JP5656750B2 - Single carrier receiver - Google Patents
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Description
本発明は、シングルキャリア方式の伝送システムに係り、特に比較的鋭い指向特性のアンテナを用いた無線中継用に好適なシングルキャリア受信装置に関するものである。 The present invention relates to a single carrier transmission system, and more particularly to a single carrier receiver suitable for wireless relay using an antenna having a relatively sharp directional characteristic.
テレビ放送業務の一環に中継業務があり、このとき中継現場の映像をテレビ局まで無線伝送するためのFPU(Field Pickup Unit)の変調方式の一種として、シングルキャリアQAM方式が近年、広く採用されるようになり、ARIB STD−B11「テレビジョン放送番組素材伝送用可搬型マイクロ波帯デジタル無線伝送システム」として規格化されている。 As part of the television broadcasting business, there is a relay service. At this time, the single carrier QAM method has been widely adopted as a kind of FPU (Field Pickup Unit) modulation method for wirelessly transmitting video at a relay site to a television station. Therefore, it is standardized as ARIB STD-B11 “Portable microwave band digital radio transmission system for transmitting television broadcast program material”.
ところで、この伝送方式は、主として固定無線中継に使用されているが、この場合、伝送回線を確立するため、中継現場(送信点)および受信点では、電波を送出する方向および電波の到来する方向にアンテナを正確に向けるというアンテナ方向調整が必要になる(例えば特許文献1等を参照)。
そこで、以下図3により、FPUのアンテナ方向の調整のために従来から用いられている方法について説明する。
By the way, this transmission method is mainly used for fixed wireless relay, but in this case, in order to establish a transmission line, at the relay site (transmission point) and reception point, the direction of sending out radio waves and the direction of arrival of radio waves Therefore, it is necessary to adjust the direction of the antenna so that the antenna is directed accurately toward the antenna (for example, see Patent Document 1).
Therefore, a method conventionally used for adjusting the antenna direction of the FPU will be described with reference to FIG.
図3において、まず、送信ベースバンド部31と送信高周波部32及び送信アンテナ33は中継現場に設置され、次に、受信アンテナ1と受信高周波部2、受信ベースバンド部37及び受信信号レベル表示器38は、テレビ放送局などの中継受信側に設置されている。
そして、中継現場では、送信ベースバンド部31と送信高周波部32において生成された伝送信号が送信アンテナ33により電波として送出される。
In FIG. 3, first, the transmission baseband unit 31, the transmission high-frequency unit 32, and the transmission antenna 33 are installed at the relay site, and then the reception antenna 1, the reception high-frequency unit 2, the reception baseband unit 37, and the reception signal level indicator. 38 is installed on a relay receiving side such as a television broadcasting station.
At the relay site, transmission signals generated in the transmission baseband unit 31 and the transmission high frequency unit 32 are transmitted as radio waves by the transmission antenna 33.
この結果、送信アンテナ33から放射された電波が伝送路34を経由してテレビ放送局などの中継受信側にある受信アンテナ1に到達することになる。
ところが、このとき伝送路34では、建物等による伝播経路の遮断や大気、降雨により電波レベルの減衰が生じる。
As a result, the radio wave radiated from the transmission antenna 33 reaches the reception antenna 1 on the relay reception side such as a television broadcasting station via the transmission path 34.
However, at this time, in the transmission line 34, the radio wave level is attenuated due to the blocking of the propagation path by a building or the like, the atmosphere, or rainfall.
そこで、受信アンテナ1により受信された信号は、受信高周波部2に入力され、ここでアナログ検波器により受信信号レベルを検出して自動利得制御が施され、最適レベルになるように増幅された上で最終的に受信ベースバンド部37に供給され、ここで復調された上で中継放送用の信号として用いられる。 Therefore, the signal received by the receiving antenna 1 is input to the receiving high-frequency unit 2, where the received signal level is detected by an analog detector and subjected to automatic gain control and amplified to an optimum level. Finally, the signal is supplied to the reception baseband unit 37, demodulated here, and used as a signal for relay broadcasting.
このとき、アンテナの方向調整のため、受信高周波部2から得られた受信信号を受信信号レベル表示器38に供給する。
そして、この受信信号レベル表示器38により受信信号のレベルをメータ指針の振れや、スピーカから発せられる音の大きさや音色などに変換し、受信信号のレベルがオペレータに認識できるようにしておく。
At this time, the reception signal obtained from the reception high-frequency unit 2 is supplied to the reception signal level indicator 38 for adjusting the direction of the antenna.
The received signal level indicator 38 converts the level of the received signal into a shake of the meter pointer, the loudness or tone color of the sound emitted from the speaker, etc. so that the operator can recognize the level of the received signal.
そこで、中継現場のオペレータと中継受信側のオペレータは、相互に連絡をとり、受信信号レベル表示器38に表示される受信信号のレベルを見ながら、送信アンテナ33と受信アンテナ1の方向を上下左右に微妙に動かし、受信信号レベルが最大になる方向を探索することにより送信アンテナ33と受信アンテナ1の方向を調整するのである。 Therefore, the operator at the relay site and the operator on the relay reception side communicate with each other, and while looking at the level of the received signal displayed on the received signal level indicator 38, the direction of the transmitting antenna 33 and the receiving antenna 1 is moved up, down, left and right. The direction of the transmitting antenna 33 and the receiving antenna 1 is adjusted by searching slightly for the direction in which the received signal level becomes maximum.
上記従来技術は、アンテナの方向調整に或る程度以上のレベルの受信信号を要する点に配慮がされておらず、初期段階では方向調整が極めて困難であるという問題がある。
ここで、従来のFPUにおけるアンテナ方向調整では、受信信号レベルを受信高周波部のアナログ検波器により検出していた。
The above prior art does not give consideration to the point that a received signal of a certain level or more is required for antenna direction adjustment, and there is a problem that direction adjustment is extremely difficult in the initial stage.
Here, in the antenna direction adjustment in the conventional FPU, the reception signal level is detected by the analog detector of the reception high frequency section.
しかし、この場合、受信信号レベルが低くなると、受信高周波部の初段増幅器の雑音に受信信号が埋もれてしまい、精度の良い検出が困難であり、このため、従来技術では、精度の良い検出を行うためには、検波器の精度にも依存するが、例えば7dB以上のC/Nが必要であった。 However, in this case, if the level of the received signal is lowered, the received signal is buried in the noise of the first stage amplifier of the received high-frequency section, and it is difficult to detect with high accuracy. For this reason, the conventional technique performs accurate detection. For this purpose, for example, a C / N of 7 dB or more is required, although it depends on the accuracy of the detector.
例えば、受信信号レベルが−90dBm程度でC/Nが約7dBとなる場合には、受信信号が−90dBmを下回るようなレベルを検出することは、従来技術では困難で、この結果、例え送信信号が中継受信側のアンテナに到達していたとしても、それが僅かなレベルの受信信号であった場合、中継受信側では受信信号を捕らえることができず、結局、従来技術ではアンテナ方向調整ができなかった。 For example, when the received signal level is about -90 dBm and the C / N is about 7 dB, it is difficult to detect a level at which the received signal is less than -90 dBm with the prior art. Even if it reaches the antenna on the relay reception side, if it is a reception signal of a slight level, the reception signal cannot be captured on the relay reception side. There wasn't.
しかも、FPU方式の場合、高いアンテナ利得を得るため、狭い指向角のアンテナを使用することが多い。このため、まだ送受間のアンテナの方向調整がなされていない、アンテナ方向調整の初期段階では、当然のことながら受信信号レベルは非常に低く、−90dBmを下回ることも珍しくない。 Moreover, in the case of the FPU system, an antenna having a narrow directivity angle is often used in order to obtain a high antenna gain. For this reason, in the initial stage of the antenna direction adjustment in which the antenna direction adjustment between transmission and reception has not yet been performed, it is natural that the reception signal level is very low and is less than −90 dBm.
本発明の目的は、受信信号のレベルがかなり低くても受信信号の存在が検出できるようにしたシングルキャリア受信装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a single carrier receiver capable of detecting the presence of a received signal even when the level of the received signal is considerably low.
上記課題を解決するために、本発明は、シングルキャリア信号を伝送する伝送装置の送信装置において、伝送信号のフレーム構成が振幅及び位相が既知であるプリアンブル信号とデータを伝送するデータ信号から構成された信号を伝送する。
上記伝送信号を受信する伝送装置の受信装置においては、前記シングルキャリア信号から変換された受信サンプルの系列における所定時間間隔のNP (NP は2以上の整数)個のサンプルを保持及び出力する記憶手段と、前記記憶手段による前記NP 個のサンプル列と、前記既知プリアンブル信号における該所定時間間隔のNP 個の信号列とを、並びに従って複素共役乗算する複素乗算手段と、前記複素乗算手段によるNP 個の複素共役乗算結果のそれぞれに対して、対応する重み係数を乗算する乗算手段と乗算手段と、前記乗算手段によるNP 個の演算結果を加算する積分手段とを設け、前記記憶手段が出力する前記NP 個のサンプル列を、該所定時間間隔に相当する1サンプルずつずらしながら、前記複素乗算手段、前記乗算手段及び前記積分手段を動作させ、前記積分手段による積分結果に基づいて受信信号レベルを推定する受信装置を提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is a transmission apparatus for transmitting a single carrier signal, wherein the frame structure of the transmission signal is composed of a preamble signal whose amplitude and phase are known and a data signal for transmitting data. Transmit the signal.
In the receiving apparatus of the transmitting apparatus that receives the transmission signal, N P (N P is an integer of 2 or more) samples of a predetermined time interval in the received sample sequence converted from the single carrier signal is held and output. storage means, said N P samples column by the storage means, and N P-number of signal sequences of said predetermined constant-time interval in the known preamble signal, a complex multiplying means for complex conjugate multiplier in accordance with a sequential, the complex multiplication for each of N P-number of the complex conjugate multiplication result by the means and the multiplying means multiplying means for multiplying the corresponding weighting factor, and integrating means for adding N P number of operation result of the multiplication means is provided, wherein said N P samples string storing means outputs, while shifting one sample corresponding to said predetermined constant-time intervals, the complex multiplication means, the multiplication means and Provided is a receiving device that operates the integrating means and estimates a received signal level based on an integration result by the integrating means.
この受信装置においてS/Nを改善するために、前記記憶手段は、前記所定時間間隔で、前記保持及び出力するNP 個のサンプルを1サンプル分シフトするシフトレジスタであり、前記重み係数は、少なくとも一部が低域通過フィルタのインパルス応答の中央部に相当するNP 個の係数からなり、重み係数を乗算した乗算結果をK(Kは2以上の整数)組に分割し、前記積分手段は、各組のそれぞれにおいて局所的に加算してするものであり、更に各組の積分結果を絶対値二乗演算する電力化手段と、各組の絶対値二乗結果を加算する加算手段と、を備え、前記加算手段による結果に基づいて受信信号レベルを推定するような構成とする。 To improve the S / N in the receiving apparatus, the storage means, the at predetermined time intervals, a shift register for one sample shifts N P samples of the holding and outputting the weight coefficient, at least partially consists of N P number of coefficients corresponding to the center portion of the impulse response of the low pass filter divides the multiplication result obtained by multiplying the weight coefficient K (K is an integer of 2 or more) sets said integration means Is a local addition in each of each set, and further includes a powerizing means for calculating the square of the absolute value of the integration result of each set, and an adding means for adding the square of the absolute value of each set. And the received signal level is estimated based on the result of the adding means.
この受信装置において更にS/Nを改善するために、前記重み係数は、前記低域通過フィルタのインパルス応答の中央部を前記K個或いはK−1個分、連結した略NP 個からなる係数列であって、遅延時間が互いに異なるB(Bは2以上の整数)組の前記係数列を有し、前記乗算手段は、前記NP 個の複素共役乗算結果と、前記対応する重み係数との乗算を、前記B組毎に行い、前記電力化手段は、前記B組毎に前記積分結果を絶対値二乗演算し、前記加算手段は前記B組から得られる絶対値二乗結果を加算し、前記加算手段による加算結果に基づいて受信信号レベルを推定するような構成とする。 To further improve the S / N in the receiving apparatus, the weighting factor coefficients become a central portion of the impulse response of the low-pass filter the K or K-1 pieces of from approximately N P pieces linked a column has the coefficient sequence of a different delay time from each other B (B is an integer of 2 or more) sets said multiplier means, said N P-number of complex conjugate multiplication results, and the corresponding weighting factor For each of the B sets, the power generating means calculates the integral result squared for each of the B sets, and the adding means adds the absolute value squared results obtained from the B set, The reception signal level is estimated based on the addition result by the adding means.
更に、上記推定した受信信号レベルに基づき受信アンテナの方向調整用信号を生成し、該生成した方向調整用信号を用いて受信アンテナの方向調整を行うことを特徴とする受信装置のアンテナ方向調整方法及びその装置を提供するものである。 Further, a method for adjusting the direction of the receiving antenna is generated based on the estimated received signal level, and the direction of the receiving antenna is adjusted using the generated direction adjusting signal. And an apparatus for the same.
なお後述する発明を実施するための形態に対して、線型時不変(LTI)系の前提において数学的な等価を保って変形させたものも、本発明に含まれうる。例えば、NP 個の係数に0の値を有するものが含まれるために、或いはNP 個の係数に同じ値が含まれ乗算と加算の順番を交換可能であるために、複素共役乗算結果がNP 個より少なくてよい場合であっても、NP 個などと一般化して表現している。また、重み係数は有限インパルス応答に相当するものであり、ポリフェーズ分解により乗算回数を削減可能である。このような表現は、上記の等価な変形を発明に含むことを妨げない。 It should be noted that the present invention can also include a modification of a mode for carrying out the invention to be described later while maintaining mathematical equivalence on the premise of a linear time invariant (LTI) system. For example, in order to include those having a value of 0 to N P number of coefficients, or contain the same value for N P-number of coefficients are interchangeable the order of addition and multiplication, complex conjugate multiplication result even when N may P number less than, is represented by generalizing the N P pieces like. The weighting factor corresponds to a finite impulse response, and the number of multiplications can be reduced by polyphase decomposition. Such expressions do not preclude the invention from including equivalent variations of the above.
本発明によれば、アンテナの方向調整の初期段階において、受信信号のCN比が−10dB程度であっても、つまり受信信号レベルが−107dBm程度であっても、信号の存在が検出できるようになる。
従って、本発明によれば、アンテナの方向を変えながら受信信号レベルが最大になる方向を探すことができ、この結果、容易にアンテナ方向を調整することができる。
According to the present invention, at the initial stage of antenna direction adjustment, the presence of a signal can be detected even if the CN ratio of the received signal is about −10 dB, that is, the received signal level is about −107 dBm. Become.
Therefore, according to the present invention, it is possible to search for a direction in which the received signal level is maximized while changing the direction of the antenna, and as a result, the antenna direction can be easily adjusted.
以下、本発明によるシングルキャリア受信装置について、図1に示す実施の形態により詳細に説明する。
まず、具体的な実施形態について説明する前に、シングルキャリア方式における送信信号の信号フォーマットについて説明すると、図2に示すように、送信信号は、受信部での等化処理を容易にするためのNP 個のサンプルからなるプリアンブル信号P(t)の期間と、ND 個のサンプルからなるデータ信号D(t)を伝送するための期間とでフレームが構成されている。ここで、tはサンプル番号であり、NP 、ND はそれぞれ2以上の整数である。
Hereinafter, a single carrier receiver according to the present invention will be described in detail with reference to an embodiment shown in FIG.
First, before describing specific embodiments, the signal format of a transmission signal in a single carrier scheme will be described. As shown in FIG. 2, the transmission signal is used for facilitating equalization processing at a receiving unit. and duration of the preamble signal P (t) consisting of N P samples, the frame is constituted by the period for transmitting the data signal D (t) consisting of the N D sample. Here, t is the sample number, N P, N D is an integer of 2 or more, respectively.
そして、プリアンブル信号P(t)は、プリアンブル期間の間、振幅、位相が既知の信号列で生成される。
このときの既知の信号列の生成方法としては、既知の擬似ランダム信号(PN)などを用い、BPSKやQPSKなどの変調方式を用いた信号(シンボル)とすることが多い。
The preamble signal P (t) is generated as a signal sequence having a known amplitude and phase during the preamble period.
As a known signal sequence generation method at this time, a known pseudorandom signal (PN) or the like is often used, and a signal (symbol) using a modulation scheme such as BPSK or QPSK is often used.
次に、データ期間の信号D(t)はBPSK方式から64QAM方式など、伝送レートに応じた変調方式を用いてデータを伝送する。1フレームの長さは例えば19200シンボルであり、NP やND はオーバーサンプル比に拠って、該当するシンボルと同数或いは2倍、4倍等になる。
そして、このようにフレーミングされた信号を繰り返し伝送する。
Next, the signal D (t) in the data period transmits data using a modulation method corresponding to the transmission rate, such as BPSK method to 64QAM method. 1 the frame length is 19200 symbols example, N P and N D Depending on the oversampling ratio, the corresponding symbol as many or twice, to quadruple the like.
Then, the framed signal is repeatedly transmitted.
<実施例1>
図1は、本発明の実施例1に係るシングルキャリア受信装置のブロック図である。
既に説明したように、中継現場の送信アンテナから電波として送出された信号は受信アンテナ1で受信され、受信高周波部2により周波数変換されてベースバンド信号(或いは中間周波数信号)に変換される。
<Example 1>
FIG. 1 is a block diagram of a single carrier receiving apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
As already described, the signal transmitted as a radio wave from the transmitting antenna at the relay site is received by the receiving antenna 1 and converted into a baseband signal (or an intermediate frequency signal) by the receiving high-frequency unit 2.
このベースバンド信号はA/D3に入力され、シンボルレートに対して所定のオーバーサンプル比の時間間隔で標本化及び量子化し、受信サンプリング系列Rin(t)を得る。
そして、得られた受信サンプリング系列Rin(t)は直交検波器4に入力され、ここで実数信号からIQ(In-phase/Quadrature)複素信号への変換処理が施され、受信複素サンプリング系列Z(t)として出力される。ここで、上記に示したように、tはサンプル番号である。
The baseband signal is input to the A / D 3 and sampled and quantized at a time interval having a predetermined oversample ratio with respect to the symbol rate to obtain a received sampling sequence Rin (t).
The obtained received sampling sequence Rin (t) is input to the quadrature detector 4, where a conversion process from a real signal to an IQ (In-phase / Quadrature) complex signal is performed, and the received complex sampling sequence Z ( t). Here, as indicated above, t is a sample number.
この直交検波処理はデジタル信号処理で行ってもよいが、アナログの直交ミキサを用いて行い、IQの夫々にA/D変換器を用いてサンプリングすることにより実現してもよい。
得られた受信複素サンプリング系列Z(t)は複素乗算部5に入力される。
This quadrature detection processing may be performed by digital signal processing, but may be performed by using an analog quadrature mixer and sampling each IQ using an A / D converter.
The obtained reception complex sampling sequence Z (t) is input to the complex multiplier 5.
この複素乗算部5は、図4に示すように、プリアンブル期間のサンプル数NP と同程度の長さを有するシフトレジスタなどの記憶素子41と、NP 個の複素乗算器42とを備える。記憶素子41は、受信複素サンプリング系列Z(t)を入力し、サンプル番号tが1増す都度、各段から出力される値Z(t,m)が右に1つずれるようになっている。なお、mは0からNP−1までの整数である。
NP 個の複素乗算器42は、次の式(1)に示すように、シフトレジスタ41の各段の値Z(t,m)と、送信側で予め規定されたプリアンブル信号P(m)の複素共役信号P* (m)とを、それらの並びに従って複素乗算し、サンプル番号tが1増す都度、NP 個の複素乗算信号M(t,m)を得る。
The complex multiplier 5, as shown in FIG. 4 includes a storage element 41, such as a shift register having a number of samples N P about the same length of the preamble period, and N P-number of the complex multipliers 42. The storage element 41 receives the received complex sampling sequence Z (t), and each time the sample number t increases by 1, the value Z (t, m) output from each stage is shifted to the right by one. Note that m is an integer from 0 to NP-1.
N P-number of the complex multipliers 42, as shown in the following equation (1), the value of each stage of the shift register 41 Z (t, m), predefined preamble signal P at the transmitting side (m) of the complex conjugate signal P * and (m), complex multiplication according to their arrangement, each time a sample number t increases 1, N P-number of complex multipliers signal M (t, m) obtained.
式(1)
Formula (1)
ここで、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(t,m)の符号を反転/非反転する処理により簡易に実現できる。
このとき受信装置において、送信側のクロック周波数とキャリア周波数が正確に再生できている場合であって、シフトレジスタ41に入力されるタイミングが受信サンプル系列Z(t)のプリアンブル期間と一致している場合、複素乗算信号M(t,m)は全て同位相の信号となる。
Here, when the preamble signal is BPSK modulated, the complex multiplication process can be easily realized by the process of inverting / non-inverting the sign of Z (t, m).
At this time, in the receiving apparatus, the clock frequency and the carrier frequency on the transmission side can be accurately reproduced, and the timing input to the shift register 41 coincides with the preamble period of the received sample sequence Z (t). In this case, the complex multiplication signals M (t, m) are all in-phase signals.
しかし、本発明においては、低C/Nでの受信信号電力推定を目的としているため、C/Nが低い領域での正しいキャリア再生処理は困難で、キャリア周波数がずれる可能性が高い。そして、このような場合、複素乗算信号M(t)はNPサンプル期間内で一定の位相ずれが生じ、図5に示すように回転する。
このときの回転量は、キャリア周波数ずれ量をΔfとすると、プリアンブル期間の複素受信サンプリング系列Z(t)は、次の式(2)で表される。
However, in the present invention, since the purpose is to estimate the received signal power at a low C / N, it is difficult to perform a correct carrier regeneration process in a region where the C / N is low, and the carrier frequency is likely to shift. In such a case, the complex multiplication signal M (t) has a constant phase shift within the NP sample period, and rotates as shown in FIG.
The amount of rotation at this time is expressed by the following equation (2), where the carrier frequency deviation amount is Δf, and the complex reception sampling sequence Z (t) in the preamble period.
式(2)
Formula (2)
ここで、fCLK は受信クロック周波数、θは固定位相、N(t)は雑音信号を示している。
従って、回転が生じた場合の式(1)で示した複素乗算信号M(t,m)は、次の式(3)で表される。
Here, fCLK is a reception clock frequency, θ is a fixed phase, and N (t) is a noise signal.
Therefore, the complex multiplication signal M (t, m) shown in the equation (1) when the rotation occurs is expressed by the following equation (3).
式(3)
Formula (3)
ただし、このとき、次の式(4)の通りにした。 However, at this time, the following equation (4) was used.
式(4)
Formula (4)
ところで、一般的な相関処理では、M(t,m)を積分範囲NP で積分処理するが、このような回転が生じた信号の場合、そのまま積分処理すると、逆位相の信号同士で相殺してしまい、その結果は0に近い値となり、相関結果から受信信号レベルを推定することは困難となってしまう。 Incidentally, a general correlation is, M (t, m) and although integration process in the integration range N P, if such a rotation occurs signals, it being integration converted to offset the signal between the antiphase As a result, the result is close to 0, and it is difficult to estimate the received signal level from the correlation result.
このため、この実施形態では、複素乗算信号M(t,m)を重み係数乗算部6に入力し、回転が生じている場合であっても高精度に受信信号レベルを推定可能とする。
ここで、この重み係数乗算部6では、図6、式(5)及び式(6)に示すように、NP 個の複素乗算器61が複素乗算信号M(t,m)と重み係数W(m)との乗算を、mが0からNP −1の範囲で行い、積分器7にてそれらの加算を行う。
For this reason, in this embodiment, the complex multiplication signal M (t, m) is input to the weighting coefficient multiplication unit 6 so that the received signal level can be estimated with high accuracy even when rotation occurs.
Here, in the weighting coefficient multiplier unit 6, 6, as shown in equation (5) and (6), N P-number of the complex multipliers 61 complex multiplication signal M (t, m) and the weighting factor W Multiplication with (m) is performed in the range of m from 0 to N P −1, and the integrator 7 adds them.
式(5)
式(6)
Formula (5)
Formula (6)
この重み係数W(m)の例を図7に示す。本例の重み係数W(m)は実数であり、理想型低域フィルタのインパルス応答を、その最大振幅位置を中心にプリアンブル期間と同じ有限長さ分(つまりNP サンプル分)、切り出したものとして図示してあるが、低域通過フィルタとして機能するものであればよい。このフィルタ動作について図8を用いて詳細に説明する。 An example of the weight coefficient W (m) is shown in FIG. Weighting factor in this example W (m) is a real number, which the impulse response of an ideal low-pass filter, the same finite length fraction and the preamble period around its maximum amplitude position (i.e. N P samples), were excised As long as it functions as a low-pass filter, it may be used. This filter operation will be described in detail with reference to FIG.
図8は縦軸をシフトレジスタ位置mとした時の、各サンプル時間tにおける複素乗算信号M(t,m)の値(実部)を並べて図示している。図8の例では、サンプル時刻t=t'+0の時にシフトレジスタ41に入力されるタイミングが受信サンプル系列Z(t)のプリアンブル期間と一致しており、図5に示したように複素乗算信号M(t'+0,m)は位相回転がほぼ一定の信号となっている。t=t'+0以外のサンプル時刻ではシフトレジスタ41の内容とプリアンブル信号P(m)が無相関であるため、位相はランダムとなっている。 FIG. 8 shows the values (real parts) of the complex multiplication signal M (t, m) at each sample time t when the vertical axis is the shift register position m. In the example of FIG. 8, the timing input to the shift register 41 at the sample time t = t ′ + 0 coincides with the preamble period of the received sample sequence Z (t), and as shown in FIG. M (t ′ + 0, m) is a signal with a substantially constant phase rotation. At sample times other than t = t ′ + 0, the contents of the shift register 41 and the preamble signal P (m) are uncorrelated, so the phase is random.
これらに関して、各サンプリング時刻tにおける複素乗算信号M(t,m)の周波数特性を考えてみると、図9に示すように、サンプリング時刻t=t'+0の時の複素乗算信号M(t,m)の周波数特性は、回転数に一致する直流付近の周波数位置にピークを有し(図9の実線)、t=t'+0以外の時刻の信号は低い周波数から高い周波数までほぼフラットな周波数特性を有している(図9の点線)。また、このような低域通過フィルタの周波数特性の信号に対して、重み係数乗算部6と積分器7により形成される周波数特性(図9の鎖線)により低周波数エネルギーが大きい時刻の信号、即ちプリアンブル信号が到着した時刻(t=t'+0)の信号のみ、積分器7の出力レベルが大きくなる。また、それ以外の時刻tでは低域通過フィルタにより抑圧されてしまい、積分器7の出力レベルは小さくなる。 Considering the frequency characteristics of the complex multiplication signal M (t, m) at each sampling time t in these respects, as shown in FIG. 9, the complex multiplication signal M (t, t, at the sampling time t = t ′ + 0, as shown in FIG. The frequency characteristic of m) has a peak at a frequency position in the vicinity of the direct current that matches the rotational speed (solid line in FIG. 9), and signals at times other than t = t ′ + 0 are substantially flat frequencies from low to high frequencies. It has characteristics (dotted line in FIG. 9). Further, with respect to the frequency characteristic signal of such a low-pass filter, the signal at the time when the low frequency energy is large due to the frequency characteristic (chain line in FIG. 9) formed by the weighting factor multiplier 6 and the integrator 7, Only the signal at the time when the preamble signal arrives (t = t ′ + 0) increases the output level of the integrator 7. At other times t, the output is suppressed by the low-pass filter, and the output level of the integrator 7 becomes small.
低域通過フィルタの特性は、ベースバンド部や高周波部のシンセサイザの周波数偏差によって生じる最大のプリアンブル回転成分を通過域幅とし、その間の利得は一定であることが望ましい。通過域幅が狭いと周波数偏差が大きい場合には、回転したプリアンブル信号の周波数は高くなり、フィルタの通過域を逸脱してしまい、プリアンブル信号として検出されなくなる。また、通過域幅が広いと混入する雑音成分が多くなりS/Nが低下してしまうため、適切な周波数特性にする必要がある。 As for the characteristics of the low-pass filter, it is desirable that the maximum preamble rotation component generated by the frequency deviation of the synthesizer in the baseband part and the high-frequency part is the passband width, and the gain between them is constant. If the passband width is narrow and the frequency deviation is large, the frequency of the rotated preamble signal becomes high, deviates from the passband of the filter, and is not detected as a preamble signal. In addition, if the passband width is wide, the noise component mixed in increases and the S / N decreases, so it is necessary to have an appropriate frequency characteristic.
以上説明したように、本発明は複素乗算器5の出力結果に対して、重み係数を更に乗じることで、フィルタを形成していることが一般的な相関器と大きく異なる点である。
また、この重み係数乗算部6は、一般的な相関器の入力側に低域通過フィルタをして挿入しても、プリアンブルパターンで周波数拡散された受信信号自体に低域通過フィルタを適用したことになり、プリアンブル信号の持つ広帯域の情報を失わせるだけで全く意味をなさない。また、相関器の出力側に挿入しても、前述したように回転信号の積分結果はすでに0に近い値となっており、これもまた意味をなさない。このように一般的な相関器とは異なる構成となっている。
As described above, the present invention is greatly different from a general correlator in that a filter is formed by further multiplying the output result of the complex multiplier 5 by a weighting factor.
In addition, the weight coefficient multiplication unit 6 applies the low-pass filter to the received signal itself that is frequency-spread with the preamble pattern even if a low-pass filter is inserted on the input side of a general correlator. Therefore, it is meaningless at all just to lose the broadband information of the preamble signal. Even if it is inserted on the output side of the correlator, the integration result of the rotation signal is already close to 0 as described above, and this also does not make sense. Thus, the configuration is different from that of a general correlator.
次に、積分器7の出力結果は絶対値器8にて絶対値二乗演算を行い、絶対値(電力)信号A(t)を出力する。
絶対値信号A(t)はフィルタ部9に入力し、フィルタ部9ではフィルタ係数F(n)と絶対値信号A(t)との畳み込み演算を行い、フィルタ結果C(t)を出力する。これは、クロック再生(シンボル同期)ができていない状態で、その影響を軽減するためであり、以下に説明する。
Next, the output value of the integrator 7 is subjected to an absolute value square calculation by the absolute value unit 8, and an absolute value (power) signal A (t) is output.
The absolute value signal A (t) is input to the filter unit 9. The filter unit 9 performs a convolution operation between the filter coefficient F (n) and the absolute value signal A (t), and outputs a filter result C (t). This is in order to reduce the influence when clock recovery (symbol synchronization) is not performed, and will be described below.
アンテナ方向調整の初期段階ではC/Nが低く、正しいキャリア再生が困難であることは上述したが、同様に正しいクロック再生も困難である。クロック再生が正しく実現できている場合には、図8で説明したように、あるサンプル時刻tのみにプリアンブル成分が表れ、それ以外の時刻はデータ成分となる。しかし、クロック再生が正しく行われず、サンプリングクロック位相がずれている場合には、図10に示すように、プリアンブル成分はA(t)が最大となる時刻tと、その前後のサンプルにも表れ、サンプル時刻が離れるにつれてプリアンブル成分は少なくなる。 As described above, the C / N is low at the initial stage of antenna direction adjustment, and correct carrier reproduction is difficult. However, correct clock reproduction is also difficult. When the clock recovery is correctly realized, as described in FIG. 8, the preamble component appears only at a certain sample time t, and the other time becomes the data component. However, when the clock recovery is not performed correctly and the sampling clock phase is shifted, as shown in FIG. 10, the preamble component appears in the time t when A (t) is maximum, and the samples before and after that, As the sample time increases, the preamble component decreases.
このように、プリアンブルの信号エネルギーはある時刻tのみに集中するのではなく、プリアンブルの信号エネルギーは時間的な広がりを持ってしまう。そのため、最大値とその両隣の信号を加算することで、拡散したプリアンブルの信号エネルギーを集積してサンプリングクロック位相のずれを補償する。この両隣の信号を加算することはフィルタ部9において、フィルタ係数F(n)を3タップの矩形信号として絶対値信号A(t)との畳み込み演算を行えばよい。 Thus, the signal energy of the preamble is not concentrated only at a certain time t, but the signal energy of the preamble has a temporal spread. Therefore, by adding the maximum value and the signals on both sides thereof, the signal energy of the spread preamble is integrated to compensate for the sampling clock phase shift. To add these adjacent signals, the filter unit 9 may perform a convolution operation with the absolute value signal A (t) using the filter coefficient F (n) as a 3-tap rectangular signal.
ところで、以上は、伝搬路(伝送路)のモデルとして、単純な加法性白色雑音モデル(AWGN)を想定した場合のものであるが、実際の伝搬路では複数の反射波が存在するマルチパス環境である場合が想定される。
このような環境下で、複数存在するマルチパスのエネルギーの総和を算出するためには、所定の時間幅Wを有する矩形信号をフィルタ係数F(n)としても良い。このときの窓幅Wとしては、予め想定されるマルチパスの最長遅延時間をLとすると、窓幅WはL以上であることが望ましい。
By the way, the above is a case where a simple additive white noise model (AWGN) is assumed as a model of a propagation path (transmission path), but a multipath environment in which a plurality of reflected waves exist in an actual propagation path. The case is assumed.
In such an environment, a rectangular signal having a predetermined time width W may be used as the filter coefficient F (n) in order to calculate the sum of the energy of a plurality of existing multipaths. As the window width W at this time, it is desirable that the window width W be equal to or greater than L, where L is the longest multipath delay time assumed in advance.
しかし、窓幅Wを必要以上に長く設定すると、窓幅W内の雑音成分が多くなり、S/Nが劣化してしまうため、窓幅Wは適切な値に設計する必要がある。
また、受信機側でマルチパス遅延時間を逐次算出できる場合には、窓幅Wを受信環境に応じて適応的に制御しても良い。
However, if the window width W is set longer than necessary, noise components in the window width W increase and S / N deteriorates. Therefore, the window width W needs to be designed to an appropriate value.
Further, when the multipath delay time can be sequentially calculated on the receiver side, the window width W may be adaptively controlled according to the reception environment.
フィルタ部9の出力信号C(t)は最大値検出部10に入力され、最大値検出部10では、1フレーム期間内のC(t)の最大値を検索し、最大値信号MAXをフレーム周期で出力する。
そして、この最大値MAXは最大値平均部11にて平均化され、ここで擾乱成分が除去される。
このときの平均化の時定数については、アンテナの方向調整制御に素早く追従できる程度に短く、例えば数百msec以内に短く設計することが望ましい。
The output signal C (t) of the filter unit 9 is input to the maximum value detection unit 10, and the maximum value detection unit 10 searches for the maximum value of C (t) within one frame period and uses the maximum value signal MAX as the frame period. To output.
Then, the maximum value MAX is averaged by the maximum value averaging unit 11, where the disturbance component is removed.
The time constant for averaging at this time is preferably short enough to quickly follow the antenna direction adjustment control, for example, within a few hundred msec.
従って、この実施形態によれば、低いC/Nでも受信信号レベルに応じた信号レベルが出力されることになり、この結果、アンテナの方向調整の初期段階での微弱な受信信号も容易に捉えることができる。なお、フレーム同期が確立していれば、フレーム同期タイミングの近傍のtでのみ、上述の動作を行えばよい。 Therefore, according to this embodiment, a signal level corresponding to the received signal level is output even with a low C / N. As a result, a weak received signal at the initial stage of antenna direction adjustment can be easily captured. be able to. If frame synchronization is established, the above-described operation may be performed only at t near the frame synchronization timing.
最大値平均部11の出力信号は受信電力変換部12に入力され、ここで入力値に対応した受信電力レベルに変換して出力する。そこで、次に、この変換の詳細について図11を用いて説明する。
通常、受信装置では、受信条件で大きく変化する受信信号のレベルを自動利得制御(Automatic Gain Control:AGC)回路により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。
The output signal of the maximum value averaging unit 11 is input to the reception power conversion unit 12, where it is converted into a reception power level corresponding to the input value and output. Therefore, details of this conversion will be described with reference to FIG.
Normally, the receiving device performs various signal processing after controlling the level of the received signal, which varies greatly depending on the receiving conditions, to a constant level by an automatic gain control (AGC) circuit. Is used.
そして、このことは、この実施形態でも例外ではない。
そうすると、この場合、A/D3に入力される信号Rin(t)の電力も一定に保たれていることになり、この結果、最大値平均部11の出力信号は、図11の破線で示してある理想特性のようにはならず、実線で示すように、C/Nが高くなると、つまり受信信号レベルが大きくなると、最大値平均部11の出力信号レベルは或る一定値に漸近してしまう。
また、C/Nが低い領域では、信号成分より雑音成分が支配的となり、C/Nが低くなると、つまり受信信号レベルが小さくなっても、最大値平均部11の出力信号レベルは或る一定値に漸近してしまう。
This is no exception in this embodiment.
Then, in this case, the power of the signal Rin (t) input to the A / D 3 is also kept constant. As a result, the output signal of the maximum value averaging unit 11 is indicated by a broken line in FIG. As shown by the solid line, the output signal level of the maximum value averaging unit 11 gradually approaches a certain constant value when the C / N increases, that is, when the received signal level increases, as indicated by the solid line. .
Further, in the region where C / N is low, the noise component is dominant over the signal component, and when C / N is low, that is, even when the received signal level is small, the output signal level of the maximum value averaging unit 11 is constant. Asymptotic to the value.
そこで、受信電力変換部12では、最大値平均部11の出力レベルに、図11の実線で示したように、その逆特性である補正特性を乗じることで、受信レベルを破線で示す理想特性になるように変換し、変換した受信レベルを方向調整信号Aとして出力する。このとき図11に示されているように、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任意の単位系の値に変換しても良い。 Therefore, the reception power conversion unit 12 multiplies the output level of the maximum value averaging unit 11 by the correction characteristic which is the reverse characteristic as shown by the solid line in FIG. The converted reception level is output as a direction adjustment signal A. At this time, as shown in FIG. 11, the value of the reception level signal is converted into a unit of dB, but may be converted into a value of an arbitrary unit system that facilitates antenna direction adjustment.
以上に説明した処理により、低いC/Nでも受信信号レベルに応じた信号レベルが受信電力変換部12から出力でき、受信アンテナの方向調整の初期段階においても微弱な受信信号を捉えることができるようになる。
こうして受信電力変換部12から出力された方向調整信号Aは、受信信号レベル表示器13に入力される。
Through the processing described above, a signal level corresponding to the received signal level can be output from the received power converter 12 even at a low C / N, and a weak received signal can be captured even in the initial stage of the direction adjustment of the receiving antenna. become.
The direction adjustment signal A thus output from the reception power conversion unit 12 is input to the reception signal level indicator 13.
そして、この受信信号レベル表示器13では、アンテナ方向の調整がオペレータにより実施しやすいように、方向調整信号Aのレベルをメータ指針の振れやモニタ面での波形、色など視覚的な情報に変換して表示し、オペレータに認知できるようにする。
このとき、音階、音量等の聴覚的な情報に変換しても良い。
The received signal level indicator 13 converts the level of the direction adjustment signal A into visual information such as the deflection of the meter pointer, the waveform on the monitor surface, and the color so that the operator can easily adjust the antenna direction. So that it can be recognized by the operator.
At this time, you may convert into auditory information, such as a musical scale and a sound volume.
そこで、この実施形態によれば、方向調整信号Aのレベルがオペレータに容易に認識でき、しかもこのとき、上記したように、受信信号のC/Nが−10dB程度でも受信信号のレベルが正確に検出でき、この結果、この実施形態によれば、C/Nが−10dB程度の受信信号レベルで、受信検波レベルを用いる従来技術によっては受信信号の存在すら検出できない受信アンテナの方向調整の初期段階においても、容易に受信信号レベルが検出できる。 Therefore, according to this embodiment, the level of the direction adjustment signal A can be easily recognized by the operator, and at this time, as described above, even if the C / N of the reception signal is about −10 dB, the level of the reception signal is accurate. As a result, according to this embodiment, the initial stage of the direction adjustment of the receiving antenna which cannot detect even the presence of the received signal by the conventional technique using the received detection level at the received signal level of C / N of about −10 dB. In this case, the received signal level can be easily detected.
従って、この実施形態によれば、オペレータは、算出した方向調整信号Aを用いることにより、受信信号レベルが最大になる方向を、受信アンテナの方向を変えながら容易に探しだすことができる。 Therefore, according to this embodiment, by using the calculated direction adjustment signal A, the operator can easily find the direction in which the received signal level is maximized while changing the direction of the receiving antenna.
<実施例2>
次に、第二の実施例について図12を用いて説明する。第二の実施例は図1に示す第一の実施例において、積分器7を局所積分器7aに置き換え、絶対値器8を局所絶対値器8aに置き換えた構成であり、それ以外は第一の実施例と同様の構成である。以下の説明において、第一の実施例と同一の符号を付した処理については説明を割愛する。
<Example 2>
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. The second embodiment is the same as the first embodiment shown in FIG. 1 except that the integrator 7 is replaced with a local integrator 7a and the absolute value unit 8 is replaced with a local absolute value unit 8a. The configuration is the same as that of the embodiment. In the following description, the description of the processes denoted by the same reference numerals as in the first embodiment is omitted.
第一の実施例において、図7に示すように低域通過フィルタを構成する重み係数W(m)は、中心m=NP/2から離れるにつれて、その値が小さくなる。この端の係数は通過帯域端のリンギングの低下に寄与するが、本発明では通過帯域端のリンギング特性よりも、むしろ端の係数の値が小さいことによるS/N改善度の低下の方が問題となる。従って、第二の実施例では、図13に示すように重み係数W(m)の端(図13の破線部分)を取り除き、中央付近の有効な重み係数をK組(Kは2以上の整数)結合して、同じ長さの新たな重み係数W'(m)を定義し、W'(m)を重み係数乗算器6の重み係数とすることで、S/Nの改善を図る。以下にS/Nの改善手法について説明する。 In the first embodiment, as shown in FIG. 7, the value of the weighting factor W (m) constituting the low-pass filter decreases as the distance from the center m = N P / 2 increases. The coefficient at the end contributes to a decrease in ringing at the end of the pass band. However, in the present invention, rather than the ringing characteristic at the end of the pass band, the problem is that the S / N improvement is reduced due to the small value of the end coefficient. It becomes. Therefore, in the second embodiment, as shown in FIG. 13, the end of the weighting coefficient W (m) (the broken line portion in FIG. 13) is removed, and K sets of effective weighting coefficients near the center (K is an integer of 2 or more). ) Are combined to define a new weighting factor W ′ (m) of the same length, and W ′ (m) is used as the weighting factor of the weighting factor multiplier 6 to improve the S / N. The S / N improvement technique will be described below.
重み係数乗算部6からの出力は、局所積分器7aに入力される。局所積分器7aでは図14に示すように重み係数W'(m)のブロックごとに加算を行い、加算結果を出力する。局所積分器7aの出力の位相はそれぞれ異なるため、それらを複素領域でコヒーレント加算すると、異なる位相による相殺が発生してしまうため、コヒーレント加算することはできない。そのため、局所積分器7aからの加算結果は局所絶対値器8aに入力され、局所絶対値器8aでは各加算結果に対して絶対値二乗演算を行った後にそれらをノンコヒーレント加算する。ノンコヒーレント加算はコヒーレント加算には劣るが、S/N改善効果が得られる。これらの処理により、図15に示すように低C/N環境下であっても、第一の実施例と比較してノイズフロアを低減させることが可能となる。 The output from the weighting factor multiplier 6 is input to the local integrator 7a. As shown in FIG. 14, the local integrator 7a performs addition for each block of the weight coefficient W ′ (m), and outputs the addition result. Since the phases of the outputs of the local integrators 7a are different from each other, if they are coherently added in the complex region, cancellation due to different phases occurs, so that coherent addition cannot be performed. Therefore, the addition result from the local integrator 7a is input to the local absolute value unit 8a, and the local absolute value unit 8a performs an absolute value square operation on each addition result and then performs non-coherent addition. Non-coherent addition is inferior to coherent addition, but an S / N improvement effect can be obtained. With these processes, it is possible to reduce the noise floor as compared with the first embodiment even in a low C / N environment as shown in FIG.
<実施例3>
次に、第三の実施例について説明する。第三の実施例は、第一の実施例あるいは第二の実施例において、更にS/Nの向上を図ったアンテナ方向調整方式を提供するものである。
<Example 3>
Next, a third embodiment will be described. The third embodiment provides an antenna direction adjustment method in which the S / N is further improved in the first embodiment or the second embodiment.
図16は、図12に示す第二の実施例に対して、第三の実施例を適用した構成を示している。第一の実施例に対して第三の実施例を適用する場合には、局所積分器7aを積分器7に、局所絶対値器8aを絶対値器8に置き換えた構成となり、それ以外は同様の構成である。また、図16において、第一の実施例あるいは第二の実施例と同一の符号を付した処理については説明を割愛する。 FIG. 16 shows a configuration in which the third embodiment is applied to the second embodiment shown in FIG. When the third embodiment is applied to the first embodiment, the local integrator 7a is replaced with the integrator 7 and the local absolute value unit 8a is replaced with the absolute value unit 8, and the rest is the same. It is the composition. Further, in FIG. 16, the description of the processes denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment or the second embodiment is omitted.
第三の実施例は重み係数乗算部6、局所積分器7a及び局所絶対値器8aをB(Bは2以上の整数)組用意し、複素乗算部5の出力を各組の重み係数乗算部6に接続する。ここで、b段目(bは1からBの整数)の重み係数乗算部6の重み係数をW'b(m)とすると、図17に示すように、各段の重み係数W'b(m)のピーク位置がそれ以外の重み係数ピーク位置と重ならないようにする。更には、各段の重み係数W'b(m)が互いに直交するような係数とすれば、尚良い有効な重み係数となる。
これらの各段の重み係数乗算部6の出力は、局所積分器7a、局所絶対値器8aを経由して、加算器14にてノンコヒーレント加算する。これらの処理により、図18に示すように、第一の実施例あるいは第二の実施例よりも低C/N環境下でのS/Nを改善することが可能となる。
In the third embodiment, B (B is an integer of 2 or more) sets of weight coefficient multiplier 6, local integrator 7a and local absolute value unit 8a are prepared, and the output of complex multiplier 5 is used as a weight coefficient multiplier of each group. Connect to 6. Here, when the weighting factor of the weighting factor multiplier 6 in the b-th stage (b is an integer from 1 to B) is W′b (m), as shown in FIG. 17, the weighting factor W′b ( The peak position of m) is not overlapped with other weight coefficient peak positions. Furthermore, if the weighting factors W′b (m) at each stage are orthogonal to each other, a more effective weighting factor is obtained.
The output of the weight coefficient multiplication unit 6 at each stage is non-coherently added by the adder 14 via the local integrator 7a and the local absolute value unit 8a. By these processes, as shown in FIG. 18, it is possible to improve the S / N in a low C / N environment as compared with the first embodiment or the second embodiment.
これは、例えば図17の重み係数W'0(m)に着目すると、W'0(m)の値が小さな値である位置mではプリアンブルの信号エネルギーを有効に活用してS/Nを向上させることができない。そのため、他の段の重み係数W'1(m),W'2(m)ではW'0(m)の値が小さくなる位置mにそれぞれ大きな値の係数を配置させて、プリアンブルの信号エネルギーを十分に活用することでS/Nの向上を可能としている。各段の重み係数乗算部6は、これら重み係数W'0(m)、W'1(m)、W'2(m)により、フィルタとして見たときの群遅延時間が互いに異なっていることになる。なお、重み係数W'0(m)には有効な重み係数列が丁度3組(K組)収まり、W'1(m)やW'2(m)は2組(K−1組)とし両側を0の係数で埋めているが、検出値が位置mに依存しないよう、加算器14で加算される前にスケールを適宜調整することが望ましい。 For example, when focusing on the weighting factor W′0 (m) in FIG. 17, the S / N is improved by effectively using the signal energy of the preamble at the position m where the value of W′0 (m) is small. I can't let you. For this reason, in the weight coefficients W′1 (m) and W′2 (m) of the other stages, a large value coefficient is arranged at a position m where the value of W′0 (m) is small, so that the signal energy of the preamble The S / N can be improved by fully utilizing the above. The weighting factor multiplication unit 6 at each stage has different group delay times when viewed as a filter by these weighting factors W′0 (m), W′1 (m), and W′2 (m). become. It should be noted that the weighting factor W′0 (m) contains just three effective weighting factor sequences (K), and W′1 (m) and W′2 (m) are two (K−1). Although both sides are filled with coefficients of 0, it is desirable to adjust the scale appropriately before adding by the adder 14 so that the detected value does not depend on the position m.
本例においては、各段の重み係数乗算部6を、重み係数ピーク位置を異ならせて構成したが、通過帯域を異ならせた構成としてもよい。
以上の説明より、この第二あるいは第三の実施形態によれば、第一の実施形態よりも更に低いC/Nの環境下であっても、高精度な方向調整信号Aを算出することが可能となる。
In this example, the weighting factor multipliers 6 of each stage are configured with different weighting factor peak positions, but may be configured with different passbands.
As described above, according to the second or third embodiment, it is possible to calculate the highly accurate direction adjustment signal A even under a C / N environment lower than that of the first embodiment. It becomes possible.
本発明は、中継現場の映像をテレビ局まで無線伝送するためのFPU方式と呼ばれるシングルキャリア伝送方式に利用することができる。 The present invention can be used in a single carrier transmission system called an FPU system for wirelessly transmitting video at a relay site to a television station.
1 受信アンテナ
2 受信高周波部
3 A/D(アナログ・デジタル変換器)
4 直交検波器
5 複素乗算部
6 重み係数乗算部
7 積分器
8 絶対値器
9 フィルタ部
10 最大値検出部
11 最大値平均部
12 受信電力変換部
13 受信信号レベル表示器
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 乗算器
7a 局所積分器
8a 局所絶対値器
1 receiving antenna 2 receiving high frequency part 3 A / D (analog / digital converter)
4 Quadrature Detector 5 Complex Multiplication Unit 6 Weighting Factor Multiplication Unit 7 Integrator 8 Absolute Value Unit 9 Filter Unit 10 Maximum Value Detection Unit 11 Maximum Value Average Unit 12 Received Power Conversion Unit 13 Received Signal Level Indicator 31 Transmission Baseband Unit 32 Transmission high-frequency unit 33 Transmitting antenna 34 Transmission path 37 Reception baseband unit 38 Received signal level indicator 41 Shift register 42 Multiplier 7a Local integrator 8a Local absolute value unit
Claims (5)
前記シングルキャリア信号から変換された受信サンプルの系列における所定時間間隔のNP (NP は2以上の整数)個のサンプルを保持及び出力する記憶手段と、
前記記憶手段による前記NP 個のサンプル列と、前記既知プリアンブル信号における該所定時間間隔のNP 個の信号列とを、並びに従って複素共役乗算する複素乗算手段と、
前記複素乗算手段によるNP 個の複素共役乗算結果のそれぞれに対して、対応する重み係数を乗算する乗算手段と、
前記乗算手段によるNP 個の演算結果を加算する積分手段とを設け、
前記記憶手段が出力する前記NP 個のサンプル列を、該所定時間間隔に相当する1サンプルずつずらしながら、前記複素乗算手段、前記乗算手段及び前記積分手段を動作させ、前記積分手段による積分結果に基づいて受信信号レベルを推定することを特徴とする受信装置。 In a receiving apparatus of a transmission apparatus that transmits a single carrier signal having a known preamble signal and a data signal in one frame,
Storage means for holding and outputting N P (N P is an integer of 2 or more) samples of a predetermined time interval in a sequence of received samples converted from the single carrier signal;
Said N P samples column by the storage means, and N P-number of signal sequences of said predetermined constant-time interval in the known preamble signal, a complex multiplying means for complex conjugate multiplier in accordance with a sequential,
For each of N P-number of the complex conjugate multiplication result of the complex multiplication means, and multiplying means for multiplying the corresponding weighting factor,
An integration means for adding N P number of operation result of the multiplication means is provided,
The complex multiplication means, the multiplication means and the integration means are operated while shifting the NP sample strings output from the storage means by one sample corresponding to the predetermined time interval, and the integration result by the integration means is obtained. A receiving apparatus that estimates a received signal level based on the received signal level.
前記記憶手段は、前記複素乗算手段によるNP 個の複素共役乗算結果をK(Kは2以上の整数)組に分割し、各組に対して
前記所定時間間隔で、前記保持及び出力するNP 個のサンプルを1サンプル分シフトするシフトレジスタであり、
前記重み係数は、少なくとも一部が低域通過フィルタのインパルス応答の中央部に相当するNP 個の係数からなり、
重み係数を乗算した乗算結果をK(Kは2以上の整数)組に分割し、
前記積分手段は、各組のそれぞれにおいて局所的に加算するものであり、更に、
各組の積分結果を絶対値二乗演算する電力化手段と、
各組の絶対値二乗結果を加算する加算手段と、を備え、
前記加算手段による結果に基づいて受信信号レベルを推定することを特徴とする受信装置。 The receiving device according to claim 1,
Said storage means, N and P number of the complex conjugate multiplication result K by the complex multiplier means (K is an integer of 2 or more) is divided into sets, at the predetermined time interval for each set, said holding and output N A shift register that shifts P samples by one sample;
The weighting factor is made N P number of coefficients at least partially corresponding to the center portion of the impulse response of the low-pass filter,
The multiplication result obtained by multiplying the weighting factor is divided into K (K is an integer of 2 or more) pairs,
The integrating means adds locally in each of the sets, and
Power generation means for calculating the square of the absolute value of each set of integration results;
Adding means for adding the absolute value squared results of each set,
A receiving apparatus that estimates a received signal level based on a result of the adding means.
前記重み係数は、ピーク位置が異なるB(Bは2以上の整数)組の係数列を有し、
前記乗算手段は、前記NP 個の複素共役乗算結果と、前記対応する重み係数との乗算を、前記B組毎に行い、
前記積分手段は、前記B組ごとに得られる前記乗算手段の乗算結果をB組毎に積分し、更に、
前記B組の積分結果を夫々絶対値二乗演算する電力化手段と、
前記B組の絶対値二乗演算結果を加算する加算手段と、を備え、
前記加算手段による前記B組分の加算結果に基づいて受信信号レベルを推定することを特徴とする受信装置。 The receiving device according to claim 1,
The weighting factor has B (B is an integer of 2 or more) sets of coefficient sequences having different peak positions,
The multiplication means includes a said N P-number of the complex conjugate multiplication result, a multiplication with the corresponding weighting factor, performs for each of the B group,
The integration means integrates the multiplication results of the multiplication means obtained for each of the B groups for each B group, and
A power generation means for calculating an absolute value square of each of the B sets of integration results;
Adding means for adding the B sets of absolute value square calculation results,
A receiving apparatus that estimates a received signal level based on an addition result of the B sets by the adding means.
前記重み係数は、前記K個或いはK−1個分、連結した略NP 個からなる係数列であって、ピーク位置が互いに異なるB(Bは2以上の整数)組の前記係数列を有し、
前記乗算手段は、前記NP 個の複素共役乗算結果と、前記対応する重み係数との乗算を、前記B組毎に行い、
前記電力化手段は、前記B組毎に前記積分結果を絶対値二乗演算し、
前記加算手段は、前記B組から得られる絶対値二乗結果を加算し、
前記加算手段による加算結果に基づいて受信信号レベルを推定することを特徴とする受信装置。 The receiving device according to claim 2,
The weighting factors are the K or K-1 pieces of, a coefficient sequence composed of substantially N P number linked, the peak positions are different from each other B (B is an integer of 2 or more) have a said coefficient sequence of sets And
The multiplication means includes a said N P-number of the complex conjugate multiplication result, a multiplication with the corresponding weighting factor, performs for each of the B group,
The power generating means performs an absolute value square operation on the integration result for each of the B groups,
The adding means adds the absolute value square results obtained from the set B,
A receiving apparatus that estimates a received signal level based on an addition result obtained by the adding means.
前記推定した受信信号レベルに基づいて受信アンテナの方向調整用信号を生成し、該生成した方向調整用信号を用いて受信アンテナの方向調整を行うことを特徴とする受信装置。 The receiving device according to claim 1, wherein
A receiving apparatus that generates a direction adjustment signal for a reception antenna based on the estimated reception signal level, and performs direction adjustment of the reception antenna using the generated direction adjustment signal.
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