JP2516213B2 - Receive path diversity method - Google Patents

Receive path diversity method

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JP2516213B2 JP62120131A JP12013187A JP2516213B2 JP 2516213 B2 JP2516213 B2 JP 2516213B2 JP 62120131 A JP62120131 A JP 62120131A JP 12013187 A JP12013187 A JP 12013187A JP 2516213 B2 JP2516213 B2 JP 2516213B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、選択性フェージングがある無線伝送系にお
いて伝送特性の劣化を抑えることができる受信ダイバー
シチに関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to reception diversity capable of suppressing deterioration of transmission characteristics in a wireless transmission system having selective fading.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

無線通信においては、送信アンテナから受信アンテナ
までの電波伝搬路が一つではなく複数になっており、一
般にマルチパス伝送路として知られている。このような
伝送路においては電波の受信レベル等の伝送特性が大き
く変動するフェージングが発生する。
In wireless communication, the number of radio wave propagation paths from a transmitting antenna to a receiving antenna is not one, but is generally known as a multipath transmission path. In such a transmission line, fading occurs in which the transmission characteristics such as the reception level of the radio waves greatly fluctuate.

特に、伝送帯域幅が広帯域になってくると、マルチパ
スのために周波数領域でみた電波伝搬路の伝達関数がフ
ラットでなく大きく変動するようになる。このような現
象は選択性フェージングといわれており、受信レベルが
大きいときでも受信波形には大きな波形歪が残っている
ので伝送特性は極めて悪くなる。
In particular, as the transmission bandwidth becomes wider, the transfer function of the radio wave propagation path seen in the frequency domain is not flat but greatly fluctuates due to multipath. Such a phenomenon is called selective fading, and even when the reception level is high, a large waveform distortion remains in the reception waveform, and therefore the transmission characteristics become extremely poor.

このような選択性フェージングのある伝送系によく利
用される伝送特性改善索として第1図に示すような波形
等化器を用いる方法が知られている。
A method using a waveform equalizer as shown in FIG. 1 is known as a transmission characteristic improving line often used in a transmission system having such selective fading.

この図においては、受信信号を自動利得調整(AGC)
付増幅器1で平均出力が一定レベルとなるように増幅す
る。この増幅器を制御するため、レベル検出およびAGC
のための制御回路2が用いられている。増幅された信号
は、同相検波器3に入力され、検波出力として、同相検
波出力I(t)と直交検波出力Q(t)が得られる。
In this figure, the received signal is automatically gain adjusted (AGC).
The attached amplifier 1 amplifies the average output to a constant level. To control this amplifier, level detection and AGC
The control circuit 2 for is used. The amplified signal is input to the in-phase detector 3, and the in-phase detection output I (t) and the quadrature detection output Q (t) are obtained as detection outputs.

このI(t)とQ(t)は等化器4に入力され、遅延
波による歪が除去される。この等化器は、トランスバー
サルフィルタ4−1と、このトランスバーサルフィルタ
の係数を制御する等化制御回路4−2から構成される。
等化された出力をもとに、判定回路5により伝送データ
が再生されている。
The I (t) and Q (t) are input to the equalizer 4 and the distortion due to the delayed wave is removed. This equalizer is composed of a transversal filter 4-1 and an equalization control circuit 4-2 which controls the coefficient of this transversal filter.
The transmission data is reproduced by the determination circuit 5 based on the equalized output.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上述した回路においては、受信波における主波以外の
遅延波成分を除去しているので、受信波における波形歪
がなくなり、伝送特性が改善されるが、受信波のうち主
波のみを抽出しているので、主波以外の成分を特性改善
のために利用していないという欠点があった。
In the circuit described above, since the delayed wave components other than the main wave in the received wave are removed, the waveform distortion in the received wave is eliminated and the transmission characteristics are improved, but only the main wave of the received wave is extracted. Therefore, there is a drawback that components other than the main wave are not used for improving the characteristics.

一方、主波以外の成分をも特性改善に利用しつつ選択
性フェージングに対処する方法として、従来から第2図
に示すようなダイバーシチ受信が知られている。
On the other hand, as a method of coping with selective fading while utilizing components other than the main wave for characteristic improvement, diversity reception as shown in FIG. 2 has been conventionally known.

この系の、送信側においては、送信する各シンボルが
お互いに直交する信号の一つに対応づけられている。こ
の直交信号群は、お互いに直交する符号系列で送信シン
ボルを帯域拡散することにより容易に得ることができ
る。
On the transmitting side of this system, each symbol to be transmitted is associated with one of the signals orthogonal to each other. This orthogonal signal group can be easily obtained by band-spreading the transmission symbols with code sequences orthogonal to each other.

第2図に示した受信系では、第1図と同様に自動利得
調整付増幅器1をレベル検出・制御回路2で制御しなが
ら受信波を一定レベルに増幅し、同期検波器3により、
同相検波出力I(t)と直交検波出力Q(t)を得る。
In the receiving system shown in FIG. 2, the received wave is amplified to a constant level while the automatic gain adjusting amplifier 1 is controlled by the level detection / control circuit 2 as in the case of FIG.
An in-phase detection output I (t) and a quadrature detection output Q (t) are obtained.

I(t)とQ(t)を各直交信号に対応した整合フィ
ルタ(図においてはMFと記載)6−1〜6−4に入力す
ると出力には、受信されたシンボルに対応する整合フィ
ルタ出力に相関パルスが取り出される。各相関パルスは
各遅延波成分に対応している。この相関パルスをサンプ
リングし、合成回路7−1〜7−4において位相を合わ
せて重畳し、それをもとに判定回路5でデータを再生す
ればダイバーシチ効果のある受信が可能となる。
When I (t) and Q (t) are input to a matched filter (indicated as MF in the figure) 6-1 to 6-4 corresponding to each orthogonal signal, the output is a matched filter output corresponding to the received symbol. The correlation pulse is extracted at. Each correlation pulse corresponds to each delayed wave component. If this correlation pulse is sampled, the phases are matched and superimposed in the combining circuits 7-1 to 7-4, and the data is reproduced by the determination circuit 5 based on this, reception with a diversity effect becomes possible.

この方法によれば、受信した遅延波の各成分を分離し
て抽出することができ、しかも抽出されたすべての成分
を利用しているので極めて特性のよい伝送が期待でき
る。
According to this method, each component of the received delayed wave can be separated and extracted, and since all the extracted components are utilized, transmission with extremely good characteristics can be expected.

しかしながら、直交信号群を作るために信号の帯域が
広がってしまうので、周波数帯域をあまり有効に利用し
ていないという欠点があった。
However, there is a drawback that the frequency band is not used very effectively because the signal band is widened to form the orthogonal signal group.

本発明は、このような従来の問題点に鑑み、周波数拡
散による広帯域化を行なわずに遅延波の各成分を合成す
る受信ダイバーシチ方式を提供することを目的としてい
る。
In view of such conventional problems, an object of the present invention is to provide a reception diversity system that combines each component of a delayed wave without widening the band by frequency spreading.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明によれば、上述の目的は前記特許請求の範囲に
記載した手段により達成される。
According to the invention, the above mentioned objects are achieved by the means recited in the claims.

すなわち、本発明は受信波を入力とする同期検波回路
と、その同期検波回路の検波出力を入力して電波伝搬路
の複素伝達関数Tを算出する伝搬特性推定回路と、算出
された複素伝達関数Tの複素共役を重み関数として一定
の時間だけ遅延させる複素伝達関数Dを算出する遅延波
合成係数演算回路と、伝搬路複素伝達関数Tの絶対値の
二乗の逆数を重み関数とする複素伝達関数Eを算出する
遅延波等化係数演算回路と、同期検波器の検波出力を入
力とし複素伝達関数がDとEの積である信号処理回路
と、該信号処理回路の出力を入力とし伝送データを再生
する判定回路とを有する受信パスダイバーシチ方式であ
る。
That is, the present invention provides a synchronous detection circuit that receives a received wave, a propagation characteristic estimation circuit that inputs a detection output of the synchronous detection circuit and calculates a complex transfer function T of a radio wave propagation path, and a calculated complex transfer function. A delay wave synthesis coefficient calculation circuit for calculating a complex transfer function D that delays for a fixed time by using a complex conjugate of T as a weight function, and a complex transfer function having a reciprocal of the square of the absolute value of the propagation path complex transfer function T as a weight function. A delay wave equalization coefficient calculation circuit for calculating E, a signal processing circuit whose input is the detection output of the synchronous detector, and a complex transfer function is the product of D and E, and the output of the signal processing circuit is input to transmit data. It is a reception path diversity system having a judgment circuit for reproduction.

そして、従来の受信パスダイバーシチ方式とは、以下
の点が異なる。
The following points are different from the conventional receiving path diversity method.

(i)スペクトル拡散をしないので変調波は情報を伝達
するための帯域だけでよい。
(I) Since the spectrum is not spread, the modulated wave need only be in the band for transmitting information.

(ii)直交信号を利用しないので、各直交信号に対応し
た整合フィルタを必要としない。
(Ii) Since a quadrature signal is not used, a matched filter corresponding to each quadrature signal is not required.

(iii)ダイバーシチ合成と等化を併用するので、従来
の波形等化と比較して遅延波各成分のパワーを効率よく
伝送に利用することができる。
(Iii) Since diversity combining and equalization are used together, the power of each component of the delayed wave can be efficiently used for transmission as compared with the conventional waveform equalization.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の一実施例のブロック図を第3図に示す。 A block diagram of one embodiment of the present invention is shown in FIG.

自動利得調整付増幅器1、制御回路2、同期検波器3
については第1図と同じである。
Amplifier 1 with automatic gain adjustment, control circuit 2, synchronous detector 3
Are the same as in FIG.

本回路では、伝搬特性推定回路8、遅延波合成係数演
算回路9、遅延波等化係数演算回路10および信号処理回
路11があり、これらで処理した信号をもとに判定回路5
でデータを再生する。
This circuit includes a propagation characteristic estimation circuit 8, a delayed wave synthesis coefficient calculation circuit 9, a delayed wave equalization coefficient calculation circuit 10 and a signal processing circuit 11, and the determination circuit 5 is based on the signals processed by these.
To play the data.

以下、これらの回路の動作について、具体的に説明す
る。
The operation of these circuits will be specifically described below.

自動利得調整付増幅器1の出力I(t)、Q(t)は
線形操作で得られたものであるから、電波伝搬特性を忠
実に表わしていると考えられる。その周波数特性をT
(ω)とする。このT(ω)を伝搬特性推定回路により
推定する。
Since the outputs I (t) and Q (t) of the amplifier 1 with automatic gain adjustment are obtained by linear operation, it is considered that they faithfully represent the radio wave propagation characteristics. The frequency characteristic is T
Let (ω). This T (ω) is estimated by the propagation characteristic estimation circuit.

推定方法としては、相関検出が考えられる。この方法
は、例えば伝送信号にフレーム信号として挿入されたPN
符号を相関器で検出するもので、その出力波形から遅延
波の各成分に対応するレベルと位相さらに遅延時間を観
測することができる。
Correlation detection can be considered as an estimation method. This method is, for example, a PN inserted as a frame signal in a transmission signal.
The code is detected by the correlator, and the level and phase corresponding to each component of the delayed wave and the delay time can be observed from the output waveform.

その各成分の複数包絡線を{ai}、その遅延時間を
{τ}とする。添字は、番目の成分を示す。PN符
号の符号が長いほどS/Nの高い検出ができるので推定精
度が高くなる。このようにして、観測できる{ai}と
{τ}から推定できる電波伝搬路の複素伝達関数は次
のようになる。
Let the multiple envelopes of each component be {a i } and its delay time be {τ i }. The subscript i indicates the i- th component. The longer the PN code, the higher the S / N that can be detected, and the higher the estimation accuracy. In this way, the complex transfer function of the radio wave propagation path that can be estimated from the observable {a i } and {τ i } is as follows.

ただし、Nは、遅延波成分の数である。 However, N is the number of delayed wave components.

|T(ω)|は、周波数に大きく依存しており選択性フ
ェージングがあることを表わしている。
| T (ω) | indicates that there is a large frequency dependence and there is selective fading.

遅延波合成係数演算回路はT(ω)をもとにして複素
伝達関数D(ω)を次式により算出する。
The delayed wave synthesis coefficient calculation circuit calculates the complex transfer function D (ω) based on T (ω) by the following equation.

ここでは、τは、どのτより大きい値とする。 Here, τ 0 is a value larger than any τ i .

したがって、上式は受信された検波出力に対して各遅
延波成分の複素共役をとったai の重み付けをするとと
もに、τ−τだけ遅延させることを意味している。
Therefore, the above expression means that the received detection output is weighted by a i * which is the complex conjugate of each delayed wave component, and is delayed by τ 0 −τ 1 .

その結果、T(ω)とD(ω)の合成特性R(ω)
は、 となる。
As a result, the combined characteristic R (ω) of T (ω) and D (ω)
Is Becomes

また、第1項の大きさは第2項の大きさに比べて一般
に大きく周波数に依存しない。
In addition, the magnitude of the first term is generally larger than the magnitude of the second term and does not depend on the frequency.

したがって、周波数に対する|R(ω)|の変動は|T
(ω)|に比べて抑えられている。上式はさらに以下の
ように変形できる。
Therefore, the variation of | R (ω) |
It is suppressed compared to (ω) |. The above equation can be further modified as follows.

R(ω)=exp(−jωτ)R0RD(ω) ……(4) ただし、 である。R (ω) = exp (−jωτ 0 ) R 0 R D (ω) (4) Is.

遅延波等化係数演算回路は、(6)のRD(ω)をもと
にして、複素伝達関数E(ω)を、次式により算出す
る。
The delayed wave equalization coefficient calculation circuit calculates the complex transfer function E (ω) by the following equation based on R D (ω) in (6).

E(ω)=RD -1(ω) ……(7) したがって、T(ω)、D(ω)、およびE(ω)の
総合伝達関数を、あらためて、R(ω)で表わすと、R
(ω)は次のようになる。
E (ω) = R D −1 (ω) (7) Therefore, if the total transfer function of T (ω), D (ω), and E (ω) is represented again by R (ω), R
(Ω) is as follows.

R(ω)=T(ω)D(ω)E(ω) =exp(−jωτ)R0 ……(8) D(ω)とE(ω)の積で表わされる複素伝達関数を
有する回路が信号処理回路で実現される。これは、トラ
ンスバーサルフィルタによって容易に実現できる。
R (ω) = T (ω) D (ω) E (ω) = exp (−jωτ 0 ) R 0 (8) Having a complex transfer function represented by the product of D (ω) and E (ω) The circuit is realized by a signal processing circuit. This can be easily achieved by a transversal filter.

第3図ではトランスバーサルフィルタを2つ用いてい
るが、1つにまとめることもできる。ただし、本実施例
のように2つに分けた場合には、11−1の出力を遅延波
合成係数演算回路9に帰還し、係数演算の精度を向上さ
せることができる。
Although two transversal filters are used in FIG. 3, they can be combined into one. However, when divided into two as in the present embodiment, the output of 11-1 can be fed back to the delay wave synthesis coefficient operation circuit 9 to improve the accuracy of coefficient operation.

なお、第3図においては同期検波器3を用いている
が、トランスバーサルフィルタによるダイバーシチ合成
(3)は位相の偏差を補正する機能を有するため、再生
搬送波の周波数のみを受信波の搬送波に一致させる準同
期検波器を用いてもよい。
Although the synchronous detector 3 is used in FIG. 3, since the diversity combination (3) by the transversal filter has a function of correcting the phase deviation, only the frequency of the reproduced carrier wave matches the carrier wave of the received wave. Alternatively, a quasi-synchronous detector may be used.

上式(8)では|R(ω)|が周波数に依らず一定であ
り、選択性フェージングは完全に除去される。
In the above equation (8), | R (ω) | is constant regardless of the frequency, and the selective fading is completely eliminated.

さらにその係数の大きさは、R0すなわち各遅延波成分
の振幅の大きさの二乗となっており、雑音が定常である
伝送系においては、最大比合成ダイバーシチが実現され
ている。
Furthermore, the magnitude of the coefficient is R 0, that is, the square of the magnitude of the amplitude of each delayed wave component, and maximum ratio combining diversity is realized in a transmission system in which noise is stationary.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明は、ダイバーシチと波形
等化の効果を同時に実現しており、以下の利点がある。
As described above, the present invention simultaneously achieves the effects of diversity and waveform equalization, and has the following advantages.

(i)周波数拡散のように伝送信号の帯域を広げる必要
がない。
(I) It is not necessary to widen the band of the transmission signal as in frequency spreading.

(ii)遅延波の各成分を最も有効に利用できる最大比合
成ダイバーシチによる効率のよい復調ができる。また、
そのダイバーシチはパスダイバーシチであるから複数個
のアンテナを必要としない。
(Ii) Efficient demodulation can be performed by the maximum ratio combining diversity that can most effectively use each component of the delayed wave. Also,
The diversity is pass diversity and does not require multiple antennas.

(iii)遅延歪による伝送特性劣化のない良好な伝送特
性が得られる。
(Iii) Good transmission characteristics without deterioration of transmission characteristics due to delay distortion can be obtained.

(iv)ディジタル信号処理で実現できるので回路動作は
安定であり、また小型にすることができる。
(Iv) Since it can be realized by digital signal processing, the circuit operation is stable and the size can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は従来の波形等化器を用いた受信系の基本構成
図、第2図は従来のバスダイバーシチ受信系の基本構成
図、第3図は本発明の一実施例のブロック図である。 1……自動利得調整付増幅器、2……制御回路、3……
同期検波器、4……等化器、4−1……トランスバーサ
ルフィルタ、4−2……等化制御回路、5……判定回
路、6−1〜6−4……整合フィルタ、7−1〜7−4
……合成回路、8……伝搬特性推定回路、9……遅延波
合成係数演算回路、10……遅延波等化係数演算回路、11
……信号処理回路
FIG. 1 is a basic configuration diagram of a receiving system using a conventional waveform equalizer, FIG. 2 is a basic configuration diagram of a conventional bus diversity receiving system, and FIG. 3 is a block diagram of an embodiment of the present invention. . 1 ... Amplifier with automatic gain adjustment, 2 ... Control circuit, 3 ...
Synchronous detector, 4 ... Equalizer, 4-1 ... Transversal filter, 4-2 ... Equalization control circuit, 5 ... Judgment circuit, 6-1 to 6-4 ... Matched filter, 7- 1-7-4
...... Synthesis circuit, 8 ... Propagation characteristic estimation circuit, 9 ... Delayed wave synthesis coefficient arithmetic circuit, 10 ... Delayed wave equalization coefficient arithmetic circuit, 11
...... Signal processing circuit

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】受信波を入力とする同期検波回路と、該同
期検波回路の検波出力を入力して電波伝搬路の複素伝達
関数Tを算出する伝搬特性推定回路と、該複素伝達関数
Tの複素共役を重み関数として一定の時間だけ遅延させ
る複素伝達関数Dを算出する遅延波合成係数演算回路
と、前記複素伝達関数Tの絶対値の二乗の逆数を重み関
数とする複素伝達関数Eを算出する遅延波等化係数演算
回路と、前記検波出力を入力とし、複素伝達関数がDと
Eの積である信号処理回路と、該信号処理回路の出力を
入力とし伝送データを再生する判定回路とを有すること
を特徴とする受信パスダイバーシチ方式。
1. A synchronous detection circuit which receives a received wave as an input, a propagation characteristic estimation circuit which inputs a detection output of the synchronous detection circuit and calculates a complex transfer function T of a radio wave propagation path, and a complex transfer function of the complex transfer function T. A delay wave synthesis coefficient operation circuit that calculates a complex transfer function D that delays for a fixed time by using a complex conjugate as a weight function, and a complex transfer function E that uses a reciprocal of the square of the absolute value of the complex transfer function T as a weight function. A delay wave equalization coefficient operation circuit, a signal processing circuit having the detection output as an input and a complex transfer function being a product of D and E, and a determination circuit having an output of the signal processing circuit as an input and reproducing transmission data. A receiving path diversity system characterized by having.
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