JP3650334B2 - デジタル放送受信装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直交周波数分割多重方式により送られる送信波を受信するデジタル放送受信装置に係り、特に、携帯受信等の受信環境が悪い状態でデジタル送信波を受信する場合に適用して好適なデジタル放送受信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地上波放送では、ＳＦＮ（Single Frequency Network）、ＭＦＮ（Multi Frequency Network)や帯域の有効利用の実現のためにデジタル化が行われている。これによると、６ＭＨｚの帯域を用いてＨＤＴＶなら１番組、ＳＤＴＶなら３番組の放送が可能となる。また、同時に高音質放送やデータ放送も実現する。
【０００３】
デジタル放送では、映像／音声情報をＭＰＥＧ２方式により圧縮し、さらに圧縮された映像情報、音声情報、データ情報を多重し、トランスポートストリーム（ＴＳ）を生成する。生成されたＴＳ信号はデジタル変調方式により、伝送される。
【０００４】
地上波デジタル放送の場合、伝送方式として欧州ではＣＯＦＤＭ（Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing）、日本ではＢＳＴ−ＯＦＤＭ（Band Segmented Transmission-Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式が採用されており、どちらも直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ方式）が基本となっている。ＯＦＤＭ方式は、複数のキャリアを同時に用いたマルチキャリア伝送方式であり、それぞれのキャリアは互いに直交しており、ＤＱＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭで変調されている。使用されるキャリア数は、国内の地上波デジタル放送では約１４００本〜５６００本で、ＯＦＤＭ変調及びＯＦＤＭ復調はそれぞれ逆フーリエ変換及びフーリエ変換により行われる。実際の送信機及び受信機では２Ｋポイント〜８ＫポイントのＩ−ＤＦＴ（Inverse-Discrete Fourier Transformation）処理、ＤＦＴ（Discrete Fourier Transfomation）処理を用いて行われている。
【０００５】
地上波デジタル放送では衛星放送とは異なり、建物や山等の障害物により反射波が発生し、ゴーストとなり、デジタル変調信号に誤りを引き起こす。このため、受信機では映像や音声信号の破たんを引き起こし、著しく受信品質が劣化する。また、一般的にノイズによる信号の劣化は、受信信号が所要Ｃ／Ｎを満たしていれば、誤り訂正により訂正可能で、受信機では誤りなく映像／音声が再生可能である。
【０００６】
上記に述べたようにゴーストやマルチパスによる妨害の影響を吸収するために、ＯＦＤＭ方式では緩衝領域を設けて、遅延波が存在しても情報の破たんが引き起こらないように工夫している。この緩衝領域のことをガードインターバル（Ｇ．Ｉ．）と呼ぶ。受信信号の遅延波の遅延時間が、このガードインターバルの時間を超えなければ符号間干渉が生じないため、誤り訂正回路により訂正が可能である。ガードインターバルを超えると符号間干渉が発生して、誤りを引き起こすことになる。ガードインターバル長は全送信信号長の１／４、１／８、１／１６、１／３２と設定し、約８マイクロ秒〜２５０マイクロ秒に相当する。
【０００７】
一般に、地上波放送における携帯受信や移動受信では、マルチパスフェージング等によリデジタル変調された信号は劣化し、誤りが発生してしまう。デジタル放送に採用されたＯＦＤＭ方式では連接符号を併用し、時間インターリーブを取り入れることで、携帯受信や移動受信に強い方式としている。しかし、ひどい選択性フェージングなどにより、上記方式を用いても信号は訂正できない場合がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、携帯受信や移動受信では、マルチパスフェージングや選択性フェージングにより、受信信号が劣化して、携帯受信や移動受信では受信できなくなる問題点があった。また、固定受信においても、マルチパスにより信号が劣化してしまい、受信ができなる問題が発生する。
【０００９】
デジタル放送では帯域を有効に利用するために、高い誤り訂正特性を有する方式を採用している。このため、国内地上波デジタル放送では５．７ＭＨｚでありながら、２０Ｍｂｐｓを超える伝送レートを達成している。しかし、干渉妨害により受信信号が劣化し、受信限界のしきい値を割り込んでしまうと、突然、映像、音声が消えてしまうクリフ効果がある。このため、従来、受信可能とされていた受信エリアにおいても、そのマルチパスの影響で突然受信できなることがある。
【００１０】
このような問題に対して、複数のアンテナにより受信するアンテナダイバーシテが提案されている。図２は、アンテナを２本用いた従来の空間ダイバーシチシステムの構成図である。
【００１１】
放送局から送信された放送波は受信アンテナ１１ａで受信され、選局部（チューナ）１４ａで選局された受信信号は、アナログ−デジタル変換回路（ＡＤＣ）１５ａでデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された受信信号は、ＯＦＤＭ復調部２１ａによりＯＦＤＭ復調され、後段の復号部２２ａへ渡される。復号部２２ａでは、送信側で行われた符号化の逆処理を行い出力する。この出力信号は、誤り率計算部２３と選択回路２４に渡される。同様に、受信アンテナ１１ｂで受信された信号も選局部１４ｂで選局され、アナログ−デジタル変換回路１５ｂでデジタル信号に変換された後、ＯＦＤＭ復調部２１ｂでＯＦＤＭ復調され、後段の復号部２２ｂに渡される。復号部２２ｂでは上記と同様の復号処理を行って、その出力信号は、誤り率計算部２３と選択回路２４に渡される。
【００１２】
誤り率計算部２３では、それぞれのブランチで受信され復調された信号より誤り率の計算を行い、誤りが少ないブランチを選択するように選択回路２４に制御信号を送る。これにより、選択回路２４によってエラーの少ない方が選択され、これが出力端子２５からＴＳ信号として出力される。
【００１３】
このようにすることで、それぞれのブランチにおいて受信特性のよいキャリアの信号のみを選択することができ、受信特性が改善できる。しかし、上記のような従来型のダイバーシチ方式は、複数のアンテナで受信された信号をそれぞれのブランチでＯＦＤＭ復調を行い、サブキャリア毎に最適なデータを合成する必要があった。すなわち、アンテナ（ブランチ）の数だけＯＦＤＭ復調部を必要としており、回路が大規模になり、受信機の小型化が難しいという欠点があった。さらに、ブランチ数の増大に伴い、受信システムが大がかりになり、受信機の消費電力が増大するという問題もあった。
【００１４】
したがって、本発明の解決すべき技術的課題は、上記した従来技術のもつ問題点を解消することにあり、その目的とするところは、複数のアンテナにより受信した信号を１つのＯＦＤＭ復調部で処理することにより、ハードウェア規模の増大を招くことなく、かつ、受信性能に優れたものとすることにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した目的を達成するため、直交周波数分割多重方式により送られる送信波を受信するｋ個の受信アンテナ（ｋは２以上の正の整数）を備えたデジタル放送受信装置において、
前記ｋ個の受信アンテナのうちの少なくとも１つに対応付けて設けられ、対応する受信アンテナで受信した信号の位相を変化させる位相器と、該位相器からの出力信号と位相器を介さない前記受信アンテナからの受信信号とを合成する合成器と、該合成器の出力信号より必要な周波数を選局する選局部と、選局した信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換回路と、該アナログ−デジタル変換回路の出力を復調する復調部と、該復調部に設けられた受信状態判定手段と、前記復調部からの信号により前記位相器の変化を制御する制御部とを、具備した構成、
あるいは、
前記ｋ個の受信アンテナのそれぞれに１対１に対応付けてそれぞれ設けられ、各受信アンテナで受信した信号の位相を変化させるｋ個の位相器と、該各位相器からの出力信号を合成する合成器と、該合成器の出力信号より必要な周波数を選局する選局部と、選局した信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換回路と、該アナログ−デジタル変換回路の出力を復調する復調部と、該復調部に設けられた受信状態判定手段と、前記復調部からの信号により前記位相器の変化を制御する制御部とを、具備した構成をとる。
【００１６】
また、前記制御部は、前記位相器に出力する位相量を順次可変させて発生する発生部と、該発生部からの順次可変された位相量によって前記位相器の位相特性が順次可変させられている際における、前記復調部からの受信信号の受信状態を示す受信状態信号の出力に基づき、前記位相器にセットする位相量として最も受信状態がよくなる位相量を判定する判定部と、前記発生部からの順次可変された位相量と、前記判定部からの前記の判定に基づく位相量とを、切り替えて前記位相器に出力する切り替え部とを備え、前記切り替え部は、前記復調部の受信状態判定手段からの受信信号劣化信号の到来によって、前記発生部からの位相量を前記位相器に出力するように切り替え制御され、前記判定部による判定処理が終了すると、前記判定部からの前記の判定に基づく位相量を前記位相器に出力するように切り替え制御される、
あるいは、
前記制御部は、前記位相器に出力する位相量を順次可変させて発生する発生部と、該発生部からの順次可変された位相量によって前記位相器の位相特性が順次可変させられている際における、前記復調部からの受信信号の受信状態を示す受信状態信号の出力に基づき、前記位相器にセットする位相量として最も受信状態がよくなる位相量を判定する判定部と、前記発生部からの順次可変された位相量と、前記判定部からの前記の判定に基づく位相量とを、切り替えて前記位相器に出力する切り替え部と、前記切り替え部は、前記復調部の受信状態判定手段からの受信信号劣化信号の到来によって、前記発生部からの位相量を前記位相器に出力するように切り替え制御され、前記判定部による判定処理が終了すると、前記判定部からの前記の判定に基づく位相量を前記位相器に出力するように切り替え制御され、前記した判定処理と、該判定処理に基づく前記位相器への位相量のセットとを、前記各位相器毎に順次行うようにされる。
【００１７】
また、前記復調部は、受信信号の信号と雑音の比であるＣ／Ｎ値を計算するＣ／Ｎ計算部を備え、前記制御部は、前記発生部からの順次可変された位相量によって前記位相器の位相特性が順次可変させられている際における、前記Ｃ／Ｎ計算部からの出力であるＣ／Ｎ値を順次記憶するとともに、その際の各Ｃ／Ｎ値に対応する位相量とを記憶する記憶部を備え、前記制御部の判定部は、前記記憶部に記憶された情報に基づいて、Ｃ／Ｎ値が最大となる位相量を前記位相器にセットする位相量として決定する。
【００１８】
また、前記復調部は、受信信号の誤り率であるＢＥＲ値を計算する誤り率計算部を備え、前記制御部は、前記発生部からの順次可変された位相量によって前記位相器の位相特性が順次可変させられている際における、前記誤り率計算部からの出力であるＢＥＲ値を順次記憶するとともに、その際の各ＢＥＲ値に対応する位相量とを記憶する記憶部を備え、前記制御部の判定部は、前記記憶部に記憶された情報に基づいて、ＢＥＲ値が最小となる位相量を前記位相器にセットする位相量として決定する。
【００１９】
また、前記復調部は、受信信号の信号の強度であるＡＧＣ値を計算する自動利得計算部を備え、前記制御部は、前記発生部からの順次可変された位相量によって前記位相器の位相特性が順次可変させられている際における、前記自動利得計算部からの出力であるＡＧＣ値を順次記憶するとともに、その際の各ＡＧＣ値に対応する位相量とを記憶する記憶部を備え、前記制御部の判定部は、前記記憶部に記憶された情報に基づいて、ＡＧＣ値が最大となる位相量を前記位相器にセットする位相量として決定する。
【００２０】
また、前記復調部は、受信信号の信号と雑音の比であるＣ／Ｎ値を計算するＣ／Ｎ計算部と、受信信号の誤り率であるＢＥＲ値を計算する誤り率計算部と、受信信号の信号の強度であるＡＧＣ値を計算する自動利得計算部とを備え、前記制御部は、前記発生部からの順次可変された位相量によって前記位相器の位相特性が順次可変させられている際における、前記Ｃ／Ｎ計算部からの出力であるＣ／Ｎ値、前記誤り率計算部からの出力であるＢＥＲ値、前記自動利得計算部からの出力であるＡＧＣ値のうちの、少なくとも２つ以上を順次記憶するとともに、その際の各Ｃ／Ｎ値、各ＢＥＲ値、各ＡＧＣ値に対応する位相量とを記憶する記憶部を備え、前記制御部の判定部は、前記記憶部に記憶された情報に基づいて、Ｃ／Ｎ値が最大となる位相量とＢＥＲ値が最小となる位相量との平均値、または、Ｃ／Ｎ値が最大となる位相量とＡＧＣ値が最大となる位相量との平均値、または、ＢＥＲ値が最小となる位相量とＡＧＣ値が最大となる位相量との平均値、または、Ｃ／Ｎ値が最大となる位相量とＢＥＲ値が最小となる位相量ＡＧＣ値が最大となる位相量との平均値を、前記位相器にセットする位相量として決定する。
【００２１】
また、前記復調部の受信状態判定手段は、常時受信状態を監視し、受信状態が悪くなったときに前記受信信号劣化信号を、前記制御部へ出力する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態に係るデジタル放送受信装置の構成を示すブロック図である。本実施形態は、２ブランチのダイバーシチ受信システムへの適用例である。
【００２４】
図１において、１１ａ、１１ｂは受信アンテナ、１２は位相器（可変位相器）、１３は合成器、１４は選局部（チューナ）、１５はアナログ−デジタル変換回路（以下、ＡＤＣと記す）、１６はＯＦＤＭ復調部・復号部、１７は制御部、１８は出力端子、１９は受信状態信号、２０は受信状態劣化信号である。
【００２５】
受信アンテナ１１ａにより受信した信号は、ＲＦ信号として位相器１２に入力される。入力された信号は、位相器１２により信号の位相が回転されて、出力される。位相回転は、外部入力端子より制御信号が入力されることによって制御される。位相器１２の出力は、合成器１３の一方に入力端子に接続されており、合成器１３のもう一方の入力端子には、受信アンテナ１１ｂが接続されており、それぞれの信号が合成器１３によって合成される。合成された信号は後段の選局部１４へ入力され、入力された信号は選局部４にて選局され出力される。選局された信号は、ＡＤＣ１５によリデジタル信号に変換され、後段のＯＦＤＭ復調部・復号部１６により復調・復号される。復調・復号された信号は、出力端子１８よリトランスポート信号として出力される。
【００２６】
図３は、ＯＦＤＭ復調部・復号部１６のブロック図である。同図において、３１は入力端子、３２はＩＱ復調器、３３はガードインターバル除去回路、３４はＦＦＴ処理回路、３５は復調・等化部、３６はビタビ復号部、３７は誤り訂正回路、３８は同期処理回路、３９はＣ／Ｎ計算部、４０はＢＥＲ計算部、４１はＡＧＣ計算部、４２は受信状態判定部、４３は受信状態劣化信号２０の出力端子、４４は受信状態信号１９の出力端子である。
【００２７】
ＯＦＤＭ復調部・復号部１６では、受信された信号よりＯＦＤＭ復調処理及び復号化処理を行う。まず、入力端子３１より入力された信号は、ＩＱ復調器３２によりＩＱ復調され、ＩＱ復調された信号より、ガードインターバル除去回路３３においてガードインターバルの除去を行う。ガードインターバル除去された有効シンボルは、ＦＦＴ処理回路３４にてＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理される。ＦＦＴ処理は、送信側の伝送モードに応じてあらかじめ決められており、２Ｋ、４Ｋ、８Ｋポイント離散フーリエ変換処理が行われる。ＦＦＴ処理された信号は、復調・等化部３５によリキャリアの復調及び等化が行われ、後段のビタビ復号部３６に出力される。復調された信号は、ビタビ復号部３６において、送信側で行われた符号化及びインターリーブ処理のデコード処理を施される。ビタビ復号部３６の出力は、後段の誤り訂正回路３７に入力される。誤り訂正回路３７では、送信側で行われた処理の逆処理を行い、誤り訂正（リードソロモンデコード処理）及び逆拡散などを行う。処理された信号は、出力端子１８からトランスポート信号として出力される。なお、デインターリブ処理には、周波数デインターリーブ処理、時間デインターリーブ処理、ビットデインターリーブ処理、バイトデインターリーブ処理等が含まれる。また、ビタビ復号には、デパンクチュア処理等も含まれる。
【００２８】
受信信号のＣ／Ｎ（受信信号の信号と雑音の比）値は、Ｃ／Ｎ計算部３９にて計算される。Ｃ／Ｎ計算部３９では、受信信号のコンスタレーションより各信号点の分散を計算し、信号レベルとの比を求めることよリ、Ｃ／Ｎ値として出力する。
【００２９】
受信信号のＢＥＲ（受信信号の誤り率）値は、ＢＥＲ計算部４０にて計算される。ＢＥＲ計算部４０は、ビタビ復号前及びビタビ復号後の誤り率を計算する。また、リードソロモン後の誤り率も計算することができる。ＢＥＲ計算部４０は、これら計算値をＢＥＲ値として出力する。
【００３０】
受信信号のＡＧＣ値（受信信号の信号強度を表す値）は、ＡＧＣ計算部４１にて計算する。ＡＧＣ値は、入力信号のＩ信号及びＱ信号の２乗和またはその平方根により求めることができる。また、これに対応する求め方であれば、この方法のみならず、ＡＧＣ値として用いてもよい。ＡＧＣ計算部４１は、これらの計算値をＡＧＣ値として出力する。
【００３１】
図４は、位相器１２を制御する制御部１７のブロック図である。同図において、５０は入力端子、５１は出力端子、５２は記憶部、５３は判定部、５４は発生部、５５は切り替え部、５６は切り替え制御部、５９は受信状態劣化信号入力端子である。
【００３２】
受信信号の受信状態を示すＣ／Ｎ値（またはＢＥＲ値またはＡＧＣ値）が、入力端子５０より入力され、これは記憶部５２によりその数値が記憶される。同時に後段の判定部５３にも渡される。判定部５３では、入力されたＣ／Ｎ値の最大値を検出し、その値をとる位相量を切り替え部５５に入力する。切り替え部５５は、発生部５４より出力される位相量と判定部５３より出力される位相量を切り替え制御部５６の指示にしたがって切り替える。切り替えられた信号は出力端子５１より出力される。
【００３３】
図５は、図１における代表的な位相器１２の素子の構造を示す図である。同図において、６０は入力端子、６１は可変位相器、６２はストリップライン、６３は出力端子である。
【００３４】
入力端子６０より入力された信号は、基板６１の上方に形成されたストリップライン６２より信号を伝達し、出力端子６３より出力する。
【００３５】
位相器１２は、ＢＳＴ（Ｂａ，Ｓｒ，Ｔｉの酸化物）や液晶を用いた誘電体６８を上部電極６６と下部電極６７で挟んだ構造をしており、制御部１７から制御電圧を電圧入力端子６５ａ、６５ｂに与えることで、誘電体素子６８の誘電率を変化させ、位相器１２の信号位相量の回転を制御するようになっている。なお、素子は基板６９上に形成されている。
【００３６】
図６は、本実施形態におけるアンテナユニットの受信感度を示す図である。アンテナユニット７１（受信アンテナ１１ａおよび位相器１２）は位相量を設定することで受信感度が変化し、ここでは、到来方向７２が最大感度を示し、到来方向７３、７４は受信感度が低下する様子を表わしている。
【００３７】
図７は、位相回転量と受信特性の一例を示すグラフである。図１に示されている位相器１２により位相回転量を変化させると、Ｃ／Ｎ値も変化する。ここでは、ポイント８０で最大値をとり、ポイント８１で最小値をとる場合の動作例を示している。位相器１２により位相回転量を変化させると、図６に示すようにアンテナユニット７１の受信特性が変化し、受信装置の設置されている場所により受信状態が位相量に応じて変化することになる。位相量を変化させると、受信信号のＣ／Ｎ値が、受信状態に応じて強弱を繰り返すことになる。図３におけるＣ／Ｎ計算部３９から出力されるＣ／Ｎ値が変動することにより、この最大ポイントを検出し、最大ポイントを与える位相量を決定し、出力する。
【００３８】
図４に示す制御部１７の記憶部５２によリＣ／Ｎ値が記憶され、判定部５３によりＣ／Ｎ値の最大ポイントが判定される。最大ポイントを検出すると、判定部５３からこの旨を示す信号が切り替え制御部５６に出力され、これを受けて切り替え制御部５６は切り替え部５５に切り替え信号を送り、切り替え部５５からの出力を、発生部５４で生成される位相量から、判定部５３から出力される最大ポイントを与える位相量に切り替え、これを位相器１２に送出する。これにより、最大受信特性が得られるアンテナユニットを形成し、最も受信状態のよい状態がセットされる。
【００３９】
受信状態を出力する信号としてＣ／Ｎ値のほかに、ＢＥＲ値を用いても同様の処理が行える。先にも述べたように、位相器１２により位相回転量を変化させると、アンテナユニット７１の受信特性が変化し、受信装置の設置されている場所により受信状態が位相量に応じて変化することになる。このように位相量を変化させると、受信信号のＢＥＲ値が、受信状態に応じて強弱を繰り返すことになり、図３中のＢＥＲ計算部４０から制御部１７に出力されるＢＥＲ値が変動する。制御部１７では、ＢＥＲ計算部４０から出力されるＢＥＲ値から、最も誤りの少ない最小ポイントを検出し、その最小ポイントを与える位相量を決定し、出力する。すなわち、図４に示す制御部１７の記憶部５２によリＢＥＲ値が記憶され、判定部５３によりＢＥＲ値の最小ポイントが判定される。最小ポイントを検出すると、判定部５３からこの旨を示す信号が切り替え制御部５６に出力され、これを受けて切り替え制御部５６は切り替え部５５に切り替え信号を送り、切り替え部５５からの出力を、発生部５４で生成される位相量から、判定部５３から出力される最小ポイントを与える位相量に切り替え、これを位相器１２に送出する。これにより、最大受信特性が得られるアンテナユニットを形成し、最も受信状態のよい状態がセットされる。
【００４０】
同様に、受信状態を出力する信号としてＣ／Ｎ値やＢＥＲ値のほかに、ＡＧＣ値を用いても同様の処理が行える。先にも述べたように、位相器１２により位相回転量を変化させると、アンテナユニット７１の受信特性が変化し、受信装置の設置されている場所により受信状態が位相量に応じて変化することになる。このように位相量を変化させると、受信信号のＡＧＣ値が、受信状態に応じて強弱を繰り返すことになり、図３中のＡＧＣ計算部４１から制御部１７に出力されるＡＧＣ値が変動する。制御部１７では、ＡＧＣ計算部４１から出力されるＡＧＣ値から、最も受信信号の大きい最大ポイントを検出し、その最大ポイントを与える位相量を決定し、出力する。すなわち、図４に示す制御部１７の記憶部５２によリＡＧＣ値が記憶され、判定部５３によりＡＧＣ値の最大ポイントが判定される。最大ポイントを検出すると、判定部５３からこの旨を示す信号が切り替え制御部５６に出力され、これを受けて切り替え制御部５６は切り替え部５５に切り替え信号を送り、切り替え部５５からの出力を、発生部５４で生成される位相量から、判定部５３から出力される最大ポイントを与える位相量に切り替え、これを位相器１２に送出する。これにより、最大受信特性が得られるアンテナユニットを形成し、最も受信状態のよい状態がセットされる。
【００４１】
なお、上述したＣ／Ｎ値、ＢＥＲ値、ＡＧＣ値の２つ以上を用いて、受信状態の判定に用いることも可能であり、この場合には、Ｃ／Ｎ値、ＢＥＲ値、ＡＧＣ値の各値からそれぞれ得られる位相量の平均値をとったり、あるいは、視聴者の取捨選択に応じてＣ／Ｎ値、ＢＥＲ値、ＡＧＣ値の何れかより得られる位相量を優先的に選択するようにされる。
【００４２】
ここで、本実施形態においては、ＯＦＤＭ復調部１６中の受信状態判定部４２によって、受信信号の状態を常に監視しており、受信状態が劣化したときには、受信状態判定部４２から制御部１７へ受信信号劣化信号２０を出力する。受信信号劣化信号２０は、図４に示す制御部１７の制御入力端子５９から、切り替え制御部５６に入力され、これにより、切り替え制御部５６は、再度受信状態の判定を行うべく、切り替え部５５の出力を発生部５４からの位相量に切り替えると共に、発生部５４に対して所定の信号を出力して、発生部５５で生成される位相量を順次可変させて、前述した判定動作を実行させることにより、最も受信状態のよいポイントを判定し、その位相量を位相器１２に設定する。かような動作により、受信装置の最も特性のよい状態が自動設定され、良好な受信状態が達成できる。
【００４３】
以上本発明を図示した実施形態によって説明したが、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。例えば、図５は本発明の代表的な位相器の構造を示しており、位相器としてはこの構造に限定されるものではなく、同じ機能、特性を有するものであれば他の機器またはデバイスでも使用可能である。
【００４４】
また、以上の説明では、２つの受信アンテナのうちの一方のみに位相器１２を付設した例を示したが、２つの受信アンテナのそれぞれに個別に位相器を付設し、各受信アンテナ毎（各アンテナユニット毎）に最も受信状態のよい位相量を個別に設定するようにしてもよい。この場合には、制御部１７と各位相器との間に切り替え回路を設け、前述した判定動作と位相量の設定とを、各アンテナユニット毎に順次行えばよい（なお、位相量の設定のために一方のアンテナユニットには、可変制御電圧出力手段（位相量の出力手段）を別途付設する必要がある）。かような構成をとると、より一層、受信性能が向上する。
【００４５】
なおまた、以上の説明では、アンテナユニットのアンテナ数が２つの場合を例にとったが、アンテナ数が３つ以上の構成をとることも可能であり、その効果はアンテナ数が増大するほど大きくなる。この場合には、受信アンテナのいくつかのみに選択的に位相器を付設してもよいし、あるいは、総ての受信アンテナにそれぞれ個別に位相器を付設するようにしてもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように本発明は、複数のアンテナによって受信した信号を１つのＯＦＤＭ復調器で処理することに特徴があり、ハードウェア規模の増大を招くことなく、受信性能の高い受信装置を構築することができる。また、これにより受信性能の高い、携帯受信装置や移動受信装置なども小型化を阻害することなく容易に実現可能となる。さらに、固定受信においても、マルチパスの影響を低減でき、受信性能を改善することができる。
【００４７】
つまり、従来のアンテナダイバーシチのようにハードウェアが複雑にならず、携帯受信や移動受信時に発生するマルチパスの影響を克服することができ、将来期待されているデジタル放送や、広帯域通信等の高速移動受信を非常に効率良く実現可能とし、以って、小型で低消費電力な受信システムを実現することができる。特に、小型アンテナを内蔵したデジタル放送受信装置において２本以上のアンテナを用いることにより、マルチパスの影響を低減させながら、受信状態を改善することができる。
【００４８】
国内地上波デジタル放送では、送信電力を従来の１０分の１程度に落として送信することができ、同じサービスエリアをカバーすることができる。しかし、従来受信可能とされていた受信エリアにおいてもそのマルチパスの影響でクリフ効果により突然受信できなることがある。本発明によれば、この問題も解決することができ、マルチパスの影響を低減し、受信可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るデジタル放送受信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】従来のダイバーシチ方式の受信装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図１中のＯＦＤＭ復調部・復号部の構成を示すブロック図である。
【図４】図１中の制御部の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態における代表的な可変位相器の構成を示す説明図である。
【図６】アンテナユニットの受信特性を示す説明図である。
【図７】アンテナユニットの受信感度特性を示す説明図である。
【符号の説明】
１１ａ、１１ｂ 受信アンテナ
１２ 位相器（可変位相器）
１３ 合成部
１４、１４ａ、１４ｂ 選局部（チューナ）
１５、１５ａ、１５ｂ アナログ−デジタル変換回路（ＡＤＣ）
１６ ＯＦＤＭ復調部・復号部
１７ 制御部
１８ 出力端子
１９ 受信状態信号
２０ 受信状態劣化信号
２１ａ、２１ｂ ＯＦＤＭ復調部
２２ａ、２２ｂ 復号部
２３ 誤り率計算部
２４ 選択回路
２５ 出力端子
３１ 入力端子
３２ ＩＱ復調器
３３ ガードインターバル除去回路
３４ ＦＦＴ処理回路
３５ 復調・等化部
３６ ビタビ復号部
３７ 誤り訂正回路
３８ 同期処理回路
３９ Ｃ／Ｎ計算部
４０ ＢＥＲ計算部
４１ ＡＧＣ計算部
４２ 受信状態判定部
４３ 受信状態劣化信号の出力端子
４４ 受信状態信号の出力端子
５０ 入力端子
５１ 出力端子
５２ 記憶部
５３ 判定部
５４ 発生部
５５ 切り替え部
５６ 切り替え制御部
５９ 受信状態劣化信号入力端子
６０ 入力端子
６１ 可変位相器
６２ ストリップライン
６３ 出力端子
６５ａ、６５ｂ 電圧入力端子
６６ 上部電極
６７ 下部電極
６８ 誘電体
６９ 基板
７１ アンテナユニット
８０ Ｃ／Ｎ値またはＡＧＣ値の最大受信ポイント
８１ Ｃ／Ｎ値またはＡＧＣ値の最小受信ポイント
８２ ＢＥＲ値の最小受信ポイント
８３ ＢＥＲ値の最大受信ポイント
【発明の属する技術分野】
本発明は、直交周波数分割多重方式により送られる送信波を受信するデジタル放送受信装置に係り、特に、携帯受信等の受信環境が悪い状態でデジタル送信波を受信する場合に適用して好適なデジタル放送受信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地上波放送では、ＳＦＮ（Single Frequency Network）、ＭＦＮ（Multi Frequency Network)や帯域の有効利用の実現のためにデジタル化が行われている。これによると、６ＭＨｚの帯域を用いてＨＤＴＶなら１番組、ＳＤＴＶなら３番組の放送が可能となる。また、同時に高音質放送やデータ放送も実現する。
【０００３】
デジタル放送では、映像／音声情報をＭＰＥＧ２方式により圧縮し、さらに圧縮された映像情報、音声情報、データ情報を多重し、トランスポートストリーム（ＴＳ）を生成する。生成されたＴＳ信号はデジタル変調方式により、伝送される。
【０００４】
地上波デジタル放送の場合、伝送方式として欧州ではＣＯＦＤＭ（Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing）、日本ではＢＳＴ−ＯＦＤＭ（Band Segmented Transmission-Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式が採用されており、どちらも直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ方式）が基本となっている。ＯＦＤＭ方式は、複数のキャリアを同時に用いたマルチキャリア伝送方式であり、それぞれのキャリアは互いに直交しており、ＤＱＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭで変調されている。使用されるキャリア数は、国内の地上波デジタル放送では約１４００本〜５６００本で、ＯＦＤＭ変調及びＯＦＤＭ復調はそれぞれ逆フーリエ変換及びフーリエ変換により行われる。実際の送信機及び受信機では２Ｋポイント〜８ＫポイントのＩ−ＤＦＴ（Inverse-Discrete Fourier Transformation）処理、ＤＦＴ（Discrete Fourier Transfomation）処理を用いて行われている。
【０００５】
地上波デジタル放送では衛星放送とは異なり、建物や山等の障害物により反射波が発生し、ゴーストとなり、デジタル変調信号に誤りを引き起こす。このため、受信機では映像や音声信号の破たんを引き起こし、著しく受信品質が劣化する。また、一般的にノイズによる信号の劣化は、受信信号が所要Ｃ／Ｎを満たしていれば、誤り訂正により訂正可能で、受信機では誤りなく映像／音声が再生可能である。
【０００６】
上記に述べたようにゴーストやマルチパスによる妨害の影響を吸収するために、ＯＦＤＭ方式では緩衝領域を設けて、遅延波が存在しても情報の破たんが引き起こらないように工夫している。この緩衝領域のことをガードインターバル（Ｇ．Ｉ．）と呼ぶ。受信信号の遅延波の遅延時間が、このガードインターバルの時間を超えなければ符号間干渉が生じないため、誤り訂正回路により訂正が可能である。ガードインターバルを超えると符号間干渉が発生して、誤りを引き起こすことになる。ガードインターバル長は全送信信号長の１／４、１／８、１／１６、１／３２と設定し、約８マイクロ秒〜２５０マイクロ秒に相当する。
【０００７】
一般に、地上波放送における携帯受信や移動受信では、マルチパスフェージング等によリデジタル変調された信号は劣化し、誤りが発生してしまう。デジタル放送に採用されたＯＦＤＭ方式では連接符号を併用し、時間インターリーブを取り入れることで、携帯受信や移動受信に強い方式としている。しかし、ひどい選択性フェージングなどにより、上記方式を用いても信号は訂正できない場合がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、携帯受信や移動受信では、マルチパスフェージングや選択性フェージングにより、受信信号が劣化して、携帯受信や移動受信では受信できなくなる問題点があった。また、固定受信においても、マルチパスにより信号が劣化してしまい、受信ができなる問題が発生する。
【０００９】
デジタル放送では帯域を有効に利用するために、高い誤り訂正特性を有する方式を採用している。このため、国内地上波デジタル放送では５．７ＭＨｚでありながら、２０Ｍｂｐｓを超える伝送レートを達成している。しかし、干渉妨害により受信信号が劣化し、受信限界のしきい値を割り込んでしまうと、突然、映像、音声が消えてしまうクリフ効果がある。このため、従来、受信可能とされていた受信エリアにおいても、そのマルチパスの影響で突然受信できなることがある。
【００１０】
このような問題に対して、複数のアンテナにより受信するアンテナダイバーシテが提案されている。図２は、アンテナを２本用いた従来の空間ダイバーシチシステムの構成図である。
【００１１】
放送局から送信された放送波は受信アンテナ１１ａで受信され、選局部（チューナ）１４ａで選局された受信信号は、アナログ−デジタル変換回路（ＡＤＣ）１５ａでデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された受信信号は、ＯＦＤＭ復調部２１ａによりＯＦＤＭ復調され、後段の復号部２２ａへ渡される。復号部２２ａでは、送信側で行われた符号化の逆処理を行い出力する。この出力信号は、誤り率計算部２３と選択回路２４に渡される。同様に、受信アンテナ１１ｂで受信された信号も選局部１４ｂで選局され、アナログ−デジタル変換回路１５ｂでデジタル信号に変換された後、ＯＦＤＭ復調部２１ｂでＯＦＤＭ復調され、後段の復号部２２ｂに渡される。復号部２２ｂでは上記と同様の復号処理を行って、その出力信号は、誤り率計算部２３と選択回路２４に渡される。
【００１２】
誤り率計算部２３では、それぞれのブランチで受信され復調された信号より誤り率の計算を行い、誤りが少ないブランチを選択するように選択回路２４に制御信号を送る。これにより、選択回路２４によってエラーの少ない方が選択され、これが出力端子２５からＴＳ信号として出力される。
【００１３】
このようにすることで、それぞれのブランチにおいて受信特性のよいキャリアの信号のみを選択することができ、受信特性が改善できる。しかし、上記のような従来型のダイバーシチ方式は、複数のアンテナで受信された信号をそれぞれのブランチでＯＦＤＭ復調を行い、サブキャリア毎に最適なデータを合成する必要があった。すなわち、アンテナ（ブランチ）の数だけＯＦＤＭ復調部を必要としており、回路が大規模になり、受信機の小型化が難しいという欠点があった。さらに、ブランチ数の増大に伴い、受信システムが大がかりになり、受信機の消費電力が増大するという問題もあった。
【００１４】
したがって、本発明の解決すべき技術的課題は、上記した従来技術のもつ問題点を解消することにあり、その目的とするところは、複数のアンテナにより受信した信号を１つのＯＦＤＭ復調部で処理することにより、ハードウェア規模の増大を招くことなく、かつ、受信性能に優れたものとすることにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した目的を達成するため、直交周波数分割多重方式により送られる送信波を受信するｋ個の受信アンテナ（ｋは２以上の正の整数）を備えたデジタル放送受信装置において、
前記ｋ個の受信アンテナのうちの少なくとも１つに対応付けて設けられ、対応する受信アンテナで受信した信号の位相を変化させる位相器と、該位相器からの出力信号と位相器を介さない前記受信アンテナからの受信信号とを合成する合成器と、該合成器の出力信号より必要な周波数を選局する選局部と、選局した信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換回路と、該アナログ−デジタル変換回路の出力を復調する復調部と、該復調部に設けられた受信状態判定手段と、前記復調部からの信号により前記位相器の変化を制御する制御部とを、具備した構成、
あるいは、
前記ｋ個の受信アンテナのそれぞれに１対１に対応付けてそれぞれ設けられ、各受信アンテナで受信した信号の位相を変化させるｋ個の位相器と、該各位相器からの出力信号を合成する合成器と、該合成器の出力信号より必要な周波数を選局する選局部と、選局した信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換回路と、該アナログ−デジタル変換回路の出力を復調する復調部と、該復調部に設けられた受信状態判定手段と、前記復調部からの信号により前記位相器の変化を制御する制御部とを、具備した構成をとる。
【００１６】
また、前記制御部は、前記位相器に出力する位相量を順次可変させて発生する発生部と、該発生部からの順次可変された位相量によって前記位相器の位相特性が順次可変させられている際における、前記復調部からの受信信号の受信状態を示す受信状態信号の出力に基づき、前記位相器にセットする位相量として最も受信状態がよくなる位相量を判定する判定部と、前記発生部からの順次可変された位相量と、前記判定部からの前記の判定に基づく位相量とを、切り替えて前記位相器に出力する切り替え部とを備え、前記切り替え部は、前記復調部の受信状態判定手段からの受信信号劣化信号の到来によって、前記発生部からの位相量を前記位相器に出力するように切り替え制御され、前記判定部による判定処理が終了すると、前記判定部からの前記の判定に基づく位相量を前記位相器に出力するように切り替え制御される、
あるいは、
前記制御部は、前記位相器に出力する位相量を順次可変させて発生する発生部と、該発生部からの順次可変された位相量によって前記位相器の位相特性が順次可変させられている際における、前記復調部からの受信信号の受信状態を示す受信状態信号の出力に基づき、前記位相器にセットする位相量として最も受信状態がよくなる位相量を判定する判定部と、前記発生部からの順次可変された位相量と、前記判定部からの前記の判定に基づく位相量とを、切り替えて前記位相器に出力する切り替え部と、前記切り替え部は、前記復調部の受信状態判定手段からの受信信号劣化信号の到来によって、前記発生部からの位相量を前記位相器に出力するように切り替え制御され、前記判定部による判定処理が終了すると、前記判定部からの前記の判定に基づく位相量を前記位相器に出力するように切り替え制御され、前記した判定処理と、該判定処理に基づく前記位相器への位相量のセットとを、前記各位相器毎に順次行うようにされる。
【００１７】
また、前記復調部は、受信信号の信号と雑音の比であるＣ／Ｎ値を計算するＣ／Ｎ計算部を備え、前記制御部は、前記発生部からの順次可変された位相量によって前記位相器の位相特性が順次可変させられている際における、前記Ｃ／Ｎ計算部からの出力であるＣ／Ｎ値を順次記憶するとともに、その際の各Ｃ／Ｎ値に対応する位相量とを記憶する記憶部を備え、前記制御部の判定部は、前記記憶部に記憶された情報に基づいて、Ｃ／Ｎ値が最大となる位相量を前記位相器にセットする位相量として決定する。
【００１８】
また、前記復調部は、受信信号の誤り率であるＢＥＲ値を計算する誤り率計算部を備え、前記制御部は、前記発生部からの順次可変された位相量によって前記位相器の位相特性が順次可変させられている際における、前記誤り率計算部からの出力であるＢＥＲ値を順次記憶するとともに、その際の各ＢＥＲ値に対応する位相量とを記憶する記憶部を備え、前記制御部の判定部は、前記記憶部に記憶された情報に基づいて、ＢＥＲ値が最小となる位相量を前記位相器にセットする位相量として決定する。
【００１９】
また、前記復調部は、受信信号の信号の強度であるＡＧＣ値を計算する自動利得計算部を備え、前記制御部は、前記発生部からの順次可変された位相量によって前記位相器の位相特性が順次可変させられている際における、前記自動利得計算部からの出力であるＡＧＣ値を順次記憶するとともに、その際の各ＡＧＣ値に対応する位相量とを記憶する記憶部を備え、前記制御部の判定部は、前記記憶部に記憶された情報に基づいて、ＡＧＣ値が最大となる位相量を前記位相器にセットする位相量として決定する。
【００２０】
また、前記復調部は、受信信号の信号と雑音の比であるＣ／Ｎ値を計算するＣ／Ｎ計算部と、受信信号の誤り率であるＢＥＲ値を計算する誤り率計算部と、受信信号の信号の強度であるＡＧＣ値を計算する自動利得計算部とを備え、前記制御部は、前記発生部からの順次可変された位相量によって前記位相器の位相特性が順次可変させられている際における、前記Ｃ／Ｎ計算部からの出力であるＣ／Ｎ値、前記誤り率計算部からの出力であるＢＥＲ値、前記自動利得計算部からの出力であるＡＧＣ値のうちの、少なくとも２つ以上を順次記憶するとともに、その際の各Ｃ／Ｎ値、各ＢＥＲ値、各ＡＧＣ値に対応する位相量とを記憶する記憶部を備え、前記制御部の判定部は、前記記憶部に記憶された情報に基づいて、Ｃ／Ｎ値が最大となる位相量とＢＥＲ値が最小となる位相量との平均値、または、Ｃ／Ｎ値が最大となる位相量とＡＧＣ値が最大となる位相量との平均値、または、ＢＥＲ値が最小となる位相量とＡＧＣ値が最大となる位相量との平均値、または、Ｃ／Ｎ値が最大となる位相量とＢＥＲ値が最小となる位相量ＡＧＣ値が最大となる位相量との平均値を、前記位相器にセットする位相量として決定する。
【００２１】
また、前記復調部の受信状態判定手段は、常時受信状態を監視し、受信状態が悪くなったときに前記受信信号劣化信号を、前記制御部へ出力する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態に係るデジタル放送受信装置の構成を示すブロック図である。本実施形態は、２ブランチのダイバーシチ受信システムへの適用例である。
【００２４】
図１において、１１ａ、１１ｂは受信アンテナ、１２は位相器（可変位相器）、１３は合成器、１４は選局部（チューナ）、１５はアナログ−デジタル変換回路（以下、ＡＤＣと記す）、１６はＯＦＤＭ復調部・復号部、１７は制御部、１８は出力端子、１９は受信状態信号、２０は受信状態劣化信号である。
【００２５】
受信アンテナ１１ａにより受信した信号は、ＲＦ信号として位相器１２に入力される。入力された信号は、位相器１２により信号の位相が回転されて、出力される。位相回転は、外部入力端子より制御信号が入力されることによって制御される。位相器１２の出力は、合成器１３の一方に入力端子に接続されており、合成器１３のもう一方の入力端子には、受信アンテナ１１ｂが接続されており、それぞれの信号が合成器１３によって合成される。合成された信号は後段の選局部１４へ入力され、入力された信号は選局部４にて選局され出力される。選局された信号は、ＡＤＣ１５によリデジタル信号に変換され、後段のＯＦＤＭ復調部・復号部１６により復調・復号される。復調・復号された信号は、出力端子１８よリトランスポート信号として出力される。
【００２６】
図３は、ＯＦＤＭ復調部・復号部１６のブロック図である。同図において、３１は入力端子、３２はＩＱ復調器、３３はガードインターバル除去回路、３４はＦＦＴ処理回路、３５は復調・等化部、３６はビタビ復号部、３７は誤り訂正回路、３８は同期処理回路、３９はＣ／Ｎ計算部、４０はＢＥＲ計算部、４１はＡＧＣ計算部、４２は受信状態判定部、４３は受信状態劣化信号２０の出力端子、４４は受信状態信号１９の出力端子である。
【００２７】
ＯＦＤＭ復調部・復号部１６では、受信された信号よりＯＦＤＭ復調処理及び復号化処理を行う。まず、入力端子３１より入力された信号は、ＩＱ復調器３２によりＩＱ復調され、ＩＱ復調された信号より、ガードインターバル除去回路３３においてガードインターバルの除去を行う。ガードインターバル除去された有効シンボルは、ＦＦＴ処理回路３４にてＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理される。ＦＦＴ処理は、送信側の伝送モードに応じてあらかじめ決められており、２Ｋ、４Ｋ、８Ｋポイント離散フーリエ変換処理が行われる。ＦＦＴ処理された信号は、復調・等化部３５によリキャリアの復調及び等化が行われ、後段のビタビ復号部３６に出力される。復調された信号は、ビタビ復号部３６において、送信側で行われた符号化及びインターリーブ処理のデコード処理を施される。ビタビ復号部３６の出力は、後段の誤り訂正回路３７に入力される。誤り訂正回路３７では、送信側で行われた処理の逆処理を行い、誤り訂正（リードソロモンデコード処理）及び逆拡散などを行う。処理された信号は、出力端子１８からトランスポート信号として出力される。なお、デインターリブ処理には、周波数デインターリーブ処理、時間デインターリーブ処理、ビットデインターリーブ処理、バイトデインターリーブ処理等が含まれる。また、ビタビ復号には、デパンクチュア処理等も含まれる。
【００２８】
受信信号のＣ／Ｎ（受信信号の信号と雑音の比）値は、Ｃ／Ｎ計算部３９にて計算される。Ｃ／Ｎ計算部３９では、受信信号のコンスタレーションより各信号点の分散を計算し、信号レベルとの比を求めることよリ、Ｃ／Ｎ値として出力する。
【００２９】
受信信号のＢＥＲ（受信信号の誤り率）値は、ＢＥＲ計算部４０にて計算される。ＢＥＲ計算部４０は、ビタビ復号前及びビタビ復号後の誤り率を計算する。また、リードソロモン後の誤り率も計算することができる。ＢＥＲ計算部４０は、これら計算値をＢＥＲ値として出力する。
【００３０】
受信信号のＡＧＣ値（受信信号の信号強度を表す値）は、ＡＧＣ計算部４１にて計算する。ＡＧＣ値は、入力信号のＩ信号及びＱ信号の２乗和またはその平方根により求めることができる。また、これに対応する求め方であれば、この方法のみならず、ＡＧＣ値として用いてもよい。ＡＧＣ計算部４１は、これらの計算値をＡＧＣ値として出力する。
【００３１】
図４は、位相器１２を制御する制御部１７のブロック図である。同図において、５０は入力端子、５１は出力端子、５２は記憶部、５３は判定部、５４は発生部、５５は切り替え部、５６は切り替え制御部、５９は受信状態劣化信号入力端子である。
【００３２】
受信信号の受信状態を示すＣ／Ｎ値（またはＢＥＲ値またはＡＧＣ値）が、入力端子５０より入力され、これは記憶部５２によりその数値が記憶される。同時に後段の判定部５３にも渡される。判定部５３では、入力されたＣ／Ｎ値の最大値を検出し、その値をとる位相量を切り替え部５５に入力する。切り替え部５５は、発生部５４より出力される位相量と判定部５３より出力される位相量を切り替え制御部５６の指示にしたがって切り替える。切り替えられた信号は出力端子５１より出力される。
【００３３】
図５は、図１における代表的な位相器１２の素子の構造を示す図である。同図において、６０は入力端子、６１は可変位相器、６２はストリップライン、６３は出力端子である。
【００３４】
入力端子６０より入力された信号は、基板６１の上方に形成されたストリップライン６２より信号を伝達し、出力端子６３より出力する。
【００３５】
位相器１２は、ＢＳＴ（Ｂａ，Ｓｒ，Ｔｉの酸化物）や液晶を用いた誘電体６８を上部電極６６と下部電極６７で挟んだ構造をしており、制御部１７から制御電圧を電圧入力端子６５ａ、６５ｂに与えることで、誘電体素子６８の誘電率を変化させ、位相器１２の信号位相量の回転を制御するようになっている。なお、素子は基板６９上に形成されている。
【００３６】
図６は、本実施形態におけるアンテナユニットの受信感度を示す図である。アンテナユニット７１（受信アンテナ１１ａおよび位相器１２）は位相量を設定することで受信感度が変化し、ここでは、到来方向７２が最大感度を示し、到来方向７３、７４は受信感度が低下する様子を表わしている。
【００３７】
図７は、位相回転量と受信特性の一例を示すグラフである。図１に示されている位相器１２により位相回転量を変化させると、Ｃ／Ｎ値も変化する。ここでは、ポイント８０で最大値をとり、ポイント８１で最小値をとる場合の動作例を示している。位相器１２により位相回転量を変化させると、図６に示すようにアンテナユニット７１の受信特性が変化し、受信装置の設置されている場所により受信状態が位相量に応じて変化することになる。位相量を変化させると、受信信号のＣ／Ｎ値が、受信状態に応じて強弱を繰り返すことになる。図３におけるＣ／Ｎ計算部３９から出力されるＣ／Ｎ値が変動することにより、この最大ポイントを検出し、最大ポイントを与える位相量を決定し、出力する。
【００３８】
図４に示す制御部１７の記憶部５２によリＣ／Ｎ値が記憶され、判定部５３によりＣ／Ｎ値の最大ポイントが判定される。最大ポイントを検出すると、判定部５３からこの旨を示す信号が切り替え制御部５６に出力され、これを受けて切り替え制御部５６は切り替え部５５に切り替え信号を送り、切り替え部５５からの出力を、発生部５４で生成される位相量から、判定部５３から出力される最大ポイントを与える位相量に切り替え、これを位相器１２に送出する。これにより、最大受信特性が得られるアンテナユニットを形成し、最も受信状態のよい状態がセットされる。
【００３９】
受信状態を出力する信号としてＣ／Ｎ値のほかに、ＢＥＲ値を用いても同様の処理が行える。先にも述べたように、位相器１２により位相回転量を変化させると、アンテナユニット７１の受信特性が変化し、受信装置の設置されている場所により受信状態が位相量に応じて変化することになる。このように位相量を変化させると、受信信号のＢＥＲ値が、受信状態に応じて強弱を繰り返すことになり、図３中のＢＥＲ計算部４０から制御部１７に出力されるＢＥＲ値が変動する。制御部１７では、ＢＥＲ計算部４０から出力されるＢＥＲ値から、最も誤りの少ない最小ポイントを検出し、その最小ポイントを与える位相量を決定し、出力する。すなわち、図４に示す制御部１７の記憶部５２によリＢＥＲ値が記憶され、判定部５３によりＢＥＲ値の最小ポイントが判定される。最小ポイントを検出すると、判定部５３からこの旨を示す信号が切り替え制御部５６に出力され、これを受けて切り替え制御部５６は切り替え部５５に切り替え信号を送り、切り替え部５５からの出力を、発生部５４で生成される位相量から、判定部５３から出力される最小ポイントを与える位相量に切り替え、これを位相器１２に送出する。これにより、最大受信特性が得られるアンテナユニットを形成し、最も受信状態のよい状態がセットされる。
【００４０】
同様に、受信状態を出力する信号としてＣ／Ｎ値やＢＥＲ値のほかに、ＡＧＣ値を用いても同様の処理が行える。先にも述べたように、位相器１２により位相回転量を変化させると、アンテナユニット７１の受信特性が変化し、受信装置の設置されている場所により受信状態が位相量に応じて変化することになる。このように位相量を変化させると、受信信号のＡＧＣ値が、受信状態に応じて強弱を繰り返すことになり、図３中のＡＧＣ計算部４１から制御部１７に出力されるＡＧＣ値が変動する。制御部１７では、ＡＧＣ計算部４１から出力されるＡＧＣ値から、最も受信信号の大きい最大ポイントを検出し、その最大ポイントを与える位相量を決定し、出力する。すなわち、図４に示す制御部１７の記憶部５２によリＡＧＣ値が記憶され、判定部５３によりＡＧＣ値の最大ポイントが判定される。最大ポイントを検出すると、判定部５３からこの旨を示す信号が切り替え制御部５６に出力され、これを受けて切り替え制御部５６は切り替え部５５に切り替え信号を送り、切り替え部５５からの出力を、発生部５４で生成される位相量から、判定部５３から出力される最大ポイントを与える位相量に切り替え、これを位相器１２に送出する。これにより、最大受信特性が得られるアンテナユニットを形成し、最も受信状態のよい状態がセットされる。
【００４１】
なお、上述したＣ／Ｎ値、ＢＥＲ値、ＡＧＣ値の２つ以上を用いて、受信状態の判定に用いることも可能であり、この場合には、Ｃ／Ｎ値、ＢＥＲ値、ＡＧＣ値の各値からそれぞれ得られる位相量の平均値をとったり、あるいは、視聴者の取捨選択に応じてＣ／Ｎ値、ＢＥＲ値、ＡＧＣ値の何れかより得られる位相量を優先的に選択するようにされる。
【００４２】
ここで、本実施形態においては、ＯＦＤＭ復調部１６中の受信状態判定部４２によって、受信信号の状態を常に監視しており、受信状態が劣化したときには、受信状態判定部４２から制御部１７へ受信信号劣化信号２０を出力する。受信信号劣化信号２０は、図４に示す制御部１７の制御入力端子５９から、切り替え制御部５６に入力され、これにより、切り替え制御部５６は、再度受信状態の判定を行うべく、切り替え部５５の出力を発生部５４からの位相量に切り替えると共に、発生部５４に対して所定の信号を出力して、発生部５５で生成される位相量を順次可変させて、前述した判定動作を実行させることにより、最も受信状態のよいポイントを判定し、その位相量を位相器１２に設定する。かような動作により、受信装置の最も特性のよい状態が自動設定され、良好な受信状態が達成できる。
【００４３】
以上本発明を図示した実施形態によって説明したが、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。例えば、図５は本発明の代表的な位相器の構造を示しており、位相器としてはこの構造に限定されるものではなく、同じ機能、特性を有するものであれば他の機器またはデバイスでも使用可能である。
【００４４】
また、以上の説明では、２つの受信アンテナのうちの一方のみに位相器１２を付設した例を示したが、２つの受信アンテナのそれぞれに個別に位相器を付設し、各受信アンテナ毎（各アンテナユニット毎）に最も受信状態のよい位相量を個別に設定するようにしてもよい。この場合には、制御部１７と各位相器との間に切り替え回路を設け、前述した判定動作と位相量の設定とを、各アンテナユニット毎に順次行えばよい（なお、位相量の設定のために一方のアンテナユニットには、可変制御電圧出力手段（位相量の出力手段）を別途付設する必要がある）。かような構成をとると、より一層、受信性能が向上する。
【００４５】
なおまた、以上の説明では、アンテナユニットのアンテナ数が２つの場合を例にとったが、アンテナ数が３つ以上の構成をとることも可能であり、その効果はアンテナ数が増大するほど大きくなる。この場合には、受信アンテナのいくつかのみに選択的に位相器を付設してもよいし、あるいは、総ての受信アンテナにそれぞれ個別に位相器を付設するようにしてもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように本発明は、複数のアンテナによって受信した信号を１つのＯＦＤＭ復調器で処理することに特徴があり、ハードウェア規模の増大を招くことなく、受信性能の高い受信装置を構築することができる。また、これにより受信性能の高い、携帯受信装置や移動受信装置なども小型化を阻害することなく容易に実現可能となる。さらに、固定受信においても、マルチパスの影響を低減でき、受信性能を改善することができる。
【００４７】
つまり、従来のアンテナダイバーシチのようにハードウェアが複雑にならず、携帯受信や移動受信時に発生するマルチパスの影響を克服することができ、将来期待されているデジタル放送や、広帯域通信等の高速移動受信を非常に効率良く実現可能とし、以って、小型で低消費電力な受信システムを実現することができる。特に、小型アンテナを内蔵したデジタル放送受信装置において２本以上のアンテナを用いることにより、マルチパスの影響を低減させながら、受信状態を改善することができる。
【００４８】
国内地上波デジタル放送では、送信電力を従来の１０分の１程度に落として送信することができ、同じサービスエリアをカバーすることができる。しかし、従来受信可能とされていた受信エリアにおいてもそのマルチパスの影響でクリフ効果により突然受信できなることがある。本発明によれば、この問題も解決することができ、マルチパスの影響を低減し、受信可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るデジタル放送受信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】従来のダイバーシチ方式の受信装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図１中のＯＦＤＭ復調部・復号部の構成を示すブロック図である。
【図４】図１中の制御部の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態における代表的な可変位相器の構成を示す説明図である。
【図６】アンテナユニットの受信特性を示す説明図である。
【図７】アンテナユニットの受信感度特性を示す説明図である。
【符号の説明】
１１ａ、１１ｂ 受信アンテナ
１２ 位相器（可変位相器）
１３ 合成部
１４、１４ａ、１４ｂ 選局部（チューナ）
１５、１５ａ、１５ｂ アナログ−デジタル変換回路（ＡＤＣ）
１６ ＯＦＤＭ復調部・復号部
１７ 制御部
１８ 出力端子
１９ 受信状態信号
２０ 受信状態劣化信号
２１ａ、２１ｂ ＯＦＤＭ復調部
２２ａ、２２ｂ 復号部
２３ 誤り率計算部
２４ 選択回路
２５ 出力端子
３１ 入力端子
３２ ＩＱ復調器
３３ ガードインターバル除去回路
３４ ＦＦＴ処理回路
３５ 復調・等化部
３６ ビタビ復号部
３７ 誤り訂正回路
３８ 同期処理回路
３９ Ｃ／Ｎ計算部
４０ ＢＥＲ計算部
４１ ＡＧＣ計算部
４２ 受信状態判定部
４３ 受信状態劣化信号の出力端子
４４ 受信状態信号の出力端子
５０ 入力端子
５１ 出力端子
５２ 記憶部
５３ 判定部
５４ 発生部
５５ 切り替え部
５６ 切り替え制御部
５９ 受信状態劣化信号入力端子
６０ 入力端子
６１ 可変位相器
６２ ストリップライン
６３ 出力端子
６５ａ、６５ｂ 電圧入力端子
６６ 上部電極
６７ 下部電極
６８ 誘電体
６９ 基板
７１ アンテナユニット
８０ Ｃ／Ｎ値またはＡＧＣ値の最大受信ポイント
８１ Ｃ／Ｎ値またはＡＧＣ値の最小受信ポイント
８２ ＢＥＲ値の最小受信ポイント
８３ ＢＥＲ値の最大受信ポイント
Claims (7)
- 直交周波数分割多重方式により送られる送信波を受信するｋ個の受信アンテナ（ｋは２以上の正の整数）を備えたデジタル放送受信装置において、
前記ｋ個の受信アンテナのうちの少なくとも１つに対応付けて設けられ、対応する受信アンテナで受信した信号の位相を変化させる位相器と、
該位相器からの出力信号と位相器を介さない前記受信アンテナからの受信信号とを合成する合成器と、
該合成器の出力信号より必要な周波数を選局する選局部と、
選局した信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換回路と、
該アナログ−デジタル変換回路の出力を復調する復調部と、
該復調部に設けられた受信状態判定手段と、
前記復調部からの信号により前記位相器の位相特性を制御する制御部とを、
具備し、
前記制御部は、
前記位相器に出力する位相量を順次可変させて発生する発生部と、
該発生部からの順次可変された位相量によって前記位相器の位相特性が順次可変させられている際における、前記復調部からの受信信号の受信状態を示す受信状態信号の出力に基づき、前記位相器にセットする位相量として最も受信状態がよくなる位相量を判定する判定部と、
前記発生部からの順次可変された位相量と、前記判定部からの前記の判定に基づく位相量とを、切り替えて前記位相器に出力する切り替え部とを備え、
前記切り替え部は、前記復調部の受信状態判定手段からの受信信号劣化信号の到来によって、前記発生部からの位相量を前記位相器に出力するように切り替え制御され、前記判定部による判定処理が終了すると、前記判定部からの前記の判定に基づく位相量を前記位相器に出力するように切り替え制御される
ことを特徴とするデジタル放送受信装置。 - 直交周波数分割多重方式により送られる送信波を受信するｋ個の受信アンテナ（ｋは２以上の正の整数）を備えたデジタル放送受信装置において、
前記ｋ個の受信アンテナのそれぞれに１対１に対応付けてそれぞれ設けられ、各受信アンテナで受信した信号の位相を変化させるｋ個の位相器と、
該各位相器からの出力信号を合成する合成器と、
該合成器の出力信号より必要な周波数を選局する選局部と、
選局した信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換回路と、
該アナログ−デジタル変換回路の出力を復調する復調部と、
該復調部に設けられた受信状態判定手段と、
前記復調部からの信号により前記各位相器の位相特性をそれぞれ個別に制御する制御部とを、
具備し、
前記制御部は、
前記位相器に出力する位相量を順次可変させて発生する発生部と、
該発生部からの順次可変された位相量によって前記位相器の位相特性が順次可変させられている際における、前記復調部からの受信信号の受信状態を示す受信状態信号の出力に基づき、前記位相器にセットする位相量として最も受信状態がよくなる位相量を判定する判定部と、
前記発生部からの順次可変された位相量と、前記判定部からの前記の判定に基づく位相量とを、切り替えて前記位相器に出力する切り替え部と、
前記切り替え部は、前記復調部の受信状態判定手段からの受信信号劣化信号の到来によって、前記発生部からの位相量を前記位相器に出力するように切り替え制御され、前記判定部による判定処理が終了すると、前記判定部からの前記の判定に基づく位相量を前記位相器に出力するように切り替え制御され、
前記した判定処理と、該判定処理に基づく前記位相器への位相量のセットとを、前記各位相器毎に順次行うことを特徴とするデジタル放送受信装置。 - 請求項１または２記載において、
前記復調部は、受信信号の信号と雑音の比であるＣ／Ｎ値を計算するＣ／Ｎ計算部を備え、
前記制御部は、前記発生部からの順次可変された位相量によって前記位相器の位相特性が順次可変させられている際における、前記Ｃ／Ｎ計算部からの出力であるＣ／Ｎ値を順次記憶するとともに、その際の各Ｃ／Ｎ値に対応する位相量とを記憶する記憶部を備え、
前記制御部の判定部は、前記記憶部に記憶された情報に基づいて、Ｃ／Ｎ値が最大となる位相量を前記位相器にセットする位相量として決定することを特徴とするデジタル放送受信装置。 - 請求項１または２記載において、
前記復調部は、受信信号の誤り率であるＢＥＲ値を計算する誤り率計算部を備え、
前記制御部は、前記発生部からの順次可変された位相量によって前記位相器の位相特性が順次可変させられている際における、前記誤り率計算部からの出力であるＢＥＲ値を順次記憶するとともに、その際の各ＢＥＲ値に対応する位相量とを記憶する記憶部を備え、
前記制御部の判定部は、前記記憶部に記憶された情報に基づいて、ＢＥＲ値が最小となる位相量を前記位相器にセットする位相量として決定することを特徴とするデジタル放送受信装置。 - 請求項１または２記載において、
前記復調部は、受信信号の信号の強度であるＡＧＣ値を計算する自動利得計算部を備え、
前記制御部は、前記発生部からの順次可変された位相量によって前記位相器の位相特性が順次可変させられている際における、前記自動利得計算部からの出力であるＡＧＣ値を順次記憶するとともに、その際の各ＡＧＣ値に対応する位相量とを記憶する記憶部を備え、
前記制御部の判定部は、前記記憶部に記憶された情報に基づいて、ＡＧＣ値が最大となる位相量を前記位相器にセットする位相量として決定することを特徴とするデジタル放送受信装置。 - 請求項１または２記載において、
前記復調部は、受信信号の信号と雑音の比であるＣ／Ｎ値を計算するＣ／Ｎ計算部と、受信信号の誤り率であるＢＥＲ値を計算する誤り率計算部と、受信信号の信号の強度であるＡＧＣ値を計算する自動利得計算部とを備え、
前記制御部は、前記発生部からの順次可変された位相量によって前記位相器の位相特性が順次可変させられている際における、前記Ｃ／Ｎ計算部からの出力であるＣ／Ｎ値、前記誤り率計算部からの出力であるＢＥＲ値、前記自動利得計算部からの出力であるＡＧＣ値のうちの、少なくとも２つ以上を順次記憶するとともに、その際の各Ｃ／Ｎ値、各ＢＥＲ値、各ＡＧＣ値に対応する位相量とを記憶する記憶部を備え、
前記制御部の判定部は、前記記憶部に記憶された情報に基づいて、Ｃ／Ｎ値が最大となる位相量とＢＥＲ値が最小となる位相量との平均値、または、Ｃ／Ｎ値が最大となる位相量とＡＧＣ値が最大となる位相量との平均値、または、ＢＥＲ値が最小となる位相量とＡＧＣ値が最大となる位相量との平均値、または、Ｃ／Ｎ値が最大となる位相量とＢＥＲ値が最小となる位相量ＡＧＣ値が最大となる位相量との平均値を、前記位相器にセットする位相量として決定することを特徴とするデジタル放送受信装置。 - 請求項１または２記載において、
前記復調部の受信状態判定手段は、常時受信状態を監視し、受信状態が悪くなったときに前記受信信号劣化信号を、前記制御部へ出力することを特徴とするデジタル放送受信装置。
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