JP5117316B2 - 無線受信装置及び無線受信方法 - Google Patents

Description

本発明は、周波数変調信号（以下、ＦＭ信号）等の無線信号を受信する無線受信装置に関し、特に、複数の受信アンテナによる無線信号の受信指向性を適応的に制御可能な無線受信装置に関する。

無線受信装置にて発生する妨害の１つに相互変調妨害がある。以下では、相互変調妨害をＩＭ（Inter Modulation）妨害と呼ぶ。ＩＭ妨害は、無線受信装置が有するアンプなどの非線形性によって生じる３次相互変調波（ＩＭ３）の周波数が、希望波の周波数の近傍に位置する場合に発生する。具体的には、希望波とは異なる２波の周波数をｆ１及びｆ２とした場合、３次相互変調波の周波数ｆ３１及びｆ３２は、以下の（１）及び（２）式により表される。ｆ３１又はｆ３２が希望波の周波数ｆ０の近傍に位置するときに、希望波に対するＩＭ妨害が発生する。
ｆ３１＝２×ｆ１−ｆ２ （１）
ｆ３２＝２×ｆ２−ｆ１ （２）

特許文献１は、受信感度が異なる２つのアナログフロントエンド（ＡＦＥ）を有し、ＩＭ妨害の発生検出に応じて、２つのＡＦＥの間で使用するＡＦＥを切り替えることが可能な無線受信装置を開示している。より具体的に述べると、特許文献１に開示された無線受信装置は、受信感度の低い第１のＡＦＥと受信感度の高い第２のＡＦＥの切り替え機能と、ＩＭ妨害の発生を検出する機能を有する。そして、当該無線受信装置は、第２のＡＦＥの出力を使用して希望信号の復調処理を行っている間にＩＭ妨害の発生を検出した場合に、復調部に対して受信信号を供給するＡＦＥを第１のＡＦＥに切り替える動作を行う。受信感度の低い第１のＡＦＥは、第２のＡＦＥに比べてＡＧＣ（Automatic Gain Control）を早めに動作させるよう設定されているため、第２のＡＦＥに比べて利得が低く抑えられる代わりに、第２のＡＦＥに比べて相互変調波の発生を抑制することができる。

特許文献２〜７は、受信指向性を変更可能な適応アレイアンテナを有する無線受信装置を開示している。このうち、特許文献２及び３に開示された無線受信装置は、複数のアンテナによって受信された無線信号に対して個別に適応等化処理を行った後に適応合成する。これによって、マルチパス干渉（周波数選択性フェージング）による波形歪みが効果的に除去される。

特許文献４は、複数のアンテナ素子によって受信された複数の受信信号を合成して合成信号を生成する際の重み係数を、希望信号に対して干渉信号が混入する時刻に応じて不連続に切り替えることが可能な無線受信装置を開示している。より具体的に述べると、特許文献４に開示された無線受信装置は、第１及び第２の重み係数算出部、受信品質測定部、重み係数切替部を有する。第１の重み係数算出部は、希望信号に同期した同期干渉信号を除去するために、各アンテナによる受信信号と既知信号との比較により重み係数を算出する。第２の重み係数算出部は、希望信号に同期していない非同期信号を除去するために、合成信号とその参照信号との誤差を最小とする適応アルゴリズムを実行することによって重み係数を逐次計算する。受信品質測定部は、合成信号の受信品質を測定する。重み係数切替部は、合成信号の受信品質の変化を契機として、合成信号の生成に利用する重み係数の供給元を、第１の重み係数算出部から第２の重み係数算出部に切り替える。なお、特許文献４は、受信品質測定部にて測定される受信品質の具体例を開示していない。

特許文献５は、適応アレイアンテナの指向性パターンを音声信号の音質の評価結果に応じて変更することが可能であり、車両に搭載して使用される無線受信装置を開示している。特許文献５に開示された無線受信装置は、例えば、車両の前向き、後向き、右向き及び左向きの４通りの指向性パターンから任意の指向性パターンを選択することができる。また、特許文献５は、音声信号の音質を検出する具体例として、中間周波数信号（ＩＦ信号）の受信信号強度を開示している。

特許文献６は、信号品質に応じて選択ダイバーシチ受信と適応アルゴリズムを利用した重み付き合成受信とを、切り替え可能な無線受信装置を開示している。ここで、選択ダイバーシチ受信とは、複数のアンテナによって受信される複数の受信信号のうちの１つを、所定のダイバーシチ判定基準に従って選択する受信方法である。一方、重み付き合成受信とは、ＣＭＡ（Constant Modulus Algorithm）等の適応アルゴリズムを利用して複数のアンテナ受信信号に対する重み係数を計算し、この重み係数を用いて複数のアンテナ受信信号を合成する受信方法である。また、特許文献６は、受信方法の切り替え基準となる信号品質の具体例として、選択ダイバーシチ受信によって選択されたダイバーシチ信号の平均電力と、重み付き合成受信よって受信された合成信号の平均電力を開示している。
特開平５−３２７５７１号公報 特開平８−２３７１８０号公報 特開平７−８６９７２号公報 特開平１１−２８４５３０号公報 特開２０００−２５２８９９号公報 特開平１０−２０９８９０号公報 特開２００３−１１０４７６号公報

上述したように、特許文献１に開示された無線受信装置は、受信感度の向上を優先した特定を有する第２のＡＦＥの出力信号においてＩＭ妨害が検知された場合に、ＩＭ妨害の抑制を優先した特性を有する第１のＡＦＥに切り替える。つまり、特許文献１に開示された無線受信装置は、ＩＭ妨害が発生する受信条件下において、ＡＦＥ内のアンプの利得を低下させるよう構成されており、ＩＭ妨害が発生している状況下では希望波の受信感度も抑圧されてしまう。このため、特許文献１に開示された無線受信装置は、ＩＭ妨害が発生している受信条件下では、希望波の受信感度の抑圧を回避することが困難である。

一方、特許文献２に開示された無線受信装置は、２つのアンテナ素子による受信信号を適応合成することによって受信指向性を調整可能である。したがって、特許文献２に開示された無線受信装置は、適応的な指向性の調整によって、干渉波の到来方向にヌル点を形成し、干渉波を減衰させることができる。特許文献２に開示された適応合成技術を応用することによって、ＩＭ妨害をもたらす妨害波の到来方向にヌル点を形成するよう適応動作を行わせることも原理的に可能である。しかしながら、適応アルゴリズムに従った受信指向性の調整を行うだけでは、希望波の受信レベルが減衰され、妨害波を積極的に受信するという不適切な動作を招くおそれがある。なぜなら、公知の適応アルゴリズムを用いた受信指向性の調整では、ＩＭ妨害をもたらす２つの妨害波の信号強度が希望波の信号強度より大きい場合に希望波の到来方向にヌル点を形成するおそれがあり、かつこのような局所的な指向性の調整状態から脱却することが難しいためである。

その他の特許文献３〜７も、ＩＭ妨害の発生に応じて受信指向性を調整する技術について開示していない。

つまり、従来の無線受信装置は、希望波の受信強度が妨害波の受信強度に比べて小さくなるような受信条件下では、希望波の受信感度の抑圧回避とＩＭ妨害の抑制とを共に達成することが困難であるという問題を有する。

本発明の第１の態様にかかる無線受信装置は、検出部及び指向性変更手段を有する。前記検出部は、複数のアンテナ素子の各々に誘起される複数の受信の合成信号又は前記複数の受信信号に含まれる１の受信信号から復調される希望信号に対するＩＭ妨害の発生を検出する。また、前記指向性変更手段は、前記検出部によるＩＭ妨害の発生検出を契機として、前記複数のアンテナ素子の指向性パターンを変更前とは異なる方向にヌル点を有する他のパターンに変更する。

なお、前記指向性変更手段の機能は、例えば、後述する発明の実施の形態１における係数更新部１４によって具体的に実現される。係数更新部１４は、ＩＭ妨害の発生検出を契機として、適応アルゴリズムによらずに定められた直接係数値を用いてタップ係数群を生成し、これらの係数群をデジタルフィルタ１３Ａ及びＢに供給する。また、前記指向性変更手段の機能は、後述する発明の実施の形態３における加算器３１、減算器３２及びスイッチ３３によっても具体的に実現される。さらに、前記指向性変更手段の機能は、後述する発明の実施の形態４における加算器４１、減算器４２及びスイッチ４３によっても具体的に実現される。

上述したように、本発明の第１の態様にかかる無線受信装置は、ＩＭ妨害の発生検出を契機として、前記複数のアンテナ素子の指向性パターンを変更前とは異なる方向にヌル点を有する他のパターンに変更する。これにより、ＩＭ妨害をもたらす妨害波の到来方向にヌル点が形成されやすくなる。つまり、当該無線受信装置は、ＩＭ妨害をもたらす妨害波の到来方向からの信号受信を低減でき、ＩＭ妨害の発生を効果的に抑制できる。

また、本発明の第１の態様にかかる無線受信装置は、特許文献１に開示されているＩＭ妨害抑制のための動作、つまり相互変調波の発生を直接的に抑制するためのアンプの利得抑制を必須としていない。このため、特許文献１に開示された技術に比べて、希望波の受信感度の抑圧を回避できる。

また、本発明の第１の態様にかかる無線受信装置は、ＩＭ妨害が発生した場合に受信指向性のヌル点方向を強制的に変更する。このため、当該無線受信装置は、適応アルゴリズムを用いた受信指向性の調整を行なう場合に、希望波の到来方向にヌル点が形成されるような不適切な動作を回避できる。つまり、当該無線受信装置は、希望波の受信強度が妨害波の受信強度に比べて小さくなるような受信条件下においても、希望波の受信感度の抑圧回避とＩＭ妨害の抑制とを同時に達成することができる。

本発明の第２の態様にかかる無線受信装置は、アナログ信号処理部、Ａ／Ｄ変換部、複数のデジタルフィルタ、信号合成部、及び係数更新部を有する。前記アナログ信号処理部は、複数のアンテナ素子によって受信される複数の受信信号をアナログ信号処理する。前記Ａ／Ｄ変換部は、前記アナログ信号処理が行なわれた前記複数の受信信号をサンプリングすることにより複数のデジタル信号を生成する。前記複数のデジタルフィルタは、前記複数のデジタル信号の振幅及び位相を調整可能である。前記信号合成部は、前記複数のデジタルフィルタによってフィルタ処理された前記複数のデジタル信号を合成する。前記係数更新部は、適応アルゴリズムに従って前記複数のデジタルフィルタのタップ係数群を更新するとともに、希望信号に対するＩＭ妨害の発生検出を契機として、前記タップ係数群の少なくとも１つを前記適応アルゴリズムに拠らずに例外的に更新する。

上述したように、本発明の第２の態様にかかる無線受信装置は、適応アルゴリズムに基づくタップ係数群の更新処理に加えて、ＩＭ妨害の発生検出を契機とする前記タップ係数群の例外的な更新を行なうことができる。これにより、ＩＭ妨害が発生した場合に、適応アルゴリズムに依存することなく、受信指向性のヌル点方向が変化するように強制的なタップ係数の更新を行なうことができる。

本発明により、希望波の受信強度が妨害波の受信強度に比べて小さくなるような受信条件下においても、希望波の受信感度の抑圧回避とＩＭ妨害の抑制とを共に達成すること可能な無線受信装置を提供できる。

以下では、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略される。

＜発明の実施の形態１＞
本実施の形態にかかる無線受信装置１は、複数のアンテナ素子によって受信された複数の受信信号の振幅及び位相をデジタルフィルタによって個別に調整した後に、これらの受信信号を合成する。無線受信装置１は、複数の受信信号に対する振幅及び位相の調整量を変更することによって、複数のアンテナ素子の受信指向性を変更可能である。

図１は、無線受信装置１の構成例を示すブロック図である。以下では、図１に含まれる各構成要素について説明する。アンテナ素子１０Ａ及び１０Ｂは、それぞれ無線信号を受信する。アナログフロントエンド（ＡＦＥ）１１Ａは、アンテナ素子１０Ａによって受信された無線信号に対する帯域制限、中間周波数信号（ＩＦ信号）への変換、ＩＦ信号増幅を含むアナログ信号処理を行う。ＡＦＥ１１Ｂは、アンテナ素子１０Ａによって受信された無線信号に対してＡＦＥ１１Ａと同様のアナログ信号処理を行う。

Ａ／Ｄ変換器１２Ａは、ＡＦＥ１１Ａから供給されるアナログＩＦ信号をデジタルサンプリングし、デジタルＩＦ信号を生成する。同様に、Ａ／Ｄ変換器１２Ｂは、ＡＦＥ１１Ｂから供給されるアナログＩＦ信号をデジタルＩＦ信号に変換する。

Ａ／Ｄ変換器１２Ａによって生成されたデジタルＩＦ信号は、デジタルフィルタ１３Ａに送られる。デジタルフィルタ１３Ａは、トランスバーサル型のデジタルフィルタであり、後述する係数更新部１４から供給されるタップ係数を用いてデジタルＩＦ信号に対するフィルタ処理を実行する。同様に、デジタルフィルタ１３Ｂは、Ａ／Ｄ変換器１２Ｂによって生成されたデジタルＩＦ信号に対するフィルタ処理を実行する。

係数更新部１４は、デジタルフィルタ１３Ａ及びＢのタップ係数群の最適化のためにＬＭＳ（Least Mean Square）、ＮＭＬＳ（Normalized MLS）、ＣＭＡ等の適応アルゴリズムを実行し、タップ係数群を逐次生成してデジタルフィルタ１３Ａ及びＢに供給する。さらに、係数更新部１４は、後述するＩＭ妨害検出部１７から供給される制御信号に応じて、適応アルゴリズムに依らずにタップ係数群を更新することができる。係数更新部１４の具体的な動作及び構成例については後述する。

加算器１５は、フィルタ処理された２系統のデジタルＩＦ信号を加算し、デジタル復調処理の対象となる合成信号Ｓ１を生成する。

復調部１６は、合成信号Ｓ１から希望信号を復調するためのデジタル復調処理を行う。復調部１６によって復調された復調信号は、図示しない後段の信号処理部に供給されるとともに、ＩＭ妨害検出部１７に供給される。

ＩＭ妨害検出部１７は、復調部１６から復調信号を入力し、希望信号に対するＩＭ妨害の発生を検出する。ＩＭ妨害検出部１７は、ＩＭ妨害の発生検出を契機として、係数更新部１４５に制御信号を出力する。ＩＭ妨害検出部１７の具体的な動作及び構成例については後述する。

続いて以下では、係数更新部１４の具体的な動作について説明する。係数更新部１４は、加算器１５によって合成される合成信号Ｓ１を利用し、適応アルゴリズムに従ってデジタルフィルタ１３Ａ及びＢのタップ係数の更新処理を行う。適応アルゴリズムに基づくタップ係数の更新処理によって、デジタルフィルタ１３Ａ及びＢは、受信指向性を希望波の到来方向に向たり、妨害波の到来方向にヌル点を形成したりするように動作する。なお、タップ係数の更新は、デジタルフィルタ１３Ａ及びＢの遅延値も利用して行ってもよい。係数更新部１４に適用される適応アルゴリズムは特に限定されるものではなく、係数更新部１４は、ＬＭＳアルゴリズム、ＣＭＡ等の公知の適応アルゴリズムを利用すればよい。

さらに係数更新部１４は、ＩＭ妨害の発生検出を示す制御信号がＩＭ妨害検出部１７から入力された場合、タップ係数を適応アルゴリズムに依らずに強制的に書き換えるように動作する。このとき、書き換え後のタップ係数は、受信指向性のヌル方向が書き換え前のタップ係数によって得られるヌル方向とは異なる方向となるように選択される。

指向性パターン変更の一例を以下に示す。説明容易化のため、デジタルフィルタ１３Ａ及びＢの初期中心タップ位置がともにＮ番目あり、アンテナ素子１０Ａ及びＢのアンテナ間距離を無線信号キャリア周波数の半波長であると仮定する。係数更新部１４は、ＩＭ妨害が検出される度に、デジタルフィルタ１３Ａ及びＢの中心タップ位置を以下の組合せ１〜４の間で周期的に変更すればよい。
［組合せ１］フィルタ１３Ａ：Ｎ番目、 フィルタ１３Ｂ：Ｎ＋１番目
［組合せ２］フィルタ１３Ａ：Ｎ番目、 フィルタ１３Ｂ：Ｎ＋２番目
［組合せ３］フィルタ１３Ａ：Ｎ−１番目、フィルタ１３Ｂ：Ｎ番目
［組合せ４］フィルタ１３Ａ：Ｎ番目、 フィルタ１３Ｂ：Ｎ番目
図２（ａ）〜（ｄ）は、タップ中心位置の組合せ１〜４によって得られる指向性パターンを示している。図２（ａ）〜（ｄ）における点線矢印Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ２１、Ｄ２２等は、各指向性パターンのヌル方向を表している。なお、デジタルフィルタ１３Ａ及びＢの単位遅延値（すなわちサンプリング周波数）によってタップ中心位置と指向性パターンとの関係は変化するが、この点は当業者が容易になし得る設計事項であるから、詳細な説明は割愛する。

なお、上述した指向性パターンの変更例が一例に過ぎないことは勿論である。例えば、組合せ１〜４の変更順序を入れ替えてもよい。また、指向性の変化を緩やかにするために、ヌル方向の異なる指向性パターンの総数を５以上として、パターン間の位相の変化を小さくしてもよい。この場合、例えば、上述した"組合せ２"におけるデジタルフィルタ１３Ｂのタップ中心位置を（Ｎ＋１）＋（Ｎ＋２）とすればよい。また、ヌル方向の異なる指向性パターンの総数を２通り又は３通りとしてもよい。また、指向性パターンの切り替えは、ランダムな順序で行なってもよい。

次に、係数更新部１４の具体的な構成例について説明する。図３は、係数更新部１４の構成例を示すブロック図である。図３の例では、係数更新部１４は、更新値算出部１４０とアキュムレータ１４１を有する。更新値算出部１４０は、適応アルゴリズムに従って、係数更新値を算出する。

アキュムレータ１４１が有するレジスタ１４２は、デジタルフィルタ１３Ａ及びＢに供給されるタップ係数群を保持する。加算器１４３は、レジスタ１４２に保持されている値と係数更新値とを加算し、加算結果によってレジスタ１４２の値を更新する。

セレクタ１４４は、ＩＭ妨害検出部１７からの制御信号、すなわちＩＭ妨害の検出結果に応じて動作する。具体的に述べると、ＩＭ妨害が発生していないとき、セレクタ１４４は、加算器１４３からの信号をレジスタ１４２に与える。一方、ＩＭ妨害の発生が検出された場合、セレクタ１４４は、直接係数値をレジスタ１４２に与える。ここで、直接係数値とは、適応アルゴリズムに依らずにヌル点方向を変更するよう選択されたタップ係数群である。例えば、上述した指向性パターンの変更例の場合、直接係数値は、組合せ１〜４の中から周期的に選択された値となる。

続いて、ＩＭ妨害検出部１７におけるＩＭ妨害の検出原理とＩＭ妨害検出部１７の構成例について説明する。ＩＭ妨害検出部１７は、復調信号に含まれる希望信号の変調指数を計測し、この計測結果を利用してＩＭ妨害の発生を検出すればよい。上述したように、ＩＭ妨害は、２つの妨害波の３次相互変調波（ＩＭ３）に起因して発生する。（１）式及び（２）式に示したように、３次相互変調波は、一方の妨害波（例えばｆ１）の２次高調波成分と他方の妨害波（例えばｆ２）の基本波成分から発生する。このため、３次相互変調波の変調指数は、元の妨害波ｆ１の変調指数の２倍になる。したがって、３次相互変調波が希望信号の周波数帯域に重なってＩＭ妨害が発生すると、復調信号に含まれる希望信号の変調指数は、本来の値に比べて大きくなっているようにみえる。つまり、ＩＭ妨害検出部１７は、復調信号に含まれる希望信号の変調指数の大きさを計測することによって、ＩＭ妨害の発生を検出できる。

例えば、無線受信装置１がＦＭ放送の受信機である場合、復調信号に含まれる主音声信号（Ｌ＋Ｒ信号）、副音声信号（Ｌ−Ｒ信号）、パイロット信号、又はその他の多重信号（ＲＤＳ（Radio Data System）信号、ＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System）信号など）の少なくとも１つの変調指数を計測すればよい。

図４は、変調指数に基づいてＩＭ妨害を検出するためのＩＭ妨害検出部１７の構成例を示すブロック図である。図４において、帯域制限フィルタ１７０は、復調部１６から復調信号を受信して帯域制限処理を行う。絶対値検波部１７１は、帯域制限フィルタ１７０の出力信号を絶対値検波し、変調指数値を取り出す。絶対値検波部１７１の出力は、不要な高調波を含む場合がある。このため、平滑化フィルタ１７２は、不要な高周波成分を取り除く。比較部１７３は、平滑化フィルタ１７２の出力に現れる変調指数値と、予め定められた変調指数基準値とを比較する。なお、変調指数基準値は、無線受信装置１の使用地域やサービス内容に応じて、適宜設定すればよい。比較部１７３は、基準値を超える変調指数が計測された場合に、ＩＭ妨害発生を示す制御信号を係数更新部１４に対して送信する。

以上に述べたように、本実施の形態にかかる無線受信装置１は、ＩＭ妨害の発生検出を契機として、デジタルフィルタ１３Ａ及びＢに供給されるタップ係数群の少なくとも１つを適応アルゴリズムに拠らずに例外的に更新することとした。つまり、無線受信装置１は、ＩＭ妨害の発生検出を契機として、アンテナ素子１０Ａ及びＢの指向性パターンを変更前とは異なる方向にヌル点を有する他のパターンに変更することができる。これにより、ＩＭ妨害をもたらす妨害波の到来方向にヌル点が形成されやすくなる。したがって、無線受信装置１は、ＩＭ妨害をもたらす妨害波の到来方向からの信号受信を低減でき、ＩＭ妨害の発生を効果的に抑制できる。

＜発明の実施の形態２＞
本実施の形態にかかる無線受信装置２は、上述した無線受信装置１の動作に加えて、復調信号の品質判定の結果によっても、ヌル点方向を変化させるようアンテナ素子１０Ａ及びＢの指向性パターンを変更する。

図５は、無線受信装置２のブロック図である。図５に示す品質判定部２８は、復調信号の中に受信品質を劣化させる成分がどの程度含まれているかを判定する。品質判定部２８は、Ｓ／Ｎの劣化等の受信品質の劣化を検出した場合に、ＩＭ妨害検出部１７と同様に、係数更新部１４に対して制御信号を出力する。

ＩＭ妨害検出部１７又は品質判定部２８から出力される制御信号は、ＯＲ回路２９を経由して係数更新部１４に入力される。すなわち、本実施の形態の係数更新部１４は、ＩＭ妨害の発生及び復調信号の品質劣化の少なくとも一方の条件成立に応じて、アンテナ素子１０Ａ及びＢの指向性パターンする。実施の形態１で述べたように、指向性パターンの変更は、変更前と比べてヌル点方向が異なる配置となるように行われる。

続いて、品質判定部２８の具体的な構成例について説明する。図６は、品質判定部２８の構成例を示すブロック図である。図６において、帯域制限フィルタ２８０は、復調部１６から復調信号を受信して帯域制限処理を行う。絶対値検波部２８１は、帯域制限フィルタ２８０の出力信号を絶対値検波し、復調信号に含まれるノイズ成分及び高調波成分を抽出する。絶対値検波により得られる情報には不要な高周波が含まれているため、平滑化フィルタ２８２は、不要な高周波成分を取り除く。比較部２８３は、平滑化フィルタ２８２の出力に現れるノイズ成分値と、予め定められたノイズ成分の基準値とを比較する。なお、ノイズ成分の基準値は、無線受信装置２の使用地域やサービス内容に応じて、適宜設定すればよい。比較部２８３は、基準値を超えるノイズ成分が計測された場合に、変調信号の品質劣化を示す制御信号を係数更新部１４に対して送信する。

ＩＭ妨害検出部１７と組み合わせて品質判定部２８を設ける利点は以下に述べる通りである。通常、希望波の到来方向は一方向ではないため、ＩＭ妨害の検出に応じて指向性パターンを切り替えても希望波が受信不能となる確率は小さい。しかしながら、希望波の到来方向とＩＭ妨害をもたらす妨害波の到来方向とが近接している場合が稀にある。この場合、妨害波の減衰と同時に希望波も減衰するおそれがある。指向性パターンの切り替えによって希望波の減衰が生じると、復調信号のＳ／Ｎが劣化する。本実施の形態の品質判定部２８は、指向性パターンの切り替えに起因して復調信号の品質劣化が劣化ことを判定し、これを契機として再び指向性パターンを切り替えることができる。つまり、品質判定部２８を設けることによって、無線受信装置２は、指向性パターンの切り替えに起因して復調信号の品質劣化が劣化した状態から速やかに脱出することができ、希望波の減衰を抑制することができる。

＜発明の実施の形態３＞
本実施の形態にかかる無線受信装置３は、上述した無線受信装置２の変形であり、アンテナ素子１０Ａ及びＢの指向性パターンを切り替える機構が無線受信装置２と異なる。

図７は、無線受信装置３の構成例を示すブロック図である。図７に示す無線受信装置３と図６の無線受信装置２との相違点は以下の通りである。図７に示す無線受信装置３では、デジタルフィルタ１３Ｂが省略されている。一方、図７に示す無線受信装置３には、デジタルフィルタ１３Ａの前段に加算器３１、減算器３２、スイッチ３３が配置されている。係数更新部３４は、デジタルフィルタ１３Ａの出力信号Ｓ２を用いてタップ係数群を適応的に更新する。

加算器３１は、Ａ／Ｄ変換器１２Ａ及びＢから供給される２系統のデジタルＩＦ信号を加算する。一方、減算器３２は、Ａ／Ｄ変換器１２Ａ及びＢから供給される２系統のデジタルＩＦ信号を減算する。つまり、加算器３１の出力から見たアンテナ素子１０Ａ及びＢの指向性パターンと、減算器３２の出力から見たそれとは異なるパターンとなる。例えば、アンテナ素子１０Ａ及びＢのアンテナ間距離を無線信号キャリア周波数の半波長とした場合、加算器３１の出力から見た指向性パターンは、図８（ａ）に示すパターンとなる。一方、減算器３２の出力から見た指向性パターンは、図８（ｂ）に示すパターンとなる。なお、図８（ａ）及び（ｂ）に示される点線矢印Ｄ５１、Ｄ５２、Ｄ６１及びＤ６２はヌル点方向を表している。

スイッチ３３は、加算器３１出力及び減算器３２出力の一方をデジタルフィルタ１３Ａに対して選択的に供給する。スイッチ３３の切り替え制御のために、ＩＭ妨害検出部１７及び品質判定部２８から出力される制御信号がスイッチ３３に入力される。すなわち、スイッチ３３の切り替えは、ＩＭ妨害検出部１７によるＩＭ妨害の発生検出と、品質判定部２８による復調信号の品質劣化の検出の少なくとも一方の条件成立に応じて実行される。スイッチ３３は、ＩＭ妨害検出部１７又は品質判定部２８から制御信号が入力される度に、加算器３１側と減算器３２側とを交互に選択するよう動作するとよい。

上述した無線受信装置１及び２は、アンテナ素子１０Ａ及びＢによる受信信号をそれぞれ適応処理して合成するため、受信指向性を適応的に制御可能であるがコストが高い。これに対して、無線受信装置３は、一方のデジタルフィルタ１３Ｂを省略し、加算器３１又は減算器３２による信号合成によって予め指向性を有する合成信号をデジタルフィルタ１３Ａに入力する。このため、無線受信装置３は、無線受信装置１及び２に比べてコスト低減を図ることができる。なお、図７の構成例では、２つの指向性パターンの間で切り替える例を示したが、３以上の指向性パターンの間で切り替えるよう構成してもよい。

＜発明の実施の形態４＞
本実施の形態にかかる無線受信装置４もまた、上述した無線受信装置２の変形であり、アンテナ素子１０Ａ及びＢの指向性パターンを切り替える機構が無線受信装置２と異なる。

図９は、無線受信装置４の構成例を示すブロック図である。図９に示す無線受信装置４と図６の無線受信装置２との相違点は以下の通りである。図９に示す無線受信装置４では、ＡＦＥ１１Ｂ、Ａ／Ｄ変換器１２Ｂ及びデジタルフィルタ１３Ｂが省略されている。一方、図９に示す無線受信装置４には、ＡＦＥ１１Ａの前段に加算器４１、減算器４２、スイッチ４３が配置されている。

加算器４１は、アンテナ素子１０Ａ及びＢによって受信された２系統の受信信号（アナログＲＦ信号）を加算する。一方、減算器４２は、２系統の受信信号（アナログＲＦ信号）を減算する。つまり、発明の実施の形態３に示した無線受信装置３と同様に、加算器４１の出力から見たアンテナ素子１０Ａ及びＢの指向性パターンと、減算器４２の出力から見たそれとは異なるパターンとなる。

スイッチ４３は、加算器４１出力及び減算器４２出力の一方をＡＦＥ１１Ａに対して選択的に供給する。スイッチ４３の切り替え制御のために、ＩＭ妨害検出部１７及び品質判定部２８から出力される制御信号がスイッチ４３に入力される。すなわち、スイッチ４３の切り替えは、ＩＭ妨害検出部１７によるＩＭ妨害の発生検出と、品質判定部２８による復調信号の品質劣化の検出の少なくとも一方の条件成立に応じて実行される。スイッチ４３は、ＩＭ妨害検出部１７又は品質判定部２８から制御信号が入力される度に、加算器４１側と減算器４２側とを交互に選択するよう動作するとよい。

本実施の形態にかかる無線受信装置４は、ＡＦＥ１１Ｂ、Ａ／Ｄ変換器１２Ｂ及びデジタルフィルタ１３Ｂを省略し、加算器４１又は減算器４２による信号合成によって予め指向性を有する合成信号をＡＦＥ１１Ａに入力する。このため、無線受信装置４は、上述した無線受信装置１乃至３に比べてコスト低減を図ることができる。なお、図９の構成例では、２つの指向性パターンの間で切り替える例を示したが、３以上の指向性パターンの間で切り替えるよう構成してもよい。

＜発明の実施の形態５＞
本実施の形態にかかる無線受信装置５は、上述した無線受信装置４の変形である。無線受信装置５は、無線受信装置４と比べて、ＩＭ妨害検出の原理とＩＭ妨害検出のための構成が異なる。

図１０は、無線受信装置５のブロック図である。ＩＭ妨害検出部５７は、ＡＦＥ５１Ａから供給される２系統のアナログＩＦ信号を元にＩＦ妨害の発生を検出する。

ＡＦＥ５１Ａの構成例を図１１に示す。ＲＦアンプ５１０、ミキサ５１１及びＩＦアンプ５１３は、Ａ／Ｄ変換器１２に供給されるアナログＩＦ信号を生成するための構成要素である。ミキサ５１１は、ＲＦアンプ５１０によって増幅されたアナログＲＦ信号を局部発振器５１２から供給される局部発振信号と乗算し、アナログＩＦ信号に変換する。

図１１に示すＡＦＥ５１Ａは、上述したミキサ５１１とは別にもう１つのミキサ５１４を有する。ミキサ５１１と同様に、ミキサ５１４は、アナログＲＦ信号をアナログＩＦ信号に変換する。しかしながら、ミキサ５１４は、ミキサ５１１に比べて出力信号に相互変調歪みを生じさせ易い歪み特性を有する。

２つのミキサ５１１及び５１４の歪み特性の違いのために、これら２つのミキサによって生成される２つのアナログＩＦ信号に含まれる３次相互変調歪み成分の信号電力は相違する。つまり、歪み特性の悪いミキサ５１４の出力信号には、ミキサ５１１の出力信号に比べて大きな３次相互変調歪みが発生する。このため、ＩＭ妨害検出部５７は、ミキサ５１１及び５１４によって生成される２系統のアナログＩＦ信号を入力し、これら２信号に対する帯域制限処理を行なった後に電力差を計測し、電力差が予め定められた基準値より大きくなることによってＩＭ妨害の発生を検出することができる。

なお、上述した発明の実施の形態１〜５では、２つのアンテナ素子１０Ａ及びＢを用いて無線信号を受信する構成について説明した。しかしながら、３以上のアンテナ素子を配置し、３系統以上の受信信号に対する演算処理によって受信指向性を調整するよう無線受信装置１〜５を変形してもよい。

また、上述した発明の実施の形態１〜５に示したデジタルフィルタ１３Ａ並びに１３Ｂ、係数更新部１４並びに３４、復調部１６、ＩＭ妨害検出部１７並びに５７、品質判定部２８、及びＯＲ回路２９等のデジタル信号処理に関する構成要素は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のコンピュータによって実現してもよい。

さらに、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、既に述べた本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。

発明の実施の形態１にかかる無線受信装置のブロック図である。 発明の実施の形態１にかかる無線受信装置の指向性パターンの一例を示す図である。 図１の無線受信装置が有する係数更新部の構成例を示すブロック図である。 図１の無線受信装置が有するＩＭ妨害検出部の構成例を示すブロック図である。 発明の実施の形態２にかかる無線受信装置のブロック図である。 図５の無線受信装置が有する品質判定部の構成例を示すブロック図である。 発明の実施の形態３にかかる無線受信装置のブロック図である。 発明の実施の形態３にかかる無線受信装置の指向性パターンの一例を示す図である。 発明の実施の形態４にかかる無線受信装置のブロック図である。 発明の実施の形態５にかかる無線受信装置のブロック図である。 図５に示す無線受信装置が有するＡＦＥのブロック図である。

符号の説明

１、２、３、４ 無線受信装置
１０Ａ、１０Ｂ アンテナ素子
１１Ａ、１１Ｂ アナログフロントエンド（ＡＦＥ）
１２Ａ、１２Ｂ Ａ／Ｄ変換器
１３Ａ、１３Ｂ デジタルフィルタ
１４ 係数更新部
１５ 加算器
１６ 復調部
１７ ＩＭ妨害検出部
２８ 品質判定部
２９ ＯＲ回路
３１ 加算器
３２ 減算器
３３ スイッチ
４１ 加算器
４２ 減算器
４３ スイッチ
１４０ 更新値算出部
１４１ アキュムレータ
１４２ レジスタ
１４３ 加算器
１４４ セレクタ
１７０ 帯域制限フィルタ
１７１ 絶対値検波部
１７２ 平滑化フィルタ
１７３ 比較部
２８０ 帯域制限フィルタ
２８１ 絶対値検波部
２８２ 平滑化フィルタ
２８３ 比較部
５１０ ＲＦアンプ
５１１、５１４ ミキサ
５１２ 局部発振器
５１３ ＩＦアンプ

Claims (8)

1. 複数のアンテナ素子の各々に誘起される複数の受信信号の合成信号又は前記複数の受信信号に含まれる１の受信信号から復調される希望信号に対する相互変調妨害の発生を検出する検出部と、
   前記検出部による相互変調妨害の発生検出を契機として、前記複数のアンテナ素子の指向性パターンを変更前とは異なる方向にヌル点を有する他のパターンに変更する指向性変更手段と、
   前記合成信号をアナログ信号処理するアナログ信号処理部と、を備え、
   前記アナログ信号処理部は、
   前記合成信号を増幅する増幅部と、
   増幅後の前記合成信号を局部発振信号と混合して第１の中間周波数信号を生成する第１のミキサと、
   前記第１のミキサに比べて前記受信信号に相互変調歪みを生じさせ易い歪み特性を有し、増幅後の前記合成信号を前記局部発振信号と混合して第２の中間周波数信号を生成する第２のミキサと、を有し、
   前記検出部は、前記第１及び第２の中間周波数信号の信号振幅を比較することによって前記相互変調妨害の発生を検出する、
   無線受信装置。
2. 前記指向性変更手段は、前記合成信号を生成するための前記複数の受信信号に対する演算内容を変更することによって、前記指向性パターンを変更する、請求項１に記載の無線受信装置。
3. 前記希望信号の品質劣化を検出する品質判定部をさらに備え、
   前記指向性変更手段は、前記相互変調妨害の発生と前記希望信号の品質劣化の少なくとも一方の検出を契機として前記指向性パターンを変更する、請求項１又は２に記載の無線受信装置。
4. 複数のアンテナ素子によって受信される複数の受信信号をアナログ信号処理するアナログ信号処理部と、
   前記アナログ信号処理が行なわれた前記複数の受信信号をサンプリングすることにより複数のデジタル信号を生成するＡ／Ｄ変換部と、
   前記複数のデジタル信号の振幅及び位相を調整可能な複数のデジタルフィルタと、
   前記複数のデジタルフィルタによってフィルタ処理された前記複数のデジタル信号を合成する信号合成部と、
   前記複数のデジタルフィルタのタップ係数群を更新する係数更新部と、
   を備え、
   前記係数更新部は、適応アルゴリズムに従って前記タップ係数群を更新するとともに、希望信号に対する相互変調妨害の発生検出を契機として、前記タップ係数群の少なくとも１つを前記適応アルゴリズムに拠らずに例外的に更新する、無線受信装置。
5. 前記例外的な更新は、更新後のタップ係数群により得られる前記複数のアンテナ素子の指向性パターンが有するヌル点が、更新前の指向性パターンとは異なる方向に配置されるように行なわれる、請求項４に記載の無線受信装置。
6. 前記例外的な更新は、前記複数のデジタルフィルタの少なくとも１つの中心タップ位置を変更することにより行われる、請求項５に記載の無線受信装置。
7. 前記係数更新部は、
   前記ヌル点が互いに異なる方向に配置されるよう定められた、前記複数のデジタルフィルタそれぞれの中心タップ位置の複数の組合せを保持し、
   前記相互変調妨害の発生検出の度に、前記複数の組合せの内から選択する組合せを変更して、前記少なくとも１つの中心タップ位置を変更する、
   請求項６に記載の無線受信装置。
8. 複数のアンテナ素子の各々に誘起される複数の受信信号の合成信号又は前記複数の受信信号に含まれる１の受信信号から復調される希望信号に対する相互変調妨害の発生を検出するステップ（ａ）と、
   前記相互変調妨害の発生検出を契機として、前記複数のアンテナ素子の指向性パターンを変更前とは異なる方向にヌル点を有する他のパターンに変更するステップ（ｂ）と、
   前記合成信号をアナログ信号処理するステップ（ｃ）と、を備え、
   前記ステップ（ｃ）にて、
   前記合成信号を増幅し、
   第１のミキサを用いて、増幅後の前記合成信号を局部発振信号と混合して第１の中間周波数信号を生成し、
   前記第１のミキサに比べて前記受信信号に相互変調歪みを生じさせ易い歪み特性を有する第２のミキサを用いて、増幅後の前記合成信号を前記局部発振信号と混合して第２の中間周波数信号を生成し、
   前記ステップ（ａ）にて、前記第１及び第２の中間周波数信号の信号振幅を比較することによって前記相互変調妨害の発生を検出する、
   無線受信方法。

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