JP2690546B2 - ダイバーシチ受信機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ディジタル移動通信において、周波数選択
性フェージングによる伝送品質の劣化を軽減するダイバ
ーシチ技術を提供するものである。

複数の受信系を切り替えて受信を行なう選択合成ダイ
バーシチ受信法に関し、特にデータ信号を識別再生に必
要なクロックを選択された受信系の出力に基づき再生
し、また、複数の受信系の選択を、復号処理されたデー
タ信号においてクロックに同期して行なう機能を有する
ダイバーシチ受信機に関するものである。

〔従来の技術〕 複数の受信系を切り替えて受信する選択合成ダイバー
シチ受信法は、等利得および最大比合成ダイバーシチ受
信法に比べ回路構成が簡単であり、最大比合成に近いダ
イバーシチ効果が得られることから、移動通信に適用す
るダイバーシチ方式として有用である。

従来の選択合成ダイバーシチ受信法には、伝送路状態
の検出手段として受信レベル情報を用い、これに基づい
て２系列の受信系を選択し、（Ａ）検波後選択を行なう
方法、（Ｂ）復号後選択を行なう方法があった。

（Ａ）方式の受信機の構成例を第５図に示す。

２系列のアンテナ５−１、５−５で受信された信号
は、受信部５−２、５−６で周波数変換、増幅され、検
波器５−３、５−７で検波されたのち、切り替えスイッ
チ５−10に入力される。比較器５−９は受信部５−２、
５−６で検出された瞬時の受信レベル情報の比較を行な
い、切り替えスイッチ５−10を駆動し受信レベルの大き
い検波器出力を選択する。選択された検波器出力は、ク
ロック再生回路５−11で再生されたクロックに基づき符
号再生回路５−12により復号処理され、受信データ信号
として出力される。このようにして瞬時の受信レベルの
大きい受信系が選択されダイバーシチ動作が行なわれ
る。

（Ｂ）方式の受信機の構成例を第６図に示す。（Ａ）
方式が検波後に受信レベルの大きい受信系に切り替えを
行ない、クロック同期回路５−11および符号再生回路５
−12を共有していたのに対し、この方式は、復号処理さ
れたデータ信号を、瞬時の受信レベル情報に基づいて、
切り替えスイッチ６−14により選択する。このためアン
テナ６−１、受信部６−２、検波器６−３、クロック再
生回路６−４および符号再生回路６−５からなる受信系
６−６と同一の受信系６−12を有するため、（Ａ）方式
より回路構成が若干複雑となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

位相変調方式を使用したディジタル移動通信では、そ
の復調方式としては同期検波方式および遅延検波方式が
あげられる。

同期検波方式では、復調に必要な再生搬送波を得る場
合にその位相に不確定性が存在する。このため、送信側
で和分論理変換、受信側で差分論理変換を行ない情報を
絶対位相でなく位相差に対応させる差動符号化が用いら
れる。（Ａ）方式に同期検波方式を適用した場合、検波
器５−３および５−７で再生される搬送波の位相状態は
独立でかつフェージングにより常時変化しているため、
これら検波器出力の符号系列は当然異なる場合が多いと
考えられる。符号系列が異なれば、検波器出力後で受信
系の切り替えを行なった時、符号再生回路５−12で行な
う差分論理変換等の復号処理により再生データ信号に誤
りを生じてしまう。このためダイバーシチ受信を行なっ
ているにもかかわらず、誤り率を一定値以下に減少する
ことができない。

（Ｂ）方式は（Ａ）方式の欠点を補うため、差分論理
変換を含む復号処理された符号再生回路６−５および６
−10の出力において切り替えを行なうもので、ダイバー
シチの切り替え動作によってもデータ信号に誤りが発生
しないようにした方式である。

ただし、各受信系のクロック再生が独立であるため、
両クロックに同期して受信系の切り替えを行なうことが
できず、切り替え時の誤りを完全に除去できない。この
方式により、周波数選択性フェージングの影響が比較的
少ない状態でのダイバーシチ効果を向上させることがで
きる。しかし、周波数選択性フェージング下では、検波
器の出力波形の時間軸上での変動が大きくなるため、こ
れに基づいて再生されるクロックが非常に不安定となり
ダイバーシチ効果が低下する。

第４図に先行波と遅延波の２波干渉により発生する周
波数選択性フェージング下で、QPSK同期検波方式を用い
た場合の（Ａ）方式および（Ｂ）方式の誤り率特性を示
す。データ信号のビットレートは128kb/s、フェージン
グ周波数は40Hz、先行波と遅延波のレベルは同じとし、
先行波に対する遅延波の遅延時間τをパラメータに取っ
た例である。

図中の破線の曲線（２）は（Ａ）方式による誤り率特
性を、一点鎖線の曲線（３）は（Ｂ）方式による誤り率
特性をそれぞれ示している。

（Ａ）方式は遅延時間τが大きい、すなわち周波数選
択性フェージングの影響が大きい状態でのダイバーシチ
効果は有するが、遅延時間τが小さい状態ではダイバー
シチ動作の切り替えによって生じる誤りが支配的とな
り、フロア誤り率を５×10^-4以下に減少することができ
ない。

また、（Ｂ）方式は、周波数選択性フェージングの影
響が小さい状態では大きなダイバーシチ効果を有する
が、影響が大きい状態では（Ａ）方式以下のダイバーシ
チ効果しか得られない。

本発明の目的は、ディジタル移動通信において、周波
数選択性フェージングに起因する伝送品質の劣化を改善
する選択合成ダイバーシチ受信法に関して、従来方式に
見られた、ダイバーシチ動作の切り替えによる誤りを無
くし、また、周波数選択性フェージングの影響により検
波器出力の時間軸上での変動が大きい場合でもクロック
再生を安定に行なうことができるダイバーシチ受信機を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、上記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。

すなわち、本発明は、ディジタル移動通信用受信機で
あって、無線信号を受信し、伝送路状態を検出する手段
を有する受信部と、該受信部を含み、検波および復号処
理を行なう複数系列の受信系と、各受信系の伝送路状態
の検出結果を比較する比較器と、該比較器の出力に基づ
いて、上記複数系列の受信系の内の、いずれの受信系を
選択するかを切り替える第一の切り替えスイッチと、選
択された受信系の検波出力を用いてクロック再生を行な
うクロック再生回路と、前記比較器の出力を、再生され
たクロックに同期させてゲート信号を作成し、これを出
力するゲート信号生成回路と、該ゲート信号生成回路の
出力に基づいて、前記複数の受信系の復号処理されたデ
ータ信号の内の、いずれを選択するかを切り替える第二
の切り替えスイッチとを備えて成るダイバーシチ受信機
である。

〔作用〕

従来技術では、検波器に同期検波方式を適用した場
合、再生搬送波の位相不確定性のため、ダイバーシチの
切り替え動作により誤りが発生する。

また、この欠点を改善した構成では、クロック再生を
個々の受信系で行なっているため、周波数選択性フェー
ジングの影響が大きい場合には再生クロックが不安定と
なりダイバーシチ効果が減少し、さらにクロックに同期
して受信系の切り替えが行なえないため、切り替えによ
る誤りを完全に除くことができない。

そこで、本発明においては、一つのクロック再生回路
により、ダイバーシチの切り替え動作で選択された伝送
路状態の安定な受信系の出力に基づきクロック再生を行
ない、また、各受信系の復号処理されたデータ信号を再
生クロックに同期して選択することにより、再生クロッ
クの安定化と切り替えによる誤りを無くし、遅延時間τ
が大きい場合は（Ａ）方式以上の、遅延時間τが小さい
場合は（Ｂ）方式以上の特性を有し、ダイバーシチ効果
の一層の改善を図ることができる。

〔実施例〕

第１図は、QPSK同期検波方式を用いた２系列の受信系
を有する本発明の一実施例を示す受信機の構成図であ
る。

アンテナ１−１で受信された信号は、受信部１−２で
周波数変換、増幅され検波器１−３で検波された後、切
り替えスイッチ１−12に入力されるとともに、符号再生
回路１−４により復号処理され、再生データ信号として
切り替えスイッチ１−15に入力される。アンテナ１−６
で受信された信号も同様にして検波器１−８の出力が切
り替えスイッチ１−12へ、再生データ信号が切り替えス
イッチ１−15に入力される。

一方、比較器１−11は、受信部１−２および１−７か
らの瞬時の受信レベル情報の比較を行ない、その出力は
切り替えスイッチ１−12を駆動するとともにＤフリップ
フロップ１−14に入力される。クロック再生回路１−13
は、切り替えスイッチ１−12により選択された安定した
受信系の検波器出力に基づいてクロック再生を行なう。
前記Ｄフリップフロップ１−14は、切り替えスイッチ１
−15を駆動するゲート信号を出力するゲート信号生成回
路として動作する。

前述のように、比較器１−11の出力は、Ｄフリップフ
ロップ１−14に入力され、一旦保持されるが、該Ｄフリ
ップフロップ１−14は再生クロックにより動作するた
め、Ｄ−フリップフロップ１−14の出力によって制御さ
れる切り替えスイッチ１−15も該再生クロックに同期し
て動作する。

第２図に検波器出力の切り替えの様子を示す。受信レ
ベル情報（ａ）の比較結果（ｂ）が“H"のとき検波器出
力（ｃ）を、“L"のとき検波器出力（ｄ）の選択を行な
う。切り替えスイッチの出力（ｅ）は、時間軸上での変
動が小さくなっており、この信号により再生クロック
（ｆ）を再生する。

このようにして、周波数選択性フェージングの影響の
小さい受信系の検波器出力に基づいてクロック再生を行
ない安定した再生クロックを得ることができる。

第３図に再生データ信号の切り替えの様子を示す。

受信レベル情報（ｇ）の比較結果（ｈ）が再生クロッ
ク（ｊ）によりラッチされ（ｉ）を得る。この（ｉ）が
“H"のとき再生データ信号（ｌ）を、“L"のとき（ｍ）
を選択し、受信データ信号（ｎ）を得る。

変調信号（ｋ）に対して、（ｌ）および（ｍ）では受
信レベルの落ち込み時点で誤りが発生している状態を示
している。このようにして、受信レベルの高い、誤りの
少ない受信系の再生データ信号をクロックに同期して切
り替えることにより受信データ信号（ｎ）が示すように
誤りが除かれたデータ信号が得られる。

第４図に本発明のダイバーシチ受信機を使用した場合
の効果を示す。

図中の実線の曲線（１）は本発明のダイバーシチ受信
機を使用した場合、破線の曲線（２）は従来の（Ａ）方
式のダイバーシチ受信機を使用した場合、一点鎖線の曲
線（３）は、従来の（Ｂ）方式のダイバーシチ受信機を
使用した場合のそれぞれの誤り率特性を示している。

この結果から明らかなように、本発明は従来方式
（Ａ），（Ｂ）の長所を有し、従来方式単独ではダイバ
ーシチ効果があまり得られなかった領域においても良好
なダイバーシチ効果を得ることができる。

ここでは、２系列の受信系を有する場合を説明した
が、受信系が３系列以上の場合も同様にして構成でき
る。

また、伝送路状態の検出手段としては、検波器出力
（アイパターン）の時間軸上での変化あるいはアイオー
プニングを検出する方法もある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、選択された受
信系の出力に基づいてクロック再生を行ない、複数の受
信系の切り替えを復号処理されたデータ信号において再
生クロックに同期して行なうことにより、再生クロック
の安定化とダイバーシチの切り替え動作によっても誤り
が発生しないことを可能としている。

その結果、周波数選択性フェージング下においても復
調特性の優れたダイバーシチ受信機が構成できる。

なお、本方式は移動通信以外の無線通信方式一般への
適用が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の受信機の構成を示す図、第
２図は検波器出力の切り替えの様子を示す図、第３図は
再生データ信号の切り替えの様子を示す図、第４図は選
択合成ダイバーシチ受信機の各構成例下での誤り率特性
を示す図、第５図は従来例（Ａ）の方式による受信機の
構成例を示す図、第６図は従来例（Ｂ）の方式による受
信機の構成例を示す図である。 １−１……アンテナＡ、１−２……受信部、１−３……
検波器、 １−４……符号再生回路、１−５……受信系、１−６…
…アンテナ、１−７……受信部、１−８……検波器、１
−９……符号再生回路、１−10……受信系、１−11……
比較器、１−12……切り替えスイッチ、１−13……クロ
ック再生回路、１−14……Ｄフリップフロップ、 １−15……切り替えスイッチ、 ５−１……アンテナ、５−２……受信部、５−３……検
波器、 ５−４……受信系、５−５……アンテナ、５−６……受
信部、 ５−７……検波器、５−８……受信系、５−９……比較
器、 ５−10……切り替えスイッチ、 ５−11……クロック再生回路、 ５−12……符号再生回路、 ６−１……アンテナ、６−２……受信部、６−３……検
波器、 ６−４……クロック再生回路、６−５……符号再生回
路、６−６……受信系、６−７……アンテナ、６−８…
…受信部、６−９……検波器、６−10……符号再生回
路、６−11……クロック再生回路、６−12……受信系、
６−13……比較器、６−14……切り替えスイッチ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディジタル移動通信用受信機であって、 無線信号を受信し、伝送路状態を検出する手段を有する
   受信部と、該受信部を含み、検波および復号処理を行な
   う複数系列の受信系と、 各受信系の伝送路状態の検出結果を比較する比較器と、 該比較器の出力に基づいて、上記複数系列の受信系の内
   の、いずれの受信系を選択するかを切り替える第一の切
   り替えスイッチと、 選択された受信系の検波出力を用いてクロック再生を行
   なうクロック再生回路と、 前記比較器の出力を、再生されたクロックに同期させて
   ゲート信号を作成し、これを出力するゲート信号生成回
   路と、 該ゲート信号生成回路の出力に基づいて、前記複数の受
   信系の復号処理されたデータ信号の内の、いずれを選択
   するかを切り替える第二の切り替えスイッチとを備えて
   成ることを特徴とするダイバーシチ受信機。