JP2010041575A - 受信装置及び受信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】送信アンテナと受信アンテナが比較的近くに配置される場合、送信アンテナから発射された送信信号が受信アンテナで拾われてしまい、特に受信すべき伝送信号の受信電波強度が低い場合などは受信性能に大きな影響を与える問題があった。
【解決手段】レベル調整部106と遅延調整部107において、受信アンテナ104で受信した混合信号中の送信信号と、変調部116の出力でレベル調整部106と遅延調整部107を介した送信信号との信号レベル、遅延時間（時間的位置）、位相を減算部109の入力にて完全に一致させることにより、減算部109の減算処理において、混合信号中の送信信号を除去することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、受信装置及び受信方法に関し、特にデジタル信号を受信する受信装置に係わり、特に携帯電話など、デジタル放送受信用アンテナと電波発射用アンテナが比較的近くに配置される受信装置に関するものである。

日本の地上デジタルテレビジョン放送（以下、ISDB-T放送と略す）は、2003年12月1日から東名阪で本放送が開始された。ISDB-T放送は変調方式にマルチキャリア方式の一種であるＯＦＤＭ（Orthogonal frequency division multiplexing）方式を用いているためマルチパスに強く、また周波数インターリーブや時間インターリーブを施しているため、比較的室内受信に強い。さらに、携帯階層、移動階層を用い、変調方式や誤り訂正符号化率を伝送歪みに対して強いパラメータを選択することも可能である。このため、ISDB-T放送の室内アンテナによる室内受信が期待されており、室内受信用のアンテナや室内受信機の検討が行われている。

移動受信では一般的にフェージングが発生しており、ダイバーシティ受信が有効である。ISDB-T放送の採用しているＯＦＤＭ方式を受信する場合に、ダイバーシティを用いる方法が特許文献１に示されている。これは、ＯＦＤＭ信号を受信し、この受信信号を時間領域から周波数領域に変換してキャリア毎の信号を取り出し、各キャリアに割り当てられている信号データを復調し、得られる各キャリアの復調データをキャリア単位でダイバーシティ合成処理を行う方法である。

一方、2006年4月から地上デジタル放送の携帯受信機向けサービス「ワンセグ」が開始され、携帯電話に内蔵されたワンセグ受信機が普及している。
特許第３３８９１７８号公報

このように、携帯電話にワンセグ受信部が内蔵された場合、携帯電話は非常に小型であるため、どうしてもISDB-T放送の放送受信用アンテナと、携帯電話本来の機能である会話通信用の通信送受用アンテナが近距離に配置されることになる。
また、ISDB-T放送用に使用されているUHF帯は470MHz〜770MHzであるのに対し、携帯電話で使用されている周波数帯は800MHz帯、1〜2GHz帯であるが、それほど離れている周波数ではなく、アンテナの周波数特性だけでは完全に分離することはできない。
したがって、携帯電話の通信送信用アンテナから発射された電波が放送受信用アンテナで拾われてしまい、必要な放送受信信号に重畳され、特に放送受信電波強度が低い場合などは放送受信性能に大きな影響を与える問題があった。

本発明の受信装置及び受信方法は、伝送信号に送信信号が混入した混合信号を受信し、復調部で伝送信号を復調し、信号処理部で復調部の出力信号に誤り訂正などの処理を行い受信信号を出力するものであり、また、混合信号を受信する受信アンテナと、送信信号を送信する送信アンテナと、レベル調整部と、遅延調整部と、受信した前記混合信号から調整送信信号を減算する減算部と、を有し、レベル調整部と遅延調整部を用いて送信信号のレベル量の調整、遅延量の調整を行い、そのレベル調整量は送信信号が送信アンテナで送信され受信アンテナで受信し減算部までの経路の信号レベルと、送信信号がレベル調整部と遅延調整部を介して調整送信信号として減算部までの経路の信号レベルとが同じになるレベル量であり、また、その遅延調整量は送信信号が送信アンテナで送信され受信アンテナで受信し減算部までの経路の遅延量と、送信信号がレベル調整部と遅延調整部を介して調整送信信号として減算部までの経路の遅延量とが同じになる遅延量であり、減算部は混合信号から調整送信信号を減算することで受信アンテナに混入した送信信号を除去して、必要な受信信号を抽出するものであり、特許請求の範囲に記載された技術思想を用いればよい。

本発明によれば、受信アンテナに混入した送信信号を除去することができるので、受信アンテナと送信アンテナを比較的近くに配置することができ、また、受信電波強度が低い場合でも、受信性能を劣化させない効果がある。また、受信アンテナ後段で送信信号除去用フィルタを設ける場合があるが、その場合はフィルタで必要な送信信号減衰量を少なくすることができ、したがって、フィルタの形状を小型化することができ、低価格化にできる効果がある。また、本発明を用いることにより、送信信号除去用フィルタそのものが不要となる場合も考えられる。

本発明を実施するための最良の形態を説明する。
以下に、本発明の受信装置及び受信方法の実施の形態について、ISDB-T放送受信部を携帯電話機に内蔵した場合を例にとり説明する。

図１は本発明の一実施例であるISDB-T放送の受信装置の構成を示すブロック図である。
101はISDB-T放送波、102は携帯電話機の通信送信波、103は携帯電話機の通信受信波、104はISDB-T放送波の受信アンテナ、105は携帯電話機の通信送受信アンテナ、106はレベル調整部、107は遅延調整部、108は増幅部、109は減算部、110は選局部、111は復調部、112は信号処理部、113はISDB-T受信信号出力、114は受信部である。復調部111と信号処理部112で受信部114を構成する。
また、118は音声信号入力部、117は音声信号のエンコード処理部、116は変調部、115は携帯送信信号の増幅部、119は携帯受信信号の増幅部、120は復調部、121はデコード処理部、122は音声信号出力部である。これらは、一つの筐体に入れて携帯電話機を構成する。

音声信号入力部118、エンコード処理部117、変調部116、増幅部115で携帯電話機の送信系を、増幅部119、復調部120、デコード処理部121、音声信号出力部122で携帯電話機の受信系を構成しており、通信送受信アンテナ105は送受信で兼用している。

携帯電話機の送受動作を説明する。音声信号入力部118から音声信号が入力され、エンコード処理部117で音声信号はデジタル化されデジタル処理にて音声圧縮が行われる。そして、変調部116で送信用の変調が施され、増幅部115で増幅されアンテナ105から通信送信波102として送信される。一方、通信受信波103が受信され、増幅部119で増幅されてから復調部120で復調される。そして、デコード処理部121で音声伸張されアナログ信号に変換されて音声信号出力部122から音声信号として出力される。

ここで、受信アンテナ104と通信送受信アンテナ105は携帯電話機に設置されるため非常に近距離の位置関係となる。そのため、通信送信波102は本来受信されてはいけない受信アンテナ104でも受信されて混入してしまう。
受信アンテナ104で受信したISDB-T放送波101に通信送信波102が混入した混合信号は増幅部108で増幅され、減算部109に入力される。

一方、変調部116で送信用の変調が施された送信信号はレベル調整部106でレベル調整され、更に遅延調整部107で遅延量を調整され、減算部109に入力される。
レベル調整部106のレベル調整量は、変調部116出力の送信信号が増幅部115、通信送受信アンテナ105で通信送信波102として発射され、受信アンテナ104で受信されて増幅部108を介して減算部109の入力されるところでの送信信号レベルと、変調部116出力の送信信号が遅延調整部107を介して減算部109の入力されるところでの送信信号レベルとの差を調整するものである。
また、遅延調整部107の遅延調整量は、変調部116出力の送信信号が増幅部115、通信送受信アンテナ105で通信送信波102として発射され、受信アンテナ104で受信されて増幅部108を介して減算部109の入力されるところでの送信信号遅延量と、変調部116出力の送信信号がレベル調整部106を介して減算部109の入力されるところでの送信信号遅延量との差を調整するものである。

すなわち、減算部109の減算処理において、受信アンテナ104で受信した混合信号中の送信信号と、変調部116の出力で、レベル調整部106と遅延調整部107を介した送信信号の信号レベルと遅延時間(時間的位置)、位相が完全に一致している。
したがって、減算部109で増幅部108の出力信号から遅延調整部107の出力信号を減算することで、混合信号中の送信信号を除去することができ、ISDB-T放送のみを受信することができる。
減算部109の出力信号であるISDB-T放送から選局部110で必要な選局チャンネル帯域が抽出され、復調部111で復調される。
復調された信号は信号処理部112で復号されるとともに誤り訂正を施され、出力部113に出力される。

図１の実施例の効果について、図２を用いて説明する。図２はレベル調整部106、遅延調整部107、減算部109の入出力信号を示す。（a）は増幅部108の出力信号の周波数軸波形を示し、201は受信アンテナ104で受信した必要なISDB-T放送の周波数帯域、202は受信アンテナ104に混入した送信信号スペクトルである。（b）は増幅部108の出力信号で、受信アンテナ104に混入した送信信号のみの時間軸波形を示し、203は送信信号スペクトル202の時間軸送信信号波形である。（c）は変調部116の出力信号の周波数軸波形を示し、204は送信信号スペクトルである。（d）は変調部116の出力信号の時間軸波形を示し、205は送信信号スペクトル204の時間軸送信信号波形である。（e）はレベル調整部106と遅延調整部107を介した変調部116の出力信号の周波数軸波形を示し、206は送信信号スペクトルである。（f）はレベル調整部106と遅延調整部107を介した変調部116の出力信号の時間軸波形を示し、207はレベル調整部106の出力信号の送信信号波形、208は遅延調整部107の出力信号の送信信号波形である。（g）は減算部109の出力信号の周波数軸波形を示し、209は減算後の受信アンテナ104で受信した必要なISDB-T放送の周波数帯域、210は送信信号の周波数帯域である。
図２の例では、送信信号はISDB-T放送よりも少し上の周波数帯に存在している。

変調部116の送信信号スペクトル204（時間軸波形205）は、レベル調整部106により受信アンテナ104で受信した混合信号中の送信信号スペクトル202（時間軸波形203）と同じレベルにレベル調整され（時間軸波形207）、更に、遅延調整部107により受信アンテナ104で受信した混合信号中の送信信号スペクトル202（時間軸波形203）と同じ遅延量(時間位置)と位相に遅延調整され（時間軸波形208）、受信アンテナ104で受信した混合信号中の送信信号スペクトル202と同じレベル、遅延量、位相のスペクトル206となる。
これにより、減算部109で図２（a）から図２（e）を減算する（図２（b）時間軸波形203から図２（f）時間軸波形208を減算する）ことで周波数帯域210の送信信号は除去され、図２（g）に示す必要なISDB-T放送の周波数帯域のみが残される。

レベル調整部106や遅延調整部107の制御方法としては、受信部114で観測される復調された信号のＣ／Ｎ、誤り率の少なくとも一つを判別信号として観測し、最良のポイントに調整する方法が考えられる。Ｃ／Ｎは混合信号に混入する送信信号が多いと悪くなり、少ないと良くなる。誤り率は混合信号に混入する送信信号が多いと悪くなり、少ないと良くなる。なお、Ｃ／Ｎは歪の程度を示す指標（コンスタレーションの広がりを表すModulation Error Rate：ＭＥＲなど）で代用することも可能である。最良ポイントの位置を見つけるために粗く観測していき、最良ポイントの位置がわかったら細かく調整する、という方法が考えられる。
レベル調整部106や遅延調整部107の調整処理は常時行っていても良いが、例えば受信機出荷前にトレーニングして設定しておいても良い。

図１の受信装置によれば、妨害除去の減算処理を伝送信号のＲＦ（ラジオ周波数）帯で行っているため、簡単な構成で妨害除去処理を行うことができる。特にISDB-T放送のようにデジタル変調を用いている場合は、レベルや遅延の不一致があっても、復調時のデジタル信号識別を超えなければ、十分な減算処理効果が得られる。

なお、図１の構成では、変調部116出力の送信信号が増幅部115、通信送受信アンテナ105で通信送信波102として発射され、受信アンテナ104で受信されて増幅部108を介して減算部109の入力されるところでの送信信号遅延量の方が、変調部116出力の送信信号がレベル調整部106と遅延量の調整を最小にした遅延調整部107を介して減算部109に入力されるまでの遅延量よりも長いことが前提になっている。逆の場合は遅延調整部107は増幅部108と減算部109の間に設ける必要がある。
また、レベル調整部106の調整は、レベルをアッテネータで減衰させる方向で調整する方が変調部116の出力に存在する雑音の影響を、減算後の受信アンテナ104で受信したISDB-T放送波に与えなくて済む効果がある。

図３は本発明の一実施例であるISDB-T放送の受信装置の構成を示す他のブロック図である。図１と同一記号は同一機能を表し、301は波形整形部である。図３の実施例は、受信アンテナ104や増幅部108の周波数特性が、受信アンテナ104で混入した送信信号の周波数帯よりも低く、送信信号の周波数特性が減衰特性となった場合であり、図４を用いて説明する。

図４は周波数スペクトル図であり、図４の例では送信信号はISDB-T放送よりも少し上の周波数帯に存在している。（a）は増幅部108の出力信号の周波数軸波形を示し、401は受信アンテナ104で受信した必要なISDB-T放送の周波数帯域、402は受信アンテナ104に混入した送信信号スペクトル、（b）は変調部116の出力信号の周波数軸波形を示し、403は送信信号スペクトル、（c）は波形整形部301の出力信号であり、404は送信信号スペクトルである。

受信アンテナ104や増幅部108の周波数特性により影響を受けた送信信号スペクトル402と同等の周波数特性を波形整形部301で与え、送信信号スペクトル404とする。以降は実施例１で説明した動作により、受信アンテナ104に混入した送信信号は除去され、必要なISDB-T放送の周波数帯域のみが残される。
波形整形部301の整形特性は、例えば受信機出荷前に受信アンテナ104と増幅部108の特性をトレーニングして設定する方法が考えられる。

図３の受信機の実施例によれば、受信アンテナ104と増幅部108に、送信信号周波数帯に影響を与えるような周波数特性があったとしても、減算による送信信号除去性能を劣化させない効果がある。
なお、波形整形部301の位置は、レベル調整部106の後段でもいいし、遅延調整部107の後段でもいい。

図５は本発明の一実施例であるISDB-T放送の受信装置の構成を示す他のブロック図である。図１と同一記号は同一機能を表し、501は切替部である。図５の実施例は、送信信号をアンテナ105から送信していない期間において、減算部109に入力される遅延調整部107の出力レベルを０とするものである。送信していない期間は変調部116により検出できる。
図５の受信機の実施例によれば、変調部116、レベル調整部106、遅延調整部107によって発生する雑音の影響を、減算後の受信アンテナ104で受信したISDB-T放送波に与えなくて済む効果がある。なお、送信信号をアンテナ105から送信していない期間は、増幅部108の出力を直接、選局部110に入力するようにすることも可能である。

図６は本発明の一実施例であるISDB-T放送の受信装置の構成を示す他のブロック図である。図１、図３と同一記号は同一機能を表し、601はフィルタ部、602は測定部、603は制御部である。図６の実施例の動作を図２を用いて説明する。
フィルタ部601は、図２（g）における送信信号の周波数帯域210の周波数帯域のみを抽出する特性を持っている。図２（g）では送信信号が完全に除去された状態を示しているが、波形整形部301、レベル調整部106、遅延調整部107の調整が完全でなければ、周波数帯域210に減算残りまたは減算し過ぎの送信信号が存在する。
測定部602は、周波数帯域210に存在する送信信号から、波形整形量、レベル調整量、遅延調整量を測定し、制御部603はそれらの測定情報を受け、それぞれ、波形整形部301、レベル調整部106、遅延調整部107に制御信号を送り、それぞれ正確な調整量に制御する。

測定部602の測定方法としては、最初のトレーニングとして、波形整形なし、レベル調整最小、遅延調整最小にしておき、周波数帯域210に存在する送信信号の周波数特性、信号レベル、遅延量（+位相量）を測定する。周波数特性はスペクトル解析またはベースバンド変換してデジタル化した後FFTを行うことで、信号レベルはパワー値測定、遅延量（+位相量）は送信信号に含まれる同期信号の時間的位置の差を見ることによって、それぞれ測定することが可能である。

また、一旦調整した後の微調整は、波形整形は周波数帯域210に残留する送信信号の周波数から、レベル調整は残留する送信信号のレベルから、遅延量（+位相量）は送信信号を発射した瞬間（または切った瞬間）に発生する残留送信信号の期間から、行うことが可能である。
なお、特に最初のトレーニングは、ISDB-T放送の受信動作を行っていないときに行えば、ISDB-T放送の受信信号に影響を与えることがない。
図６の実施例では、波形整形部301、レベル調整部106、遅延調整部107のそれぞれの調整を正確に行うことができる効果がある。

以上、実施例１から実施例４においては、ＲＦ帯域での処理であったが、ＩＦ（中間周波数）帯域またはベースバンド帯域において行ってもよい。
本発明は、携帯電話機に内蔵されるISDB-T放送受信装置だけではなく、受信用アンテナと電波発射用アンテナが比較的近くに配置され且つ受信部と電波発射送信部で信号のやり取りが可能な場合に対応可能である。特に受信信号がデジタル変調方式を用いている場合に効果が高い。

実施例１の受信装置の構成を示すブロック図。 実施例１の受信装置の動作を説明するスペクトル図。 実施例２の受信装置の構成を示すブロック図。 実施例２の受信装置の動作を説明するスペクトル図。 実施例３の受信装置の構成を示すブロック図。 実施例４の受信装置の構成を示すブロック図。

符号の説明

101 ISDB-T放送波
102 携帯電話機の通信送信波
103 携帯電話機の通信受信波
104 ISDB-T放送波の受信アンテナ
105 携帯電話機の通信送受信アンテナ用アンテナ
106 レベル調整部
107 遅延調整部
108 増幅部
109 減算部
110 選局部
111 復調部
112 信号処理部
113 出力
114 受信部
118 音声信号入力部
117 音声信号のエンコード処理部
116 変調部
115 携帯送信信号の増幅部
119 携帯受信信号の増幅部
120 復調部
121 デコード処理部
122 音声信号出力部
301 波形整形部
501 切替部
601 フィルタ部
602 測定部
603 制御部

Claims (6)

1. 伝送信号に他の信号が混入した混合信号を受信し、前記伝送信号を復調する復調部と前記復調部の出力信号に誤り訂正などの処理を行い受信信号を出力する信号処理部とからなる受信部を有する受信装置において、
   前記混合信号を受信する受信アンテナと、前記他の信号となる送信信号を送信する送信アンテナと、レベル調整部と、遅延調整部と、受信した前記混合信号から調整送信信号を減算する減算部と、を有し、
   前記レベル調整部と前記遅延調整部を用いて、それぞれ、前記送信信号のレベル量調整、遅延量調整を行い前記調整送信信号とし、
   前記レベル調整部は、前記送信信号が前記送信アンテナで送信され前記受信アンテナで受信され入力される前記減算部までの経路の信号レベルと、前記送信信号が前記レベル調整部と前記遅延調整部を介して前記調整送信信号として入力される前記減算部までの経路の信号レベルとが同じになるレベル調整量を用いて前記レベル量調整を行い、
   前記遅延調整部は、前記送信信号が前記送信アンテナで送信され前記受信アンテナで受信され入力される前記減算部までの経路の遅延量と、前記送信信号が前記レベル調整部と前記遅延調整部を介して前記調整送信信号として入力される前記減算部までの経路の遅延量とが同じになる遅延調整量を用いて前記遅延量調整を行い、
   前記減算部は、前記混合信号から前記調整送信信号を減算することで、前記混合信号に混入した前記送信信号を除去して前記受信部に出力することを特徴とする受信装置。
2. 波形整形部を有し、
   前記波形整形部と前記レベル調整部と前記遅延調整部を用いて、それぞれ、前記送信信号の周波数特性調整、レベル量調整、遅延量調整を行い前記調整送信信号とし、
   前記波形調整部は、前記送信信号が前記送信アンテナで送信され前記受信アンテナで受信され入力される前記減算部までの経路の周波数特性と、前記送信信号が前記波形調整部と前記レベル調整部と前記遅延調整部を介して前記調整送信信号として入力される前記減算部までの経路の周波数特性とが同じになる波形整形調整量を用いて前記周波数特性調整を行う請求項１記載の受信装置。
3. 前記送信信号が前記送信アンテナから送信されていない期間は、前記減算部で調整送信信号減算処理をしない請求項１記載の受信装置。
4. 前記減算部の出力信号から前記送信信号の周波数帯域を抽出するフィルタ部と、前記フィルタ部の出力信号の信号レベル、遅延量、周波数特性の少なくとも一つの信号状態を測定する測定部と、前記測定部で測定した信号状態を用い、前記波形整形部と前記レベル調整部と前記遅延調整部の少なくとも一つを制御する制御部と、を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の受信装置。
5. 前記レベル調整部、前記遅延調整部、前記増幅部、前記減算部、前記選局部、前記受信部を、一つの筐体に入れてなる請求項１記載の受信装置。
6. 伝送信号に他の信号が混入した混合信号を受信し、前記伝送信号を復調する復調部と前記復調部の出力信号に誤り訂正などの処理を行い受信信号を出力する信号処理部とからなる受信部を有する受信装置における受信方法において、
   前記混合信号を受信する受信ステップと、前記他の信号となる送信信号を送信する送信ステップと、レベル調整ステップと、遅延調整ステップと、受信した前記混合信号から調整送信信号を減算する減算ステップとを有し、
   前記レベル調整ステップと前記遅延調整ステップにより、それぞれ、前記送信信号のレベル量調整、遅延量調整を行い前記調整送信信号とし、
   前記レベル調整ステップは、前記送信信号が送信されて受信され入力される前記減算ステップまでの処理の信号レベルと、前記送信信号が前記レベル調整ステップと前記遅延調整ステップを介して前記調整送信信号として入力される前記減算ステップまでの処理の信号レベルとが同じになるレベル調整量を用いて前記レベル量調整を行い、
   前記遅延調整ステップは、前記送信信号が送信されて受信され入力される前記減算ステップまでの処理の遅延量と、前記送信信号が前記レベル調整ステップと前記遅延調整ステップを介して前記調整送信信号として入力される前記減算ステップまでの処理の遅延量とが同じになる遅延調整量を用いて前記遅延量調整を行い、
   前記減算ステップは、前記混合信号から前記調整送信信号を減算することで、前記混合信号に混入した前記送信信号を除去して前記受信部に出力することを特徴とする受信方法。

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