JPH09509032A - ダイバーシティ受信機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ディジタル信号、特に、しかし専らではないが、ディジタルプライベート移動体無線信号を受信するためのダイバーシティ受信機は、それぞれの入力信号を、ディジタル化され、そして最大比結合器（２２）において結合され、そしてその結果がディジタル復調器（２３）に印加されるゼロＩＦ信号に周波数ダウン変換する第１および第２の受信ブランチ（１０，１２）を含んでいる。第１および第２のブランチは、第１のブランチ（１０）が完全に指定され、そして第２のブランチ（１２）が第１のブランチ（１０）に関して故意に低下されていることで非対称である。

Description

【発明の詳細な説明】 ダイバーシティ受信機技術分野 本発明は、特に、しかし専らではないが、ＤＰＭＲ（digital private movile radio）信号を受信するための応用を有するダイバーシティ受信機に関する。受 信機は、トランシーバの一部を構成する移動体の、輸送可能の、またはポータブ ルの受信機として実行され得る。背景技術 移動体／ポータブル無線応用におけるダイバーシティ受信は、ＤＰＭＲシステ ムにおいて６０％までのレンジの改善と大いに改善された強さを生み出すことを 示した。ダイバーシティ受信は、現在ＥＴＳＩ(European Telecommunications S tandards Institute)によって設計されつつあるＴＥＴＲＡ（Trans European Tr unked Radio）のようなＤＰＭＲシステムにおける符号間干渉を克服するために 、等化器を使用することに対して高性能の代案を提供する。しかしながら、改善 は特別のアンテナと受信機のハードウェアの出費において得られる。 ダイバーシティは、少なくとも２つの独立的にフェーディングしているチャン ネル（またはブランチ）にわたって、同じ信号を送信しまたは受信するための方 法である。両方のブランチが同時に深いフェードにあるチャンスは大きく減少さ れ、その結果、システムは基地局の通常のカバレッジエリアにわたってより多く の信頼性があり、そして、所定のスレッショールド性能に対するかなりの増加し た距離にわたって動作が可能である。 受信機のダイバーシティの場合においては、受信機は一般に、信号入力が２つ のアンテナの一方または他方にスイッチを切り替えることによって接続される完 全に指定された受信機を含んでいる。 ＤＰＭＲの使用に対しては、スイッチングはバースト間においてのみ実際的で あり、その理由は、スイッチングのプロセスが、ＴＥＴＲＡにおいて使用される ために提案されているような異なった変調スキームに対して特に有害なトランジ ェントを導入するからである。次に受信されるバーストにおいてどのブランチが 最良でありそうかを決定するための特別の予測方法と組合わされたバーストバイ バーストのスイッチングは、受信機のＲＦ部分のみについての簡単な可搬物がア ンテナ端においてスイッチングをすることを許している。このアプローチは、予 測アルゴリズムが高速で有効に動作し得ないため、低速においてのみ実用的であ る。 代案の配置は、出力端子が適切な回路網に結合されている２つの完全に指定さ れた受信機を有することである。信号を結合させることは、注意深く同一の位相 にすることが必要であるから受信機のＲＦ段においてすることが困難であるよう に、信号は、ＲＦ受信機のハードウェアの完全な複製を必要とするベースバンド 信号処理において最も容易に結合される。２つの完全に指定された受信機を有す ることは非常に高価であり、そしてバッテリの寿命に不利な影響をもたらす全く 高い電力消費に帰着する。発明の開示 本発明の目的は、経済的な方法で受信機のダイバーシティを達成することにあ る。 本発明の第１の要旨によれば、少なくとも２つの非対称に設計された受信ブラ ンチと受信ブランチの重みづけされた出力を結合するための結合手段を含み、そ の中において、少なくとも２つの受信ブランチの１つは完全に指定さているダイ バーシティ受信機が提案されている。 本発明の第２の要旨によれば、送信機とダイバーシティ受信機を含み、ダイバ ーシティ受信機は少なくとも２つの非対称に設計された受信ブランチと受信ブラ ンチの重みづけされた出力を結合するための結合手段を含み、その中において、 少なくとも２つの受信ブランチの１つが完全に指定されているトランシーバが提 案されている。 完全には指定されない少なくとも１つのブランチを有する、すなわち、より貧 弱な感度および／または選択性を有することによって、そのとき、受信機のダイ バーシティは部品とそれらの複雑性から見て、そしてまた電力消費の観点の両方 から実質的に低いコストで達成されることが見い出された。 本発明の実施例においては、受信ブランチの重みづけされた出力を結合する便 利な形態は、いわゆる最大比結合である。最大比結合においては、２つのブラン チからの信号は、信号が合計される前にそれらの瞬時の信号対雑音比の比で重み づけされる。これは、引き続いて行われる復調のために非常によい条件を与える ことが分かり、そして、それがとにかく行われなければならない差動復調後のブ ランチを単に合計することを含んでいるから、ＤＰＭＲ受信機においてすること は特に簡単である。 本発明の実施例においては、完全に指定した受信ブランチは、指定しないブラ ンチと比較して付加的なＲＦフィルタを有している。 加えて、完全に指定した受信ブランチは、良好なＩＦフィルタ、すなわち良好 な選択性を有し得る。図面の簡単な説明 さて、本発明は添付図面を参照して例示の方法により説明される： 図１は、本発明の実施例のブロック図であり、 図２は、アナログ受信ブランチを非常に詳細に示しているブロック図であり、 そして 図３は、本発明（鎖ドット線）に従って作られた受信機の性能が、２つの完全 に指定されたブランチを含んでいる（連続した線）ダイバーシティ受信機および ダイバーシティを有しない（破線）受信機と、すべて５０ｋｍ／ｈにおいて比較 されているグラフである。 図面においては、同じ参照番号が相当する機能を示すために使われた。発明を実行するための態様 図１に示される受信機は２つのアナログ受信ブランチ１０，１２を含み、それ らからの出力はアナログ・ディジタル変換器１４に印加される。アナログ・ディ ジタル変換器の出力端子は、その出力端子が差動復調器２０，２１にそれぞれ接 続されるそれぞれのＦＩＲフィルタ１６，１８に接続されている。差動復調器２ ０，２１の出力端子は合計段２２において結合され、その出力端子は復調器２３ に接続されている。すべての復調はディジタル信号で処理される。 システムオペレータによって出され、またはネットワークによってオペレート されている無線標準の規定に適合させることがなされることを意味している受信 ブランチの１つ、例えばブランチ１０は、完全に指定されている。しかしながら 、他の受信ブランチ１２はその規定を減少させるために、故意に受信ブランチ１ ０より劣るようになされている。受信機に劣った性能を与える１つの方法は、Ｒ Ｆ，ＩＦおよびベースバンド段におけるフィルタの質を減少させることであり、 そしてまたＦＩＲフィルタ１８がより少ない選択性のために少ないタップを有す ることである。受信機のディジタル部分は最大比結合を達成し、その中において 、２つのブランチからの信号が、これらの信号を合計する前にそれらの瞬時の信 号対雑音比の比に重みづけされる。図１において、２つの受信ブランチは、ＲＦ 段２４，２５、そしてＩＦ段２６，２７そしてベースバンド段２８，２９をそれ ぞれ含んでいる。 図２を参照するに、完全に指定された受信ブランチ１０は、ＲＦ増幅器３４に 接続された出力端子を有する第１のＲＦフィルタ３２に接続されたアンテナ３０ を含んでいる。この増幅器の出力端子は、その出力が第１の局部発振周波数のた めの第２の入力端子４０を有する第１のミキサ３８の第１の入力端子に供給され る第２のＲＦフィルタ３６に接続されている。第１のミキサ３８の出力端子は、 その出力端子が第１のＩＦフィルタ４４に接続されているポストミキサ増幅器４ ２に接続されている。ＩＦ増幅器４６はＩＦフィルタ４４の出力端子に接続され 、そして第２の局部発振信号のための第２の入力端子５０を有している第２のミ キサ４８の第１の入力端子に接続された出力端子を有している。ポストミキサ増 幅器５２はミキサ４８の出力端子に接続され、そして第２のＩＦフィルタ５６は 増幅器５２の出力端子に接続されている。可変利得増幅器５８は、第２のＩＦフ ィルタ５６の出力端子に接続されている。可変利得増幅器５８の出力は、それら の出力端子がベースバンドフィルタ６４，６６に接続され、ベースバンドフィル タの出力端子が増幅器６８，７０に接続されているミキサ６０，６２をそれぞれ 含んでいる２つの直角位相に関連したパスに分割される。直角位相に関連した同 相および直角位相の局部発振信号はミキサ６０，６２に供給される。増幅器６８ ，７０の出力端子におけるＩおよびＱ信号は、アナログ・ディジタル変換器１４ （図１）に接続されている。 低下させた受信ブランチ１２は多くの点において、完全に指定された受信ブラ ンチ１０と類似しているが、しかし、第１のＲＦフィルタとＲＦ増幅器を省略し ている。アンテナ３１は、第１の局部発振信号のための第２の入力端子４１を有 している第１のミキサ３９の第１の入力端子に順番に接続されているＲＦフィル タ３７に接続されている。ポストミキサ増幅器４３はミキサ３９の出力端子に接 続され、そして第１のＩＦフィルタ４５に接続される出力端子を有している。ブ ランチ１０のＩＦフィルタ４４と比較して、フィルタ４５は低下、すなわち、よ り貧弱な選択性を有している。ＩＦ増幅器４７はフィルタ４５の出力端子に接続 された入力端子と、第２の局部発振信号のための第２の入力端子５１を有してい る第２の局部発振器４９の第１の入力端子に接続された出力端子とを有している 。ポストミキサ増幅器５３はミキサ４９の出力端子に接続された入力端子と、第 ２のＩＦフィルタ５７に接続された出力端子とを有している。可変利得増幅器５ ９はフィルタ５７の出力端子に接続された入力端子と、ミキサ６１，６３、それ らそれぞれのミキサの出力端子に接続された低域通過フィルタ６５，６７、およ びそれらそれぞれの低域通過フィルタの出力端子に接続された増幅器６９，７１ をそれぞれ含んでいる直角位相に関連した信号パスに分離される出力端子とを有 している。増幅器６９，７１のＩおよびＱ出力端子はアナログ・ディジタル変換 器１４（図１）に接続されている。直角位相に関連した局部発振信号はミキサ６ １，６３に印加される。ミキサ６０，６２，６１および６３の場合においては、 局部発振周波数が信号を混合してゼロＩＦに下げる。 横軸にブランチのＳＮ比（ＳＮＲ）と縦軸に平均ビットエラーレート（ＭＢＥ Ｒ）のグラフである図３を参照するに、ダイバーシティを行わない受信機の性能 が破線で、２つの完全に指定された受信ブランチを有するダイバーシティ受信機 の性能が連続した線で、そして、完全に指定された１つのブランチと３ｄＢだけ 低下された第２のブランチとを有するダイバーシティ受信機の性能が鎖ドット線 で示されている。ＳＬとマークされている水平線は指定された感度の限界を示し ていて、そして、種々の曲線とこの線との交点が、ダイバーシティを使用するこ とによって利得の８ｄＢが利用できる完全に指定された受信機と比較して、一方 の受信機のブランチを３ｄＢだけ低下させることによって利得の６ｄＢが得られ ることを図示している。部品、大きさおよび電流消費におけるコスト節減の観点 において、２つの完全に指定された受信ブランチを有することと比較して、利得 の２ｄＢの損失は価値がある。さらにこれは、ダイバーシティ受信機が利得手段 において、増加を１．６までのファクタだけ広範囲にわたって許容的に制御する ことができ、それによって、２．５までのファクタだけカバレッジエリアを増加 させる。 第２の受信ブランチ１２の低下の最低限界は、ダイバーシティ配置のない場合 に比較してもし利益が得られないならば、それであろう。 与えられた開示を読むことから、他の変形が当業者にとって明らかであろう。 そのような変形は、ダイバーシティ受信機およびそれらの部品の設計、製造およ び使用において既知であり、そしてここに既に記述した特徴の代わりにまたは加 えて使用される他の特徴を含み得る。クレームは、本出願において特徴の特別の 組合せについて公式化されたけれども、本出願の開示の範囲はまた、それがどれ かのクレームに現在クレームしたのと同じ発明に関していてもそうでなくても、 そしてそれが、本発明がしているように同じ技術的課題のいくらかまたは全てを 軽減しようともそうでなくても、明示的か暗示的かあるいはそれらからの派生的 にせよここに開示されたどんな新しい特徴または特徴の新しいどんな組合せをも 含んでいることが理解されるべきである。出願人は、新しいクレームが本出願の 続行中またはそこから引き出された別の出願の続行中に、そのような特徴および ／またはそのような特徴の組合せに対して公式化され得ることをこれによって予 告する。工業的応用 ディジタル信号、特に、フェージングによって影響され得るディジタルプライ ベート移動体無線信号のための受信機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 少なくとも２つの非対称に設計された受信ブランチと、受信ブランチの重み づけされた出力を結合するための結合手段を含み、その中において、少なくとも ２つの受信ブランチの１つは完全に指定されていることを特徴とするダイバーシ ティ受信機。 2. 請求項１記載のダイバーシティ受信機において、前記結合手段は最大比結合 手段であることを特徴とするダイバーシティ受信機。 3. 請求項１または２記載のダイバーシティ受信機において、各受信ブランチは 、入力信号が直角位相に関連したゼロＩＦ信号に周波数ダウン変換されるアナロ グセクションと、前記直角位相に関連したゼロＩＦ信号をディジタル化するため のアナログ・ディジタル変換手段と、ディジタル化された信号を復調するための 差動復調手段と、そして前記差動復調された信号を結合するための手段とを含ん でいることを特徴とするダイバーシティ受信機。 4. 請求項３記載のダイバーシティ受信機において、完全に指定されたブランチ は、そのまたは各指定されないブランチと比較して付加的なＲＦフィルタを有し ていることを特徴とするダイバーシティ受信機。 5. 請求項３または４記載のダイバーシティ受信機において、各アナログセクシ ョンは第１および第２のＩＦ段を有していて、ＩＦフィルタ手段は第１および第 ２のＩＦ段の間に設けられていて、そして完全に指定されたブランチのＩＦフィ ルタ手段の選択性はそのまたは各指定されないブランチのＩＦフィルタ手段のそ れより良いことを特徴とするダイバーシティ受信機。 6. 請求項３，４および５のいずれか１項記載のダイバーシティ受信機において 、ＦＩＲフィルタがアナログ・ディジタル変換手段の出力端子に接続され、そし て、指定されたブランチのＦＩＲフィルタが指定されないブランチのそれより大 きな数のタップを有していることを特徴とするダイバーシティ受信機。 7. 送信機とダイバーシティ受信機を含んでいるトランシーバにおいて、ダイバ ーシティ受信機は、少なくとも２つの非対称に設計された受信ブランチと受信ブ ランチの重みづけされた出力を結合するための結合手段を含み、その中にお いて、少なくとも２つの受信ブランチの１つは完全に指定されていることを特徴 とするトランシーバ。 8.送信機とダイバーシティ受信機を含んでいるトランシーバにおいて、ダイバー シティ受信機は、請求項２乃至６のいずれか１項に記載されている受信機である ことを特徴とするトランシーバ。