JP4095602B2 - Receiver - Google Patents

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Description

本発明は、複数のアンテナからの信号を受信する受信装置に関する。   The present invention relates to a receiving apparatus that receives signals from a plurality of antennas.

携帯電話やPHSの普及によって,個人消費者にとって「いつでも、どこでも、誰とでも」通信ができることが当たり前のようになり、無線通信は非常に身近なものとなっている。またPCユーザにとっても、室内LANを無線で構築することができ、高速データ伝送への適性や、場所にとらわれないユビキタス性が功を奏して、無線LAN(Local Area Network)は爆発的に普及してきている。   With the widespread use of mobile phones and PHS, it has become commonplace for individual consumers to communicate “anytime, anywhere, with anyone”, and wireless communication has become very familiar. Also, for PC users, an indoor LAN can be constructed wirelessly, and the suitability for high-speed data transmission and the ubiquitous nature independent of the location have been effective, and the wireless LAN (Local Area Network) has been spreading explosively. ing.

無線を用いたシステムでは、複数のアンテナを用いて送信側あるいは受信側で適応信号処理を行うことで、受信品質の改善、伝送速度またはスループットの向上を図ることができる。このような技術に、(1)ダイバーシチ技術、(2)Space-time codingあるいはMIMO(Multi-Input Multi-Output)技術がある。ダイバーシチ技術は、複数のアンテナで受信した信号から受信状態の良好な信号の選択等を行う技術である。MIMO技術は、複数のアンテナでの受信状態の相違に対応して、送信側がそれぞれ異なるデータ系列を送信し、受信側がそれらを分離・抽出してN倍(N:最大送信アンテナ数)のデータを同時に復調することを可能とする技術である。いずれにしろ、受信側での効果的な受信信号の選択/合成/分離のための復調アルゴリズムが検討されてきた。   In a system using radio, adaptive signal processing is performed on the transmission side or reception side using a plurality of antennas, so that reception quality can be improved and transmission speed or throughput can be improved. Such technologies include (1) diversity technology, (2) space-time coding or MIMO (Multi-Input Multi-Output) technology. The diversity technique is a technique for selecting a signal having a good reception state from signals received by a plurality of antennas. In the MIMO technology, the transmission side transmits different data series corresponding to the difference in the reception state at a plurality of antennas, and the reception side separates and extracts them to obtain N times (N: maximum number of transmission antennas) data. This is a technique that enables simultaneous demodulation. In any case, demodulation algorithms for effective selection / synthesis / separation of received signals on the receiving side have been studied.

ここで、アンテナおよび高周波からベースバンドに周波数変換し、ディジタル信号の状態にまで変換する一連の受信回路をまとめて「受信ブランチ」と定義し、「アンテナ」と区別する。
ベースバンド帯でディジタル信号処理によって合成ダイバーシチを行う方式や、指向性制御のために各アンテナに対する振幅あるいは位相の重み付け合成を行うアダプティブアレーアンテナ、スマートアンテナと呼ばれる方式では、受信機自体が複数のディジタル領域の受信部を持つ構成となる。
Here, a series of reception circuits that perform frequency conversion from an antenna and a high frequency to a baseband and convert it to a digital signal state are collectively defined as a “reception branch” and are distinguished from an “antenna”.
In a method that performs combining diversity by digital signal processing in the baseband, an adaptive array antenna that performs weighted combining of amplitude or phase for each antenna for directivity control, and a method called a smart antenna, the receiver itself has multiple digital signals. It has a configuration having an area receiving unit.

ところで、受信信号をディジタル領域で復調可能とするために、キャリア周波数誤差を補正するAFC(Automatic Frequency Control)が受信機で利用される。送受信機でVCO(Voltage Controlled Oscillator)が異なることから、送受信機間でキャリア周波数オフセット(以下、「周波数誤差」と呼ぶ)が生じるからである。   By the way, in order to demodulate the received signal in the digital domain, AFC (Automatic Frequency Control) for correcting the carrier frequency error is used in the receiver. This is because a VCO (Voltage Controlled Oscillator) differs between the transceivers, so that a carrier frequency offset (hereinafter referred to as “frequency error”) occurs between the transceivers.

複数のアンテナを有する受信機においては、コストや回路規模、ばらつきを抑えるために、ブランチで共通の周波数シンセサイザを用いるのが通例であり、理想的にはブランチ間で周波数誤差は生じない。
しかし、実際にはブランチ毎での周波数誤差推定値にばらつきが生じる。これは、(1)各ブランチで別々のミキサを使って周波数変換を行うことや、(2)ブランチ毎での周波数誤差推定に、各ブランチのフェージングの影響や雑音を含んだ信号が用いられること等が原因である。また、各ブランチで独立に別個の周波数シンセサイザを組み込んだ無線モジュール(例えば放送用チューナーなど)を使用する場合には、各ブランチの周波数シンセサイザはフリーランの状態であり、互いに同期がとれずに大きな周波数誤差が生じる可能性がある。
In a receiver having a plurality of antennas, a common frequency synthesizer is usually used in the branches in order to suppress cost, circuit scale, and variation, and ideally no frequency error occurs between the branches.
However, in practice, the frequency error estimation value varies from branch to branch. This is because (1) frequency conversion is performed using a separate mixer in each branch, and (2) a signal including the influence of fading and noise in each branch is used for frequency error estimation in each branch. Etc. is the cause. In addition, when a wireless module (for example, a broadcast tuner) in which a separate frequency synthesizer is incorporated in each branch is used, the frequency synthesizer in each branch is in a free-run state and is not synchronized with each other and is large. Frequency error may occur.

複数のアンテナを有するシステムでの周波数誤差補正に関し、次のような技術が開示されている。
最大受信電力のアンテナからの無線信号を用いて周波数誤差を測定する技術が開示されている(特許文献1、段落番号0035参照)。また、MIMO方式で通信が行なわれているときの周波数オフセット値に2つの周波数オフセット値の平均値を用いる技術が開示されている(特許文献2、段落番号0114参照)。
特開2003−244043 特開2003−283359
The following techniques are disclosed regarding frequency error correction in a system having a plurality of antennas.
A technique for measuring a frequency error using a radio signal from an antenna having a maximum reception power is disclosed (see Patent Document 1, paragraph number 0035). In addition, a technique is disclosed that uses an average value of two frequency offset values as a frequency offset value when communication is performed in the MIMO scheme (see Patent Document 2, paragraph number 0114).
JP20032404043 JP 2003-283359 A

複数のアンテナを有するシステムでの周波数誤差の補正には次のような困難がある。
(1)個々のブランチで周波数誤差の推定および補正を独立に行うと、その構成全体での回路規模および消費電力がブランチの個数に対応して増加し、小型化、低消費電力化、低価格化が困難となる。また、フェージングなどの影響により、各ブランチで受信信号電力、ひいてはS/Nがばらつく結果、周波数誤差の推定値がばらつく可能性がある。
(2)特定のブランチで推定される周波数誤差によって、全ブランチでの周波数の補正を行うと、選択されたブランチのS/Nが悪い場合や推定の精度が不十分なときに、周波数誤差補正が不十分で結果的に復調性能が劣化するおそれがある。
(3)全てのブランチで推定された周波数誤差の平均によって、全ブランチでの周波数の補正を行うと、受信強度が過大なブランチがある場合に、周波数誤差推定値の信頼度が劣化するおそれがある。
Correction of the frequency error in a system having a plurality of antennas has the following difficulties.
(1) If frequency errors are estimated and corrected independently for each branch, the circuit scale and power consumption of the entire configuration increase corresponding to the number of branches, resulting in smaller size, lower power consumption, and lower cost. It becomes difficult. In addition, due to the influence of fading or the like, there is a possibility that the estimated value of the frequency error varies as a result of the variation in the received signal power and hence the S / N in each branch.
(2) If the frequency of all branches is corrected based on the frequency error estimated in a specific branch, the frequency error is corrected when the S / N of the selected branch is poor or the estimation accuracy is insufficient. As a result, the demodulation performance may deteriorate as a result.
(3) If the frequency of all branches is corrected by averaging the frequency errors estimated in all branches, the reliability of the frequency error estimated value may be deteriorated when there is a branch with excessive reception intensity. is there.

上記に鑑み、本発明はブランチ毎での周波数誤差推定値のバラツキが周波数の補正に与える影響を低減できる受信装置を提供することを目的とする。   In view of the above, an object of the present invention is to provide a receiving apparatus that can reduce the influence of frequency error estimation value variation on a frequency correction for each branch.

A.上記目的を達成するために、本発明に係る受信装置は、第1,第2のアンテナそれぞれで受信される第1,第2の信号の周波数誤差を検出する第1,第2の周波数誤差検出手段と、前記第1,第2の信号それぞれの信号強度を検出する第1,第2の信号強度検出手段と、前記第1,第2の信号強度検出手段での信号強度検出結果に基づいて、前記第1,第2の周波数誤差検出手段で検出される周波数誤差を重み付け合成する周波数誤差合成手段と、前記周波数誤差合成手段で合成される周波数誤差に基づいて、第1,第2の受信信号それぞれの位相を補正する第1,第2の位相補正手段と、前記第1,第2の位相補正手段で補正される第1,第2の信号を用いて復調を行う復調手段と、を具備することを特徴とする。   A. In order to achieve the above object, a receiving apparatus according to the present invention detects first and second frequency error detections for detecting frequency errors of first and second signals received by first and second antennas, respectively. Means, first and second signal intensity detecting means for detecting the signal intensity of each of the first and second signals, and based on the signal intensity detection results of the first and second signal intensity detecting means. A frequency error synthesis means for weighting and synthesizing the frequency errors detected by the first and second frequency error detection means, and a first and second reception based on the frequency error synthesized by the frequency error synthesis means. First and second phase correction means for correcting the phase of each signal, and demodulation means for performing demodulation using the first and second signals corrected by the first and second phase correction means, It is characterized by comprising.

B.本発明に係る受信装置は、第1,第2のアンテナそれぞれで受信される第1,第2の信号を重み付け合成する信号合成手段と、前記信号合成手段で合成される信号のS/N比を検出するS/N比検出手段と、前記S/N比検出手段での検出結果に基づいて、前記信号合成手段での信号の合成に用いる重み付けを決定する重み付け決定手段と、前記信号合成手段で合成される信号の周波数誤差を検出する周波数誤差検出手段と、前記周波数誤差検出手段で検出される周波数誤差に基づいて、前記第1,第2の受信信号それぞれの位相を補正する第1,第2の位相補正手段と、前記第1,第2の位相補正手段で補正される第1,第2の信号を用いて復調を行う復調手段と、を具備することを特徴とする。   B. The receiving apparatus according to the present invention includes a signal combining unit that performs weighted combining of the first and second signals received by the first and second antennas, and an S / N ratio of the signal combined by the signal combining unit. S / N ratio detecting means for detecting signal, weight determining means for determining weight used for signal synthesis in the signal synthesizing means based on the detection result in the S / N ratio detecting means, and the signal synthesizing means Frequency error detecting means for detecting the frequency error of the signal synthesized in step (1), and first and second corrections for the phases of the first and second received signals based on the frequency error detected by the frequency error detecting means. A second phase correcting unit; and a demodulating unit that performs demodulation using the first and second signals corrected by the first and second phase correcting units.

本発明によればブランチ毎での周波数誤差推定値のバラツキが周波数の補正に与える影響を低減できる受信装置を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the receiver which can reduce the influence which the variation in the frequency error estimated value for every branch has on frequency correction can be provided.

以下、図面を参照しながら本実施の形態について詳細に説明する。
(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態に係る受信機100の構成を示すブロック図である。
受信機100は、アンテナ101,102,乗算器103,104,NCO(Numerical Controlled Oscillator)105,106,ダイバーシチ復調回路107,周波数誤差検出回路115,RSSI測定回路111,112,比較器113,動作切替判定回路114,高周波回路116,117,A/D変換器118,119を有する。
Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a receiver 100 according to the first embodiment of the present invention.
Receiver 100 includes antennas 101 and 102, multipliers 103 and 104, NCO (Numerical Controlled Oscillator) 105 and 106, diversity demodulation circuit 107, frequency error detection circuit 115, RSSI measurement circuits 111 and 112, comparator 113, and operation switching. A determination circuit 114, high-frequency circuits 116 and 117, and A / D converters 118 and 119 are included.

アンテナ101,102は、電波を受信する受信素子であり、その配置が異なることから受信状態が異なる。なお、本実施形態では、2素子のアンテナ101,102を用いた場合のみ説明しているが、アンテナおよび受信ブランチの本数を2本より多くしてもよい。
高周波回路116,117はそれぞれ、フィルタ、アンプ、ダウンコンバータ、直交復調器等を含み、アンテナ101,102で受信された信号の周波数を搬送波帯域からベースバンド帯域まで低下させる。
A/D変換器118,119はそれぞれ、高周波回路116,117から出力されるアナログ信号をディジタル信号に変換する。
The antennas 101 and 102 are receiving elements that receive radio waves, and their reception states are different because their arrangement is different. In this embodiment, only the case where the two-element antennas 101 and 102 are used has been described. However, the number of antennas and reception branches may be more than two.
Each of the high frequency circuits 116 and 117 includes a filter, an amplifier, a down converter, a quadrature demodulator, and the like, and reduces the frequency of the signal received by the antennas 101 and 102 from the carrier band to the baseband band.
The A / D converters 118 and 119 convert analog signals output from the high-frequency circuits 116 and 117 into digital signals, respectively.

周波数誤差検出回路115は、個別周波数誤差検出回路108,109,補正量重み付け合成回路110から構成され、A/D変換器118,119から出力される信号の総合的な周波数誤差を検出する。
個別周波数誤差検出回路108,109はそれぞれ、A/D変換器118,119から出力される信号に基づき、周波数誤差(キャリア周波数オフセット)の検出を行う。周波数誤差の検出(あるいは推定)は、例えば、受信信号のフレームの先頭付近にあるプリアンブルやヘッダ、あるいは受信フレーム内に含まれるパイロット信号を用い、これらの既知情報等の位相の変化を追跡することで行える。また、OFDMシステムでは、信号の一部をコピーして付加したガードインターバル部との相関によっても周波数誤差を検出することができる。
The frequency error detection circuit 115 includes individual frequency error detection circuits 108 and 109 and a correction amount weighting synthesis circuit 110, and detects a total frequency error of signals output from the A / D converters 118 and 119.
The individual frequency error detection circuits 108 and 109 detect a frequency error (carrier frequency offset) based on signals output from the A / D converters 118 and 119, respectively. For the detection (or estimation) of the frequency error, for example, a preamble or header near the beginning of the frame of the received signal or a pilot signal included in the received frame is used to track changes in the phase of such known information. You can do it. In the OFDM system, the frequency error can also be detected by correlation with a guard interval portion obtained by copying and adding a part of a signal.

個別周波数誤差検出回路108,109から出力される周波数誤差信号は、必ずしも一致しない。これは、(1)高周波回路116,117で周波数変換を行うダウンコンバータ(具体的には、ミキサ)のばらつきや、(2)個別周波数誤差検出回路108,109での周波数誤差の検出結果が各ブランチでのフェージングや雑音の影響を受けること、(3)ブランチ毎に個別にチューナーを使うこと等による。このため、周波数シンセサイザが全ブランチで共通であっても、ブランチ毎に周波数誤差推定値にばらつきが生じる。   The frequency error signals output from the individual frequency error detection circuits 108 and 109 do not necessarily match. This is because (1) variations in down-converters (specifically, mixers) that perform frequency conversion in the high-frequency circuits 116 and 117, and (2) frequency error detection results in the individual frequency error detection circuits 108 and 109, respectively. It is affected by fading and noise at the branch, and (3) by using a tuner for each branch. For this reason, even if the frequency synthesizer is common to all branches, the frequency error estimation value varies for each branch.

補正量重み付け合成回路110は、個別周波数誤差検出回路108,109から出力される周波数誤差信号を重み付け合成して総合的な周波数誤差を算出する。このときの重み付け係数は、例えば、アンテナ101,102で受信された信号の信号強度(RSSI値等)やAGC利得制御状態に基づいて決定できる。
NCO(Numerical Controlled Oscillator)105,106は、数値制御発振器であり、補正量重み付け合成回路110から出力される合成された周波数誤差信号に基づき、補正周波数(位相回転)成分e^(-jθ)の信号(補正周波数信号)を生成する。
乗算器103,104はそれぞれ、A/D変換器118,119から出力される信号にNCO105,106から出力される補正周波数信号を乗算する。この結果、信号の位相を変化させることができる。
The correction amount weighting synthesis circuit 110 calculates a total frequency error by weighting and synthesizing the frequency error signals output from the individual frequency error detection circuits 108 and 109. The weighting coefficient at this time can be determined based on, for example, the signal strength (RSSI value or the like) of the signals received by the antennas 101 and 102 and the AGC gain control state.
NCOs (Numerical Controlled Oscillators) 105 and 106 are numerically controlled oscillators, and based on the synthesized frequency error signal output from the correction amount weighting synthesis circuit 110, the correction frequency (phase rotation) component e ^ (− jθ) A signal (correction frequency signal) is generated.
Multipliers 103 and 104 multiply the signals output from A / D converters 118 and 119 by the correction frequency signals output from NCOs 105 and 106, respectively. As a result, the phase of the signal can be changed.

ダイバーシチ復調回路107は、乗算器103,104から出力される周波数誤差が補正された信号に基づき、ダイバーシチ復調・復号を行う。ダイバーシチ復調回路107は、アンテナ101,102で受信した信号から受信状態の良好な信号の選択等を行う。
なお、ダイバーシチ復調回路107の代わりに複数の異なる送信データ系列を分離・抽出するMIMO(Multi-Input Multi-Output)復調処理回路を用いることも可能である。アンテナ101,102での受信状態の相違に対応して、送信側がそれぞれ異なるデータ系列を送信し、受信側がそれらを分離・抽出してN倍(N:最大送信アンテナ数、ここではN=2)のデータを同時に復調することが可能となる。
The diversity demodulation circuit 107 performs diversity demodulation / decoding based on the signal with the corrected frequency error output from the multipliers 103 and 104. Diversity demodulating circuit 107 selects a signal in a good reception state from signals received by antennas 101 and 102.
Instead of diversity demodulation circuit 107, it is also possible to use a MIMO (Multi-Input Multi-Output) demodulation processing circuit that separates and extracts a plurality of different transmission data sequences. Corresponding to the difference in reception state between the antennas 101 and 102, the transmitting side transmits different data series, and the receiving side separates and extracts them, and N times (N: maximum number of transmitting antennas, here N = 2) Can be demodulated simultaneously.

RSSI測定回路111,112はそれぞれ、高周波回路116,117から出力される信号のRSSI(Receive Signal Strength Indication:受信信号強度)値を測定する。
なお、RSSI測定回路111,112は、高周波回路116,117からのアナログ信号に基づくRSSI測定(A−RSSI測定)を行っているが、これに換えてA/D変換器118,119からのディジタル信号に基づくRSSI測定(D−RSSI測定)を行ってもよい。
The RSSI measurement circuits 111 and 112 measure RSSI (Receive Signal Strength Indication) values of signals output from the high frequency circuits 116 and 117, respectively.
The RSSI measurement circuits 111 and 112 perform RSSI measurement (A-RSSI measurement) based on analog signals from the high-frequency circuits 116 and 117, but instead of this, digital signals from the A / D converters 118 and 119 are used. RSSI measurement based on the signal (D-RSSI measurement) may be performed.

比較器113は、RSSI測定回路111,112から出力されるRSSI値を比較し、いずれが大きいかを判定する。
動作切替判定回路114は、比較器113での比較結果に基づき、周波数誤差検出回路115での周波数誤差検出に利用するアンテナ101,102の選択の判定を行い、この判定結果に基づき周波数誤差検出回路115を制御する。動作切替判定回路114は、受信信号レベルに応じて、周波数誤差補正に、個別周波数誤差検出回路108,109から出力される周波数誤差信号の一方、双方いずれを用いるかを判定、切り替え制御する。
The comparator 113 compares the RSSI values output from the RSSI measurement circuits 111 and 112 and determines which is larger.
The operation switching determination circuit 114 determines the selection of the antennas 101 and 102 to be used for frequency error detection in the frequency error detection circuit 115 based on the comparison result in the comparator 113, and the frequency error detection circuit based on the determination result. 115 is controlled. The operation switching determination circuit 114 determines and switches and controls which one of the frequency error signals output from the individual frequency error detection circuits 108 and 109 is used for frequency error correction according to the received signal level.

周波数誤差信号の一方を用いる場合には、1受信ブランチの信号を用いて周波数誤差補正が行われる。このとき、個別周波数誤差検出回路108あるいは109のどちらか一方だけが動作する。また、補正量重み付け合成回路110は、特に計算を行わず、入力された周波数誤差値をそのままNCO105または106へと出力する。
周波数誤差信号の双方を用いる場合には、複数ブランチで独立に検出された周波数誤差の検出値をブランチ毎のAGC利得制御状態に応じて重み付け合成した値を基に周波数誤差補正が行われる。このとき、個別周波数誤差検出回路108,109,補正量重み付け合成回路110、NCO105,106のすべてが動作する。
When one of the frequency error signals is used, frequency error correction is performed using the signal of one reception branch. At this time, only one of the individual frequency error detection circuits 108 and 109 operates. Further, the correction amount weighting synthesis circuit 110 outputs the input frequency error value as it is to the NCO 105 or 106 without performing any particular calculation.
When both frequency error signals are used, frequency error correction is performed based on a value obtained by weighting and combining detected values of frequency errors detected independently in a plurality of branches according to the AGC gain control state for each branch. At this time, all of the individual frequency error detection circuits 108 and 109, the correction amount weighting synthesis circuit 110, and the NCOs 105 and 106 operate.

例えば、あるブランチのRSSIが第1の所定値より大きい場合に、そのブランチの個別周波数誤差検出回路108,109のみを電源オン(動作状態)とし、それ以外の個別周波数誤差検出回路108,109および補正量重み付け合成回路110を電源オフ(停止状態)とする。信号強度がある程度以下の信号(微弱な信号)は信頼性が乏しいと考えられるからである。
具体的には、特定のブランチのRSSI値が他ブランチのRSSI値の20dB以上である場合や、特定のブランチ以外のすべてのRSSIが−70dBmを下回った場合に、特定のブランチの個別周波数誤差検出回路108,109のみを動作させる。これから判るように、この切替の判定は、RSSIの絶対値およびブランチ間での相対値のいずれに基づいても行える。
For example, when the RSSI of a certain branch is larger than a first predetermined value, only the individual frequency error detection circuits 108 and 109 of that branch are turned on (operating state), and the other individual frequency error detection circuits 108 and 109 and The correction amount weighting synthesis circuit 110 is turned off (stopped). This is because a signal having a signal strength of a certain level (a weak signal) is considered to have low reliability.
Specifically, when the RSSI value of a specific branch is 20 dB or more of the RSSI value of another branch, or when all RSSIs other than the specific branch are less than -70 dBm, the individual frequency error detection of the specific branch is performed. Only the circuits 108 and 109 are operated. As can be seen, this switching determination can be made based on either the absolute value of RSSI or the relative value between branches.

また、あるブランチのRSSIが第2の所定値より大きい場合に、そのブランチの個別周波数誤差検出回路108,109を停止状態とし、それ以外の個別周波数誤差検出回路108,109を動作状態とすることができる。信号強度が過大な信号は飽和状態となり、却って信頼性が乏しいことが考えられるからである。   Further, when the RSSI of a certain branch is larger than the second predetermined value, the individual frequency error detection circuits 108 and 109 of the branch are stopped, and the other individual frequency error detection circuits 108 and 109 are operated. Can do. This is because a signal having an excessive signal strength is saturated, and it is considered that the reliability is poor.

一方、全ブランチのRSSI値が同程度の場合は、全ての個別周波数誤差検出回路108,109をオンし、周波数誤差の重み付け合成を行う。例えば、信号強度が第1の所定値以上、第2の所定値以下の信号を重み付け合成の対象とする。   On the other hand, when the RSSI values of all branches are approximately the same, all the individual frequency error detection circuits 108 and 109 are turned on to perform weighted synthesis of frequency errors. For example, a signal whose signal intensity is greater than or equal to a first predetermined value and less than or equal to a second predetermined value is set as a weighted synthesis target.

このように、動作切替判定回路114が個別周波数誤差検出回路108,109の動作/停止を切り換えることで、周波数誤差検出回路115での動作状態を制御できる。
なお、個別周波数誤差検出回路108,109の動作を停止する替わりに、補正量重み付け合成回路110での補正量重み付け合成の重み付け係数を調節してもよい。例えば、特定のブランチでの周波数誤差の重み付け係数を0とすることで、そのブランチの個別周波数誤差検出回路108,109の動作を停止したとほぼ同様の効果を挙げることができる。
As described above, the operation switching determination circuit 114 can switch the operation / stop of the individual frequency error detection circuits 108 and 109, whereby the operation state of the frequency error detection circuit 115 can be controlled.
Instead of stopping the operations of the individual frequency error detection circuits 108 and 109, the weighting coefficient for the correction amount weighting synthesis in the correction amount weighting synthesis circuit 110 may be adjusted. For example, by setting the frequency error weighting coefficient in a specific branch to 0, it is possible to obtain substantially the same effect as when the individual frequency error detection circuits 108 and 109 in that branch are stopped.

(受信機100の動作)
次に、受信機100の動作を説明する。
アンテナ101,102で受信された信号は、高周波回路116,117によってベースバンド帯域まで下げられ、A/D変換器118,119によってディジタル信号に変換される。このディジタル信号は、送信側の送信周波数との周波数誤差を含んでいる。
ディジタル信号に変換された受信信号は、乗算器103,104において、NCO105,106で生成された補正周波数信号と乗算されることで、周波数誤差が取り除かれて、ダイバーシチ復調回路107で復調・復号される。
(Operation of receiver 100)
Next, the operation of the receiver 100 will be described.
Signals received by the antennas 101 and 102 are lowered to the baseband by the high frequency circuits 116 and 117 and converted into digital signals by the A / D converters 118 and 119. This digital signal includes a frequency error from the transmission frequency on the transmission side.
The received signal converted into the digital signal is multiplied by the correction frequency signal generated by the NCOs 105 and 106 in the multipliers 103 and 104 to remove the frequency error, and is demodulated and decoded by the diversity demodulation circuit 107. The

受信信号のRSSI値はRSSI測定回路111,112で測定され、比較器113で比較される。動作切替判定回路114では、受信信号レベルに応じて、(1)一方の受信ブランチの周波数誤差検出値、(2)複数のブランチでの周波数誤差検出値の重み付け合成値(例えば、ブランチ毎のAGC利得制御状態に応じて重み付け合成した値)のいずれに基づいて周波数誤差補正を行うかを切り替える。   The RSSI value of the received signal is measured by the RSSI measurement circuits 111 and 112 and compared by the comparator 113. In the operation switching determination circuit 114, according to the received signal level, (1) a frequency error detection value of one reception branch, (2) a weighted composite value of frequency error detection values in a plurality of branches (for example, AGC for each branch) The frequency error correction is switched based on which of the weighted and synthesized values according to the gain control state.

本実施形態では、次のような効果が期待できる。
(1)すべての受信系のS/Nが悪いときやアンテナ毎に周波数誤差推定値がばらつくときでも信頼性の高い推定値を決定でき、受信特性を改善できる。即ち、検出される受信レベル(例えば、RSSI値)を用いてブランチの信頼度を係数化し、AFCでの周波数誤差推定値の重み付け合成に用いることで、信頼度の高いAFCを行える。即ち、誤差補正精度の高いロバストなAFCによる、受信品質の向上が図れる。
入力信号の強度が過大で、AGCを行っても信号が飽和して信号の品質が劣化するような場合に、強度が過大な信号を周波数誤差推定に用いないようにしてこの推定の精度を高めることができる。
In the present embodiment, the following effects can be expected.
(1) Even when the S / N of all receiving systems is poor or when the frequency error estimated value varies from antenna to antenna, a highly reliable estimated value can be determined, and the receiving characteristics can be improved. That is, by using the detected reception level (for example, RSSI value) as a coefficient of branch reliability and using it for weighted synthesis of the frequency error estimation value in AFC, highly reliable AFC can be performed. That is, reception quality can be improved by robust AFC with high error correction accuracy.
If the intensity of the input signal is excessive and the signal quality deteriorates even if AGC is performed, the accuracy of this estimation is improved by not using the excessively strong signal for frequency error estimation. be able to.

(2)各アンテナ101,102での受信レベルの状態に応じて、AFCのための個別周波数誤差検出回路108,109を一つだけ、または全て動作させるかを切り換えることができ、低消費電力化が図れる。 (2) Only one or all of the individual frequency error detection circuits 108 and 109 for AFC can be switched according to the state of the reception level at each antenna 101 and 102, thereby reducing power consumption. Can be planned.

(第1の実施形態の変形例)
図2は、本発明の第1の実施形態の変形例に係る受信機100aの構成を示すブロック図である。
受信機100aは、アンテナ101,102,乗算器103,104,NCO(Numerical Controlled Oscillator)105,106,ダイバーシチ復調回路107,周波数誤差検出回路115,A−RSSI測定回路111a、112a、D−RSSI測定回路111b、112b、比較器113,動作切替判定回路114,高周波回路116,117,A/D変換器118,119,AGCアンプ120, 121,AGC制御回路122,123,重み係数決定部126,ルックアップテーブル(LUT)127を有する。
(Modification of the first embodiment)
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a receiver 100a according to a modification of the first embodiment of the present invention.
The receiver 100a includes antennas 101 and 102, multipliers 103 and 104, NCO (Numerical Controlled Oscillator) 105 and 106, a diversity demodulation circuit 107, a frequency error detection circuit 115, A-RSSI measurement circuits 111a and 112a, and a D-RSSI measurement. Circuits 111b and 112b, comparator 113, operation switching determination circuit 114, high frequency circuits 116 and 117, A / D converters 118 and 119, AGC amplifiers 120 and 121, AGC control circuits 122 and 123, weight coefficient determination unit 126, look An up table (LUT) 127 is included.

即ち、受信機100aは受信機100のRSSI測定回路111,112をA−RSSI測定回路111a、112a、D−RSSI測定回路111b、112bに置き換え、AGCアンプ120, 121,AGC制御回路122,123,重み係数決定部126,ルックアップテーブル(LUT)127を付加したことになる。   That is, the receiver 100a replaces the RSSI measurement circuits 111 and 112 of the receiver 100 with A-RSSI measurement circuits 111a and 112a, and D-RSSI measurement circuits 111b and 112b, and AGC amplifiers 120 and 121, AGC control circuits 122 and 123, A weighting factor determination unit 126 and a lookup table (LUT) 127 are added.

A−RSSI測定回路111a、112aはそれぞれ、高周波回路116,117から出力されるアナログ信号のRSSI値を測定する。
D−RSSI測定回路111b、112bはそれぞれ、A/D変換器118,119から出力されるディジタル信号のRSSI値を測定する。
AGCアンプ120, 121はそれぞれ、高周波回路116,117から出力される信号を増幅する増幅率可変の増幅器であり、AGC(Automatic Gain Control)のために用いられる。A/D変換器118,119の入力レンジにおさまるように信号振幅のゲイン調整を行う。
AGC制御回路122,123はそれぞれ、A−RSSI測定回路111a、112aおよびD−RSSI測定回路111b、112bから出力されるRSSI値に基づき、AGCアンプ120, 121の増幅率を制御する制御回路であり、高周波回路116,117から出力される信号のAGCのために用いられる。
The A-RSSI measurement circuits 111a and 112a measure the RSSI values of the analog signals output from the high frequency circuits 116 and 117, respectively.
The D-RSSI measurement circuits 111b and 112b measure the RSSI values of the digital signals output from the A / D converters 118 and 119, respectively.
The AGC amplifiers 120 and 121 are variable amplification factor amplifiers that amplify signals output from the high frequency circuits 116 and 117, respectively, and are used for AGC (Automatic Gain Control). The signal amplitude gain is adjusted so that it falls within the input range of the A / D converters 118 and 119.
The AGC control circuits 122 and 123 are control circuits that control the amplification factors of the AGC amplifiers 120 and 121 based on the RSSI values output from the A-RSSI measurement circuits 111a and 112a and the D-RSSI measurement circuits 111b and 112b, respectively. Used for AGC of signals output from the high-frequency circuits 116 and 117.

重み係数決定部126は、ルックアップテーブル127を参照して、A−RSSI測定回路111a、112aから出力されるA−RSSI値に基づき、個別周波数誤差検出回路108,109から検出される周波数誤差推定値を重み付け合成する重み係数を決定し、決定された重み係数を出力する。   The weighting factor determination unit 126 refers to the lookup table 127, and estimates frequency errors detected from the individual frequency error detection circuits 108 and 109 based on the A-RSSI values output from the A-RSSI measurement circuits 111a and 112a. A weighting factor for weighting and combining values is determined, and the determined weighting factor is output.

ルックアップテーブル127は、受信レベル(例えば、A−RSSI値)と重み付け係数Mjと対応して表すテーブルである。この重みは、いわば各ブランチでの受信信号の信頼度を表すものと考えられる。ルックアップテーブル127は、メモリに記憶しておくことで短時間でのアクセス、判断が可能となる。このとき、メモリは回路内のレジスタ設定などにより、書き換え可能とすることができる。   The look-up table 127 is a table that represents a reception level (for example, an A-RSSI value) and a weighting coefficient Mj. This weight is considered to represent the reliability of the received signal in each branch. The look-up table 127 can be accessed and determined in a short time by storing it in the memory. At this time, the memory can be rewritten by register settings in the circuit.

図3は、ルックアップテーブル127の一例を表す模式図である。受信レベル(例えば、A−RSSI値)に応じて受信レベル(信号強度)がA〜Eの領域に区分され、この領域に対応して重み係数Mjが定められている。
本図に示すように、領域A〜Cでは受信信号強度が大きくなるにつれて重み係数Mjが大きくなる。ある程度信号強度が大きい方が信号としての信頼性が大きいと考えられることによる。
一方、領域D,Eでは、受信信号強度が大きくなると却って重み係数Mjが小さくなり、領域Eでは重み係数Mjが0になる。これは、受信信号が飽和する可能性を考慮して、重み係数Mj(優先度)を決定したためである。即ち、受信信号電力が大きすぎて飽和領域に入る信号の重み(ウェイト)を小さくする。
なお、領域判定の境界しきい値や領域の数は図3に限られるものではなく、様々な組み合わせが存在する。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of the lookup table 127. The reception level (signal strength) is divided into areas A to E according to the reception level (for example, A-RSSI value), and a weighting coefficient Mj is determined corresponding to this area.
As shown in this figure, in regions A to C, the weight coefficient Mj increases as the received signal strength increases. This is because the signal strength is considered to be higher when the signal strength is higher to some extent.
On the other hand, in areas D and E, the weight coefficient Mj decreases on the contrary when the received signal strength increases, and in area E, the weight coefficient Mj becomes 0. This is because the weight coefficient Mj (priority) is determined in consideration of the possibility that the received signal is saturated. That is, the weight of the signal that enters the saturation region because the received signal power is too large is reduced.
Note that the boundary threshold value and the number of regions for region determination are not limited to those in FIG. 3, and there are various combinations.

(受信機100aの動作)
次に、受信機100aの動作を説明する。
通常、AGCやAFCといった復調のための同期処理には、受信信号のフレーム先頭付近にあるプリアンブルやヘッダ、あるいは受信フレーム内に含まれるパイロット信号が用いられる。
受信レベルに基づく重み付けAFC処理では受信レベルの測定精度が高いことが望ましい。このためには、AGCでのA/D変換器入力レンジの調整の完了後に、A/D変換されたサンプルを平均化した受信信号を用いて、AFC処理を行うことが考えられる。しかしながら、AGC処理の完了を待っていると、AFCでの周波数の初期同期に時間を要する可能性がある。
(Operation of receiver 100a)
Next, the operation of the receiver 100a will be described.
Usually, a synchronization signal for demodulation such as AGC or AFC uses a preamble or header near the beginning of the frame of the received signal, or a pilot signal included in the received frame.
In the weighted AFC processing based on the reception level, it is desirable that the measurement accuracy of the reception level is high. For this purpose, it is conceivable to perform AFC processing using a reception signal obtained by averaging A / D converted samples after completion of adjustment of the A / D converter input range in AGC. However, when waiting for completion of the AGC process, it may take time for the initial synchronization of the frequency in the AFC.

ここでは、AGC処理の完了を待たずにAFC処理を実行可能とすることを考える。特に、AFCで重み付け合成するときの尤度(重み付け係数)の決定について説明する。
本実施形態では、AGCの利得切り替えを段階的に行い、かつAGCでの大まかな領域判定を行った時点で、アンテナ101,102毎に尤度を割り当てる。
この結果、AGC処理の途中で(AGCの利得切替前、あるいは並行して)AFCを開始でき、プリアンブルの早い段階でAFCを行い、初期同期引き込みの早期完了が可能となる。また、初期同期引き込みの早期完了に換えて、初期同期引き込みに時間をかけて、より高精度の同期確立を実現することもできる。
Here, it is considered that the AFC process can be executed without waiting for the completion of the AGC process. In particular, the determination of the likelihood (weighting coefficient) when performing weighted synthesis with AFC will be described.
In the present embodiment, the likelihood is assigned to each of the antennas 101 and 102 at the time when AGC gain switching is performed stepwise and a rough region determination is performed by AGC.
As a result, AFC can be started in the middle of AGC processing (before or simultaneously with gain switching of AGC), AFC is performed at an early stage of the preamble, and early synchronization pull-in can be completed early. Further, instead of early completion of the initial synchronization pull-in, it is possible to take time for the initial synchronization pull-in and to establish synchronization with higher accuracy.

図4は、受信機100aでの処理手順の例を表すフロー図である。
(1)高周波回路116,117で受信された信号の強度(例えば、アナログRSSI)がA−RSSI測定回路111a,112aで測定される(ステップS11)。
また、測定された受信レベルを用いて受信領域の判定が行われる(S12)。この判定結果は、AGCの第1段階としてのゲイン調節のために用いられる。
FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure in the receiver 100a.
(1) The intensity (for example, analog RSSI) of the signals received by the high frequency circuits 116 and 117 is measured by the A-RSSI measurement circuits 111a and 112a (step S11).
Further, the reception area is determined using the measured reception level (S12). This determination result is used for gain adjustment as the first stage of AGC.

(2)この判定以降、AGCとAFCとをほぼ並行して実行できる。即ち、次に示すように、AGCの完了を待たず、AFCを実行できる。
a.AGC処理
判定された受信領域に基づきAGC初期ゲインを求め(S13)、この初期ゲインに基づきAGC制御回路122,123からAGCアンプ120, 121のゲインを制御する。
その後、AGCの第2段階として、A/D変換後のディジタル信号を用いてD−RSSI測定回路111b, 112bでディジタルRSSIが測定され(S14)、それに基づいてより精密なAGC制御が行われる。(S15)
(2) After this determination, AGC and AFC can be executed substantially in parallel. That is, as shown below, AFC can be executed without waiting for completion of AGC.
a. AGC processing An AGC initial gain is obtained based on the determined reception area (S13), and the gains of the AGC amplifiers 120 and 121 are controlled from the AGC control circuits 122 and 123 based on the initial gain.
Thereafter, as a second stage of AGC, the digital RSSI is measured by the D-RSSI measuring circuits 111b and 112b using the digital signal after A / D conversion (S14), and more precise AGC control is performed based on the measured digital RSSI. (S15)

b.AFC処理
AGC処理と並行して、重み係数決定部126において、ルックアップテーブル(LUT)127を参照し(S16)、AFCによる周波数誤差推定値の重み付け合成係数を求める。
具体的には、次の式(1)によって重み付け合成係数W_iを算出する。
W_i = Mi/Σ(Mj) ……式(1)
求められた重み付け係数を使って、補正量重み付け合成回路110で重み付け合成を行う(S17)。これにより、各ブランチで検出された補正量の分散が平滑化される。
b. AFC Processing In parallel with the AGC processing, the weighting coefficient determination unit 126 refers to the look-up table (LUT) 127 (S16), and obtains a weighted synthesis coefficient of the frequency error estimated value by AFC.
Specifically, the weighted synthesis coefficient W_i is calculated by the following equation (1).
W_i = Mi / Σ (Mj) ...... Formula (1)
Using the obtained weighting coefficient, the correction amount weighting synthesis circuit 110 performs weighting synthesis (S17). Thereby, the dispersion | variation in the correction amount detected in each branch is smoothed.

本実施形態では、第1の実施形態での効果(1)、(2)に加えて、次の(3)のような効果が期待できる。
(3)従来シリアルに行われていたAGC処理とAFC処理であるが、AGC処理の途中からAFC処理を開始することができる。即ち、アナログ部で検出される受信レベル(例えばRSSI)をAGCの第1段階としての大まかな受信領域判定に利用し、判定された領域情報をAFCでの周波数誤差推定値の重み付け合成に用いる。
このため、周波数引き込みをより早くすることが可能となる。復調処理が開始されるまでに十分な時間を確保でき、結果的に安定した周波数引き込みを実現できる。
また、余った時間を利用してさらに周波数誤差推定の精度を高めることができる。
In the present embodiment, in addition to the effects (1) and (2) in the first embodiment, the following effect (3) can be expected.
(3) AGC processing and AFC processing that have been conventionally performed serially, but AFC processing can be started in the middle of AGC processing. That is, the reception level (for example, RSSI) detected by the analog unit is used for rough reception area determination as the first stage of AGC, and the determined area information is used for weighted synthesis of frequency error estimation values in AFC.
For this reason, the frequency pull-in can be made faster. Sufficient time can be secured until the demodulation process is started, and as a result, stable frequency acquisition can be realized.
Further, the accuracy of frequency error estimation can be further increased by using the remaining time.

(第2の実施形態)
図5は本発明の第2の実施形態に係る受信機200の構成を示すブロック図である。
受信機200は、アンテナ201,202,乗算器203,204,NCO(Numerical Controlled Oscillator)205,206,ダイバーシチ復調回路207,周波数誤差検出回路208,S/N最大値検出回路209,S/N測定回路210,メモリ211,ルックアップテーブル212,乗算器213,加算器214,周波数誤差決定回路215,高周波回路216,217,A/D変換器218,219を有する。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a receiver 200 according to the second embodiment of the present invention.
Receiver 200 includes antennas 201 and 202, multipliers 203 and 204, NCO (Numerical Controlled Oscillator) 205 and 206, diversity demodulation circuit 207, frequency error detection circuit 208, S / N maximum value detection circuit 209, and S / N measurement. A circuit 210, a memory 211, a lookup table 212, a multiplier 213, an adder 214, a frequency error determination circuit 215, high frequency circuits 216 and 217, and A / D converters 218 and 219 are included.

アンテナ201,202は、電波を受信する受信素子であり、その配置が異なることから受信状態が異なる。なお、本実施形態では、2素子のアンテナ201,202を用いた場合のみ説明しているが、アンテナおよび受信ブランチの本数を2本より多くしてもよい。
高周波回路216,217はそれぞれ、フィルタ、アンプ、ダウンコンバータ、直交復調器等を含み、アンテナ201,202で受信された信号の周波数を搬送波帯域からベースバンド帯域まで低下させる。
A/D変換器218,219はそれぞれ、高周波回路216,217から出力されるアナログ信号をディジタル信号に変換し、出力する。
The antennas 201 and 202 are receiving elements that receive radio waves, and the reception states thereof are different because the arrangement thereof is different. In the present embodiment, only two antennas 201 and 202 are described. However, the number of antennas and reception branches may be more than two.
Each of the high frequency circuits 216 and 217 includes a filter, an amplifier, a down converter, a quadrature demodulator, and the like, and reduces the frequency of the signal received by the antennas 201 and 202 from the carrier band to the base band.
The A / D converters 218 and 219 convert analog signals output from the high frequency circuits 216 and 217, respectively, into digital signals and output the digital signals.

NCO(Numerical Controlled Oscillator)205,206は、数値制御発振器であり、周波数誤差決定回路215から出力される周波数誤差信号に基づき、補正周波数(位相回転)成分e^(-jθ)の信号(補正周波数信号)を生成する。
乗算器203,204はそれぞれ、A/D変換器218,219から出力される受信信号へのNCO205,206から出力される補正周波数信号の乗算を行う。この結果、複素信号の位相を変化させることができる。
ダイバーシチ復調回路207は、乗算器203,204から出力される周波数誤差が補正された信号に基づき、ダイバーシチ復調・復号が行われる。
なお、ダイバーシチ復調回路207の代わりに複数の異なる送信データ系列を分離・抽出するMIMO復調処理回路を用いることも可能である。
NCO (Numerical Controlled Oscillators) 205 and 206 are numerically controlled oscillators, and based on the frequency error signal output from the frequency error determination circuit 215, a signal (correction frequency) of a correction frequency (phase rotation) component e ^ (− jθ). Signal).
Multipliers 203 and 204 multiply the reception signals output from the A / D converters 218 and 219 by the correction frequency signals output from the NCOs 205 and 206, respectively. As a result, the phase of the complex signal can be changed.
The diversity demodulation circuit 207 performs diversity demodulation / decoding based on the signal with the frequency error corrected from the multipliers 203 and 204 corrected.
Instead of diversity demodulation circuit 207, a MIMO demodulation processing circuit that separates and extracts a plurality of different transmission data sequences can be used.

ルックアップテーブル212は、直交ウェイトの組(例えば0°,90°,180°の位相ずれ組)が記憶されたテーブルである。
図6は、ルックアップテーブル212の一例が表された模式図である。アンテナ1,2(アンテナ201,202に対応)の直交ウエイトの組W1〜W3が表されている。
複数の組が表されているのはこの組の中から最適なもの(具体的には、S/N比が最大のもの)を選択するためである。これは原理的に空間直交ビームを張ることによるS/N改善と等価であり、アンテナ201,202間の空間相関が高い状態のときや、受信信号がマルチパスなどにより位相合成されて信号レベルが減じられてしまうような場合に、S/N比の改善が期待できる。
The look-up table 212 is a table that stores sets of orthogonal weights (for example, phase shift sets of 0 °, 90 °, and 180 °).
FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of the lookup table 212. A set of orthogonal weights W1 to W3 of the antennas 1 and 2 (corresponding to the antennas 201 and 202) is shown.
The reason why a plurality of sets are represented is to select an optimum one (specifically, one having the maximum S / N ratio) from the set. This is equivalent to S / N improvement by extending a spatial orthogonal beam in principle. When the spatial correlation between the antennas 201 and 202 is high, or when the received signal is phase-synthesized by multipath or the like, the signal level is increased. In such a case, the S / N ratio can be improved.

図7は、ルックアップテーブルの他の例が表された模式図である。アンテナ1〜4の直交ウエイトの組W1〜W4が表されている。即ち、本図はアンテナが4素子の場合のルックアップテーブルを表す。即ち、図5では2組設置されているアンテナ201,202,乗算器203,204,NCO(Numerical Controlled Oscillator)205,206,乗算器213,高周波回路216,217,A/D変換器218,219を4組有する場合である。   FIG. 7 is a schematic diagram showing another example of the lookup table. A set of orthogonal weights W1 to W4 of the antennas 1 to 4 is shown. That is, this figure shows a look-up table when the antenna has four elements. 5, two sets of antennas 201 and 202, multipliers 203 and 204, NCOs (Numerical Controlled Oscillators) 205 and 206, multipliers 213, high-frequency circuits 216 and 217, and A / D converters 218 and 219 are provided. This is a case of having four sets.

乗算器213は、アンテナ201,202から出力される受信信号にルックアップテーブル212に基づく直交ウェイトを積算する。加算器214は、乗算器213で直交ウェイトが積算された受信信号を加算する。これら乗算器213および加算器214によって、信号の直交ウェイト演算(一般的には、重み付け合成)が行われる。   Multiplier 213 adds orthogonal weights based on lookup table 212 to reception signals output from antennas 201 and 202. The adder 214 adds the reception signals obtained by integrating the orthogonal weights by the multiplier 213. These multiplier 213 and adder 214 perform orthogonal weight calculation (generally weighted synthesis) of signals.

周波数誤差検出回路208は、加算器214から出力される直交ウェイト重み付け信号の周波数誤差を検出する。
S/N測定回路210は、加算器214から出力される直交ウェイト重み付け信号のS/N比を測定する。
メモリ211は、周波数誤差検出回路208で検出された周波数誤差およびS/N測定回路210で測定されたS/N比を記憶する。即ち、ルックアップテーブル212に記憶された複数個の直交ウェイトの組それぞれの試行・測定結果がメモリ211に記憶される。
S/N最大値検出回路209は、メモリ211に記憶されたS/N比から最大のものを選択する。さらに、S/N最大値検出回路209は、このときの直交ウェイトの組をルックアップテーブル212から選択し、乗算器213および乗算器213による直交ウェイト演算に用いられるようにする。
周波数誤差決定回路215は、S/N最大値検出回路209で検出された最大のS/N比に対応する周波数誤差をメモリ211から選択する。
The frequency error detection circuit 208 detects the frequency error of the orthogonal weight weighted signal output from the adder 214.
The S / N measurement circuit 210 measures the S / N ratio of the orthogonal weight weighted signal output from the adder 214.
The memory 211 stores the frequency error detected by the frequency error detection circuit 208 and the S / N ratio measured by the S / N measurement circuit 210. That is, trial / measurement results of each of a plurality of sets of orthogonal weights stored in the lookup table 212 are stored in the memory 211.
The S / N maximum value detection circuit 209 selects the maximum value from the S / N ratios stored in the memory 211. Further, the S / N maximum value detection circuit 209 selects a set of orthogonal weights at this time from the look-up table 212 and uses them for the orthogonal weight calculation by the multiplier 213 and the multiplier 213.
The frequency error determination circuit 215 selects a frequency error corresponding to the maximum S / N ratio detected by the S / N maximum value detection circuit 209 from the memory 211.

(受信機200の動作)
次に、受信機200の動作を説明する。
アンテナ201,202で受信された信号は、乗算器213および加算器214によって直交ウェイトで重み付けされて、周波数誤差(Δf)が検出される。
ルックアップテーブル212に表された複数個の直交ウェイトの組それぞれで、受信信号が重み付けされ、周波数誤差決定回路215で周波数誤差を計算しながら、S/N測定回路210でS/Nを測定する。それぞれの直交ウェイトの組での試行・測定結果を順次メモリ211に蓄えていく。
すべての直交ウェイトの組を試した後、S/N最大値検出回路209で最も高いS/Nを検出し、このときの直交ウェイトの組に対応する周波数誤差Δfが選択される。
複数通りの直交ウェイト組を試し、S/Nの高い信号を強制的に作り出すことで周波数誤差推定の精度の向上が図られる。
(Operation of receiver 200)
Next, the operation of the receiver 200 will be described.
Signals received by the antennas 201 and 202 are weighted with orthogonal weights by the multiplier 213 and the adder 214, and a frequency error (Δf) is detected.
The received signal is weighted by each of a plurality of sets of orthogonal weights represented in the lookup table 212, and the S / N measurement circuit 210 measures the S / N while calculating the frequency error by the frequency error determination circuit 215. . Trial / measurement results for each set of orthogonal weights are sequentially stored in the memory 211.
After all the sets of orthogonal weights have been tried, the S / N maximum value detection circuit 209 detects the highest S / N, and the frequency error Δf corresponding to the set of orthogonal weights at this time is selected.
The accuracy of frequency error estimation can be improved by trying a plurality of orthogonal weight groups and forcibly creating a signal with a high S / N ratio.

(第2の実施形態の変形例)
以下に第2の実施形態の変形例を説明する。
(1)第2の実施形態では、直交ウェイトの組による重み付けを行っている。即ち、位相を回転させている。これに対して、アンテナ201,202で受信された信号を位相のみでなく、振幅の重み付を行うことも可能であり、より大きくS/Nが改善される。この重み付けには、例えば、AGC制御振幅またはRSSI値を用いることができる。
(Modification of the second embodiment)
A modification of the second embodiment will be described below.
(1) In the second embodiment, weighting is performed using a set of orthogonal weights. That is, the phase is rotated. On the other hand, it is possible to weight not only the phase but also the amplitude of the signals received by the antennas 201 and 202, and the S / N is further improved. For this weighting, for example, an AGC control amplitude or an RSSI value can be used.

(2)第2の実施形態では、ルックアップテーブル212に記述されている固定ウェイトすべてをそのまま試行している。これに対して、受信信号と既知の信号等を用いたトレーニングにより適応的にウェイトを変化させることも可能である。
このトレーニングの手法として, LMS(Least Mean Squares)、SMI(Sample Matrix Inverse),RLS(Recursive Least Square)等のMMSE(Minimum Mean Square Error: 最小平均2乗誤差)を基本とするビーム形成アルゴリズムを利用できる。これにより、さらに精度の高い周波数誤差Δfを得ることができ、信頼度の高いAFCが可能となる。
(2) In the second embodiment, all fixed weights described in the lookup table 212 are tried as they are. On the other hand, it is also possible to adaptively change the weight by training using a received signal and a known signal.
This training method uses beam forming algorithms based on MMSE (Minimum Mean Square Error) such as LMS (Least Mean Squares), SMI (Sample Matrix Inverse), and RLS (Recursive Least Square). it can. As a result, a more accurate frequency error Δf can be obtained, and AFC with higher reliability is possible.

LMSアルゴリズムでは、誤差信号ε(t)を最小化するように次の式(2)の逐次更新を行い、収束したウェイトを解とする。
W(k)=W(k)+ε*(k)x(k)
y(k)=W(k)x(k)
ε(k)=r(k)−y(k)
W(k)=[W(k),W(k),…W(k)] ……式(2)
ここで、x(k)は入力信号ベクトル、y(k)は出力信号ベクトル、w(k)はウェイトベクトル、r(k)は所定の参照信号系列、*は複素共役、は複素共役転置を意味する。ここではサンプルk毎にウェイト更新を行う。
In the LMS algorithm, the following equation (2) is sequentially updated so as to minimize the error signal ε (t), and the converged weight is used as a solution.
W (k) = W (k) + ε * (k) x (k)
y (k) = W H (k) x (k)
ε (k) = r (k) −y (k)
W (k) = [W 1 (k), W 2 (k),... W M (k)] T ...... Equation (2)
Here, x (k) is an input signal vector, y (k) is an output signal vector, w (k) is a weight vector, r (k) is a predetermined reference signal sequence, * is a complex conjugate, and H is a complex conjugate transpose. Means. Here, the weight update is performed for each sample k.

(3)また、重み付け回路の別の形態として、後続のダイバーシチ復調回路あるいはMIMO復調回路において求められる伝送路応答を利用し、各ブランチの伝送路応答推定値のノルムに応じた周波数誤差推定値の重み付けを行うこともできる。伝送路応答は既知のパイロット信号などを用いて受信信号との相関処理を行うことで推定でき、MIMO復調処理や合成ダイバーシチ処理において必須の処理である。
このような構成により、ディジタル信号処理で精度の高い受信状態の把握ができ、より緻密な周波数誤差補正が実現できる。
(3) As another form of the weighting circuit, a frequency response estimation value corresponding to the norm of the transmission channel response estimation value of each branch is obtained by using the transmission channel response obtained in the subsequent diversity demodulation circuit or MIMO demodulation circuit. Weighting can also be performed. The transmission path response can be estimated by performing a correlation process with a received signal using a known pilot signal or the like, and is an essential process in the MIMO demodulation process and the synthesis diversity process.
With such a configuration, it is possible to grasp the reception state with high accuracy by digital signal processing, and it is possible to realize more precise frequency error correction.

例えば、アンテナ101の伝送路応答をH=hδ(t)+hδ(t-τ)+hδ(t-τ)としたとき、1−ノルム:‖H、2−ノルム:‖Hは次の式(3)で表される。
‖H=|h|+|h|+|h
‖H=(|h+|h+|h1/2 ……式(3)
ここで、h0,h1,h2は各遅延時刻0、τ1,τにおける複素振幅を表す。各アンテナ101,102毎にこのノルムH、Hを測定することにより、受信レベルに換えて、受信信号の本質的なパス成分の大きさに比例した重み付けを行える。
For example, when the transmission path response of the antenna 101 is H 1 = h 0 δ (t) + h 1 δ (t−τ 1 ) + h 2 δ (t−τ 2 ), 1-norm: ‖H 11, the 2-norm: ‖H 12 is expressed by the following equation (3).
‖H 1 1 1 = | h 0 | + | h 1 | + | h 2 |
‖H 12 = (| h 0 | 2 + | h 1 | 2 + | h 2 | 2 ) 1/2 …… Formula (3)
Here, h0, h1, h2 is the delay time 0, τ 1, represents the complex amplitude in tau 2. By measuring the norms H 1 and H 2 for each of the antennas 101 and 102, weighting proportional to the size of the essential path component of the received signal can be performed instead of the reception level.

(4)また、通信システムによっては、初期周波数同期がとれた後にも追従AFCを行い逐次周波数誤差補正を行う場合がある。例えば、周期的にAFC処理を繰り返す。この場合、上記のすべての方法が適用でき、同様の効果が得られる。 (4) In some communication systems, follow-up AFC may be performed to sequentially correct frequency errors even after initial frequency synchronization is established. For example, the AFC process is repeated periodically. In this case, all the above methods can be applied, and the same effect can be obtained.

(その他の実施形態)
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を拡張、変形可能である。拡張、変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and the constituent elements can be expanded and modified without departing from the gist thereof. Extended and modified embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

本発明の第1実施形態に係る受信機を表す図である。It is a figure showing the receiver which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の変形例に係る受信機を表す図である。It is a figure showing the receiver which concerns on the modification of 1st Embodiment of this invention. ルックアップテーブルの一例を表す模式図である。It is a schematic diagram showing an example of a lookup table. 図2に示す受信機での処理手順の例を表すフロー図である。FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure in the receiver illustrated in FIG. 2. 本発明の第2の実施形態に係る受信機の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the receiver which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. ルックアップテーブルの一例を表す模式図である。It is a schematic diagram showing an example of a lookup table. ルックアップテーブルの他の例を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the other example of a lookup table.

符号の説明Explanation of symbols

100,100a,200…受信機、101,102,201,202…アンテナ、103,104,203,204…乗算器、105,106、205,206…NCO、107,207…ダイバーシチ復調回路、108,109,208…個別周波数誤差検出回路、110…合成回路、111,112…RSSI測定回路、111a,112a…A−RSSI測定回路、111b,112b…D−RSSI測定回路、113…比較器、114…動作切替判定回路、115…周波数誤差検出回路、116,117 ,216,217…高周波回路、118,119 ,218,219…A/D変換器、120,121…AGCアンプ、122,123…AGC制御回路、126…重み係数決定部、127,212…ルックアップテーブル、209…S/N最大値検出回路、210…S/N測定回路、211…メモリ、213…乗算器、214…加算器、215…周波数誤差決定回路   100, 100a, 200 ... receiver, 101, 102, 201, 202 ... antenna, 103, 104, 203, 204 ... multiplier, 105, 106, 205, 206 ... NCO, 107, 207 ... diversity demodulation circuit, 108, 109, 208 ... Individual frequency error detection circuit, 110 ... Synthesis circuit, 111, 112 ... RSSI measurement circuit, 111a, 112a ... A-RSSI measurement circuit, 111b, 112b ... D-RSSI measurement circuit, 113 ... Comparator, 114 ... Operation switching determination circuit, 115 ... frequency error detection circuit, 116, 117, 216, 217 ... high frequency circuit, 118, 119, 218, 219 ... A / D converter, 120, 121 ... AGC amplifier, 122, 123 ... AGC control Circuit 126 ... Weight coefficient determination unit 127, 212 ... Look-up table 209 ... S / N the maximum value detecting circuit, 210 ... S / N measuring circuit, 211 ... memory, 213 ... multiplier, 214 ... adder, 215 ... frequency error determining circuit

Claims (4)

第1,第2のアンテナそれぞれで受信される第1,第2の信号を重み付け合成する信号合成手段と、
前記信号合成手段で合成される信号のS/N比を検出するS/N比検出手段と、
前記S/N比検出手段での検出結果に基づいて、前記信号合成手段での信号の合成に用いる重み付けを決定する重み付け決定手段と、
前記信号合成手段で合成される信号の周波数誤差を検出する周波数誤差検出手段と、
前記周波数誤差検出手段で検出される周波数誤差に基づいて、前記第1,第2の受信信号それぞれの位相を補正する第1,第2の位相補正手段と、
前記第1,第2の位相補正手段で補正される第1,第2の信号を用いて復調を行う復調手段と、
を具備することを特徴とする受信装置。
Signal combining means for weighted combining the first and second signals received by the first and second antennas;
S / N ratio detection means for detecting the S / N ratio of the signal synthesized by the signal synthesis means;
Weight determination means for determining weights used for signal synthesis in the signal synthesis means based on the detection result in the S / N ratio detection means;
Frequency error detection means for detecting a frequency error of the signal synthesized by the signal synthesis means;
First and second phase correcting means for correcting the phases of the first and second received signals based on the frequency error detected by the frequency error detecting means;
Demodulation means for performing demodulation using the first and second signals corrected by the first and second phase correction means;
A receiving apparatus comprising:
前記信号合成手段で前記第1,第2の信号を重み付け合成するための重み付けの複数の組み合わせが表されるテーブル、をさらに具備し、
前記重み付け決定手段が、前記テーブルから重み付けの組み合わせを選択する手段を含む、
ことを特徴とする請求項1記載の受信装置。
A table representing a plurality of combinations of weights for weighting and synthesizing the first and second signals by the signal synthesis means;
The weight determining means includes means for selecting a weighting combination from the table;
Claim 1 Symbol placement of the receiving apparatus, characterized in that.
前記テーブルに表される重み付けの組み合わせが、前記第1、第2の信号の相対的な位相を略90°変化させる重み付けの組み合わせである
ことを特徴とする請求項2記載の受信装置。
The combination of the weighting represented in the table, the first, claim 2 Symbol placement of the receiving apparatus, characterized in that the relative phase of the second signal is a combination of approximately 90 ° alters weighted.
前記テーブルに表される重み付けの組み合わせが、前記第1、第2の信号の相対的強度を変化させる重み付けの組み合わせである
ことを特徴とする請求項2記載の受信装置。
The combination of the weighting represented in the table, the first, receiving apparatus according to claim 2 Symbol mounting characterized in that it is a combination of weighting to change the relative intensity of the second signal.
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