JP2007067707A

JP2007067707A - 受信装置

Info

Publication number: JP2007067707A
Application number: JP2005249969A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Tokoro; 健一所; Masami Aizawa; 沢雅己相
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-08-30
Filing date: 2005-08-30
Publication date: 2007-03-15
Also published as: US7826570B2; US20070201589A1

Abstract

【課題】少なくとも一部の受信系統の受信状態が悪くても、受信品質の向上を図る。
【解決手段】受信装置は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のアンテナ１ａ〜１ｄと、各アンテナ１ａ〜１ｄで受信された信号をそれぞれ異なる重み付け係数で合成する複数の合成器２ａ〜２ｄと、各合成器２ａ〜２ｄの出力信号の中で最もエラーの少ない信号を所定時間ごとに判定する判定部３と、判定部３で最もエラーが少ないと判定された信号を再合成して出力する再合成器４とを備えている。複数の合成器２ａ〜２ｄで設定する重み付け係数をそれぞれ変えて復調および誤り訂正を行い、エラーが最も少ないＴＳデータを最終的に選択するため、少なくとも一部の受信系統の受信品質が悪くても、その影響を受けることがない。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のアンテナで受信された信号を合成する受信装置に関する。

OFDM（Orthogonal frequency division multiplexing）方式を用いた地上デジタル放送では、固定機器での受信を想定したハイビジョン放送を自動車等の移動体でも受信できるようにしたいという要求がある。この要求を満たすべく、移動体の受信品質を向上させる技術として、複数のアンテナを用いた指向性制御技術が知られている（非特許文献１、特許文献１参照）。

非特許文献１に記載された受信装置は、複数のアンテナで受信された信号のそれぞれに異なる重み付け係数を与えて重み付けを行った後に合成するものである。一方、特許文献１に記載された受信装置は、複数のアンテナで受信された信号それぞれのS/N比を検出し、最もS/N比に優れた信号を選択するものである。

非特許文献１の受信方式は、ガウシアン系の妨害電波を除去できるという利点がある反面、複数のアンテナのそれぞれに接続される複数の受信系統のうち一部が何らかの事情で正常に作動していない場合、その影響により合成信号の信号品質が低下してしまうという欠点がある。

一方、特許文献１の受信方式は、複数の受信系統のうち一部が正常に作動しなくても、正常に作動しているものが一つでもあれば最適な受信結果が得られるという利点がある反面、すべての受信系統の受信状態がよくない場合には、受信品質が非常に悪くなるという欠点がある。
特開2003-51768号公報「地上デジタル放送の移動受信における指向性制御方式に関する方式」、情報処理学会研究報告、2003-ITS-15

本発明は、少なくとも一部の受信系統の受信状態が悪くても、受信品質を向上可能な受信装置を提供するものである。

本発明の一態様によれば、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のアンテナで受信された信号をそれぞれ異なる重み付け係数で合成する複数の合成手段と、前記複数の合成手段の出力信号の中で最もエラーの少ない信号を所定の伝送単位ごとに判定する判定手段と、前記判定手段で最もエラーが少ないと判定された信号を順次再合成して出力する再合成手段と、を備えることを特徴とする受信装置が提供される。

また、本発明の一態様によれば、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のアンテナで受信された信号のＳ／Ｎ比をそれぞれ検出する複数のＳ／Ｎ比検出手段と、前記複数のＳ／Ｎ比検出手段で検出されたＳ／Ｎ比の中から最も優れたＳ／Ｎ比をもつ前記アンテナの受信信号を選択する選択手段と、前記Ｎ個のアンテナで受信された信号に含まれるそれぞれ異なる周波数帯域の信号を、それぞれ異なる重み付け係数で合成する複数の合成手段と、前記複数の合成手段の出力信号を合成する帯域合成手段と、前記選択手段で選択された信号と前記帯域合成手段で合成された信号とで、エラーの少ない信号を選択し、該信号の誤り訂正を行う誤り訂正手段と、を備えることを特徴とする受信装置が提供される。

本発明によれば、少なくとも一部の受信系統の受信状態が悪くても、受信品質の向上が図れる。

以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る受信装置の概略構成を示すブロック図である。図１の受信装置は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のアンテナ１ａ〜１ｄと、各アンテナ１ａ〜１ｄで受信された信号をそれぞれ異なる重み付け係数で合成する複数の合成器２ａ〜２ｄと、各合成器２ａ〜２ｄの出力信号の中で最もエラーの少ない信号を所定時間ごとに判定する判定部３と、判定部３で最もエラーが少ないと判定された信号を再合成して出力する再合成器４とを備えている。

アンテナ１ａ〜１ｄの数には特に制限はないが、以下では４個のアンテナ１ａ〜１ｄを設ける例について説明する。合成器２ａ〜２ｄは、各アンテナ１ａ〜１ｄの受信信号に対応して設けられる４個の乗算器１１ａ〜１１ｄと、各乗算器１１ａ〜１１ｄに互いに異なる重み係数を与える係数器１２と、各乗算器１１ａ〜１１ｄの出力を合成する加算器１３と、加算器１３の出力信号に基づいて復調処理を行う復調器１４と、復調器１４の出力信号に対して誤り訂正を行う誤り訂正部１５とを有する。

係数器１２は、何らかの手法（例えば、各アンテナ１ａ〜１ｄの受信レベルや加算器１３の出力信号レベルなど）により、各乗算器１１ａ〜１１ｄに与える重み付け係数を生成する。各乗算器１１ａ〜１１ｄは、対応するアンテナ１ａ〜１ｄの受信信号に係数器１２から与えられた重み付け係数を乗じる処理を行う。

４個の合成器２ａ〜２ｄ内の各係数器１２が生成する重み付け係数はそれぞれ異なっている。したがって、図１の構成の場合、計４×４＝１６個の重み付け係数が存在することになる。

各合成器２ａ〜２ｄ内の各係数器１２がどのような重み付け係数を生成するかについては特に制約はないが、例えば、外部信号により、各合成器２ａ〜２ｄ内の各係数器１２が生成する重み付け係数を指定してもよい。

各合成器２ａ〜２ｄは、誤り訂正後のＴＳ（Transport Stream）データと、誤り訂正できなかったことを示すエラー信号とを出力する。ＴＳデータは再合成器４に供給され、エラー信号は判定部３に供給される。

判定部３は、各合成器２ａ〜２ｄから出力されたエラー信号に基づいて、最もエラーの少ない合成器を判定し、その結果を示す判定信号を再合成器４に供給する。合成器２ａ〜２ｄは、判定信号に基づいて、最もエラーの少ないＴＳデータを選択し、最終的なＴＳデータを再合成する。より具体的には、判定部３の判定処理は所定の伝送単位（例えば、ビット単位、バイト単位あるいはパケット単位）ごとに行われるため、判定部３は、所定の伝送単位ごとにＴＳデータの選択を切り替えて、それぞれ選択されたＴＳデータをつなげる再合成処理を行う。

すべての合成器２ａ〜２ｄから出力されたエラー信号が所定基準以上のエラーを含んでいる場合には、判定部３は、いずれか一つの合成器２ａ〜２ｄ（例えば、合成器２ａ〜２ｄ）から出力されたＴＳデータを選択して再合成処理を行う。同様に、複数の合成器２ａ〜２ｄから出力されたエラー信号が所定基準以下でかつ同程度のエラーしか含んでいない場合には、判定部３はそのうちの一つの合成器から出力されたＴＳデータを選択して再合成処理を行う。

このように、第１の実施形態では、複数の合成器２ａ〜２ｄで設定する重み付け係数をそれぞれ変えて復調および誤り訂正を行い、エラーが最も少ないＴＳデータを最終的に選択するため、少なくとも一部の受信系統の受信品質が悪くても、その影響を受けることがない。したがって、受信品質の向上が図れる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態は、帯域分割および帯域合成を行う合成ブランチと、Ｓ／Ｎ比が最も優れた信号経路を選択する選択ブランチとを併用するものである。

図２は本発明の第２の実施形態に係る受信装置の概略構成を示すブロック図である。図２の受信装置は、４個のアンテナ１ａ〜１ｄと、各アンテナ１ａ〜１ｄに接続され所定帯域の信号成分を抽出する４個のチューナ２１ａ〜２１ｄと、各チューナ２１ａ〜２１ｄの出力信号をデジタル信号に変換する４個のＡ／Ｄ変換器２２ａ〜２２ｄと、各Ａ／Ｄ変換器２２ａ〜２２ｄの出力信号をＩデータとＱデータに復調する４個のＩ／Ｑ復調部２３ａ〜２３ｄと、これらＩ／Ｑ復調部２３ａ〜２３ｄに並列に接続される合成ブランチ部２４および選択ブランチ部２５と、合成ブランチ部２４の出力信号と選択ブランチ部２５の出力信号の誤り訂正を行う誤り訂正部２６とを備えている。

合成ブランチ部２４はそれぞれ、複数の合成器３１ａ〜３１ｄと、これら合成器３１ａ〜３１ｄの出力に対して帯域合成を行う帯域合成部３２と、ＦＦＴ部３３と、等化器３４とを有する。

合成器３１ａ〜３１ｄの数は特に問わないが、最低２個は必要である。各合成器３１ａ〜３１ｄは、帯域分割を行って、それぞれが異なる信号帯域の信号に対して重み付けおよび合成処理を行う。より具体的には、各合成器３１ａ〜３１ｄは、それぞれ異なる信号帯域の信号成分を抽出する帯域分割部４１と、各アンテナ１ａ〜１ｄでの受信信号（より詳細には、ＩデータおよびＱデータ）に対して、それぞれ異なる重み付け係数を乗じる複数の乗算器４２ａ〜４２ｄと、これら乗算器４２ａ〜４２ｄに供給する重み付け係数を生成する係数制御部４３と、複数の乗算器４２ａ〜４２ｄの出力を合成する加算器４４とを有する。

これら合成器３１ａ〜３１ｄの出力はそれぞれ信号帯域が異なっており、帯域合成部３２で互いに帯域合成されて一つの信号になる。その後、ＦＦＴ部３３でフーリエ変換処理を行い、等化器３４で時間方向と周波数方向の補正処理を行う。

このように、合成ブランチ部２４は、複数のアンテナ１ａ〜１ｄでの受信信号を帯域分割して複数の合成器３１ａ〜３１ｄにて各アンテナ１ａ〜１ｄに応じた重み付けと合成処理を行った後に帯域合成を行う。これにより、ガウシアン系の妨害波が存在しても、その妨害波を相殺することができ、受信品質の向上が図れる。

一方、選択ブランチ部２５は、各アンテナ１ａ〜１ｄでの受信信号に対応して設けられる４個のＳ／Ｎ検出部５１ａ〜５１ｄと、これらＳ／Ｎ検出部５１ａ〜５１ｄで検出されたＳ／Ｎ比を比較して、最も優れたＳ／Ｎ比をもつアンテナ１ａ〜１ｄの受信系統を検出する比較部５２と、比較部５２で検出された受信系統を選択する切替部５３と、切替部５３で選択した受信系統の信号に対してフーリエ変換処理を行うＦＦＴ部５４と、ＦＦＴ部５４の後段に接続された等化器５４とを備えている。

このように、選択ブランチ部２５は、複数のアンテナ１ａ〜１ｄでの受信信号のうち最もＳ／Ｎ比が優れた受信信号（ＩデータとＱデータ）を選択する。これにより、複数の受信系統のうち一部の受信品質が極端に悪くても、一つでも正常な受信系統があれば、受信品質が低下することがなくなる。

誤り訂正部２６は、合成ブランチ部２４の出力に対して誤り訂正を行う第１の誤り訂正部６１と、選択ブランチ部２５の出力に対して誤り訂正を行う第２の誤り訂正部６２と、これら誤り訂正部６１，６２で検出されたエラー信号に基づいて合成ブランチ部２４の出力と選択ブランチ部２５の出力のどちらが誤りが多いかを判定する誤り判定部６３と、誤り判定部３の判定結果に基づいて合成ブランチ部２４の出力と選択ブランチ部２５の出力のいずれか一方を選択する切替部６４とを有する。

図３は誤り訂正部２６の詳細な内部構成の一例を示すブロック図である。第１および第２の誤り訂正部６１，６２はそれぞれ、ビタビ復号回路７１または７２と、リードソロモン復号回路７３または７４とを有する。ビタビ復号回路７１，７２は、例えばバイト単位で復号処理を行う。ビタビ復号回路７１，７２のそれぞれには、合成ブランチ部２４または選択ブランチ部２５からＩデータおよびＱデータと、データの信頼度を数値化した信頼度データとが供給される。ビタビ復号回路７１，７２は、ＩデータおよびＱデータの復号処理を行う際に、信頼度データをＩデータおよびＱデータに重み付けして符号間距離を変えて、ビタビ復号能力を向上させる。

リードソロモン復号回路７３，７４は、例えばパケット単位で復号処理を行い、復号結果を示すＴＳデータとともにエラー信号を出力する。このエラー信号が出力されるのは、訂正能力以上のエラーがデータに含まれている場合である。このエラー信号は誤り判定部３に供給される。誤り判定部３は、原則としてエラーのない方のブランチ部を選択する。ただし、両方のブランチ部ともエラーの場合や、どちらのブランチ部にもエラーがない場合には、合成ブランチ部２４の出力を選択する。

図４は図３の動作タイミングの一例を示すタイミング図である。図４には、リードソロモン復号回路７３，７４の入力データおよび出力データと、リードソロモン復号回路７３，７４の入力データおよび出力データと、誤り判定部３の出力データが図示されている。

図４の期間Ｔが１パケット伝送期間を示しており、期間ｔ１〜ｔ２、ｔ３〜ｔ４、ｔ５〜ｔ６では、リードソロモン復号回路７３，７４でエラーが検出され、リードソロモン復号回路７３，７４でエラーが検出されなかった例を示している。また、期間ｔ２〜ｔ３、ｔ４〜ｔ５では、リードソロモン復号回路７３，７４でエラーが検出されず、リードソロモン復号回路７３，７４でエラーが検出された例を示している。

図４の場合、切替部５３は、期間ｔ１〜ｔ２、ｔ３〜ｔ４、ｔ５〜ｔ６ではリードソロモン復号回路７３，７４の出力ＴＳデータを選択し、期間ｔ２〜ｔ３、ｔ４〜ｔ５ではリードソロモン復号回路７３，７４の出力ＴＳデータを選択する。

このように、第２の実施形態では、合成ブランチ部２４と選択ブランチ部２５を組み合わせて受信処理を行い、両方のブランチ部のうちエラーの少ない方を最終的に選択するため、両方のブランチ部の長所を生かした受信処理を行うことができ、受信品質の向上が図れる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態は、ビタビ復号回路７１，７２によりエラー検出を行い、リードソロモン復号をブランチ部の選択後に行うものである。

第３の実施形態は、誤り訂正部２６の構成だけが第２の実施形態と異なっており、以下では、相違点を中心に説明する。

図５は本発明の第３の実施形態に係る誤り訂正部２６の内部構成を示すブロック図である。図５の誤り訂正部２６内の第１および第２の誤り訂正部６１，６２はそれぞれビタビ復号回路７１，７２のみを有する。リードソロモン復号回路７３は、切替部７５の後段に設けられている。

ビタビ復号回路７１，７２は、対向するブランチ部から出力されたＩデータおよびＱデータと信頼度データに基づいてビタビ復号を行い、復号データとともに、ビット単位で復号エラー信号を出力する。復号エラー信号は、エラーカウンタ７６，７７にてその個数がカウントされる。エラーカウンタ７６，７７は、バッファコントローラ７８にて設定されるバイト数の中に含まれる復号エラー信号の数をカウントする。ビタビ復号回路７１，７２で復号されたデータは、バッファコントローラ７８にて設定されるバイト数分バッファ７９，８０に格納された後、切替部５３に供給される。

エラーカウンタ７６，７７を設けている理由は、ビタビ復号の場合、復号エラーがバースト的に集中して起こる傾向があり、かつ復号データと同期して起こる保証がないことから、ある程度の期間で復号エラーを累積させた方が復号エラーの有無を正確に判断できるという性質があるためである。

図６は図５に対応する動作タイミング図である。この動作タイミング図は、バッファコントローラ７８がバッファサイズとして８バイトを指定する例を示している。

時刻ｔ１で復号処理が開始され、時刻ｔ２で合成ブランチ部２４に接続されたビタビ復号回路７１でエラーが検出され、エラーカウンタ７６が１カウントアップされる。その後、このビタビ復号回路７１ではエラーは検出されず、エラーカウンタ７６は１のままである。バッファ７９の制限量に達した時刻ｔ９でエラーカウンタ７６，７７は０に初期設定される。

一方、選択ブランチ部２５に接続されたビタビ復号回路７２は、時刻ｔ４でエラーを検出し、その後、連続してエラーを検出する。このため、バッファ８０の制限量に達する直前の時刻ｔ８の時点でエラーカウンタ７７は４になる。

図６の例では、バイト単位でエラー判定出力を比較して、合成ブランチ部２４の出力の方が選択ブランチ部２５の出力よりもバイト単位のエラーが無いことが判る。そこで、切替部７５は、合成ブランチ部２４に対応するバッファ７９の出力を選択してリードソロモン復号回路７３に供給する。

このように、第３の実施形態では、ビタビ復号回路７１，７２の処理結果に基づいてエラー判定を行うため、リードソロモン復号回路７３を２つ設ける必要がなくなり、第２の実施形態よりも簡易な回路でエラー判定を行うことができる。

本発明の第１の実施形態に係る受信装置の概略構成を示すブロック図。本発明の第２の実施形態に係る受信装置の概略構成を示すブロック図。誤り訂正部２６の詳細な内部構成の一例を示すブロック図。図３の動作タイミングの一例を示すタイミング図。本発明の第３の実施形態に係る誤り訂正部２６の内部構成を示すブロック図。図５に対応する動作タイミング図。

符号の説明

１ａ〜１ｄアンテナ
２ａ〜２ｄ合成器
３判定部
４再合成器
１１ａ〜１１ｄ乗算器
１２係数器
１３加算器
１４復調器
１５誤り訂正部
２１ａ〜２１ｄチューナ
２２ａ〜２２ｄＡ／Ｄ変換器
２３ａ〜２３ｄＩ／Ｑ復調部
２４合成ブランチ部
２５選択ブランチ部
２６誤り訂正部
３１ａ〜３１ｄ合成器
３２帯域合成部
３３ＦＦＴ部
３４等化器
４１等価分割部
４２ａ〜４２ｄ乗算器
４３係数制御部
４４加算器
５１ａ〜５１ｄＳ／Ｎ検出部
５２比較部
５３切替部
５４ＦＦＴ部
５５等化器
６１第１の誤り訂正部
６２第２の誤り訂正部
６３誤り判定部
６４切替部

Claims

Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のアンテナで受信された信号をそれぞれ異なる重み付け係数で合成する複数の合成手段と、
前記複数の合成手段の出力信号の中で最もエラーの少ない信号を所定の伝送単位ごとに判定する判定手段と、
前記判定手段で最もエラーが少ないと判定された信号を順次再合成して出力する再合成手段と、を備えることを特徴とする受信装置。
Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のアンテナで受信された信号のＳ／Ｎ比をそれぞれ検出する複数のＳ／Ｎ比検出手段と、
前記複数のＳ／Ｎ比検出手段で検出されたＳ／Ｎ比の中から最も優れたＳ／Ｎ比をもつ前記アンテナの受信信号を選択する選択手段と、
前記Ｎ個のアンテナで受信された信号に含まれるそれぞれ異なる周波数帯域の信号を、それぞれ異なる重み付け係数で合成する複数の合成手段と、
前記複数の合成手段の出力信号を合成する帯域合成手段と、
前記選択手段で選択された信号と前記帯域合成手段で合成された信号とで、エラーの少ない信号を選択し、該信号の誤り訂正を行う誤り訂正手段と、を備えることを特徴とする受信装置。
前記誤り訂正手段は、
前記選択手段で選択された信号と前記帯域合成手段で合成された信号とのそれぞれについてリードソロモン復号を行い、復号できない場合にはエラー信号を出力するリードソロモン復号手段と、
前記エラー信号の出現頻度に基づいて、前記選択手段で選択された信号または前記帯域合成手段で合成された信号をパケット単位で選択する切替手段と、を有することを特徴とする請求項２に記載の受信装置。
前記誤り訂正手段は、
前記選択手段で選択された信号と前記帯域合成手段で合成された信号とのそれぞれについてビタビ復号を行い、復号できない場合にはエラー信号を出力するビタビ復号手段と、
前記エラー信号の出現頻度に基づいて、前記選択手段で選択された信号または前記帯域合成手段で合成された信号をバイト単位で選択する切替手段と、を有することを特徴とする請求項２に記載の受信装置。
前記切替手段で選択された信号に対してリードソロモン復号を行うリードソロモン復号手段を備えることを特徴とする請求項４に記載の受信装置。