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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Diversitätsempfänger für ein OFDM-Burst-moduliertes Signalübertragungssystem,
das orthogonales Frequenzteilungsmultiplexen (auf das hier im weiteren als
OFDM Bezug genommen wird) verwendet, und insbesondere einen Diversitätsempfänger mit
einer überlegenen
Mehrwegeschwund-Abwehreigenschaft.
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Die
Akte WO-A-9 852 300 offenbart einen Diversitätsempfänger.
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Der
orthogonale Frequenzteilungsmultiplex-Modulationsbetrieb ist ein
Mehrträger-Modulationsbetrieb
unter Verwendung von mehreren Teilträgern. In dem OFDM-Modulationsbetrieb
werden Übertragungsdaten
unterteilt und für
die Übertragung auf
jeden Teilträger
verteilt. Da zum Übertragen
von Daten mehrere Teilträger
verwendet werden, besteht keine Notwendigkeit, für jeden Teilträger ein
breites Band sicherzustellen. Dies ist für die Mehrwegeschwund-Abwehreigenschaft
vorteilhaft.
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Die
weitere Verbreitung des Datenübertragungssystems
unter Verwendung von OFDM auf dem Gebiet der mobilen Funkkommunikation
wird erwartet. Auf dem Gebiet der mobilen Funkkommunikation werden
verschiedene Arten von Minicomputern (PDAs) vorgeschlagen. Ein Teilnehmer
wird in die Lage versetzt, eine Datenkommunikation durchzuführen, selbst
wenn der Teilnehmer sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt und es
besteht eine Notwendigkeit für
die Verbesserung der Kommunikationsleistung in der Mobilkommunikation.
Außerdem wird
ferner ein Empfänger
mit der hervorragenden Mehrwegeschwund-Abwehreigenschaft mit einer einfacheren
Struktur gewünscht.
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Herkömmlicherweise
wird als ein Beispiel für einen
Empfänger,
der den OFDM-Modulationsbetrieb mit der überlegenen Mehrwegeschwund-Abwehreigenschaft
anwendet, ein Diversi tätsempfänger, wie etwa
der in 1 gezeigte, verwendet. Der dargestellte Diversitätsempfänger ist üblicherweise
bekannt. Dies ist ein sogenanntes Antennenauswahl-Diversitätssystem.
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Ein
von diesem Diversitätsempfänger empfangenes
OFDM-moduliertes Signal wird intermittierend gesendet. Auf jedes
intermittierend gesendete Signal wird als ein OFDM-Burstsignal Bezug
genommen, das ein festes Format hat.
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2 zeigt
eine Struktur des OFDM-Burstsignals, das von dem in 1 abgebildeten
Diversitätsempfänger empfangen
wird.
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Bezug
nehmend auf 2 besteht jedes OFDM-Burstsignal
aus einem Präambelsignal
für die Antennenauswahl 11,
einem Präambelsignal
für die Synchronisation 12,
einem Präambelsignal
für die Kanalschätzung 13 und
Daten 14 in der erwähnten Reihenfolge.
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In 1 werden
die von Antennen 101-1 bis 101-N empfangenen OFDM-modulierten
Signale (HF-Signale) jeweils durch rauscharme Verstärker 201-1 bis 201-N verstärkt und
in eine Auswahlschaltung 1101 eingegeben. Die Auswahlschaltung 1101 schaltet
Ausgangssignale von den rauscharmen Verstärkern 201-1 bis 201-N,
die nacheinander ausgewählt
werden sollen, um. Die Ausgangssignale, die von den rauscharmen
Verstärkern 201-1 bis 201-N ausgegeben
und von der Auswahlschaltung 1101 ausgewählt werden,
werden in eine Frequenzumsetzungsschaltung 501 eingegeben.
Die Frequenzumsetzungsschaltung 501 setzt das Ausgangssignal von
der Auswahlschaltung 1101 in eine von ihr auszugebende
Zwischenfrequenz um. Eine OFDM-Demodulationsschaltung 601 demoduliert
ein Ausgangssignal von der Frequenzumsetzungsschaltung 501.
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Indessen
wird das Ausgangssignal von der Frequenzumsetzungsschaltung 501 in
eine Empfangspegel-Meßschaltung 701 eingegeben.
Die Empfangspegel-Meßschaltung 701 mißt einen
Eingangssignalpegel und gibt Empfangssignalpegelinformation aus.
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Die
Auswahlschaltung 1101 bezieht sich auf die von der Empfangspegel-Meßschaltung 701 ausgegebene
Empfangs signalpegelinformation und wählt eine Antenne, deren Empfangspegel
maximal ist, aus.
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Hier
kann jedoch der weiter oben beschriebene Empfänger, der den OFDM-Modulationsbetrieb in
dem Antennenauswahl-Diversitätssystem
anwendet, nicht notwendigerweise die hervorragende Mehrwegeschwund-Abwehreigenschaft
in der Mehrwegeschwundumgebung unter Beweis stellen.
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Das
heißt,
daß der
Empfangspegel eines gegebenen Teilträgers in der Mehrwegeschwundumgebung
in manchen Fällen
erniedrigt sein kann, auch wenn eine Antenne mit dem maximalen Empfangspegel
ausgewählt
wird. In einem derartigen Fall können
Daten, die unter Verwendung des Teilträgers mit dem erniedrigten Empfangspegel übertragen
wurden, nicht genau demoduliert werden, was einen Fehler verursachen
kann.
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Folglich
kann die Auswahl einer Antenne mit dem maximalen Empfangspegel nicht
notwendigerweise optimal sein.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Diversitätsempfänger zur
Verfügung zu
stellen, der eine einfachere Struktur und die hervorragende Mehrwegeschwund-Abwehreigenschaft hat.
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Zu
diesem Zweck hat ein Diversitätsempfänger gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Struktur, in der Empfangssignale von mehreren Antennen,
die OFDM-Burst-modulierte Signale empfangen, für die Synthese ausgewählt werden.
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Die
Steuereinrichtung zur Auswahl einer Antenne entsprechend dem Empfangszustand
jeder Antenne steuert derart, daß nach der Erfassung des OFDM-Burstsignals
Empfangssignale aller Antennen synthetisiert werden.
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Ferner
steuert eine andere Steuereinrichtung derart, daß alle Ein/Aus-Schalter der
Antennen, deren Empfangspegel einen bestimmten Empfangspegel überschreitet,
eingeschaltet werden, um nach Erfassung des OFDM-Burstsignals Empfangssignale zu
synthetisieren.
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Außerdem mißt noch
eine andere Steuereinrichtung die Kanalverzögerungsspreizung des Empfangssignals
jeder Antenne nach der Erfassung des OFDM-Burstsignals und schaltet
alle Ein/Aus-Schalter der Antennen ein, deren Verzögerungssprei zung innerhalb
eines vorbestimmten Schwellwerts liegt, um ein Empfangssignal zu
synthetisieren.
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Überdies
mißt noch
eine andere Steuereinrichtung eine Phase des Empfangssignals jeder
Antenne nach der Erfassung des OFDM-Burstsignals und schaltet alle
Ein/Aus-Schalter der Antennen ein, deren Empfangssignal die gleiche
Phase hat, um synthetisiert zu werden.
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Außerdem steuert
eine weitere Steuereinrichtung derart, daß nur Stromversorgungen von rauscharmen
Verstärkern
der für
den Empfang verwendeten Antennen eingeschaltet werden, um den Leistungsverbrauch
zu verringern.
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Die
obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, wenn
sie in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen genommen wird, deutlicher, wobei:
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1 ein
Blockschaltbild eines Diversitätsempfängers des
bisherigen Stands der Technik ist;
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2 eine
Strukturzeichnung eines OFDM-Burstsignals als ein Empfangssignal
des in 1 dargestellten Diversitätsempfängers ist;
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3 ein
Blockschaltbild ist, das eine erste Ausführungsform eines Diversitätsempfängers gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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4 ein
Blockschaltbild ist, das eine zweite Ausführungsform eines Diversitätsempfängers gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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5 ein
Blockschaltbild einer in 4 dargestellten OFDM-Demodulationsschaltung 601 ist;
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6 ein
Blockdiagramm ist, das eine dritte Ausführungsform eines Diversitätsempfängers gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt; und
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7 ein
Blockschaltbild ist, das eine vierte Ausführungsform eines Diversitätsempfängers gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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(Erste Ausführungsform)
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3 ist
ein Blockschaltbild, das eine Struktur eines Diversitätsempfängers gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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In 3 empfangen
N Antennen 101-1 bis 101-N OFDM-modulierte Signale,
die von einem Sender gesendet werden. Die von den jeweiligen Antennen
empfangenen OFDM-Burstsignale werden von rauscharmen Verstärkern 201-1 bis 201-N verstärkt.
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An
hinteren Stufen der rauscharmen Verstärker 201-1 bis 201-N sind
jeweils Ein/Aus-Schalter 301-1 bis 301-N vorgesehen,
die bewirken, daß Ausgangssignale
von den rauscharmen Verstärkern 201-1 bis 201-N entsprechend
einem Steuersignal von der Antennensteuerschaltung 801 intermittierend werden.
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Eine
Syntheseschaltung 401 synthetisiert Ausgangssignale von
den Ein/Aus-Schaltern 301-1 bis 301-N.
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Eine
Frequenzumsetzungsschaltung 501 setzt ein Ausgangssignal
von der Syntheseschaltung 401 in ein Signal für ein Zwischenfrequenzband
um.
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Eine
OFDM-Demodulationsschaltung 601 demoduliert das von der
Frequenzumsetzungsschaltung 501 ausgegebene Zwischenfrequenzsignal.
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Eine
Empfangspegel-Meßschaltung 701 empfängt das
von der Frequenzumsetzungsschaltung 501 ausgegebene Zwischenfrequenzsignal,
um dessen Signalpegel zu messen, und gibt die Empfangssignalpegelinformation
an die Antennensteuerschaltung 801 aus.
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Die
Antennensteuerschaltung 801 besteht aus einer Burstsignal-Erfassungsschaltung 901 und einer
Steuersignal-Erzeugungsschaltung 1001.
Die Burstsignal-Erfassungsschaltung 901 vergleicht einen
vorbestimmten Schwellwert mit der Empfangssignalpegelinformation
der Empfangspegel-Meßschaltung 701 und
erfaßt
ein Burstsignal.
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Die
Steuersignal-Erzeugungsschaltung 1001 schaltet nacheinander
die Ein/Aus-Schalter um, bis die Burstsignal- Erfassungsschaltung 901 das
Burstsignal erfaßt.
Die Empfangspegel-Meßschaltung 701 mißt einzeln
Pegel der Empfangssignale von den Antennen 101-1 bis 101-N,
und die Burstsignal-Erfassungsschaltung 901 erfaßt das Burstsignal.
Wenn die Burstsignal-Erfassungsschaltung 901 das Burstsignal
erfaßt,
steuert die Steuersignal-Erzeugungsschaltung 1001 derart,
daß alle
Ein/Aus-Schalter 301-1 bis 301-N eingeschaltet
werden.
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Der
weiter oben beschriebene Diversitätsempfänger gemäß der vorliegenden Erfindung
synthetisiert die Empfangssignale von anderen Antennen und mittelt
die Empfangspegel der jeweiligen Teilträger, selbst wenn ein Pegel
eines von einer gegebenen Antenne empfangenen bestimmten Teilträgers aufgrund
des Mehrwegeschwunds erniedrigt ist und dadurch in den demodulierten
Daten ein Fehler erzeugt wird.
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Dies
kann die Verringerung des Pegels des bestimmten von einer gegebenen
Antenne empfangenen Teilträgers
ausgleichen und verhindern, daß ein
Fehler in den demodulierten Daten auftritt. Auf diese Weise kann
die Mehrwegeschwund-Abwehreigenschaft verbessert werden.
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In
dem in 3 dargestellten Diversitätsempfänger kann die Steuersignal-Erzeugungsschaltung 1001 außerdem,
nachdem die Burstsignal-Erfassungsschaltung 901 das Burstsignal
erfaßt
hat, durch Steuern der Ein/Aus-Schalter 301-1 bis 301-N nacheinander
die Empfangsantennen umschalten, und die Empfangspegel-Meßschaltung 701 kann
die Empfangspegel der jeweiligen Antennen messen. In diesem Fall
bezieht sich die Steuersignal-Erzeugungsschaltung 1001 auf
ein Meßergebnis
von der Empfangspegel-Meßschaltung 701 und
steuert derart, daß alle
Ein/Aus-Schalter der Antennen, deren Empfangspegel den vorbestimmten
Schwellwert übersteigt,
in den Ein/Aus-Schaltern 301-N bis 301-N eingeschaltet
werden.
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Dadurch
können
die Empfangssignale der Antennen mit dem ausgezeichneten Empfangszustand
synthetisiert werden, um die Mehrwegeschwund-Abwehreigenschaft zu
verbessern.
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(Zweite Ausführungsform)
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4 ist
ein Blockschaltbild eines Diversitätsempfängers gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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In
der Zeichnung liegt ein Unterschied zu 3 darin,
daß von
der OFDM-Demodulationsschaltung 601 eine Kanalverzögerungsspreizinformation 611 in
die Steuersignal-Erzeugungsschaltung 1002 der Antennensteuerschaltung 802 eingegeben wird.
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Die
Steuersignal-Erzeugungseinrichtung 1002 schaltet nacheinander
die Ein/Aus-Schalter um, bis das Burstsignal von der Burstsignal-Erfassungsschaltung 901 erfaßt wird.
Die Empfangspegel-Meßschaltung 701 mißt einzeln
die Pegel der Empfangssignale von den Antennen 101-1 bis 101-N,
und die Burstsignal-Erfassungsschaltung 901 erfaßt das Burstsignal.
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Wenn
die Burstsignal-Erfassungsschaltung 901 das Burstsignal
erfaßt,
schaltet die Steuersignal-Erzeugungsschaltung 1002 nacheinander
die jeweiligen Antennen um und mißt die Verzögerungsspreizung der Empfangssignale
von den jeweils ausgewählten
Antennen in der OFDM-Demodulationsschaltung 601.
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Hier
wird die Struktur der OFDM-Demodulationsschaltung 601 konkret
beschrieben.
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5 ist
ein Blockschaltbild, das die Struktur der OFDM-Demodulationsschaltung 601 zeigt.
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In 5 wird
in eine Synchronisationsschaltung 604 ein digitales komplexes
Basisbandsignal 609 eingegeben, das von einem (nicht gezeigten) A/D-Wandler
abgetastet und quantisiert wurde, um ein Ausgangssignal von der
Frequenzumsetzungsschaltung 501 zu digitalisieren, und
sie erfaßt
ein Präambelsignal
für die
Synchronisation 12, um zu synchronisieren.
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Eine
Fouriertransformationsschaltung (FFT) 605 unterzieht ein
Ausgangssignal von der Synchronisationsschaltung 604 einer
Fouriertransformation und trennt das OFDM-modulierte Signal in Signale für die jeweiligen
Teilträger,
die ausgegeben werden sollen.
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Eine
Teilträger-Demodulationsschaltung 606 empfängt ein
Ausgangssignal von der FFT 605 und demoduliert das empfangene
Signal entsprechend jedem Teilträger.
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Ein
Korrelator 602 stellt die Korrelation zwischen einem Ausgangssignal
von einer Präambel-Speicherschaltung 603 her,
die vorher ein Signalmuster eines Präambelsignals für die Antennenauswahl 11 und
das digitale komplexe Basisbandsignal 609 speichert, und
gibt eine Impulsantwortcharakteristikinformation aus. Die Impulsantwortcharakteristikinformation
stellt eine Kanalimpulsantwortcharakteristik des Kanals in digitaler
Form dar.
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Eine
Verzögerungsspreizungs-Erfassungsschaltung 607 erfaßt die Kanalverzögerungsspreizung
der von dem Korrelator 602 ausgegebenen Impulsantwortcharakteristikinformation
und gibt die Kanalverzögerungsspreizinformation 611 an
die Antennensteuerschaltung 802 aus.
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Wieder
Bezug nehmend auf 4 bezieht sich die Steuersignal-Erzeugungsschaltung 1002 auf die
Kanalverzögerungsspreizinformation 611 von
der Verzögerungsspreizungs-Erfassungsschaltung 607 und
steuert die Ein/Aus-Schalter 301-1 bis 301-N derart,
daß alle
Ein/Aus-Schalter der Antennen eingeschaltet werden, die ein Verzögerungsspreizsignal empfangen,
das kleiner als der vorbestimmte Schwellwert ist.
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Da
nur die Empfangssignale von den Antennen, die ein Verzögerungsspreizsignal
empfangen, das kleiner als der vorbestimmte Schwellwert ist, in die
Syntheseschaltung 401 eingegeben werden, wo diese Signale
synthetisiert werden, kann die Mehrwegeschwund-Abwehreigenschaft
verbessert werden, ohne die Interferenz zwischen Codes zu erhöhen.
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(Dritte Ausführungsform)
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6 ist
ein Blockschaltbild eines Diversitätsempfängers gemäß einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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In
der Zeichnung liegt ein Unterschied zu 3 darin,
daß von
der OFDM-Demodulationsschaltung 601 die Kanalimpulsantwortcharakteristikinformation 612 in
die Steuer signal-Erzeugungsschaltung 1003 der Antennensteuerschaltung 803 eingegeben
wird.
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Die
Steuersignal-Erzeugungseinrichtung 1003 schaltet nacheinander
die Ein/Aus-Schalter um, bis das Burstsignal von der Burstsignal-Erfassungsschaltung 901 erfaßt wird;
die Empfangspegel-Meßschaltung 701 mißt einzeln
die Pegel der Empfangssignale von den Antennen 101-1 bis 101-N,
und die Burstsignal-Erfassungsschaltung 901 erfaßt das Burstsignal.
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Wenn
die Burstsignal-Erfassungsschaltung 901 das Burstsignal
erfaßt,
schaltet die Steuersignal-Erzeugungsschaltung 1002 nacheinander
die jeweiligen Antennen um und mißt die Phase des Empfangssignals
von jeder ausgewählten
Antenne in der OFDM-Demodulationsschaltung 601.
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Hier
wiederum Bezug nehmend auf 5 wird der
Betrieb der OFDM-Demodulationsschaltung 601 in diesem Beispiel
konkret erklärt.
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In 5 erfaßt eine
Phaseninformations-Erfassungsschaltung 608 eine Phase des
von dem Korrelator 602 ausgegebenen Empfangssignals und
gibt die Kanalphaseninformation 612 an die Antennensteuerschaltung 803 aus.
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Wiederum
Bezug nehmend auf 6 bezieht sich die Steuersignal-Erzeugungsschaltung 1003 auf
die Kanalphaseninformation 612 von der Phaseninformations-Erfassungsschaltung 608 und steuert
die Ein/Aus-Schalter 301-1 bis 301-N derart, daß die Antennen,
deren Empfangssignale gleichphasig sind, kombiniert werden.
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In
die Syntheseschaltung 401 werden Signale von den Antennen
eingegeben, deren Empfangssignale gleichphasig sind, und diese Signale
werden synthetisiert.
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Dies
kann den Pegel des Ausgangssignals von der Syntheseschaltung 401 erhöhen und
die Mehrwegeschwund-Abwehreigenschaft verbessern.
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Ferner
ist es unnötig
zu sagen, daß die
Steuersignal-Erzeugungseinrichtung 1003 derart konzipiert
werden kann, daß sie
sich sowohl auf die Kanalphaseninformation 612 von der
Phaseninformations-Erfassungsschaltung 608 als auch die
von der Verzögerungsspreizungs-Erfassungsschaltung 607 ausgegebene
Kanalverzögerungsspreizinformation 611 bezieht.
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Wenn
in diesem Fall eine Empfangsantenne mit der Verzögerungsspreizung innerhalb
des vorbestimmten Schwellwerts für
den Empfang ausgewählt wird,
kann z.B. ein Signal mit der Gegenphase von der Antenne mit der
kleinen Verzögerungsspreizung eliminiert
werden, wenn die Steuersignal-Erzeugungseinrichtung 1003 sich
auch auf die Kanalphaseninformation 612 des Empfangssignals
jeder Antenne bezieht, und die Mehrwegeschwund-Abwehreigenschaft
kann weiter verbessert werden.
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(Vierte Ausführungsform)
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7 ist
ein Blockschaltbild eines Diversitätsempfängers gemäß einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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In
der Zeichnung liegt ein Unterschied zu 3 darin,
daß die
Antennensteuerschaltung 801, anstatt die Ein/Aus-Schalter 301-1 bis 301-N zu
steuern, derart steuert, daß die
rauscharmen Verstärker 201-1 bis 201-N ein/ausgeschaltet
werden.
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Das
heißt,
die Stromversorgungs-Steuerschaltung 202 steuert das Ein/Ausschalten
der Stromversorgung der jeweiligen rauscharmen Verstärker 201-1 bis 201-N nach
dem Empfang eines Ausgangssignals von der Steuersignal-Erzeugungsschaltung 1001.
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Mit
diesem Betrieb kann nur ein rauscharmer Verstärker die Leistung verbrauchen,
bis das Burstsignal erfaßt
wird, wodurch der Leistungsverbrauch des Empfängers verringert wird.
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Diese
Ausführungsform
kann ebenso wie die erste Ausführungsform
in gleicher Weise auf die zweiten und dritten Ausführungsformen
angewendet werden, wobei jede die Wirkung haben kann, den Leistungsverbrauch
zu verringern.
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Wenn
diese Ausführungsform
auf die zweiten und dritten Ausführungsformen
angewendet wird, ist es unnötig,
zu sagen, daß der
Leistungsverbrauch weiter verringert werden kann, indem die Stromversorgung
des rauscharmen Verstärkers der
nicht ausgewählten
Antenne nicht nur in dem Empfangssignal-Wartebetrieb, sondern auch
nach der Erfassung des Burstsignals geeignet ein/ausgeschaltet wird.
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Selbst
wenn ein Pegel eines bestimmten Teilträgers des Empfangssignals einer
gegebenen Antenne, wie weiter oben beschrieben, aufgrund des Mehrwegeschwunds
erniedrigt ist, so daß ein
Fehler in den demodulierten Daten verursacht wird, können die
Pegel der jeweiligen Teilträger
gemittelt werden, und eine Fehlerratencharakteristik in der Mehrwegeschwundumgebung
kann verbessert werden, wenn der Diversitätsempfänger gemäß der vorliegenden Erfindung
die Empfangssignale von anderen Antennen geeignet auswählt und
synthetisiert.
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Wenn
der Diversitätsempfänger gemäß der vorliegenden
Erfindung ferner derart arbeitet, daß er das Empfangssignal von
einer beliebigen Antenne auswählt,
bis das Burstsignal erfaßt
wird, kann der Leistungsverbrauch in dem Empfangsbereitschaftsbetrieb ähnlich einem
Empfänger
ohne Diversitätsverarbeitung
abgestellt werden.
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Während diese
Erfindung in Verbindung mit gewissen bevorzugten Ausführungsformen
beschrieben wurde, versteht sich, daß der von dieser Erfindung
umspannte Gegenstand nicht auf diese spezifischen Ausführungsformen
beschränkt
ist.
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Im
Gegenteil ist beabsichtigt, daß der
Gegenstand der Erfindung alle Alternativen, Modifikationen und Äquivalente,
die in den Schutzbereich der folgenden aufgenommen werden können, umfaßt.