JP2004527151A - 信号をデジタル受信する方法および構造 - Google Patents

Abstract

本発明は、乗物内で無線信号を受信するときの信号対雑音比の改良を達成することを目的とする。本発明によれば、信号（Ｓ）、特に無線信号をデジタル受信する装置は、それぞれ関連する部分受信器（４）を有する複数のアンテナを備えている。部分受信器（４）は、アンテナ（２）からのアンテナ信号（Ｓ）の同期化および重畳化のためのデータバス（６）を介して中央コントロールユニット（８）に接続される。

Description

【０００１】
本発明は、乗物内で信号、特に放送無線信号のデジタル受信のための方法および構造に関する。
【０００２】
乗物内の受信器、特に放送無線受信器は、デジタル方式で設計されることがますます標準的となっている。これは、特に信号プロセッサの演算速度やアナログ／デジタルコンバータ（以後Ａ／Ｄコンバータと称する）の性能の顕著な進歩の結果として可能となった。インターフェイスとして、この場合アンテナが受信品質に対する限界となる。例えば、２つまたはそれ以上のアンテナが信号対雑音比を改良するために互いに接続される場合、アンテナから発せられる信号が重畳化される。この場合、全ての受信ミキサは、主発振器によって、無線周波数ケーブルを介して供給される。ダウンミキシングの場合、主発振器からの信号は、全てのアンテナベースポイントのアンテナに直接供給されなければならない。これは、遮蔽無線周波数ケーブルを介してのクロック分配用の設備が特に複雑且つ高コストとなる欠点を有する。このような受信器は、ゆえに一般に乗物内での使用には適さない。
【０００３】
本発明の一の目的は、従来技術よりも優れた信号対雑音比で、信号、特に放送無線信号のデジタル受信用の設備を提供することである。本発明の他の目的は、特に適切な方法を提供することである。
【０００４】
第１の目的は、それぞれが関連受信器要素を有する２つまたはそれ以上のアンテナを具備し、受信器要素が、データバスを介して、アンテナから発せられるアンテナ信号の同期化および重畳化のための中央コントロールユニットに接続される、信号の、特に放送無線信号のデジタル受信用の構造によって達成される。特に２つまたはそれ以上の受信器要素または副受信器で、いわゆるアンテナアレイを形成するために、２つまたはそれ以上のアンテナをこのように互いに接続し、それらを中央コントロールユニットに結合すると、発せられたアンテナ信号を重畳することが可能となる。これによって、望ましくない信号レベルが抑制され、特に良好な信号対雑音比となる。従来の解消法と比べて、受信器要素は、共通データバスを介して同期化される。この場合、ナビゲーションまたは位置検索装置、またはビデオ装置のような、乗物内の他のデジタル装置によって使用される同データバスを使用することが可能である。１つまたは同データバスを介して、特に光学式データバスを介して乗物内の他の装置とのこのようなリンクや無線受信器のネットワークによって、いかなる複雑さも増すことなく、特に構造に対する単純なネットワークや配線が可能となる。
【０００５】
前記受信器要素または各受信器要素は便宜上、各アナログアンテナ信号をデジタルアンテナ信号に変換するためのＡ／Ｄコンバータを有する。その結果、アンテナ信号は、受信器要素内の関連Ａ／Ｄコンバータによって、アンテナ直後に好適な方法でデジタル化される。構造の特性や構成に応じて、受信器要素は、デジタルアンテナ信号を混合して中間周波数を形成するためのミキサを有する。中央データバスが受信器要素の同期化だけに使用されるだけでなく、受信器要素は、好ましくは局部ベースクロック供給用の局部発振器をも有する。
【０００６】
コントロールユニットは、デジタル化されたアンテナ信号の論理的重畳化のために都合良く提供される。特に、これは、個々の受信器または受信器要素の共通同期化、および位相ロック処理によって可能となる。中央コントロールユニットによる受信アンテナ信号の論理的重畳化やこれらの信号の適当な重み付けにより、指向性効果を有するアンテナ構造となり、これは再度、可能な限り良好な構造の受信特性に寄与し、特に信号対雑音比の改良に寄与する。
【０００７】
構造の１つの好ましい改良では、コントロールユニットは、主クロックを使用する受信器要素の中央同期化のために提供される。サンプリング、および恐らくサンプリング前に行われるミキシングは、ゆえに、同デジタルデータバス（特に光学式データバス）を介して同期化される。この場合、受信器要素は、アンテナ信号またはユーザデータの側部（ｆｌａｎｋｓ）が評価されるように、主として主クロックに基づいて同期化されるのが好ましい。
【０００８】
第２の記載の目的は、それぞれが関連受信器要素を有する２つまたはそれ以上のアンテナからアンテナ信号が発せられ、中央コントロールユニットによってデータバスを介して同期化され、重畳化される、信号（特に放送無線信号）のデジタル受信の方法によって本発明により達成される。この場合、信号は、受信信号全体の信号対雑音比が改良される、すなわち望ましくない信号レベルが低減されるように、中央コントロールユニット内で重畳される。デジタル化された信号は論理的に重畳されるのが好ましい。特に低周波数（例えば長波、中波）において、アンテナ信号、ゆえにアンテナアレイのアンテナ面積が直接加えられるので、受信性能は個々のアンテナ数だけ改良されることになり、しかも信号対雑音比も改良される。主クロックによる直接クロック供給に加えて、構造の位相安定性を生成するために、各アンテナ信号は、関連受信器要素によって発振されて中間周波数を形成するのが好ましい。
【０００９】
本発明によって達成される利点は、特に、２つまたはそれ以上のアンテナから発せられ、関連受信器要素によって受信されるアンテナ信号の同期化、分配および重畳化のための、共有データバス（特に光学式データバス）の使用が、従来技術と比べて受信品質を改良できることである。光学式データバスを使用して光学的に同期化されるこのタイプの無線受信器は、特に良好な信号対雑音比を有する。データバスを使用すると、例えば、いかなる追加的な配線の複雑さもなく、既存のデータバスを有する既存の乗物においても、その構造を改造することが可能となる。
【００１０】
本発明の典型的実施形態を、図を参照しながらより詳細に説明する。
【００１１】
全図面を通じて同部分には、同参照符号を付すものとする。
【００１２】
好適な実施態様の説明
図１は、信号Ｓ（特に放送無線信号）のデジタル受信のための構造１（下記では受信器１を称する）を示す。受信器１は、例えば、乗物内のデジタル放送無線受信器である。受信器１は、２つまたはそれ以上のアンテナ２、およびアンテナ２の数に相当する数の受信器要素４を有する。アンテナ２は、この場合、アンテナアレイの形式で接続されても良い。受信器要素４は、データバス６を介して中央コントロールユニット８に接続される。コントロールユニット８は、例えば、マイクロ制御装置またはパーソナルコンピュータである。関連バスインターフェイス１０は、それぞれの受信器要素４または中央コントロールユニット８をデータバス６に連結するために提供される。適切なバスインターフェイス１０が、データバス６の、または伝送媒体の、特性および構成に応じて提供される。データバス６は、例えば、光伝送媒体、例えば、導光板である。あるいは、同軸ケーブルが伝送媒体として使用されても良い。
【００１３】
関連アンテナ２から発せられるアナログアンテナ信号Ｓは、それぞれの受信器要素４内のアナログ／デジタルコンバータ１２（以後Ａ／Ｄコンバータと称する）によって関連アンテナ２の直後にデジタル化される。あるいは、アンテナ信号Ｓは、ミキサ段階１４の後のＡ／Ｄコンバータ１２によってデジタル化されることもできる。受信器要素４によってデジタル前処理されても良いデジタル化されたアンテナ信号Ｓ_Ｄは、データバス６を介して中央コントロールユニット８に伝送される。アンテナ信号Ｓ_Ｄが中央コントロール８へ伝送される間、これらの信号は、同データバス６を介してコントロールユニット８内の主モジュール１６からの主クロックＭによって同期化される。受信器要素４、特にサンプリング、または、適切な場合、サンプリング前のミキサ段階１４によって行われるミキシングは、この場合、デジタル化されたアンテナ信号Ｓ_Ｄの側部（ｆｌａｎｋｓ）の評価に基づいて同期化される。この場合、データバス６に連結される個々のデジタル受信器要素４は、同期化され、主クロックＭから得られる同期化クロックＳｙｎｃに基づいて位相ロック方式で作動される。あるいは、または追加的に、各受信器要素４は、クロックを関連受信器要素４に供給するためのクロック供給ユニット１８を有する。このような局部クロック供給ユニット１８は、中央クロックユニット８内の主クロックＭが故障した場合に、クロック供給を支援するため、および適切な場合、データバス６が非排他的に使用されるので、受信器要素４を同期化させるために使用される。
【００１４】
コントロールユニット８に伝送される受信器要素４からのデジタル化されたアンテナ信号Ｓ_Ｄは、コントロールユニット８によって論理的に重畳されるので、受信された信号Ｓの信号対雑音比が改良され、望ましくない信号レベルが抑制される。波長が、アンテナ間の距離の大きさより小さいか、または等しい周波数に対してアンテナ信号Ｓ_Ｄを論理的に重畳すると、尚も良好である信号対雑音比を有する指向特性となる。さらに、デジタル化されたアンテナ信号Ｓ_Ｄは、アンテナ２から形成される、アンテナ装置、例えばアンテナアレイから指向効果を生成できるようにするためにコントロールユニット８によって重み付けされる。さらに、アンテナ面積を低周波数、例えば長波または中波用に直接加えることができる。これによって、受信性能がアンテナ４の数だけ改良されることとなる。
【００１５】
混信チャネル排除の条件は、構造１の全体に対する位相同時性が必要ということにもなる。例えば、受信周波数を１００ＭＨｚ、および信号対雑音比を１０ｄＢとすると、これは、アンテナ信号Ｓに対して３１８ｐｓの時刻同時性となるが、信号対雑音比が２０ｄＢの場合、アンテナ信号Ｓに対して３１．８ｐｓの時刻同時性となる。このような時間変動は、特に、可能な限り広帯域幅の、例えば光伝送媒体のような伝送媒体を有するデータバス６によって可能となる。
【００１６】
主クロックＭまたは同期化クロックを修復するためのクロック供給ユニット１８は、図２で概略的に例示される。クロック供給ユニット１８は、例えば、位相ロックループ（略してＰＬＬとも称される）の形式である。クロック供給ユニット１８は、発振器２０（例えば水晶発振器）、位相比較器２２（例えば乗算器）、およびローパスフィルタ２４を有する。位相安定性は、データバス６に使用されるプロトコルに応じて、および受信器要素４に直接クロック供給を提供するための主クロックＭの欠落に応じて、位相ロックループによってそれぞれの局部クロック供給ユニット１８内、特に発振器２０内で達成される。この目的のために、データの入力は、プロトコルに基づくコントロールユニット８内の主クロックＭによって決まり、クロック供給ユニット１８の位相ロックループが閉じるので、発振器２０が主クロックＭと同期化される。位相ロックループ内の発振器２０は、この場合、データ、ゆえに主クロックＭがコントロールユニット８から伝送されず、さらにデータバス６が他のシステムまたはサービスに使用される時間を調整する十分なアラン分散を生成するように設計される。このようなクロック同期化回路は、ゆえに、基準すなわち主クロックＭの伝送における間をつなぐために使用され、関連の受信器要素４は保持された同期化クロックＳｙｎｃに基づいて同期化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】２つまたはそれ以上のアンテナを有し、データバスに連結される２つまたはそれ以上の受信器要素を有する、信号のデジタル受信用の構造を概略的に示す図である。
【図２】図１に示されたような受信器要素のクロック修復を概略的に示す図である。

Claims (12)

1. 信号（Ｓ）（特に放送無線信号）のデジタル受信用の構造（１）であって、それぞれが関連受信器要素（４）を有する２つまたはそれ以上のアンテナ（２）を具備し、前記受信器要素（４）は、前記アンテナ（２）から発せられるアンテナ信号（Ｓ）の同期化および重畳化のための中央コントロールユニット（８）にデータバス（６）を介して接続される、構造（１）。
2. 前記受信器要素（４）は、それぞれのアナログアンテナ信号（Ｓ）のデジタルアンテナ信号（Ｓ_Ｄ）への変換のためのＡ／Ｄコンバータ（１２）を有する、請求項１に記載の構造（１）。
3. 前記受信器要素（４）は、発せられたアンテナ信号（Ｓ）を混合して中間周波数を形成するためのミキサ（１４）を有する、請求項１あるいは２に記載の構造。
4. 発振器（２０）は、前記関連受信器要素（４）のクロック供給のために提供される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の構造。
5. 前記コントロールユニット（８）は、デジタル化されたアンテナ信号（Ｓ_Ｄ）の論理的重畳のために提供される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の構造。
6. 前記コントロールユニット（８）は、主クロック（Ｍ）を使用して前記受信器要素（４）の同期化を行うための主モジュール（１６）を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の構造。
7. 信号（Ｓ）（特に放送無線信号）のデジタル受信の方法であって、アンテナ信号（Ｓ）は、それぞれが関連受信器要素（４）を有する２つまたはそれ以上のアンテナ（２）から発せられ、中央コントロールユニット（８）によってデータバス（６）を介して同期化および重畳化される、方法。
8. 前記各アンテナ信号（Ｓ）が、前記関連受信器要素（４）によってデジタル化される、請求項７に記載の方法。
9. 前記各アンテナ信号（Ｓ）が、前記関連受信器要素（４）によって混合されて中間周波数を形成する、請求項７あるいは８に記載の方法。
10. デジタル化されたアンテナ信号（Ｓ_Ｄ）が論理的に重畳化される、請求項７〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記受信器要素（４）は、主クロック（Ｍ）を使用して中心に同期化される、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 同期化は、ユーザデータの側部（ｆｌａｎｋｓ）の評価によって実行される、請求項８〜１１のいずれか一項に記載の方法。