JP2008109461A - Digital receiver - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、複数の電波源が放射する電波を受信し、受信信号をAD変換してデジタル信号処理することにより、複数の信号を受信することができるデジタル受信装置に関するものである。 The present invention relates to a digital receiver capable of receiving a plurality of signals by receiving radio waves radiated from a plurality of radio wave sources, AD-converting received signals and performing digital signal processing.
デジタル受信装置では、アンテナからの信号をアナログ−デジタル(AD)変換し、その信号を複数のデジタル信号を処理する受信処理部に入力することにより、複数種類の電波源からの信号を受信することが可能である。たとえば、素子アンテナが複数あり、各アンテナからの信号が受信処理部に入力される場合には、DBF(デジタルビームフォーミング)方式により受信処理部毎に異なるビームを形成し、信号毎に適切なビームを用意することで受信の適正化を図ることができる。 In a digital receiver, analog-to-digital (AD) conversion is performed on a signal from an antenna, and the signal is input to a reception processing unit that processes a plurality of digital signals, thereby receiving signals from a plurality of types of radio wave sources. Is possible. For example, when there are a plurality of element antennas and a signal from each antenna is input to the reception processing unit, a different beam is formed for each reception processing unit by the DBF (Digital Beam Forming) method, and an appropriate beam for each signal is formed. By preparing this, it is possible to optimize reception.
このように、アンテナで受信した信号を受信部で中間周波数に変換し、AD変換部でさらにデジタル信号へ変換し、変換されたデジタル信号を各ビーム合成部に入力し、ビーム合成された後の信号を受信処理部で受信処理することにより、複数種類の電波源からの信号を検出するようにしたデジタル受信装置において、予め到来信号に関する情報が蓄積された受信データベース部を設け、指定される受信目標に基づいて受信データベース部から対応する到来信号に関する情報を読出し、その情報に基づいてビーム合成部において生成するビーム幅を最適に制御すると共に、受信処理部で抽出する受信帯域幅を最適に制御するようにした受信処理装置がある。(例えば特許文献1)
しかし、上記した従来のデジタル受信装置では、予め設定した利得に基づいてビーム幅及び受信帯域幅を制御して探知確率を高めることはできるものの、実際の受信レベルに応じて受信パラメータを最適化したり、素子アンテナを効率よく使用するために、各受信処理部で使用する素子アンテナ数の適正化を図ることは行われていなかった。また上記デジタル受信装置で、周波数が異なる対象信号を同時に受信する場合、複数の受信処理部を用意して各周波数の受信が同時に行われるが、各受信周波数に対してアンテナ利得等の適正化を実施することは行われていないという課題があった。 However, in the conventional digital receiver described above, the detection probability can be increased by controlling the beam width and the reception bandwidth based on a preset gain, but the reception parameters can be optimized according to the actual reception level. In order to use element antennas efficiently, the number of element antennas used in each reception processing unit has not been optimized. Also, when receiving the target signals with different frequencies at the same time in the digital receiver, a plurality of reception processing units are prepared and each frequency is received at the same time. There was a problem that it was not done.
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、素子アンテナやそれに付随する構成部位を効率よく使用し、各受信周波数における必要受信感度を確保した上で、受信周波数の数をより多くする、もしくは、重要な周波数を受信できる確度を高めるようにしたデジタル受信装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and efficiently uses the element antenna and the components associated therewith to ensure the necessary reception sensitivity at each reception frequency and further increase the number of reception frequencies. Alternatively, an object of the present invention is to provide a digital receiving apparatus that increases the accuracy with which an important frequency can be received.
この発明のデジタル受信装置は、それぞれ到来信号を受信する複数のアンテナと、複数のアンテナが出力する受信信号をそれぞれ中間周波数の信号へ周波数変換する複数の受信部と、複数の受信部が出力する周波数変換されたアナログ信号をデジタル信号に変換する複数のAD変換処理部と、複数のAD変換処理部からのデジタル信号を選択的に入力し、選択された信号を元に、目的の信号を空間的に作り出し、これを出力する複数のビーム合成部と、複数のビーム合成部の出力信号から指定された周波数帯域幅の信号を抽出し、信号検出処理を実施する複数の受信処理部と、使用するアンテナ、ビームを指向する方位、信号の中心周波数、周波数帯域幅、信号検出のルール、復調方式、復調や信号検出に必要なSN比の各情報を入力するアンテナ・受信入力部と、アンテナ・受信入力部から入力された情報に従い、ビーム合成部で使用するアンテナとビームを指向する方位の情報を各ビーム合成部に設定し、各受信処理部で抽出する周波数帯域幅、信号検出のルール、復調方式の情報を各受信処理部に設定すると共に、各受信処理部から受信された信号の諸元データを受け取り、諸元データに含まれる受信レベルと、必要SN比を基に算出した必要受信レベルとを比較して、各受信処理部における受信レベルの過不足を算出し、受信レベルが不足している場合にはアラームを出す受信管理部と、各ビーム合成部で使用するアンテナの情報と、各受信処理部に入力する信号の中心周波数の情報が入力され、これら入力に応じて各受信部に対して周波数変換を指示するアンテナ・周波数制御部とを備え、受信管理部で検出した受信レベルの過不足に応じて受信処理部が使用するアンテナの数を変更するようにしたものである。 In the digital receiver according to the present invention, a plurality of antennas for receiving incoming signals, a plurality of receiving units for frequency-converting received signals output from the plurality of antennas to intermediate frequency signals, and a plurality of receiving units for output A plurality of AD conversion processing units for converting frequency-converted analog signals into digital signals, and digital signals from the plurality of AD conversion processing units are selectively input, and the target signal is spatially based on the selected signals. A plurality of beam synthesizers that create and output the signals, and a plurality of reception processors that perform signal detection processing by extracting signals of a specified frequency bandwidth from the output signals of the plurality of beam synthesizers To input information such as the antenna to be used, the beam direction, the center frequency of the signal, the frequency bandwidth, the rule of signal detection, the demodulation method, and the signal-to-noise ratio required for demodulation and signal detection According to the information input from the tena / reception input unit and the antenna / reception input unit, the antenna used in the beam combining unit and the information on the direction of the beam are set in each beam combining unit and extracted by each reception processing unit. Set the frequency bandwidth, signal detection rules, and demodulation method information in each reception processing unit, receive the specification data of the signal received from each reception processing unit, receive level included in the specification data, and necessary The reception management unit that compares the required reception level calculated based on the S / N ratio, calculates the excess or deficiency of the reception level in each reception processing unit, and issues an alarm if the reception level is insufficient, and each beam Information on the antenna used in the combining unit and information on the center frequency of the signal input to each reception processing unit are input, and the antenna / frequency that instructs frequency conversion to each receiving unit in response to these inputs And a control unit, the reception processing unit in accordance with the excess or deficiency of the receiving level detected by the reception management unit is one that was possible to change the numbers of antennas used.
この発明によるデジタル受信装置によれば、素子アンテナやそれに付随する構成部位を効率よく使用し、各受信周波数における必要受信感度を確保した上で、受信周波数の数をより多くする、もしくは、重要な周波数を受信できる確度を高めることができる。 According to the digital receiver according to the present invention, the number of reception frequencies can be increased more or more importantly while efficiently using the element antenna and the components associated therewith and ensuring the necessary reception sensitivity at each reception frequency. The accuracy with which the frequency can be received can be increased.
実施の形態1.
この発明の実施形態1によるデジタル受信装置を図1〜図3について説明する。図1はデジタル受信装置のブロック構成図、図2はデジタル受信装置の受信管理部における詳細構成図、図3は動作を説明するためのフローチャートをそれぞれ示す。
図1及び図2において、この発明のデジタル受信装置は、アンテナ部11-1〜11-N、受信部12-1〜12-N、AD変換処理部13-1〜13-N、ビーム合成部14-1〜14-M、受信処理部15-1〜15-M、アンテナ・受信入力部16、受信管理部17、アンテナ・周波数制御部18を備えている。なおアンテナ部11からAD変換処理部13までの各構成はN個の複数の回路部で構成し、ビーム合成部14から受信処理部15までの各構成はM個の複数の回路部で構成している。以下、これらの回路構成を総称して説明する時は、符号(1〜N、1〜M)を省略する。
A digital receiver according to
1 and 2, the digital receiver of the present invention includes antenna units 11-1 to 11-N, receiving units 12-1 to 12-N, AD conversion processing units 13-1 to 13-N, and a beam combining unit. 14-1 to 14-M, reception processing units 15-1 to 15-M, an antenna /
アンテナ部11-1〜11-Nは、空界の広覆域にある複数の電波源からの電波信号を捕らえ、捕捉した信号を出力する。受信部12-1〜12-Nは、アンテナ11からの出力信号を入力して高周波増幅し、アンテナ・周波数制御部18からの入力に従い、入力信号を中間周波数の信号へ周波数変換する。AD変換処理部13-1〜13-Nは、受信部12からの出力信号を入力として、AD変換を行い、デジタル信号に変換する。また一般的には、AD変換の前、もしくは、後ろで、中間周波数が直流成分となるように周波数変換を行うことが多い。デジタル信号に変換された信号をIQデータと称する。
ビーム合成部14-1〜14-Mは、各AD変換処理部13から入力されたIQデータを、受信管理部17からの指定に従って選択し、選択されたIQデータを元に、デジタルビームフォーミングを実施する。こうして、ビーム合成部14-1〜14-Mは、受信管理部17で指定された方位にビームが指向するよう信号合成し、その方向の信号が強調されたIQデータを出力する。受信処理部15-1〜15-Mは、受信管理部17から指定された周波数帯域幅の信号を抽出する。抽出した信号の中から、レベルが高い、指定された時間幅に渡り信号が続いている等の指定された信号検出のルールに従い、信号を検出し、その信号の諸元(信号レベル、送信周波数、パルス繰返し周波数、パルス幅、アンテナ走査方式、アンテナ走査速度等)を測定する。
The antenna units 11-1 to 11-N capture radio signals from a plurality of radio sources in a wide coverage area of the air field and output the captured signals. The receiving units 12-1 to 12 -N input the output signal from the
The beam combining units 14-1 to 14-M select the IQ data input from each AD
アンテナ・受信入力部16は、各ビーム合成部14で使用するアンテナAnとビームを指向する方位θn、各受信処理部15に入力する信号の中心周波数Fo、各受信処理部15で抽出する周波数帯域幅Fb、信号検出のルールL、復調方式Dm、復調や信号検出に必要なSN比等の情報を入力する。
受信管理部17は、アンテナ・受信入力部16から入力された情報に従い、各ビーム合成部14で使用するアンテナAn及び指向する方位θnの情報はアンテナ・ビーム制御部171に入力して信号処理し、各ビーム合成部14に対してそれぞれ使用するアンテナ及び指向方位を設定する。また各受信処理部15で抽出する周波数帯域幅Fb、復調方式Dm、信号検出のルールL等の情報は受信信号制御部172に入力して信号処理し、各受信処理部15に対してそれぞれ周波数帯域幅、復調方式、信号検出のルールを設定する。更に必要SN比及びNF(Noise Figure=雑音指数)などの情報に基づき各受信処理部15で必要とする必要受信レベルを算出して設定する必要受信レベル設定部173と、各受信処理部15で受信された信号の諸元データの受信レベルを検出する受信信号レベル検出部174とを有し、比較器175で受信信号レベル検出部174が検出した信号レベルが必要受信レベル設定部173で設定した信号レベルに対して過不足かどうかを比較する。受信処理部15からの受信レベルが必要受信レベルに足りない場合は、比較器175から信号を出力して警報器176でアラームを表示もしくは鳴らす。アンテナ・周波数制御部18は、各ビーム合成部14で使用するアンテナAnの情報、各受信処理部15に入力する信号の中心周波数Foの情報を入力し、各受信部12における局部発信器の周波数を制御する。
The antenna /
In accordance with the information input from the antenna /
次に、この発明の実施の形態1による動作を図3に示すフローチャートに基づいて説明する。
ステップS101では、アンテナ・受信入力部16により、各ビーム合成部14で使用するアンテナAnとビームを指向する方位θn、各受信処理部15に入力する信号の中心周波数Fo、各受信処理部15で抽出する周波数帯域幅Fb、信号検出のルールL、復調方式Dm、復調や信号検出に必要なSN比等の情報を入力して、使用アンテナと受信条件を設定する。
例えば、図1の複数のアンテナ11-1〜11-Nで電波源1〜電波源3の3つの信号を検出しようとする場合、中心周波数Foを3つ入力し、更にアンテナのビームを指向する方位θnを設定する。ビームを指向する方位θnはそれぞれ3つとも違う方位を入力してもよいし、同じ方位を入力してもよい。
Next, the operation according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
In step S101, the antenna An and the
For example, when three signals from the
ステップS102では、受信管理部17において、アンテナ・受信入力部16から入力された情報に従い、各ビーム合成部14に対して使用するアンテナAn、指向する方位θn、各受信処理部15に対して入力する信号の中心周波数Fo、抽出する周波数帯域幅Fb、復調方式Dm、信号検出のルールL等の受信条件を設定する。
例えば、図1のアンテナ11-1〜11-3は電波源1からの信号を検出するため、ビーム合成部14-1はアンテナ11-1〜11-3に接続されたAD変換処理部13-1〜13-3からの出力信号を入力するよう、ビーム合成部14-1に対してアンテナ11-1〜11-3を設定すると共に、そのビーム指向方位θ1を設定する。同様にビーム合成部14-2に対してはアンテナ11-4〜11-5を設定すると共に、そのビーム指向方位θ2を設定する。ビーム合成部14-3に対してはアンテナ11-Nを設定すると共に、そのビーム指向方位θ3を設定する
In step S102, in the
For example, since the antennas 11-1 to 11-3 in FIG. 1 detect signals from the
またビーム合成部14-1に接続された受信処理部15-1には、中心周波数Fo1、抽出する周波数帯域幅Fb1、復調方式Dm、信号検出のルールL等の受信条件を設定する。同様にビーム合成部14-2に接続された受信処理部15-2には、中心周波数Fo2、抽出する周波数帯域幅Fb2、復調方式Dm、信号検出のルールL等の受信条件を設定する。ビーム合成部14-3に接続された受信処理部15-3には、中心周波数Fo3、抽出する周波数帯域幅Fb3、復調方式Dm、信号検出のルールL等の受信条件を設定する。
In the reception processing unit 15-1 connected to the beam combining unit 14-1, reception conditions such as a
さらに、各受信処理部15-1〜15-3で使用する周波数帯域幅Fb1〜Fb3、復調や信号検出に必要なSN比、事前にわかっている装置のNF(Noise Figure=雑音指数)の各情報から、必要受信レベル設定部173で、各受信処理部15-1〜15-3で必要とする必要受信レベルを算出する。
Further, each of the frequency bandwidths Fb1 to Fb3 used in each of the reception processing units 15-1 to 15-3, the S / N ratio necessary for demodulation and signal detection, and the NF (Noise Figure = noise figure) of the device known in advance. From the information, the necessary reception
ステップS103では、アンテナ・周波数制御部18に、各ビーム合成部14で使用するアンテナAnの情報、各受信処理部15に入力する信号の中心周波数Foの情報が入力される。受信処理部15とビーム合成部14は1対1で対応しているため、各ビーム合成部14で使用するアンテナから、あるアンテナを使用する受信処理部15がわかる。あるアンテナを使用する受信処理部15に入力する信号の中心周波数をFoとした場合、そのアンテナに対応する受信部12では、周波数Foが中間周波数Fifとなる周波数変換を実施するように受信部12に対して指示する。
例えば、アンテナ11-1〜11-3を使用する受信部12-1〜12-3に対しては、中間周波数がFi1となるよう局部発信器の発振周波数を変換する。またアンテナ11-4〜11-5を使用する受信部12-4〜12-5に対しては、中間周波数がFi2となるよう局部発信器の発振周波数を変換する。更にアンテナ11-Nを使用する受信部12-Nに対しては、中間周波数がFi3となるよう局部発信器の発振周波数を変換する。
In
For example, for the receiving units 12-1 to 12-3 using the antennas 11-1 to 11-3, the oscillation frequency of the local oscillator is converted so that the intermediate frequency becomes Fi1. For the receiving units 12-4 to 12-5 using the antennas 11-4 to 11-5, the oscillation frequency of the local oscillator is converted so that the intermediate frequency is Fi2. Furthermore, for the receiving unit 12-N using the antenna 11-N, the oscillation frequency of the local oscillator is converted so that the intermediate frequency becomes Fi3.
ステップS104では、アンテナ部11-1〜11-Nは、空界に存在する複数の電波源1〜電波源3から発生されている各周波数f1、f2、f3の電波信号を捕らえ、その受信信号を出力する。
ステップS105では、受信部12-1〜12-Nは、アンテナ11-1〜11-Nからの出力信号を入力として、アンテナ・周波数制御部18からの入力に従い、入力信号を中間周波数の信号へ周波数変換する。
In step S104, the antenna units 11-1 to 11-N capture radio signals of the frequencies f1, f2, and f3 generated from the plurality of
In step S105, the receiving units 12-1 to 12-N take the output signals from the antennas 11-1 to 11-N as inputs, and convert the input signals to intermediate frequency signals according to the input from the antenna /
ステップS106では、AD変換処理部13-1〜13-Nは、各受信部12からの出力信号を入力として、AD変換を行い、デジタル信号に変換する。また一般的には、AD変換の前、もしくは、後ろで、中間周波数が直流成分となるように周波数変換を行うことが多い。デジタル信号に変換された信号をIQデータと呼ぶこととする。
In step S106, the AD conversion processing units 13-1 to 13-N perform AD conversion using the output signals from the receiving
ステップS107では、ビーム合成部14-1〜14-Mは、各AD変換処理部13から入力されたIQデータを指定に従って選択し、選択されたIQデータを元に、デジタルビームフォーミングを実施して、指定された方位にビームを指向し、その方向の信号が強調されたIQデータを出力する。デジタルビームフォーミングでは、指定する方位は複数とすることも可能であり、かつ、強調する方位だけでなく、抑圧する方位も指定することが可能である。
例えば、ビーム合成部14-1では、アンテナ11-1〜11-3及びそのビーム指向方位はθ1が設定されているから、それに基づいてビーム合成部14-1は、AD変換処理部13-1〜13-3の出力でデジタルビームフォーミングを実施してそのIQデータを出力する。同様に、ビーム合成部14-2では、アンテナ11-4〜11-5及びそのビーム指向方位θ2に基づいて、AD変換処理部13-4〜13-5の出力でデジタルビームフォーミングを実施してそのIQデータを出力する。ビーム合成部14-3では、アンテナ11-N及びそのビーム指向方位θ3に基づいて、AD変換処理部13-Nの出力でデジタルビームフォーミングを実施してそのIQデータを出力する。
In step S107, the beam combining units 14-1 to 14-M select the IQ data input from each AD
For example, in the beam combiner 14-1, the antennas 11-1 to 11-3 and the beam directing direction thereof are set to θ1, and based on this, the beam combiner 14-1 converts the AD conversion processor 13-1. The digital beam forming is performed with the output of ˜13-3 and the IQ data is output. Similarly, the beam combining unit 14-2 performs digital beam forming on the output of the AD conversion processing units 13-4 to 13-5 based on the antennas 11-4 to 11-5 and the beam directing direction θ2. The IQ data is output. The beam combining unit 14-3 performs digital beam forming on the output of the AD conversion processing unit 13-N based on the antenna 11-N and its beam directing direction θ3, and outputs the IQ data.
ステップS108では、受信処理部15-1〜15-Mは、受信管理部17から指定された周波数帯域幅Fbの信号を抽出する。抽出した信号の中から、レベルが高い、指定された時間幅に渡り信号が続いている等の指定された信号検出のルールLに従い、信号を検出し、その信号のレベル等の諸元を測定する。さらに、信号が通信であれば、指定された復調方式Dmに従い、復調処理を行う。測定された信号の諸元データを受信管理部17の受信信号レベル検出部174に出力する。
例えば、受信処理部15-1は、中心周波数Fo1の信号を周波数帯域幅Fb1で抽出し、電波源1に対応する周波数f1の信号を検出する。同様に、受信処理部15-2は、中心周波数Fo2の信号を周波数帯域幅Fb2で抽出し、電波源2に対応する周波数f2の信号を検出する。また、受信処理部15-3は、中心周波数Fo3の信号を周波数帯域幅Fb3で抽出し、電波源3に対応する周波数f3の信号を検出する。
In step S108, the reception processing units 15-1 to 15-M extract the signal having the frequency bandwidth Fb designated by the
For example, the reception processing unit 15-1 extracts the signal having the center frequency Fo1 with the frequency bandwidth Fb1, and detects the signal having the frequency f1 corresponding to the
そしてステップS109では、各受信処理部15から受信された信号のレベル等の諸元データを受け取った受信信号レベル検出部174は、諸元データに含まれる受信信号レベルを検出し、必要受信レベル設定部173で算出された必要受信レベルと比較器175で比較する。
ステップ110では、各受信処理部15における受信レベルの過不足を比較器175で判定し、ある受信処理部15の受信レベルが必要受信レベルに対して不足している場合には、受信状況を表示する画面において、警報器176によりその受信処理部15の受信レベルが足りないことをアラーム表示もしくはアラームで鳴らす。アラームを認識した操作者は、ステップS101に戻り、アンテナ・受信入力部16で再設定する。
例えば、受信処理部15-2で受信された信号の受信レベルが、算出された必要受信レベルより不足していれば、アンテナ・受信入力部16で、ビーム合成部14-2に設定するアンテナの数を2個から3または4個に増加するよう設定し直し、受信処理部15-2が使用するアンテナの数を変更するようにする。同時に、受信処理部15-2に設定する周波数帯域幅Fb2を狭くしたりして、アンテナ利得を増加するようにしてもよい。周波数帯域幅を変更する場合は、受信信号のスペクトルを表示機器に表示して帯域幅と比較し、受信信号の帯域が小さければ帯域幅を狭くするようにする。
一方、受信信号レベル検出部174で検出した信号レベルが設定した必要信号レベルよりも過分の場合は、ビーム合成部14に設定するアンテナの数を減少するよう設定し直したり、受信処理部15に設定する周波数帯域幅Fbを狭くしたりして、アンテナ利得を減少させ、その減少分を信号レベルが不足している他の受信処理部15に振り分けるようにしてもよい。
In step S109, the reception signal
In step 110, the
For example, if the reception level of the signal received by the reception processing unit 15-2 is less than the calculated required reception level, the antenna /
On the other hand, when the signal level detected by the reception signal
このように、この発明の実施の形態1によれば、各素子アンテナで受信する周波数を受信処理部15で処理する周波数に設定できるため、複数の周波数の受信ができ、かつ、受信レベルに応じて各受信処理部15が使用するアンテナ数、すなわち、アンテナ利得を操作者が変更できるため、状況に応じて必要なアンテナ利得を使った受信が可能となる。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, since the frequency received by each element antenna can be set to the frequency processed by the
実施の形態2.
この発明の実施形態2によるデジタル受信装置を図4〜図6について説明する。図4はデジタル受信装置のブロック構成図、図5はデジタル受信装置の受信管理出力部における詳細構成図、図6は使用するアンテナの配分を変更する場合のフローチャートを示す。
図4および図5において、この発明のデジタル受信装置は、アンテナ部11-1〜11-N、受信部12-1〜12-N、AD変換処理部13-1〜13-N、ビーム合成部14-1〜14-M、受信処理部15-1〜15-M、アンテナ・周波数制御部18、アンテナ・受信・優先度入力部20、受信管理出力部21、使用アンテナ配分部22を備えている。
Embodiment 2. FIG.
A digital receiver according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 is a block diagram of the digital receiver, FIG. 5 is a detailed block diagram of the reception management output unit of the digital receiver, and FIG. 6 is a flowchart for changing the distribution of antennas to be used.
4 and 5, the digital receiver of the present invention includes antenna units 11-1 to 11-N, receiving units 12-1 to 12-N, AD conversion processing units 13-1 to 13-N, and a beam combining unit. 14-1 to 14-M, reception processing units 15-1 to 15-M, an antenna /
アンテナ部11-1〜11-N、受信部12-1〜12-N、AD変換処理部13-1〜13-N、ビーム合成部14-1〜14-M、受信処理部15-1〜15-M、アンテナ・周波数制御部18は、実施の形態1と同様の構成につき、その説明は省略する。
Antenna units 11-1 to 11-N, receiving units 12-1 to 12-N, AD conversion processing units 13-1 to 13-N, beam combining units 14-1 to 14-M, and receiving processing units 15-1 to 15-1 The 15-M antenna /
アンテナ・受信・優先度入力部20は、実施の形態1におけるアンテナ・受信入力部16とほぼ同じ構成であるが、これに加えて、各受信処理部15の優先度の情報も入力できるようになっている。この優先度の情報は受信管理出力部21の受信信号制御部212に出力するようになっている。
受信管理出力部21は、実施の形態1における受信管理部17とほぼ同じ構成であるが、これに加えて、入力された各受信処理部15の優先度及び抽出する周波数帯域幅Fb等の情報は受信信号制御部212から使用アンテナ配分部22に出力するようになっている。また、各ビーム合成部14で使用する使用アンテナAnとビームを指向する方位θnに関する情報はアンテナ・ビーム制御部211から使用アンテナ配分部22に出力するようになっている。更に比較器215で比較した各受信処理部15での受信レベルの過不足の信号は使用アンテナ配分部22に出力するようになっている。なお必要受信レベル設定部213と、各受信処理部15から出力される信号のレベルを検出する受信信号レベル検出部214と、警報器216は実施の形態1のそれらと同じである。
The antenna / reception /
The reception
使用アンテナ配分部22は、動作開始時に初期値として、アンテナ・受信・優先度入力部20から、各ビーム合成部14で使用するアンテナAn、各受信処理部15に入力する信号の中心周波数foの情報が入力されるので、これらの情報をアンテナ・周波数制御部18に出力する。なおこれら初期値の情報はアンテナ・ビーム制御部211および受信信号制御部212から使用アンテナ配分部22に入力し、この使用アンテナ配分部22からアンテナ・周波数制御部18に出力してもよい。また使用アンテナ配分部22は、入力された各受信処理部15の優先度が高いものから順に、今どれだけのアンテナを使用しているかを記憶しておき、比較器215からの受信レベルの過不足に基づき、どのアンテナAnをどの受信処理部15に割り当てるかを、適時、最適になるよう計算して、アンテナ・ビーム制御部211及び受信信号制御部212に信号を送るようになっている。そして使用アンテナ配分部22からアンテナ・ビーム制御部211に対して、各ビーム合成部14が使用しているアンテナを増加または減少するよう変更指示があった場合は、各ビーム合成部14に対して使用アンテナを変更するよう再設定を行う。また使用アンテナ配分部22から受信信号制御部212に対して、各受信処理部15が使用している周波数帯域幅の変更指示があった場合は、各受信処理部15の周波数帯域幅を再設定する。
The used
次に、この発明の実施の形態2により使用するアンテナの配分を変更する動作を図6に示すフローチャートに基づいて説明する。
ステップS201では、比較器215で信号レベル(利得)が不足している受信処理部15があるかどうかを検出する。もしいずれの受信処理部15も信号レベル(利得)の不足がなければ、ステップS202に行って配分はそのままで終了する。1つでも受信処理部15に利得の不足があればステップS203に行き、利得が不足している受信処理部15の優先度を調べ、利得が不足して中で最も優先度の高い受信処理部RSPnを選択する。ステップS204では、受信処理部15の中で余剰利得を持つ受信処理部RSPmがあるかどうか判断する。もし余剰利得を持つ受信処理部RSPmがある場合はステップS205に進み、余剰利得を持つ受信処理部RSPmから不足とならない範囲で、余剰利得を持つ受信処理部RSPmに接続されていたアンテナを最も優先度の高い受信処理部RSPnに増加するよう変更する。またステップS204で、受信処理部15の中で余剰利得を持つ受信処理部RSPmがない場合は、ステップS206に進む。ステップS206では、アンテナを配分されている優先度の最も低い受信処理部RSPmに接続されていたアンテナを最も優先度の高い受信処理部RSPnに変更するようにする。ステップS207では、アンテナが増加するように変更された優先度の高い受信処理部RSPnの利得が足りたかどうか判断し、利得が足りている場合はステップS201に戻る。まだ利得が不足している場合は、ステップS204に戻って、受信処理部15の中で余剰利得を持つ受信処理部RSPmがあるかどうか判断し、上記の動作を繰り返す。
Next, the operation of changing the distribution of antennas used according to the second embodiment of the present invention will be described based on the flowchart shown in FIG.
In step S201, the
以上のようにして、受信管理出力部21から、各受信処理部15における優先度、受信レベルの過不足、使用アンテナAn、ビームを指向する方位θnの各情報が使用アンテナ配分部22に入力された場合、各受信処理部15の優先度順に、受信レベルの不足を解消するように、各受信処理部15が使用するアンテナ数の配分を変更する。
例えば、図4において、3個の受信処理部15-1〜15-3を使用していて、受信処理部15-1が最も優先度が高い優先度A、受信処理部15-2が優先度B、受信処理部15-3が優先度が最も低い優先度Cであった場合、優先度Aの受信処理部15-1が必要SN比を満たせるように、使用するアンテナ数を増加させ、それにより優先度の低い受信処理部15-3が必要SN比を満たせなくなっても仕方がない。また必要SN比よりも十分に大きい受信処理部15があった場合には、アンテナ数を減少させる。
As described above, the reception
For example, in FIG. 4, three reception processing units 15-1 to 15-3 are used, the reception processing unit 15-1 has the highest priority A, and the reception processing unit 15-2 has the priority. B. When the reception processing unit 15-3 has the lowest priority C, the number of antennas to be used is increased so that the reception processing unit 15-1 having the priority A can satisfy the necessary SN ratio. Therefore, there is no way for the reception processing unit 15-3 having a low priority to satisfy the necessary SN ratio. If there is a
また、アンテナ数の配分をする際は、ビーム幅を考慮し、なるべく近接するアンテナ11を同じビーム合成部14で使うように、もしくは、逆に、なるべく遠く離れたアンテナ11を同じビーム合成部14で使うように配分するような条件も考慮することが考えられる。
さらに、アンテナが指向する方位θnが個々に異なる場合には、これを考慮して、アンテナの配分を変更することも考えられる。
When allocating the number of antennas, considering the beam width, the
Further, when the azimuth θn directed to the antenna is different from each other, it is possible to change the distribution of the antenna in consideration of this.
使用するアンテナの配分を変更した後、その変更を反映した、ビーム合成部14で使用するアンテナAn、各受信処理部15に入力する信号の中心周波数Foの情報を、アンテナ・周波数制御部18に出力するとともに、各ビーム合成部14が使用するアンテナの情報については、受信管理出力部21にも出力する。
After changing the distribution of the antennas to be used, information on the antenna An used in the
この発明の実施の形態2によれば、素子アンテナやそれに付随する構成部位を効率よく使用し、各受信周波数における必要受信感度を優先度に応じて確実に確保できる。
なお実施の形態2では、使用アンテナ配分部22を設け、受信管理出力部21との間で情報のやり取りを行なって、使用アンテナ配分部22が優先度順に使用アンテナを配分するよう計算して、アンテナ・ビーム制御部211及び受信信号制御部212を制御していた。しかしながら実施の形態1において、アンテナ・受信入力部16に受信処理部15の優先度を設定できるようにして、その優先度の情報を受信信号制御部172に入力し、その情報をアンテナ・ビーム制御部171に送るようにすると共に、アンテナ・ビーム制御部171は比較器175からの信号レベル不足の信号をも入力するようにして、このアンテナ・ビーム制御部171で実施の形態2の使用アンテナ配分部22の機能を持たせることにより、実施の形態2と同様に受信処理部15の優先度に応じて必要受信感度を確保するようにしてもよい。
According to the second embodiment of the present invention, it is possible to efficiently use the element antenna and the components associated therewith and to ensure the necessary reception sensitivity at each reception frequency according to the priority.
In the second embodiment, the use
実施の形態3.
この発明の実施形態3によるデジタル受信装置のブロック構成図を図7に示す。
図7に示すこの発明のデジタル受信装置は、アンテナ部11-1〜11-N、受信部12-1〜12-N、AD変換処理部13-1〜13-N、ビーム合成・方測部30-1〜30-M、受信処理部15-1〜15-M、アンテナ・受信・優先度入力部20、アンテナ・周波数制御部18、使用アンテナ配分部22、受信方測管理出力部31を備えている。
Embodiment 3 FIG.
A block diagram of a digital receiver according to Embodiment 3 of the present invention is shown in FIG.
The digital receiver of the present invention shown in FIG. 7 includes an antenna unit 11-1 to 11-N, a receiver unit 12-1 to 12-N, an AD conversion processing unit 13-1 to 13-N, a beam combining / rectangular measuring unit. 30-1 to 30-M, reception processing units 15-1 to 15-M, antenna / reception /
アンテナ部11-1〜11-N、受信部12-1〜12-N、AD変換処理部13-1〜13-N、受信処理部15-1〜15-M、アンテナ・受信・優先度入力部20、アンテナ・周波数制御部18、使用アンテナ配分部22は、実施の形態2と同様の構成につき、その説明は省略する。
Antenna units 11-1 to 11-N, receiving units 12-1 to 12-N, AD conversion processing units 13-1 to 13-N, receiving processing units 15-1 to 15-M, antenna / reception / priority input The
ビーム合成・方測部30-1〜30-Mは、実施の形態2におけるビーム合成部14とほぼ同じ構成であるが、これに加えて、AD変換処理部13の出力信号から実際にアンテナのビームが指向している方位測定も実施し、この方位測定結果に基づき、ビーム方位を切り替え、この結果を受信方測管理出力部31に出力する。
The beam combining / rectangular measuring units 30-1 to 30-M have substantially the same configuration as the
受信方測管理出力部31は、実施の形態2における受信管理出力部21とほぼ同じ構成である。ただし、各ビーム合成・方測部30-1〜30-Mに対して入力する、ビームを指向する方位は、まず初期値は、アンテナ・受信・優先度入力部20から入力されたビームを指向する方位であるが、ビーム合成・方測部30-1〜30-Mで測定した方位測定結果が入力された場合には、初期値から方位測定結果の方位に変更して管理する。
The reception direction
アンテナ・受信・優先度入力部20から入力されるビームを指向する方位θnは想定であり、実際には異なったり、少しずれたりしている。したがってビーム合成・方測部30-1〜30-Mで実際の方位を測定し、これにより精密な方位にビームを指向するようにする。
この発明の実施の形態3によれば、ビーム方位を方位測定結果に基づき、すなわち、事前に決めた値でなく、実際に電波が到来する方位に向けることができるので、受信性能を向上することができる。
The azimuth θn that directs the beam input from the antenna / reception /
According to the third embodiment of the present invention, the beam azimuth is based on the azimuth measurement result, that is, not the predetermined value, but can be directed to the azimuth where the radio wave actually arrives, so that the reception performance is improved. Can do.
実施の形態4.
この発明の実施形態4によるデジタル受信装置のブロック構成図を図8に示す。
図8に示すこの発明のデジタル受信装置は、アンテナ部11-1〜11-N、受信部12-1〜12-N、AD変換処理部13-1〜13-N、ビーム合成部14-1〜14-M、受信処理部15-1〜15-M、アンテナ・受信入力部16、受信管理部17、アンテナ・周波数制御部18、切換スイッチ41を備えている。この実施の形態4のデジタル受信装置は、実施の形態1におけるAD変換処理部13-1〜13-Nとビーム合成部14-1〜14-Mとの間に切換スイッチ41を設けた以外は、実施の形態1と同じ構成である。
切換スイッチ41は、AD変換処理部13-1〜13-NからのIQデータ信号を入力すると共に、受信管理部17から各ビーム合成部14で使用するアンテナに関する情報が入力される。そしてこれら入力を基に各ビーム合成部14が使用するアンテナ11-1〜11-Nに応じてスイッチを切換えて、AD変換処理部13-1〜13-NからのIQデータ信号を選択的にビーム合成部14-1〜14-Mへ入力する。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 8 shows a block diagram of a digital receiver according to Embodiment 4 of the present invention.
The digital receiver of the present invention shown in FIG. 8 includes antenna units 11-1 to 11-N, receiving units 12-1 to 12-N, AD conversion processing units 13-1 to 13-N, and beam combining unit 14-1. 14-M, reception processing units 15-1 to 15-M, an antenna /
The
次に、この発明の実施の形態4による動作について説明する。
アンテナ部11-1〜11-N、受信部12-1〜12-N、AD変換処理部13-1〜13-N、ビーム合成部14-1〜14-M、受信処理部15-1〜15-M、アンテナ・受信入力部16、アンテナ・周波数制御部18は実施の形態1と同じ動作を行う。
受信管理部17は、アンテナ・受信入力部16で入力された各ビーム合成部14が使用するアンテナAnに関する情報を、切換スイッチ41に対して出力する。切換スイッチ41には、各AD変換処理部13からIQデータが入力されるので、各ビーム合成部14が使用するアンテナ11に基づいてスイッチを切替え、各ビーム合成部14に指定のAD変換処理部13、すなわち、アンテナ11からのIQデータを出力するようにする。
例えば、ビーム合成部14-1には、AD変換処理部13-1〜13-3からのIQデータのみが入力されるようにスイッチを切替える。同様に、ビーム合成部14-2には、AD変換処理部13-4〜13-5からのIQデータのみが入力されるようにスイッチを切替える。ビーム合成部14-3には、AD変換処理部13-NからのIQデータのみが入力されるようにスイッチを切替える。
Next, operation according to Embodiment 4 of the present invention will be described.
Antenna units 11-1 to 11-N, receiving units 12-1 to 12-N, AD conversion processing units 13-1 to 13-N, beam combining units 14-1 to 14-M, and receiving processing units 15-1 to 15-1 The 15-M, the antenna /
The
For example, the switch is switched so that only IQ data from the AD conversion processing units 13-1 to 13-3 is input to the beam combining unit 14-1. Similarly, the switch is switched so that only IQ data from the AD conversion processing units 13-4 to 13-5 is input to the beam combining unit 14-2. The switch is switched so that only IQ data from the AD conversion processing unit 13-N is input to the beam combining unit 14-3.
このように切換スイッチ41を追加することにより、各AD変換処理部13と各ビーム合成部14の間でやり取りされるデータ量を削減することができる。
即ち、実施の形態1の場合は、全部のAD変換処理部13のIQデータが各ビーム合成部14に入力され、ビーム合成部14がM個の場合、AD変換処理部13はM倍のIQデータを出力するので、データ量が多くなって処理時間も長くなっていた。しかし切換スイッチ41を設けた場合は、各AD変換処理部13は、スイッチのみデータを出し、これをスイッチで切換えてビーム合成部14に出力するので、データ量は実施の形態1に比較して1/Mとなる。
By adding the
That is, in the case of the first embodiment, IQ data of all the AD
なお、このような切換スイッチ41の機能は、実施の形態2、もしくは、実施の形態3にも適応可能である。
Such a function of the
11-1〜11-N:アンテナ部、 12-1〜12-N:受信部、
13-1〜13-N:AD変換処理部、 14-1〜14-M:ビーム合成部、
15-1〜15-N:受信処理部、 16:アンテナ・受信入力部、
17:受信管理部、 18:アンテナ・周波数制御部、
20:アンテナ・受信・優先度入力部、 21:受信管理出力部、
22:使用アンテナ配分部、
30-1〜30-M:ビーム合成・方測部、 31:受信方測管理出力部、
41:切換スイッチ、
171、211:アンテナ・ビーム制御部、 172、212:受信信号制御部、
173、213:必要受信レベル設定部、 174、214:受信信号レベル検出部
175、215:比較器、 176、216:警報器、
11-1 to 11-N: antenna unit, 12-1 to 12-N: receiving unit,
13-1 to 13-N: AD conversion processing unit, 14-1 to 14-M: beam combining unit,
15-1 to 15-N: reception processing unit, 16: antenna / reception input unit,
17: Reception management unit, 18: Antenna / frequency control unit,
20: Antenna / reception / priority input unit, 21: Reception management output unit,
22: Used antenna distribution unit,
30-1 to 30-M: Beam synthesis / direction measurement unit 31: Reception direction measurement management output unit,
41: changeover switch,
171 and 211: antenna beam control unit, 172 and 212: received signal control unit,
173, 213: Necessary reception level setting unit, 174, 214: Reception signal
Claims (6)
前記複数のアンテナが出力する受信信号をそれぞれ中間周波数の信号へ周波数変換する複数の受信部と、
前記複数の受信部が出力する周波数変換されたアナログ信号をデジタル信号に変換する複数のAD変換処理部と、
前記複数のAD変換処理部からのデジタル信号を選択的に入力し、選択された信号を元に、目的の信号を空間的に作り出し、これを出力する複数のビーム合成部と、
前記複数のビーム合成部の出力信号から指定された周波数帯域幅の信号を抽出し、信号検出処理を実施する複数の受信処理部と、
使用するアンテナ、ビームを指向する方位、信号の中心周波数、周波数帯域幅、信号検出のルール、復調方式、復調や信号検出に必要なSN比の各情報を入力するアンテナ・受信入力部と、
前記アンテナ・受信入力部から入力された情報に従い、前記ビーム合成部で使用するアンテナとビームを指向する方位の情報を前記各ビーム合成部に設定し、前記各受信処理部で抽出する周波数帯域幅、信号検出のルール、復調方式の情報を前記各受信処理部に設定すると共に、前記各受信処理部から受信された信号の諸元データを受け取り、諸元データに含まれる受信レベルと、前記必要SN比を基に算出した必要受信レベルとを比較して、各受信処理部における受信レベルの過不足を算出し、受信レベルが不足している場合にはアラームを出す受信管理部と、
前記各ビーム合成部で使用するアンテナの情報と、前記各受信処理部に入力する信号の中心周波数の情報が入力され、これら入力に応じて前記各受信部に対して周波数変換を指示するアンテナ・周波数制御部とを備え、
前記受信管理部で検出した受信レベルの過不足に応じて前記受信処理部が使用するアンテナの数を変更するようにしたことを特徴とするデジタル受信装置。 A plurality of antennas each receiving incoming signals;
A plurality of receiving units for frequency-converting received signals output from the plurality of antennas to intermediate frequency signals, respectively;
A plurality of AD conversion processing units for converting analog signals subjected to frequency conversion output from the plurality of receiving units into digital signals;
A plurality of beam combining units that selectively input digital signals from the plurality of AD conversion processing units, create a target signal spatially based on the selected signals, and output the signals;
A plurality of reception processing units for extracting a signal having a specified frequency bandwidth from the output signals of the plurality of beam combining units and performing a signal detection process;
An antenna to be used, an antenna / reception input unit for inputting information on the beam direction, signal center frequency, frequency bandwidth, signal detection rule, demodulation method, S / N ratio necessary for demodulation and signal detection;
According to the information input from the antenna / reception input unit, the frequency band width that is set in each beam combining unit and information about the antenna used in the beam combining unit and the direction in which the beam is directed is extracted by each reception processing unit. , Setting signal detection rules and demodulation method information in the respective reception processing units, receiving specification data of signals received from the respective reception processing units, receiving levels included in the specification data, and the necessary Compared with the required reception level calculated based on the S / N ratio, calculates the excess or deficiency of the reception level in each reception processing unit, and if the reception level is insufficient, a reception management unit that issues an alarm;
Information on the antenna used in each beam combining unit and information on the center frequency of the signal input to each reception processing unit are input, and an antenna that instructs frequency conversion to each receiving unit according to these inputs A frequency control unit,
A digital receiving apparatus characterized in that the number of antennas used by the reception processing unit is changed according to the excess or deficiency of the reception level detected by the reception management unit.
前記複数のアンテナが出力する受信信号をそれぞれ中間周波数の信号へ周波数変換する複数の受信部と、
前記複数の受信部が出力する周波数変換されたアナログ信号をデジタル信号に変換する複数のAD変換処理部と、
前記複数のAD変換処理部からのデジタル信号を選択的に入力し、選択された信号を元に、目的の信号を空間的に作り出し、これを出力する複数のビーム合成部と、
前記複数のビーム合成部の出力信号から指定された周波数帯域幅の信号を抽出し、信号検出処理を実施する複数の受信処理部と、
使用するアンテナ、ビームを指向する方位、信号の中心周波数、周波数帯域幅、信号検出のルール、復調方式、復調や信号検出に必要なSN比、受信処理部の優先度の各情報を入力するアンテナ・受信・優先度入力部と、
前記アンテナ・受信・優先度入力部から入力された情報に従い、前記ビーム合成部で使用するアンテナとビームを指向する方位の情報を前記各ビーム合成部に設定し、前記各受信処理部で抽出する周波数帯域幅、信号検出のルール、復調方式の情報を前記各受信処理部に設定すると共に、前記各受信処理部から受信された信号の諸元データを受け取り、諸元データに含まれる受信レベルと、前記必要SN比を基に算出した必要受信レベルとを比較して、各受信処理部における受信レベルの過不足を算出し、受信レベルが不足している場合にはアラームを出す受信管理出力部と、
動作開始時に、前記各ビーム合成部で使用するアンテナの情報と、前記各受信処理部に入力する信号の中心周波数の情報が入力され、前記受信管理出力部から受信レベルが不足している情報が入力された場合には、前記各受信処理部の優先度順に、受信レベルの不足を解消するように、前記各ビーム合成部での使用アンテナ数の配分を変更する信号を前記受信管理出力部に出力する使用アンテナ配分部と、
前記各ビーム合成部で使用するアンテナの情報と、前記各受信処理部に入力する信号の中心周波数の情報が入力され、これら入力に応じて前記各受信部に対して周波数変換を指示するアンテナ・周波数制御部とを備えたことを特徴とするデジタル受信装置。 A plurality of antennas each receiving incoming signals;
A plurality of receiving units for frequency-converting received signals output from the plurality of antennas to intermediate frequency signals, respectively;
A plurality of AD conversion processing units for converting analog signals subjected to frequency conversion output from the plurality of receiving units into digital signals;
A plurality of beam combining units that selectively input digital signals from the plurality of AD conversion processing units, create a target signal spatially based on the selected signals, and output the signals;
A plurality of reception processing units for extracting a signal having a specified frequency bandwidth from the output signals of the plurality of beam combining units and performing a signal detection process;
Antenna that inputs information on antenna to be used, beam direction, signal center frequency, frequency bandwidth, signal detection rule, demodulation method, S / N ratio required for demodulation and signal detection, and priority of reception processing unit・ Reception / priority input section,
According to the information input from the antenna / reception / priority input unit, information on the antenna used in the beam combining unit and the direction of the beam is set in each beam combining unit, and extracted by each reception processing unit. Information on frequency bandwidth, signal detection rule, and demodulation method is set in each reception processing unit, and specification data of a signal received from each reception processing unit is received, and a reception level included in the specification data The reception management output unit which compares the required reception level calculated based on the required SN ratio to calculate the excess or deficiency of the reception level in each reception processing unit and issues an alarm if the reception level is insufficient When,
At the start of operation, information on the antenna used in each beam combining unit and information on the center frequency of the signal input to each reception processing unit are input, and information indicating that the reception level is insufficient from the reception management output unit. When input, a signal for changing the distribution of the number of used antennas in each beam combining unit is sent to the reception management output unit in order of priority of each reception processing unit so as to eliminate the shortage of reception levels. Use antenna distribution section to output,
Information on the antenna used in each beam combining unit and information on the center frequency of the signal input to each reception processing unit are input, and an antenna that instructs frequency conversion to each receiving unit according to these inputs A digital receiver comprising a frequency control unit.
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