JP2002026786A - ダイバ−シティ受信装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主波レベルを揃え逆相キャンセルし、干渉波
のみを使用することで合成後の振幅歪を除去する。 【解決手段】 相関器１０４によって、受信信号の遅延
器１０３出力と、復調器１０８の出力を変調器１１３で
再変調した基準信号との相関を取り、得られた相関値に
基づき可変減衰器１０２の利得を設定する。これによ
り、入力１、入力２の主波レベルが同一となり、主波同
士を逆相キャンセルする様位相制御器１１１が無限位相
器１０５を制御し、合成器１０６の出力が干渉波成分の
みから構成されることとなるため、振幅歪が抑圧され、
回線品質が良好になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はダイバ−シティ受信
装置及びダイバ−シティ受信方法に関するものであり、
特にスペースダイバーシティ合成後の振幅歪みに基づい
て合成制御を行う場合に好適なダイバ−シティ受信装置
及びダイバ−シティ受信方法を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】無線を使用した通信回線では、Ｃ／Ｎの
改善あるいは伝搬路のフェージングによる波形歪みを緩
和するためにダイバーシティ構成を用いる。ダイバーシ
ティ合成位相の制御方法には、信号帯域内の振幅歪みが
最小になるように位相制御を行う方法がある。これを実
現するためには通常各ダイバーシティパス毎の信号レベ
ルを制御し、更に合成位相も制御する必要がある。

【０００３】信号レベルを制御する一般的なＡＧＣ（Au
tomatic Gain Control) 増幅器の説明を、図６に示す。
図６（Ａ）において、受信入力信号が主波のみ、即ちフ
ェ−ジング等による干渉波成分がない場合、第１、第２
の空中線により入力された（ａ）入力１、（ｂ）入力２
における位相の異なる主波Ｓ１、Ｓ２を同じレベルにな
る様制御する。また、図６（Ｂ）の様に、受信入力信号
が干渉波成分を含む場合は、（ａ）入力１の主波Ｓ１と
干渉波Ｅ１の合成波Ｔ１、及び、（ｂ）入力２の主波Ｓ
２と干渉波Ｅ２の合成波Ｔ２を同じレベルにする様制御
する。そして、（Ａ）（Ｂ）共に夫々同一レベルに制御
された入力１、入力２の信号成分を合成した（ｃ）Ｔ
ａ、Ｔｂを、受信信号として使用している。

【０００４】図７に、特開昭５９−２３０３３３号公報
に示された従来方式のダイバ−シティ受信装置の構成を
示す。本受信装置は、図７に示す様に、無線周波数帯信
号入力１、入力２を中間周波数帯の信号に変換する周波
数変換器１０１ａ、１０１ｂと、周波数変換器１０１ｂ
から供給された入力２の位相を３６０°の範囲で回転さ
せ、周波数変換器１０１ａの入力１と同位相になるよう
に制御する無限移相器１０５と、周波数変換器１０１ａ
及び１０１ｂにより夫々中間周波数帯に変換された入力
１、入力２を合成する合成器１０６と、この合成器１０
６の出力信号のレベルを所要の値に増幅し出力する自動
利得制御増幅器１０７と、自動利得制御増幅器１０７の
中間周波数帯出力から復調したベースバンド信号を出力
する復調器１０８と、自動利得制御増幅器１０７の出力
信号のレベル、振幅歪を検出するレベル検出器１０９及
び歪検出器１１０と、レベル検出器１０９及び歪検出器
１１０の両出力に基づき無限移相器１０５の位相回転量
を制御するタップ係数を決定する位相制御器１１１とか
ら構成されている。

【０００５】次に、図７の動作について説明する。入力
２は周波数変換器１０１ｂで中間周波数帯の信号に変換
された後、無限移相器１０５に入力される。また、入力
１は周波数変換器１０１ａで中間周波数帯の信号に変換
された後、直接合成器１０６に入力され、無限移相器１
０５の出力信号と合成されて出力される。この合成出力
は、自動利得制御増幅器１０７により所要のレベルまで
増幅される。自動利得制御増幅器１０７の出力信号は、
復調器１０８に入力され直交検波され復調信号が出力さ
れる。

【０００６】また、自動利得制御増幅器１０７の出力信
号は、レベル検出器１０９及び歪検出器１１０に入力さ
れる。レベル検出器１０９は、検波器と同等であって、
合成信号レベルを検出し出力する。歪検出器１１０は、
伝送信号帯域内の中心とその両側の信号成分とを取り出
すための中心周波数の異なる３種類のバンドパスフィル
タ（以下ＢＰＦと称す）と、各々のＢＰＦの出力に接続
される検波器にて構成されるもので（図示せず）、合成
信号の帯域内の振幅歪を検出する。振幅歪は、無限移相
器１０５によって周波数変換器１０１ｂの出力信号の位
相を回転させることにより変化させることができる。

【０００７】位相制御器１１１は、位相回転量であるタ
ップ係数を出力し、この係数に従って無限移相器１０５
は入力２の位相を回転させ、振幅歪を変化させる。位相
制御器１１１は、振幅歪が最小になるようなタップ係数
を決定する。但し、合成信号レベルが閾値より低下した
場合は合成信号レベルが最大となるようにタップ係数を
決定する。

【０００８】従来のダイバ−シティ受信装置の他の例と
して、特開昭６１−１３１６２５号公報に開示されてい
るダイバ−シティ受信装置の例を図８に示す。図８にお
いて、基本的な構成は図７の場合と同様であるが、図７
の構成と異なる点として、入力１、入力２のレベル制御
用に可変利得増幅器７０２ａ、７０２ｂを有している。
このダイバ−シティ受信装置では、合成器１０６の出力
信号レベル、振幅歪をレベル検出器１０９及び歪検出器
１１０でモニタし、受信信号レベルが十分高い場合、振
幅歪が最小となるよう、即ち干渉波同士が逆相となる様
無限位相器１０５の位相を制御し、逆相となった干渉波
同士の大きさを等しくする様に可変利得増幅器７０２
ａ、７０２ｂを制御器７１１により制御している。更
に、振幅検出器７１３ａ、７１３ｂにより、合成前の信
号レベルを検出し、可変利得増幅器７０２ａ、７０２ｂ
等で発生する非線形歪を規定値以下となる様、制御器７
１１が可変利得増幅器７０２ａ、７０２ｂを制御してい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た図７の従来方式のダイバ−シティ受信装置では、入力
１、入力２の夫々にマルチパスフェージングの様な干渉
が発生し、そのレベルが同一である場合は、受信信号に
含まれる干渉波成分を互いに逆相キャンセルする様位相
を制御することで、合成後の振幅歪を除去することはで
きるが、そもそも受信信号のレベル制御手段が無いた
め、受信信号に含まれる干渉波レベルが異なる場合、干
渉波成分を除去しきれず、合成後でも干渉波による振幅
歪が生じるという欠点があった。

【００１０】更に、図８に示した特開昭６１−１３１６
２５号公報のダイバ−シティ受信装置では、合成後の信
号レベル、振幅歪をモニタし、信号レベルが十分高い場
合には振幅歪という１つのパラメータをモニタしなが
ら、振幅歪が最小となる様レベル制御と位相制御の両方
を同時に行っているため、振幅歪が収束するのに時間を
要し、最悪の場合収束せず、レベル、位相共に振動し続
けるという欠点がある。

【００１１】そこで、本発明はかかる従来技術の問題点
を解決すべくなされたものであって、その目的とすると
ころは、受信信号と基準信号との相関を用いて受信信号
の主波レベルを揃え、主波同士を逆相キャンセルし、合
成出力として干渉波のみを使用することで、振幅歪が緩
和され、回線品質の優れたダイバーシティ受信装置及び
ダイバーシティ受信方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、適当な
間隔をおいて設置された第１、第２の空中線により、同
一信号を受信するダイバーシティ受信装置であって、前
記受信された受信信号を夫々所定の周波数に変換する周
波数変換手段と、前記変換された夫々の変換信号の利得
を各々設定する利得可変手段と、前記利得を設定された
出力信号を合成する合成手段と、前記合成された合成信
号を復調する復調手段と、前記復調された復調信号を再
変調する変調手段と、この再変調出力と前記利得可変手
段の各出力との相関をとり、この相関出力に応じて前記
利得可変手段の制御をなす相関手段とを含むことを特徴
とするダイバーシティ受信装置が得られる。

【００１３】そして、前記相関手段は、前記再変調され
た基準信号と、前記基準信号のシンボルに対応するよう
遅延された前記出力信号の遅延出力との相関を算出する
手段を有するよう構成されていることを特徴とする。

【００１４】また、前記合成手段の出力レベル及び歪を
検出し、この検出出力に応じて前記利得可変手段の一方
の出力の位相制御をなす移相量変換手段を更に含むこと
を特徴とする。

【００１５】更に、本発明によれば、適当な間隔をおい
て設置された第１、第２の空中線により、同一信号を受
信するダイバーシティ受信方法であって、前記受信され
た受信信号を夫々所定の周波数に変換する周波数変換ス
テップと、前記変換された夫々の変換信号の利得を各々
設定する利得可変ステップと、前記利得を設定された出
力信号を合成する合成ステップと、前記合成された合成
信号を復調する復調ステップと、前記復調された復調信
号を再変調する変調ステップと、この再変調出力と前記
利得可変ステップの各出力との相関をとり、この相関出
力に応じて前記利得可変ステップの制御をなす相関ステ
ップとを含むことを特徴とするダイバーシティ受信方法
が得られる。

【００１６】そして、前記相関ステップは、前記再変調
された基準信号と、前記基準信号のシンボルに対応する
よう遅延された前記出力信号の遅延出力との相関を算出
するステップを有するよう構成されていることを特徴と
する。

【００１７】また、前記合成ステップの出力レベル及び
歪を検出し、この検出出力に応じて前記利得可変ステッ
プの一方の出力の位相制御をなす移相量変換ステップを
更に含むことことを特徴とする。

【００１８】本発明の作用を述べる。各ダイバーシティ
パス毎の受信信号が干渉波成分を多く含む場合、受信信
号の主波同士をキャンセルするために、受信信号と、復
調信号を再変調した基準信号との相関値を用い、夫々の
受信信号の主波レベルが同一となる様利得を制御し、か
つ逆相となるよう位相制御を行うことで、純粋な干渉波
成分のみを合成信号として使用することになるため、合
成後の振幅歪が除去され、回線品質が良好に維持可能と
なる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下添付図面を参照して、本発明
の実施の形態について説明する。図１を参照すると、本
発明の実施の形態としてのダイバ−シティ受信装置の構
成を示すブロック図である。ここでは、ダイバーシティ
受信装置のダイバーシティ受信処理に関する部分につい
てのみ図示し、他の構成は省略している。

【００２０】本発明によるダイバーシティ受信装置は、
入力１、入力２を夫々入力とする周波数変換器１０１
ａ、１０１ｂと、周波数変換器１０１ａ、１０１ｂに夫
々接続された利得可変器１１ａ、１１ｂと、可変減衰器
１０２ｂに接続された無限移相器１０５と、可変減衰器
１０２ａと無限移相器１０５に接続された合成器１０６
と、合成器１０６の出力信号を増幅する自動利得制御増
幅器１０７と、自動利得制御増幅器１０７の出力端に並
列に接続される復調器１０８と、レベル検出器１０９
と、歪検出器１１０と、更にレベル検出器１０９及び歪
検出器１１０の出力に接続される位相制御器１１１と、
復調器１０８の出力に接続される変調器１１３とから構
成されている。

【００２１】また、利得可変器１１ａ、１１ｂは夫々可
変減衰器１０２ａ、１０２ｂと、遅延器１０３ａ、１０
３ｂと、相関器１０４ａ、１０４ｂと、利得制御器１０
５ａ、１０５ｂとから構成される。

【００２２】次に、図１に示したダイバーシティ受信装
置の動作について説明する。入力１、入力２が印加され
ると、周波数変換器１０１ａ、１０１ｂは、夫々各ダイ
バーシティパス毎に無線周波数から中間周波数に変換す
る。可変減衰器１０２ａ、１０２ｂは夫々対応する周波
数変換器１０１ａ、１０１ｂの出力信号レベルを所定の
レベルにする様利得が設定される。無限移相器１０５は
可変減衰器１０２ｂの出力信号の位相を制御する。合成
器１０６は、無限移相器１０５の出力信号と可変減衰器
１０２ａからの出力信号とを合成する。

【００２３】自動利得制御増幅器１０７は、合成後の出
力信号を所定レベルまで増幅する。復調器１０８は、所
定レベルまで増幅された合成信号を直交検波する。レベ
ル検出器１０９と歪検出器１１０は、合成後の信号レベ
ル、帯域内振幅歪を検出する。位相制御器１１１は無限
移相器１０５の移相方向を制御する。この移相方向は、
レベル検出器１０９と歪検出器１１０の出力をモニタ
し、振幅歪が最小となる方向に制御する。ただし、合成
信号レベルが所定値より低い場合は信号レベルを上げる
方向を優先し、移相方向を制御する。変調器１１３は復
調器１０８により直交検波された復調器出力を再度変調
し基準信号として相関器１０４ａ、１０４ｂに送出す
る。

【００２４】ここで利得可変器１１ａ内の相関器１０４
ａは、変調器１１３からの基準信号と、そのシンボルに
対応する様に可変減衰器１０２ａの出力信号を遅延器１
０３ａで遅延された出力との相関を取る。このとき同一
シンボル同士のタイミングで相関が検出できるよう遅延
器１０３ａにおいて予めその遅延量を設定しておく。こ
の様子を図２に示す。

【００２５】図２（Ａ）において、受信信号に符号間干
渉の様な干渉波成分がない場合、（ａ）に示す可変減衰
器１０２ａ出力のデ−タビット列ａ１、ａ２、ａ３、ａ
４、ａ５、ａ６、…が遅延器１０３ａにて遅延された
（ｂ）に示す遅延器１０３ａ出力のデ−タビット列と、
受信信号として推定された信号である変調器１１３出力
の（ｃ）に示す基準信号のデ−タビット列≡１、≡２、
≡３、≡４、≡５、≡６、…とはそのデ−タの内容が一
致する。この時相関器１０４ａの出力する相関値Ｗは１
となる。

【００２６】また、図２（Ｂ）の様に、受信信号が干渉
波成分を含む場合、例えば、図３に示す様に、伝搬路に
おいて振幅１の主波３０１に対し時刻Ｔだけ遅れて発生
する振幅ｈの干渉波成分３０２が含まれていたとする
と、送信信号のデ−タビット列ａ１、ａ２、ａ３、ａ
４、…に対する受信信号には時刻Ｔだけ遅れた干渉波成
分ｈが次の受信信号のデ−タビット列に付加されること
になるため、受信信号のデ−タビット列はａ１＋ｈａ
０、ａ２＋ｈａ１、ａ３＋ｈａ２、ａ４＋ｈａ３、…と
なる。

【００２７】従って、図２（Ｂ）において、（ａ）に示
す可変減衰器１０２ａ出力のデ−タビット列はａ１＋ｈ
ａ０、ａ２＋ｈａ１、ａ３＋ｈａ２、ａ４＋ｈａ３、ａ
５＋ｈａ４、ａ６＋ｈａ５、…となり、このデ−タビッ
ト列が遅延器１０３ａにて遅延され、（ｂ）に示す遅延
器１０３ａ出力のデ−タビット列と（ｃ）に示す基準信
号のデ−タビット列≡１、≡２、≡３、≡４、≡５、≡
６、…とはそのデ−タの内容が一致せず、この時相関器
１０４ａの出力する相関値Ｗは０≦Ｗ＜１となり、相関
値Ｗは０から１の間をリニアに変化する。

【００２８】図１に戻り、相関器１０４ａの出力する相
関値に応じて利得制御器１０５ａは可変減衰器１０２ａ
の利得を制御する制御信号を出力する。ここで、相関器
１０４ａの出力する相関値が１、つまり受信信号に符号
間干渉の様な干渉波成分がない場合、可変減衰器１０２
ａの利得は入力１が標準のレベルダイアを取る様な値に
設定され、入力１に干渉波成分が含まれ、相関値が０に
近付くに従って、可変減衰器１０２ａの利得を上げる、
つまり入力１のレベルを下げる方向に設定される。

【００２９】同様に、利得可変器１１ｂ内の相関器１０
４ｂにおいても、変調器１１３からの基準信号と、その
シンボルに対応する可変減衰器１０２ｂの出力信号を遅
延器１０３ｂにて遅延させた出力信号との相関を取る。
相関器１０４ｂが出力する検出値に対応して利得制御器
１０５ｂは可変減衰器１０２ｂの利得を制御する制御信
号を出力する。以下入力１側と同様な動きをとる。

【００３０】上述の結果、周波数変換器１０１ａ、１０
１ｂの出力信号は各々対応する可変減衰器１０２ａ、１
０２ｂにおいて主波レベルが同一となるよう設定され
る。この様子を図４に示す。図４（ａ）において、入力
１の主波Ｓ１と干渉波Ｅ１の位相差がθ１、及び（ｂ）
において、入力２の主波Ｓ２と干渉波Ｅ２の位相差がθ
２である場合（この時Ｓ１≠Ｓ２とする）、夫々の位相
差は保持した状態で、主波同士のレベルが同一（Ｓ１＝
Ｓ２）となる様可変減衰器１０２ａ、あるいは１０２ｂ
により利得が設定される。

【００３１】図５は各ダイバーシティパスの受信入力信
号のインパルス応答の例を示した図である。入力１は主
波４０１に対して干渉波４０２がτ１だけ遅延している
ことを示す。同様に入力２は主波４０３に対して干渉波
４０４がτ２だけ遅延していることを示す。本発明のシ
ステムを構築する際には、図５の様に各々の主波の遅延
時間が一致するように構成される。τ１、τ２はフェ−
ジング等の電波伝搬状況により変化し一致するとは限ら
ないため、合成後の振幅歪を除去するためには主波同士
をキャンセルするように位相を制御する。

【００３２】従って、可変減衰器１０２ａ、１０２ｂの
設定利得によりレベルが同一になった主波Ｓ１、Ｓ２同
士をキャンセルするような位相、つまり逆位相となる
様、位相制御器１１１により無限位相器１０５の移相量
を設定し、入力２の位相変換を行い、合成器１０６にお
いて入力１との合成を行う。その結果、図４（ｃ）に示
す様に、干渉波成分Ｅ１、Ｅ２のみが残ることになり、
これらの合成成分であるＴを受信信号として使用する。
この合成信号成分Ｔは、純粋な干渉波成分のみから成る
ものであり、振幅歪は除去された状態となっている。

【００３３】

【発明の効果】叙上の如く、本発明によれば、各々の受
信信号の主波レベルが同一となる様利得を制御し、かつ
主波同士を逆相キャンセルするよう位相を制御すること
で、合成波として純粋な干渉波成分のみを使用するた
め、振幅歪を抑えることができるという効果がある。

【００３４】また、本発明によれば、各ダイバーシティ
パス毎の受信信号の利得制御と位相制御とを夫々独立し
て行っているため、最適位相への収束が早くなると共
に、フェージング等の干渉に対する追従速度が向上する
ため、回線品質劣化を防止することができるという効果
もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のダイバーシティ受信装置のブロック図
である。

【図２】本発明の相関器の動作説明図である。

【図３】干渉波成分を含んだ場合のインパルス応答の説
明図である。

【図４】主波レベルを同一にし、逆相キャンセルする動
作の説明図である。

【図５】各ダイバーシティパスの受信入力信号のインパ
ルス応答の説明図である。

【図６】一般的なＡＧＣ増幅器の説明図である。

【図７】従来のダイバーシティ受信装置のブロック図で
ある。

【図８】従来の他のダイバーシティ受信装置のブロック
図である。

【符号の説明】

１１ａ、１１ｂ 利得可変器 １０１ａ、１０１ｂ 周波数変換器 １０２ａ、１０２ｂ 可変減衰器 １０３ａ、１０３ｂ 遅延器 １０４ａ、１０４ｂ 相関器 １０５ 無限移相器 １０６ 合成器 １０７ 自動利得制御増幅器 １０８ 復調器 １０９ レベル検出器 １１０ 歪検出器 １１１ 位相制御器 １１２ キャリヤ発振器 １１３ 変調器

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J021 AA02 DB01 EA05 FA06 FA09 FA12 FA18 HA05 HA06 5K059 CC03 DD33 DD36 DD39 DD44 EE02

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 適当な間隔をおいて設置された第１、第
   ２の空中線により、同一信号を受信するダイバーシティ
   受信装置であって、前記受信された受信信号を夫々所定
   の周波数に変換する周波数変換手段と、前記変換された
   夫々の変換信号の利得を各々設定する利得可変手段と、
   前記利得を設定された出力信号を合成する合成手段と、
   前記合成された合成信号を復調する復調手段と、前記復
   調された復調信号を再変調する変調手段と、この再変調
   出力と前記利得可変手段の各出力との相関をとり、この
   相関出力に応じて前記利得可変手段の制御をなす相関手
   段とを含むことを特徴とするダイバーシティ受信装置。
2. 【請求項２】 前記相関手段は、前記再変調された基準
   信号と、前記基準信号のシンボルに対応するよう遅延さ
   れた前記出力信号の遅延出力との相関を算出する手段を
   有することを特徴とする請求項１記載のダイバーシティ
   受信装置。
3. 【請求項３】 前記合成手段の出力レベル及び歪を検出
   し、この検出出力に応じて前記利得可変手段の一方の出
   力の位相制御をなす移相量変換手段を更に含むことを特
   徴とする請求項１または２記載のダイバーシティ受信装
   置。
4. 【請求項４】 適当な間隔をおいて設置された第１、第
   ２の空中線により、同一信号を受信するダイバーシティ
   受信方法であって、前記受信された受信信号を夫々所定
   の周波数に変換する周波数変換ステップと、前記変換さ
   れた夫々の変換信号の利得を各々設定する利得可変ステ
   ップと、前記利得を設定された出力信号を合成する合成
   ステップと、前記合成された合成信号を復調する復調ス
   テップと、前記復調された復調信号を再変調する変調ス
   テップと、この再変調出力と前記利得可変ステップの各
   出力との相関をとり、この相関出力に応じて前記利得可
   変ステップの制御をなす相関ステップとを含むことを特
   徴とするダイバーシティ受信方法。
5. 【請求項５】 前記相関ステップは、前記再変調された
   基準信号と、前記基準信号のシンボルに対応するよう遅
   延された前記出力信号の遅延出力との相関を算出するス
   テップを有することを特徴とする請求項４記載のダイバ
   ーシティ受信方法。
6. 【請求項６】 前記合成ステップの出力レベル及び歪を
   検出し、この検出出力に応じて前記利得可変ステップの
   一方の出力の位相制御をなす移相量変換ステップを更に
   含むことを特徴とする請求項４または５記載のダイバー
   シティ受信方法。