JP7008248B2

JP7008248B2 - 受信装置、受信方法、及び受信システム

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Publication number: JP7008248B2
Application number: JP2018066239A
Authority: JP
Inventors: 洋平浅田; 僚平進藤
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Filing date: 2018-03-29
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Description

本開示は、ＦＭの放送波等の無線信号を受信する受信装置、受信方法、及び受信システムに関する。

無線信号を受信装置によって受信する場合、受信信号の信号品質を阻害する要因の一つにマルチパス干渉がある。マルチパス干渉は、複数の経路を経て到来する信号波が時間差を持ち、それらが干渉することによって生じるものであり、マルチパス干渉によって、受信電界の低下、又は位相ずれによる復調時の角度検出ずれ等が発生し、受信信号の音質等の信号品質が劣化する。ここでは、車載のラジオ受信機等の移動体の受信装置においてＦＭ放送を受信する際のマルチパス干渉を例にとり説明する。

マルチパス干渉による受信信号の品質劣化を改善する第１の手段として、例えばダイバーシティ受信方式がある。ダイバーシティ受信方式では、２つのアンテナをアレイ合成して干渉を低減するフェーズダイバーシティ方式（アダプティブアレーアンテナ）が採用されることが多い。フェーズダイバーシティ方式は、２つのアンテナに到来する受信波が、アンテナの距離間隔により位相差（行路差）が発生することを利用して、干渉を除去する仕組みである。フェーズダイバーシティによる干渉除去方法は、空間等化と呼ばれることもある。ＦＭ受信における空間等化では、無線信号の伝搬状態に応じた適応性を持たせるため、ＦＭ信号の定包絡線特性を利用したＣＭＡ（Constant Modulus Algorithm）技術を適用するのが一般的である。ＦＭ信号は、搬送周波数に時間変化を与えることで音声情報を重畳させており、搬送波の振幅には変動が無い。ＣＭＡでは、ＦＭ信号の定振幅特性を利用し、受信点で信号振幅の時間変化をゼロにするようフィードバック制御によって振幅及び位相のウェイトを調整し、目標値に追い込むことにより、適応処理を実現している。

また、マルチパス干渉による受信信号の品質劣化を改善する第２の手段として、例えば無線信号の伝搬状態を受信波の状態から推定し、伝搬状態の逆の状態（逆特性）を遅延タップで与えて補正する、遅延等化器がある。遅延等化器による干渉除去方法は、時間等化と呼ばれることもある。遅延等化器における適応処理は、フェーズダイバーシティの場合と同様、ＣＭＡを用いたフィードバック制御によって実現する。

さらに、マルチパス干渉による受信信号の品質劣化を改善する第３の手段として、上記のフェーズダイバーシティと遅延等化器とを組み合わせた、マルチタップ式フェーズダイバー方式がある。特許文献１には、マルチタップ式フェーズダイバー方式の例として、アダプティブアレーアンテナによる空間等化と、ＴＤＬ（Tapped Delay Line）フィルタによる時間等化とを組み合わせた時空間等化システムを構成する判定帰還形等化器が開示されている。このマルチタップ式フェーズダイバー方式においても、フェーズダイバーシティや遅延等化器の場合と同様、ＣＭＡを用いたフィードバック制御によって適応処理を実現する。

特許第２６６３８２０号公報

上記のような従来のマルチタップ式フェーズダイバー方式では、空間等化のウェイトと
時間等化のウェイトを一つの更新ルールで同列に扱って適応処理を実行するため、空間等化の効果が出にくく、理想的な等化処理には容易に至らないという課題があった。従来の時空間等化システムにおいて補正値を最適解に収束させようとすると、複雑な演算が必要となり、大規模な演算回路と多くの時間を要するため、例えば車載のラジオ受信機などの移動体に適用する場合、実用的な受信装置の実現が困難であった。

本開示は、上述した従来の事情に鑑みて案出され、空間等化と時間等化とを組み合わせたマルチタップ式フェーズダイバー方式において、より適切な等化処理を実行することができる受信装置、受信方法、及び受信システムを提供することを目的とする。

本開示は、アレイアンテナによる複数系統の受信信号をそれぞれ入力する複数系統の遅延等化器を有し、前記受信信号に対する空間等化及び時間等化の等化処理を行う等化処理部を備える受信装置であって、前記等化処理部は、前記複数系統の遅延等化器における特定の１つのタップの出力と所定の基準値との差分である第１の誤差を求め、前記第１の誤差が最小となる第１のウェイトを算出し、前記第１のウェイトの算出結果を、前記複数系統の遅延等化器における前記特定のタップ以外の全てのタップに反映させ、前記複数系統の遅延等化器における全てのタップの出力と所定の基準値との差分である第２の誤差を求め、前記第２の誤差が最小となる第２のウェイトを算出し、前記第１のウェイト及び前記第２のウェイトの算出結果を用いて、前記複数系統の遅延等化器における全てのタップの係数を同一のタイミングで更新し、前記等化処理部の出力を算出する、受信装置を提供する。

また、本開示は、電波の受信信号を入力する受信信号入力部と、前記受信信号の等化処理を行う等化処理部と、前記等化処理後の信号を音声出力する音声信号出力部と、を有する受信システムであって、前記受信信号入力部は、希望波の電波を受信する複数系統のアンテナを有するアレイアンテナと、前記受信した複数系統の信号をそれぞれ周波数変換するフロントエンド部と、を有し、前記音声信号出力部は、前記等化処理後の信号を増幅する出力信号増幅部と、前記増幅した信号を音声信号として出力する音声出力デバイスと、を有し、前記等化処理部は、前記複数系統の受信信号をそれぞれ入力する複数系統の遅延等化器を有し、前記受信信号に対する空間等化及び時間等化の等化処理を行うものであり、前記複数系統の遅延等化器における特定の１つのタップの出力と所定の基準値との差分である第１の誤差を求め、前記第１の誤差が最小となる第１のウェイトを算出し、前記第１のウェイトの算出結果を、前記複数系統の遅延等化器における前記特定のタップ以外の全てのタップに反映させ、前記複数系統の遅延等化器における全てのタップの出力と所定の基準値との差分である第２の誤差を求め、前記第２の誤差が最小となる第２のウェイトを算出し、前記第１のウェイト及び前記第２のウェイトの算出結果を用いて、前記複数系統の遅延等化器における全てのタップの係数を同一のタイミングで更新し、前記等化処理部の出力を算出する、受信システムを提供する。

また、本開示は、アレイアンテナによる複数系統の受信信号をそれぞれ入力する複数系統の遅延等化器を有し、前記受信信号に対する空間等化及び時間等化の等化処理を行う等化処理部を備える受信装置における受信方法であって、前記等化処理部において、前記複数系統の遅延等化器における特定の１つのタップの出力と所定の基準値との差分である第１の誤差を求め、前記第１の誤差が最小となる第１のウェイトを算出し、前記第１のウェイトの算出結果を、前記複数系統の遅延等化器における前記特定のタップ以外の全てのタップに反映させ、前記複数系統の遅延等化器における全てのタップの出力と所定の基準値との差分である第２の誤差を求め、前記第２の誤差が最小となる第２のウェイトを算出し、前記第１のウェイト及び前記第２のウェイトの算出結果を用いて、前記複数系統の遅延等化器における全てのタップの係数を同一のタイミングで更新し、前記等化処理部の出力
を算出する、受信方法を提供する。

本開示によれば、空間等化と時間等化とを組み合わせたマルチタップ式フェーズダイバー方式において、より適切な等化処理を実行することができる。

実施の形態に係る受信装置及び受信システムの構成を示すブロック図実施の形態に係る受信装置の等化処理の動作を説明するフローチャート実施の形態に係る等化処理において空間等化を行う際のウェイトと誤差との関係の一例を示す図実施の形態に係る等化処理において時間等化を行う際のウェイトと誤差との関係の一例を示す図マルチパスの発生状況を説明する図であり、（Ａ）はマルチパス発生時の無線信号の複数の伝搬経路のイメージを示す図、（Ｂ）は各受信波の到来時間を示す図比較例としての一般的なマルチタップ式フェーズダイバー方式の受信装置の構成例を示す図比較例のマルチタップ式フェーズダイバー方式によって等化処理を行う際のウェイトと誤差との関係の一例を示す図

以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係る受信装置、受信方法、及び受信システムを具体的に開示した各実施形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

（本実施の形態の内容に至る経緯）
ここで、マルチタップ式フェーズダイバー方式の課題について具体例を挙げて説明する。以下では、ＦＭラジオ放送等の無線信号を受信する際のマルチパスの発生状況と、マルチタップ式フェーズダイバー方式による等化処理の一例について示す。

図５は、マルチパスの発生状況を説明する図であり、（Ａ）はマルチパス発生時の無線信号の複数の伝搬経路のイメージを示す図、（Ｂ）は各受信波の到来時間を示す図である。例えば放送局の送信アンテナから送信される電波は、複数の伝搬経路によって受信装置の受信アンテナまで伝搬するため、直接伝搬する希望波Ｓ１、山やビル等で反射する主要なマルチパスの干渉波Ｓ２、ビル密集地などで多重に反射する他のマルチパスの干渉波Ｓ３などの複数の受信波が発生する。この場合、希望波Ｓ１に対して、主要な干渉波Ｓ２、他の干渉波Ｓ３がそれぞれ遅延して受信アンテナに到来する。

図６は、比較例としての一般的なマルチタップ式フェーズダイバー方式の受信装置の構成例を示す図である。上記のようなマルチパス環境下でマルチタップ式フェーズダイバー方式を用いて受信信号の等化処理を行う場合、複数系統（図示例では２系統）のＴＤＬフィルタによる遅延等化器１２１、１２２を用いて、空間等化のウェイトと時間等化のウェイトを一つの更新ルールで算出し、適応処理を実行する。このとき、干渉波Ｓ２、Ｓ３をキャンセルするために、遅延等化器１２１、１２２の出力ｙと基準値Ｔａｒｇｅｔとの誤差ｅを算出し、ウェイト算出部１３１にてＣＭＡを用いて誤差ｅが最小となるよう各タップのウェイトＷを算出する。そして、遅延等化器１２１、１２２の各タップの位相器にウ
ェイトＷをかけてフィードバック制御を行い、出力ｙを最適値に収束させる。例えば２系統の遅延等化器１２１、１２２がそれぞれ１６タップのＴＤＬフィルタで構成される場合、合計３２個の変数を用いてウェイトを算出することになり、複雑な演算となるため、ウェイトを最適解に収束させることが困難であった。

図７は、図６に示した比較例のマルチタップ式フェーズダイバー方式によって等化処理を行う際のウェイトと誤差との関係の一例を示す模式図である。図７のようにウェイトＷに対する誤差ｅが二次元で示される場合に、ウェイトＷの初期状態が白丸の値○であるとし、この開始点○から等化処理の制御を開始することを想定する。この場合、等化処理は、誤差ｅが最小となる星印の値☆、すなわち最適値の到達点☆を目指すべきであるが、実際は白三角の値△、すなわち比較例の到達点△で制御が停止してしまう。これは、比較例の等化処理では、開始点○から近い極小値となる値（極小解）で満足して妥当なウェイト補正値であるとみなし、制御を終了してしまうことに起因する。比較例の等化処理において、最適値の到達点☆まで収束させるためには、複雑な演算が必要となり、大規模な演算回路と多くの時間を要する。例えば車載のラジオ受信機などの移動体の受信装置においては、できるだけ簡易な演算で高速処理が可能な構成が望まれるため、適応処理の演算処理量と時間追従性の観点で現実的ではない。このため、マルチパスの干渉波によるノイズをキャンセルしきれず、受信信号にノイズが生じる課題があった。

そこで、本実施の形態では、マルチタップ式フェーズダイバー方式において、適応処理の結果を最適値に収束させることが可能であり、より適切な等化処理を実行できる受信装置、受信方法、及び受信システムの構成例を示す。

本実施の形態では、本開示に係る受信装置、受信方法、及び受信システムの一例として、例えば車両に搭載されるＦＭラジオ受信機に適用可能な構成例を示す。

（本実施の形態の構成）
図１は、実施の形態に係る受信装置及び受信システムの構成を示すブロック図である。本実施の形態の受信装置は、ＦＭラジオ放送等の無線信号の等化処理を行う複数系統（図示例では２系統）の遅延等化器を含む等化処理部２０を有する。本実施の形態の受信システムは、受信信号入力部として、複数系統（図示例では２系統）のアンテナ１１、１２、フロントエンド（ＦＥ）部１３、１４、ＡＤコンバータ（ＡＤＣ：Analog to Digital Converter）１５、１６、帯域制限フィルタ１７、１８を有する。受信システムは、正規化処理部１９、復調部３３を有してもよい。また、受信システムは、音声信号出力部として、ＤＡコンバータ（ＤＡＣ：Digital to Analog Converter）３４、増幅部３５、スピーカ３６を有する。

アンテナ１１、１２は、例えば希望波の周波数の半波長の間隔で配置され、ＦＭラジオ放送等の無線信号を２系統の受信部で受信するアレイアンテナを構成する。フロントエンド部１３、１４は、アンテナ１１、１２で受信したＲＦ（無線周波数帯）の受信信号の周波数変換等を行う。ＡＤコンバータ１５、１６は、フロントエンド部１３、１４から出力される受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。帯域制限フィルタ１７、１８は、希望波の周波数を含む所定の周波数帯域の受信信号を通過させ、他の帯域の信号を遮断する。正規化処理部１９は、２系統の受信信号の信号レベルを揃えるための正規化処理を行う。なお、受信信号入力部は、アレイアンテナからの希望波の電波の受信信号を入力する入力インタフェース等によって構成してもよい。

復調部３３は、受信信号のＦＭ信号の復調、左右の音声信号のステレオ復調などのＦＭ復調を行うＦＭ復調部を含む。ＤＡコンバータ３４は、復調部３３より出力されるデジタル信号の復調信号をアナログ信号に変換する。増幅部３５は、出力信号増幅部の一例であ
り、復調信号をアナログ信号に変換した音声信号を増幅する増幅器を含む。スピーカ３６は、音声出力デバイスの一例であり、音声信号を再生出力し、ＦＭラジオ放送等の音声を再生する。音声出力デバイスは、スピーカ３６に限定されず、ヘッドホン、イヤホン、ヘッドセットなど、種々のデバイスを用いてもよい。なお、音声信号出力部は、復調信号の音声信号を出力する出力インタフェース等によって構成してもよい。

等化処理部２０は、２系統の遅延等化器２１、２２、第１の合成器２３、第１の加算器２４、基準値出力部２５、第２の合成器２６、第２の加算器２７、第１のウェイト算出部３１、第２のウェイト算出部３２を有する。等化処理部２０は、ＣＭＡを用いたフィードバック制御によって適応処理を実現する。遅延等化器２１、２２は、ＴＤＬフィルタによる遅延等化器であり、複数タップ（ここではＮタップ）の遅延等化器とする。ここで、第１の遅延等化器２１をＭａｉｎのＴＤＬ、第２の遅延等化器２２をＳｕｂのＴＤＬと称する。遅延等化器２１、２２は、それぞれＮ－１個の遅延時間Ｔの遅延素子２１１、２２１と、Ｎ個の複素乗算器２１２、２２２とを有する。なお、受信信号入力部に３系統以上のアレイアンテナを設け、アレイアンテナに対応して等化処理部を３系統以上の遅延等化器を有する構成としてもよい。

第１の合成器２３は、特定の１つのタップにおいて、２つの複素乗算器２１２、２２２の出力を合成する。基準値出力部２５は、所定の基準値Ｔａｒｇｅｔを出力する。第１の加算器２４は、第１の合成器２３の出力から基準値出力部２５の出力の基準値Ｔａｒｇｅｔを減算することにより、第１の合成器２３の出力と基準値Ｔａｒｇｅｔとの差分を求め、第１の誤差としての誤差ｅ１を算出する。第１のウェイト算出部３１は、ＣＭＡを用いて誤差ｅ１が最小となるよう第１のウェイトとしてのウェイトＷ１を算出する。ウェイトＷ１は、空間等化のためのウェイトとして用いる。

第２の合成器２６は、Ｎ個全てのタップにおいて、２系統の複素乗算器２１２、２２２の出力を合成する。第２の加算器２７は、第２の合成器２６の出力から基準値出力部２５の出力の基準値Ｔａｒｇｅｔを減算することにより、第２の合成器２６の出力と基準値Ｔａｒｇｅｔとの差分を求め、第２の誤差としての誤差ｅ２を算出する。第２のウェイト算出部３２は、ＣＭＡを用いて誤差ｅ２が最小となるよう第２のウェイトとしてのウェイトＷ２を算出する。ウェイトＷ２は、時間等化のためのウェイトとして用いる。

上記のウェイトＷ１、ウェイトＷ２の算出は、例えばＬＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズムを用いて、誤差ｅ１、ｅ２をゼロにするウェイトＷ１、Ｗ２の更新量を算出することによって実行する。

本実施の形態では、上記の遅延等化器２１、２２によって、フェーズダイバーによる空間等化と、ＭａｉｎとＳｕｂのそれぞれのＴＤＬによる時間等化とを、空間等化→時間等化の順番で同時に実施する。具体的には、時空間等化システムにおいて、空間等化を行う１タップのウェイトＷ１を更新し、更新量を複素乗算器２１２、２２２の回転ベクトルとしてその他のタップのウェイトＷ２に対して乗算することによって伝搬させ、その後、時間等化によるウェイトＷ２を更新する。これらの空間等化と時間等化によるウェイトＷ１及びウェイトＷ２の更新を、一回の係数更新で実施する。

（本実施の形態の動作）
図２は、実施の形態に係る受信装置の等化処理の動作を説明するフローチャートである。以下では、遅延等化器の各タップをＴＡＰとも称する。

まず、遅延等化器２１、２２において、Ｎ個のＴＡＰ（ＴＡＰ＿１～ＴＡＰ＿ｎ）内で空間等化を実施する特定のＴＡＰ＿ｐを指定する（ステップＳ１１）。ＴＡＰ番号ｐは下
記式（１）で表される。
１≦ｐ≦Ｎ …（１）

図１の例では、一点鎖線で囲んだ１つずつのＴＡＰが空間等化用のＴＡＰに相当する。空間等化を実施するＴＡＰは、例えば、一番先頭のＴＡＰ＿１（ｐ＝１）を指定する。なお、ｐ＝Ｎ／２（真ん中のＴＡＰ）など、任意に適宜指定すればよい。以下、空間等化を実施するＴＡＰを空間等化ＴＡＰとも称する。また、図１において破線で囲んだＮ個全てのＴＡＰが時間等化用のＴＡＰに相当する。以下、時間等化を実施するＴＡＰを時間等化ＴＡＰとも称する。

続いて、遅延等化器２１、２２、第１の合成器２３及び第１の加算器２４において、空間等化ＴＡＰ（ＴＡＰ＿ｐ）単体での誤差ｅ１を算出する（ステップＳ１２）。誤差ｅ１は、下記式（２）に示すように、ＴＡＰ＿ｐにおいて、ＭａｉｎのＴＤＬのタップ係数Ｗ_ｍａｉｎと入力値ｘ_ｍａｉｎとをかけたものと、ＳｕｂのＴＤＬのタップ係数Ｗ_ｓｕｂと入力値ｘ_ｓｕｂとをかけたものとを第１の合成器２３で加算し、第１の加算器２４でこの合成値を基準値Ｔａｒｇｅｔから減算することによって求められる。

次に、算出した誤差ｅ１を使用して、第１のウェイト算出部３１においてウェイトＷ１を算出し、空間等化ＴＡＰ（ＴＡＰ＿ｐ）の係数を更新する（ステップＳ１３）。ＴＡＰ＿ｐのウェイトは、下記式（３）に示すようにＷｐ_ｎ＋１に更新される。

そして、遅延等化器２１、２２の空間等化ＴＡＰにおいて、空間等化ＴＡＰの更新量ｒを算出する（ステップＳ１４）。更新量ｒは、空間等化ＴＡＰの位相及び振幅の変動量に相当するものであり、下記式（４）によって求められる。式（４）において、上付きのバーは複素共役を表している。

次に、遅延等化器２１、２２の空間等化ＴＡＰ以外の時間等化ＴＡＰにおいて、空間等化ＴＡＰの更新量ｒをかけて更新分を反映（伝搬）させる（ステップＳ１５）。ＴＡＰ＿
ｋのウェイトは、下記式（５）に示すようにｒ・Ｗｋ_ｎに更新される。ここでは、空間等化ＴＡＰの更新量ｒをそれ以外の時間等化ＴＡＰに伝搬させるため、ＴＡＰ＿ｋのｋは１からＮでｐを除くものとなる。

続いて、遅延等化器２１、２２、第２の合成器２６及び第２の加算器２７において、更新した各ＴＡＰのウェイトＷ′ｋ_ｎを元にして、時間等化ＴＡＰの全ＴＡＰを使用した状態での誤差ｅ２を算出する（ステップＳ１６）。誤差ｅ２は、下記式（６）に示すように、ＴＡＰ＿ｋ（ｋ＝１～Ｎ）において、空間等化伝搬後のＭａｉｎのＴＤＬのタップ係数Ｗ′_ｍａｉｎと入力値ｘ_ｍａｉｎとをかけたものと、空間等化伝搬後のＳｕｂのＴＤＬのタップ係数Ｗ′_ｓｕｂと入力値ｘ_ｓｕｂとをかけたものとを第２の合成器２６で加算して積算し、第２の加算器２７でこの合成値を基準値Ｔａｒｇｅｔから減算することによって求められる。

次に、算出した誤差ｅ２を使用して、第２のウェイト算出部３２においてウェイトＷ２を算出し、時間等化ＴＡＰ＿１～Ｎ（ｐは除く）の係数を更新する（ステップＳ１７）。ＴＡＰ＿ｋ（ｋ＝１～Ｎ（ｐは除く））のウェイトは、下記式（７）に示すようにＷｋ_ｎ＋１に更新される。

そして、遅延等化器２１、２２において、更新された全てのＴＡＰ係数Ｗｋ_ｎ＋１を各ＴＡＰの入力ｘにかけて、出力ｙを決定する（ステップＳ１８）。出力ｙは、下記式（８）に示すように、ＴＡＰ＿ｋ（ｋ＝１～Ｎ）において、更新後のＭａｉｎのＴＤＬのタップ係数Ｗ′_ｍａｉｎと入力値ｘ_ｍａｉｎとをかけたものと、更新後のＳｕｂのＴＤＬのタップ係数Ｗ′_ｓｕｂと入力値ｘ_ｓｕｂとをかけたものとを第２の合成器２６で加算して積算することによって求められる。

上述した等化処理Ｓ１１～Ｓ１８を、所定の時間単位（フレーム）で繰り返し、同一フレーム毎に等化処理を逐次実行する。

以上の等化処理により、特定の１つのタップで行う空間等化と、この空間等化による結果を他の全てのタップに反映させて伝搬させ、全てのタップで行う時間等化とを、同一の係数更新のタイミングで実行する。これによって、空間等化と時間等化とを合わせて適切に実施し、ウェイトを最適解に収束させることが可能な時空間等化システムを実現できる。

図３は、実施の形態に係る等化処理において空間等化を行う際のウェイトと誤差との関係の一例を示す模式図、図４は、実施の形態に係る等化処理において時間等化を行う際のウェイトと誤差との関係の一例を示す模式図である。

ここでは、図３及び図４に示すように、空間等化によるウェイトＷ１に対する誤差ｅ１、時間等化によるウェイトＷ２に対する誤差ｅ２が、それぞれ二次元で示される場合を想定する。この場合、ウェイトＷ１、Ｗ２の初期状態が白丸の値○であるとし、この開始点○から等化処理の制御を開始するものとする。

この場合、空間等化によるウェイトＷ１から見える誤差ｅ１は図３のようになり、誤差ｅ１が最小となる星印の値☆、すなわち最適値の到達点☆に等化処理の制御を収束させることが可能である。したがって、例えば図５に示したようなマルチパスが発生している状況において、空間等化によって干渉影響の大きい主要なマルチパスの干渉波Ｓ２にフォーカスを当てて等化処理を実行できるので、干渉波Ｓ２を効果的にキャンセルすることが可能になる。本実施の形態における空間等化は、１タップのシンプルな計算で実施可能であり、誤差ｅ１を最適値の到達点☆に容易に近づけることができる。

また、時間等化によるウェイトＷ２から見える誤差ｅ２は図４のようになり、本実施の形態では空間等化によるウェイトＷ１の更新量を時間等化の全タップに伝搬させるため、開始点○から近い極小値の点で等化処理の制御が終了してしまうことを抑止できる。このため、時間等化による等化処理の微調整を継続し、誤差ｅ２が最小となる最適値の到達点☆に等化処理の制御を収束させることが可能である。したがって、例えば図５に示したようなマルチパスが発生している状況において、時間等化によって干渉影響の小さい他のマルチパスの干渉波Ｓ３を含む干渉に対する等化処理を実行でき、受信信号のノイズを低減することができる。

このように、本実施の形態では、１タップの空間等化の結果を時間等化に反映させて同一タイミングでウェイト更新することにより、空間等化と時間等化とで互いに結果に影響を与えないようにしながら、空間等化及び時間等化をそれぞれ適切に実行する。これにより、例えばＦＭラジオ放送受信時のマルチパス発生環境下において、受信信号における干渉を効果的に除去することができる。したがって、本実施の形態によれば、一般的なマルチタップ式フェーズダイバー方式ではなし得なかった理想誤差到達点への制御収束が可能となり、ノイズの少ない時空間等化の等化処理を提供できる。

以上のように、本実施の形態の受信装置は、アレイアンテナ１１、１２による複数系統の受信信号をそれぞれ入力する複数系統の遅延等化器２１、２２を有し、受信信号に対する空間等化及び時間等化の等化処理を行う等化処理部２０を備える。等化処理部２０は、複数系統の遅延等化器２１、２２における特定の１つのタップの出力と所定の基準値Ｔａｒｇｅｔとの差分である第１の誤差ｅ１を求め、第１の誤差ｅ１が最小となる第１のウェイトＷ１を算出する。また、等化処理部２０は、第１のウェイトＷ１の算出結果を、複数系統の遅延等化器２１、２２における特定のタップ以外の全てのタップに反映させ、複数系統の遅延等化器２１、２２における全てのタップの出力と所定の基準値Ｔａｒｇｅｔとの差分である第２の誤差ｅ２を求め、前記第２の誤差ｅ２が最小となる第２のウェイトＷ２を算出する。また、等化処理部２０は、第１のウェイトＷ１及び第２のウェイトＷ２の算出結果を用いて、複数系統の遅延等化器２１、２２における全てのタップの係数を同一のタイミングで更新し、等化処理部２０の出力ｙを算出する。

また、本実施の形態の受信装置では、複数系統の遅延等化器２１、２２は、各系統において、ＴＡＰ＿１～ＴＡＰ＿ｎのＮ個のタップを有する。等化処理部２０は、空間等化を実施するタップとして、Ｎ個のタップのうちの特定のタップＴＡＰ＿ｐを指定し、複数系統の遅延等化器２１、２２におけるタップＴＡＰ＿ｐの出力に基づいて第１のウェイトＷ１を算出して、タップＴＡＰ＿ｐの係数を更新する。また、等化処理部２０は、タップＴＡＰ＿ｐの更新量を、タップＴＡＰ＿ｐを除くＴＡＰ＿１～ＴＡＰ＿ｎのタップにかけて反映させた状態で、ＴＡＰ＿１～ＴＡＰ＿ｎのＮ個のタップの出力に基づいて第２のウェイトＷ２を算出して、タップＴＡＰ＿ｐを除くＴＡＰ＿１～ＴＡＰ＿ｎの係数を更新する。また、等化処理部２０は、第１のウェイトＷ１に基づくタップＴＡＰ＿ｐの係数と、第２のウェイトＷ２に基づくタップＴＡＰ＿ｐを除くＴＡＰ＿１～ＴＡＰ＿ｎの係数との更新を、同一の係数更新タイミングで実行する。

これにより、空間等化と時間等化とを組み合わせたマルチタップ式フェーズダイバー方式において、等化処理の開始点から近い極小値で制御が終了してしまうといった不具合を防止し、適応処理の結果を最適値に収束させることが可能となる。よって、空間等化及び時間等化の適応制御においてより適切な等化処理を実行でき、マルチパス発生時において、干渉影響の大きい主要な干渉波を効果的にキャンセルできる。このため、ＦＭラジオ放送等の希望波の受信電力の低下を防止し、ノイズの少ない受信信号を得ることができ、受信信号の音質劣化を抑制できる。

また、本実施の形態の受信システムは、電波の受信信号を入力する受信信号入力部と、受信信号の等化処理を行う等化処理部２０と、等化処理後の信号を音声出力する音声信号出力部と、を有する受信システムである。受信信号入力部は、希望波の電波を受信する複数系統のアンテナ１１、１２を有するアレイアンテナと、受信した複数系統の信号をそれぞれ周波数変換するフロントエンド部１３、１４と、を有する。音声信号出力部は、等化処理後の信号を増幅する増幅部３５と、増幅した信号を音声信号として出力するスピーカ３６と、を有する。等化処理部２０は、複数系統の遅延等化器２１、２２における特定の１つのタップの出力と所定の基準値との差分である第１の誤差ｅ１を求め、第１の誤差ｅ１が最小となる第１のウェイトＷ１を算出する。また、等化処理部２０は、第１のウェイトＷ１の算出結果を、複数系統の遅延等化器２１、２２における特定のタップ以外の全てのタップに反映させ、複数系統の遅延等化器２１、２２における全てのタップの出力と所定の基準値との差分である第２の誤差ｅ２を求め、第２の誤差ｅ２が最小となる第２のウェイトＷ２を算出する。また、等化処理部２０は、第１のウェイトＷ１及び第２のウェイトＷ２の算出結果を用いて、複数系統の遅延等化器２１、２２における全てのタップの係数を同一のタイミングで更新し、等化処理部２０の出力ｙを算出する。

これにより、空間等化と時間等化とを組み合わせたマルチタップ式フェーズダイバー方式において、より適切な等化処理を実行できる。

また、本実施の形態の受信方法は、アレイアンテナ１１、１２による複数系統の受信信号をそれぞれ入力する複数系統の遅延等化器２１、２２を有し、受信信号に対する空間等化及び時間等化の等化処理を行う等化処理部２０を備える受信装置における受信方法である。受信方法は、等化処理部２０において、複数系統の遅延等化器２１、２２における特定の１つのタップの出力と所定の基準値との差分である第１の誤差ｅ１を求め、第１の誤差ｅ１が最小となる第１のウェイトＷ１を算出し、第１のウェイトＷ１の算出結果を、複数系統の遅延等化器２１、２２における特定のタップ以外の全てのタップに反映させ、複数系統の遅延等化器２１、２２における全てのタップの出力と所定の基準値との差分である第２の誤差ｅ２を求め、第２の誤差ｅ２が最小となる第２のウェイトＷ２を算出し、第１のウェイトＷ１及び第２のウェイトＷ２の算出結果を用いて、複数系統の遅延等化器２１、２２における全てのタップの係数を同一のタイミングで更新し、等化処理部２０の出力ｙを算出する。

以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

本開示は、空間等化と時間等化とを組み合わせたマルチタップ式フェーズダイバー方式において、より適切な等化処理を実行することができる受信装置、受信方法、及び受信システムとして有用である。

１１、１２アンテナ
１３、１４フロントエンド部
１５、１６ＡＤコンバータ
１７、１８帯域制限フィルタ
１９正規化処理部
２０等化処理部
２１、２２遅延等化器
２３第１の合成器
２４第１の加算器
２５基準値出力部
２６第２の合成器
２７第２の加算器
３１第１のウェイト算出部
３２第２のウェイト算出部
３３復調部
３４ＤＡコンバータ
３５増幅部
３６スピーカ

Claims

アレイアンテナによる複数系統の受信信号をそれぞれ入力する複数系統の遅延等化器を有し、前記受信信号に対する空間等化及び時間等化の等化処理を行う等化処理部を備える受信装置であって、
前記等化処理部は、
前記複数系統の遅延等化器における特定の１つのタップの出力と所定の基準値との差分である第１の誤差を求め、前記第１の誤差が最小となる第１のウェイトを算出し、
前記第１のウェイトの算出結果を、前記複数系統の遅延等化器における前記特定のタップ以外の全てのタップに反映させ、前記複数系統の遅延等化器における全てのタップの出力と所定の基準値との差分である第２の誤差を求め、前記第２の誤差が最小となる第２のウェイトを算出し、
前記第１のウェイト及び前記第２のウェイトの算出結果を用いて、前記複数系統の遅延等化器における全てのタップの係数を同一のタイミングで更新し、前記等化処理部の出力を算出する、受信装置。
請求項１に記載の受信装置であって、
前記複数系統の遅延等化器は、各系統において、ＴＡＰ＿１～ＴＡＰ＿ｎのＮ個のタップを有し、
前記等化処理部は、
空間等化を実施するタップとして、前記Ｎ個のタップのうちの特定のタップＴＡＰ＿ｐを指定し、前記複数系統の遅延等化器におけるタップＴＡＰ＿ｐの出力に基づいて前記第１のウェイトを算出して、前記タップＴＡＰ＿ｐの係数を更新し、
前記タップＴＡＰ＿ｐの更新量を、前記タップＴＡＰ＿ｐを除くＴＡＰ＿１～ＴＡＰ＿ｎのタップにかけて反映させた状態で、前記ＴＡＰ＿１～ＴＡＰ＿ｎのＮ個のタップの出力に基づいて前記第２のウェイトを算出して、前記タップＴＡＰ＿ｐを除くＴＡＰ＿１～ＴＡＰ＿ｎの係数を更新し、
前記第１のウェイトに基づく前記タップＴＡＰ＿ｐの係数と、前記第２のウェイトに基づく前記タップＴＡＰ＿ｐを除くＴＡＰ＿１～ＴＡＰ＿ｎの係数との更新を、同一の係数更新タイミングで実行する、受信装置。
電波の受信信号を入力する受信信号入力部と、前記受信信号の等化処理を行う等化処理部と、前記等化処理後の信号を音声出力する音声信号出力部と、を有する受信システムであって、
前記受信信号入力部は、希望波の電波を受信する複数系統のアンテナを有するアレイアンテナと、前記受信した複数系統の信号をそれぞれ周波数変換するフロントエンド部と、を有し、
前記音声信号出力部は、前記等化処理後の信号を増幅する出力信号増幅部と、前記増幅した信号を音声信号として出力する音声出力デバイスと、を有し、
前記等化処理部は、
前記複数系統の受信信号をそれぞれ入力する複数系統の遅延等化器を有し、前記受信信号に対する空間等化及び時間等化の等化処理を行うものであり、
前記複数系統の遅延等化器における特定の１つのタップの出力と所定の基準値との差分である第１の誤差を求め、前記第１の誤差が最小となる第１のウェイトを算出し、
前記第１のウェイトの算出結果を、前記複数系統の遅延等化器における前記特定のタップ以外の全てのタップに反映させ、前記複数系統の遅延等化器における全てのタップの出力と所定の基準値との差分である第２の誤差を求め、前記第２の誤差が最小となる第２のウェイトを算出し、
前記第１のウェイト及び前記第２のウェイトの算出結果を用いて、前記複数系統の遅延等化器における全てのタップの係数を同一のタイミングで更新し、前記等化処理部の出力
を算出する、受信システム。
アレイアンテナによる複数系統の受信信号をそれぞれ入力する複数系統の遅延等化器を有し、前記受信信号に対する空間等化及び時間等化の等化処理を行う等化処理部を備える受信装置における受信方法であって、
前記等化処理部において、
前記複数系統の遅延等化器における特定の１つのタップの出力と所定の基準値との差分である第１の誤差を求め、前記第１の誤差が最小となる第１のウェイトを算出し、
前記第１のウェイトの算出結果を、前記複数系統の遅延等化器における前記特定のタップ以外の全てのタップに反映させ、前記複数系統の遅延等化器における全てのタップの出力と所定の基準値との差分である第２の誤差を求め、前記第２の誤差が最小となる第２のウェイトを算出し、
前記第１のウェイト及び前記第２のウェイトの算出結果を用いて、前記複数系統の遅延等化器における全てのタップの係数を同一のタイミングで更新し、前記等化処理部の出力を算出する、受信方法。