JP3033191B2 - ダイバーシチ受信機用の位相合成方法および装置 - Google Patents
ダイバーシチ受信機用の位相合成方法および装置Info
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- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、一般に、無線電話内のダイバーシチ受信機
に関する。さらに詳しくは、少なくとも２つの被受信信
号の位相を合成して、デジタルまたはアナログ無線電話
においてより優れた性能を得るための方法および装置に
関する。
に関する。さらに詳しくは、少なくとも２つの被受信信
号の位相を合成して、デジタルまたはアナログ無線電話
においてより優れた性能を得るための方法および装置に
関する。
発明の背景 検出後選択ダイバーシチ受信機（post−detection se
lection diversity receiver）とは、少なくとも２つの
アンテナを用いて無線周波数（RF）信号の受信の改善を
図る受信機である。各アンテナと対応する受信機とが共
に、被受信信号を発生する。少なくとも２つの入手可能
な被受信信号から、１つの信号が選択される。一般に、
現在では２種類の検出後選択ダイバーシチ受信機が普及
している。１つの種類では、１つの被受信信号の選択
は、信号の被受信信号強度（RSS）に依存する。このよ
うな種類のダイバーシチ受信機は、レベル比較ダイバー
シチ法（level comparision diversity technique）と
して知られている。もう一方の種類の選択は、位相誤差
の推定値に依存する。この２番目の種類の検出後選択ダ
イバーシチ受信機は、位相確度比較法（phase likeliho
od comparison technique）として知られている。
lection diversity receiver）とは、少なくとも２つの
アンテナを用いて無線周波数（RF）信号の受信の改善を
図る受信機である。各アンテナと対応する受信機とが共
に、被受信信号を発生する。少なくとも２つの入手可能
な被受信信号から、１つの信号が選択される。一般に、
現在では２種類の検出後選択ダイバーシチ受信機が普及
している。１つの種類では、１つの被受信信号の選択
は、信号の被受信信号強度（RSS）に依存する。このよ
うな種類のダイバーシチ受信機は、レベル比較ダイバー
シチ法（level comparision diversity technique）と
して知られている。もう一方の種類の選択は、位相誤差
の推定値に依存する。この２番目の種類の検出後選択ダ
イバーシチ受信機は、位相確度比較法（phase likeliho
od comparison technique）として知られている。
レベル比較ダイバーシチ法においては、各被受信信号
のRSSが検出されて、他の強度と比較される。最も高いR
SS強度を有する被受信信号が選択されて、無線電話で用
いられる。この簡単なシステムはレイリー・フェーディ
ング環境（Rayleigh fading environment）では比較的
有効で、１つのアンテナと受信機とを有するシステムよ
りも優れている。しかし、レベル比較ダイバーシチ法
は、静止環境（static environment）においては単独ア
ンテナ・システムを上回る利点はない。
のRSSが検出されて、他の強度と比較される。最も高いR
SS強度を有する被受信信号が選択されて、無線電話で用
いられる。この簡単なシステムはレイリー・フェーディ
ング環境（Rayleigh fading environment）では比較的
有効で、１つのアンテナと受信機とを有するシステムよ
りも優れている。しかし、レベル比較ダイバーシチ法
は、静止環境（static environment）においては単独ア
ンテナ・システムを上回る利点はない。
位相確度比較法は、被受信信号のそれぞれの位相誤差
推定値を利用して、推定位相誤差の最も小さな信号を選
択する。この実施例は、1989年３月28日に出願された被
譲渡人が日本電信電話株式会社（NTT）である「Diversi
ty Reception Circuit（ダイバーシチ受信回路）」とい
うタイトルの日本特許出願番号第HEI2−253727号の主題
である。まず、被受信信号のそれぞれの位相が検出され
る。次にこの位相が適切な信号配列（signal constella
tion）上にプロットされる。この配列には、記号決定点
（symbol decesion point）が含まれる。位相誤差ベク
トルが、プロットされた位相ベクトルと最も近い記号決
定点との間に生成される。位相誤差ベクトルは、それぞ
れの被受信信号に関して生成される。最も小さい位相誤
差ベクトルを有する被受信信号が無線電話により用いら
れて、さらに処理を受ける。その他の被受信信号は無視
される。位相確度比較法では、RSS情報を利用しない点
に留意すること。
推定値を利用して、推定位相誤差の最も小さな信号を選
択する。この実施例は、1989年３月28日に出願された被
譲渡人が日本電信電話株式会社（NTT）である「Diversi
ty Reception Circuit（ダイバーシチ受信回路）」とい
うタイトルの日本特許出願番号第HEI2−253727号の主題
である。まず、被受信信号のそれぞれの位相が検出され
る。次にこの位相が適切な信号配列（signal constella
tion）上にプロットされる。この配列には、記号決定点
（symbol decesion point）が含まれる。位相誤差ベク
トルが、プロットされた位相ベクトルと最も近い記号決
定点との間に生成される。位相誤差ベクトルは、それぞ
れの被受信信号に関して生成される。最も小さい位相誤
差ベクトルを有する被受信信号が無線電話により用いら
れて、さらに処理を受ける。その他の被受信信号は無視
される。位相確度比較法では、RSS情報を利用しない点
に留意すること。
位相確度比較法に対する強化法が、1991年２月NTT無
線通信システム研究所（NTT Radio Communication Syst
em Laboratories）発行のサイトウシゲキ，ヤマモトハ
ルイ，ヤマオヤスシによる「All Digital Adaptive Car
rier Tracking Coherent Demodulator（全デジタル・ア
ダプティブ搬送波追跡同期復調器）」という論文に論じ
られている。この強化法では、２分岐ダイバーシチ受信
機に関してRSS情報と位相誤差情報の使用を組み合わせ
ている。被受信信号のRSSが互いに比較される。RSS値間
の差が所定の閾値を越えている場合は、より大きなRSS
値を持つほうの被受信信号が用いられる。RSS値間の差
が所定の閾値よりも小さい場合は、位相誤差情報が前述
のように用いられて、選択が行われる。この強化法によ
り、単純な位相確度比較法よりも性能が改善されるが、
さらなる性能の改善が望ましい。さらに、位相誤差推定
値を発生するという要件により、位相確度比較法はデジ
タルに位相変調された信号に限定される。
線通信システム研究所（NTT Radio Communication Syst
em Laboratories）発行のサイトウシゲキ，ヤマモトハ
ルイ，ヤマオヤスシによる「All Digital Adaptive Car
rier Tracking Coherent Demodulator（全デジタル・ア
ダプティブ搬送波追跡同期復調器）」という論文に論じ
られている。この強化法では、２分岐ダイバーシチ受信
機に関してRSS情報と位相誤差情報の使用を組み合わせ
ている。被受信信号のRSSが互いに比較される。RSS値間
の差が所定の閾値を越えている場合は、より大きなRSS
値を持つほうの被受信信号が用いられる。RSS値間の差
が所定の閾値よりも小さい場合は、位相誤差情報が前述
のように用いられて、選択が行われる。この強化法によ
り、単純な位相確度比較法よりも性能が改善されるが、
さらなる性能の改善が望ましい。さらに、位相誤差推定
値を発生するという要件により、位相確度比較法はデジ
タルに位相変調された信号に限定される。
現在の市場は、無線電話のメーカに対して、性能基準
を増大させながら無線電話の寸法，重量および消費電力
を削減することを求めている。そのために、現在入手可
能な従来のものと比較した場合に、被受信信号性能が改
善されている簡単なダイバーシチ受信機回路に対する必
要性が生まれる。
を増大させながら無線電話の寸法，重量および消費電力
を削減することを求めている。そのために、現在入手可
能な従来のものと比較した場合に、被受信信号性能が改
善されている簡単なダイバーシチ受信機回路に対する必
要性が生まれる。
発明の概要 本発明は、第１および第２被受信信号の位相を合成す
る装置を含む。それぞれの被受信信号は、位相と、信号
品質指標（signal quality indicator）とを持つ。本装
置は、被受信信号を復調して、それにより各被受信信号
から位相を引き出して、２つの位相信号を生成する。本
装置は、この２つの位相信号を合成して、第３の位相信
号を形成する。次に、装置は３つの位相信号のうちで最
も適切なものを選択する。選択された位相信号が情報を
回復するために用いられる。
る装置を含む。それぞれの被受信信号は、位相と、信号
品質指標（signal quality indicator）とを持つ。本装
置は、被受信信号を復調して、それにより各被受信信号
から位相を引き出して、２つの位相信号を生成する。本
装置は、この２つの位相信号を合成して、第３の位相信
号を形成する。次に、装置は３つの位相信号のうちで最
も適切なものを選択する。選択された位相信号が情報を
回復するために用いられる。
図面の簡単な説明 第１図は、本発明を採用する無線電話システムのブロ
ック図である。
ック図である。
第２図は、本発明に採用されるダイバーシチ位相合成
装置のブロック図である。
装置のブロック図である。
第３図は、第２図のブロック図に採用される位相合成
装置である。
装置である。
第４図は、第２図のブロック図に採用される位相選択
回路である。
回路である。
第５図は、第４図の回路に用いられる状態テーブルで
ある。
ある。
第６図は、本発明，位相確度比較ダイバーシチおよび
レベル比較ダイバーシチに関して、静止環境におけるビ
ット誤差確率と信号対雑音比との模擬性能表である。
レベル比較ダイバーシチに関して、静止環境におけるビ
ット誤差確率と信号対雑音比との模擬性能表である。
第７図は、本発明，位相確度比較ダイバーシチ，レベ
ル比較ダイバーシチおよび信号分岐検出器に関して、平
坦なレイリー・フェーディング環境におけるビット誤差
確率と信号対雑音比との模擬性能表である。
ル比較ダイバーシチおよび信号分岐検出器に関して、平
坦なレイリー・フェーディング環境におけるビット誤差
確率と信号対雑音比との模擬性能表である。
第８図は、各象限に記号決定点を有するQPSK配列であ
る。
る。
発明の実施例 本発明は、無線電話のダイバーシチ受信機に用いる位
相合成装置回路を含む。ダイバーシチ受信機には、電磁
波を受信するための少なくとも２つのアンテナが含まれ
る。各アンテナは、対応する受信機を有し、信号を受信
することを試み、その結果、それぞれが位相と信号品質
指標とを有する２つの被受信信号を設ける。位相合成装
置は、２つの被受信信号から位相を合成するために用い
られ、第３の位相信号を生成する。信号品質指標にはRS
S,零交叉ジッタ（zero crossing jitter），位相誤差推
定値または他の同等の機能を持つ指標とが含まれる。選
択された信号品質指標またはその組合せが用いられて、
３つの位相信号のうちどれを被受信信号内に含まれるデ
ータの解読に用いるかが決定される。好適な実施例にお
いては、RSSが選択される信号品質指標である。
相合成装置回路を含む。ダイバーシチ受信機には、電磁
波を受信するための少なくとも２つのアンテナが含まれ
る。各アンテナは、対応する受信機を有し、信号を受信
することを試み、その結果、それぞれが位相と信号品質
指標とを有する２つの被受信信号を設ける。位相合成装
置は、２つの被受信信号から位相を合成するために用い
られ、第３の位相信号を生成する。信号品質指標にはRS
S,零交叉ジッタ（zero crossing jitter），位相誤差推
定値または他の同等の機能を持つ指標とが含まれる。選
択された信号品質指標またはその組合せが用いられて、
３つの位相信号のうちどれを被受信信号内に含まれるデ
ータの解読に用いるかが決定される。好適な実施例にお
いては、RSSが選択される信号品質指標である。
本発明はアナログまたはデジタル位相変調スキームの
いずれを用いている通信システムにおいても採用するこ
とができるが、ここで説明される好適な実施例は、デジ
タル無線電話を採用する通信システム内で動作する。デ
ジタル位相変調スキームを採用するシステムの性能を測
る方法は、被受信信号のビット誤り率（BER）を測定す
ることである。この実施例により、前述された位相確度
比較ダイバーシチ法およびレベル比較法と較べたとき
に、回復されるデータのBERが改善される。
いずれを用いている通信システムにおいても採用するこ
とができるが、ここで説明される好適な実施例は、デジ
タル無線電話を採用する通信システム内で動作する。デ
ジタル位相変調スキームを採用するシステムの性能を測
る方法は、被受信信号のビット誤り率（BER）を測定す
ることである。この実施例により、前述された位相確度
比較ダイバーシチ法およびレベル比較法と較べたとき
に、回復されるデータのBERが改善される。
性能の改善は、最大比合成（MRC:maximal ratio comb
ining）とレベル比較選択ダイバーシチの要素を組み合
わせるハイブリッド・ダイバーシチ法を組み込むことに
より達成される。事実、位相合成ダイバーシチはMRCの
有効な近似法である。MRCは、理論的には最適なダイバ
ーシチ法であるが、２分岐MRCは、被受信信号と複合チ
ャンネル・ゲインとの乗算を含む非常に複雑なもので、
以下の等式に表される： RMAC（ｔ）＝［α1 2（ｔ）ｓ（ｔ）＋ α１（ｔ）ｎ′１（ｔ）］＋［α2 2（ｔ）ｓ（ｔ） ＋α２（ｔ）ｎ′２（ｔ）］ ただし： αｉ（ｔ）は、チャンネル・ゲイン， ni（ｔ）は、複合ガウシアン・ノイズ， ｓ（ｔ）は、合成装置入力における信号成分，および
ｎ′１（ｔ）,n′２（ｔ）は、等しい数値特性を持つn1
（ｔ）およびn2（ｔ）の偏移したものである。
ining）とレベル比較選択ダイバーシチの要素を組み合
わせるハイブリッド・ダイバーシチ法を組み込むことに
より達成される。事実、位相合成ダイバーシチはMRCの
有効な近似法である。MRCは、理論的には最適なダイバ
ーシチ法であるが、２分岐MRCは、被受信信号と複合チ
ャンネル・ゲインとの乗算を含む非常に複雑なもので、
以下の等式に表される： RMAC（ｔ）＝［α1 2（ｔ）ｓ（ｔ）＋ α１（ｔ）ｎ′１（ｔ）］＋［α2 2（ｔ）ｓ（ｔ） ＋α２（ｔ）ｎ′２（ｔ）］ ただし： αｉ（ｔ）は、チャンネル・ゲイン， ni（ｔ）は、複合ガウシアン・ノイズ， ｓ（ｔ）は、合成装置入力における信号成分，および
ｎ′１（ｔ）,n′２（ｔ）は、等しい数値特性を持つn1
（ｔ）およびn2（ｔ）の偏移したものである。
２つの被受信信号のレベルが大きく違う場合は、α１
＞＞α２またはα２＞＞α１となり、MRC出力は、レベ
ル比較選択ダイバーシチにより近似値を求めることがで
きる：すなわち α１＞＞α２の場合は、 RMAC(ｔ)α1 2(ｔ)ｓ(ｔ)+α１(ｔ)ｎ′１(ｔ) あるいはα２＞＞α１の場合は、 RMRC(ｔ)α2 2(ｔ)ｓ(ｔ)+α２(ｔ)ｎ′２(ｔ) である。
＞＞α２またはα２＞＞α１となり、MRC出力は、レベ
ル比較選択ダイバーシチにより近似値を求めることがで
きる：すなわち α１＞＞α２の場合は、 RMAC(ｔ)α1 2(ｔ)ｓ(ｔ)+α１(ｔ)ｎ′１(ｔ) あるいはα２＞＞α１の場合は、 RMRC(ｔ)α2 2(ｔ)ｓ(ｔ)+α２(ｔ)ｎ′２(ｔ) である。
２つの被受信信号がほぼ等しい場合は、α１α２
αとなり、MRC出力は、以下に示されるように２つの位
相信号のモジュロ−２Π平均（modulo−２Π average）
により近似値を求めることができる。
αとなり、MRC出力は、以下に示されるように２つの位
相信号のモジュロ−２Π平均（modulo−２Π average）
により近似値を求めることができる。
α１α２αの場合は； RMRC（ｔ）［α２（ｔ）ｓ（ｔ）＋ α（ｔ）ｎ′１（ｔ）］ ＋［α２（ｔ）ｓ（ｔ）＋α（ｔ）ｎ′２（ｔ）］ A1（ｔ）ｅｊθ 1 (t)＋A2（ｔ）ｅｊθ 2 (t) ただし： Ai（ｔ）は、個々の分岐振幅であり、 θ１（ｔ）は、個々の分岐位相である。
分岐振幅依存度を排除するために、概算A1（ｔ）A2
（ｔ）Ａ（ｔ）を用いる。恒等式 １＋ejx＝2cos（x/2）ｅｊ（x/2） を用いると、 α１α２αの場合は； θMAC（ｔ）［θ１（ｔ）＋［θ２（ｔ）− θ１（ｔ）］mod2π /2］mod2πとなる。
（ｔ）Ａ（ｔ）を用いる。恒等式 １＋ejx＝2cos（x/2）ｅｊ（x/2） を用いると、 α１α２αの場合は； θMAC（ｔ）［θ１（ｔ）＋［θ２（ｔ）− θ１（ｔ）］mod2π /2］mod2πとなる。
これにより、ここで組み込まれる位相合成法は、理想
的な最大比合成装置出力の近似となる。
的な最大比合成装置出力の近似となる。
第１図は、本発明を採用する無線電話システムのブロ
ック図である。この無線電話システムにおいては、固定
位置トランシーバ103が、地域内の移動および携帯式無
線電話と電磁波を送受信する。無線電話101は、固定位
置トランシーバ103が動作する地域内に含まれるこのよ
うな無線電話の１つである。
ック図である。この無線電話システムにおいては、固定
位置トランシーバ103が、地域内の移動および携帯式無
線電話と電磁波を送受信する。無線電話101は、固定位
置トランシーバ103が動作する地域内に含まれるこのよ
うな無線電話の１つである。
無線電話101には２つのアンテナ105,107が含まれ、こ
れらは固定位置トランシーバ103から送信された電磁波
を結合させ、それらを電気的RF信号に変換する。電気的
RF信号は、無線電話101内で使用される受信機111,113に
より受信される。被受信信号には位相とRSSとが含まれ
る。RSS指示値は、信号127,129を介して送信され、被受
信信号は、２つの受信機111,113のそれぞれから、ダイ
バーシチ位相合成装置119に対して、信号115,117を介し
て送信される。
れらは固定位置トランシーバ103から送信された電磁波
を結合させ、それらを電気的RF信号に変換する。電気的
RF信号は、無線電話101内で使用される受信機111,113に
より受信される。被受信信号には位相とRSSとが含まれ
る。RSS指示値は、信号127,129を介して送信され、被受
信信号は、２つの受信機111,113のそれぞれから、ダイ
バーシチ位相合成装置119に対して、信号115,117を介し
て送信される。
ダイバーシチ位相合成装置119は、被受信信号115,117
を復調して、それにより被受信信号115,117のそれぞれ
から位相を回復させ、２つの位相信号を生成する。２つ
の位相信号が合成されて、第３の位相信号が生成され
る。この３つの位相信号のうちの１つが選択され、被受
信信号115,117に含まれる情報の回復に用いられる。位
相信号の選択は、２つの被受信信号115,117のRSSに基づ
き行われる。好適な実施例においては、選択された位相
信号は記号に解読され、これらが記号信号123を介し
て、モトローラ社により供給されるMC68000などのプロ
セッサ121と付属のメモリに出力される。アナログ・シ
ステムに組み込まれる他の実施例では、同等の機能を持
つ復調スキームを用いることもある。
を復調して、それにより被受信信号115,117のそれぞれ
から位相を回復させ、２つの位相信号を生成する。２つ
の位相信号が合成されて、第３の位相信号が生成され
る。この３つの位相信号のうちの１つが選択され、被受
信信号115,117に含まれる情報の回復に用いられる。位
相信号の選択は、２つの被受信信号115,117のRSSに基づ
き行われる。好適な実施例においては、選択された位相
信号は記号に解読され、これらが記号信号123を介し
て、モトローラ社により供給されるMC68000などのプロ
セッサ121と付属のメモリに出力される。アナログ・シ
ステムに組み込まれる他の実施例では、同等の機能を持
つ復調スキームを用いることもある。
プロセッサ121は、ユーザ・インターフェース125,送
信機109および受信機115,117の間でデータをフォーマッ
トするために用いられる。ユーザ・インターフェース12
5には、マイクロホン，スピーカおよびキーパッドが含
まれる。被解読データが受信されると、プロセッサ121
はデータ記号を用いて、ユーザ・インターフェース125
により用いられる音声またはデータを再生する。
信機109および受信機115,117の間でデータをフォーマッ
トするために用いられる。ユーザ・インターフェース12
5には、マイクロホン，スピーカおよびキーパッドが含
まれる。被解読データが受信されると、プロセッサ121
はデータ記号を用いて、ユーザ・インターフェース125
により用いられる音声またはデータを再生する。
送信時には、データまたは音声信号は、ユーザ・イン
ターフェース125からプロセッサ121に入力される。信号
はプロセッサ121内でデジタイズされ、記号化され、タ
イミングをはかられて、送信機109に送られる。送信機1
09は、データを電気的RF信号に変換する。電気的RF信号
は電磁波に変換され、アンテナ105により出力される。
電磁波は、固定位置トランシーバ103により受信され
る。好適な実施例においては、２つのアンテナ105,107
が用いられるが、特定の無線電話では３個以上のアンテ
ナが用いられる場合もある。
ターフェース125からプロセッサ121に入力される。信号
はプロセッサ121内でデジタイズされ、記号化され、タ
イミングをはかられて、送信機109に送られる。送信機1
09は、データを電気的RF信号に変換する。電気的RF信号
は電磁波に変換され、アンテナ105により出力される。
電磁波は、固定位置トランシーバ103により受信され
る。好適な実施例においては、２つのアンテナ105,107
が用いられるが、特定の無線電話では３個以上のアンテ
ナが用いられる場合もある。
第２図は、第１図のダイバーシチ位相合成装置119の
ブロック図である。被受信信号115,117は、個々の位相
復調器201,203に入力される。位相復調器201,203は、被
受信信号115,117に含まれる位相に対応するデジタル信
号を生成する。位相信号211,209は、位相合成装置207に
入力される。位相合成装置207は、位相合成装置207に入
力された２つの位相信号211,209のモジューロ２−Π平
均である第３の位相信号213を生成する。
ブロック図である。被受信信号115,117は、個々の位相
復調器201,203に入力される。位相復調器201,203は、被
受信信号115,117に含まれる位相に対応するデジタル信
号を生成する。位相信号211,209は、位相合成装置207に
入力される。位相合成装置207は、位相合成装置207に入
力された２つの位相信号211,209のモジューロ２−Π平
均である第３の位相信号213を生成する。
さらに位相信号211,209は、位相選択回路215に入力さ
れ、この回路が３つの入手可能な位相信号211,213,209
から１つの位相信号を選択するために用いられる。位相
信号の選択は、レベル比較回路205の結果に依存する。
れ、この回路が３つの入手可能な位相信号211,213,209
から１つの位相信号を選択するために用いられる。位相
信号の選択は、レベル比較回路205の結果に依存する。
レベル比較回路205は、第１被受信信号のRSS217を第
２被受信信号のRSS129と比較する。第１被受信信号のRS
Sと第２被受信信号のRSSとの差が、所定の閾値よりも大
きい場合は、より大きなRSSを持つ被受信信号が、位相
選択回路215により選択される。第１被受信信号のRSSと
第２被受信信号のRSSの差が所定の閾値よりも小さい場
合は、合成された位相信号213が選択される。好適な実
施例においては、所定の閾値は3dBに設定されるが、用
途によって調整することができる。選択された位相出力
信号217は、記号スライサ219に入力される。
２被受信信号のRSS129と比較する。第１被受信信号のRS
Sと第２被受信信号のRSSとの差が、所定の閾値よりも大
きい場合は、より大きなRSSを持つ被受信信号が、位相
選択回路215により選択される。第１被受信信号のRSSと
第２被受信信号のRSSの差が所定の閾値よりも小さい場
合は、合成された位相信号213が選択される。好適な実
施例においては、所定の閾値は3dBに設定されるが、用
途によって調整することができる。選択された位相出力
信号217は、記号スライサ219に入力される。
好適な実施例においては、記号スライサ219は、選択
された信号の情報内容を決定するために用いられ、通信
システムの変調法に依存する。横軸位相偏移（QPSK:qua
drature phase shift keying）変調スキームが利用され
る。他の実施例では、ガウシアン最小偏移（GMSK:Gauss
ian minimum shift keying）などの同等の機能を持つ情
報回復法および変調法が採用されることもある。第８図
に示されるように、QPSK配列内に選択された信号の位相
をプロットすることにより決定が行われる。QPSK配列
は、Ｉ軸809およびＱ軸811により形成される４つの象限
を持つ。位相はＩ軸から始まって、４つの象限内を０な
いし360度反時計方向に回転して、測定される。各象限
内には、２つの軸の間の45度の位置に記号決定点801,80
3,805,807がある。プロットされた被選択信号217が１つ
の象限内に入り、プロットされた位相ベクトルに最も近
い記号決定点を選択することにより、４つの可能な記号
の１つとして解釈される。たとえば、48度の位相を有す
る被選択位相信号217が第１象限に入ると、これは記号8
01として解釈される。被選択位相信号217が91度の位相
を有する場合は、第２象限の記号803として解釈される
ことになる。記号決定は信号221上でプロセッサ121に出
力され、解釈されて、音声またはデータに再変換され
る。
された信号の情報内容を決定するために用いられ、通信
システムの変調法に依存する。横軸位相偏移（QPSK:qua
drature phase shift keying）変調スキームが利用され
る。他の実施例では、ガウシアン最小偏移（GMSK:Gauss
ian minimum shift keying）などの同等の機能を持つ情
報回復法および変調法が採用されることもある。第８図
に示されるように、QPSK配列内に選択された信号の位相
をプロットすることにより決定が行われる。QPSK配列
は、Ｉ軸809およびＱ軸811により形成される４つの象限
を持つ。位相はＩ軸から始まって、４つの象限内を０な
いし360度反時計方向に回転して、測定される。各象限
内には、２つの軸の間の45度の位置に記号決定点801,80
3,805,807がある。プロットされた被選択信号217が１つ
の象限内に入り、プロットされた位相ベクトルに最も近
い記号決定点を選択することにより、４つの可能な記号
の１つとして解釈される。たとえば、48度の位相を有す
る被選択位相信号217が第１象限に入ると、これは記号8
01として解釈される。被選択位相信号217が91度の位相
を有する場合は、第２象限の記号803として解釈される
ことになる。記号決定は信号221上でプロセッサ121に出
力され、解釈されて、音声またはデータに再変換され
る。
第３図は、第２図に示される位相合成装置207のブロ
ック図である。位相合成装置207は、２つの位相信号20
9,211のモジューロ２Π平均である第３の位相出力信号2
13を発生する。平均値の実行は、モジューロ演算と２に
よる除算により構成される。これには１つの加算器,1つ
の減算器および２による除算しか必要とされない。位相
合成装置207は、デジタル信号プロセッサまたは単純な
論理ハードウェアのいずれにおいても実現することがで
きる。
ック図である。位相合成装置207は、２つの位相信号20
9,211のモジューロ２Π平均である第３の位相出力信号2
13を発生する。平均値の実行は、モジューロ演算と２に
よる除算により構成される。これには１つの加算器,1つ
の減算器および２による除算しか必要とされない。位相
合成装置207は、デジタル信号プロセッサまたは単純な
論理ハードウェアのいずれにおいても実現することがで
きる。
第４図は、第２図に図示される位相選択回路213のハ
ードウェアの実現例を示す。位相選択回路構成は、レベ
ル比較回路205の結果により起動される３方向マルチプ
レクサである。レベル比較回路205は、第５図の状態図
に示される３状態２ビット信号を入力する。第１被受信
信号115からの位相信号211が望ましい場合は、D1および
D0の両信号で０が出力される。第２被受信信号217から
の位相信号209が望ましい場合は、信号D1,D0において１
が出力される。合成位相信号213が望ましい場合は、信
号D1では０が、信号D0では１が出力され、その結果、21
7で適切な信号出力が得られる。
ードウェアの実現例を示す。位相選択回路構成は、レベ
ル比較回路205の結果により起動される３方向マルチプ
レクサである。レベル比較回路205は、第５図の状態図
に示される３状態２ビット信号を入力する。第１被受信
信号115からの位相信号211が望ましい場合は、D1および
D0の両信号で０が出力される。第２被受信信号217から
の位相信号209が望ましい場合は、信号D1,D0において１
が出力される。合成位相信号213が望ましい場合は、信
号D1では０が、信号D0では１が出力され、その結果、21
7で適切な信号出力が得られる。
ここで説明される２つの分岐ダイバーシチ受信は、無
線電話システムの性能を改善するために用いられる。位
相合成法により、発明の背景で説明された２つの実施
例、すなわちレベル比較ダイバーシチと位相確度比較ダ
イバーシチよりも性能を改善することができる。ダイバ
ーシチ受信の性能を評価するためによく用いられる２つ
の環境がある。第１は、静止環境で、これは停止してい
る無線電話を模擬するために用いられ、両方のアンテナ
において一定の等しいレベル信号をもつことを特徴とす
る。第２は、理論レイリー・フェーディング環境で、こ
れはが移動中の車両内の無線電話の動作を模擬するため
に用いられ、独立したレイリー分布ランダム処理により
変調される被受信信号をもつことを特徴とする。これら
２つの基準で測定されたダイバーシチ受信機の性能は、
無線電話の基本性能特性を示す。第６図および第７図
は、静止環境およびレイリー・フェーディング環境の単
独分岐検出，レベル選択ダイバーシチ，位相確度ダイバ
ーシチおよび位相合成装置ダイバーシチの模擬結果をそ
れぞれグラフに示したものである。第６図および第７図
の結果は、理想的な遅延検出によるΠ/4QPSK変調を前提
とする。
線電話システムの性能を改善するために用いられる。位
相合成法により、発明の背景で説明された２つの実施
例、すなわちレベル比較ダイバーシチと位相確度比較ダ
イバーシチよりも性能を改善することができる。ダイバ
ーシチ受信の性能を評価するためによく用いられる２つ
の環境がある。第１は、静止環境で、これは停止してい
る無線電話を模擬するために用いられ、両方のアンテナ
において一定の等しいレベル信号をもつことを特徴とす
る。第２は、理論レイリー・フェーディング環境で、こ
れはが移動中の車両内の無線電話の動作を模擬するため
に用いられ、独立したレイリー分布ランダム処理により
変調される被受信信号をもつことを特徴とする。これら
２つの基準で測定されたダイバーシチ受信機の性能は、
無線電話の基本性能特性を示す。第６図および第７図
は、静止環境およびレイリー・フェーディング環境の単
独分岐検出，レベル選択ダイバーシチ，位相確度ダイバ
ーシチおよび位相合成装置ダイバーシチの模擬結果をそ
れぞれグラフに示したものである。第６図および第７図
の結果は、理想的な遅延検出によるΠ/4QPSK変調を前提
とする。
第６図は、静止環境にある３種の前記のダイバーシチ
受信機内の被受信信号のビット誤りの確率と信号対雑音
比とをグラフに示したものである。このグラフから、位
相合成ダイバーシチ受信機を用いたときのビット誤り確
率が、前述の他のダイバーシチ受信機よりも低いことが
わかる。位相合成ダイバーシチは、グラフ605により示
される。グラフ603は、発明の背景で説明された位相確
度比較ダイバーシチの性能を表し、グラフ601はこれも
本開示の発明の背景で説明された単純なレベル比較ダイ
バーシチの性能を示す。第６図に示されるように、レベ
ル比較選択ダイバーシチでは、単独分岐検出器に対して
静止環境ではBERの改善がなされない。位相確度比較ダ
イバーシチは、静止環境のレベル比較ダイバーシチより
も優れているが、位相合成ダイバーシチよりは劣ってい
る。
受信機内の被受信信号のビット誤りの確率と信号対雑音
比とをグラフに示したものである。このグラフから、位
相合成ダイバーシチ受信機を用いたときのビット誤り確
率が、前述の他のダイバーシチ受信機よりも低いことが
わかる。位相合成ダイバーシチは、グラフ605により示
される。グラフ603は、発明の背景で説明された位相確
度比較ダイバーシチの性能を表し、グラフ601はこれも
本開示の発明の背景で説明された単純なレベル比較ダイ
バーシチの性能を示す。第６図に示されるように、レベ
ル比較選択ダイバーシチでは、単独分岐検出器に対して
静止環境ではBERの改善がなされない。位相確度比較ダ
イバーシチは、静止環境のレベル比較ダイバーシチより
も優れているが、位相合成ダイバーシチよりは劣ってい
る。
第７図のグラフは、レイリー・フェーディング環境に
おけるビット誤り確率と信号対雑音比とを示す。レベル
比較ダイバーシチ，位相確度比較ダイバーシチおよび位
相合成ダイバーシチの結果は、グラフ703,705,707によ
りそれぞれ表される。３つのダイバーシチ受信機はすべ
て、この環境における単独分岐検出器701よりも大きな
改善を示すが、位相合成ダイバーシチ受信機は、他のダ
イバーシチ受信機に比べて多少性能上の利点を維持す
る。
おけるビット誤り確率と信号対雑音比とを示す。レベル
比較ダイバーシチ，位相確度比較ダイバーシチおよび位
相合成ダイバーシチの結果は、グラフ703,705,707によ
りそれぞれ表される。３つのダイバーシチ受信機はすべ
て、この環境における単独分岐検出器701よりも大きな
改善を示すが、位相合成ダイバーシチ受信機は、他のダ
イバーシチ受信機に比べて多少性能上の利点を維持す
る。
前述の選択ダイバーシチ方法に比べて、優れた静止お
よびレイリー・フェーディング性能を提供する位相合成
ダイバーシチ技術が開示された。さらに、位相合成ダイ
バーシチはデジタル信号プロセッサにも、デジタル・ハ
ードウェア検出器にも簡単に組み込むことができる。位
相確度比較ダイバーシチとは異なり、位相合成ダイバー
シチは、アナログまたはデジタルの位相変調法のいずれ
を利用しているシステムにも採用することができる。最
後に、本発明は、３つ以上のダイバーシチ分岐を持つ受
信機にも拡大することができる。
よびレイリー・フェーディング性能を提供する位相合成
ダイバーシチ技術が開示された。さらに、位相合成ダイ
バーシチはデジタル信号プロセッサにも、デジタル・ハ
ードウェア検出器にも簡単に組み込むことができる。位
相確度比較ダイバーシチとは異なり、位相合成ダイバー
シチは、アナログまたはデジタルの位相変調法のいずれ
を利用しているシステムにも採用することができる。最
後に、本発明は、３つ以上のダイバーシチ分岐を持つ受
信機にも拡大することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−284125（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−149619（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−135411（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 7/00 H04B 7/02 - 7/12 H04L 1/02 - 1/06
Claims (8)
- 【請求項１】少なくとも、位相と信号品質指標とを有す
る第１受信信号および位相と信号品質指標とを有する第
２受信信号を合成する装置であって： 前記第１受信信号を復調して、それにより位相を抽出
し、第１位相信号を生成する主段（201）； 前記第２受信信号を復調して、それにより位相を抽出
し、第２位相信号を生成する手段（203）； 前記第１位相信号と前記第２位相信号とを合成して、前
記第１位相信号と前記第２位相信号とのモジューロ−２
Π平均である第３位相信号を形成する合成手段（20
7）； 前記第１受信信号の信号品質指標および前記第２受信信
号の信号品質指標を比較して、それらの差を判定し、大
きいほうの信号品質指標を決定する手段（205）； 前記の差が所定の閾値より小さいと判定したときに、前
記第３位相信号を選択する手段（215）； 前記の差が所定の閾値より大きいと判定したときに、大
きいほうの信号品質指標を有する受信信号を選択する手
段（215）；および 前記の選択された位相信号から情報を回復する手段（21
9）； によって構成されることを特徴とする装置。 - 【請求項２】前記情報回復手段が、前記の選択された位
相信号を表す記号を選択する手段によってさらに構成さ
れることを特徴とする請求項１記載の装置。 - 【請求項３】前記合成手段が、前記第１位相信号と前記
第２位相信号とのモジューロ−２Π平均の生成に利用す
るＮビット減算デバイス（301）とＮビット加算デバイ
ス（303）によって構成される、ことを特徴とする請求
項１記載の装置。 - 【請求項４】前記第１位相信号および前記第２位相信号
を合成する前記手段が、有効最大比合成（MRC）によっ
てさらに構成されることを特徴とする請求項１記載の装
置。 - 【請求項５】前記の所定の閾値が３デシベル（dB）に等
しい請求項１記載の装置。 - 【請求項６】前記信号品質指標が被受信信号強度である
請求項１記載の装置。 - 【請求項７】前記の情報を回復する手段がさらに： 前記の選択された記号を音声パターンにフォーマットす
る手段； 前記音声パターンを使用者に通信する手段； から成ることを特徴とする、請求項２記載の装置。 - 【請求項８】請求項１記載の装置を装備した無線電話機
であって： 少なくとも第１アンテナおよび第２アンテナ； 少なくとも第１無線周波受信機； 第２の無線周波受信機；および ダイバーシティ位相合成器； から成り、 前記第１無線周波受信機が前記第１アンテナに結合し、 前記第２無線周波受信機が前記第２アンテナに結合し、 前記第１無線受信機が第１受信信号を出力し、 前記第２無線受信機が第２受信信号を出力する、 ことを特徴とする無線電話機。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US761,527 | 1991-09-18 | ||
| US07/761,527 US5280637A (en) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | Phase combining method and apparatus for use in a diversity receiver |
| PCT/US1992/007193 WO1993006668A1 (en) | 1991-09-18 | 1992-08-26 | Phase combining method and apparatus for use in a diversity receiver |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06502981A JPH06502981A (ja) | 1994-03-31 |
| JP3033191B2 true JP3033191B2 (ja) | 2000-04-17 |
Family
ID=25062487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05506051A Expired - Fee Related JP3033191B2 (ja) | 1991-09-18 | 1992-08-26 | ダイバーシチ受信機用の位相合成方法および装置 |
Country Status (14)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP3033191B2 (ja) |
| KR (1) | KR960001580B1 (ja) |
| CN (1) | CN1028396C (ja) |
| BR (1) | BR9205499A (ja) |
| CA (1) | CA2095717C (ja) |
| DE (1) | DE4293441T1 (ja) |
| FI (1) | FI932245A (ja) |
| FR (1) | FR2685148B1 (ja) |
| GB (1) | GB2265526B (ja) |
| IT (1) | IT1262983B (ja) |
| MX (1) | MX9205324A (ja) |
| RU (1) | RU2107395C1 (ja) |
| WO (1) | WO1993006668A1 (ja) |
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