JP2006345429A - Receiver associated with digital communication/broadcast, reception method, reception circuit, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は高速に移動する移動体において、デジタル通信・放送を受信する受信装置に関 するものである。 The present invention relates to a receiving apparatus for receiving digital communication / broadcasting in a moving body that moves at high speed.
現在、地上波デジタル放送をはじめIEEE802.11aといった様々なデジタル通信において、直交周波数分割多重方式(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)が伝送方式として広く採用されている。OFDMは、複数の狭帯域デジタル変調信号を互いに直交するサブキャリアにより周波数多重しており、周波数の利用効率に優れた伝送方式である。さらに、OFDMでは、1シンボル期間が有効シンボル期間とガードインターバル期間とで構成されており、シンボル内で周期性を有するために前記有効シンボル期間の信号の一部をガードインターバル期間へ複写されているため、マルチパス干渉によって生じるシンボル間の干渉の影響を削減することが可能であり、マルチパス干渉に対しても優れた耐性を有している。 At present, orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) is widely adopted as a transmission method in various digital communications such as terrestrial digital broadcasting and IEEE802.11a. OFDM is a transmission system that is frequency-multiplexed with a plurality of narrowband digitally modulated signals by subcarriers orthogonal to each other, and is excellent in frequency utilization efficiency. Further, in OFDM, one symbol period is composed of an effective symbol period and a guard interval period, and a part of the signal of the effective symbol period is copied to the guard interval period in order to have periodicity within the symbol. Therefore, it is possible to reduce the influence of inter-symbol interference caused by multipath interference, and it has excellent resistance against multipath interference.
一方、OFDMは、広帯域デジタル変調信号に比べ、1シンボル長が長くなるため、移動受信等において生じる伝搬路のフェージング環境下での、時間変動に対しての耐性が低くなってしまう。さらに、フェージング環境下では、マルチパス干渉による遅延分散に起因する受信信号の振幅の時間変動だけでなく、ドップラーシフトと呼ばれる周波数変動も生じる。このドップラーシフトにより、個々のサブキャリアの直交関係がくずれ、互い干渉を起こし、結果として正しく復調することが困難になってしまう。このサブキャリア同士が互いに干渉することはICI(Inter−Carrier Interference)と呼ばれており、移動体通信においては、このICIによる通信品質の劣化を抑えることが、大きな鍵となっている。 On the other hand, OFDM has a length of one symbol longer than that of a wideband digital modulation signal, and therefore is less resistant to time fluctuations in a channel fading environment that occurs in mobile reception or the like. Further, under a fading environment, not only the time variation of the amplitude of the received signal due to delay dispersion due to multipath interference, but also a frequency variation called Doppler shift occurs. Due to this Doppler shift, the orthogonal relationship between the individual subcarriers is broken, causing mutual interference, and as a result, it becomes difficult to correctly demodulate. Interfering subcarriers with each other is called ICI (Inter-Carrier Interference), and in mobile communication, suppressing deterioration of communication quality due to ICI is a key.
近年、ICIによる劣化を低減する手段として、いくつかの方法が提案されてきている。その中の一つとして、下記に示す特許文献1のように、アンテナの制御によって、ICIの抑制を図るという方法があった。
図20は、前記特許文献1に記載された、移動体に取り付けられたアンテナの配置を表し、図21は、移動体の送受信装置の構成を示し、図22は、基地局の送受信装置の構成を示す。
In recent years, several methods have been proposed as means for reducing deterioration due to ICI. As one of them, there is a method of suppressing ICI by controlling an antenna as in
20 shows the arrangement of antennas attached to a mobile unit described in
図21に示す従来の送受信装置は、K個のアンテナ221〜22K、変調部201、変調パラメータ制御部202、瞬時フェージング推定部203、復調部204、変調パラメータ推定部211、切替部205、206、207、受信信号推定部210で構成されている。さらに、受信信号推定部210は、内挿演算部208、移動距離推定部209で構成されている。
21 includes
図20に示すように、K個のアンテナ221〜22Kは、移動体の筐体に、進行方向に沿って直線上に配置されている。隣接するアンテナ間隔は、d(m)であり、先頭のアンテナから最後尾のアンテナまでの距離は(K−1)・d(m)である。
内挿推定部208によって、アンテナ211〜21Kを介して受信された受信信号S221〜S22Kに対して、所定の内挿演算を施すことで、先頭のアンテナ211から移動体の進行方向と間逆の方向へxだけ離れた地点Pにおいて受信される受信信号を推定する。この距離xは、移動距離推定部209によって算出される。移動距離推定部209は、移動体が移動する速度Vを示す信号を受け取り、この信号と、基準時刻t0からの経過時間tから、数式1によって距離xを算出し、内挿演算部208に出力する。
As shown in FIG. 20, the
The
この距離xにおける受信点は、移動体の進行方向と真逆の方向へ速度Vで移動することとなるため、地上に対して相対速度0、つまり固定されることとなる。よって、固定された受信点における受信信号を推定することにより、推定した受信信号は、移動体を停止させた状態で受信した信号とみなすことができ、フェージング変動を補償した受信信号を得ることができる。 Since the reception point at this distance x moves at a speed V in the direction opposite to the traveling direction of the moving body, the relative speed is zero, that is, fixed with respect to the ground. Therefore, by estimating the reception signal at a fixed reception point, the estimated reception signal can be regarded as a signal received with the moving body stopped, and a reception signal that compensates for fading fluctuation can be obtained. it can.
内挿演算部208によって求められたフェージング変動を補償した受信信号は、変調パラメータ推定部211に入力され、変調パラメータ推定部211によって基地局から送信された信号の変調パラメータの推定が行われる。復調部204では、推定された変調パラメータに応じ、内挿演算部208によって求められた信号が復調され、その結果、復調データが生成される。
The received signal compensated for fading fluctuation obtained by the
図22で示す基地局の送受信装置は、変調パラメータ推定部241、復調部242、瞬時フェージング推定部243、変調パラメータ制御部244、変調部245、切替部246とで構成される。
図23は移動体と基地局との間の通信のタイミングと、アンテナ221、22Kの対地位置(大地に対する相対位置)を示す。
22 includes a modulation
FIG. 23 shows the timing of communication between the mobile unit and the base station, and the ground positions (relative positions with respect to the ground) of the
図23で示す251のタイミングで、アンテナ221を用いて伝送路の伝搬特性と測定するための信号(パイロットトーン信号)が移動体から基地局に送信される。基地局は、移動体から送信されたパイロットトーン信号を受信し、瞬時フェージング推定部243において、伝搬路の伝搬特性を推定する。変調パラメータ制御部244により、推定した伝送特性の下で、所要伝送品質を満たす変調パラメータの中で最も伝送速度の大きいパラメータを選択し、変調部245によって、送信データが変調される。変調されたデータは図23の252の区間において基地局から移動体に送信される。
At
図23の252の区間では、移動体では、先ほど述べた内挿処理を施すことにより、252の区間における送信された信号が受けるフェージング変動は一定とみなすことができ、良好な受信が可能となる。このとき、移動距離推定部209において、基準となる時刻t0は251のタイミングであり、パイロットトーン信号が移動体から基地局へ送信された時刻である。
In the section 252 in FIG. 23, the mobile unit can perform the above-described interpolation processing, whereby the fading fluctuation received by the transmitted signal in the section 252 can be regarded as constant, and good reception is possible. . At this time, in the movement
次に、図23の253のタイミング区間で、伝送路の伝搬特性を測定するためのパイロットトーン信号が基地局から移動体へ送信される。この253の区間でも、内挿処理によって、フェージング変動を一定にしている。
このような一連の送受信の中で、移動体における受信側では、内挿処理を施すことで、信号が受けるフェージング変動を一定とし、良好な受信が可能としている。
Next, a pilot tone signal for measuring the propagation characteristic of the transmission path is transmitted from the base station to the mobile unit in the timing section 253 in FIG. Even in the section 253, fading fluctuation is made constant by interpolation processing.
In such a series of transmissions and receptions, the receiving side in the mobile body performs interpolation processing to make the fading fluctuation received by the signal constant and enable good reception.
さらに、下記の非特許文献1は、特許文献1と同様に、大地に対して静止した受信信号を作成し復調を行う構成であり、大地に対して静止した受信信号作成のための内挿演算についても詳細に書かれており、OFDM復調を対象として論じられている。ただし、送受信の構成の特許文献1と異なり、受信装置として論じられている。
図24は、非特許文献1の受信装置を示すブロック図であり、図25は、非特許文献1の内挿処理に関して、先述した受信点xの動きを表す図である。図25において、GI281はガードインターバル期間を表し、DATA282は有効シンボル期間を表している。
Furthermore, the following Non-Patent
FIG. 24 is a block diagram illustrating a receiving device of
図24では、特許文献1と同様に、アンテナ261〜26Kで受信した信号を、Interpolator部271によって内挿演算を行い、フェージング変動を補償している。ここで、Interpolator部271は、特許文献1の内挿演算部208に相当する。
Relative Position部273は、Interpolator部271で内挿演算を行うために必要となる距離xを算出するブロックであり、特許文献1の移動距離推定部209に相当する。ここで、基準となる時間信号tは、OFDM Receiver部272から復調信号と共に出力されており、この時間信号tを用いて、距離xを算出する。図25に示すように、距離xはシンボル区間ごとに不連続になっている。これは距離xが無限に単調増加していき外挿処理になることを防ぐために、OFDMシンボル区間ごとに、距離xをスタート点に帰着させているのである。より詳しく述べると、距離xを算出する関数は、数2、数3で示される。
In FIG. 24, similarly to
The
この基準時間信号であるOFDMシンボル区間情報をもとに、距離xが周期的にスタート点に帰着されることが特許文献1とは異なっている。ここで、OFDMシンボル区間は、背景技術で述べたように、ガードインターバル期間と有効シンボル期間で構成されている。以降、ガードインターバル長をTg、有効シンボル期間長をTu、1シンボル期間長をTsと標記する。数式2と図25より、1シンボル期間ごとに、xがスタート点に帰着されており、シンボル間で、不連続になってはいるが、ガードインターバル内なので、なんら問題ない。
It differs from
Interpolator部271では、アンテナの入力信号を数4で表すとすると、数5の重み付け演算を実行し、受信点Pにおける受信信号r(t;x)を算出する。ここで、重み付けは距離xを基に、数6で表される。アンテナ261〜26Kの受信信号と受信点Pにおける受信信号との相互相関ベクトルであるpは数7、数8で表され、アンテナ261〜26Kの受信信号の共分散行列であるRは数9、数10で算出される。なお、数4のTは転置を表し、数6、9のHはエルミート転置を表す。また、J0は、第一種0次ベッセル関数であり、λは搬送波の波長を表している。
When the antenna input signal is expressed by Equation 4, the
このInterpolator部271の構成をブロック図で示すと、図26のようになる。Interpolator部271は行列R^−1生成部291、ベクトルP生成部292、ベクトルW生成部293、仮想受信信号主要生成部294から構成される。ここで、「R^−1」は行列Rの逆行列を示している。行列Rは、アンテナ間距離dと搬送波の波長から数9、数10で一意に求められ、よって行列R^−1も一意に求められる。このことにより、行列R^−1生成部291で行列R^−1を算出し、ベクトルP生成部292において、数8を用いてベクトルPを算出する。ベクトルW生成部293において、数6の演算より重み付け係数Wを算出し、仮想受信信号主要生成部293において、数5から、大地に対して静止した仮想的な受信点における受信信号を作成する。
The configuration of the
その結果、フェージングの変動が一定の信号を作り上げることができ、移動体受信において、受信性能の向上がなされる。
しかしながら、特許文献1および非特許文献1で示されている方法では、アンテナ221〜22Kもしくはアンテナ261〜26Kの受信信号の全てを用いて、大地に対して静止している仮想的な受信信号を作成しているため、各アンテナ間で、信号帯域内における電圧定在波比(VSWR:Voltage Standing Wave Ratio)や放射特性などの受信特性が均一であることが必要となる。したがって、仮に一つのアンテナの受信特性が劣化した場合に、当該アンテナでの平均受信レベルが他のアンテナと比べて低下し、結果的に、作成した仮想的な受信信号の受信品質を大きく劣化させるという課題があった。
However, in the methods shown in
より具体的に言うと、下記の通りである。
ダイバーシティ受信によるアンテナの受信信号の合成法は、受信レベルやSN比などの信号自体の品質に応じて重み付けを算出したりすることで、品質の悪い受信信号による合成後の信号への影響を抑えることが可能である。一方、仮想的な受信信号は数5で示した重み付け係数と各受信信号との内積をとることで算出されるが、この重み付け係数は、数4〜数10で算出されるように、行列Rはアンテナ間距離dと搬送波の波長λに関して、ベクトルpはアンテナ間距離dと搬送波の波長λと仮想的な受信点Pの距離xに関した関数によって算出されている。つまり、重み付け係数はアンテナの受信信号の品質に全く関係なく算出されることとなり、受信特性の劣化したアンテナの受信信号を用いると、算出した仮想的な受信信号としての品質劣化を招くこととなるのである。なお、この重み付け係数は数6〜数10で示すように各アンテナの相互の配置によって決定されるものであるので、数5において、単純に使用しないアンテナに対応する重み付けベクトルWの要素もしくは受信信号ベクトルrの要素を0とおくだけでは解決できない。
More specifically, it is as follows.
The method of combining antenna reception signals by diversity reception suppresses the influence on the combined signal due to poor quality received signals by calculating weights according to the quality of the signal itself such as reception level and SN ratio. It is possible. On the other hand, the virtual received signal is calculated by taking the inner product of the weighting coefficient shown in Expression 5 and each received signal, and this weighting coefficient is calculated in the matrix R as calculated in Expression 4 to Expression 10. Is calculated with respect to the distance d between the antennas and the wavelength λ of the carrier wave, and the vector p is calculated by a function related to the distance d between the antennas, the wavelength λ of the carrier wave and the distance x of the virtual reception point P. In other words, the weighting coefficient is calculated regardless of the quality of the received signal of the antenna, and if the received signal of the antenna having a deteriorated reception characteristic is used, the quality of the calculated virtual received signal is deteriorated. It is. Since this weighting coefficient is determined by the mutual arrangement of the antennas as shown in Equations 6 to 10, in Equation 5, an element of the weighting vector W corresponding to an antenna that is not used or a received signal It cannot be solved simply by setting the element of the vector r to 0.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、複数の受信アンテナのうち、あるアンテナの受信特性に劣化が生じても、それによる仮想的な受信点における受信信号の品質の劣化を最小限に抑え、移動体において安定した受信を可能とすることを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problem, and even if the reception characteristics of a certain antenna among the plurality of reception antennas deteriorate, the deterioration of the quality of the received signal at the virtual reception point is minimized. The purpose is to enable stable reception in a mobile object.
前記従来の課題を解決するために、本発明の請求項1記載の受信装置は、複数の受信信号の受信特性を測定し評価する受信特性測定部と、大地に対して相対的に静止した地点における仮想的な受信信号を作成する仮想受信信号作成部と、を有し、前記仮想受信信号作成部は、前記受信特性測定部によって判定された、受信特性が所定の特性を満たす信号のみを用いて前記仮想的な受信信号を作成する、構成としている。
In order to solve the conventional problem, a receiving apparatus according to
このことにより、受信特性の悪い受信信号を適応的に使用せずに、大地に対して静止した仮想的な受信点での受信信号を作成することができ、仮想的な受信信号の受信品質の劣化を最小限に抑えることができる。
また、請求項2記載の受信装置は、請求項1記載の受信装置に対し、前記受信特性測定部は、それぞれの受信信号の信号レベルを測定する受信信号強度測定部と、前記受信信号強度測定部によるそれぞれの受信信号の信号レベルの測定結果を、閾値と比較する複数の比較判定器と、を有し、前記複数の比較判定器による判定により、それぞれの受信信号の受信特性が前記所定の特性を満たすか否かを判定する、構成としている。
This makes it possible to create a reception signal at a virtual reception point that is stationary with respect to the ground without adaptively using a reception signal with poor reception characteristics, and to improve the reception quality of the virtual reception signal. Degradation can be minimized.
According to a second aspect of the present invention, in the receiving device according to the first aspect, the reception characteristic measuring unit includes a received signal strength measuring unit that measures a signal level of each received signal, and the received signal strength measurement. A plurality of comparison / determination units for comparing the measurement results of the signal levels of the respective reception signals by the unit with a threshold, and the reception characteristics of the respective reception signals are determined by the predetermined comparison units by the determination by the plurality of comparison / determination units. It is configured to determine whether or not the characteristics are satisfied.
このことにより、それぞれの受信信号の信号レベルを測定することで、ある基準よりも受信特性の悪い受信信号を精度よく検出できる。
また、請求項3記載の受信装置は、請求項1記載の受信装置に対し、前記受信特性測定部は、それぞれの受信信号の信号レベルを測定する受信信号強度測定部と、前記受信信号強度測定部によるそれぞれの受信信号の信号レベルの測定結果の平均値を算出する平均算出器と、さらに、算出した平均値とある定数とを加算する加算器と、前記受信信号強度測定部によるそれぞれの受信信号の信号レベルの測定結果を、前記加算器の出力と比較する複数の比較判定器と、を有し、前記複数の比較判定器による判定により、それぞれの受信信号の受信特性が前記所定の特性を満たすか否かを判定する、構成としている。
Thus, by measuring the signal level of each received signal, it is possible to accurately detect a received signal having reception characteristics worse than a certain reference.
According to a third aspect of the present invention, in the receiving device according to the first aspect, the reception characteristic measuring unit includes a received signal strength measuring unit that measures a signal level of each received signal, and the received signal strength measurement. An average calculator for calculating the average value of the signal level measurement results of each received signal by the unit, an adder for adding the calculated average value and a constant, and each reception by the received signal strength measuring unit A plurality of comparison / determination units that compare the signal level measurement result with the output of the adder, and the reception characteristics of each received signal are determined by the plurality of comparison / determination units according to the predetermined characteristic. It is set as the structure which determines whether it satisfy | fills.
このことにより、それぞれの信号レベルを測定し、信号レベルの平均値に対して相対的に受信特性の悪い受信信号を精度よく検出できる。
また、請求項4記載の受信装置は、請求項2または3記載の受信装置に対し、前記受信信号強度測定部において、各受信信号の信号レベルは、各受信信号の所定の時間長における電力の平均値によって測定する、構成としている。
As a result, each signal level is measured, and a reception signal having a relatively poor reception characteristic with respect to the average value of the signal level can be detected with high accuracy.
According to a fourth aspect of the present invention, in the receiving device according to the second or third aspect, in the received signal strength measuring unit, the signal level of each received signal is the power of a predetermined time length of each received signal. The measurement is based on the average value.
このことにより、信号レベルを安定して測定することができる。
また、請求項5記載の受信装置は、請求項1記載の受信装置に対し、前記仮想受信信号生成部は、前記複数の受信信号と、前記仮想的な受信信号との相互相関を算出するベクトルP生成部と、前記複数の受信信号の共分散を算出する行列R生成部と、前記ベクトルP生成部の算出結果を用いて、前記受信特性が所定の特性を満たす信号と前記仮想的な受信信号との相互相関を算出するベクトルP修正部と、前記行列R生成部の算出結果を用いて、前記受信特性が所定の特性を満たす信号の共分散を算出する行列R修正部と、前記行列R修正部によって修正された行列の逆行列を生成する行列R^−1生成部と、を有し、前記ベクトルP修正部の出力および前記共分散修正部の出力とから重み付け係数を算出するベクトルW生成部と、を有し、前記ベクトルW生成部と、前記複数の受信信号を用いて前記仮想的な受信信号を算出する、構成としている。
さらに、請求項6記載の受信装置は、請求項5記載の受信装置に対し、前記ベクトルP修正部は、前記ベクトルP生成部の出力において、前記複数の受信信号のうち、前記受信特性測定部で前記所定の特性を満たすと判定された信号以外の受信信号に対応する相互相関値を0にし、前記行列R修正部は、前記行列R生成部の出力において、前記複数の受信信号のうち、前記受信特性測定部で前記所定の特性を満たすと判定された信号以外の受信信号に対応する共分散値を0および1にする、構成としている。
As a result, the signal level can be stably measured.
According to a fifth aspect of the present invention, in the receiving device according to the first aspect, the virtual received signal generation unit calculates a cross-correlation between the plurality of received signals and the virtual received signal. Using the calculation result of the P generation unit, the matrix R generation unit that calculates the covariance of the plurality of reception signals, and the calculation result of the vector P generation unit, the signal that satisfies the predetermined characteristic and the virtual reception A vector P correction unit that calculates a cross-correlation with a signal, a matrix R correction unit that calculates a covariance of a signal whose reception characteristics satisfy a predetermined characteristic, using the calculation result of the matrix R generation unit, and the matrix A matrix R ^ -1 generation unit that generates an inverse matrix of the matrix corrected by the R correction unit, and calculates a weighting coefficient from the output of the vector P correction unit and the output of the covariance correction unit A W generator, A serial vector W generator, said calculating a virtual reception signal using the plurality of received signals, and configured.
Further, the receiving apparatus according to claim 6 is the receiving apparatus according to claim 5, wherein the vector P correcting unit is configured to output the receiving characteristic measuring unit among the plurality of received signals at an output of the vector P generating unit. The cross-correlation value corresponding to a received signal other than the signal determined to satisfy the predetermined characteristic at 0 is set to 0, and the matrix R correcting unit includes, among the plurality of received signals, at the output of the matrix R generating unit, The covariance value corresponding to a received signal other than the signal determined to satisfy the predetermined characteristic by the reception characteristic measuring unit is set to 0 and 1.
このことにより、いずれの受信信号の受信特性が劣化しても、優良な受信特性の受信信号のみを用いた仮想的な受信信号の作成を行うことができる。
また、請求項7記載の受信装置は、請求項1記載の受信装置に対し、前記複数の受信信号のうち、前記受信特性測定部によって判定された受信特性がある所定の特性を満たす信号の数を、2以上の整数に限定する、構成としている。
This makes it possible to create a virtual reception signal using only a reception signal having excellent reception characteristics, regardless of the reception characteristics of any reception signal.
In addition, the receiving device according to claim 7 is the number of signals satisfying a predetermined characteristic having a reception characteristic determined by the reception characteristic measurement unit among the plurality of reception signals with respect to the reception apparatus according to
このことにより、受信特性が劣化しても、2本以上の受信信号を用いて、確実に仮想受信信号の作成を行うことができる。
また、請求項8記載の受信装置は、請求項1記載の受信装置に対し、前記複数の受信信号のうち、前記受信特性測定部によって判定された受信特性がある所定の特性を満たす信号の数が1となった場合、前記仮想受信信号作成部における、前記仮想的な受信信号の作成を停止する、構成としている。
As a result, even if reception characteristics deteriorate, a virtual reception signal can be reliably generated using two or more reception signals.
Further, the receiving apparatus according to claim 8 is the number of signals satisfying a predetermined characteristic having a reception characteristic determined by the reception characteristic measuring unit among the plurality of reception signals, with respect to the receiving apparatus according to
このことにより、優良な受信特性の受信信号が1つになったときには、正しく仮想的な受信信号の作成ができないので、その優良な受信信号をそのまま復調処理することで、受信信号の受信特性の劣化を抑えることができる。
また、請求項9記載の受信装置は、請求項1記載の受信装置に対し、
ある長さによって区切られたシンボルごとにデータが送信される送信信号を受信する受信装置であって、前記仮想受信信号作成部において、前記仮想的な受信信号の作成に用いる受信信号の選択を、前記シンボル内で一定に保つ、構成としている。
As a result, when the number of reception signals having excellent reception characteristics becomes one, a virtual reception signal cannot be correctly created. Therefore, the reception characteristics of the reception signals can be reduced by demodulating the reception signals as they are. Deterioration can be suppressed.
Further, the receiving device according to claim 9 is different from the receiving device according to
A reception device that receives a transmission signal in which data is transmitted for each symbol separated by a certain length, and in the virtual reception signal creation unit, selection of a reception signal used for creation of the virtual reception signal, It is configured to keep constant within the symbol.
このことにより、シンボル区間内で、仮想的な受信信号が不連続になることなく、正しく作成することができる。
また、請求項10記載の受信装置は、請求項1記載の受信装置に対し、前記仮想受信信号作成部において、前記大地に対して相対的に静止した地点は、移動体に対し、移動体の進行方向と反対の方向へ移動体と同じ速度で動いていくとともに、ある所定の周期的な時間間隔で移動体に対しスタート点に帰着し、前記スタート点は、前記仮想的な受信信号の作成に用いた受信信号の組み合わせに応じて可変する、構成としている。
This makes it possible to correctly create a virtual received signal without becoming discontinuous within the symbol period.
The receiving device according to claim 10 is different from the receiving device according to
このことにより、使用するアンテナの配置に対して外挿処理となる範囲を最小限に抑えることができ、仮想的な受信信号の精度を向上することができる。
そして、以上の請求項1〜11の構成により、高速移動体において安定した良好な受信が可能となる。
As a result, the range of extrapolation processing can be minimized with respect to the arrangement of antennas to be used, and the accuracy of virtual received signals can be improved.
And the structure of the above Claims 1-11 enables the stable favorable reception in a high-speed moving body.
本発明の受信装置によれば、複数の受信信号のうち、受信特性の悪い受信信号を適応的に使用せずに、大地に対して静止した仮想的な受信点での受信信号を作成することができ、仮想的な受信信号の受信品質の劣化を最小限に抑えることができる。また、使用する受信特性の良いアンテナの配置によっては、仮想的な受信信号の作成時に外挿処理になることがあるが、仮想的な受信点の位置の最適化により、内挿処理とすることができ、精度よく仮想的な受信信号を作成することができる。これらにより、高速移動体において安定した良好な受信が可能となる。 According to the receiving apparatus of the present invention, it is possible to create a reception signal at a virtual reception point stationary with respect to the ground without adaptively using a reception signal having poor reception characteristics among a plurality of reception signals. Therefore, it is possible to minimize the degradation of the reception quality of the virtual reception signal. Also, depending on the arrangement of antennas with good reception characteristics, extrapolation processing may occur when creating virtual reception signals. However, interpolation processing should be performed by optimizing the position of virtual reception points. And a virtual received signal can be created with high accuracy. As a result, stable and good reception is possible in a high-speed moving body.
以下本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
(実施の形態1)
本発明の受信装置の実施の形態1について、図1〜図11を参照して説明する。
図1は、本発明の実施の形態1における受信装置のアンテナ配置を示した図である。図1が示す受信装置におけるアンテナ配置は、特許文献1と同様に、移動体が移動する進行方向と平行に、それぞれアンテナ間距離dとしてアンテナを複数(K本)設置している。そして、点P2は後に説明する、推定した仮想的な受信点である。ここで、アンテナ間距離dとアンテナ本数は、設置場所の制約、受信する信号の搬送周波数の波長、コスト等を考慮に入れて設定すればよい。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
1 is a diagram showing an antenna arrangement of a receiving apparatus according to
図2は、本発明の実施の形態1における受信装置のブロック図を示した図である。受信装置は、アンテナ101〜10Kとチューナ111〜11K、受信特性測定部51、仮想受信信号生成部5、移動速度推定部11、復調処理を行う復調部31、MPEG(Moving Picture Experts Group)−2等で圧縮された信号のデコードを行うデコード部21、映像・音声の出力を行う表示部22から構成される。
FIG. 2 is a block diagram showing a receiving apparatus according to
選局情報信号をもとに、チューナ111〜11Kによってそれぞれのアンテナ101〜10Kから所望の受信チャンネルの受信信号が選択され、レベル増幅(レベル調整)し、A/D変換された後、仮想受信信号生成部5および受信特性測定部51に渡される。仮想受信信号生成部5は、仮想受信信号演算部13と移動距離推定部12から構成されている。
Based on the channel selection information signal,
移動距離推定部12では、復調部31から得られた基準信号t(s)であるシンボル位置情報信号と、移動速度推定部11によって推定された受信装置の移動速度V(m/s)とから、移動方向とは逆向きに速度V(m/s)で動く、仮想的な受信点P2を想定して、時刻t(s)における受信点P2のアンテナ101からの距離x(m)を算出し、仮想受信信号演算部13に渡す。距離xは数2、数3を用いて算出し、図4のように動くようにすればよいが、これに限られるものではなく、例えば、数3の変わりに単に数11や数12としてもよい。
In the moving
ここで、移動速度推定部11は、推定の手段としては、移動体に設置されている速度を測定する受信装置外の構成要素である装置を用いてもよいし、受信信号からドップラーシフトを推定することで移動体の速度を推定するような構成でもよく、移動速度が推定できるものであればいかなる処理を用いてもよい。
仮想受信信号演算部13では、距離xの仮想的な受信点P2における受信信号(以下、仮想受信信号aとする)を推定し、復調部31に出力する。仮想受信信号演算部13については、後段で詳しく述べることとする。
Here, the moving
The virtual reception
図3は、図2における復調部31の構成を示したブロック図である。復調部31は、直交復調部41、FFT部43、シンボル同期部44、伝送路推定部45、等化部46、誤り訂正部47で構成される。仮想受信信号aは、直交復調部41で直交復調され、FFT部43およびシンボル同期部44へ出力される。シンボル同期部44では、OFDMシンボル区間の同期をとり、FFT部43および移動距離推定部12へシンボル位置情報信号を出力する。FFT部43では、シンボル位置情報信号を基に、直交復調した信号をフーリエ変換し、周波数領域の信号にする。その後、伝送路推定部45において、伝送路推定が行われ、その伝送路推定を基に、等化部46で周波数領域の信号の等化が行われる。等化された信号は、誤り訂正部47に入力され、誤り訂正が行われる。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the
本実施の形態は、従来技術と比べ、以下に述べる受信特性測定部51を新たに設けた点、さらに、仮想受信信号演算部13における仮想受信信号aの作成について、大きく異なっている。
受信特性測定部51は、図5に示すように、受信信号強度測定部52と有効受信特性判定部53とから構成される。受信信号強度測定部52はアンテナ101〜10Kの受信信号を入力し、それぞれの受信信号の信号強度(信号のレベル)を測定し受信信号レベル信号を出力する。信号強度は、受信信号のOFDMシンボル長にわたる平均値で算出する。しかし、平均する時間長はこれに限られない。有効受信特性判定部53は、図6に示すように、平均値算出器411と加算器412と比較判定器401〜40Kで構成され、それぞれの受信信号レベルの平均値を平均値算出器411で算出し、平均値に所定の値を加えたものと各受信信号レベル信号を比較判定器401〜40Kで比較することにより、平均値から相対的にレベルの小さな信号を受信特性の悪い信号と判定し、アンテナ101〜10Kの受信信号の受信特性の良し悪しを表す受信特性情報信号を出力する。なお、ここでは、それぞれの受信信号レベルの平均値を算出することとしたが、それぞれの受信信号レベルの中央値を算出するようにしてもよく、それぞれの受信レベルに対し、相対的に評価できるものであればなんでもよい。また、加算器412によって、平均値に所定の値を加えるようにしたが、乗算器を用いて、所定の値を乗算するようにしてもよい。さらに、所定の特性を満たすか否かを信号レベルを用いて評価したが、これに限らず、信号レベルの変動具合で受信特性を評価してもよい。
The present embodiment is significantly different from the prior art in that a reception
As shown in FIG. 5, the reception
このとき、仮想受信信号演算部13にて内挿(または外挿)演算をするために、必ず2本以上のアンテナの受信信号が優良な受信特性である信号と判定するようにしてもよいし、そのような制限を加えず、1本のアンテナだけが優良な信号であると判定された時には、仮想受信信号aの生成を停止し、その1本のアンテナの受信信号をそのまま復調するようにしてもよい。
At this time, in order to perform the interpolation (or extrapolation) calculation in the virtual reception
なお、有効受信特性判定部53における受信特性の判定の方法としては、図7に示すように、比較判定器401〜40Kを備え、それぞれのアンテナに対する受信信号レベル信号と所定の値を比較し、所定の値よりも受信信号レベル信号が大きければ受信特性が良いと判定し、所定の値よりも小さければ受信特性が悪いと判定するようにしてもよい。
仮想受信信号演算部13では、アンテナ101〜10Kの受信信号のうち、受信特性測定部51で判定された優良な受信特性の受信信号を用いて、仮想的な受信点P2における仮想受信信号aを作成する。
In addition, as shown in FIG. 7, the effective reception
The virtual reception
仮想受信信号演算部13は、図8に示すように、行列R生成部64、行列R修正部65、行列R^(−1)生成部61、ベクトルP生成部62、ベクトルP修正部66、ベクトルW生成部63、仮想受信信号主要生成部67から構成される。ここで、「R^(−1)」は行列Rの逆行列を示している。
ベクトルWは、数6〜数10で示すように、存在するK本全てのアンテナに対して、各アンテナ間距離や仮想的な受信点P2からの各アンテナまでの距離等によってベクトルP、行列Rを算出し、それらを行列演算を施すことにより算出している。そのため、劣悪な受信特性アンテナの受信信号を用いずに仮想受信信号aを作成するために、数6のベクトルWもしくはベクトルrにおいて、使用しないアンテナに対応するベクトル要素を0と置けばよいという簡単な処理では実現できない。ここが、重み付け係数や受信信号ベクトルrの要素を0にすれば済むダイバーシティ合成のような方法と大きく異なる点である。
As shown in FIG. 8, the virtual received
As shown in Equations 6 to 10, the vector W is a vector P and a matrix R for all K existing antennas depending on the distance between the antennas and the distance from the virtual reception point P2 to each antenna. Are calculated by performing a matrix operation. Therefore, in order to create the virtual reception signal a without using the reception signal of the poor reception characteristic antenna, the vector element corresponding to the unused antenna in the vector W or the vector r in Equation 6 can be simply set to 0. It cannot be realized with simple processing. This is a significant difference from a method such as diversity combining in which the weighting coefficient and the element of the received signal vector r need only be zero.
つまり、図9(a)に示すように、例えば、4本アンテナ101〜104のうちアンテナ102の受信特性が劣化しており仮想受信信号aの作成に使用しないという場合には、図9(b)に示すように、残りの3本のアンテナ101、103、104のみの相互関係を用いて行列RおよびベクトルPを算出し、重み付けベクトルWを算出する必要がある。これは、図8に示す本発明の仮想受信信号演算部13によって実現される。
That is, as shown in FIG. 9A, for example, when the reception characteristics of the
図8において、K本のアンテナ101〜10Kの共分散を算出する行列R生成部64は、選局情報信号による波長λをもとに、数10より、行列Rを生成する。また、K本のアンテナ101〜10Kと仮想受信信号aとの相関を算出するベクトルP生成部62は、選曲情報信号による波長λと移動距離推定部12の出力である距離xをもとに、数8を用いてベクトルP(K行の列ベクトル)を生成する。その後、行列R修正部65(請求項6の共分散修正部に相当する)において、受信特性情報信号を入力し、受信特性の劣悪な受信信号に対応する行列Rの行と列を削除した新たな行列Rを作成する。この概念を図9を用いて説明する。ここでは例として、図9(a)に示したような、4本のアンテナ101〜104のうち、前方より2番目のアンテナ102の受信信号の受信特性が劣化している場合を考える。行列R生成部64で生成された数9,10を用いた4行4列の行列R(数13)のうち、受信特性情報信号から2番目のアンテナ102の受信信号の受信特性が劣化している情報を得て、そのアンテナ102に相当する、2行目と2列目を削った3行3列の新たな行列R(数14)を生成する。これにより、図9(b)に示すアンテナ101、103、104のみの共分散を表す行列Rが生成できる。ここでは4本のうち1本の信号の劣化の例を示したが、K本のうちm本の信号の劣化が生じたときは、行列R修正部65ではK行K列の行列Rから同様にして(K−m)行(K−m)列の行列を生成する。
In FIG. 8, a matrix
ベクトルP修正部66においても同様に、数7,8で生成されたK行の列ベクトルPから、受信特性情報信号によって示される品質の劣悪な受信信号に相当する要素を取り除いた(K−m)行のベクトルを生成する。
行列R^−1生成部61では、行列R修正部65で修正された行列Rの逆行列を演算し、ベクトルWにおいて、ベクトルP修正部66で修正されたベクトルPとの演算を行う。演算としては、数6である。K本のうちm本の信号の劣化が生じたときには、Wの要素数は(K−m)となっている。そして、仮想受信信号主要生成部67において、受信特性情報信号によって示されるm個の受信特性の劣悪な受信信号に相当する要素を取り除いた(K―m)行のベクトルrとの演算を行い、仮想受信信号aを生成する。これにより、簡単な構成で仮想受信点aを生成することが可能となる。
Similarly, the vector
The matrix R ^ -1
ここで、受信特性情報信号を用いる際、仮想受信信号aがシンボル内で不連続になることを避けるため、どのアンテナからの受信信号を仮想受信信号aの作成に用いるかの選択は、OFDMシンボル内では変えないようにしているが、これに限らず、随時選択を変更してもよい。
図10は、本実施の形態1の効果を示すシミュレーション結果である。ここでは、アンテナを4本としており、1本のアンテナの受信特性を劣化させ、誤り訂正をする前の復調信号におけるビット誤り率を測定している。変調パラメータ等は図11に記す。図10において、横軸をC/N(Carrier/Noise)とし、縦軸はビット誤り率である。図10に示すように、本発明を適用せず4本全てのアンテナを使用した場合よりも、本発明を適用し、受信特性の悪いアンテナを使用しない構成とすることで、誤り率を抑える効果があり、従来よりも良好な受信を可能とすることがわかる。
Here, when using the reception characteristic information signal, in order to avoid the virtual reception signal a being discontinuous in the symbol, the selection of which antenna from which the reception signal is used to create the virtual reception signal a is an OFDM symbol. However, the present invention is not limited to this, and the selection may be changed as needed.
FIG. 10 is a simulation result showing the effect of the first embodiment. Here, there are four antennas, the reception characteristics of one antenna are degraded, and the bit error rate in the demodulated signal before error correction is measured. The modulation parameters and the like are shown in FIG. In FIG. 10, the horizontal axis is C / N (Carrier / Noise), and the vertical axis is the bit error rate. As shown in FIG. 10, the present invention is applied and the configuration in which an antenna having poor reception characteristics is not used than in the case where the present invention is not applied and all four antennas are used. It can be seen that better reception than before is possible.
以上の構成にすることで、複数のアンテナ101〜10Kのうち、いくつかのアンテナの受信信号に受信特性の劣化が生じても、それによる仮想受信信号aの品質劣化を最小限に抑えることができ、高速移動体において、安定した良好な受信が可能となる。
なお、実施の形態1の受信装置の各構成要素は、集積回路で実現してもよい。このとき、各構成要素は、個別に1チップ化されてもよいし、一部もしくは全てを含むように1チップ化されてもよい。
With the above configuration, even when reception characteristics of some antennas among a plurality of
Note that each component of the receiving apparatus according to
さらに、実施の形態1の受信装置における受信処理の少なくとも一部を行うプログラムを用いてもよく、また、実施の形態1の受信装置における受信処理の少なくとも一部を行う受信方法を用いて実現してもよい。
また、実施の形態1を実現する受信処理の一部を行ういかなる受信装置、又は受信方法、又は受信回路、又はプログラムを組み合わせて実施の形態1を実現してもよい。
Furthermore, a program that performs at least a part of the reception processing in the receiving apparatus according to the first embodiment may be used, and is realized by using a reception method that performs at least a part of the reception processing in the receiving apparatus according to the first embodiment. May be.
Further,
(実施の形態2)
本発明の受信装置の実施の形態2について、図1、図12、図13を用いて説明する。図2〜図6、図8と同じ構成要素は、同じ符号を用い、説明を省略する。
図12は本発明の実施の形態2の受信装置のブロック図を示し、図13は仮想受信信号演算部14のブロック図を示している。アンテナ101〜10Kの配置は図1のとおりである。
(Embodiment 2)
A receiving apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1, FIG. 12, and FIG. The same constituent elements as those in FIGS. 2 to 6 and FIG.
FIG. 12 shows a block diagram of the receiving apparatus according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 13 shows a block diagram of the virtual received
本発明の実施の形態2の受信装置は、実施の形態1と比較して、仮想受信信号演算部14の行列R修正部75、ベクトルP修正部76における、受信特性情報信号を用いた行列R、ベクトルPの修正の仕方が異なる。
行列R修正部75は、行列R生成部64で数9,10を用いて生成された行列Rのうち、受信特性情報信号で示される、受信特性の劣悪な受信信号に対応する行列Rの行と列の要素のうち、対角成分は1とし、それ以外は0とした新たな行列Rを生成する。これを図14を用いて具体的に示す。ここでは例として、図14(a)に示した、3本のアンテナ101〜103のうち、前方より2番目のアンテナ102の受信信号の受信特性が劣化している場合(図14(b))を考える。行列R生成部64で数10を用いて生成された3行3列の行列R(数15)のうち、受信特性情報信号から2番目のアンテナ102の受信信号の受信特性が劣化している情報を得て、そのアンテナ102に対応する、2行目と2列目の要素のうち、対角成分を1、残りを0とした新たな行列R(数16)を生成する。
Compared with
The matrix
その後、行列R^−1生成部71で、新たな行列Rの逆行列を生成する。このとき、算出した逆行列も、行列R修正部75で修正した行列Rと同様に、受信特性が劣化している受信信号に対応する行と列の要素のうち、対角成分が1で対角成分以外は0となっている。さらに、その行と列を削除した行列は、行列Rにおいて、対応する行と列を削除した行列の逆行列になっている。
Thereafter, the matrix R ^ -1
このことは、3行3列の行列において、数20〜数31において示される。数20の行列R’は行列Rの2行目と2列目を削除したものである。数21〜数30は、行列Rの逆行列を求めるために、行列Rの行列式算出と、余因子展開したものであり、これらを用いて行列Rの逆行列は数31で算出され、これは、先に述べたように、2行目と2列目の要素のうち、対角成分は1でそれ以外は0となっている。また、数31の行列の2行目と2列目を削除したものは行列R’の逆行列になることは容易に分かる。
This is shown in Equations 20 to 31 in a 3 × 3 matrix. The matrix R ′ in Expression 20 is obtained by deleting the second row and the second column of the
このことは、3行3列の行列に関して、1行目1列目や3行目3列目に施しても同様であり、N行N列の行列においても同様のことが言える。
一方ベクトルP修正部76では、受信特性の劣悪な受信信号に対応する行要素を0とした新たなベクトルPを生成する。これらから、行列Rの逆行列とベクトルPとを用いてベクトルW生成部で演算すると、受信特性の劣悪な受信信号に対応する行要素が0となるベクトルWが生成される。このベクトルWとベクトルrを用いて、仮想受信信号aを生成する。ここで、このW(K行のベクトル)の品質の劣悪な受信信号に対応する、0となっている行要素を削除したベクトルW’((K−m)の列ベクトル)は、実施の形態1で示したベクトルWにほかならないことは容易に確かめられる。つまり、最終的に得られる仮想受信信号aは、実施の形態1と同じ信号が得られることとなる。
The same applies to the 1st row, the 1st column, and the 3rd row, the 3rd column regarding the 3 × 3 matrix, and the same can be said for the N × N matrix.
On the other hand, the vector
これにより、実施の形態1とは異なり、受信特性の劣悪な受信信号の数がいくつであれ、固定した行・列数である、K行K列の行列R、K行のベクトルP,Wを用いてそれぞれ演算を行うことができるので、構成が非常に容易になるという効果がある。
以上の構成にすることで、複数のアンテナ101〜10Kのうち、いくつかのアンテナの受信信号に品質の劣化が生じても、それによる仮想受信信号aの受信特性の劣化を最小限に抑えることができ、高速移動体において、安定した良好な受信が可能となる。
Thus, unlike the first embodiment, the matrix R of K rows and K columns and the vectors P and W of K rows, which are a fixed number of rows and columns, are used regardless of the number of reception signals having inferior reception characteristics. Since each can be used for computation, there is an effect that the configuration becomes very easy.
With the above configuration, even if the quality of reception signals of some of the plurality of
なお、図12における受信特性測定部51の有効受信特性判定部53は、図7で示した有効受信特性判定部54を用いてもよい。
また、実施の形態2の受信装置の各構成要素は、集積回路で実現してもよい。このとき、各構成要素は、個別に1チップ化されてもよいし、一部もしくは全てを含むように1チップ化されてもよい。
Note that the effective reception
In addition, each component of the receiving apparatus according to the second embodiment may be realized by an integrated circuit. At this time, each component may be individually made into one chip, or may be made into one chip so as to include a part or all of them.
さらに、実施の形態2の受信装置における受信処理の少なくとも一部を行うプログラムを用いてもよく、また、実施の形態2の受信装置における受信処理の少なくとも一部を行う受信方法を用いて実現してもよい。
また、実施の形態2を実現する受信処理の一部を行ういかなる受信装置、又は受信方法、又は受信回路、又はプログラムを組み合わせて実施の形態2を実現してもよい。
Furthermore, a program that performs at least a part of the reception processing in the receiving apparatus according to the second embodiment may be used, and may be realized by using a reception method that performs at least a part of the reception processing in the receiving apparatus according to the second embodiment. May be.
Further, the second embodiment may be realized by combining any receiving device, receiving method, receiving circuit, or program that performs a part of the receiving process for realizing the second embodiment.
(実施の形態3)
本発明の受信装置の実施の形態3について、図1、図15〜図19を用いて説明する。図2〜図6、図8と同じ構成要素は、同じ符号を用い、説明を省略する。
図15は本発明の実施の形態3の受信装置を示すブロック図である。アンテナ101〜10Kの配置は図1に示す通りである。
(Embodiment 3)
FIG. 15 is a block diagram showing a receiving apparatus according to the third embodiment of the present invention. The arrangement of the
本発明の実施の形態3の受信装置は、実施の形態1と比較して、移動距離推定部16における仮想的な受信点P2のアンテナ101からの距離xの算出法が異なる。
移動距離推定部16は、受信特性情報信号を入力し、優良な受信特性をもつアンテナのうち、一番前方のアンテナと、一番後方のアンテナの、アンテナ101からのそれぞれの距離(Ant_lおよびAnt_rとする)を得る。そして、数3ではなく数18を用いて仮想受信点P2のアンテナ101からの距離xを算出する。
The receiving apparatus according to the third embodiment of the present invention is different from the first embodiment in the method of calculating the distance x from the
The movement
仮に、図17のように、アンテナ101の受信信号の受信特性が劣化した場合、距離xの算出を従来の数3とすると、残りの3本のアンテナ102〜104を用いた仮想受信信号aの演算が外挿処理になることがある。これを、図18のように、数18を用い、仮想受信信号aの作成に用いる優良な受信特性のアンテナの配置によって適応的に距離xの開始位置を制御することで、外挿処理になる範囲を最小限に小さくすることができる。
As shown in FIG. 17, when the reception characteristics of the received signal of the
図19は、本実施の形態4の効果を示すシミュレーション結果である。ここでは、アンテナを4本としており、1本の受信特性を劣化させ、誤り訂正をする前の復調信号におけるビット誤り率を測定している。仮想的な受信点P2を算出する式としては数18を用いている。変調パラメータ等は図11に記す。図19において、横軸をC/N(Carrier/Noise)とし、縦軸はビット誤り率である。図19に示すように、仮想的な受信点P2の適応制御を行わない本発明の実施の形態1よりも、仮想的な受信点P2の適応制御を行った本発明の実施の形態4を用いた構成は、さらに誤り率を小さくでき、従来よりも良好な受信を可能とすることがわかる。 FIG. 19 is a simulation result showing the effect of the fourth embodiment. Here, the number of antennas is four, the reception characteristics of one antenna are deteriorated, and the bit error rate in the demodulated signal before error correction is measured. Equation 18 is used as an equation for calculating the virtual reception point P2. The modulation parameters and the like are shown in FIG. In FIG. 19, the horizontal axis is C / N (Carrier / Noise), and the vertical axis is the bit error rate. As shown in FIG. 19, the fourth embodiment of the present invention in which the adaptive control of the virtual reception point P2 is performed is used rather than the first embodiment of the present invention in which the adaptive control of the virtual reception point P2 is not performed. It can be seen that the above-described configuration can further reduce the error rate and can perform better reception than before.
以上の構成にすることで、複数のアンテナ101〜10Kのうち、いくつかのアンテナの受信信号に受信特性の劣化が生じても、それによる仮想受信信号aの受信特性の劣化を最小限に抑えることができる。さらに、その使用したアンテナの配置に対して仮想的な受信点P2の動く位置を適応的に制御することで、補間制度の劣化を防ぐことができる。これらにより、高速移動体において、安定した良好な受信が可能となる。
With the above configuration, even when reception characteristics of some antennas among the plurality of
なお、距離xの算出は、数18に限られず、例えば数17や数19としてもよい。さらに、受信特性測定部51の有効受信特性判定部53は、図7で示した有効受信特性判定部54としてもよく、また、仮想受信信号演算部13は、図13で示した仮想受信信号演算部14としてもよい。
Note that the calculation of the distance x is not limited to Equation 18, and may be, for example, Equation 17 or Equation 19. Furthermore, the effective reception
さらに、実施の形態3の受信装置における受信処理の少なくとも一部を行うプログラムを用いてもよく、また、実施の形態3の受信装置における受信処理の少なくとも一部を行う受信方法を用いて実現してもよい。
また、実施の形態3を実現する受信処理の一部を行ういかなる受信装置、又は受信方法、又は受信回路、又はプログラムを組み合わせて実施の形態3を実現してもよい。
Furthermore, a program that performs at least a part of the reception processing in the receiving apparatus according to the third embodiment may be used, and is realized by using a reception method that performs at least a part of the reception processing in the receiving apparatus according to the third embodiment. May be.
Further,
また、実施の形態1〜3において、ガードインターバル期間は、有効シンボル期間の信号の一部をガード期間へ複写されているものとして説明を行ったが、特に複写していなくてもよく、それに限るものではない。また、実施の形態1〜3において、OFDM信号として説明を行ったが、これに限らず、シングルキャリア伝送であってもよく、また、距離xをスタート地点に帰着させるために、プリアンブル信号などのガードインターバル期間に相当する信号が含まれていればよい。 In the first to third embodiments, the guard interval period has been described on the assumption that part of the signal of the effective symbol period is copied to the guard period. It is not a thing. Moreover, although Embodiment 1-3 demonstrated as an OFDM signal, not only this but single carrier transmission may be sufficient, and in order to return distance x to a starting point, a preamble signal etc. It is only necessary to include a signal corresponding to the guard interval period.
本発明にかかる受信装置は、ドップラーシフトによる周波数変動などで発生するキャリア間干渉を軽減する機能を有し、無線LAN、無線PAN、無線WAN、無線MANを始めとする無線通信や、地上・衛星デジタル放送における中継装置や受信装置、さらには、測定等の幅広い分野の受信装置において有益である。 The receiving apparatus according to the present invention has a function of reducing inter-carrier interference caused by frequency fluctuations caused by Doppler shift, wireless communication including wireless LAN, wireless PAN, wireless WAN, and wireless MAN, and ground / satellite This is useful in relay devices and receivers in digital broadcasting, and in receivers in a wide range of fields such as measurement.
1 移動体
2 仮想的な受信点P
5 仮想受信信号作成部
6 仮想受信信号作成部
7 仮想受信信号作成部
11 移動速度推定部
12 移動距離推定部
13 仮想受信信号演算部
14 仮想受信信号演算部
16 移動距離推定部
21 デコード部
22 表示部
31 復調部
41 直交復調部
43 FFT部
44 シンボル同期部
45 伝送路推定部
46 等化部
47 誤り訂正部
51 受信特性測定部
52 受信信号強度測定部
53 有効受信特性判定部
54 有効受信特性判定部
61 行列R^−1生成部
62 ベクトルP生成部
63 ベクトルW生成部
64 行列R生成部
65 行列R修正部
66 ベクトルP修正部
67 仮想受信信号主要生成部
71 行列R^−1生成部
73 ベクトルW生成部
75 行列R修正部
76 ベクトルP修正部
77 仮想受信信号主要生成部
101〜10K アンテナ
111〜11K チューナ
201 変調部
202 変調パラメータ制御部
203 瞬時フェージング推定部
204 復調部
205〜207 切替部
208 内挿演算部
209 移動距離推定部
210 受信信号推定部
221〜22K アンテナ
230 移動体
241 変調パラメータ推定部
242 復調部
243 瞬時フェージング推定部
244 変調パラメータ制御部
245 変調部
246 切替部
261〜26K アンテナ
271 Interpolator部
272 OFDM Receiver部
273 Relative Position部
281 ガードインターバル区間
282 データ区間(有効シンボル区間)
291 行列R^−1生成部
292 ベクトルP生成部
293 ベクトルW生成部
294 仮想受信信号作成部
401〜40K 比較判定器
411 平均値算出器
412 加算器
1
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Virtual received signal production part 6 Virtual received signal production part 7 Virtual received signal production part 11 Movement speed estimation part 12 Movement distance estimation part 13 Virtual reception signal calculation part 14 Virtual reception signal calculation part 16 Movement distance estimation part 21 Decoding part 22 Display Unit 31 demodulator 41 orthogonal demodulator 43 FFT unit 44 symbol synchronization unit 45 transmission path estimation unit 46 equalization unit 47 error correction unit 51 reception characteristic measurement unit 52 received signal strength measurement unit 53 effective reception characteristic determination unit 54 effective reception characteristic determination 54 Unit 61 Matrix R ^ -1 generator 62 Vector P generator 63 Vector W generator 64 Matrix R generator 65 Matrix R corrector 66 Vector P corrector 67 Virtual received signal main generator 71 Matrix R ^ -1 generator 73 Vector W generation unit 75 Matrix R correction unit 76 Vector P correction unit 77 Virtual received signal main generation unit 101 to 10K An Tena 111-11K tuner 201 Modulation unit 202 Modulation parameter control unit 203 Instantaneous fading estimation unit 204 Demodulation unit 205-207 Switching unit 208 Interpolation calculation unit 209 Moving distance estimation unit 210 Received signal estimation unit 221-22K Antenna 230 Mobile unit 241 Modulation Parameter estimation unit 242 Demodulation unit 243 Instantaneous fading estimation unit 244 Modulation parameter control unit 245 Modulation unit 246 Switching unit 261 to 26K Antenna 271 Interpolator unit 272 OFDM Receiver unit 273 Relative Position unit 281 Guard interval section 282 Data section (effective symbol section)
291 Matrix R ^ -1
Claims (14)
複数の受信信号の受信特性を測定し評価する受信特性測定部と、
大地に対して相対的に静止した地点における仮想的な受信信号を作成する仮想受信信号 作成部と、を有し、
前記仮想受信信号作成部は、前記受信特性測定部によって判定された、受信特性が所定 の特性を満たす信号のみを用いて前記仮想的な受信信号を作成する、受信装置。 A receiving device for performing digital communication,
A reception characteristic measurement unit that measures and evaluates reception characteristics of a plurality of reception signals;
A virtual reception signal creation unit that creates a virtual reception signal at a point relatively stationary with respect to the ground,
The virtual reception signal creation unit creates the virtual reception signal using only a signal determined by the reception characteristic measurement unit and having a reception characteristic satisfying a predetermined characteristic.
前記受信信号強度測定部によるそれぞれの受信信号の信号レベルの測定結果を、閾値と 比較する複数の比較判定器と、を有し、
前記複数の比較判定器による判定により、それぞれの受信信号の受信特性が前記所定の 特性を満たすか否かを判定する、請求項1記載の受信装置。 The reception characteristic measurement unit includes a reception signal strength measurement unit that measures a signal level of each reception signal, and
A plurality of comparison / determination units for comparing the measurement result of the signal level of each received signal by the received signal strength measuring unit with a threshold;
The receiving apparatus according to claim 1, wherein, by the determination by the plurality of comparison / determination units, it is determined whether or not a reception characteristic of each received signal satisfies the predetermined characteristic.
前記受信信号強度測定部によるそれぞれの受信信号の信号レベルの測定結果の平均値を 算出する平均算出器と、
さらに、算出した平均値とある定数とを加算する加算器と、
前記受信信号強度測定部によるそれぞれの受信信号の信号レベルの測定結果を、前記加 算器の出力と比較する複数の比較判定器と、を有し、
前記複数の比較判定器による判定により、それぞれの受信信号の受信特性が前記所定の 特性を満たすか否かを判定する、請求項1記載の受信装置。 The reception characteristic measurement unit includes a reception signal strength measurement unit that measures a signal level of each reception signal, and
An average calculator that calculates an average value of the measurement results of the signal level of each received signal by the received signal strength measuring unit;
Furthermore, an adder that adds the calculated average value and a certain constant;
A plurality of comparison / determination units for comparing the measurement result of the signal level of each reception signal by the reception signal strength measurement unit with the output of the adder;
The receiving apparatus according to claim 1, wherein, by the determination by the plurality of comparison / determination units, it is determined whether or not a reception characteristic of each received signal satisfies the predetermined characteristic.
各受信信号の所定の時間長における電力の平均値によって測定する、請求項2または3いずれか1項に記載の受信装置。 In the received signal strength measuring unit, the signal level of each received signal is:
The receiving apparatus according to claim 2, wherein the receiving apparatus measures the average value of power in a predetermined time length of each received signal.
前記複数の受信信号と、前記仮想的な受信信号との相互相関を算出するベクトルP生成 部と、
前記複数の受信信号の共分散を算出する行列R生成部と、
前記ベクトルP生成部の算出結果を用いて、前記受信特性が所定の特性を満たす信号と 前記仮想的な受信信号との相互相関を算出するベクトルP修正部と、
前記行列R生成部の算出結果を用いて、前記受信特性が所定の特性を満たす信号の共分 散を算出する行列R修正部と、
前記行列R修正部によって修正された行列の逆行列を生成する行列R^−1生成部と、 を有し、
前記ベクトルP修正部の出力および前記共分散修正部の出力とから重み付け係数を算出 するベクトルW生成部と、を有し、
前記ベクトルW生成部と、前記複数の受信信号を用いて前記仮想的な受信信号を算出す る、請求項1記載の受信装置。 The virtual received signal generator is
A vector P generator for calculating a cross-correlation between the plurality of received signals and the virtual received signal;
A matrix R generator for calculating a covariance of the plurality of received signals;
Using the calculation result of the vector P generation unit, a vector P correction unit that calculates a cross-correlation between a signal whose reception characteristic satisfies a predetermined characteristic and the virtual reception signal;
A matrix R correction unit that calculates covariance of a signal whose reception characteristic satisfies a predetermined characteristic, using a calculation result of the matrix R generation unit;
A matrix R ^ -1 generation unit that generates an inverse matrix of the matrix modified by the matrix R modification unit, and
A vector W generation unit for calculating a weighting coefficient from the output of the vector P correction unit and the output of the covariance correction unit,
The receiving device according to claim 1, wherein the virtual received signal is calculated using the vector W generation unit and the plurality of received signals.
前記複数の受信信号のうち、前記受信特性測定部で前記所定の特性を満たすと判定され た信号以外の受信信号に対応する相互相関値を0にし、
前記行列R修正部は、前記行列R生成部の出力において、
前記複数の受信信号のうち、前記受信特性測定部で前記所定の特性を満たすと判定され た信号以外の受信信号に対応する共分散値を0および1にする、請求項5記載の受信装 置。 The vector P correction unit, at the output of the vector P generation unit,
Among the plurality of received signals, the cross-correlation value corresponding to a received signal other than the signal determined to satisfy the predetermined characteristic by the reception characteristic measuring unit is set to 0,
The matrix R correction unit is configured to output an output from the matrix R generation unit.
6. The receiving apparatus according to claim 5, wherein among the plurality of received signals, covariance values corresponding to received signals other than the signal determined to satisfy the predetermined characteristic by the reception characteristic measuring unit are set to 0 and 1. .
前記受信特性測定部によって判定された受信特性がある所定の特性を満たす信号の数を 、2以上の整数に限定する、請求項1記載の受信装置。 Among the plurality of received signals,
The receiving apparatus according to claim 1, wherein the number of signals satisfying a predetermined characteristic having a reception characteristic determined by the reception characteristic measurement unit is limited to an integer of 2 or more.
前記受信特性測定部によって判定された受信特性がある所定の特性を満たす信号の数が 1となった場合、
前記仮想受信信号作成部における、前記仮想的な受信信号の作成を停止する、請求項1 記載の受信装置。 Among the plurality of received signals,
When the number of signals satisfying a predetermined characteristic with a reception characteristic determined by the reception characteristic measurement unit is 1,
The receiving device according to claim 1, wherein the virtual reception signal creation unit stops creating the virtual reception signal.
前記仮想受信信号作成部において、前記仮想的な受信信号の作成に用いる受信信号の選 択を、前記シンボル内で一定に保つ、請求項1記載の受信装置。 A receiving device that receives a transmission signal in which data is transmitted for each symbol separated by a certain length,
The receiving apparatus according to claim 1, wherein the virtual reception signal creation unit keeps selection of a reception signal used to create the virtual reception signal constant within the symbol.
ある所定の周期的な時間間隔で移動体に対しスタート点に帰着し、
前記スタート点は、前記仮想的な受信信号の作成に用いた受信信号の組み合わせに応じ て可変する、請求項1記載の受信装置。 In the virtual reception signal creation unit, the point stationary relative to the ground moves in the direction opposite to the moving direction of the moving body at the same speed as the moving body,
Return to the starting point for the moving body at a certain periodic time interval,
The receiving apparatus according to claim 1, wherein the start point varies according to a combination of received signals used for creating the virtual received signal.
複数のアンテナを介して受信された受信信号から所望の周波数帯の信号を選択する複数 のチューナと、
前記複数のチューナにより選択された受信信号の受信特性を測定し評価する受信特性測 定部と、
大地に対して相対的に静止した地点における仮想的な受信信号を作成する仮想受信信号 作成部と、
前記仮想的な受信信号を復調する復調部と、
前期復調部によって復調された復調信号のデコードを行うデコード部と、
前記デコード部によってデコードされた信号の音声または映像出力を行う表示部と、を 有し、
前記仮想受信信号作成部は、前記受信特性測定部によって判定された、受信特性が所定 の特性を満たす信号のみを用いて前記仮想的な受信信号を作成する、受信装置。 A receiving device for performing digital communication,
A plurality of tuners for selecting signals in a desired frequency band from reception signals received via a plurality of antennas;
A reception characteristic measurement unit that measures and evaluates reception characteristics of reception signals selected by the plurality of tuners;
A virtual reception signal creation unit that creates a virtual reception signal at a point relatively stationary with respect to the ground;
A demodulator that demodulates the virtual received signal;
A decoding unit that decodes the demodulated signal demodulated by the previous demodulation unit;
A display unit for outputting audio or video of the signal decoded by the decoding unit,
The virtual reception signal creation unit creates the virtual reception signal using only a signal determined by the reception characteristic measurement unit and having a reception characteristic satisfying a predetermined characteristic.
複数の受信信号の受信特性を測定し評価する受信特性測定ステップと、
大地に対して相対的に静止した地点における仮想的な受信信号を作成する仮想受信信号 作成ステップと、を有し、
前記仮想受信信号作成ステップは、前記受信特性測定ステップによって判定された、受 信特性が所定の特性を満たす信号のみを用いて前記仮想的な受信信号を作成する、受信 方法。 A receiving method for performing digital communication,
A reception characteristic measurement step for measuring and evaluating reception characteristics of a plurality of reception signals;
A virtual reception signal creation step for creating a virtual reception signal at a point relatively stationary with respect to the ground, and
The reception method in which the virtual reception signal creation step creates the virtual reception signal using only a signal having a reception characteristic that satisfies a predetermined characteristic, which is determined in the reception characteristic measurement step.
複数の受信信号の受信特性を測定し評価する受信特性測定回路と、
大地に対して相対的に静止した地点における仮想的な受信信号を作成する仮想受信信号 作成回路と、を有し、
前記仮想受信信号作成回路は、前記受信特性測定回路によって判定された、受信特性が 所定の特性を満たす信号のみを用いて前記仮想的な受信信号を作成する、受信回路。 A receiving circuit for performing digital communication,
A reception characteristic measurement circuit that measures and evaluates reception characteristics of a plurality of reception signals; and
A virtual reception signal generation circuit for generating a virtual reception signal at a point relatively stationary with respect to the ground,
The virtual reception signal creation circuit creates the virtual reception signal using only a signal determined by the reception characteristic measurement circuit and having a reception characteristic satisfying a predetermined characteristic.
複数の受信信号の受信特性を測定する受信特性測定ステップと、
大地に対して相対的に静止した地点における仮想的な受信信号を作成する仮想受信信号 作成ステップと、を有し、
前記仮想受信信号作成ステップは、前記受信特性測定ステップによって判定された、受 信特性が所定の特性を満たす信号のみを用いて前記仮想的な受信信号を作成する、プロ グラム。
A program for receiving processing in digital communication,
A reception characteristic measurement step for measuring reception characteristics of a plurality of reception signals;
A virtual reception signal creation step for creating a virtual reception signal at a point relatively stationary with respect to the ground, and
The virtual reception signal creation step creates the virtual reception signal using only the signal having the reception characteristic that satisfies the predetermined characteristic, which is determined in the reception characteristic measurement step.
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JP2005171385A JP2006345429A (en) | 2005-06-10 | 2005-06-10 | Receiver associated with digital communication/broadcast, reception method, reception circuit, and program |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009284383A (en) * | 2008-05-26 | 2009-12-03 | Mega Chips Corp | Ofdm receiver |
US8831526B2 (en) | 2008-07-08 | 2014-09-09 | Fujitsu Limited | Mobile station having multiple antennas to account for movement between time of quality measurement and time of data reception |
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2005
- 2005-06-10 JP JP2005171385A patent/JP2006345429A/en active Pending
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