JP2003092543A - ダイバーシチ受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フェージング環境下におけるエラーフロア発
生を軽減することができるダイバーシチ受信装置を提供
する。 【解決手段】 単一の受信用アンテナ１１０、受信信号
を周波数変換する周波数変換器１２０、周波数変換され
た信号を増幅器制御信号に基づいて増幅する増幅器１３
１，１３２、増幅器１３１を介して増幅された周波数変
換された信号の包絡線レベルを検出し、検出した包絡線
レベルに基づいて増幅器制御信号を出力する包絡線レベ
ル検出器１４０、常時は閉成状態を維持するスイッチ１
５０、増幅器１３１と増幅器１３２から出力される受信
信号を合成する合成器１６０、合成された受信信号を復
調する復調器１７０を備え、包絡線レベル検出器１４０
は、検出した包絡線レベルを予め設定された基準値と比
較し、検出した包絡線レベルが基準値以上の場合にはス
イッチ１５０にスイッチ開放制御信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、１つのアンテナか
ら受信した受信信号をメインブランチとサブブランチで
別々に増幅し、メインブランチで検出した包絡線レベル
と予め定められた包絡線レベル（基準値）との比較に基
づいてダイバーシチ合成を行うダイバーシチ受信装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】無線通信では、気象条件や地理的条件の
変化、または通信中に場所の移動が伴う場合は、伝搬特
性の変動が特に激しいものとなる。この現象はフェージ
ングと呼ばれ、フェージングは受信波に対して包絡線の
レベル変動を発生させる。この包絡線レベル変動は、時
間と共にランダムに発生し、熱雑音レベル近くまで頻繁
に落ちこむため、高品質伝送を実現する場合の障害とな
る。

【０００３】フェージングには、空間的に２本のアンテ
ナを離すことにより、独立に変動するフェージング受信
波が得られるという性質がある。この性質は、一方のフ
ェージング波の包絡線レベルが落ち込んでいても、他方
のフェージング波の包絡線レベルが落ち込んでいない確
率が高いことを示している。

【０００４】フェージングの影響を軽減させる技術とし
て、２つ以上の受信波を利用し、受信品質が劣化する確
率を減少させる合成ダイバーシチ受信方式がある。しか
し、移動通信において移動速度が速まるにつれ、フェー
ジングピッチが短くなり（受信レベルの落ち込み頻度が
増す）、利用している全ての受信波レベルが同時に落ち
込む確率も高くなる。その結果、平均受信入力レベルを
上げても正しく復調できない頻度がエラーフロアとして
現れ、問題となる。

【０００５】図５は、従来のダイバーシチ受信装置の構
成を示すブロック図である。図示構成のダイバーシチ受
信装置は、２ブランチ合成の場合を示し、メインブラン
チ側に、受信用アンテナ２１１、周波数変換器２２１、
増幅器２３１、包絡線レベル検出器２４１を備えるのに
対し、サブブランチ側に、受信用アンテナ２１２、周波
数変換器２２２、増幅器２３２、包絡線レベル検出器２
４２を備えている。２５０は遅延補正器、２６０は合成
器、２７０は復調器である。

【０００６】次に動作について説明する。以下の説明で
は、受信用アンテナ２１１側のブランチをブランチＡ、
受信用アンテナ２１２側のブランチをブランチＢとす
る。受信信号は、ブランチＡの受信用アンテナ２１１、
ブランチＢの受信用アンテナ２１２からそれぞれ取り込
まれ、ブランチＡの周波数変換器２２１、ブランチＢの
周波数変換器２２２でそれぞれ周波数変換される。周波
数変換された各受信信号は、ブランチＡの増幅器２３
１、ブランチＢの増幅器２３２で増幅され、増幅された
受信信号は、ブランチＡの包絡線レベル検出器２４１、
ブランチＢの包絡線レベル検出器２４２でそれらの包絡
線レベルが検出される。

【０００７】ブランチＡの増幅器２３１、ブランチＢの
増幅器２３２では、ブランチＡの包絡線レベル検出器２
４１、ブランチＢの包絡線検出器２４２からの各増幅制
御信号に基づいて各ブランチで検出された包絡線レベル
に対応する受信信号の増幅を行うことでＡＧＣ（自動ゲ
イン制御）をする。ここで、包絡線レベル検出器２４
１、２４２では、予め設定された基準値を保持し、受信
信号の包絡線レベルが基準値以上の時は受信信号を減衰
させ、受信信号の包絡線レベルが基準値より小さい時は
受信信号を増幅させる増幅制御信号を増幅器２３１、２
３２に通知する。

【０００８】さらに、遅延補正器２５０では、ブランチ
Ａ，Ｂの遅延差をあらかじめ保持していて、ブランチＢ
の受信信号に補正する。合成器２６０では、ブランチ
Ａ，Ｂの受信信号を合成し、合成された受信信号は、復
調器２７０により復調される。その復調信号を合成ダイ
バーシチ受信出力とする。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のダイバ
ーシチ受信装置における合成法では、合成する前段で各
ブランチの包絡線レベルを検出し、各検出包絡線レベル
によって各ブランチの受信信号に対して、ＡＧＣ（自動
ゲイン制御）をする。それから、各ブランチの受信信号
の遅延量を補正してから合成する。この方式では、各ブ
ランチの受信信号の同じデータ部分にフェージングの落
ち込みが生じた場合、正しく復調することが出来ない。
また、高速に移動することにより生じるピッチの短いフ
ェージングの落ち込みにまで追従できるようにＡＧＣの
速度を速めると、ピッチの長いフェージング環境や静特
性において、感度劣化を引き起こしてしまう。

【００１０】図６は、フェージング環境下の２ブランチ
の受信信号レベルに関し、独立したフェージング２波の
受信レベルの落ち込み頻度を示す図である。図６に示す
ように、ブランチ１，２とも各フェージングにより落ち
込んでいる部分Ｘ１，Ｘ２が存在する。Ｔは、移動速度
が早まるにつれ、各フェージング波が落ち込む周期が短
くなり、その結果として、２ブランチ受信レベルが同時
に落ち込む頻度が大きくなることを示す。このように、
独立したフェージング環境下のブランチ１，２の受信信
号でも受信レベルが同時に落ち込む瞬間は必ず存在し、
その時の信号は、合成しても、選択しても正しく復調す
ることができない。

【００１１】このことから、複数ブランチの受信信号を
合成する従来の合成ダイバーシチ装置では、フェージン
グ環境の変化に対応できる最適なＡＧＣ追従速度を決定
するのは難しく、フェージング環境下においてエラーフ
ロアを発生させる問題があった。

【００１２】本発明は上述した従来例に係る問題点を解
消するためになされたもので、フェージング環境下にお
けるエラーフロア発生を軽減することができるダイバー
シチ受信装置を提供することを目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明に係るダイバーシチ受信装置は、受信信
号を受信する単一の受信用アンテナと、前記受信用アン
テナから受信した信号を周波数変換する周波数変換手段
と、前記周波数変換手段により周波数変換された信号を
増幅器制御信号に基づいて増幅する第１と第２の増幅手
段と、前記第１の増幅手段を介して増幅された周波数変
換された信号の包絡線レベルを検出し、検出した包絡線
レベルに基づいて前記第１と第２の増幅手段への増幅器
制御信号を出力する包絡線レベル検出手段と、常時は開
放状態を維持すると共に、スイッチ閉塞制御信号に基づ
いて閉塞状態となるスイッチと、前記第１の増幅手段か
ら出力される受信信号と前記スイッチを介して前記第２
の増幅手段から出力される受信信号とを合成する合成手
段と、前記合成手段により合成された受信信号を復調す
る復調手段とを備え、前記包絡線レベル検出手段は、検
出した包絡線レベルを予め設定された基準値と比較し、
検出した包絡線レベルが基準値以下の場合には前記スイ
ッチにスイッチ閉塞制御信号を出力することを特徴とす
るものである。

【００１４】このような構成によれば、１つのアンテナ
から受信した受信信号をメインブランチとサブブランチ
で別々に増幅し、メインブランチで検出した包絡線レベ
ルと予め定められた基準値を比較して、メインブランチ
の包絡線レベルが基準値より低い場合は、サブブランチ
と合成するので、フェージングに追従できている時は、
メインブランチのみの受信信号を復調し、ＡＧＣが追従
できないぐらいフェージングによって受信信号のレベル
が落ち込んだ時は、メインブランチより大きく増幅して
いるサブブランチの受信信号をメインブランチの受信信
号に合成して復調することになり、フェージングの落ち
込みによっても、受信信号がノイズレベルに埋もれるこ
とが無くなり、ＡＧＣ追従速度を過度に速くすることに
よって生じる感度劣化も抑えられ、フェージング環境下
におけるエラーフロア発生を軽減することができる。

【００１５】また、他の発明に係るダイバーシチ受信装
置は、受信信号を受信する単一の受信用アンテナと、前
記受信用アンテナから受信した信号を周波数変換する周
波数変換手段と、前記周波数変換手段により周波数変換
された信号を増幅器制御信号に基づいて増幅する第１と
第２の増幅手段と、前記第１の増幅手段を介して増幅さ
れた周波数変換された信号の包絡線レベルを検出し、検
出した包絡線レベルに基づいて前記第１と第２の増幅手
段への増幅器制御信号を出力する包絡線レベル検出手段
と、常時は前記第１の増幅手段から出力される受信信号
を選択すると共に、スイッチ切替制御信号に基づいて前
記第２の増幅手段から出力される受信信号を選択するス
イッチと、前記スイッチを介して前記第１または第２の
増幅手段のいずれかから出力される受信信号を復調する
復調手段とを備え、前記包絡線レベル検出手段は、検出
した包絡線レベルを予め設定された基準値と比較し、検
出した包絡線レベルが基準値以上の場合には前記スイッ
チを前記第１の増幅手段から出力される受信信号を選択
する側に切り替え、検出した包絡線レベルが基準値より
低い場合には前記スイッチを前記第２の増幅手段から出
力される受信信号を選択する側に切り替えることを特徴
とするものである。

【００１６】このような構成によれば、１つのアンテナ
から受信した受信信号をメインブランチとサブブランチ
で別々に増幅し、メインブランチで検出した包絡線レベ
ルと予め定められた基準値を比較して、メインブランチ
の包絡線レベルが基準値より低い場合は、サブブランチ
に切り替えるので、フェージングに追従できている時
は、メインブランチのみの受信信号を復調し、ＡＧＣが
追従できないぐらいフェージングによって受信信号のレ
ベルが落ち込んだ時は、メインブランチより大きく増幅
しているサブブランチの受信信号に切り替えて復調する
ことになり、フェージングの落ち込みによっても、受信
信号がノイズレベルに埋もれることが無くなり、ＡＧＣ
追従速度を過度に速くすることによって生じる感度劣化
も抑えられ、フェージング環境下におけるエラーフロア
発生を軽減することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１、本発明の実
施の形態１に係るダイバーシチ受信装置の構成を示すブ
ロック図である。図示構成のダイバーシチ受信装置は、
受信信号を受信する単一の受信用アンテナ１１０と、前
記受信用アンテナ１１０から受信した信号を周波数変換
する周波数変換器１２０と、前記周波数変換器１２０に
より周波数変換された信号を増幅器制御信号に基づいて
増幅する第１の増幅器１３１及び第２の増幅器１３２
と、第１の増幅器１３１を介して増幅された受信信号の
包絡線レベルを検出し、検出した包絡線レベルに基づい
て第１と第２の増幅器１３１、１３２への増幅器制御信
号を出力する包絡線レベル検出器１４０と、常時は開放
状態を維持すると共に、スイッチ閉塞制御信号に基づい
て閉塞状態となるスイッチ１５０と、第１の増幅器１３
１から出力される受信信号とスイッチ１５０を介して第
２の増幅器１３２から出力される受信信号とを合成する
合成器１６０と、合成器１６０により合成された受信信
号を復調する復調器１７０とを備えている。

【００１８】ここで、包絡線レベル検出器１４０は、検
出した包絡線レベルを予め設定された基準値と比較し、
検出した包絡線レベルが基準値以上の場合にはスイッチ
１５０にスイッチ開放制御信号を出力して、第２の増幅
器１３２の合成器１６０への出力を停止する。基準値よ
り低い場合は、合成器１６０より第１の増幅器１３１と
第２の増幅器１３２の出力合成が行われるようにすい
る。

【００１９】次に動作について説明する。以下の説明で
は、増幅器１３１側のブランチをメインブランチ、増幅
器１３２側のブランチをサブブランチとする。受信信号
は、受信用アンテナ１１０から取り込まれ、周波数変換
器１２０で周波数変換される。周波数変換された受信信
号は、メインブランチ、サブブランチに分配され、増幅
器１３１，１３２よりそれぞれ増幅される。包絡線レベ
ル検出器１４０では、増幅器１３１から出力されるメイ
ンブランチの受信信号の包絡線レベルを検出し、検出し
た包絡線レベルに対応する増幅器制御信号を、メインブ
ランチの増幅器１３１、サブブランチの増幅器１３２に
通知する。

【００２０】メインブランチの増幅器１３１とサブブラ
ンチの増幅器１３２は、それぞれ通知される増幅器制御
信号によって、受信信号を増幅させる。ここで、サブブ
ランチの増幅値は、メインブランチの＋３０ｄＢオフセ
ットを掛け、メインブランチより３０ｄＢ大きく増幅さ
せるようにしている。また、包絡線レベル検出器１４０
では、メインブランチの包絡線レベルとあらかじめ設定
され保持してある基準値（ＡＧＣ安定レベルの−１０ｄ
Ｂ）とを比較し、検出包絡線レベルが基準値以上の場合
は、スイッチ開放制御信号を出力してスイッチ１５０の
接続を切り、基準値より低い場合は、スイッチ１５０を
閉成し、合成器１６０により、メインブランチとサブブ
ランチの受信信号を合成する。復調器１７０では、合成
受信信号を復調する。

【００２１】図２は、検出包絡線レベルとブランチ合成
タイミング、メインブランチ及びサブブランチのＡ／Ｄ
入力レベルについて詳細に示す図である。図２に示すよ
うに、フェージングによってＡＧＣが追従できなくサブ
ブランチの信号を合成する場合に、ＡＧＣ安定点より＋
３０ｄＢ大きい信号が−１０ｄＢ減衰しているので、Ａ
ＧＣ安定点レベルより、＋２０ｄＢ大きいサブブランチ
の信号をメインブランチの信号に合成することになる
が、ＡＧＣ安定点レベルがＡ／ＤのＭＳＢに対して、−
４０ｄＢ小さいレベルに設定することによって、合成時
の飽和を回避することができる。

【００２２】従って、実施の形態１によれば、１つのア
ンテナから受信した受信信号をメインブランチとサブブ
ランチで別々に増幅し、メインブランチで検出した包絡
線レベルと予め定められた基準値を比較して、メインブ
ランチの包絡線レベルが基準値より低い場合は、サブブ
ランチと合成するので、フェージングに追従できている
時は、メインブランチのみの受信信号を復調し、ＡＧＣ
が追従できないぐらいフェージングによって受信信号の
レベルが落ち込んだ時は、メインブランチより大きく増
幅しているサブブランチの受信信号をメインブランチの
受信信号に合成して復調することになり、フェージング
の落ち込みによっても、受信信号がノイズレベルに埋も
れることが無くなり、ＡＧＣ追従速度を過度に速くする
ことによって生じる感度劣化も抑えられ、フェージング
環境下におけるエラーフロア発生を軽減することができ
る。

【００２３】実施の形態２．図３は、本発明の実施の形
態２に係るダイバーシチ受信装置の構成を示すブロック
図である。図示構成のダイバーシチ受信装置は、受信信
号を受信する単一の受信用アンテナ３１０と、受信用ア
ンテナ３１０から受信した信号を周波数変換する周波数
変換器３２０と、周波数変換器３２０により周波数変換
された信号を増幅器制御信号に基づいて増幅する第１の
増幅器３３１及び第２の増幅器３３２と、第１の増幅器
３３１を介して増幅された周波数変換された信号の包絡
線レベルを検出し、検出した包絡線レベルに基づいて増
幅器制御信号を出力する包絡線レベル検出器３４０と、
常時は第１の増幅器３３１から出力される受信信号を選
択すると共に、スイッチ切替制御信号に基づいて第２の
増幅器３３２から出力される受信信号を選択するスイッ
チ３５０と、スイッチ３５０を介して第１の増幅器３３
１または第２の増幅器３３２のいずれかから出力される
受信信号を復調する復調器３６０とを備えている。

【００２４】ここで、包絡線レベル検出器３４０は、検
出した包絡線レベルを予め設定された基準値と比較し、
検出した包絡線レベルが基準値以上の場合にはスイッチ
３５０を第１の増幅器３３１から出力される受信信号を
選択する側に切り替え、検出した包絡線レベルが基準値
より低い場合にはスイッチ３５０を第２の増幅器３３２
から出力される受信信号を選択する側に切り替えるスイ
ッチ切替制御信号をスイッチ３５０に出力する。

【００２５】次に動作について説明する。ここでは、実
施の形態１と異なる部分のみ説明する。包絡線レベル検
出器３４０では、メインブランチの包絡線レベルとあら
かじめ保持してある基準値とを比較し、その基準値より
検出包絡線レベルが低い場合は、スイッチ３５０を切替
え、復調器３６０によりサブブランチの受信信号を復調
するように制御する。また、該検出包絡線レベルが基準
値以上の場含は、スイッチ３５０を切替え、復調器３６
０によりメインブランチの受信信号を復調するように制
御する。

【００２６】従って、実施の形態２によれば、１つのア
ンテナから受信した受信信号をメインブランチとサブブ
ランチで別々に増幅し、メインブランチで検出した包絡
線レベルと予め定められた基準値を比較して、メインブ
ランチの包絡線レベルが基準値より低い場合は、サブブ
ランチに切り替えるので、フェージングに追従できてい
る時は、メインブランチのみの受信信号を復調し、ＡＧ
Ｃが追従できないぐらいフェージングによって受信信号
のレベルが落ち込んだ時は、メインブランチより大きく
増幅しているサブブランチの受信信号に切り替えて復調
することになり、フェージングの落ち込みによっても、
受信信号がノイズレベルに埋もれることが無くなり、Ａ
ＧＣ追従速度を過度に速くすることによって生じる感度
劣化も抑えられ、フェージング環境下におけるエラーフ
ロア発生を軽減することができる。

【００２７】通常のダイバーシチ受信では、両ブランチ
に独立したフェージング波が得られている場合でも、両
ブランチの受信信号が同時に、フェージングによってノ
イズレベルまで落ち込む瞬間が必ず存在し、フェージン
グピッチが短ければ、その頻度は増し、エラーフロア発
生の原因になっていたが、本発明によれば、フェージン
グに追従できている時は、メインブランチのみの受信信
号を復調し、ＡＧＣが追従できないぐらいフェージング
によって受信信号のレベルが落ち込んだ時は、メインブ
ランチの通常のＡＧＣ制御より＋３０ｄＢ大きく増幅し
ているサブブランチの受信信号をメインブランチの受信
信号に合成して復調することになる。

【００２８】すなわち、フェージングの落ち込みによっ
ても、受信信号がノイズレベルに埋もれることが無くな
り、ＡＧＣ追従速度を過度に速くすることによって生じ
る感度劣化も抑えられるため、本発明の合成ダイバーシ
チ受信方式の効果は非常に大きい。

【００２９】図４は、上述した本発明の実施の形態１及
び２に係るもので、ブランチ合成後の見かけ上の受信レ
ベルを示す図である。本発明では、メインブランチとサ
ブブランチの合成または切り替えを行っているが、どち
らの方法を利用した場合にも、図４に示すように、フェ
ージングの落ち込みによっても、受信信号がノイズレベ
ルに埋もれることが無くなり、ＡＧＣ追従速度を過度に
速くすることによって生じる感度劣化も抑えられ、安定
した受信レベルを得ることができる。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、１つの
アンテナから受信した受信信号をメインブランチとサブ
ブランチで別々に増幅し、メインブランチで検出した包
絡線レベルと予め定められた基準値を比較して、メイン
ブランチの包絡線レベルが基準値より低い場合は、サブ
ブランチと合成またはサブブランチに切り替えるので、
フェージングに追従できている時は、メインブランチの
みの受信信号を復調し、ＡＧＣが追従できないぐらいフ
ェージングによって受信信号のレベルが落ち込んだ時
は、メインブランチより大きく増幅しているサブブラン
チの受信信号に切り替えて復調することになり、フェー
ジングの落ち込みによっても、受信信号がノイズレベル
に埋もれることが無くなり、ＡＧＣ追従速度を過度に速
くすることによって生じる感度劣化も抑えられ、フェー
ジング環境下におけるエラーフロア発生を軽減すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係るダイバーシチ受信
装置の構成を示すブロック図である。

【図２】検出包絡線レベルとブランチ合成タイミング、
メインブランチ及びサブブランチのＡ／Ｄ入力レベルに
ついて詳細に示す図である。

【図３】本発明の実施の形態２に係るダイバーシチ受信
装置の構成を示すブロック図である。

【図４】本発明の実施の形態１及び２に係るもので、ブ
ランチ合成後の見かけ上の受信レベルを示す図である。

【図５】従来のダイバーシチ受信装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図６】フェージング環境下の２ブランチの受信信号レ
ベルに関し、独立したフェージング２波の受信レベルの
落ち込み頻度を示す図である。

【符号の説明】

１１０、３１０ 受信用アンテナ、１２０、３２０ 周
波数変換器、１３１、３３１ 第１の増幅器、１３２、
３３２ 第２の増幅器、１４０、３４０ 包絡線レベル
検出器、１５０、３５０ スイッチ、１６０、３６０
合成器、１７０復調器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受信信号を受信する単一の受信用アンテ
   ナと、 前記受信用アンテナから受信した信号を周波数変換する
   周波数変換手段と、 前記周波数変換手段により周波数変換された信号を増幅
   器制御信号に基づいて増幅する第１と第２の増幅手段
   と、 前記第１の増幅手段を介して増幅された周波数変換され
   た信号の包絡線レベルを検出し、検出した包絡線レベル
   に基づいて前記第１と第２の増幅手段への増幅器制御信
   号を出力する包絡線レベル検出手段と、 常時は開放状態を維持すると共に、スイッチ閉塞制御信
   号に基づいて閉塞状態となるスイッチと、 前記第１の増幅手段から出力される受信信号と前記スイ
   ッチを介して前記第２の増幅手段から出力される受信信
   号とを合成する合成手段と、 前記合成手段により合成された受信信号を復調する復調
   手段とを備え、 前記包絡線レベル検出手段は、検出した包絡線レベルを
   予め設定された基準値と比較し、検出した包絡線レベル
   が基準値以下の場合には前記スイッチにスイッチ閉塞制
   御信号を出力することを特徴とするダイバーシチ受信装
   置。
2. 【請求項２】 受信信号を受信する単一の受信用アンテ
   ナと、 前記受信用アンテナから受信した信号を周波数変換する
   周波数変換手段と、 前記周波数変換手段により周波数変換された信号を増幅
   器制御信号に基づいて増幅する第１と第２の増幅手段
   と、 前記第１の増幅手段を介して増幅された周波数変換され
   た信号の包絡線レベルを検出し、検出した包絡線レベル
   に基づいて前記第１と第２の増幅手段への増幅器制御信
   号を出力する包絡線レベル検出手段と、 常時は前記第１の増幅手段から出力される受信信号を選
   択すると共に、スイッチ切替制御信号に基づいて前記第
   ２の増幅手段から出力される受信信号を選択するスイッ
   チと、 前記スイッチを介して前記第１または第２の増幅手段の
   いずれかから出力される受信信号を復調する復調手段と
   を備え、 前記包絡線レベル検出手段は、検出した包絡線レベルを
   予め設定された基準値と比較し、検出した包絡線レベル
   が基準値以上の場合には前記スイッチを前記第１の増幅
   手段から出力される受信信号を選択する側に切り替え、
   検出した包絡線レベルが基準値より低い場合には前記ス
   イッチを前記第２の増幅手段から出力される受信信号を
   選択する側に切り替えることを特徴とするダイバーシチ
   受信装置。