JP2004215246A - 同位相の合成ダイバーシティ受信装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 受信された信号の位相は勿論で、大きさ（利得）も調節し得る同位相の合成ダイバーシティ受信装置及びその方法を提供しようとする。
【解決手段】 第１アンテナ３０１に受信された第１信号を増幅して位相変位する第１信号調整部３２０と、第２アンテナ３０２に受信された第２信号を増幅して位相変位する第２信号調整部３３０と、それら第１及び第２信号調整部３２０、３３０の出力信号を合成する信号合成器３１０と、該合成された信号をＩＦ信号に変換する周波数変換器３１１と、前記ＩＦ信号を処理した後、基底帯域信号に変換するＩＦ信号処理部３１３と、前記基底帯域信号に基づいて、オリジナル受信信号、第１信号及び第２信号の電力を夫々測定し、前記第１及び第２信号調整部３２０、３３０を制御する制御器３１４と、を包含して同位相の合成ダイバーシティ受信装置を構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無線通信システムの受信装置に係るもので、詳しくは、ダイバーシティ受信装置に関するものである。

一般に、ダイバーシティ技法は、アナログ又はデジタル無線通信システムで受信信号の品質を高めるために使用される技術で、関連する先行技術が多くある。且つ、このようなダイバーシティシステムは、二つ以上のアンテナを具備して、それらアンテナから受信された各信号を夫々適切に選択（Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｒ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）又は合成（ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）するため、アンテナを一つだけ使用する受信装置に比べて、向上された品質の受信信号を得ることができる。

ＨＤＲ（Ｈｉｇｈ Ｄａｔａ Ｒａｔｅ）システムは、３世代同期式移動通信標準の一つであって、現在サービスを準備中であるが、該ＨＤＲシステムにおける端末機の受信装置には、ダイバーシティ技法が積極的に適用されている。且つ、ＨＤＲ端末機の受信装置は、受信信号品質に適応（ａｄａｐｔｉｖｅ）する変調方式を採択していて、受信信号品質が優秀な端末機である程、より高速にデータを受信し得るため、端末機の受信性能の向上が全体システムの効率に及ぼす影響は、既存の２世代移動通信システムより遥かに大きい。

又、ダイバーシティ技法としては、選択又は切換技法（Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｒ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）、同位相合成方法（ｉｎ−ｐｈａｓｅ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｏｒ ｅｑｕａｌ−ｇａｉｎ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）及び最大比率合成技法（ｍａｘｉｍａｌ ｒａｔｉｏ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）が挙げられる。

前記選択（Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ）技法は、複数のアンテナに受信された信号中、最も強い信号を選択的に受信する方法であって、複数のアンテナから受信された信号の強度が所定水準以下に落ちない限り、適切な品質の信号を得ることができる。且つ、選択（ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ）技法を使用するためには、受信側の制御装置が各アンテナから受信される信号の強さを実時間的に知っていなければならないが、これが難しい場合、切換（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）技法を使用することができる。該切換技法は、現在受信中のアンテナ（第１アンテナ）の受信信号の強度が臨界値以下に落ちる場合、他のアンテナ（第２または第３アンテナ）に切り替える。このとき、前記切換（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）技法は、選択（ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ）技法と類似した受信信号品質の向上を得ることができる。それら選択又は切換技法は、受信信号の強度が時間によって変化するフェーディング（ｆａｄｉｎｇ）環境下では、信号品質の向上を期待し得るが、受信信号の強度が変化しない静的環境下では、如何なる信号品質の向上も得られないという問題点がある。

又、前記同位相合成技法は、各アンテナから受信された信号の位相を同位相（ｉｎ−ｐｈａｓｅ）に調節して合成した後、該合成された信号を最終の受信信号として使用する方法で、単純な信号の選択でなく、信号の合成を利用するため、前記選択又は切換技法より一層大きい信号品質の向上を得ることができる。且つ、前記同位相合成方法は、信号の位相を調節するための位相変位器（ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔｅｒ）が必要であって、フェーディング（ｆａｄｉｎｇ）環境だけでなく、静的環境下でも受信信号品質の向上を得ることができる。

然し、合成される二つの信号（Ｓ１及びＳ２）中、一つの信号（Ｓ１）の電力が非常に小さく、二つの信号（Ｓ１及びＳ２）の電力差が大きい場合も、各信号に含まれた雑音成分の量は類似しているため、それら二つの信号（Ｓ１及びＳ２）を合成すると、該合成された信号は若干の利得を得る反面、該合成された信号内の雑音成分は２倍程増加するため、合成された信号の信号対雑音比が却って悪くなるという問題点がある。

又、最大比率合成技法は、受信された信号の個別位相だけでなく、大きさ（利得）も調節した後で合成する。各アンテナに信号が受信されると、最大比率合成技法は、受信された信号（Ｓ１及びＳ２）の電力を検出して、電力の大きい信号（Ｓ２）はより大きく増幅し、電力の小さい信号（Ｓ１）はより小さく減衰させた後、それら二つの信号（Ｓ１及びＳ２）を合成する。このとき、合成する前に信号を増幅（又は減衰）する理由は、前記同位相合成技法から発生する問題点を回避するためである。即ち、電力の小さい信号（Ｓ１）が減衰されながら、雑音成分も減衰されるため、合成された信号の信号対雑音比の劣化を防止することができる。且つ、前記最大比率合成技法は、理論的には信号品質を最も大きく向上するものと知られているが、装置が複雑であり、他のダイバーシティ技法より計算量が多くて煩雑であるため、具現しがたいという問題点がある。

図３は、従来ダイバーシティ受信装置を示した構成図で、図示されたように、従来ダイバーシティ受信装置においては、第１アンテナを通して受信された信号（第１信号）の位相を０゜、９０゜、１８０゜及び２７０゜中何れか一つに変位する位相変位器１０と、該位相変位された第１信号と第２アンテナを通して受信された信号（第２信号）とを合成する信号合成器２０と、該信号合成器２０の出力信号の信号対雑音比を改善して、電波が外部に漏洩されることを防止する同調器３０と、該同調器３０の出力信号を増幅する増幅器４０と、該増幅器４０から出力された信号を中間周波数（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；以下、ＩＦと略称す）信号に変換する周波数変換器５０と、前記中間周波数を中心に、所定周波数帯の信号を増幅する中間周波数増幅器６０と、該中間周波数増幅器６０から出力された信号の強さを検出する受信電界強度検出器７０と、該検出された信号が最も強くなるように前記位相変位器１０を制御する制御部８０と、を含んで構成されている。

且つ、第１アンテナ６を通して受信された信号（第１信号）は、位相変位器１０を経て０゜、９０゜、１８０゜及び２７０゜中何れか一つに位相変位された後、信号合成器２０に伝達され、該信号合成器２０は、位相変位された前記第１信号を第２アンテナ８を通して受信された信号（第２信号）と同位相（ｉｎ−ｐｈａｓｅ）に合成し、該合成された信号は、同調器３０、増幅器４０、周波数変換器５０及び中間周波数増幅器６０を夫々経てＩＦ信号に下向変換されるが、この過程は、一般的な受信機の場合と根本的に同様である。前記受信電界強度検出器７０は、中間周波数増幅器６０を通過した合成信号の強さを検出し、前記制御器８０は、前記検出された信号が最も強くなるように、位相変位器１０の位相を周期的に変位させる。且つ、第１信号と第２信号との位相差が正確に０゜、９０゜、１８０゜及び２７０゜でない時、二つの信号（第１信号及び第２信号）を合成すると合成損失が発生し、このような信号合成は、厳密な意味の同位相（ｉｎ−ｐｈａｓｅ）合成ではないが、合成損失の影響は非常に小さい。

然るに、このような従来ダイバーシティ受信装置においては、第１信号と第２信号との電力差が大きい場合、信号合成器２０から出力される合成信号の信号対雑音比が却って悪くなるという不都合な点があった。

且つ、位相変位器１０及び信号合成器２０から発生する信号の損失が、受信機全体の雑音指数（ｎｏｉｓｅ ｆｉｇｕｒｅ）を増加させて受信強度を低下させるため、ダイバーシティ技法によって受信信号品質を向上しがたいという不都合な点があった。

又、位相変位器１０から発生した信号損失が位相変化量に依存されることで、受信信号の位相が変位される時、受信信号の大きさも同時に変化するが、実際、動作中の位相変位器は連続的に位相変位を行うため、受信信号に雑音として作用して、信号品質を劣化させる要因となる。且つ、位相変位器１０による信号の損失は、第１アンテナに受信した信号（第１信号）のみで発生するため、第１及び第２信号の平均電力にアンバランス（ｕｎｂａｌａｎｃｅ）が誘発され、ダイバーシティ受信性能が低下するという不都合な点があった。

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、受信された信号の位相だけでなく、大きさ（利得）も調節し得る同位相の合成ダイバーシティ受信装置及びその方法を提供することを目的とする。

このような目的を達成するため、本発明に係るダイバーシティ受信装置においては、第１アンテナに受信された第１信号を増幅して位相変位する第１信号調整部と、第２アンテナに受信された第２信号を増幅して位相変位する第２信号調整部と、それら第１及び第２信号調整部の出力信号を合成する合成器と、該合成された信号をＩＦ信号に変換する周波数変換器と、該ＩＦ信号に所定処理を行った後、基底帯域信号に変換するＩＦ信号処理部と、前記基底帯域信号に基づいて、オリジナル受信信号、第１信号及び第２信号の電力を夫々測定し、それら第１及び第２信号調整部を制御する制御器と、を包含して構成されるが、前記第１及び第２信号調整部は、増幅器と位相変位器とから構成されることを特徴とする。

又、本発明に係るダイバーシティ受信方法においては、相互異なるアンテナを通して受信された第１及び第２信号を増幅する過程と、該増幅された第１及び第２信号の位相を変位する過程と、該位相変位された第１及び第２信号を合成する過程と、該合成された信号をＩＦ信号に変換する過程と、該ＩＦ信号を基底帯域信号に変換する過程と、該基底帯域信号に基づいて、オリジナル受信信号、第１信号及び第２信号の電力を夫々測定し、増幅及び位相変位を制御する過程と、を順次行うことを特徴とする。

本発明によるダイバーシティ受信装置は、第１アンテナに受信された第１信号を増幅して位相変位する第１信号調整部と、第２アンテナに受信された第２信号を増幅して位相変位する第２信号調整部と、それら第１及び第２信号調整部の出力信号を合成する信号合成器と、該合成された信号を中間周波数（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；以下、ＩＦと略称す）信号に変換する周波数変換器と、前記ＩＦ信号に所定処理を行った後、基底帯域信号に変換するＩＦ信号処理部と、前記基底帯域信号に基づいて、オリジナル受信信号、第１信号及び第２信号の電力を測定し、前記第１及び第２信号調整部を制御する制御器と、を包含して構成されることを特徴とし、これにより上記目的を達成する。

前記第１信号調整部は、前記第１信号を増幅する第１増幅器と、該第１増幅器から出力された信号の位相を変位する第１位相変位器と、から構成されてもよい。

前記第２信号調整部は、前記第２信号を増幅する第２増幅器と、該第２増幅器から出力された信号の位相を変位する第２位相変位器と、から構成されてもよい。

前記制御器は、前記測定された第１及び第２信号の電力差が臨界値より大きいと、電力の大きい信号は正常レベルに増幅され、電力の小さい信号は低レベルに増幅されるように前記第１及び第２信号調整部を制御してもよい。

前記正常レベルの増幅は、１２〜１８ｄＢの利得範囲であり、前記低レベルの増幅は、−７〜−１３ｄＢの利得範囲であってもよい。

前記制御器は、前記測定された第１及び第２信号の電力差が臨界値より小さいと、それら第１及び第２信号の全てを正常レベルに増幅されるように前記第１及び第２信号調整部を制御してもよい。

前記正常レベルの増幅は、１２〜１８ｄＢの利得範囲であってもよい。

前記制御器は、第１信号の電力を測定する時、前記第１信号が正常レベルに、前記第２信号が低レベルに増幅されるように前記第１及び第２信号調整部を制御し、第２信号の電力を測定する時、前記第１信号が低レベルに、前記第２信号が正常レベルに増幅されるように前記第１及び第２信号調整部を制御してもよい。

前記正常レベルの増幅は、１２〜１８ｄＢの利得範囲であり、前記低レベルの増幅は、−７〜−１３ｄＢの利得範囲であってもよい。

前記制御器は、前記第１及び第２信号の現在の位相差（α）による受信信号の電力と、α＋９０゜の位相差による受信信号の電力と、α−９０゜の位相差による受信信号の電力を夫々測定した後、それら測定された電力を比較して、前記第１信号と第２信号との位相差が最も大きな電力に該当するように、前記第１及び第２信号調整部の位相変位を制御してもよい。

前記第１位相変位器は、０゜又は９０゜の位相変位を行ってもよい。

前記第２位相変位器は、０゜又は１８０゜の位相変位を行ってもよい。

本発明による同位相の合成ダイバーシティ受信装置は、第１アンテナに受信された第１信号を増幅する第１増幅器と、該第１増幅器から出力された信号の位相を変位する第１位相変位器と、第２アンテナに受信された第２信号を増幅する第２増幅器と、該第２増幅器から出力された信号の位相を変位する第２位相変位器と、それら第１及び第２位相変位器の出力信号を合成する信号合成器と、前記合成された信号をＩＦ信号に変換する周波数変換器と、前記ＩＦ信号に所定処理を行った後、基底帯域信号に変換するＩＦ信号処理部と、前記基底帯域信号に基づいて、オリジナル受信信号、第１信号及び第２信号の電力を夫々測定して、前記第１及び第２信号調整部を制御する制御器と、を包含し、これにより上記目的を達成する。

前記制御器は、前記測定された第１及び第２信号の電力差が臨界値より大きいと、電力の大きい信号は正常レベルに増幅され、電力の小さい信号は低レベルに増幅されるように前記第１及び第２増幅器を制御してもよい。

前記正常レベルの増幅は、１２〜１８ｄＢの利得範囲であり、前記低レベルの増幅は、−７〜−１３ｄＢの利得範囲であってもよい。

前記制御器は、前記測定された第１及び第２信号の電力差が臨界値より小さいと、前記第１及び第２信号の全てが正常レベルに増幅されるように前記第１及び第２増幅器を制御してもよい。

前記正常レベルの増幅は、１２〜１８ｄＢの利得範囲であってもよい。

前記制御器は、第１信号の電力を測定する時、第１増幅器は正常レベルの増幅を行い、第２増幅器は低レベルの増幅を行うように制御し、第２信号の電力を測定する時、第１増幅器は低レベルの増幅を行い、第２増幅器は正常レベルの増幅を行うように制御してもよい。

前記正常レベルの増幅は、１２〜１８ｄＢの利得範囲であり、前記低レベルの増幅は、−７〜−１３ｄＢの利得範囲であってもよい。

前記制御器は、前記第１及び第２信号の現在の位相差（α）による受信信号の電力と、α＋９０゜の位相差による受信信号の電力と、α−９０゜の位相差による受信信号の電力を夫々測定した後、それら測定された電力を比較して、前記第１及び第２信号の位相差が最も大きい電力に該当するように前記第１及び第２位相変位器を制御してもよい。

前記第１位相変位器は、０゜又は９０゜の位相変位を行ってもよい。

前記第２位相変位器は、０゜又は１８０゜の位相変位を行ってもよい。

相互異なるアンテナを通して受信された第１及び第２信号を増幅する過程と、それら増幅された第１及び第２信号の位相を変位する過程と、それら位相変位された第１及び第２信号を合成する過程と、該合成された信号をＩＦ信号に変換する過程と、該ＩＦ信号を基底帯域信号に変換する過程と、該基底帯域信号に基づいて、オリジナル受信信号、第１信号及び第２信号の電力を夫々測定して、前記増幅及び位相変位を制御する過程と、を順次行ってもよい。

前記増幅に対する制御過程は、第１及び第２信号の電力差と臨界値とを比較する過程と、該比較結果によって、前記第１及び第２信号を正常レベルに増幅するか、又は低レベルに増幅する過程と、を行ってもよい。

前記比較結果、前記第１及び第２信号の電力差が臨界値より大きいと、電力の大きい信号は正常レベルに増幅され、電力の小さい信号は低レベルに増幅されてもよい。

前記比較結果、前記第１及び第２信号の電力差が臨界値より小さいと、前記第１及び第２信号の全てが正常レベルに増幅されてもよい。

前記位相変位に対する制御過程は、前記第１及び第２信号の現在の位相差（α）による受信信号の電力と、α＋９０゜の位相差による受信信号の電力と、α−９０゜の位相差による受信信号の電力を夫々測定する過程と、前記第１及び第２信号の位相差が、前記測定された電力中、最も大きい電力に該当するように位相変位を行う過程と、を行ってもよい。

前記第１信号に対する位相変位は、０゜又は９０゜変位であってもよい。

前記第２信号に対する位相変位は、０゜又は１８０゜変位であってもよい。

以上説明したように、本発明に係る同位相の合成ダイバーシティ受信装置及びその方法においては、位相変位過程から発生する信号損失及び信号電力の変化を減少して、信号品質が低下される問題点を改善し、且つ、第１及び第２アンテナを通して受信された信号の電力差が大きい場合に発生する信号対雑音比の劣化問題を解決して、信号品質を改善し得るという効果がある。

又、多重経路フェーディング環境下で動作する多様な変調方式の通信システムにも適用が可能であるため、ＣＤＭＡ通信システムに限定されずに広用される。特に、本発明に係るダイバーシティ受信装置をＨＤＲ（Ｈｉｇｈ Ｄａｔａ Ｒａｔｅ）システムに適用すると、最小限の回路を廉価に追加することで、向上された性能を期待し得るという効果がある。

以下、本発明の実施の形態に対し、図面を用いて説明する。

図１は本発明に係る同位相の合成ダイバーシティ受信装置を示した構成図で、図示されたように、本発明に係る同位相の合成ダイバーシティ受信装置においては、第１アンテナ３０１に受信された信号（以下、第１信号という）を増幅して位相を変位するため、送受信帯域分離器３０３、雑音増幅器３０５及び０°／９０°位相変位器３０７から形成された第１信号調整部３２０と、第２アンテナ３０２に受信された信号（以下、第２信号という）を増幅して位相を変位するため、帯域通過フィルタ３０４、低雑音増幅器３０６及び０°／１８０°位相変位器３０８から形成された第２信号調整部３３０と、それら第１及び第２信号調整部３２０、３３０の出力信号を合成する信号合成器３１０と、該合成された信号をＩＦ信号に変換する周波数変換器３１１と、前記ＩＦ信号に所定処理を行った後、基底帯域信号に変換するＩＦ信号処理部３１３と、前記基底帯域信号に基づいて、オリジナル受信信号、第１信号及び第２信号の電力を夫々測定し、前記第１及び第２信号調整部３２０、３３０を制御する基底帯域信号処理器（Ｂａｓｅｂａｎｄ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ；以下、制御器と略称す）３１４と、を包含して構成され、前記第１信号調整部３２０及び第２信号調整部３３０は、夫々低雑音増幅器と位相変位器とから構成されている。

且つ、送受信帯域分離器３０３は、一つのアンテナで信号の送受信を行い得るために、送受信信号の周波数帯域を分離する回路である。

又、前記低雑音増幅器（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）３０５、３０６は、受信機全体の雑音指数を低下する高周波増幅器であって、電波損失の大きい可視距離の通信回線で、電圧の微少な受信電波を増幅するために使用される。且つ、前記低雑音増幅器３０５、３０６は、前記制御器３１４の利得制御信号によって、前記第１及び第２信号の利得を調節する。

又、前記０°／９０°位相変位器３０７は、制御器３１４の位相制御信号によって、０°又は９０°の位相変位（ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ）を行い、前記０°／１８０°位相変位器３０８は、制御器３１４の位相制御信号によって、０°又は１８０°の位相変位を行う。
本発明の一実施形態として、利得制御信号３１５が正常レベル（‘１’）の時、低雑音増幅器３０５、３０６の利得は１５ｄＢ（利得範囲：１２〜１８ｄＢ）で、利得制御信号が低レベル（‘０’）の時、低雑音増幅器３０５、３０６の利得は−１０ｄＢ（利得範囲：−７〜−１３ｄＢ）とすることができる。

且つ、前記信号合成器３１０は、前記二つの位相変位器３０７、３０８の出力信号を合成して周波数変換器３１１に出力する。

又、前記周波数変換器３１１は、高周波（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；以下、ＲＦと略称す）信号をＩＦ信号に変換する装置であって、前記信号合成器３１０の出力信号を受信する。

このとき、ＲＦ信号は、周辺の雑音及び干渉に非常に弱く、高周波帯域では非常に迅速な処理が要求されるため、高周波帯域で信号を直ちに処理（信号解析及び信号生成）することは実際には不可能である。よって、一般に、高周波信号はＩＦ信号を経て低周波帯域（基底帯域）の信号に変換され、低周波帯域で各種の信号処理過程が行われる。

又、前記ＩＦ信号処理部３１３は、前記周波数変換器のＩＦ信号を増幅・フィルタリングして基底帯域信号を抽出する。

又、前記制御器３１４は、前記ＩＦ信号処理部３１３の出力信号、即ち、基底帯域信号（データ信号或いは音声信号）を処理する回路であって、基底帯域信号（Ｂａｓｅ−Ｂａｎｄ Ｓｉｇｎａｌ）とは、搬送波帯域信号（Ｃａｒｒｉｅｒ−Ｂａｎｄ Ｓｉｇｎａｌ）に相対するもので、変調されてない元の情報信号をいう。このとき、基底帯域信号は、通常、直流成分（周波数：０）から交流帯域にかけて周波数成分を有する。

且つ、前記制御器３１４は、ＩＦ信号処理部３１３の出力信号の電力を測定し、該測定された信号の電力情報、即ち、受信信号の電力情報、位相制御信号及び利得制御信号を利用して、ダイバーシティ受信装置を最適の状態にする。

又、帯域通過フィルタ（Ｂａｎｄ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）３０４は、特定範囲の周波数に存在する信号を通過させて、この範囲を脱した信号は除去する回路である。

図２は本発明に係る同位相の合成ダイバーシティ受信方法を示したフローチャートであって、図示されたように、同位相の合成ダイバーシティ受信方法においては、相互異なるアンテナを通して受信された第１及び第２信号を増幅する過程（Ｓ１）と、該増幅された第１及び第２信号を位相変位する過程（Ｓ２）と、該位相変位された第１及び第２信号を合成する過程（Ｓ３）と、該合成された信号をＩＦ信号に変換する過程（Ｓ４）と、前記ＩＦ信号を基底帯域信号に変換する過程（Ｓ５）と、該基底帯域信号に基づいて、オリジナル受信信号、第１信号及び第２信号の電力を夫々測定し、増幅及び位相変位を制御する過程（Ｓ６）と、を順次行う。

このとき、前記第１信号は、送受信帯域分離器３０３、低雑音増幅器３０５及び０°／９０°位相変位器３０７を夫々経て前記信号合成器３１０に入力され、前記第２信号は、帯域通過フィルタ３０４、低雑音増幅器３０６及び０°／１８０°位相変位器３０８を夫々経て前記信号合成器３１０に入力される。且つ、該信号合成器３１０の出力は、周波数変換器３１１及びＩＦ信号処理部３１３を経て前記制御器３１４に入力される。

以下、ダイバーシティ受信状態を最適化するために、制御器３１４が各利得制御信号３１５、３１８を決定する過程に対して説明する。

まず、第１及び第２アンテナ３０１、３０２に信号が受信されると、制御器３１４は、低雑音増幅器３０５に‘１’の利得制御信号を出力し、低雑音増幅器３０６に‘０’の利得制御信号を出力して第１信号の電力を測定する。その後、低雑音増幅器３０５に‘０’の利得制御信号を出力し、低雑音増幅器３０６に‘１’の利得制御信号を出力して第２信号の電力を測定する。即ち、前記第１信号の電力は、前記低雑音増幅器３０５が正常レベルの制御信号によって動作し、前記低雑音増幅器３０６が低レベル制御信号によって動作する時、前記ＩＦ信号処理部３１３から出力される信号の電力である。且つ、前記第２信号の電力は、前記低雑音増幅器３０５が低レベルの制御信号によって動作し、前記低雑音増幅器３０６が正常レベルの制御信号によって動作する時、前記ＩＦ信号処理部３１３から出力される信号の電力である。

尚、前記‘オリジナル’信号は、アンテナ（第１又は第２アンテナ）に受信された、加工されてない信号、即ち、一連の加工過程（信号合成及び位相変位）を経てない信号を意味する。

このとき、前記第１信号と第２信号との電力差が予め設定した臨界値より小さいと、前記制御器３１４は、前記各低雑音増幅器３０５、３０６の全てに‘１’の利得制御信号を出力し、各位相制御信号３１６、３１７を調整してダイバーシティ受信状態を最適化する。

もし、前記第１信号と第２信号との電力差が臨界値より大きいと、前記制御器３１４は、より高い電力の受信信号を増幅する低雑音増幅器に‘１’の利得制御信号を出力し、低い電力の受信信号を増幅する低雑音増幅器に‘０’の利得制御信号を出力する。即ち、電力の強い信号はより大きく増幅し、電力の弱い信号はより小さく減衰させる。このようにして、二つの受信信号の電力差が大きい時、信号合成器３１０から発生する信号対雑音比の劣化を防止することができる。

又、前記制御器３１４が受信信号の電力測定に‘１’の利得制御信号及び‘０’の利得制御信号を使用する理由は、受信信号の電力を測定する制御器３１４が、二つの受信信号が合成された後に、それら受信信号の電力を夫々測定するためである。このとき、測定しようとする受信信号の利得を所定比率誇張させて、相対する受信信号の利得を所定比率縮小させると、より信頼性のある電力値を得ることができる。

以下、ダイバーシティ受信状態を最適化するために、制御器３１４が位相制御信号３１６、３１７を決定する過程に対して説明する。

まず、第１及び第２アンテナ３０１、３０２に信号が受信された時、前記制御器３１４は、前記第１及び第２信号を位相変位せず、ＩＦ信号処理部３１３から出力される信号の電力を測定する。次いで、第１信号と第２信号との位相差がα＋９０゜になるように第１及び第２信号を位相変位した後、ＩＦ信号処理部３１３から出力される信号の電力を測定する。且つ、第１信号と第２信号との位相差がα−９０゜になるように第１及び第２信号を位相変位した後、ＩＦ信号処理部３１３から出力される信号の電力を測定する。

次いで、制御器３１４は、前記測定された３つの電力値を比較し、前記第１信号と第２信号との位相差が、最も大きい電力値に該当するように前記各位相変位器３０７、３０８を制御する。例えば、第１信号と第２信号との位相差がα＋９０゜の時、ＩＦ信号処理部３１３から出力される信号の電力が最も大きいと、制御器３１４は、第１信号と第２信号との位相差がα＋９０゜になるように前記位相変位器３０７、３０８を制御する。このとき、前記αは、位相変位されない前記第１信号と第２信号との位相差である。

即ち、本発明に係るダイバーシティ受信装置は、各位相変位器３０７、３０８を低雑音増幅器３０５、３０６の後の端に夫々接続させて、位相変位器３０７、３０８から信号の損失が発生しても、受信機全体の雑音指数にはほとんど影響を及ぼさないようにしている。

一般に、従来ダイバーシティ受信装置では、一つの位相変位器が４つの位相変位（例えば、０゜、９０゜、１８０゜及び２７０゜）を全て行うが、本発明では、二つの位相変位器３０７、３０８がこれを行う。即ち、０°／９０°位相変位器３０７は０゜及び９０゜の位相変位を行い、０°／１８０°位相変位器３０８は０゜及び１８０゜の位相変移を行う。よって、本発明に係るダイバーシティ受信装置は、前記二つの位相変位器３０７、３０８の動作を組合せて、０゜、＋９０゜、＋１８０゜及び−０゜位相変位を行う。

このとき、前記各位相変位器３０７、３０８は構造が簡単であって、信号損失を減少するのに有利であるため、受信機全体の雑音指数に及ぼす影響を一層減少し、位相変化から発生する信号電力の変化による信号品質の低下現象も改善される。又、第１及び第２信号が夫々異なる経路を通して位相変位器３０７、３０８を通過するため、従来技術のような受信信号電力のアンバランスの問題が緩和される。

尚、本発明に係る同位相の合成ダイバーシティ受信装置は、前記の実施形態に限定されず、本発明の技術思想が許容する範囲内で多様に変形して実施することができる。

以上説明したように、本発明に係る同位相の合成ダイバーシティ受信装置及びその方法においては、位相変位過程から発生する信号損失及び信号電力の変化を減少して、信号品質が低下される問題点を改善し、且つ、第１及び第２アンテナを通して受信された信号の電力差が大きい場合に発生する信号対雑音比の劣化問題を解決して、信号品質を改善し得るという効果がある。

又、多重経路フェーディング環境下で動作する多様な変調方式の通信システムにも適用が可能であるため、ＣＤＭＡ通信システムに限定されずに広用される。特に、本発明に係るダイバーシティ受信装置をＨＤＲ（Ｈｉｇｈ Ｄａｔａ Ｒａｔｅ）システムに適用すると、最小限の回路を廉価に追加することで、向上された性能を期待し得るという効果がある。

受信された信号の位相は勿論で、大きさ（利得）も調節し得る同位相の合成ダイバーシティ受信装置及びその方法を提供しようとする。

第１アンテナ３０１に受信された第１信号を増幅して位相変位する第１信号調整部３２０と、第２アンテナ３０２に受信された第２信号を増幅して位相変位する第２信号調整部３３０と、それら第１及び第２信号調整部３２０、３３０の出力信号を合成する信号合成器３１０と、該合成された信号をＩＦ信号に変換する周波数変換器３１１と、前記ＩＦ信号を処理した後、基底帯域信号に変換するＩＦ信号処理部３１３と、前記基底帯域信号に基づいて、オリジナル受信信号、第１信号及び第２信号の電力を夫々測定し、前記第１及び第２信号調整部３２０、３３０を制御する制御器３１４と、を包含して同位相の合成ダイバーシティ受信装置を構成する。

以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。

本発明に係る同位相の合成ダイバーシティ受信装置を示した構成図である。 本発明に係る同位相の合成ダイバーシティ受信方法を示したフローチャートである。 従来ダイバーシティ受信装置を示した構成図である。

符号の説明

１０、３０７、３０８：位相変位器
２０、３１０：信号合成器
３０：同調器
４０：増幅器
５０、３１１：周波数変換器
６０：中間周波数増幅器
７０：受信電界強度検出器
８０、３１４：制御器
３０１、３０２：アンテナ
３０３：送受信帯域分離器
３０４：帯域通過フィルタ
３０５、３０６：低雑音増幅器
３１３：ＩＦ信号処理部

Claims (29)

1. 第１アンテナに受信された第１信号を増幅して位相変位する第１信号調整部と、
   第２アンテナに受信された第２信号を増幅して位相変位する第２信号調整部と、
   それら第１及び第２信号調整部の出力信号を合成する信号合成器と、
   該合成された信号を中間周波数（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；以下、ＩＦと略称す）信号に変換する周波数変換器と、
   前記ＩＦ信号に所定処理を行った後、基底帯域信号に変換するＩＦ信号処理部と、
   前記基底帯域信号に基づいて、オリジナル受信信号、第１信号及び第２信号の電力を測定し、前記第１及び第２信号調整部を制御する制御器と、を包含して構成されることを特徴とする同位相の合成ダイバーシティ受信装置。
2. 前記第１信号調整部は、
   前記第１信号を増幅する第１増幅器と、
   該第１増幅器から出力された信号の位相を変位する第１位相変位器と、から構成されることを特徴とする請求項１記載の同位相の合成ダイバーシティ受信装置。
3. 前記第２信号調整部は、
   前記第２信号を増幅する第２増幅器と、
   該第２増幅器から出力された信号の位相を変位する第２位相変位器と、から構成されることを特徴とする請求項１記載の同位相の合成ダイバーシティ受信装置。
4. 前記制御器は、
   前記測定された第１及び第２信号の電力差が臨界値より大きいと、電力の大きい信号は正常レベルに増幅され、電力の小さい信号は低レベルに増幅されるように前記第１及び第２信号調整部を制御することを特徴とする請求項１記載の同位相の合成ダイバーシティ受信装置。
5. 前記正常レベルの増幅は、１２〜１８ｄＢの利得範囲であり、
   前記低レベルの増幅は、−７〜−１３ｄＢの利得範囲であることを特徴とする請求項４記載の同位相の合成ダイバーシティ受信装置。
6. 前記制御器は、
   前記測定された第１及び第２信号の電力差が臨界値より小さいと、それら第１及び第２信号の全てを正常レベルに増幅されるように前記第１及び第２信号調整部を制御することを特徴とする請求項１記載の同位相の合成ダイバーシティ受信装置。
7. 前記正常レベルの増幅は、１２〜１８ｄＢの利得範囲であることを特徴とする請求項６記載の同位相の合成ダイバーシティ受信装置。
8. 前記制御器は、
   第１信号の電力を測定する時、前記第１信号が正常レベルに、前記第２信号が低レベルに増幅されるように前記第１及び第２信号調整部を制御し、
   第２信号の電力を測定する時、前記第１信号が低レベルに、前記第２信号が正常レベルに増幅されるように前記第１及び第２信号調整部を制御することを特徴とする請求項１記載の同位相の合成ダイバーシティ受信装置。
9. 前記正常レベルの増幅は、１２〜１８ｄＢの利得範囲であり、
   前記低レベルの増幅は、−７〜−１３ｄＢの利得範囲であることを特徴とする請求項８記載の同位相の合成ダイバーシティ受信装置。
10. 前記制御器は、
    前記第１及び第２信号の現在の位相差（α）による受信信号の電力と、α＋９０゜の位相差による受信信号の電力と、α−９０゜の位相差による受信信号の電力を夫々測定した後、
    それら測定された電力を比較して、前記第１信号と第２信号との位相差が最も大きな電力に該当するように、前記第１及び第２信号調整部の位相変位を制御することを特徴とする請求項１記載の同位相の合成ダイバーシティ受信装置。
11. 前記第１位相変位器は、
    ０゜又は９０゜の位相変位を行うことを特徴とする請求項２記載の同位相の合成ダイバーシティ受信装置。
12. 前記第２位相変位器は、
    ０゜又は１８０゜の位相変位を行うことを特徴とする請求項３記載の同位相の合成ダイバーシティ受信装置。
13. 第１アンテナに受信された第１信号を増幅する第１増幅器と、
    該第１増幅器から出力された信号の位相を変位する第１位相変位器と、
    第２アンテナに受信された第２信号を増幅する第２増幅器と、
    該第２増幅器から出力された信号の位相を変位する第２位相変位器と、
    それら第１及び第２位相変位器の出力信号を合成する信号合成器と、
    前記合成された信号をＩＦ信号に変換する周波数変換器と、
    前記ＩＦ信号に所定処理を行った後、基底帯域信号に変換するＩＦ信号処理部と、
    前記基底帯域信号に基づいて、オリジナル受信信号、第１信号及び第２信号の電力を夫々測定して、前記第１及び第２信号調整部を制御する制御器と、を包含して構成されることを特徴とする同位相の合成ダイバーシティ受信装置。
14. 前記制御器は、
    前記測定された第１及び第２信号の電力差が臨界値より大きいと、電力の大きい信号は正常レベルに増幅され、電力の小さい信号は低レベルに増幅されるように前記第１及び第２増幅器を制御することを特徴とする請求項１３記載の同位相の合成ダイバーシティ受信装置。
15. 前記正常レベルの増幅は、１２〜１８ｄＢの利得範囲であり、
    前記低レベルの増幅は、−７〜−１３ｄＢの利得範囲であることを特徴とする請求項１４記載の同位相の合成ダイバーシティ受信装置。
16. 前記制御器は、
    前記測定された第１及び第２信号の電力差が臨界値より小さいと、前記第１及び第２信号の全てが正常レベルに増幅されるように前記第１及び第２増幅器を制御することを特徴とする請求項１３記載の同位相の合成ダイバーシティ受信装置。
17. 前記正常レベルの増幅は、１２〜１８ｄＢの利得範囲であることを特徴とする請求項１６記載の同位相の合成ダイバーシティ受信装置。
18. 前記制御器は、
    第１信号の電力を測定する時、第１増幅器は正常レベルの増幅を行い、第２増幅器は低レベルの増幅を行うように制御し、
    第２信号の電力を測定する時、第１増幅器は低レベルの増幅を行い、第２増幅器は正常レベルの増幅を行うように制御することを特徴とする請求項１３記載の同位相の合成ダイバーシティ受信装置。
19. 前記正常レベルの増幅は、１２〜１８ｄＢの利得範囲であり、
    前記低レベルの増幅は、−７〜−１３ｄＢの利得範囲であることを特徴とする請求項１８記載の同位相の合成ダイバーシティ受信装置。
20. 前記制御器は、
    前記第１及び第２信号の現在の位相差（α）による受信信号の電力と、α＋９０゜の位相差による受信信号の電力と、α−９０゜の位相差による受信信号の電力を夫々測定した後、
    それら測定された電力を比較して、前記第１及び第２信号の位相差が最も大きい電力に該当するように前記第１及び第２位相変位器を制御することを特徴とする請求項１３記載の同位相の合成ダイバーシティ受信装置。
21. 前記第１位相変位器は、
    ０゜又は９０゜の位相変位を行うことを特徴とする請求項１３記載の同位相の合成ダイバーシティ受信装置。
22. 前記第２位相変位器は、
    ０゜又は１８０゜の位相変位を行うことを特徴とする請求項１３記載の同位相の合成ダイバーシティ受信装置。
23. 相互異なるアンテナを通して受信された第１及び第２信号を増幅する過程と、
    それら増幅された第１及び第２信号の位相を変位する過程と、
    それら位相変位された第１及び第２信号を合成する過程と、
    該合成された信号をＩＦ信号に変換する過程と、
    該ＩＦ信号を基底帯域信号に変換する過程と、
    該基底帯域信号に基づいて、オリジナル受信信号、第１信号及び第２信号の電力を夫々測定して、前記増幅及び位相変位を制御する過程と、を順次行うことを特徴とする同位相の合成ダイバーシティ受信方法。
24. 前記増幅に対する制御過程は、
    第１及び第２信号の電力差と臨界値とを比較する過程と、
    該比較結果によって、前記第１及び第２信号を正常レベルに増幅するか、又は低レベルに増幅する過程と、を行うことを特徴とする請求項２３記載の同位相の合成ダイバーシティ受信方法。
25. 前記比較結果、前記第１及び第２信号の電力差が臨界値より大きいと、電力の大きい信号は正常レベルに増幅され、電力の小さい信号は低レベルに増幅されることを特徴とする請求項２４記載の同位相の合成ダイバーシティ受信方法。
26. 前記比較結果、前記第１及び第２信号の電力差が臨界値より小さいと、前記第１及び第２信号の全てが正常レベルに増幅されることを特徴とする請求項２４記載の同位相の合成ダイバーシティ受信方法。
27. 前記位相変位に対する制御過程は、
    前記第１及び第２信号の現在の位相差（α）による受信信号の電力と、α＋９０゜の位相差による受信信号の電力と、α−９０゜の位相差による受信信号の電力を夫々測定する過程と、
    前記第１及び第２信号の位相差が、前記測定された電力中、最も大きい電力に該当するように位相変位を行う過程と、を行うことを特徴とする請求項２３記載の同位相の合成ダイバーシティ受信方法。
28. 前記第１信号に対する位相変位は、
    ０゜又は９０゜変位であることを特徴とする請求項２３記載の同位相の合成ダイバーシティ受信方法。
29. 前記第２信号に対する位相変位は、
    ０゜又は１８０゜変位であることを特徴とする請求項２３記載の同位相の合成ダイバーシティ受信方法。

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