JP2006229976A - フェージング補正を行うデジタル信号受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】選択されたチャネルｎの隣接チャネルにおけるフェージングの予測検出を通じて、副アンテナから受信した入力信号の位相を補正することを可能にし、フェージングを除去する。
【解決手段】Ｐ個の点で電磁波信号を捕らえる1個の主アンテナＡ１とＰ−１個の副アンテナＡ２と、副アンテナからの信号を位相シフトする可変位相部６０と、これらＰ個の信号の合成回路５と、チューナー６により選択された送信チャネルｎの受信及び復調システム８と、選択されたチャネルｎの隣接チャネルのレベルにおけるフェージング検出装置１００とを有し、可変位相部を他のアンテナからの信号を位相シフトするよう制御する。前記装置は利用可能なチャネルで何が起きるかを予測し、フェージングの迅速な補正を可能にする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、デジタル信号受信装置、特にフェージング補正を伴うＤＶＢ−Ｔ（デジタルビデオブロードキャスティング テレストリアル）信号に関する。本発明は、ＤＴＴ（デジタル地上波テレビ）の範囲に入る。

標準的なＤＶＢ−Ｔ信号受信システムでは、ＯＦＤＭ（直交波周波数分割多重）変調が用いられる。これは特に強靱な変調であり、国内環境においてＤＶＢ−Ｔチャネルの独立した周波数の再送信を可能にする。ＤＶＢ−Ｔ信号は従って、十分なレベルの状態で捕らえられ、そして増幅され、デジタル地上波デコーダを有するデジタルテレビジョン装置又はアナログテレビジョン装置のような「ポータブル」デジタル受信機により完全に同じように受信される状態で、再送信機から再送される。これはＤＴＴの原理である。

しかし、ＯＦＤＭ変調の強靱さにもかかわらず、特に伝搬中の複数パスによる干渉に関し、移動式の受信において顕著な問題が生じる。劣化が常に緩やかであるアナログ信号の受信と対照的に、ＤＴＴの場合は、非常に良い品質から画像の完全な喪失へ突然切り替わる場合がある。

現在、ヨーロッパのＤＶＢ−Ｔ規格の枠組みの中で、より強力な受信を得ることに適した解決策は、１つより多くのアンテナ（通常は２つ）の利用である。このような装置を図１に示す。この装置は従って、２つの完全な受信システムと１つの合成回路を有する。電磁波は２つのアンテナＡ１、Ａ２により同時に受信される。各チャネルに対し、チューナー１は受信チャネルを決定し、受信された信号の適切な部分を選択する。選択された信号は、次に、ＯＦＤＭ復調器２により復調される。各チャネルの復調器からの信号は、合成回路３で再び合成される。再合成が適切に実行された場合、屋内における移動式の受信の範囲内で、ＭＲＣ（最大比合成）の最適信号Ｓが得られる。

しかしながら、このような装置の実装は、復調を伴う２つの完全な受信システムを必要とする。この解決策は、加入者の受信機の複雑性の度合いに比較的不利益をもたらし、必然的に価格に反映される。更にこれらの回路に実装されるデジタル補正処理は、復調システムの中で相対的に性能を低下させ、比較的長い処理時間を必要とする。このような処理は、高速にフェージングが変化する状況において問題を引き起こす。

本発明は従って、受信信号処理の適応型方法の非常に上流において動作する、単一の受信及び復調システムを有する装置を提案する。

本発明はデジタル信号の受信装置に関連し、Ｐ個の点で電磁波信号を捕らえる1個の主アンテナとＰ−１個の副アンテナとを有する。前記装置はまた、副アンテナからの信号を位相シフトする可変位相部と、これらＰ個の信号の合成回路と、チューナーにより選択された送信チャネルｎの受信及び復調システムとを有する。前記装置はまた、選択されたチャネルｎの隣接チャネルのレベルにおけるフェージング検出装置を有し、可変位相部を他のアンテナからの信号を位相シフトするよう制御する。隣接チャネルの出力の変化を観察することは、従って、選択されるチャネルの信号の変化を予測可能にする。装置は、従って、利用可能なチャネルで何が起きるかという予測を提供するよう設計され、従って、フェージングの迅速な補正を可能にする。

望ましくは、フェージング検出装置は、各隣接チャネルで同時に真の出力を測定する手段と、隣接チャネルの信号の真の出力における相対変化を分析する手段と、出力の相対変化を表す可変位相部の制御信号を生成し、従って副アンテナからの信号を位相シフトできるようにする手段とを有する。

望ましくは、本発明の同時に出力を測定する手段は、地上波型では、受信チャネルの隣接チャネルに対して中間周波数フィルタリングを行う選択的フィルタリング回路と、出力増幅器と、真の出力検出回路とを有する。

ある実施例では、典型的なコマンドを生成する手段は、マイクロコントローラにより管理される制御部を有する。

望ましくは、他のアンテナからの信号を位相シフトする可変位相部（６０、６１）は、単調可変電圧制御移相器である。

ある実施例では、隣接チャネルの数は、偶数であり、２以上である。

別の実施例では、本発明のシステムは、主アンテナと単一の副アンテナとを有する。

以上に述べた発明の特徴と利点は、以下の説明と図により、より明らかになるだろう。

従来技術の回路は以上に示され、以下では再び述べない。また同一の要素の場合、従来技術の回路及び本発明の回路に同一の参照符号が用いられる。

図２は、信号が対照的な異なる種類のフェージングの周波数の図を示す。

屋内の家庭内環境において、環境は比較的固定的で安定しており、アンテナの与えられた位置に対する「平坦フェージング」（図２ａに示す）により特徴付けられる。

しかしながら、一人以上の人が部屋の中で移動することにより、マルチパスが生成される場合、フェージングは周波数選択制フェージング（図２ｂに示す）になり得る。実際にこの種の環境では、ドップラー効果は非常に小さく、フェージングの変化は部屋の中を移動する要素（例えば、人）の比較的低速である動きの速度に関連付けられる。しかしながら、この動きの結果、電磁波はこの移動する要素に反射され、パスの変更が起こる。移動する要素の動きに関連するパスの差分の変化ΔＩは、幾何学的配置及び移動する要素の動きの方向により、２つのアクセスアンテナの間の位相シフトの増加又は減少になる。

従って、フェージングは、この位相シフトが対応するチャネルｎの中央周波数ｆ_ｎにおいて増加する状況において発生する事を前提とする。このフェージングは、ΔＩより小さい値ΔＩ‘に対し、チャネルｎ＋１の中央周波数ｆ_ｎ＋１において発生するだろう。従って、隣接チャネル（具体的には、チャネルｎ＋１）の観察により、「フェージングの到着を観察し」、予測により徐々に、以下に説明するように、フェージングを引き起こす位相シフトを補正する位相シフトを行うことが出来る。

図３は、本発明の装置の実施例の代表例を示す。この装置は２つの受信アンテナＡ１及びＡ２を有し、Ａ１は主アンテナと呼ばれ、Ａ２は副アンテナと呼ばれる。フェージングは、選択されたチャネルｎの２つの隣接チャネルｎ＋１とｎ−１でのみ検出される。

主アンテナＡ１は合成回路５に直接接続され、副アンテナＡ２は移相回路６０を用いて合成回路５に接続される。移相回路は、以下に説明されるフェージング検出装置１００により制御される。

フェージングがない場合、合成回路５の入力におけるアンテナＡ１、Ａ２からの２つの信号は、同調し、合成回路５により直接再合成される。従って、最適振幅の信号が出力で得られる。この場合、移相回路は動作せず、副アンテナからの信号に如何なる位相シフトも起こさない。

受信システムは、合成回路５に接続され、選択されたチャネルｎを選択できるチューナー６を有し、そして中間周波数フィルタ７と、ＯＦＤＭ復調器である復調回路８とに接続される。

チューナー６によりチャネルｎが選択された場合、選択されたチャネルｎに対応する再合成された信号の一部は、中間周波数フィルタ７によりフィルタされ、ＯＦＤＭ復調器８により復調され、出力信号Ｓを得る。

復調器の出力に発生するこの信号Ｓは、ＭＰＥＧ２−ＴＳ形式である。

以上に説明したように、環境の変化によるフェージングの発生は、隣接チャネルｎ＋１及びｎ−１の信号と同時に、利用可能なチャネルｎの信号の受信を妨げる。

フェージング補正装置１００は、これらの隣接するチャネルｎ＋１及びｎ−１の信号を解析することにより、チャネルｎのフェージングの予測分析を可能にし、そして副アンテナから入って来る信号を位相シフトすることによりフェージングを補正する。

チューナーがチャネルｎに設定されると、中間周波数フィルタ１０及び１１は隣接チャネルｎ＋１及びｎ−１の信号を解析できる。

フェージング補正装置は、隣接チャネルｎ＋１及びｎ−１のそれぞれの真の出力を測定する手段と、各隣接チャネルの真の出力の相対変化を解析し、それにより可変位相部６０の制御信号を生成する手段５０とを有する。可変位相部６０の制御信号は、出力の相対変化を表す。

真の出力を測定する手段は、フィルタリング回路１０及び１１を有する。フィルタリング回路１０及び１１は、増幅器２０及び２１に接続され、そして真の出力検出器４０及び４１に接続される。フィルタリング回路は、例えば地上波型で、中間周波数における隣接チャネルをフィルタするために選択できる。中間周波数増幅器２０及び２１は、自動利得制御回路を構成するアナログ・デジタル変換器３０及び３２並びに利得制御ブロック３１及び３３と、自動利得制御回路に接続される増幅器２５及び２６とを有する。真の出力検出回路４０及び４１は、出力の相対変化を分析する制御回路５０に接続される。制御ブロック５０は、少なくとも１つのマイクロプロセッサーと記憶装置を有し、可変位相部６０においてこれらの測定した出力値に基づき制御変数を生成する。

チャネルｎ＋１及びｎ−１の信号は、増幅回路２０及び２１により増幅される前に、それぞれ中間周波数フィルタ１０及び１１によりフィルタされる。増幅された信号は、出力検出回路４０及び４１の入力を制御する。出力検出回路４０及び４１は、制御ブロック５０に、チャネルｎ＋１及びｎ−１の真の出力を表す２つの詳細な情報信号を供給する。この情報は引き続き、制御ブロック５０により、相対値に分解される。分解された値は、制御ブロックの記憶装置に格納される。２つの隣接チャネルの１つｎ−１又はｎ＋１の出力の変化が、予め定められた閾値より大きい場合、可変位相部６０の制御信号が生成され、制御ブロック５０により送信される。これは単調可変信号であり、従って、例えば電圧制御移相器である可変位相部により、副アンテナから入って来る信号の単調位相シフトを可能にする。

１つの受信チャネルの信号の位相の変更は、副アンテナからの合成する信号を段階的に事前に変化させるために用いられ、従って、最適な受信を可能にする。

その結果、利用可能なチャネルのフェージングは完全に除去される。

真の出力検出器により生成された出力変化の情報が再び予め定義された閾値以上になった場合、移相器の制御は最後の値のまま保たれ、そして隣接チャネルに再び新たなフェージングが発生するまで、受信条件はブロックされる。隣接チャネルｎ＋１及びｎ−１の状態の予想される効果は、従って、利用可能なチャネルにおける破壊的なフェージングの発生を予想することである。

その結果、移相器の制御における変化は、平滑且つ平坦に保たれる。

図４は、本発明の別の実施例を示す。この場合、図４に示す本発明の実施例のフェージング検出装置は、４つの隣接チャネルｎ＋１、ｎ−１、ｎ＋２、ｎ−２からの信号に対し動作する。従って、チャネルｎ＋２及びｎ−２に対する追加の予測を可能にし、周波数選択性フェージングの予防が向上する。

受信システムは、図３の装置では、合成回路５に接続された２つのアンテナＡ１及びＡ２を有し、アンテナの１つは移相器６０により接続される。受信システムは、そして選択されたチャネルｎを選択するチューナー６に、次に中間周波数フィルタ７及び復調回路８に接続され、ＭＰＥＧ２−ＴＳ形式のＤＶＢ−Ｔ規格に対応するデジタル信号である信号Ｓを得る。

チャネルｎ＋１、ｎ−１、ｎ＋２、ｎ−２の信号は、フェージング検出装置１００により解析される。これらの信号は、増幅回路２０、２１、２２、２３により増幅される前に、それぞれ中間周波数フィルタ１０、１１、１２、１３によりフィルタされる。増幅された信号は、出力検出回路４０、４１、４２、４３の入力を制御する。出力検出回路４０、４１、４２、４３は、制御ブロック５０にチャネルｎ＋１、ｎ−１、ｎ＋２、ｎ−２の平均出力を表す４つの詳細な情報信号を供給する。この情報は引き続き、制御ブロック５０により、相対値に分解される。分解された値は、制御ブロックの記憶装置に格納される。４つの隣接チャネルの１つｎ−２、ｎ−１、ｎ＋１、又はｎ＋２の出力の変化が、予め定められた閾値より大きい場合、可変位相部６０の制御信号が生成され、送信される。これは単調可変信号であり、従って、例えば電圧制御移相器である可変位相部により、副アンテナから入る信号の単調位相シフトを可能にする。

従って、４つのチャネルの信号が考慮され、これら４つの隣接チャネル上で受信される出力変化のより詳細な解析が可能となる。本システムは、従って、チャネルｎ＋２及びｎ−２の信号の解析を考慮した卓越した予測と、卓越した効率を得る。

図５は、合成される信号がｐ個のアンテナ、つまり１個の主アンテナＡ１と、ｐ−１個の副アンテナＡ２及びＡｐから入る実施例を示す。ｐ−１個の副アンテナの１個により受信された各信号は、移相器６０及び６１により最適な方法で位相シフトされる。移相器６０及び６１は、それぞれフェージング検出装置１００からの異なる信号により制御される。これらの最適に位相シフトされた信号は、合成回路５により、主アンテナからの信号と再合成される。チャネルｎは、チューナー６により選択される。この選択されたチャネルｎに相当する再合成された信号の一部は、中間周波数フィルタ７によりフィルタされ、そして、ＯＦＤＭ復調器８により復調され、ＭＰＥＧ２−ＴＳ形式の出力信号Ｓを得る。

図３の実施例では、チャネルｎ―１及びｎ＋１の信号は、フェージング検出装置１００により解析される。それらはそして、増幅回路２０及び２１により増幅される前に、それぞれ中間周波数フィルタ１０、１１によりフィルタされる。増幅された信号は、出力検出回路４０及び４１の入力を制御する。出力検出回路４０及び４１は、制御ブロック５０にチャネルｎ＋１、ｎ−１の平均電力を表す２つの詳細な情報信号を供給する。この情報は引き続き、制御ブロック５０により、相対値に分解される。分解された値は、制御ブロックの記憶装置に格納される。２つの隣接チャネルの１つｎ−１又はｎ＋１の出力変化が、予め定められた閾値より大きい場合、制御信号が生成され、可変位相部６０、６１から送信される。これらは単調可変信号であり、従って、例えば電圧制御移相器である可変位相部により、副アンテナから入る信号の単調位相シフトを可能にする。

従来技術のシステムの概略図である。 信号の受信中に生じ得る異なるフェージングの種類の図を示す。 本発明の受信装置の実施例のブロック図である。 本発明の受信装置の特別な実施例のブロック図である。 本発明の受信装置の別の特別な実施例のブロック図である。

符号の説明

Ａ１ 主アンテナ
Ａ２ 副アンテナ
１ チューナー
２ ＯＦＤＭ復調器
３ 合成回路
５ 合成回路
６ チューナー
７ 中間周波数フィルタ
８ 復調回路
１０ 中間周波数フィルタ
１１ 中間周波数フィルタ
１２ 中間周波数フィルタ
１３ 中間周波数フィルタ
２０ 中間周波数増幅器
２１ 中間周波数増幅器
２２ 中間周波数増幅器
２３ 中間周波数増幅器
２５ 増幅器
２６ 増幅器
２７ 増幅器
２８ 増幅器
３０ アナログ・デジタル変換器
３１ 利得制御ブロック
３２ アナログ・デジタル変換器
３３ 利得制御ブロック
３４ アナログ・デジタル変換器
３５ 利得制御ブロック
３６ アナログ・デジタル変換器
３７ 利得制御ブロック
４０ 真の出力検出回路
４１ 真の出力検出回路
４２ 真の出力検出回路
４３ 真の出力検出回路
５０ 制御ブロック
６０ 移相回路
６１ 移相回路
１００ フェージング補正装置

Claims (8)

1. Ｐ個の点で電磁波信号を捕らえる1個の主アンテナ及びＰ−１個の副アンテナと、
   副アンテナからの信号を位相シフトする可変位相部と、
   前記Ｐ個の信号の合成回路と、チューナーにより選択された伝送チャネルｎの受信及び復調システムとを有する、デジタル信号受信装置であって、
   選択されたチャネルと隣接チャネル（ｎ＋１、ｎ−１）、又は（ｎ＋１、ｎ−１、ｎ＋２、ｎ−２）のフェージング検出装置を有し、可変位相部を副アンテナからの信号を位相シフトするよう制御することを特徴とする、デジタル信号受信装置。
2. フェージング検出装置は、隣接チャネルのそれぞれの真の出力を同時に測定する手段と、
   隣接チャネルの信号の真の出力の相対変化を解析し、出力の相対変化を表す可変位相部の制御信号を生成する手段とを有することを特徴とする、請求項１記載のデジタル信号受信装置。
3. 前記同時に出力を測定する手段は、受信チャネルの隣接チャネル（ｎ＋１、ｎ−１、ｎ＋２、ｎ−２）に中間周波数フィルタリングを行う選択性フィルタリング回路と、電力増幅器と、真の出力検出回路とを有することを特徴とする、請求項２記載のデジタル信号受信装置。
4. 前記選択性フィルタリング回路は、地上波型であることを特徴とする、請求項３記載のデジタル信号受信装置。
5. 可変位相部の制御を生成する手段は、マイクロコントローラにより制御される制御ブロックを有することを特徴とする、請求項２記載のデジタル信号受信装置。
6. 他のアンテナからの信号を位相シフトする可変位相部は、単調可変電圧制御移相器であることを特徴とする、請求項２記載のデジタル信号受信装置。
7. 隣接チャネル（ｎ＋１、ｎ−１、ｎ＋２、ｎ−２）の数は、偶数であり、２つ以上であることを特徴とする、請求項６記載のデジタル信号受信装置。
8. 受信システムは、主アンテナと副アンテナとの２つのアンテナを有する請求項１乃至７記載のデジタル信号受信装置。

Images