JP4621143B2

JP4621143B2 - ダイバーシティ受信装置

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Publication number: JP4621143B2
Application number: JP2006003696A
Authority: JP
Inventors: 光広栗城
Original assignee: Clarion Co Ltd
Current assignee: Faurecia Clarion Electronics Co Ltd
Priority date: 2006-01-11
Filing date: 2006-01-11
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2026-01-11
Also published as: JP2007189316A

Description

この発明は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）信号を複数のアンテナで受信して処理するダイバーシティ受信装置に関する。

近年実用化された地上波デジタル放送では無線伝送方式としてＯＦＤＭが採用されている。このような方式で伝送されるＯＦＤＭ信号を受信するための放送受信装置には例えばダイバーシティ方式が採用されている。ダイバーシティ方式の放送受信装置（以下、「ダイバーシティ受信装置」と略記）は、複数のアンテナでＯＦＤＭ信号を受信して所定の処理を行うことにより、ＳＮ比の高い信号を取得する。これにより、例えばマルチパス環境下で生じるフェージング等による受信障害の影響を軽減している。

ダイバーシティ方式には「選択ダイバーシティ方式」と「最大比合成ダイバーシティ方式」の二つがある。選択ダイバーシティ方式は、複数のアンテナで受信した各ＯＦＤＭ信号の中から信号強度が最も強いものを選択する方式である。また最大比合成ダイバーシティ方式は、複数のアンテナで受信したＯＦＤＭ信号をそれぞれ復調してその最大比合成をとる方式である。

例えば下記特許文献１に、効率的な最大比合成ダイバーシティ受信を実現することができる最大比合成ダイバーシティ方式の受信装置が示されている。
特開２００１−３４５７８０号公報

上記特許文献１を始めとする種々の最大比合成ダイバーシティ方式の受信装置は、ＯＦＤＭ信号に含まれ得るガウス雑音に関しては、最大比合成することによりＳＮ比を良好に改善することができる。ところが最大比合成ダイバーシティ方式の受信装置は、マルチパスの条件（例えば、信号レベルの高い受信信号成分がマルチパスの影響を大きく受けている場合など）によっては最大比合成することでＳＮ比を低下させてしまうこともある。

そこで、本発明は上記の事情に鑑みて、どのようなマルチパス環境下においてもＯＦＤＭ信号のＳＮ比を改善することができるダイバーシティ受信装置を提供することを課題としている。

上記の課題を解決する本発明の一態様に係るダイバーシティ受信装置は、ＯＦＤＭ信号を複数のアンテナで受信して処理する装置である。このダイバーシティ受信装置は、各アンテナで受信されたＯＦＤＭ信号を時間軸上で合成する信号合成手段と、信号合成手段を、所定の条件に基づいて最大比合成ダイバーシティ方式又は選択ダイバーシティ方式の何れか一方の方式で動作するよう制御する信号合成制御手段とを備えたことを特徴としたものである。

なお上記ダイバーシティ受信装置は、最大比合成されたときのＯＦＤＭ信号の自己相関値を算出する第一の自己相関算出手段と、逆相合成されたときのＯＦＤＭ信号の自己相関値を算出する第二の自己相関算出手段とを更に備えたものであっても良い。この場合、信号合成制御手段は、第一の自己相関算出手段で算出された最大比自己相関値と、第二の自己相関算出手段で算出された逆相自己相関値に基づいて、信号合成手段の動作方式を決定することができる。

また上記ダイバーシティ受信装置において、信号合成制御手段は、該最大比自己相関値と該逆相自己相関値との比が該所定の条件を満たすときには最大比合成ダイバーシティ方式で動作し、該所定の条件を満たさないときには選択ダイバーシティ方式で動作するよう信号合成手段を制御することができる。

ここで、上記所定の条件とは、例えば最大比自己相関値が逆相自己相関値に対して所定倍以上の値であることであり得る。

また上記ダイバーシティ受信装置は、ＯＦＤＭ信号に対する最大比合成処理のための重み付け係数を算出する重み付け係数算出手段を更に備えたものであっても良い。例えば信号合成制御手段により選択ダイバーシティ方式で動作するよう信号合成手段が制御されるとき、信号合成制御手段は、算出された重み付け係数に基づいて、何れのアンテナで受信されたＯＦＤＭ信号を用いて選択合成処理すべきかを決定することができる。

また上記ダイバーシティ受信装置において、信号合成制御手段は、重み付け係数により最も重み付けされているＯＦＤＭ信号を用いて選択合成処理することができる。

また上記ダイバーシティ受信装置は、信号合成手段とその合成信号を周波数軸上の拡散信号に変換する拡散信号変換手段とを有した少なくとも二系統のＯＦＤＭ信号処理部と、各系統のＯＦＤＭ信号処理部からの拡散信号をそれぞれ対応するサブキャリア毎に最大比合成する最大比合成手段とを更に備えたものであっても良い。

本発明に係るダイバーシティ受信装置によれば、例えば受信状態等の条件に基づいて、最大比合成ダイバーシティ方式又は選択ダイバーシティ方式の何れか一方の方式で動作し得るため、どのようなマルチパス環境下においてもＯＦＤＭ信号のＳＮ比を改善することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態のダイバーシティ受信装置１の構成及び動作について説明する。

図１は、本実施形態のダイバーシティ受信装置１の構成を示したブロック図である。本実施形態のダイバーシティ受信装置１は、ＯＦＤＭ信号が用いられたデジタル放送を受信するための装置であり、複数（具体的には四本）のアンテナを使用してダイバーシティ受信をすることができる。

ダイバーシティ受信装置１は二系統のＯＦＤＭ信号処理部１１、１２を備えている。ＯＦＤＭ信号処理部１１は、アンテナ１０１及び２０１、選局部１０２及び２０２、Ａ／Ｄコンバータ１０３及び２０３、直交復調部１０４及び２０４、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）前信号合成部１０５、及び、ＯＦＤＭ復調部１０６を有している。

ここで、アンテナ１０１、選局部１０２、Ａ／Ｄコンバータ１０３、及び、直交復調部１０４から成る回路と、アンテナ２０１、選局部２０２、Ａ／Ｄコンバータ２０３、及び、直交復調部２０４から成る回路は、ＦＦＴ前信号合成部１０５に対して並列に接続されており、同一の構成を有し且つ同様に動作する。従って、後者の回路の詳細な説明は、前者の回路の説明をもってここでは省略する。またＯＦＤＭ信号処理部１２は、ＯＦＤＭ信号処理部１１と同一の構成を有し且つ同様に動作をする。従って、ＯＦＤＭ信号処理部１２の詳細な説明も、ＯＦＤＭ信号処理部１１の説明をもってここでは省略する。

アンテナ１０１は、例えば地上波のデジタルＴＶ放送のデータをＯＦＤＭ変調したＯＦＤＭ信号を受信する。なお、このＯＦＤＭ信号とは、送信側でデジタル信号をシリアル−パラレル変換して複数の並列複素シンボルとし、これを直交関係にある複数個の異なるサブキャリアの振幅、位相情報として割り付け、さらにこれを逆フーリエ変換することにより時系列信号に変換し、これをＤ／Ａ変換することにより得られた信号である（これらの処理をここでは「ＯＦＤＭ変調」と表現する）。ＯＦＤＭ信号を用いると、複数の直交サブキャリアを一部重なり合いながらも互いに干渉することなく密に並べることができる。従って、使用帯域を効率良く利用した広帯域伝送を実現することができる。

選局部１０２は、アンテナ１０１によって受信されたＯＦＤＭ信号に対してチューニングを行い、選択された信号を周波数変換して、中心周波数が所望の周波数となる、安定動作や選択特性が改善される中間周波数すなわちＩＦ（Intermediate Frequency）信号にする。周波数変換後のＩＦ信号は、図示しないＢＰＦ（Band Pass Filter）により不要な周波数成分が除去される。

Ａ／Ｄコンバータ１０３は、不要な周波数成分が除去されたＩＦ信号を所定のサンプリング周波数に基づいてデジタル信号に変換する。

直交復調部１０４は、Ａ／Ｄコンバータ１０３が出力したデジタル信号を直交復調して、Ｉ（In-phase）信号とＱ（Quadrature-phase）信号に変換する。なお、Ｉ信号とは直交復調の際の同相成分であり、Ｑ信号とはＩ信号と直交関係にある成分のことである。以下、本明細書中では、Ｉ信号とＱ信号とをまとめてＩＱ信号と略記する。

直交復調部１０４が出力したＩＱ信号はＦＦＴ前信号合成部１０５に入力される。一方、アンテナ２０１、選局部２０２、Ａ／Ｄコンバータ２０３、及び、直交復調部２０４を介して生成されたＩＱ信号も、先に説明されたＩＱ信号と同様にＦＦＴ前信号合成部１０５に入力される。

ＦＦＴ前信号合成部１０５は、直交復調部１０４及び２０４からのＩＱ信号に処理を施してＯＦＤＭ復調部１０６に出力する。ＦＦＴ前信号合成部１０５は、ダイバーシティ受信装置１がどのようなマルチパス環境下にあってもＯＦＤＭ信号（ここではＩＱ信号）のＳＮ比が改善されるよう動作する。ＦＦＴ前信号合成部１０５で実行される処理については後に詳説する。

ＯＦＤＭ復調部１０６はＯＦＤＭ復調を実行し、ＦＦＴ前信号合成部１０５が出力した時間軸信号のＩＱ信号をフーリエ変換して周波数軸上の複素シンボル信号に変換する。

ダイバーシティ受信装置１はＦＦＴ後信号合成部１０７を更に備えている。ＯＦＤＭ復調部１０６において生成された各複素シンボル信号は、ＦＦＴ後信号合成部１０７に入力される。一方、ＯＦＤＭ信号処理部１２において生成された各複素シンボル信号も、ＦＦＴ後信号合成部１０７に入力される。

ＦＦＴ後信号合成部１０７は、各ＯＦＤＭ信号処理部が出力した複素シンボルをそれぞれ対応するサブキャリア毎にその受信レベルに応じて重み付けして、ＳＮ比が最大となるように合成する（すなわち最大比合成処理を実行する）。

ダイバーシティ受信装置１は映像・音声復号部１０８を更に備えている。映像・音声復号部１０８は、ＦＦＴ後信号合成部１０７が出力した合成信号を復号して映像・音声信号とする。次いで、復号した映像・音声信号を図示しないモニタ及びスピーカ（不図示）に出力する。これにより、ユーザは、例えば地上波のデジタルＴＶ放送を視聴することができる。

本実施形態のダイバーシティ受信装置１は、個々のアンテナで受信された信号に雑音が混入した場合であっても高いＳＮ比を得ることができるよう、複数のアンテナからのＯＦＤＭ信号を効率良く合成させることができる。従ってダイバーシティ受信装置１は、受信環境が悪い場合であっても安定した強度の信号を取得することができる。

次に、本実施形態のＦＦＴ前信号合成部１０５について詳説する。図２に、本実施形態のＦＦＴ前信号合成部１０５の構成を示す。

ＦＦＴ前信号合成部１０５は、複素乗算器１２１、２２１、重み係数演算部１２２、及び、加算器１２３を有している。複素乗算器１２１には直交復調部１０４からのＩＱ信号が入力される。また複素乗算器２２１には直交復調部２０４からのＩＱ信号が入力される。また重み係数演算部１２２には直交復調部１０４及び２０４からのＩＱ信号が入力される。

ここで、直交復調部１０４からのＩＱ信号を「Ｘ_１（Ｔ_ｉ）」としたとき、

また直交復調部２０４からのＩＱ信号を「Ｘ_２（Ｔ_ｉ）」としたとき、

で表すことができる。なおＩ_１（Ｔ_ｉ）、Ｉ_２（Ｔ_ｉ）はそれぞれ、時刻Ｔ_ｉにおける直交復調部１０４、２０４からのＩ信号成分を示す。またＱ_１（Ｔ_ｉ）、Ｑ_２（Ｔ_ｉ）はそれぞれ、時刻Ｔ_ｉにおける直交復調部１０４、２０４からのＱ信号成分を示す。ｉは１〜ｎまでの自然数である。

図３に、ＦＦＴ前信号合成部１０５で実行される重み付け演算処理のフローチャートを示す。図３のフローチャートによれば、ＦＦＴ前信号合成部１０５がＩＱ信号Ｘ_１（Ｔ_ｉ）及びＸ_２（Ｔ_ｉ）に基づいて最大比合成の効果を判断する。ＦＦＴ前信号合成部１０５は、その効果があると判断した場合には最大比合成処理を行い、その効果がないと判断した場合には選択合成処理を行う。ＦＦＴ前信号合成部１０５においてこのような処理が行われることにより、ダイバーシティ受信装置１がどのようなマルチパス環境下にあってもＯＦＤＭ信号のＳＮ比改善が実現される。

図３に示された処理は例えばダイバーシティ受信装置１の電源（不図示）オンをトリガーとして開始される。また当該電源がオフされると終了する。

ＦＦＴ前信号合成部１０５において、先ず、重み係数演算部１２２で設定されるべき重み係数、及び、動作モードが初期値に設定される（ステップ１、以下、ステップを「Ｓ」と略記）。ここでは、例えば最大比合成重み係数「Ｗ_１」、「Ｗ_２」、同相合成重み係数「Ｅ_１」、「Ｅ_２」がそれぞれ「０．５」に設定される。また初期設定モードとして例えば「最大比合成モード」が設定される。「最大比合成モード」は、最大比合成処理によりＯＦＤＭ信号のＳＮ比改善を実現するためのモードである。なお、本実施形態においてＦＦＴ前信号合成部１０５において設定され得るモードは他にもある。このようなモードには「入力１選択モード」及び「入力２選択モード」がある。「入力１選択モード」は、ＩＱ信号Ｘ_１（Ｔ_ｉ）を選択した選択合成処理によりＯＦＤＭ信号のＳＮ比改善を実現するためのモードである。また「入力２選択モード」は、ＩＱ信号Ｘ_２（Ｔ_ｉ）を選択した選択合成処理によりＯＦＤＭ信号のＳＮ比改善を実現するためのモードである。

ＦＦＴ前信号合成部１０５はＳ１の初期設定処理に次いで、ｎ組のＩＱ信号Ｘ_１（Ｔ_ｉ）及びＸ_２（Ｔ_ｉ）を読み込む（Ｓ２）。そしてＳ１の初期設定処理で設定された、又は、後述のＳ８の処理で算出された最大比合成重み係数「Ｗ_１」が複素乗算器１２１に入力され、最大比合成重み係数「Ｗ_２」が複素乗算器２２１に入力される。

複素乗算器１２１は、Ｓ２の処理で読み込まれたＩＱ信号Ｘ_１（Ｔ_ｉ）と、現在設定されている最大比合成重み係数「Ｗ_１」を用いて複素乗算を行う。また複素乗算器２２１は、Ｓ２の処理で読み込まれたＩＱ信号Ｘ_２（Ｔ_ｉ）と、現在設定されている最大比合成重み係数「Ｗ_２」を用いて複素乗算を行う。各複素乗算器の複素乗算結果は加算器１２３に出力される。

加算器１２３は各複素乗算器の複素乗算結果を加算して、最大比合成信号Ｙ（Ｔ_ｉ）を算出する（Ｓ３）。最大比合成信号Ｙ（Ｔ_ｉ）は、

で表される。最大比合成重み係数「Ｗ_１」、「Ｗ_２」が適切に設定されているとき、最大比合成信号Ｙ（Ｔ_ｉ）のＳＮ比が、合成前のＩＱ信号Ｘ_１（Ｔ_ｉ）及びＸ_２（Ｔ_ｉ）のＳＮ比よりも高くなる。また、最大比合成重み係数「Ｗ_１」、「Ｗ_２」が最適に設定されている場合、最大比合成信号Ｙ（Ｔ_ｉ）のＳＮ比も最適となり得る。

次いで加算器１２３は、逆相合成信号Ｇ（Ｔ_ｉ）を算出する（Ｓ４）。逆相合成信号Ｇ（Ｔ_ｉ）は、

で表される。なお、逆相合成信号Ｇ（Ｔ_ｉ）に対する同相合成が有効であるとき、当該Ｇ（Ｔ_ｉ）は「０」に近い値になり得る。

Ｓ４の処理に次いで、重み係数演算部１２２により、ＩＱ信号Ｘ_１（Ｔ_ｉ）と最大比合成信号Ｙ（Ｔ_ｉ）との相関値Ｒ_１、及び、ＩＱ信号Ｘ_２（Ｔ_ｉ）と最大比合成信号Ｙ（Ｔ_ｉ）との相関値Ｒ_２が算出される（Ｓ５）。相関値Ｒ_１及び相関値Ｒ_２は、

で表される。

また、重み係数演算部１２２により、最大比合成信号Ｙ（Ｔ_ｉ）の自己相関値Ｙ_ｒｒが算出される（Ｓ６）。自己相関値Ｙ_ｒｒは、

で表される。

また、重み係数演算部１２２により、逆相合成信号Ｇ（Ｔ_ｉ）の自己相関値Ｇ_ｒｒが算出される（Ｓ７）。自己相関値Ｇ_ｒｒは、

で表される。

また、重み係数演算部１２２により、相関値Ｒ_１、相関値Ｒ_２を規格化して最大比合成重み係数「Ｗ_１」、「Ｗ_２」が算出される（Ｓ８）。ここでの最大比合成重み係数算出処理は、以下の式（９）、（１０）を用いて行われる。

で表される。

また、重み係数演算部１２２により、相関値Ｒ_１、相関値Ｒ_２を規格化して同相合成重み係数「Ｅ_１」、「Ｅ_２」が算出される（Ｓ９）。ここでの同相合成重み係数算出処理は、以下の式（１１）、（１２）を用いて行われる。

で表される。

次いで重み係数演算部１２２は、現在設定されている動作モードを判定する（Ｓ１０）。重み係数演算部１２２は、現在設定されている動作モードが「最大比合成モード」と判定されるとき（Ｓ１０：最大比合成モード）、Ｓ２０の最大比合成モード処理に移行する。また、現在設定されている動作モードが「入力１選択モード」と判定されるとき（Ｓ１０：入力１選択モード）、Ｓ３０の入力１選択モード処理に移行する。また、現在設定されている動作モードが「入力２選択モード」と判定されるとき（Ｓ１０：入力２選択モード）、Ｓ４０の入力２選択モード処理に移行する。

図４に、図３のＳ２０の最大比合成モード処理のサブルーチンを示す。最大比合成モード処理に移行したとき、重み係数演算部１２２は先ず、自己相関比判定を行う（Ｓ２１）。Ｓ２１の自己相関比判定処理は、最大比合成信号Ｙ（Ｔ_ｉ）の自己相関値Ｙ_ｒｒと逆相合成信号Ｇ（Ｔ_ｉ）の自己相関値Ｇ_ｒｒとの比「Ｇ_ｒｒ／Ｙ_ｒｒ」が閾値Ｄ_ｇ以上か否かに基づいて行われる。なお閾値Ｄ_ｇは、ＯＦＤＭ信号に対する最大比合成処理時の効果を数値化して示した指標である。

Ｓ２１の処理においてＧ_ｒｒ／Ｙ_ｒｒ≦Ｄ_ｇ＋α_ｇであるとき（Ｓ２１：ＹＥＳ）、自己相関値Ｙ_ｒｒが自己相関値Ｇ_ｒｒよりも顕著に高い。この場合、ＦＦＴ前信号合成部１０５は最大比合成信号の自己相関値が高いことから、最大比合成処理が効果的であると判断する。次いで、ダイバーシティ受信装置１を「最大比合成ダイバーシティ方式」で作用させるため、Ｓ２２の処理に進む。

またＳ２１の処理においてＧ_ｒｒ／Ｙ_ｒｒ＞Ｄ_ｇ＋α_ｇであるとき（Ｓ２１：ＮＯ）、自己相関値Ｙ_ｒｒが自己相関値Ｇ_ｒｒと比べて顕著には高くないことを意味する。この場合、ＦＦＴ前信号合成部１０５は最大比合成処理の効果が低いと判断して、ダイバーシティ受信装置１を「選択ダイバーシティ方式」で作用させるため、Ｓ２３の処理に進む。

なおα_ｇは、Ｇ_ｒｒ／Ｙ_ｒｒがＤ_ｇ付近の場合の雑音影響によるチャタリングを防止するための微小項である。また閾値Ｄ_ｇ及び微小項α_ｇは、シミュレーションや事前実験等により適切な値に予め設定されている。例えば閾値Ｄ_ｇは０．２、微小項α_ｇは０．０５であり得る。この値はダイバーシティ受信装置１の仕様に応じて適宜変更し得る。

Ｓ２２の処理においてＦＦＴ前信号合成部１０５は、ダイバーシティ受信装置１を「最大比合成ダイバーシティ方式」で作用させるため、図３のＳ８の処理で算出された最大比合成重み係数「Ｗ_１」を複素乗算器１２１に出力し、最大比合成重み係数「Ｗ_２」を複素乗算器２２１に出力する。各最大比合成重み係数出力後、図４のサブルーチンを終了して図３のＳ２の処理に復帰し、上述した一連の処理を繰り返し実行する。

またＳ２３の処理においてＦＦＴ前信号合成部１０５は重み係数比判定を行う。Ｓ２３の重み係数比判定処理は、最大比合成重み係数「Ｗ_１」と「Ｗ_２」との振幅比「｜Ｗ_２｜／｜Ｗ_１｜」が閾値Ｄ_ｓ以上か否かに基づいて行われる。なお閾値Ｄ_ｓは、ＩＱ信号Ｘ_１（Ｔ_ｉ）又はＸ_２（Ｔ_ｉ）の何れを用いて選択合成処理を行うべきかを判断するための指標である。閾値Ｄ_ｓもまた、シミュレーションや事前実験等により適切な値に予め設定されている。本実施形態では閾値Ｄ_ｓは例えば１．０であり得る。この値もダイバーシティ受信装置１の仕様に応じて適宜変更し得る。

Ｓ２３の処理において｜Ｗ_２｜／｜Ｗ_１｜≦Ｄ_ｓであるとき（Ｓ２３：ＹＥＳ）、例えば最大比合成重み係数「Ｗ_１」が最大比合成重み係数「Ｗ_２」よりも高い。この場合、ＦＦＴ前信号合成部１０５は、ＩＱ信号Ｘ_２（Ｔ_ｉ）よりもＩＱ信号Ｘ_１（Ｔ_ｉ）の方がＳＮ比が高いと判断する。従ってＩＱ信号Ｘ_１（Ｔ_ｉ）を用いて選択合成処理を行うことが効果的であると判断して、動作モードを「入力１選択モード」に変更する（Ｓ２４）。次いで、図３のＳ９の処理で算出された同相合成重み係数「Ｅ_１」を複素乗算器１２１に出力（例えば出力２Ｅ_１）し、同相合成重み係数「Ｅ_２」を複素乗算器２２１に出力（例えば出力０）する（Ｓ２５）。各同相合成重み係数出力後、図４のサブルーチンを終了して図３のＳ２の処理に復帰し、上述した一連の処理を繰り返し実行する。

Ｓ２３の処理において｜Ｗ_２｜／｜Ｗ_１｜＞Ｄ_ｓであるとき（Ｓ２３：ＮＯ）、例えば最大比合成重み係数「Ｗ_２」が最大比合成重み係数「Ｗ_１」よりも高い。この場合、ＦＦＴ前信号合成部１０５は、ＩＱ信号Ｘ_１（Ｔ_ｉ）よりもＩＱ信号Ｘ_２（Ｔ_ｉ）の方がＳＮ比が高いと判断する。従ってＩＱ信号Ｘ_２（Ｔ_ｉ）を用いて選択合成処理を行うことが効果的であると判断して、動作モードを「入力２選択モード」に変更する（Ｓ２６）。次いで、図３のＳ９の処理で算出された同相合成重み係数「Ｅ_１」を複素乗算器１２１（例えば出力０）に出力し、同相合成重み係数「Ｅ_２」を複素乗算器２２１に出力（例えば出力２Ｅ_１）する（Ｓ２７）。各同相合成重み係数出力後、図４のサブルーチンを終了して図３のＳ２の処理に復帰し、上述した一連の処理を繰り返し実行する。

図５に、図３のＳ３０の入力１選択モード処理のサブルーチンを示す。入力１選択モード処理に移行したとき、ＦＦＴ前信号合成部１０５は先ず、自己相関比判定を行う（Ｓ３１）。Ｓ３１の自己相関比判定処理もまた、最大比合成信号Ｙ（Ｔ_ｉ）の自己相関値Ｙ_ｒｒと逆相合成信号Ｇ（Ｔ_ｉ）の自己相関値Ｇ_ｒｒとの比「Ｇ_ｒｒ／Ｙ_ｒｒ」が閾値Ｄ_ｇ以上か否かに基づいて行われる。

Ｓ３１の処理においてＧ_ｒｒ／Ｙ_ｒｒ≦Ｄ_ｇ−α_ｇであるとき（Ｓ３１：ＹＥＳ）、自己相関値Ｙ_ｒｒが自己相関値Ｇ_ｒｒよりも顕著に高い。この場合、ＦＦＴ前信号合成部１０５は最大比合成信号の自己相関値が高いことから、最大比合成処理が効果的であると判断する。次いで、ダイバーシティ受信装置１を「最大比合成ダイバーシティ方式」で作用させるため、動作モードを「最大比合成モード」に変更する（Ｓ３２）。動作モード変更後、ＦＦＴ前信号合成部１０５は、図３のＳ８の処理で算出された最大比合成重み係数「Ｗ_１」を複素乗算器１２１に出力し、最大比合成重み係数「Ｗ_２」を複素乗算器２２１に出力する（Ｓ３３）。各最大比合成重み係数出力後、図５のサブルーチンを終了して図３のＳ２の処理に復帰し、上述した一連の処理を繰り返し実行する。

またＳ３１の処理においてＧ_ｒｒ／Ｙ_ｒｒ＞Ｄ_ｇ−α_ｇであるとき（Ｓ３１：ＮＯ）、自己相関値Ｙ_ｒｒが自己相関値Ｇ_ｒｒと比べて顕著には高くないことを意味する。この場合、ＦＦＴ前信号合成部１０５は最大比合成処理の効果が低いと判断して、ダイバーシティ受信装置１を「選択ダイバーシティ方式」で作用させるため、Ｓ３４の処理に進む。

Ｓ３４の処理においてＦＦＴ前信号合成部１０５は重み係数比判定を行う。Ｓ３４の重み係数比判定処理もまた、振幅比「｜Ｗ_２｜／｜Ｗ_１｜」が閾値Ｄ_ｓ以上か否かに基づいて行われる。

Ｓ３４の処理において｜Ｗ_２｜／｜Ｗ_１｜≦Ｄ_ｓ＋α_ｓであるとき（Ｓ３４：ＹＥＳ）、例えば最大比合成重み係数「Ｗ_１」が最大比合成重み係数「Ｗ_２」よりも高い。この場合、ＦＦＴ前信号合成部１０５は、ＩＱ信号Ｘ_２（Ｔ_ｉ）よりもＩＱ信号Ｘ_１（Ｔ_ｉ）の方がＳＮ比が高いと判断する。従ってＩＱ信号Ｘ_１（Ｔ_ｉ）を用いて選択合成処理を行うことが効果的であると判断し、動作モードを変更することなく、図３のＳ９の処理で算出された同相合成重み係数「Ｅ_１」を複素乗算器１２１（例えば出力２Ｅ_１）に出力し、同相合成重み係数「Ｅ_２」を複素乗算器２２１に出力（例えば出力０）する（Ｓ３５）。各同相合成重み係数出力後、図５のサブルーチンを終了して図３のＳ２の処理に復帰し、上述した一連の処理を繰り返し実行する。

Ｓ３４の処理において｜Ｗ_２｜／｜Ｗ_１｜＞Ｄ_ｓ＋α_ｓであるとき（Ｓ３４：ＮＯ）、例えば最大比合成重み係数「Ｗ_２」が最大比合成重み係数「Ｗ_１」よりも高い。この場合、ＦＦＴ前信号合成部１０５は、ＩＱ信号Ｘ_１（Ｔ_ｉ）よりもＩＱ信号Ｘ_２（Ｔ_ｉ）の方がＳＮ比が高いと判断する。従ってＩＱ信号Ｘ_２（Ｔ_ｉ）を用いて選択合成処理を行うことが効果的であると判断して、動作モードを「入力２選択モード」に変更する（Ｓ３６）。次いで、図３のＳ９の処理で算出された同相合成重み係数「Ｅ_１」を複素乗算器１２１に出力（例えば出力０）し、同相合成重み係数「Ｅ_２」を複素乗算器２２１に出力（例えば出力２Ｅ_１）する（Ｓ３７）。各同相合成重み係数出力後、図５のサブルーチンを終了して図３のＳ２の処理に復帰し、上述した一連の処理を繰り返し実行する。

なおα_ｓは、｜Ｗ_２｜／｜Ｗ_１｜がＤ_ｓ付近の場合の雑音影響によるチャタリングを防止するための微小項である。微小項α_ｓもまた、シミュレーションや事前実験等により適切な値に予め設定されている。本実施形態では微小項α_ｇは例えば０．０５であり得る。この値もダイバーシティ受信装置１の仕様に応じて適宜変更し得る。

図６に、図３のＳ４０の入力２選択モード処理のサブルーチンを示す。入力２選択モード処理に移行したとき、ＦＦＴ前信号合成部１０５は先ず、自己相関比判定を行う（Ｓ４１）。Ｓ４１の自己相関比判定処理もまた、最大比合成信号Ｙ（Ｔ_ｉ）の自己相関値Ｙ_ｒｒと逆相合成信号Ｇ（Ｔ_ｉ）の自己相関値Ｇ_ｒｒとの比「Ｇ_ｒｒ／Ｙ_ｒｒ」が閾値Ｄ_ｇ以上か否かに基づいて行われる。

Ｓ４１の処理においてＧ_ｒｒ／Ｙ_ｒｒ≦Ｄ_ｇ−α_ｇであるとき（Ｓ４１：ＹＥＳ）、自己相関値Ｙ_ｒｒが自己相関値Ｇ_ｒｒよりも顕著に高い。この場合、ＦＦＴ前信号合成部１０５は最大比合成信号の自己相関値が高いことから、最大比合成処理が効果的であると判断する。次いで、ダイバーシティ受信装置１を「最大比合成ダイバーシティ方式」で作用させるため、動作モードを「最大比合成モード」に変更する（Ｓ４２）。動作モード変更後、ＦＦＴ前信号合成部１０５は、図３のＳ８の処理で算出された最大比合成重み係数「Ｗ_１」を複素乗算器１２１に出力し、最大比合成重み係数「Ｗ_２」を複素乗算器２２１に出力する（Ｓ４３）。各最大比合成重み係数出力後、図６のサブルーチンを終了して図３のＳ２の処理に復帰し、上述した一連の処理を繰り返し実行する。

またＳ４１の処理においてＧ_ｒｒ／Ｙ_ｒｒ＞Ｄ_ｇ−α_ｇであるとき（Ｓ４１：ＮＯ）、自己相関値Ｙ_ｒｒが自己相関値Ｇ_ｒｒと比べて顕著には高くないことを意味する。この場合、ＦＦＴ前信号合成部１０５は最大比合成処理の効果が低いと判断して、ダイバーシティ受信装置１を「選択ダイバーシティ方式」で作用させるため、Ｓ４４の処理に進む。

Ｓ４４の処理においてＦＦＴ前信号合成部１０５は重み係数比判定を行う。Ｓ４４の重み係数比判定処理もまた、振幅比「｜Ｗ_２｜／｜Ｗ_１｜」が閾値Ｄ_ｓ以上か否かに基づいて行われる。

Ｓ４４の処理において｜Ｗ_２｜／｜Ｗ_１｜≦Ｄ_ｓ−α_ｓであるとき（Ｓ４４：ＹＥＳ）、例えば最大比合成重み係数「Ｗ_１」が最大比合成重み係数「Ｗ_２」よりも高い。この場合、ＦＦＴ前信号合成部１０５は、ＩＱ信号Ｘ_２（Ｔ_ｉ）よりもＩＱ信号Ｘ_１（Ｔ_ｉ）の方がＳＮ比が高いと判断する。従ってＩＱ信号Ｘ_１（Ｔ_ｉ）を用いて選択合成処理を行うことが効果的であると判断して、動作モードを「入力１選択モード」に変更する（Ｓ４５）。次いで、図３のＳ９の処理で算出された同相合成重み係数「Ｅ_１」を複素乗算器１２１に出力（例えば出力２Ｅ_１）し、同相合成重み係数「Ｅ_２」を複素乗算器２２１に出力（例えば出力０）する（Ｓ４６）。各同相合成重み係数出力後、図６のサブルーチンを終了して図３のＳ２の処理に復帰し、上述した一連の処理を繰り返し実行する。

Ｓ４４の処理において｜Ｗ_２｜／｜Ｗ_１｜＞Ｄ_ｓ−α_ｓであるとき（Ｓ４４：ＮＯ）、例えば最大比合成重み係数「Ｗ_２」が最大比合成重み係数「Ｗ_１」よりも高い。この場合、ＦＦＴ前信号合成部１０５は、ＩＱ信号Ｘ_１（Ｔ_ｉ）よりもＩＱ信号Ｘ_２（Ｔ_ｉ）の方がＳＮ比が高いと判断する。従ってＩＱ信号Ｘ_２（Ｔ_ｉ）を用いて選択合成処理を行うことが効果的であると判断し、動作モードを変更することなく、図３のＳ９の処理で算出された同相合成重み係数「Ｅ_１」を複素乗算器１２１に出力（例えば出力０）し、同相合成重み係数「Ｅ_２」を複素乗算器２２１に出力（例えば出力２Ｅ_１）する（Ｓ４７）。各同相合成重み係数出力後、図６のサブルーチンを終了して図３のＳ２の処理に復帰し、上述した一連の処理を繰り返し実行する。

すなわち本実施形態のダイバーシティ受信装置１の各系統のＯＦＤＭ信号処理部は、最大比合成処理が効果的である場合には「最大比合成ダイバーシティ方式」の処理部として動作し、最大比合成処理が効果的でない場合には「選択ダイバーシティ方式」の処理部として動作する。つまり、マルチパス環境下において最大比合成処理でＯＦＤＭ信号のＳＮ比が改善されない状況であっても「選択ダイバーシティ方式」として動作して、ＳＮ比の高い信号を選択して処理を行う。従ってダイバーシティ受信装置１から出力される信号は、常に、ＳＮ比が改善されたものとなる。

以上が本発明の実施の形態である。本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく様々な範囲で変形が可能である。

例えばダイバーシティ受信装置１が車載器に実装されている場合、アンテナが、車両前部に二本、車両後部に二本設置され得る。車両前部のアンテナが例えばガラスアンテナであり、車両後部のアンテナが例えばロッドアンテナである。この場合、例えば各ガラスアンテナが一系統のＯＦＤＭ信号処理部に実装され、各ロッドアンテナがもう一方の系統のＯＦＤＭ信号処理部に実装されるよう、ダイバーシティ受信装置１を構成しても良い。すなわちこの場合、車両前部に飛来したＯＦＤＭ信号と、車両後部に飛来したＯＦＤＭ信号に対して、図３に示された処理がそれぞれ独立して別個に施される。

本発明の実施の形態のダイバーシティ受信装置の構成を示したブロック図である。本発明の実施の形態のＦＦＴ前信号合成部の構成を示す。本発明の実施の形態のＦＦＴ前信号合成部で実行される重み付け演算処理を示したフローチャートである。図３のＳ２０の最大比合成モード処理を示したサブルーチンである。図３のＳ３０の入力１選択モード処理を示したサブルーチンである。図３のＳ４０の入力２選択モード処理を示したサブルーチンである。

符号の説明

１ダイバーシティ受信装置
１１、１２ＯＦＤＭ信号処理部
１０５、３０５ＦＦＴ前信号合成部
１２１、２２１複素乗算器
１２２重み係数演算部
１２３加算器

Claims

ＯＦＤＭ信号を複数のアンテナで受信して処理するダイバーシティ受信装置において、
各アンテナで受信されたＯＦＤＭ信号を時間軸上で合成する信号合成手段と、
前記信号合成手段を、所定の条件に基づいて最大比合成ダイバーシティ方式又は選択ダイバーシティ方式の何れか一方の方式で動作するよう制御する信号合成制御手段と、
最大比合成されたときのＯＦＤＭ信号の自己相関値を算出する第一の自己相関算出手段と、
逆相合成されたときのＯＦＤＭ信号の自己相関値を算出する第二の自己相関算出手段と、
を備え、
前記信号合成制御手段は、前記第一の自己相関算出手段で算出された最大比自己相関値と前記第二の自己相関算出手段で算出された逆相自己相関値との比が該所定の条件を満たすときには最大比合成ダイバーシティ方式で動作し、該所定の条件を満たさないときには選択ダイバーシティ方式で動作するよう前記信号合成手段を制御すること、を特徴とするダイバーシティ受信装置。
該所定の条件とは、該最大比自己相関値が該逆相自己相関値に対して所定倍以上の値であること、を特徴とする請求項１に記載のダイバーシティ受信装置。
ＯＦＤＭ信号に対する最大比合成処理のための重み付け係数を算出する重み付け係数算出手段を更に備え、
前記信号合成制御手段により選択ダイバーシティ方式で動作するよう前記信号合成手段が制御されるとき、前記信号合成制御手段は、算出された重み付け係数に基づいて、何れのアンテナで受信されたＯＦＤＭ信号を用いて選択合成処理すべきかを決定すること、を特徴とする請求項１又は請求項２の何れかに記載のダイバーシティ受信装置。
前記信号合成制御手段は、重み付け係数により最も重み付けされているＯＦＤＭ信号を用いて選択合成処理すること、を特徴とする請求項３に記載のダイバーシティ受信装置。
前記信号合成手段と、当該信号合成手段からの合成信号を周波数軸上の拡散信号に変換する拡散信号変換手段と、を有した、少なくとも二系統のＯＦＤＭ信号処理部と、
各系統のＯＦＤＭ信号処理部からの拡散信号を、それぞれ対応するサブキャリア毎に最大比合成する最大比合成手段と、を更に備えたこと、を特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載のダイバーシティ受信装置。