JP2007067568A - 受信機及びダイバーシチ機能を有する受信機の判定値の合成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】合成部の回路規模を従来よりも小さくすることができる受信機を得る。
【解決手段】受信機は、アンテナ１１１，２１１を介して受信した受信信号に受信処理を行う受信処理部１１２，２１２、受信処理後の信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部１１３，２１３、Ａ／Ｄ変換後の信号を復調する復調部１１４，２１４、及び、復調後の信号を変換して判定値を出力する判定部１１５，２１５をそれぞれ有する複数のブランチ１２，２２と、複数のブランチ１２，２２の各々の判定部１１５，２１５が出力する判定値を合成する合成部３１と、判定値に基づいて誤り訂正をする誤り訂正部４１とを備えている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ダイバーシチ受信機能を有する受信機に関し、特に複数のブランチの判定結果の合成方法に関するものである。

移動体が移動している場合の受信に伴うマルチパスフェージングが発生する伝送路においては、ダイバーシチ受信が有効であることが一般に知られている。ダイバーシチとは、同時に回線品質が劣化する確率が小さい２つ以上の系を用意して、その出力を合成することによりフェージングの影響を軽減するものである。ダイバーシチの代表例としては、スペースダイバーシチや周波数ダイバーシチが挙げられる。このスペースダイバーシチ受信方式は、受信アンテナを空間的に離すことにより、伝送路特性の異なる受信信号を得ることによって、周波数選択性フェージングが起きた場合に、伝搬の影響の相関を小さくすることでフェージングの影響を軽減するものである。

図７は従来提案されているダイバーシチ受信回路を有する受信機の一例を示すブロック図である。図７において、２つのブランチ１７，２７は、それぞれ、アンテナ１１１，２１１、アナログ受信処理部１１２，２１２、Ａ／Ｄ変換部１１３，２１３、及び、復調部１１４，２１４を有している。各ブランチ１７，２７においては、アンテナ１１１，２１１が外部から信号を受信し、この信号をＡ／Ｄ変換部１１３，２１３がアナログ信号からディジタル信号へ変換し、さらに復調部１１４，２１４が復調を行う。そして、２つのブランチ１７，２７から出力された復調された信号が、合成部３７で合成され、判定部５７で判定される。判定部５７は、判定結果を判定値として出力し、誤り訂正部４１はこの判定結果に基づいて、ビタビ復号に代表されるような誤り訂正をして、“０”または“１”のデータを出力する（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−６４５８１号公報

しかしながら、このような構成の従来のダイバーシチ受信機能を有する受信機においては、各々のブランチ１７，２７の復調部１１４，２１４が出力する復調後の信号は、複素数の信号であり、合成部３７においては、この信号を合成する際に、複素数の重み付け加算や正規化を行わなければならないため、合成に必要な回路規模が大きくなるという問題があった。さらには、ブランチの数が増加すると、これに応じて、合成を行う回路規模が相乗的に大きくなるといった問題もあった。さらにまた、従来の合成部３７が行う合成処理は、判定前のベクトル加算であり、この正規化処理は、欠かすと判定結果が異なってしまうこととなり、省略することができないというものであった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、合成部の回路規模を従来よりも小さくすることができる受信機を得ることを目的とする。合成部の回路規模を従来よりも小さくすることができるダイバーシチ機能を有する受信機の判定値の合成方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の受信機は、アンテナを介して受信した受信信号に受信処理を行う受信処理部、受信処理後の信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部、Ａ／Ｄ変換後の信号を復調する復調部、及び、復調後の信号を変換して判定値を出力する判定部をそれぞれ有する複数のブランチと、複数のブランチの各々の判定部が出力する判定値を合成する合成部と、判定値に基づいて誤り訂正をする誤り訂正部とを備えたことを特徴とする。

また、本発明のダイバーシチ機能を有する受信機の判定値の合成方法は、複数のブランチにおいて、各々、アンテナを介して受信した受信信号に対して受信処理を行い、受信処理後の信号をＡ／Ｄ変換して、Ａ／Ｄ変換後の信号に対して復調を行い、復調後の信号を変換して判定値を出力して、複数のブランチの各々の判定部が出力する判定値を合成部が合成することを特徴とする。

ここで、受信処理とは、受信信号のベースバンド信号へのダウンコンバートや、ＩＦ（Intermediate Frequency：中間周波数）へのゲインコントロールなどの処理を指す。

この発明に係る受信装置及びダイバーシチ機能を有する受信機の判定値の合成方法によれば、合成部は複数のブランチの各々の判定部が出力する判定値を合成するので演算量が削減する。これにより、合成部の回路規模を従来のものよりも小さくすることができる。

以下に、本発明にかかる受信機の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、本発明にかかる受信機において受信ブランチ数に制限は無いが、以下に説明する各実施の形態においては、最も簡単な構成である２個または４個のブランチの場合について記載する。実施の形態１から実施の形態５は、シングルキャリア方式の通信システムに適用したものを示し、実施の形態６はマルチキャリア方式の通信システムに適用したものを示す。なお、各実施の形態において、各ブランチから出力される信号間のタイミング同期はとれているものとする。

実施の形態１．
図１はこの発明の受信機の実施の形態１のブロック図である。図７に示す従来の受信機と同一または相当部分には同一符号を付す。本実施の形態の受信機は、２つのブランチ１１，２１を有している。ブランチ１１は、アンテナ１１１、アナログ受信処理部（受信処理部）１１２、Ａ／Ｄ変換部１１３、復調部１１４、及び、判定部１１５を有している。

アンテナ１１１は、飛来する高周波の受信信号１を受信する。アナログ受信処理部１１２は、アンテナ１１１に接続され、受信したアナログの高周波受信信号１に対して、ベースバンド信号もしくはＩＦへのダウンコンバートやゲインコントロールなどの受信処理をする。Ａ／Ｄ変換部１１３は、アナログ受信処理部１１２に接続され、ダウンコンバート後あるいはゲインコントロール後のアナログ信号に対して、アナログ信号からディジタル信号へ変換（Ａ／Ｄ変換）をする。復調部１１４は、Ａ／Ｄ変換されたディジタルの受信信号を入力し、復調処理を行う。判定部１１５は、復調部１１４が復調した復調信号に対して硬判定を行って硬判定値を出力する。

ここで、硬判定（hard-decision）と軟判定（soft-decision）に関して述べる。復号に置ける各パルスの判定情報の用い方として、硬判定と軟判定とがあり、硬判定は、主にベクトル量子化の際に採用され、復調器における各パルスの“１”，“０”に関する判定結果のみを用いるものであり、複数ある判定法のなかでも最も簡単な判定法のひとつである。これに対して、軟判定(soft decision)は、各パルスの“１”らしさ、“０”らしさ（ゆう度ともいう）を用いて復号するものであり、誤り訂正能力は硬判定復号法よりも軟判定復号法のほうが高い。

ブランチ２１は、アンテナ２１１、アナログ受信処理部（受信処理部）２１２、Ａ／Ｄ変換部２１３、復調部２１４、及び、判定部２１５を有している。これらは、ブランチ１１は、アンテナ１１１、アナログ受信処理部（受信処理部）１１２、Ａ／Ｄ変換部１１３、復調部１１４、及び、判定部１１５と概略同様な構成を成し、受信信号２に対して概略同様な動作をする。

本実施の形態の受信機は、さらに２つのブランチ１１，２１の各々の判定部１１５，２１５の出力する硬判定値を合成する合成部３１と、合成部３１の出力する合成された合成判定値を入力して誤り訂正を誤り訂正部４１とを有している。合成部３１は、判定部１１５，２１５とともに本実施の形態の特徴有る構成である。

次に動作を説明する。ブランチ１１においては、アンテナ１１１を介して高周波の受信信号１を受け取る。この受信信号１に対して、アナログ受信処理部１１２は、ベースバンド信号もしくはＩＦへのダウンコンバートやゲインコントロールなどの受信処理を行う。アナログ／ディジタル変換器１１３は、ダウンコンバート後の信号を、アナログ信号からディジタル信号へ変換する。復調部１１４は、ディジタルの受信信号を入力し、復調処理を行う。判定部５１は、復調信号を変換して硬判定値を出力する。一方、ブランチ２１では、ブランチ１１と同じように、高周波の受信信号２をアンテナ２１１で受け取り、判定部２１５から硬判定値を出力する。合成部３１は、各ブランチ１１，２１からの判定値を入力し、判定値の合成（加算、平均または選択）を行い、合成結果を出力する。判定値の合成に関しては、伝送路の影響を軽減できる合成方法であればいずれのものでもよいものである。誤り訂正部４１は、入力された合成判定値から誤り訂正を行い、“０”または“１”のデータを出力する。

上述背景技術に記したように従来技術においては、各ブランチからのデータを合成するにあたり、各ブランチからの復調信号に対して、重み付けベクトルの加算及び正規化を行っていたため合成部の回路規模が大きかった。また、ブランチの数に比例して合成部の回路規模が増大していた。

本実施の形態の受信機においては、各ブランチから出力されるデータを合成する考え方は同じである。しかしながら、本実施の形態の受信機においては、それぞれのブランチ１１，２１から出力されるスカラーである２値の硬判定値を加算することにより、各ブランチ１１，２１からの出力値を合成することができるので、合成部３１の回路規模を従来のものよりも小さくすることができる。また、演算が簡素化されるのでブランチの数が増えても回路規模はわずかで済み、ブランチの数に比例して合成部３１の回路規模が増大することがない。計算機シミュレーションの結果より、この２値のみの合成によるダイバーシチの効果は確認されている。また、判定値の合成にあたり、正規化を行う必要が無いことは、本実施の形態の特徴として挙げることができる。さらに、本実施の形態においては、誤り訂正部４１に入力されるデータを合成することから、検波方式に依らないことも特徴である。

なお、本実施の形態においては、判定値を合成する処理をするため、位相変調（ＰＳＫ：Phase Shift Keying）、幅変調（ＡＳＫ：Amplitude Shift Keying）または周波数変調（ＦＳＫ：Frequency Shift Keying）等、変調方式を問わず、さらにはシングルキャリア方式またはマルチキャリア方式いずれの通信システムにも適用可能である。

実施の形態２．
図２はこの発明の受信機の実施の形態２のブロック図である。本実施の形態の受信機においては、判定部３２の出力する判定値が軟判定値である。上述のように、軟判定は誤り訂正能力において硬判定に優る。本実施の形態の受信機は、実施の形態１と同様に２つのブランチ１２，２２を有している。ブランチ１２において、本実施の形態の判定部１２５は、復調部１１４の出力する復調信号を入力して、この復調信号を変換して軟判定値を出力する。その他の構成は実施の形態１のブランチ１１と概略同様である。ブランチ２２において、本実施の形態の判定部２２５は、復調部２１４の出力する復調信号を入力して、この復調信号を変換して軟判定値を出力する。その他の構成は実施の形態１のブランチ２１と概略同様である。

本実施の形態の判定部１２５及び判定部２２５は、それぞれ復調部１１４，２１４が出力する復調後のディジタル信号に対して、判定部１２５，２２５は、軟判定処理を行って軟判定値を出力する。本実施の形態の受信機においては、各ブランチ１２，２２から出力される軟判定値を合成部３２にて合成することにより、２値ではなく大きさの様々な判定値、つまり信頼性の異なる判定値の合成が可能となる。

実施の形態３．
図３はこの発明の受信機の実施の形態３のブロック図である。本実施の形態の受信機においては、判定部１３５，２３５の出力する判定値が重み付けされた判定値である。本実施の形態の受信機は、実施の形態１及び実施の形態２と同様に２つのブランチ１３，２３を有している。

ブランチ１３は、重み付け係数算出部１３６と判定部１３５とを有している。重み付け係数算出部１３６は、アンテナ１１１、アナログ受信処理部１１２、Ａ／Ｄ変換部１１３及び復調部１１４のうち、いずれか１つの出力に重み付けをして、これを重み付け係数として判定部１３５に出力する。判定部１３５は、この重み付け係数を入力し、この係数に基づいて判定値に重み付けをして、これを出力する。

一方、ブランチ２３は、重み付け係数算出部２３６と判定部２３５とを有している。重み付け係数算出部２３６は、アンテナ２１１、アナログ受信処理部２１２、Ａ／Ｄ変換部２１３及び復調部２１４のうち、ブランチ１３のものと対応するいずれか１つの出力に重み付けをして、これを重み付け係数として判定部２３５に出力する。判定部２３５は、この重み付け係数を入力し、この係数に基づいて判定値に重み付けをして、これを出力する。

合成部３３は、各ブランチ１３，２３の各判定部１３５，２３５の出力する重み付けされた判定値を入力して、これらを合成する。このようにして、本実施の形態の受信機においては、各ブランチ１３，２３から出力される重み付けされた判定値を合成部３３にて合成することにより、受信電力により重み付けされた信頼度を持つ判定値の合成が可能となる。

なお、判定値に重み付けする係数としては、上記のように、アンテナ、アナログ受信処理部、Ａ／Ｄ変換部及び復調部のいずれか１つ或いは任意の複数の出力でよく、つまり、受信信号、アナログ受信処理後、Ａ／Ｄ変換後及び復調処理後のいずれか１つ或いは任意の複数の電力または振幅でよく、或いは伝送路推定値等の電力または振幅でもよい。要するに、伝送路による変動を受けた受信信号に基づくいずれかの処理部出力信号から、重み付け係数が算出されればよい。また、本実施の形態の判定部１３５，２３５の出力する判定値は、硬判定値であっても軟判定値であっても適用可能である。

実施の形態４．
図４はこの発明の受信機の実施の形態４のブロック図である。本実施の形態の受信機においては、判定部１４５，２４５から出力される判定値と重み付け係数算出部１３６，２３６から出力される重み付け係数が合成部３４に入力される。本実施の形態の受信機は、２つのブランチ１４，２４を有している。ブランチ１４は、重み付け係数算出部１３６と判定部１４５とを有している。重み付け係数算出部１３６は、実施の形態３のものと同じように、アンテナ１１１、アナログ受信処理部１１２、Ａ／Ｄ変換部１１３及び復調部１１４のうち、いずれか１つ或いは任意の複数の出力に重み付けをして、これを重み付け係数として出力する。この出力は、判定部１４５と合成部３４に出力される。判定部１４５は、この重み付け係数に基づいて判定値に重み付けをして、これを出力する。

一方、ブランチ２４は、重み付け係数算出部２３６と判定部２４５とを有している。重み付け係数算出部２３６は、実施の形態３のものと同じように、アンテナ２１１、アナログ受信処理部２１２、Ａ／Ｄ変換部２１３及び復調部２１４のうち、いずれか１つ或いは任意の複数の出力に重み付けをして、これを重み付け係数として出力する。この出力は、判定部２４５と合成部３４に出力される。判定部２４５は、この重み付け係数に基づいて判定値に重み付けをして、これを出力する。

合成部３４は、各ブランチ１４，２４から出力される重み付け係数と判定値とを入力して、重み付け係数を考慮にいれて両判定値を合成する。このようにして、本実施の形態の受信機においては、各ブランチ１４，２４から出力される判定値と重み付け係数を合成部３４にて重み付け合成することにより、実施の形態３と同じ効果が得られる。ただし、本実施の形態は、合成部３４において判定値に重み付けを行うことにより、合成部３４の処理に積和演算が生じる。そのために、本実施の形態の合成部３４は、実施の形態３のものより回路規模は大きくなる。しかしながら、本実施の形態ではスカラーの積和演算であること、また正規化が必要無いことから、従来例よりも回路規模を小さくすることができる。さらに、各ブランチ１４，２４の回路規模も、判定部１４５，２４５において判定値の重み付けをしない分、実施の形態３のものよりも小さくすることができる。なお、本実施の形態においても、判定部１４５，２４５の出力する判定値は、硬判定値或いは軟判定値のどちらでも適用可能である。

実施の形態５．
図５はこの発明の受信機の実施の形態５のブロック図である。本実施の形態の受信機においては、各ブランチ１１，２２，３３，４４の内部処理がそれぞれ異なり、各ブランチ１１，２２，３３，４４の出力信号の形態もそれぞれ異なる。合成部３５は、それぞれのブランチ１１，２２，３３，４４から出力されたそれぞれ異なる形態の判定値及び重み付け係数を合成する。

本実施の形態のブランチ１１は実施の形態１と同じ形態のものである。また、ブランチ２２は実施の形態２と同じ形態のものである。また、ブランチ３３は実施の形態３と同じ形態のものである。つまり、アンテナ３１１、アナログ受信処理部３１２、Ａ／Ｄ変換部３１３、復調部３１４、判定部３３５、及び、重み付け係数算出部３３６は、実施の形態３の例えば、アンテナ２１１、アナログ受信処理部２１２、Ａ／Ｄ変換部２１３、復調部２１４、判定部２３５、及び、重み付け係数算出部２３６と同じ形態のものである。さらに、ブランチ４４は実施の形態４と同じ形態のものである。つまり、アンテナ４１１、アナログ受信処理部４１２、Ａ／Ｄ変換部４１３、復調部４１４、判定部４３５、及び、重み付け係数算出部４３６は、実施の形態４の例えば、アンテナ２１１、アナログ受信処理部２１２、Ａ／Ｄ変換部２１３、復調部２１４、判定部２４５、及び、重み付け係数算出部２３６と同じ形態のものである。そして、各ブランチ１１，２２，３３，４４から出力されたそれぞれ異なる形態の判定値及び重み付け係数を合成部３５が合成する。

本実施の形態の合成部３５は、スカラー値を合成しているため、上記のように各ブランチ１１，２２，３３，４４から出力される判定値の形態または重み付け係数の有無に関わらず、合成処理を実行することができ、その結果を誤り訂正部４１へと出力することができる。そのため、各ブランチ１１，２２，３３，４４から出力される判定値及び重み付け係数は、回路規模に応じて自由に決められてよく、これにより設計の自由度が向上する。

実施の形態６．
図６はこの発明の受信機の実施の形態６のブロック図である。本実施の形態は、複数の周波数帯域を使用するマルチキャリア方式に適用した例であり、上記実施の形態と異なる点についてのみ説明する。各々のブランチ１６，２６において、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）復調部１６４，２６４にて、ＯＦＤＭ信号の復調を実行するために、Ａ／Ｄ変換後の直列データ系列の信号をＳ／Ｐ（Serial/Parallel）変換部１６６，２６６にて並列データ系列に変換し、次いでＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）処理を行い各サブキャリアに対する復調結果を得て、その後Ｐ／Ｓ（Parallel/Serial）変換部１６７，２６７にて並列データ系列から直列データ系列に変換する。そして、判定部１６５，２６５では、上記実施の形態のものと同様な方法にて判定を行う。合成部３６では、各々のブランチ１６，２６から出力される同じ番号のサブキャリア同士の判定値を合成させる。このような各サブキャリア同士の合成においても、上記実施の形態と同様に、合成後の判定値の信頼性の向上を図ることができる。

この発明は、ダイバーシチ受信回路を有する受信機に適用されて有用なものであり、特に受信時にマルチパスフェージングが発生する環境の移動体受信機に適用されて有用なものである。

この発明の受信機の実施の形態１のブロック図である。 この発明の受信機の実施の形態２のブロック図である。 この発明の受信機の実施の形態３のブロック図である。 この発明の受信機の実施の形態４のブロック図である。 この発明の受信機の実施の形態５のブロック図である。 この発明の受信機の実施の形態６のブロック図である。 従来提案されているダイバーシチ受信回路を有する受信機の一例を示すブロック図である。

符号の説明

１１，１２，１３，１４，１６，２１ ブランチ
２２，２３，２４，２６，３３，４４ ブランチ
１１１，２１１，３１１，４１１ アンテナ
１１２，２１２，３１２，４１２ アナログ受信処理部（受信処理部）
１１３，２１３，３１３，４１３ Ａ／Ｄ変換部
１１４，２１４，３１４，４１４ 復調部
１１５，１２５，１３５，１４５，１６５ 判定部
２１５，２２５，２３５，２４５，２６５ 判定部
３３５，４４５ 判定部
３１，３２，３３，３４，３５，３６ 合成部
４１ 誤り訂正部
１３６，２３６，３３６，４３６ 重み付け係数算出部
１６６，２６６ Ｓ／Ｐ変換部
１６４，２６４ ＯＦＤＭ復調部
１６７，２６７ Ｐ／Ｓ変換部

Claims (10)

1. アンテナを介して受信した受信信号に対して復調を行い、復調後の信号を変換して判定値を出力する判定部をそれぞれ有する複数のブランチと、
   前記複数のブランチの各々の前記判定部が出力する判定値を合成する合成部と、
   前記判定値に基づいて誤り訂正をする誤り訂正部と
   を備えたことを特徴とする受信機。
2. アンテナを介して受信した受信信号に受信処理を行う受信処理部、受信処理後の信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部、Ａ／Ｄ変換後の信号を復調する復調部、及び、復調後の信号を変換して判定値を出力する判定部をそれぞれ有する複数のブランチと、
   前記複数のブランチの各々の前記判定部が出力する判定値を合成する合成部と、
   前記判定値に基づいて誤り訂正をする誤り訂正部と
   を備えたことを特徴とする受信機。
3. 前記判定値が、硬判定値である
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の受信機。
4. 前記判定値が、軟判定値である
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の受信機。
5. 前記判定部は、前記アンテナ、前記受信処理部、前記Ａ／Ｄ変換部及び前記復調部のうち１以上の処理結果を入力して、これに基づいて前記判定値に重み付けをする
   ことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の受信機。
6. 前記合成部は、前記アンテナ、前記受信処理部、前記Ａ／Ｄ変換部及び前記復調部のうち１以上の処理結果を入力して、これに基づいて前記判定値に重み付けをする
   ことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の受信機。
7. 前記ブランチは、形態の異なる少なくとも２種類の判定値を出力して、
   前記合成部は、形態の異なる複数の前記判定値を合成する
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の受信機。
8. 前記ブランチは、
   Ａ／Ｄ変換後のＯＦＤＭ信号を並列データ系列に変換するＳ／Ｐ変換部と、
   ＯＦＤＭ信号を復調するＯＦＤＭ復調部と、
   復調後のＯＦＤＭ信号を直列データ系列に変換するＰ／Ｓ変換部とを備え、
   前記合成部は、前記複数のブランチの各々の前記判定部の出力する各サブキャリアに対して、同じサブキャリア番号同士の判定値を合成する
   ことを特徴とする請求項２から７のいずれか１項に記載の受信機。
9. 複数のブランチにおいて、各々、アンテナを介して受信した受信信号に対して復調を行い、復調後の信号を変換して判定値を出力して、
   前記複数のブランチの各々の前記判定部が出力する判定値を合成部が合成する
   ことを特徴とするダイバーシチ機能を有する受信機の判定値の合成方法。
10. 複数のブランチにおいて、各々、アンテナを介して受信した受信信号に対して受信処理を行い、受信処理後の信号をＡ／Ｄ変換して、Ａ／Ｄ変換後の信号に対して復調を行い、復調後の信号を変換して判定値を出力して、
    前記複数のブランチの各々の前記判定部が出力する判定値を合成部が合成する
    ことを特徴とするダイバーシチ機能を有する受信機の判定値の合成方法。

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