JP5627817B2 - 受信装置及び受信方法 - Google Patents

Description

本発明は、受信装置及び受信方法に関する。

受信装置は、受信信号を復調する際に伝送路歪み及びフェージングを補償するため、復調精度を向上すること及び伝送路の急激な変動への追従を保証することが要求される。そのための技術として、受信信号の位相及び振幅を補正する等化技術、及び、複数アンテナからの信号を合成して受信性能を向上するダイバーシチ技術がある。

等化技術として、受信信号に含まれる既知信号を参照信号として伝送路を推定し、伝送路推定信号を用いて受信信号を補正する方法が知られている。また、等化技術として、既知信号以外のデータ区間を一度等化し、再度符号化した信号を参照信号として伝送路を推定し、受信信号を補正する方法も知られている（例えば、特許文献１、２）。これらにより伝送路歪を補償することができる。

一方で、ダイバーシチ技術として、各アンテナの受信信号（以下、ブランチともいう）の位相を揃え、受信信号のレベルに応じて重み付けを行い合成することで、搬送波電力対雑音電力比（以下、「Ｃ／Ｎ」ともいう）を最大にする最大比合成方式等が知られている（例えば、特許文献２、３）。また、ダイバーシチ技術として、各ブランチの復調信号における等価Ｃ／Ｎ、入力電力及び遅延プロファイルを検出し、それらに応じて合成比を制御することにより受信性能を向上する技術が提案されている（例えば、特許文献４）。

特開２０１０―１１８７６８号公報（第１１頁、第２図） 米国特許出願公開第２００７／０２２３６２８号明細書（第３頁、第２図） 特許第３３７７３６１号公報（第８頁、第１図、第２図） 特許第３７２４５０１号公報（第３７頁、第１図）

伝送路推定結果を用いて受信信号を等化する場合、伝送路推定時に生じる推定誤差（以下、「伝送路推定誤差」ともいう）が大きいと受信性能が劣化する。これは、例えば、伝送路推定が伝送路の変動に対応する十分な頻度で行えない場合、伝送路特性の時間変動が大きく伝送路推定に十分な処理時間が与えられない場合、伝送路の遅延プロファイルに対して伝送路推定回路及び伝送路推定方法等の仕様及び性能が十分でない場合、並びに、伝送路推定に用いる参照信号区間内で伝送路の特性が変化する場合等に生じる。

一方、ダイバーシチを用いた際、アンテナからの受信信号（以下、「ブランチ」ともいう）毎の包絡線比に応じて合成比を定めることで、ダイバーシチ利得が最も大きくなることが一般に知られている。しかし、包絡線比に基づいて合成比を算出する場合にダイバーシチ利得が最大になるのは、各ブランチのＣ／Ｎが等しいときである。従って、Ｃ／Ｎが異なる信号に対して包絡線比に基づいて合成比を算出すると、復号結果における誤り確率が十分に小さくできなくなるばかりか、かえって増大する場合がある。この問題に対し、特許文献４では等化後の信号に基づいてＣ／Ｎを検出し、その結果（以下、「検出Ｃ／Ｎ」ともいう）を合成比の算出に利用することで性能劣化を軽減している。しかしながら、伝送路推定誤差がブランチ間で異なる場合、ダイバーシチ合成による効果が減少してしまうという問題が生じる。これは、前述の検出Ｃ／Ｎが等化後の信号に基づいて算出されたものであるため、伝送路推定誤差の影響と雑音の影響を分離することができず、合成比を最適化できない場合があることを示す。

例えば、１つ目のブランチの伝送路推定手段において、検出可能な範囲を超えた遅延時間をもつ遅延波が受信された場合、伝送路特性が推定不能となり、伝送路推定誤差が大きくなって検出Ｃ／Ｎが悪くなる。一方、２つ目のブランチの検出Ｃ／Ｎが１つ目のブランチと同じ値であっても、その要因が遅延波ではなく雑音の影響である場合は、後段のダイバーシチ手段及び誤り訂正部によってＣ／Ｎが改善及び誤りが低減するため、この２つ目のブランチの方の信頼性が高い。しかしながら、従来のように、検出Ｃ／Ｎ結果に基づいてダイバーシチ合成すると、合成比は１：１となり、２つ目のブランチは有効に活用されておらず、合成精度が悪化する。

そこで、本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、伝送路変動で伝送路推定信号及び等化信号の精度が低下した際の、合成精度の悪化を抑えることを目的とする。

本発明の一態様に係る受信装置は、送信信号を複数のアンテナで受信することで取得された複数の信号から複数の受信信号を生成する複数の信号受信部と、前記受信信号を周波数軸の信号に変換することにより受信周波数軸信号を生成する処理、前記受信信号の伝送路のインパルスレスポンスを算出する処理、当該伝送路のインパルスレスポンスから推定受信信号を算出する処理、及び、前記受信信号と、前記推定受信信号との間の差分が大きいほど小さな値となる残留誤差重みを算出する処理、を行う複数の信号処理部と、前記残留誤差重みが小さいほど小さな割合となるように、前記受信周波数軸信号の合成比を算出する合成比算出部と、前記合成比で、前記受信周波数軸信号を合成したダイバーシチ合成信号を生成するダイバーシチ合成部と、前記ダイバーシチ合成信号を時間軸の信号に変換する逆変換部と、を備えることを特徴とする。

本発明の一態様によれば、伝送路変動で伝送路推定信号及び等化信号の精度が低下した際に、合成精度の悪化を抑えることができる。

実施の形態１及び２に係る受信装置の構成を概略的に示すブロック図である。 実施の形態１における伝送路推定部の構成を概略的に示すブロック図である。 実施の形態１における残留誤差重み検出部の構成を概略的に示すブロック図である。 実施の形態１において、横軸を区間平均値、縦軸を残留誤差重みとする関数のグラフを示す概略図である。 実施の形態１における合成比算出部の構成を概略的に示すブロック図である。 実施の形態２における残留誤差重み検出部の構成を概略的に示すブロック図である。 実施の形態２において、横軸を区間平均値、縦軸を修正残留誤差重みとする関数のグラフを示す概略図である。 実施の形態３に係る受信装置の構成を概略的に示すブロック図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る受信装置１の構成を概略的に示すブロック図である。図１は、Ｎ本のアンテナ５−１、・・・、５−Ｎ（Ｎは２以上の整数、各々を特に区別する必要がないときは、アンテナ５という）を用いて信号を受信し、ダイバーシチ合成して信号を復号する場合を示している。受信装置１は、信号受信部１０−１、・・・、１０−Ｎ（特に各々を区別する必要がないときは、信号受信部１０という）と、既知信号生成部２０と、信号処理部３０−１、・・・、３０−Ｎ（特に各々を区別する必要がないときは、信号処理部３０という）と、合成比算出部７０と、ダイバーシチ合成部８０と、逆フーリエ変換部９０とを備える。なお、信号受信部１０及び信号処理部３０は、アンテナ５の数と同じ数だけ設けられているが、各々の処理は同様である。また、図１の括弧内の符号は、実施の形態２における構成を示している。

信号受信部１０は、送信信号をアンテナ５で受信することにより取得された放送波の信号を所定の周波数帯に変換することにより、受信信号を生成する。図示してはいないが、信号受信部１０は、例えば、チューナと、チューナからの信号を同期検波することでベースバンド信号（受信信号）を生成する同期処理装置とを備える。例えば、放送波の信号は、多値ＶＳＢ変調、ＱＰＳＫ変調又は多値ＱＡＭ変調等されていてもよい。また、変調方式は、ＡＭ変調等であってもよい。そして、信号受信部１０は、生成した受信信号を信号処理部３０に与える。

既知信号生成部２０は、送信信号に重畳されている既知信号を生成する。例えば、米国の地上デジタル放送方式では、擬似ランダム信号が一定周期で送信データ系列に埋め込まれている。この擬似ランダム信号は、既知信号であるため、受信側で生成することができる。

信号処理部３０は、信号受信部１０から与えられた受信信号を周波数軸の信号に変換することで、受信周波数軸信号を生成する。また、信号処理部３０は、受信信号の伝送路特性を推定することにより、受信信号の伝送路の推定値を算出する。さらに、信号処理部３０は、受信信号の伝送路特性と、受信信号の伝送路特性の推定値との間の誤差が大きいほど小さな値となる残留誤差重みを算出する。
ここで、信号処理部３０−１、・・・、３０−Ｎは、フーリエ変換部４０−１、・・・、４０−Ｎ（特に各々を区別する必要がないときは、フーリエ変換部４０という）と、伝送路推定部５０−１、・・・、５０−Ｎ（特に各々を区別する必要がないときは、伝送路推定部５０という）と、残留誤差重み検出部６０−１、・・・、６０−Ｎ（特に各々を区別する必要がないときは、残留誤差重み検出部６０という）とを備える。フーリエ変換部４０、伝送路推定部５０及び残留誤差重み検出部６０は、アンテナ５の数と同じ数だけ設けられているが、各々の処理は同様である。

フーリエ変換部４０は、信号受信部１０から与えられた受信信号に対し、予め定められたポイント数のフーリエ変換を行うことで、受信信号を周波数軸の信号に変換した受信周波数軸信号を生成する変換部である。フーリエ変換部４０は、生成した受信周波数軸信号をダイバーシチ合成部８０に与える。

伝送路推定部５０は、信号受信部１０から与えられた受信信号の伝送路特性を、既知信号生成部２０から与えられた既知信号に基づいて推定することで、受信信号の伝送路特性の推定値を算出する。ここで、受信信号の伝送路特性の推定値は、伝送路のインパルスレスポンスである。伝送路推定部５０は、算出された推定値を示す伝送路特性信号を生成し、この伝送路特性信号を周波数軸の信号に変換することで伝送路周波数軸信号を生成する。伝送路推定部５０は、この伝送路周波数軸信号を合成比算出部７０に与える。
また、伝送路推定部５０は、信号受信部１０から与えられた受信信号と、伝送路特性の推定の過程で得られる推定受信信号との差分を示す誤差信号を生成する。ここで、受信信号と推定受信信号との差分は、受信信号の伝送路特性と、受信信号の伝送路特性の推定値との間の誤差を示すことになる。そして、伝送路推定部５０は、生成した誤差信号を残留誤差重み検出部６０に与える。

残留誤差重み検出部６０は、伝送路推定部５０から与えられた誤差信号に基づいて、伝送路推定誤差の大きさを表す残留誤差重みを算出する。ここで、残留誤差重みは、その値が小さいほど伝送路推定結果の信頼性が低いことを、言い換えると、伝送路推定誤差が大きいことを表している。そして、残留誤差重み検出部６０は、算出された残留誤差重みを示す残留誤差重み信号を生成して、この残留誤差重み信号を合成比算出部７０に与える。

図２は、伝送路推定部５０の構成を概略的に示すブロック図である。伝送路推定部５０は、伝送路同定フィルタ部５１と、誤差算出部５２と、同定フィルタ係数算出部５３と、同定フィルタ係数変換部としての同定フィルタ係数フーリエ変換部５４とを備える。

伝送路同定フィルタ部５１は、同定フィルタ係数算出部５３から与えられるフィルタ係数に従って、既知信号生成部２０から与えられた既知信号をフィルタリングすることにより、推定受信信号を生成する。そして、伝送路同定フィルタ部５１は、生成した推定受信信号を誤差算出部５２に与える。

誤差算出部５２は、伝送路同定フィルタ部５１から与えられた推定受信信号と、信号受信部１０から与えられた受信信号との差分を算出する。そして、誤差算出部５２は、算出された差分を示す誤差信号を生成し、生成された誤差信号を同定フィルタ係数算出部５３及び残留誤差重み検出部６０に与える。

同定フィルタ係数算出部５３は、誤差算出部５２から与えられた誤差信号で示される差分が解消されるように、言い換えると、伝送路同定フィルタ部５１で生成された推定受信信号と、信号受信部１０から与えられた受信信号とが一致するように、伝送路同定フィルタ部５１で使用されるフィルタ係数を算出する。言い換えると、推定受信信号と受信信号とが一致した場合、伝送路同定フィルタ部５１及び同定フィルタ係数算出部５３で構成される部分は、受信信号が経た伝送路を表し、同定フィルタ係数算出部５３の出力は伝送路のインパルスレスポンスを表す。そして、同定フィルタ係数算出部５３は、算出されたフィルタ係数を示す伝送路特性信号を生成し、この伝送路特性信号を伝送路同定フィルタ部５１及び同定フィルタ係数フーリエ変換部５４に与える。

一般に、同定フィルタ係数算出部５３は、誤差算出部５２から与えられる誤差信号で示される差分がゼロになるように、例えば、ＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）アルゴリズム及びＣＭＡ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｍｏｄｕｌｕｓ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）等の逐次更新アルゴリズムを使って、フィルタ係数を逐次更新して、新たなフィルタ係数を生成する。なお、図２は、ＬＭＳを使用した場合の構成例を示している。本発明においては、同定フィルタ係数算出部５３において伝送路のインパルスレスポンスを得るためのアルゴリズム及び手段は、任意であり、従来技術であるため、ここでの詳細な説明は省略する。

同定フィルタ係数フーリエ変換部５４は、同定フィルタ係数算出部５３から与えられた伝送路特性信号に対して、予め定められたポイント数のフーリエ変換を行うことにより、この伝送路特性信号を周波数軸の信号に変換した伝送路周波数軸信号を生成する。そして、同定フィルタ係数フーリエ変換部５４は、生成した伝送路周波数軸信号を合成比算出部７０に与える。

なお、同定フィルタ係数算出部５３で使用されるアルゴリズムがＣＭＡの場合は、誤差算出部５２は、前記の誤差信号を生成してもよいし、ＣＭＡで算出する同定フィルタ係数算出部５３の出力の２乗値と予め定められた定数との差分を計算することで、この差分を示す誤差信号を生成してもよい。

図３は、残留誤差重み検出部６０の構成を概略的に示すブロック図である。残留誤差重み検出部６０は、区間絶対値平均化部６１と、累乗算出部６２と、重み変換部６３とを備える。

区間絶対値平均化部６１は、誤差算出部５２から与えられた誤差信号の絶対値を所定の区間平均することで区間平均値を算出する。そして、区間絶対値平均化部６１は、算出した区間平均値を示す区間平均値信号を生成して、この区間平均値信号を累乗算出部６２に与える。

累乗算出部６２は、区間絶対値平均化部６１から与えられた区間平均値信号で示される区間平均値をｍ乗することで累乗値を算出する。但し、ｍは２以上の自然数である。そして、累乗算出部６２は、算出した累乗値を示す累乗値信号を生成し、この累乗値信号を重み変換部６３に与える。累乗値は、区間平均値が増加するにつれて、その増加率が大きくなる。

重み変換部６３は、累乗算出部６２から与えられた累乗値信号で示される累乗値から、残留誤差重みを算出する。残留誤差重みは、誤差信号の絶対値の平均値である区間平均値が大きくなるほど小さな値を示す非負の値であり、そのブランチの伝送路推定結果の信頼性の高さを示す。例えば、下記の（１）式は、累乗算出部６２から与えられた累乗値信号で示される累乗値（Ｇ）と、重み変換部６３で生成される残留誤差重み（Ｊ）とを示す式の一例である。但し、Ａは正の実数を表す。

上記の（１）式では、残留誤差重み（Ｊ）は、累乗値（Ｇ）が大きくなるほど小さな値となり、かつ、非負となる。また、累乗値（Ｇ）は、区間平均値が増加するにつれて、その増加率が大きくなるため、残留誤差重み（Ｊ）は、区間平均値が増加するにつれて、その減少率が大きくなる。なお、残留誤差重み（Ｊ）は、０≦Ｊ≦１となっている。

重み変換部６３が、（１）式を用いて、残留誤差重みを算出する場合、横軸を誤差算出部５２から与えられた区間平均値（Ｆ）、縦軸を残留誤差重みとする関数のグラフを図４に示す。図４では、ｍ＝４とする。
そして、重み変換部６３は、算出した残留誤差重みを示す残留誤差重み信号を生成し、この残留誤差重み信号を合成比算出部７０に与える。

アンテナ系列毎に生成された伝送路周波数軸信号及び残留誤差重み信号は、合成比算出部７０に与えられる。合成比算出部７０は、残留誤差重み信号で示される残留誤差重みが小さいほど小さな割合となるように、受信周波数軸信号の合成比を算出する。

図５は、合成比算出部７０の構成を概略的に示すブロック図である。合成比算出部７０は、演算部７１−１、・・・、７１−Ｎ（特に各々を区別する必要がないときは、演算部７１という）と、電力和算出部７５と、ブランチ合成比生成部７６−１、・・・、７６−Ｎ（特に各々を区別する必要がないときは、ブランチ合成比生成部７６という）とを備える。ここで、演算部７１及びブランチ合成比生成部７６は、アンテナ５の数と同じ数だけ設けられているが、各々の処理は同様である。

演算部７１は、対応する信号処理部３０から与えられた伝送路周波数軸信号の複素共役信号を生成する。そして、演算部７１は、生成した複素共役信号を対応するブランチ合成比生成部７６に与える。また、演算部７１は、対応する信号処理部３０から与えられた伝送路周波数軸信号から電力値を特定し、特定した電力値を、対応する信号処理部３０から与えられた残留誤差重み信号で示される残留誤差重みで重み付けを行うことで重み付け電力値を生成する。そして、演算部７１は、重み付け電力値を電力和算出部７５に与える。
ここで、演算部７１−１、・・・、７１−Ｎは、複素共役部７２−１、・・・、７２−Ｎ（特に各々を区別する必要がないときは、複素共役部７２という）と、電力算出部７３−１、・・・、７３−Ｎ（特に各々を区別する必要がないときは、電力算出部７３という）と、電力値重み付け部７４−１、・・・、７４−Ｎ（特に各々を区別する必要がないときは、電力値重み付け部７４という）とを備える。ここで、複素共役部７２、電力算出部７３及び電力値重み付け部７４は、それぞれアンテナ５と同じ数だけ設けられているが、各々の処理は同様である。

複素共役部７２は、対応する信号処理部３０から与えられた伝送路周波数軸信号の複素共役信号を算出する。そして、複素共役部７２は、算出した複素共役信号を対応するブランチ合成比生成部７６に与える。

電力算出部７３は、対応する信号処理部３０から与えられた伝送路周波数軸信号の振幅の２乗値を算出する。そして、電力算出部７３は、算出した２乗値を示す電力信号を生成し、この電力信号を電力値重み付け部７４に与える。

電力値重み付け部７４は、電力算出部７３から与えられた電力信号で示される２乗値に対して、対応する信号処理部３０から与えられた残留誤差重み信号で示される残留誤差重みで重み付けを行うことで、重み付け電力値を算出する。例えば、電力値重み付け部７４は、２乗値に残留誤差重みを乗算することにより、重み付け電力値を算出する。そして、電力値重み付け部７４は、算出した重み付け電力値を示す重み付け電力値信号を生成し、この重み付け電力値信号を電力和算出部７５に与える。

電力和算出部７５は、複数の電力値重み付け部７４−１、・・・、７４−Ｎの各々から得られた重み付け電力値信号で示される重み付け電力値を加算することで電力和を算出する。そして、電力和算出部７５は、算出した電力和を示す電力和信号を生成して、この電力和信号をブランチ合成比生成部７６に与える。

ブランチ合成比生成部７６は、対応する演算部７１から与えられた複素共役信号と、対応する信号処理部３０から与えられた残留誤差重み信号と、電力和算出部７５から与えられた電力和信号とに基づいて、各々のアンテナ系列におけるダイバーシチの合成比を算出する。例えば、ブランチ合成比生成部７６は、下記の（２）式を用いて、合成比を算出する。ここで、（２）式において、Ｗ_ｎは、信号処理部３０−ｎ（ｎは、１≦ｎ≦Ｎを満たす自然数）から出力される受信周波数軸信号の合成比である。また、Ｈ_ｎは、演算部７１−ｎから与えられた複素共役信号、Ｐ_ｎは、電力算出部７３−ｎで算出された２乗値である。さらに、Ｊ_ｎは、信号処理部３０−ｎから与えられた残留誤差重み信号で示される残留誤差重みである。

なお、合成比算出部７０は、残留誤差重みが大きい、言い換えると、受信周波数軸信号の信頼性が高いほど合成比が大きくなるようにすればよく、上記の方法に制限されるものではない。そして、ブランチ合成比生成部７６は、算出された合成比を示す合成比信号を生成し、この合成比信号をダイバーシチ合成部８０に与える。

ダイバーシチ合成部８０は、下記の（３）式に示すように、合成比算出部７０から与えられた合成比信号で示される合成比に基づいて、対応する信号処理部３０から与えられた受信周波数軸信号に重み付けを行ってから、それぞれを加算する。但し、（３）式において、Ｘ_ｎは、信号処理部３０−ｎから与えられた受信周波数軸信号である。また、Ｙは、ダイバーシチ合成信号である。そして、ダイバーシチ合成部８０は、算出されたダイバーシチ合成信号を逆フーリエ変換部９０に与える。

逆フーリエ変換部９０は、ダイバーシチ合成部８０から与えられたダイバーシチ合成信号に対して逆フーリエ変換を行うことで、時間軸の信号に変換する逆変換部である。そして、逆フーリエ変換部９０は、この時間軸の信号を、伝送路で生じた受信信号の歪みを補正してダイバーシチ合成した復調信号として出力する。

以上のように、実施の形態１によれば、等化前の信号に基づいて伝送路推定誤差に比例した信号を生成し、その情報を用いて各アンテナ５で受信された信号のダイバーシチ合成を行うため、伝送路の変動に対応する十分な頻度で伝送路推定できない場合、伝送路特性の時間変動が大きく伝送路推定に十分な処理時間が与えられない場合、及び、伝送路推定に用いる参照信号区間内で伝送路の特性が変化する場合等のダイバーシチ利得を向上させることができ、受信側で再生した送信信号の誤りを低減することができる。

実施の形態２．
実施の形態１で示した残留誤差重み検出部６０で生成される残留誤差重みは、誤差信号の絶対値の平均値を変数としたｍ次の関数で表されるが、次に、残留誤差重みを強制的にゼロにすることによって伝送路推定誤差による性能劣化を軽減する実施の形態を示す。

図１に示すように、実施の形態２に係る受信装置２は、信号受信部１０と、既知信号生成部２０と、信号処理部２３０−１、・・・、２３０−Ｎ（特に各々を区別する必要のないときは、信号処理部２３０という）と、合成比算出部７０と、ダイバーシチ合成部８０と、逆フーリエ変換部９０とを備える。実施の形態２に係る受信装置２は、信号処理部２３０において、実施の形態１に係る受信装置１と異なっている。

信号処理部２３０は、フーリエ変換部４０と、伝送路推定部５０と、残留誤差重み検出部２６０−１、・・・、２６０−Ｎ（特に各々を区別する必要がないときは、残留誤差重み検出部２６０という）とを備える。実施の形態２における信号処理部２３０は、残留誤差重み検出部２６０において、実施の形態１における信号処理部３０と異なっている。

図６は、残留誤差重み検出部２６０の構成を概略的に示すブロック図である。残留誤差重み検出部２６０は、区間絶対値平均化部６１と、累乗算出部６２と、重み変換部６３と、重みリミット部２６４とを備える。実施の形態２における残留誤差重み検出部２６０は、重みリミット部２６４において、実施の形態１における残留誤差重み検出部６０と異なっている。但し、実施の形態２においては、重み変換部６３は、生成した残留誤差重み信号を重みリミット部２６４に与える。

重みリミット部２６４は、重み変換部６３で生成された残留誤差重み信号で示される残留誤差重みが、予め定められた判定閾値よりも小さい場合には、その残留誤差重みを「０」に修正することで修正残留誤差重みとする。そして、重みリミット部２６４は、残留誤差重み又は修正残留誤差重みを示す修正残留誤差重み信号を生成し、この修正残留誤差重み信号を合成比算出部７０に与える。

例えば、下記の（４）式は、累乗算出部６２から与えられた累乗値信号で示される累乗値（Ｇ）と、重みリミット部２６４で生成される修正残留誤差重み（Ｋ）との関係を示す式の一例である。但し、Ｂ及びＣは正の実数を表す。

図７は、横軸を誤差算出部５２から与えられた区間平均値（Ｆ）、縦軸を残留誤差重み又は修正残留誤差重みとする関数のグラフを示す。図７では、ｍ＝４とする。

そして、合成比算出部７０は、重みリミット部２６４から与えられる修正残留誤差重み信号を用いて、合成比を算出する。

以上のように、実施の形態２によれば、伝送路推定誤差が所定の閾値よりも大きくなった場合には強制的にダイバーシチ合成の合成比を「０」にできるように構成したため、伝送路推定部５０が伝送路を推定できない場合、及び、伝送路推定過程で同定フィルタ係数算出部５３が発散し、正しい推定結果が得られない場合の合成比を「０」に固定でき、伝送路推定誤差が大きい場合の受信性能劣化を低減することができる。

実施の形態３．
以上の実施の形態１及び２では、伝送路推定の過程で算出される誤差信号に基づいて残留誤差重み信号又は修正残留誤差重み信号を生成し、残留誤差重み又は修正残留誤差重みと、伝送路推定結果とを用いて合成比を算出する構成について示したが、次に、伝送路推定を実施しない期間においても残留誤差重み信号又は修正残留誤差重み信号を利用して合成比を算出する実施の形態を示す。

図８は、実施の形態３に係る受信装置３の構成を概略的に示すブロック図である。実施の形態３に係る受信装置３は、信号受信部１０と、既知信号生成部２０と、信号処理部３３０−１、・・・、３３０−Ｎ（特に各々を区別する必要のないときは、信号処理部３３０という）と、合成比算出部７０と、ダイバーシチ合成部８０と、逆フーリエ変換部９０と、遅延調整部３１０−１、・・・、３１０−Ｎ（特に各々を区別する必要がないときは、遅延調整部３１０という）とを備える。実施の形態３に係る受信装置３は、信号処理部３３０の構成の点及び遅延調整部３１０がさらに備えられている点において、実施の形態１に係る受信装置１と異なっている。

信号処理部３３０は、フーリエ変換部４０と、伝送路推定部５０と、残留誤差重み検出部６０と、残留誤差重み内挿部３００−１、・・・、３００−Ｎ（特に各々を区別する必要がないときは、残留誤差重み内挿部３００という）とを備える。実施の形態３における信号処理部３３０は、残留誤差重み内挿部３００を備える点において、実施の形態１における信号処理部３０と異なっている。但し、残留誤差重み検出部６０は、生成した残留誤差重み信号を残留誤差重み内挿部３００に与える。なお、残留誤差重み内挿部３００は、アンテナ５と同じ数だけ設けられているが、各々の処理は同様である。

残留誤差重み内挿部３００は、残留誤差重み検出部６０から与えられた残留誤差重み信号で示される残留誤差重みを時間方向に内挿することで、補完残留誤差重みを算出する。そして、残留誤差重み内挿部３００は、残留誤差重み検出部６０から与えられた残留誤差重み信号とともに、算出された補完残留誤差重みを示す補完残留誤差重み信号を合成比算出部７０に与える。

伝送路を同定する際に使用する既知信号が一定周期で送信データ系列に埋め込まれている場合、残留誤差重み信号は、既知信号の挿入間隔で検出されるため、実施の形態１及び２の構成では、既知信号以外のデータ区間では残留誤差重み信号が得られない。

そこで、残留誤差重み内挿部３００は、残留誤差重み検出部６０から与えられた残留誤差重み信号で示される残留誤差重みを内挿処理することにより、既知信号以外のデータ区間における補完残留誤差重み信号を生成して出力する。例えば、残留誤差重み内挿部３００は、２つの連続して得られる残留誤差重みを直線内挿してデータ区間における補完残留誤差重みとすればよい。また、内挿の方法は、直線内挿以外の方法として、例えば、３つ以上の連続する残留誤差重みをもとにフィルタ処理によって算出してもよい。

合成比算出部７０は、残留誤差重み内挿部３００から与えられた残留誤差重み信号及び補完残留誤差重み信号に基づいて、合成比を算出する。合成比の算出方法は、実施の形態１での説明と同様である。

遅延調整部３１０は、対応するフーリエ変換部４０から与えられる受信周波数軸信号を遅延させて、この受信周波数軸信号をダイバーシチ合成部８０に与える。この場合の遅延時間は、ダイバーシチ合成部８０において、フーリエ変換部４０から得られる受信周波数軸信号と、合成比算出部７０から得られる合成比信号とを対応させることができるように調整されたものである。

以上のように、実施の形態３によれば、残留誤差重み信号の内挿処理によってデータ区間における補完残留誤差重み信号を生成し、それをもとに合成比を算出することができるため、残留誤差重みの大きさ自体が時間的に変動しているような場合であっても、伝送路の変動に対応する十分な頻度で伝送路推定できないとき、伝送路特性の時間変動が大きく伝送路推定に十分な処理時間が与えられないとき、及び、伝送路推定に用いる参照信号区間内で伝送路の特性が変化するとき等のダイバーシチ利得を向上でき、受信性能を改善することができる。

以上に記載した実施の形態３は、実施の形態１の構成を変形することにより構成されているが、実施の形態２の構成を変形することにより構成されていてもよい。

なお、本発明は、以上に記載された受信装置１、２、３を備える、放送受信装置、再生装置、記録再生装置、通信装置、携帯端末及び情報処理装置等として構成することもできる。

１，２，３：受信装置、 １０：信号受信部、 ２０：既知信号生成部、 ３０，２３０，３３０：信号処理部、 ４０：フーリエ変換部、 ５０：伝送路推定部、 ５１：伝送路同定フィルタ部、 ５２：誤差算出部、 ５３：同定フィルタ係数算出部、 ５４：同定フィルタ係数フーリエ変換部、 ６０，２６０：残留誤差重み検出部、 ６１：区間絶対値平均化部、 ６２：累乗算出部、 ６３：重み変換部、 ２６４：重みリミット部、 ３００：残留誤差重み内挿部、 ７０：合成比算出部、 ７１：演算部、 ７２：複素共役部、 ７３：電力算出部、 ７４：電力値重み付け部、 ７５：電力和算出部、 ７６：ブランチ合成比生成部、 ８０：ダイバーシチ合成部、 ９０：逆フーリエ変換部、 ３１０：遅延調整部。

Claims (16)

1. 送信信号を複数のアンテナで受信することで取得された複数の信号から複数の受信信号を生成する複数の信号受信部と、
   前記受信信号を周波数軸の信号に変換することにより受信周波数軸信号を生成する処理、前記受信信号の伝送路のインパルスレスポンスを算出する処理、当該伝送路のインパルスレスポンスから推定受信信号を算出する処理、及び、前記受信信号と、前記推定受信信号との間の差分が大きいほど小さな値となる残留誤差重みを算出する処理、を行う複数の信号処理部と、
   前記残留誤差重みが小さいほど小さな割合となるように、前記受信周波数軸信号の合成比を算出する合成比算出部と、
   前記合成比で、前記受信周波数軸信号を合成したダイバーシチ合成信号を生成するダイバーシチ合成部と、
   前記ダイバーシチ合成信号を時間軸の信号に変換する逆変換部と、を備えること
   を特徴とする受信装置。
2. 前記送信信号に重畳された既知信号を生成する既知信号生成部をさらに備え、
   前記信号処理部は、
   前記受信信号を周波数軸の信号に変換して、前記受信周波数軸信号を生成する変換部と、
   前記受信信号の前記伝送路のインパルスレスポンスを算出し、前記伝送路のインパルスレスポンスを前記既知信号に付加することにより前記推定受信信号を生成し、前記受信信号と、前記推定受信信号との間の差分を算出する伝送路推定部と、
   前記差分の絶対値が大きいほど小さな値となるように、前記残留誤差重みを算出する残留誤差重み検出部と、を備えること
   を特徴とする請求項１に記載の受信装置。
3. 前記伝送路推定部は、
   前記既知信号をフィルタ係数に応じてフィルタリングすることにより、前記推定受信信号を生成する伝送路同定フィルタ部と、
   前記受信信号と、前記推定受信信号との差分を算出する誤差算出部と、
   前記差分を解消するように、前記伝送路同定フィルタ部が用いるフィルタ係数を更新し、当該更新されたフィルタ係数を示す伝送路特性信号を生成する同定フィルタ係数算出部と、
   前記伝送路特性信号を周波数軸の信号に変換した伝送路周波数軸信号を生成する同定フィルタ係数変換部と、を備えること
   を特徴とする請求項２に記載の受信装置。
4. 前記残留誤差重み検出部は、
   前記差分の絶対値を所定の区間平均することで区間平均値を算出する区間絶対値平均化部と、
   前記区間平均値を累乗することで、累乗値を算出する累乗算出部と、
   前記累乗値が大きくなるほど小さな値を示し、かつ、非負となるように前記残留誤差重みを算出する重み変換部と、を備えること
   を特徴とする請求項２又は３に記載の受信装置。
5. 前記重み変換部は、前記累乗値に所定の数を乗算することで乗算値を算出し、１から当該乗算値を減算することで減算値を算出し、当該減算値が０よりも大きい場合には、当該減算値を前記残留誤差重みとし、当該減算値が０以下である場合には、０を前記残留誤差重みとすること
   を特徴とする請求項４に記載の受信装置。
6. 前記残留誤差重み検出部は、予め定められた判定閾値よりも小さい前記残留誤差重みを０に修正する重みリミット部をさらに備えること
   を特徴とする請求項５に記載の受信装置。
7. 前記合成比算出部は、
   前記伝送路周波数軸信号の複素共役信号を生成する複数の複素共役部と、
   前記伝送路周波数軸信号の振幅の２乗値を算出する複数の電力算出部と、
   前記２乗値に前記残留誤差重みで重み付けを行うことで、重み付け電力値を生成する複数の電力値重み付け部と、
   前記複数の電力値重み付け部で生成された重み付け電力値の総和を算出する電力和算出部と、
   前記複素共役信号に前記残留誤差重みで重み付けを行った値の、前記総和における割合により、前記合成比を算出する複数のブランチ合成比生成部と、を備えること
   を特徴とする請求項３に記載の受信装置。
8. 前記信号処理部は、前記残留誤差重みの内挿を行うことで、補完残留誤差重みを算出する残留誤差重み内挿部をさらに備え、
   前記合成比算出部は、前記補完残留誤差重みが小さいほど小さな割合となるように、前記合成比をさらに算出すること
   を特徴とする請求項２に記載の受信装置。
9. 送信信号を複数のアンテナで受信することで取得された複数の信号から複数の受信信号を生成する信号受信過程と、
   前記受信信号を周波数軸の信号に変換することにより受信周波数軸信号を生成する処理、前記受信信号の伝送路のインパルスレスポンスを算出する処理、当該伝送路のインパルスレスポンスから推定受信信号を算出する処理、及び、前記受信信号と、前記推定受信信号との間の差分が大きいほど小さな値となる残留誤差重みを算出する処理、を行う信号処理過程と、
   前記残留誤差重みが小さいほど小さな割合となるように、前記受信周波数軸信号の合成比を算出する合成比算出過程と、
   前記合成比で、前記受信周波数軸信号を合成したダイバーシチ合成信号を生成するダイバーシチ合成過程と、
   前記ダイバーシチ合成信号を時間軸の信号に変換する逆変換過程と、を有すること
   を特徴とする受信方法。
10. 前記送信信号に重畳された既知信号を生成する既知信号生成過程をさらに有し、
    前記信号処理過程は、
    前記受信信号を周波数軸の信号に変換して、前記受信周波数軸信号を生成する変換過程と、
    前記受信信号の前記伝送路のインパルスレスポンスを算出し、前記伝送路のインパルスレスポンスを前記既知信号に付加することにより前記推定受信信号を生成し、前記受信信号と、前記推定受信信号との間の差分を算出する伝送路推定過程と、
    前記差分の絶対値が大きいほど小さな値となるように、前記残留誤差重みを算出する残留誤差重み検出過程と、を有すること
    を特徴とする請求項９に記載の受信方法。
11. 前記伝送路推定過程は、
    前記既知信号をフィルタ係数に応じてフィルタリングすることにより、前記推定受信信号を生成する伝送路同定フィルタ過程と、
    前記受信信号と、前記推定受信信号との差分を算出する誤差算出過程と、
    前記差分を解消するように、前記伝送路同定フィルタ過程で用いられるフィルタ係数を更新し、当該更新されたフィルタ係数を示す伝送路特性信号を生成する同定フィルタ係数算出過程と、
    前記伝送路特性信号を周波数軸の信号に変換した伝送路周波数軸信号を生成する同定フィルタ係数変換過程と、を有すること
    を特徴とする請求項１０に記載の受信方法。
12. 前記残留誤差重み検出過程は、
    前記差分の絶対値を所定の区間平均することで区間平均値を算出する区間絶対値平均化過程と、
    前記区間平均値を累乗することで、累乗値を算出する累乗算出過程と、
    前記累乗値が大きくなるほど小さな値を示し、かつ、非負となるように前記残留誤差重みを算出する重み変換過程と、を有すること
    を特徴とする請求項１０又は１１に記載の受信方法。
13. 前記重み変換過程は、前記累乗値に所定の数を乗算することで乗算値を算出し、１から当該乗算値を減算することで減算値を算出し、当該減算値が０よりも大きい場合には、当該減算値を前記残留誤差重みとし、当該減算値が０以下である場合には、０を前記残留誤差重みとすること
    を特徴とする請求項１２に記載の受信方法。
14. 前記残留誤差重み検出過程は、予め定められた判定閾値よりも小さい前記残留誤差重みを０に修正する重みリミット過程をさらに備えること
    を特徴とする請求項１３に記載の受信方法。
15. 前記合成比算出過程は、
    前記伝送路周波数軸信号の複素共役信号を生成する複数の複素共役生成過程と、
    前記伝送路周波数軸信号の振幅の２乗値を算出する複数の電力算出過程と、
    前記２乗値に前記残留誤差重みで重み付けを行うことで、重み付け電力値を生成する電力値重み付け過程と、
    前記重み付け電力値の総和を算出する電力和算出過程と、
    前記複素共役信号に前記残留誤差重みで重み付けを行った値の、前記総和における割合により、前記合成比を算出する複数のブランチ合成比生成過程と、を有すること
    を特徴とする請求項１１に記載の受信方法。
16. 前記信号処理過程は、前記残留誤差重みの内挿を行うことで、補完残留誤差重みを算出する残留誤差重み内挿過程をさらに有し、
    前記合成比算出過程は、前記補完残留誤差重みが小さいほど小さな割合となるように、前記合成比をさらに算出すること
    を特徴とする請求項１０に記載の受信方法。

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