JP2005278119A - Phase adjusting method, inphase combining circuit and space diversity inphase combining circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、同相合成回路に関し、特に時間軸上で位相調整される同相合成回路及びスペースダイバーシチ同相合成回路に関する。 The present invention relates to an in-phase synthesis circuit, and more particularly to an in-phase synthesis circuit and a space diversity in-phase synthesis circuit that are phase-adjusted on a time axis.
従来のこの種のスペースダイバーシチ同相合成回路は、第1の受信信号と第2の受信信号とを第1の移相手段と第2の移相手段とでそれぞれ移相し、移相されたそれぞれの信号を同相合成するとともに、位相差検出手段により2つの信号の位相差を検出する。この2つの信号が同相状態となるよう、位相差検出手段からの検出結果に応じて、第2の受信信号の位相を移相する第2の移相手段を制御することとしている(例えば、特許文献1参照。)。 This type of conventional space diversity in-phase synthesis circuit shifts the phase of the first received signal and the second received signal by the first phase shifting means and the second phase shifting means, respectively. Are in-phase combined, and the phase difference detection means detects the phase difference between the two signals. According to the detection result from the phase difference detecting means, the second phase shifting means for shifting the phase of the second received signal is controlled so that these two signals are in the in-phase state (for example, patent Reference 1).
しかしながら、従来の構成では、位相差検出結果が三角関数で表されることから、位相差の検出範囲が信号周波数の1周期(±2分の1周期)分に制限されるという問題がある。このため、装置内で発生する遅延差を1周期分に抑えるために、ケーブル長を等しくするなどの必要があった。 However, in the conventional configuration, since the phase difference detection result is expressed by a trigonometric function, there is a problem that the detection range of the phase difference is limited to one period (± 1/2 period) of the signal frequency. For this reason, in order to suppress the delay difference generated in the apparatus to one period, it is necessary to make the cable lengths equal.
上述した従来のスペースダイバーシチ同相合成回路は、位相差検出結果が三角関数で表されることから、位相差の検出範囲が信号周波数の1周期(±2分の1周期)分に制限されるという欠点がある。 In the conventional space diversity in-phase synthesis circuit described above, since the phase difference detection result is represented by a trigonometric function, the phase difference detection range is limited to one period (± 1/2 period) of the signal frequency. There are drawbacks.
本発明の目的は、このような従来の欠点を除去するため、位相遅れを時間領域(時間軸上)で行うことにより、同相合成を行なうための位相調整範囲が広い同相合成回路及びスペースダイバーシチ同相合成回路を提供することにある。 An object of the present invention is to eliminate the above-described conventional drawbacks, and to perform a phase delay in the time domain (on the time axis), thereby providing a common phase synthesis circuit and a space diversity common mode with a wide phase adjustment range for performing common phase synthesis. It is to provide a synthesis circuit.
本発明の位相調整方法は、第1の入力信号および第2の入力信号をそれぞれ位相調整し、前記位相調整されたそれぞれの信号を移相し、前記移相されたそれぞれの信号の位相差を検出し、前記移相された該2つの信号の位相が一致するように、前記位相差検出の結果に基づいて前記位相調整の位相量および前記移相の移相量を制御することを特徴としている。 In the phase adjustment method of the present invention, the first input signal and the second input signal are respectively adjusted in phase, the phase-adjusted signals are phase-shifted, and the phase difference between the phase-shifted signals is calculated. Detecting and controlling the phase amount of the phase adjustment and the phase shift amount of the phase shift based on the result of the phase difference detection so that the phases of the two phase-shifted signals coincide with each other Yes.
また、前記位相調整の位相量は、前記第1の入力信号および前記第2の入力信号をデジタル変換する際に、それぞれのサンプリングクロックに位相差を与える量として制御されることを特徴としている。 The phase amount of the phase adjustment is controlled as an amount that gives a phase difference to each sampling clock when the first input signal and the second input signal are digitally converted.
また、前記移相の移相量は、前記第1の入力信号を固定的に移相することに対して、前記第2の入力信号を所定の周期単位で移相する量として制御されることを特徴としている。 Further, the phase shift amount of the phase shift is controlled as an amount by which the second input signal is phase-shifted in a predetermined cycle unit with respect to the fixed phase shift of the first input signal. It is characterized by.
また、前記位相差検出は、前記移相されたそれぞれの信号を積和演算することで行うことを特徴としている。 The phase difference detection is performed by performing a product-sum operation on each of the phase-shifted signals.
また、前記位相調整の位相量および前記移相の移相量は、前記積和演算の結果が最大となるように制御されることを特徴としている。 The phase amount of the phase adjustment and the phase shift amount of the phase shift are controlled such that the result of the product-sum operation is maximized.
また、本発明の同相合成回路は、第1の受信信号および第2の受信信号を同相合成する同相合成回路であって、前記第1の受信信号および前記第2の受信信号をそれぞれデジタル変換する第1、第2のデジタル変換手段と、前記第1、第2のデジタル変換手段出力をそれぞれ移相する第1、第2の移相手段と、前記第1、第2の移相手段出力を位相差検出する位相差検出手段と、前記第1、第2の移相手段出力を合成する加算手段と、前記位相差検出手段出力に基づいて前記第1、第2のデジタル変換手段および前記第1、第2の移相手段のいずれか一方を制御する制御部と、を備えることを特徴としている。 The in-phase synthesis circuit of the present invention is an in-phase synthesis circuit that performs in-phase synthesis of a first received signal and a second received signal, and digitally converts each of the first received signal and the second received signal. First and second digital conversion means, first and second phase shift means for shifting the outputs of the first and second digital conversion means, respectively, and the first and second phase shift means outputs Phase difference detection means for detecting a phase difference, addition means for combining the outputs of the first and second phase shift means, the first and second digital conversion means and the first based on the output of the phase difference detection means And a control unit that controls either one of the first and second phase shifting means.
また、前記第1、第2のデジタル変換手段は、位相差の制御されたサンプリングクロックが供給されることを特徴としている。 Further, the first and second digital conversion means are characterized in that a sampling clock whose phase difference is controlled is supplied.
また、前記第1の移相手段は、前記第1の受信信号を第1のn段のシフトレジスタにより固定的に移相し、前記第2の移相手段は、前記第2の受信信号を第2のn段のシフトレジスタおよびこのn段のシフトレジスタの各段の出力に対応して設けられたn個のゲート回路で構成され、該n個のゲート回路の内1つが選択されることにより、選択される段数に応じて移相することを特徴としている。 The first phase shifting means shifts the first received signal in a fixed manner by a first n-stage shift register, and the second phase shifting means transfers the second received signal to the second received signal. It is composed of a second n-stage shift register and n gate circuits provided corresponding to the outputs of each stage of the n-stage shift register, and one of the n gate circuits is selected. Thus, the phase is shifted according to the number of selected stages.
また、前記位相差検出手段は、前記第1、第2の移相手段出力のそれぞれの信号を積和演算することで行うことを特徴としている。 Further, the phase difference detecting means is characterized by performing a product-sum operation on each signal output from the first and second phase shifting means.
また、前記制御部は、前記位相差検出手段の出力が最大となるように前記第1、第2のデジタル変換手段および前記第1、第2の移相手段のいずれか一方を位相制御することを特徴としている。 Further, the control unit performs phase control on one of the first and second digital conversion means and the first and second phase shift means so that the output of the phase difference detection means becomes maximum. It is characterized by.
また、本発明の同相合成回路は、上記いずれか記載の同相合成回路を並列に接続し、信号合成ブロックと位相差検出ブロックとに割り当て、前記位相差検出ブロックの位相差検出手段出力に基づいて、前記信号合成ブロックのデジタル変換手段および移相手段を制御することを特徴としている。 The in-phase synthesizing circuit of the present invention connects any of the above-described in-phase synthesizing circuits in parallel, assigns them to a signal synthesis block and a phase difference detection block, and based on the phase difference detection means output of the phase difference detection block The digital conversion means and the phase shift means of the signal synthesis block are controlled.
また、本発明のスペースダイバーシチ同相合成回路は、アンテナで受信した無線周波数帯の信号を中間周波数帯又はベースバンド周波数帯に変換する受信手段と同相合成回路とを備え、前記同相合成回路が上記のいずれか記載の同相合成回路であることを特徴としている。 Further, the space diversity in-phase synthesis circuit of the present invention comprises receiving means for converting a radio frequency band signal received by an antenna into an intermediate frequency band or a baseband frequency band, and an in-phase synthesis circuit. It is any one of the common-mode synthesis circuits described above.
本発明の同相合成回路及びスペースダイバーシチ同相合成回路によれば、受信信号間の遅延量の差を、位相調整手段と移相手段とを用いた時間領域で調整することにより、遅延調整範囲の拡大を図ることができるという効果がある。 According to the in-phase synthesis circuit and the space diversity in-phase synthesis circuit of the present invention, the delay adjustment range can be expanded by adjusting the delay amount difference between the received signals in the time domain using the phase adjustment unit and the phase shift unit. There is an effect that can be achieved.
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施の形態のスペースダイバーシチ同相合成回路の概略構成を示すブロック図である。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a space diversity in-phase synthesis circuit according to an embodiment of the present invention.
図1に示す本実施の形態は、受信部10a、10bおよび復調部20を備えて構成されている。また、復調部(DEM)20は、乗算器(MIX)21a、21bと、A/Dコンバータ(A/D)22a、22bと、発振器23a、23bと、同相合成回路(SD COMB)24と、復調器(DEM)25とを含んで構成されている。さらに、同相合成回路24は、シフトレジスタ241、242と、セレクタ(SEL)243と、積和演算器244および加算器245と、制御部(CONT)246とを備えて構成されている。
The present embodiment shown in FIG. 1 includes
次に、本実施の形態の動作について図面を参照して詳細に説明する。図1には、本発明に係わるスペースダイバーシティ形無線通信装置の受信系の概略構成が示されている。 Next, the operation of the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a reception system of a space diversity wireless communication apparatus according to the present invention.
図1において、受信部10a、10bは、RF回路11a、11bを主として構成され、2つのアンテナで受信された無線周波数帯域の2つの受信信号MAIN、SUBを入力し、中間周波帯域の信号に周波数変換する。
In FIG. 1, receiving
復調部20の乗算器21a、21bは、受信部10a、10bのそれぞれから出力された中間周波帯域の信号をベースバンド帯域に周波数変換する。
The
A/Dコンバータ22a、22bは、ベースバンド帯域に周波数変換された信号を、発振器23a、23bから供給されるクロックに基づきサンプリングし、ディジタル値に変換する。
The A /
発振器23aは、A/Dコンバータ22aにサンプリングクロックを供給するとともに、リファレンスクロックとして制御部246に出力する。
The
発振器23bは、発振器23a出力をリファレンスとして位相制御されたサンプリングクロックをA/Dコンバータ22bに出力する。
The
同相合成回路24のシフトレジスタ241は、ディジタル値に変換されたA/Dコンバータ22a出力をサンプリングクロック(周期τ)により、レジスタの段数(M)分遅延(Mτ)させた信号を出力する。
The
シフトレジスタ242は、シフトレジスタ241と同様の動作を行うが、シフトレジスタ241の2段相当のシフトレジスタ242と組み合わせて使用するセレクタ243により、シフトレジスタ242中の任意のレジスタ値(m;1≦m≦2M)が選択される。
The
セレクタ243は、制御部246からの制御信号により、シフトレジスタ242の段数(2M)において、1〜2Mの範囲の中の任意のレジスタ値(m)を選択して出力する。
The
積和演算器244は、シフトレジスタ241およびセレクタ243のそれぞれの出力を所定の周期内で積和演算を行い、結果を制御部246に出力する。
The product-
加算器245は、シフトレジスタ241出力およびセレクタ243出力を加算した同相合成信号を後段の復調器25に出力する。
The
制御部246は、積和演算器244で積和演算された結果より、電力値が最大となるように、A/Dコンバータ22bのサンプリングクロックである発振器23bの出力位相を制御する。また、シフトレジスタ242中の最適なレジスタ値を選択することにより、2つの信号MAIN、SUB間の遅延差を時間領域で調整する。
The
ここで、制御部246は、PLL回路を備え、発振器23a出力をリファレンスクロックとして、発振器23bの位相を−τ〜+τの可変範囲で制御する。すなわち、制御部246は、シフトレジスタ242のレジスタ値を選択して大まか(サンプリングクロック周期単位)に調整し、さらに、A/Dコンバータ22bのサンプリング周波数を細かく調整する。
Here, the
復調部25は、同相合成された信号を復調して出力する。
The
以上の構成により、2つの受信信号MAIN、SUBは、その位相(遅延)差が位相調整手段と移相手段とを用いて時間領域で調整された結果、同相合成される。よって、位相差の調整範囲が拡大されることより、アンテナ端からA/Dコンバータ入力までの電気長をケーブル等で1波長以内とする制約を無くすことができる。 With the above configuration, the two received signals MAIN and SUB are combined in phase as a result of the phase (delay) difference being adjusted in the time domain using the phase adjusting means and the phase shifting means. Therefore, since the adjustment range of the phase difference is expanded, it is possible to eliminate the restriction that the electrical length from the antenna end to the A / D converter input is within one wavelength with a cable or the like.
また、ディジタル信号処理ができるため、復調部20の多くを集積化して装置構成の小型化を図ることができる。
In addition, since digital signal processing can be performed, many of the
次に、本実施の形態のスペースダイバーシチ同相合成回路の動作について説明する。図2は、スペースダイバーシチ同相合成回路の動作を説明するためのブロック図である。 Next, the operation of the space diversity in-phase synthesis circuit of this embodiment will be described. FIG. 2 is a block diagram for explaining the operation of the space diversity in-phase synthesis circuit.
加算器245に入力されるMAIN、SUBの遅延差ΔTは、受信時点のMAIN、SUBの信号の遅延差をθ、発振器23a、23bの位相差をφ(−τ≦φ≦τ)として、ΔT=θ−φで表されるものとする。
The delay difference ΔT between MAIN and SUB input to the
MAIN側の信号は、シフトレジスタ241の段数分に当たる通過遅延をもって出力されるのでその遅延量はMτである。一方、SUB側の信号は、シフトレジスタ242中の任意のレジスタの値がセレクタ243により出力されるので任意のレジスタの位置をm(1〜2M)とすると、その遅延量はmτとなる。よって、加算器245に入力されるMAIN、SUB間の遅延差ΔTは、シフトレジスタ241の段数をM、セレクタ246で選択されたレジスタの位置m(1≦m≦2M)とすると、ΔT=θ−φ+(Mτ−mτ)で表される。
Since the signal on the MAIN side is output with a passage delay corresponding to the number of stages of the
ここで、2つの条件、−τ≦φ≦τ、および1≦m≦2Mより、調整可能な遅延量の範囲は、−(M+1)τ〜+(M+1)τとなる。 Here, from the two conditions, −τ ≦ φ ≦ τ and 1 ≦ m ≦ 2M, the adjustable delay amount range is − (M + 1) τ to + (M + 1) τ.
このように、無限移相器(EPS)を用いた従来技術が、信号周波数の1周期分に制限されることに対して、調整可能な遅延量の範囲が格段に広がることが明らかである。 As described above, it is clear that the range of the delay amount that can be adjusted is greatly expanded while the conventional technique using the infinite phase shifter (EPS) is limited to one period of the signal frequency.
次に、本実施の形態の状態遷移について説明する。図3は、本実施の形態の動作を説明する状態遷移図である。 Next, the state transition of this embodiment will be described. FIG. 3 is a state transition diagram for explaining the operation of the present embodiment.
制御部246は、装置の電源が投入された初期状態(S11)では、セレクタ243によりシフトレジスタ242のレジスタ位置を1から2Mまで順にサーチして、積和演算器244出力をチェックする。そして、レジスタ位置1から2Mまで変化させ積和演算器244出力の時間平均値が最大となるレジスタ値mを求める(S12)。
In the initial state (S11) when the apparatus is powered on, the
mの値が決定すると、PLL部を調整することにより、A/Dコンバータ22bのサンプルタイミングの位相差φの値を−τから+τまで変化させ積和演算器244出力の時間平均値が最大となるφを求める(S13)。
When the value of m is determined, the value of the phase difference φ of the sample timing of the A /
以上の2つの制御を行うことにより、求めたレジスタ値mと位相差φとを固定した後、SUMの値を元に閾値を決定し(S14)、定常状態に遷移する(S15)。 By performing the above two controls, the obtained register value m and the phase difference φ are fixed, a threshold value is determined based on the value of SUM (S14), and a transition is made to a steady state (S15).
これより、加算器245の出力は、遅延差ΔTが0(θ=−φ−Mτ+mτ)に収束し、加算器245の出力として同相合成された信号として出力される。
As a result, the output of the
定常状態に遷移した後は、動的な位相変動に対応するため、決定した閾値を元にして、常に位相差を監視する。この定常状態において、積和演算の時間平均値SUMが閾値以上であれば、定常状態を維持する(S15)が、SUMが閾値に満たない時には、現在値φを初期値として−τ〜τの範囲でSUMが閾値以上になるφをサーチする(S16)。 After the transition to the steady state, the phase difference is always monitored based on the determined threshold value in order to cope with the dynamic phase fluctuation. In this steady state, if the time-average value SUM of the product-sum operation is equal to or larger than the threshold value, the steady state is maintained (S15). A search is performed for φ in which the SUM is greater than or equal to the threshold value (S16).
閾値以上になるφが判定出来たときには状態(S15)に戻るが、判定出来なかったときには、レジスタの位置を現在のmの値を初期値として1〜2Mの範囲でSUMの値が閾値以上になるmをサーチする(S17)。その結果、閾値以上となるmが判定できた時にはS13へ遷移してφの判定を行い、定常状態に移るが、mが判定出来ないときには、S12へ遷移する。 When φ that is equal to or greater than the threshold value can be determined, the process returns to the state (S15). Is searched (S17). As a result, when m that is equal to or greater than the threshold value can be determined, the process proceeds to S13 to determine φ, and the process proceeds to a steady state, but when m cannot be determined, the process proceeds to S12.
以上のような、状態遷移を繰り返し、同相合成回路24では、セレクタ243と発振器23a、23bを制御し、MAINとSUB間の遅延差を0にした状態で、同相合成を行う。
The state transition is repeated as described above, and the in-
次に、本発明の他の実施の形態についてその動作を説明する。図4は、本発明の他の実施の形態の構成を示すブロック図である。 Next, the operation of another embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of another embodiment of the present invention.
図4によると、乗算器21a、21b出力は、ハイブリッド(HYB)26a、26bでそれぞれ2分岐される。2分岐された信号は、一方がA/Dコンバータ22a、22bを介して同相合成回路(SD COMB)27に入力され、他方が位相差を検出する検出部28に入力されることが図1と異なっている。
According to FIG. 4, the outputs of the
同相合成回路27および検出部28の主要部は、図1の対応するそれぞれと同じ機能、動作であるためその説明を省略し、図1の動作と異なる部分のみ説明する。
The main parts of the in-
A/Dコンバータ22a、22b、281、282は、HYB26a、26bで等分配された信号を入力する。
The A /
検出部28の発振器283は、発振器23a出力をリファレンスクロックとして同期がとられた信号をA/Dコンバータ281に出力する。また、発振器284は、発振器23bと同様に、発振器23a出力をリファレンスクロックとするものの、位相調整された信号として出力する。したがって、発振器283が発振器23aと位相差ゼロベースで位相制御されるのに対して、発振器23b、284はともに最大1周期の位相差を持った信号を出力する。
The oscillator 283 of the
シフトレジスタ271、285およびシフトレジスタ272、286は、それぞれ同一の動作を行う。したがって、加算器275および積和演算器288は、それぞれ同じ位相差(遅延差)の信号を入力することとなる。
The shift registers 271 and 285 and the shift registers 272 and 286 perform the same operation. Therefore, the
制御部289は、加算器275の入力位相差と同じ条件で位相差を検出する積和演算器288出力に基づいて、発振器23a、23b、283、284およびセレクタ273、287を制御する。その制御する内容は、上述したA/Dコンバータ22a、22b、281、282の制御を除いて、図1の場合と同様である。
The
次に、図4の構成における状態遷移について説明する。図5は、図4の構成における状態遷移図である。 Next, state transition in the configuration of FIG. 4 will be described. FIG. 5 is a state transition diagram in the configuration of FIG.
図5において、制御部289は、装置の電源が投入された初期状態(S21)では、セレクタ287によりシフトレジスタ286のレジスタ位置を1から2Mまで順にサーチして、積和演算器288出力をチェックする。そして、レジスタ位置1から2Mまで変化させ積和演算器288出力の時間平均値が最大となるレジスタ値mを求める(S22)。
In FIG. 5, the
mの値が決定すると、PLL部を調整することにより、A/Dコンバータ282のサンプルタイミングの位相差φの値を−τから+τまで変化させ積和演算器288出力の時間平均値が最大となるφを求める(S23)。
When the value of m is determined, the value of the phase difference φ of the sample timing of the A /
以上の2つの制御を行うことにより、求めたレジスタ値mと位相差φとを固定(決定)すると、この結果を発振器23bおよびセレクタ273に反映し、それぞれの設定値を更新する。
When the obtained register value m and the phase difference φ are fixed (determined) by performing the above two controls, this result is reflected in the
以上の実施例の構成によれば、信号合成に供される主系統とは異なる検出部において、位相制御を行うことができるため、主系統には瞬時の変動を抑制した、最適なm、φの値を適用することができる。 According to the configuration of the above embodiment, since the phase control can be performed in the detection unit different from the main system used for signal synthesis, the optimum m, φ with the instantaneous fluctuation suppressed in the main system. The value of can be applied.
また、スペースダイバーシティを多面的に構成する場合においても、同相合成回路を復調部内に構成でき、装置構成の小型化が可能となる。 In addition, even when the space diversity is configured in a multifaceted manner, the in-phase synthesis circuit can be configured in the demodulation unit, and the apparatus configuration can be reduced in size.
10a、10b 受信部
11a、11b RF回路
20 復調部
21a、21b 乗算器(MIX)
22a、22b A/Dコンバータ(A/D)
23a、23b 発振器
24、27 同相合成回路(SD COMB)
25 復調器(DEM)
26a、26b ハイブリッド(HYB)
28 検出部
241、242 シフトレジスタ
243 セレクタ(SEL)
244 積和演算器
245 加算器
246 制御部(CONT)
271、272 シフトレジスタ
285、286 シフトレジスタ
273、287 セレクタ
275 加算器
283、284 発振器
288 積和演算器
289 制御部
10a,
22a, 22b A / D converter (A / D)
23a,
25 Demodulator (DEM)
26a, 26b Hybrid (HYB)
28
244 Multiply-
271 and 272
Claims (12)
The in-phase synthesis circuit according to any one of claims 6 to 11, further comprising: reception means for converting a radio frequency band signal received by an antenna into an intermediate frequency band or a baseband frequency band; and the in-phase synthesis circuit. Space diversity in-phase synthesis circuit characterized by being a circuit.
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