(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
別々に入力される第１高周波信号及び第２高周波信号を順次合成するための信号合成方法であって、
前記第１高周波信号及び前記第２高周波信号の合成信号の強度の時間的変化を表す強度変化率と、前記第１高周波信号の位相の変化量を表す位相制御値との関係を制御テーブルに記憶する記憶ステップと、
前記第１高周波信号及び前記第２高周波信号を所定時間毎に取得して合成し、合成信号を順次生成する合成ステップと、
前記合成信号の強度を順次算出する強度算出ステップと、
順次算出した合成信号の強度に基づいて強度変化率を順次算出する強度変化率算出ステップと、
前記制御テーブルを参照し、算出された強度変化率に対応する位相制御値を順次決定する位相決定ステップと、
前記位相決定ステップの後、次に受信する第１高周波信号の位相を、決定された位相制御値に基づいて調整する位相調整ステップと、
前記位相調整ステップにおける前記第１高周波信号の位相の調整前後での合成信号の強度変化率が増大するように、前記制御テーブルの位相制御値を更新する更新ステップと、
を含む信号合成方法。
【請求項２】
別々に入力される第１高周波信号及び第２高周波信号を順次合成するための信号合成装置であって、
前記第１高周波信号及び前記第２高周波信号の合成信号の強度の時間的変化を表す強度変化率と、前記第１高周波信号の位相の変化量を表す位相制御値との関係を制御テーブルに記憶する記憶手段と、
前記第１高周波信号及び前記第２高周波信号を所定時間毎に取得して合成し、合成信号を順次生成する合成手段と、
前記合成信号の強度を順次算出する強度算出手段と、
順次算出した合成信号の強度に基づいて強度変化率を順次算出する強度変化率算出手段と、
前記制御テーブルを参照し、算出された強度変化率に対応する位相制御値を順次決定する位相決定手段と、
前記位相決定手段により位相制御値を決定した後、次に受信する第１高周波信号の位相を、決定された位相制御値に基づいて調整する位相調整手段と、
前記位相調整手段における前記第１高周波信号の位相の調整前後での合成信号の強度変化率が増大するように、前記制御テーブルの位相制御値を更新する更新手段と、
を含む信号合成装置。
【請求項３】
第１高周波信号を受信するアンテナであって、
第２高周波信号を入力する入力手段と、
前記第１高周波信号及び前記第２高周波信号の合成信号の強度の時間的変化を表す強度変化率と、前記第１高周波信号の位相の変化量を表す位相制御値との関係を制御テーブルに記憶する記憶手段と、
前記第１高周波信号及び前記第２高周波信号を所定時間毎に取得して合成し、合成信号を順次生成する合成手段と、
前記合成信号の強度を順次算出する強度算出手段と、
順次算出した合成信号の強度に基づいて強度変化率を順次算出する強度変化率算出手段と、
前記制御テーブルを参照し、算出された強度変化率に対応する位相制御値を順次決定する位相決定手段と、
前記位相決定手段により位相制御値を決定した後、次に受信する第１高周波信号の位相を、決定された位相制御値に基づいて調整する位相調整手段と、
前記位相調整手段における前記第１高周波信号の位相の調整前後での合成信号の強度変化率が増大するように、前記制御テーブルの位相制御値を更新する更新手段と、
を含むアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線放送システムにおける信号合成方法、信号合成装置及びアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線放送システムは、互いに有線接続されたアンテナ、受信機及びスピーカと、音源及び音源からの音声信号を高周波信号に変調して前記アンテナに送信する送信機とを含んでいる。音源としては、代表的にはワイヤレスマイクロホンが挙げられる。送信機から送信された高周波信号は、アンテナにより受信され、受信機により復調されてスピーカから音声出力される。このシステムのサービスエリアを広げる方法として、図６及び７に示すような方式が一般に知られている。
【０００３】
図６に示す方式では、空間的に異なる位置に複数のアンテナを配置し、そのアンテナにより受信された高周波信号のうち強度の最も強い高周波信号を受信機で選択して使用する。この方式は、一般にダイバシティ方式と呼ばれる。この場合、各アンテナがカバーする受信エリアからの電波を受信することができ、１本のアンテナを使用する場合に比してサービスエリアの広い無線放送システムを実現することが可能である。
【０００４】
一方、図７に示す方式では、空間的に異なる位置に複数のアンテナを配置し、そのアンテナにより受信された高周波信号を加算器により合成し、合成信号を受信機で使用する。この場合、各アンテナがカバーする受信エリアからの電波を合成することで、ノイズや途切れが発生せず、かつサービスエリアの広い無線放送システムを実現することが可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述の図６に示す方式によると、各アンテナの信号線が受信機まで敷設されるため、配線が複雑になるという欠点がある。
また、前述の図７に示す方式では、配線は単純化できるものの、各アンテナの受信する高周波信号が地面での反射などによって経路長に差が生じることで、逆位相になった場合は高周波信号が打ち消された形で合成されてしまうため、デッドポイントが増加してしまうという欠点がある。
【０００６】
本発明は、無線放送システムにおいて、配線を単純化し、デッドポイントの発生を防止しつつ、広いサービスエリアを確保するための技術を提供することを目的とする。
【０００７】
本願第１発明は、別々に入力される第１高周波信号及び第２高周波信号を順次合成するための信号合成方法であって、前記第１高周波信号及び前記第２高周波信号の合成信号の強度の時間的変化を表す強度変化率と、前記第１高周波信号の位相の変化量を表す位相制御値との関係を制御テーブルに記憶する記憶ステップと、前記第１高周波信号及び前記第２高周波信号を所定時間毎に取得して合成し、合成信号を順次生成する合成ステップと、前記合成信号の強度を順次算出する強度算出ステップと、順次算出した合成信号の強度に基づいて強度変化率を順次算出する強度変化率算出ステップと、前記制御テーブルを参照し、算出された強度変化率に対応する位相制御値を順次決定する位相決定ステップと、前記位相決定ステップの後、次に受信する第１高周波信号の位相を、決定された位相制御値に基づいて調整する位相調整ステップと、前記位相調整ステップにおける前記第１高周波信号の位相の調整前後での合成信号の強度変化率が増大するように、前記制御テーブルの位相制御値を更新する更新ステップとを含む信号合成方法を提供する。
【０００８】
合成信号の強度とは、合成された高周波信号の強さであり、強度変化とは、合成された高周波信号の強さの所定時間内での変化率をいう。
例えば、合成信号の強度の増加傾向に応じて第１または第２高周波信号の位相を変化させて合成することで、常に高周波信号の強度が高くなるような合成が可能である。
【０００９】
本願第２発明は、別々に入力される第１高周波信号及び第２高周波信号を順次合成するための信号合成装置であって、前記第１高周波信号及び前記第２高周波信号の合成信号の強度の時間的変化を表す強度変化率と、前記第１高周波信号の位相の変化量を表す位相制御値との関係を制御テーブルに記憶する記憶手段と、前記第１高周波信号及び前記第２高周波信号を所定時間毎に取得して合成し、合成信号を順次生成する合成手段と、前記合成信号の強度を順次算出する強度算出手段と、順次算出した合成信号の強度に基づいて強度変化率を順次算出する強度変化率算出手段と、前記制御テーブルを参照し、算出された強度変化率に対応する位相制御値を順次決定する位相決定手段と、前記位相決定手段により位相制御値を決定した後、次に受信する第１高周波信号の位相を、決定された位相制御値に基づいて調整する位相調整手段と、前記位相調整手段における前記第１高周波信号の位相の調整前後での合成信号の強度変化率が増大するように、前記制御テーブルの位相制御値を更新する更新手段とを含む信号合成装置を提供する。
【００１０】
本願第３発明は、第１高周波信号を受信するアンテナであって、第２高周波信号を入力する入力手段と、前記第１高周波信号及び前記第２高周波信号の合成信号の強度の時間的変化を表す強度変化率と、前記第１高周波信号の位相の変化量を表す位相制御値との関係を制御テーブルに記憶する記憶手段と、前記第１高周波信号及び前記第２高周波信号を所定時間毎に取得して合成し、合成信号を順次生成する合成手段と、前記合成信号の強度を順次算出する強度算出手段と、順次算出した合成信号の強度に基づいて強度変化率を順次算出する強度変化率算出手段と、前記制御テーブルを参照し、算出された強度変化率に対応する位相制御値を順次決定する位相決定手段と、前記位相決定手段により位相制御値を決定した後、次に受信する第１高周波信号の位相を、決定された位相制御値に基づいて調整する位相調整手段と、前記位相調整手段における前記第１高周波信号の位相の調整前後での合成信号の強度変化率が増大するように、前記制御テーブルの位相制御値を更新する更新手段とを含むアンテナを提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
＜発明の概要＞
本発明は、送信機から送信された高周波信号を複数のアンテナで受信し、受信した各高周波信号を合成した合成信号の強度変化に応じ、次回合成する高周波信号を調整する。これにより、デッドポイントの発生を抑えることが可能である。
【００１３】
＜第１実施形態例＞
（１）全体構成
図１は、本発明に係る信号合成装置１の機能構成図である。この信号合成装置１は、第１入力部１１と、第２入力部１２と、加算器１３と、レベル検出器１４と、制御部１５と、メモリ１６と、可変位相器１７と、出力部１８とを有している。第１入力部１１には、第１アンテナ２ａが接続され、第１アンテナ２ａが受信した第１高周波信号が入力される。第２入力部１２には、第２アンテナ２ｂが接続され、第２アンテナ２ｂが受信した第２高周波信号が入力される。加算器１３は、第１入力部１１及び第２入力部１２から入力された第１高周波信号及び第２高周波信号を合成し、合成信号を生成する。レベル検出器１４は、前記合成信号の強度（以下、単に強度という）を算出し、制御部１５に通知する。強度の算出及び通知は、一定の時間間隔Δｔ、例えば１０ｍｓｅｃ毎とすることができる。この時間間隔Δｔを、例えば電波の発信源であるマイクロフォンの移動速度や第１、第２高周波信号の波長、周波数に合わせて変えても良い。
【００１４】
制御部１５は、レベル検出器１４から順次通知される強度と後述する制御テーブル２１とに基づいて位相制御値Δθを決定し、可変位相器１７に通知する。ここでは、最新の強度Ｅ１と、２番目に新しい強度Ｅ０との差ΔＥ＝Ｅ１−Ｅ０の時間Δｔに対する変化率ａ＝ΔＥ／Δｔに基づいて、位相制御値Δθを決定する例を説明する。以下、変化率ａを強度変化率という。メモリ１６は、制御テーブル２１やその他制御部１５が動作するのに必要なデータを記憶する。可変位相器１７は、第１入力部１１に入力された第１高周波信号の位相を、制御部１５から通知された位相制御値Δθだけ変化させる。ただし、第２高周波信号の位相を調整しても良い。また、第１高周波信号及び第２高周波信号の両方の位相を調整することにより、両方の相対的な位相差を位相制御値Δθだけ変化させることもできる。出力部１８は、前記合成信号を外部、例えば別の信号合成装置や受信機に出力する。
【００１５】
図２は、制御テーブル２１に蓄積される情報の概念説明図である。このテーブルには、強度変化率ａの範囲と位相制御値Δθのデフォルト値とが対応付けて蓄積されている。
このテーブルに基づいて、制御部１５は、強度が高くなる傾向にあれば第１高周波信号の位相をそのままとし、変化しない場合は第１高周波信号の位相をπ／６だけ進め、小さくなる傾向にあれば第１高周波信号の位相をπ／６だけ遅らせる。ここで示したデフォルト値は一例に過ぎない。また、強度変化率ａの値及び位相制御値Δθは、強度変化率ａの変化に応じて更新される。なお、位相制御値Δθの値は、第１高周波信号及び第２高周波信号の位相や波長、これらの高周波信号の発生源である音源の移動速度などに応じて求められる。
【００１６】
（２）制御部が行う処理
制御部１５は、位相制御処理及びテーブル更新処理の二つの処理を行う。以下、これらの処理について説明する。
（２−１）位相制御処理
図３は、制御部１５が行う位相制御処理の流れを示すフローチャートである。位相制御処理では、強度変化率ａと制御テーブル２１とに基づいて位相制御値Δθが決定される。この処理は、第１入力部１１及び第２入力部１２へ信号が入力されたときに開始する。
【００１７】
ステップＳ１０：制御部１５は、変数ｎ＝１とし、メモリ１６に記憶する。
ステップＳ１１：制御部１５は、レベル検出器１４からの強度の通知を受信したか否かを判断する。受信した場合、ステップＳ１２へ移行する。受信しない場合、ステップＳ１１を繰り返す。
ステップＳ１２：制御部１５は、ステップＳ１１で受信した強度を、２番目に新しい合成信号の強度Ｅ０としてメモリ１６に記憶する。
【００１８】
ステップＳ１３：制御部１５は、レベル検出器１４からの強度の通知をさらに受信したか否かを判断する。受信した場合、ステップＳ１４へ移行する。受信しない場合、ステップＳ１３を繰り返す。
ステップＳ１４：制御部１５は、ステップＳ１３で受信した強度を、最新の合成信号の強度Ｅ１としてメモリ１６に記憶する。
【００１９】
ステップＳ１５：制御部１５は、強度変化率ａを算出し、最新の強度変化率ａ１としてメモリ１６に記憶する。
ステップＳ１６：制御部１５は、最新の強度変化率ａ１に対応する位相制御値Δθの値を制御テーブル２１に基づいて決定し、位相制御値Δθを可変位相器１７に通知する。
【００２０】
ステップＳ１７：制御部１５は、最新の合成信号の強度Ｅ１の値を、２番目に新しい合成信号の強度Ｅ０の値とする。
ステップＳ１８：制御部１５は、後述のテーブル更新処理を行い、制御テーブルの位相制御値Δθの値を更新する。
（２−２）テーブル更新処理
図４は、テーブル更新処理の流れを示すフローチャートである。テーブル更新処理では、前記位相制御処理における位相制御により実際に強度変化率ａが増大したか否かが判断され、その判断結果に応じて制御テーブル２１の位相制御値Δθを更新する。例えば、最新の強度変化率ａ１が０〜５である場合、図２の制御テーブル２１に基づいて第１高周波信号の位相がπ／６進められる。この結果、最新の強度変化率ａ１が２番目に新しい強度変化率ａ０より小さくなった場合、第１高周波信号の位相を遅らせる方が適切であったと考えられる。この場合、例えば制御テーブル２１に蓄積されている位相制御値Δθの符号を反転させる。これにより、位相制御値Δθを状況に応じた適切な値に更新していくことが可能である。
【００２１】
ステップＳ２１：制御部１５は、変数ｎをインクリメントする。
ステップＳ２２：制御部１５は、ｎが２以上であるか否かを判断する。２以上である場合、ステップＳ２３へ移行する。２以上でない場合、ステップＳ２５へ移行する。
ステップＳ２３：制御部１５は、最新の強度変化率ａ１が２番目に新しい強度変化率ａ０以上であるか否かを判断する。ａ０以上である場合、ステップＳ２５へ移行する。ａ０以上でない場合、ステップＳ２４へ移行する。
【００２２】
ステップＳ２４：制御部１５は、制御テーブル２１の位相制御値の符号を逆にしてメモリ１６に記憶する。
ステップＳ２５：制御部１５は、最新の強度変化率ａ１の値を、２番目に新しい強度変化率ａ０とする。
（３）接続例
図５は、本実施形態例の信号合成装置１を２以上のアンテナ２ａ〜ｎ＋１が配置された無線放送システムに適用した場合の接続例である。図５に示すように、信号合成装置１ａの第１入力部１１ａ及び第２入力部１２ａにはそれぞれアンテナ２ａ、２ｂが接続される。次段のアンテナ合成装置１ｂの第１入力部１１ｂには信号合成装置１ａの出力部１８ａが接続され、第２入力部１２ｂにはアンテナ２ｃが接続される。後段の信号合成装置１ｃ〜ｎも同様にして数珠繋ぎに接続される。ただし、最後段の信号合成装置１ｎの出力部１８ｎには、受信機３が接続される。受信機３にはスピーカ４が接続され、信号合成装置１ａ〜ｎで合成された高周波信号を出力する。出力部１８ａ〜ｎの各々には、強度が高くなるよう調整された合成信号が送られるので、受信機３は常にスピーカ４に安定した音声出力を供給できる。
【００２３】
＜その他の実施形態例＞
前記第１実施形態例の制御テーブル２１における強度変化率ａは、強度の時間による一次微分係数である。しかし、強度変化率ａは、時刻ｔ０、ｔ１、ｔ２、・・・、ｔｎにおける強度Ｅ０、Ｅ１、・・・Ｅｎをメモリ１６に記憶しておき、これをｎ次曲線で近似して作成した時間−強度曲線のｎ次微分係数としても良い。また、時間に対する強度の変化を指数曲線、対数曲線等その他の曲線で近似して作成した時間−強度の曲線の微分係数を強度変化率としても良い。例えば、ｎ＝２の場合、３点（ｔ０、Ｅ０）、（ｔ１、Ｅ１）及び（ｔ２、Ｅ２）を通る２次曲線を決定し、この曲線の時間による２次微分係数の大小に応じた位相制御値を制御テーブル２１に設定する。即ち、強度の時間的変化を最も近似的に示す曲線を経験的に定め、その曲線で示される時間Δｔ当たりの強度変化率に基づいて制御テーブルを定めれば、さらに精度の高い信号合成を行うことが可能である。
【００２４】
【発明の効果】
本発明を用いれば、配線が複雑でなく、かつデッドポイントの発生が抑えられた無線放送システムを実現できる。また、従来のダイバシティ方式において選択される高周波信号よりも、合成によってより強い高周波信号を受信機で使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態例に係る信号合成装置の全体構成図。
【図２】制御テーブルに蓄積される情報の概念説明図。
【図３】位相制御処理の流れを示すフローチャート。
【図４】テーブル更新処理の流れを示すフローチャート。
【図５】第１実施形態例に係る信号合成装置を無線放送システムに適用した場合の接続例。
【図６】従来の無線放送システムの構成例。
【図７】従来の無線放送システムの構成例。
【符号の説明】
１：信号合成装置
２：アンテナ
３：受信機
４：スピーカ
１１：第１入力部
１２：第２入力部
１５：制御部
２１：制御テーブル
【図１】
0003801512.tif 000002
【図２】
0003801512.tif 000003
【図３】
0003801512.tif 000004
【図４】
0003801512.tif 000005
【図５】
0003801512.tif 000006
【図６】
0003801512.tif 000007
【図７】
0003801512.tif 000008