JP4621121B2 - ダイバーシティ受信装置 - Google Patents

Description

本発明は、ダイバーシティ受信装置に関し、特に、デジタル信号を受信するダイバーシティ受信装置に関する。

デジタル信号の受信特性改善の一方法してダイバーシティ受信方式がある。例えば特許文献１には、複数のアンテナで受信され復調された複数のデジタルストリーム間で対応するブロックのうち、誤りを含まないブロックを出力することが記載されている。

また、特許文献２には、受信した複数のデジタルストリームそれぞれの誤り検出を行い、同期化した複数のデジタルストリームを誤り検出結果に応じてブロック単位で選定することで一連のデジタルストリームを合成することが記載されている。
特開２００２−３５９６１０公報 特開２００５−１２４５２号公報

一般的に、デジタル信号伝送では誤り訂正符号を用いて伝送誤りを訂正する。さらに特許文献１や特許文献２では、ダイバーシティ受信方式を用いて伝送特性を改善している。

しかしながら、これらの従来技術では伝送前のデータを誤り訂正符号化することが前提であり、誤り訂正符号化が行われていないデジタルデータでは特許文献１や特許文献２のようなダイバーシティ受信方式を用いることができないという問題があった。

誤り訂正符号化が行われていないデジタルデータの伝送誤りを訂正する方法としては、複数受信機を用いて受信し、受信した複数のデジタルデータを用いて多数決判定を行って伝送誤りを訂正する方法が考えられる。しかしながら多数決判定では誤判定が発生するという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、誤り訂正符号化が行われていない場合でもデジタルデータの伝送誤りを訂正でき、多数決判定による誤判定を改善できるダイバーシティ受信装置を提供することを目的とする。

本発明のダイバーシティ受信装置は、デジタルデータを受信する複数の受信機と、
前記複数の受信機で受信した複数系統のデジタルデータの各ビットについて、 軟判定を行うための各受信機の受信属性に基づいて予め設定されたビット数の重み付けビットを付加する軟判定重み付け手段と、
前記複数系統のデジタルデータの各ビットについて、前記軟判定重み付け手段で重み付けビットを付加された後のデータにおける値１のビット数と、値０のビット数の多数決により、前記デジタルデータの各ビットの値を判定する多数決判定手段を有し、
前記軟判定重み付け手段は、複数種類の受信属性それぞれに基づいて重み付けビットを付加する複数段構成であることにより、誤り訂正符号化が行われていないデジタルデータの伝送誤りを訂正でき、多数決判定による誤判定を改善できる。

前記ダイバーシティ受信装置において、
前記複数の受信機で受信した複数系統のデジタルデータの各ビットを、予め設定された所定ビット幅に拡大するビット幅拡大手段を
さらに有することができる。

前記ダイバーシティ受信装置において、
前記受信属性は、前記複数の受信機それぞれにおける受信電力の大きさ、もしくは、前記複数の受信機それぞれにおける送信機までの距離、または、前記複数の受信機それぞれにおける過去のデジタルデータの誤り率であることができる。

本発明によれば、誤り訂正符号化が行われていない場合でもデジタルデータの伝送誤りを訂正でき、多数決判定による誤判定を改善できる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明のダイバーシティ受信装置の一実施形態のブロック図を示す。同図中、送信機１１１は、デジタルデータを被変調波として変調信号を発生させ、電波を送信する。ここでは、電波を送信する伝送システムとして説明しているが、ケーブルを使用してデジタルデータを伝送する有線の伝送システムにも適用可能である。また、変調方式についても、ＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、ＦＳＫ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕ１ｔｉｐ１ｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）などあらゆる方式に適用することができる。

ダイバーシティ受信装置１２０は、複数の受信機１２１，１２３，１２５と、軟判定多数決回路１２７から構成されている。送信機１１１から送信された電波は複数の受信機１２１，１２３，１２５によって受信され、デジタルデータが復調される。軟判定多数決回路１２７は、受信機１２１，１２３，１２５からのデジタルデータの軟判定多数決判定を行って正しいデジタルデータを出力する。

なお、図１では、３台の受信機１２１，１２３，１２５を備える場合について説明するが、受信機の数はこれに限定されることなく、ダイバーシティ受信装置１２０は５台以上の奇数台、もしくは、２台以上の偶数台の受信機を備える構成であっても良い。偶数台の場合は後述のように多数決判定の結果が不定となる場合があるが、この場合は２値のデジタルデータのいずれか一方を出カするようにあらかじめ設定しておく。

以下、本発明の中心となるダイバーシティ受信装置１２０における軟判定多数決について詳細に説明する。

＜ダイバーシティ受信装置の構成＞
図２は、軟判定多数決回路１２７を有するダイバーシティ受信装置１２０について、軟判定多数決回路１２７の内部を詳細に示したブロック図である。同図中、軟判定多数決回路１２７は、ビット幅拡大回路２１１と、軟判定重み付け回路２１３と、多数決回路２１５とを備える。

ビット幅拡大回路２１１は、受信機１２１，１２３，１２５のそれぞれから供給されたデジタルデータの各ビットをあらかじめ設定したビット幅に拡大する。受信機１２１のデジタルデータはビット幅を拡大されて系統１に出力され、同様に受信機１２３のデジタルデータはビット幅を拡大されて系統２に出力され、受信機１２５のデジタルデータはビット幅を拡大されて系統３に出力される。

ビット幅拡大の具体的な例として、デジタルデータが「０」であれば、同じ値の「０」を複数個付加することでビット幅を拡大する。同様にデジタルデータが「１」であれば同じ値の「１」を複数個付加することでビット幅を拡大する。

さらに例を上げて説明すると、あらかじめ設定する拡大ビット幅を３ビットとする。受信機１２１から「０」が入力された場合、ビット幅拡大回路２１１は系統１に「０００」を出力する。受信機１２３および受信機１２５から「１」が入力された場合には、ビット幅拡大回路２１１は系統２，３それぞれに「１１１」を出力する。

後述するが多数決回路２１５は多数決判定時に「０」および「１」のビット数で判定するため、受信したデジタルデータにより重みを持たせたければ、拡大するビット幅を大きくし、重みをあまり持たせたくなければ拡大するビット幅を小さくすれば良い。

軟判定重み付け回路２１３は、ビット幅拡大回路２１１から入力された系統１，２，３のデジタルデータについて、別に入力される受信機の受信属性に従って重み付けデジタルデータを付加して、系統１，２，３から入力された信号は系統１，２，３に出力する。

具体的に例を示して説明すると、受信属性には、例えば受信機１２１，１２３，１２５における受信信号の強さ、すなわち受信電カの大きさを使用することとする。

ここで、受信機１２１は図２のように送信機１１１からの距離が近いため受信電力が大きく、受信機１２３および受信機１２５は送信機からの距離が遠いため受信電力が小さい。軟判定重み付け回路２１３は、まず、ビット幅拡大回路２１１からの系統１，２，３から、各受信機の出力デジタルデータの「０」、「１」を判断する。判断には３ビットのデータ全体を用いても良いし、下位１ビットでも良い。判断した結果、受信機１２１の出力デジタルデータは「０」と判断され、受信機１２３および受信機１２５の出力デジタルデータは「１」と判断される。

次に、各受信機の受信電力の大きさを用いた軟判定重み付け方法について図３を用いて説明する。

図３は軟判定重み付けのための付加デジタルデータパターンの一実施形態を示し、付加デジタルデータのビット数が２ビットの場合について示す。図３（Ａ）は受信電力が大きい場合を示し、受信デジタルデータが「０」のとき受信デジタルデータと同一ビットを重ねた「００」を付加して軟判定データを「０００００」とし、受信デジタルデータが「１」のとき受信デジタルデータと同一ビットを重ねた「１１」を付加して軟判定データを「１１１１１」とする。

図３（Ｂ）は受信電力が中ほどの場合を示し、受信デジタルデータが「０」のとき受信デジタルデータと同一ビットと反転ビットを重ねた「１０」を付加して軟判定データを「１００００」とし、受信デジタルデータが「１」のとき受信デジタルデータと同一ビットと反転ビットを重ねた「０１」を付加して軟判定データを「０１１１１」とする。図３（Ｃ）は受信電力が小さい場合を示し、受信デジタルデータが「０」のとき受信デジタルデータの反転ビットを重ねた「１１」を付加して軟判定データを「１１０００」とし、受信デジタルデータが「１」のとき受信デジタルデータの反転ビットを重ねた「００」を付加して軟判定データを「００１１１」とする。

軟判定に使用する受信電カの大きさとデジタルデータの信頼性について説明する。送受信機間の距離が近い場合は、受信電カが大きく伝送誤りが生じにくいため、受信デジタルデータの信頼性は高い。逆に、送受信機間の距離が大きい場合は、受信電力が小さくなり伝送誤りが生じやすいため、受信デジタルデータの信頼性は低くなる。この特性を軟判定するためのデータとして使用できる。

ここでは、軟判定するための受信属性に受信電力の大きさを使用したが、例えば受信機から送信機までの距離そのもの（位置データ）や、過去に伝送したデジタルデータの誤り率なども軟判定するための受信属性として使用できる。

これを図２に当てはめると、図２の受信機１２１は、図３（Ａ）のように受信電カが大きいため、信頼性が高いデジタルデータと判断できる。受信機１２１で受信したデジタルデータは「０」なので、軟判定重み付け回路２１３は受信データ重み付け回路２１１から供給されるデジタルデータ「０００」に、「００」を付加して多数決時に「０」と判定されやすいように重みづけを行う。なお、受信機１２１の受信デジタルデータが「１」ならば、軟判定重み付け回路２１３は図３（Ａ）のように受信データ重み付け回路２１１から供給される「１１１」に「１１」を付加する。

次に、図２の受信機１２３や受信機１２５は、図３（Ｃ）のように受信電力が小さいため、信頼性が低いデジタルデータと判断できる。受信機１２３および受信機１２５で受信したデジタルデータは「１」なので、軟判定重み付け回路２１３は受信データ重み付け回路２１１から出力されるデジタルデータ「１１１」にそれぞれ「００」を付加して多数決時に「１」と判定されにくいように重み付けを行う。なお、受信機１２３および受信機１２５の受信デジタルデータが「０」ならば図３（Ｃ）のように、軟判定重み付け回路２１３は受信データ重み付け回路２１１から出力される「０００」に「１１」を付加する。

このような処理を経て、軟判定重み付け回路２１３は、系統１、すなわち受信機１の系統に「０００００」を出力し、系統２および系統３、すなわち受信機２および受信機３の系統にそれぞれ「００１１１」を出力する。

後述する多数決回路２１５は多数決判定時に「０」および「１」のビット数で判定するため、軟判定に用いるデータ（例えば受信電力の大きさ）に、より重みを持たせたければ、軟判定重み付け時に付加するビット数を大きくし、重みをあまり持たせたくなければ付加するビット数を小さくすれば良い。

図２では、軟判定重み付け回路２１３は１回路しか設けていないが、複数回路を縦続接続する多段構成としても良い。例えば受信電力を用いて軟判定の重み付けを行う回路と、過去のデジタルデータの誤り率で軟判定の重み付けを行う回路を縦続接続する。

次に、多数決回路２１５について説明する。多数決回路２１５は、全系統の入力デジタルデータの全ビットについて０および１のビット数をカウントして多数決判定し、判定した結果を出力する。具体的な例として、図２では多数決回路２１５に入力される３系統のデジタルデータの全ビットは、値「０」のビット数が９ビット、値「１」のビット数が６ビットなので、多数決回路２１５は多数決判定の結果として値「０」を出力する。この結果、軟判定多数決回路１２７は、「０」を出力することとなる。

ここで、上記の実施形態では多数決回路２１５に入力されるデジタルデータの総ビット数が奇数のため多数決が不定とならないが、偶数の場合は不定となる場合がある。この場合には、「０」または「１」のいずれかを強制的に出力するようにすれば、不定となる場合も対応することができるため、多数決回路２１５に入力されるデジタルデータの総ビット数を偶数とすることも可能である。

このように、本発明装置によれば、誤り訂正符号化が行われていないデジタルデータであっても多数決判定により誤り訂正を行うことが可能で、かつ、多数決判定方式の誤り訂正につきものであった誤判定という問題を改善することが可能である。

ところで、上記実施形態では、送信機１１１から送信するデジタルデータが誤り訂正符号化されていない場合であっても多数決判定により誤り訂正を行うことができるものであるが、送信機１１１から送信するデジタルデータは誤り訂正符号化されていても構わない。誤り訂正符号化されている場合には、受信機１２１，１２３，１２５それぞれで復調と共に誤り訂正を行い、その後、軟判定多数決回路１２７で多数決判定により誤り訂正を行うことにより、より強力な誤り訂正を行うことができる。

なお、ビット幅拡大回路２１１が請求項記載のビット幅拡大手段に相当し、軟判定重み付け回路２１３が軟判定重み付け手段に相当し、多数決回路２１５が多数決判定手段に相当する。

本発明のダイバーシティ受信装置の一実施形態のブロック図である。 軟判定多数決回路の内部を詳細に示したブロック図である。 軟判定重み付けのための付加デジタルデータパターンの一実施形態を示す図である。

符号の説明

１１１ 送信機
１２０ ダイバーシティ受信装置
１２１，１２３，１２５ 受信機
１２７ 軟判定多数決回路
２１１ ビット幅拡大回路
２１３ 軟判定重み付け回路
２１５ 多数決回路

Claims (3)

1. デジタルデータを受信する複数の受信機と、
   前記複数の受信機で受信した複数系統のデジタルデータの各ビットについて、軟判定を行うための各受信機の受信属性に基づいて予め設定されたビット数の重み付けビットを付加する軟判定重み付け手段と、
   前記複数系統のデジタルデータの各ビットについて、前記軟判定重み付け手段で重み付けビットを付加された後のデータにおける値１のビット数と、値０のビット数の多数決により、前記デジタルデータの各ビットの値を判定する多数決判定手段を
   有し、
   前記軟判定重み付け手段は、複数種類の受信属性それぞれに基づいて重み付けビットを付加する複数段構成であることを特徴とするダイバーシティ受信装置。
2. 請求項１記載のダイバーシティ受信装置において、
   前記複数の受信機で受信した複数系統のデジタルデータの各ビットを、予め設定された所定ビット幅に拡大するビット幅拡大手段を
   さらに有することを特徴とするダイバーシティ受信装置。
3. 請求項１または２記載のダイバーシティ受信装置において、
   前記受信属性は、前記複数の受信機それぞれにおける受信電力の大きさ、もしくは、前記複数の受信機それぞれにおける送信機までの距離、または、前記複数の受信機それぞれにおける過去のデジタルデータの誤り率であることを特徴とするダイバーシティ受信装置。

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