JP2008219784A - 信号処理装置及び信号処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のチューナを有効に利用することを可能とする信号処理装置及び信号処理方法を提供する。
【解決手段】信号処理装置１００は、通信を開始する際において、第１チューナ２０Ａ及び第２チューナ２０Ｂから出力された信号の受信状態に応じて、第１チューナ２０Ａ及び第２チューナ２０Ｂの中から、通信に使用するチューナとして一のチューナを選択する選択部４０と、一のチューナを用いて前記通信を行っている場合に、通信に使用されない他のチューナのパラメータを変更するパラメータ変更部５０とを備える。選択部４０は、一のチューナから出力される信号の受信状態よりも、他のチューナから出力される信号の受信状態が良好である場合に、通信に使用するチューナを一のチューナから他のチューナに切り替える。
【選択図】図１

Description

本発明は、第１アンテナに接続された第１チューナから出力された信号、又は、第２アンテナに接続された第２チューナから出力された信号を出力信号として取得する信号処理装置及び信号処理方法に関する。

従来、複数のアンテナを介して信号を受信するアダプティブアレイシステムが知られている（例えば、特許文献１）。

このアダプティブアレイアンテナでは、各アンテナを介して受信した信号の位相及び振幅を制御する重み付け処理が行われる。続いて、重み付け処理が行われた各信号を合成することによって出力信号が得られる。

一方で、複数のアンテナにそれぞれ接続された複数のチューナを有する信号処理装置も提案されている（例えば、特許文献２）。

この信号処理装置は、通信を開始する際に、複数のチューナから出力される信号について受信誤りを検出する。続いて、信号処理装置は、受信誤りが少ない信号を出力するチューナを通信に使用するチューナ（以下、使用チューナ）として選択する。
特開２００３−２６４４８９号公報（例えば、請求項１、［００７９］〜［００８９］、図２など） 特開２００５−１５０９６９号公報（例えば、請求項１、［００４３］、［００６９］、図１など）

ここで、上述した信号処理装置では、各チューナに設定されたパラメータは、一般的に同じである。パラメータとしては、各アンテナを介して受信する信号の同期位置、各アンテナを介して受信する信号に加算される周波数オフセットなどが挙げられる。

従って、各チューナから出力される信号の受信誤りは、主として、各チューナにそれぞれ接続されたアンテナの位置関係に依存する。

すなわち、上述した信号処理装置では、アンテナの位置関係に依存する受信誤りに基づいて使用チューナが選択されるに過ぎないため、複数のチューナが有効に利用されていない場合がある。

そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、複数のチューナを有効に利用することを可能とする信号処理装置及び信号処理方法を提供することを目的とする。

本発明の一の特徴では、信号処理装置は、第１アンテナに接続された第１チューナ（第１チューナ２０Ａ）と、第２アンテナに接続された第２チューナ（第２チューナ２０Ｂ）とを備えており、前記第１チューナ又は前記第２チューナから出力された信号を出力信号として取得する。信号処理装置は、通信を開始する際において、前記第１チューナ及び前記第２チューナから出力された信号の受信状態に応じて、前記第１チューナ及び前記第２チューナの中から、前記通信に使用するチューナとして一のチューナを選択する選択部（選択部４０）と、前記一のチューナを用いて前記通信を行っている場合に、前記第１チューナ及び前記第２チューナのうち、前記通信に使用されない他のチューナのパラメータを変更するパラメータ変更部（パラメータ変更部５０）とを備え、前記選択部は、前記一のチューナから出力される信号の受信状態よりも、前記他のチューナから出力される信号の受信状態が良好である場合に、前記通信に使用するチューナを前記一のチューナから前記他のチューナに切り替える。なお、第１アンテナとは、アンテナ装置内に設けられたエレメントを含む概念であることに留意すべきである。同様に、第２アンテナも、アンテナ装置内に設けられたエレメントを含む概念であることに留意すべきである。

かかる特徴によれば、パラメータ変更部は、一のチューナを用いて前記通信を行っている場合に、第１チューナ及び第２チューナのうち、通信に使用されない他のチューナのパラメータを変更する。また、選択部は、他のチューナの受信状態が一のチューナの受信状態よりも良好である場合に、通信に使用するチューナを一のチューナから他のチューナに切り替える。

従って、通信を開始する際に、通信に使用されなかったチューナを有効に利用することができる。これによって、通信を開始した後においても、単数のチューナ内でアンテナウェイトなどを最適化するだけではなくて、通信品質の劣化を抑制しながら、チューナに設定すべきパラメータを効率的に変更することができる。

また、各チューナに接続されたアンテナの位置関係に依存して、通信に使用するチューナを選択するだけではなくて、各チューナに設定すべきパラメータを変更しながら、通信に使用するチューナを更新する。これによって、通信品質の向上を図ることができる。

すなわち、複数のチューナを有効に利用しながら、通信品質の向上を図ることができる。

本発明の上述した特徴において、前記パラメータは、前記第１アンテナ又は前記第２アンテナを介して受信する信号の同期位置、又は、前記第１アンテナ又は前記第２アンテナを介して受信する信号に加算される周波数オフセットである。

本発明の一の特徴では、第１アンテナに接続された第１チューナから出力された信号、又は、第２アンテナに接続された第２チューナから出力された信号を出力信号として取得する信号処理方法は、通信を開始する際において、前記第１チューナ及び前記第２チューナから出力された信号の受信状態に応じて、前記第１チューナ及び前記第２チューナの中から、前記通信に使用するチューナとして一のチューナを選択するステップＡと、前記一のチューナを用いて前記通信を行っている場合に、前記第１チューナ及び前記第２チューナのうち、前記通信に使用されない他のチューナのパラメータを変更するステップＢと、前記一のチューナから出力される信号の受信状態よりも、前記他のチューナから出力される信号の受信状態が良好である場合に、前記通信に使用するチューナを前記一のチューナから前記他のチューナに切り替えるステップＣとを含む。

本発明によれば、複数のチューナを有効に利用することを可能とする信号処理装置及び信号処理方法を提供することができる。

以下において、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。

ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

［第１実施形態］
（信号処理装置の構成）
以下において、本発明の第１実施形態に係る信号処理装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る信号処理装置１００を示すブロック図である。

なお、信号処理装置１００は、例えば、複数の携帯端末と通信を行う無線基地局などに設けられている。具体的には、信号処理装置１００は、携帯端末から受信した信号の復調処理や復号処理などを行うことによって、出力信号を取得する。

図１に示すように、信号処理装置１００は、複数の第１アンテナ（第１アンテナ１１Ａ〜第１アンテナ１４Ａ）と、複数の第２アンテナ（第２アンテナ１１Ｂ〜第２アンテナ１４Ｂ）と、第１チューナ２０Ａと、第２チューナ２０Ｂと、受信信号測定部３０Ａと、受信信号測定部３０Ｂと、選択部４０と、パラメータ変更部５０と、信号処理部６０とを有する。

第１アンテナ１１Ａ〜第１アンテナ１４Ａは、信号（電波）を携帯端末から受信する。同様に、第２アンテナ１４Ｂ〜第２アンテナ１１Ｂは、信号（電波）を携帯端末から受信する。

ここで、第１アンテナ（第１アンテナ１１Ａ〜第１アンテナ１４Ａ）と第２アンテナ（第２アンテナ１４Ｂ〜第２アンテナ１１Ｂ）とは、空間的に離れた位置に設けられており、携帯端末から送信された信号（電波）を同様に受信する。

なお、第１アンテナとは、アンテナ装置内に設けられたエレメントを含む概念であることに留意すべきである。同様に、第２アンテナも、アンテナ装置内に設けられたエレメントを含む概念であることに留意すべきである。

第１チューナ２０Ａは、第１アンテナ１１Ａ〜第１アンテナ１４Ａに接続されており、各第１アンテナを介して受信した信号の合成処理などを行う。同様に、第２チューナ２０Ｂは、第２アンテナ１４Ｂ〜第２アンテナ１１Ｂに接続されており、各第２アンテナを介して受信した信号の合成処理などを行う。

なお、第１チューナ２０Ａ及び第２チューナ２０Ｂの詳細については後述する（図２を参照）。

受信信号測定部３０Ａは、第１チューナ２０Ａから出力された信号の受信状態を測定する。具体的には、受信信号測定部３０Ａは、第１チューナ２０Ａから出力された信号のＳＩＲ（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）やＢＥＲ（Ｂｌｏｃｋ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）などを受信状態として測定する。なお、受信信号測定部３０Ａは、ＢＥＲ（Ｂｌｏｃｋ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）を受信状態として測定する場合には、第１チューナ２０Ａから出力された信号を復号する複合器を有することは勿論である。

同様に、受信信号測定部３０Ｂは、第２チューナ２０Ｂから出力された信号の受信状態を測定する。

なお、受信信号測定部３０Ａ及び受信信号測定部３０Ｂは同様の構成を有しているため、これらを受信信号測定部３０と総称することがあることに留意すべきである。

選択部４０は、受信信号測定部３０Ａ及び受信信号測定部３０Ｂによって測定された受信状態に応じて、第１チューナ２０Ａ及び第２チューナ２０Ｂの中から、信号処理装置１００と携帯端末との間で行われる通信に使用するチューナを選択する。具体的には、選択部４０は、受信状態が良好であるチューナを通信に使用するチューナとして選択する。

例えば、選択部４０は、受信信号測定部３０Ａによって測定された受信状態が受信信号測定部３０Ｂによって測定された受信状態よりも良好である場合には、第１チューナ２０Ａを通信に使用するチューナとして選択する。一方で、選択部４０は、受信信号測定部３０Ｂによって測定された受信状態が受信信号測定部３０Ａによって測定された受信状態よりも良好である場合には、第２チューナ２０Ｂを通信に使用するチューナとして選択する。

なお、選択部４０によるチューナの選択は、通信を開始する際だけではなくて、通信を開始した後においても行われることに留意すべきである。以下においては、通信に使用するチューナとして選択されたチューナを使用チューナと称し、通信に使用するチューナとして選択されなかったチューナを待機チューナと称する。

パラメータ変更部５０は、通信を開始する前においては、第１チューナ２０Ａ及び第２チューナ２０Ｂに設定すべきパラメータを変更する。一方で、パラメータ変更部５０は、通信を開始した後においては、第１チューナ２０Ａ及び第２チューナ２０Ｂのうち、待機チューナに設定すべきパラメータを変更する。

チューナに設定すべきパラメータとしては、各アンテナを介して受信する信号の同期位置、各アンテナを介して受信する信号に加算される周波数オフセットなどが挙げられる。

信号処理部６０は、第１チューナ２０Ａ又は第２チューナ２０Ｂから出力された信号の復調処理や復号処理を行う。具体的には、信号処理部６０は、第１チューナ２０Ａ又は第２チューナ２０Ｂのうち、使用チューナから出力された信号の復調処理や復号処理を行って、出力信号を取得する。

（チューナの構成）
以下において、第１実施形態に係るチューナの構成について、図面を参照しながら説明する。図２は、第１実施形態に係るチューナ２０の構成を示すブロック図である。

なお、第１チューナ２０Ａ及び第２チューナ２０Ｂは同様の構成を有しているため、これらをチューナ２０と総称する。これに伴って、第１アンテナ１１Ａ〜第１アンテナ１４Ａ又は第２アンテナ１１Ｂ〜第２アンテナ１４Ｂをアンテナ１１〜アンテナ１４と総称する。

図２に示すように、チューナ２０は、パラメータ設定部２１と、ウェイトベクトル計算部２２と、複数の乗算器（乗算器２３〜乗算器２６）と、加算器２７とを有する。

パラメータ設定部２１は、パラメータ変更部５０によって変更されたパラメータをウェイトベクトル計算部２２に設定する。

ウェイトベクトル計算部２２は、パラメータ設定部２１によって設定されたパラメータに従って、各アンテナ（アンテナ１１〜アンテナ１４）を介して受信した信号の位相や振幅を調整するアンテナウェイトをアンテナ毎に計算する。

乗算器２３は、アンテナ１１を介して受信した信号にアンテナウェイトＷ_１１を乗算する。同様に、乗算器２４〜乗算器２６は、それぞれ、アンテナ１２〜アンテナ１４を介して受信した信号にアンテナウェイトＷ_１１〜アンテナウェイトＷ_１４を乗算する。

加算器２７は、乗算器２３〜乗算器２６から出力された信号を加算する。すなわち、加算器２７は、アンテナ１１〜アンテナ１４を介して受信した信号を合成する。

（信号処理装置の動作）
以下において、第１実施形態に係る信号処理装置の動作について、図面を参照しながら説明する。図３及び図４は、第１実施形態に係る信号処理装置１００の動作を示すフロー図である。

最初に、通信を開始する際において、通信に使用するチューナ（使用チューナ）を信号処理装置１００が選択する処理について、図３を参照しながら説明する。

図３に示すように、ステップ１０において、信号処理装置１００は、第１アンテナ１１Ａ〜第１アンテナ１４Ａを介して受信された信号の合成信号（第１信号）を第１チューナ２０Ａから取得する。

ステップ１１において、信号処理装置１００は、第２アンテナ１１Ｂ〜第２アンテナ１４Ｂを介して受信された信号の合成信号（第２信号）を第２チューナ２０Ｂから取得する。

ステップ１２において、信号処理装置１００は、第１信号の受信状態（ＳＩＲやＢＥＲなど）を測定する。

ステップ１３において、信号処理装置１００は、第２信号の受信状態（ＳＩＲやＢＥＲなど）を測定する。

ステップ１４において、信号処理装置１００は、第１チューナ２０Ａ及び第２チューナ２０Ｂのうち、受信状態が良好なチューナを使用チューナとして選択する。

次に、通信を開始した後において、すなわち、使用チューナを使用しながら通信を行っている際において、通信に使用するチューナ（使用チューナ）を信号処理装置１００が切り替える処理について、図４を参照しながら説明する。

図４に示すように、ステップ２０において、信号処理装置１００は、第１アンテナ１１Ａ〜第１アンテナ１４Ａを介して受信された信号の合成信号（第１信号）を第１チューナ２０Ａから取得する。

ステップ２１において、信号処理装置１００は、第２アンテナ１１Ｂ〜第２アンテナ１４Ｂを介して受信された信号の合成信号（第２信号）を第２チューナ２０Ｂから取得する。

ステップ２２において、信号処理装置１００は、第１信号の受信状態（ＳＩＲやＢＥＲなど）を測定する。

ステップ２３において、信号処理装置１００は、第２信号の受信状態（ＳＩＲやＢＥＲなど）を測定する。

ステップ２４において、信号処理装置１００は、待機チューナから出力された信号の受信状態が使用チューナから出力された信号の受信状態よりも良好であるか否か判定する。また、信号処理装置１００は、待機チューナの受信状態が使用チューナの受信状態よりも良好である場合には、ステップ２５の処理に移る。一方で、信号処理装置１００は、使用チューナの受信状態が待機チューナの受信状態よりも良好である場合には、ステップ２６の処理に移る。

ステップ２５において、信号処理装置１００は使用チューナを切り替える。例えば、信号処理装置１００は、第１チューナ２０Ａが使用チューナである場合には、第１チューナ２０Ａから第２チューナ２０Ｂに使用チューナを切り替える。一方で、信号処理装置１００は、第２チューナ２０Ｂが使用チューナである場合には、第２チューナ２０Ｂから第１チューナ２０Ａに使用チューナを切り替える。

ステップ２６において、信号処理装置１００は、待機チューナのパラメータを変更する。具体的には、信号処理装置１００は、待機チューナについて、各アンテナを介して受信する信号の同期位置、及び、各アンテナを介して受信する信号に加算される周波数オフセットなどを変更する。

なお、信号処理装置１００は、通信が開始された後において、上述したステップ２０〜ステップ２６の処理を所定周期で繰り返す。

（作用及び効果）
第１実施形態に係る信号処理装置１００によれば、パラメータ変更部５０は、使用チューナを用いて通信を行っている場合に、待機チューナのパラメータを変更する。選択部４０は、待機チューナの受信状態が使用チューナの受信状態よりも良好である場合に、使用チューナを切り替える。

従って、通信を開始する際に、通信に使用されなかったチューナ２０（待機チューナ）を有効に利用することができる。これによって、通信を開始した後においても、単数のチューナ２０内でアンテナウェイトなどを最適化するだけではなくて、通信品質の劣化を抑制しながら、チューナ２０に設定すべきパラメータを効率的に変更することができる。

また、各チューナ２０に接続されたアンテナの位置関係に依存して、通信に使用するチューナを選択するだけではなくて、各チューナ２０に設定すべきパラメータを変更しながら、使用チューナを更新する。これによって、通信品質の向上を図ることができる。

すなわち、複数のチューナ２０を有効に利用しながら、通信品質の向上を図ることができる。

特に、同期位置や周波数オフセットなどのパラメータについては、通信を開始した後において、使用チューナのパラメータを変更すると、通信品質が著しく劣化してしまう可能性がある。

第１実施形態に係る信号処理装置１００では、使用チューナのパラメータを変更せずに、待機チューナのパラメータが変更されるため、通信品質が劣化するリスクを軽減しながら、通信品質の向上を図ることができる。

［その他の実施形態］
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、上述した実施形態では、説明を明確にするために、信号処理装置１００に２つのチューナが設けられているケースを例示したが、これに限定されるものではない。信号処理装置１００に３つ以上のチューナが設けられていてもよいことは勿論である。

上述した実施形態では、アンテナウェイトの計算方法について、特に触れていないが、既存の様々な手法を用いることができる。具体的には、アンテナウェイトの計算方法は、携帯端末からのフィードバック信号を用いない開ループ方式であってもよく、携帯端末からのフィードバック信号を用いる閉ループ方式であってもよい。

上述した実施形態では、第１チューナ２０Ａは、複数の第１アンテナに接続されており、複数の第１アンテナを介して受信した信号にアンテナウェイトを乗算した上で、アンテナウェイトが乗算された信号を合成するが、これに限定されるものではない。具体的には、第１チューナ２０Ａは、単数の第１アンテナに接続されており、単数の第１アンテナを介して受信した信号にアンテナウェイトを乗算するだけでもよい。

同様に、第２チューナ２０Ｂは、複数の第２アンテナに接続されており、複数の第２アンテナを介して受信した信号にアンテナウェイトを乗算した上で、アンテナウェイトが乗算された信号を合成するが、これに限定されるものではない。具体的には、第２チューナ２０Ｂは、単数の第２アンテナに接続されており、単数の第２アンテナを介して受信した信号にアンテナウェイトを乗算するだけでもよい。

本発明の第１実施形態に係る信号処理装置１００の構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に係るチューナ２０の構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る信号処理装置１００の動作を示すフロー図である。 本発明の第１実施形態に係る信号処理装置１００の動作を示すフロー図である。

符号の説明

１１〜１４・・・アンテナ、２０・・・チューナ、３０・・・受信信号測定部、４０・・・選択部、５０・・・パラメータ変更部、６０・・・信号処理部、１００・・・信号処理装置

Claims (3)

1. 第１アンテナに接続された第１チューナと、第２アンテナに接続された第２チューナとを備えており、前記第１チューナ又は前記第２チューナから出力された信号を出力信号として取得する信号処理装置であって、
   通信を開始する際において、前記第１チューナ及び前記第２チューナから出力された信号の受信状態に応じて、前記第１チューナ及び前記第２チューナの中から、前記通信に使用するチューナとして一のチューナを選択する選択部と、
   前記一のチューナを用いて前記通信を行っている場合に、前記第１チューナ及び前記第２チューナのうち、前記通信に使用されない他のチューナのパラメータを変更するパラメータ変更部とを備え、
   前記選択部は、前記一のチューナから出力される信号の受信状態よりも、前記他のチューナから出力される信号の受信状態が良好である場合に、前記通信に使用するチューナを前記一のチューナから前記他のチューナに切り替えることを特徴とする信号処理装置。
2. 前記パラメータは、前記第１アンテナ又は前記第２アンテナを介して受信する信号の同期位置、又は、前記第１アンテナ又は前記第２アンテナを介して受信する信号に加算される周波数オフセットであることを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
3. 第１アンテナに接続された第１チューナから出力された信号、又は、第２アンテナに接続された第２チューナから出力された信号を出力信号として取得する信号処理方法であって、
   通信を開始する際において、前記第１チューナ及び前記第２チューナから出力された信号の受信状態に応じて、前記第１チューナ及び前記第２チューナの中から、前記通信に使用するチューナとして一のチューナを選択するステップＡと、
   前記一のチューナを用いて前記通信を行っている場合に、前記第１チューナ及び前記第２チューナのうち、前記通信に使用されない他のチューナのパラメータを変更するステップＢと、
   前記一のチューナから出力される信号の受信状態よりも、前記他のチューナから出力される信号の受信状態が良好である場合に、前記通信に使用するチューナを前記一のチューナから前記他のチューナに切り替えるステップＣとを含むことを特徴とする信号処理方法。

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