JP3446402B2 - 簡易位相尤度切換えダイバーシチ方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、４相ＰＳＫ変調などの
直交位相変調を用いたディジタル無線通信の受信機が、
受信アンテナから検波器までの受信回路のブランチを少
なくとも２つ有し、其の２つのブランチのうち、受信電
界強度 RSSi を示す其の検波器の出力レベルが大きい方
のブランチの出力を良しとして選択するレベル切換えダ
イバーシチ方式に係り、特に其の受信機の各ブランチの
RSSi レベルの間に著しい差が無くて有効なレベル切換
えダイバーシチが出来ない場合に、直交位相変調信号で
ある受信信号の位相平面上で其の位置が原理的に定めら
れていて本当に信号データが存在する位置であるシンボ
ル点に最も近い所謂位相の尤度(Likelihood)が最大(Max
imum)の受信電界強度 RSSi が得られるブランチの出力
を、其の後段の復号回路で誤りが少ない良質の復号(dec
ode)が出来るとして選択する簡易な位相尤度切換えダイ
バーシチ方式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の直交変調信号の受信機のレベル切
換えダイバーシチ方式の回路構成を、図９に示す。図
中、80は、受信アンテナから検波器までの受信回路のブ
ランチが２つ有る場合の一方のブランチ(1) の出力のRS
Si検出器(1) であり、受信アンテナ(1) の設置位置の受
信電界強度RSSiを検出する。81は他方のブランチ(2) の
出力のRSSi検出器(2) であり、受信アンテナ(2) の設置
位置の受信電界強度RSSiを検出する。82はレベル比較器
であり、80のRSSi検出器(1) の出力のRSSiレベル(1)
と、81のRSSi検出器(2) の出力のRSSiレベル(2) との大
小を比較し、RSSiレベルの大きい方のブランチを良しと
して選択するブランチ切換信号を出力する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来のレベル切
換えダイバーシチ方式では、ブランチ(1) の RSSi 検出
器(1) の出力のRSSiレベル(1)と、他方のブランチ(2)
の RSSi 検出器(2) の出力のRSSiレベル(2) との間に顕
著な差が無くて、例えば３dB以下の様な場合には、予め
任意に設定した一方のブランチ(1) 又はブランチ(2) の
出力を選択して復号する。そのため、同レベル時のレベ
ル切換えダイバーシチ方式では、切換えられた側のブラ
ンチの復号出力のデータの誤りが必ず少なくなり其の復
号出力の符号誤りの品質が向上するという効果が得られ
ないという問題があった。

【０００４】本発明の目的は、直交変調信号の受信機
で、複数の受信ブランチ又は受信アンテナの各々が検出
した受信電界強度RSSiの間に顕著な差が無い場合でも、
選択されたブランチ又はアンテナの出力の復号出力の品
質が必ず向上するという効果が得られる様な切換えダイ
バーシチ方式を実現することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的達成のための本
発明の切換えダイバーシチ方式の基本的な考え方は、直
交位相変調を用いたディジタル無線通信の受信機が受信
して検出した受信電界強度のRSSiレベルは、受信信号で
ある直交位相変調信号の位相平面上での位置が原理的に
定められていて、本当に伝送情報が存在する位置のシン
ボル点においてのみ、正しい受信電界強度RSSiの電圧値
が得られる事（換言すれば、或るシンボル点と次のシン
ボル点の間の途中の点の受信電界強度RSSiの電圧値は、
伝送情報が存在する正しい点の受信電界強度RSSiの電圧
値を示さない事) 、そして其の直交位相変調信号として
原理的に定められたシンボル点の電圧値は、任意の各点
のRSSi電圧値を其の受信信号の１シンボル周期Ｔの時間
で平均化した平均化RSSi値に等しい事に着目し、本発明
では、受信信号の平均化RSSi出力と各時点のRSSi出力と
の差の大小を監視することにより、受信した各時点の信
号の位相がどれだけシンボル点から遠いか近いかを判断
し、シンボル点に最も近い位相の受信信号、即ち位相の
尤度が最大となるブランチ又はアンテナの出力を選択す
る位相尤度ダイバーシチを行うものである。（請求項１）２つの受信アンテナの出力をアンテナ切換
え信号で切り換えるアンテナ切換えダイバーシチにて、
一方のアンテナの出力のRSSi検出器の出力と平均器の出
力とを、一つのタイミング生成器にて再生クロックから
生成した所定のシンボル点のタイミングで、それぞれの
A/D コンバータがサンプリングし、レベル差検出器で互
いのレベル差をディジタル的に検出し、遅延器により一
定時間だけ保持し遅延させた一方のアンテナの互いのレ
ベル差と、前記アンテナ切換え信号で切換えられた他方
のアンテナの出力から、前記アンテナと同様に、レベル
差検出器でディジタル的に検出した互いのレベル差と
の、同一時刻での大小の比較を比較器にて行い、其のレ
ベル差の小さい方のアンテナの出力を選択する。 （請求項２）２つの受信アンテナの出力をアンテナ切換
え信号で切り換えるアンテナ切換えダイバーシチにて、
一方のアンテナの出力のRSSi検出器の出力と平均器の出
力とを、スイッチで切り換える事により、RSSi検出器の
出力電圧と其の包絡線の平均電圧とを、一つのタイミン
グ生成器で生成した所定のシンボル点の タイミングで、
一つのA/D コンバータがサンプリングし、次に切換えら
れた他方のアンテナの出力に対しても同様のサンプリン
グ処理を行い、切換え前のアンテナの出力のA/D コンバ
ートした出力を遅延器で一定時間だけ遅延させ、２つの
アンテナの出力に対するA/D コンバータの出力の電圧差
を、時間を合わせてレベル差検出器で検出し、其の検出
した電圧差の大小をアンテナ切換え信号に合わせて比較
器にて比較し、電圧差の小さい方のアンテナの出力を選
択する。

【０００６】

【作用】（請求項１）アンテナ切換えダイバーシチに
て、一方のアンテナの出力のRSSi検出器の出力と平均器
の出力とを、タイミング生成器にて生成したシンボル点
のタイミングで、それぞれのA/D コンバータがサンプリ
ングし、レベル差検出器で互いのレベル差をディジタル
的に検出し、遅延器により一定時間だけ保持し遅延させ
る。 次に、前記アンテナ切換え信号で切換えられた他方
のアンテナの出力から、前記アンテナと同様に、レベル
差検出器でディジタル的に検出した互いのレベル差と、
前記遅延器により一定時間だけ保持し遅延させた一方の
アンテナの互いのレベル差との、同一時刻での大小の比
較を比較器にて行い、其のレベル差の小さい方のアンテ
ナの出力を選択する。 （請求項２）前記請求項１において、一方のアンテナの
出力のRSSi検出器の出力と平均器の出力とを、スイッチ
で切り換える事により、タイミング生成器にて生成した
シンボル点のタイミングで、１つのA/D コンバータがサ
ンプリングするようにしたものである。これにより、更
に回路を簡略化する効果が得られる。

【０００７】

【実施例】本発明の基本構成は、図１の原理図を参照
し、直交位相変調信号の受信機のアンテナから検波器ま
での少なくとも２つの受信ブランチ(1)(2)の各受信電界
強度を検出するRSSi検出器(1)(2)と、其の各RSSi検出器
(1)(2)により検出された電圧を、同じ受信信号の１シン
ボル周期Ｔの時間でそれぞれ平均化する平均器(1)(2)
と、其の各平均器(1)(2)の出力の平均化RSSi値と前記各
RSSi検出器(1)(2)の出力値とのそれぞれの電圧差を検出
する電圧差検出器(1)(2)と、其のそれぞれ検出した２つ
の電圧差の大小を比較する比較器７と、其の比較出力の
データを、別に前記受信信号から再生したシンボルクロ
ックを入力し必要なタイミングを生成するタイミング生
成器８の出力のタイミングにて保持するデータ保持器９
と、を具える。 そして、前記比較器７の出力として該電
圧差が最小となるブランチを検出し、該タイミング生成
器８が出力する該電圧差が最小となる受信信号の所定の
シンボル点のタイミングで該比較器７の出力を該データ
保持器９に保持したものを、複数のブランチの中から最
適のブランチを選択するブランチ切換信号とするように
構成する。 本発明の動作を具体的に説明すると、図１の
原理図を参照し、５の電圧差検出器(1) には、ブランチ
(1) のRSSi検出器(1) が検出した各時点のRSSi出力と、
其のRSSi出力を平均器(1) が１シンボル周期Ｔの時間で
平均化した平均化RSSi出力との差の電圧差を検出し出力
する。また、６の電圧差検出器(2) は、ブランチ(2) の
RSSi検出器(2) が検出した各時点のRSSi出力と、其のRS
Si出力を平均器(2)が同じ１シンボル周期Ｔの時間で平
均化した平均化RSSi出力との差の電圧差を検出し出力す
る。 そして比較器７は、両ブランチ(1)(2)のRSSi検出器
(1)(2)が検出した各時点のRSSi出力と、平均器(1)(2)が
平均化した平均化RSSi出力との差である電圧差の大／小
を比較し、その比較結果"1/0" の中の電圧差の小さい方
を表す結果のデータ"0" を、タイミング生成器８の出力
するシンボル点のタイミング、即ち、別途受信信号から
再生した入力の再生クロックの立上がりのタイミングで
データ保持器 ９に一時保持し、その後適宜読み出して、
前記の電圧差が最も小さい方のブランチ、即ち位相の尤
度が最大のRSSi出力が得られるブランチを、最適ブラン
チとして選択するブランチ切換え信号とする。図２は本
発明の第１の実施例の回路の構成図であり、図１の例え
ばブランチ(1) の１のRSSi検出器(1) の出力を平均化す
る３の平均器(1) と、該RSSi検出器(1) の出力と平均器
(1) の出力の間の電圧差を検出する５の電圧差検出器
(1) とを、アナログ回路として実現したものである。図
１の３の平均器(1) は、RSSi検出器(1) の出力を１シン
ボル周期Ｔの時間だけ積分して平均化RSSi出力を得る積
分回路11とし、図１の５の電圧差検出器(1)は、図２の1
0のRSSi検出器の出力を12の抵抗(1) を介して一方の入
力とし、積分回路11の出力をそのまま他方の入力とし
て、其の差分出力を13の抵抗(2) を介し入力側に帰還さ
せる14のオペアンプ回路(1) とする。 また、図１の６の
電圧差検出器(2) は、積分回路(11)の出力を15の抵抗
(3) を介して一方の入力とし、RSSi検出器10の出力をそ
のまま他方の入力として、其の差分出力を16の抵抗(4)
を介し入力側に帰還させる17のオペアンプ回路(2) とす
る。 そして、RSSi検出器10の出力と積分回路11の出力と
を２入力として其の大きさを比較し互いの電位差が正か
負かを検出するコンパレータ18と、前記２つのオペアン
プ(1)(2)の各出力の正と負の２電圧を入力し互いを切り
替えるスイッチ19と、前記RSSi検出器10、積分回路11、
オペアンプ(1)14 、及びオペアンプ(2)17 とで構成され
ていて、該スイッチ19は、コンパレータ18の出力により
常に正電圧を出力する様になっている。また、他方のブ
ランチ(2) の同様の図示しないスイッチ19も、常に正電
圧を出力する。この各ブランチ(1)(2)から常に出力され
る２つの正電圧を、前記図１の比較器７の２つの入力電
圧とし、該比較器７が２つの入力の正電圧の大小を比較
する。そして、其の小さい正電圧を入力した方のブラン
チの出力を良しと判断し、其の判断結果のデータをデー
タ保持器９に保持し、適宜読み出して最適ブランチを選
択するブランチ切換信号としている。

【０００８】図３は本発明の第２の実施例の回路構成図
であり、図１のデータ保持器９に相当するデータ保持器
29が、比較器７に相当する比較器27の出力を入力し保持
するデータを、タイミング生成器28の出力する複数ｎの
タイミングによる複数ｎのシンボルクロックの周期（Ｔ
ｘｎ）の間だけ監視して、前記平均化RSSi値と各時点の
RSSi値との電圧差が最小となる時点を検出する検出回数
が最も多いブランチを判定する判定器30を設け、該判定
器30の出力を最適ブランチを選択する切換信号とする。
この実施例によれば、比較器27がブランチ(1)(2)の平均
化RSSi値と各時点のRSSi値との電圧差が最小となる時点
を検出する毎に、其の電圧差が最小となる側のブランチ
に切り換える事により、ブランチの切換が頻繁に行われ
るという弊害を避けることが出来る。

【０００９】図４は本発明の第３の実施例の回路構成図
であり、図３のブランチ(1)(2)の各RSSi検出器(1)(2)の
出力と各平均器(1)(2)の出力の間の電圧差を検出する電
圧差検出器(1)(2)を、検出精度を良くするために、ディ
ジタル回路で実現したものである。２つのブランチ(1)
(2)の31，32の各RSSi検出器(1)(2)の出力の各時点のRSS
i値と33，34の各平均器(1)(2)の出力の平均化RSSi値と
をそれぞれサンプリングしディジタル信号に変換する35
-1，36-1のA/D コンバータ(1)(3)と35-2，36-2のA/Dコ
ンバータ(2)(4)と、該各時点のRSSi値の各A/D コンバー
タ(1)(3)の出力と平均化RSSi値の各A/D コンバータ(2)
(4)の出力とのレベル差をディジタル値として検出する
各ブランチ(1)(2)のレベル差検出器37，38と、該２つの
ブランチ(1)(2)の各レベル差検出器37，38の出力の各レ
ベル差の大小をディジタル的に比較する比較器39とで構
成される。 そして、其の比較器39の比較結果であるディ
ジタル的にレベル差の小さい方のブランチを選択するデ
ータを、図４には図示しないが、図３に示す様な、デー
タ保持器29に、タイミング生成器28が再生クロックから
生成した所定のシンボル点のタイミングである、即ちシ
ンボルクロックの立上がりのタイミングで保持し、読み
出してブランチ切換信号とする。また更に、図４には図
示しないが、図３の判定器30の様な判定器を、データ保
持器29の後段に付加し、平均化RSSi値と各時点のRSSi値
との電圧差が最小となる時点を複数の周期にわたって検
出し、其の最小の時点を検出する検出回数の最も多いブ
ランチを判定し、ブランチ(1)(2)の切換が其の検出の度
に頻繁に行われるという弊害を避けることも出来る。

【００１０】図５は本発明の第４の実施例の回路構成図
であり、図４の第３の実施例の回路構成を簡略化したも
のである。２つのブランチ(1)(2)の41，42の各RSSi検出
器(1)(2)が検出した各時点のRSSi値と、43，44の各平均
器(1)(2)の出力の平均化RSSi値とを各ブランチ毎に切り
換える45，46のスイッチ(1)(2)と、其の切換出力を同一
の各シンボル点のタイミングで47，48の各A/D コンバー
タ(1)(2)がサンプリングしたRSSi電圧値と其の包絡線を
１周期の全時間で平均化したRSSi値の何れか一方を一定
時間だけ保持し遅延させる49，58の遅延器(1)(2)とを設
ける。 そして、51，52の各レベル差検出器(1)(2)が、各
シンボル点の電圧値と包絡線の平均化電圧値との電圧差
をブランチ毎に検出し、比較器54にて各ブランチ毎の電
圧差の大小を比較し、其の電圧差の小さい方のブランチ
を選択する様にしている。

【００１１】図６は本発明の第５の実施例の回路構成図
であり、上記の図１〜図５の実施例が複数のアンテナ受
信信号のブランチを検波した後に、位相尤度の良い方の
ブランチの出力を選択する検波後選択のダイバーシチで
あったのに対し、第５の実施例は、複数のアンテナ受信
信号をアンテナ切換え信号で直ぐ切り換えた後に、検波
するアンテナ切換のダイバーシチの構成例である。切換
器で切り換えられた一方の、例えばアンテナ(1) の出力
を55のRSSi検出器で検出した出力と、其の出力を平均化
する56の平均器の出力とを、59の一つのタイミング生成
器にて再生クロックから生成した所定の各シンボル点の
タイミングで、57，58のそれぞれのA/D コンバータ(1)
(2)がサンプリングし、RSSi値と其の平均値とのレベル
差を60のレベル差検出器でディジタル的に検出し、前記
アンテナ切換え信号で動作する61の遅延器により一定時
間だけ保持し遅延させる。 次に、切換器で切換えられた
他方のアンテナ(2) の出力に対して前記アンテナ(1) と
同様に、レベル差検出器60にてディジタル的に検出した
RSSi値と其の平均値とのレベル差と、前記61の遅延器に
より一定時間だけ保持し遅延させた一方のアンテナ(1)
の出力に対するレベル差との、同一時刻での大小の比較
を比較器62にて行い、其のレベル差の小さい方のアンテ
ナの出力を良しとして選択している。

【００１２】図７は本発明の第６の実施例の回路構成図
であり、図６の第５の実施例の回路構成を簡略化したも
のである。図７の実施例では、前記アンテナ切換えダイ
バーシチにて、アンテナ切換器で切り換えられた一方
の、例えばアンテナ(1) の出力を63のRSSi検出器で検出
した出力と其の出力を平均化する64の平均器の出力と
を、スイッチ65で切り換える事により、RSSi検出器63の
出力電圧と其の包絡線を平均器64で平均化した平均電圧
とを、１つのタイミング生成器68により生成した所定の
各シンボル点のタイミングで、１つのA/D コンバータ66
にてサンプリングし、其の出力を遅延器67で一定時間だ
け遅延させる。次に、切換えられた他方のアンテナ(2)
の出力に対しても同様のサンプリング処理を行い、２つ
のアンテナ(1)(2)の出力に対する１つのA/D コンバータ
66の出力の電圧差を検出時間を合わせて、レベル差検出
器69で検出し、其の検出した電圧差の大小をアンテナ切
換え信号に合わせて比較器71にて比較し、其の出力によ
り電圧差の小さい方のアンテナの出力を選択する様にし
ている。

【００１３】図８は本発明の第７の実施例のクロック再
生回路の構成図であり、簡易なクロック再生回路であ
る。２つのブランチ(1)(2)の何れか一方のRSSi検出器72
の出力レベルと其の平均器73の出力の出力レベルとのレ
ベル差を、74のレベル差検出器にて、受信信号のベース
バンド信号の周期Ｔを等分割したクロックを生成するク
ロック生成器78の出力の各クロック毎に検出し、其の検
出したレベル差を遅延器75により一定時間だけ保持し遅
延させ、受信信号の次周期の同一位相のレベル差とを時
間を合わせて加算器76で加算し、其の加算した値が常に
最小になる、理想的には零になる位相点を判定器77にて
検出する事により、受信データのシンボルクロックを再
生している。

【００１４】図８は本発明の第８の実施例のクロック再
生回路の構成図でもあり、第８の実施例は、図８の第７
の実施例のクロック再生回路の耐ノイズ性を改良したも
のである。前記第７の実施例の加算器76を、前段のレベ
ル差検出器74の出力のレベル差データを自乗して加算す
る自乗加算器とする事により、レベル差検出器74の出力
のレベル差データに出現するノイズの影響を低減した正
しい波形の受信データのシンボルクロックを再生してい
る。

【００１５】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明によれば、受
信アンテナから検波器までの複数のブランチの出力の間
にRSSiレベルの差が無い場合に、選択された方のブラン
チの復号出力の品質が必ず向上するブランチ出力を選択
できる、簡単な位相尤度切換えダイバーシチ回路を実現
する効果が得られる。第１の実施例によれば、アナログ
のRSSi電圧値をレベル差検出に使用するので、ディジタ
ル化の量子化誤差が無く、精度の良いダイバーシチ回路
となる効果が得られる。第２の実施例によれば、位相尤
度が最大となる時点の検出を複数の周期にわたって行
い、其の検出回数の大きい方のブランチの出力を選択す
るので、ブランチの切換が其の検出の都度頻繁に行われ
るという弊害を避けることが出来る効果が得られる。第
３の実施例によれば、ディジタルのRSSi電圧値をレベル
差検出に使用するので、ディジタル化の量子化誤差は有
るが、回路をＩＣで構成する時に、回路の小形化と均一
化の効果が得られる。第４の実施例によれば、２つのブ
ランチのA/Dコンバータが入力の電圧値をサンプリング
し符号化するタイミングを同一とするので、タイミング
生成器が１つで済み、場合によりA/D コンバータも１つ
で済むので、ディジタル化回路を簡略化する効果が得ら
れる。第５の実施例によれば、アンテナ切換えダイバー
シチ回路を簡略化する効果が得られる。第６の実施例に
よれば、更に回路を簡略化する効果が得られる。第７の
実施例によれば、受信データから簡単に精度良くシンボ
ルクロックを再生できる効果が得られ、第８の実施例に
よれば、其の再生クロックの耐ノイズ性を向上する効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の簡易位相尤度切換えダイバーシチ方
式の基本構成を示す原理図

【図２】 本発明の第１の実施例の回路構成図

【図３】 本発明の第２の実施例の回路構成図

【図４】 本発明の第３の実施例の回路構成図

【図５】 本発明の第４の実施例の回路構成図

【図６】 本発明の第５の実施例の回路構成図

【図７】 本発明の第６の実施例の回路構成図

【図８】 本発明の第７の実施例のクロック再生回路の
構成図

【図９】 従来の受信レベルの大小による切換えダイバ
ーシチ方式の構成図

【符号の説明】

図１にて、１はブランチ(1) のRSSi検出器(1) 、２はブ
ランチ(2) のRSSi検出器(2) 、３はブランチ(1) の平均
器(1) 、４はブランチ(2) の平均器、５はブランチ(1)
側の電圧差検出器(1) 、６はブランチ(2) 側の電圧差検
出器(2) 、７は比較器であり、ブランチ(1) 側の電圧差
検出器(1) の出力の電圧差とブランチ(2) 側の電圧差検
出器(2) の出力の電圧差との大小を比較し、小さい電圧
差を入力する方のブランチのデータを出力するもの。８
はタイミング生成器であり、別途受信データから再生し
たシンボルクロックにより、必要なシンボル点のタイミ
ングを生成するもの。９はデータ保持器であり、前記比
較器７の出力データを前記タイミング生成器８の生成し
たタイミングで一時保持し、適宜読み出されてブランチ
切換信号とするもの。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２つの受信アンテナの出力をアンテナ切
   換え信号で切り換えるアンテナ切換えダイバーシチに
   て、一方のアンテナの出力のRSSi検出器の出力と平均器
   の出力とを、一つのタイミング生成器にて再生クロック
   から生成した所定のシンボル点のタイミングで、それぞ
   れのA/D コンバータがサンプリングし、レベル差検出器
   で互いのレベル差をディジタル的に検出し、前記アンテ
   ナ切換え信号で遅延器により一定時間だけ保持し遅延さ
   せた一方のアンテナの互いのレベル差と、次に切換えら
   れた他方のアンテナの出力から、前記アンテナと同様
   に、レベル差検出器でディジタル的に検出した互いのレ
   ベル差との、同一時刻での大小の比較を比較器にて行
   い、其のレベル差の小さい方のアンテナの出力を選択す
   ることを特徴とする簡易位相尤度切換えダイバーシチ方
   式。
2. 【請求項２】 ２つの受信アンテナの出力をアンテナ切
   換え信号で切り換えるアンテナ切換えダイバーシチに
   て、一方のアンテナの出力のRSSi検出器の出力と平均器
   の出力とを、スイッチで切り換える事により、RSSi検出
   器の出力電圧と其の包絡線の平均電圧とを、一つのタイ
   ミング生成器で生成した所定のシンボル点のタイミング
   で、一つのA/D コンバータがサンプリングし、次に切換
   えられた他方のアンテナの出力に対しても同様のサンプ
   リング処理を行い、切換え前のアンテナの出力のA/D コ
   ンバートした出力を遅延器で一定時間だけ遅延させ、２
   つのアンテナの出力に対するA/D コンバータの出力の電
   圧差を、時間を合わせてレベル差検出器で検出し、其の
   検出した電圧差の大小をアンテナ切換え信号に合わせて
   比較器にて比較し、電圧差の小さい方のアンテナの出力
   を選択することを特徴とする簡易位相尤度切換えダイバ
   ーシチ方式。