JP2007243506A

JP2007243506A - Radio communication system and receiver used for it

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Publication number: JP2007243506A
Application number: JP2006061991A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Maruhashi; 建一丸橋; Shuya Kishimoto; 修也岸本; Masaharu Ito; 正治伊東
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2006-03-08
Filing date: 2006-03-08
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2026-03-08
Also published as: JP4742917B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To optimize an antenna condition without using a high speed ADC which is of a high cost and has a large size and large consumption power, in control of an adaptive antenna. <P>SOLUTION: A receiver 300 is provided with: the adaptive antenna 301; a receiving unit 306 which receives a signal received by the antenna; a demodulator 307 which demodulates a signal output from the receiving unit; and a limiting amplifier 308 which performs waveform shaping of the demodulated signal. The limiting amplifier 308 outputs a data signal, and simultaneously also sends the signal to a smoothing circuit 309. Voltage output from the smoothing circuit 309 is measured by a voltmeter 310, and the voltage value is sent to a signal processing circuit 311. The antenna 301 is an adaptive antenna with an impedance control circuit 305, and its impedance is adaptively controlled by a signal from the signal processing circuit 311. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は無線通信システム及びそれに用いる受信機に関し、特に適応アンテナを有する無線通信システム及びそれに用いる受信機に関するものである。 The present invention relates to a radio communication system and a receiver used therefor, and more particularly to a radio communication system having an adaptive antenna and a receiver used therefor.

ミリ波無線システムでは高速データ通信が可能で、例えば、ＡＳＫ変調を用いた伝送速度１．５Ｇｂｐｓが実証されている。このためハイビジョン規格の高精細映像の非圧縮・リアルタイム伝送などに期待されている。ところで、ミリ波帯（＞３０ＧＨｚ）の電波を用いて室内伝送を行うと、反射率の高い机、窓、金属製の什器や壁等により遅延波（反射波）が生じる。これが主波（直接波）と共に受信アンテナに入射され、かつ主波と遅延波の到来時間差が長くなると（シンボル長に相関）、いわゆるマルチパス干渉となって伝送を阻害する。低い周波数と異なり、反射波はある程度限られた方向から到来するため、ビーム方向を制御し、特定方向からの電波に不感となるヌル点を形成する適応アンテナの導入が効果的である。 The millimeter wave radio system can perform high-speed data communication, and for example, a transmission rate of 1.5 Gbps using ASK modulation has been demonstrated. Therefore, it is expected for high-definition high-definition video uncompressed and real-time transmission. By the way, when indoor transmission is performed using radio waves in the millimeter wave band (> 30 GHz), a delayed wave (reflected wave) is generated by a highly reflective desk, window, metal fixture, wall, or the like. When this is incident on the receiving antenna together with the main wave (direct wave) and the arrival time difference between the main wave and the delayed wave becomes long (correlated with the symbol length), it becomes so-called multipath interference and inhibits transmission. Unlike a low frequency, the reflected wave comes from a limited direction to some extent, so it is effective to introduce an adaptive antenna that controls the beam direction and forms a null point that is insensitive to radio waves from a specific direction.

図８は、特許文献１あるいは特許文献２に記載された適応アンテナの動作を説明するための図である。アンテナ１１は、中心に位置する主放射素子１２と、その外周に位置する複数の寄生素子１３とからなり、寄生素子１３の各々には、インピーダンス可変素子１４がそれぞれ接続されている。こられ素子のインピーダンスをそれぞれ可変することにより、寄生素子と空間的に電磁界結合している放射（受信）素子の放射（受信）パターンを変えることができ、ビーム制御やヌル点形成が実現できる。このとき、インピーダンス状態数は（可変できるインピーダンスの数×寄生素子数）となるが、送信機から送出する規範（既知）信号パターンとその受信信号パターンにおいて、もっとも相関がとれる状態にする。 FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the adaptive antenna described in Patent Document 1 or Patent Document 2. The antenna 11 includes a main radiating element 12 positioned at the center and a plurality of parasitic elements 13 positioned on the outer periphery thereof, and a variable impedance element 14 is connected to each of the parasitic elements 13. By varying the impedance of each element, the radiation (reception) pattern of the radiation (reception) element spatially electromagnetically coupled to the parasitic element can be changed, and beam control and null point formation can be realized. . At this time, the number of impedance states is (the number of variable impedances × the number of parasitic elements), but the reference (known) signal pattern transmitted from the transmitter and the received signal pattern are most correlated.

なお、特許文献１および特許文献２に記載された適応アンテナは、それぞれインピーダンス可変素子として、スイッチによる可変負荷、電圧制御された可変リアクタンス素子の違いはあるが、相関がとれるように最適化する点では同じである。 Note that the adaptive antennas described in Patent Document 1 and Patent Document 2 are optimized so that they can be correlated, although there are differences between the variable load by the switch and the variable reactance element controlled by the voltage as the variable impedance element. Then it is the same.

相関をとる際には、受信信号パターンをＡＤＣ（アナログ−デジタル変換器）にて数値化し、信号処理回路内にて既知の規範信号パターンと比較しなければならない。先ず、例えば、図９に示す送信機２０から、所定の時間規範信号を送出する。送信機２０は、ベースバンド処理回路２４を備え、入力されたデータに対して信号処理を行い変調器２３へと信号を送出する。変調された信号は、送信部２２で無線信号に変換され、アンテナ２１から送信される。なお、２５は規範信号発生部、２６は変調速度制御部である。 When obtaining the correlation, the received signal pattern must be digitized by an ADC (analog-digital converter) and compared with a known reference signal pattern in the signal processing circuit. First, for example, a predetermined time reference signal is transmitted from the transmitter 20 shown in FIG. The transmitter 20 includes a baseband processing circuit 24, performs signal processing on the input data, and sends a signal to the modulator 23. The modulated signal is converted into a radio signal by the transmission unit 22 and transmitted from the antenna 21. Reference numeral 25 is a reference signal generator, and 26 is a modulation speed controller.

図１０は図８に示した適応アンテナを有するＡＳＫ受信機１０００のブロック図を示す。アンテナ１００１により受信された信号は、受信部１００６で増幅およびフィルタリング処理され、復調器１００７でベースバンド信号に復調される。ベースバンド信号はリミッタ増幅器１００８で波形整形され、データとして出力される。 FIG. 10 shows a block diagram of an ASK receiver 1000 having the adaptive antenna shown in FIG. A signal received by the antenna 1001 is amplified and filtered by the receiving unit 1006 and demodulated into a baseband signal by the demodulator 1007. The baseband signal is waveform-shaped by a limiter amplifier 1008 and output as data.

この形態では、復調器からの出力は分岐され、ＡＤＣ１０１２にてデジタルデータに変換され、信号処理回路１０１１で規範信号のパターンと比較される。所定のアルゴリズム処理で得られた情報に基づき、アンテナ１００１のインピーダンス制御回路１００５に制御信号が送られる。規範信号を受信しながらインピーダンス可変素子の状態を変更し、より相関が高い状態に最適化を行う。最適化が終了すると、その状態でデータ通信に移行するようになっている。 In this embodiment, the output from the demodulator is branched, converted into digital data by the ADC 1012, and compared with the reference signal pattern by the signal processing circuit 1011. A control signal is sent to the impedance control circuit 1005 of the antenna 1001 based on information obtained by the predetermined algorithm processing. While receiving the reference signal, the state of the variable impedance element is changed, and optimization is performed for a higher correlation state. When the optimization is completed, the state shifts to data communication.

特開２００３−２６４４１９号公報（図１）Japanese Patent Laying-Open No. 2003-264419 (FIG. 1) 特開２００３−３０４１１２号公報（図１）Japanese Patent Laying-Open No. 2003-304112 (FIG. 1)

例えば、１Ｇｂｐｓの信号をＡＤＣで数値化する場合には、サンプリング周波数として２Ｇサンプル／秒以上が必要である。しかしながら、このような高速のＡＤＣにおける問題点は、非常に高価で、サイズや消費電力が大きいことである。特に、消費電力は、サンプリング周波数が大きくなるにつれて増大するため、サンプリング周波数を下げる受信機の構成が求められる。あるいはＡＤＣを使用しない受信機が望まれている。 For example, when a 1 Gbps signal is digitized by an ADC, a sampling frequency of 2 Gsample / second or more is required. However, the problem with such a high-speed ADC is that it is very expensive and large in size and power consumption. In particular, since power consumption increases as the sampling frequency increases, a receiver configuration that lowers the sampling frequency is required. Alternatively, a receiver that does not use an ADC is desired.

本発明の目的は、ＡＤＣを利用しなくても適応アンテナのインピーダンス可変素子の状態を最適化できる無線通信システム及びそれに用いる受信機を提供することである。 An object of the present invention is to provide a radio communication system capable of optimizing the state of an impedance variable element of an adaptive antenna without using an ADC and a receiver used therefor.

本発明の他の目的は、高速のＡＤＣの代わりに比較的低速なＡＤＣを利用して、適応アンテナのインピーダンス可変素子の状態を最適化できる無線通信システム及びそれに用いる受信機を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a radio communication system capable of optimizing the state of an impedance variable element of an adaptive antenna and a receiver used therefor by using a relatively low-speed ADC instead of a high-speed ADC. .

本発明による無線通信システムは、適応アンテナを有する無線通信システムであって、
既知のデューティ比を有する信号を変調して送信する送信機と、
前記送信機からの信号を適応アンテナで受信して復調する手段、この復調出力を振幅制限する手段、この振幅制限出力を平滑化してこの平滑電圧に応じて前記適応アンテナのインピーダンス制御をなす手段を有する受信機とを含むことを特徴とする。 A wireless communication system according to the present invention is a wireless communication system having an adaptive antenna,
A transmitter for modulating and transmitting a signal having a known duty ratio;
Means for receiving and demodulating a signal from the transmitter with an adaptive antenna, means for limiting the amplitude of the demodulated output, means for smoothing the amplitude limited output and controlling impedance of the adaptive antenna according to the smoothed voltage And a receiver.

本発明による他の無線通信システムは、適応アンテナを有する無線通信システムであって、
一定のデューティ比を有する信号を変調して送信する送信機と、
前記送信機からの信号を適応アンテナで受信して復調する手段、この復調出力を振幅制限する手段、この振幅制限出力を平滑化してこの平滑電圧に応じて前記適応アンテナのインピーダンス制御をなす手段を有する受信機とを含むことを特徴とする。 Another wireless communication system according to the present invention is a wireless communication system having an adaptive antenna,
A transmitter for modulating and transmitting a signal having a constant duty ratio;
Means for receiving and demodulating a signal from the transmitter with an adaptive antenna, means for limiting the amplitude of the demodulated output, means for smoothing the amplitude limited output and controlling impedance of the adaptive antenna according to the smoothed voltage And a receiver.

本発明による受信機は、適応アンテナを有する受信機であって、既知のデューティ比を有する信号を変調して送信された送信信号を前記適応アンテナで受信して復調する手段と、この復調出力を振幅制限する手段と、この振幅制限出力を平滑化してこの平滑電圧に応じて前記適応アンテナのインピーダンス制御をなす手段とを含むことを特徴とする。 The receiver according to the present invention is a receiver having an adaptive antenna, which receives and demodulates a transmission signal transmitted by modulating a signal having a known duty ratio with the adaptive antenna. A means for limiting the amplitude and a means for smoothing the amplitude limited output and controlling the impedance of the adaptive antenna in accordance with the smoothed voltage are included.

本発明による他の受信機は、適応アンテナを有する受信機であって、一定のデューティ比を有する信号を変調して送信された送信信号を受信して復調する手段と、この復調出力を振幅制限する手段と、この振幅制限出力を平滑化してこの平滑電圧に応じて前記適応アンテナのインピーダンス制御をなす手段と含むことを特徴とする。 Another receiver according to the present invention is a receiver having an adaptive antenna, means for receiving and demodulating a transmission signal transmitted by modulating a signal having a fixed duty ratio, and amplitude limiting the demodulated output. And means for smoothing the amplitude limited output and controlling impedance of the adaptive antenna in accordance with the smoothed voltage.

本発明による第１の効果は、ＡＤＣを利用しなくても適応アンテナのインピーダンス可変素子の状態を最適化できることである。その理由は、ＡＤＣにより規範信号パターンと受信信号パターンの相関をとる代わりに、受信信号のデューティ比から、規範信号と受信信号の相関を求めるためである。 The first effect of the present invention is that the state of the impedance variable element of the adaptive antenna can be optimized without using an ADC. This is because the correlation between the normative signal and the received signal is obtained from the duty ratio of the received signal instead of the correlation between the normative signal pattern and the received signal pattern by the ADC.

また、本発明による第２の効果は、高速のＡＤＣの代わりに比較的低速なＡＤＣを利用して、適応アンテナのインピーダンス可変素子の状態を最適化できることである。その理由は、変調速度を低速にして規範信号パターンと受信信号パターンの相関をとり、そのときの受信信号のデューティ比と、実際にデータ通信で使用する速度における受信信号のデューティ比の対応から、規範信号と受信信号の相関を求めるためである。 The second effect of the present invention is that the state of the impedance variable element of the adaptive antenna can be optimized by using a relatively low-speed ADC instead of the high-speed ADC. The reason for this is that the modulation rate is set to a low speed to correlate the reference signal pattern and the received signal pattern, and from the correspondence of the duty ratio of the received signal at that time and the duty ratio of the received signal at the speed actually used in data communication, This is for obtaining the correlation between the reference signal and the received signal.

以下に、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の第１の実施の形態の受信機の構成を示すブロック図である。本受信機３００は、アンテナ３０１と、アンテナで受信された信号を受信する受信部３０６と、受信部から出力された信号を復調する復調器３０７と、復調された信号の波形整形を行うリミッタ増幅器３０８とを含む。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the receiver according to the first embodiment of the present invention. The receiver 300 includes an antenna 301, a receiving unit 306 that receives a signal received by the antenna, a demodulator 307 that demodulates a signal output from the receiving unit, and a limiter amplifier that performs waveform shaping of the demodulated signal. 308.

リミッタ増幅器３０８からは、データ信号が出力されると共に、平滑回路３０９にも信号が送られる。平滑回路３０９から出力された電圧を電圧計３１０で測定し、電圧の値は信号処理回路３１１に送られる。アンテナ３０１は、インピーダンス制御回路３０５を有する適応アンテナであり、例えば、図８に示した構成になっている。なお、送信機は図９の送信機２０と同じであるものとする。 The limiter amplifier 308 outputs a data signal and also sends a signal to the smoothing circuit 309. The voltage output from the smoothing circuit 309 is measured by the voltmeter 310, and the voltage value is sent to the signal processing circuit 311. The antenna 301 is an adaptive antenna having an impedance control circuit 305, and has, for example, the configuration shown in FIG. Note that the transmitter is the same as the transmitter 20 of FIG.

かかる構成において、先ず、受信機側のアンテナの最適状態を決めるため、所定の期間、送信機から規範（既知）信号を送出する。図９に記載の送信機２０には、規範信号発生部２５が備えられ、ここで発生した信号がベースバンド処理回路２４で処理され、変調器２３へと送出される。変調された信号は、送信部２２で無線信号に変換され、アンテナ２１から送信される。このとき、規範信号のデューティ比は５０％と予め定められているものとする。無線信号は、受信機３００のアンテナ３０１で受信され、受信部３０６で増幅やフィルタリング処理され、復調器３０７でベースバンド信号へと変換され、リミッタ増幅器３０８で波形整形される。 In such a configuration, first, in order to determine the optimum state of the antenna on the receiver side, a reference (known) signal is transmitted from the transmitter for a predetermined period. The transmitter 20 illustrated in FIG. 9 includes a reference signal generation unit 25, and the generated signal is processed by the baseband processing circuit 24 and transmitted to the modulator 23. The modulated signal is converted into a radio signal by the transmission unit 22 and transmitted from the antenna 21. At this time, it is assumed that the duty ratio of the reference signal is predetermined as 50%. The radio signal is received by the antenna 301 of the receiver 300, amplified and filtered by the receiving unit 306, converted into a baseband signal by the demodulator 307, and shaped by the limiter amplifier 308.

さて、送信機２０より送出された信号は、マルチパスの影響を受けることがある。簡単のために主波と、少し遅れた遅延波の２波が存在する場合で説明する。図２には、主波と遅延波が同位相で受信された場合の復調信号を示す。（Ａ）は高速信号の場合であり、（Ｂ）は低速信号の場合である。高速信号になればなるほど、遅延時間が同じ遅延波によって、デューティ比の変化が大きくなり、シンボルの識別が難しくなることが分かる。従って、デューティ比の変化が少ない状態が、遅延波の影響を受けない状態であると言える。 Now, the signal transmitted from the transmitter 20 may be affected by multipath. For the sake of simplicity, a case will be described where there are two waves, a main wave and a delayed wave slightly delayed. FIG. 2 shows a demodulated signal when the main wave and the delayed wave are received in the same phase. (A) is a case of a high-speed signal, and (B) is a case of a low-speed signal. It can be seen that the faster the signal, the greater the change in the duty ratio due to the delayed wave having the same delay time, making it difficult to identify the symbol. Accordingly, it can be said that the state where the change in the duty ratio is small is not affected by the delayed wave.

図３には、主波と遅延波が同位相および逆位相で合成された場合のリミッタ増幅器３０８からの出力信号の例を示す。遅延時間をΔｔとすると、遅延があった場合には、シンボル１（ハイレベル）の時間がΔｔだけ伸びて、デューティ比が５０％に対して変化する。デューティ比が変化すると、平滑回路３０９の出力電圧に反映される。よって、この電圧値の変化を電圧計３１０で測定すれば、遅延波の影響を数値化することができることになる。 FIG. 3 shows an example of an output signal from the limiter amplifier 308 when the main wave and the delayed wave are synthesized with the same phase and the opposite phase. Assuming that the delay time is Δt, if there is a delay, the time of symbol 1 (high level) is increased by Δt, and the duty ratio changes with respect to 50%. Changes in the duty ratio are reflected in the output voltage of the smoothing circuit 309. Therefore, if this change in voltage value is measured by the voltmeter 310, the influence of the delayed wave can be quantified.

信号処理回路３１１は、アンテナ３０１内のインピーダンス制御回路３０５にインピーダンス制御信号を発して、適応アンテナのビーム制御を行うことができる。そこで、ビーム制御をしつつ、電圧値、すなわち遅延波の影響を評価し、適応アンテナの最適状態を見出すことが可能となる。最適化の方法は、全ての状態を総当りする方法や、特許文献１や特許文献２に記載された遺伝的アルゴリズムや、最急勾配法などの周知の手法が適用可能であるが、これらに限定されるものではない。このようなプロセスにより、遅延波の影響が少ない状態に設定した後、データ通信に移行すれば、マルチパスの影響をうけない良好な受信を行うことができる。 The signal processing circuit 311 can perform beam control of the adaptive antenna by issuing an impedance control signal to the impedance control circuit 305 in the antenna 301. Therefore, it is possible to evaluate the voltage value, that is, the influence of the delayed wave while performing beam control, and find the optimum state of the adaptive antenna. As the optimization method, a well-known method such as a method of brute all states, a genetic algorithm described in Patent Document 1 or Patent Document 2, or a steepest gradient method can be applied. It is not limited. By setting the state in which the influence of the delayed wave is small by such a process and then shifting to the data communication, it is possible to perform good reception that is not affected by the multipath.

なお、デューティ比が５０％に対応する平滑回路の出力電圧が、予め校正（キャリブレーション）できない場合、リミッタ増幅器３０８の直前、またはより前段階で、デューティ比が５０％の校正信号を入力して、随時校正することも可能である。更に、この例では、デューティ比を５０％としたが、本発明はデューティ比の変化を検出するものであるので、具体的な値に限定されるものではない。以上に述べた適応アンテナの最適化は、一定間隔または適宜行ってもよい。 If the output voltage of the smoothing circuit corresponding to a duty ratio of 50% cannot be calibrated in advance, a calibration signal with a duty ratio of 50% is input immediately before or before the limiter amplifier 308. It is also possible to calibrate at any time. Furthermore, in this example, the duty ratio is set to 50%. However, the present invention detects a change in the duty ratio and is not limited to a specific value. The adaptive antenna optimization described above may be performed at regular intervals or appropriately.

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。装置の構成は第１の実施の形態と同じである。異なる点は、送信機から送出するデューティ比は既知ではなく、一定であることである。この形態ではデューティ比が最小（図３の例では、信号が反転している場合には、デューティ比が最大）となるように最適化すればよいことになる。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. The configuration of the apparatus is the same as that of the first embodiment. The difference is that the duty ratio transmitted from the transmitter is not known but constant. In this embodiment, the duty ratio may be optimized (in the example of FIG. 3, the duty ratio is maximum when the signal is inverted).

次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。装置の構成は第１および第２の実施の形態と同じである。異なる点は、図９における送信機２０のベースバンド処理回路２４にある変調速度制御部２６が、規範信号のシンボル速度を制御する点である。 Next, a third embodiment of the present invention will be described. The configuration of the apparatus is the same as in the first and second embodiments. The difference is that the modulation rate control unit 26 in the baseband processing circuit 24 of the transmitter 20 in FIG. 9 controls the symbol rate of the reference signal.

シンボル速度は、データ信号の伝送と同じ程度である速度を含み、それよりも遅い速度、または早い速度にも設定され得る。先の第１および第２の実施の形態では、主波と１つの遅延波が到来する場合についての説明を行ったが、実際には複数の遅延波が到来する場合がある。そのとき、マルチパスの影響を受けているにもかかわらず、たまたま選んだシンボル速度にてデューティ比が最適値と同じになる可能性がある。このような場合には、シンボル速度を変化させながら、デューティ比を測定する。 The symbol rate includes a rate that is about the same as the transmission of the data signal, and may be set to a slower rate or a faster rate. In the first and second embodiments described above, the case where the main wave and one delayed wave arrive has been described, but in reality, a plurality of delayed waves may arrive. At that time, there is a possibility that the duty ratio happens to be the same as the optimum value at the selected symbol speed despite the influence of multipath. In such a case, the duty ratio is measured while changing the symbol speed.

なおシンボル速度が遅い場合には、図２で説明したように（適応アンテナの状態に関わらず）マルチパスの影響を受けにくい。この状態から順次シンボル速度を増加させ、デューティ比を観測し、途中でデューティ比の大きな変化がないことで、誤った最適状態を避けることが可能になる。 When the symbol rate is low, it is difficult to be affected by multipath (regardless of the state of the adaptive antenna) as described in FIG. From this state, the symbol rate is sequentially increased, the duty ratio is observed, and there is no large change in the duty ratio on the way, so that an erroneous optimum state can be avoided.

次に、図４を参照して本発明の第４の実施の形態について説明する。これまでに述べた実施の形態と同じように、送信された無線信号は、図４に示す受信機４００のアンテナ４０１で受信され、受信部４０６で増幅やフィルタリング処理され、復調器４０７でベースバンド信号へと変換され、リミッタ増幅器４０８で波形整形される。リミッタ増幅器４０８からはデータ信号が出力されると共に、平滑回路４０９にも信号が送られる。平滑回路４０９から出力された電圧は電圧計４１０で測定され、遅延波の影響が数値化される。復調器４０７の出力はＡＤＣ４１２にも送付され、規範信号のパターンが照合される。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As in the embodiment described so far, the transmitted radio signal is received by the antenna 401 of the receiver 400 shown in FIG. 4, amplified and filtered by the receiving unit 406, and the baseband by the demodulator 407. The signal is converted into a signal and shaped by a limiter amplifier 408. The limiter amplifier 408 outputs a data signal and also sends a signal to the smoothing circuit 409. The voltage output from the smoothing circuit 409 is measured by the voltmeter 410, and the influence of the delayed wave is digitized. The output of the demodulator 407 is also sent to the ADC 412, where the reference signal pattern is verified.

本実施の形態では、第３の実施の形態と同様、シンボル速度が遅い場合と速い場合に、デューティ比を測定する。但し、デューティ比が遅い場合には、ＡＤＣ４１２を用いて規範信号のパターンを照合し、従来の適応アンテナの制御と同じように相関を求める。第３の実施の形態と比べた場合、シンボル速度が遅い場合にパターン照合を行い、適応アンテナを最適化するので、デューティ比を頼りにシンボル速度を上げていくことにより、確実に最適状態を見つけることが可能となる。またパターン照合は、シンボル速度が遅い場合のみ行われるので、安価で消費電力も少ない比較的低速なＡＤＣを利用することが可能である。 In this embodiment, as in the third embodiment, the duty ratio is measured when the symbol speed is low and high. However, when the duty ratio is slow, the reference signal pattern is collated using the ADC 412, and the correlation is obtained in the same manner as in the conventional adaptive antenna control. Compared with the third embodiment, pattern matching is performed when the symbol rate is low, and the adaptive antenna is optimized. Therefore, the optimum state is reliably found by increasing the symbol rate depending on the duty ratio. It becomes possible. In addition, since pattern matching is performed only when the symbol speed is low, it is possible to use a relatively low-speed ADC that is inexpensive and consumes less power.

以上に述べた実施の形態では、特にデータを復調する際に、ＡＤＣを用いない受信機構成で有用である。例えば、振幅変調では、変調器にスイッチを、復調器には包絡線検波器を用いることができ、超高速伝送が簡単な構成で安価に実現できる。また、直交変調によるＱＰＳＫなどでは、ＡＤＣを利用せずとも再生されたキャリアと位相分別器などで復調可能であり、本発明を適用した場合の有効性は大きい。 The embodiment described above is useful in a receiver configuration that does not use an ADC, particularly when demodulating data. For example, in amplitude modulation, a switch can be used as the modulator and an envelope detector can be used as the demodulator, and ultrahigh-speed transmission can be realized at low cost with a simple configuration. In addition, in QPSK using quadrature modulation, it is possible to demodulate with a regenerated carrier and a phase separator without using ADC, and the effectiveness of applying the present invention is great.

本発明の第５の実施の形態について、図５を参照しつつ説明する。これまでに述べた実施の形態と同じように、送信された無線信号は、図５に示す受信機５００のアンテナ５０１で受信され、受信部５０６で増幅やフィルタリング処理され、復調器５０７から直交信号（Ｉ，Ｑ信号）が出力される。このＩ，Ｑ信号は、それぞれリミッタ増幅器５０８−１，５０８−２で波形整形される。リミッタ増幅器５０８−１，５０８−２の各出力の一方は平滑回路５０９−１，５０９−２に送られ、その出力電圧は電圧計５１０−１，５１０−２でそれぞれ測定され、遅延波の影響が数値化される。 A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As in the embodiments described so far, the transmitted radio signal is received by the antenna 501 of the receiver 500 shown in FIG. 5, amplified and filtered by the receiving unit 506, and then transmitted from the demodulator 507 to the orthogonal signal. (I and Q signals) are output. The I and Q signals are waveform-shaped by limiter amplifiers 508-1 and 508-2, respectively. One of the outputs of the limiter amplifiers 508-1 and 508-2 is sent to the smoothing circuits 509-1 and 509-2, and the output voltages are measured by the voltmeters 510-1 and 510-2, respectively. Is quantified.

こうして得られた値を受けた信号処理回路５１１は、これら信号を処理してアンテナ５０１内のインピーダンス制御回路５０５にインピーダンス制御信号を発して、適応アンテナのビーム制御を行う。なお、リミッタ増幅器５０８−１，５０８−２の各出力の他方は、Ｉ，Ｑデータとしてそれぞれ出力される。 The signal processing circuit 511 that has received the values thus obtained processes these signals and issues an impedance control signal to the impedance control circuit 505 in the antenna 501 to perform beam control of the adaptive antenna. The other outputs of the limiter amplifiers 508-1 and 508-2 are output as I and Q data, respectively.

本実施の形態では、直交信号に対しての構成を示しているが、適応アンテナの制御の方法や得られる効果については、第１〜３の実施の形態で記したものと変わらない。なお、送信側でもそれぞれのチャンネルに対し、規範信号を出力する必要があることは言うまでもない。また、データ出力（Ｉ，Ｑ信号）は、リミッタ増幅器から取出す構成としたが、データ出力として、復調器から直接取出す構成にしてもよい。 In the present embodiment, a configuration for orthogonal signals is shown, but the adaptive antenna control method and the obtained effects are the same as those described in the first to third embodiments. Needless to say, it is necessary to output a reference signal to each channel on the transmission side. The data output (I and Q signals) is taken from the limiter amplifier, but may be taken directly from the demodulator as the data output.

本発明の第６の実施の形態について、図６を参照しつつ説明する。これまでに述べた形態と同じように、送信された無線信号は、図６に示す受信機６００のアンテナ６０１で受信され、受信部６０６で増幅やフィルタリング処理され、復調器６０７でベースバンド信号へと変換され、スイッチ６１３を経由してリミッタ増幅器５０８で波形整形される。以後の構成は、第１の実施の形態と同じである。 A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As in the embodiments described so far, the transmitted radio signal is received by the antenna 601 of the receiver 600 shown in FIG. 6, amplified and filtered by the receiving unit 606, and converted to a baseband signal by the demodulator 607. And the waveform is shaped by the limiter amplifier 508 via the switch 613. The subsequent configuration is the same as that of the first embodiment.

唯一の違いは、スイッチ６１３を設けたことであるが、これは以下のように機能させる。無線装置の回路では、ＤＣ分離のために回路間や回路内でキャパシタによるＡＣ結合をとるケースが多い。この場合、デューティ比が異なる信号が入力されても、平滑されると同じ電圧値、即ちゼロに収束する。このような場合には、このスイッチ６１３をオン／オフして過渡的に判定する。図７にはその過程を示す。 The only difference is that a switch 613 is provided, which functions as follows. In a circuit of a wireless device, AC coupling by a capacitor is often performed between circuits or in a circuit for DC separation. In this case, even if signals having different duty ratios are input, they are converged to the same voltage value, that is, zero when smoothed. In such a case, the switch 613 is turned on / off to make a transient determination. FIG. 7 shows the process.

所定の期間、スイッチ６１３をオンとして一定のデューティ比である規範信号を受信し（ａ）、その後スイッチ６１３をオフにする。図７によれば、（ｂ）〜（ｄ）にそれぞれ示す様に、オフ直後の電圧の絶対値はデューティ比によって異なる。この関係により、デューティ比を推定することができる。得られた情報を基に、信号処理回路６１１は適応アンテナの制御を行うことができる。なお、ここで述べたスイッチ６１３は、受信機内の平滑回路の前、あるいは送信機内に設けてもよい。更に物理的にスイッチを用いなくても、信号を遮断、復帰できる等価的な機能、即ち規範信号を送出・停止する機能があればよい。 During a predetermined period, the switch 613 is turned on to receive a reference signal having a constant duty ratio (a), and then the switch 613 is turned off. According to FIG. 7, as shown in FIGS. 7B to 7D, the absolute value of the voltage immediately after turning off differs depending on the duty ratio. From this relationship, the duty ratio can be estimated. Based on the obtained information, the signal processing circuit 611 can control the adaptive antenna. Note that the switch 613 described here may be provided before the smoothing circuit in the receiver or in the transmitter. Further, an equivalent function capable of interrupting and returning a signal without using a switch physically, that is, a function for transmitting / stopping a reference signal may be used.

これまでに述べた実施の形態では、受信側に適応アンテナが設けられた構成のみであるが、送信側に設けてもよい。その場合、受信機で得られたデューティ比の情報を、送信側に伝送する手段を設ければ実現可能になる。 In the embodiments described so far, only the configuration in which the adaptive antenna is provided on the reception side is used, but the configuration may be provided on the transmission side. In that case, it is possible to realize it by providing means for transmitting the duty ratio information obtained by the receiver to the transmission side.

本発明は、マルチパス環境の影響が受けやすい屋内用の超高速無線通信装置といった用途に適用できる。また、マルチパスの影響を受ける可能性のある屋外用途にも適用可能である。 The present invention can be applied to uses such as indoor ultra-high-speed wireless communication devices that are easily affected by a multipath environment. Moreover, it is applicable also to the outdoor use which may receive the influence of multipath.

本発明の第１の実施の形態を示す受信機のブロック図である。1 is a block diagram of a receiver showing a first embodiment of the present invention. マルチパス環境での受信波形を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the received waveform in a multipath environment. 本発明の各実施の形態におけるリミッタ増幅器の出力波形を示した図である。It is the figure which showed the output waveform of the limiter amplifier in each embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態を示す受信機のブロック図である。It is a block diagram of the receiver which shows the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施の形態を示す受信機のブロック図である。It is a block diagram of the receiver which shows the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施の形態を示す受信機のブロック図である。It is a block diagram of the receiver which shows the 4th Embodiment of this invention. 図６の例において、スイッチ６１３により信号がオン／オフされる際の過渡応答の例を示した図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a transient response when a signal is turned on / off by a switch 613 in the example of FIG. 6. 適応アンテナの一般的構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the general structural example of an adaptive antenna. 送信機の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of a transmitter. 適応アンテナを有するＡＳＫ受信機の構成例を示した図である。It is the figure which showed the structural example of the ASK receiver which has an adaptive antenna.

符号の説明Explanation of symbols

１１アンテナ
１２主放射素子
１３寄生素子
１４インピーダンス可変素子
１５インピーダンス制御回路
２０送信機
２１アンテナ
２２送信部
２３変調器
２４ベースバンド処理回路
２５規範信号発生器
２６変調速度制御部
３００，４００，５００，６００，１０００受信機
３０１，４０１，５０１，６０１，１００１アンテナ
３０５，４０５，５０５，６０５，１００５インピーダンス制御回路
３０６，４０６，５０６，６０６，１００６受信部
３０７，４０７，５０７，６０７，１００７復調器
３０８，４０８，６０８，１００８，
５０８−１，５０８−２リミッタ増幅器
３０９，４０９，６０９，５０９−１，５０９−２平滑回路
３１０，４１０，６１０，５１０−１，５１０−２電圧計
３１１，４１１，５１１，６１１，１０１１信号処理回路
４１２，１０１２ＡＤＣ
６１３スイッチ DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Antenna 12 Main radiation | emission element 13 Parasitic element 14 Impedance variable element 15 Impedance control circuit 20 Transmitter 21 Antenna 22 Transmitter 23 Modulator 24 Baseband processing circuit 25 Reference signal generator 26 Modulation speed control part 300,400,500,600 , 1000 Receiver 301, 401, 501, 601, 1001 Antenna 305, 405, 505, 605, 1005 Impedance control circuit 306, 406, 506, 606, 1006 Receiver 307, 407, 507, 607, 1007 Demodulator 308, 408, 608, 1008,
508-1, 508-2 Limiter amplifiers 309, 409, 609, 509-1, 509-2 Smoothing circuits 310, 410, 610, 510-1, 510-2 Voltmeters 311, 411, 511, 611, 1011 Signal processing Circuit 412, 1012 ADC
613 switch

Claims

適応アンテナを有する無線通信システムであって、
既知のデューティ比を有する信号を変調して送信する送信機と、
前記送信機からの信号を適応アンテナで受信して復調する手段、この復調出力を振幅制限する手段、この振幅制限出力を平滑化してこの平滑電圧に応じて前記適応アンテナのインピーダンス制御をなす手段を有する受信機と、
を含むことを特徴とする無線通信システム。 A wireless communication system having an adaptive antenna,
A transmitter for modulating and transmitting a signal having a known duty ratio;
Means for receiving and demodulating a signal from the transmitter with an adaptive antenna, means for limiting the amplitude of the demodulated output, means for smoothing the amplitude limited output and controlling impedance of the adaptive antenna according to the smoothed voltage Having a receiver;
A wireless communication system comprising:

適応アンテナを有する無線通信システムであって、
一定のデューティ比を有する信号を変調して送信する送信機と、
前記送信機からの信号を適応アンテナで受信して復調する手段、この復調出力を振幅制限する手段、この振幅制限出力を平滑化してこの平滑電圧に応じて前記適応アンテナのインピーダンス制御をなす手段を有する受信機と、
を含むことを特徴とする無線通信システム。 A wireless communication system having an adaptive antenna,
A transmitter for modulating and transmitting a signal having a constant duty ratio;
Means for receiving and demodulating a signal from the transmitter with an adaptive antenna, means for limiting the amplitude of the demodulated output, means for smoothing the amplitude limited output and controlling impedance of the adaptive antenna according to the smoothed voltage Having a receiver;
A wireless communication system comprising:

前記送信機から送信される前記信号の伝送速度を、システムのシンボル速度を含んで変化させる手段を有することを特徴とする請求項１または２記載の無線通信システム。 3. The wireless communication system according to claim 1, further comprising means for changing a transmission rate of the signal transmitted from the transmitter including a symbol rate of the system.

前記送信機から送信される前記信号は既知のパターンであり、
前記受信機は、前記信号の伝送速度が前記シンボル速度よりも遅い場合、受信信号のパターンを検出する手段、この検出パターンと前記既知のパターンとの相関を検出する手段を、更に有することを特徴とする請求項３記載の無線通信システム。 The signal transmitted from the transmitter is a known pattern;
The receiver further includes means for detecting a pattern of a received signal when the signal transmission rate is lower than the symbol rate, and means for detecting a correlation between the detection pattern and the known pattern. The wireless communication system according to claim 3.

前記送信機からの変調出力は、振幅変調または直交変調信号であることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の無線通信システム。 The radio communication system according to claim 1, wherein the modulation output from the transmitter is an amplitude modulation signal or a quadrature modulation signal.

前記受信機は、前記平滑化をなす前に、信号遮断をなす手段を更に有することを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の無線通信システム。 The wireless communication system according to claim 1, wherein the receiver further includes means for blocking a signal before the smoothing.

前記送信機は、前記信号の送出停止機能を有することを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の無線通信システム。 The wireless communication system according to claim 1, wherein the transmitter has a function of stopping transmission of the signal.

適応アンテナを有する受信機であって、
既知のデューティ比を有する信号を変調して送信された送信信号を前記適応アンテナで受信して復調する手段と、
この復調出力を振幅制限する手段と、
この振幅制限出力を平滑化してこの平滑電圧に応じて前記適応アンテナのインピーダンス制御をなす手段とを含むことを特徴とする受信機。 A receiver having an adaptive antenna,
Means for receiving and demodulating a transmission signal transmitted by modulating a signal having a known duty ratio with the adaptive antenna;
Means for limiting the amplitude of this demodulated output;
Means for smoothing the amplitude-limited output and controlling impedance of the adaptive antenna in accordance with the smoothed voltage.

適応アンテナを有する受信機であって、
一定のデューティ比を有する信号を変調して送信された送信信号を受信して復調する手段と、
この復調出力を振幅制限する手段と、
この振幅制限出力を平滑化してこの平滑電圧に応じて前記適応アンテナのインピーダンス制御をなす手段と含むことを特徴とする受信機。 A receiver having an adaptive antenna,
Means for receiving and demodulating a transmission signal transmitted by modulating a signal having a constant duty ratio;
Means for limiting the amplitude of this demodulated output;
And a means for smoothing the amplitude limited output and controlling impedance of the adaptive antenna in accordance with the smoothed voltage.

前記送信信号は、その伝送速度がシステムのシンボル速度を含んで変化されていることを特徴とする請求項８または９記載の受信機。 10. The receiver according to claim 8, wherein a transmission rate of the transmission signal is changed including a system symbol rate.

前記送信信号は既知のパターンであり、
前記伝送速度が前記シンボル速度よりも遅い場合、受信信号のパターンを検出する手段と、
この検出パターンと前記既知のパターンとの相関を検出する手段とを、更に有することを特徴とする請求項１０記載の受信機。 The transmission signal is a known pattern;
Means for detecting a pattern of a received signal if the transmission rate is slower than the symbol rate;
11. The receiver according to claim 10, further comprising means for detecting a correlation between the detection pattern and the known pattern.

前記送信信号は振幅変調または直交変調信号であることを特徴とする請求項８〜１１いずれか記載の受信機。 The receiver according to claim 8, wherein the transmission signal is an amplitude modulation signal or a quadrature modulation signal.

前記平滑化をなす前に、信号遮断をなす手段を更に含むことを特徴とする請求項８〜１２いずれか記載の受信機。 The receiver according to claim 8, further comprising means for blocking a signal before performing the smoothing.