JP2007142922A - 受信ダイバーシチ方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の選択・最大比合成組み合わせ受信ダイバーシチ装置は各ブランチの受信電力によって合成するブランチを決定するため、干渉波などが存在する環境下においては、合成出力信号のＳＮＲが最大となるアンテナ選択ができないことがある。
【解決手段】通信相手の無線送信局との伝搬路の伝搬特性Ｈと、無線送信局以外を発生源とする不要信号ｕとから、合成後の出力信号の信号品質ｑ＝Ｈ^Ｈ（ＨＨ^Ｈ＋Ｒ_ｕｕ）^−１Ｈにより求める。ただし、^Ｈは複素共役転置、^−１は逆行列を表す。これにより、最良の合成後出力信号を得られるアンテナ選択を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は無線通信システムの受信ダイバーシチ方法および装置に関するものであり、特に少なくとも３つのダイバーシチブランチ（以下、ブランチと記す）から少なくとも２つのブランチを選択し重み付き合成する技術に関する。

従来の受信ダイバーシチ方法としては、選択方式・等利得合成方式・最大比合成方式が用いられてきた。

選択方式は、複数のブランチから受信電力が最も大きいブランチを選択し受信する方法であり、全てのブランチの受信電力が同時に低下した場合には効果を発揮できない。

等利得合成方式は、ブランチ間の位相が同相になるように各ブランチ信号に重み付き合成をする方法である。しかし、他のブランチの信号電力に対して著しく受信電力の小さいブランチが存在する場合は、合成出力信号のＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ：信号対雑音電力比）が逆に劣化してしまう。

最大比合成方式は、前記等利得合成方式の問題を解決したものであり、振幅と位相の両方を調整して最大のＳＮＲになるように重み付き合成を行う方法である。これは各ブランチの信号電力の大きさによって各ブランチ信号を増幅・減衰することで、著しく受信電力の小さいブランチの雑音電力を減衰し、合成出力信号のＳＮＲの劣化を防止する。

等利得合成方式や最大比合成方式は合成する各ブランチのＳＮＲが高いほど効果を発揮するため、受信ダイバーシチ方法には選択方式と等利得合成方式・最大比合成方式を組み合わせたものがある（例えば、特許文献１参照）。

図９は、前記特許文献１に記載された従来の選択・最大比合成組み合わせ受信ダイバーシチ装置の一例を示したブロック図である。

図９に示すように従来の選択・最大比合成組み合わせ受信ダイバーシチ装置は、アンテナ９０１−１〜９０１−３と、アンテナ切替部９０２と、電力検出部９０３−１〜９０３−３と、アンテナ選択制御部９０４と、ブランチ合成部９０５とで構成される。

アンテナ９０１−１〜９０１−３は、無線送信局から送信された送信信号を受信して、アンテナ切替部９０２と、電力検出部９０３−１〜９０３−３に受信信号を出力する。

アンテナ切替部９０２は、アンテナ９０１−１〜９０１−３が出力する受信信号とアンテナ選択制御部９０４が出力するアンテナ切替制御信号を入力し、アンテナ切替制御信号によって３つの受信信号から２つの信号を選択してブランチ合成部９０５に出力する。

電力検出部９０３−１〜９０３−３は、アンテナ９０１−１〜９０１−３が出力する受信信号を入力して、各アンテナの受信信号電力を検出し、アンテナ選択制御部９０４に各受信信号電力を出力する。

アンテナ選択制御部９０４は、電力検出部が検出する各受信信号電力を入力して、受信信号電力を比較することによって、受信信号電力が大きい２つのアンテナに受信アンテナを決定し、アンテナ切替部９０２にアンテナ切替制御信号を出力する。

ブランチ合成部９０５は、アンテナ切替部９０２が出力する２つの信号を最大比合成し、合成信号を出力する。

これによって、複数のアンテナから受信信号電力が大きいブランチを選択して最大比合成を行うことで、場所的な受信電力の低下によるＳＮＲの劣化を回避し、また合成するブランチ数を少なくすることで合成回路規模の増加を抑えたまま、高いダイバーシチ効果を得ることを特徴としている。
特許第３６０１３０２号公報

しかしながら上記従来の技術では、受信信号中の雑音電力としては熱雑音しか考慮されておらず、通信を希望する無線送信局（以下、希望局）からの受信信号とは別の他の無線送信局（以下、干渉局）から送信された信号が到来する場合が考慮されていない。

無線受信局が希望局と干渉局からの信号を同時に受信する場合、受信信号は希望局信号と干渉局信号を含んだひとつの信号となる。干渉局信号は希望局信号と同じように伝搬路による変動を受けるため、各ブランチによって受信電力は大きく異なり、受信信号電力が大きくても、希望局信号電力は小さく干渉局信号電力が大きい場合が存在する。そのため、干渉局信号が受信信号に含まれている場合、各ブランチのＳＩＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ：希望波電力対干渉波電力比）は受信信号電力だけでは判断できない。よって、受信信号電力でブランチ選択を行い重み付き合成するだけでは、重み付き合成入力信号に含まれる干渉局信号が考慮できず、合成後の出力信号に残留する不要信号成分が最小にならないといった課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、希望局以外の干渉局から送信信号が到来する場合においても、合成出力信号に含まれる不要信号が最小となる選択・重み付き合成組み合わせ受信ダイバーシチ装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の受信ダイバーシチ装置は、Ｍ（Ｍ≧３）個のアンテナを備えた受信ダイバーシチ装置であって、Ｍ個のアンテナからＮ個（２≦Ｎ＜Ｍ）のダイバーシチブランチを選択するアンテナ切替部と、通信相手の無線送信局から送出された信号が伝搬する伝送路の伝搬特性を表す行列Ｈを推定する伝搬路推定部と、前記無線送信局以外を発生源とする不要信号ｕを測定してその共分散行列Ｒ_ｕｕを算出する不要信号測定部と、前記伝搬特性行列Ｈと、前記共分散行列Ｒ_ｕｕとから合成信号品質を推定する合成信号品質推定部と、前記合成信号品質から最も合成信号品質が高いダイバーシチブランチを選択するようにアンテナ切替器を制御するアンテナ選択制御部を備えることを特徴とする。

本構成によって、干渉局信号を不要信号ｕの共分散行列Ｒ_ｕｕの部分に反映させ、合成出力信号に含まれる不要信号を推定することができる。

本発明の受信ダイバーシチ装置によれば、希望局以外の干渉局から信号が到来する場合においても、合成出力信号に含まれる不要信号が最小となる選択・重み付き合成組み合わせ受信ダイバーシチ装置を提供し、信頼性の高い通信を実現することができる。

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における受信ダイバーシチ装置のブロック図である。

図１に示すように受信ダイバーシチ装置は、３つのアンテナ１０１−１〜１０１−３と、アンテナ切替部１０２と、伝搬路推定部１０３−１〜１０３−３と、不要信号測定部１０４−１〜１０４−３と、合成信号品質推定部１０５−１〜１０５−３と、アンテナ選択制御部１０６と、ブランチ合成部１０７とで構成される。

図１のアンテナ１０３−１〜１０３−３は、希望局が送信する信号と他の干渉局が送信する不要信号との合成信号を伝搬路経由で受信して、アンテナ切替部１０２と、伝搬路推定部１０３−１〜１０３−３と、不要信号測定部１０４−１〜１０４−３とに受信信号を出力する。

アンテナ切替部１０２は、アンテナ１０１−１〜１０１−３の受信信号とアンテナ選択制御部１０６のアンテナ切替制御信号を入力し、アンテナ切替制御信号によって３つの受信信号から２つを選択してブランチ合成部１０７に出力する。

伝送路推定部１０３−１は、アンテナ１０１−１の受信信号を入力して、希望局から無線受信局のアンテナ１０１−１に至る伝送路の伝搬特性ｈ_１を推定し、合成信号品質推定部１０５−１・１０５−３に伝搬特性ｈ_１を出力する。同様にして、伝送路推定部１０３−２は、アンテナ１０１−２の受信信号を入力して、希望局から無線受信局のアンテナ１０１−２に至る伝送路の伝搬特性ｈ_２を推定し、合成信号品質推定部１０５−１・１０５−２に伝搬特性ｈ_２を出力する。さらに、伝送路推定部１０３−３は、アンテナ１０１−３の受信信号を入力して、希望局から無線受信局のアンテナ１０１−３に至る伝送路の伝搬特性ｈ_３を推定し、合成信号品質推定部１０５−２・１０５−３に伝搬特性ｈ_３を出力する。なお、この伝搬特性ｈ_１〜ｈ_３は、希望局からトレーニング信号と呼ばれる所定の信号を送信して、無線受信局において受信信号とトレーニング信号の相関を計算するという既知の手法により求められる。

不要信号測定部１０４−１は、アンテナ１０１−１・１０１−２の２つの受信信号を入力して、干渉局からの送信信号や機器内部の熱雑音などの合成信号ｕを測定して共分散行列Ｒ_ｕｕを算出し、合成信号品質推定部１０５−１に共分散行列Ｒ_ｕｕを出力する。同様にして、不要信号測定部１０４−２は、アンテナ１０１−２・１０１−３の２つの受信信号を入力して、干渉局からの送信信号や機器内部の熱雑音などの合成信号ｕを測定して共分散行列Ｒ_ｕｕを算出し、合成信号品質推定部１０５−２に共分散行列Ｒ_ｕｕを出力する。さらに、不要信号測定部１０４−３は、アンテナ１０１−１・１０１−３の２つの受信信号を入力して、他の干渉局からの送信信号や機器内部の熱雑音などの不要信号ｕを測定して共分散行列Ｒ_ｕｕを算出し、合成信号品質推定部１０５−３に共分散行列Ｒ_ｕｕを出力する。

合成信号品質推定部１０５−１は、伝送路推定部１０３−１・１０３−２で推定する伝搬特性ｈ_１・ｈ_２から伝搬特性行列Ｈを
Ｈ＝［ｈ_１ ｈ_２］^Ｔ ・・・ （式１）
とし、（ただし、^Ｔは転置逆行列を表す。）不要信号測定部１０４−１で測定する共分散行列Ｒ_ｕｕを入力して、合成信号品質ｑ１を求める。同様にして、合成信号品質推定部１０５−２は、伝送路推定部１０３−２・１０３−３で推定する伝搬特性ｈ_２・ｈ_３から伝搬特性行列Ｈを
Ｈ＝［ｈ_２ ｈ_３］^Ｔ ・・・ （式２）
とし、（ただし、^Ｔは転置逆行列を表す。）不要信号測定部１０４−２で測定する共分散行列Ｒ_ｕｕを入力して、合成信号品質ｑ２を求める。さらに、合成信号品質推定部１０５−３は、伝送路推定部１０３−１・１０３−３で推定する伝搬特性ｈ_１・ｈ_３から伝搬特性行列Ｈを
Ｈ＝［ｈ_３ ｈ_１］^Ｔ ・・・ （式３）
とし、（ただし、^Ｔは転置逆行列を表す。）不要信号測定部１０４−３で測定する共分散行列Ｒ_ｕｕを入力して、合成信号品質ｑ３を求める。

合成信号品質ｑ１〜ｑ３はそれぞれの伝搬特性行列Ｈと共分散行列Ｒ_ｕｕを用いて、次式で表される。

ｑ＝Ｈ^Ｈ（ＨＨ^Ｈ＋Ｒ_ｕｕ）^−１Ｈ ・・・ （式４）
ただし、^Ｈは複素共役転置、^−１は逆行列を表す。

アンテナ選択制御部１０６は、各アンテナ組み合わせの合成信号品質ｑ_１〜ｑ_３を入力して、合成信号品質値が最大のアンテナ組み合わせを判断し、アンテナ切替部１０２にアンテナ切替制御信号を出力する。

ブランチ合成部１０７は、アンテナ切替部１０２から出力された２つの信号を入力して、所定の合成を実施し合成信号を出力する。

なお、伝搬路推定部１０３−１〜１０３−３と、不要信号測定部１０４−１〜１０４−３と、合成信号品質推定部１０５−１〜１０５−３と、アンテナ選択制御部１０６と、ブランチ合成部１０７は典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、全てまたは一部を含むように１チップ化されてもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。

図２に、図１で示す受信ダイバーシチ装置で用いられるアンテナ組み合わせ選択制御フローを示す。

まず、ステップ２０１は、希望局信号が無線受信局に到来していない間に不要信号の測定を行い、他の干渉局からの送信信号や機器内部の熱雑音などの合成信号ｕを測定して共分散行列Ｒ_ｕｕを算出する。

この時、常に希望局信号の検出を実施し（ステップ２０２）、希望局信号が検出された場合は伝送路推定を行い希望局からアンテナに至る伝送路の伝搬特性Ｈを推定する（ステップ２０３）。

ステップ２０４は、伝搬特性Ｈと希望波を検出する直前に算出した共分散行列Ｒ_ｕｕを用いて全てのアンテナ組み合わせにおけるそれぞれの合成信号品質を推定する。

ステップ２０５は、ステップ２０４で推定された全てのアンテナ組み合わせでの合成信号品質値の大きさを比較し、最大の合成信号品質を持つアンテナ組み合わせを受信アンテナ組み合わせに決定する。

ステップ２０６は、ステップ２０５で決定されるアンテナ組み合わせに設定するようにアンテナ切替部へアンテナ選択制御信号を供給する。

無線受信局が他の干渉局からの不要信号と希望局信号を同時に受信する場合、希望局信号の伝搬特性をＨ、不要信号ｕの共分散行列をＲ_ｕｕと表すと、ＭＭＳＥ（最小二乗平均誤差）合成後の出力信号に残留する不要信号成分は√（１−Ｈ^Ｈ（ＨＨ^Ｈ＋Ｒ_ｕｕ）^−１Ｈ）で表される。そのため、（式４）により求める合成信号品質ｑ（最大値は１）が大きいほど合成後信号に残留する不要信号成分が小さくなる。合成信号品質ｑが最大となるアンテナ組み合わせ選択することにより、最も不要信号成分が少ない合成信号を出力するアンテナ組み合わせで重み付き合成を実施し、信頼性の高い通信が可能となる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における受信ダイバーシチ装置のブロック図である。図３において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。

図３に示すように受信ダイバーシチ装置は、３つのアンテナ１０１−１〜１０１−３と、アンテナ切替部１０２と、伝搬路推定部３０３−１・３０３−２と、不要信号測定部３０４と、合成信号品質推定部３０５と、アンテナ選択制御部３０６と、ブランチ合成部１０７と、記憶部３０８とで構成される。

図３の伝送路推定部３０３−１は、アンテナ切替部１０２で選択する２つブランチのうちブランチ１の信号を入力して、希望局から選択されたアンテナに至る伝送路の伝搬特性ｈ_１を推定し、合成信号品質推定部３０５に伝搬特性ｈ_１を出力する。同様にして、伝送路推定部３０３−２は、アンテナ切替部１０２で選択する２つブランチのうちブランチ２の信号を入力して、希望局から選択されたアンテナに至る伝送路の伝搬特性ｈ_２を推定し、合成信号品質推定部３０５に伝搬特性ｈ_２を出力する。なお、この伝搬特性ｈ_１・ｈ_２は、通信相手の無線送信局からトレーニング信号を呼ばれる所定の信号を送信し、無線受信局において受信信号とトレーニング信号の相関を計算するという既知の手法により求められる。

不要信号測定部３０４は、アンテナ切替部１０２で選択する２つブランチの信号を入力して、他の干渉局からの送信信号や機器内部の熱雑音などの合成信号ｕを測定して共分散行列Ｒ_ｕｕを算出し、合成信号品質推定部３０５に共分散行列Ｒ_ｕｕを出力する。

合成信号品質推定部３０５は、伝送路推定部３０３−１・３０３−２で推定する伝搬特性ｈ_１とｈ_２から伝搬特制行列Ｈを
Ｈ＝［ｈ_１ ｈ_２］^Ｔ ・・・ （式５）
とし、（ただし、^Ｔは転置逆行列を表す。）不要信号測定部３０４で測定する共分散行列Ｒ_ｕｕを入力して、合成信号品質ｑを求める。

合成信号品質ｑは、次式で表される。

ｑ＝Ｈ^Ｈ（ＨＨ^Ｈ＋Ｒ_ｕｕ）^−１Ｈ ・・・ （式６）
ただし、^Ｈは複素共役転置、^−１は逆行列を表す。

アンテナ選択制御部３０６は、合成信号品質推定部３０５から合成信号品質を入力して、記憶部３０８に合成信号品質をアンテナ組み合わせと対応付けて記憶する。さらに、記憶部３０８に記憶される全てのアンテナ組み合わせにおける合成信号品質から、最大の合成信号品質値を持つアンテナ組み合わせを判断し、アンテナ切替部１０２にアンテナ切替制御信号を出力する。

なお、伝搬路推定部３０３−１・３０３−２と、不要信号測定部３０４と、合成信号品質推定部３０５と、アンテナ選択制御部３０６と、ブランチ合成部１０７、記憶部３０８とは典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、全てまたは一部を含むように１チップ化されてもよい。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。

図４に、図３で示す受信ダイバーシチ装置で用いられるアンテナ組み合わせ選択制御フローを示す。

まず、ステップ４０１は、アンテナ選択制御信号に基づいて所定のアンテナ組み合わせにアンテナ切替器を設定する。なお、最初に選択するアンテナ組み合わせは、前回のアンテナ選択結果に基づいてもよい。また、ランダムでアンテナ組み合わせを選択してもよい。

次にステップ４０２は、希望局信号が無線受信局に到来していない間に不要信号の測定を行い、他の干渉局からの送信信号や機器内部の熱雑音などの合成信号ｕを測定して共分散行列Ｒ_ｕｕを算出する。

この時、常に希望局信号の検出を実施し（ステップ４０３）、希望局信号が検出された場合は伝送路推定を行い希望局からアンテナに至る伝送路の伝搬特性Ｈを推定する（ステップ４０４）。

ステップ４０５は、伝搬特性Ｈと希望波を検出する直前に算出した共分散行列Ｒ_ｕｕの値を用いて現在選択しているアンテナ組み合わせにおける合成信号品質を推定する。

さらに、ステップ４０６は、合成信号品質をアンテナ組み合わせと対応付けて記憶部に記憶する。

そして、全てのアンテナ組み合わせにおける合成信号品質の推定が完了していなければ、別のアンテナ組み合わせにアンテナ切替器を設定するようにアンテナ選択制御信号を送信し（ステップ４０７）、完了していれば全てのアンテナ組み合わせでの合成信号品質値の大きさを比較し、最大の合成信号品質値を持つアンテナ組み合わせを受信アンテナ組み合わせに決定する（ステップ４０８）。

ステップ４０９は、ステップ４０８で決定されるアンテナ組み合わせに設定するようにアンテナ切替部へアンテナ選択制御信号を供給する。

受信アンテナ組み合わせを更新するタイミングは、前回アンテナ組み合わせを選択した際に求めた合成信号品質の大きさに応じて設定してもよい。また、不要信号ｕ測定時の共分散行列Ｒ_ｕｕの変化に応じて更新してもよい。

無線受信局が他の干渉局からの不要信号と希望局信号を同時に受信する場合、希望局信号の伝搬特性をＨ、不要信号ｕの共分散行列をＲ_ｕｕと表すと、ＭＭＳＥ（最小二乗平均誤差）合成後の出力信号に残留する不要信号成分は√（１−Ｈ^Ｈ（ＨＨ^Ｈ＋Ｒ_ｕｕ）^−１Ｈ）で表される。そのため、（式６）により求める合成信号品質ｑ（最大値は１）が大きいほど合成後信号に残留する不要信号成分が小さくなる。合成信号品質ｑが最大となるアンテナ組み合わせ選択することにより、最も不要信号成分が少ない合成信号を出力するアンテナ組み合わせで重み付き合成を実施し、信頼性の高い通信が可能となる。

（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態２における受信ダイバーシチ装置のブロック図である。図５において、図１および図３と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。

図５示すように受信ダイバーシチ装置は、３つのアンテナ１０１−１〜１０１−３と、アンテナ切替部１０２と、周波数分離部５０９−１・５０９−２と、伝搬路推定部３０３−１・３０３−２と、不要信号測定部３０４と、合成信号品質推定部３０５と、アンテナ選択制御部５０６と、ブランチ合成部１０７とで構成される。

実施の形態３の受信ダイバーシチ装置の希望局は、送信信号を周波数分割多重化しており、送信信号はＦ個の送信信号ベクトルから成る。ただし、Ｆは周波数分割多重信号が持つ周波数成分の数で、２以上の整数である。

そのため受信ダイバーシチ装置は、実施の形態２の図３に示す受信ダイバーシチ装置に対して、周波数分割多重信号をそれぞれの周波数成分に分離する周波数分離部５０９−１・５０９−２を持ち、伝搬路推定部３０３−１・３０３−２と、不要信号測定部３０４と、合成信号品質推定部３０５と、ブランチ合成部１０７をそれぞれＦ個備え、周波数分離後の各周波数成分に対して図３に示す受信ダイバーシチ装置と同様にして各周波数成分の合成信号品質を算出する。

図５の周波数分離部５０９−１・５０９−２は、アンテナ切替部１０２で選択された２つブランチのうちそれぞれ１つずつを入力して、入力信号に対して周波数分離を実施し、周波数多重化された受信信号を各周波数成分に分離する。さらに、分離した信号をそれぞれの周波数成分における伝搬路推定部３０３−１・３０３−２と、不要信号測定部３０４と、ブランチ合成部１０７とに出力する。

伝搬路推定部３０３−１・３０３−２と、不要信号測定部３０４と、合成信号品質推定部３０５とはそれぞれの処理を周波数成分ごとに実施し、Ｆ個の周波数成分においてＦ個の合成信号品質ｑ_１〜ｑ_Ｆを、アンテナ選択制御部５０６に出力する。

アンテナ選択制御部５０６は、各周波数成分の合成信号品質推定部３０５からＦ個の合成信号品質を入力して、記憶部３０８にアンテナ組み合わせと対応付けて記録する。さらに、記憶部３０８に記憶される全て合成信号品質から、最大の合成信号品質値を持つアンテナ組み合わせを判断し、アンテナ切替部１０２にアンテナ切替制御信号を出力する。

なお、周波数分離部５０９−１・５０９−２と、伝搬路推定部３０３−１・３０３−２と、不要信号測定部３０４と、合成信号品質推定部３０５と、アンテナ選択制御部５０６と、ブランチ合成部１０７と、記録部３０８とは典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、全てまたは一部を含むように１チップ化されてもよい。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。

図６に、図５で示す受信ダイバーシチ装置で用いられるアンテナ組み合わせ選択制御フローを示す。

まず、ステップ６０１は、アンテナ選択制御信号に基づいて所定のアンテナ組み合わせにアンテナ切替器を設定する。なお、最初に選択するアンテナ組み合わせは、前回のアンテナ選択結果に基づいてもよい。また、ランダムでアンテナ組み合わせを選択してもよい。

次にステップ６０２は、受信信号を各周波数成分に周波数分離を行う。

ステップ６０３は、希望局信号が無線受信局に到来していない間に各周波数成分における不要信号の測定を行い、干渉局からの送信信号や機器内部の熱雑音などの合成信号ｕを測定して共分散行列Ｒ_ｕｕを算出する。

この時、常に希望局信号の検出を実施し（ステップ６０４）、希望局信号が検出された場合は伝送路推定を行い希望局からアンテナに至る伝送路の伝搬特性Ｈを推定する（ステップ６０５）。

ステップ６０６は、各周波数成分の伝搬特性Ｈと共分散行列Ｒ_ｕｕの値を用いて現在選択されているアンテナ組み合わせにおける各周波数成分の合成信号品質を推定する。

ステップ６０７は、現在のアンテナ組み合わせにおける全周波数成分の合成信号品質の平均値を求める。

ステップ６０８は、ステップ６０７で求めた平均合成信号品質を記憶部に記憶する。

そして、全てのアンテナ組み合わせにおける平均合成信号品質の算出が完了していなければ、別のアンテナ組み合わせにアンテナ切替器を設定するようにアンテナ選択制御信号を送信し（ステップ６０９）、完了していれば全てのアンテナ組み合わせにおける平均合成信号品質値の大きさを比較し、最大の平均合成信号品質値を持つアンテナ組み合わせを受信アンテナ組み合わせに決定する（ステップ６１０）。

ステップ６１１において、ステップ６１０で決定されるアンテナ組み合わせに設定するようにアンテナ切替部へアンテナ選択制御信号を供給する。

ここで図７に、図５で示す受信ダイバーシチ装置で用いられる図６とは別のアンテナ選択制御部５０６を用いるアンテナ組み合わせ選択制御フローを示す。図７において、図６と同じ処理を行うステップについては同じ符号を用い、説明を省略する。

ステップ７０７は、現在のアンテナ組み合わせにおける各周波数成分の合成信号品質において、しきい値によってしきい値判断を行う。そして、しきい値越えした合成信号品質の周波数成分の個数を求める。

ステップ７０８は、ステップ７０７で求めたしきい値越えした合成信号品質の周波数成分の個数を記憶部に記憶する。

そして、全てのアンテナ組み合わせにおけるしきい値越え数の算出が完了していなければ、別のアンテナ組み合わせにアンテナ切替器を設定するようにアンテナ選択制御信号を送信し（ステップ７０９）、完了していれば全てのアンテナ組み合わせにおいるしきい値越え数を比較し、最多しきい値越え数のアンテナ組み合わせを受信アンテナ組み合わせに決定する（ステップ７１０）。

さらにここで、図８に、図５で示す受信ダイバーシチ装置で用いられる図６・図７とは別のアンテナ選択制御部５０６を用いるアンテナ組み合わせ選択制御フローを示す。図８において、図６と同じ処理を行うステップについては同じ符号を用い、説明を省略する。

ステップ８０７は、各周波数成分の合成信号品質を周波数成分ごとに記憶部に記憶する。

そして、全てのアンテナ組み合わせにおける各周波数成分の合成信号品質の推定が完了していなければ、別のアンテナ組み合わせにアンテナ切替器を設定するようにアンテナ選択制御信号を送信し（ステップ８０８）、完了していれば周波数成分ごとに全てのアンテナ組み合わせにおける合成信号品質の大きさを比較し、周波数成分ごとに最大の合成信号品質値を持つアンテナ組み合わせを判断し、最も多くの周波数成分で最大の合成信号品質を持つアンテナ組み合わせを受信アンテナ組み合わせに決定する（ステップ８０９）。

無線受信局が他の干渉局からの不要信号と希望局信号を同時に受信する場合、希望局信号の伝搬特性をＨ、不要信号ｕの共分散行列をＲ_ｕｕと表すと、ＭＭＳＥ（最小二乗平均誤差）合成後の出力信号に残留する不要信号成分は√（１−Ｈ^Ｈ（ＨＨ^Ｈ＋Ｒ_ｕｕ）^−１Ｈ）で表される。そのため、（式６）により求める合成信号品質ｑ（最大値は１）が大きいほど合成後信号に残留する不要信号成分が小さくなる。合成信号品質ｑが最大となるアンテナ組み合わせ選択することにより、最も不要信号成分が少ない合成信号を出力するアンテナ組み合わせで重み付き合成を実施し、信頼性の高い通信が可能となる。

本発明にかかる受信ダイバーシチ装置は、干渉信号が存在する環境でも信頼性の高い通信が可能な受信ダイバーシチ装置を提供し、無線ＬＡＮ装置などの重み付き合成を用いる装置に有用である。

本発明の実施の形態１における受信ダイバーシチ装置に係るブロック図 本発明の実施の形態１におけるアンテナ選択方法に係る制御フロー図 本発明の実施の形態２における受信ダイバーシチ装置に係るブロック図 本発明の実施の形態２におけるアンテナ選択方法に係る制御フロー図 本発明の実施の形態３における受信ダイバーシチ装置に係るブロック図 本発明の実施の形態３におけるアンテナ選択方法に係る制御フロー図 本発明の実施の形態３におけるアンテナ選択方法に係る制御フロー図 本発明の実施の形態３におけるアンテナ選択方法に係る制御フロー図 従来の受信ダイバーシチ装置に係るブロック図

符号の説明

１０１−１〜１０１−３，９０１−１〜９０１−３ アンテナ
１０２，９０２ アンテナ切替部
１０３−１〜１０３−３，３０３−１，３０３−２ 伝搬路推定部
１０４−１〜１０４−３，３０４ 不要信号測定部
１０５−１〜１０５−３，３０５ 合成信号品質測定部
１０６，３０６，５０６，９０４ アンテナ選択制御部
１０７，９０５ ブランチ合成部
３０８ 記憶部
５０９−１，５０９−２ 周波数分離部
９０３−１〜９０３−３ 電力検出部

Claims (10)

1. Ｍ（Ｍ≧３）個のアンテナを備えた受信ダイバーシチ装置であって、
   Ｍ個のアンテナからＮ個（２≦Ｎ＜Ｍ）のダイバーシチブランチを選択するアンテナ切替部と、
   通信相手の無線送信局から送出された信号が伝搬する伝送路の伝搬特性を表す行列Ｈを推定する伝搬路推定部と、
   前記無線送信局以外を発生源とする不要信号ｕを測定して、その共分散行列Ｒ_ｕｕを算出する不要信号測定部と、
   前記伝搬特性行列Ｈと、前記共分散行列Ｒ_ｕｕとから合成信号品質を推定する合成信号品質推定部と、
   前記合成信号品質から最も合成信号品質が高いダイバーシチブランチを選択するようにアンテナ切替部を制御するアンテナ選択制御部を備えることを特徴とする受信ダイバーシチ装置。
2. 前記伝搬特性行列Ｈと、前記共分散行列Ｒ_ｕｕとを用いて、
   前記合成信号品質推定部は前記合成信号品質を
   Ｈ^Ｈ（ＨＨ^Ｈ＋Ｒ_ｕｕ）^−１Ｈ
   ただし、^Ｈは複素共役転置、^−１は逆行列を表す
   により求めることを特徴とする、請求項１に記載の受信ダイバーシチ装置。
3. _ＭＣ_Ｎ個の前記合成信号品質推定部を備え、
   _ＭＣ_Ｎ個の前記合成信号品質の推定を同時に実施することを特徴とする、請求項１に記載の受信ダイバーシチ装置。
4. 前記合成信号品質を記憶する記憶部を備え、
   前記アンテナ切替部を_ＭＣ_Ｎ回切替えて前記合成信号品質の推定を実施し、_ＭＣ_Ｎ個の前記合成信号品質を順に記憶部に記憶することを特徴とする、請求項１に記載の受信ダイバーシチ装置。
5. 各々の周波数成分に対応して前記合成信号品質推定部を備えたことを特徴とする、請求項１に記載の受信ダイバーシチ装置。
6. 前記周波数多重信号がＯＦＤＭ信号であることを特徴とする、請求項５に記載の受信ダイバーシチ装置。
7. 前記アンテナ選択制御部は、
   各々の周波数成分に対応した前記合成信号品質の平均値を演算する平均値演算部を有し、
   前記平均値が最大となるダイバーシチブランチを選択することを特徴とする、請求項５に記載の受信ダイバーシチ装置。
8. 前記アンテナ選択制御部は、
   各々の周波数成分に対応した前記合成信号品質を各々の周波数成分毎にしきい値判断を行うしきい値判断部を有し、
   前記しきい値判断部でしきい値を越えた周波数成分が最多となるダイバーシチブランチを選択することを特徴とする、請求項５に記載の受信ダイバーシチ装置。
9. 前記アンテナ選択制御部は、
   各々の周波数成分に対応した前記合成信号品質を各々の周波数成分毎に前記合成信号品質を比較する比較部を有し、
   前記比較部の結果から、周波数成分毎の最大合成信号品質の数が最多となるダイバーシチブランチを選択することを特徴とする、請求項５に記載の受信ダイバーシチ装置。
10. Ｍ（Ｍ≧３）個のアンテナを備えた受信ダイバーシチ装置で、Ｍ個のアンテナからＮ個（２≦Ｎ＜Ｍ）のアンテナの組み合わせを選択する受信ダイバーシチ方法であって、
    通信相手の無線送信局から送出された信号が伝搬する伝送路の伝搬特性を表す行列Ｈを推定するステップと、
    前記無線送信局以外を発生源とする不要信号ｕを測定して、その共分散行列Ｒ_ｕｕを算出するステップと、
    前記伝搬特性行列Ｈと、前記共分散行列Ｒ_ｕｕとから合成信号品質を推定するステップと、
    全てのアンテナの組み合わせの中から前記合成信号品質が最も高いアンテナの組み合わせを選択するステップとを備えた受信ダイバーシチ方法。

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