JP2018198354A - サブキャリアダイバーシティ合成装置及び受信システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数のアンテナを利用し、ダイバーシティ効果を十分に得ることができる、高性能なサブキャリアダイバーシティ合成装置及び受信システムを提供する。
【解決手段】サブキャリアダイバーシティ合成装置において、少なくとも３系統以上の中間周波数（ＩＦ）信号入力を備え、複数の中間周波数信号から復調・復号したＯＦＤＭ信号をサブキャリアごとにダイバーシティ合成し、合成信号を中間周波数信号として出力するサブキャリアダイバーシティ合成回路を、少なくとも２系統備える。また、当該サブキャリアダイバーシティ合成装置と、複数波対応ＯＦＤＭ受信機とにより、ＯＦＤＭ方式ラジオマイクの受信システムを構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、サブキャリアダイバーシティ合成装置及び受信システムに係り、特に、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式ラジオマイクにおける、サブキャリアダイバーシティ合成装置及び受信システムに関する。

近年、デジタル方式のワイヤレスマイクの研究が精力的に行われており、特に、ＯＦＤＭ方式ラジオマイク（ワイヤレスマイク）の実用化が進められている（非特許文献１）。ＯＦＤＭ方式ラジオマイクは、ＯＦＤＭ信号がガードインターバルを有しているため、マルチパスフェージングによる受信品質の低下を防止することができ、また、遅延時間も小さく、高品質な送受信が可能なラジオマイクである。

図５に、従来のＯＦＤＭ方式ラジオマイクの送受信構成を示す。ＯＦＤＭ方式ラジオマイクの送信側では、マイク１０，１１に送信機が内蔵されており、音声信号（単に「音声」ということがある。）をＯＦＤＭ変調して、例えば１２００ＭＨｚ帯の電波で送信する。一般に、送信側ではマイクごとに送信周波数を変えることができ、マイク１０は第１の周波数ｆ１で送信し、マイク１１は第２の周波数ｆ２で送信する。

受信側では、受信アンテナ１１１，１１２で、マイク１０，１１から送信された１２００ＭＨｚ帯の２種類の周波数の電波を受信し、受信アンテナ１１１，１１２に接続された周波数コンバータ１２１，１２２により２００ＭＨｚ帯の中間周波数（ＩＦ：Intermediate Frequency）信号に変換する。

図５の受信アンテナ１１１，１１２は、複数種類の周波数で送信された電波をそれぞれ受信可能であり、周波数コンバータ１２１，１２２は、１２００ＭＨｚ帯の複数種類の周波数を含む電波を２００ＭＨｚ帯の中間周波数に変換する。したがって、周波数コンバータ１２１，１２２は、ｆ１で送信されたＯＦＤＭ信号とｆ２で送信されたＯＦＤＭ信号を含む２００ＭＨｚ帯のＩＦ信号をそれぞれ出力する。ｆ１で送信され中間周波数に変換されたＯＦＤＭ信号（ｆ１（ＩＦ））とｆ２で送信され中間周波数に変換されたＯＦＤＭ信号（ｆ２（ＩＦ））は、２波対応ＯＦＤＭ受信機（ＯＦＤＭ方式ラジオマイク受信機）１３０に供給される。

なお、受信アンテナと周波数コンバータは１系統でも複数の周波数に対応可能である。しかしながら、ここでは、空間ダイバーシティを利用するために、２系統の受信アンテナ及び周波数コンバータを用いている。

２波対応ＯＦＤＭ受信機（ＯＦＤＭ方式ラジオマイク受信機）１３０は、１台の受信機で互いに周波数が異なる２波（２本のラジオマイクの電波）の受信が可能な構成になっており、中間周波数に変換されたＯＦＤＭ信号（ｆ１（ＩＦ）、ｆ２（ＩＦ））を入力として、復調・復号処理を行い、マイク１０から周波数ｆ１で伝送された音声信号とマイク１１から周波数ｆ２で伝送された音声信号を、それぞれ音声（ｆ１）、音声（ｆ２）として出力する。

図５に示す２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０には２系統のＩＦ信号入力が設けられており、電波伝搬におけるフェージング等による受信品質の劣化を、ダイバーシティにより低減することができる。

次に、２波対応ＯＦＤＭ受信機（ＯＦＤＭ方式ラジオマイク受信機）１３０の構成について説明する。図６に、２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０の構成例のブロック図を示す。図６の２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０は、２つのＩＦ信号入力を有しており、周波数選択部１４１〜１４４、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）復調部１５１〜１５４、サブキャリアダイバーシティ合成部１６１，１６２、音声再生部１７１，１７２を備える。

入力端子に接続する周波数選択部１４１〜１４４には、それぞれ、中間周波数に変換されたＯＦＤＭ信号（ｆ１（ＩＦ）、ｆ２（ＩＦ））が入力される。各周波数選択部１４１〜１４４は、中間周波数（約２００ＭＨｚ）の信号を信号処理用周波数に変換する周波数変換機（図示せず）と、１種類の周波数帯域（ここではｆ１（ＩＦ）又はｆ２（ＩＦ））を選択するためのバンドパスフィルタ（図示せず）が含まれており、特定の周波数のＯＦＤＭ信号を選択して出力する。

例えば、周波数選択部１４１は、第１の入力端子に接続され、入力されたＩＦ信号から、周波数ｆ１で送信されたＯＦＤＭ信号を選択し、ＦＦＴ復調部１５１へ出力する。また、周波数選択部１４２は、第１の入力端子に接続され、入力されたＩＦ信号から、周波数ｆ２で送信されたＯＦＤＭ信号を選択し、ＦＦＴ復調部１５２へ出力する。第２の入力端子に接続された周波数選択部１４３，１４４も同様である。なお、各周波数選択部は、送信側からの任意の送信周波数で動作可能とすることができるように、選択可能な無線周波数（ｆ１，ｆ２）を可変にすることが望ましい。

ＦＦＴ復調部１５１〜１５４は、それぞれ周波数選択部１４１〜１４４で選択された周波数で送信されたＯＦＤＭ信号が入力され、この信号をＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理して、データキャリアシンボルを生成し、サブキャリアダイバーシティ合成部１６１，１６２に出力する。

なお、ＦＦＴ復調部１５１〜１５４は、通常、周波数変換された受信信号を直交復調する直交復調部と、直交復調で生成されたＯＦＤＭ信号からガードインターバルを除去して、有効シンボル信号を生成する窓処理部と、有効シンボル信号に対してＦＦＴ処理を施すＦＦＴ演算部（いずれも図示せず）とを備えている。

すなわち、ＦＦＴ復調部１５１は、第１のアンテナ１１１で受信された周波数ｆ１で送信されたＯＦＤＭ信号に基づく出力信号（データキャリアシンボル）を、サブキャリアダイバーシティ合成部１６１に出力する。また、ＦＦＴ復調部１５２は、第１のアンテナ１１１で受信された周波数ｆ２で送信されたＯＦＤＭ信号に基づく出力信号を、サブキャリアダイバーシティ合成部１６２に出力する。なお、ここでは受信性能を高めるために２つのアンテナで空間ダイバーシティを行っているが、空間ダイバーシティを行わない場合は、ＦＦＴ復調部１５１，１５２の出力信号を直接、音声再生部１７１，１７２に送っても良い。

同様に、ＦＦＴ復調部１５３は、第２のアンテナ１１２で受信された周波数ｆ１で送信されたＯＦＤＭ信号に基づく出力信号を、サブキャリアダイバーシティ合成部１６１に出力する。また、ＦＦＴ復調部１５４は、第２のアンテナ１１２で受信された周波数ｆ２で送信されたＯＦＤＭ信号に基づく出力信号を、サブキャリアダイバーシティ合成部１６２に出力する。

サブキャリアダイバーシティ合成部１６１，１６２は、第１のアンテナ１１１で受信されたＯＦＤＭ信号に基づいて生成された信号（データキャリアシンボル）と第２のアンテナ１１２で受信されたＯＦＤＭ信号に基づいて生成された信号をサブキャリアごとにダイバーシティ合成を行うことで、受信品質の劣化を低減し、品質の高い信号を得る。本明細書では、複数のＯＦＤＭ信号を、それぞれキャリアシンボルに復調・復号した後、サブキャリアごとに信号合成すること（或いは、サブキャリアごとの信号合成と等価な処理）を、「サブキャリアダイバーシティ合成」又は「サブキャリア合成」と呼ぶ。

すなわち、サブキャリアダイバーシティ合成部１６１は、周波数ｆ１で送信されたＯＦＤＭ信号について、第１のアンテナ１１１で受信された信号と第２のアンテナ１１２で受信された信号とをサブキャリア合成し、合成された信号を、音声再生部１７１に出力する。同様に、サブキャリアダイバーシティ合成部１６２は、周波数ｆ２で送信されたＯＦＤＭ信号について、第１のアンテナ１１１で受信された信号と第２のアンテナ１１２で受信された信号とをサブキャリア合成し、合成された信号を、音声再生部１７２に出力する。

図７は、２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０の音声再生部１７１，１７２の構成例を示すブロック図である。音声再生部１７１，１７２は、時間デインターリーブ部１７３、周波数デインターリーブ部１７４、キャリア復調部１７５、誤り訂正復号部１７６、誤り検出復号部１７７、及び、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換部１７８を備える。

音声再生処理では、まず、図示しないパイロット信号除去部で、ＡＲＩＢ（Association of Radio Industries and Business）標準規格に基づいて予め送信側で離散的に埋め込まれたパイロット信号を除去し、データシンボルを抽出する。

時間デインターリーブ部１７３は、サブキャリアダイバーシティ合成部１６１，１６２で合成された信号に対して、時間デインターリーブ処理を行い、各キャリアで時間方向に送信側で並び替えられたデータシンボルの順を元に戻す。

周波数デインターリーブ部１７４は、時間デインターリーブ部１７３からの信号に対して、周波数デインターリーブ処理を行い、送信側で周波数的に並び替えられたデータシンボルの配列を元に戻す。

キャリア復調部１７５は、周波数デインターリーブ部１７４から入力される信号に対して、キャリアごとに復調を行い、誤り訂正復号部１７６に出力する。キャリア復調部１７５は、例えば、その内部に図示しないデマッピング部とビットデインターリーブ部を備えており、推定された伝送路特性に基づいて、図示しないデマッピング部でデータシンボル（Ｉ信号値とＱ信号値）からビット単位のデータに復調する。また、図示しないビットデインターリーブ部において、送信側においてビット単位で並べ替えたデータを、元の配列に戻す。

誤り訂正復号部１７６は、キャリア復調部１７５から入力される信号を誤り訂正復号処理する。誤り訂正復号処理としては、例えば、ビタビ復号等を行うことができ、他の誤り訂正復号処理であっても良い。

誤り検出復号部１７７は、送信側で付加した誤り検出符号を利用して、誤り訂正又は誤り検出を行う。誤り検出処理の結果、誤りなしとされたデータをその後の音声信号処理に用い、誤っていると判定されたデータは、削除する（音声信号をミュートする）か、何らかの代替データとする。また、伝送路において生じた誤りが訂正可能であれば、誤り訂正を行っても良い。誤り訂正又は誤り検出されたデータは、Ｄ／Ａ変換部１７８に出力する。

Ｄ／Ａ変換部１７８は、処理されたデジタルデータを、デジタル／アナログ変換し、音声信号を出力する。

以上が、従来の周波数ダイバーシティを用いた受信機の概要である。この例では、２系統のＩＦ信号入力をＯＦＤＭ方式のサブキャリアごとに受信機でダイバーシティ合成することで受信品質の劣化を低減している。

ダイバーシティ入力端子の数は多い方が優れた性能（ダイバーシティ効果）が得られることは自明であるが、ＯＦＤＭ方式ラジオマイク受信機の大きさや回路規模の観点から、ＩＦ入力端子の数は２系統で設計される場合が一般的である。

「特定ラジオマイクの陸上移動局の無線設備（テレビホワイトスペース帯、１．２ＧＨｚ帯）標準規格」、ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ１１２ １．２版 平成２６年３月１８日改定、電波産業会

上記のとおり、２系統のダイバーシティにおけるＯＦＤＭ方式ラジオマイク受信機の検討が進められている。しかしながら、ラジオマイクの運用形態の拡大に伴い、さらに受信アンテナの数を増やして受信エリアを拡大させたいというユーザー側の要求もある。

図８に、混合分配器１８０を用いた従来の多数アンテナによるＯＦＤＭ方式ラジオマイクの受信構成を示す。

ＯＦＤＭ方式ラジオマイクの送信側では、送信機が内蔵されたマイク１０，１１により、音声信号をＯＦＤＭ変調して１２００ＭＨｚ帯の電波で送信する。マイク１０は第１の周波数ｆ１で送信し、マイク１１は第２の周波数ｆ２で送信する。

受信側では、４系統の受信アンテナ１１１〜１１４で、マイク１０，１１から送信された１２００ＭＨｚ帯の２種類の周波数の電波を受信し、周波数コンバータ１２１〜１２４により２００ＭＨｚ帯のＩＦ信号に変換する。

混合分配器１８０は、一例として、４系統のＩＦ信号入力端子と２系統のＩＦ信号出力端子を備えている。周波数コンバータ１２１〜１２４で変換されたＩＦ信号（ｆ１（ＩＦ）、ｆ２（ＩＦ））をそれぞれの入力端子に入力し、内部で４系統のＩＦ信号の混合を行うとともに、混合された信号を２系統に分配し、２系統のＩＦ信号を、２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０に出力する。

２波対応ＯＦＤＭ受信機（ＯＦＤＭ方式ラジオマイク受信機）１３０の構成は、図５〜図７に示したものと同じであり、２波（互いに周波数が異なる電波）の受信が可能な構成になっている。混合分配器１８０からの２系統のＩＦ出力信号を、それぞれ２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０の２つのＩＦ入力端子に接続する。２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０は、ＩＦ信号（ｆ１（ＩＦ）、ｆ２（ＩＦ））を入力として、復調・復号処理を行い、マイク１０から周波数ｆ１で伝送された音声信号とマイク１１から周波数ｆ２で伝送された音声信号を、それぞれ音声（ｆ１）、音声（ｆ２）として出力する。

この受信システムでは、２入力のＯＦＤＭ受信機１３０に対して、４入力の混合分配器１８０を接続することにより、入力電力を増強し、受信エリアを拡大するものである。

しかしながら、混合分配器１８０は、複数の受信信号を電力的に合成・分配するものであって、ＯＦＤＭ方式のサブキャリアごとにダイバーシティ合成するものではないため、この手法は十分なダイバーシティ効果が得られるものではなかった。

従って、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、複数のアンテナを利用し、ダイバーシティ効果を十分に得ることができる、高性能なサブキャリアダイバーシティ合成装置及び受信システムを提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係るサブキャリアダイバーシティ合成装置は、少なくとも３系統以上の中間周波数（ＩＦ）信号入力を備え、複数の中間周波数信号から復調・復号したＯＦＤＭ信号をサブキャリアごとにダイバーシティ合成し、合成信号を中間周波数信号に変換して出力するサブキャリアダイバーシティ合成回路を少なくとも２系統備えたことを特徴とする。

また、前記サブキャリアダイバーシティ合成装置は、前記サブキャリアダイバーシティ合成回路が、中間周波数信号を周波数変換し、特定の周波数のＯＦＤＭ信号を選択する複数の第１の周波数変換部と、直交復調された前記ＯＦＤＭ信号をＦＦＴ演算する複数のＦＦＴ演算部と、前記ＦＦＴ演算された信号をサブキャリアごとに合成するサブキャリア合成部と、前記サブキャリア合成部の出力信号をＩＦＦＴ演算するＩＦＦＴ演算部と、前記ＩＦＦＴ演算され直交変調された信号を特定の周波数の中間周波数に変換する第２の周波数変換部と、を備えていることが望ましい。

また、前記サブキャリアダイバーシティ合成装置は、前記サブキャリアダイバーシティ合成回路が、中間周波数信号を周波数変換し、特定の周波数のＯＦＤＭ信号を選択する複数の第１の周波数変換部と、直交復調された前記ＯＦＤＭ信号をフィルタ処理する複数の複素ＦＩＲフィルタと、前記複素ＦＩＲフィルタで処理された信号を複素加算する複素加算部と、前記複素加算され直交変調された信号を特定の周波数の中間周波数に変換する第２の周波数変換部と、を備えていることが望ましい。

そして、前記サブキャリアダイバーシティ合成装置は、前記サブキャリアダイバーシティ合成回路が、さらに、前記複素ＦＩＲフィルタの係数を推定する伝送路特性推定部を備えていることが望ましい。

また、前記サブキャリアダイバーシティ合成装置は、前記サブキャリアダイバーシティ合成回路が、前記特定の周波数を設定する受信チャンネル設定機能と出力チャンネル設定機能を備えていることが望ましい。

上記課題を解決するために本発明に係る受信システムは、前記のサブキャリアダイバーシティ合成装置と、第１の周波数のＯＦＤＭ信号から復調されたデータシンボルから第１の音声信号を生成し、第２の周波数のＯＦＤＭ信号から復調されたデータシンボルから第２の音声信号を生成し、前記第１及び第２の音声信号を出力する複数波対応ＯＦＤＭ受信機と、を備えたことを特徴とする。

本発明におけるサブキャリアダイバーシティ合成装置及び受信システムによれば、複数のアンテナを利用し、高いダイバーシティ効果を得ることができる。

本発明のサブキャリアダイバーシティ合成装置を備えた受信システムの構成例を示すブロック図である。 サブキャリアダイバーシティ合成回路の第１の構成例を示すブロック図である。 サブキャリアダイバーシティ合成回路の第２の構成例を示すブロック図である。 伝送路特性推定部の構成例を示すブロック図である。 従来のＯＦＤＭ方式ラジオマイクの送受信構成を示すブロック図である。 ２波対応ＯＦＤＭ受信機の構成例を示すブロック図である。 ２波対応ＯＦＤＭ受信機の音声再生部の構成例を示すブロック図である。 混合分配器を用いた従来の多数アンテナによるＯＦＤＭ方式ラジオマイクの受信構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら説明する。

図１に、本発明のサブキャリアダイバーシティ合成装置２００を備えた、受信システム１００の構成例を示す。

受信システム１００は、マイク（ＯＦＤＭ方式ラジオマイク送信機）１０，１１から送信された、音声信号をＯＦＤＭ変調して、例えば１２００ＭＨｚ帯の電波とした送信信号を受信する。マイク１０，１１は送信周波数を変えることができ、マイク１０は第１の周波数ｆ１で送信し、マイク１１は第２の周波数ｆ２で送信している。

ここでは、１２００ＭＨｚ帯の電波として、１２４０ＭＨｚから１２６０ＭＨｚの周波数範囲の中に、約６００ＫＨｚの帯域幅を有するＯＦＤＭ方式の送信信号が、複数の異なる中心周波数（ｆ１，ｆ２）で送信される状況を例として説明する。

受信側では、一例として、４系統の受信アンテナ１１１〜１１４で、マイク１０，１１から送信された１２００ＭＨｚ帯の２種類の周波数の電波を受信し、さらに、受信アンテナ１１１〜１１４の直近に接続された４つの周波数コンバータ１２１〜１２４により、各受信アンテナで受信した信号を２００ＭＨｚ帯の中間周波数（ＩＦ）信号に変換する。この受信アンテナ１１１〜１１４及び周波数コンバータ１２１〜１２４は、汎用品を用いることができる。

受信アンテナ１１１〜１１４は、それぞれが複数種類の周波数の電波を受信可能であり、周波数コンバータ１２１〜１２４は、複数種類の周波数を含む１２００ＭＨｚ帯の電波を２００ＭＨｚ帯の中間周波数に変換する。したがって、周波数コンバータ１２１〜１２４は、それぞれが、ｆ１で送信されたＯＦＤＭ信号とｆ２で送信されたＯＦＤＭ信号を含む２００ＭＨｚ帯のＩＦ信号を出力する。ｆ１で送信され中間周波数に変換されたＯＦＤＭ信号（ｆ１（ＩＦ））とｆ２で送信され中間周波数に変換されたＯＦＤＭ信号（ｆ２（ＩＦ））は、例えば、数十〜数百ｍ離れた場所に設置されるサブキャリアダイバーシティ合成装置２００にケーブルを介して供給される。なお、ＩＦ信号に変換してケーブル伝送することで、ケーブルによる損失を低減することができる。

サブキャリアダイバーシティ合成装置２００は、少なくとも３系統以上のＩＦ信号入力を備えた２系統のサブキャリアダイバーシティ合成回路２０１，２０２を備えている。図１の構成例では、４系統のＩＦ信号入力としているが、さらに多数のＩＦ信号入力に対応する構成としても良い。サブキャリアダイバーシティ合成回路２０１，２０２を２系統とし、出力を２つのＩＦ信号出力としているのは、後段となる２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０が、２系統のＩＦ信号入力を備えていることを想定しているためである。このサブキャリアダイバーシティ合成回路は、必要に応じて１つ（１系統、１信号出力）としても良く、また、後段の２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０のＩＦ信号入力数に応じて、サブキャリアダイバーシティ合成装置２００の内部の処理系統（サブキャリアダイバーシティ合成回路）の数をさらに増やすこともできる。また、ＩＦ信号入力系統数については、後段の２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０が２系統のＩＦ信号入力を備えていることを想定し、それより大きい空間ダイバーシティ効果を得るために、サブキャリアダイバーシティ合成回路２０１，２０２は、少なくとも３系統以上のＩＦ信号入力としている。

サブキャリアダイバーシティ合成装置２００は、４系統の周波数コンバータ１２１〜１２４のＩＦ出力信号を、それぞれサブキャリアダイバーシティ合成回路２０１，２０２に接続・供給するよう構成し、サブキャリアダイバーシティ合成回路２０１，２０２内で、４系統のＩＦ信号から得られたＯＦＤＭ信号について、サブキャリアごとにダイバーシティ合成を行い、合成信号を再びＩＦ信号に変換して、２系統のＩＦ信号として出力する。なお、ＩＦ信号出力は、一方がｆ１で送信されたＯＦＤＭ信号に基づくＦＩ信号（ｆ１（ＩＦ））であり、他方がｆ２で送信されたＯＦＤＭ信号に基づくＦＩ信号（ｆ２（ＩＦ））となる。サブキャリアダイバーシティ合成装置２００のＩＦ信号出力は、２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０に出力される。サブキャリアダイバーシティ合成回路２０１，２０２の詳細は後述する。

２波対応ＯＦＤＭ受信機（ＯＦＤＭ方式ラジオマイク受信機）１３０の構成は、図５〜図７に示したものと同じであり、２波（互いに周波数が異なる電波）の受信が可能な構成になっている。サブキャリアダイバーシティ合成装置２００からの２系統のＩＦ信号を入力信号として、それぞれ２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０の２つのＩＦ入力端子に入力する。２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０は、２つのＩＦ信号（ｆ１（ＩＦ）、ｆ２（ＩＦ））の復調・復号処理を行い、マイク１０から周波数ｆ１で伝送された音声信号とマイク１１から周波数ｆ２で伝送された音声信号を、それぞれ音声（ｆ１）、音声（ｆ２）として出力する。

このように、本発明では、サブキャリアダイバーシティ合成装置２００を用いることにより、２系統以下の入力のＯＦＤＭ受信機において、３系統以上の空間ダイバーシティを行うことができ、高品質の音声信号を出力することができる。

次に、サブキャリアダイバーシティ合成装置２００におけるサブキャリアダイバーシティ合成回路２０１，２０２の構成について説明する。

図２にサブキャリアダイバーシティ合成回路の第１の構成例（実施例１）のブロック図を示す。図２のサブキャリアダイバーシティ合成回路は、少なくとも３系統以上（図２では４系統）のＩＦ信号入力を備えており、複数の２００ＭＨｚ帯ＩＦ信号を入力し、これをサブキャリア合成（周波数軸での信号合成）した後、１つの２００ＭＨｚ帯ＩＦ信号として出力する。

図２のサブキャリアダイバーシティ合成回路は、周波数変換部（第１の周波数変換部）２１１〜２１４、受信チャンネル設定部２１５、直交復調部２２１〜２２４、窓処理部２３１〜２３４、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）演算部２４１〜２４４、サブキャリア合成部２５０、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）演算部２６０、ガードインターバル付加部２７０、直交変調部２８０、周波数変換部（第２の周波数変換部）２９０、及び、出力チャンネル設定部２９５から構成される。

入力端子に接続する周波数変換部（第１の周波数変換部）２１１〜２１４には、それぞれ、異なるアンテナ１１１〜１１４で受信され、周波数コンバータ１２１〜１２４で中間周波数（２００ＭＨｚ帯）に変換されたＯＦＤＭ信号（ｆ１（ＩＦ）、ｆ２（ＩＦ））が入力される。また、受信チャンネル設定部２１５は、外部（ユーザ）からの設定に基づいて、受信すべきチャンネル（周波数）の情報を各周波数変換部２１１〜２１４に与え、サブキャリアダイバーシティ合成回路が受信するチャンネルを設定する。

各周波数変換部（第１の周波数変換部）２１１〜２１４は、中間周波数（約２００ＭＨｚ）のＩＦ信号を信号処理用周波数に変換するとともに、１種類の周波数帯域（ここではｆ１（ＩＦ）又はｆ２（ＩＦ））を選択するためのバンドパスフィルタ（図示せず）を備えており、受信チャンネル設定部２１５からの情報に基づいて、指定されたチャンネル（周波数）のＯＦＤＭ信号を選択して出力する。

直交復調部２２１〜２２４は、周波数変換された信号を直交復調し、元のＯＦＤＭ信号（複素信号）に変換し、窓処理部２３１〜２３４に出力する。

窓処理部２３１〜２３４は、ガードインターバル除去部とも呼ばれ、入力されたＯＦＤＭ信号からガードインターバルを除去して、有効シンボル信号を生成し、ＦＦＴ演算部２４１〜２４４に出力する。

ＦＦＴ演算部２４１〜２４４は、有効シンボル信号に対してＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理を施し、サブキャリアごとの信号（キャリアシンボル）に変換する。

サブキャリア合成部２５０は、各ＦＦＴ演算部２４１〜２４４から出力された信号、すなわち、４つのＩＦ信号入力から復調・復号したそれぞれの信号をサブキャリアごとに合成し、合成信号をＩＦＦＴ演算部２６０に出力する。サブキャリア合成部２５０は、各アンテナ１１１〜１１４で受信されたＯＦＤＭ信号に基づいて生成された信号（キャリアシンボル）をサブキャリアごとにダイバーシティ合成を行うことで、受信品質の劣化を低減し、品質の高い信号を得ることができる。

ＩＦＦＴ演算部２６０は、合成された信号に対してＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）演算を行って、再び有効シンボル信号を生成し、ガードインターバル付加部２７０に出力する。

ガードインターバル付加部２７０は、ＩＦＦＴ演算部２６０から入力される有効シンボル信号の先頭に、有効シンボル信号の後半部分をコピーしたガードインターバルを挿入する。ガードインターバルは、本来はＯＦＤＭ信号を送受信する際にシンボル間干渉を低減させるために挿入されるものであるが、ここでは後続の２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０において、通常のガードインターバルを含むＯＦＤＭ信号と区別無く処理できるように、ガードインターバルを付加している。

直交変調部２８０は、ガードインターバルを付加したＯＦＤＭ信号を直交変調し、周波数変換部２９０に出力する。

周波数変換部（第２の周波数変換部）２９０は、このようにして再変調された信号に対して、予め出力チャンネル設定部２９５で設定したチャンネルの中間周波数（２００ＭＨｚ帯）に変換し、設定されたチャンネルのＩＦ信号（ｆ１（ＩＦ）又はｆ２（ＩＦ））を出力する。

このように、サブキャリアダイバーシティ合成回路は、複数のＩＦ信号を入力し、入力信号のＯＦＤＭ信号をサブキャリアダイバーシティ合成した後、音声信号ではなく、再びＩＦ信号に変換して出力することにより、通常のＩＦ入力のＯＦＤＭ方式ラジオマイク受信機に対して、ダイバーシティ効果の高い合成信号を出力することができる。

なお、特殊な構成として、後段の２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０が、音声再生部１７１，１７２へ直接入力する入力端子を備えていた場合は、サブキャリアダイバーシティ合成回路内でＩＦＦＴ演算部２６０以降の処理を行うことなく、サブキャリア合成部２５０の出力を直接音声再生部１７１，１７２へ入力しても良い。

図３にサブキャリアダイバーシティ合成回路の第２の構成例（実施例２）のブロック図を示す。図３のサブキャリアダイバーシティ合成回路は、少なくとも３系統以上（図３では４系統）のＩＦ信号入力を備えており、複数の２００ＭＨｚ帯ＩＦ信号を入力し、これを複素ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタ処理及び複素加算（時間軸での信号合成）した後、１つの２００ＭＨｚ帯ＩＦ信号として出力する。この構成例は遅延時間が小さいという特長がある。

図３のサブキャリアダイバーシティ合成回路は、周波数変換部（第１の周波数変換部）２１１〜２１４、受信チャンネル設定部２１５、直交復調部２２１〜２２４、複素ＦＩＲフィルタ３１１〜３１４、伝送路特性推定部３２１〜３２４、複素加算部３４０、直交変調部２８０、周波数変換部（第２の周波数変換部）２９０、及び、出力チャンネル設定部２９５から構成される。

入力端子に接続する周波数変換部（第１の周波数変換部）２１１〜２１４には、それぞれ、異なるアンテナ１１１〜１１４で受信され、周波数コンバータ１２１〜１２４で中間周波数（２００ＭＨｚ帯）に変換されたＯＦＤＭ信号（ｆ１（ＩＦ）、ｆ２（ＩＦ））が入力される。周波数変換部２１１〜２１４、及び受信チャンネル設定部２１５の構成・動作は、図２と同じであり、各周波数変換部２１１〜２１４は、中間周波数（約２００ＭＨｚ）のＩＦ信号を信号処理用周波数に変換するとともに、受信チャンネル設定部２１５からの情報に基づいて、指定されたチャンネル（周波数）のＯＦＤＭ信号を選択して出力する。

直交復調部２２１〜２２４は、周波数変換された信号を直交復調し、元のＯＦＤＭ信号（複素信号）に変換し、複素ＦＩＲフィルタ３１１〜３１４、及び伝送路特性推定部３２１〜３２４に出力する。

伝送路特性推定部３２１〜３２４は、それぞれの直交復調部２２１〜２２４の出力信号に基づいて、複素ＦＩＲフィルタ３１１〜３１４のフィルタ係数を生成する。伝送路特性推定部３２１〜３２４の詳細は後述する。

複素ＦＩＲフィルタ３１１〜３１４は、伝送路特性推定部３２１〜３２４によって生成されたフィルタ係数に基づいて、直交復調されたＯＦＤＭ信号（複素信号）をフィルタ処理し、複素加算部３４０に出力する。

複素加算部３４０は、少なくとも３系統以上（図３では４系統）の複素ＦＩＲフィルタ３１１〜３１４の出力信号について、複素加算を行って合成する。これは、各系統で受信したＯＦＤＭ信号をサブキャリアごとに時間軸でダイバーシティ合成することに相当し、品質の高い信号を得ることができる。

直交変調部２８０は、複素加算部３４０で合成された信号（複素信号）を直交変調し、周波数変換部２９０に出力する。

周波数変換部（第２の周波数変換部）２９０は、このようにして再変調された信号に対して、予め出力チャンネル設定部２９５で設定したチャンネルの中間周波数（２００ＭＨｚ帯）に変換し、設定されたチャンネルのＩＦ信号（ｆ１（ＩＦ）又はｆ２（ＩＦ））を出力する。

図２の第１の構成例は、本線の信号に対してＦＦＴ演算あるいはＩＦＦＴ演算を行う構成であるため、ＦＦＴ及びＩＦＦＴのためのバッファメモリによる処理遅延が発生するが、図３の構成は本線の信号に対してＦＦＴ演算やＩＦＦＴ演算を行わないため、処理速度が速い。

図４は、伝送路特性推定部の構成例を示すブロック図である。各伝送路特性推定部３２１〜３２４は、窓処理部３３１、ＦＦＴ演算部３３２、パイロット抽出部３３３、内挿フィルタ部３３４、ＩＦＦＴ演算部３３５、及び係数抽出部３３６を備える。

窓処理部３３１は、ＯＦＤＭ信号からガードインターバルを除去して、有効シンボル信号を生成し、ＦＦＴ演算部３３２に出力する。

ＦＦＴ演算部３３２は、有効シンボル信号に対してＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理を施し、ＯＦＤＭ信号を周波数領域の信号（キャリアシンボル）に変換する。

パイロット抽出部３３３は、ＡＲＩＢ標準規格に基づいて予め送信側で離散的に埋め込まれたパイロット信号（Scattered Pilot：ＳＰ信号）を抽出する。

内挿フィルタ３３４は、抽出されたパイロット信号に基づいて、内挿処理を行い、離散的に埋め込まれた信号から各データキャリアシンボル位置における伝送路特性を連続的に推定し、内挿されたパイロット信号をＩＦＦＴ演算部３３５に出力する。

ＩＦＦＴ演算部３３５は、内挿されたパイロット信号に対してＩＦＦＴ演算を行い、結果を係数抽出部３３６に出力する。

係数抽出部３３６は、ＩＦＦＴ演算の結果に基づいて、係数（複素ＦＩＲフィルタ係数）を抽出し、これを各複素ＦＩＲフィルタに書き込む。

この伝送路特性推定部３２１〜３２４は、受信された信号に対して時々刻々フィルタ係数を生成し、複素ＦＩＲフィルタ３１１〜３１４の特性を適応的に調整することが望ましい。伝送路特性推定部３２１〜３２４は、その内部でＦＦＴ演算及びＩＦＦＴ演算を行っているが、演算のためのバッファメモリによる処理遅延は、伝送路特性の変化に比較すると僅かであるので、フィルタ処理に影響は与えない。また、本線の信号処理は、複素ＦＩＲフィルタ処理であって、ＦＦＴ演算やＩＦＦＴ演算を行わないため、処理速度が速い。

以上のように、本発明のサブキャリアダイバーシティ合成装置２００は、内部に図２又は図３のサブキャリアダイバーシティ合成回路を、必要な系統数だけ備えている。各サブキャリアダイバーシティ合成回路は、その内部でサブキャリア合成を行った後、設定されたチャンネルのＩＦ信号を出力するため、後段の２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０は、サブキャリアダイバーシティ合成部１６１，１６２を実質的に機能させる必要が無く、多数アンテナによるサブキャリアダイバーシティ合成された音声を出力できる。

サブキャリアダイバーシティ合成装置２００は、２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０と別体で、例えば、アダプタとして構成することができ、また、必要に応じて、２波対応ＯＦＤＭ受信機１３０と一体の装置として構成することもできる。本発明のサブキャリアダイバーシティ合成装置と、既設のＯＦＤＭラジオマイク受信機の組み合わせにより、ダイバーシティ効果が大きい高性能なサブキャリアダイバーシティ合成を行う受信システムが提供できる。

上記の実施の形態では、サブキャリアダイバーシティ合成装置２００の構成と動作について説明したが、本発明はこれに限らず、サブキャリアダイバーシティ合成装置２００に搭載される半導体チップであって、サブキャリアダイバーシティ合成回路の機能を有するチップとして構成されてもよい。すなわち、少なくとも３系統以上の中間周波数（ＩＦ）信号入力を備え、複数の中間周波数信号から復調・復号したＯＦＤＭ信号をサブキャリアごとにダイバーシティ合成し、合成信号を中間周波数信号として出力するチップとして構成されても良い。

上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、実施形態に記載の複数の構成ブロックを１つに組み合わせたり、あるいは１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。

１００ 受信装置
１１１〜１１４ 受信アンテナ
１２１〜１２４ 周波数コンバータ
１３０ ２波対応ＯＦＤＭ受信機
１４１〜１４４ 周波数選択部
１５１〜１５４ ＦＦＴ復調部
１６１，１６２ サブキャリアダイバーシティ合成部
１７１，１７２ 音声再生部
１７３ 時間デインターリーブ部
１７４ 周波数デインターリーブ部
１７５ キャリア復調部
１７６ 誤り訂正復号部
１７７ 誤り検出復号部
１７８ Ｄ／Ａ変換部
１８０ 混合分配器
２００ サブキャリアダイバーシティ合成装置
２０１，２０２ サブキャリアダイバーシティ合成回路
２１１〜２１４ 周波数変換部
２１５ 受信チャンネル設定部
２２１〜２２４ 直交復調部
２３１〜２３４ 窓処理部
２４１〜２４４ ＦＦＴ演算部
２５０ サブキャリア合成部
２６０ ＩＦＦＴ演算部
２７０ ガードインターバル付加部
２８０ 直交変調部
２９０ 周波数変換部
２９５ 出力チャンネル設定部
３１１〜３１４ 複素ＦＩＲフィルタ
３２１〜３２４ 伝送特性推定部
３３１ 窓処理部
３３２ ＦＦＴ演算部
３３３ パイロット抽出部
３３４ 内挿フィルタ部
３３５ ＩＦＦＴ演算部
３３６ 係数抽出部
３４０ 複素加算部

Claims (6)

1. 少なくとも３系統以上の中間周波数（ＩＦ）信号入力を備え、複数の中間周波数信号から復調・復号したＯＦＤＭ信号をサブキャリアごとにダイバーシティ合成し、合成信号を中間周波数信号に変換して出力するサブキャリアダイバーシティ合成回路を少なくとも２系統備えた、サブキャリアダイバーシティ合成装置。
2. 請求項１に記載のサブキャリアダイバーシティ合成装置において、前記サブキャリアダイバーシティ合成回路は、
   中間周波数信号を周波数変換し、特定の周波数のＯＦＤＭ信号を選択する複数の第１の周波数変換部と、
   直交復調された前記ＯＦＤＭ信号をＦＦＴ演算する複数のＦＦＴ演算部と、
   前記ＦＦＴ演算された信号をサブキャリアごとに合成するサブキャリア合成部と、
   前記サブキャリア合成部の出力信号をＩＦＦＴ演算するＩＦＦＴ演算部と、
   前記ＩＦＦＴ演算され直交変調された信号を特定の周波数の中間周波数に変換する第２の周波数変換部と、を備えている
   サブキャリアダイバーシティ合成装置。
3. 請求項１に記載のサブキャリアダイバーシティ合成装置において、前記サブキャリアダイバーシティ合成回路は、
   中間周波数信号を周波数変換し、特定の周波数のＯＦＤＭ信号を選択する複数の第１の周波数変換部と、
   直交復調された前記ＯＦＤＭ信号をフィルタ処理する複数の複素ＦＩＲフィルタと、
   前記複素ＦＩＲフィルタで処理された信号を複素加算する複素加算部と、
   前記複素加算され直交変調された信号を特定の周波数の中間周波数に変換する第２の周波数変換部と、を備えている
   サブキャリアダイバーシティ合成装置。
4. 請求項３に記載のサブキャリアダイバーシティ合成装置において、前記サブキャリアダイバーシティ合成回路は、さらに、前記複素ＦＩＲフィルタの係数を推定する伝送路特性推定部を備えている、サブキャリアダイバーシティ合成装置。
5. 請求項２乃至４のいずれか一項に記載のサブキャリアダイバーシティ合成装置において、前記サブキャリアダイバーシティ合成回路は、前記特定の周波数を設定する受信チャンネル設定機能と出力チャンネル設定機能を備えている、サブキャリアダイバーシティ合成装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載のサブキャリアダイバーシティ合成装置と、
   第１の周波数のＯＦＤＭ信号から復調されたデータシンボルから第１の音声信号を生成し、第２の周波数のＯＦＤＭ信号から復調されたデータシンボルから第２の音声信号を生成し、前記第１及び第２の音声信号を出力する複数波対応ＯＦＤＭ受信機と、
   を備えた、受信システム。
   

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