JP3385996B2 - ダイバーシティ受信機 - Google Patents

ダイバーシティ受信機

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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)受信機に関し、特に、スペースダイバーシ
ティ合成後の波形歪みに基づいて合成制御を行う方式の
ダイバーシティ受信機に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は従来のダイバーシティ受信機の構
成を示す。図5においては、ダイバーシティ受信機の内
のダイバーシティ受信処理に関する部分のみを示し、他
の構成は省略している。従来のダイバーシティ受信機
は、入力信号S1 を入力とする周波数変換器101a、
入力信号S2 を入力とする周波数変換器101b、周波
数変換器101bに接続された無限移相器102、周波
数変換器101a及び101bの出力端に接続された合
成器103、この合成器103に接続されたBPF(バ
ンドパスフィルタ)104、BPF104の出力信号を
増幅する自動制御増幅器105、自動制御増幅器105
の出力端に接続された等化器400、自動制御増幅器1
05の出力端に並列接続されたBPF401a,401
b,401c、BPF401a〜401cのそれぞれに
接続された検波器402a,402b,402c、検波
器402a〜402cの出力信号に基づいて無限移相器
102に位相回転を与えるためのタップ係数を出力する
位相制御器403を備えて構成されている。なお、この
構成と類似の構成は、特開昭59−230333号公報
に記載がある。
【0003】周波数変換器101a,101bは、入力
された無線周波数帯信号(入力信号S1 ,S2 )を中間
周波数帯の信号に変換する。無限移相器102は、周波
数変換器101bから供給された受信信号の位相を36
0°の範囲で回転させ、周波数変換器101aの受信信
号と同位相になるように制御する。合成器103は、周
波数変換器101a及び101bからの中間周波数帯に
変換された受信信号を合成する。BPF104は、帯域
外の不要信号を除去する。自動制御増幅器105は、合
成器103で合成された受信信号のレベルを所要の値に
増幅する。
【0004】BPF401a〜401cは信号帯域に対
して狭帯域の特性を有し、相互に中心周波数が異なるよ
うに設定されており、各周波数帯域の信号成分を抽出す
る。検波器402a〜402cは、接続元のBPF40
1a〜401cの出力信号を検波し、この検波出力を位
相制御器403へ出力する。位相制御器403は各検波
出力値から信号帯域内の偏差を計算し、その偏差が最小
となる方向に位相を回転するように移相器102に制御
信号を出力する。
【0005】次に、図5の構成の動作について説明す
る。入力信号S2 は周波数変換器101bにより中間周
波数帯の信号に変換された後、合成器103に入力され
る。また、入力信号S1 は周波数変換器101aで中間
周波数帯の信号に変換された後、直接に合成器103に
入力され、無限移相器102の出力信号に合成されて出
力される。この合成出力は、BPF104で帯域外の不
要成分が除去された後、自動利得制御増幅器105によ
り所要のレベルまで増幅される。自動制御増幅器105
の出力信号は、等化器400に入力され、この等化器4
00によって自動制御増幅器105の出力信号に含まれ
る符号間干渉波が除去された後、出力信号として出力さ
れる。
【0006】白動利得制御増幅器105の出力信号は、
さらにBPF401a〜401cに入力される。BPF
104の信号帯域内の中心と、その両側の信号成分を取
り出すために、中心周波数の異なる3種類のBPFを有
している。BPF401a〜401cの出力信号は、各
々の接続元の検波器402a〜402cで検波される。
これにより、各信号成分のレベルが検出される。検出し
た信号レベル情報は位相制御器403に印加される。位
相制御器403は、入力された3つの周波数成分の信号
レベル情報からレベル差を計算する。このレベル差が大
きいほど、信号帯域内の波形歪みが大きいことを示す。
この波形歪みの状態は、周波数変換器101bの出力信
号の位相を無限移相器102によって回転させることに
より変化させることができる。このため、位相制御器4
03から位相回転情報を出力し、この位相回転情報に従
って無限移相器102は入力信号S2 の位相を回転さ
せ、波形歪みの変化を位相制御器403でモニタする。
位相制御器403は、波形歪みが常に最小になるように
制御する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のダイバ
ーシティ受信機によると、信号帯域内の波形歪みの情報
のみから位相制御を行っているため、最適位相に追随す
るように位相制御する際、合成レベルが低下する位相に
制御されるため、S/Nの低下による回線品質の劣化が
生じる。
【0008】波形歪みは伝搬路でのマルチパスフェージ
ングによって発生する。2波モデルで考えると、合成後
の波形歪みを最小にするためには、2入力の受信信号の
主波同士またはエコー波同士が打ち消し合うように合成
時の位相を制御する必要がある。しかし、2入力の主波
とエコー波との相対位相や相対レベルの関係が近い場合
には、主波とエコー波の両方が打ち消し合い、合成後の
レベルが低下してしまう。この問題は、ダイバーシティ
合成制御と等化器との制御が独立しているために、必要
以上にダイバーシティ合成部で波形歪みを等化するよう
に動作することにも原因がある。
【0009】さらに、従来のダイバーシティ受信機によ
ると、帯域内の波形歪みを検出するために、BPFを3
種類設ける必要がある。このため、回路構成が複雑にな
ると共に高価になるという問題がある。また、これら
は、通常、中間周波数帯の受動回路で構成されるため、
BPF特性及び対応する各検波器の特性のばらつきを考
慮する必要があり、仕様が厳しくなる。
【0010】したがって、本発明の目的は、簡単な構成
によりダイバーシティ合成の際の回線品質を劣化させる
ことのないダイバーシティ受信機を提供することにあ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、所定の距離をもって配設された2つのア
ンテナによるそれぞれの受信信号をダイバーシティパス
毎に所定の周波数に変換する第1,第2の周波数変換手
段と、前記第2の周波数変換手段の出力信号の位相を制
御する移相手段と、この移相手段の出力と第1の入力信
号とを合成して出力する合成手段と、前記合成手段から
の信号に含まれる符号間干渉波を除去する判定帰還型の
等化手段と、前記第1の周波数変換手段の出力信号と前
記第2の周波数変換手段の出力信号の相対位相差を検出
する位相差検出手段と、前記位相差検出手段で検出され
た相対位相差及び前記等化手段からのタップ係数に基づ
いて前記移相手段の移相状態を制御する位相制御手段を
備えることを特徴とするダイバーシティ受信機を提供す
る。
【0012】この構成によれば、判定帰還型の等化手段
からの情報と位相差検出手段からの位相差情報に基づい
て、合成手段による合成後の波形歪みの状態を判定する
ことができ、通常は同相合成制御を実行し、等化手段に
よる等化が不可能なとき(等化手段の入力で非最小位相
推移型による波形歪みが生じているとき)には波形歪み
を緩和する方向に合成手段の位相を制御する。これによ
り、判定帰還型の等化手段の等化能力が最大限活用さ
れ、ダイバーシティ合成部の位相制御は、等化手段の等
化能力を補間するように機能する。したがって、回線品
質を劣化させない安定したダイバーシティ合成制御が可
能になる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を基に説明する。図1は本発明のダイバーシティ
受信機の構成を示す。ここでは、ダイバーシティ受信機
の内のダイバーシティ受信処理に関する部分についての
み示し、他の構成は省略している。本発明によるダイバ
ーシティ受信機は、入力信号S1 を入力とする周波数変
換器101a(周波数変換手段)、入力信号S2 を入力
とする周波数変換器101b(周波数変換手段)、周波
数変換器101bに接続された無限移相器102(移相
手段)、周波数変換器101a及び101bの出力端に
接続された合成器103(合成手段)、この合成器10
3に接続されたBPF104、BPF104の出力信号
を増幅する自動制御増幅器105、自動制御増幅器10
5の出力端に接続された判定帰還型等化器106(判定
帰還型の等化手段)、周波数変換器101a及び無限移
相器102の出力を入力とする位相差検出器113(位
相差検出手段)、この位相差検出器113及び判定帰還
型等化器106の出力信号に基づいて無限移相器102
に位相回転を与えるためのタップ係数を出力する位相制
御器112(位相制御手段)とを備えて構成されてい
る。
【0014】判定帰還型等化器106は、自動制御増幅
器105に接続された前方等化器107、この前方等化
器107に接続された合成器108、この合成器108
に接続された判定器109、この判定器109に接続さ
れた後方等化器110、判定器109に並列接続された
減算器111から構成され、自動制御増幅器105の出
力信号に含まれる符号間干渉波を除去する。この判定帰
還型等化器106は、前方等化器107によって非最小
位相推移フェージングによる波形歪みを等化し、後方等
化器110で最小位相推移フェージングによる波形歪み
を等化する。前方等化器107は線形等化器であるため
に等化能力は弱いが、後方等化器110は非線形等化器
であるために等化能力は強力である。
【0015】周波数変換器101a,101bは、入力
信号S1 および入力信号S2 が入力されると、各パス毎
に無線周波数から中間周波数に変換する。無限移相器1
02は、周波数変換器101bの出力信号の位相を制御
する。合成器103は、無限移相器102の出力信号と
周波数変換器101aからの出力信号とを合成する。位
相差検出器113は、合成器103の入力における相対
位相差を検出する。BPF104は、帯域外の不要波を
減衰させる。自動制御増幅器105は、合成後の受信信
号を増幅する。
【0016】位相制御器112は、無限移相器102の
移相量を制御する。この移相量は、通常においては前記
位相差検出器113の出力が“0”、すなわち、同相の
合成となるように制御される。また、判定帰還型等化器
106の前方等化器107のタップ係数が増大してきた
ときには、前記タップ係数が最小になるように無限移相
器102を制御する。
【0017】図2は、前方等化器107の詳細構成を示
す。前方等化器107は、自動制御増幅器105からの
信号を遅延させるn個の遅延器201-1〜201-n、こ
の遅延器201-1〜201-nのそれぞれの出力部に接続
された複素乗算器202-1〜202-n、この複素乗算器
202-1〜202-nのそれぞれの出力部に接続された合
成器203を備えたトランスバーサル構成の等化回路部
と、タップ係数発生器204よりなる。タップ係数発生
器204は、複素乗算器202-1〜202-nに与えるタ
ップ係数W1 〜Wn を生成する。タップ係数発生器20
4は、自動制御増幅器105の出力信号および減算器1
11からの誤差信号(合成器108の出力信号と識別時
点で必要とする信号との誤差分を示す信号)に基づいて
タップ係数W1 〜Wn を生成する。タップ係数W1 〜W
n は並列/直列変換器205により並列データから直列
データに変換された後、位相制御器112へ出力され
る。
【0018】図3は、位相制御器112の詳細構成を示
す。位相制御器112は、位相差検出器113の出力信
号(PH DET)とタップ係数W1 〜Wn を入力とす
る切り替え器301、この切り替え器301で選択され
た位相制御情報に基づいて移相量を計算する演算処理部
302(演算処理手段)、この演算処理部302から出
力される移相情報に基づいて無限移相器102に位相回
転を与えるタップ係数を出力する正弦波発生器303
(正弦波発生手段)を備えて構成されている。
【0019】次に、図1に示したダイバーシティ受信機
の動作について説明する。無線を使用した通信回線で
は、S/Nの改善あるいは伝搬路のフェージングによる
波形歪みを緩和するためにダイバーシティ構成の受信機
が用いられる。波形歪みが少ない場合、周波数変換器1
01aからの受信信号と無限移相器102からの受信信
号を合成するため、位相差検出器113によって合成器
103の相対位相差をモニタする。周波数変換器101
aの出力信号と無限移相器102の出力信号との位相差
が無くなるように、すなわち同相となるように無限移相
器102を制御する。これにより、信号成分は同相で加
算され(合成され)、S/Nが改善される。このとき、
無限移相器102、合成器103、位相差検出器113
および位相制御器112の経路によってフィードバック
ループが形成される。
【0020】次に、波形歪みが無視できなくなる場合、
必ずしも同相合成が最適とはいえなくなる。つまり、同
相の条件を崩しても、主波またはエコー波をキャンセル
するように合成した方が波形歪みを抑圧できる場合があ
る。そこで、波形歪みの状態を検出するため、前方等化
器107のタップ係数W1 〜Wn を位相制御器112で
モニタする。
【0021】図4は、タップ係数W1 〜Wn とタップ係
数振幅値の関係を示し、(a)は波形歪みが無い状態を
示し、(b)は波形歪みが大きい場合を示す。判定帰還
型等化器106は、後方等化器110が動作するレベル
の波形歪みに対しては等化能力は強いが、前方等化器1
07が動作するレベルの波形歪みに対しては等化能力が
弱い。したがって、前方等化器107のタップ係数がし
きい値以下の場合は通常の同相合成制御にし、判定帰還
型等化器106で波形歪みを等化する。一方、タップ係
数W1 〜Wn の値がしきい値を越えた場合には、前記タ
ップ係数W1 〜Wn が最小となるように周波数変換器1
01bの位相を無限移相器102によって制御する。こ
の場合、無限移相器102、合成器103、前方等化器
107および位相制御器112の経路によって、フィー
ドバックループが構成される。
【0022】以上のように、本発明のダイバーシティ受
信機では、判定帰還型等化器106の入力において非最
小位相推移型による波形歪みが生じているときにのみ、
この波形歪みを緩和する方向に無限移相器102を制御
する。つまり、等判定帰還型等化器106で等化可能な
波形歪みはそのまま残され、判定帰還型等化器106で
等化が不可能なときには、判定帰還型等化器106で等
化可能な波形歪みのレベルになるように位相制御器11
2により無限移相器102の位相を調整する。この結
果、ダイバーシティ合成部では波形歪みを完全に等化す
る必要がなくなり、主波とエコー波の両方がキャンセル
することによって、合成信号のレベルが低下してしまう
という事態を回避することができる。
【0023】なお、前方等化器107の並列/直列変換
器205のタップ係数の出力は、図2の並列/直列変換
器205による直列出力のほか、位相制御器112に対
応させさえすれば、並列で出力することも可能である。
また、無限移相器102は中間周波数の位相を制御して
いるが、周波数変換器101bに与えるローカル信号の
位相を制御することによっても可能である。
【0024】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明のダイバーシ
ティ受信機によれば、2つの受信信号の位相差を検出
し、この結果と判定帰還型等化手段からの情報に基づい
て移相制御手段で移相手段の移相量を制御するようにし
たので、合成信号のレベルが低下する位相に制御できる
ようになり、S/Nの低下による回線品質の劣化を防止
することができる。さらに、従来必要であった複数の狭
帯域BPF及びこれと同数の検波器が不要になるため、
受信機の小型化及び低価格化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のダイバーシティ受信機の一実施の形態
を示すブロック図である。
【図2】図1の前方等化器の詳細構成を示すブロック図
である。
【図3】図1の位相制御器の詳細構成を示すブロック図
である。
【図4】タップ係数W1 〜Wn とタップ係数振幅値の関
係を示し、(a)は波形歪みが無い状態を示し、(b)
は波形歪みが大きい場合を示す説明図である。
【図5】従来のダイバーシティ受信機の構成を示すブロ
ック図である。
【符号の説明】
101a,101b 周波数変換器 102 無限移相器 103 合成器 104 BPF(バンドパスフィルタ) 105 自動利得制御増幅器 106 判定帰還型等化器 107 前方等化器 108 合成器 109 判定器 110 後方等化器 111 減算器 112 位相制御器 113 位相差検出器 201-1〜201-n 遅延器 202-1〜202-n 複素乗算器 203 合成器 204 タップ係数発生器 205 並列/直列変換器 301 切り替え器 302 演算処理部 303 正弦波発生器 401a,401b,401c BPF 402a,402b,402c 検波器

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定の距離をもって配設された2つのアン
    テナによるそれぞれの受信信号をダイバーシティパス毎
    に所定の周波数に変換する第1,第2の周波数変換手段
    と、 前記第2の周波数変換手段の出力信号の位相を制御する
    移相手段と、 この移相手段の出力と第1の入力信号とを合成して出力
    する合成手段と、 前記合成手段からの信号に含まれる符号間干渉波を除去
    する判定帰還型の等化手段と、 前記第1の周波数変換手段の出力信号と前記第2の周波
    数変換手段の出力信号の相対位相差を検出する位相差検
    出手段と、 前記位相差検出手段で検出された相対位相差及び前記等
    化手段からのタップ係数に基づいて前記移相手段の移相
    状態を制御する位相制御手段を備えることを特徴とする
    ダイバーシティ受信機。
  2. 【請求項2】 前記位相制御手段は、前記等化手段から
    の前記タップ係数又は前記位相差検出手段からの信号の
    いずれかを選択して入力する切り替え手段と、前記切り
    替え手段による入力の選択内容に応じて前記移相手段を
    制御するための移相量を算出する演算処理手段と、前記
    演算処理手段による移相量を正弦波信号に変換して前記
    移相手段へ出力する正弦波発生手段を備えることを特徴
    とする請求項1記載のダイバーシティ受信機。
  3. 【請求項3】 前記位相制御手段は、前記等化手段から
    の前記タップ係数がしきい値以下のときには通常の同相
    合成が行われるように前記移相手段を制御し、前記タッ
    プ係数の値がしきい値を越えたときには前記タップ係数
    が最小になるように前記移相手段を制御することを特徴
    とする請求項1記載のダイバーシティ受信機。
  4. 【請求項4】 前記判定帰還型の等化手段は、前記合成
    手段からの信号の非最小位相推移フェージングによる波
    形歪みを等化する前方等化器と、 前記前方等化器と後方等化器 の出力信号を合成して出力
    する合成器と、 前記合成器の出力信号と必要とされる信号とを識別する
    判定器と、 記合成器の出力信号と前記必要とされる信号との誤差
    分を誤差信号として出力 する減算器と、 前記判定器を介して前記合成器の出力信号の最小位相推
    移フェージングによる波形歪みを等化する前記後方等化
    器とを備え、 前記前方等化器は、前記減算器からの前記誤差信号 に基
    づいて前記タップ係数を生成して前記非最小位相推移フ
    ェージングによる波形歪みの等化を行うと共に前記タッ
    プ係数を前記位相制御手段へ送出するタップ係数発生器
    を備えたことを特徴とする請求項1記載のダイバーシテ
    ィ受信機。
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