JPH10209890A - 適応アンテナ受信機 - Google Patents

適応アンテナ受信機

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JPH10209890A
JPH10209890A JP9142121A JP14212197A JPH10209890A JP H10209890 A JPH10209890 A JP H10209890A JP 9142121 A JP9142121 A JP 9142121A JP 14212197 A JP14212197 A JP 14212197A JP H10209890 A JPH10209890 A JP H10209890A
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JP
Japan
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signal
diversity
signals
corrected
circuit
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JP9142121A
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Yoshihiko Akaiwa
ヨシヒコ アカイワ
Mitsunori Morishima
ミツノリ モリシマ
Shunji Miyahara
シュンジ ミヤハラ
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Ford Motor Co
Original Assignee
Ford Motor Co
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Publication date
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    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H04B7/0868—Hybrid systems, i.e. switching and combining
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    • H—ELECTRICITY
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    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)
  • Noise Elimination (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特に移動受信機に適用されるＦＭ無線機にお
いて、マルチパス歪の影響を減少する。 【解決手段】 瞬時受信の状況に応じて適応処理（定モ
ジュラスアルゴリズムすなわちＣＭＡ）かあるいはアン
テナダイバーシチ処理のいずれかを選択する用に構成
し、ダイバーシチ処理で受信信号のレベルの傾斜を減少
し、ＣＭＡ処理で波形歪を共に減少する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に、複数ア
ンテナを用いてＦＭ放送信号を受けるための受信機に関
し、より詳細には、マルチパス歪がある時に放送信号の
最適な信号受信を与えるための受信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】無線受信機においてマルチパス歪の問題
は周知である。それは、送信機から受信機まで直接路お
よび間接あるいは反射は、例えば山岳および建物によっ
て生じる。
【０００３】反射および直接伝播路間の相互作用により
生じる信号の建設的および破壊的干渉は、受けた電界強
度の急激な変動と波形歪を共に生じさせる。より詳細に
は、受信アンテナで多重の信号が互いに相殺し、それに
より受信信号レベルを低下する時には、電力Ｓ／Ｎ（信
号対雑音）比は減少する。また、種々の信号路を通る種
々の信号間の到達時間（差）が大きくなる時には、信号
波形歪も大きくなる。これらの問題は、それぞれ、移動
受信機に対するマルチパスの状態が絶えず変化している
ため、移動車両では一層深刻になる。
【０００４】最初の問題に対する１つの解決法は、ダイ
バーシチ受信として知られているものであり、これは複
数の距離を置いたアンテナを用い、最も高い電力Ｓ／Ｎ
比および電界強度を有するアンテナ信号を選択する。第
２の問題は、多重のアンテナ信号から補正信号を形成す
る適応イコライザを用いて対処できる。しかしながら、
移動通信にあっては、無線伝播条件がアンテナの瞬時位
置に依存して大きく異なるため、この第１および第２の
問題は、不規則的な態様で生じる。各形式の歪の量およ
びＳ／Ｎ比は、相互に無関係に連続して変化する。従っ
て、従来技術の移動受信機は、マルチパスの状態下で最
適な受信性能を得ることは不可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術の
上述した問題点に鑑み、マルチパスの状態から同時に生
じる両形式の歪の問題を効果的に解決して受信信号の品
位を最適化することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述の問題点は、信号お
よび波形歪のレベルを自動的に低く調節する簡単な回路
を用いる無線受信機の適応イコライザでダイバーシチ受
信を結合することによって解決される。本発明の１つの
特徴において、受信機は無線放送信号に応じてアンテナ
信号を発生する少なくとも２つの隔てられたアンテナと
結合するようにされている。補正回路は、このアンテナ
信号を受け、アンテナ信号の重みつき組合せとして被補
正信号を合成する。ダイバーシチ選択回路は、アンテナ
信号を受け、ダイバーシチ判定基準に従ってアンテナ信
号の最良のものの選択に対応するダイバーシチ信号を発
生する。信号品位モニタ回路は、被補正信号およびダイ
バーシチ信号の所定の品位を測定するため補正回路とダ
イバーシチ選択回路に結合される。選択回路は、測定さ
れた所定の品位に応じて被補正信号かダイバーシチ信号
の一方を出力する。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１を参照すれば、放送ＲＦ信号
は、２つのアンテナ１１および１２で受けられる。各そ
れぞれのＲＦ信号は、処理回路１３と処理回路１４とに
入力される。処理回路１３および１４は、それぞれ、被
補正信号を合成するために定モジュラス処理器を使用
し、かつダイバーシチ信号を発生するためにダイバーシ
チ処理器を使用する。より詳細には、処理回路１３は、
後に説明するようにアンテナ信号の重みつき組合せとし
て被補正信号を合成する。被補正信号は、検波器１５と
信号品位モニタ回路１７とに結合される。処理回路１４
は、所定のダイバーシチ判定基準に従ってアンテナ信号
の最良のものの選択に対応するダイバーシチ信号を発生
し、このダイバーシチ信号を検波器１６と信号品位モニ
タ回路１７とに与える。
【０００８】処理回路１３および１４は、目的の放送局
に対してＲＦ放送信号を少なくとも部分的に遮断するた
めに調整可能な通過帯域のフィルタ（図示せず）を含ん
でいる。
【０００９】処理回路１３からの被補正信号および処理
回路１４からのダイバーシチ信号は、後に説明するよう
に所定の品位の測定結果に従って、これら２つの信号の
最良のものを決定するために信号品位モニタ回路によっ
て評価されるＲＦ信号である。信号品位モニタ回路１７
は、選択回路１７に品位選択信号を与え、これに従っ
て、選択回路１７は、検波器１５あるいは検波器１６の
いずれかの出力を受信機による一層の処理のため選択回
路出力１９に結合する。別態様として、１つの検波器
が、出力端子１９でこの検波器の入力とすることによっ
て検波器１５および１６のために置換されることができ
る。いずれの場合でも、検波器は、処理回路からＲＦ信
号を受け、それを中間周波（ＩＦ）信号に変換し、かつ
このＩＦ信号にエンコードされているオーディオ情報を
検波する。ＦＭステレオ受信機の場合に、ステレオデコ
ーダマトリクスも同様含まれることになる。
【００１０】処理回路１３は、図３により詳細に示され
ている。それぞれアンテナ１１および１２からの出力信
号ｘ1 （ｔ）およびｘ2 （ｔ）は、それぞれ入力端子３
１および３２に結合される。各入力信号は、それぞれ掛
算回路３３および３４において重み因子Ｗ1 およびＷ2
と掛算される。掛算回路３３および３４からの出力信号
は、それぞれ移相回路３５および３６において、それぞ
れの量φ1 およびφ2だけ移相される。移相回路３５お
よび３６の出力は、適応回路３７において加算され、被
補正信号ｙ（ｔ）が出力端子３８において出力される。
【００１１】重み因子Ｗ1 およびＷ2 と移相因子φ1 お
よびφ2 とは、定モジュラスアルゴリズム（ＣＭＡ）に
従って、次のように決定される。これら因子を表す信号
は、入力信号ｘ1 （ｔ）およびｘ2 （ｔ）に応じて定モ
ジュラス処理器３９において発生される。
【００１２】説明を簡略化するため、信号は複素数で表
されるものとする。実際の信号は、対応する複素数の実
数値によって具体化される。処理器３９の（複素）出力
信号は、次の通り表される。
【００１３】
【数１】 ここで、ｘ1 （ｔ）およびｘ2 （ｔ）は、ＦＭ信号であ
り、これら信号は、次の通り表される。
【００１４】
【数２】
【００１５】ここで、Ａi およびφi （ｔ）は、振幅お
よび位相である。通常、重み因子および移相因子は、離
散時間ｔ＝ｎＴ（ここで、ｎ＝０，１，２，・・・、Ｔ
は更新サイクル時間である）で更新される。各更新時間
でＣＭＡは、次の通り表される。
【００１６】
【数３】
【００１７】ここで、
【数４】
【００１８】μは常数値であり、アスタリスクは共役複
素数を表し、垂直の棒（で囲まれた関数部分）は絶対値
を表す。これらの式を用いて、処理回路１３の出力信号
ｙ（ＫＴ）は、その絶対値、すなわち振幅が常数「１」
となるように制御される。この複素無歪ＦＭ信号の絶対
値は常数となる。しかしながら、同一のＦＭ信号の多重
のエコーがマルチパスのために異なった時間遅れを伴っ
て受信されると、この受信信号の絶対値は、もはや常数
とはならず、いわゆるビート現象が生じ、これが時間的
な絶対値の変化として観察される。ビート信号が存在す
れば、検波信号波形には歪が生じる。ＣＭＡを用いて被
補正信号を合成することによって、補正信号の絶対値
は、常数となるように制御され、この結果、種々のマル
チパス信号の１つだけが選択され、他の信号は抑制され
る。従って、検波信号の波形歪は、大きく減少されるか
除去される（受信信号強度が充分で、急激に変動しない
限り）。
【００１９】図１の処理回路１４は、図４により詳細に
示されるようにダイバーシチ選択を行う。アンテナ１１
および１２からの出力信号ｘ1 （ｔ）およびｘ2 （ｔ）
は、それぞれ入力端子４１および４２に結合される。こ
れらのアンテナ信号は、スイッチ４３とレベル比較器４
５に結合される。レベル比較器４５は、どのアンテナ信
号がより高い電力レベルあるいは電界強度を示すかを決
定し、制御信号をスイッチ４３に送ってより高いレベル
のアンテナ信号を選択させる。選択されたアンテナ信号
は、出力端子４４に結合され、それによりダイバーシチ
信号ｙ（ｔ）を与える。ダイバーシチ判定基準は、平均
電力か平均信号電圧のいずれか、または当該技術で知ら
れている他の判定基準とすることができる。
【００２０】図１の実施例において、ＣＭＡ処理回路１
３からの被補正信号とダイバーシチ処理回路１４からの
ダイバーシチ信号とは、信号品位モニタ回路１７に直接
入力される。この実施例において、回路１７によって測
定される所定の品位は、被補正信号およびダイバーシチ
信号が含まれたビート周波数成分ならびに両信号の平均
電力に対応する。回路１７の詳細は、図５に示されてお
り、ここではビート周波数成分の量が測定される。図５
の回路は、処理回路１３および１４からの信号のそれぞ
れに対して同一のものとされる。それぞれの処理回路か
らの信号は、端子１５に入力され、ビート周波数成分を
分離するための帯域フィルタ５２に与えられる。ビート
周波数成分は、振幅検波器５３において振幅検波され、
この検波された出力は高域フィルタ５４を通るようにさ
れる。
【００２１】検波振幅は、時間変動フェージングにより
生じるＲＦ信号振幅の変化により変化する。しかしなが
ら、フェージングによる検波振幅信号の時間変動振幅
は、通常数十ヘルツ以下であるが、ビート周波数は、Ｆ
Ｍ信号に対しては２００ｋＨｚ程の高さになってしま
う。この結果、ビート周波数成分の振幅が、高域フィル
タ５４によって得られることができる。高域フィルタ５
４からの出力は、出力端子５５に結合され、それは、波
形歪が小さければ低レベルであり、波形歪が大きければ
高レベルである。
【００２２】図５の回路は、各処理回路に対して同じも
のとされ、２つの高域フィルタの出力は、以下に記載す
るような再生のため被補正信号あるいはダイバーシチ信
号を選択する上で比較されることができる。
【００２３】図１に戻り、信号品位モニタ回路１７は、
好ましくは、最良の信号を選択するための第２の所定品
位として使用されるように被補正信号およびダイバーシ
チ信号の平均電力を同様に測定する。平均電力かあるい
は平均信号電圧のいずれかが当該技術で知られているい
るように測定され得る。被補正信号とダイバーシチ信号
との測定された品位に基づいて、選択回路１８は、どの
信号が受信機において再生されるべきかを選択するため
の好ましい回路を構成する。例えば、２つの信号のビー
ト成分の大きさが比較され、これらの間の差が所定のス
レッショルド以上であれば、被補正信号が選択され、そ
うでなければ、ダイバーシチ信号が選択される。別態様
として、両信号のビート成分がこの所定のスレッショル
ド以下であれば、ダイバーシチ信号が選択される。被補
正信号の平均電力がある所定の値以上であり、かつ被補
正信号のビート成分が他の所定の値以下であれば、被補
正信号が選択され、そうでなければダイバーシチ信号が
選択されるという別態様の選択判定基準を使用され得
る。別態様として、ダイバーシチ信号の平均レベルがあ
る所定レベル以上であり、かつそのビート成分がある所
定の大きさ以下であれば、ダイバーシチ信号が選択さ
れ、そうでなければ被補正信号が選択されるという選択
判定基準が用いられてもよい。どの判定基準が使用され
ても、本発明は高品位の受信信号を与えるためにアンテ
ナに存在する状態に自動的に適応する。
【００２４】図２は、信号品位モニタ回路２０が検出器
１５および１６からの検出信号の所定の品位を測定する
ような本発明の別態様の実施例を示す。特に、回路２０
は、最良の受信信号を決定するため、検波したＦＭ信号
のステレオパイロット信号を検査する。図６は、受信Ｆ
Ｍステレオ信号のための検波器出力スペクトルを示す。
それはＬ＋Ｒ和チャンネルとＬ―Ｒ差チャンネルとパイ
ロット信号を含む。パイロット信号は、差チャンネルを
復調するために使用されるサイン波である。受信ステレ
オ信号の品位は、パイロット信号の変動を検波すること
によって監視されることができる。パイロット信号は、
サイン波であるために、マルチパス歪によるその変動
は、振幅成分と位相成分、すなわち同相成分と直角成分
に分割されることができる。パイロット信号品位は、例
えば米国特許第５，４０８，６８５号に記載されるよう
にこれら成分の変動を監視することによって決定され得
る。選択回路１８は、どのパイロット信号が最良の品位
を有するものとして指示されるかを決定し、パイロット
信号における最も少ない変動を有する検波器出力が選択
回路１８によって選択され、出力端子１９に送られる。
【００２５】以上のことから、ＦＭ放送信号のマルチパ
スによる波形歪およびフェージング効果を適応的に減少
する簡単な構造の適応アンテナ無線受信機が与えられ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による適応アンテナ受信機の一部を示す
ブロック図である。
【図２】図１の受信機の別態様の実施例を示すブロック
図である。
【図３】図１のＣＭＡ処理回路の好適実施例を示すブロ
ック図である。
【図４】図１および２のダイバーシチ処理回路の好適実
施例を示すブロック図である。
【図５】ビート成分を検波するための信号品位モニタ回
路をより詳細に示す。
【図６】ＦＭ多重放送のパイロット信号と和および差チ
ャンネルとの間の関係を示す。
【符号の説明】
１３ 処理回路 １４ 処理回路 １７ 信号品位モニタ回路 １８ 選択回路 ２０ 信号品位モニタ回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 無線放送信号に応じてアンテナ信号を発
    生する少なくとも２つの隔てられた受信アンテナに結合
    されるようにされた無線受信機において、 上記アンテナ信号を受け、上記アンテナ信号の重みつき
    組合せとして被補正品号を合成する補正回路と、 上記アンテナ信号を受け、ダイバーシチ判定基準に従っ
    て上記アンテナ信号の最良のものの選択に対応するダイ
    バーシチ信号を発生するダイバーシチ選択回路、 上記補正回路と上記ダイバーシチ選択回路とに結合さ
    れ、上記被補正信号と上記ダイバーシチ信号との所定の
    品位を測定する信号品位モニタ回路と、 上記測定された所定の品位に応じて上記被補正信号か、
    あるいは上記ダイバーシチ信号のいずれかを出力する選
    択回路と、 を具備したことを特徴とする無線受信機。
  2. 【請求項２】 特許請求の範囲第１項記載の無線受信機
    において、上記信号品位モニタ回路によって測定された
    上記所定の品位は、それぞれ上記被補正信号および上記
    ダイバーシチ信号のそれぞれの最良の成分のレベルを含
    んだことを特徴とする無線受信機。
JP9142121A 1997-01-16 1997-05-30 適応アンテナ受信機 Pending JPH10209890A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/782,187 US5710995A (en) 1997-01-16 1997-01-16 Adaptive antenna receiver
US782187 1997-01-16

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JPH10209890A true JPH10209890A (ja) 1998-08-07

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ID=25125273

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