JPWO2009072306A1 - ダイバーシティ受信装置及びダイバーシティ受信方法 - Google Patents

ダイバーシティ受信装置及びダイバーシティ受信方法 Download PDF

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Abstract

ダイバーシティ受信を適切に行いながら、消費電力を低減する。ダイバーシティ受信装置であって、複数のアンテナにそれぞれ対応し、対応するアンテナで受信された受信信号に対して受信処理をそれぞれ行う複数のブランチと、前記複数のブランチのそれぞれに対する重み付け係数を生成する重み付け係数生成器と、前記複数のブランチによる受信処理後の信号を、前記重み付け係数に従ってダイバーシティ処理するダイバーシティ合成器と、前記複数のブランチのうち前記ダイバーシティ処理に不要であるブランチを、前記重み付け係数に従って判定する判定器とを有する。前記ダイバーシティ処理に不要であると判定されたブランチを構成する要素の少なくとも一部は、動作を停止する。

Description

本願開示は、複数のアンテナを用いて無線信号の受信を行うダイバーシティ受信装置及びダイバーシティ受信方法に関する。
例えば日本では、携帯電話等の携帯受信機向けのテレビジョン放送が既に行われている。しかし、移動しながらの受信が行われること、使用できるアンテナのサイズが小さいこと等から、携帯受信機の受信環境は非常に悪い。このような劣悪な受信環境において、放送番組を受信し、美しく表示するために、複数のアンテナを用いて受信を行うダイバーシティ受信技術が用いられている。
特許文献１には、複数のアンテナで受信された信号のそれぞれの伝搬路についてチャネル推定を行い、求められた推定結果に従って、各アンテナに対応するブランチの重み付けを決め、ダイバーシティ受信を行う技術が記載されている。
ダイバーシティ受信を行うと、良好な受信品質は得られるが、複数のブランチが必要になるので消費電力が増加する。特に、携帯受信機の多くはバッテリーで駆動されるので、消費電力の増加は携帯受信機による視聴可能な時間の短縮につながる。このため、ダイバーシティ受信時の消費電力低減が望まれている。
特許文献２には、消費電力を抑えるために、ＢＥＲ（ビット誤り率：Bit Error Rate）が閾値を超えている場合にダイバーシティ合成を行う技術が記載されている。特許文献３には、Ｃ／Ｎ（搬送波対雑音比：Carrier to Noise ratio）が閾値よりも小さいと判定した場合にダイバーシティ合成を行う技術が記載されている。
特開２００６―０１４０２７号公報 特開２００６―３１１２５８号公報 特開２００７―２２１６４０号公報
特許文献２及び３の技術によれば、ダイバーシティ合成処理と、その後に行われるＢＥＲやＣ／Ｎの検出処理との間に時間差が存在するので、実際にダイバーシティ合成処理に使用されているデータと、検出されたＢＥＲやＣ／Ｎの値との間には、相関関係が必ずしも成り立たない。例えば高速列車や自動車による移動を行いながら受信を行う場合には、数ミリ秒後〜数秒後に受信環境が変わることは頻繁に起こるからである。このため、ダイバーシティ合成を行うべきか否かを正しく判断できない場合がある。例えば、ダイバーシティ合成を行うべきであるのにダイバーシティ合成を行わず、正しく受信ができない場合がある。
本発明に係るダイバーシティ受信装置は、ダイバーシティ受信を適切に行いながら、消費電力を低減することを可能にする。
本発明の例示的実施形態によるダイバーシティ受信装置は、複数のアンテナにそれぞれ対応し、対応するアンテナで受信された受信信号に対して受信処理をそれぞれ行う複数のブランチと、前記複数のブランチのそれぞれに対する重み付け係数を生成する重み付け係数生成器と、前記複数のブランチによる受信処理後の信号を、前記重み付け係数に従ってダイバーシティ処理するダイバーシティ合成器と、前記複数のブランチのうち前記ダイバーシティ処理に不要であるブランチを、前記重み付け係数に従って判定する判定器とを有する。前記ダイバーシティ処理に不要であると判定されたブランチを構成する要素の少なくとも一部は、動作を停止する。
これによると、通常のダイバーシティ処理に用いられるブランチの重み付け係数に従ってダイバーシティ処理に不要なブランチが判断されるので、不要なブランチを停止すべきタイミングを正確に、かつ容易に検出することができる。
本発明の例示的実施形態によるダイバーシティ受信方法は、複数のアンテナにそれぞれ対応する複数のブランチが、対応するアンテナで受信された受信信号に対して受信処理をそれぞれ行い、前記複数のブランチのそれぞれに対する重み付け係数を生成し、前記複数のブランチによる受信処理後の信号を、前記重み付け係数に従ってダイバーシティ処理し、前記複数のブランチのうち前記ダイバーシティ処理に不要であるブランチを、前記重み付け係数に従って判定する。前記ダイバーシティ処理に不要であると判定されたブランチを構成する要素の少なくとも一部は、動作を停止する。
本発明の実施形態によれば、ブランチの重み付け係数に従ってダイバーシティ処理に不要なブランチが判断される。ブランチの重み付け係数は、通常のダイバーシティ処理に用いられる値そのものであるので、不要なブランチを停止すべきタイミングを正確に検出することができる。したがって、ダイバーシティ受信を適切に行いながら、消費電力を低減することが可能となる。
図１は、本発明の実施形態に係るダイバーシティ受信装置の構成例を示すブロック図である。 図２は、地上デジタルテレビジョン放送方式の伝送フォーマットの例を示す説明図である。 図３は、フェージング周波数と所要Ｃ／Ｎとの関係の例を示すグラフである。 図４は、図１のダイバーシティ受信装置の基本的な制御の流れの例を示すフローチャートである。 図５は、図１のダイバーシティ受信装置の制御の流れの例を詳細に示すフローチャートである。 図６は、合成ダイバーシティ方式の場合における不要ブランチの判定の例について示すタイミングチャートである。 図７は、選択ダイバーシティ方式の場合における不要ブランチの判定の例について示すタイミングチャートである。
符号の説明
１１０、１３０ ブランチ
１１６、１３６ 同期検出器
１４２ ダイバーシティ合成器
１５２ フェージング／ＣＷ検出器
１５４ Ｃ／Ｎ検出器
１５６ 重み付け係数生成器
１５８ 判定器
１６２ 制御レジスタ
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。本明細書における各機能ブロックは、典型的にはハードウェアで実現され得る。例えば各機能ブロックは、ＩＣ（集積回路）の一部として半導体基板上に形成され得る。ここでＩＣは、ＬＳＩ（Large-Scale Integrated circuit）、ＡＳＩＣ（Application-Specific Integrated Circuit）、ゲートアレイ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などを含む。代替としては各機能ブロックの一部又は全ては、ソフトウェアで実現され得る。例えばそのような機能ブロックは、プロセッサ上で実行されるプログラムによって実現され得る。換言すれば、本明細書で説明される各機能ブロックは、ハードウェアで実現されてもよいし、ソフトウェアで実現されてもよいし、ハードウェアとソフトウェアとの任意の組合せで実現され得る。
図１は、本発明の実施形態に係るダイバーシティ受信装置の構成例を示すブロック図である。図１のダイバーシティ受信装置１００は、ブランチ１１０、１３０と、ダイバーシティ合成器１４２と、誤り訂正器１４４と、ＴＳ（トランスポートストリーム：Transport Stream）再生器１４６と、妨害検出器としてのフェージング／ＣＷ（Continuous Wave）検出器１５２と、Ｃ／Ｎ（搬送波対雑音比：Carrier to Noise ratio）検出器１５４と、重み付け係数生成器１５６と、判定器１５８と、制御レジスタ１６２と、ＣＰＵインタフェース１６４とを有している。
ブランチ１１０は、チューナ１１２と、Ａ／Ｄコンバータ１１４と、同期検出器１１６と、高速フーリエ変換器１１８と、波形等化器１２０とを有する。ブランチ１３０は、チューナ１３２と、Ａ／Ｄコンバータ１３４と、同期検出器１３６と、高速フーリエ変換器１３８と、波形等化器１４０とを有する。ブランチ１１０、１３０は、アンテナ２、４にそれぞれ対応し、対応するアンテナで受信された信号に対して受信処理をそれぞれ行う。
例として、ダイバーシティ受信装置１００が、日本や欧州等での地上デジタルテレビジョン放送において用いられているＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式の無線信号を受信する場合について説明する。また、ダイバーシティ受信装置１００は、ＯＦＤＭ信号を構成する複数のセグメントのうち、例えば１セグメントのみを受信してもよいし、より多くのセグメントを受信してもよい。
アンテナ２、４は、送信された信号を受信し、受信された信号をチューナ１１２、１３２にそれぞれ供給する。チューナ１１２、１３２は、供給された受信信号から所望の周波数の信号を選択し、Ａ／Ｄコンバータ１１４、１３４に出力する。Ａ／Ｄコンバータ１１４、１３４は、入力された信号をＡ／Ｄ変換して同期検出器１１６、１３６に出力する。
同期検出器１１６、１３６は、受信信号について、同期確立及び同期状態の検出を行う。例えば、既知の信号であるパイロット信号が所定のタイミングで受信されると、同期確立が検出されたことになる。同期検出器１１６、１３６は、同期確立された信号を高速フーリエ変換器１１８、１３８にそれぞれ出力し、検出された同期状態を判定器１５８に出力する。
高速フーリエ変換器１１８、１３８は、入力された信号に対して高速フーリエ変換を行う。高速フーリエ変換器１１８は、変換後の信号を、波形等化器１２０、フェージング／ＣＷ検出器１５２、及びＣ／Ｎ検出器１５４に出力する。高速フーリエ変換器１３８は、変換後の信号を、波形等化器１４０、フェージング／ＣＷ検出器１５２、及びＣ／Ｎ検出器１５４に出力する。
図２は、地上デジタルテレビジョン放送方式の伝送フォーマットの例を示す説明図である。ＯＦＤＭでは、互いに直交する複数の搬送波（キャリア）によって、映像や音声などの情報が伝送される。一般にＯＦＤＭでは、伝送されるデータに加えて、分散パイロット信号（ＳＰ：Scattered Pilot）が送信される。図２において、白丸はデータキャリアＤＴ、黒丸はＳＰを示す。ＳＰの振幅、位相、挿入位置は既知であるので、波形等化器１２０、１４０は、伝送路で生じたマルチパスなどによる歪の影響（伝送路特性）をＳＰを用いて推定し、この影響を除去する（すなわち等化を行う）。
波形等化器１２０、１４０は、高速フーリエ変換された周波数領域の信号から、既知であるＳＰに対応する伝送路特性を求める。更に、所定の規則に従って選択された複数のＳＰに対応する伝送路特性をフィルタを用いて補間して、ＳＰ間の各データキャリアＤＴに対応する伝送路特性を推定し、求められた伝送路特性によって周波数領域のＯＦＤＭ信号を等化（例えば除算）する。複数のＳＰを選択する規則と補間に用いるフィルタとの組合せを波形等化モードと称することとする。
フィルタとしては、例えばＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタが用いられる。様々なタップ係数やタップ数を有するフィルタが用いられ得る。受信環境に応じて波形等化モードを選択することにより、受信特性が大きく変わることを防ぐことができる。波形等化器１２０、１４０は、入力された信号を、それぞれの波形等化モードに従って波形等化し、等化後の信号をダイバーシティ合成器１４２に出力する。
ダイバーシティ合成器１４２は、重み付け係数生成器１５６で求められた各ブランチに対する重み付け係数に従って、波形等化器１２０の出力と波形等化器１４０の出力とをダイバーシティ処理し、誤り訂正器１４４に出力する。すなわち、ダイバーシティ合成器１４２は、波形等化器１２０の出力及び波形等化器１４０の出力に重み付け係数生成器１５６で求められた重み付け係数をそれぞれ乗算し、乗算後の２つの値を加算する。
ダイバーシティ合成器１４２は、各ブランチの信号を合成する合成ダイバーシティと、受信状態が最良のブランチを選択する選択ダイバーシティとのいずれをも、重み付け係数に従って行うことができる。本明細書では、ダイバーシティ処理には、合成ダイバーシティ及び選択ダイバーシティの両方が含まれるとする。
誤り訂正器１４４は、入力された信号に誤り訂正を行い、ＴＳ再生器１４６に出力する。ＴＳ再生器１４６は、入力された信号をトランスポートストリームＴＳ１に変換して出力する。
フェージング／ＣＷ検出器１５２は、例えば、高速フーリエ変換後の信号、波形等化後の信号、及び波形等化器１２０、１４０による波形等化途上の信号等のうちの少なくとも一部を用いて、妨害の強度を求め、重み付け係数生成器１５６に出力する。妨害の強度は、例えば、フェージング妨害強度やＣＷ妨害強度である。Ｃ／Ｎ検出器１５４は、例えば、高速フーリエ変換後の信号、波形等化後の信号、及び波形等化器１２０、１４０による波形等化途上の信号等のうちの少なくとも一部を用いて、アンテナ２、４で受信された受信信号のそれぞれのＣ／Ｎを求め、重み付け係数生成器１５６に出力する。なお、フェージング／ＣＷ検出器１５２及びＣ／Ｎ検出器１５４は、他の方法によって妨害の強度及びＣ／Ｎをそれぞれ求めてもよい。
図３は、フェージング周波数と所要Ｃ／Ｎとの関係の例を示すグラフである。加法性白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ：Additive White Gaussian Noise）、マルチパス、フェージング等の条件は受信環境ごとに異なり、伝送路特性も受信環境ごとに異なるが、波形等化モードによって伝送路特性の推定結果が異なる。このため、所要Ｃ／Ｎを表す曲線は、図３のように波形等化モードごとに異なる。すなわち、波形等化モードＭＡの場合には、フェージング周波数Ｆｄが低いときには所要Ｃ／Ｎが小さいが、フェージング周波数Ｆｄの増加に伴い所要Ｃ／Ｎが急激に増加する。波形等化モードＭＢの場合には、フェージング周波数Ｆｄの増加に伴い所要Ｃ／Ｎが緩やかに増加する。
異なる波形等化モードを採用しているブランチの間の比較を可能にするために、重み付け係数生成器１５６は、異なる波形等化モード間の所要Ｃ／Ｎの差に応じた補正値を、ブランチの重み付け係数に加算する。例えば、フェージング周波数Ｆｄが高い場合には、波形等化モードＭＡを採用しているブランチより波形等化モードＭＢを採用しているブランチの方が所要Ｃ／Ｎが小さいので、重み付け係数生成器１５６は、波形等化モードＭＢを採用しているブランチの重み付け係数が大きくなるように補正値の加算等を行う。
重み付け係数生成器１５６は、Ｃ／Ｎ検出器１５４で検出されたＣ／Ｎのみ、又はＣ／Ｎ及びフェージング／ＣＷ検出器１５２で検出された妨害の強度を用いて、ブランチ１１０、１３０のそれぞれに対する重み付け係数を生成し、ダイバーシティ合成器１４２及び判定器１５８に出力する。重み付け係数生成器１５６は、例えば、各ブランチのＣ／Ｎの対数を求め、各ブランチの波形等化モードと妨害の強度を示すフェージング周波数とに応じた補正値を、求められた対数に加算し、得られた値を各ブランチの重み付け係数とする。各ブランチの補正値としては、波形等化モードの違いによる影響が小さくなるような値を用いる。より簡単には、波形等化モードに応じた定数を補正値として用いてもよい。
重み付け係数生成器１５６は、ブランチ１１０の重み付け係数とブランチ１３０の重み付け係数との比を合成比として求めてもよい。この場合、ダイバーシティ合成器１４２は、波形等化器１２０の出力及び波形等化器１４０の出力に重み付けを行い、重み付けされた出力の比が重み付け係数生成器１５６で求められた合成比になるようにする。
制御レジスタ１６２は、フラグや数値を格納可能なレジスタであって、ダイバーシティ受信装置１００の各ブロックからの書き込み、及び各ブロックへの読み出しが可能である。判定器１５８は、ブランチ１１０、１３０のうち、ダイバーシティ処理に不要であるブランチ（不要ブランチ）をブランチ１１０、１３０の重み付け係数に従って判定し、不要ブランチであると判定されたブランチを示す不要ブランチフラグを制御レジスタ１６２に設定する。
制御レジスタ１６２には、判定期間を示すフラグ、Ｃ／Ｎや重み付け係数についての閾値が設定され得る。ダイバーシティ受信装置１００の各ブロックは、それぞれのステータスを制御レジスタ１６２に格納させる。ステータスとしては、例えば、ブロックへの電力供給の有無、ブロックが動作中であるか否か、同期確立の有無、不要ブランチフラグ、重み付け係数、ＢＥＲ（ビット誤り率：Bit Error Rate）、Ｃ／Ｎ、波形等化モード等がある。
ダイバーシティ受信装置１００の外部のＣＰＵ１８２は、ソフトウェアを実行し、ＣＰＵインタフェース１６４を経由して、制御レジスタ１６２への書き込み及び制御レジスタ１６２からの読み出しを行う。したがって、制御レジスタ１６２に格納された各ブロックのステータスに応じた処理を、ソフトウェアによって行うことが可能である。ＣＰＵ１８２はダイバーシティ受信装置１００の外部にあるものとして説明するが、ダイバーシティ受信装置１００がＣＰＵ１８２を含んでいてもよい。また、ダイバーシティ受信装置１００は、ＣＰＵ１８２と同様の動作をするシーケンサをＣＰＵ１８２に代えて有するようにしてもよい。
ダイバーシティ処理として合成又は選択のいずれを行うべきかを示すように、ＣＰＵ１８２等は制御レジスタ１６２を設定する。重み付け係数生成器１５６は、制御レジスタ１６２の設定に従って、ブランチ１１０、１３０による受信処理後の信号の合成、又はこれらの受信処理後の信号からの選択が行われるように、ブランチ１１０、１３０の重み付け係数を生成する。
ダイバーシティ処理を行うべきか否かを示すフラグを制御レジスタ１６２に設定してもよい。ダイバーシティ処理を行わない場合には、不要ブランチの判定等を行わないようにすることができ、ダイバーシティ受信装置１００を様々な用途に使用することが可能になる。また、ダイバーシティ受信装置１００の各ブロックが、制御レジスタ１６２の設定を読み出し、この設定に従って動作の停止及び再開をすることが可能である。
図４は、図１のダイバーシティ受信装置１００の基本的な制御の流れの例を示すフローチャートである。まず、図４の２０２では、ダイバーシティ受信装置１００を構成する各ブロック又はＣＰＵ１８２により、各ブランチが動作するように制御レジスタ１６２が設定される。判定器１５８は、重み付け係数及び制御レジスタ１６２からの情報に従って、各ブランチが不要ブランチであるか否かを判定し、不要ブランチフラグを制御レジスタ１６２に設定する。２０４では、ダイバーシティ受信装置１００は、制御レジスタ１６２の設定に従いダイバーシティ受信を行う。
２０６では、ＣＰＵ１８２が、制御レジスタ１６２のデータをＣＰＵインタフェース１６４を経由して読み出し、不要ブランチフラグが設定されているか否かを判定する。不要ブランチフラグが設定されている場合には２０８に進み、その他の場合は２０４に戻る。２０８では、不要ブランチフラグに従って、ＣＰＵ１８２が不要ブランチを停止させる。すると、例えばダイバーシティ受信装置１００のように２ブランチを有する受信装置の場合には、１ブランチのみによる受信が行われることになる。
２１０では、停止していたブランチの動作を再開するべきか否かをＣＰＵ１８２が判定する。再開するべきであると判定された場合には２０４に戻り、ＣＰＵ１８２は停止していたブランチの動作を再開させ、ダイバーシティ受信に復帰する。再開するべきであると判定されなかった場合には２０８に戻り、１ブランチのみによる受信が継続される。２１０では、具体的には例えば、ＣＰＵ１８２が、ＣＰＵインタフェース１６４を経由して制御レジスタ１６２からＣ／Ｎを読み出し、Ｃ／Ｎが予め定められた閾値未満であるか否かを判定し、Ｃ／Ｎが閾値未満である場合には停止していたブランチの動作を再開するべきであると判定する。
また、例えば、ブランチが停止されてから所定の時間が経過すると、停止していたブランチの動作を再開するべきであるとＣＰＵ１８２が判定してもよい。Ｃ／Ｎが閾値未満であり、かつ、動作中のブランチの同期確立が検出されなくなった場合に、停止していたブランチの動作を再開するべきであるとＣＰＵ１８２が判定してもよい。ここでは２１０における判定基準を例示したが、他の判定基準に従って判定を行うようにしてもよい。
図５は、図１のダイバーシティ受信装置１００の制御の流れの例を詳細に示すフローチャートである。図５の３０２では、所定の判定期間において、ダイバーシティ受信装置１００の各ブロックが、ダイバーシティ処理のための情報として、それぞれのステータス等を制御レジスタ１６２に格納させる。このとき、重み付け係数生成器１５６は、ブランチ１１０、１３０の重み付け係数を、制御レジスタ１６２に格納させ、更にダイバーシティ合成器１４２及び判定器１５８に出力する。
３１２では、判定器１５８は、３０２で格納された情報から、全ブランチが利用可能であるか否かを判断する。ブランチへの電源供給の停止、ブランチを構成するブロックの動作停止、ブランチの同期検出器が同期確立を検出していないこと等のうちの少なくとも１つに該当すると、判定器１５８は、そのブランチが、利用可能ではなく、ダイバーシティ処理に不要である不要ブランチであると判断する。全ブランチが利用可能であると判断された場合には３１４に進み、その他の場合は３２２に進む。３１４では、判定器１５８は、制御レジスタ１６２に設定されたダイバーシティ方式を判定する。合成ダイバーシティ方式が設定されている場合には３１６に進み、選択ダイバーシティ方式が設定されている場合には３１８に進む。
３１６では、判定器１５８は、重み付け係数及び３０２で格納された情報から、各ブランチが不要ブランチであるか否かを判定する。不要ブランチであると判定されたブランチがある場合には３２２に進み、その他の場合には３０２に戻る。判定器１５８は、次のようなブランチを不要ブランチであると判定する。
（Ａ１）重み付け係数が、判定期間中において常に０のブランチ。
（Ａ２）重み付け係数が、判定期間中において常に閾値より小さいブランチ。
（Ａ３）電力供給が停止されているブランチ。
（Ａ４）同期が確立していないブランチ。
（Ａ５）ブランチを構成するブロックが停止状態であるブランチ。
また、判定器１５８は、次のブランチを不要ブランチであると判定してもよい。
（Ａ６）Ｃ／Ｎが、判定期間中において常に閾値より小さいブランチ。
図６は、合成ダイバーシティ方式の場合における不要ブランチの判定の例について示すタイミングチャートである。ここでは、ブランチ１１０は、上記（Ａ３）〜（Ａ６）には該当しないとする。
判定期間ＤＴ１１において、ブランチ１１０の重み付け係数Ｗ１は、最初は閾値Ａ未満の値であるが、いったん閾値Ａ以上の値になり、その後閾値Ａ未満の値になる。ブランチ１１０は、上記（Ａ１）、（Ａ２）に該当しないので、不要ブランチであるとは判定されず、次の判定期間ＤＴ１２において、ブランチ１１０についての不要ブランチフラグは“Ｌ”のままである。
判定期間ＤＴ１２において、ブランチ１１０の重み付け係数Ｗ１は、常に閾値Ａ未満の値である。ブランチ１１０は、上記（Ａ２）に該当するので、不要ブランチであると判定され、次の判定期間において、ブランチ１１０についての不要ブランチフラグは“Ｈ”になる。このように、判定期間において、ブランチの重み付け係数が常に閾値Ａより小さい場合には、判定器１５８は、そのブランチを不要ブランチであると判定する。
閾値Ａは０であってもよい。すなわち、判定器１５８は、重み付け係数が常に０であるブランチを不要ブランチであると判定してもよい。以上のように、重み付け係数、重み付け係数に対する閾値、及び判定期間の設定により、不要ブランチの判定が可能となる。
図５の３１８では、判定器１５８は、３０２で格納された情報から、各ブランチが不要ブランチであるか否かを判定する。不要ブランチであると判定されたブランチがある場合には３２２に進み、その他の場合には３０２に戻る。判定器１５８は、次のようなブランチを不要ブランチであると判定する。
（Ｂ１）判定期間中に１度も選択されなかったブランチ。
（Ｂ２）電力供給が停止されているブランチ。
（Ｂ３）同期が確立していないブランチ。
（Ｂ４）ブランチを構成するブロックが停止状態であるブランチ。
また、判定器１５８は、次のブランチを不要ブランチであると判定してもよい。
（Ｂ５）Ｃ／Ｎが、判定期間中において常に閾値より小さいブランチ。
図７は、選択ダイバーシティ方式の場合における不要ブランチの判定の例について示すタイミングチャートである。ここでは、ブランチ１１０、１３０は、上記（Ｂ２）〜（Ｂ５）には該当しないとする。
判定期間ＤＴ２１において、ブランチ１１０が選択されているとする。このとき、判定器１５８のカウンタは、カウントアップを続け、１フレームの終了時にカウント値が最大値ｍａｘになると、再び０からカウントアップを行う。１フレームの終了時にカウント値が最大値ｍａｘになったので、判定器１５８は、ブランチ１１０が選択されていると判定し、次の判定期間ＤＴ２２において、ブランチ１１０についての不要ブランチフラグは“Ｌ”のままである。１フレームの終了時にカウント値が０であることが１度もなかったので、判定器１５８は、ブランチ１３０は選択されていないと判定し、判定期間ＤＴ２２において、ブランチ１３０についての不要ブランチフラグは“Ｈ”になる。
判定期間ＤＴ２２において、ブランチ１１０が選択されていないとする。このとき、判定器１５８のカウンタは、カウントアップをしない。１フレームの終了時にカウント値が最大値ｍａｘにならないので、判定器１５８は、ブランチ１１０が選択されていないと判定し、次の判定期間において、ブランチ１１０についての不要ブランチフラグを“Ｈ”にする。１フレームの終了時にカウント値が０であることが１回以上あったので、判定器１５８は、ブランチ１３０が選択されていると判定し、次の判定期間において、ブランチ１３０についての不要ブランチフラグを“Ｌ”にする。言い換えると、判定器１５８は、判定期間において１度も選択されなかったブランチを不要ブランチであると判定する。
図５の３２２では、判定器１５８は、不要ブランチであると判定されたブランチを示す不要ブランチフラグを制御レジスタ１６２に書き込む。３２４では、ＣＰＵ１８２は、制御レジスタ１６２のデータをＣＰＵインタフェース１６４を経由して読み出し、ブランチを停止すべきか否か、すなわち、不要ブランチフラグが設定されているか否かを判定する。不要ブランチフラグが設定されている場合には３２６に進み、その他の場合は３０２に戻る。３２４では、ＣＰＵ１８２は、ＢＥＲ等の他の指標をも考慮してブランチの停止を判定してもよい。不要ブランチフラグが設定されていないブランチについては、上述の３０２〜３２２と同様の処理が繰り返される。
３２６では、ＣＰＵ１８２は、不要ブランチフラグに従って不要ブランチを停止させる。例えば、ＣＰＵ１８２は、制御レジスタ１６２に不要ブランチが停止するようにフラグを書き込み、不要ブランチを構成するブロック等の要素の少なくとも一部は、制御レジスタ１６２に設定されたフラグに従って動作を停止する。
不要ブランチの動作を停止する要素の例として、次のようなブロックが考えられる。
（Ｓ１）高速フーリエ変換器１１８、１３８、及び波形等化器１２０、１４０
（Ｓ２）同期検出器１１６、１３６及び（Ｓ１）
（Ｓ３）Ａ／Ｄコンバータ１１４、１３４及び（Ｓ２）
（Ｓ４）チューナ１１２、１３２及び（Ｓ３）
Ｓ１の場合には、同期確立が検出されないときには動作の再開をしないようにすることができる。動作を停止する要素が少ないほど、ブランチの動作が再開されるまでの時間が短いが、消費電力は多くなる。
３３２では、Ｃ／Ｎ検出器１５４は、所定の判定期間におけるＣ／Ｎを検出し、検出されたＣ／Ｎを制御レジスタ１６２に書き込む。Ｃ／Ｎ検出器１５４は、停止されていないブランチが複数ある場合には、ダイバーシティ受信が継続しているので、ダイバーシティ合成後の信号のＣ／Ｎを検出し、停止されていないブランチが１つの場合には、停止されていないブランチのＣ／Ｎを検出する。
３４２では、ＣＰＵ１８２は、Ｃ／Ｎが所定の閾値未満であるか否かを判定する。Ｃ／Ｎが所定の閾値未満である場合には３４４に進み、その他の場合は３２２に戻る。３４２では、図４の２１０と同様に、他の判定基準に従って判定を行うようにしてもよい。３４４では、Ｃ／Ｎが所定の閾値を超えているので、ＣＰＵ１８２は、停止していたブランチの動作を再開させ、ダイバーシティ受信装置１００は、動作を再開したブランチを用いたダイバーシティ受信を再開する。このとき、判定器１５８は初期化される。その後３０２に戻り、以上の処理が繰り返される。
以上のように、本実施形態によると、実際にダイバーシティ処理の際に使用される重み付け係数等の情報そのものに従ってダイバーシティ処理に不要なブランチが判断される。このため、不要なブランチを停止すべきタイミングを正確に、かつ容易に検出することができ、ダイバーシティ受信を適切に行いながら、消費電力を低減することが可能となる。
本実施形態では、ＣＰＵ１８２によってブランチの動作の停止及び再開が行われる場合について説明したが、ハードウェアによってこのような処理を行ってもよく、このようなハードウェアやＣＰＵ１８２がダイバーシティ受信装置１００の内部にあってもよい。
本実施形態では、ダイバーシティ受信装置１００が２つのブランチを有する場合について説明したが、３つ以上のブランチを有していてもよく、この場合についても同様に説明することができる。
本実施形態では、ダイバーシティ受信装置１００がＯＦＤＭ方式の信号を受信する場合について説明したが、所定のタイミングで送信されるパイロット信号を含む信号であれば、他の方式の信号であってもダイバーシティ受信装置１００はほぼ同様に受信することができる。
本発明の多くの特徴及び優位性は、記載された説明から明らかであり、よって添付の特許請求の範囲によって、本発明のそのような特徴及び優位性の全てをカバーすることが意図される。更に、多くの変更及び改変が当業者には容易に可能であるので、本発明は、図示され記載されたものと全く同じ構成及び動作に限定されるべきではない。したがって、全ての適切な改変物及び等価物は本発明の範囲に入るものとされる。
以上説明したように、本発明の実施形態によると、ダイバーシティ受信を適切に行いながら、消費電力を低減することが可能となるので、本発明は、ダイバーシティ受信装置等について有用である。
本願開示は、複数のアンテナを用いて無線信号の受信を行うダイバーシティ受信装置及びダイバーシティ受信方法に関する。
例えば日本では、携帯電話等の携帯受信機向けのテレビジョン放送が既に行われている。しかし、移動しながらの受信が行われること、使用できるアンテナのサイズが小さいこと等から、携帯受信機の受信環境は非常に悪い。このような劣悪な受信環境において、放送番組を受信し、美しく表示するために、複数のアンテナを用いて受信を行うダイバーシティ受信技術が用いられている。
特許文献１には、複数のアンテナで受信された信号のそれぞれの伝搬路についてチャネル推定を行い、求められた推定結果に従って、各アンテナに対応するブランチの重み付けを決め、ダイバーシティ受信を行う技術が記載されている。
ダイバーシティ受信を行うと、良好な受信品質は得られるが、複数のブランチが必要になるので消費電力が増加する。特に、携帯受信機の多くはバッテリーで駆動されるので、消費電力の増加は携帯受信機による視聴可能な時間の短縮につながる。このため、ダイバーシティ受信時の消費電力低減が望まれている。
特許文献２には、消費電力を抑えるために、ＢＥＲ（ビット誤り率：Bit Error Rate）が閾値を超えている場合にダイバーシティ合成を行う技術が記載されている。特許文献３には、Ｃ／Ｎ（搬送波対雑音比：Carrier to Noise ratio）が閾値よりも小さいと判定した場合にダイバーシティ合成を行う技術が記載されている。
特開２００６―０１４０２７号公報 特開２００６―３１１２５８号公報 特開２００７―２２１６４０号公報
特許文献２及び３の技術によれば、ダイバーシティ合成処理と、その後に行われるＢＥＲやＣ／Ｎの検出処理との間に時間差が存在するので、実際にダイバーシティ合成処理に使用されているデータと、検出されたＢＥＲやＣ／Ｎの値との間には、相関関係が必ずしも成り立たない。例えば高速列車や自動車による移動を行いながら受信を行う場合には、数ミリ秒後〜数秒後に受信環境が変わることは頻繁に起こるからである。このため、ダイバーシティ合成を行うべきか否かを正しく判断できない場合がある。例えば、ダイバーシティ合成を行うべきであるのにダイバーシティ合成を行わず、正しく受信ができない場合がある。
本発明に係るダイバーシティ受信装置は、ダイバーシティ受信を適切に行いながら、消費電力を低減することを可能にする。
本発明の例示的実施形態によるダイバーシティ受信装置は、複数のアンテナにそれぞれ対応し、対応するアンテナで受信された受信信号に対して受信処理をそれぞれ行う複数のブランチと、前記複数のブランチのそれぞれに対する重み付け係数を生成する重み付け係数生成器と、前記複数のブランチによる受信処理後の信号を、前記重み付け係数に従ってダイバーシティ処理するダイバーシティ合成器と、前記複数のブランチのうち前記ダイバーシティ処理に不要であるブランチを、前記重み付け係数に従って判定する判定器とを有する。前記ダイバーシティ処理に不要であると判定されたブランチを構成する要素の少なくとも一部は、動作を停止する。
これによると、通常のダイバーシティ処理に用いられるブランチの重み付け係数に従ってダイバーシティ処理に不要なブランチが判断されるので、不要なブランチを停止すべきタイミングを正確に、かつ容易に検出することができる。
本発明の例示的実施形態によるダイバーシティ受信方法は、複数のアンテナにそれぞれ対応する複数のブランチが、対応するアンテナで受信された受信信号に対して受信処理をそれぞれ行い、前記複数のブランチのそれぞれに対する重み付け係数を生成し、前記複数のブランチによる受信処理後の信号を、前記重み付け係数に従ってダイバーシティ処理し、前記複数のブランチのうち前記ダイバーシティ処理に不要であるブランチを、前記重み付け係数に従って判定する。前記ダイバーシティ処理に不要であると判定されたブランチを構成する要素の少なくとも一部は、動作を停止する。
本発明の実施形態によれば、ブランチの重み付け係数に従ってダイバーシティ処理に不要なブランチが判断される。ブランチの重み付け係数は、通常のダイバーシティ処理に用いられる値そのものであるので、不要なブランチを停止すべきタイミングを正確に検出することができる。したがって、ダイバーシティ受信を適切に行いながら、消費電力を低減することが可能となる。
本発明の実施形態に係るダイバーシティ受信装置の構成例を示すブロック図である。 地上デジタルテレビジョン放送方式の伝送フォーマットの例を示す説明図である。 フェージング周波数と所要Ｃ／Ｎとの関係の例を示すグラフである。 図１のダイバーシティ受信装置の基本的な制御の流れの例を示すフローチャートである。 図１のダイバーシティ受信装置の制御の流れの例を詳細に示すフローチャートである。 合成ダイバーシティ方式の場合における不要ブランチの判定の例について示すタイミングチャートである。 選択ダイバーシティ方式の場合における不要ブランチの判定の例について示すタイミングチャートである。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。本明細書における各機能ブロックは、典型的にはハードウェアで実現され得る。例えば各機能ブロックは、ＩＣ（集積回路）の一部として半導体基板上に形成され得る。ここでＩＣは、ＬＳＩ（Large-Scale Integrated circuit）、ＡＳＩＣ（Application-Specific Integrated Circuit）、ゲートアレイ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などを含む。代替としては各機能ブロックの一部又は全ては、ソフトウェアで実現され得る。例えばそのような機能ブロックは、プロセッサ上で実行されるプログラムによって実現され得る。換言すれば、本明細書で説明される各機能ブロックは、ハードウェアで実現されてもよいし、ソフトウェアで実現されてもよいし、ハードウェアとソフトウェアとの任意の組合せで実現され得る。
図１は、本発明の実施形態に係るダイバーシティ受信装置の構成例を示すブロック図である。図１のダイバーシティ受信装置１００は、ブランチ１１０、１３０と、ダイバーシティ合成器１４２と、誤り訂正器１４４と、ＴＳ（トランスポートストリーム：Transport Stream）再生器１４６と、妨害検出器としてのフェージング／ＣＷ（Continuous Wave）検出器１５２と、Ｃ／Ｎ（搬送波対雑音比：Carrier to Noise ratio）検出器１５４と、重み付け係数生成器１５６と、判定器１５８と、制御レジスタ１６２と、ＣＰＵインタフェース１６４とを有している。
ブランチ１１０は、チューナ１１２と、Ａ／Ｄコンバータ１１４と、同期検出器１１６と、高速フーリエ変換器１１８と、波形等化器１２０とを有する。ブランチ１３０は、チューナ１３２と、Ａ／Ｄコンバータ１３４と、同期検出器１３６と、高速フーリエ変換器１３８と、波形等化器１４０とを有する。ブランチ１１０、１３０は、アンテナ２、４にそれぞれ対応し、対応するアンテナで受信された信号に対して受信処理をそれぞれ行う。
例として、ダイバーシティ受信装置１００が、日本や欧州等での地上デジタルテレビジョン放送において用いられているＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式の無線信号を受信する場合について説明する。また、ダイバーシティ受信装置１００は、ＯＦＤＭ信号を構成する複数のセグメントのうち、例えば１セグメントのみを受信してもよいし、より多くのセグメントを受信してもよい。
アンテナ２、４は、送信された信号を受信し、受信された信号をチューナ１１２、１３２にそれぞれ供給する。チューナ１１２、１３２は、供給された受信信号から所望の周波数の信号を選択し、Ａ／Ｄコンバータ１１４、１３４に出力する。Ａ／Ｄコンバータ１１４、１３４は、入力された信号をＡ／Ｄ変換して同期検出器１１６、１３６に出力する。
同期検出器１１６、１３６は、受信信号について、同期確立及び同期状態の検出を行う。例えば、既知の信号であるパイロット信号が所定のタイミングで受信されると、同期確立が検出されたことになる。同期検出器１１６、１３６は、同期確立された信号を高速フーリエ変換器１１８、１３８にそれぞれ出力し、検出された同期状態を判定器１５８に出力する。
高速フーリエ変換器１１８、１３８は、入力された信号に対して高速フーリエ変換を行う。高速フーリエ変換器１１８は、変換後の信号を、波形等化器１２０、フェージング／ＣＷ検出器１５２、及びＣ／Ｎ検出器１５４に出力する。高速フーリエ変換器１３８は、変換後の信号を、波形等化器１４０、フェージング／ＣＷ検出器１５２、及びＣ／Ｎ検出器１５４に出力する。
図２は、地上デジタルテレビジョン放送方式の伝送フォーマットの例を示す説明図である。ＯＦＤＭでは、互いに直交する複数の搬送波（キャリア）によって、映像や音声などの情報が伝送される。一般にＯＦＤＭでは、伝送されるデータに加えて、分散パイロット信号（ＳＰ：Scattered Pilot）が送信される。図２において、白丸はデータキャリアＤＴ、黒丸はＳＰを示す。ＳＰの振幅、位相、挿入位置は既知であるので、波形等化器１２０、１４０は、伝送路で生じたマルチパスなどによる歪の影響（伝送路特性）をＳＰを用いて推定し、この影響を除去する（すなわち等化を行う）。
波形等化器１２０、１４０は、高速フーリエ変換された周波数領域の信号から、既知であるＳＰに対応する伝送路特性を求める。更に、所定の規則に従って選択された複数のＳＰに対応する伝送路特性をフィルタを用いて補間して、ＳＰ間の各データキャリアＤＴに対応する伝送路特性を推定し、求められた伝送路特性によって周波数領域のＯＦＤＭ信号を等化（例えば除算）する。複数のＳＰを選択する規則と補間に用いるフィルタとの組合せを波形等化モードと称することとする。
フィルタとしては、例えばＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタが用いられる。様々なタップ係数やタップ数を有するフィルタが用いられ得る。受信環境に応じて波形等化モードを選択することにより、受信特性が大きく変わることを防ぐことができる。波形等化器１２０、１４０は、入力された信号を、それぞれの波形等化モードに従って波形等化し、等化後の信号をダイバーシティ合成器１４２に出力する。
ダイバーシティ合成器１４２は、重み付け係数生成器１５６で求められた各ブランチに対する重み付け係数に従って、波形等化器１２０の出力と波形等化器１４０の出力とをダイバーシティ処理し、誤り訂正器１４４に出力する。すなわち、ダイバーシティ合成器１４２は、波形等化器１２０の出力及び波形等化器１４０の出力に重み付け係数生成器１５６で求められた重み付け係数をそれぞれ乗算し、乗算後の２つの値を加算する。
ダイバーシティ合成器１４２は、各ブランチの信号を合成する合成ダイバーシティと、受信状態が最良のブランチを選択する選択ダイバーシティとのいずれをも、重み付け係数に従って行うことができる。本明細書では、ダイバーシティ処理には、合成ダイバーシティ及び選択ダイバーシティの両方が含まれるとする。
誤り訂正器１４４は、入力された信号に誤り訂正を行い、ＴＳ再生器１４６に出力する。ＴＳ再生器１４６は、入力された信号をトランスポートストリームＴＳ１に変換して出力する。
フェージング／ＣＷ検出器１５２は、例えば、高速フーリエ変換後の信号、波形等化後の信号、及び波形等化器１２０、１４０による波形等化途上の信号等のうちの少なくとも一部を用いて、妨害の強度を求め、重み付け係数生成器１５６に出力する。妨害の強度は、例えば、フェージング妨害強度やＣＷ妨害強度である。Ｃ／Ｎ検出器１５４は、例えば、高速フーリエ変換後の信号、波形等化後の信号、及び波形等化器１２０、１４０による波形等化途上の信号等のうちの少なくとも一部を用いて、アンテナ２、４で受信された受信信号のそれぞれのＣ／Ｎを求め、重み付け係数生成器１５６に出力する。なお、フェージング／ＣＷ検出器１５２及びＣ／Ｎ検出器１５４は、他の方法によって妨害の強度及びＣ／Ｎをそれぞれ求めてもよい。
図３は、フェージング周波数と所要Ｃ／Ｎとの関係の例を示すグラフである。加法性白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ：Additive White Gaussian Noise）、マルチパス、フェージング等の条件は受信環境ごとに異なり、伝送路特性も受信環境ごとに異なるが、波形等化モードによって伝送路特性の推定結果が異なる。このため、所要Ｃ／Ｎを表す曲線は、図３のように波形等化モードごとに異なる。すなわち、波形等化モードＭＡの場合には、フェージング周波数Ｆｄが低いときには所要Ｃ／Ｎが小さいが、フェージング周波数Ｆｄの増加に伴い所要Ｃ／Ｎが急激に増加する。波形等化モードＭＢの場合には、フェージング周波数Ｆｄの増加に伴い所要Ｃ／Ｎが緩やかに増加する。
異なる波形等化モードを採用しているブランチの間の比較を可能にするために、重み付け係数生成器１５６は、異なる波形等化モード間の所要Ｃ／Ｎの差に応じた補正値を、ブランチの重み付け係数に加算する。例えば、フェージング周波数Ｆｄが高い場合には、波形等化モードＭＡを採用しているブランチより波形等化モードＭＢを採用しているブランチの方が所要Ｃ／Ｎが小さいので、重み付け係数生成器１５６は、波形等化モードＭＢを採用しているブランチの重み付け係数が大きくなるように補正値の加算等を行う。
重み付け係数生成器１５６は、Ｃ／Ｎ検出器１５４で検出されたＣ／Ｎのみ、又はＣ／Ｎ及びフェージング／ＣＷ検出器１５２で検出された妨害の強度を用いて、ブランチ１１０、１３０のそれぞれに対する重み付け係数を生成し、ダイバーシティ合成器１４２及び判定器１５８に出力する。重み付け係数生成器１５６は、例えば、各ブランチのＣ／Ｎの対数を求め、各ブランチの波形等化モードと妨害の強度を示すフェージング周波数とに応じた補正値を、求められた対数に加算し、得られた値を各ブランチの重み付け係数とする。各ブランチの補正値としては、波形等化モードの違いによる影響が小さくなるような値を用いる。より簡単には、波形等化モードに応じた定数を補正値として用いてもよい。
重み付け係数生成器１５６は、ブランチ１１０の重み付け係数とブランチ１３０の重み付け係数との比を合成比として求めてもよい。この場合、ダイバーシティ合成器１４２は、波形等化器１２０の出力及び波形等化器１４０の出力に重み付けを行い、重み付けされた出力の比が重み付け係数生成器１５６で求められた合成比になるようにする。
制御レジスタ１６２は、フラグや数値を格納可能なレジスタであって、ダイバーシティ受信装置１００の各ブロックからの書き込み、及び各ブロックへの読み出しが可能である。判定器１５８は、ブランチ１１０、１３０のうち、ダイバーシティ処理に不要であるブランチ（不要ブランチ）をブランチ１１０、１３０の重み付け係数に従って判定し、不要ブランチであると判定されたブランチを示す不要ブランチフラグを制御レジスタ１６２に設定する。
制御レジスタ１６２には、判定期間を示すフラグ、Ｃ／Ｎや重み付け係数についての閾値が設定され得る。ダイバーシティ受信装置１００の各ブロックは、それぞれのステータスを制御レジスタ１６２に格納させる。ステータスとしては、例えば、ブロックへの電力供給の有無、ブロックが動作中であるか否か、同期確立の有無、不要ブランチフラグ、重み付け係数、ＢＥＲ（ビット誤り率：Bit Error Rate）、Ｃ／Ｎ、波形等化モード等がある。
ダイバーシティ受信装置１００の外部のＣＰＵ１８２は、ソフトウェアを実行し、ＣＰＵインタフェース１６４を経由して、制御レジスタ１６２への書き込み及び制御レジスタ１６２からの読み出しを行う。したがって、制御レジスタ１６２に格納された各ブロックのステータスに応じた処理を、ソフトウェアによって行うことが可能である。ＣＰＵ１８２はダイバーシティ受信装置１００の外部にあるものとして説明するが、ダイバーシティ受信装置１００がＣＰＵ１８２を含んでいてもよい。また、ダイバーシティ受信装置１００は、ＣＰＵ１８２と同様の動作をするシーケンサをＣＰＵ１８２に代えて有するようにしてもよい。
ダイバーシティ処理として合成又は選択のいずれを行うべきかを示すように、ＣＰＵ１８２等は制御レジスタ１６２を設定する。重み付け係数生成器１５６は、制御レジスタ１６２の設定に従って、ブランチ１１０、１３０による受信処理後の信号の合成、又はこれらの受信処理後の信号からの選択が行われるように、ブランチ１１０、１３０の重み付け係数を生成する。
ダイバーシティ処理を行うべきか否かを示すフラグを制御レジスタ１６２に設定してもよい。ダイバーシティ処理を行わない場合には、不要ブランチの判定等を行わないようにすることができ、ダイバーシティ受信装置１００を様々な用途に使用することが可能になる。また、ダイバーシティ受信装置１００の各ブロックが、制御レジスタ１６２の設定を読み出し、この設定に従って動作の停止及び再開をすることが可能である。
図４は、図１のダイバーシティ受信装置１００の基本的な制御の流れの例を示すフローチャートである。まず、図４の２０２では、ダイバーシティ受信装置１００を構成する各ブロック又はＣＰＵ１８２により、各ブランチが動作するように制御レジスタ１６２が設定される。判定器１５８は、重み付け係数及び制御レジスタ１６２からの情報に従って、各ブランチが不要ブランチであるか否かを判定し、不要ブランチフラグを制御レジスタ１６２に設定する。２０４では、ダイバーシティ受信装置１００は、制御レジスタ１６２の設定に従いダイバーシティ受信を行う。
２０６では、ＣＰＵ１８２が、制御レジスタ１６２のデータをＣＰＵインタフェース１６４を経由して読み出し、不要ブランチフラグが設定されているか否かを判定する。不要ブランチフラグが設定されている場合には２０８に進み、その他の場合は２０４に戻る。２０８では、不要ブランチフラグに従って、ＣＰＵ１８２が不要ブランチを停止させる。すると、例えばダイバーシティ受信装置１００のように２ブランチを有する受信装置の場合には、１ブランチのみによる受信が行われることになる。
２１０では、停止していたブランチの動作を再開するべきか否かをＣＰＵ１８２が判定する。再開するべきであると判定された場合には２０４に戻り、ＣＰＵ１８２は停止していたブランチの動作を再開させ、ダイバーシティ受信に復帰する。再開するべきであると判定されなかった場合には２０８に戻り、１ブランチのみによる受信が継続される。２１０では、具体的には例えば、ＣＰＵ１８２が、ＣＰＵインタフェース１６４を経由して制御レジスタ１６２からＣ／Ｎを読み出し、Ｃ／Ｎが予め定められた閾値未満であるか否かを判定し、Ｃ／Ｎが閾値未満である場合には停止していたブランチの動作を再開するべきであると判定する。
また、例えば、ブランチが停止されてから所定の時間が経過すると、停止していたブランチの動作を再開するべきであるとＣＰＵ１８２が判定してもよい。Ｃ／Ｎが閾値未満であり、かつ、動作中のブランチの同期確立が検出されなくなった場合に、停止していたブランチの動作を再開するべきであるとＣＰＵ１８２が判定してもよい。ここでは２１０における判定基準を例示したが、他の判定基準に従って判定を行うようにしてもよい。
図５は、図１のダイバーシティ受信装置１００の制御の流れの例を詳細に示すフローチャートである。図５の３０２では、所定の判定期間において、ダイバーシティ受信装置１００の各ブロックが、ダイバーシティ処理のための情報として、それぞれのステータス等を制御レジスタ１６２に格納させる。このとき、重み付け係数生成器１５６は、ブランチ１１０、１３０の重み付け係数を、制御レジスタ１６２に格納させ、更にダイバーシティ合成器１４２及び判定器１５８に出力する。
３１２では、判定器１５８は、３０２で格納された情報から、全ブランチが利用可能であるか否かを判断する。ブランチへの電源供給の停止、ブランチを構成するブロックの動作停止、ブランチの同期検出器が同期確立を検出していないこと等のうちの少なくとも１つに該当すると、判定器１５８は、そのブランチが、利用可能ではなく、ダイバーシティ処理に不要である不要ブランチであると判断する。全ブランチが利用可能であると判断された場合には３１４に進み、その他の場合は３２２に進む。３１４では、判定器１５８は、制御レジスタ１６２に設定されたダイバーシティ方式を判定する。合成ダイバーシティ方式が設定されている場合には３１６に進み、選択ダイバーシティ方式が設定されている場合には３１８に進む。
３１６では、判定器１５８は、重み付け係数及び３０２で格納された情報から、各ブランチが不要ブランチであるか否かを判定する。不要ブランチであると判定されたブランチがある場合には３２２に進み、その他の場合には３０２に戻る。判定器１５８は、次のようなブランチを不要ブランチであると判定する。
（Ａ１）重み付け係数が、判定期間中において常に０のブランチ。
（Ａ２）重み付け係数が、判定期間中において常に閾値より小さいブランチ。
（Ａ３）電力供給が停止されているブランチ。
（Ａ４）同期が確立していないブランチ。
（Ａ５）ブランチを構成するブロックが停止状態であるブランチ。
また、判定器１５８は、次のブランチを不要ブランチであると判定してもよい。
（Ａ６）Ｃ／Ｎが、判定期間中において常に閾値より小さいブランチ。
図６は、合成ダイバーシティ方式の場合における不要ブランチの判定の例について示すタイミングチャートである。ここでは、ブランチ１１０は、上記（Ａ３）〜（Ａ６）には該当しないとする。
判定期間ＤＴ１１において、ブランチ１１０の重み付け係数Ｗ１は、最初は閾値Ａ未満の値であるが、いったん閾値Ａ以上の値になり、その後閾値Ａ未満の値になる。ブランチ１１０は、上記（Ａ１）、（Ａ２）に該当しないので、不要ブランチであるとは判定されず、次の判定期間ＤＴ１２において、ブランチ１１０についての不要ブランチフラグは“Ｌ”のままである。
判定期間ＤＴ１２において、ブランチ１１０の重み付け係数Ｗ１は、常に閾値Ａ未満の値である。ブランチ１１０は、上記（Ａ２）に該当するので、不要ブランチであると判定され、次の判定期間において、ブランチ１１０についての不要ブランチフラグは“Ｈ”になる。このように、判定期間において、ブランチの重み付け係数が常に閾値Ａより小さい場合には、判定器１５８は、そのブランチを不要ブランチであると判定する。
閾値Ａは０であってもよい。すなわち、判定器１５８は、重み付け係数が常に０であるブランチを不要ブランチであると判定してもよい。以上のように、重み付け係数、重み付け係数に対する閾値、及び判定期間の設定により、不要ブランチの判定が可能となる。
図５の３１８では、判定器１５８は、３０２で格納された情報から、各ブランチが不要ブランチであるか否かを判定する。不要ブランチであると判定されたブランチがある場合には３２２に進み、その他の場合には３０２に戻る。判定器１５８は、次のようなブランチを不要ブランチであると判定する。
（Ｂ１）判定期間中に１度も選択されなかったブランチ。
（Ｂ２）電力供給が停止されているブランチ。
（Ｂ３）同期が確立していないブランチ。
（Ｂ４）ブランチを構成するブロックが停止状態であるブランチ。
また、判定器１５８は、次のブランチを不要ブランチであると判定してもよい。
（Ｂ５）Ｃ／Ｎが、判定期間中において常に閾値より小さいブランチ。
図７は、選択ダイバーシティ方式の場合における不要ブランチの判定の例について示すタイミングチャートである。ここでは、ブランチ１１０、１３０は、上記（Ｂ２）〜（Ｂ５）には該当しないとする。
判定期間ＤＴ２１において、ブランチ１１０が選択されているとする。このとき、判定器１５８のカウンタは、カウントアップを続け、１フレームの終了時にカウント値が最大値ｍａｘになると、再び０からカウントアップを行う。１フレームの終了時にカウント値が最大値ｍａｘになったので、判定器１５８は、ブランチ１１０が選択されていると判定し、次の判定期間ＤＴ２２において、ブランチ１１０についての不要ブランチフラグは“Ｌ”のままである。１フレームの終了時にカウント値が０であることが１度もなかったので、判定器１５８は、ブランチ１３０は選択されていないと判定し、判定期間ＤＴ２２において、ブランチ１３０についての不要ブランチフラグは“Ｈ”になる。
判定期間ＤＴ２２において、ブランチ１１０が選択されていないとする。このとき、判定器１５８のカウンタは、カウントアップをしない。１フレームの終了時にカウント値が最大値ｍａｘにならないので、判定器１５８は、ブランチ１１０が選択されていないと判定し、次の判定期間において、ブランチ１１０についての不要ブランチフラグを“Ｈ”にする。１フレームの終了時にカウント値が０であることが１回以上あったので、判定器１５８は、ブランチ１３０が選択されていると判定し、次の判定期間において、ブランチ１３０についての不要ブランチフラグを“Ｌ”にする。言い換えると、判定器１５８は、判定期間において１度も選択されなかったブランチを不要ブランチであると判定する。
図５の３２２では、判定器１５８は、不要ブランチであると判定されたブランチを示す不要ブランチフラグを制御レジスタ１６２に書き込む。３２４では、ＣＰＵ１８２は、制御レジスタ１６２のデータをＣＰＵインタフェース１６４を経由して読み出し、ブランチを停止すべきか否か、すなわち、不要ブランチフラグが設定されているか否かを判定する。不要ブランチフラグが設定されている場合には３２６に進み、その他の場合は３０２に戻る。３２４では、ＣＰＵ１８２は、ＢＥＲ等の他の指標をも考慮してブランチの停止を判定してもよい。不要ブランチフラグが設定されていないブランチについては、上述の３０２〜３２２と同様の処理が繰り返される。
３２６では、ＣＰＵ１８２は、不要ブランチフラグに従って不要ブランチを停止させる。例えば、ＣＰＵ１８２は、制御レジスタ１６２に不要ブランチが停止するようにフラグを書き込み、不要ブランチを構成するブロック等の要素の少なくとも一部は、制御レジスタ１６２に設定されたフラグに従って動作を停止する。
不要ブランチの動作を停止する要素の例として、次のようなブロックが考えられる。
（Ｓ１）高速フーリエ変換器１１８、１３８、及び波形等化器１２０、１４０
（Ｓ２）同期検出器１１６、１３６及び（Ｓ１）
（Ｓ３）Ａ／Ｄコンバータ１１４、１３４及び（Ｓ２）
（Ｓ４）チューナ１１２、１３２及び（Ｓ３）
Ｓ１の場合には、同期確立が検出されないときには動作の再開をしないようにすることができる。動作を停止する要素が少ないほど、ブランチの動作が再開されるまでの時間が短いが、消費電力は多くなる。
３３２では、Ｃ／Ｎ検出器１５４は、所定の判定期間におけるＣ／Ｎを検出し、検出されたＣ／Ｎを制御レジスタ１６２に書き込む。Ｃ／Ｎ検出器１５４は、停止されていないブランチが複数ある場合には、ダイバーシティ受信が継続しているので、ダイバーシティ合成後の信号のＣ／Ｎを検出し、停止されていないブランチが１つの場合には、停止されていないブランチのＣ／Ｎを検出する。
３４２では、ＣＰＵ１８２は、Ｃ／Ｎが所定の閾値未満であるか否かを判定する。Ｃ／Ｎが所定の閾値未満である場合には３４４に進み、その他の場合は３２２に戻る。３４２では、図４の２１０と同様に、他の判定基準に従って判定を行うようにしてもよい。３４４では、Ｃ／Ｎが所定の閾値を超えているので、ＣＰＵ１８２は、停止していたブランチの動作を再開させ、ダイバーシティ受信装置１００は、動作を再開したブランチを用いたダイバーシティ受信を再開する。このとき、判定器１５８は初期化される。その後３０２に戻り、以上の処理が繰り返される。
以上のように、本実施形態によると、実際にダイバーシティ処理の際に使用される重み付け係数等の情報そのものに従ってダイバーシティ処理に不要なブランチが判断される。このため、不要なブランチを停止すべきタイミングを正確に、かつ容易に検出することができ、ダイバーシティ受信を適切に行いながら、消費電力を低減することが可能となる。
本実施形態では、ＣＰＵ１８２によってブランチの動作の停止及び再開が行われる場合について説明したが、ハードウェアによってこのような処理を行ってもよく、このようなハードウェアやＣＰＵ１８２がダイバーシティ受信装置１００の内部にあってもよい。
本実施形態では、ダイバーシティ受信装置１００が２つのブランチを有する場合について説明したが、３つ以上のブランチを有していてもよく、この場合についても同様に説明することができる。
本実施形態では、ダイバーシティ受信装置１００がＯＦＤＭ方式の信号を受信する場合について説明したが、所定のタイミングで送信されるパイロット信号を含む信号であれば、他の方式の信号であってもダイバーシティ受信装置１００はほぼ同様に受信することができる。
本発明の多くの特徴及び優位性は、記載された説明から明らかであり、よって添付の特許請求の範囲によって、本発明のそのような特徴及び優位性の全てをカバーすることが意図される。更に、多くの変更及び改変が当業者には容易に可能であるので、本発明は、図示され記載されたものと全く同じ構成及び動作に限定されるべきではない。したがって、全ての適切な改変物及び等価物は本発明の範囲に入るものとされる。
以上説明したように、本発明の実施形態によると、ダイバーシティ受信を適切に行いながら、消費電力を低減することが可能となるので、本発明は、ダイバーシティ受信装置等について有用である。
１１０、１３０ ブランチ
１１６、１３６ 同期検出器
１４２ ダイバーシティ合成器
１５２ フェージング／ＣＷ検出器
１５４ Ｃ／Ｎ検出器
１５６ 重み付け係数生成器
１５８ 判定器
１６２ 制御レジスタ

Claims (15)

  1. 複数のアンテナにそれぞれ対応し、対応するアンテナで受信された受信信号に対して受信処理をそれぞれ行う複数のブランチと、
    前記複数のブランチのそれぞれに対する重み付け係数を生成する重み付け係数生成器と、
    前記複数のブランチによる受信処理後の信号を、前記重み付け係数に従ってダイバーシティ処理するダイバーシティ合成器と、
    前記複数のブランチのうち前記ダイバーシティ処理に不要であるブランチを、前記重み付け係数に従って判定する判定器とを備え、
    前記ダイバーシティ処理に不要であると判定されたブランチを構成する要素の少なくとも一部は、動作を停止する
    ことを特徴とするダイバーシティ受信装置。
  2. 請求項１に記載のダイバーシティ受信装置において、
    前記複数のアンテナで受信された受信信号のそれぞれのＣ／Ｎ（搬送波対雑音比：Carrier to Noise ratio）を検出するＣ／Ｎ検出器を有し、
    前記重み付け係数生成器は、前記Ｃ／Ｎ検出器で検出されたＣ／Ｎに従って、前記複数のブランチのそれぞれに対する前記重み付け係数を生成する
    ことを特徴とするダイバーシティ受信装置。
  3. 請求項１に記載のダイバーシティ受信装置において、
    前記複数のアンテナで受信された信号のそれぞれにおける妨害の強度を検出する妨害検出器を更に備え、
    前記重み付け係数生成器は、前記妨害検出器で検出された前記妨害の強度に従って、前記複数のブランチのそれぞれに対する前記重み付け係数を生成する
    ことを特徴とするダイバーシティ受信装置。
  4. 請求項１に記載のダイバーシティ受信装置において、
    前記複数のブランチは、対応するアンテナで受信された信号の同期が確立しているか否かを検出する同期検出器をそれぞれ有し、
    前記判定器は、前記複数のブランチの前記同期検出器の検出結果に従って前記判定をする
    ことを特徴とするダイバーシティ受信装置。
  5. 請求項１に記載のダイバーシティ受信装置において、
    制御レジスタを更に備え
    前記判定器は、前記ダイバーシティ処理に不要であると判定されたブランチを示すように制御レジスタに設定を行い、
    前記ダイバーシティ処理に不要であると判定されたブランチを構成する要素の少なくとも一部は、前記制御レジスタの設定に従って動作を停止する
    ことを特徴とするダイバーシティ受信装置。
  6. 請求項５に記載のダイバーシティ受信装置において、
    前記制御レジスタは、合成又は選択のいずれを行うべきかを示すように設定され、
    前記重み付け係数生成器は、前記制御レジスタの設定に従って、前記複数のブランチによる受信処理後の信号の合成、又は前記複数のブランチによる受信処理後の信号からの選択が行われるように、前記重み付け係数を生成する
    ことを特徴とするダイバーシティ受信装置。
  7. 請求項６に記載のダイバーシティ受信装置において、
    前記判定器は、合成を行うべきであることが前記制御レジスタに設定されている場合であって、前記重み付け係数生成器で生成された重み付け係数が判定期間中に常に閾値未満であるブランチを、前記ダイバーシティ処理に不要であるブランチであると判定する
    ことを特徴とするダイバーシティ受信装置。
  8. 請求項７に記載のダイバーシティ受信装置において、
    前記閾値は０である
    ことを特徴とするダイバーシティ受信装置。
  9. 請求項６に記載のダイバーシティ受信装置において、
    前記複数のブランチは、対応するアンテナで受信された信号の同期が確立しているか否かを検出する同期検出器をそれぞれ有し、
    前記判定器は、合成を行うべきであることが前記制御レジスタに設定されている場合に、同期の確立を検出していない前記同期検出器を有する前記ブランチを、前記ダイバーシティ処理に不要であるブランチであると判定する
    ことを特徴とするダイバーシティ受信装置。
  10. 請求項６に記載のダイバーシティ受信装置において、
    前記判定器は、選択を行うべきであることが前記制御レジスタに設定されている場合であって、判定期間中に選択されなかったブランチを、前記ダイバーシティ処理に不要であるブランチであると判定する
    ことを特徴とするダイバーシティ受信装置。
  11. 請求項５に記載のダイバーシティ受信装置において、
    前記複数のアンテナで受信された信号のそれぞれのＣ／Ｎを検出するＣ／Ｎ検出器を更に備え、
    前記判定器は、選択を行うべきであることが前記制御レジスタに設定されている場合であって、前記Ｃ／Ｎ検出器で検出された前記Ｃ／Ｎが判定期間中に常に閾値未満であるブランチを、前記ダイバーシティ処理に不要であるブランチであると判定する
    ことを特徴とするダイバーシティ受信装置。
  12. 請求項５に記載のダイバーシティ受信装置において、
    前記制御レジスタの設定に従って、前記ダイバーシティ処理に不要であると判定されたブランチを構成する要素の少なくとも一部を停止させるＣＰＵを更に備える
    ことを特徴とするダイバーシティ受信装置。
  13. 請求項１に記載のダイバーシティ受信装置において、
    前記ダイバーシティ合成器は、
    前記ダイバーシティ処理に不要であると判定されたブランチの受信信号が所定の条件を満たした場合には、前記所定の条件を満たしたブランチを用いたダイバーシティ処理を再開する
    ことを特徴とするダイバーシティ受信装置。
  14. 請求項１３に記載のダイバーシティ受信装置において、
    前記複数のブランチは、前記対応するアンテナで受信された受信信号のＣ／Ｎを検出するＣ／Ｎ検出器をそれぞれ有し、
    前記所定の条件は、前記受信信号のＣ／Ｎが閾値を超えることである
    ことを特徴とするダイバーシティ受信装置。
  15. 複数のアンテナにそれぞれ対応する複数のブランチが、対応するアンテナで受信された受信信号に対して受信処理をそれぞれ行い、
    前記複数のブランチのそれぞれに対する重み付け係数を生成し、
    前記複数のブランチによる受信処理後の信号を、前記重み付け係数に従ってダイバーシティ処理し、
    前記複数のブランチのうち前記ダイバーシティ処理に不要であるブランチを、前記重み付け係数に従って判定し、
    前記ダイバーシティ処理に不要であると判定されたブランチを構成する要素の少なくとも一部は、動作を停止する
    ことを特徴とするダイバーシティ受信方法。
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