JP3362684B2 - ダイバーシティ合成回路およびダイバーシティ合成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダイバーシティ
（diversity)合成回路およびダイバーシティ合成方法に
関し、特に、複数のダイバーシティルートの受信信号の
合成において、何らかの原因によりあるルートの信号が
断となった場合に、そのルートを検出して合成後の信号
出力レベルを制御するダイバーシティ合成回路およびダ
イバーシティ合成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、厳しいマルチパスフェージングを
伴う伝搬路においては、通信品質を維持するために、ダ
イバーシティ及び等化器を用いた送受信装置が用いられ
ていた。そのため、フェージングにより受信信号に符号
間干渉が生じた場合でも、通信が可能な品質を保持する
ことができた。

【０００３】図２は、従来例のダイバーシティ受信機の
構成の一部を示したブロック図である。同図において、
複数のダイバーシティアンテナにより受信された信号
は、各々無線周波数帯からＩＦ帯に変換され、同期検波
後、アナログ／デジタル変換等を経てトランスバーサル
等化器２０１ａ〜２０１ｄに供給される。上記のトラン
スバーサル等化器は、前方等化器と呼ばれるものであ
り、各タップのウエイト値を変化させることで、伝搬路
にて生じた進み波による符号間干渉を受信信号より除去
する役割を担っている。

【０００４】図３は、上記のトランスバーサル等化器の
一構成例を示したブロック図である。受信信号ａは、遅
延量Ｔ／２の遅延素子３０１ａ、複素相関器３０２ａ及
び複素乗算器３０３ａへ供給される。ここで、符号Ｔは
シンボル周期である。また、受信信号ａが遅延素子３０
１ａへ供給された時を基準時間として、遅延量Ｔ／２後
に上記の遅延素子３０１ａから出力された受信信号は、
遅延素子３０１ｂ、複素相関器３０２ｂ及び複素乗算器
３０３ｂへ供給される。さらに、時間Ｔ（＝Ｔ／２＋Ｔ
／２）後には、遅延素子３０１ｂより出力されて、複素
相関器３０２ｃ及び複素乗算器３０３ｃへ供給される。
従って、同一時刻には遅延量Ｔ／２間隔の３つの異なる
受信信号ａ1 、ａ0 、ａ-1が、各複素相関器３０２及び
複素乗算器３０３へ供給される。

【０００５】複素相関器３０２ａ〜３０２ｃは、各々の
受信信号と誤差信号εの相関を取り、その結果を出力す
る。この複素相関器３０２の出力信号がタップ係数と呼
ばれるものである。このタップ係数は、上記の誤差信号
εの２乗平均値を最小とするように制御される。

【０００６】複素乗算器３０３ａ〜３０３ｃは上記の相
関信号を受けて、受信信号ａ1 、ａ0 、ａ-1の重み付け
を行う。上記の重み付けは、相関性の高いもの（ルー
ト）ほど大きい。従って、相関性の高いルートの信号は
高い信号レベルで合成器３０４にて合成され、一方相関
性の低いルートの信号は複素乗算器３０３にて信号レベ
ルがカットされる形となり、上記の合成器３０４におけ
る合成比率は小さくなる。

【０００７】前述のように、複素乗算器３０３にて重み
付けをされた遅延量Ｔ／２間隔の受信信号ａ1 、ａ0 、
ａ-1は、合成器３０４で合成され、合成出力信号ｓとし
て出力される。この合成出力信号ｓは、伝搬路にて発生
した進み波による符号間干渉が除去された信号である。
図３に示したトランスバーサル等化器全体は、前方等化
器と呼ばれている。

【０００８】従来例を示す図２において、各ダイバーシ
ティルートの等化後の合成出力信号ｓは、合成器２０２
へ供給される。この合成器２０２にて合成される信号
は、上記の信号ｓのみではなく、後方等化器２０４の出
力信号も共に合成される。合成器２０２による合成後の
出力信号は、判定器２０３に供給され、デジタルデータ
の再生が行われる。上記の再生は、復調信号を時間Ｔで
サンプリングし、閾値判定を行うことにより可能とな
る。また、この判定器２０３の入出力信号の差分を取っ
たものが誤差信号εであり、前述したように、前方等化
器における受信信号との相関対象となっている。

【０００９】上記の判定器２０３の出力信号は、判定デ
ータ信号αと呼ばれるものであり、フェージングによる
干渉を除去したデジタルデータである。尚、上記の判定
データ信号αは、フィードバックする形で後方等化器２
０４に供給される。

【００１０】この後方等化器２０４は、上記の前方等化
器と同様にトランスバーサル等化器であり、前方等化器
が進み波による符号間干渉を除去するのに対し、後方等
化器２０４は、遅れ波による符号間干渉を除去する。上
記の前方等化器と後方等化器２０４は、通常、組にして
用いられ、判定帰還形等化器と呼ばれている。後方等化
器２０４の入力信号には、判定後の判定データ信号αが
用いられており、誤差信号εと相関を取ってこの相関結
果をタップウエイトとして重み付けし合成することで、
後方等化済みの信号を得ることができる。この信号は、
合成器２０２にフィードバックされ、合成される。尚、
合成器２０２の出力から、判定器２０３、後方等化器２
０４を経てフィードバックする際は、周期Ｔ以内である
必要がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のダイバーシティ合成回路では、何らかの原因によ
り幾つかのダイバーシティルートにおいて信号レベルの
低下があった場合、次のような問題を生じさせる。

【００１２】それは、ダイバーシティルートの次数が減
少したために合成後の信号レベルが低下することであ
る。この現象をより簡単に把握するため、干渉がなく各
ルートの受信信号レベルが同じであると仮定すると、図
２において受信信号ａ１のルートが信号断となった場
合、合成器２０２の出力信号レベルは３／４となる。こ
のことにより誤差信号εは大きくなるため、この信号ε
を最小にしようと、つまり合成器２０２の出力信号レベ
ルを元に戻そうと制御される。上記の制御は、正常な信
号レベルであるルートのトランスバーサル等化器２０１
ｂ〜２０１ｄのタップウエイトを大きくすることにより
行われる。

【００１３】しかし、上記のタップウエイトの変化量が
大きい場合には、タップウエイトの振幅値が飽和して、
本来の出力レベルを得ることができなくなる。また、予
め超えることがないような範囲で使用したとしても、逆
に通常時のレンジ利用効率が落ち、タップウエイトの量
子化雑音の影響が増加してＳ／Ｎが悪くなる上、分解能
の低下によりウエイトの細かな制御ができなくなる、等
の問題が発生する。

【００１４】本発明は、上記の点を考慮したものであ
り、各ルートの信号レベルを常時検出・監視し、合成後
の信号レベルを保持するダイバーシティ合成回路および
ダイバーシティ合成方法を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項１記載の発明のダイバーシティ合成回路は、
周波数変換後のアナログ／デジタル変換を経た受信信号
を入力し前方等化した信号を出力する前方等化手段と、
この前方等化手段により前方等化された全ルートの出力
信号の内の２ルートの信号を入力し合成する前段合成手
段と、この合成手段の出力信号のレベルを制御する前段
増幅手段と、受信信号を分岐して信号断か否かを検出す
る前段レベル低下検出手段と、このレベル低下検出手段
の２ルートの出力信号を入力し前記増幅手段に制御信号
を出力する前段論理演算手段と、２ルートの前記前段増
幅手段の出力信号と後方等化された信号とを入力し合成
する後段合成手段と、この後段合成手段の出力信号のレ
ベルを制御する後段増幅手段と、前段増幅手段の出力信
号を分岐して信号断か否かを検出する後段レベル低下検
出手段と、この後段レベル低下検出手段の２ルートの出
力信号を入力し前記後段増幅手段に信号レベルの制御信
号を出力する後段論理演算手段と、前記後段増幅手段の
出力信号を入力しデジタルデータを再生する判定手段
と、判定手段の出力信号を入力し後方等化した信号を出
力する後方等化手段と、を有して構成されたことを特徴
としている。

【００１６】また、上記の前方等化手段および後方等化
手段は、トランスバーサル等化器より成り、レベル低下
検出手段は、各ダイバーシティルート毎に設けられ、装
置障害により所定ルートの所定時間以上にわたる信号レ
ベルの低下を検出するとよい。

【００１７】さらに、上記の論理演算手段は、各ルート
に設けられたレベル低下検出手段の全出力信号の内、合
成手段の入力信号と同じ２ルートの出力信号を入力とし
て、何れかの片ルートにのみレベル低下が検出された場
合にのみ制御信号を出力し、増幅手段は、論理演算手段
の出力する制御信号を受けて信号レベルを２倍にし、こ
の制御信号が入力されない場合には信号レベルをそのま
まとするとよい。

【００１８】請求項６に記載の発明のダイバーシティ合
成方法は、周波数変換後のアナログ／デジタル変換を経
た受信信号を入力し前方等化した信号を出力する前方等
化工程と、この前方等化工程により前方等化された全ル
ートの出力信号の内の２ルートの信号を合成する前段合
成工程と、前段合成工程の出力信号のレベルを制御する
前段増幅工程と、前段増幅工程の出力信号と後方等化さ
れた信号とを入力し合成する後段合成工程と、後段合成
工程の出力信号のレベルを制御する後段増幅工程と、後
段増幅工程の出力信号を入力しデジタルデータを再生す
る判定工程と、この判定工程の出力信号を入力し後方等
化した信号を出力する後方等化工程と、受信信号および
前段増幅工程の出力信号を分岐して信号断か否かを検出
するレベル低下検出工程と、このレベル低下検出工程の
２ルートの出力信号を入力し後段増幅工程に信号レベル
の制御信号を出力する論理演算工程と、を有して構成さ
れたことを特徴としている。

【００１９】また、上記の前方等化工程および後方等化
工程は、トランスバーサル等化器より成り、レベル低下
検出工程は、各ダイバーシティルート毎に設けられ、装
置障害により所定ルートの所定時間以上にわたる信号レ
ベルの低下を検出するとよい。

【００２０】さらに、上記の論理演算工程は、各ルート
に設けられたレベル低下検出工程の全出力信号の内、合
成工程の入力信号と同じ２ルートの出力信号を入力とし
て、何れかの片ルートにのみレベル低下が検出された場
合にのみ制御信号を出力し、増幅工程は、論理演算工程
の出力する制御信号を受けて信号レベルを２倍にし、こ
の制御信号が入力されない場合には信号レベルをそのま
まとするとよい。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に添付図面を参照して、本発明
によるダイバーシティ合成回路およびダイバーシティ合
成方法の実施の形態を詳細に説明する。図１を参照する
と、本発明のダイバーシティ合成回路およびダイバーシ
ティ合成方法の一実施形態が示されている。

【００２２】図１は、本発明の一実施例のブロック図を
示す。本実施形態のダイバーシティ合成回路は、各ルー
トのトランスバーサル等化器の入力信号の有無を検出す
るレベル低下検出回路１０２と、上記のレベル低下検出
回路１０２の検出信号に基づいて演算を行う論理演算回
路１０５、および論理演算回路１０５の出力結果を受け
て信号レベルの制御を行う増幅器１０４、また、増幅器
１０４の出力信号の有無を検出するレベル低下検出回路
１０８と、上記のレベル低下検出回路１０８の検出信号
に基づいて演算を行う論理演算回路１０９、および論理
演算回路１０９の出力結果を受けて信号レベルの制御を
行う増幅器１０７を有する構成としたものである。

【００２３】なお、本実施形態のダイバーシティ合成回
路では、ルート数が４つである４重ダイバーシティの場
合の例であり、従来例にて引用した図２の判定器２０３
より前の回路部に置き換わるものである。

【００２４】図１において、入力受信信号ａ１〜ａ４
は、例えば、受信周波数変換装置にて周波数変換後にア
ナログ／デジタル変換された、キャリヤ位相同期が確立
した信号である。上記の受信信号ａ１〜ａ４は、各ルー
ト毎に設けられているトランスバーサル等化器１０１及
びレベル低下検出回路１０２へ供給される。上記のトラ
ンスバーサル等化器においては、従来例で述べたことと
同様の処理が行われる。すなわち、誤差信号との相関値
をタップウエイトとして遅延量Ｔ／２間隔の各ルートの
受信信号に重み付けを行った後、合成し出力する。

【００２５】上記のレベル低下検出回路１０２は、受信
信号ａを入力とし、閾値を基準にこの受信信号のレベル
を見て信号断の状態か否かを判別する。仮に信号断の状
態であれば、この状態を示す信号を論理演算回路１０５
に送出する。論理演算回路では、上記のレベル低下検出
回路１０２ａ、１０２ｂの出力信号を受け、２ルートの
いずれもレベル低下が無いか／有るか、あるいはどちら
か一方のルートにレベル低下が生じているか、の状態を
示す信号を増幅器１０４へ送出する。

【００２６】ここで、仮に上記のレベル低下検出回路に
おいて、信号断の状態の判別を短い時間間隔にて行うも
のとする。本実施形態のようなダイバーシティ送受信装
置は、厳しいマルチパスフェージングを伴う伝搬路にお
いて使用されており、このフェージングにより瞬間的に
あるダイバーシティルートの信号レベルが低下してしま
うことがある。このため、信号断の状態と誤認してしま
う可能性がある。

【００２７】このことは、本発明の主旨と異なるだけで
なく、フェージングは頻繁に発生しているので、回路の
不必要な動作がそれだけ多くなる。従って、このレベル
低下検出に時定数を持たせることで、短時間のフェージ
ングによるレベル低下は検出せずに、機器の故障等によ
る長期的なレベル低下に対してのみ検出結果を示す。

【００２８】図１において、トランスバーサル等化器１
０１ａ、１０１ｂより出力された受信信号は、合成器１
０３へと供給される。上記の合成器では、２つのダイバ
ーシティルートにおける等化後の信号を合成し、その出
力信号は増幅器１０４へ供給される。また、増幅器１０
４では、上記の論理演算回路１０５の２種の出力信号を
受けて、両ルート共レベル低下がないもしくはある場合
は、合成出力信号のレベルを変えずにそのまま通し、一
方どちらか１つのルートのみにレベル低下が生じた場合
には、レベルを２倍にして合成信号を出力する。ここ
で、２倍とする理由は以下の通りである。

【００２９】例えば、両ルート共正常でありレベルを仮
に「１」とおいた場合、合成出力信号は「２」となる。
しかし、一方のルートにレベル低下が生じて「０」とな
った場合、合成出力信号のレベルは「１」とならず、ト
ランスバーサル等化器は正常なルートの信号レベルを上
げることで上記の合成出力信号のレベルを「２」に保と
うとする。これは前述したように、誤差信号εの２乗平
均値を最小にするように動作するためである。そして、
レベルの制御を担うのがタップ係数であるが、タップ係
数自身にも上限がある。

【００３０】アナログにて機器を構成している場合、直
線性が失われてきてある時点で飽和してしまう。しかし
ながら、当初より２倍になる、つまりは片方のルートに
レベル低下が生じることを考慮して動作範囲を決定した
場合には、通常時に使用する電圧値が小さくなりＳ／Ｎ
比の点にて問題が生じてくる。一方、デジタルで構成し
た場合においても、２倍になる時にダイナミックレンジ
をフルに活用するのであれば、通常時に用いられるビッ
ト数が少なくなるため分解能が低下し、量子化雑音が無
視できなくなる。従って、どちらか一方のルートにレベ
ル低下が生じた場合にのみ、合成器後の増幅器にて信号
レベルを「２」に上げるように制御させれば前述のよう
な問題も発生せず、常に最適な動作点でタップ係数を使
用することが可能となる。

【００３１】上記の増幅器１０４の出力信号は、合成器
１０６及びレベル低下検出回路１０８に供給される。図
１の例にて採り上げた４重ダイバーシティの場合では、
前述したような構成がもう一対存在しており、２つの増
幅器の出力信号が合成器１０６へと供給され、合成され
る。合成後の出力信号は、増幅器１０７へと供給され
る。

【００３２】一方、レベル低下検出回路１０８ａ、１０
８ｂでは上記のレベル低下検出回路１０２と同様の動作
が行われ、受信信号ａ１とａ２の合成ルート及び受信信
号ａ３とａ４の合成ルートの各レベル低下時に検出信号
を出力し、論理演算回路１０９へ供給する。上記の論理
演算回路はこれを受けて、レベル低下検出回路１０８
ａ、ｂの一方がレベル低下検出信号を出力した場合にの
み、信号レベルを２倍にする要求を増幅器１０７に送出
する。増幅器１０７では、上記の送出信号を基に合成受
信信号のレベルを制御し、合成信号ｓを出力する。

【００３３】前述したように、上記の合成信号ｓ１の信
号レベルは、あるダイバーシティルートが信号断の状態
になったとしてもほぼ変わらない。従って、トランスバ
ーサル等化器１０１のタップ係数のダイナミックレンジ
もレンジオーバすることがない。

【００３４】尚、図１の４重ダイバーシティの例では、
２ルートずつに区切って制御する構成としたが、他の実
施例としては４ルート全てを一括して制御することも可
能である。上記の場合、増幅器１０４、論理演算回路１
０５及びレベル低下検出回路１０８は不要となり、レベ
ル低下検出回路１０２の出力信号を論理演算回路１０９
に入力して増幅器１０７のみでレベルを制御する構成と
なる。

【００３５】増幅器１０７の出力信号ｓ１は、従来例の
図２における判定器へと供給される。上記の判定器で
は、サンプリング間隔Ｔでのデジタル情報を抽出し、判
定データ信号αとしてこれを出力する。

【００３６】上記の実施形態では、レベル低下検出回路
が各ルートの受信入力信号の有無を検出し、信号断であ
れば検出信号を出力、論理演算回路は検出信号を受けて
信号断の状態となっているルート数を判断する。１ルー
トが信号断の状態で、残りの１ルートが正常であれば合
成後の信号レベルを２倍にするよう増幅器に信号を送
り、２ルート共信号断の状態もしくは正常な状態であれ
ば、現状のままとする。以上により、合成後の信号レベ
ルが各ルートの信号の有無に依存しない回路を提供する
ことが可能となる。

【００３７】尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施
の一例である。但し、これに限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施
が可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明より明かなように、本発明の
ダイバーシティ合成回路およびダイバーシティ合成方法
は、幾つかのダイバーシティルートの信号レベルが低下
し信号断の状態となった場合には、レベル低下検出回路
がこのルートを特定し論理演算回路を通して増幅器の増
幅度を２倍にする。このため、常にトランスバーサル等
化器内のタップウエイトの変化量をダイナミックレンジ
内に抑えることができる。つまり、タップ係数の飽和、
量子化雑音の増加を防止でき、良好な回線品質を確保で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のダイバーシティ合成回路の実施形態を
示すブロック図である。

【図２】従来のダイバーシティ合成回路の一例を示すブ
ロック図である。

【図３】従来のトランスバーサル等化器の一例を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】 １０１、２０１ トランスバーサル等化器 １０２、１０８ レベル低下検出回路 １０３、１０６、２０２、３０４ 合成器 １０４、１０７ 増幅器 １０５、１０９ 論理演算回路 ２０３ 判定器 ２０４ 後方等化器 ３０１ 遅延素子 ３０２ 複素相関器 ３０３ 複素乗算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04B 7/02 - 7/12 H04L 1/02 - 1/06

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周波数変換後のアナログ／デジタル変換
   を経た受信信号を入力し前方等化した信号を出力する前
   方等化手段と、 該前方等化手段により前方等化された全ルートの出力信
   号の内の２ルートの信号を合成する前段合成手段と、 該合成手段の出力信号のレベルを制御する前段増幅手段
   と、 該増幅手段の出力信号と後方等化された信号とを入力し
   合成する後段合成手段と、 該後段合成手段の出力信号のレベルを制御する後段増幅
   手段と、 該後段増幅手段の出力信号を入力しデジタルデータを再
   生する判定手段と、 該判定手段の出力信号を入力し後方等化した信号を出力
   する後方等化手段と、 前記受信信号および前段増幅手段の出力信号を分岐して
   信号断か否かを検出するレベル低下検出手段と、 該レベル低下検出手段の２ルートの出力信号を入力し前
   記後段増幅手段に信号レベルの制御信号を出力する論理
   演算手段と、 を有して構成されたことを特徴とするダイバーシティ合
   成レベル補正回路を備えたダイバーシティ合成回路。
2. 【請求項２】 前記前方等化手段および後方等化手段
   は、トランスバーサル等化器より成ることを特徴とする
   請求項１記載のダイバーシティ合成回路。
3. 【請求項３】 前記レベル低下検出手段は、各ダイバー
   シティルート毎および２つのルートを合成した後の各合
   成ルート毎に設けられ、装置障害により所定ルートの所
   定時間以上にわたる信号レベルの低下を検出することを
   特徴とする請求項１または２に記載のダイバーシティ合
   成回路。
4. 【請求項４】 前記論理演算手段は、前段は各ルートに
   設けられたレベル低下検出手段の全出力信号の内、合成
   手段の入力信号と同じ２ルートの出力信号を入力とし
   て、後段は２ルート毎に合成されたこの合成ルートに対
   して設けられたレベル低下検出手段の２合成ルートの出
   力信号を入力として、何れかの片ルートにのみレベル低
   下が検出された場合にのみ制御信号を出力することを特
   徴とする請求項１から３の何れかに記載のダイバーシテ
   ィ合成回路。
5. 【請求項５】 前記増幅手段は、前記論理演算手段の出
   力する制御信号を受けて信号レベルを２倍、もしくはそ
   のままとすることを特徴とする請求項１から４の何れか
   に記載のダイバーシティ合成回路。
6. 【請求項６】 周波数変換後のアナログ／デジタル変換
   を経た受信信号を入力し前方等化した信号を出力する前
   方等化工程と、 該前方等化工程により前方等化された全ルートの出力信
   号の内の２ルートの信号を合成する前段合成工程と、 該合成工程の出力信号のレベルを制御する前段増幅工程
   と、 該増幅工程の出力信号と後方等化された信号とを入力し
   合成する後段合成工程と、 該後段合成工程の出力信号のレベルを制御する後段増幅
   工程と、 該後段増幅工程の出力信号を入力しデジタルデータを再
   生する判定工程と、 該判定工程の出力信号を入力し後方等化した信号を出力
   する後方等化工程と、 前記受信信号および前段増幅工程の出力信号を分岐して
   信号断か否かを検出するレベル低下検出工程と、 該レベル低下検出工程の２ルートの出力信号を入力し前
   記後段増幅工程に信号レベルの制御信号を出力する論理
   演算工程と、 を有して構成されたことを特徴とするダイバーシティ合
   成レベル補正方法を備えたダイバーシティ合成方法。
7. 【請求項７】 前記前方等化工程および後方等化工程
   は、トランスバーサル等化器より成ることを特徴とする
   請求項６記載のダイバーシティ合成方法。
8. 【請求項８】 前記レベル低下検出工程は、各ダイバー
   シティルート毎に設けられ、装置障害により所定ルート
   の所定時間以上にわたる信号レベルの低下を検出するこ
   とを特徴とする請求項６または７に記載のダイバーシテ
   ィ合成方法。
9. 【請求項９】 前記論理演算工程は、前段は各ルートに
   設けられたレベル低下検出工程の全出力信号の内、合成
   工程の入力信号と同じ２ルートの出力信号を入力とし
   て、後段は２ルート毎に合成されたこの合成ルートに対
   して設けられたレベル低下検出手段の２合成ルートの出
   力信号を入力として、何れかの片ルートにのみレベル低
   下が検出された場合にのみ制御信号を出力することを特
   徴とする請求項６から８の何れかに記載のダイバーシテ
   ィ合成方法。
10. 【請求項１０】 前記増幅工程は、前記論理演算工程の
    出力する制御信号を受けて信号レベルを２倍、もしくは
    そのままとすることを特徴とする請求項６から９の何れ
    かに記載のダイバーシティ合成方法。