JPS61137442A - デイジタル信号受信検波方式 - Google Patents

デイジタル信号受信検波方式

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JPS61137442A
JPS61137442A JP60274277A JP27427785A JPS61137442A JP S61137442 A JPS61137442 A JP S61137442A JP 60274277 A JP60274277 A JP 60274277A JP 27427785 A JP27427785 A JP 27427785A JP S61137442 A JPS61137442 A JP S61137442A
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signal
phase
phase shift
detection method
cor
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JP60274277A
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ジユツカ・ヘンリクソン
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Nokia Oyj
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H04B7/0837Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using pre-detection combining
    • H04B7/084Equal gain combining, only phase adjustments

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)

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、ディジタル信号の受信および検波のための方
式に関し、特に無線中継システムに関する応用のため、
ダイパーシティ受信に用いることを意図するものである
。この方式は、1つあるいはそれ以上の受信された(位
相変調、または位相および娠幅変調された)パルス列の
加算を必要とし、該加算操作のために従前に受信され復
調された信号によって重み付は係数が生成される。
〔従来の技術〕
この点に関して、次の文献が参考になる。
[1][マイクロ波移動通信j、W、C,ジエイクス編
、ジョンワイリー&サンズ、ニューヨーク、1974年
、642頁(Microwave mobile co
mmunications、 W、C,Jakes (
ed、) Jhon Wiley & 5ons、 N
ew York 1974.642 g、 )。
[21フイアに、、チャンD、[フェージングマイクロ
波チャンネル用組合せPSKJIEEE通信会報、19
75年5月、セクション554・・・7(Feherに
、、 Chan D、 :PSK combine f
or fading microwave chann
els、 IEEE Transactions on
 communicatins、 Hay 1975.
 ss、 554.、.7. )[31リンゼイW、C
,,サイモンM、に、r遠隔通信システム技術」プレン
ティス−ホール社、イングルウッドクリフ、1973.
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 ) 、日本。
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、J、rデータ通信の原理」、マグロウヒル、1968
年、4335頁(Lucky R,W、、 5alz 
J、。
Weldon E、J、 : Pr1nciples 
or data communica口On )lcG
raw−Hill 1968.4335 )。
[61コマキS、、ヨシハルO1,コジロ下、「析しい
スペースダイパーシティを用いる1 6−QAM (4
x4直交振幅変調)ディジタルラジオシステムのパフォ
ーマンス」、l0C−80,52゜2.1−6頁(Ko
maki S、、 Yoshiharu O,、Koj
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  16−QAM(quadrature  ampl
tude modulation) Digital 
radio systems usingnew 5p
ace cliversity ICC−80,pp、
 52.2.1.、.6.)。
[1]ヴアントリースH,1,17検波、推定および変
調理論J第3編、ジョンワイリー&サンズ、ニューヨー
ク、1971年、626頁(Van 丁reesH,L
、: [)etection、 estimation
 and modulation tハeory、  
Ot、  II1、  John  Wiley  &
  5uns、  New  York1971、 8
26 p、)。
ダイパーシティ受信方式の趣旨は、マルチパスフェージ
ングのある状態においてできるだけ最善の信号を確保す
ることにある。このような目的でのダイパーシティ受信
の使用は、参照文献[11の423〜489頁(アナロ
グ信号について)および参照文献[2](ディジタル位
相変調信号について)に例示されている。
上述の方式は、トランスバーサルフィルタリングを使用
するイコライザにも応用でき、以前に知られている最適
化の基準(最小自乗誤差、ゼロ強制法1交献[5]14
7〜156頁)は、以前に使用されていない基準または
最小のプロジェクションに置換される。
アナログおよびディジタル信号を合成し且つ復調するた
めの公知のシステムは、参照文献[月および[21に従
って第9図に示された原理に従う。
受信機に入力される信号S1とS2はAPSK(amp
l 1tude phase 5hift keyin
g : 振幅位相変調〉変調されている。信号S1は、
位相シフタ105に与えられ、θだけ移相されて信号s
1 ′となる。
信号S1−とS2は、加算回路106に供給されてsl
 ′+s2に等しい信号S3を生成する。キャリア再生
器100  (例えば、参考文献[41の非線形+フィ
ルタリング法またはコスタスループ(costas 1
oop)を用いて)によって信号S3からキャリアが抽
出される。該キャリアca3は、復調器101における
同期復調(coherent demodulatio
n )に供される。加算回路106において合成される
べき同期信号を得るために、信号s1 =とS2に対応
するキャリアがそれぞれキャリア再生器102および1
03で生成される。得られたキャリアCa1およびca
2は位相比較器104に与えられ、キャリアca1およ
びca2が同期しているときに該位相比較器104の出
力■1がゼロになる。
こうして、信号S1−と52のキャリアが同期し、加算
信号S3が最大となったときに、位相シフタ105の調
整が終了する。
上述した操作のためには、多くの現実的な解法が知られ
ている。それらの全てがサイン波キャリア周波数を基礎
とする信号S1−と52の位相再生により特徴付けられ
る。
上述に加えて、特にディジタル信号のためのダイパーシ
ティ受信方式がいくつか提案されている。
これらの技術は既に復調された信号を使用する。
この原理の良く知られた応用には、参照文献[41に示
された、特別なダイパーシティ構成により、判定点にお
ける平均自乗誤差を最小としようとすることを特徴とす
るものが含まれる。参照文献[4]において、これは各
ダイパーシティブランチに整合適応イコライザを使用す
ることにより達成される。
ざらに、参照文献[61における、最大平坦性のスペク
トラムを提供するための合成信号スペクトラムに従った
ダイパーシティ合成操作の位相整合を行なう構成が知ら
れている。その意図は、最小の分散合成の一つである。
そして、ディジタル信号の復調符号は使用されない。
キャリアの同期が保たれていることを基礎とするダイパ
ーシティ合成を採用するのに通常使用される構成は、高
度に分散的な伝送路(マルチパス伝播、選択的フェージ
ング)の状態のもとでは最適の結果を生成しない。
上述の技術は、ディジタル伝送における誤差増大の可能
性に通じる同期およびクオドラチャ−ブランチ間の信号
の相互作用を考慮していない。
判定点にあられれる平均自乗誤差の最小化に基づく方法
は上述のものよりも良い結果を与えるが、それらでさえ
も適用されたディジタル変調の性質を最適化することは
ない。最適化のための基準としての平均自乗誤差は判定
領域の形態と完全にコンパチブルではない。このことは
特に選択的フェージングが深いときに重要である。
最小分散合成を用い且つ主として信号スペクトラムへの
追随性に基づく方式は、低誤差の可能性を生成する必要
はない。そのようなシステムの実現は、しばしば技術的
に複雑となる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、上述した従来技術に関する欠点を防止
して完全に新たなディジタル信号の受信復調方式を提供
することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明による方式は、次のような考察に基づいている。
本方式は、APSK信号のダイパーシティ受信を行なう
復調器を使用する。
本方式は、平均自乗偏倚、すなわち最小プロジェクショ
ン、を最小とし、そしてそれはく良く知られた平均自乗
誤差と比較されたい)最適化の新たな基準である。
上記復調器は、リファレンスキャリアを生成するため決
定指導ループ(decision directed 
l。
op)を使用する。これは、プロン1クシヨン制御増分
の生成にほとんど不可欠である。
ダイパーシティブランチ信号の加算は、全てのブランチ
あるいは1つを除く全てのブランチにおける位相シフタ
、または位相シフタと振幅シフタ(重み付は要素)の組
合せによりもたらされる。
重み付は要素の制御は、復調中の判定に基づく。
重み付は要素の制御は、次の各相互乗算、あるいはこれ
らと数学的に等価な機能を得るための技術的な変形によ
り得られる。
(a)決定指導ループの瞬時制御増分(プロジェクショ
ン)、および、 (b1)上述の合成加算値と(ローパスフィルタされた
)重み付は要素に先行するブランチ信号との積、または (b1)上述の合成加算値とブランチ信号との積、(b
3) (2つのブランチの場合)(ローパスフィルタさ
れた)カロ算点にあられれる両ブランチ信号の積。
本方式は、最小分散と最大レシオ合成技術を混合したも
のである。分散が無視できるときは、ブランチは最大レ
シオの原則に従って重み付けされるが、高分散状態にお
いては、ブランチ信号が分散成分の影響を最小とするよ
うに合成される。
上述の本方式の最大の特徴は、重み付は要素の制御のた
めのプロジェクション量zkの利用である。プロジェク
ションzkは次式により得られる。
Z k = yQkS Ik −V Iks Qk但し
、yIk:検波器において復調される前の同期ブランチ
における信号サンプル、yqk:クオドラチャ−ブラン
チにお ける信号サンプル、 S Ik :同期ブランチにおける検波信号、 SQk:クオドラチャ−ブランチにお ける検波信号。
本方式は、トランスバーサルフィルタを使用するイコラ
イザにも適用できる。そして、タップ重みは、最小プロ
ジェクション原理に基づいて制御される。
ざらに正確には、本発明による方式は、特許請求の範囲
第1項の記載により特徴付けられる。
〔発明の作用および効果〕
フェージングのない正常な状態においては、本提案の手
法によるダイパーシティ合成によって、以前の手法を用
いたのと同様の結果が得られる。
本発明の優位性は、高分散であって、選択的なフェージ
ングのあるチャンネルにおいて、受信機が主信号に加、
えて、振幅および位相の変化された遅延信号を受信した
ときに、顕著である。そのとき受信機は、最小プロジェ
クションの検出におけるノイズと干渉との組合せによる
妨害を最小とするように、ダイパーシティブランチを合
成する(またはイコライザ係数を調整する)。特に深い
フェージングの期間中において、上述したシステムによ
る分散成分の除去は、従来方式によって得られるそれに
ついての受信機のパフォーマンスを向上させる。
本発明による方式は、他のいくらかの方式、例えば参照
文献[6]に示されたような、最小分散を特徴とする結
果を得るために使用される他の制御形態の方式より、技
術的に複雑でない。
制御のための最小プロジェクションの基準は、本来、デ
ィジタル伝送において通常使用されるパフォーマンス計
測の誤差率に非常に近くなる。その結果、本発明による
最適化の原理は、誤差率の点で有利な結果を得る。
本発明は、最終的な位相差が自動的に考慮されるので、
ダイパーシティブランチにおける遅延の相違についての
補正の必要性を緩和する。
本発明は、ダイパーシティブランチが各タイミング位相
について最適に合成され、その結果使用可能なタイミン
グの範囲を拡大するので、受信機のタイミングについて
の要求を緩和する。
〔実 施 例〕
ディジタルクオドラチャ−変調を用いたダイパーシティ
受信機について考察する。このような受信機の構成は第
1図に示されるブロックダイアグラムで示される。
M個の信号S1・・・sHは、例えば、分離された各ア
ンテナからあるいはトランスバーサルイコライザ遅延線
の各タップから、同時に受信される。
装置API 、・・・APR−1(APM >によって
、これらの各信号(または後述のように1つを除く各信
号)に対し振幅および位相シフトまたは位相シフトのみ
が施される。これらシフトされた(処理された)信号S
1、・・・・・SMは合成器(加算点)2に供給され、
合成された結果は、例えば第2図で与えられるような構
成からなる在来のクオドラチャ−変調の検波器3に供給
される。キャリア再生器4の出力でおるリファレンスキ
ャリアCaは、(例えばコスタスループのような)どん
な適宜手段によっても生成され得るが、最善の結果は、
決定指導ループ(DD1〜文献[3])の使用によって
得られる。第2図における復調器は、乗算器6と7(例
えば平衡ミキサ(balanced m1xers) 
)、ローパス型受信フィルタ8と9、サンプルアンドホ
ールド回路10と11、および判定回路12と13で構
成される。図示上側のブランチは、同期信号の処理を行
ない、その出力は同期検波符号sIkであるのに対し、
図示下側のブランチは、クオドラチャ−信号を処理し、
その出力はクオドラチャ−検波符号SQkである。判定
回路12および13の前の同期およびクオドラチャ−信
号VIkおよびyQkのアナログサンプルは、本発明の
キー演算をなし遂げるために必須である。
本発明の本質的な特徴は、受信機にあけるプロジェクシ
ョン量を演算することである。これは第3図に概略的に
図示され、そこでは、16QAM”変調の信号図の第1
の第1象限が与えられる。受信信号サンプルyは複素形
式で、 y=ylk+j yok   ・・・ (1)として与
えられ、生じ得る検波符号はs+(i=0.1,2.3
>で示される。そこで、プロジェクション変数は、 zk=Im(ysk*)     ・・・ (2)=y
QksIk−ylksQk−(3)で算定され、それは
実際上記プロジェクションに比例する変数である。この
プロジェクションの算定のメカニズムは第2図に与えら
れる。
検波符号SIkは、正または負の電圧でおり、各符号期
間の長ざTの間一定の値を持つ。該符号電圧SIkは、
いくつかの固定値のみを持つことができ(第3図参照)
、例えば16QAMにおいては、それは4つの値をとる
ことができる。同様に、信号サンプルyQkは、正また
は負(またはゼロ)電圧となり得るが、これはアナログ
電圧であり、全ての値をとることができる。電圧yQk
もまた符号期間Tの間一定値を保持する。これら2つの
電圧は、DC(直流)型乗算器14に与えられる。この
乗算器は、例えば、電圧yQkおよびSIk用のアナロ
グ−ディジタル変換器(A/D変換器)を用いることに
よりディジタル的に実現できる。同等の操作が、yIk
SQkの積を得るために適用される。
これら積は、抵抗マトリクスと演算増幅器(OPアンプ
)タイプから構成し得るアナログ電圧としてまたはディ
ジタル差分回路からなるディジタル的な実現による加算
回路16に供給される。出力電圧zkは、受信機の残部
の実現原理に応じてアナログ信号またはディジタル信号
であるであろう。
受信機の実現技術とは別に、信号zkが、わずかの固定
値、例えば+1および−1のみからなるように量子化さ
れ得ることも留意すべきである。
量zkは、周知の原理によるキク1ノア再生のために決
定指導ループが使用され得る。
本発明の主たる思想は、平均自乗誤差E(srn2α)
を最小化することである。ここで、αは、検波符号sk
によ°つて定義される決定指導からの受信信号サンプル
yの偏向角度である(第3図参照)。第1図において、
積すを得るべく乗算器5にてプロジェクション電圧zk
に合成信号Sを乗算し、且つ相関器Co rl−Co 
rH−1(Co rH)にて各ブランチ信号と上記槽す
との相関をとることにより、上述の目標に近付く。この
乗算器5は、信号zkがローパス型であり、遷移が符号
期間Tの倍数で生じ且つ合成信号Sが中間周波数におけ
るバンドパス信号であるような広帯域平衡変調器を用い
ることができる。(しかし、同様の原理を他の構成によ
り実現することもでき、その場合、乗算動作は、他のタ
イプの乗算器により実現される。〉相関の結果Ci  
(i=i・・・M)は、乗算器5と同様のタイプの乗算
器により得ることができ、例えばローパスフィルタによ
り該結果を平均化する。
相関結果ciは、相関結果がゼロとなるように振幅およ
び位相シフタAPI・・・△pHを制御するのに使用さ
れる。上記目標に達することを可能とする1つの方式は
、振幅および位相シフタの制御において、最急峻下降ま
たは傾斜の方式を用いることでおる。このような制御に
おいては、振幅および位相の相関結果ciに比例する電
圧は、シフタAPI・・・APMの振幅および位相制御
電圧から減算される。平衡状態では相関結果はゼロで、
シフタの制御信号は変化されない。
第1図において与えられる受信機の原理は、M−1個の
振幅および位相シフタのみを含むように変形することが
できる。1つのブランチは、そのようなシフタのないま
まとしてよい。これは、キャリア再生器4が、再生キャ
リア位相を合成信号の位相に適合させるという事実によ
っている。除外された振幅制御は、自動利得制御(au
tomat icgain control 〜A G
 C>によって達成され、この制御は、この場合、全て
のブランチに共通でなければならない。
本発明の実現原理は、振幅および位相シフタAP1・・
・APHの代りに位相シフタのみが使用されるように変
形され得る。ざらに、これら位相シフトは、いくつかの
方法により実現し得る。第1に、振幅および位相シフタ
は位相シフタで置換えることができる。第2に、位相シ
フタは、中間周波数信号を生成するミキシングに使用さ
れる局部発振器の出力に接続することができる。第3に
、上記局部発振器は、その位相が相関電圧Cll1によ
って制御される電圧制御発振器(voltage co
ntrolledosci I 1ator −V C
O)であってもよい。もしも、第1の方法が用いられる
ならば、少なくとも第4〜6図における実現原理が有効
である。これら全ての原理において、積電圧すの形成に
用いられる他の信号5III−は、位相シフタの後にと
りだされる。第4図においては、一般的なM個のブラン
チの合成が与えられ、且つ1つのブランチにおける位相
シフタの制御が示されている。中間周波数信号sm−と
Sは、平衡変調器タイプからなる乗算器17で乗算され
る。乗算結果は、二重周波数項は除去されるがローパス
環が歪みなく通過するフィルタ18によってローパスフ
ィルタされる。そして、ローパスの結果は、乗算器19
においてローパスプロジェクション電圧zkと乗算され
る。このDC型乗算器は8、電圧zkの形成との関係で
上述したように例えばディジタル的に実現することがで
きる。乗算結果Cは、フィルタ20においてローパスフ
ィルタされる。該ローパスフィルタ20は、その時定数
が符号期間下と比較して非常に大きいRCローパスフィ
ルタであってもよい。平均結果C−は、位相シフタ1の
制御に使用される。位相シフトθは、制御電圧C−に比
例すると仮定される。
平衡状態で、電圧Cはゼロでおり、位相シフトθはフィ
ルタ出力における瞬時値C−に比例するであろう。入力
電圧Cがゼロのときのローパスフィルタの減衰する出力
電圧によって、θに僅かな変化が生じ、Cにおける厳密
な非ゼロ相関信号が供給されて再び平衡に達する。
第5図および第6図における原理は、積電圧すの形成に
おいて上述の第4図の原理とは相違する。
使用される特別な解法は2つのブランチの合成に対する
これらの原理の適用の範囲を制限する。第5図において
、信号s1 ”と52′は、乗算され、ローパスフィル
タ18を通った後に積電圧b2を形成する。そして、第
4図と同様に制御信号Cが形成される。第7図において
は信号s2 ′および合成信号Sが乗算される。そして
受信機の他の構成は既に述べたのと同様でおる。
(具体例1) 上述した一般的な原理の一つにおける動作の詳細につい
て述べる。
第7図に示された、純粋の位相シフタ1のみが一方のブ
ランチに使用された2つのブランチのダイパーシティ受
信機を考える。これは第4図で与えられた原理における
特別なケースである。4位相変調(4PSKまたはQP
SK)が使用され、チャンネルが理想的で且つ非分散的
であるとする。
白色ガウスノイズが両ブランチに存在し、且つこれらの
ノイズには相関がない。簡単のため、参照文献゛[7]
の565頁以降の複合エンベロープ記述を採用する。
ダイパーシティブランチ1に対する入力信号およびノイ
ズは、次のようになる。
51(t) =Re ((sk f(t) eJθ1十石1 (t)
 ) e”” t) ・・・ (4) ここでは、k番目の期間のみを考えてあり、伝送パルス
波形がf(t)、ノイズがnl (t) 、θ1は伝送
チャンネルにより2つのブランチ間に生ずる位相差、ω
0は中間角周波数、そして変調はskに含まれる。sk
は次式で示される。
五k =sIk+ j sQk      ・・・ (
5)ここで、sIkおよびsQkは、それぞれ+’I/
()および−1/ ff (4P S Kの場合)なる
値を持つ。
合成器2において信号sl ”と52−が加算される。
これらの信号は次式であられされる。
51′ =Re ((sk f(t) ejθ+jθ1+n1(
1)ejθ)ej″tlt) ・・・ (6) =Re ((sk f(t) +n2 (t) ) eJ(IJo t)・・・ (7
) 加算信号は 5=31−+32−     ・・・ (7)角度θは
、信号S1に対して位相シフタ1により生ぜしめられた
位相シフトである。
コヒーレント検波を行なうために使用されるリファレン
スキャリア信号は、次式であられされる。
Ca−Re(ej(L′llt十」ρ)・・・ (9) ca−=Re(jej″)fit+jρ)・・・ (1
0) ここで、角度ρはVCQからのリフルンスキャリアの位
相である。
検出器の同期ブランチについて考えてみよう。
加算信号Sは乗算器(例えば平衡変調器)6に入力され
、そこで、(9)式で与えられるリファレンスキャリア
信号が乗算される。ローパスフィルタ8は乗算器6の後
段で二重周波数項を除去し、乗算結果のローパス型環の
みがサンプル/ホールド回路10の入力に達する。ロー
パスフィルタ8のインパルスレスポンスはh (t)で
おり、出力パルス波形は入力パルス波形f (t)と上
記インパルスレスポンスh B)のコンボリューション
である。このコンボリューション結果はg(t)であら
れされる。このため、サンプル/ホールド回路10の入
力信号は次式で与えられる。
yI  (t) =Re (K (sk (1+e jθ杓θ1)Cl(
t)+N1(1)ejθ +N2 (t) ) e−jρ) ・・・ (11) ここで、Kには乗算係数の効果が含まれ、Nl ejと
&2はブランチ1と2からのローパスフィルタされたノ
イズである。
連続波形信号yl (t)はサンプル/ホールド回路1
0に供給され、アナログサンプルは時間下(実際には(
k+1 )T)において単一パルス解析のために取込ま
れる。出力yIkは、後続のパルスによる次のサンプル
が取込まれるまで時間下の間一定に保持される。判定回
路12に入力されるサンプルy1には次式で与えられる
rk =Re(K(Sk (1+ejθ杓θ1)qげ)十N1
(旬ejθ +N2げ)>e−jρ) ・・・ (12) 同様にサンプルyQkは次式で算出される。
oh =Im(K(sk  (1+e  jθ+jθ1 ) 
g(丁)+N1 e jθ +N2)e−jρ) ・・・ (13) ここで、(2) 、(3)式の定義に従った加算装置1
6の後のプロジェクション変数zk@算定することがで
きる。簡単のために、yについて(1)式における複合
定義を用いる。
k =1m(Ksk*  (sk  (1 +ejθ゛jθ’)g(T) 十N1ejθ十劇2)e−jρ) ・・・ (14) が得られる。ここで、複合共役Sk*は次式で与えられ
る。
sk * =slk −j sQk   ・・・ (1
5)ここで、SIkおよびsQkはそれぞれスレッショ
ルド装置12および13の出力における検波符号である
出力SIkは、もしも電圧yIkが正ならば+1/J2
、もしも該電圧が負ならば一1/ffでおる。
次に、参照キャリアVCO22の入力における制御電圧
Wについて考察する。ローパスフィルタ21は例えばR
Cフィルタであり、その時定数は符号長Tに比較して大
きい。そこで、このフィルタの出力Wは実質的に入力z
kの平均値となる。したがって、次式が得られる。
E (Zk ) =Im(K(E (sk*sk )(1+e jθ゛j
θ1 ) q(丁) +E (sk* Nl e jθ) +E (sk * N2 >)6−Jρ)・・・ (1
6) ここで、E(>は、統計上の予測値(平均)をおられし
ている。
高S/N比であるとすれば、受信機は大部分の時間につ
いて正確に判定し、それゆえgkおよびskは同一とな
って、次式が成立する。
E (sk* sk )=1     ・・・ (17
)ざらに、ノイズと伝送符号は相関がなく、それらの平
均値はゼロとなる。そこで、(16)式におけるノイズ
環の平均はゼロとなり次式が得られる。
W=巳(zk ) =Kq(T)  (sin  (θ1+θ−ρ)−si
n  (ρ) ) ・・・ (18) この制御電圧Wが制御発振器(VCO)22に供給され
ると、位相ρは、平衡が得られ、電圧Wがゼロとなるま
で変化する。これはよく知られたフェーズロックループ
理論である。平衡状態では((18)式でw=Qとして
)次式を得る。
ρ=(θ+θ1)/2   ・・・ (19)さて、(
14)式におけるプロジェクション変数2kに、ざらに
検討を加える。(19)式におけるρの値を(14)式
に代入して次式が得られる。
zk = Im (Ksk *  (N1 exp(j(θ−
・θ1)/2)+ (N2  eX1)(−j(θ−θ
1)/2)) )・・・ (20) 位相シフタ1の制御電圧C′の形成にあたっては、信号
S1−とSがバンドパスフィルタ23と24に供給され
る。これらのフィルタは同一であり、それらは共通のロ
ーパスバンド幅がフィルタ8と9に選ばれるはずである
。もしもそうでないならば、これらバンドパスフィルタ
23と24における少なくとも遅延は検波処理によって
生ずるもの、すなわち王と同一とすべきである。最善の
結果は、バンドパスフィルタのインパルスレスポンスh
b(1)が次式のように選ばれたときに得られる。
hb  (t) =Re (h(t)6J″)O1) ・・・ (21) ここで、h (t)はローパスフィルタ8と9のインパ
ルスレスポンスである。
こうして、バンドパスフィルタされた乗算器(例えば広
帯域平衡変調器)17への入力信号は次式であられされ
る。
S1°゛ =Re (K2 (sk Q(t) e jθ+jθ1
+N1 e jθ)ej″a i) ・・・ (22) s” =si°’十Re (K2  (sk g(t)+N2
 )ej″’ ”) ・・・ (23) ここで、K2は比例係数であり、その正確な値は重要で
ない。
信号51′とs”は乗韓され、その結果は二兎周波数項
を除去する機能を有するローパスフィルタ18でローパ
スフィルタされる。このため、フィルタ18のバンド幅
は符号レート1/Tと中間周波数fQの間に選定される
べきである。乗算結果はフィルタ18の後で主として1
/Tのレートで生ずる遷移を有するローパス型信号であ
り、次式で示される。
bl  (t) −に22Re(q2(1+ejθ゛jθ1)jθ1 +2Re (sk ge    N1 * )/2+l
N11  +NI N2* eJθ〜  2〜〜 +sk gN2 * e jθ杓θ1 +NI Sk * (Jejθ) ・・・ (24) ここで、g(t>はフィルタパルス波形、すなわち伝送
パルス波形f (t)とフィルタインパルスレスポンス
h(t)のコンボリューションでおる。
電圧b1  (t)は、時間Tでサンプルされると、最
善の結果が得られ、サンプル/ホールド回路25も省略
することができる。各時間において、電圧bl  (T
)とzkは、ローパス型信号を処理し得る(例えば、デ
ィジタル乗算器解法が可能な)乗算器19で乗算される
。乗算結果Cは、20でローパスフィルタされる。該ロ
ーパスフィルタ20は、符号長下に比して大きな時定数
を有するRC型のフィルタでよい。このことは、フィル
タ20の出力電圧C′が実質的に乗算結果Cの平均され
たものであることを意味している。そこで、制御電圧c
−は次式で算定される。
c”=−E  (zk  bl  (丁))−(25)
ここで、blは(24)式で与えられ、zkは(20)
式で与えられる。再び、S/N比が高い(そのためsk
 =sk )と仮定し、ノイズN1とN2とが信号sk
と同様に非相関であることを考えれば、次式が得られる
一 = (1/2>(KK22g(T)(σ12十c22)
 5in(1/2) (θ+01)・・・ (26) ここで、平方偏差σ1 とσ22は次式で定義される。
E(lN11  )=2σ12 t=1.2 ・・・ (27) 明らかに、θ=−61のとき制御信号C−はゼロであり
、それは信号s1 ′およびS2−の情報伝達部分が同
相であることを意味している((6)、(7)式参照)
。ざらに、もしも位相シフトθが平衡値に近ければ、そ
れは−θ1とは小さな差δθを有する。すなわち、 θ==01+δθ      ・・・ (28)であり
、制御電圧C′が小さな正の値をとることがわかる。位
相シフタ1の制御電圧c”は、インバータ26(例えば
電圧フォロワ)および符号長下に比して大きな時定数を
有するローパスフィルタ27を通して電圧C′を与える
ことにより得られる。
(ローパスフィルタ27は任意に設けられるものであり
、その機能はフィルタ20に含めることができる。)し
たがって、C−にあける小さな正の変化は、位相シフタ
における制御電圧C“°にあける小ざな負の変化を生じ
、それゆえ位相シフトθは、再び平衡が達成されるまで
減少する。このように、平衡値θ=−θ1は安定点であ
り、望まれた結果、すなわちダイパーシティ信号の情報
部分が同相となる状態に導かれる。
上述の解析は、非分散的でノイズの多いチャンネルにお
ける一つの特殊なケースである。これにより、本発明を
適用すればダイパーシティ信号の情報部分が同相となる
ことがわかり、そしてそれは望まれた結果である。しか
しながら、本発明の最大の利点は、分散的なマルチパス
のチャンネルに使用されたときに得られる。そのような
ケースでの受信機の解析は、全く複雑であり、ここでは
示さない。
(具体例2〉 第8図で与えられる2つのブランチのダイパーシティ受
信機を考える。これは第1図における一般原理の特殊な
ケースでおり、ここではただ一つの振幅および位相シフ
タAVか使用される。上述の具体例と同様の4位相変調
が使用されると仮定する。検波器3は第2図およびト述
の具体例にあける検波器と同様である。
入力信号およびノイズは前と同様であり、(4)式で与
えられる。例えば2ミキサ型の振幅/位相シフタ30は
、電圧利得aおよび位相シフトθを生ずる。そこで、加
算器2に与えられる信号sl −は次式であられされる
Sl  −(t) =Re ((sk f(t) ae jO杓01+ni
 ae jθ) e J Q i )・・・ (29) 上述の具体例と同様に進めて、プロジェクション変数z
kを得ることができる。
zk =Im(Ksk*  (sk  (1 +ae jθ杓61)g(旬 +N1 ae jθ)+N2)e  ””)・・・ (
30) 前と同様に期待値を得る。
W=E (zk ) =K g (丁)Im((1 +aej(θ+θL   −jρ )e     ) ・・・ (31) 平衡時、すなわちリファレンスキャリア位相がもはや変
化しなくなったときに、VCO22に対する制御電圧W
はゼロでなければならない。すなわち次式が成立する。
ρ=ar(] (1+ae”θ“C1〉)・・・ (3
2) 大部分の判定は正しいと仮定し且つ(30)式に(32
)式を適用すると、次式の平衡を得る。
zk =Im(Kgk* (aejθ電十雷2))・・・ (
33) 振幅/位相シフタ30の制御電圧cr −およびC1′
の形成にあたって、まず信号S1および合成信号Sがバ
ンドパスフィルタ31および24を介して供給される。
やはり、該バンドパスフィルタのローパス等価インパル
スレスポンスがローパスフィルタ8および9のインパル
スレスポンスと同様であるときに、最善の動作が達成さ
れる。
さて、フィルタ24の後のバンドパスフィルタされた合
成信号は次式であられされる。
s”(t) =Re (K2  (gk c+(t)  (1+ae
 jθ÷jθ1) +ae Jθ帽+\2)ej(a t)・・・ (34
) そして、31の後のフィルタされた信号は次式であられ
される。
S”’  (t) =Re (K2 (sk q(t) e jθ1+N1
 )eJ(I)0 ”) ・・・ (35) 信号Sl+は、90’位相シフタ32を通り、乗算器3
3(例えば、広帯域変調器)で信号s1°゛が乗算され
る。この結果は、乗算で生ずる二重周波数環を除去する
ための相対的に広帯域のフィルタ35でローパスフィル
タされる。フィルタ35の後の信号電圧は、 b2 =(1/2) K2  Re (g2(1+ae
 jθ+jθ1−jθ1 ) e +aN1 sk * ge Jθ−jθ1+N2 sk
 * ge−jθ1 +N1 * gsk (1+ae jθ+jθ1)+a
lN112e j0+il * N2 )・・・ (3
6) この結果b2は、サンプル/ホールド回路37でサンプ
ルされる。該サンプル/ホールド回路37は任意付加的
でおり、省略することができる。そして、b2は、乗算
器39でプロジェクション変数2k  ((33)式で
与えられる)に乗算される。この乗算器の両人力信号は
共にローパス型からなり、この乗算器もローパス型であ
るべきである。それは、例えばディジタル的に、そして
一方または両方の入力が+Uおよび−Uなる値のみを持
つように量子化されることにより実現される。ここで、
Uは選択された成分に依存する特定の電圧でおる。
複合器39の出力b3は、狭帯域ローバスフィルタ41
に供給され、該フィルタ41は、実質的に積b3の平均
をとる。高S/N比であると仮定すれば、大部分の判定
sIkおよびsQk(g、k)は正しく、上述と同様に
(負の電圧利得を有するインバータである)増幅器43
の後で電圧crを得る。
cr  =E  (−zk  b2  (丁)  ) 
     ・   (37)そして、(33)式と(3
6)式を(31)式に代入して次式を得る。
cr =(2δ1  /4)KK22C1m xRe(。jρ−jθ12 (a +(σ2/σ1)2) −o−jρ+jθa (1+ae jθ+jθ1))=
Re (CI ) ・・・ (38) ここで、C1は、複合変数である。同様に図示上側の経
路を通して ci = In (cl )      ・=  (3
9)か得られる。
平衡状態において、crおよびciは共にゼロでなけれ
ばならない。これは、(38)式の減算における両頂が
等しく且つ同位相でなければならないことを意味する。
(32)式を考慮すると次式が得られる。
cr =に4 Re (e jρ−jθ12 (a +(σ2/σ1)2) 一11+aejθ゛jθ11aejθ)・・・ (40
) ここで、K4は定数を含む。各項は同位相でなければな
らないから、次式が得られる。
ρ=θ+θ工      ・・・ (41)(32)式
との関係で次式が導かれる。
θ=−61        ・・・ (42)(41)
および(42)式を(40)式に代入することにより、
次のようにaの値が導かれる。
a=(σ2/σ1)  ・・・ (43)この結果は良
く知られた最大レシオ合成前であり、非分散的チャンネ
ルに最適なものとして知られている。本発明は、ディジ
タル伝送においてこの規則を実現する新規な方式でのる
電圧crおよびciは、狭帯域ローパスフィルタ(例え
ばRC型)45および46に与えられる。それらの出力
cr−およびC1′は、補正電圧crおよびciの平均
化または積分の結果である。全幅7泣相シフタ30は、
与えられた入力a*cosθおよびa*Sinθに増幅
率aおよび位相シフトθを施すような制御特性を有して
いるとみなされる(これらのシフタは、例えば、2ミキ
サ型として市販されている)。そして、出力電圧cr−
は、30の入力に、a*cosθを求めるために供給さ
れ、C1−はa*cosθを求めるために供給される。
これに代えて、フィルタ45および46は省略し、それ
らの機能をローパスフィルタ41および42に含めるよ
うにしてもよい。
aおよびθについての結果が安定な平衡点にあるか否か
は容易に確認できる。aおよびθに僅かな変化を与える
と、逆方向へ補正しようとする電圧が発生するのを確認
することができる。これは、cr ”とci  −が上
述のように結合されていることを意味する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の一般的な原理構成を示すブロ
ック図、第2図は同実施例におけるプロジェクションを
判定するシステムを示すブロック図、第3図は第2図に
のシステムによってどのようにプロジェクションが判定
されるかを示す図、第4〜6図はそれぞれ本発明による
他の実施例の構成を説明するためのブロック図、第7図
および第8図はそれぞれ本発明を具体的に実施するため
の2つの異なる具体的システムの例を示すブロック図、
第9図は従来の方式を説明するための図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)少なくとも1つのアンテナまたはそれに相当する
    ものによって、少なくともほぼ同等の情報成分を有する
    少なくとも2つの信号(S_1、S_2、・・・S_M
    )を受信する過程と、 少なくとも1つを除く全ての信号(S_1、S_2、・
    ・・S_M)を位相シフトおよび/または振幅シフトに
    供する過程と、 上記シフトされた信号(S_1′、S_2′、S_M′
    )を加算点(2)において合成する過程と、この加算信
    号(S)を検波のために検波器 (3)に与える過程と、 リファレンスキャリア発生器(4)にてリファレンスキ
    ャリア(ca)を生成する過程と、検波器(3)にて上
    記キャリア(ca)によって同期復調および検波を実行
    する過程とを有するディジタル信号の受信検波方式にお
    いて、Z_k=y_Q_kS_I_k−y_I_kS_
    Q_k(但し、yI_k:検波器においてスレッショー
    ルド判定される前の同期ブランチにおける信号サンプル
    、y_Q_k:判定前のクオドラチャーブランチにおけ
    る信号サンプル、S_I_k:同期ブランチにおける検
    波信号、S_Q_k:クオドラチャーブランチにおける
    検波信号) なる式で定義されるプロジェクション電圧(Z_k)を
    生成する過程と、 上記加算信号(S)を上記プロジェクション電圧(Z_
    k)に乗算して乗積信号(b)を生成する過程と、 相関器(Cor_1、・・・Cor_M)またはそれに
    相当するものにおける処理中に上記乗積信号(b)と各
    ブランチの受信信号との相関をとることにより制御電圧
    (c_1、・・・c_M)を生成する過程と、 上記制御電圧(c_1、・・・c_M)によって位相シ
    フト、または位相および電圧シフトを制御する過程とを
    有することを特徴とするディジタル信号の受信検波方式
    。 (2)特許請求の範囲第1項記載の方式において、位相
    シフトのみが実施され、且つこの位相シフトは在来の位
    相シフタにより実施されることを特徴とする受信検波方
    式。 (3)特許請求の範囲第1項記載の方式において、位相
    シフトのみが実施され、且つこの位相シフトは発振器の
    位相を制御することによって実施されることを特徴とす
    る受信検波方式。 (4)特許請求の範囲第1項記載の方式において、位相
    シフトおよび振幅シフトの両方が実施され、且つシフト
    されない受信信号(S_1、・・・S_M)が相関器(
    Cor_1、Cor_2、・・・Cor_M)への入力
    信号として用いられることを特徴とする受信検波方式。 (5)特許請求の範囲第1項記載の方式において、位相
    シフトのみが実施され、且つシフトされた受信信号(S
    _1′、・・・S_M′)が相関器(Cor_1、Co
    r_2、・・・Cor_M)への入力信号として用いら
    れることを特徴とする受信検波方式。 (6)特許請求の範囲第1項記載の方式において、変調
    方式として2、4、・・・n相変調等の角度変調が用い
    られることを特徴とする受信検波方式。 (7)特許請求の範囲第1項記載の方式において、変調
    方式としてQAM方式等の角度変調および振幅変調の組
    合わされた変調が用いられることを特徴とする受信検波
    方式。 (8)特許請求の範囲第1項記載の方式において、1つ
    を除く全ての信号(S_1、S_2、・・・・S_M_
    −_1)が位相シフトまたは位相および振幅シフトに供
    されることを特徴とする受信検波方式。 (9)特許請求の範囲第1項記載の方式において、キャ
    リア(ca)は検波信号(S_I_k、S_Q_k)に
    よって再変調されることを特徴とする受信検波方式。 (10)特許請求の範囲第9項記載の方式において、再
    変調キャリア(r)は、各対応する位相シフタ(P_1
    、P_2、・・・P_M)に関連する相関器(Cor_
    1、Cor_2、・・・Cor_M)に供給されること
    を特徴とする受信検波方式。 (11)少なくとも1つのアンテナまたはそれに相当す
    るものによって、少なくともほぼ同等の情報成分を有す
    る2つの信号(S_1、S_2)を受信する過程と、 第1の信号(S_1)を位相シフトおよび/または振幅
    シフトに供する過程と、 上記両信号(S_1′、S_2′)を加算点(2)にお
    いて合成する過程と、 この加算信号(S)を検波のために検波器 (3)に与える過程と、 リファレンスキャリア発生器(4)にてリファレンスキ
    ャリア(ca)を生成する過程と、検波器(3)にて上
    記キャリア(ca)によって同期復調および検波を実行
    する過程とを有するディジタル信号の受信検波方式にお
    いて、Z_k=y_Q_kS_I_k−y_I_kS_
    Q_k(但し、y_I_k:検波器においてスレッショ
    ールド判定される前の同期ブランチにおける信号サンプ
    ル、y_I_k:判定前のクオドラチャーブランチにお
    ける信号サンプル、S_I_k:同期ブランチにおける
    検波信号、S_Q_k:クオドラチャーブランチにおけ
    る検波信号) なる式で定義されるプロジェクション電圧(Z_k)を
    生成する過程と、 第2のブランチの信号(S_2)を第1のブランチのシ
    フトされた信号(S_1′)に乗算して第1の乗積信号
    を生成する過程と、 第1の乗積信号をプロジェクション電圧 (Z_k)に乗算して第2の乗積信号を生成する過程と
    、 例えば浮動平均をとることにより上記第2の乗積信号を
    平均化する過程と、 上記平均化された信号によって位相シフト、または位相
    および電圧シフトを制御する過程とを有することを特徴
    とするディジタル信号の受信検波方式。 (12)特許請求の範囲第11項記載の方式において、
    位相シフトのみが実施され、且つ加算信号(S)が乗算
    器に与えられるシフトされた信号(S_1′)として用
    いられることを特徴とする受信検波方式。 (13)特許請求の範囲第11項または第12項に記載
    の方式において、位相シフトのみが実施され、且つこの
    位相シフトは在来の位相シフタにより実施されることを
    特徴とする受信検波方式。 (14)特許請求の範囲第11項または第12項に記載
    の方式において、位相シフトのみが実施され、且つこの
    位相シフトは発振器により実施されることを特徴とする
    受信検波方式。
JP60274277A 1984-12-05 1985-12-05 デイジタル信号受信検波方式 Pending JPS61137442A (ja)

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