JP2007251471A - Diversity receiver - Google Patents

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Akiko Maeno
晶子 前野
Eiji Arita
栄治 有田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a diversity receiver whose reception antenna is installed in an environment beyond a visual line such as indoor, which has improved reception performance when an error rate after diversity synthesis is deteriorated. <P>SOLUTION: The diversity receiver comprising a plurality of branches (1a, 1b) each with a plurality of antenna elements includes: phase shift sections (2a, 2b) for changing the directivity of the antenna elements of each branch; a noise calculation section (7) for calculating a noise power value of a received signal after the diversity synthesis; and a phase shift control section (3) for controlling a phase shift amount to be changed in the phase shift sections (2a, 2b) on the basis of the noise power value. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、無線信号を複数の指向性可変アンテナで受信してダイバーシチ合成する受信装置に関するものである。   The present invention relates to a receiving apparatus that receives a radio signal with a plurality of directional variable antennas and performs diversity combining.

例えば直交周波数多重(以下OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)伝送方式で変調されたデータが無線により伝送されている場合、伝送路途中の地形等によりマルチパスやフェージングが生じる。OFDM伝送方式の場合、無効信号区間であるガードインターバル区間内の遅延時間を持つマルチパス成分の悪影響は除去できる仕組みを持つが、ガードインターバル区間内におさまらない遅延時間を持つ遅延波がある場合、受信信号を復号する際に誤り率が増大するという問題が発生する。   For example, when data modulated by an orthogonal frequency multiplexing (hereinafter referred to as OFDM) transmission method is transmitted by radio, multipath and fading occur due to topography in the middle of the transmission path. In the case of the OFDM transmission system, there is a mechanism that can remove the adverse effects of multipath components having a delay time in the guard interval interval that is an invalid signal interval, but if there is a delayed wave that has a delay time that does not fall within the guard interval interval, There is a problem that an error rate increases when a received signal is decoded.

従来、この改善策として、受信装置において複数のアンテナで無線信号を受信し、受信アンテナの指向性パターンの方向を最適化してダイバーシチ合成することでマルチパスやフェージングの影響を軽減している。ダイバーシチの各ブランチにおいてアンテナ指向性パターンを最適化制御する際、指向性パターンの最大ビーム方向を所望波の到来方向に向けさせるビームステアリング制御や、指向性パターンの最小ビーム方向を妨害波の到来方向に向けさせるヌルステアリング制御が行なわれる(例えば、特許文献1参照)。これらは、マルチパスの影響が少なく、所望波の受信利得が高い方向に、アンテナの指向性を制御するものである。また、ダイバーシチのブランチ間において一つのブランチのビーム利得が低下する方向に別のブランチの最大ビーム方向を向けさせる制御が行なわれている(例えば、特許文献2参照)。   Conventionally, as an improvement measure, a receiving apparatus receives radio signals with a plurality of antennas, optimizes the direction of the directivity pattern of the receiving antenna, and performs diversity combining to reduce the influence of multipath and fading. When optimizing the antenna directivity pattern at each branch of diversity, beam steering control that directs the maximum beam direction of the directivity pattern to the arrival direction of the desired wave, and the arrival direction of the interference wave with the minimum beam direction of the directivity pattern Null steering control is performed (see, for example, Patent Document 1). These control the directivity of the antenna in a direction where the influence of multipath is small and the reception gain of the desired wave is high. In addition, control is performed so that the maximum beam direction of another branch is directed in a direction in which the beam gain of one branch decreases between the branches of diversity (for example, see Patent Document 2).

特開2005−269026号公報JP 2005-269026 A 特開平10−190539号公報JP-A-10-190539

受信アンテナが室内等の見通し外の環境に設置されている場合、壁や鉄筋等の影響により到来波の電力が低下していることが多い。その上、伝送路途中の地形によって生じるマルチパス、フェージング等だけでなく、受信装置は無線信号が室内の壁や家具等によって乱反射した遅れ時間の短い遅延波を多数受信することになる。   When the receiving antenna is installed in an environment outside the line of sight such as indoors, the power of the incoming wave is often lowered due to the influence of walls and reinforcing bars. In addition to the multipath, fading, and the like caused by the topography in the middle of the transmission path, the receiving device receives a large number of delayed waves with short delay times in which the radio signal is irregularly reflected by indoor walls or furniture.

上記のような場合、到来波の電力が低下しているため、各ブランチのアンテナ素子の指向性パターンが所望の到来波に対して最適な方向を向いていたとしても、受信信号をダイバーシチ合成した結果の信号の誤り率が改善しない(誤りデータがなくならない)ことがある。   In such a case, since the power of the incoming wave is reduced, the received signal is diversity-combined even if the directivity pattern of the antenna element of each branch is in the optimum direction with respect to the desired incoming wave. The error rate of the resulting signal may not improve (error data will not disappear).

その改善策として、一方のブランチアンテナから受信した信号の電力値が、別のブランチアンテナから受信した信号の電力値の低い部分を補うような位相となるように制御を行うことで、ダイバーシチ合成後に信号の電力値を大きくし、誤り率の改善を図ることが考えられる。   As an improvement measure, after diversity combining, control is performed so that the power value of the signal received from one branch antenna is in a phase that compensates for the lower portion of the power value of the signal received from the other branch antenna. It is conceivable to improve the error rate by increasing the signal power value.

しかし、特に室内のような壁などで乱反射したマルチパスが多数あり、かつ到来波の受信電力が低い環境では、ブランチごとの受信信号がお互いの受信電力の低い部分を補うような位相となる到来波がどの方向から到来するかは予測不能で、誤り率の改善に寄与することができない。   However, especially in an environment where there are many multipaths that are diffusely reflected by walls, etc., and the received power of the incoming wave is low, the received signal for each branch has a phase that compensates for the low received power of each other. From which direction the wave comes is unpredictable and cannot contribute to improving the error rate.

本発明は、
各々がアンテナ素子を持つ複数のブランチからなるダイバーシチ受信装置において、
各ブランチのアンテナ素子の指向性を変化させる移相部と、
ダイバーシチ合成後の受信信号のノイズ電力値を算出するノイズ算出部と、
前記ダイバーシチ合成後の受信信号のノイズ電力値に基づいて前記移相部において変化させる移相量を制御する移相制御部と
を備えることを特徴とするダイバーシチ受信装置を提供する。
The present invention
In a diversity receiving device comprising a plurality of branches each having an antenna element,
A phase shifter that changes the directivity of the antenna element of each branch;
A noise calculator that calculates the noise power value of the received signal after diversity combining;
There is provided a diversity receiving apparatus comprising: a phase shift control unit that controls a phase shift amount to be changed in the phase shift unit based on a noise power value of the received signal after the diversity combining.

本発明の効果として、ダイバーシチ合成した結果の受信信号のノイズ電力値が改善するようにアンテナの指向性を制御するようにしたので、室内等の環境においても、誤り率が改善できるという効果がある。   As an effect of the present invention, since the directivity of the antenna is controlled so that the noise power value of the received signal resulting from the diversity combining is improved, the error rate can be improved even in an indoor environment. .

実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1のダイバーシチ受信装置の概略構成を示すブロック図である。この実施の形態は、ダイバーシチのブランチ数を2、各ブランチのアンテナ素子数を1とした場合である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a diversity receiver according to Embodiment 1 of the present invention. In this embodiment, the number of diversity branches is 2, and the number of antenna elements in each branch is 1.

図1において、1a、1bはブランチごとに設置された受信アンテナ素子である。これらのアンテナ素子1a、1bが受信した受信信号は移相部2a、2bに出力される。移相部2a、2bは受信信号の位相を移相制御部3が出力する移相制御信号に基づいて回転させる。これは、アンテナの指向性パターンを任意の方向に向けさせることと同義である。移相部2a、2bによって位相回転された受信信号は復調部4a、4bに入力され、復調処理を施される。復調処理された受信信号は、ダイバーシチ合成部5に入力される。ダイバーシチ合成部5は複数ブランチの復調信号を最大比合成する。   In FIG. 1, reference numerals 1a and 1b denote receiving antenna elements installed for each branch. The received signals received by these antenna elements 1a and 1b are output to the phase shift units 2a and 2b. The phase shift units 2 a and 2 b rotate the phase of the received signal based on the phase shift control signal output by the phase shift control unit 3. This is synonymous with directing the antenna directivity pattern in an arbitrary direction. The received signals whose phases have been rotated by the phase shift units 2a and 2b are input to the demodulation units 4a and 4b and subjected to demodulation processing. The demodulated received signal is input to diversity combining section 5. The diversity combining unit 5 combines the demodulated signals of a plurality of branches with a maximum ratio.

ダイバーシチにおける最大比合成は、一般に複数ブランチの信号の位相を合わせ、電力レベルの高い受信信号の比重が高くなるように、受信信号の電力比から増幅値を決定して合成するものである。最大比合成以外にも、等利得合成や、選択合成等があり、これらを使用することもできる。   The maximum ratio combining in diversity is generally performed by combining the phases of the signals of a plurality of branches and determining the amplification value from the received signal power ratio so that the specific gravity of the received signal having a high power level is increased. In addition to maximum ratio combining, there are equal gain combining, selective combining, and the like, which can also be used.

ダイバーシチ合成された受信信号は、誤り訂正部6とノイズ算出部7に出力される。ノイズ算出部7は、受信信号に含まれるパイロット信号等の既知信号の受信電力のばらつきから受信信号のノイズ電力を算出する。
誤り訂正部7はダイバーシチ合成された受信信号の誤りを訂正して出力する。誤り訂正は、あらかじめ送信装置で符号化された畳み込み符号やリードソロモン符号を復号することで実施される。
The diversity combined reception signal is output to the error correction unit 6 and the noise calculation unit 7. The noise calculator 7 calculates the noise power of the received signal from the variation in the received power of a known signal such as a pilot signal included in the received signal.
The error correction unit 7 corrects and outputs an error in the diversity combined received signal. Error correction is performed by decoding a convolutional code or a Reed-Solomon code that has been encoded in advance by a transmission apparatus.

ノイズ算出部7で算出されたノイズ電力値は、移相制御部3に出力される。移相制御部3は、任意の時間間隔ごとにノイズ電力値を受信し、前回受信したノイズ電力値と新しく受信したノイズ電力値を比較し、新しいノイズ電力値が前回より小さくなった場合は前回と同じ方向に位相を回転させ、逆に大きくなった場合には逆の方向に位相回転させるよう、各ブランチの移相方向を決定する。また、ノイズ電力の変動の大きさから移相量を決定し、各ブランチの移相部2a、2bに移相制御信号を出力する。このアルゴリズムには例えばLMSアルゴリズムを利用する。   The noise power value calculated by the noise calculation unit 7 is output to the phase shift control unit 3. The phase shift control unit 3 receives the noise power value every arbitrary time interval, compares the previously received noise power value with the newly received noise power value, and if the new noise power value is smaller than the previous time, The phase shift direction of each branch is determined so that the phase is rotated in the same direction as, and when the phase becomes larger, the phase is rotated in the opposite direction. Further, the amount of phase shift is determined from the magnitude of the fluctuation of the noise power, and a phase shift control signal is output to the phase shift units 2a and 2b of each branch. For this algorithm, for example, an LMS algorithm is used.

LMSアルゴリズムは一般的な適応制御アルゴリズムで、二乗平均誤差を最急降下法に基づいて最小にする方法である。安定性があり、計算量が少なくてすむので、適応制御する場合、一般によく用いられている。   The LMS algorithm is a general adaptive control algorithm that minimizes the mean square error based on the steepest descent method. It is generally used for adaptive control because it is stable and requires a small amount of calculation.

位相制御部3から出力された位相制御信号に基づいて、各ブランチの移相部2a、2bは、アンテナ1a、1bから出力された受信信号の位相を回転させる。   Based on the phase control signal output from the phase control unit 3, the phase shift units 2a and 2b of each branch rotate the phase of the reception signal output from the antennas 1a and 1b.

このように、ダイバーシチ合成後のノイズ電力値が最小になるようにアンテナの指向性パターンを制御するので、制御の結果、ダイバーシチ合成後のノイズ電力が低減する。これはダイバーシチ合成後の信号のC/N値が改善し、信号電力の利得が上がることである。   As described above, the antenna directivity pattern is controlled so that the noise power value after diversity combining is minimized, and as a result of the control, the noise power after diversity combining is reduced. This means that the C / N value of the signal after diversity combining is improved and the gain of the signal power is increased.

以下、この点につき図2(a)〜(c)を参照して詳しく説明する。   Hereinafter, this point will be described in detail with reference to FIGS.

図2(a)〜(c)において、縦軸は各ブランチの受信信号または複数ブランチの受信信号をダイバーシチ合成した信号の電力値Pwであり、横軸は受信信号をOFDM復調した周波数ドメイン信号における周波数値Fdである。Ptは、誤り訂正復号後に誤りなしとなる電力値を表す。図中、2つのブランチのアンテナ素子が受信した受信信号RaとRbがダイバーシチ合成され、合成信号Rcが得られたとする。   2A to 2C, the vertical axis represents the power value Pw of a signal obtained by diversity combining the received signal of each branch or the received signals of a plurality of branches, and the horizontal axis represents a frequency domain signal obtained by OFDM demodulation of the received signal. The frequency value Fd. Pt represents a power value at which no error occurs after error correction decoding. In the figure, it is assumed that received signals Ra and Rb received by antenna elements of two branches are diversity-combined to obtain a combined signal Rc.

図2(a)に、各ブランチのアンテナ指向性の最大ビーム方向を所望波の到来方向に向けた場合を示す。各ブランチの受信電力が低下しているため、ダイバーシチ合成後の信号であっても誤り無しに復号するだけの受信電力に到達しない周波数が存在し、結果として誤り率を改善することができない。   FIG. 2A shows a case where the maximum beam direction of the antenna directivity of each branch is directed to the arrival direction of the desired wave. Since the reception power of each branch is reduced, there is a frequency that does not reach reception power sufficient for decoding without error even for a signal after diversity combining, and as a result, the error rate cannot be improved.

図2(b)は、ブランチアンテナの指向パターンをヌルステアリング制御や、ブランチ間で片方の利得が低下する方向に向ける制御を用いて、片方のブランチの最大ビーム方向を所望波の到来方向以外の方向に向けた場合である。この場合、一方のブランチアンテナの最大ビームを向けた方向から到来する信号Rbの電力値が低いため、ダイバーシチ合成しても合成後の受信電力があがらず、結果として誤り率の改善ができないことになる。   FIG. 2 (b) shows that the maximum beam direction of one branch other than the arrival direction of the desired wave is controlled by using the steering direction pattern of the branch antenna in the direction in which the gain of one of the branches decreases between the branches. This is the case when facing in the direction. In this case, since the power value of the signal Rb arriving from the direction to which the maximum beam of one branch antenna is directed is low, the received power after combining is not increased even if diversity combining is performed, and as a result, the error rate cannot be improved. Become.

一方、図2(c)に示すように、一方のブランチアンテナから受信した信号の電力値が、別のブランチアンテナから受信した信号の電力値の低い部分を補うような位相であった場合には、ダイバーシチ合成後に信号の電力値が上がり、誤り率の改善を期待することができる。このように、所望波の電力が低い場合でも、各ブランチのアンテナの指向性を最適な方向に向けることができれば、ダイバーシチ合成後の電力値を高くする(ダイバーシチゲインが高い)ことができ、誤り率が改善される(誤りデータがなくなる)。具体的には、あるブランチが受信した所望波の受信電力が下がっている周波数に高い受信電力を持つ遅延波を、別ブランチで受信し、ダイバーシチ合成することで実現できる。   On the other hand, as shown in FIG. 2 (c), when the power value of the signal received from one branch antenna is a phase that compensates for the low power portion of the signal received from another branch antenna. The signal power value increases after diversity combining, and an improvement in error rate can be expected. In this way, even when the power of the desired wave is low, if the directivity of the antenna of each branch can be directed to the optimum direction, the power value after diversity combining can be increased (the diversity gain is high), and an error occurs. The rate is improved (there is no error data). Specifically, this can be realized by receiving a delayed wave having a high received power at a frequency at which the received power of a desired wave received by a certain branch is lowered, and diversity combining.

しかし、特に室内のような壁などで乱反射したマルチパスが多数あり、かつ到来波の受信電力が低い環境では、ブランチごとの受信信号がお互いの受信電力の低い部分を補うような位相となる到来波がどの方向から到来するかは予測不能で、従来のビームステアリング制御、ヌルステアリング制御等だけでは、図2(a)および(b)に示すように、ダイバーシチゲインを上げることができず、誤り率の改善に寄与することができない。   However, especially in an environment where there are many multipaths that are diffusely reflected by walls, etc., and the received power of the incoming wave is low, the received signal for each branch has a phase that compensates for the low received power of each other. It is unpredictable from which direction the wave comes, and it is not possible to increase the diversity gain by using only conventional beam steering control, null steering control, etc., as shown in FIGS. It cannot contribute to the improvement of the rate.

本実施の形態では、上記のように、ダイバーシチ合成した結果の受信信号のノイズ電力値が改善するようにアンテナの指向性を制御するようにしたので、室内等の環境においても、図2(c)に示すように受信電力が上がり(ダイバーシチゲインが向上し)、結果として誤り率が改善される。   In the present embodiment, as described above, the antenna directivity is controlled so as to improve the noise power value of the received signal as a result of the diversity combining. ), The received power is increased (diversity gain is improved), and as a result, the error rate is improved.

実施の形態2.
図3はこの発明の実施の形態2のダイバーシチ受信装置の概略構成を示すブロック図である。この実施の形態は、実施の形態1と同様、ダイバーシチのブランチ数を2、各ブランチのアンテナ素子数を1とした場合である。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the diversity receiver according to the second embodiment of the present invention. This embodiment is a case where the number of diversity branches is two and the number of antenna elements in each branch is one, as in the first embodiment.

実施の形態2のダイバーシチ受信装置は、概して実施の形態1のダイバーシチ受信装置と同じであるが、移相制御部3が、ノイズ算出部7の出力ではなく、誤り訂正部6の出力信号を受信し、これに基づいて位相制御を行う点である。   The diversity receiving apparatus of the second embodiment is generally the same as the diversity receiving apparatus of the first embodiment, but the phase shift control unit 3 receives the output signal of the error correction unit 6 instead of the output of the noise calculation unit 7. However, phase control is performed based on this.

図3において、ダイバーシチ合成部5によってダイバーシチ合成された信号は、誤り訂正部6に出力される。誤り訂正部6は、符号化方式に従って受信信号を復号し、誤り訂正処理を行なう。一般的に誤り訂正はリードソロモン誤り訂正が行なわれることが多い。リードソロモン誤り訂正処理では、符号化時に付加されたパリティデータを用いて、一定長のデータパケット内の誤りビットを訂正するが、パリティデータ長によって誤り訂正可能なデータ数が制限され、それ以上の数のデータに誤りがあった場合は、訂正することができない。リードソロモン誤り訂正処理において訂正することができないパケットを受信した際には、誤り訂正不可であったことを検出し、受信信号の誤り率の情報として利用することができる。   In FIG. 3, the signal that has been diversity combined by the diversity combining unit 5 is output to the error correction unit 6. The error correction unit 6 decodes the received signal according to the encoding method and performs error correction processing. In general, Reed-Solomon error correction is often performed for error correction. In Reed-Solomon error correction processing, error bits in a fixed-length data packet are corrected using the parity data added at the time of encoding. However, the number of data that can be corrected by the parity data length is limited, and more If there is an error in the number of data, it cannot be corrected. When a packet that cannot be corrected in the Reed-Solomon error correction process is received, it can be detected that the error cannot be corrected and used as information on the error rate of the received signal.

誤り訂正部6は上記のようにして誤り率を算出し、移相制御部3に出力する。移相制御部3は任意の時間間隔ごとに誤り率を受信し、前回受信した誤り率と新しく受信した誤り率とを比較し、新しい誤り率が前回より小さくなった場合は前回と同じ方向に位相を回転させ、逆に大きくなった場合には逆の方向に位相回転させるよう、各ブランチの移相方向を決定する。また、誤り率の大きさから移相量を決定し、各ブランチの移相部2a、2bに移相制御信号を出力する。   The error correction unit 6 calculates the error rate as described above and outputs it to the phase shift control unit 3. The phase shift control unit 3 receives the error rate at every arbitrary time interval, compares the previously received error rate with the newly received error rate, and if the new error rate is smaller than the previous time, it is in the same direction as the previous time. The phase is rotated, and when the phase becomes larger, the phase shift direction of each branch is determined so that the phase is rotated in the opposite direction. Further, the amount of phase shift is determined from the magnitude of the error rate, and a phase shift control signal is output to the phase shift units 2a and 2b of each branch.

位相制御部3から出力された位相制御信号に基づいて、各ブランチの移相部2a、2bは、アンテナ1a、1bから出力された受信信号の位相を回転させる。   Based on the phase control signal output from the phase control unit 3, the phase shift units 2a and 2b of each branch rotate the phase of the reception signal output from the antennas 1a and 1b.

このように、ダイバーシチ合成後の信号の誤り率が最小になるようにアンテナの指向性パターンを制御するので、ダイバーシチゲインを上げることができ、結果として誤り率が向上することになる。   In this way, the antenna directivity pattern is controlled so that the error rate of the signal after diversity combining is minimized, so that the diversity gain can be increased, and as a result, the error rate is improved.

実施の形態3.
図4はこの発明の実施の形態3のダイバーシチ受信装置の概略構成を示すブロック図である。この実施の形態は、実施の形態1及び2と同様、ダイバーシチのブランチ数を2、各ブランチのアンテナ素子数を1とした場合である。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of the diversity receiver according to the third embodiment of the present invention. This embodiment is a case where the number of diversity branches is 2, and the number of antenna elements in each branch is 1, as in the first and second embodiments.

実施の形態3のダイバーシチ受信装置は、概して実施の形態1のダイバーシチ受信装置と同じであるが、移相制御部3が、ダイバーシチ合成後の信号から算出されたノイズ電力値のみでなく、ダイバーシチ合成前の各ブランチの受信信号から算出されたノイズ電力値をも受信し、これらに基づいて位相制御を行う点で異なる。   The diversity receiving apparatus according to the third embodiment is generally the same as the diversity receiving apparatus according to the first embodiment, but the phase shift control unit 3 performs not only the noise power value calculated from the diversity combined signal but also the diversity combining. The difference is that a noise power value calculated from the reception signal of each previous branch is also received and phase control is performed based on the received noise power value.

図4において、各ブランチの復調部4a、4bから出力された信号は、ブランチノイズ算出部8a、8bに入力される。ブランチノイズ算出部8a、8bは、ノイズ算出部7と同様に、受信信号に含まれるパイロット信号の受信電力のばらつきから、受信信号のノイズ電力を算出する。算出されたノイズ電力値は移相制御部3に出力される。   In FIG. 4, the signals output from the demodulation units 4a and 4b of each branch are input to the branch noise calculation units 8a and 8b. Similar to the noise calculator 7, the branch noise calculators 8 a and 8 b calculate the noise power of the received signal from the variation in the received power of the pilot signal included in the received signal. The calculated noise power value is output to the phase shift control unit 3.

前述したように、ダイバーシチ合成後の信号から算出されたノイズ電力値を最小にするようにアンテナの移相制御をすることで、ダイバーシチゲインを上げることができるが、電源投入時やチャネル変更時などの初期状態においては、まず、それぞれのブランチのアンテナから受信するノイズ電力を用いて移相制御し、その後、ダイバーシチ合成後のノイズ電力によって移相制御した方が、制御の収束速度が速くなる場合がある。   As mentioned above, diversity gain can be increased by controlling the antenna phase shift so that the noise power value calculated from the signal after diversity combining is minimized, but when power is turned on or when the channel is changed, etc. In the initial state, when the phase shift control is first performed using the noise power received from the antenna of each branch, and then the phase shift control is performed using the noise power after diversity combining, the control convergence speed is faster. There is.

本実施の形態では、初期状態において、まず、各ブランチの復調信号のノイズ電力が最小になるように、移相制御を行なう。このことにより、各ブランチのアンテナ指向性パターンの最大ビーム方向は、所望波の到来方向に向く。室内等の環境であっても、受信電力値がある程度大きい場合には、この状態で受信信号の誤り率が0となることがある。このようなときには、あえてダイバーシチ合成後のノイズ電力値によって移相制御を行なう必要がないので、各ブランチのノイズ電力値を用いた移相制御を続行する。   In the present embodiment, in the initial state, first, phase shift control is performed so that the noise power of the demodulated signal of each branch is minimized. Thus, the maximum beam direction of the antenna directivity pattern of each branch is directed to the arrival direction of the desired wave. Even in an indoor environment, if the received power value is large to some extent, the error rate of the received signal may become zero in this state. In such a case, it is not necessary to perform phase shift control according to the noise power value after diversity combining, so phase shift control using the noise power value of each branch is continued.

一方、各ブランチの最大ビーム方向が所望波の到来方向に向いても、ダイバーシチ合成後のノイズ電力値が低減しない、もしくは、ダイバーシチ合成後の信号の誤り率が改善しない場合には、ダイバーシチ合成後のノイズ電力に基づいた移相制御を実施する。   On the other hand, if the noise power value after diversity combining does not decrease or the error rate of the signal after diversity combining does not improve even if the maximum beam direction of each branch is in the direction of arrival of the desired wave, after diversity combining The phase shift control based on the noise power is performed.

上記のように移相制御に用いる信号を、各ブランチで算出されるノイズ電力値と、ダイバーシチ合成後のノイズ電力値とを適宜切り替えることにより、誤り率を向上させるまでの時間を短縮させることができる。   As described above, it is possible to shorten the time until the error rate is improved by appropriately switching the noise power value calculated in each branch and the noise power value after diversity combining for the signal used for phase shift control. it can.

実施の形態4.
図5はこの発明の実施の形態4のダイバーシチ受信装置の概略構成を示すブロック図である。この実施の形態も、実施の形態1〜実施の形態3と同様に、ダイバーシチのブランチ数を2、各ブランチのアンテナ素子数を1とした場合である。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of the diversity receiver according to the fourth embodiment of the present invention. This embodiment is also a case where the number of diversity branches is 2, and the number of antenna elements in each branch is 1, as in the first to third embodiments.

実施の形態4のダイバーシチ受信装置は、概して実施の形態2のダイバーシチ受信装置と同じであるが、移相制御部3が、ダイバーシチ合成後の信号復号した結果得られる誤り率情報のみでなく、ダイバーシチ合成前の各ブランチの受信信号から算出されたノイズ電力値をも受信し、これらに基づいて位相制御を行う点で異なる。   The diversity receiving apparatus according to the fourth embodiment is generally the same as the diversity receiving apparatus according to the second embodiment, but not only the error rate information obtained as a result of signal decoding after the diversity combining is performed by the phase shift control unit 3, but also the diversity. The difference is that a noise power value calculated from the received signal of each branch before synthesis is also received and phase control is performed based on the received noise power value.

また、実施の形態4のダイバーシチ受信装置はまた、概して実施の形態3のダイバーシチ受信装置とも同じであるが、移相制御部3が、ダイバーシチ合成後のノイズ電力値ではなく、ダイバーシチ合成後の信号復号した結果得られる誤り率情報を受信し、これとダイバーシチ合成前の各ブランチの受信信号から算出されたノイズ電力値とに基づいて位相制御を行う点で異なる。   Further, the diversity receiving apparatus of the fourth embodiment is also generally the same as the diversity receiving apparatus of the third embodiment, but the phase shift control unit 3 does not use the noise power value after diversity combining, but the signal after diversity combining. The difference is that error rate information obtained as a result of decoding is received and phase control is performed based on this and the noise power value calculated from the received signal of each branch before diversity combining.

実施の形態3で示したのと同様に、初期状態では各ブランチのノイズ電力値を用いて移相制御することで、誤り率のみを用いて移相制御する場合に比較して、誤り率を向上させるまでの時間を短縮させることができる。特に、復号処理には時間がかかることが多いので、初期状態においてブランチ毎のノイズ電力値を用いて移相制御すると、時間短縮の効果が大きい。   As in the third embodiment, by performing phase shift control using the noise power value of each branch in the initial state, the error rate can be reduced compared to the case where phase shift control is performed using only the error rate. The time until improvement can be shortened. In particular, since the decoding process often takes time, if the phase shift control is performed using the noise power value for each branch in the initial state, the time reduction effect is great.

実施の形態5.
図6はこの発明の実施の形態5のダイバーシチ受信装置の概略構成を示すブロック図である。この実施の形態も、実施の形態1〜4と同様に、ダイバーシチのブランチ数を2、各ブランチのアンテナ素子数を1とした場合である。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of the diversity receiver according to the fifth embodiment of the present invention. This embodiment is also a case where the number of diversity branches is two and the number of antenna elements in each branch is one, as in the first to fourth embodiments.

実施の形態5のダイバーシチ受信装置は、概して実施の形態4のダイバーシチ受信装置と同じであるが、移相制御部3が、ダイバーシチ合成後の信号復号した結果得られる誤り率情報及びダイバーシチ合成前の各ブランチの受信信号から算出されたノイズ電力値のみならず、ノイズ算出部7から出力されるダイバーシチ合成後のノイズの電力値をも受信し、これらに基づいて、位相制御を行う点で異なる。   The diversity receiving apparatus according to the fifth embodiment is generally the same as the diversity receiving apparatus according to the fourth embodiment, but the error rate information obtained as a result of signal decoding after diversity combining and the diversity combining before the diversity combining is performed by the phase shift control unit 3. Not only the noise power value calculated from the received signal of each branch but also the noise power value after diversity combining output from the noise calculation unit 7 is received, and the phase control is performed based on these values.

上記実施の形態1〜5において、移相制御は、RF帯で実施することも、デジタル信号に変換した後に実施することも可能である。デジタル信号に変換した後に移相制御する際は、例えば文献1に示されるようなアダプティブアレイ処理を行なうことでも可能である。   In the first to fifth embodiments, the phase shift control can be performed in the RF band or after being converted into a digital signal. When phase-shifting control is performed after conversion to a digital signal, adaptive array processing such as that described in Document 1 can be performed.

上記実施の形態1〜5では、ダイバーシチのブランチ数を2、各ブランチのアンテナ素子数を1とした場合の例を示したが、ブランチ数がいくつであってもよい。また、各ブランチのアンテナ素子が複数であってもよい。   In the first to fifth embodiments, an example in which the number of diversity branches is two and the number of antenna elements in each branch is one is shown. However, the number of branches may be any number. Further, there may be a plurality of antenna elements in each branch.

各ブランチのアンテナ素子が複数ある場合、複数アンテナ素子からの受信信号をセレクタに入力して1つを選択し復調するようにしてもよい。   When there are a plurality of antenna elements in each branch, the reception signals from the plurality of antenna elements may be input to the selector, and one may be selected and demodulated.

各ブランチのアンテナ素子が複数あり、デジタル信号に変換した後に移相制御させる場合には、文献2に示されるような高速フーリエ変換または離散フーリエ変換を用いてビームフォーム処理することもできる。RF帯で実施する際には、バトラーマトリクスを用いることができる。   When there are a plurality of antenna elements in each branch and phase shift control is performed after conversion to a digital signal, beamform processing can be performed using fast Fourier transform or discrete Fourier transform as shown in Document 2. When implemented in the RF band, a Butler matrix can be used.

上記実施の形態では、各ブランチのノイズ電力およびダイバーシチ合成後のノイズ電力値を算出するようにしたが、信号対ノイズ電力比(C/N)を算出して用いることもできる。同様に信号電力値を算出して、受信信号電力値が最大になるように移相制御することもできる。   In the above embodiment, the noise power of each branch and the noise power value after diversity combining are calculated, but the signal-to-noise power ratio (C / N) can also be calculated and used. Similarly, the signal power value is calculated, and phase shift control can be performed so that the received signal power value becomes maximum.

本発明の活用例として、無線信号を複数の指向性可変アンテナで受信してダイバーシチ合成する受信装置に適用できる。   As an application example of the present invention, the present invention can be applied to a receiving apparatus that receives a radio signal with a plurality of directional variable antennas and performs diversity combining.

この発明の実施の形態1を示すダイバーシチ受信装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the diversity receiver which shows Embodiment 1 of this invention. (a)〜(c)は、指向性制御された複数ブランチの受信信号と、ダイバーシチ合成した信号の受信電力値の様子を示した図である。(A)-(c) is the figure which showed the mode of the received power value of the signal which carried out the diversity synthesis | combination signal and the received signal of multiple branches by which directivity control was carried out. この発明の実施の形態2を示すダイバーシチ受信装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the diversity receiver which shows Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3を示すダイバーシチ受信装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the diversity receiver which shows Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態4を示すダイバーシチ受信装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the diversity receiver which shows Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態5を示すダイバーシチ受信装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the diversity receiver which shows Embodiment 5 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1a、1b アンテナ、 2a、2b 移相部、 3 移相制御部、 4a、4b 復調部、 5 ダイバーシチ合成部、 6 誤り訂正部、 7 ノイズ算出部、 8a、8b ブランチノイズ算出部。
1a, 1b antenna, 2a, 2b phase shift unit, 3 phase shift control unit, 4a, 4b demodulation unit, 5 diversity combining unit, 6 error correction unit, 7 noise calculation unit, 8a, 8b branch noise calculation unit.

Claims (5)

各々がアンテナ素子を持つ複数のブランチからなるダイバーシチ受信装置において、
各ブランチのアンテナ素子の指向性を変化させる移相部と、
ダイバーシチ合成後の受信信号のノイズ電力値を算出するノイズ算出部と、
前記ダイバーシチ合成後の受信信号のノイズ電力値に基づいて前記移相部において変化させる移相量を制御する移相制御部と
を備えることを特徴とするダイバーシチ受信装置。
In a diversity receiving device comprising a plurality of branches each having an antenna element,
A phase shifter that changes the directivity of the antenna element of each branch;
A noise calculator that calculates the noise power value of the received signal after diversity combining;
A diversity receiving apparatus comprising: a phase shift control unit that controls a phase shift amount that is changed in the phase shift unit based on a noise power value of the received signal after the diversity combining.
各々がアンテナ素子を持つ複数のブランチからなるダイバーシチ受信装置において、
各ブランチのアンテナ素子の指向性を変化させる移相部と、
ダイバーシチ合成後の受信信号を誤り訂正する誤り訂正部と、
前記誤り訂正部により算出される受信信号の誤り率に基づいて前記移相部において変化させる移相量を制御する移相制御部と
を備えることを特徴とするダイバーシチ受信装置。
In a diversity receiving device comprising a plurality of branches each having an antenna element,
A phase shifter that changes the directivity of the antenna element of each branch;
An error correction unit that corrects an error in the received signal after diversity combining;
A diversity receiving apparatus comprising: a phase shift control unit that controls a phase shift amount to be changed in the phase shift unit based on an error rate of a received signal calculated by the error correction unit.
各ブランチの受信信号のノイズ電力を算出するブランチノイズ算出部をさらに備え、
前記移相制御部は、前記ダイバーシチ合成後の受信信号のノイズ電力値のみならず、前記各ブランチの受信信号のノイズ電力値にも基づいて前記移相部において変化させる移相量を制御する
ことを特徴とする請求項1に記載のダイバーシチ受信装置。
It further comprises a branch noise calculator that calculates noise power of the received signal of each branch,
The phase shift control unit controls the amount of phase shift to be changed in the phase shift unit based on not only the noise power value of the received signal after diversity combining but also the noise power value of the received signal of each branch. The diversity receiver according to claim 1.
各ブランチの受信信号のノイズ電力を算出するブランチノイズ算出部をさらに備え、
前記移相制御部は、前記誤り訂正部により算出される受信信号の誤り率のみならず、前記各ブランチのノイズ電力値にも基づいて前記移相部において変化させる移相量を制御する
ことを特徴とする請求項2に記載のダイバーシチ受信装置。
It further comprises a branch noise calculator that calculates noise power of the received signal of each branch,
The phase shift control unit controls the amount of phase shift to be changed in the phase shift unit based on not only the error rate of the received signal calculated by the error correction unit but also the noise power value of each branch. The diversity receiver according to claim 2, characterized in that:
ダイバーシチ合成後の受信信号のノイズ電力値を算出するノイズ算出部と、
前記移相制御部は、前記誤り訂正部により算出される受信信号の誤り率及び前記各ブランチのノイズ電力値のみならず、前記ダイバーシチ合成後の受信信号のノイズ電力値にも基づいて前記移相部において変化させる移相量を制御する
ことを特徴とする請求項4に記載のダイバーシチ受信装置。
A noise calculator that calculates the noise power value of the received signal after diversity combining;
The phase shift control unit is based on not only the error rate of the received signal calculated by the error correcting unit and the noise power value of each branch but also the noise power value of the received signal after diversity combining. The diversity receiving apparatus according to claim 4, wherein the amount of phase shift to be changed in the unit is controlled.
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