JP5780647B2 - 受信装置及びそのアンテナ方向調整方法 - Google Patents
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Description
また、中継現場では電波の到来する方向にアンテナを正確に向けるアンテナ方向調整が必要になる。アンテナ方向調整のためにデジタル変調信号の電界強度の測定方法としては、直交周波数多重方式(OFDM)では、相関の最大値を検出している(特許文献1参照)。しかし、固定無線中継の伝送方式の一つとして、シングルキャリア直交振幅変調(Quadrature Amplitude Modulation:QAM)伝送方式が採用され、ARIB
STD−B11として規格化された。
(Time Division Multiple Access:TDMA)も用いられる。QAMやOFDMやCDMAやTDMAも周期を有する信号方式である。
そして、携帯電話の各直交変調の復調用のデュアルADC(Analog to Digital Converter)は、直交誤差補正や直流補正やクロック・デューティ・サイクルの大きな変動を補償するようになった(非特許文献1参照)。N分周位相同期と電圧制御発信器を含み、高周波受信信号をI軸Q軸に直交周波数変換するICも製品化された(非特許文献2参照)。また、インターリ−ビーングして3GbpsまでI軸Q軸でデジタル信号に変換するデュアルADCも、製品化された(非特許文献3参照)。
(I/Qで)直交周波数変換し(I/Qで)直交補正しながら直交AD変換するかまたは直接(I/Qで)直交AD変換し直交補正し、復調し、映像に復号し、該直交補正しながら直交A/D変換した信号における所定周期で入力された同一データの自己相関値または差動相関値を算出し、該相関値から第二の所定周期毎の相関最大値を検出または相関値から第二の所定周期毎の積分値を検出との少なくとも一方を行い、該最大値検出手段または積分値検出手段との少なくとも一方により前記受信信号の電界強度を推定し、推定した前記受信信号の電界強度または受信アンテナの方向調整用信号を表示手段に表示するまたは映像重畳手段で映像信号に重畳することの少なくとも一方と、を行うことを特徴とする受信電界強度表示方法。
図1は、本発明の一実施例の全体構成を示すブロック図であり、(a)は本発明の一実施例の差動相関であり、(b)本発明の一実施例の自己相関である。
図1において、1は受信アンテナ、2は受信高周波部、5は複素乗算部、6は差分処理部、7は積分器、8は加算平均部、9は矩形フィルタ部、10は最大値検出部、11は最大値平均部である。また、20は非特許文献2等の受信信号をI軸信号とQ軸信号とに直交周波数変換する直交ミキサ部、21はASK(Amplitude Phase Shift Keying)等の独立に復調する復調部、22は復号部、23は多重部、24は自己相関部、25は受信電力変換受信状態信号作成部、26は受信状態信号表示器、27は非特許文献1等のI軸信号とQ軸信号の直交誤差を補正しながらデジタル信号に変換する2chADCである。さらに、31は送信ベースバンド部、32は送信高周波部、33は送信アンテナ、34は伝送路、37は受信ベースバンド部、38は受信信号レベル表示器、41はシフトレジスタ、42は複素乗算器、61は複素乗算器、71は複素加算器、72は絶対値二乗演算器である。
また、ASK(Amplitude Phase Shift Keying)等で直交信号を独立に復調し、復号し、映像信号または映像TSを出力する。
具体的な実施例について説明する前に、伝送する信号の信号フォーマットについて説明する。
(1)
特に、プリアンブル信号がBPSK変調されている場合には、複素乗算処理はZ(m+t)の符号を反転/非反転する処理で簡易に実現できる。
(2)
で表される。ここで、fCLKは受信クロック周波数、θは固定位相、N(m)は雑音信号を示している。従って、回転が生じた時の式(1)で示した複素乗算信号M(m+t)は
(3)
である。ただし、
(4)
とした。
そのため、本発明では複素乗算信号M(m+t)を差分処理部6に入力し、この回転成分を除去する。差分処理部6では図6及び式(5)に示すように複素乗算信号M(m+t)とその1サンプル後の信号M(m+t+1)の複素共役信号との複素乗算を行う。
(5)
式(3)で示すキャリア周波数ずれによる回転が生じた複素乗算信号M(m)を式(5)に代入すると
(6)
となる。
式(6)において、第一項は信号成分を示し、第二〜四項は雑音成分であり、N’(m+t)で置換える。
(7)
式(7)において、受信キャリア再生周波数に急激な変動がないと仮定すると、即ちΔfが一定であるとすると、差分結果D(m)はサンプル時間mによらず一定値となり、回転成分を除去することが可能となる。積分器7では差分信号D(m+t)をtについて積分を行い、積分結果を絶対値二乗演算することで、積分信号I(m)を出力する。
(8)
差分処理により、差分信号D(m+t)は全ての位相はほぼ一致しているため、図7に示すように、積分結果は受信信号のプリアンブル期間と、積分期間が一致した時に大きな値を有する。
なる。ここで、
は入力段でのC/Nで定義した雑音電力を示している。以上のことより、積分器出力のS/Nは式(9)となる。
(9)
(10)
式(10)において、例えば加算回数Kを100とすると、約20dBのS/N改善効果がある。従って、先のFPUの例において、入力C/Nが−10dBの環境では加算平均部8の出力結果I(m)のS/Nは約23dBとなり、信号成分と雑音成分の分別が容易になる。
Control:AGC)回路にて一定のレベルになるような制御を行った後に、各種の信号処理を実施する方式が用いられている。そのため、A/D3に入力される信号Rin(m)の電力も一定に保たれる。このような制御が行われている場合には、最大値平均部11の出力信号は図10の点線で示した理想特性にならず、鎖線で示すようにC/Nが高くなると、即ち受信信号レベルが大きくなると最大値平均部11の出力レベルは、ある一定値に漸近してしまう。そのため、図11の実線で示したように、最大値平均部11の出力レベルにその逆特性を乗じることで、理想特性になるように変換し、その結果を方向調整信号Aとして出力する。図10の例では、受信レベル信号の値をdB単位に変換しているが、アンテナの方向調整が容易になる単位系の値に変換しても良い。
この方向調整信号Aは、受信信号レベル表示器13に入力され、受信信号レベル表示器13では、アンテナ方向調整者が実施しやすいように方向調整信号Aをメータ表示や波形、色など視覚的情報に変換する。また、音階、音量等の聴覚的な情報に変換しても良い。
そして、該直交補正しながら直交A/D変換した信号における第二の所定周期で自己相関値を算出する。
7:積分器、8:加算平均部、9:矩形フィルタ部、10:最大値検出部、
11:最大値平均部、19:直交補正ADC部、21:直交ミキサ部、
21:復調部、22:復号部、23:多重部、24:自己相関部、
25:受信電力変換受信状態信号作成部、
26:受信状態信号表示器、27:直交誤差補正する2chADC、
31:送信ベースバンド部、32:送信高周波部、33:送信アンテナ、
34:伝送路、37:受信ベースバンド部、38:受信信号レベル表示器、
41:シフトレジスタ、42:複素乗算器、61:複素乗算器、
71:複素加算器、72:絶対値二乗演算器、
Claims (3)
- 映像信号またはTSを単一の搬送波によって伝送する、第一の所定周期を有する受信信号を、I/Qで直交周波数変換した後I/Qで直交補正しながら直交AD変換するか、若しくは直接I/Qで直交AD変換する手段と、
該直交AD変換された信号を独立に復調する手段と、
該独立に復調した信号を映像信号またはTSに復号する手段と、
該直交A/D変換されした信号と既知のプリアンブルとの間の、所定のサンプル期間に亘る相関値を算出する相関計算手段と、
該相関計算手段による相関値をフレーム長の間隔で複数加算する移動平均手段と、
該移動平均された相関値から前記フレーム長の周期毎の相関最大値を検出する最大値検出手段と、
該検出された相関最大値に基づき前記受信信号の電界強度を概算する電力概算手段と、を備え、
前記概算した電界強度に基づき受信アンテナの方向調整用信号を生成する手段、前記概算した前記受信信号の電界強度または受信アンテナの方向調整用信号を表示する表示手段、前記概算した電界強度または受信アンテナの方向調整用信号を映像信号に重畳する映像重畳手段、の内の少なくとも一つを備え、
前記相関計算手段は、該直交A/D変換された信号の系列と、該プリアンブルの複素共役信号の系列とを複素乗算し、複素乗算信号系列を得た後、該複素乗算信号系列において隣り合う信号同士を複素共役乗算して差分信号を得て、該差分信号を該所定のサンプル期間に亘り積分して前記相関値を算出し、
該電力概算手段は、前記搬送波の周波数が正確に再生できていない時も、入力される前記受信信号の電界強度を推定することを特徴とする受信機。 - 請求項1に記載の受信機において、該移動平均された相関値に、所定の時間幅の矩形窓を畳み込み演算する矩形フィルタ手段を更に備え、前記最大値検出手段は前記移動平均され且つ前記畳み込み演算された相関値から、最大値を検知することを特徴とする受信機。
- 映像信号またはTSを単一の搬送波によって伝送する、第一の所定周期を有する受信信号を、I/Qで直交周波数変換した後I/Qで直交補正しながら直交AD変換するか、若しくは直接I/Qで直交AD変換するステップと、
該直交AD変換された信号を独立に復調するステップと、
該独立に復調した信号を映像信号またはTSに復号するステップと、
該直交A/D変換された信号と既知のプリアンブルとの間の、所定のサンプル期間に亘る相関値を算出する相関計算ステップと、
該相関計算ステップによる相関値をフレーム長の間隔で複数加算する移動平均ステップと、
該移動平均された相関値から前記フレーム長の周期毎の相関最大値を検出する最大値検出ステップと、
該検出された相関最大値に基づき前記受信信号の電界強度を概算する電力概算ステップと、を備え、
前記概算した電界強度に基づき受信アンテナの方向調整用信号を生成するステップ、前記概算した前記受信信号の電界強度または受信アンテナの方向調整用信号を表示するステップ、前記概算した電界強度または受信アンテナの方向調整用信号を映像信号に重畳するステップ、の内の少なくとも一つを備え、
前記相関計算ステップは、該直交A/D変換された信号の系列と、該プリアンブルの複素共役信号の系列とを複素乗算し、複素乗算信号系列を得た後、該複素乗算信号系列において隣り合う信号同士を複素共役乗算して差分信号を得て、該差分信号を該所定のサンプル期間に亘り積分して前記相関値を算出し、
該電力概算ステップは、前記搬送波の周波数が正確に再生できていない時も、入力される前記受信信号の電界強度を推定することを特徴とする受信方法。
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