数演算部に対応する。
【００２３】
図３は、ダイバーシチ受信装置１００のＤＵＲ改善複素相関演算及び重み付け合成部３０（第１合成部）のＤＵＲ改善器３７（遅延波抑圧手段）の構成を示すブロック図である。
ＤＵＲ改善器３７は、５つの遅延回路（メモリ）８０１、８０２、８０３、８０４及び８０５、５つの複素乗算器８１１、８１２、８１３、８１４及び８１５、重み係数演算器８５並びに加減算器８６とから成る。
加算器３６の出力である合成信号Ｙ1は、遅延回路（メモリ）８０１、重み係数演算器８５及び加減算器８６に出力される。
遅延回路（メモリ）８０１に入力された合成信号Ｙ1は、遅延時間ｔDだけ遅延された信号Ｙ1-1Dとなり、次段の遅延回路（メモリ）８０２と複素乗算器８１１と重み係数演算器８５に出力される。
遅延回路（メモリ）８０２に入力された信号Ｙ1-1Dは、更に遅延時間ｔDだけ遅延された信号Ｙ1-2Dとなり、次段の遅延回路（メモリ）８０３と複素乗算器８１２と重み係数演算器８５に出力される。
遅延回路（メモリ）８０３に入力された信号Ｙ1-2Dは、更に遅延時間ｔDだけ遅延された信号Ｙ1-3Dとなり、次段の遅延回路（メモリ）８０４と複素乗算器８１３と重み係数演算器８５に出力される。
遅延回路（メモリ）８０４に入力された信号Ｙ1-3Dは、更に遅延時間ｔDだけ遅延された信号Ｙ1-4Dとなり、次段の遅延回路（メモリ）８０５と複素乗算器８１４と重み係数演算器８５に出力される。
遅延回路（メモリ）８０５に入力された信号Ｙ1-4Dは、更に遅延時間ｔDだけ遅延された信号Ｙ1-5Dとなり、複素乗算器８１５と重み係数演算器８５に出力される。
【００２４】
重み係数演算器８５から、５つの複素重みＷ1D、Ｗ2D、Ｗ3D、Ｗ4D及びＷ5Dが、５つの複素乗算器８１１、８１２、８１３、８１４及び８１５に各々出力される。５つの複素乗算器８１１、８１２、８１３、８１４及び８１５からは各々積Ｗ1DＹ1-1D、Ｗ2DＹ1-2D、Ｗ3DＹ1-3D、Ｗ4DＹ1-4D及びＷ5DＹ1-5Dが加減算器８６に出力される。
加減算器８６では、加算器３６の出力である合成信号Ｙ1から積Ｗ1DＹ1-1D、Ｗ2DＹ1-2D、Ｗ3DＹ1-3D、Ｗ4DＹ1-4D及びＷ5DＹ1-5Dが減ぜられ、変換された信号Ｙ1'となって、重み係数演算器３５に出力される。
尚、重み係数演算器８５では、加算器３６の出力である合成信号Ｙ1と、５段階の遅延信号Ｙ1-1D、Ｙ1-2D、Ｙ1-3D、Ｙ1-4D及びＹ1-5Dの各々との複素相関により５つの複素重みＷ1D、Ｗ2D、Ｗ3D、Ｗ4D及びＷ5Dが決定される。５つの複素重みＷ1D、Ｗ2D、Ｗ3D、Ｗ4D及びＷ5Dの絶対値は、例えば１／１０より小さくされており、加減算器８６の出力Ｙ1'が、加算器３６の出力Ｙ1とわずかに違う程度になるよう、設定されている。
５つの遅延回路（メモリ）８０１、８０２、８０３、８０４及び８０５が特許請求の範囲に言う「第１の合成信号が入力される直列接続された複数の遅延回路」に対応する。
また、重み係数演算器８５が特許請求の範囲に言う第３重み係数演算部に対応する。
また、加減算器８６が特許請求の範囲に言う加減算器に対応する。
【００２５】
図３の構成のＤＵＲ改善器３７により、加算器３６の出力Ｙ1から第２波の寄与度が低減した信号Ｙ1'が生成されることを図により説明する。
図４．Ａ乃至図４．Ｃは、図３のＤＵＲ改善器３７の作用を説明するための３つの概念図である。到来した第１波をＳ１、第２波をＳ２とし、横軸にそれらの信号の先頭の到来時刻を、縦軸にはそれらの信号の強度を示している。
図４．Ａに示す通り、加算器３６の出力Ｙ1が、現在、第１波Ｓ１と第２波Ｓ２との和であるものとする。第１波Ｓ１と第２波Ｓ２の信号の先頭の到来時刻の差、即ち第２波Ｓ２の遅延時間はΔｔであるものとする。
図４．Ｂに示す通り、加算器３６の出力Ｙ1を合計遅延時間ｉｔD（図３及び図４ではｉは５以下の自然数）だけ遅延させた信号Ｙ1-iDは、第１波Ｓ１を合計遅延時間ｉｔDだけ遅延させたＳ１-iDと第２波Ｓ２を合計遅延時間ｉｔDだけ遅延させたＳ２-iDとの和になっている。
【００２６】
今、仮に、図４．Ａにおける第２波Ｓ２の遅延時間Δｔと、図４．Ｂにおける合計遅延時間ｉｔDが一致する場合、図４．Ｂに示す信号Ｙ1-iDに適当な係数を乗じて図４．Ａに示す信号Ｙ1から減ずれば、得られる信号Ｙ1'は、第１波Ｓ１と、抑圧された第２波Ｓ２との和と、余り大きくないＳ２-iDの和とすることができる（図４．Ｃ）。
この時、信号Ｙ1'は、好ましからざる遅延波Ｓ２-iDを含んでいるので、サブキャリアに分離するための信号としては適切とは言えない。しかし、信号Ｙ1'は、加算器３６の出力Ｙ1と同じ強度で遅延されていない第１波Ｓ１を含み、第２波Ｓ２は抑圧されているのであるから、これにもとづいてアダプティブに複素重みを算出することは問題が無い。よって、例えば合成信号Ｙ1に第１波Ｓ１と第２波Ｓ２とが同じ強度で含まれている場合に、遅延波である第２波Ｓ２を抑圧した信号Ｙ1'に基づいて、合成信号Ｙ1を生成するための複素重みを算出するならば、容易に、第１波の寄与度を大きくするようにフィードバックをかけることが可能となる。
【００２７】
また、図４．Ｂの合計遅延時間ｉｔDが、図４．ＡのΔｔと一致しない場合であっても、図３のＤＵＲ改善器３７は遅延回路を多段に組んでいるので、例えばｉｔD＜Δｔ＜（ｉ＋１）ｔDであれば、合計遅延時間がｉｔDとなる信号Ｙ1-iDと合計遅延時間が（ｉ＋１）ｔDとなる信号Ｙ1-(i+1)Dとにより、同様に第２波Ｓ２を抑圧した上で複素重みを算出可能である。
上記の議論から理解できる通り、図３の、合計遅延時間がｉｔD（図３及び図４ではｉは５以下の自然数）となる信号Ｙ1-iDに乗ずる複素重みＷiDは、その絶対値は常に小さくする必要がある。例えば複素重みＷiDの絶対値は１を越えることは無く、例えば１／１０以下とすると良い。信号Ｙ1'において必要なことは、第１波Ｓ１の寄与度を下げずに第２波以降の遅延波の寄与度を少しでも下げることであり、第２波以降の遅延波を完全に除去する必要は無い。
【００２８】
図１、図２、図３に示した構成のダイバーシチ受信装置１００の作用を、図９、図１０に示した構成のダイバーシチ受信装置９００の作用と比較するため、シミュレーションを行った。
図５は、シミュレーションの際の４つのアンテナＡ１、Ａ２、Ａ３及びＡ４の配置と、２つの受信波Ｓ１及びＳ２の到来方向を示す概念図である。
４つのアンテナＡ１、Ａ２、Ａ３及びＡ４は、キャリアの半波長間隔で１直線上にこの順に配置した。また、アンテナＡ２及びＡ３を結ぶ線分の垂直二等分線方向から所望波（第１波）Ｓ１が到来し、遅延波（第２波）Ｓ２はそこから３０度、アンテナＡ３側に傾いた方向から所望波（第１波）Ｓ１と全く同じ強度で到来するものとした。この際、アンテナは固定し、ＯＦＤＭ方式の地上波デジタル放送の受信を想定した。図３の５つの遅延回路（メモリ）８０１、８０２、８０３、８０４及び８０５の各遅延時間ｔDを０．２５μ秒とし、遅延波（第２波）Ｓ２の遅延時間Δｔを０．２５μ秒、０．５μ秒、１．２５μ秒、２．０μ秒とした場合の、高速フーリエ変換器６１及び６２の入力信号波形を解析すると、図６のようになった。
【００２９】
図６は、上記シミュレーション結果を示す波形図である。図９及び図１０に示した従来のダイバーシチ受信装置９００の高速フーリエ変換器６１及び６２の入力信号波形と、図１、図２及び図３に示した本実施例のダイバーシチ受信装置１００の高速フーリエ変換器６１及び６２の入力信号波形を示したものである。
本発明に係るダイバーシチ受信装置１００の高速フーリエ変換器６１及び６２の入力信号波形は、遅延波（第２波）Ｓ２の遅延時間Δｔが０．２５μ秒、０．５μ秒、１．２５μ秒の場合に平坦となり、第１波と第２波とが分離されて各々高速フーリエ変換器６１及び６２に入力されていることがわかる。尚、遅延時間Δｔが２．０μ秒では、図３の５段階の遅延回路での最大遅延時間５ｔD＝１．２５μ秒を越えているので、第１波と第２波は分離されないまま高速フーリエ変換器６１及び６２に入力されていることがわかる。
一方、図９及び図１０の構成の従来方式のダイバーシチ受信装置９００においては、遅延時間Δｔが０．２５μ秒、０．５μ秒、１．２５μ秒、２．０μ秒のいずれの場合においても、第１波と第２波とが分離されないまま高速フーリエ変換器６１及び６２に入力されていることがわかる。
以上の通り、本発明に係るダイバーシチ受信装置１００は、ＤＵＲ改善器３７における最大遅延時間内の遅延波であれば、所望波との強度差が全く無くても、所望波と遅延波を分離した２つの合成信号Ｙ1及びＹ2が生成できることが示された。
【実施例２】
【００３０】
次に、走行中の車両におけるＯＦＤＭ方式の地上波デジタル放送の受信を想定してシミュレーションを行った。
この際、図１、図２及び図３の構成のダイバーシチ受信装置１００との比較として、図９及び図１０のダイバーシチ受信装置９００の他に図７のダイバーシチ受信装置２００、図１１のダイバーシチ受信装置９５０並びに図１２のダイバーシチ受信装置９９０を想定した。
【００３１】
図７のダイバーシチ受信装置２００は、図１のダイバーシチ受信装置１００の構成を基礎とし、アンテナを２本ずつの２組に分けて、アンテナＡ１及びＡ２の受信波に基づく複素ベースバンド信号Ｘ11、Ｘ12により第１波Ｓ１と第２波Ｓ２を分けたものと、アンテナＡ３及びＡ４の受信波に基づく複素ベースバンド信号Ｘ13、Ｘ14により第１波Ｓ１と第２波Ｓ２を分けたものとの合計４つの周波数領域での複素信号を、合成器７５にて、サブキャリアごとに合成する構成である。
即ち、アンテナＡ１及びＡ２の受信波に基づく複素ベースバンド信号Ｘ11、Ｘ12に対して、ＤＵＲ改善複素相関演算及び重み付け合成部３９ａ、第１成分減算部４５ａ、複素相関演算及び重み付け合成部５９ａにより、合成信号Ｙ1aと合成信号Ｙ2aを得て、各々高速フーリエ変換器６１及び６２に入力する。アンテナＡ３及びＡ４の受信波に基づく複素ベースバンド信号Ｘ13、Ｘ14に対して、ＤＵＲ改善複素相関演算及び重み付け合成部３９ｂ、第１成分減算部４５ｂ、複素相関演算及び重み付け合成部５９ｂにより、合成信号Ｙ1bと合成信号Ｙ2bを得て、各々高速フーリエ変換器６３及び６４に入力する。
図７のダイバーシチ受信装置２００は、４本の異なる伝搬路に対するパスダイバーシチを行うものであると言える。また、請求項３に係るダイバーシチ受信装置に相当する。
【００３２】
図７のＤＵＲ改善複素相関演算及び重み付け合成部３９ａ及び３９ｂは、図３の複素相関演算及び重み付け合成部３０において、複素乗算器を２個とし、重み係数演算器が２つの複素重みを算出することとしたものである。
図７の第１成分減算部４５ａ及び４５ｂは、図３の第１成分減算部４０において、複素乗算器と加算器（減算器）を２個としたものである。
図７の複素相関演算及び重み付け合成部５９ａ及び５９ｂは、図３の複素相関演算及び重み付け合成部５０において、複素乗算器を２個とし、重み係数演算器が２つの複素重みを算出することとしたものである。                                              
【００３３】
図１１のダイバーシチ受信装置９５０は、図９のダイバーシチ受信装置９００の構成を基礎とし、アンテナを２本ずつの２組に分けて、アンテナＡ１及びＡ２の受信波に基づく複素ベースバンド信号Ｘ11、Ｘ12により第１波と第２波を分けたものと、アンテナＡ３及びＡ４の受信波に基づく複素ベースバンド信号Ｘ13、Ｘ14により第１波と第２波を分けたものとの合計４つの周波数領域での複素信号を、合成器７５にて、サブキャリアごとに合成する構成である。
図１１のダイバーシチ受信装置９５０も、４本の異なる伝搬路に対するパスダイバーシチを行うものであると言える。
図１１のダイバーシチ受信装置９５０の構成は、図７のダイバーシチ受信装置２００の、ＤＵＲ改善複素相関演算及び重み付け合成部３９ａ及び３９ｂを、複素相関演算及び重み付け合成部９９ａ及び９９ｂに置き換えたものである。図１１のダイバーシチ受信装置９５０の複素相関演算及び重み付け合成部９９ａ及び９９ｂは、図７のダイバーシチ受信装置２００及び図１１のダイバーシチ受信装置９５０の複素相関演算及び重み付け合成部５９ａ及び５９ｂと同一の構成である。
【００３４】
図１２のダイバーシチ受信装置９９０は、アダプティブアレー技術を全く行わず、サブキャリアに分離したのちのダイバーシチのみを実施するものである。即ち、図１２のダイバーシチ受信装置９９０は４つのアンテナＡ１、Ａ２、Ａ３及びＡ４と、４つのチューナ１１、１２、１３及び１４と、直交復調部２０と、４つの高速フーリエ変換器６１、６２、６３及び６４と、合成器７５とから成る。図１２のダイバーシチ受信装置９９０は、アンテナＡ１、Ａ２、Ａ３及びＡ４の受信波に基づく複素ベースバンド信号Ｘ11、Ｘ12、Ｘ13及びＸ14を直接高速フーリエ変換してサブキャリアに分離し、４本の異なる伝搬路に対するパスダイバーシチを行うものであると言える。
【００３５】
図１、図２及び図３の構成のダイバーシチ受信装置１００、図７のダイバーシチ受信装置２００、図９及び図１０のダイバーシチ受信装置９００、図１１のダイバーシチ受信装置９５０並びに図１２のダイバーシチ受信装置９９０の５つのダイバーシチ受信装置に対して、フェージング速度を５ｋｍ／ｈとして、地上波デジタルテレビジョン放送の受信のシミュレーションを行った。図８にその結果を示す。図８においては、テレビ画像の１フレーム毎に、受信できたと言える状態かどうかを判定し、受信できたフレームの割合を受信率として％で示した。
尚、アンテナの配置は図５に示したものと同一とし、第２波Ｓ２の第１波Ｓ１に対する遅延時間Δｔを１μ秒、５μ秒、１０μ秒、２０μ秒、３０μ秒、４０μ秒とし、第１波Ｓ１と第２波Ｓ２の平均受信強度（図８でＳＧ出力）を−４０〜−２０ｄＢｍで変化させて受信率を算出した。
尚、図１、図２及び図３の構成のダイバーシチ受信装置１００、図７のダイバーシチ受信装置２００については、シミュレーションを単純化するため、それらのＤＵＲ改善器３７において、所定段目の遅延回路の出力の合計遅延時間が、第２波Ｓ２の第１波Ｓ１に対する遅延時間Δｔと一致するように設定してシミュレーションを実行した。
【００３６】
図８に示される通り、遅延時間が１μ秒では、本発明に係るダイバーシチ受信装置１００及び２００と、比較例に係るダイバーシチ受信装置９００、９５０、９９０の受信率は、上記受信強度範囲において、差がほとんど無かった。また、いずれも受信強度が−３０ｄＢｍ以上で受信率が９０％を越え、受信強度が−２８ｄＢｍ以上で受信率が１００％であった。
遅延時間が５μ秒では、比較例に係るダイバーシチ受信装置９９０の受信率が低くなったが、５つの装置での差はわずかだった。
遅延時間が１０μ秒では、比較例に係るダイバーシチ受信装置９００、９５０、９９０の受信率が大幅に低くなった。受信強度が−２８ｄＢｍで、本発明に係るダイバーシチ受信装置１００及び２００の受信率は、１００％と９６％でありテレビ受信装置として十分満足のいくものであった。一方、比較例に係るダイバーシチ受信装置９００、９５０、９９０の受信率は、６１％、７８％、５３％であり、テレビ受信装置としては不満足なものとなった。
遅延時間が２０μ秒では、受信強度が−２８ｄＢｍで、本発明に係るダイバーシチ受信装置１００及び２００の受信率は、１００％と８７％であった。比較例に係るダイバーシチ受信装置９００、９５０、９９０の受信率は、受信強度−４０〜−２０ｄＢｍの範囲で４０％未満であり、テレビ受信装置としては使用に堪えないものとなった。
【００３７】
遅延時間が３０μ秒、４０μ秒では、本発明に係るダイバーシチ受信装置１００の受信率は、受信強度が−３０ｄＢｍ以上で９０％を越え、特に−２０ｄＢｍで１００％に達し、テレビ受信装置としては十分に満足いくものであった。
本発明に係るダイバーシチ受信装置２００の受信率は、受信強度が−３０ｄＢｍ以上で６０％を越え、やや不満足ながら一定の効果を生ずることが確認された。
比較例に係るダイバーシチ受信装置９００の受信率は、受信強度−４０〜−２０ｄＢｍの範囲で４０％未満であり、テレビ受信装置としては使用に堪えないものとなった。同様に、比較例に係るダイバーシチ受信装置９５０、９９０の受信率は、受信強度−４０〜−２０ｄＢｍの範囲で１０％未満であり、テレビ受信装置としては全く使用できないものとなった。
【００３８】
〔変形例１〕
実施例１で示した図１及び図２のダイバーシチ受信装置１００の構成のうち、図３で示したＤＵＲ改善器３７に替えて、図１３に示すＤＵＲ改善器３７５を用いて、変形例を構成しても、実施例１とほぼ同様の効果が得られる。
図１３は変形例に係るＤＵＲ改善器３７５の構成の詳細を示すブロック図である。
図３のＤＵＲ改善器３７においては、重み係数演算器８５が、加算器３６の出力である合成信号Ｙ1と、５段階の遅延信号Ｙ1-1D、Ｙ1-2D、Ｙ1-3D、Ｙ1-4D及びＹ1-5Dの各々との複素相関により５つの複素重みＷ1D、Ｗ2D、Ｗ3D、Ｗ4D及びＷ5Dが決定されていた。
一方、本変形例に係る図１３のＤＵＲ改善器３７５は、重み係数演算器８５５が、加算器８６の出力である合成信号Ｙ1'と、５段階の遅延信号Ｙ1-1D、Ｙ1-2D、Ｙ1-3D、Ｙ1-4D及びＹ1-5Dの各々との複素相関により５つの複素重みＷ1D、Ｗ2D、Ｗ3D、Ｗ4D及びＷ5Dを決定するものである。
このような構成とすると、第１波の寄与度を大きくするようにフィードバックをかけることがより迅速となる。
【００３９】
〔変形例２〕
上記実施例１における、図１、図２及び図３の構成のダイバーシチ受信装置１００においては、サブキャリアに分離したのちのパスダイバーシチを前提に、アダプティブアレーを２つ有する構成を示したが、第１成分減算部４０、複素相関演算及び重み付け合成部５０（第２合成部）、ＦＦＴ高速フーリエ変換器６２並びに合成器７０を省いた構成（請求項５及び６）でも、本願発明の本質である、第２波除去の効果を奏する。
同様に、図７のダイバーシチ受信装置２００において、２群のアンテナに対し、各々アダプティブアレーを２つ有する構成を示したが、第１成分減算部４５ａ及び４５ｂ、複素相関演算及び重み付け合成部５９ａ及び５９ｂ（第２合成部）、ＦＦＴ高速フーリエ変換器６２及び６４を省き、合成器７５を合成器７０に置き換えた構成でも、本願発明の本質である、第２波除去の効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、車両に搭載する地上波デジタル放送受信装置として有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の具体的な一実施例に係るダイバーシチ受信装置１００の構成を示すブロック図。
【図２】ダイバーシチ受信装置１００の構成の詳細を示すブロック図。
【図３】ＤＵＲ改善器３７の構成の詳細を示すブロック図。
【図４】ＤＵＲ改善器３７の作用を説明するための概念図。
【図５】シミュレーションに用いた、アンテナの配置と第１波Ｓ１及び第２波Ｓ２の到来方向を示す平面図。
【図６】ダイバーシチ受信装置１００及び９００のシミュレーション結果を示す８つのグラフ図。
【図７】本発明の具体的な他の実施例に係るダイバーシチ受信装置２００の構成を示すブロック図。
【図８】ダイバーシチ受信装置１００、２００、９００、９５０及び９９０のシミュレーション結果を示す６つのグラフ図。
【図９】比較例に係るダイバーシチ受信装置９００の構成を示すブロック図。
【図１０】ダイバーシチ受信装置９００の構成の詳細を示すブロック図。
【図１１】他の比較例に係るダイバーシチ受信装置９５０の構成を示すブロック図。
【図１２】更に他の比較例に係るダイバーシチ受信装置９９０の構成を示すブロック図。
【図１３】変形例に係るＤＵＲ改善器３７５の構成の詳細を示すブロック図。
【符号の説明】
【００４２】
１００、２００：ダイバーシチ受信装置
Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４：アンテナ
１１、１２、１３、１４：チューナ
２０：直交復調部
３０、３９ａ、３９ｂ：ＤＵＲ改善複素相関演算及び重み付け合成部（第１合成部）
３１、３２、３３、３４、４１、４２、４３、４４、５１、５２、５３、５４、８１１、８１２、８１３、８１４、８１５、９１、９２、９３、９４：複素乗算器
３５、５５、８５、８５５、９５：重み係数演算器
３６、５６、９６：加算器
３７、３７５：ＤＵＲ改善器（遅延波抑圧手段）
４６、４７、４８、４９：加算器（減算器）
８６：加減算器
４０、４５ａ、４５ｂ：第１成分減算部
５０、５９ａ、５９ｂ：複素相関演算及び重み付け合成部（第２合成部）
６１、６２、６３、６４：高速フーリエ変換器（ＦＦＴ）
７０：合成器（２セットのサブキャリア信号からパスダイバーシチを実行するもの）
７５：合成器（４セットのサブキャリア信号からパスダイバーシチを実行するもの）
８０１、８０２、８０３、８０４、８０５：遅延回路（各段の遅延時間ｔD）
Ｓ１：第１波（所望波、直接波）
Ｓ２：第２波（遅延波）
【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７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図６】
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【図８】
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