(57)【要約】【課題】ダイバーシチ受信で重み係数が局所的な安定値の組に留まることを回避する。【解決手段】アンテナＡ１で受信された高周波は、乗算器２１において局部発振器１０の正弦波により中間周波数信号に変換される。これをＡＧＣ３０により制御された可変アナログ増幅器３１により増幅してＡ／Ｄ４１でデジタル信号とし、直交復調部５０でベースバンド帯域のデジタル複素信号とする。４組のベースバンド帯域のデジタル複素信号は、重み係数演算器７０に入力され、各々加算器８０の出力との複素相関演算が行われる。この結果から４組のベースバンド帯域のデジタル複素信号の重み係数（複素数）が決定され、複素乗算器７１〜７４及び加算器８０により重み付け合成を行う。所定条件で、複素乗算器７ｉに出力される重み係数又はそれを算出するための中間値の何れかを予め定めた初期値にリセットする。【選択図】図１
2007096454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナの受信信号を重み付け合成して合成信号を得るダイバーシチ受信方式において、
前記重み付け合成の際の重み付けは、前記合成信号と前記各受信信号との複素相関演算により決定及び随時更新されるものであり、
所定条件の元に、所定のアンテナについての重み係数又はそれを算出するために用いる所定の中間値が予め定めた初期値に置き換えられることを特徴とするダイバーシチ受信方式。
【請求項２】
前記所定条件は、所定時間間隔ごとであって、前記初期値に置き換えられる所定のアンテナは、当該所定時間間隔ごとに１つずつ順に選択され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方式。
【請求項３】
移動体に設けられる受信装置に適用されるものであって、
前記所定条件は、当該移動体が停止している場合であって、前記初期値に置き換えられる所定のアンテナは、所定時間間隔ごとに１つずつ順に選択され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方式。
【請求項４】
デジタル変調信号を受信する受信装置に適用されるものであって、
前記所定条件は、前記合成信号から復調した場合の誤り率が所定の値を超えた場合であり、
前記初期値に置き換えられる所定のアンテナは、１つずつ順に選択され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方式。
【請求項５】
デジタル変調信号を受信する受信装置に適用されるものであって、
前記所定条件は、前記合成信号から復調した場合の誤り率が所定の値を超えた場合であり、
前記初期値に置き換えられる所定のアンテナは、全てが同時に選択され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方式。
【請求項６】
前記所定条件は、何れかのアンテナの前記重み係数の絶対値が所定の値を下回った場合であって、当該アンテナについて前記初期値に置き換えられるとを特徴とする請求項１に記載のダイバーシチ受信方式。
【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方式に関する。本発明は車両等に搭載して地上波デジタルテレビ放送を受信する移動体用受信装置に特に有効である。
【背景技術】
【０００２】
地上波デジタルテレビ放送は、マルチキャリア変調であるＯＦＤＭが用いられるデジタル放送である。このＯＦＤＭの受信は、固定点においては高画質の画像等が容易に得られるが、移動体においては、マルチパスによる周波数フェージングが常時変動するため、ダイバーシチその他の技術の適用が検討されている。
【０００３】
ダイバーシチ合成は、最大比合成、等利得合成その他任意の手段を用いることができるが、重み係数の急激な変動を避けるため、平滑化処理を行いつつ逐次更新することが知られている。即ち、演算により求められた新たな重み係数と更新前の重み係数とに、αと１−αとを乗じて加算したものを更新後の重み係数として、重み係数の変動量を抑制するものである。また、位相制御のための重み係数は複素相関演算を用いて算出され、各ブランチの位相を揃えることも可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記αは忘却係数とも呼ばれ、０と１の間、例えば０．１程度とすることで、重み係数の急激な変動を避けるものである。しかし、受信状態により、アンテナに対応する重み係数の組が、言わば局所的な安定値の組に落ち着き、最適制御に至らない状態が生ずることを本願発明者らは確認した。
【０００５】
本発明の目的は、ダイバーシチ受信方式において、重み係数の組が局所的な安定値の組に留まらないようにし、最適制御に導くことである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、複数のアンテナの受信信号を重み付け合成して合成信号を得るダイバーシチ受信方式において、前記重み付け合成の際の重み付けは、前記合成信号と前記各受信信号との複素相関演算により決定及び随時更新されるものであり、所定条件の元に、所定のアンテナについての重み係数又はそれを算出するために用いる所定の中間値が予め定めた初期値に置き換えられることを特徴とする。なお、「予め定めた初期値」は、例えばダイバーシチ受信装置において、スイッチオンした際の各重み係数又は中間値の初期値と異なるものであっても良い。これは以下も同様である。
【０００７】
請求項２に係る発明は、前記所定条件は、所定時間間隔ごとであって、前記初期値に置き換えられる所定のアンテナは、当該所定時間間隔ごとに１つずつ順に選択されることを特徴とする。また、請求項３に係る発明は、移動体に設けられる受信装置に適用されるものであって、前記所定条件は、当該移動体が停止している場合であって、前記初期値に置き換えられる所定のアンテナは、所定時間間隔ごとに１つずつ順に選択されることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に係る発明は、デジタル変調信号を受信する受信装置に適用されるものであって、前記所定条件は、前記合成信号から復調した場合の誤り率が所定の値を超えた場合であり、前記初期値に置き換えられる所定のアンテナは、１つずつ順に選択されることを特徴とし、請求項５に係る発明は前記初期値に置き換えられる所定のアンテナは、全てが同時に選択されることを特徴とする。
【０００９】
請求項６に係る発明は、前記所定条件は、何れかのアンテナの前記重み係数の絶対値が所定の値を下回った場合であって、当該アンテナについて前記初期値に置き換えられるとを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、重み係数の組が局所的な安定値の組に瞬間的に留まったとしても、所定条件により当該局所的な安定値の組から一旦はずれることとなる。当該所定条件としては、本来的には受信状態の良否を基準とすると良いが、そうでなくても、例えば所定時間間隔ごとに行うことで、重み係数の組に少なくとも所定時間間隔ごとに変動を与えて、最適な重み係数を探索させることが可能となる。例えばデジタル変調信号の受信装置においては受信状態の良否がパイロット信号その他信号の冗長部分で判定できるので、その情報に基づいて重み係数や中間値をリセットすると良い。尚受信状況が極めて不良である場合以外は、全アンテナの系列を一斉に「リセット」しない方が良く、各アンテナの系列を順に「リセット」する方が好ましい。
【００１１】
移動体が停止した場合は、受信状況が一時的に固定されると考えられるので、重み係数や中間値をリセットすることで、当該一時的に固定された受信状況における最適なダイバーシチ制御を探索することが可能となる。また、何れかのアンテナの前記重み係数の絶対値が所定の値を下回った場合、何らかの誤ったダイバーシチ制御に陥っている可能性が高いので、当該アンテナの系列について「リセット」を行って、再度最適なダイバーシチ制御を探索することが好ましい場合がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、変調信号については任意であるが、マルチキャリア変調、特にＯＦＤＭ変調信号を受信するダイバーシチ受信装置として特に有効である。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明を適用した具体的な一実施例にあたる、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。ダイバーシチ受信装置１００は、４つのアンテナを有し、ＯＦＤＭ信号を受信する装置の、ＦＦＴ及び誤り訂正等の信号処理部の前段におかれるものである。ダイバーシチ受信装置１００は移動体に設けられ、移動体の移動に従い、逐次重み係数を更新して最適なダイバーシチ制御を実現するものである。
【００１４】
ダイバーシチ受信装置１００の構成は、４つのアンテナＡ１、Ａ２、Ａ３及びＡ４と、各アンテナに対応して設けられた、乗算器（ダウンコンバータ）２１、２２、２３及び２４、可変アナログ増幅器３１、３２、３３及び３４、アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）４１、４２、４３及び４４、複素乗算器７１、７２、７３及び７４と、局部発振器１０、オートゲインコントローラ（ＡＧＣ）３０、直交復調部５０、重み係数演算器７０及び加算器８０とから成る。
【００１５】
ダイバーシチ受信装置１００における信号処理は以下の通りである。アンテナＡ１で受信された例えば５００ＭＨｚ帯域の高周波は、乗算器（ダウンコンバータ）２１において局部発振器１０の発する正弦波と乗ぜられて中間周波数信号（ＩＦ）に変換される。これをＡＧＣ３０により制御された可変アナログ増幅器３１により増幅してＡ／Ｄ４１でデジタル信号とし、直交復調部５０でベースバンド帯域のデジタル複素信号として出力される。尚、直交復調部５０の出力に応じて、ＡＧＣ３０が可変アナログ増幅器３１における増幅率を制御する。全く同様にアンテナＡ２、Ａ３及びＡ４の受信信号も、直交復調部５０からベースバンド帯域のデジタル複素信号として出力される。図１では直交復調部５０を１個の装置として記載したが、デジタル発振器を共通とする４個の直交復調部を設けても良い。
【００１６】
直交復調部５０の出力である、４組のベースバンド帯域のデジタル複素信号は、重み係数演算器７０に入力され、各々加算器８０の出力との複素相関演算が行われる。この結果から４組のベースバンド帯域のデジタル複素信号の重み係数（複素数）が決定され、複素乗算器７１、７２、７３及び７４に各々出力される。複素乗算器７１、７２、７３及び７４では複素演算により信号処理がなされ、加算器８０に出力される。加算器８０では複素乗算器７１、７２、７３及び７４の出力の単純な加算を行い、後段の信号処理に出力される。
【００１７】
〔重み係数演算器７０の詳細について〕
図２は重み係数演算器７０の詳細な構成を示すブロック図である。図２のように、重み係数演算器７０は、相関演算部７１０と平滑化処理部７２０とから成る。相関演算部７１０は４つのアンテナに対応する４つの複素相関演算器７１１乃至７１４と、それらの出力する相関係数を正規化処理する正規化部７１５とから成る。また、平滑化処理部７２０は、４つの平滑器７２１乃至７２４と、それら各々のメモリ７２１Ｍ乃至７２４Ｍとから成る。
【００１８】
重み係数演算器７０の作用について説明する。各アンテナＡｉ（ｉ＝１〜４）毎に、直交復調部５０から複素相関演算器７１ｉに、アンテナＡｉで受信された信号に基づくベースバンド信号（複素信号）が出力され、加算器８０から合成信号が出力される。複素相関演算器７１ｉにおいてはこの２つの信号の相関係数が求められ、正規化部７１５に出力される。正規化部７１５においては複素相関演算器７１１〜７１４からの４つの値が所望の正規化方法により正規化され、平滑器７２１〜７２４に出力される。平滑器７２１〜７２４においては、所定の忘却係数αに基づき、入力値の変動を抑制した複素重み係数が各々複素乗算器７１〜７４に出力される。忘却係数αに基づく平滑化は、前回の重みをωi-prev、更新された重みをωi-new、正規化部７１５の出力をωi'として、ωi-new＝αωi'＋（１−α）ωi-prevとしてωi-newを出力するものである。この時、前回の重みωi-prevは各メモリ７２ｉＭから読み出され、更新された重みωi-newが各メモリ７２ｉＭに記憶される。
【００１９】
〔本発明の要点である、重み係数等の値の書き換えについて〕
重み係数ωi（ｉ＝１〜４）は、図２のブロック図に示されるダイバーシチ制御により、最適な重み係数の組が逐次探索されるものと期待されている。しかし既に述べた通り、図１のダイバーシチ受信装置１００が移動体に搭載され、移動体の移動に伴い受信状況が刻々と変化する中で最適な重み係数の組が探索されている場合、「局所的な安定値の組」に留まり、本来の「最適な重み係数の組」に到達できない場合が生ずる。そこで、複素乗算器７ｉに出力される重み係数ωi（ｉ＝１〜４）の何れか又は全部、又は重み係数ωi（ｉ＝１〜４）を算出するための中間値の何れかを予め定めた初期値に「リセット」することで、「局所的な安定値の組」に留まるのを回避することが可能となる。この初期値は、ダイバーシチ受信装置１００の電源オン時の「初期値」にしても良く、「局所的な安定値の組」に留まるのを回避するために特別に設定された別の値である「初期値」でも良い。
【００２０】
当該初期値に「リセット」するのは、複素乗算器７ｉに出力される重み係数ωi（ｉ＝１〜４）の他、次の中間値が挙げられる。
〔１〕メモリ７２１Ｍ乃至７２４Ｍに記憶される重み係数ωi（ｉ＝１〜４）の何れか又は全部。この際、複素乗算器７ｉに出力される重み係数ωi（ｉ＝１〜４）自体はリセットしない。
〔２〕正規化部７１５から平滑器７２ｉへの出力ωi'（ｉ＝１〜４）の何れか又は全部。
〔３〕複素相関演算器７１ｉから正規化部７１５への出力ｒi（ｉ＝１〜４）の何れか又は全部。
〔４〕図１でＡＧＣ３０から可変アナログ増幅器３ｉ（ｉ＝１〜４）に出力される増幅率の何れか又は全部。
【００２１】
また、どのような条件でどのアンテナＡｉ（ｉ＝１〜４）の系列ｉについての重み係数や中間値をリセットするかは次の何れか又は複数を選択する。
〔１〕所定時間間隔ごとに、系列を順に、複素乗算器７ｉに出力される重み係数ωi（ｉ＝１〜４）（又は中間値の何れか）を初期値にリセットする。
〔２〕ダイバーシチ受信装置１００が搭載された移動体の速度を図示しない検出器で検出し、移動体が停止した場合に、所定時間間隔ごとに、系列を順に、複素乗算器７ｉに出力される重み係数ωi（ｉ＝１〜４）（又は中間値の何れか）を初期値にリセットする。
〔３〕図１のダイバーシチ受信装置１００の後段に設けられる図示しない復調装置により、デジタル信号の誤り率を測定し、当該誤り率が所定値を上回った場合に、系列を順に、複素乗算器７ｉに出力される重み係数ωi（ｉ＝１〜４）（又は中間値の何れか）を初期値にリセットする。
〔４〕〔３〕と同様に、誤り率が所定値を上回った場合に、全ての系列について、複素乗算器７ｉに出力される重み係数ωi（ｉ＝１〜４）（又は中間値の何れか）を初期値にリセットする。
〔５〕複素数である重み係数ωi（ｉ＝１〜４）の絶対値の何れかが一定値を下回った場合に、当該重み係数ωiの系列について、複素乗算器７ｉに出力される重み係数ωi（又は中間値の何れか）を初期値にリセットする。
【実施例２】
【００２２】
図３は、本発明の具体的な別の実施例にあたる、ダイバーシチ受信装置２００の構成を示すブロック図である。図３の構成は、特開２００４−２２１８０８に上記実施例１の構成を組み合わせたものである。
【００２３】
ダイバーシチ受信装置２００の構成は、４つのアンテナＡ１、Ａ２、Ａ３及びＡ４と、各アンテナに対応して設けられた、乗算器（ダウンコンバータ）２１、２２、２３及び２４、可変アナログ増幅器３１、３２、３３及び３４、アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）４１、４２、４３及び４４、帯域分割フィルタ６１、６２、６３及び６４、複素乗算器７１Ｌ、７２Ｌ、７３Ｌ及び７４Ｌと、局部発振器１０、ＡＧＣ３０、直交復調部５０、重み係数演算器７０Ｌ及び加算器８０Ｌ及び結合器９０とから成る。尚、図では略しているが、Ｌｏｗ−Ｂａｎｄと示した構成に対応して、Ｍｉｄ−Ｂａｎｄに複素乗算器７１Ｍ、７２Ｍ、７３Ｍ及び７４Ｍ、重み係数演算器７０Ｍ及び加算器８０Ｍを、Ｈｉｇｈ−Ｂａｎｄに複素乗算器７１Ｈ、７２Ｈ、７３Ｈ及び７４Ｈ、重み係数演算器７０Ｈ及び加算器８０Ｈを有する。
【００２４】
ダイバーシチ受信装置２００の構成が図１のダイバーシチ受信装置の構成と異なる点は、ブランチごとに帯域分割フィルタで分割して、各帯域ごとにダイバーシチ合成を行い、それらを結合器９０で結合させることである。結合器９０の内容は、加算器８０Ｌ、８０Ｍ及び８０Ｈの出力について、例えば加算器８０Ｍの出力を基準に加算器８０Ｌ及び８０Ｈの出力との複素相関演算を行い、位相のズレを算出して、加算器８０Ｌ及び８０Ｈの出力に対する位相補償のための各々の複素重みを算出し、加算器８０Ｌ及び８０Ｈの出力と各々の複素重みを乗じたものと加算器８０Ｍの出力を加算することで、全帯域のダイバーシチ合成信号を得るものである。得られた全帯域のダイバーシチ合成信号は、後段の信号処理に出力される。
【００２５】
〔変形例〕
上記各実施例において、重み係数の演算において、ＡＧＣ制御電圧の反映されていない新たな重み係数に対し、ＡＧＣ制御電圧から増幅率を算出し、その増幅率の逆数を乗じても良く、他の方法でＡＧＣ制御電圧の大きいブランチの重み係数の大きさを小さくする方法を用いても良い。例えばＡＧＣ制御電圧がある閾値を越えブランチであって、ＡＧＣ制御電圧の反映されていない新たな重み係数（複素数の場合はその絶対値）が所定の値を越えている場合は、重み係数（複素数の場合はその絶対値）を当該所定の値とする。
【００２６】
本発明は様々な他のダイバーシチ合成手法と組み合わせることができる。重み係数は全てのブランチに対して絶対値を１とする等利得合成としても良く、各ブランチ毎に絶対値が異なる最大比合成としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は車両等において、地上波デジタルテレビ放送を受信するための装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【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の構成を示したブロック図。
【図２】ダイバーシチ受信装置１００の重み係数演算器７０の構成を示したブロック図。
【図３】本発明の具体的な別の実施例に係るダイバーシチ受信装置２００の構成を示したブロック図。
【符号の説明】
【００２９】
１００、２００：ダイバーシチ受信装置
Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４：アンテナ
１０：局部発振器
２１、２２、２３、２４：乗算器
３０：オートゲインコントローラ（ＡＧＣ）
３１、３２、３３、３４：可変アナログ増幅器
４１、４２、４３、４４：アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）
５０：直交復調部
６１、６２、６３、６４：帯域分割フィルタ（３帯域）
７０、７０Ｌ、７０Ｍ、７０Ｈ：重み係数演算器
７１、７２、７３、７４、７１Ｌ、７２Ｌ、７３Ｌ、７４Ｌ、７１Ｍ、７２Ｍ、７３Ｍ、７４Ｍ、７１Ｈ、７２Ｈ、７３Ｈ、７４Ｈ：複素乗算器
８０、８０Ｌ、８０Ｍ、８０Ｈ：加算器
９０：結合器
【図２】
2007096454.tif 000003
【図１】
2007096454.tif 000004
【図３】
2007096454.tif 000005