JP3295460B2 - ダイバーシチ無線受信機における自動周波数制御の方法および装置 - Google Patents

ダイバーシチ無線受信機における自動周波数制御の方法および装置

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    • H04B7/0848—Joint weighting
    • H04B7/0851—Joint weighting using training sequences or error signal

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、無線受信機に関し、特
にダイバーシチ無線受信機における自動周波数制御に関
する。
【０００２】
【従来の技術】自動周波数制御は、通常無線受信機にお
いて、これを用いない場合に周波数ドリフトを生ずべ
き、成分の安定性の不完全さが存在する時でも、無線受
信機を受信したい周波数に対し出来るだけロックした状
態に保つために用いられる。例えば、ある公知の方式に
おいては、受信された搬送周波数が局部発振器により発
生せしめられた搬送周波数の局部的複製物と混合され
て、ベースバンド信号を生じる。このベースバンド信号
の周波数誤差が測定され、その誤差信号が、局部発振器
の周波数を一層正確に実際の搬送周波数と一致するよう
に調節して、より良い受信を実現する。
【０００３】無線通信は公知のフェージングチャネル特
性を示すので、フェージングが激しい時には、自動周波
数制御回路を用いて局部発振器の周波数を調節するため
の信頼性のある誤差信号を得ることが困難となる。やっ
かいなことに、そのようなフェージング中にこそ、受信
の品質を改善するための効果的な自動周波数制御が最も
必要とされる。
【０００４】複数の間隔をあけたアンテナを用いて受信
を行なう空間ダイバーシチが、フェージングの影響を低
減せしめることは公知である。しかし、空間ダイバーシ
チは、自動周波数制御に対して応用されていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで、フェージング
が存在する場合にもっと効果的である自動周波数制御方
式が必要とされる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明においては、複数
のアンテナと局部発振器とを有し、アンテナダイバーシ
チを用いる無線周波受信機が提供される。複数のアンテ
ナから受信された諸信号のそれぞれから個々の誤差信号
が得られる。その後、これらの誤差信号は、個々の誤差
信号のいずれの１つが単独に用いられた場合よりも高い
信頼性を有する結合誤差信号が得られるように結合され
る。最後に、自動周波数制御回路が、この結合誤差信号
を用いて制御される。自動周波数制御回路への入力信号
に対するフェージングの影響が低減されるので、自動周
波数制御回路のパフォーマンスが増強され、無線受信の
品質は改善される。
【０００７】本発明のこれらの、およびその他の、特徴
および利点は、本技術分野に通常に習熟している者にと
って、添付図面を参照しつつ行なわれる以下の説明によ
り容易に明らかになるであろう。
【０００８】
【実施例】図１には、本発明の空間ダイバーシチ受信機
が、２アンテナ１１および１３を有するように示されて
いる。しかし、本発明の原理に適合する任意数のアンテ
ナを使用しうる。第１アンテナ１１上に捕捉された無線
周波信号はｆcarr 1として表わされ、第２のアンテナ１
３によって捕捉された無線周波信号はｆcarr 2として表
わされている。それぞれの無線周波信号はミクサ１５お
よび１７へ入力され、また周波数合成器３３により発生
せしめられた搬送周波数ｆref の局部的複製物もそれぞ
れのミクサ１５および１７に入力される。これらの無線
周波数および基準周波数は、ミクサ内でいっしょにビー
トをつくり、それぞれのベースバンド情報信号ｓ
1 （ｔ） およびｓ2 （ｔ）を回復する。これらのベー
スバンド情報信号は、最初に送信されたデータを検出
し、また自動周波数制御回路３１によって使用される誤
差信号を発生するための、データ検出器および位相誤差
評価器２３によって用いられる。自動周波数制御回路３
１は、周波数合成器３３により発生せしめられる基準周
波数を制御する。
【０００９】本発明の原理を説明する目的上、図１の受
信器によって受信されるべき送信には、ディジタル角度
変調が用いられているものと仮定する。特に、説明の目
的上、差動位相変調を仮定するが、本発明の原理は全て
の種類のディジタル変調に適用可能である。
【００１０】地球の大気は、無線周波送信に対して極め
て非理想的なチャネル媒体であるので、無線周波信号ｆ
carr 1およびｆcarr 2、従って情報信号ｓ1 （ｔ）およ
びｓ 2 （ｔ）は時間的に変化する移相を受け、その結果
位相誤差を生じる。これらの位相誤差は、データ検出器
および位相誤差評価器２３により評価され、Ｐｈerr 1
およびＰｈerr 2 として出力される。無線周波信号はま
た、前述のようにフェージングをも受ける。情報信号ｓ
1 （ｔ）およびｓ2 （ｔ）の一方は、与えられた時刻に
おいて他方の情報信号よりも明瞭に受信されるので、そ
れぞれの増幅器２５および２７と、加算器２９とを用い
て、対応する位相誤差信号Ｐｈerr 1 およびＰｈerr 2
の加重結合が行なわれて、自動周波数制御回路３１へ入
力される、それぞれの位相誤差信号の加重和Ｐｈ
err tot が形成される。それぞれの位相誤差信号に対す
る適切な重みは、プロセッサ２１によって計算され、そ
れぞれの増幅器２５および２７へ入力されて、それぞれ
の増幅器の利得Ｋ１およびＫ２を整定する。
【００１１】信号測定ユニット１９は、情報信号ｓ
1 （ｔ）およびｓ2 （ｔ）に関して信号測定を行ない、
測定結果をプロセッサ２１へ供給して、それぞれの位相
誤差信号に適用されるべき重みの決定に用いられるよう
にする。信号測定ユニット１９はまた、データ検出器お
よび位相誤差評価器２３の一部とすることもできる。さ
まざまな形式の信号測定が行なわれうる。可能な形式と
しては、信号の振幅、信号のエネルギー（信号の振幅の
２乗に比例する）、および例えばＳＮ比による信号の品
質、の測定が含まれる。信号の品質の他の可能な測度
は、信号対混信比と、ビット誤り率と、であり、後者は
検出されたデータを利用して測定される。信号測定ユニ
ット１９は、本質的にそれぞれの情報信号ｓ1 （ｔ）お
よびｓ2 （ｔ）がいかに良く受信されたかを定量する。
情報信号がいかに良く受信されたかは、その信号が自動
周波数制御のために、いかに大きい重みを与えられるべ
きかを決定する。例えば、もし一方の受信された情報信
号がフェージングのために他方に比し極めて弱ければ、
強い方の情報信号が自動周波数制御回路の制御を支配す
ることになる。
【００１２】図１のデータ検出器および位相誤差評価器
２３は、図２にさらに詳細に示されており、そこではＴ
は情報流における１つのシンボル時間を表わし、これは
サンプリング間隔としてとられる。まず、振幅および位
相情報の双方を含む情報信号ｓ1 （ｔ）およびｓ
2 （ｔ）が位相検出器３５および３７へ入力されて、基
準信号ｆref の位相に関する位相情報のみを含有する信
号φ1 （ｔ）およびφ2 （ｔ）を発生する。ｎ＝１、
２、… とするとき、サンプリング時刻ｔ＝ｎ・Ｔにお
いて、位相信号φ1 （ｔ）およびφ2 （ｔ）はそれぞれ
のサンプリングユニット３９および４１においてサンプ
リングされて、サンプリングされたデータ位相信号φ1
（ｎ・Ｔ）およびφ2 （ｎ・Ｔ）を発生する。前にサン
プリングされたデータ位相信号φ1 （（ｎ−１）・Ｔ）
およびφ2 （（ｎ−１）・Ｔ）が、遅延素子４３および
４５によって１サンプル時間Ｔだけ遅延せしめられた後
に、現在のサンプリングされたデータ位相信号φ1 （ｎ
・Ｔ）およびφ2 （ｎ・Ｔ）から減算される。差動位相
変調においては、これによって得られた位相差ΔΦ
1 （ｎ・Ｔ）およびΔΦ2 （ｎ・Ｔ）は、コード化情報
を表わし、決定論理素子５１へ入力される。特に、差動
位相変調による場合は、もし−９０°＜ΔΦ＜＋９０°
ならばＤＡＴＡn ＝０となり、そうでなくもし＋９０°
＜ΔΦ＜＋２７０°ならばＤＡＴＡn ＝１となる。
【００１３】決定論理素子５１は、２つの相異なる位相
差信号を用いて、１つの位相差入力のみを用いて得られ
るよりも高い信頼性を有するデータ出力を発生する。相
異なる位相差信号の加重結合が、図１の個々の位相誤差
信号の加重結合と同様にして行なわれるか、または、信
号測定ユニット１９により行なわれた測定によって、決
定の基礎となるべき位相差信号の「最良の一方」が選択
される。もし奇数のアンテナを用いて奇数の位相差信号
が発生せしめられれば、決定論理素子５１は多数決決定
を行なうものなどになる。以上の諸方式は、それぞれそ
の相対的利点を有する。他の決定方法が適切である場合
もありうる。従って、上述の諸方式は、単に例としてあ
げたに過ぎない。
【００１４】得られたデータ決定の結果は、位相コーダ
５３においてエンコードされ、最初の位相情報Ｐｈinfo
であったはずのものが発生せしめられる。この位相情報
は、加算器５５および５７においてそれぞれの位相差信
号から減算されて、それぞれの位相誤差信号を発生せし
める。差動位相変調による場合は、もしＤＡＴＡn ＝０
ならばＰｈinfo＝０°かつＰｈerr ＝ΔΦとなり、そう
でなくもしＤＡＴＡn＝１ならばＰｈinfo＝１８０°か
つＰｈerr ＝ΔΦ−１８０°となる。
【００１５】図１の自動周波数制御回路３１は、なんら
特定の構造のものである必要はなく、最近の無線周波受
信機に通常用いられているどのような形式のものであっ
てもよい。いかなる自動周波数制御回路の場合もそうで
あるように、この回路のパフォーマンスは、自動周波数
制御ループを駆動する信号の信頼性程度しか持たない。
ダイバーシチ受信機の相異なる入力信号から得られた誤
差信号の加重結合を用いて自動周波数制御ループを駆動
することにより、また相異なる信号がいかに良く受信さ
れたかによって適切な重みを計算することにより、より
高い信頼性の信号が発生せしめられて自動周波数制御ル
ープを駆動する。特に、自動周波数制御が最も必要とさ
れるフェージング中において、自動周波数制御装置のパ
フォーマンスが改善される。
【００１６】本技術分野に習熟した者ならば、本発明
が、その精神または本質的特徴から逸脱することなく、
他の特定の形式で実施されうることを認識できよう。従
って、ここに開示された実施例は全ての点において例示
的なものであって限定的なものではないと考えられる。
本発明の範囲は、以上の説明によってではなく、特許請
求の範囲によって示され、それと同等のものの意味およ
び範囲内に属する全ての改変は、特許請求の範囲内に含
まれるようにしてある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自動周波数制御を行なう無線受信機の
本質的部分のブロック図。
【図２】図１のデータ検出器および位相誤差評価器のブ
ロック図。
【符号の説明】
１２ アンテナ １３ アンテナ １５ ミクサ １７ ミクサ １９ 信号測定ユニット ２１ プロセッサ ２３ データ検出器および位相誤差評価器 ２５ 増幅器 ２７ 増幅器 ２９ 加算器 ３１ 自動周波数制御回路 ３３ 周波数合成器 ｆcarr 1 無線周波信号 ｆcarr 2 無線周波信号 Ｐｈerr 1 位相誤差 Ｐｈerr 2 位相誤差 Ｐｈerr tot 位相誤差信号の加重和
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ペーター エル．ワールストローム スウェーデン国バーリングビィ，オーン ゲルマンガタン 117 (56)参考文献 特開 昭62−128630（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 7/02 - 7/12 H04L 1/02 - 1/06

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のアンテナと局部発振器とを有し、
    アンテナダイバーシチを用いる無線周波受信機におい
    て、 前記複数のアンテナのそれぞれにおいて受信された信号
    のそれぞれにおける位相誤差を評価するステップと、 該位相誤差の加重和を形成するステップであって前記信
    号のそれぞれの信頼性の測度を得ること、高い信頼性を
    有する該信号の１つを表わす前記誤差信号の１つに大き
    い重みを与えること、低い信頼性を有する該信号の１つ
    を表わす前記誤差信号の１つに小さい重みを与えること
    により、前記加重和が何れの個々の位相誤差よりも高い
    信頼性を持つ前記加重和を形成するステップと、 該加重和に基づき前記局部発振器によって発生せしめら
    れる信号の周波数を制御するステップとを含む自動周波
    数制御方法。
  2. 【請求項２】 信号の強度が信頼性の測度として用いら
    れる、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 信号のエネルギーが信頼性の測度として
    用いられる、請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 信号の品質が信頼性の測度として用いら
    れる、請求項１記載の方法。
  5. 【請求項５】 複数のアンテナと局部発振器とを有し、
    アンテナダイバーシチを用いる無線周波受信機におい
    て、 前記複数のアンテナのそれぞれにおいて受信された信号
    のそれぞれにおける位相誤差を評価する手段と、 該位相誤差の加重和を形成する手段であって、前記信号のそれぞれの信頼性の測度を得る手段と、 高い信頼性を有する該信号の１つを表わす前記誤差信号
    の１つに大きい重みを与える手段と、 低い信頼性を有する該信号の１つを表わす前記誤差信号
    の１つに小さい重みを与える手段とから成り、 前記加重和が何れの個々の位相誤差よりも高い信頼性を
    持つ前記加重和を形成する手段と、 該加重和に基づき前記局部発振器によって発生せしめら
    れる信号の周波数を制御する手段とを含む自動周波数制
    御装置。
  6. 【請求項６】 前記信号のそれぞれの信頼性の測度を得
    る前記手段が信号の強度を信頼性の測度として用いる、
    請求項５記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記信号のそれぞれの信頼性の測度を得
    る前記手段が信号のエネルギーを信頼性の測度として用
    いる、請求項５記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記信号のそれぞれの信頼性の測度を得
    る前記手段が信号の品質を信頼性の測度として用いる、
    請求項５記載の装置。
  9. 【請求項９】 複数のアンテナと局部発振器とを有し、
    アンテナダイバーシチを用いる無線周波受信器におい
    て、 前記複数のアンテナのそれぞれから受信された信号に関
    して誤差量を評価するステップと、 前記複数のアンテナにおいて受信された前記信号のそれ
    ぞれの信頼性の測度を得るステップと、 高い信頼性を有する前記信号の１つの前記誤差量に対し
    大きい重みを与え、低い信頼性を有する前記信号の１つ
    の前記誤差量に対し小さい重みを与えることにより、前
    記誤差量の加重和を形成するステップと、 該加重和に基づき前記局部発振器によって発生せしめら
    れる信号の周波数を制御するステップとを含む自動周波
    数制御方法。
  10. 【請求項１０】 複数のアンテナと局部発振器とを有
    し、自動周波数制御とアンテナダイバーシチとを用いる
    無線周波受信機であって、 前記複数のアンテナのそれぞれにおいて受信された信号
    に関して誤差量を評価する手段と、 前記複数のアンテナのそれぞれにおいて受信された前記
    信号のそれぞれの信頼性の測度を得る手段と、 高い信頼性を有する前記信号の１つの前記誤差量に対し
    大きい重みを与え、低い信頼性を有する前記信号の１つ
    の前記誤差量に対し小さい重みを与えることにより、前
    記誤差量の加重和を形成する手段と、 該加重和に基づき前記局部発振器によって発生せしめら
    れる信号の周波数を制御する手段とを含む無線周波受信
    器。
  11. 【請求項１１】 複数のアンテナと局部発振器とを有
    し、アンテナダイバーシチを用いる無線周波受信機にお
    いて、自動周波数制御回路に関して複数の入力信号の少
    なくとも１つのフェージング効果を減少する方法であっ
    て、 前記複数のアンテナにおいてそれぞれ受信された信号の
    それぞれから個々の誤差信号を得るステップと、前記誤差信号のそれぞれの信頼性の測度を得て、高い信
    頼性を有する前記誤差信号の１つに対し大きい重みを与
    えて、低い信頼性を有する前記誤差信号の１つに対し小
    さい重みを与えて、前記個々の誤差信号の何れの１つよ
    りも大きい信頼性を持つ結合誤差信号を得るステップ
    と、 前記結合誤差信号を用いて前記自動周波数制御回路の周
    波数を制御して該制御回路に関する前記入力信号のフェ
    ージング効果を減少するステップとを含む前記方法。
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