JP2007158515A - ダイバーシティ受信装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ダイバーシティ受信装置において受信性能を劣化させること無く全体の消費電力を低減する。
【解決手段】複数系統の受信手段102、103とAFC及び同期手段106、107と復調手段108、109とを接続した処理回路と、各受信手段の出力信号の強度を検出し受信強度検出信号を出力する受信信号強度検出手段104,105と、各受信強度検出信号に応じて所定の判定基準に基づき復調信号の合成パターンとして1系統を選択するか複数系統を選択して復調信号を加算するかを決定し、非選択系統に対するクロック供給の停止を要求する複数系統のクロック停止制御信号と選択系統の復調信号の合成パターンを指定する合成パターン選択信号とを出力する制御手段111と、クロック停止制御信号に応じて非選択系統のAFC及び同期手段と復調手段とに対するクロック供給を停止する複数系統のクロック供給手段112、113と、合成パターン選択信号に応じて選択系統の復調信号の合成を行う合成手段110とを備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、複数の系統から少なくとも1つの受信信号を選択するダイバーシティ受信装置に関する。
移動体通信等では、マルチパスフェージングによる受信信号の劣化を改善するために、複数アンテナの受信信号または複数系統の復調信号を合成するダイバーシティ受信方式が採用されている。特に独立した複数系統の復調信号を合成するダイバーシティ受信方式は最も受信感度の向上が得られる。
図14は従来のダイバーシティ受信装置の構成例を示すブロック図である。なお、ここでは複数系統として2系統の場合を示している。 図14において、アンテナ200、201に受信された信号S100、S101はそれぞれ受信機202、203に入力され、ベースバンド帯の受信信号S102、S103がそれぞれ出力される。受信信号S102、S103はそれぞれAFC及び同期手段206、207に入力される。AFC及び同期手段206、207でAFC(Auto Frequency Control)処理及びシンボル同期処理された受信信号S104、S105は、それぞれ復調手段208、209に入力される。受信信号S102、S103はそれぞれ受信信号強度検出手段204、205に入力され、それぞれから出力される受信強度検出信号S109、S110は比較手段211に入力される。各復調手段206、207で復調処理された復調信号S106、S107と比較手段211の出力が合成手段208に入力される。合成手段208では比較手段211の出力に応じて合成処理された合成信号108を出力する。
上記構成により、複数系統に回線品質の差がある場合に、各系統の回線品質に応じて復調信号を合成することができる。しかしながら、フェージングにより受信強度が低下して信号対雑音電力比の劣化している系統がある場合に、その系統のAFC回路動作の安定性を欠き、ダイバーシティ利得が劣化することがある。この問題を複数系統の信号を共通に利用することにより解決する技術が特許文献1に開示されている。
特開平7−38478号公報
上記従来例に示したダイバーシティ受信回路の構成では、各系統毎に受信手段202、203とAFC及び同期手段206、207と復調手段208、209が独立動作する構成になっている。その結果、受信性能の向上は図られるが、選択されない回路系も常に作動しているため消費電力の増加が問題となっていた。また、フェージングにより受信強度が低下し信号対雑音電力比の劣化している系統がある場合に、ダイバーシティ利得の劣化を防ぐための、より効果的な受信性能の向上対策が望まれる。
本発明は、受信性能を劣化させること無く全体の消費電力を低減することができるダイバーシティ受信装置を提供することを目的とする。さらに本発明は、各系統の回線品質に差がある場合に効果的にダイバーシティ利得の劣化を防ぐことができるダイバーシティ受信装置を提供することを目的とする。
本発明は、複数の系統から少なくとも1つの受信信号を選択するダイバーシティ受信装置であって、選択した系統以外への電力供給を停止する手段を備える。この構成によれば、選択した系統以外への電力供給を停止することで、受信性能を劣化させること無く全体の消費電力を低減することができる。本発明の態様は、複数のアンテナに到来する受信信号をそれぞれ受信する複数系統の受信手段と、それら受信手段の出力信号をそれぞれAFC処理及び同期処理する複数系統のAFC及び同期手段と、それらAFC及び同期手段の出力信号をそれぞれ復調し復調信号を出力する複数系統の復調手段と、前記受信手段の出力信号の強度をそれぞれ検出し受信強度検出信号を出力する複数系統の回線品質検出手段と、前記受信強度検出信号に応じて所定の判定基準に基づき復調信号の合成パターンとして1系統を選択する選択合成ダイバーシティあるいは複数系統を選択して復調信号を加算する加算合成ダイバーシティのいずれかを決定し、選択がされなかった非選択系統に対するクロック供給の停止をそれぞれ要求する複数系統のクロック停止制御信号と選択がされた選択系統の復調信号の合成パターンを指定する合成パターン選択信号とを出力する制御手段と、前記クロック停止制御信号に応じて非選択系統のAFC及び同期手段と復調手段とに対するクロック供給を停止する複数系統のクロック供給手段と、前記合成パターン選択信号に応じて選択系統の復調信号の合成を行う合成手段とを備える。
本発明において、各系統の受信信号を時分割処理により統合する手段を備える。この構成によれば、複数系統の受信信号を時分割処理により統合することで、回路規模の削減が可能となる。本発明の態様は、複数のアンテナに到来する受信信号をそれぞれ受信する複数系統の受信手段と、それら受信手段の出力信号を時分割でAFC処理及び同期処理するAFC及び同期手段と、このAFC及び同期手段の出力信号を時分割で復調し複数系統の復調信号を出力する復調手段と、前記受信手段の出力信号の強度をそれぞれ検出し受信強度検出信号を出力する複数系統の受信強度検出手段と、前記受信強度検出信号に応じて所定の判定基準に基づき復調信号の合成パターンとして1系統を選択する選択合成ダイバーシティあるいは複数系統を選択して復調信号を加算する加算合成ダイバーシティのいずれかを決定し、選択がされなかった非選択系統を時分割処理の対象外とするように制御し、選択がされた選択系統の数に応じて時分割処理のクロック周期を指定するクロック周期制御信号と選択系統の復調信号の合成パターンを指定する合成パターン選択信号とを出力する制御手段と、前記クロック周期制御信号により指定された周期のクロックをAFC及び同期手段と復調手段とに供給するクロック供給手段と、前記合成パターン選択信号に応じて選択系統の復調信号の合成を行う合成手段とを備える。
本発明において、各系統に設けられたアンテナで受信した信号を異なる系統へ案内する手段を備える。この構成によれば、受信信号を任意の系統へ案内することが可能となるため、ダイバーシティに必要な受信信号を案内する系統を予め決めておくことができる。これにより選択系統以外で全ての回路ブロックへの電力供給を停止することが可能となるため、無線システムの中で一般に消費電力が大きいとされる高周波からベースバンド帯に変換する受信回路の電力を停止させることで、消費電力をより低減させることができる。本発明の態様は、複数のアンテナに到来する受信信号の一を選択して第1系統の受信手段に出力するアンテナ切り替え手段を備え、復調信号の合成パターンとして選択合成ダイバーシティが決定された場合は、前記制御手段はアンテナ切り替え手段に対して前記判定基準に基づき選択した系統のアンテナに到来する受信信号を選択することを要求するとともに、前記判定基準によらず第1系統を前記選択系統、第1系統以外の系統を前記非選択系統とするように制御し、非選択系統のクロック供給手段は当該系統の受信手段に対してもクロック供給を停止し、復調信号の合成パターンとして加算合成ダイバーシティが決定された場合は前記制御手段はアンテナ切り替え手段に対して第1系統のアンテナに到来する受信信号を選択することを要求するものである。
本発明において、最大強度の受信信号を選択する選択合成ダイバーシティと、全ての受信信号を加算する加算合成ダイバーシティとを受信信号の強度に応じて選択する手段を備える。この構成によれば、選択合成ダイバーシティと加算合成ダイバーシティとを受信信号の強度に応じて動的に切り替えることでができるため、合成パターンが固定されてしまうことがなくなるため、各系統の回線品質に差がある場合でも効果的にダイバーシティ利得の劣化を防ぐことができる。
本発明において、最大強度の受信信号と次位の強度の受信信号との差に応じて前記選択合成ダイバーシティ又は前記加算合成ダイバーシティを選択する手段を備える。この構成によれば、最大強度の受信信号と次位の強度の受信信号との差を考慮して選択合成ダイバーシティ又は合成ダイバーシティを選択することで、さらに効果的にダイバーシティ利得の劣化を防ぐことができる。本発明の態様は、復調信号の合成パターンを決定する所定の判定基準は、複数の前記受信強度検出信号が所定の第1の閾値以上であるか、いずれか一の前記受信強度検出信号のみが前記第1の閾値以上でかつ強度が次位の受信強度検出信号との差が第2の閾値以上である場合は前記受信強度検出信号が最大の系統を選択する選択合成ダイバーシティし、いずれか一の前記受信強度検出信号のみが前記第1の閾値以上でかつ強度が次位の受信強度検出信号との差が第2の閾値に達しないか、いずれの前記受信強度検出信号も前記第1の閾値に達しない場合は全ての系統を選択して前記復調信号を加算する加算合成ダイバーシティとするものである。
本発明において、受信信号の相関値と受信信号の平均電力との差が最も大きい系統の受信信号を選択する手段を備える。この構成によれば、受信信号の相関値と平均電力との差が大きい系統を選ぶことで、信号歪みの小さくプリアンブルが理想的な系統を選択系統として決定することができる。本発明の態様は、AFC及び同期手段はAFC処理及び同期処理を行う際に当該系統の相関検出信号と平均電力との差を出力し、復調信号の合成パターンを決定する所定の判定基準は、複数の前記受信強度検出信号が前記第1の閾値以上である場合に、前記受信強度検出信号が最大の系統を選択することに代えて前記相関検出信号と平均電力との差が大きい系統を選択する選択合成ダイバーシティとするものである。
本発明において、合成した受信信号の変調方式に基づいて前記選択合成ダイバーシティ又は前記加算合成ダイバーシティを選択する手段を備える。この構成によれば、受信信号の変調方式に応じて合成パターンを選択することができ、例えば、16QAM、64QAMなどの多値化された変調方式では高い効果が得られる加算合成ダイバーシティを選択し、BPSK、QPSKなどの変調方式の場合は選択合成ダイバーシティ選択することができる。本発明の態様は、復調信号の合成パターンを決定する所定の判定基準は受信信号の変調方式に対応させてそれぞれに選択合成ダイバーシティか加算合成ダイバーシティかの選択を定めたものであり、前記制御手段は前記受信強度検出信号によらず合成手段の出力において検出された受信信号の変調方式に応じて復調信号の合成パターンを選択するものである。
本発明は、受信信号の強度に基づいて判定した回線品質を示す信号を受信信号のシンボル検出に同期させて各系統の処理時間分遅延させる手段と、前記回線品質に基づいて前記選択合成ダイバーシティ又は前記加算合成ダイバーシティを選択する手段とを備える。この構成によれば、シンボル毎に合成パターンの選択を行うことができるため、高速な移動体等のシステムにおいても受信性能を劣化させることなく消費電力の低減を図ることができる。本発明の態様は、AFC及び同期手段と復調手段は前記制御手段が出力するそれぞれの系統の回線品質信号をAFC及び同期手段によるシンボル検出に同期させてそれぞれの処理時間だけ遅延させ次段に伝達するとともに、前記回線品質信号が回線品質良好を示していない場合に当該系統を非選択系統の候補とする非選択候補信号をそれぞれ前記制御手段に出力し、前記制御手段は前記受信強度検出信号がそれぞれ第1の閾値以上であることを回線品質良好として示す複数系統の前記回線品質信号を出力するとともに、クロック供給手段の動作タイミングを前記非選択候補信号に応じて制御し、合成手段は前記合成パターン選択信号と復調手段が出力する回線品質信号とに応じて選択された系統の復調信号の合成を行うものである。
本発明において、複数の系統から少なくとも1つの受信信号を外部からの指示に基づいて選択する手段を備える。また、前記選択合成ダイバーシティ又は前記加算合成ダイバーシティを外部からの指示に基づいて選択する手段を備える。
本発明によれば、選択した系統以外への電力供給を停止することで、受信性能を劣化させること無く全体の消費電力を低減することができる。
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1に係るダイバーシティ受信装置の構成を示すブロック図である。図1において、100は第1アンテナ、101は第2アンテナ、102は第1系統の受信手段、103は第2系統の受信手段、104は第1系統の受信信号強度検出手段、105は第2系統の受信信号強度検出手段、106は第1系統のAFC及び同期手段、107は第2系統のAFC及び同期手段、108は第1系統の復調手段、109は第2系統の復調手段、110は合成手段、111は制御手段、112は第1系統のクロック発生手段、113は第2系統のクロック発生手段である。なお、ここでは複数系統として2系統の場合を示している。
上記構成において、受信手段102、103はアンテナ100、101に到来した受信信号S0、S1をそれぞれ入力とし、それらをベースバンド帯の受信信号に変換し、受信信号S2、S3としてそれぞれ出力する。受信信号強度検出手段104、105は受信信号S2、S3をそれぞれ入力とし、受信信号の強度を検出し、受信強度検出信号S9、S10をそれぞれ出力する。
AFC及び同期手段106、107は受信べースバンド信号S2、S3をそれぞれ入力とし、AFC処理及びシンボル同期検出処理を行い、処理後の受信信号S4、S5をそれぞれ出力する。復調手段108、109はAFC処理及びシンボル同期検出処理された受信信号S4、S5をそれぞれ入力とし、復調処理を行って復調信号S6、S7をそれぞれ出力する。
制御手段111は受信強度検出信号S9、S10を入力とし、受信強度検出信号S9、S10に応じて後述する判定基準に基づき復調信号の合成パターンを決定し、クロック停止制御信号S11、S12をそれぞれ出力し、合成パターンを選択する合成パターン選択信号S13を出力する。
クロック発生手段112、113は、クロック停止制御信号S11、S12が有効なときはそれぞれクロック発生を停止させ、クロック停止制御信号S11、S12が無効なときはそれぞれクロックを発生させるよう制御し、それぞれAFC及び同期手段用クロックS14、S15と復調手段用クロックS16、S17を出力する。
合成手段110は、入力される合成パターン選択信号S13に応じて合成パターンを選択し、復調信号S6、S7を合成して合成復調信号S8を出力する。ここでは合成パターンとして、復調信号S6、S7のどちらかを選択する選択合成ダイバーシティと、復調信号S6、S7を加算する加算合成ダイバーシティのいずれかを選択するものとする。一般に、受信性能は加算合成ダイバーシティが選択合成ダイバーシティに勝る。
以降各部の動作をより詳細に説明する。制御手段111には、受信強度検出信号S9、S10と比較する第1の閾値と、受信強度検出信号S9とS10の差と比較する第2の閾値が任意の値に設定できるものとする。第1の閾値はシステムに応じて十分受信できる受信強度を持った値とする。
第1の閾値に対する受信強度検出信号S9、S10の比較結果と、第2の閾値に対する受信強度検出信号S9とS10の差の比較結果とにより実施される合成パターンの選択例を図15に示す。
受信強度検出信号S9、S10がともに第1の閾値を超えなかった場合は、第2の閾値に対する受信強度検出信号S9とS10の差の比較結果に関係なく、受信が困難な受信強度であると判断し、合成パターンの選択として2系統の復調信号S6、S7の加算合成を行うことで受信性能の向上を図る。
これにより、独立した2系統のAFC及び同期手段106、107と2系統の復調手段108、109に対する2系統のクロック停止制御信号S11、S12を無効にし、クロック発生手段112、113でのクロック発生を行う。
受信強度検出信号S9、S10の一方のみが第1の閾値を超えた場合で、かつ受信強度検出信号S9とS10の差が第2の閾値を超えなかった場合は、閾値を超えた系統の受信強度検出信号も受信可能な受信強度の限界付近にあって受信が困難な信号強度であると判断し、合成パターンの選択として2系統の復調信号S6、S7の加算合成を行うことで受信性能の向上を図る。
これにより、独立した2系統のAFC及び同期手段106、107と2系統の復調手段108、109に対する2系統のクロック停止制御信号S11、S12を無効にし、クロック発生手段112、113でのクロック発生を行う。
受信強度検出信号S9、S10の一方のみが第1の閾値を超えた場合で、かつ受信強度検出信号S9とS10の差が第2の閾値を超えた場合は、閾値を超えた系統の受信信号強度は十分受信が可能な信号強度であると判断し、合成パターンの選択として第1の閾値の超えた系統の受信信号の選択合成を行う。
これにより、例えば受信強度検出信号S9が第1の閾値を超えたとすると、受信強度検出信号S9を検出した系統のAFC及び同期手段106と復調手段108に対するクロック停止制御信号S11を無効にし、第1の閾値を超えなかった受信強度検出信号S10を検出した系統のAFC及び同期手段107と復調手段109に対するクロック停止制御信号S12を有効にし、クロック発生手段112でのクロック発生を行い、クロック発生手段113でのクロックの発生を停止させることで、受信性能を劣化させることなく消費電力の低減を図ることができる。
受信強度検出信号S9、S10がともに第1の閾値を超えた場合は、第2の閾値に対する受信強度検出信号S9とS10の差の比較結果に関係なく、2系統ともに十分受信が可能な信号強度であると判断し、合成パターンの選択として受信強度の大きいほうの系統を選択する選択合成を行う。
これにより、例えば受信強度検出信号S9が受信強度S10より大きかった場合は、受信強度検出信号S9を検出した系統のAFC及び同期手段106と復調手段108に対するクロック停止制御信号S11を無効にし、受信強度検出信号S10を検出した系統のAFC及び同期手段107と復調手段109に対するクロック停止制御信号S12を有効にし、クロック発生手段112でのクロック発生を行い、クロック発生手段113でのクロックの発生を停止させることで、受信性能を劣化させることなく消費電力の低減を図ることができる。
以上のように、各系統の受信強度検出信号と、それらの受信強度検出信号の差に応じて各系統のクロック発生制御と合成パターンの選択を行うことにより、受信性能を劣化させることなく消費電力の低減を図ることができる。
なお、受信強度検出信号のみでクロック制御及び合成パターンの選択を制御しても良い。また、受信強度に応じて閾値を複数レベルに設定できるようにすることで、受信強度の弱いレベルでの閾値で受信強度検出信号が閾値を超えた場合に、閾値を超えた複数系統の復調信号を加算合成しても良い。以下に説明する各実施の形態においても同様である。
(実施の形態2)
図2は本発明の実施の形態2に係るダイバーシティ受信装置の構成を示すブロック図である。図2においては、図1に示した実施の形態1の構成に対してアンテナ切り替え手段114が追加された構成となっている。以下、実施の形態1との相違点を説明する。
アンテナ選択手段114は2本のアンテナ100、101に到来した受信信号の中からアンテナ選択信号S19に基づいて一方を選択し、これを受信信号S0として受信手段102に対して出力する。このようなアンテナ切り替え手段を使用したダイバーシティ方式をアンテナ選択合成ダイバーシティという。
制御手段111は受信強度検出信号S9、S10を入力とし、受信強度検出信号S9、S10に応じてクロック停止制御信号S11、S12をそれぞれ出力し、合成パターンを選択する合成パターン選択信号S13とアンテナ選択信号S19を出力する。
クロック発生手段113は、クロック停止制御信号S12が有効なときはクロック発生を停止させ、クロック停止制御信号S12が無効なときクロックを発生させるよう制御し、AFC及び同期手段用クロックS15と復調手段用クロックS17に加えて受信手段用クロックS18の供給停止を行う。上記以外は実施の形態1の構成と同様である。
一般に、アンテナ切り替え手段を使用したダイバーシティ方式の受信性能においては、加算合成ダイバーシティが選択合成ダイバーシティに勝り、これらがアンテナ選択合成ダイバーシティに勝る。
以降各部の動作をより詳細に説明する。受信動作開始時はアンテナ切り替え手段114はアンテナ100を常に選択するものとし、受信手段102はアンテナ100で受信された受信信号S0をベースバンド帯の受信信号S2に変換し、受信手段103はアンテナ101で受信された受信信号S1をベースバンド帯の受信信号S3に変換し、それぞれ出力する。
制御手段111には、実施の形態1と同様に、受信強度検出信号S9、S10と比較する第1の閾値と、受信強度検出信号S9とS10の差と比較する第2の閾値が任意の値に設定できるものとする。第1の閾値はシステムに応じて十分受信できる受信強度を持った値とする。
第1の閾値に対する受信強度検出信号S9、S10の比較結果と、第2の閾値に対する受信強度検出信号S9とS10の差の比較結果とにより実施される合成パターンの選択例を図16に示す。受信強度検出信号S9、S10がともに第1の閾値を超えた場合以外は、実施される合成パターンの選択処理動作は実施の形態1と同様である。
受信強度検出信号S9、S10がともに第1の閾値を超えた場合は、第2の閾値に対する受信強度検出信号S9とS10の差の比較結果に関係なく、2系統ともに十分受信が可能な信号強度であると判断し、アンテナ切り替え手段114でアンテナを切り替えてアンテナ選択合成ダイバーシティとする。
このとき、制御手段111は受信強度の大きい方の系統をアンテナ選択信号S19で選択するようにアンテナ切り替え手段114を制御し、合成パターンの選択として復調手段108から出力される復調信号S6を常に選択する選択合成を行う。
例えば受信強度検出信号S10が受信強度検出信号S9より大きかった場合は、受信強度検出信号S10を検出した系統のアンテナ101をアンテナ選択信号S19で選択するようにアンテナ切り替え手段114を制御し、AFC及び同期手段106と復調手段108に対するクロック停止制御信号S11を無効にし、受信手段103とAFC及び同期手段107と復調手段109に対するクロック停止制御信号S12を有効にし、クロック発生手段112でのクロック発生を行い、クロック発生手段113で受信手段用クロックS18とAFC及び同期手段用クロックS15と復調手段用クロックS17の発生を停止させる。
これにより、無線システムの中で一般に消費電力が大きいとされる高周波からベースバンド帯に変換する受信手段のクロックを停止させることができ、受信性能を劣化させることなくさらに消費電力の低減を図ることができる。
また、アンテナ選択合成ダイバーシティを選択した後は以下のように受信強度の検出を行う。まず、アンテナ切り替え手段114においてアンテナ選択信号S19でアンテナ100を選択し、受信信号強度検出手段104で受信手段102から出力される受信信号S2の強度検出を行い、アンテナ100で受信した信号の受信強度検出信号S9として出力する。
次に、アンテナ切り替え手段114においてアンテナ選択信号S19でアンテナ101を選択し、受信信号強度検出手段104で受信手段102から出力される受信信号S2の強度検出を行い、アンテナ101で受信した信号の受信強度検出信号S9として出力することで、2つのアンテナ100、101の受信強度検出信号をシリアルに検出する。
以上のように、各系統の受信強度検出信号と、それらの受信強度検出信号の差に応じて各系統のクロック発生制御と合成パターンの選択を行うことにより、受信性能を劣化させることなく消費電力の低減を図ることができる。
(実施の形態3)
図3は本発明の実施の形態3に係るダイバーシティ受信装置の構成を示すブロック図である。図3において、100は第1アンテナ、101は第2アンテナ、102は第1系統の受信手段、103は第2系統の受信手段、104は第1系統の受信信号強度検出手段、105は第2系統の受信信号強度検出手段、115は時分割処理を行うAFC及び同期手段、116は時分割処理を行う復調手段、110は合成手段、111は制御手段、117はクロック発生手段である。なお、ここでは複数系統として2系統の場合を示している。
なお、時分割処理とは、1系統分の処理に20MHzのクロック周波数が必要である場合に、2系統分処理するために40MHzのクロック周波数を用い、演算処理系を共用化してメモリ等(データを保持する手段)を2倍持つことにより1系統で2系統の処理を行うことである。一般に、独立した2系統のAFC及び同期手段と復調手段を持つよりは、時分割処理ができる1系統のAFC及び同期手段と復調手段の方が回路規模は少ない。
上記構成において、受信手段102、103はアンテナ100、101に到来した受信信号S0、S1をそれぞれ入力とし、それらをベースバンド帯の受信信号に変換し、受信信号S2、S3としてそれぞれ出力する。受信信号強度検出手段104、105は受信信号S2、S3をそれぞれ入力とし、受信信号の強度を検出し、受信強度検出信号S9、S10をそれぞれ出力する。
AFC及び同期手段115は、受信べースバンド信号S2、S3を入力として時分割でAFC処理及びシンボル同期検出処理を行い、処理後の受信信号S4、S5を出力する。復調手段116は、AFC処理及びシンボル同期検出処理された受信信号S4、S5を入力して時分割で復調処理を行い、処理後の復調信号S6、S7を出力する。
制御手段111は受信強度検出信号S9、S10を入力とし、受信強度検出信号S9、S10に応じて後述する判定基準に基づき復調信号の合成パターンを決定し、クロック周期制御信号S20と合成パターンを選択する合成パターン選択信号S13を出力する。
クロック発生手段117はクロック周期制御信号S20に応じてクロックの周期を切り替え、AFC及び同期手段用クロックS21と復調手段用クロックS22を出力する。
合成手段110は、入力される合成パターン選択信号S13に応じて合成パターンを選択し、復調信号S6、S7を合成して合成復調信号S8を出力する。ここでは合成パターンとして、復調信号S6、S7のどちらかを選択する選択合成ダイバーシティと、復調信号S6、S7を加算する加算合成ダイバーシティのいずれかを選択するものとする。
本実施の形態では、時分割処理を行うAFC及び同期手段115と時分割処理を行う復調手段116は、1系統の処理を行う場合は20MHzで、2系統を時分割処理する場合は40MHzで動作するものとする。
以降各部の動作をより詳細に説明する。制御手段111には、実施の形態1と同様に、受信強度検出信号S9、S10と比較する第1の閾値と、受信強度検出信号S9とS10の差と比較する第2の閾値が任意の値に設定できるものとする。第1の閾値はシステムに応じて十分受信できる受信強度を持った値とする。
第1の閾値に対する受信強度検出信号S9、S10の比較結果と、第2の閾値に対する受信強度検出信号S9とS10の差の比較結果とにより実施される合成パターンの選択は実施の形態1と同様であり、図15はその選択例を示している。
受信強度検出信号S9、S10がともに第1の閾値を超えなかった場合は、第2の閾値に対する受信強度検出信号S9とS10の差の比較結果に関係なく、受信が困難な受信強度であると判断し、合成パターンの選択として2系統の復調信号S6、S7の加算合成を行うことで受信性能の向上を図る。
これにより、時分割処理を行うAFC及び同期手段115と時分割処理を行う復調手段116のクロック周期制御信号S20を40MHzとするように制御し、クロック発生手段117では40MHzのクロック発生を行う。
受信強度検出信号S9、S10の一方のみが第1の閾値を超えた場合で、かつ受信強度検出信号S9とS10の差が第2の閾値を超えなかった場合は、閾値を超えた系統の受信強度検出信号も受信可能な受信強度の限界付近にあって受信が困難な信号強度であると判断し、合成パターンの選択として2系統の復調信号S6、S7の加算合成を行うことで受信性能の向上を図る。
これにより、時分割処理を行うAFC及び同期手段115と時分割処理を行う復調手段116のクロック周期制御信号S20を40MHzとするように制御し、クロック発生手段117では40MHzのクロック発生を行う。
受信強度検出信号S9、S10の一方のみが第1の閾値を超えた場合で、かつ受信強度検出信号S9とS10の差が第2の閾値を超えた場合は、閾値を超えた系統の受信信号強度は十分受信が可能な信号強度であると判断し、合成パターンの選択として第1の閾値の超えた系統の受信信号の選択合成を行う。
これにより、例えば受信強度検出信号S9が閾値を超えたとすると、受信強度検出信号S9を検出した系統の処理を行うようにAFC及び同期手段115と復調手段116のクロック周期制御信号S20を20MHzにするように制御し、クロック発生手段117では20MHzのクロック発生を行うことで、受信性能を劣化させることなく消費電力の低減を図ることができる。
受信強度検出信号S9、S10がともに第1の閾値を超えた場合は、第2の閾値に対する受信強度検出信号S9とS10の差の比較結果に関係なく、2系統ともに十分受信が可能な信号強度であると判断し、合成パターンの選択として受信強度の大きいほうの系統を選択する選択合成を行う。
これにより、例えば受信強度検出信号S9が受信強度検出信号S10より大きかった場合は、受信強度検出信号S9を検出した系統の処理を行うようにAFC及び同期手段115と復調手段116のクロック周期制御信号S20を20MHzにするように制御し、クロック発生手段117で20MHzのクロック発生を行うことで、受信性能を劣化させることなく消費電力の低減を図ることができる。
以上のように、各系統の受信強度検出信号と、それらの受信強度検出信号の差に応じて各系統のクロック発生制御と合成パターンの選択を行うことにより、受信性能を劣化させることなく消費電力の低減を図ることができる。
(実施の形態4)
図4は本発明の実施の形態4に係るダイバーシティ受信装置の構成を示すブロック図である。図4においては、図3に示した実施の形態3の構成に対してアンテナ切り替え手段114が追加された構成となっている。以下、実施の形態3との相違点を説明する。
アンテナ選択手段114は、実施の形態2と同様に、2本のアンテナ100、101に到来した受信信号の中からアンテナ選択信号S19に基づいて一方を選択し、これを受信信号S0として受信手段102に対して出力する。
制御手段111は受信強度検出信号S9、S10を入力とし、受信強度検出信号S9、S10に応じてクロック周期制御信号S20とクロック停止制御信号S23と合成パターンを選択する合成パターン選択信号S13とアンテナ選択信号S19を出力する。
クロック発生手段117は、クロック周期制御信号S20に応じてクロックの周期を切り替え、AFC及び同期手段用クロックS21と復調手段用クロックS22を出力するとともに、クロック停止制御信号S23が無効であるか有効であるかに応じて第2系統の受信手段用クロックS18の供給停止を行う。上記以外は実施の形態3の構成と同様である。
本実施の形態では、実施の形態3と同様に、時分割処理を行うAFC及び同期手段115と時分割処理を行う復調手段116は、1系統の処理を行う場合は20MHzで、2系統を時分割処理する場合は40MHzで動作するものとする。
以降各部の動作をより詳細に説明する。受信動作開始時はアンテナ切り替え手段114はアンテナ100を常に選択するものとし、受信手段102はアンテナ100で受信された受信信号S0をベースバンド帯の受信信号S2に変換し、受信手段103はアンテナ101で受信された受信信号S1をベースバンド帯の受信信号S3に変換し、それぞれ出力する。
制御手段111には、実施の形態3と同様に、受信強度検出信号S9、S10と比較する第1の閾値と、受信強度検出信号S9とS10の差と比較する第2の閾値が任意の値に設定できるものとする。第1の閾値はシステムに応じて十分受信できる受信強度を持った値とする。
第1の閾値に対する受信強度検出信号S9、S10の比較結果と、第2の閾値に対する受信強度検出信号S9とS10の差の比較結果とにより実施される合成パターンの選択は実施の形態2と同様であり、図16はその選択例を示している。受信強度検出信号S9、S10がともに第1の閾値を超えた場合以外は、実施される合成パターンの選択処理動作は実施の形態3と同様である。
受信強度検出信号S9、S10がともに第1の閾値を超えた場合は、第2の閾値に対する受信強度検出信号S9とS10の差の比較結果に関係なく、2系統ともに十分受信が可能な信号強度であると判断し、アンテナ切り替え手段114でアンテナを切り替えてアンテナ選択合成ダイバーシティとする。
このとき、制御手段111は受信強度の大きい方の系統をアンテナ選択信号S19で選択するようにアンテナ切り替え手段114を制御し、合成パターンの選択として復調手段108から出力される復調信号S6を常に選択する選択合成を行う。
例えば受信強度検出信号S10が受信強度検出信号S9より大きかった場合は、受信強度検出信号S10を検出した系統のアンテナ101をアンテナ選択信号S19で選択するようにアンテナ切り替え手段114を制御し、AFC及び同期手段115と復調手段116のクロック周期制御信号S20を20MHzにするように制御し、クロック発生手段117で20MHzのクロック発生を行い、第2系統の受信手段用クロックS18発生を停止させる。
これにより、無線システムの中で一般に消費電力が大きいとされる高周波からベースバンド帯に変換する受信手段のクロックを停止させることができ、受信性能を劣化させることなくさらに消費電力の低減を図ることができる。なお、アンテナ選択合成ダイバーシティを選択した後における受信強度については実施の形態2と同様である。
以上のように、各系統の受信強度検出信号と、それらの受信強度検出信号の差に応じて各系統のクロック発生制御と合成パターンの選択を行うことにより、受信性能を劣化させることなく消費電力の低減を図ることができる。
(実施の形態5)
図5は本発明の実施の形態5に係るダイバーシティ受信装置の構成を示すブロック図である。図5においては、図2に示した実施の形態2の構成に対して、AFC及び同期手段106、107がそれぞれAFC及び同期手段118、119で置き換えられ、変調方式検出手段120が追加された構成となっている。以下、実施の形態2との相違点を説明する。
AFC及び同期手段118、119は、受信べースバンド信号S2、S3をそれぞれ入力としてAFC処理及びシンボル同期検出処理を行い、処理後の受信信号S4、S5に加えて、相関検出信号と平均電力の差信号S24、S25をそれぞれ出力する。
図7にAFC及び同期手段118の構成を示す。図7において、1180はAFC及び同期手段、1181は相関検出手段、1182は平均電力測定手段、1183は減算手段である。
相関検出手段1181は既知信号からなるプリアンブルを使って相関を検出し、AFC及び同期手段1180はその相関検出信号S37からAFC処理及びシンボル同期処理を行う。AFC及び同期手段119も同様の構成である。
図8に相関検出手段1181の詳細な構成例を示す。この例はプリアンブルが16サンプル分の既知信号から構成されていた場合を示している。
図9は、a)プリアンブルが理想的な場合と、b)歪んでいる場合の相関値と平均電力との関係を示している。図9に示すように、プリアンブルが理想的な場合は相関値と平均電力の差が大きいのに比べ、歪んでいる場合は相関値と平均電力の差が小さくなっている。このことを利用して、信号の歪みを検出する信号として相関値と平均電力の差信号S24を出力する。
制御手段111は受信強度検出信号S9、S10、相関値と平均電力の差信号S24、S25を入力とし、受信強度検出信号S9、S10と相関値と平均電力の差信号に応じてクロック停止制御信号S11、S12をそれぞれ出力し、合成パターンを選択する合成パターン選択信号S13とアンテナ選択信号S19を出力する。上記以外は実施の形態2の構成と同様である。
以降各部の動作をより詳細に説明する。実施の形態2と同様に、受信動作開始時はアンテナ切り替え手段114はアンテナ100を常に選択し、受信手段102は、アンテナ100で受信された受信信号S0をベースバンド帯の受信信号S2に変換し、受信手段103はアンテナ101で受信された受信信号S1をベースバンド帯の受信信号S3に変換し、それぞれ出力する。
制御手段111には、実施の形態2と同様に、受信強度検出信号S9、S10と比較する第1の閾値と、受信強度検出信号S9とS10の差と比較する第2の閾値が任意の値に設定できるものとする。第1の閾値はシステムに応じて十分受信できる受信強度を持った値とする。
第1の閾値に対する受信強度検出信号S9、S10の比較結果と、第2の閾値に対する受信強度検出信号S9とS10の差の比較結果とにより実施される合成パターンの選択例を図17に示す。受信強度検出信号S9、S10がともに第1の閾値を超えた場合以外は、実施される合成パターンの選択処理動作は実施の形態2と同様である。
受信強度検出信号S9、S10がともに第1の閾値を超えた場合は、2系統ともに十分受信が可能な信号強度であると判断し、アンテナ切り替え手段114でアンテナを切り替えてアンテナ選択合成ダイバーシティとする。
このとき、制御手段111は、第2の閾値に対する受信強度検出信号S9とS10の差が大きい場合は受信強度の大きい方の系統を選択するように、また受信強度の差があまりない場合は相関検出値と平均電力の差信号S24、S25が大きい系統、すなわち受信信号の歪が少ない系統を選択するように、アンテナ選択信号S19でアンテナ切り替え手段114を制御し、合成パターンの選択として復調手段108から出力される復調信号S6を常に選択する選択合成を行う。
例えば相関値と平均電力の差信号においてS25がS24より大きかった場合は、相関値と平均電力の差信号S25を検出した系統のアンテナ101をアンテナ選択信号S19で選択するようにアンテナ切り替え手段114を制御し、AFC及び同期手段118と復調手段108に対するクロック停止制御信号S11を無効にし、受信手段103とAFC及び同期手段119と復調手段109に対するクロック停止制御信号S12を有効にし、クロック発生手段112でのクロック発生を行い、クロック発生手段113で受信手段用クロックS18とAFC及び同期手段用クロックS15と復調手段用クロックS17の発生を停止させる。
これにより、無線システムの中で一般に消費電力が大きいとされる高周波からベースバンド帯に変換する受信手段のクロックを停止させることができ、受信性能を劣化させることなくさらに消費電力の低減を図ることができる。なお、アンテナ選択合成ダイバーシティを選択した後における受信強度については実施の形態2と同様である。
上記のように受信強度検出信号S9、S10と相関値と平均電力の差信号S24、S25に応じて各系統のクロックと合成パターンの選択制御を行う以外に、本実施の形態では変調方式によって各系統のクロックと合成パターンの選択制御を行うこともできる。
ここでは、変調方式をBPSK、QPSK、16QAM、64QAMのいずれかとする。変調方式は通常受信信号の中に情報として付加されている。この変調方式の情報S26を変調方式検出手段120で取り出し、制御手段111にて変調方式に応じて各系統のクロックと合成パターンの選択制御を行う。
一般に加算合成ダイバーシティは多値化(16QAM、64QAM)された変調方式ほど効果があることを知られている。よって、64QAM、16QAMの変調方式の場合は、受信強度検出信号S9、S10及び相関値と平均電力の差信号S24、S25に関係なしに加算合成を行い、BPSK、QPSKの変調方式の場合は、受信強度検出信号S9、S10及び相関値と平均電力の差信号S24、S25に応じて上記のような各系統のクロックと合成パターンの選択制御を行う。
以上のように、各系統の受信信号強度とそれらの受信強度検出信号の差、相関値と平均電力の差信号、変調方式に応じて各系統のクロック発生制御と合成パターンの選択を行うことによって、受信性能を劣化させることなしに消費電力の低減を図ることができる。
また、本実施の形態において、実施の形態3及び4に示したような時分割処理を行うAFC及び同期手段115と時分割処理を行う復調手段116を用いた構成も可能である。また、本実施の形態における相関値と平均電力の差信号であるS25とS24の比較は任意の閾値との比較であっても良い。
(実施の形態6)
図6は本発明の実施の形態6に係るダイバーシティ受信装置の構成を示すブロック図である。図6においては、図1に示した実施の形態1の構成に対して、AFC及び同期手段106、107がそれぞれAFC及び同期手段121、122で置き換えられ、復調手段108、109がそれぞれ復調手段123、124で置き換えられた構成となっている。以下、実施の形態1との相違点を説明する。
AFC及び同期手段121、122は受信べースバンド信号S2、S3に加えて、制御手段111が受信強度検出信号S9、S10を内部に保持する閾値と比較した結果である受信強度比較結果S27、S28をそれぞれ入力とし、受信強度比較結果S27、S28に応じてAFC処理及びシンボル同期検出処理を行い、処理後の受信信号S4、S5とこれらに対応した受信強度比較結果S29、S30とクロック停止要求信号S33、S34をそれぞれ出力する。
図10に受信する信号のフレーム構成を示す。フレーム構成は先頭にプリアンブル部301が付加され、データ部302はシンボル構成になっている。
図11にAFC及び同期手段121の構成を示す。図11において、1210はAFC及び同期手段、1211は相関検出手段、1212は遅延手段、1213はクロック要求手段である。
相関検出手段1211は既知信号からなるプリアンブルを使って相関を検出し、AFC及び同期手段1210はその相関検出信号S37からAFC処理及びシンボル同期処理を行いシンボルを検出する。
遅延手段1212は受信強度比較結果S27を相関検出信号S37のタイミングで確定させて保持し、これをAFC処理及びシンボル同期処理分だけ遅延させ、処理後の受信信号S4のタイミングに合わせて受信強度比較結果S29として出力する。これにより、受信強度比較結果S29はシンボル内では変化せずシンボル単位で変化する。
クロック要求手段1213は、受信強度比較結果S27がLowのときクロック停止要求信号S33を有効にし、受信強度比較結果S27がHighのときクロック停止要求信号S29を無効にする。AFC及び同期手段122の構成も同様である。
復調手段123、124はAFC処理及びシンボル同期検出処理された受信信号S4、S5に加えて受信強度比較結果S29、S30をそれぞれ入力とし、受信強度比較結果S29、S30に応じて復調処理を行い、処理後の復調信号S6、S7とこれらに対応した受信強度比較結果S31、S32とクロック停止要求信号S35、S36をそれぞれ出力する。
図12に復調手段123の構成を示す。図12において、1230は復調手段、1231は遅延手段、1232はクロック要求手段である。遅延手段1231は受信強度比較結果S29を復調処理分遅延させ、これを受信強度比較結果S31として出力する。
クロック要求手段1232は、受信強度比較結果S29がLowのときクロック停止要求信号S35を有効にし、受信強度比較結果S29がHighのときクロック停止要求信号S35を無効にする。復調手段124の構成も同様である。
制御手段111は受信強度検出信号S9、S10とクロック停止要求信号S33、S34、S35、S36を入力とし、受信強度検出信号S9、S10を内部に保持する閾値と比較した結果である受信強度比較結果S27、S28と、クロック停止要求信号S33、S34、S35、S36に応じたクロック停止制御信号S11、S12を出力する。
合成手段110は、入力される合成パターン選択信号S13と受信強度比較結果S31、S32に応じて合成パターンを選択し、復調信号S6、S7を合成して合成復調信号S8を出力する。ここでは合成パターンとして、復調信号S6、S7のどちらかを選択する選択合成ダイバーシティと、復調信号S6、S7を加算する加算合成ダイバーシティのいずれかを選択するものとする。上記以外は実施の形態1の構成と同様である。
以上のように、各手段の処理信号とともに、その処理信号に対応した受信強度比較結果を出力し、これらの受信強度比較結果に応じて各処理手段からクロック停止要求信号S33、S34、S35、S36出力することにより、制御手段111は各手段の処理遅延を考慮することなくクロックの制御をすることができ、制御を簡略化することができる。
図13は本実施形態のダイバーシティ受信装置の動作を説明するタイミングチャートである。以下、図13を参照して本実施形態における各部の動作をより詳細に説明する。
制御手段111には受信強度検出信号S9、S10と比較する任意の閾値が設定できるものとし、受信強度比較結果S27、S28として受信強度検出信号S9、S10が閾値以上であった場合はHigh、閾値以下の場合はLowを出力する。受信強度と比較する任意の閾値の値はシステムに応じて十分受信できる受信強度を持った値とする。
図13に示すように、受信強度比較結果S27、S28は相関検出信号S37ごとに判定するため、1シンボル内では変化はしない。シンボル0の処理の場合は第1系統だけHighであり、第1系統の復調信号を選択する選択合成ダイバーシティとし、第2系統のAFC及び同期手段122と復調手段124からそれぞれクロック停止要求信号S34、S36が出力され、制御手段111は第2系統のAFC及び同期手段122と復調手段124のクロックを停止させる。
シンボル1の処理の場合は第2系統だけHighであり、第2系統の復調信号を選択する選択合成ダイバーシティとし、第1系統のAFC及び同期手段121と復調手段123からそれぞれクロック停止要求信号S33、S35が出力され、制御手段111は第1系統のAFC及び同期手段121と復調手段123のクロックを停止させる。
シンボル5の場合は2つの系統ともLowであり、制御手段111はクロック停止要求信号S33とS34またはS35とS36の2つの系統とも有効になっている場合にも、これらを無効とみなしてクロックを発生させ、復調信号S6、S7を加算する加算合成ダイバーシティを選択する。
以上のように、各系統の受信信号強度と制御手段111が保持する閾値との比較結果に応じて、シンボルごとに各系統のクロック発生制御と合成パターンの選択を行うことにより、高速な移動体等のシステムにおいても受信性能を劣化させることなく消費電力の低減を図ることができる。
なお、制御手段111では、外部の設定信号によりAFC及び同期処理クロック停止要求信号S33、S34と復調処理クロック停止要求信号S35、S36を無効にし、受信強度検出信号S9、S10に応じてクロック制御信号S11、S12と合成パターン選択信号S13を出力することにより、本実施の形態と実施の形態1の切り替え行うこともできる。また、実施の形態3の時分割処理を行う形態に置き換えた構成も可能である。
本発明のダイバーシティ受信装置は、選択した系統以外への電力供給を停止することで、受信性能を劣化させること無く全体の消費電力を低減することができるという効果を有し、複数の系統から少なくとも1つの受信信号を選択するダイバーシティ受信装置等として有用である。
本発明の実施形態1に係るダイバーシティ受信装置の構成を示すブロック図。 本発明の実施形態2に係るダイバーシティ受信装置の構成を示すブロック図。 本発明の実施形態3に係るダイバーシティ受信装置の構成を示すブロック図。 本発明の実施形態4に係るダイバーシティ受信装置の構成を示すブロック図。 本発明の実施形態5に係るダイバーシティ受信装置の構成を示すブロック図。 本発明の実施形態6に係るダイバーシティ受信装置の構成を示すブロック図。 本発明の実施形態5に係るダイバーシティ受信装置におけるAFC及び同期手段の構成を示すブロック図。 本発明の実施形態5に係るダイバーシティ受信装置における相関検出手段の構成を示すブロック図。 本発明の実施形態5に係るダイバーシティ受信装置における伝送路歪の影響による相関値と平均電力との関係示す波形図。 本発明の実施形態6に係るダイバーシティ受信装置における受信するパケットのフレーム構成を示す図。 本発明の実施形態6に係るダイバーシティ受信装置におけるAFC及び同期手段の構成を示すブロック図。 本発明の実施形態6に係るダイバーシティ受信装置における復調手段の構成を示すブロック図。 本発明の実施形態6に係るダイバーシティ受信装置の動作を説明するタイミングチャート。 従来のダイバーシティ受信装置の構成例を示すブロック図。 本発明の実施形態1と3に係るダイバーシティ受信装置における合成パターンの選択例を示す図。 本発明の実施形態2と4に係るダイバーシティ受信装置における合成パターンの選択例を示す図。 本発明の実施形態5に係るダイバーシティ受信装置における合成パターンの選択例を示す図。
符号の説明
100、101 アンテナ
102、103 受信手段
104、105 受信信号強度検出手段
106、107、118、119、121、122 AFC及び同期手段
108、109、123、124 復調手段
110 合成手段
111 制御手段
112、113、117 クロック発生手段
114 アンテナ切り替え手段
115 時分割AFC及び同期手段
116 時分割復調手段
120 変調方式検出手段
200、201 アンテナ
202、203 受信手段
204、205 受信信号強度検出手段
206、207 AFC及び同期手段
208、209 復調手段
210 合成手段
301 プリアンブル部
302 データ部
1180、1210 AFC及び同期手段
1181、1211 相関検出手段
1182 平均電力測定手段
1183 減算手段
1184 保持手段
1185 乗算手段
1186 加算手段
1212、1231 遅延手段
1213、1232 クロック要求手段
1230 復調手段

Claims (10)

  1. 複数の系統から少なくとも1つの受信信号を選択するダイバーシティ受信装置であって、
    選択した系統以外への電力供給を停止する手段を備えるダイバーシティ受信装置。
  2. 各系統の受信信号を時分割処理により統合する手段を備える請求項1記載のダイバーシティ受信装置。
  3. 各系統に設けられたアンテナで受信した信号を異なる系統へ案内する手段を備える請求項1又は2記載のダイバーシティ受信装置。
  4. 最大強度の受信信号を選択する選択合成ダイバーシティと、全ての受信信号を加算する加算合成ダイバーシティとを受信信号の強度に応じて選択する手段を備える請求項1から3の何れか一項記載のダイバーシティ受信装置。
  5. 最大強度の受信信号と次位の強度の受信信号との差に応じて前記選択合成ダイバーシティ又は前記加算合成ダイバーシティを選択する手段を備える請求項4記載のダイバーシティ受信装置。
  6. 受信信号の相関値と受信信号の平均電力との差が最も大きい系統の受信信号を選択する手段を備える請求項4記載のダイバーシティ受信装置。
  7. 合成した受信信号の変調方式に基づいて前記選択合成ダイバーシティ又は前記加算合成ダイバーシティを選択する手段を備える請求項4記載のダイバーシティ受信装置。
  8. 受信信号の強度に基づいて判定した回線品質を示す信号を受信信号のシンボル検出に同期させて各系統の処理時間分遅延させる手段と、
    前記回線品質に基づいて前記選択合成ダイバーシティ又は前記加算合成ダイバーシティを選択する手段とを備える請求項1又は4記載のダイバーシティ受信装置。
  9. 複数の系統から少なくとも1つの受信信号を外部からの指示に基づいて選択する手段を備える請求項1記載のダイバーシティ受信装置。
  10. 前記選択合成ダイバーシティ又は前記加算合成ダイバーシティを外部からの指示に基づいて選択する手段を備える請求項4記載のダイバーシティ受信装置。
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