CN101421942B - 分集接收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供一种无需检测电场强度或衰落间隔，即可确保一定的接收品质并最大程度地减少耗电的分集接收装置。通过检测接收品质来判断是否进行分集接收。而且，在分集接收时控制分集增益，当分集增益降低一定值后，如果此时的接收品质在预先设定的值以上，则停止预先设定的支路或者接收品质低的支路的接收工作，进一步切断对停止接收工作的支路的全体电路或者部分电路的电源供给。由此，可以一面保持一定的接收品质一面最大程度地减少耗电。

Description

分集接收装置
技术领域
本发明涉及一种具备多个接收系统且能够分集接收的分集接收装置。 
背景技术
目前，如图7的框图所示，提出了一种具备多个接收系统并进行分集接收的分集接收装置(例如参照专利文献1)。该图所示的现有分集接收装置包括：用作分集天线的两个天线101、102；调谐部103，其根据天线101捕捉的数字调制波信号选择期望的频道；调谐部104，其根据天线102捕捉的数字调制波信号选择期望的频道；解调部105，其对调谐部103选择的频道的信号进行解调；解调部106，其对调谐部104选择的频道的信号进行解调；合成部107，其合成由解调部105解调的信号与由解调部106解调的信号；接收电场检测部108，其根据由解调部105解调的信号与由解调部106解调的信号检测接收电场强度；衰落间隔检测部109，其根据接收电场检测部108检测出的接收电场强度，检测衰落间隔(fadingpitch)；合成停止判断部110，其根据衰落间隔检测部109检测出的衰落间隔与接收电场强度检测部108检测出的接收电场强度，判断合成部107中的信号的合成和停止；以及电源控制部111，在停止分集工作时，对进行电源切断的该区块的电源进行开/关控制。 
另外，天线101、调谐部103及解调部105，与天线102、调谐部104及解调部106分别构成一个接收系统。将前一接收系统称作第一支路1200，将后一接收系统称作第二支路1300。 
其次，说明所述结构的分集接收装置的工作。调谐部103根据由天线101捕捉的数字调制波信号，选择期望的频道。而且同时调谐部104根据由天线102捕捉的数字调制波信号，选择期望的频道。通过解调部105解调由调谐部103选择的频道的信号，并且通过解调部106解调由调谐部104选择的频道的信号。然后，分别由解调部105及解调部106解调的信 号通过合成部107被合成，作为解调数据被输出。而且，分别由解调部105及解调部106解调的信号被输入到接收电场检测部108中，从而计算出电场强度值。接收电场检测部108计算出的电场强度值被输入到衰落间隔检测部109中，从而检测衰落间隔。 
并且，衰落间隔与电场强度值被输入到合成停止判断部110中，根据衰落间隔的值算出停止合成的最佳阈值。接着，当电场强度值满足该阈值时，向合成部107发出停止合成工作的命令。而且，向电源控制部111发出停止向不需要的支路供给电源的命令。例如，当发出停止向第一支路1200供给电源的命令时，则停止向第一支路1200供给电源。由此，仅有来自第二支路1300的解调信号被输入到合成部107中。然后，来自第二支路1300的解调信号作为解调数据被输出。如此，现有的分集接收装置通过在检测衰落间隔后，判断当前衰落环境下最佳的分集停止条件，之后停止合成，以及停止向不需要的支路供给电源等，以实现低耗电化。 
专利文献1：日本专利特开2000-357983号公报 
发明内容
发明要解决的问题 
然而，现有的分集接收装置是根据电场强度以及衰落间隔来判断是否进行分集接收的，因此具备用来检测接收电场强度的接收电场检测部108以及用来检测衰落间隔的衰落间隔检测部109，这样就导致了电路规模变大、成本增加的问题。 
而且，在衰落环境下产生由多普勒效应引起的电场强度的电平变动。当测定电场变动的电平的时间小于衰落间隔周期时，在该测定时间内电场电平存在数个周期，因此可以稳定地测定电场电平。但是，当测定电场变动的电平的时间大于衰落间隔周期时，在该测定时间内电平是在中途的状态下存在的，无法以准确的值测定电场电平，从而难以准确地计算出衰落间隔。因此，也会产生由于误判断而导致停止分集并导致接收品质降低、或者由于无法判断分集的停止而导致耗电的削减比例降低这样的问题。 
本发明是鉴于上述情况研制而成的，其目的在于提供一种无需检测电场强度或衰落间隔，即可一面保持一定的接收品质一面最大程度地削减耗 电的分集接收装置。 
解决问题的方法 
上述目的可以通过下述结构及方法来实现。 
本发明的分集接收装置是一种分集接收装置，其切换使用多个支路的分集接收与使用单一支路的单一接收，所述分集接收装置具备：分集合成/非合成切换部，其切换分集接收与单一接收；接收品质检测部，其检测接收品质；以及控制部，其在分集接收时，如果所述接收品质检测部检测出的接收品质的值在预先设定的第一阈值以上，则控制所述分集合成/非合成切换部而使分集增益降低一定值，并且在使所述分集增益降低了一定值后，如果所述接收品质检测部检测出的接收品质的值在预先设定的第二阈值以上，则停止预先设定的支路或者接收品质低的支路的接收工作。 
在本发明的分集接收装置中，所述控制部切断向停止了接收工作的支路的全体电路或者部分电路的电源供给。 
在本发明的分集接收装置中，所述分集合成/非合成切换部通过周期性或随机地对开/关分集接收工作的比率进行控制，使分集增益可变。 
在本发明的分集接收装置中，所述分集合成/非合成切换部检测所述支路间的增益差，并根据其结果控制分集合成/非合成切换部。 
在本发明的分集接收装置中，在分集接收时当接收品质在第一阈值以上的状态持续时间t1以上时，所述控制部使分集增益降低，而且当超过时间t1的时间t2后的接收品质在第二阈值以上时，所述控制部进一步使分集增益降低，而且在使分集增益降低至预先设定的下限的状态下，如果时间t2后的接收品质在所述第二阈值以上，则所述控制部进行该支路停止控制，而在降低分集增益的时间t2后的接收品质未达到所述第二阈值时，所述控制部中止增益可变工作。 
在本发明的分集接收装置中，所述控制部针对OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)调制后的信号，在决定时间交替范围的传输参数变更时，将针对时间交替参数而预先设定的时间t2变更为时间t3。 
本发明的移动终端具备所述分集接收装置的任一个。 
本发明的分集接收方法，切换使用多个支路的分集接收与使用单一支 路的单一接收，包括如下步骤：接收品质检测步骤，其检测接收品质；控制步骤，其在分集接收时，如果所述接收品质检测步骤中检测出的接收品质的值在预先设定的第一阈值以上，则周期性或随机地控制分集合成/非合成的比率而使分集增益降低，在使所述分集增益降低了一定值后，如果所述接收品质检测步骤中检测出的接收品质在预先设定的第二值以上，则停止预先设定的支路或者接收品质低的支路的接收工作。 
本发明的分集接收方法，切换使用多个支路的分集接收与使用单一支路的单一接收，包括如下步骤：接收品质检测步骤，其检测接收品质；控制步骤，其在分集接收时，如果所述接收品质检测步骤检测出的接收品质的值在预先设定的第一阈值以上，则通过调整各支路的高频放大电路的增益或者调整针对各支路输出的加权，控制分集合成/非合成切换的比率而使分集增益降低，在使所述分集增益降低了一定值后，如果所述接收品质检测步骤中检测出的接收品质在预先设定的第二值以上，则停止预先设定的支路或者接收品质低的支路的接收工作。 
发明效果 
本发明的分集接收装置使用不受衰落情况影响的接收品质(例如误码率或者误包率)判断是否进行分集接收，所以与根据电场强度或衰落间隔来进行判断的现有技术相比，可以减小电路规模、降低成本。而且，分集接收时控制分集增益，使分集增益降低一定值后，如果此时的接收品质在预先设定的值以上，则停止预先设定的支路或者接收品质低的支路的接收工作，因此可以减少耗电。 
附图说明
图1是表示本发明实施方式1的分集接收装置的概略结构的框图。 
图2是表示本发明实施方式1的分集接收装置在分集接收时的启动率的图。 
图3是表示本发明实施方式1的分集接收装置中的分集增益可变特性的图。 
图4是表示本发明实施方式1的分集接收装置中的分集启动率与分集增益的关系的图。 
图5是表示本发明实施方式2的分集接收装置的概略结构的框图。 
图6是表示本发明实施方式2的分集接收装置中的支路间CN差与分集增益的关系的图。 
图7是表示现有例的分集接收装置的概略结构的框图。 
附图标记说明 
1            第一天线 
2、20        第一调谐部 
2A、5A       电源 
3            第一检波部 
4            第二天线 
5、50        第二调谐部 
6            第二检波部 
7、70        分集部 
8            解码部 
9            接收品质检测部 
10           控制部 
11           分集合成/非合成切换部 
12、120      第一支路 
13、130      第二支路 
20A、50A     高频放大部 
具体实施方式
以下，参照附图，来详细说明用来实施本发明的优选实施方式。 
图1是表示本发明实施方式1的分集接收装置的概略结构的框图。在图1中，本实施方式的分集接收装置用于可以接收地面数字广播的移动终端，该分集接收装置具备：第一天线1；第一调谐部2，其根据由第一天线1捕捉的数字调制波信号选择期望的频道；第一检波部3，其对由第一调谐部2选择的信号进行检波；第二天线4；第二调谐部5，其根据由第二天线4捕捉的数字调制波信号来选择期望的频道；第二检波部6，其对由第二调谐部5选择的信号进行检波；分集部7，其对分别由第一检波部3及第二检波部6检波的信号进行分集信号处理；解码部8，其解码由分集部7进行分集信号处理后的信号；接收品质检测部9，其根据来自解码部8的解码数据，来检测BER(Bit Error Rate，误码率)或PER(PacketError Rate，误包率)、CNR(Carrier to Noise Rate，载波噪声比)等接收品质；以及控制部10，其根据来自接收品质检测部9的接收品质，控制分集接收的启动及停止。
另外，第一天线1、第一调谐部2及第一检波部3构成第一支路12，第二天线4、第二调谐部5及第二检波部6构成第二支路13。本实施方式是具备第一支路12及第二支路13的两支路分集接收装置。 
第一调谐部2具备可以从外部开/关电源的电源2A，且被控制部10控制。第二调谐部5与第一调谐部2相同，具备可以从外部开/关电源的电源5A，且被控制部10控制。分集部7是利用众所周知的最大比合并法(maximum ratio combining)来进行分集。另外，关于最大比合并法，例如在《数字无线通信的调制解调、齐藤洋一著、电子信息通信学会、190页及191页》中有所说明。分集部7具备切换分集接收与单一接收的分集合成/非合成切换部11。该分集合成/非合成切换部11周期性或随机地对开/关分集接收工作的比进行控制，且由控制部10控制上述分集合成/非合成切换部11。 
控制部10具有定序器、作为程序存储区域的存储器、以及伪随机(PN：Pseudo Noise)信号的产生电路。控制部10根据分集接收工作时作为接收品质之一的BER，判断单一支路接收(单一接收)与分集接收的切换，并控制分集增益的变化。另外，控制部10的全部或者部分可以由硬件逻辑电路构成。 
接着，使用图2、图3及图4，说明使分集增益变化的具体方法。图2是表示分集接收时控制部10所产生的PN信号的一例的图。在该图中，表示了分集启动率为25％、分集启动率为50％、分集启动率为75％时的PN信号。控制部10控制分集部7的分集合成/非合成切换部11，以使PN信号为Hi时分集开启(即分集接收工作)，而PN信号为Low时分集关闭(即单一支路接收工作)。另外，虽未图示，但可知当分集启动率为0％时全体区间为分集关闭(Low)，而当分集启动率为100％时全体区间为分集开启(Hi)。而且，开启时间的最小单位虽无特别限制，但大体上优选与数据符号时间(data symbol time)相当。而且，分集启动率的不同并不会导致PN信号的不同。 
如图3所示，例如在灵敏度点P(2×10-4)处，通过最大比合并得到分集增益为a dB。另外，图3是维特比解码后的BER的计算机模拟结果的示例。
图4是表示以0％、25％、50％、75％、100％的分集启动率控制分集部7的分集合成/非合成切换部11时的分集增益变化的图。根据该图可知，通过改变分集启动率可以使分集增益变化。分集合成/非合成切换部11具有作为开关处理部的功能，可以切换用来获得图3所示的特性的分集部7的合成开/关。此时，合成开启时，合成第一支路12的输出与第二支路13的输出。合成关闭时，不合成第一支路12的输出与第二支路13的输出，而直接输出任一者。 
其次，说明本实施方式的分集接收装置的工作。但是，以单波段(One Segment)广播为例进行说明。顺带提及，地面数字电视广播的传输谱是连接13个将电视广播的信道带宽分成14等份的OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)块(也称作OFDM段)而构成的(参照《地面数字电视广播的传输方式、标准规格、第二章ISDB-T方式概要的第8页、日本社团法人电波产业会》)。 
第一天线1及第二天线4分别是电视UHF频段接收用天线，而且第一调谐部2及第二调谐部5分别是单波段用接收调谐器模块。第一检波部3及第二检波部6分别进行FFT(Fast Fourier Transform，快速傅里叶变换)及信道估计。分集部7调整用于最大比合并的相位及振幅，并进行切换分集工作开/关的开关处理。解码部8进行频率、时间的分选处理、载波解调、维特比解码及纠错解码，并发出TS(Transport Stream，传输流)包信号。接收品质检测部9分别输出单一支路接收与分集接收状态下的BER以及第一支路12与第二支路13各自的CNR值。作为定义灵敏度的指标，维特比解码后的BER在2×10-4(灵敏度点)以下。当产生2×10-4以上的错误时，会引起图像产生噪声等劣化。 
此时，当使用第一支路12的单一支路进行接收时，如果电力机车等的移动过程中或接收场所变更等而导致接收环境变化，接收品质检测部9检测出BER>2×10-4时，即检测出产生2×10-4以上的错误时，控制部10为了开始分集接收，而使停止中的第二支路13接通电源，从而开始分集接收。 
当分集接收开始而使接收状态稳定，接收品质检测部9检测出处于错误很少的状态的BER时，即检测出BER在2×10-5以下时，控制部10根 据接收品质检测部9指定CNR值低的一侧的支路。并且，针对来自于指定的支路的接收信号，根据规定的PN信号以随机的开/关比，进行控制。即，使分集增益变化。如上所述，通过以分集启动率100％、分集启动率75％、分集启动率50％、分集启动率25％、分集启动率0％(单一支路接收)的比率来控制分集工作，由此如图4所示可以使分集增益变化。因此，控制部10将分集启动率从100％切换为75％，从而降低分集增益。接着，t1时间后观察BER，如果BER在2×10-4以上，则中止分集停止判断工作，返回通常的分集启动率100％的工作状态，以继续接收。另外，当与时间交替相关的参数I＝2时，优选直至观察BER为止的等待时间t1相当于2帧的时间，当I＝4时优选相当于4帧以上的时间。 
将分集启动率从100％切换为75％后，经过时间t1之后观察BER时，如果BER未达到2×10-4，则继续分集停止判断工作并将分集启动率从75％切换为50％。接着，在时间t1后观察BER，如果BER在2×10-4以上，则中止分集停止判断工作，使分集启动率返回100％的工作状态，以继续接收。相对于此，如果BER未达到2×10-4，则将分集启动率切换为25％并进行同样的判断，最终在0％分集接收(单一支路接收)下当BER<2×10-4的条件成立时，则执行CNR较低的指定支路的电源停止处理，并转向单一支路接收。 
如此根据本实施方式的分集接收装置，分集接收时逐渐降低分集增益以接近单一支路接收时的状态，一面观察表示此过程中的表示接收品质的BER，一面进行控制的继续/停止的判断，因此可以确保稳定的接收特性。并且，分集接收与单一接收的切换判断是通过使用BER作为判断参数来进行的，由此可以不受衰落状况限制地检测当前的接收特性，因此即使在各种衰落环境下也可以稳定地判断分集停止，这样通过切断停止支路的电源(第一调谐部2的电源2A或者第二调谐部5的电源5A)可以减少耗电。而且，与根据电场强度或衰落间隔进行判断的现有技术相比，可以减小电路规模，并降低成本。 
另外，在本实施方式中，将各判断工作的基准BER值(灵敏度点)设定为2×10-4，但也可以分别单独设定(1)用来从单一支路接收开始分集接收的BER值、(2)用来从分集启动率100％开始分集增益可变工作的 BER值、以及(3)用来判断从分集增益可变开始使分集进一步降低的BER值。此处，例如以上述(2)与(3)为例进行说明。分集接收时当接收品质未达到(2)的BER值(第一阈值以上)的状态持续时间t1以上时，降低分集增益，超过时间t1，在时间t2后的接收品质未达到(3)的BER值(第二阈值以上)时，进一步降低分集增益。而且，在分集增益降低至预先设定的下限为止的状态下，如果时间t2后的接收品质未达到(3)的BER值(第二阈值以上)，则控制该支路的停止，进一步降低分集增益，在时间t2后的接收品质在(3)的BER值以上(未达到第二阈值)时，中止增益可变工作。 
而且，本实施方式中说明了，切断CNR较低的指定支路的电源，但也可以切断预先决定的支路的电源。 
而且，在本实施方式中，在第一支路12与第二支路13中控制向第一调谐部2、第二调谐部5的电源供给，但是也可以对包括第一检波部3、第二检波部6在内的电源供给进行控制。 
接着，说明本发明的实施方式2。图5是表示本发明实施方式2的分集接收装置的概略结构的框图。在前述实施方式1中，是周期性或随机地控制分集接收工作的开/关比，使分集增益变化，但本实施方式的不同之处在于，通过控制第一调谐部20的高频放大部20A与第二调谐部50的高频放大部50A各自的增益，改变分集增益。 
而且，关于工作，是在分集接收时，对预先设定的支路或者接收品质低的支路的高频放大部20A或者高频放大部50A的增益进行控制，观察BER而判断分集停止。这样，与前述实施方式1相同，可以不受衰落状况或传输参数的条件限制而检测当前的接收特性，即使在各种衰落环境下也可以稳定地判断分集停止，这样通过切断停止支路的电源(第一调谐部20的电源2A或者第二调谐部50的电源5A)可以减少耗电。另外，本实施方式的分集接收装置的分集部70不进行切换分集工作的开/关的开关处理，而仅进行用于最大比合并的相位与振幅的调整。另外，本实施方式的分集部70合成第一支路120的输出与第二支路130的输出，或者直接使任一者通过，上述分集部70并不像实施方式1的分集部7那样具备分集合成/非合成切换部11。
这样根据本实施方式的分集接收装置，对预先设定的支路或者接收品质低的支路的高频放大部20A或者高频放大部50A的增益进行控制，所以与实施方式1的分集接收装置相同，可以确保稳定的接收特性，且可以通过分集停止判断来减少停止支路的耗电。进而，与现有技术相比，可以减小电路规模，且可降低成本。 
另外，在上述实施方式中，控制第一调谐部20与第二调谐部50的高频放大部20A、50A的增益，但是也可以在支路间改变加权而控制分集增益。图6是表示根据支路间的CN差改变分集增益情况的示例的图。当支路间的CN差为0dB时，分集增益最大，为a dB，且当支路间的CN差为b dB时，分集增益最小，为0dB。除了调整支路间的增益以外，也可以调整相位。 
参照指定的实施方式详细地说明了本发明，但是所属领域的技术人员应当明了在不脱离本发明的精神与范围内可以进行各种变更或修正。 
工业利用可能性 
本发明具有无需检测电场强度或衰落间隔，即可保持一定的接收品质并最大程度地减少耗电的效果，可以适用于能够接收地面数字广播的移动电话或汽车导航系统等。

Claims (9)

1.一种分集接收装置，其切换使用多个支路的分集接收与使用单一支路的单一接收，所述分集接收装置具备：
分集合成/非合成切换部，其切换分集接收与单一接收；
接收品质检测部，其检测接收品质；以及
控制部，其在分集接收时，如果所述接收品质检测部检测出的接收品质的值在预先设定的第一阈值以上，则控制所述分集合成/非合成切换部而使分集增益降低一定值，并且在使所述分集增益降低了一定值后，如果所述接收品质检测部检测出的接收品质的值在预先设定的第二阈值以上，则停止预先设定的支路或者接收品质低的支路的接收工作。
2.根据权利要求1所述的分集接收装置，其中，
所述控制部切断向停止了接收工作的支路的全体电路或者部分电路的电源供给。
3.根据权利要求1所述的分集接收装置，其中，
所述分集合成/非合成切换部通过周期性或者随机地对开/关分集接收工作的比率进行控制，使分集增益可变。
4.根据权利要求1所述的分集接收装置，其中，
所述分集合成/非合成切换部检测所述支路间的增益差，并根据其结果控制分集合成/非合成切换部。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的分集接收装置，其中，
在分集接收时当接收品质在第一阈值以上的状态持续时间t1以上时，所述控制部降低分集增益，而且当超过时间t1的时间t2后的接收品质在第二阈值以上时，所述控制部进一步降低分集增益，而且在分集增益降低至预先设定的下限为止的状态下，如果时间t2后的接收品质在所述第二阈值以上，则所述控制部进行所述支路的停止控制，而当降低分集增益的时间t2后的接收品质未达到所述第二阈值时，所述控制部中止增益可变工作。
6.根据权利要求5所述的分集接收装置，其中，
所述控制部针对OFDM调制后的信号，在决定时间交替范围的传输参数变更时，将针对时间交替参数而预先设定的时间t2变更为时间t3。
7.一种移动终端，其具备权利要求1至6中任一项所述的分集接收装置。
8.一种分集接收方法，其切换使用多个支路的分集接收与使用单一支路的单一接收，其中，包括如下步骤：
接收品质检测步骤，其检测接收品质；
控制步骤，其在分集接收时，如果所述接收品质检测步骤中检测出的接收品质的值在预先设定的第一阈值以上，则周期性或随机地控制分集合成/非合成的比率而使分集增益降低，在使所述分集增益降低了一定值后，如果所述接收品质检测步骤中检测出的接收品质在预先设定的第二值以上，则停止预先设定的支路或者接收品质低的支路的接收工作。
9.一种分集接收方法，其切换使用多个支路的分集接收与使用单一支路的单一接收，其中，包括如下步骤：
接收品质检测步骤，其检测接收品质；
控制步骤，其在分集接收时，如果所述接收品质检测步骤检测出的接收品质的值在预先设定的第一阈值以上，则通过调整各支路的高频放大电路的增益或者调整针对各支路输出的加权，控制分集合成/非合成切换的比率而使分集增益降低，在使所述分集增益降低了一定值后，如果所述接收品质检测步骤中检测出的接收品质在预先设定的第二值以上，则停止预先设定的支路或者接收品质低的支路的接收工作。
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