(57)【要約】【課題】本発明は、ダイバーシチ受信装置及びダイバーシチ受信方法に関し、構成の複雑化やコストの増加を伴うことなく、ブランチの増減に柔軟に適応できることを目的とする。【解決手段】複数Ｐのブランチに個別に並行して到来した受信波ｒ１〜ｒＰのシンボル周期τＳ  より短いインターバルτ(≦τＳ／Ｐ)で時間軸上の異なる時点ｎに、前記受信波ｒ１〜ｒＰの瞬時値ｘ１(ｎ)〜ｘＰ(ｎ)をサイクリックに取得するブランチ切り替え手段と、前記時系列ｎの順に前記ブランチ切り替え手段によって取得され、かつ前記受信波ｒ１〜ｒＰに個別に対応した瞬時値の列［ｘ１(ｎ)，ｘ１(ｎ+1)，…］〜［ｘＰ(ｎ)，ｘＰ(ｎ+1)，…］の個別のインパルス応答として、前記受信波ｒ１〜ｒＰを復元する受信波復元手段とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数Ｐのブランチに個別に並行して到来した受信波ｒ１〜ｒＰのシンボル周期τＳ  より短いインターバルτ(≦τＳ／Ｐ)で時間軸上の異なる時点ｎに、前記受信波ｒ１〜ｒＰの瞬時値ｘ１(ｎ)〜ｘＰ(ｎ)をサイクリックに取得するブランチ切り替え手段と、
前記時系列ｎの順に前記ブランチ切り替え手段によって取得され、かつ前記受信波ｒ１〜ｒＰに個別に対応した瞬時値の列［ｘ１(ｎ)，ｘ１(ｎ+1)，…］〜［ｘＰ(ｎ)，ｘＰ(ｎ+1)，…］の個別のインパルス応答として、前記受信波ｒ１〜ｒＰを復元する受信波復元手段と
を備えたことを特徴とするダイバーシチ受信装置。
【請求項２】
複数Ｐのブランチに個別に並行して到来した受信波ｒ１〜ｒＰのシンボル周期τＳ  より短いインターバルτ(≦τＳ／Ｐ)で時間軸上の異なる時点ｎに、前記受信波ｒ１〜ｒＰの瞬時値ｘ１(ｎ)〜ｘＰ(ｎ)をサイクリックに取得し、
前記時系列ｎの順に前記ブランチ切り替え手段によって取得され、かつ前記受信波ｒ１〜ｒＰに個別に対応した瞬時値の列［ｘ１(ｎ)，ｘ１(ｎ+1)，…］〜［ｘＰ(ｎ)，ｘＰ(ｎ+1)，…］の個別のインパルス応答として、前記受信波ｒ１〜ｒＰを復元する
ことを特徴とするダイバーシチ受信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のブランチに到来した受信波をスペースダイバーシチ方式に基づいて受信するダイバーシチ受信装置およびダイバーシチ受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
受信装置においては、電波伝搬で発生するフェージング条件下においても良好な受信信号を得るため、２つ以上のアンテナ（空中線）を用いたスペースダイバーシチ受信方式が採用されることがある。スペースダイバーシチ受信方式には、複数のアンテナと、アンテナ毎に設けた複数の受信部とを用いて、各受信部が出力した複数の信号を、例えばＳ／Ｎ比（信号雑音比）等に応じて位相を合わせて合成することで受信品質の改善を図るようにしたものがある。このような構成では、アンテナの個数分の複数の受信部が必要となり、コストやスペースの増大が課題となることがある（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−３１０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、構成の複雑化やコストの増加を伴うことなく、ブランチの増減に柔軟に適応可能なダイバーシチ受信装置およびダイバーシチ受信方法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】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明では、ブランチ切り替え手段は、複数Ｐのブランチに個別に並行して到来した受信波ｒ１〜ｒＰのシンボル周期τＳ  より短いインターバルτ(≦τＳ／Ｐ)で時間軸上の異なる時点ｎに、前記受信波ｒ１〜ｒＰの瞬時値ｘ１(ｎ)〜ｘＰ(ｎ)をサイクリックに取得する。受信波復元手段は、前記時系列ｎの順に前記ブランチ切り替え手段によって取得され、かつ前記受信波ｒ１〜ｒＰに個別に対応した瞬時値の列［ｘ１(ｎ)，ｘ１(ｎ+1)，…］〜［ｘＰ(ｎ)，ｘＰ(ｎ+1)，…］の個別のインパルス応答として、前記受信波ｒ１〜ｒＰを復元する。
【０００６】
すなわち、複数Ｐのブランチに個別に並行して到来した受信波ｒ１〜ｒＰは、何れも、個別の受信系によって並行して受信されないにもかかわらず、上記インパルス応答として復元される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、個々のブランチに対応した受信系が備えられる場合に比べて、構成の複雑化およびコストの増加の何れもが回避され、かつブランチの数の広範な値および増減に対する柔軟な適応が可能となり、しかも、スペースダイバーシチ効果が精度よく安定に実現される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態の構成例を説明するためのブロック図である。
【図２】図１に示した受信装置１０の動作例を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】図１に示した補完処理部４１〜４３の構成例を説明するためのブロック図である。
【図４】図１に示した補完部４の入出力信号系列を模式的に示したタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態である受信装置１０の構成例を示したブロック図である。図１に示した受信装置１０は、３個のアンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ３と、切換部１と、受信部２と、シリアル／パラレル変換部３と、補完部４と、合成部５と、復調部６と、制御部７とを備えている。
【００１０】
アンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ３は、それぞれ受信した無線信号に応じた受信信号を出力する。アンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ３は、それぞれスペースダイバーシチにおける各ブランチを構成する。アンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ３は、指向性を有するものであってもよいし、有しないものであってもよい。なお、図１に示した構成ではアンテナの個数を３個としているが、２以上の任意の個数とすることができる。また、本実施形態の受信装置１０は、構成要素として、アンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ３を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。本実施形態の受信装置１０は、入力端として、アンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ３が出力した受信信号を入力するための切換部１を備えていればよく、切換部１へ入力される受信信号は例えば記録装置等に記録された受信信号であってもよい。
【００１１】
切換部１は、３入力１出力の切換スイッチであり、制御部７が出力したスイッチ切換信号に応じて、入力された複数ブランチの受信信号のいずれかを周期的に切り換えて出力する。アンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ３が出力した受信信号が無線周波数帯の信号（ＲＦ信号）である場合、切換部１はＲＦ信号を出力する。図２の最上段にＲＦ信号として示したように、切換部１は、アンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ３が出力した受信信号を周期的に切り換えて出力する。
【００１２】
受信部２は、内部に図示していない増幅回路、周波数変換回路等を備え、切換部１が出力した受信信号に対して、信号レベルの増大、周波数の変換等の所定の処理を行って出力する。受信部２は、例えば、増幅回路と周波数変換回路との両方を備えていてもよいし、いずれか一方を備えていてもよい。すなわち、増幅するか否かと、周波数変換を行うか否かとは任意である。また、受信部２は、フィルタ回路等を備えていてもよい。図１に示した例では、受信部２は、切換部１が出力した受信信号を増幅し、さらに受信信号の周波数を所定の中間周波数帯の周波数の信号に変換し、ＩＦ信号として出力するものであるとする。受信部２から出力されたＩＦ信号は、図２の最上段に示したＲＦ信号と同様に、アンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ３が出力した受信信号に基づくＩＦ信号を周期的に繰り返し含むシリアル信号である。
【００１３】
シリアル／パラレル変換部３は、制御部７から供給される所定のクロック信号に基づき切換部１の切り換え動作に同期して受信部２の出力信号をブランチの本数分の信号系列に変換して並列的に出力する。シリアル／パラレル変換部３は、例えばサンプルホールド回路、Ａ／Ｄ変換回路（アナログ／デジタル変換回路）等を含み、例えば入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する。ここで、図２を参照してシリアル／パラレル変換部３の動作例について説明する。シリアル／パラレル変換部３に対して図２の最上段に示したＩＦ信号が入力された場合、シリアル／パラレル変換部３は、切換部１の切換周期Ｔｂに同期して、入力されたＩＦ信号を取り込む。各アンテナＡＮＴ１〜３に対応する各ブランチのＩＦ信号ＡＮＴ１、ＡＮＴ２及びＡＮＴ３は、切換周期Ｔｂの３倍の長さのサンプリング周期Ｔｓ毎に取り込まれる。すなわち、アンテナＡＮＴ１に対応したブランチのＩＦ信号ＡＮＴ１は、×印で示したように、時刻ｔ１、ｔ４、ｔ７、…で取り込まれる。アンテナＡＮＴ２に対応したブランチのＩＦ信号ＡＮＴ２は、△印で示したように、時刻ｔ２、ｔ５、…で取り込まれる。そして、アンテナＡＮＴ３に対応したブランチのＩＦ信号ＡＮＴ３は、□印で示したように、時刻ｔ３、ｔ６、…で取り込まれる。シリアル／パラレル変換部３は、ブランチ毎に、取り込んだ３組の信号系列を並列的に出力する。
【００１４】
補完部４は、制御部７から入力したクロック信号に基づき、シリアル／パラレル変換部３が並列的に出力した複数の信号系列を系列毎に補完して並列的に出力する。図１に示した構成例において、補完部４は、信号系列毎の補完処理をそれぞれ独立して行う３個の補完処理部４１、４２及び４３を備えている。補完処理部４１、４２及び４３の構成例を図３に示した。
【００１５】
図３は、図１に示した補完処理部４１、４２又は４３の１つ分の構成例を示したブロック図である。図４に示した補完処理部４１、４２又は４３（以下、補完処理部４１と記す）は、トランスバーサルフィルタ、ＦＩＲ（有限長インパルス応答）フィルタ等と呼ばれるフィルタ回路として構成されている。図４に示した補完処理部４１は、Ｎ−１個の遅延器４０１と、Ｎ個の乗算器４０２と、加算器４０３とを備えている。補完処理部４１では、Ｎ−１個の遅延器４０１が縦続接続されている。補完処理部４１では、入力信号ｘ（ｎ）と各遅延器４０１の出力信号とに対して、Ｎ個の乗算器４０２で係数ｈ（０）、ｈ（１）、…、ｈ（Ｎ−１）がそれぞれ乗じられる。そして、Ｎ個の乗算器４０２による各乗算結果が、加算器４０３で合算され、その加算結果が出力信号ｙ（ｎ）となる。乗算器４０２はタップとも呼ばれ、乗算器４０２の個数Ｎはタップ数と呼ばれる。また、係数ｈ（０）、ｈ（１）、…、ｈ（Ｎ−１）は、タップ係数あるいはインパルス応答と呼ばれる。
【００１６】
本実施形態では、図３に示したトランスバーサルフィルタを用いて補完処理を行う際に、タップ係数ｈ（０）、ｈ（１）、…、ｈ（Ｎ−１）を、シンク関数（ｓｉｎｃ関数）に基づいて設定することができる。シンク関数ｓｉｎｃ（ｘ）は、下式（１）で表される関数であり、標本化関数とも呼ばれる。
【００１７】
【数１】
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【００１８】
図３に示した補完処理部４１は、所定個数の零信号を信号間に追加した信号系列とシンク関数に基づくインパルス応答とのたたみ込みを計算することで信号系列をオーバーサンプリングして補完を行うことができる。Ｍ倍のオーバーサンプリングを行う場合、各遅延器４０１の遅延時間は、図２に示した系列毎のサンプリング周期Ｔｓをオーバーサンプリングの倍数Ｍで除した値であるＴｓ／Ｍに設定する。また、Ｎタップのトランスバーサルフィルタのタップ係数ｈ（ｋ）（ｋ＝０、１、…、Ｎ−１）は下式（２）で求めることができる。ここでオーバーサンプリングの倍数Ｍは、２以上の任意の整数とすることができる。
【００１９】
【数２】
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【００２０】
次に、図４を参照して補完部４の動作例について説明する。図４は、補完部４の入出力信号系列ｘ（ｎ）及びｙ（ｎ）を模式的に表したタイミングチャートである。図４に示した例では、図２で×印で示したアンテナＡＮＴ１に対応する信号系列に対して補完処理部４１で補完処理を行い、図２で△印で示したアンテナＡＮＴ２に対応する信号系列に対して補完処理部４２で補完処理を行い、そして、図２で□印で示したアンテナＡＮＴ３に対応する信号系列に対して補完処理部４３で補完を行うこととした場合の入出力信号系列ｘ（ｎ）及びｙ（ｎ）を模式的に表している。すなわち、ｘ（ｎ）（ＡＮＴ１）及びｙ（ｎ）（ＡＮＴ１）が補完処理部４１の入出力信号、ｘ（ｎ）（ＡＮＴ２）及びｙ（ｎ）（ＡＮＴ２）が補完処理部４２の入出力信号、そして、ｘ（ｎ）（ＡＮＴ３）及びｙ（ｎ）（ＡＮ１３）が補完処理部４３の入出力信号である。また、オーバーサンプリングの倍数Ｍは一例として３としている。また、ｉＦ信号の波形を破線で示した。
【００２１】
図４に示した例では、補完処理部４１に対して、図２を参照して説明したシリアル／パラレル変換部３からサンプリング周期Ｔｓ毎に出力された×印で示した信号が周期的に入力されるとともに、×印で示した各信号間に○印で示した（Ｍ−１）＝２個の零信号がＴｓ／Ｍ周期で入力される。補完処理部４１は、ｘ（ｎ）（ＡＮＴ１）が入力された場合、タップ数Ｎに応じた一定の遅延を有し、Ｔｓ／Ｍ周期で信号を補完した×印で示した信号系列ｙ（ｎ）（ＡＮＴ１）を出力する。
【００２２】
また、補完処理部４２に対しては、シリアル／パラレル変換部３からサンプリング周期Ｔｓ毎に出力された△印で示した信号が周期的に入力されるとともに、△印で示した各信号間に○印で示した（Ｍ−１）＝２個の零信号がＴｓ／Ｍ周期で入力される。補完処理部４２は、ｘ（ｎ）（ＡＮＴ２）が入力された場合、タップ数Ｎに応じた一定の遅延を有し、Ｔｓ／Ｍ周期で信号を補完した△印で示した信号系列ｙ（ｎ）（ＡＮＴ２）を出力する。
【００２３】
また、補完処理部４３に対しては、シリアル／パラレル変換部３からサンプリング周期Ｔｓ毎に出力された□印で示した信号が周期的に入力されるとともに、□印で示した各信号間に○印で示した（Ｍ−１）＝２個の零信号がＴｓ／Ｍ周期で入力される。補完処理部４３は、ｘ（ｎ）（ＡＮＴ３）が入力された場合、タップ数Ｎに応じた一定の遅延を有し、Ｔｓ／Ｍ周期で信号を補完した□印で示した信号系列ｙ（ｎ）（ＡＮＴ３）を出力する。
【００２４】
なお、信号系列への零信号の挿入は、補完部４内で行ってもよいし、シリアル／パラレル変換部３内で行ってもよい。
【００２５】
また、式（２）に基づいてタップ係数を設定する場合、補完処理部４１〜４３のタップ係数は、例えば、各ブランチの信号伝送に遅延差等がある場合にはその遅延差に応じてブランチ毎に（すなわち補完処理部４１〜４３毎に）異なる値とすることが望ましい。
【００２６】
次に、図１に示した合成部５は、補完部４が並列的に出力した複数の信号系列を合成して出力する。すなわち、この例では、合成部５は、補完部４が出力した３系統の信号系列を並列的に入力し、所定の合成方式で３系統の信号系列を合成し、合成した１系統の信号系列を出力する。その際、任意の合成方式を採用することができる。例えば、最大比合成、同相合成、最大振幅合成等の既知の合成方式を用いることができる。
【００２７】
そして、図１に示した復調部６は、合成部５が出力した信号系列を入力し、所定の復調処理を行って結果の信号列を出力する。
【００２８】
また、制御部７は、スイッチ切換信号やクロック信号等を各部に供給することで各部を制御する。
【００２９】
本実施形態の受信装置１０によれば、受信部から復調部までの回路がアンテナ数の増加によらず１組の回路で対応可能なので、アンテナ数を増加させた場合、受信部を複数設けるときと比べて構成を小型化することができる。また、例えばフェージングの影響等で運用開始後に後からアンテナ数を増加させるような場合でも、受信部の数は１つのままでよく、容易に対応することができる。また、本実施形態の受信装置１０によれば、補完部４が複数ブランチに対応した各信号系列を系列毎に補完する。したがって、複数のブランチに対して１つの受信部２を共用し、時分割で使用することによる受信信号における波形の劣化を小さく抑えることができる。また、合成部５へ入力される３系統の信号系列は、ブランチ毎に受信部を設けた場合とほぼ同一の信号とすることがきる。よってブランチ毎に受信部を設ける場合と比較して、アンテナの切り換え間隔や複数のアンテナからの出力信号の合成方式等に係る制約はほとんどない。したがって、複数のブランチに対して受信部を共用することによる設計自由度の低下はほとんどない。
【００３０】
なお、図２を参照して説明した切換部１の切換周期Ｔｂやブランチ毎のサンプリング周期Ｔｓは、受信部２に入力される受信信号や受信部２が出力した受信信号の周波数や変調方式に応じて元信号が有する情報を欠落しないよう適切に設定すればよい。また、シリアル／パラレル変換部３は、切換部１から出力されるＲＦ信号の周波数や変調方式に応じて充分高速に信号を取り込むことができる場合、ＩＦ信号に変換すること無く、ＲＦ信号のままで信号を取り込むことができる。
また、各ブランチにおける個別にシンボルが到来する時点の時間軸上での揺らぎや遅れなどは、該当するシンボルの信号空間上での信号点を特定する信号判定が可能な限り許容される。
【００３１】
なお、本実施形態の受信装置１０では、補完部４における処理は、受信信号の形式には依存しない。すなわち、受信装置１０では、受信信号の変調方式、連続波であるかバースト波であるかの別、シンボルの形式、多元接続方式、多重化方式、周波数帯、無線伝送系又は放送系又は通信系等の用途の別等は問わない。
【００３２】
また、本発明の実施の形態は上記のものに限定されない。例えば、切換部１と受信部２とを複数組設けたり、シリアル／パラレル変換部３、補完部４及び合成部５等を一体的に構成したりといった変更を適宜行うことができる。
【００３３】
なお、本実施形態の態様は次のようにとらえることができる。すなわち本実施形態の受信装置１０は、ダイバーシチ受信装置であって、ブランチ切り替え手段（シリアル／パラレル変換部３）と受信波復元手段（補完部４）とを備える。ブランチ切り替え手段は、複数Ｐのブランチに個別に並行して到来した受信波ｒ１〜ｒＰのシンボル周期τＳ  より短いインターバルτ(≦τＳ／Ｐ)で時間軸上の異なる時点ｎに、受信波ｒ１〜ｒＰの瞬時値ｘ１(ｎ)〜ｘＰ(ｎ)をサイクリックに取得する。受信波復元手段は、時系列ｎの順にブランチ切り替え手段によって取得され、かつ受信波ｒ１〜ｒＰに個別に対応した瞬時値の列［ｘ１(ｎ)，ｘ１(ｎ+1)，…］〜［ｘＰ(ｎ)，ｘＰ(ｎ+1)，…］の個別のインパルス応答として、受信波ｒ１〜ｒＰを復元する。すなわち、複数Ｐのブランチに個別に並行して到来した受信波ｒ１〜ｒＰは、何れも、個別の受信系によって並行して受信されないにもかかわらず、上記インパルス応答として復元される。この態様によれば、個々のブランチに対応した受信系が備えられる場合に比べて、構成の複雑化およびコストの増加の何れもが回避され、かつブランチの数の広範な値および増減に対する柔軟な適応が可能となり、しかも、スペースダイバーシチ効果が精度よく安定に実現される。
【符号の説明】
【００３４】
ＡＮＴ１、ＡＮＴ２、ＡＮＴ３…アンテナ  １…切換部  ２…受信部  ３…シリアル／パラレル変換部  ４…補完部  ４１、４２、４３…補完処理部  ５…合成部  ６…復調部  ７…制御部  １０…受信装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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