JP2003318756A - デジタル無線受信機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 受信不良の原因を速やかに特定する。 【解決手段】 デジタル信号列に誤り訂正符号化を施し
たデジタル符号化列によって搬送波信号を変調した変調
信号を受信部２が受信する。復調部４が、この受信され
た変調信号からデジタル符号化列を復調する。復号部８
が、復調デジタル符号化列からデジタル信号列を復号す
る。受信部２から変調信号の受信強度を表す受信強度信
号が出力されている。復号時にビットエラーレートを復
号部８のビットエラーレート算出部１８が算出する。受
信強度信号とビットエラーレートとが制御部１４に入力
され、これらに基づいて受信強度信号とビットエラーレ
ートによって規定された複数の受信状況のいずれに該当
するかを判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル信号によ
って搬送波信号を変調した変調信号の受信機に関し、特
に、受信状況を把握することができるデジタル無線受信
機に関する。

【０００２】

【従来の技術】アナログの可聴周波数信号や画像信号を
伝送する場合、デジタル無線伝送が使用されることがあ
る。デジタル無線伝送では、送信機において、可聴周波
数信号や画像信号をデジタル化したデジタル信号列に、
誤り訂正符号化を施して、デジタル符号化列を生成す
る。このデジタル符号化列によって、高周波信号である
搬送波信号を変調して、変調信号を生成し、送信アンテ
ナから送信する。受信機では、受信アンテナで受信した
変調信号からデジタル符号化列を復調する。このデジタ
ル符号化列からデジタル信号列を復号する。この復号さ
れたデジタル信号列をデジタル・アナログ変換器によっ
て、アナログの可聴周波数信号や画像信号に変換する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような送信機と受
信機とを用いた無線伝送では、送信機から送信される変
調信号の送信電力の限界や、受信機の感度の限界から、
正常に無線伝送が行える通信エリアには限界がある。ま
た、ワイヤレスマイクロホン等の送信機を使用した場
合、限られた無線周波数の中から使用周波数を選択しな
ければならない。ワイヤレスマイクロホンの使用エリア
の近傍に、同じ周波数或いは、上記使用周波数に妨害を
与える周波数を使用している機器が存在することがあ
る。

【０００４】このような通信エリア外から送信された場
合でも、他からの妨害を受けている場合でも、受信機で
の復号出力には、音や映像の途切れ或いは雑音が生じ
る。しかし、これら音や映像の途切れ、雑音が、通信エ
リア外からの送信に基づくものであるのか、他からの妨
害によるものかは、即座には判断することができない。
そのため、電界強度測定器のような測定器を使用して、
受信電界を観測し、受信状況を知る必要がある。

【０００５】例えば、携帯電話では、携帯電話機に通信
エリア外である旨の圏外通知機能が設けられているの
で、例えば通信が不能な場合、携帯電話機の画面を見る
ことによって圏外（通信エリア外）に携帯電話機が存在
することによる通信不能であることは直ちに判明する。
また、携帯電話機では、多数の周波数のうちいずれかを
使用するマルチチャンネルアクセス方式が採用されてい
るので、使用周波数が自動的に変更され、他の機器から
の妨害による通信不能に陥る確率は小さい。ところが、
ワイヤレスマイクロホンシステムのような使用周波数が
自動的に変更されず、また圏外通知機能を有していない
システムでは、通信状況の把握や自動的な改善が行えな
い。

【０００６】本発明は、デジタル無線伝送の特性を利用
して、通信状況を把握することを可能としたデジタル無
線受信機を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によるデジタル無
線受信機は、受信手段を有している。受信手段は、デジ
タル信号列に誤り訂正符号化を施したデジタル符号化列
によって搬送波信号を変調した変調信号を受信する。デ
ジタル信号列を構成している各デジタル信号は、複数の
ビットから構成されている。無論、デジタル符号化列を
構成している各デジタル符号化信号も、複数ビットから
構成されている。受信された変調信号からデジタル符号
化列を復調手段が復調する。デジタル符号化列が誤り訂
正符号化されていることを利用して、復調されたデジタ
ル符号化列からデジタル信号列を復号手段が復号する。
さらに、デジタル無線受信機には、変調信号の受信強度
を表す受信強度信号を生成する受信強度検出手段が設け
られている。復号手段による復号時にビットエラーレー
ト算出手段が、ビットエラーレートを算出する。復号手
段は、デジタル符号化列が誤り訂正符号化が施されてい
ることを利用して、復号時に誤り訂正処理を行う。その
際に見出されるビット誤りの数を計数し、所定時間内に
読み込まれたデジタル符号化列のビット数に対するビッ
ト誤りの数の割合を算出して、ビットエラーレートが決
定される。受信強度信号とビットエラーレートとが判定
手段に入力される。これら入力に基づいて、判定手段
は、受信強度信号とビットエラーレートとが規定する複
数の受信状況のいずれに、現在の受信状況が該当するか
を判定する。複数の受信状況としては、例えば、良好受
信状況、通信エリア外通信状況、通信エリア限界付近通
信状況、妨害波受信状況、受信機故障状況等がある。

【０００８】例えば、受信強度のみによって受信機の受
信状況を把握しようとした場合、妨害波を受信している
状態でも、受信強度は大きくなるので、何故に良好に受
信できないのか把握できない。デジタル無線受信機の場
合、他の妨害波の音声信号等が、最終的な音声信号とし
て聞こえずに、雑音として聞こえるので、特に把握が困
難である。逆に、ビットエラーレートのみで受信状況を
判断しようとした場合、ビットエラーレートが大きくな
る理由としては、受信強度が小さい場合の他に、妨害波
の影響を受けている場合等があり、ビットエラーレート
のみでは、やはり何故に良好に受信できていないかを判
断することは困難である。

【０００９】本発明のデジタル無線受信機では、受信強
度とビットエラーレートとを判断材料としているので、
正確に受信状況を判断することができる。例えば受信強
度が大きく、かつビットエラーレートが大きい場合に
は、妨害波の影響が大きい受信状況であると判断するこ
とができる。また、受信強度が低く、ビットエラーレー
トも大きい場合、通信エリア外に受信機が存在する受信
状況であると判断することができる。また、これらの中
間の状態に受信強度及びビットエラーレートがある場合
には、通信エリア限界付近に受信機が存在する受信状況
であると判断することができる。更に、受信強度が大き
く、ビットエラーレートが小さい場合には、良好な受信
状況であると判断することができる。また、受信強度が
小さいにもかかわらず、ビットエラーレートが小さい場
合、通常このような状況は生じ得ないので、受信機の故
障であると判断することができる。このように、ビット
エラーレートと受信強度との双方を使用することによっ
て、どのような受信状況にあるかを正確に把握すること
ができる。

【００１０】判定手段は、様々な受信強度とビットエラ
ーレートとをインデックスとして、様々な受信状況を記
憶している参照テーブルを有するものとできる。算出さ
れたビットエラーレートと受信強度信号とに該当する受
信状況を、参照テーブルから決定手段が決定する。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の１実施形態のデジタル無
線受信機は、例えばデジタルワイヤレスマイクロホン用
の受信機である。この受信機は、受信用アンテナ２を有
し、送信機、例えばワイヤレスマイクロホンからの変調
信号、例えば送信信号を受信する。

【００１２】ワイヤレスマイクロホンでは、集音手段、
例えばマイクロホンによって集音した、可聴周波数信
号、例えば音声信号をアナログ・デジタル変換器によっ
て順次所定サンプリング周波数によってサンプリング
し、それぞれ所定ビット数からなるデジタル信号に変換
する。従って、アナログ・デジタル変換器からは、所定
サンプリング周期ごとに、デジタル信号が出力される。
これらデジタル信号によってデジタル信号列が構成され
ている。このデジタル信号列に対して、誤り訂正符号化
が施され、デジタル符号化列が形成される。誤り訂正符
号化には、公知の種々の技術のうち、所望のものが使用
される。このデジタル符号化列によって、所定周波数の
高周波信号である搬送波信号が変調され、変調信号が生
成される。この変調信号が、ワイヤレスマイクロホンの
送信アンテナから送信される。

【００１３】デジタルワイヤレスマイクロホン用受信機
の受信アンテナ２によって受信された変調信号は、受信
手段、例えば受信部４に供給される。受信部４では、変
調信号は、所定の中間周波信号に変換されて、出力され
る。

【００１４】この中間周波信号は、復調手段、例えば復
調部６に供給され、ここで復調され、デジタル符号化列
と、これらデジタル符号化列から再生されたクロックと
が生成される。これら生成されたデジタル符号化列と、
クロックとは、復号手段、例えば復号部８に供給され、
ここで、復号され、デジタル信号列に変換され、さらに
デジタル・アナログ変換されて、スピーカ１０に供給さ
れる。

【００１５】ところで、受信部４内には、受信強度検出
手段、例えば受信信号強度指示（ＲＳＳＩ）信号生成部
（図示せず）が設けられており、これから受信信号強度
指示信号が生成されている。この受信信号強度指示信号
は、図２に示すように、受信アンテナ２で受信された変
調信号の受信レベルとほぼ比例関係にあり、例えば受信
レベルが約１０ｄＢμＶから約６０ｄＢμＶまで、受信
信号強度指示信号は、比例している。この受信信号強度
指示信号は、Ａ／Ｄ変換器１２によってデジタル受信信
号強度指示信号に変換され、判定手段、例えば制御部１
４に供給される。

【００１６】復号部８では、復号する際に、伝送される
間に加わった誤りを訂正するための誤り訂正部１６を備
えている。ここで、デジタル符号化列をデジタル信号列
に複合する際に、誤りの訂正が行われている。この誤り
訂正部１６では、この誤り訂正は、デジタルワイヤレス
マイクロホン側で施された誤り訂正符号化に基づいて行
われ、各デジタル信号列を構成する各デジタル信号に誤
りがあるか否かを判定し、誤りがある場合に、訂正を行
うものである。

【００１７】この誤り訂正部１６には、ビットエラーレ
ート算出手段、例えばビットエラーレート算出部１８も
設けられている。このビットエラーレート算出部１８
は、誤り訂正の処理が行われている最中に検出された誤
り数を計数し、所定の単位時間中に読み込んだデジタル
信号列の全ビット数に対する、このデジタル信号列に含
まれていた誤りビット数を表したビットエラーレート
（ＢＥＲ）を算出する。このビットエラーレートは、例
えば図２に示すように、受信レベルが約１０ｄＢμＶと
小さいときには、約１ｅ−１（１０ビットのうち１ビッ
トが誤り）と誤りが多いが、受信レベルが約４０ｄＢμ
Ｖと大きくなると、約１ｅ−５（１０万ビットのうち１
ビットが誤り）と誤りが少なくなる。このビットエラー
レートも制御部１４に供給されている。

【００１８】制御部１４は、参照テーブル２０を有して
いる。この参照テーブル２０を用いて、例えば図３に示
すようなデジタルワイヤレスマイクロホン用受信機の受
信状況のいずれに該当するかを判定する。受信状況とし
ては、例えば符号ａで示すような機器（受信機）の故
障、符号ｂで示すような通信エリア外、符号ｃで示すよ
うな通信エリア限界付近、符号dで示すような妨害波の
受信、符号ｅで示すような良好受信がある。

【００１９】この受信状況は、例えば次のようにして決
定される。図２において、受信信号強度指示信号は、受
信レベルを基にしたものであるので、ほぼ一意に決ま
り、ばらつくことは無い。しかし、ビットエラーレート
は、上述したように受信レベルと一定の相間はあるが、
一意に決定するわけではなく、或る程度ばらついてい
る。図２に示すビットエラーレートは、標準的な値であ
る。即ち、ビットエラーは、ランダムに発生するので、
ビットエラーレートの測定時間を或る程度の長さにとら
ないと、ビットエラーレートはばらつく。そして、測定
時間を長く取ると、或る一定値に収束する。この収束値
を標準的な値として、図２に示してある。

【００２０】制御部１４が判定に用いるのは、受信信号
強度指示信号とビットエラーレートであるので、図２か
ら導き出した受信信号強度指示信号とビットエラーレー
トとの関係を図４のように示すことができる。ビットエ
ラーレートは、上述したようにバラツキがあるので、そ
の幅を考慮した範囲を図５に示すように決定する。この
範囲が通常環境下における受信状態、即ち通常の受信状
態である。送信レベルや送信機から受信機までの距離に
よって、この通常受信状態の範囲内で受信状態が変化
し、ビットエラーレートも変化する。

【００２１】この受信状態の範囲よりも、受信信号強度
指示信号が小さい場合に、ビットエラーレートが受信状
態の範囲よりも少ないことは、通常起こりえないので、
通常受信状態の範囲よりも受信信号強度指示信号が小さ
く、かつビットエラーレートが小さい範囲は、受信機故
障の状態と判断する。

【００２２】通常受信状態の範囲よりも受信信号強度指
示信号が大きく、ビットエラーレートが大きい範囲は、
妨害波の影響を受けていると考えられるので、妨害波受
信の状態と判断する。

【００２３】通常受信状態の範囲では、受信機の故障も
無く、妨害波の影響も受けずに受信ができる。ここで、
ビットエラーレートが一定値、例えば１ｅ−５より小さ
い範囲を図６に符号ｅ１で示すように良好受信状態とす
る。また、妨害波受信の範囲内であっても、図６に符号
ｅ２で示すように、ビットエラーレートが１ｅ−５より
も小さい範囲では、妨害波の影響を受けていても、ビッ
トエラーが少ないので、実使用上問題がないので、これ
も良好受信状態とする。即ち、この符号ｅ１とｅ２とで
示した領域を合わせたものが、図３に符号ｅで示す良好
受信の状態である。

【００２４】また、通常受信状態の範囲において、ビッ
トエラーレートが１ｅ−５以上の範囲は、受信レベルが
低く、ビットエラーレートが多いので、通信エリア限界
付近であると判断する。この通信エリア限界付近では、
ビットエラーが多い状態であるが、通信は可能で、エラ
ー訂正が完全に行われれば、雑音も生じない。但し、わ
ずかな環境の変化、例えば送信機と受信機との距離がご
くわずか変化した等によって、雑音を発生したり、受信
レベルが不足して、通信不能になる可能性がある。

【００２５】ところで、受信機では、受信レベルが予め
定めた設定値を下回ると、受信状態が悪いと判断して、
受信回路や出力回路においてミュートをかけて、雑音等
を防止することが行われている。そこで、通信エリア限
界付近及び妨害波受信の領域において、ミュートがかか
る受信レベルの設定値、例えば受信信号強度指示信号に
換算して、０．８Ｖよりも低い受信信号強度指示信号の
部分は、図３に示すように、通信エリア外と判定する。

【００２６】このような判定を行うために参照テーブル
２０が使用されている。参照テーブル２０は、各ビット
エラーレートごとに設けられており、各ビットエラーレ
ートごとに、どの値の受信信号強度指示信号が、いずれ
の受信状況に該当するかを記憶している。そして、ビッ
トエラーレートを入力して、参照する参照テーブル２０
を決定し、その参照テーブルに受信信号強度指示信号を
入力し、この受信信号強度指示信号に対応する受信状況
を読み出す。なお、計測されたビットエラーレートが１
ｅ−６よりも小さい場合には、参照テーブルの１ｅ−６
の値を参照する。

【００２７】具体的には、ビットエラーレートを一度計
測している間に、受信信号強度指示信号を複数回にわた
って測定し、その平均値を求める。この平均受信信号強
度指示信号とビットエラーレートとを参照テーブル２０
に入力して、受信状況を決定する。測定精度を高めるた
めに、受信状況の決定を複数回にわたって行い、その結
果を受信状況の判定結果として、制御部１４に付属して
いる表示部２２に表示する。なお、集計した結果、いず
れの受信状況も同頻度で発生していると判定されたとき
には、受信不安定との判定結果を出力する。

【００２８】図７は、制御部１４が実行する受信状況の
判定処理をフローチャートで示したものである。この判
定処理では、まず、受信状況の決定を何回行ったかをカ
ウントするカウンタ数Ｒに所定の回数、例えばＸを設定
する（ステップＳ２）。次に、１回の受信状況の決定に
際して、受信信号強度指示信号を計測した回数をカウン
トするカウンタＮの値を０とする（ステップＳ４）。こ
れによって、初期設定が終了する。

【００２９】次に、ビットエラーレートの計測を開始す
る（ステップＳ６）。次に、ビットエラーレートの計測
が継続しているか判断する（ステップＳ８）。計測が継
続中であると、受信信号強度指示信号をＡ／Ｄ変換器１
２によってデジタル受信信号強度指示信号に変換し（ス
テップＳ１０）、そのデータを、制御部１４が備えるバ
ッファに記憶する（ステップＳ１２）。そして、カウン
タＮの値を１つ進め（ステップＳ１４）、ステップＳ８
に戻る。従って、ビットエラーレートの計測が行われて
いる間に、受信強度の計測も行われている。

【００３０】ビットエラーレートの計測が終了すると
（ステップＳ８の判断の答えがイエス）、ビットエラー
レートが一時記憶され（ステップＳ１６）、さらにバッ
ファに記憶されているＮ個のデジタル受信信号強度指示
信号が平均される（ステップＳ１８）。

【００３１】次に、一時記憶されたビットエラーレート
から、受信状況と受信信号強度指示信号との関係を定め
た各参照テーブル２０のいずれを参照するかを決定する
（ステップＳ２０）。この参照されたテーブル２０にお
いて、平均受信信号強度指示信号がいずれの受信信号強
度指示信号に該当するかを決定し（ステップＳ２２）、
受信状況を決定し、これを結果バッファに記憶させる
（ステップＳ２４）。そして、カウンタＲの値を１つ減
少させ（ステップＳ２６）、カウンタＲの値が０以下に
なったかを判定する（ステップＳ２８）。この判定結果
がイエスになるまで、ステップＳ４からステップＳ２８
を繰り返す。従って、ステップＳ２８の判定結果がイエ
スになったとき、Ｘ個の受信状況についての判定結果が
結果バッファに集められる。

【００３２】ステップＳ２８の判定結果がイエスになる
と、結果バッファの受信状況を集計する（ステップＳ３
０）。そして、結果が出たか判定する（ステップＳ３
２）。例えばＸが１０であって、良好受信の回数が７
回、通信エリア限界付近の回数が１回、通信エリア外の
回数が１回、妨害波受信の回数が１回、機器故障の回数
が０回とすると、最も回数が多い良好受信を最終的な判
定結果とする。もし、各受信状況の回数に殆ど差がない
なら、受信不安定を最終的な判定結果とする（ステップ
Ｓ３４）。そして、このようにして決定された最終的な
判定結果を表示部２２に表示する。

【００３３】従って、もし受信劣化が生じているなら、
使用者は表示部２２の表示を見ることによって、通信エ
リア外からの送信によるものか、通信エリア限界付近か
らの送信によるものか、受信機の故障によるものか、妨
害波によるものかを、把握することができ、使用者は速
やかに対策を採ることができる。

【００３４】上記の実施の形態では、本発明をデジタル
ワイヤレスマイクロホン用の受信機に実施したが、これ
に限ったものではなく、デジタル変調信号を受信する受
信機であれば、種々のものに使用することができる。上
記の実施の形態では、ビットエラーレートによって参照
テーブルを決定し、決定された参照テーブルにおいて受
信強度指示信号に基づいて受信状況を決定したが、逆に
受信信号強度指示信号に基づいて参照テーブル（これは
ビットエラーレートと受信状況との関係を記憶してい
る）を決定し、決定された参照テーブルにおいてビット
エラーレートに基づいて受信状況を決定してもよい。ま
た、上記の実施の形態では、受信信号強度指示信号は、
Ａ／Ｄ変換器１２によってデジタル受信信号強度指示信
号に変換して、制御部１４に供給したが、Ａ／Ｄ変換器
１２を使用せずに、アナログ信号である受信信号強度指
示信号を、例えばビットエラーレートに基づいて定めら
れた複数の閾値と判定手段によって比較して、受信状況
を決定してもよい。この場合、回路構成を簡略化するこ
とができるし、動作速度を高速にできるし、省電力化を
図ることもできる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、デジタ
ル無線受信機において、どのような原因によって良好に
受信できていないかを速やかに判定することができる。
しかも、誤り訂正の作用等によって一見良好な受信がで
きていると思えるような状態であっても、受信について
不安定要素を含んでいることがある。この場合、出力信
号からでは受信状態の良し悪しが分からないが、本発明
によれば、出力信号が実際に劣化する前に、予め不安定
な状態であることを警告することができる。例えば、通
信エリア限界付近と表示されている場合には、出力信号
に劣化は生じていないが、通信エリア限界に近いので、
ビットエラーは比較的多く、わずかな原因で出力信号が
劣化したり、または受信機が送信機からごくわずかに離
れると、通信エリア外になる可能性があることが分か
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施形態のデジタルワイヤレスマイ
クロホン用受信機のブロック図である。

【図２】図１の受信機における受信レベルに対するビッ
トエラーレートおよび受信強度指示信号の関係を示す図
である。

【図３】図１の受信機における受信強度指示信号とビッ
トエラーレートとによって定まる受信状況を示した図で
ある。

【図４】図１の受信機におけるビットエラーレートと受
信強度指示信号との関係を示す図である。

【図５】図４において故障状態と妨害波受信状態とを割
り当てた状態を示す図である。

【図６】図５において良好受信状態を割り当てた状態を
示す図である。

【図７】図１の受信機の動作フローチャートである。

【符号の説明】 ４ 受信部（受信手段） ６ 復調部（復調手段） ８ 復号部（復号手段） １４ 制御部（判定手段） １８ ビットエラーレート計測部（ビットエラーレート
算出手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 デジタル信号列に誤り訂正符号化を施し
   たデジタル符号化列によって搬送波信号を変調した変調
   信号を受信する受信手段と、 この受信された変調信号から前記デジタル符号化列を復
   調する復調手段と、 前記復調されたデジタル符号化列から前記デジタル信号
   列を復号する復号手段と、 前記変調信号の受信強度を表す受信強度信号を生成する
   受信強度検出手段と、 前記復号時にビットエラーレートを算出するビットエラ
   ーレート算出手段と、 前記受信強度信号と前記ビットエラーレートとが入力さ
   れ、これらに基づいて受信強度信号とビットエラーレー
   トによって規定された複数の受信状況のいずれに該当す
   るかを判定する判定手段とを、具備するデジタル無線受
   信機。
2. 【請求項２】 請求項１記載のデジタル無線受信機にお
   いて、前記判定手段は、様々な受信強度とビットエラー
   レートとをインデックスとして様々な受信状況を記憶し
   ている参照テーブルと、前記算出されたビットエラーレ
   ートと前記受信強度信号とに該当する受信状況を、前記
   参照テーブルから決定する決定手段とを、有するデジタ
   ル無線受信機。