JP3091634B2 - ダイバーシチ装置 - Google Patents

ダイバーシチ装置

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JP3091634B2
JP3091634B2 JP06101027A JP10102794A JP3091634B2 JP 3091634 B2 JP3091634 B2 JP 3091634B2 JP 06101027 A JP06101027 A JP 06101027A JP 10102794 A JP10102794 A JP 10102794A JP 3091634 B2 JP3091634 B2 JP 3091634B2
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  • Radio Transmission System (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、無線通信機器に用いら
れるダイバーシチ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、デジタル方式の通信機器において
は、伝送の効率化のために、デジタルの情報信号(ベー
スバンド信号)で搬送波信号を変調することによって、
情報信号の伝送が行われている。このような変調の方式
としては、デジタルのベースバンド信号(変調信号)に
応じて搬送波信号の振幅を変化させる振幅変調方式(A
SK:Amplitude Shift Keyin
g)、変調信号に応じて搬送波の周波数を変位させる周
波数変調方式(FSK:Frequency Shif
t Keying)、変調信号に応じて搬送波の位相を
変化させる位相変調方式(PSK:Phase Shi
ft Keying)、変調信号に応じて搬送波の振幅
及び位相をそれぞれ独立して変化させる直交振幅変調方
式(QAM:Quadrature Amplitud
e Modulation)などの種々の方式が用いら
れている。
【0003】これらのデジタル変調方式は、移動通信等
に適用した場合、電波の反射や散乱などの影響で受信レ
ベルが激しく変動するフェージング現象によって受信性
能が著しく劣化することが知られている。フェージング
による受信レベル低下を補う有効な方法として複数の受
信系を用いて受信を行うダイバーシチ受信等が実用化さ
れている。
【0004】ダイバーシチ受信の方式には、各受信系の
中で最大受信レベルの受信信号を選択して復調を行う選
択合成方式、各受信系の信号を等レベルで合成して復調
を行う等利得合成方式、各受信系の信号を受信レベルに
比例した重み付けを行った後合成して復調を行う最大比
合成方式がある。この中で最大比合成方式は、最も良い
特性が得られるが、線形の受信系が必要になることや変
調波信号の位相を高精度に調整することなどのため装置
が複雑になり、安価に実現することは困難であった。
【0005】図5は、従来の最大比合成ダイバーシチ受
信装置の1例を示したもので4系統の受信信号を合成す
る構成となっている。この装置の場合、各入力端子3
8、39、40、41から入力される受信信号は移相器
42、43、44、45により搬送波の位相を等しく揃
えられた後、加算器46で信号を合成され、復調器47
にてデータ復調が行なわれるものである。この時、加算
器46で信号が合成されるまでは、各信号は線形に増幅
されており、従って合成は線形に行われる。
【0006】図6は、図5の従来技術による装置の信号
合成をIQ平面上に示した図であり、簡単のため2系統
のみ記してある。図6において、S1、S2は受信信号を
表し、S1S、S1NはS1の信号成分、ノイズ成分、S2
S、S2NはS2の信号成分、ノイズ成分である。一般
に、ノイズ成分は信号レベルや受信系統(以後ブランチ
と呼ぶ)に係わらずほぼ一定に加わるため、図では各ブ
ランチの受信信号は、信号成分(S1S及び、S2S)を中
心とする同じ半径(|S1N|=|S2N|)の円周上の点とし
て記してある。図5の装置、即ち、最大比合成ダイバー
シチでは、各ブランチの受信信号は線形に合成されるた
め、S1、S2をベクトル的に合成したものが復調器へ入
力される合成信号となる。
【0007】この様に、最大比合成ダイバーシチでは線
形に信号合成を行うため、ノイズ成分が一定のまま信号
成分が合成される。これにより合成信号のS/Nを最大
にできるため、最大比合成ダイバーシチはダイバーシチ
方式の中で最も良い受信性能を得ることができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この構
成の場合、受信信号の搬送波位相を高精度に調整するた
め、受信信号をA/D変換してDSP等でデジタル処理
を行う必要がある。また、線形合成するためA/D変換
器についてもダイナミックレンジの大きなものが必要と
なり、装置規模やコストが大きくなるという問題点があ
った。
【0009】
【課題を解決するための手段】上述の従来技術の問題を
解決するために、本発明によるダイバーシチ装置は、複
数の受信信号の位相を検出する複数の位相検出手段と、
該位相検出手段のデータを1シンボル時間遅延させる遅
延手段と、前記位相検出手段の出力データと前記遅延手
段の出力データとの差を計算し、受信位相データとして
出力する計算手段と、受信信号の大きさに関する受信レ
ベルデータと前記受信位相データが入力されるとともに
受信レベルデータ、あるいは、受信レベルデータの2乗
と受信位相データの正弦との積を出力する複数の第1記
憶手段と、受信レベルデータと受信位相データが入力さ
れるとともに受信レベルデータ、あるいは、受信レベル
データの2乗と受信位相データの余弦との積を出力する
複数の第2記憶手段と、複数の受信信号により前記第1
記憶手段から得たデータを加算する第1加算部と、複数
の受信信号により前記第2記憶手段から得たデータを加
算する第2加算部とからなる加算手段とを有することを
特徴とするものである。
【0010】
【0011】さらに本発明によるダイバーシチ装置は、
第1及び第2記憶手段を、受信位相データを一方のアド
レスとし、受信レベルデータを他方のアドレスとすると
ともに、これら両方のアドレスによって特定されるデー
タを演算結果として出力するROMで構成したことを特
徴とするものである。
【0012】
【作用】本発明によるダイバーシチ装置によれば、受信
信号の位相が位相検出手段で検出され、検出した位相デ
ータを遅延手段で1シンボル遅延させ、遅延手段の出力
データと位相検出手段の差を計算手段で計算し、更に、
この計算手段の出力データを第1及び第2記憶手段のア
ドレスへ与え、又、受信レベルデータを第1及び第2記
憶手段の別のアドレスへ与え、これらの記憶手段から出
力される複数の受信系統のデータを加算する。また、受
信信号の位相を位相検出手段で検出し、検出した位相デ
ータを遅延手段で1シンボル遅延させ、遅延手段の出力
データと位相検出手段の差を計算手段で計算し、演算手
段で加算又は減算を施し、更に、この演算手段の出力デ
ータを第1及び第2記憶手段のアドレスへ与え、又、受
信レベルデータを第1及び第2記憶手段のアドレスへ与
え、これらの記憶手段から出力される複数の受信系統の
データを加算する。
【0013】
【実施例】図1は、本発明の第1の実施例を示す図であ
る。図1において、1、2、3、4は受信信号が入力さ
れる入力端子、5、6、7、8は受信信号の位相を検出
する位相検出手段、9、10、11、12は位相検出手
段5、6、7、8のデータを1シンボル時間遅延させる
遅延手段、13、14、15、16及び25、26は加
算手段、17、18、19、20は受信レベル(RSS
I)の量子化データ(Rn)と加算手段のデータ(θ
n)をアドレスとして加算手段のデータの正弦と受信レ
ベルの量子化データの2乗の積(Rn2・sin(θn))
を出力する第1記憶手段、21、22、23、24は受
信レベルの量子化データと加算手段のデータをアドレス
として加算手段のデータの余弦と受信レベルの量子化デ
ータの2乗の積(Rn2・cos(θn))を出力する第2
記憶手段、27は加算手段25及び26のデータから送
信データを復号する判定手段、28は加算手段25及び
26のデータから送信データに同期したクロックを出力
するクロック再生手段である。
【0014】図1において各ブランチの位相検出手段
5、6、7、8、遅延手段9、10、11、12、加算
手段13、14、15、16から成る部分は、位相検波
型の遅延検波器を構成している。即ち、この部分では、
位相検出手段により受信信号の位相を検出し、検出した
位相を遅延手段により1シンボル時間遅延させ、加算手
段でそれらの差を検出することで1シンボル間の位相変
化を検出する遅延検波を行っている。位相検波型の遅延
検波器では、受信信号の位相成分のみを検出するため、
受信信号の振幅成分が不要となり信号の線形増幅器は必
要なくなる。
【0015】図2は、図1に示した本発明によるダイバ
ーシチ装置に信号を入力した時の様子をIQ平面上に示
したものである。本発明によるダイバーシチ装置のよう
に位相検波型の遅延検波器では、受信信号の振幅情報が
失われるため、IQ平面上では、信号は全て大きさが等
しいベクトルで表される。即ち、受信信号は、原点を中
心とする円周上の点で表されため、受信信号は位相成分
だけが元のままで、大きさは全て等しくなる。この場
合、レベルの小さい受信信号(S2)は、ベクトル的に
大きくされる(S2→S2')ため、信号成分、ノイズ成
分も大きくなる(S2S→S2S'、S2N→S2N')。この逆
に、レベルの大きい受信信号は、ベクトル的に小さくさ
れる(S1→S1')ため、信号成分、ノイズ成分も小さ
くなる(S1S→S1S'、S1N→S1N')。
【0016】本発明によるダイバーシチ装置では、位相
検波型の遅延検波器の位相データから、検波信号のI成
分、Q成分を計算し、それを受信レベル情報RSSIで
重み付けした後、合成を行なうものである。位相検波型
遅延検波器からは、検波データとして位相量(θ1、θ
2)が出力されるので、まず初めに位相量から検波信号
のI成分
【0017】
【数1】
【0018】およびQ成分
【0019】
【数2】
【0020】を求める。
【0021】次に、このI、Q成分に、受信レベルの2
乗に比例した量
【0022】
【数3】
【0023】を重み付けする。
【0024】ここで、第nブランチの複素包絡線をZn
(t)とすると、最大比合成ダイバーシチ出力VMRC
(t)は、
【0025】
【数4】
【0026】で示される。一方、位相検出器から出力さ
れる信号Vn(t)は振幅成分がなくなっているので、
【0027】
【数5】
【0028】したがって、
【0029】
【数6】
【0030】となる。ここで、1シンボル間の振幅変動
はそれほど大きくないため、
【0031】
【数7】
【0032】であり、Zn(t)はRSSIそのもので
あるので、
【0033】
【数8】
【0034】となる。
【0035】本発明の実施例では、この動作を記憶手段
を用いてテーブル変換により行っている。合成する前の
重み付けされたI、Q成分は、検波位相データθと受信
レベルRSSIが分かれば
【0036】
【数9】
【0037】により一意的に求めることができる。従っ
て、記憶手段に予めI、Q成分の計算結果を書き込んで
おき、記憶手段に検波位相データθと受信レベルを与え
て計算結果を取り出す。一例として、記憶手段にROM
を用いる場合を考えると、上位アドレスへ受信レベルデ
ータを、下位アドレスへ検波位相データを入力し、それ
ら示すアドレスに書き込んである計算データを出すこと
でこの処理を行うことができる。
【0038】そして各ブランチの重み付けされたI、Q
成分は、加算器25、26により各成分ごとに合成され
る。
【0039】
【数10】
【0040】この合成されたI、Q成分より作られる合
成信号は、図6で信号を線形合成したものと等しくなる
ため、合成信号のS/N劣化を生じさせることがなく、
良好な特性を得ることができる。
【0041】また、図3は、記憶手段を1ブランチ分だ
け用意し、時分割で用いるよう構成した第2の実施例で
ある。図において29はタイミング発生手段、30a、
30bはセレクタ、31、32はラッチ、33は遅延手
段である。この実施例では、タイミング発生手段29に
よって発生されるタイミングによりセレクタ30a、3
0bを動作させ、1組の第1記憶手段17および第2記
憶手段21により各ブランチの検波位相データからI、
Q成分を算出するものである。すなわち、第1及び第2
記憶手段17、21に入力端子1、2、3、4からの信
号を順次入力するとともに、第1、第2記憶手段17、
21の出力を4回累積加算した後ラッチし、加算器2
5、26の出力をリセットするものである。
【0042】また、同様に、位相検出手段、遅延手段、
加算手段なども時分割で用いることもできる。
【0043】更に、図4は記憶手段を1だけ用意し、も
う片方は入力される位相データにオフセットを加えて入
力することで、1つの記憶手段を時分割で用いた第3の
実施例である。すなわち、タイミング発生手段33によ
ってオフセット手段34およびセレクタ37を動作させ
ることにより、一つの記憶手段36のみにより実現する
ものである。このとき、オフセットデータは2つ用意
し、セレクタ37と同じタイミングで切り換える。オフ
セットデータは、加算器35の入力データがNビット
【0044】
【数11】
【0045】のとき、
【0046】
【数12】
【0047】だけ異なった値とする。(たとえば、N=
8のとき、0と64、64と128、128と192
等)
【0048】
【発明の効果】本発明によれば、最大比合成ダイバーシ
チ装置をメモリーや加算器、シフトレジスタなどIC化
に適した小規模のデジタル回路のみで構成することがで
き、高価なDSPなどを使用する必要もなくなる。更
に、本発明の装置へ入力する信号も線形である必要がな
いため、無線回路では構成が簡単な非線形増幅を行うこ
とができる。これらの相乗効果により、本発明では、従
来の同機能の装置を非常に安価に構成することができ、
本発明の装置を使用した無線機器全体のコストダウンを
図ることできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示すブロック図であ
る。
【図2】本発明による位相検波型遅延検波器によるIQ
平面上での信号合成を示す図である。
【図3】本発明の第2の実施例を示すブロック図であ
る。
【図4】本発明の第3の実施例を示すブロック図であ
る。
【図5】従来技術を示すブロック図である。
【図6】従来技術による最大比合成ダイバーシチによる
IQ平面上での信号合成を示す図である。
【符号の説明】
1、2、3、4 入力端子 5、6、7、8 位相検出手段 9、10、11、12 遅延手段 13、14、15、16 加算手段 17、18、19、20 第1記憶手段 21、22、23、24 第2記憶手段 25、26 加算手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−27626(JP,A) 特開 平2−277324(JP,A) 特開 昭53−54436(JP,A) 特開 平6−6392(JP,A) 特開 平5−145590(JP,A) 特開 昭62−38302(JP,A) 特開 平5−259742(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 7/00 H04B 7/02 - 7/12 H04L 1/02 - 1/06 H04L 27/00 - 27/30

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ダイバーシチ装置において、 複数の受信信号の位相を検出する複数の位相検出手段
    と、 該位相検出手段のデータを1シンボル時間遅延させる遅
    延手段と、 前記位相検出手段の出力データと前記遅延手段の出力デ
    ータとの差を計算し、受信位相データとして出力する計
    算手段と、 受信信号の大きさに関する受信レベルデータと前記受信
    位相データが入力されるとともに受信レベルデータ、あ
    るいは、受信レベルデータの2乗と受信位相データの正
    弦との積を出力する複数の第1記憶手段と、 受信レベルデータと受信位相データが入力されるととも
    に受信レベルデータ、あるいは、受信レベルデータの2
    乗と受信位相データの余弦との積を出力する複数の第2
    記憶手段と、 複数の受信信号により前記第1記憶手段から得たデータ
    を加算する第1加算部と、複数の受信信号により前記第
    2記憶手段から得たデータを加算する第2加算部とから
    なる加算手段とを有することを特徴とするダイバーシチ
    装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のダイバーシチ装置におい
    て、第1及び第2記憶手段を、受信位相データを一方の
    アドレスとし、受信レベルデータを他方のアドレスとす
    るとともに、これら両方のアドレスによって特定される
    データを演算結果として出力するROMで構成したこと
    を特徴とするダイバーシチ装置。
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