JPH0373622A

JPH0373622A - ダイバーシチ受信回路

Info

Publication number: JPH0373622A
Application number: JP1210461A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Saito; 茂樹斉藤; Yasushi Yamao; 泰山尾
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1989-08-14
Filing date: 1989-08-14
Publication date: 1991-03-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はディジタル信号の無線伝送に利用する。

特に、角度変調波をダイバーシチ受信する回路に関する
。本発明は、受信枝毎に得られた検波位相の尤度をそれ
ぞれ求め、その尤度が高いものを出力することにより、
無線回線の伝送特性を向上させるものである。

〔従来の技術〕

無線通信回線では、伝送媒体として電波を用いているた
め、フェージングや干渉等によって受信信号のレベル変
動や位相変動が発生し、伝送特性が劣化することがある
。このような伝送特性の劣化に対しては、ダイバーシチ
受信方式が有効であることが知られている。

最も代表的なダイバーシチ受信方式は、互いに独立に変
動するフェージングを受けた複数の受信波の中から、受
信レベルが最も高い受信波を選択して受信する選択ダイ
バーシチ受信方式である。

この方式は、受信レベルが高いほど信号対雑音比が高く
、かつ位相変動が少なくなり、伝送品質が高くなると予
想されることに基づいている。

第１０図は従来の典型的な二受信技選択ダイバーシチ受
信回路を示す。

受信波入力端子１．２には、適当な距離をあけて設置さ
れたアンテナから、互いに独立した受信波が人力される
。これらの受信波は、それぞれログアンプ５．６を介し
て検波器７．８に供給される。ログアンプ５．６は中間
周波数を増幅するとともに、受信レベルのデシベル値に
比例した直流電圧を出力し、これをレベル比較器９に供
給する。

レベル比較器９は二つのログアンプ５．６の出力電圧に
より受信レベルを比較し、その比較出力によってダイバ
ークチスイッチ１０を制御する。ダイバークチスイッチ
１０は、検波器７．８の出力から受信レベルの高い方を
選択して出力端子１１に出力する。これにより、信号対
雑音比が高くかつ位相変動の少ない検波出力が、絶えず
出力端子１１に得られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、受信レベルを受信枝（ブランチ）判定の情報と
して用いた場合には、以下の問題および欠点が生じる。

まず、ログアンプの特性として、広い受信レベルにわた
るレベル検出性能が要求される。しかし、現実のログア
ンプは受信レベルが特に高い領域や特に低い領域では、
レベル検出特性が飽和したり、中間の領域においても直
線からのずれを生じることが多い。このような領域では
、二つのアンテナ間の受信レベルが異なるにもかかわら
ず出力電圧の差が少なくなり、正確な受信レベルの比較
ができなくなる。また、広い受信レベルにわたりログア
ンプのレベル検出特性を受信枝間で一致させることが難
しいため、不一致の程度が著しい領域では受信レベルの
比較結果に誤りが生じ、ダイバーシチの効果が減少する
欠点があった。

また、一方の受信枝のログアンプまたは検波器が、調整
不良あるいは経年変化による劣化その他により歪みが増
え、その受信枝の検波特性が劣化する場合がある。この
ような場合には、受信レベルだけを比較して検波器を切
り替えると、かえって信号対雑音比が低下したり位相変
動が大きくなる欠点がある。

さらに、受信レベルの比較によるダイバーシチでは、受
信レベルの低下以外の原因で伝送特性が劣化する場合に
は効果がなかった。例えば二つの受信枝の受信入力信号
レベルがいずれも低い場合には、レベル比較器の動作が
熱雑音の影響を受け、平均受信レベルの正確な比較出力
が得られなくなることがある。例えば第１１図（ａ）な
いしくＣ）に示すように、希望波レベルがほとんど同じ
でも熱雑音が多い場合には、その雑音ベクトルによって
レベルが変動する。そして、この比較出力によってダイ
バーシチを行うと、逆に伝送特性を劣化させる場合が生
じる欠点がある。また、平均受信レベルを検出できても
、二つの受信枝の受信レベルの検出特性がほぼ等しい場
合には、ダイバークチ後の特性が誤り率特性の悪い方の
受信枝の特性に近づき、逆に特性を劣化させる欠点があ
る。

本発明は、以上の課題を解決し、受信レベルのみを比較
情報とするダイバーシチ受信回路よりもすぐれたダイバ
ーシチ効果を得ることができ、さらに、フェージングの
みならず伝送回線に影響する全ての要因に対してその効
果が得られるダイバーシチ受信回路を提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のダイバーシチ受信回路は、複数の受信枝のそれ
ぞれの検波位相についてその尤度を推定する手段と、こ
の手段の推定結果により受信枝の検波出力の選択を制御
する手段とを備えたことを特徴とする。

検波出力の選択は、尤度が最大となる検波位相を順次選
択してもよく、平均的な尤度が最大となる受信枝の検波
位相を選択してもよい。

尤度を推定するには、受信波から再生した信号から基準
位相を求め、この基準位相と検波位相との位相差を用い
る。

〔作　用〕

角度変調波の検波位相は、伝送特性から直接に影響を受
ける。したがって、検波位相の尤度を比較ことは、伝送
特性そのものを比較することと等価である。この比較に
より検波出力を選択すれば、受信レベルを比較する場合
に比較して優れたダイバーシチ効果が得られる。また、
フェージングだけでなく、熱雑音のように受信枝間で独
立に伝送特性に影響を与えるものに対しても、ダイバー
シチ効果を得ることができる。

受信枝を選択するために尤度のみを比較情報として使用
すれば、受信レベルを検出する必要がなく回路を簡単化
できる。また、尤度の比較情報と受信レベルとにより受
信枝を選択することもできる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明実施例のダイバーシチ受信回路を示すブ
ロック構成図である。この例は、ダイバーシチ受信枝の
数ｎが２の場合を示す。

本実施例は、同一送信元からの角度変調波をそれぞれ受
信および検波する二つの受信枝が設けられている。一方
の受信枝には受信波入力端子１、受信機３および検波器
７が設けられ、他方の受信枝には受信波入力端子２、受
信機４および検波器８が設けられている。

ここで本実施例の特徴とするところは、複数の受信枝の
それぞれの検波位相についてその尤度を推定する手段と
して位相尤度推定回路１３．１４を備え、尤度比較回路
１５に、二つの受信枝のいずれかの検波出力を選択する
選択手段と、位相尤度推定回路１３．１４の推定結果に
より前記選択手段を制御する手段とを備えたことにある
。

次に本回路の動作について説明する。

送信側では符号列を角度変調して送信する。この角度変
調波は、無線通信回線を経由して別々の受信アンテナに
より受信され、それぞれ、受信波入力端子１．２、受信
機３．４を介して検波器７．８に入力される。

ここで、送信側ではｊ通りの符号列Ｘ、　、Ｘ、、・・
・、ＸＪ−１（Ｊは整数〉のうち一つを送信すると仮定
する。ただし、それぞれの符号列Ｘｉはｎ個の符号から
なる。この符号列に対して検波器７において検波位相列
ｒｌ、検波器８において検波位相列ｒ２が受信されると
きの尤度は、それぞれ、ｐ　（ｒｌ　　ｌ　Ｘｋ）　、
ただしに＝０、・ｊ−１ｐ（ｒｌ１ｘｔ）Ｎただしｌ＝
０、−ｊ−１のような条件付確率で示される。

位相尤度推定回路１３．１４は、それぞれ検波器７．８
の出力から、上記の確率を計算する。尤度比較回路１５
は、これらの確率により表される尤度を識別タイミング
毎に１符号ずつ比較し、尤度が最大となる検波位相に基
づいて復号データを出力する。

第２図は信号位相と伝送特性との関係を示す。

角度変調の単純な例として直交位相変調（ＱＰＳＫ）の
場合を説明すると、その信号は、第２図（ａ）のように
配置される。この信号位相は、フェーシングにより第２
図（ｂ）に示すように変動する。このとき、フェーシン
グ周波数と位相変動とは、第２図（Ｃ）に示すような関
係がある。

このように、ディジタル角度変調方式では、検波位相情
報が伝送特性と直接関係があるので、検波位相の尤度を
比較すれば、伝送特性そのものを比較しているのと等価
である。したがって、フェージングだけでなく、熱雑音
のように受信枝間で独立に伝送特性に影響を与えるもの
に対してもダイバーシチ効果を得ることができる。また
、受信レベルを比較する必要がないので、受信レベルの
検出およびレベル比較が不要となり、回路構成を簡単化
できる。

第３図は尤度比較による動作を示す図であり、最も単純
な尤度比較の例を説明する。

例えばＱＰＳＫ信号の場合には、４値の符号Ｘ。

〜Ｘ４が４つの変調位相Ｘ１％Ｘａに割り当てられる。

これを検波器７．８で同期検波し、それぞれ検波位相ｒ
ｌ　、ｒ２を得たとする。ＱＰＳＫ信号の変調位相は、
理想的には、検波軸（工軸、Ｑ軸）からπ／４だけシフ
トした位置に必ず存在する。

これは遅延検波の場合も同様である。

このような場合には、検波位相ｒ、　、ｒ、と変調位相
との位相誤差θが小さいほど尤度が高いとみなすことが
できる。そこで、この位相誤差θから尤度に相当する値
を算出する。検波位相ｒｉの位相尤度推定関数は、位相
誤差θを変数とする単調減少関数により、ｐ（ｒｔ　　
ＩＬ）＝ｐ　（θＬ）と表される。ｐ（θＩ）の−例を
第４図に示す。

ここで、送信側では変調位相Ｘｉを送信し、この位相に
対して、検波器７は誤りとなることなく復号可能な検波
位相ｒｌを検出し、検波器８は誤りとなる検波位相ｒ２
を検出したとする。

このとき、検波器７ではｐ（ｒｌ　１ｘｋ）のうちに＝
１のもの、すなわちｐ（ｒ＋ｌｘ＋）が最大となり、検
波器８ではｐ（ｒ２１ｘｚ）が最大となる。これらを比
較すると、この例の場合にはｐ（ｒＩ　ｌＸ１）の方が
大きいので、変調位相ｘｌに対応する復号データを出力
する。

これに対してｐ　（ｒＩ　ｌ　ｘｔ）　＜ｐ　（ｒ２１
　ＸＪ）（ｊ＝２．３．４）の場合には、検波器８から
の検波位相により復号データが出力されることになる。

しかし、−船釣に、変調位相から位相誤差が大きいほど
、そのような検波位相が発生する確率は急速に小さくな
る。したがって、ｐ　（ｒＩ　ｌ　ｘｔ）の方が大であ
る確率が高く、ダイバーシチ効果が得られる。

以上の例では検波位相の発生確率に基づいて尤度を推定
する場合を例に説明した。この確率は検波位相の位相誤
差と非常に密接に関係しているので、位相誤差を尤度の
基準として用いることもできる。

第５図および第６図は位相誤差により尤度を推定して検
波後選択ダイバーシチ受信を行った場合の特性を示す。

第５図はレーレ−フェージング下の移動通信伝送路にお
いてＱＰＳＫ変調信号を同期検波する場合の誤り特性の
一例を示す。この図には、ダイバーシチを行わずに検波
器７．８でそれぞれ検波した場合、従来のレベル比較に
よるダイバーシチを行った場合の特性を併記した。横軸
は平均Ｅｂ／Ｎｏであり、受信レベルが高いほどその値
は大きい。本実施例は、低受信レベルでは従来のレベル
比較と同等のダイバーシチ効果しか得られない。

しかし、受信レベル（平均Ｅｂ　／　Ｎｏ　）が高くな
ると、従来例では軽減不能な誤り率が約３〜４ＸｌＯ−
３であるのに対し、本実施例では約Ｉ　Ｘｌ０−３とな
り、誤りが約３分の１に減少した。

第６図はフェージングの無い場合の誤り率特性の一例を
示す。

従来のレベル比較ダイバーシチでは、誤り率の大きい検
波器８の特性に近づいているのに対し、本実施例では、
誤り率の小さい検波器７の特性よりもさらに１．５ｄＢ
だけ所要受信入力レベルが低減され、ダイバーシチ効果
が得られている。

第７図は本発明第二実施例ダイバーシチ受信回路のブロ
ック構成図を示す。

第一実施例では、各受信枝の検波位相を識別タイミング
毎に比較していた。これに対して第二実施例では、平均
的な尤度が最大となる受信枝の検波位相を選択する。

すなわち、尤度比較回路２１は最新の尤度だけでなく、
過去の尤度の値も用いて受信枝または復号データを選択
する。検波器７．８の出力はグイバークチスイッチ１０
に接続され、尤度比較回路２１が過去の尤度の平均値を
受信枝毎に求め、その値によりダイバーシナスイッチ１
０を切り換える。これにより、検波器７または８の出力
が出力端子１１に接続される。

本実施例では、熱雑音の影響によって尤度の推定値が変
動しても、過去の値を考慮することによりその影響を低
減できる。

第８図は本発明第三実施例ダイバーシチ受信回路のブロ
ック構成図を示す。

本実施例は、第二実施例の構成に加えて、二つの受信波
入力の受信レベルをそれぞれ検出するレベル検出器３１
．３２と、このレベル検出器３１．３２の出力をそれぞ
れ位相尤度推定回路１３．１４の出力に乗算する乗算器
３３．３４とを備える。

本実施例では、位相尤度推定回路１３．１４によって求
められた各受信波の検波位相の尤度に対して、乗算器３
３．３４により、受信レベルのデータで重み付けをする
。これは、検波位相の尤度の推定値が、受信レベルが高
いほど正確であると考えられるからである。したがって
、より確かな尤度の値を求めることができる。

このような重み付けは、第一実施例でも同様に適用でき
る。

第９図は本発明第四実施例ダイバーシチ受信回路のブロ
ック構成図である。

本実施例は、第二実施例に加えて、二つの受信波人力の
受信レベルを検出するレベル検出器３１３２と、このレ
ベル検出器３１．３２の検出レベルを比較するレベル比
較器９と、尤度比較器２１の出力とレベル比較器９の出
力とを比較する比較器４１とを備える。

すなわち、位相尤度推定回路１３．１４の出力にレベル
検出器３１．３２の出力を乗算してから尤度を比較する
のではなく、尤度を比較した結果と受信レベルを比較し
た結果とを再度比較することが第三実施例と異なる。

本実施例では、例えば、位相尤度推定回路１３．１４に
よって求められた検波位相の尤度がほぼ一致した場合（
３以上の受信枝がある場合には、尤度が最大となる受信
波が複数存在した場合〉には、受信レベルの比較結果に
よって受信波を選択する。

また、逆に、受信レベルを比較情報とし、受信レベルが
同一で選択が不確定となる場合には、尤度の比較結果を
用いる。

このように、本実施例は、位相尤度またはレベル比較に
よる選択が不確定の場合に、もう一方の比較情報を用い
ることができる。したがって、不確定時に誤って選択す
る確率を少なくすることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のダイバーシチ受信回路は
、受信枝選択の情報として、受信レベルとは別に、また
は受信レベルに加えて、伝送特性と直接関係のある検波
位相の尤度を用いる。これにより、受信レベルのみを比
較情報として用いたダイバーシチより優れたダイバーシ
チ効果が得られる。特に、フェージングだけでなく干渉
や熱雑音のように伝送特性が独立に劣化するものに対し
てもダイバーシチ効果が得られるため、伝送特性の高品
質化に効果がある。

また、比較情報として尤度のみを用いてもダイバーシチ
効果を得ることが可能であるため、この場合には、受信
レベル検出器やレベル比較回路が不要となる。この結果
、受信レベル検出器の調整やダイナミックレンジの広い
ログアンプが不要となり、受信回路が簡単化できるとと
もに、受信レベル検出器の調整の不完全のためにダイバ
ーシチ効果が減少するといった問題が発生することがな
い。さらに、尤度の算出および比較をすべてディジタル
回路で実現できるので、無調整化でき、しかも信頼性を
高めることができる。

本発明は、無線通信一般に利用可能であり、その効果は
極めて実用的である。また、熱雑音に対してもダイバー
シチ効果が得られるので、無線機の受信感度が高くなり
、僅かな感度の増加も重要とされる衛星通信では特にそ
の効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第一実施例ダイバーシチ受信回路のブロ
ック構成図。第２図は信号位相と伝送特性との関係を示す図。第３図は尤度比較による動作を示す図。第４図は位相尤度推定関数の一例を示す図。第５図はレーレ−フェージング下の移動通信伝送路にお
いてＱＰＳＫ変調信号を同期検波する場合の誤り率特性
を示す図。第６図はフェージングの無い場合の誤り率特性を示す図
。第７図は本発明第二実施例ダイバーシチ受信回路のブロ
ック構成図。第８図は本発明第三実施例ダイバーシチ受信回路のブロ
ック構成図。第９図は本発明第四実施例ダイバーシチ受信回路のブロ
ック構成図。第１０図は従来例の二受信技選択ダイバーシチ受信回路
のブロック構成図。第１１図は受信レベルが低い場合の信号ベクトル図。１．２・・・受信波入力端子、３．４・・・受信機、５
、６・・・ログアンプ、７．８・・・検波器、９・・・
レベル比較器、１０・・・ダイバーシチスイッチ、１１
・・・出力端子、１３．１４・・・位相尤度推定回路、
１５．２１・・・尤度比較回路、３１．３２・・・レベ
ル検出器、３３．３４・・・乗算器、４１・・・比較器
。

Claims

【特許請求の範囲】１、同一送信元からの角度変調波をそれぞれ受信および
検波する複数の受信枝が設けられ、この複数の受信枝のいずれかの検波出力を選択する選択
手段を備えたダイバーシチ受信回路において、上記複数の受信枝のそれぞれの検波位相についてその尤
度を推定する手段と、この手段の推定結果により上記選択手段を制御する手段
とを備えたことを特徴とするダイバーシチ受信回路。