JPH07118671B2 - 検波後合成型ダイバーシチ受信装置 - Google Patents

検波後合成型ダイバーシチ受信装置

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JPH07118671B2
JPH07118671B2 JP3259928A JP25992891A JPH07118671B2 JP H07118671 B2 JPH07118671 B2 JP H07118671B2 JP 3259928 A JP3259928 A JP 3259928A JP 25992891 A JP25992891 A JP 25992891A JP H07118671 B2 JPH07118671 B2 JP H07118671B2
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distortion
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亮三 山崎
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JUSEISHO TSUSHIN SOGO KENKYUSHOCHO
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、伝送路が激しく変動す
る陸上移動通信において差動符号化された信号を、準同
期検波を用いて検波した合成する検波後合成型ダイ
バーシチ受信装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ディジタル無線回線、とくに陸上移動通
信回線においては、フェージングによる伝送品質の著し
い劣化を改善する方法としてダイバーシチ受信法があ
り、これには、選択・等利得・最大比の3つの合成法が
ある。検波前ダイバーシチ受信法にはこの3つの合成法
とも適用可能であるが、このうち等利得と最大比合成法
については、各ブランチから出力される信号の位相を同
相化する処理のハードウェアが非常に複雑になるため現
実的でない。
【0003】また同期検波を行う場合、受信側で搬送波
を再生することが必要となるが、再生された搬送波に
は、送信側で用いた搬送波に対して、位相不確定性が生
じるため、通常は送信側で差動符号化し、受信側ではそ
の逆の差動復号を行うことになる。このように差動復号
を前提とした同期検波方式に適用可能な検波後ダイバー
シチ受信法としては、検波後選択合成などが用いられて
いる。
【0004】ところが、それより改善効果の大きな検波
後合成型についてはまだ実用化されていない。その理由
としては、各ブランチで受けるフェージング歪は独立で
あり、それを補償した信号にもそれぞれ独立に位相不確
定性が生じ、これらの信号の位相を同相化するには、こ
の位相不確定性も考慮しなければならず、従来はこの方
法について十分検討されていなかったためである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、等利得合成や最大比合成などの合成型ダイバーシ
チを行う場合、各ブランチから得られるフェージング位
相歪を補償した信号を同相化することが必要となるが、
この信号には各ブランチごとに独立に位相不確定性が生
じているため、その不確定性による位相のずれを各ブラ
ンチで一致させなければならないという点である。
【0006】したがって、検波後合成型ダイバーシチを
実現するためには、フェージングによる位相歪の補償の
ほかに、補償した信号に生じる位相不確定性も考慮しな
ければならない。
【0007】また、フェージング位相歪を補償した信号
に位相不確定性が生じるということは、いいかえれば、
この信号が各ブランチごとに、N相PSK信号の場合に
は、2πk/N(k=0,1,…,N−1)のいずれか
の角度だけお互いにずれるということである。しかし、
さらに問題となるのは、このずれる角度が受信途中でも
フェージングによる急激な位相変動により変化してしま
うことである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る検波後合成型ダイバーシチ受信装置
は、準同期検波によって得られた受信ベースバンド信号
からそれに含まれるフェージング位相歪を推定し、フェ
ージング位相歪を補償するフェージング位相歪補償手段
(例えば、フェージング位相歪補償部7…)と、フェー
ジング位相歪補償後の信号に含まれる各ブランチごとに
独立な位相不確定性を、それによる各ブランチ間のずれ
の量は連続する2シンボル間では変化しないと仮定し、
受信側で任意のひとつのブランチに対する他のブランチ
の信号を2π/Nずつ位相回転させ、この中から連続す
る2シンボル間の信号点間距離の自乗和が最小となるも
のを選んで補正する位相不確定性補償手段(例えば、位
相不確定性補償部8…)と、各ブランチの包絡線レベル
を検出する包絡線レベル検出手段(例えば、包絡線レベ
ル検出部9…)と、上記位相不確定性補償手段によって
補正した信号を上記包絡線レベル検出手段によって検出
した包絡線レベルを用いて重み付け合成を行う合成手段
(例えば、合成部10)と、を備えるものとした。
【0009】
【作用】 前述したように、各ブランチのフェージング位
相歪を補償した信号は、お互いにある角度だけずれてい
て、そのずれる角度が途中で変化するが、上記のように
構成した本発明では、次のようにして、これらの信号を
同相化する。
【0010】連続する2シンボル間、すなわち1シンボ
ル長に相当する時間内では、そのずれる角度は変化しな
いと仮定し、受信側で任意にあるひとつのブランチ、例
えばブランチ1を選び、このブランチに対する他の各ブ
ランチのずれの量を、各シンボルタイミングごとに、位
相不確定性補償手段で検出して補正するものである。
くすれば、ハードウェア構成が簡単で、また受信途中で
各ブランチ間での位相のずれが変化してもそれに対応で
きる
【0011】各ブランチでは独立にフェージング位相歪
を補償しているので、その信号の取り得る位相は、ほぼ
2πk/N+π/N(k=0,1,…,N−1)のいず
れかになっている。ブランチ1と他のブランチの間でこ
のkの値が一致している場合には同相であり、そのとき
にはその2つの信号点間の距離は小さく、異なっていれ
ば当然それより大きくなる。逆にいえば、各ブランチの
信号を、大きさは変えずに位相だけを2π/Nずつ回転
させたN個の信号を作り、この中で最も信号点間の距離
が小さいものを選べば、それがブランチ1に対して同相
化されたといえる。
【0012】ただし、上記のようなフェージング位相歪
補償手段を採ると、位相の変化に情報をのせるN相差動
PSK信号の場合、1シンボル長の間にブランチ1に対
してフェージングによる急激な位相変動があると、結果
としてダイバーシチ合成後の信号の位相変化が送信信号
の位相変化に一致しなくなる場合が生じる。
【0013】これを避けるには、位相の不確定性による
ずれを、連続する2シンボル間から検出すればよい。す
なわち、各シンボルタイミングごとに、連続する2シン
ボル間で、各ブランチごとにフェージング位相歪を補償
した信号に対して、2π/Nずつの位相回転を与え、こ
の中でブランチ1のフェージング位相歪を補償した信号
との信号点間距離の自乗和が最小となるものを、ブラン
チ1に対して同相化されたとして、その信号を位相不確
定性補償手段の出力信号とすればよい。
【0014】
【実施例】以下、本発明に係る検波後合成型ダイバーシ
チ受信装置の実施例を図面を参照して詳細に説明する。
【0015】図1にMブランチ(Mは2以上の任意の自
然数)の検波後合成型ダイバーシチ受信装置のブロック
図を示す。どのブランチにおいてもフェージング位相歪
を補償するところまでは同様の処理である。
【0016】まず、アンテナ部(1)で受信された受信
波は、帯域通過フィルタ部(2)によって帯域外の雑音
が除去された後、AGC部(3)によって適正な平均受
信レベルに設定される。その後、AFC部(4)で準同
期検波(搬送波を再生せず、受信機の局部発振器(5)
を用いて検波する方式)時の搬送周波数と局部発振周波
数との差を補償する。準同期検波部(6)でAFC部
(4)からの出力信号を直交検波して受信信号をベース
バンド信号に変換する。この信号をI成分とQ成分から
なる複素信号un とすると、次式のように表せる。
【0017】
【数1】
【0018】次にこのun をフェージング位相歪補償部
(7)に入力して位相歪を補償する。この信号には送信
ベースバンド信号とともに伝搬路で受けたフェージング
歪が含まれていて、それらをそれぞれ複素信号zn ,c
n とすると、次式のように表せる。
【0019】
【数2】
【0020】フェージング歪を補償するには、cn -1
推定し、これをhn としてun に乗積すればよい。した
がって、フェージング歪補償後の信号vn は次式から求
められる。
【0021】
【数3】
【0022】ここでは、最小自乗法を用いて、次のよう
にしてhn を推定した。
【0023】
【数4】
【0024】そして、上記した式5が最小となるような
n を求めれば良いのである。これを満たすhn は、次
に示すWiener−Hopfの方程式で与えられる。
【0025】
【数5】
【0026】上記式6のhn は、振幅と位相の両方を補
償する場合の解であり、今回のように位相にのみ情報を
のせたN相PSK信号に対して合成型ダイバーシチを行
う場合には、位相のみを補償すればよい。そのときの補
償量をθn とすると、次のようになる。
【0027】
【数6】
【0028】平均する区間を過去D1個、未来D2個の合計
D1+D2+1個とした場合において、θn およびそれを用
いてフェージング位相歪を補償した信号yn は、図2の
ような構成で求められる。
【0029】まず、上記式7における分子は、次のよう
になる。
【0030】
【数7】
【0031】ここで、n−i(i>0)における送信シ
ンボルの推定誤差は、t=nTにおいて既に得られてい
るのでその値を用いる。すなわち、図3に示すような構
成によって図2の処理部2において、 n-i * とn−iに
おける送信シンボルの推定値(1≦i≦D1)とから、
記の式9を計算して処理部4へ出力する。
【0032】
【数8】
【0033】一方、n−i(i≦0)における送信シン
ボルの推定値は、t=nTから見ると現在および未来の
値であり、 最適な補償量θn-i (i≦0)もまだ得ら
れていない。そこで、t=nTにおいてθn-i と最も相
関の強いθn-1 をθn-i の代わりに用いて、n−i(i
≦0)における送信シンボルの推定値を求める。すなわ
ち、図4に示すような構成によって図2の処理部1にお
いて、下記の式10を求め、これを硬判定したものをn
−i(−D2≦i≦0)における送信シンボルの推定値と
する。
【0034】
【数9】
【0035】そして、上記式10を用いて下記の式11
を計算して処理部4へ出力する。
【0036】
【数10】
【0037】処理部3では、図5に示すような構成によ
って、un-i (−D2≦i≦D1)から、下記の式12を計
算して処理部4へ出力する。
【0038】
【数11】
【0039】処理部4では、図6に示すような構成によ
って、処理部1の出力Aと処理部2の出力Bとを加算
し、それを処理部3からの出力Cで除算して、θn を出
力する。最後にフェージング位相歪を補償した信号が下
記の式13で得られる。
【0040】
【数12】
【0041】ここまでの処理において、ブランチ1でフ
ェージング位相歪を補償した信号時系列を{yn}と
し、それ以外のブランチ2,3,…においてフェージン
グ位相歪を補償した信号時系列をそれぞれ{y(2) n},
{y(3) n},… とする。また、包絡線レベルは、ブラ
ンチ1,2,3,…の順にそれぞれ|un |,|u(2) n
|,|u(3) n|,… とする。
【0042】ブランチ2からブランチMまでのどのブラ
ンチにおける位相不確定性補償部でも次のような同様の
処理を行うが、ここではブランチ2について説明する。
また、その構成を図7に示し、ブランチiにおける出力
信号時系列は{r(i) n}とする。
【0043】まず、位相不確定性補償部(8)の入力信
号である{y(2) n}について、2π/Nずつの位相回転
を与えてN個の信号時系列{exp(j・2πk/N)
・y(2) n}(k=0,1,2,…,N−1)を作る。こ
れと{yn }とを用いて次式に示すような距離の自乗和
1 〜dN までを求める。
【0044】
【数13】
【0045】1 〜dN までの最小値を求め、これがd
L であったとすると、位相不確定性補償部(8)では、
(2) nの位相を2π(L−1)/Nだけ回転させて、e
xp{j・2π(L−1)/N}・y(2) nをn番目のシ
ンボルとして出力する。
【0046】一方、包絡線レベル検出部(9)では、準
同期検波部(6)からの出力信号を用いて包絡線レベル
を検出し、合成部(10)に重み付け信号として出力す
る。
【0047】合成部(10)では、図8に示すような構
成によって、包絡線レベル検出部(9)からの信号を用
いて、フェージング位相歪補償部(7)からの信号を重
み付けして加算する。最後に、その信号をデータ判定部
(11)で差動復号してデータを得る。
【0048】次に、本発明に係る検波後合成型ダイバー
シチ受信装置の具体例として、2ブランチの場合を説明
する。ただしここでは、ブランチ1,2でフェージング
位相歪を補償した信号時系列を説明の都合上それぞれ
{an },{bn }と表す。また、変調方式は、N=4
に相当するQPSK変調とし、送信側で差動符号化され
ているとする。さらに、フェージング位相歪補償部で行
う平均化区間はD1=1,D2=1とした。
【0049】フェージング位相歪補償部(7)からの出
力信号の位相面における信号点配置の一例として、{a
n }より{bn }の方が約90゜位相が進んでいる場合
を図9に示す。この図には{bn }をπ/2ずつ位相回
転した信号も合わせて示してある。
【0050】位相不確定性補償部(8)では、まず次式
によってn−1番目とn番目の2シンボルにわたる信号
点間距離の自乗和を計算する。そしてd1 〜d4 のうち
で最小となるものが{an }に対して同相であるとす
る。
【0051】
【数14】
【0052】図9の場合にはd4 が最小となり、{a
n }より{bn }の方が確かに約90゜位相が進んでい
ることがわかる。
【0053】その後は、an-1 ,an とそれに同相化さ
れたブランチ2の信号(この場合は−j・bn-1 ,−j
・bn )とをそれぞれ合成部(10)で包絡線レベルを
用いて重み付けしてから加算することで最大比合成がで
き、その出力をデータ判定部(11)で差動復号してデ
ータが得られる。
【0054】本方式をビットレート32kbps、最大
ドップラ周波数を80Hzとしたときの結果を図10に
示す。この図で横軸は情報1ビットあたりの信号対雑音
電力比Eb /N0 で、縦軸は平均ビット誤り率である。
この図より誤り率10-2のところでダイバーシチなしの
場合に比べて約7.1dB、10-3のところで約12.
7dBの利得が得られていることがわかり、この値は理
論値に比べてそれほど劣化がない。
【0055】以上のことから、本発明の有効性が確認で
きる。
【0056】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、ディジタル陸上移動通信などで差動同期検波を行う
場合に、従来は実現されていなかった検波後合成型ダイ
バーシチ受信を行うことが可能となり、検波後選択型よ
りもさらに大きな伝送品質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Mブランチの検波後合成型ダイバーシチ受信
のブロック図。
【図2】図1のフェージング位相歪補償部のブロック
図。
【図3】図2の処理部2のブロック図。
【図4】図2の処理部1のブロック図。
【図5】図2の処理部3のブロック図。
【図6】図2の処理部4のブロック図。
【図7】図1の位相不確定性補償部のブロック図。
【図8】図1の合成部のブロック図。
【図9】位相不確定性の検出方法を説明するために示し
た図。
【図10】ビット誤り率特性の一例を示す図。
【符号の説明】
1 アンテナ部 2 帯域通過フィルタ部 3 AGC部 4 局部発振器 5 AFC部 6 準同期検波部 7 フェージング位相歪補償部 8 位相不確定性補償部 9 包絡線レベル検出部 10 合成部 11 データ判定部 12 遅延部 13 判定部 14 乗算部 15 処理部1 16 処理部2 17 処理部3 18 処理部4 19 加算部 20 複素共役変換部 21 絶対値演算部 22 除算部 23 2π/N移相部 24 減算部 25 最小値判定部 26 移相部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フェージング歪を有するN相差動PSK変
    調信号を準同期検波を用いてダイバーシチ受信を行う
    波後ダイバーシチ受信装置において、準同期検波によっ
    て得られた受信ベースバンド信号からそれに含まれるフ
    ェージング位相歪を推定し、フェージング位相歪を補償
    するフェージング位相歪補償手段と、フェージング位相
    歪補償後の信号に含まれる各ブランチごとに独立な位相
    不確定性を、それによる各ブランチ間のずれの量は連続
    する2シンボル間では変化しないと仮定し、受信側で任
    意のひとつのブランチに対する他のブランチの信号を2
    π/Nずつ位相回転させ、この中から連続する2シンボ
    ル間の信号点間距離の自乗和が最小となるものを選んで
    補正する位相不確定性補償手段と、各ブランチの包絡線
    レベルを検出する包絡線レベル検出手段と、上記位相不
    確定性補償手段によって補正した信号を上記包絡線レベ
    ル検出手段によって検出した包絡線レベルを用いて重み
    付け合成を行う合成手段と、を備えることを特徴とする
    検波後合成型ダイバーシチ受信装置
JP3259928A 1991-07-04 1991-07-04 検波後合成型ダイバーシチ受信装置 Expired - Lifetime JPH07118671B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2924730B2 (ja) * 1995-09-13 1999-07-26 日本電気株式会社 信号受信方法
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Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
電子情報通信学会技術研究報告RCS90−390〔57〕(平成2年5月24日)P.13−20
電子情報通信学会論文誌B−IIJ72−B−II〔4〕(平成1年4月20日)P.125−132

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