JP2005278122A - 受信機 - Google Patents

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Abstract

【課題】 同一の放送内容を送信する信号波が複数存在し、これら複数の信号波から受信感度の良好な希望波を選択して受信する際、簡単な構成で、希望波を選択して良好な受信動作を行う。
【解決手段】 RFレベル検出器33は、選択された閾値に応じて高周波受信レベルを調整しており、レベル検出器31d〜31fは信号波毎のレベルを検出して信号波レベル検出値を得る。C/N判定部26aは信号波毎にそのC/Nを検出して信号波受信感度としてC/N判定値を出力する。マイコン32は信号波レベル検出値及びC/N判定値に応じてRFレベル検出器に与える閾値を選択して希望波の受信制御を行う。
【選択図】 図5

Description

この発明は、隣接する帯域からの妨害波による干渉を除去して所望の電波(希望波)を精度よく受信することのできる受信機に関するものである。
一般に、受信機では、所望の電波(希望波)を良好に受信する際には、隣接する帯域からの妨害波による干渉を除去する必要がある。例えば、妨害波の近傍周波数に生じる相互変調歪みによって希望波が妨害を受けて受信状態が悪化する事態を防止する必要がある。このため、受信機おいては、一般に自動利得制御(AGC)回路を用いて妨害波の干渉を低減するようにしている。
妨害波の干渉を低減するため、広帯域AGCと狭帯域AGCとを個別に行って、妨害波のレベルが高くなると、広帯域AGCによって高周波増幅器の利得を低減し、希望波の電界強度が所定の値よりも大となると、狭帯域AGCによって中間周波増幅回路の出力電圧を一定のレベルに保持するようにするものがある。
この際、希望波及び妨害波をそれぞれ第1及び第2の基準電圧と比較して検出し、希望波が低レベルで妨害波が高レベルであると、妨害波の検出信号に応じて高周波増幅器に対してAGC動作を行って、希望波が低レベルの際の混信を防止するようにしている(例えば、特許文献1参照)。
特開昭60−152111号公報(第2頁〜第4頁、第1図〜第4図)
ところが、従来の受信機は以上のように構成されているので、同一の内容を送信する信号波が複数存在し、これら複数の信号波から受信感度の良好な信号波を選択して希望波として受信する際においては、前述のように、妨害波のレベルが高くなると、広帯域AGC動作を行って、高周波増幅器の利得を低減しても、複数の信号波と隣接する妨害波との周波数差が小さいと、複数の信号波全てについて隣接妨害波との相互変調歪みが不可避的に発生することがあり、結果的の信号波のいずれも良好に受信することができないという課題があった。
また、従来の受信機においては、同一の内容を送信する複数の信号波が存在する際に、これら複数の信号波から受信感度の良好な信号波を選択して希望波として受信しようとしても、周波数軸上における隣接妨害波と信号波との関係に応じた利得制御を行って、受信感度が良好な信号波を希望波として選択受信することができないという課題があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、同一の内容を送信する信号波が複数存在し、これら複数の信号波から受信感度の良好な信号波を選択して希望波として受信する際、簡単な構成で、希望波を選択して良好な受信動作を行うことのできる受信機を得ることを目的とする。
この発明に係る受信機は、周波数を異にする複数の同一内容の信号波の1つを希望波として受信して出力する際、選択された閾値に応じて高周波受信レベルを調整する受信レベル調整手段と、信号波毎のレベルを検出して信号波レベル検出値を得るレベル検出手段と、信号波毎にその受信感度を検出して信号波受信感度を得る受信感度検出手段と、信号波レベル検出値及び信号波受信感度に応じて受信レベル調整手段に与える閾値を選択して希望波の受信制御を行う制御手段とを有することを特徴とするものである。
この発明によれば、周波数を異にする複数の同一内容の信号波のうち1つを希望波として受信して出力する際、信号波毎にそのレベルを検出して信号波レベル検出値を得るとともに、信号波毎にその受信感度を検出して信号波受信感度を得て、これら信号波レベル検出値及び信号波受信感度に基づいて受信レベル調整手段に与える閾値を選択するように構成したので、希望波に対する妨害波の影響を最小にすることができるので、簡単な構成で希望波を選択して良好な受信動作を行うことができるという効果がある。
実施の形態1.
ここでは、受信機として、衛星(サテライト)デジタルラジオ放送を受信するラジオ受信機を例にあげて説明する。図1において、衛星デジタルラジオ放送の一つである米国のSIRIUSラジオ放送では、衛星波1及び衛星波2の順にラジオ放送信号(信号波)を送出しており、衛星波1と衛星波2とは同一のラジオ放送番組内容を放送している。そして、これら衛星波1及び衛星波2は周波数軸上に順次配列されている。また、SIRIUSラジオ放送においては、ビル等の受信妨害に対処するため、衛星波1と衛星波2との間の帯域に地上波が位置づけられている。
図1においては、SIRIUSラジオ放送よりも高い周波数側に、SIRIUSラジオ放送に隣接して、XMラジオ放送が割り当てられており、このXMラジオ放送では、例えば、衛星波1A、衛星波2A、地上波A、地上波B、衛星波2B、衛星波1Bの順に周波数帯域が割り当てられており、後述するように、地上波A及びBが、SIRIUSラジオ放送に対して妨害波として作用することがある。
なお、実施の形態1においては、SIRIUS衛星波が信号波であり、XM地上波が妨害波である。そして、SIRIUS衛星波において、衛星波1及び衛星波2では同一の放送内容を送信しており、衛星波1及び衛星波2のいずれか一方が受信できればよいことなる。
例えば、SIRIUS衛星波を受信している際に、XM地上波の受信レベルが大きいと、つまり、高周波(RF)段の利得が大きいと、ラジオ受信機内、特に、低雑音増幅器(LNA:Low Noise Amplifier)又は周波数変換器(D/C:Down Converter)において、XM地上波の近傍周波数に相互変調歪みが生じて、図2に示すように、結果的にSIRIUS衛星波がXM地上波に妨害されて、SIRIUS衛星波の受信状態が悪化してしまう。従って、上述のSURIUS衛星波(衛星波1又は2)を良好に受信するためには、特に、XM地上波の妨害を防ぐ必要がある。
このような相互変調歪みを改善するため、図3に示すように、RF段にAGC回路を設けることが行われている。図示のAGC回路は可変減衰器11及びRFレベル検出器12を有しており、アンテナ13からの入力信号(RF信号)が可変減衰器11を介してLNA14に与えられ、LNA14の出力はD/C15を介してRF段から出力される。
D/C15の出力はRFレベル検出器12に与えられて、RFレベル検出器12ではD/C15の出力レベルが大きく、予め設定された閾値レベル(閾値)を越えると、可変減衰器11の減衰量を調整して、RF段における利得を低下させる。
このようにして、D/C15の出力レベルが閾値レベルを越えると、RF段の利得を低減する結果、妨害波に起因する相互変調歪みは低減するものの、同時に衛星波1及び2の搬送波対雑音比(C/N)も低減してしまい、相互変調歪みを低減させるとともに、衛星波1及び2のC/Nの低減を阻止することが難しい。
なお、図1においては、SIRIUSラジオ放送よりも高周波数側にXMラジオ放送が位置しているが、SIRIUSラジオ放送よりも低周波数側に他のラジオ放送が位置している場合もある。そして、この実施の形態1においては、後述するようにして、妨害波が信号波(SIRIUSラジオ放送)よりも周波数の高い側に位置するか周波数の低い側に位置するかを検出して、複数の信号波の中で最も受信感度のよい信号波を希望波とし、希望波に対する妨害波の影響を最小にすることになる。
上述の説明では、衛星波を受信する際の妨害波の干渉について説明したが、衛星波に限らず、ラジオ放送等の電波を受信する場合において、複数の信号波が同一の内容を送信し、周波数軸上にこれら信号波が順次配列された希望波を受信する際においても、複数の信号波の中で最も受信感度のよい信号波を希望波とし、希望波に対する妨害波の影響を最小にすることになる。
ここで、図4を参照して、実施の形態1に係るラジオ受信機20は、RF用BPF(帯域通過フィルタ)21を備えており、アンテナ(ANT)22で受信した電波(例えば、SIRIUS衛星波(衛星波1及び衛星波2と地上波)は、RF用BPF21でフィルタリングされて、LNA部23で増幅された後、D/C24で中間周波(IF)信号に変換される。その後、このIF信号は、A/Dコンバータ(ADC)部25でデジタル信号に変換されて、復調・信号処理部(DEM)26において、復調処理されるとともに後述する信号処理が行われる。
DEM26で復調処理された信号(復調信号)は、D/Aコンバータ(DAC)27でアナログ信号とされ、増幅器(AMP)28で増幅された後、音声又は音響としてスピーカ(SP)29から出力される。
図5を参照すると、ラジオ受信機20には、レベル検出部31及びマイクロコンピュータ(マイコン)32が備えられており、DEM26には信号処理機能としてC/N判定部26a及びIF自動利得制御回路(IFAGC)26bが備えられている。図4には示されていないが、図5において、ラジオ受信機20にはRFレベル検出器33が備えられ、図5に示す例では、図4に示すLNA部23が可変減衰器23a及びLNA23bを備え、ADC部25がIF用BPF25a、可変増幅器25b、及びADC25cを有している。
可変減衰器23a、LNA23b、及びD/C24によってRF段が構成され、RFレベル検出器33では、D/C24の出力(IF信号)を受けてIFレベルを検出して、マイコン32から設定される閾値に基づいて可変減衰器23aの減衰量を調整する。また、RFレベル検出器33では検出したIFレベルをマイコン32に与える。
また、図5に示す例では、レベル検出部31は第1〜第3のBPF31a〜31cを有しており、これら第1〜第3のBPF31a〜31cはそれぞれ衛星波1、衛星波2、及び地上波に対応しており、これら衛星波1、衛星波2、及び地上波の帯域通過を許す。そして、第1〜第3のBPF31a〜31cにはそれぞれ第1〜第3のレベル検出器31d〜31fが接続され、第1〜第3のレベル検出器31d〜31fは衛星波1、衛星波2、及び地上波の受信レベルを検出しており、これら第1〜第3のレベル検出器31d〜31fから出力されるレベル検出値はマイコン32に与えられる(以下第1〜第3のレベル検出器31d〜31fから出力されるレベル検出値をそれぞれ第1〜第3のレベル検出値と呼ぶ)。
また、C/N判定部26aでは衛星1、衛星2、及び地上波毎にそのC/Nレベルを判定して、それぞれ第1〜第3のC/N判定値をマイコン32に与える(ここでは、衛星波1、衛星波2、地上波のC/N値レベルを判定することは、それぞれ、衛星波1、衛星波2、地上波の受信感度を判定することを意味する)。そして、後述するようにして、マイコン32では、RFレベル検出器33に与える閾値を変化させる。なお、IFAGC26bでは可変増幅器25bの増幅レベルを設定する。
次に動作について説明する。
図5及び図6を参照して、マイコン32には閾値として第1及び第2の閾値Th1及びTh2(第1の閾値Th1>第2の閾値Th2)が設定されており、ラジオ受信機20がオンされると、マイコン32では、IFレベルが予め規定されたレベルよりも大きいか否かを判定して(D/C出力大か:ステップST1)、IFレベルが予め規定されたレベルよりも小さいと、妨害波の干渉は少ない(妨害波無し)と判断して(ステップST2)、ラジオ受信機20を現状の状態に維持する。
一方、ステップST1において、IFレベルが予め規定されたレベル以上であると、マイコン32は第3のレベル検出値が大きいか否かを判定し(ステップST3)、第3のレベル検出値が大きいと、SIRUISラジオ放送の地上波(予め規定された信号波)の受信レベルが大であると判断して(ステップST4)、ラジオ受信機20を現状の状態に維持する地上波を受信する)。
ステップST3において、第3のレベル検出値が大きくないと(つまり、小さいと)、マイコン32は妨害波が大であるとして、第1のレベル検出値が小であるか否かを判定する(ステップST5)。そして、第1のレベル検出値が小であると(衛星波1のレベルが小であると)、マイコン32は第2のレベル検出値が大であるか否かを判定する(ステップST6)。
そして、ステップST6において、第2のレベル検出値が大であると(衛星波2のレベルが大であると)、マイコン32では第2のC/N判定値が小であるかを判定し(ステップST7)、第2のC/N判定値が小であると、マイコン32はSIRUISラジオ放送波よりも周波数の高い側に妨害波が位置すると判断して、第2の閾値を選択してRFレベル検出器33に第2の閾値を与える(ステップST8)。
マイコン32がSIRUISラジオ放送波よりも周波数の高い側に妨害波が位置すると判断した際には、例えば、図7に示すように、線分M1で示すように、SIRIUSラジオ放送波は、XMラジオ放送波の地上波A及びBによって妨害されていると判断され、RFレベル検出器33に第2の閾値Th2を与えると、RFレベル検出器33ではIF信号のレベル(IFレベル)と第2の閾値Th2とを比較して、IFレベルが第2の閾値Th2よりも大きいと、IFレベルが第2の閾値Th2以下となるように可変減衰器23aの減衰量を調整する。
図7に示すように、第1の閾値Th1が選択されていた際には、XMラジオ放送波の地上波A及びBは、破線で示す受信レベルL1まで抑制されるものの、XMラジオ放送波の地上波A及びBはSIRIUSラジオ放送波の衛星波2を完全に妨害し、衛星波1も妨害された状態にある。ここで、衛星波1のレベルが小さい場合には衛星波2が希望波となるが、衛星波2は妨害波の影響が大きい為、受信復調が難しい。
このため、前述のように、第2の閾値Th2を選択すると、XMラジオ放送波の地上波A及びBは、実線で示す受信レベルL2まで抑制され、線分M2で示すように、地上波A及びBによる衛星波2への妨害は低くなり、衛星波2を希望波とすれば、希望波を良好に受信復調することができる。
一方、ステップST5において、第1のレベル検出値が小でないと(つまり、大であると)、マイコン32は第2のレベル検出値が小であるか否かを判定する(ステップST9)。そして、第2のレベル検出値が小であると、マイコン32は第1のC/N判定値が小であるか否かを判定し(ステップST10)、第1のC/N判定値が小であると、マイコン32はSIRUISラジオ放送波よりも周波数の低い側に妨害波が存在すると判断して、ステップST8において第2の閾値Th2を選択してRFレベル検出器33に第2の閾値Th2を与える。
SIRUISラジオ放送波よりも周波数の低い側に妨害波が存在する際にも、第2の閾値Th2を選択すると、その妨害波の受信レベルは下がる結果、今度はSIRUISラジオ放送波の衛星波1に対する妨害波の影響が低くなり、衛星波1を良好に受信復調することができる。
ステップST6において、第2のレベル検出値が大でないと(つまり、小であると)、マイコン32は第1の閾値Th1を選択する(ステップST11)。つまり、この場合には、第1及び第2のレベル検出値がともに小であるから、第1の閾値Th1を選択して、妨害波にかかわらず、SIRIUSラジオ放送波の衛星波1及び2の受信レベルを上げることになる。また、ステップST9において、第2のレベル検出値が大であると、マイコン32は第1の閾値Th1を選択する。つまり、この場合には、第1及び第2のレベル検出値がともに大であるから、第1の閾値Th1を選択して、受信レベルを大きくする。
また、ステップST7において、第2のC/N判定値が小でないと(つまり、大であると)、マイコン32はラジオ受信機20を現状の状態に維持し、同様に、ステップST10において、第1のC/N判定値が小でないと(つまり、大であると)、マイコン32はラジオ受信機20を現状の状態に維持する。
上述の説明から明らかなように、RFレベル検出器33が受信レベル調整手段として機能し、レベル検出部31がレベル検出手段として機能する。そして、C/N判定部26aが受信感度検出手段として機能し、マイコン32が制御手段として機能することになる。
図8を参照すると、ここでは、図5に示す構成要素については同一の参照番号が付されている。図示の例では、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)41を有して、このDSP41にはADC25cからデジタル化されたIF信号が入力される。そして、このDSP41によって第1〜第3のBPF31a〜31c及び第1〜第3のレベル検出器31d〜31fの機能が実現される。なお、動作は図5及び図6で説明したようにして動作するので、ここでは説明を省略する。
さらに、図9に示すように、図5に示したC/N判定部26aの代わりに、DEM26にビットエラーレート(BER)判定部42を用いるようにしてもよい。この際には、BER判定部42では、SIRIUSラジオ放送の衛星波1、衛星波2、及び地上波についてBERを計測して、それぞれ第1〜第3のBER判定値を得て、これら第1〜第3のBER判定値をマイコン32に与える。ここでは、衛星波1、衛星波2、及び地上波についてBER判定値を計測することは、その受信感度を判定することを意味する。
そして、図9に示すラジオ受信機20では、図5及び図6で説明したように動作することになるが、この際、マイコン32では、第1及び第2のC/N判定値の代わりに第1及び第2のBER判定値を用いて第1及び第2の閾値Th1及びTh2のいずれか一方を選択することになる。
なお、図8に示す例においても、C/N判定部26aの代わりにBER判定部42を用いてもよいことはいうまでもない。
以上のように、この実施の形態1によれば、同一の放送内容を有する複数の信号波を備える放送波を受信する際、各信号波のレベル検出値を得るとともに、各信号波のC/N判定値を得て、これらレベル検出値及びC/N判定値に応じて妨害波が放送波の近傍に存在するか否かを判定して、妨害波が存在すると、希望波に対する妨害波の影響を最小にすることにより、良好に希望波の受信復調を行うことができるという効果がある。
この実施の形態1によれば、C/NからのIF信号のレベルが小である際には、妨害波の受信レベルが低く妨害波がないと判定するようにしたから、簡単な構成で妨害波の存在を判定できるという効果がある。
この実施の形態1によれば、最も周波数の低い信号波のレベル検出値である第1のレベル検出値が小で、最も周波数の高い信号波のレベル検出値である第2のレベル検出値が大である際、最も周波数の高い信号波のC/N判定値である第2のC/N判定値が小であると、妨害波が放送波よりも周波数の高い側に存在すると判定して、閾値を下げるようにしたので、妨害波に最も近い周波数(即ち希望波)に対する妨害波の影響が小さくなり、良好に希望波の受信復調を行うことができるという効果がある。
この実施の形態1によれば、最も周波数の低い信号波のレベル検出値である第1のレベル検出値が大で、最も周波数の高い信号波のレベル検出値である第2のレベル検出値が小である際、最も周波数の低い信号波のC/N判定値である第1のC/N判定値が小であると、妨害波が放送波よりも周波数の低い側に存在すると判定して、閾値を下げるようにしたので、妨害波に最も近い周波数(即ち希望波)に対する妨害波の影響が小さくなり、良好に希望波の受信復調を行うことができるという効果がある。
複数の衛星デジタルラジオ放送の周波数軸上での配列の一例を示す図である。 所望のラジオ放送波が妨害波による干渉を受ける際の一例を示す図である。 妨害波による相互変調歪みを改善するための高周波段の回路構成の一例を示す図である。 この発明の実施の形態1による受信機を示す構成図である。 図4に示す受信機の一例を詳細に示すブロック図である。 図5に示す受信機の動作を説明するためのフローチャートとである。 図5に示す受信機における妨害波の影響を低減した状態を示す図である。 図4に示す受信機の他の例を詳細に示すブロック図である。 図4に示す受信機のさらに他の例を詳細に示すブロック図である。
符号の説明
11 可変減衰器、12 RFレベル検出器、13 アンテナ、14 LNA、15 D/C、20 ラジオ受信機、21 RF用BPF、22 アンテナ、23 低雑音増幅器(LNA)部、23a 可変減衰器、23b LNA、24 周波数変換器(D/C)、25 A/Dコンバータ(ADC)部、25a IF用BPF、25b 可変増幅器、25c ADC、26 復調・信号処理部(DEM)、26a C/N判定部、26b IFAGC、27 D/Aコンバータ(DAC)、28 増幅器(AMP)、29 スピーカ(SP)、31 レベル検出部、31a〜31c 信号波用BPF、31d〜31f レベル検出器、32 マイクロコンピュータ(マイコン)、33 RFレベル検出器、41 デジタルシグナルプロセッサ(DSP)、42 ビットエラーレート(BER)判定部。

Claims (9)

  1. 周波数を異にする複数の同一内容の信号波の1つを希望波として受信して出力する受信機において、
    選択された閾値に応じて高周波受信レベルを調整する受信レベル調整手段と、
    前記信号波毎のレベルを検出して信号波レベル検出値を得るレベル検出手段と、
    前記信号波毎にその受信感度を検出して信号波受信感度を得る受信感度検出手段と、
    前記信号波レベル検出値及び前記信号波受信感度に応じて前記受信レベル調整手段に与える閾値を選択して前記希望波の受信制御を行う制御手段とを有することを特徴とする受信機。
  2. 受信レベル調整手段は、少なくとも可変減衰器と、該周波数変換器の後段に位置する周波数変換器と、該周波数変換器からの出力を受けて高周波受信レベルを判定するとともに、制御手段で選択された閾値に応じて前記可変減衰器の減衰量を調整するレベル検出器とを有し、
    前記制御手段は前記高周波受信レベルが予め規定されたレベルよりも小であると、妨害波無しと判定するようにしたこと特徴とする請求項1記載の受信機。
  3. 制御手段は、信号波のうち予め規定された信号波に対応する信号波レベル検出値が大であると、当該信号波を希望波とする受信制御を行うようにしたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の受信機。
  4. 制御手段には、少なくとも二つの閾値が第1及び第2の閾値として設定されて、前記第1の閾値は前記第2の閾値よりも大きく、
    前記制御手段は、周波数が低い側に位置する信号波に対応する信号波レベル検出値が小で、周波数が高い側に位置する信号波に対応する信号波レベル検出値が大である際、周波数の高い側に位置する信号波に対応する信号波受信感度が小であると、前記第2の閾値を受信レベル調整手段に与えるようにしたことを特徴とする請求項3記載の受信機。
  5. 制御手段には、少なくとも二つの閾値が第1及び第2の閾値として設定されて、前記第1の閾値は前記第2の閾値よりも大きく、
    前記制御手段は、周波数が低い側に位置する信号波に対応する信号波レベル検出値が大で、周波数が高い側に位置する信号波に対応する信号波レベル検出値が小である際、周波数の低い側に位置する信号波に対応する信号波受信感度が小であると、前記第2の閾値を受信レベル調整手段に与えるようにしたことを特徴とする請求項3記載の受信機。
  6. 制御手段には少なくとも二つの閾値が第1及び第2の閾値として設定されて、前記第1の閾値は前記第2の閾値よりも大きく、
    前記制御手段は、周波数が低い側に位置する信号波に対応する信号波レベル検出値及び周波数が高い側に位置する信号波に対応する信号波レベル検出値がともに小であると、前記第1の閾値を受信レベル調整手段に与えるようにしたことを特徴とする請求項3記載の受信機。
  7. 制御手段には少なくとも二つの閾値が第1及び第2の閾値として設定されて、前記第1の閾値は前記第2の閾値よりも大きく、
    前記制御手段は、周波数が低い側に位置する信号波に対応する信号波レベル検出値及び周波数が高い側に位置する信号波に対応する信号波レベル検出値がともに大であると、前記第1の閾値を受信レベル調整手段に与えるようにしたことを特徴とする請求項3記載の受信機。
  8. 受信感度検出手段は、信号波毎の搬送波対雑音比を計測して信号波受信感度としてC/N判定値を得るようにしたことを特徴とする請求項1から請求項7のうちのいずれか1項記載の受信機。
  9. 受信感度検出手段は、信号波毎のビットエラーレートを求めて信号波受信感度としてBER判定値を得るようにしたことを特徴とする請求項1から請求項7のうちのいずれか1項記載の受信機。
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