JP3476662B2 - ディジタル移動無線通信装置 - Google Patents

ディジタル移動無線通信装置

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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/38Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
    • H04B1/40Circuits

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Time-Division Multiplex Systems (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はディジタル移動無線
通信装置に関し、更に詳しくはアナログフィルタとディ
ジタルフィルタとを備えるディジタル移動通信用無線通
信装置等に適用して好適なるものである。近年、電波資
源の枯渇に伴い、通信規格でも益々チャネル帯域幅が制
限されている。従来はアナログフィルタ(ハード素子,
回路技術)の高性能化で対応してきたが、規格の高度化
に応じて、今後はソフト的な手法によりディジタルフィ
ルタを実現又はアナログフィルタの特性を補完していく
ことにより、規格のハイスペック化に対応していく手法
が必要となる。
【0002】
【従来の技術】図12〜図16は従来技術を説明する図
(1)〜(5)である。図12(A)はディジタル無線
伝送系モデルを示しており、図において、Tb(ω)は
送信部の低域通過フィルタ特性、Tr (ω)は同じく帯
域通過フィルタ特性、Fr (ω)は伝送路(エア)の伝
達特性、Rr (ω)は受信部の帯域通過フィルタ特性、
b (ω)は同じく低域通過フィルタ特性である。総合
の伝達特性H(ω)は次式で与えられる。
【0003】H(ω)=Tb (ω)Trb(ω)F
rb(ω)Rrb(ω)Rb (ω) 但し、Trb(ω):Tr (ω)の等価低域通過フィルタ
特性 Frb(ω):Fr (ω)の等価低域通過フィルタ特性 Rrb(ω):Rr (ω)の等価低域通過フィルタ特性 この様な伝送系で信号源よりG(ω)のパルス信号を送
信すると、識別器の入力波形は(1)式で与えられる。
【0004】
【数1】
【0005】図12(B)は識別器入力波形のアイパタ
−ンを示している。今、信号源よりπ/4シフトQPS
K変調信号を送信したとすると、上記H(ω)がナイキ
スト条件を満たしていれば、識別器入力波形に符号間干
渉は無く、アイアパーチャは開いている{同図
(a)}。しかし、フィルタ素子のバラツキや動作環境
(温度,電源等)の変動等によりナイキスト条件が崩れ
ると、符号間干渉が発生し、アイアパーチャは閉じてく
る{同図(b)}。
【0006】図12(C)は上記の関係をコンスタレー
ション(符号位置)で説明するものである。一般に、送
信側の各符号点{同図(a)}は空中において同図
(b)の如く変動(変位)し、受信側に至るが、受信側
のフィルタがトータルでナイキスト条件を満たしていれ
ば空中における変動は識別点において元に戻る{同図
(c)}。即ち、識別点における符号間距離Hは大き
い。しかし、受信側のフィルタ特性に偏差があると、符
号間干渉が発生し、各符号点を正確に復元できなくなる
{同図(d)}。即ち、識別点における符号間距離Hは
小さくなる。
【0007】図13はH(ω)のコサインロールオフフ
ァクタαとエア上のコンスタレーションとの関係を示し
ており、同図(A)〜(C)はα=0.8,α=0,
5,α=0.2の場合を夫々示している。αは小さい程
占有帯域幅は狭いから、帯域有効利用の観点からは好ま
しい。従って、現行のディジタル通信システムではαを
小さくする傾向にある。しかし、エア上のコンスタレー
ションはαを小さくする程送信点のものから移動してお
り、これを元の符号点に戻すにはより正確な受信フィル
タが必要となる。
【0008】従来、隣接チャネル選択特性の厳しい受信
機を構成する場合には水晶,セラミック等を使用した高
規格のアナログフィルタを構成する方法が採られてい
た。図14は一例のアナログフィルタの周波数特性を示
しており、図14(A)はアナログフィルタの減衰特性
を示している。一般に、この様なアナログフィルタを使
用して大きな減衰特性を得るには、複数のアナログフィ
ルタを多段に接続して高規格(高減衰特性等)を得る
が、素子数が増加するため、装置が大型化し、かつ高価
となる。
【0009】図14(B)はアナログフィルタの群遅延
特性を示しており、信号成分の遅延時間は周波数に応じ
て異なる。従って、この様なアナログフィルタを多段に
接続して高減衰特性等を得ようとすると、同時に郡遅延
特性が劣化してしまう。更に、一般にアナログ素子には
製造時における特性バラツキが存在する上、動作環境
(温度,電源電圧等)の変動や経時によっても特性が大
きく変動するため、正確なルートナイキスト特性の実現
及び維持が困難であった。
【0010】そこで、前段にはある程度の性能(主に帯
域外ノイズ除去が目的)のアナログフィルタを使用し、
かつ受信系を後段まで線形化した上で、フィルタ性能の
大部分(ナイキスト特性,減衰特性等)を後段のディジ
タルフィルタで実現(カバー)するものが知られてい
る。図15は従来のディジタル無線通信装置(携帯端
末)の構成を示しており、図において、1はアンテナ、
2は送受分波スイッチ(C)、3は送信部、4は周波数
シンセサイザ(SYN)、5は受信部、6はRFアンプ
(RFA)、7,9は1st及び2ndミキサ(×)、
8,10,12は水晶又はセラミック等を使用したアナ
ログ方式によるバンドパスフィルタ(BPF)、11,
13はIFアンプ(IFA)、14はQPSK方式によ
る直交検波部(ODT)、15はA/D変換器(A/
D)、16,17はディジタル方式による適応トランス
バーサルフィルタ(ATF)、18は識別部(DS
C)、19はクロック生成部(CG)、20は自動周波
数制御部(AFC)、21は電圧制御発信器(VC
O)、25は自動利得制御部(AGC)である。
【0011】ここで、CG19は復調I/Q信号のエッ
ジに基づきサンプリングクロック信号SK及びデータク
ロック信号DKを生成(再生)する。AFC20は復調
I/Q信号のエッジに基づきIF信号の周波数偏差を検
出する。AFC20の出力はDSC18に入力され識別
位相の調整(π/4シフトQPSKにおける位相回転
等)に利用される。またAFC20の出力はVCO21
に入力されIF信号の周波数一定制御にも利用される。
【0012】更に、31はTDMA方式による各種タイ
ミング制御を行うTDMA同期制御部、32は音声信号
の符号変換を行うコーデック(CODEC)、33は音
声信号のベースバンド処理部(BBP)、34はマイク
(MIC)、35はスピ−カ(SPK)、41は本装置
の主制御(位置登録,待ち受け,発信,着信,ハンドオ
ーバ等の呼制御、コンソール制御等)を行うCPU、4
2はCPU2が実行する各種制御プログラムやデータを
記憶するためのRAM,R0M,EEPROM等からな
る主メモリ(MM)、43は使用者が操作するコンソー
ル部(CSL)、44はダイヤル番号や各種メッセージ
を表示するための液晶等による表示部(DSP)、45
はダイヤルキーや各種ファンクションキー等を備えるキ
ーボード(KBD)、46はCPU41の共通バスであ
る。
【0013】CPU41はTDMA同期制御部31を介
して発/着信等の呼制御を行う。通話状態になると相手
側端末との間で通話可能となる。この状態で、MIC3
4からの音声信号はBBP33でサンプリング及びPC
Mデータに変換され、CODEC32で符号データに変
換される。更にTDMA同期制御部31で送信データT
Dにフォーマットされ、送信部3でπ/4シフトQPS
K信号に変調され、アンテナ1から送信される。
【0014】一方、アンテナ1からの受信波はRFA6
で増幅され、ミキサ7,9を介して第1,第2のIF信
号に変換される。更にIFA11,13及びAGC25
の働きにより所定レベルのIF信号に増幅され、ODT
14で直交検波信号I,Qに直交検波される。更に該検
波信号I,QはA/D15でA/D変換され、ATF1
6,17で夫々に符号点との間の誤差εi ,εq が最小
となるような受信信号I,Qに再生される。更に、該再
生信号I,QはDSC18で識別判定され、受信データ
RDとしてTDMA同期制御部31に入力し、ここで音
声の符号データが抽出される。更に符号データはCOD
EC32でPCMデータに変換され、BBP33で音声
信号に変換され、SPK35に出力される。
【0015】図16は従来の適応トランスバーサルフィ
ルタの構成を示しており、図において、16/17は適
応トランスバーサルフィルタ(ATF)、16Aはタッ
プ係数演算部、16BはFIR(Finite Impulse Respon
se) フィルタ、16aは遅延回路(Z-1),16bは乗
算器(×)、16cは加算機(Σ)、18は識別部、1
8aは符号点の識別器、18bは誤差検出部である。
【0016】ある時点のタップ(重み)係数ベクトルA
j =[a0j,a1j,…,aNjT 、かつ入力信号ベクト
ルXj =[xj ,xj-1 ,…,xj-N T とすると、F
IRフィルタ16Bの出力Yj は(2)式で与えられ
る。
【0017】
【数2】
【0018】識別器18aは出力Yj と符号点dj との
比較により符号点dj に最も近い受信データRDを再生
する。誤差検出部18bは出力Yj と符号点dj との比
較により誤差信号εj =dj −yj (=dj −Aj T
j )を出力する。そして、タップ係数演算部16Aは誤
差の自乗εj 2 を最小となるような最適タップ係数ベク
トルAj+1 =[a0j+1,a1j+1,…,aNj+1T を求め
る。
【0019】最適タップ係数ベクトルAj+1 は、ウィー
ナーの重みベクトル法によれば次の時点で一挙に求ま
る。しかし、この方法では演算が複雑かつ多量となるた
め、タップ数Nが増すとDSP等では実時間処理できな
い。そこで、一般には最適タップ係数ベクトルAj+1
逐次近づく様な例えばLMS(least mean square) 法が
用いられる。LMS法は最急降下法とも呼ばれ、次の時
点のタップ係数ベクトルAj+1 は次式で与えられる。
【0020】Aj+1 =Aj −μ▽j 但し、μ:収束速度/安定性を制御するパラメータ ▽j :瞬時勾配 ここで、瞬時勾配▽j は(3)式で与えられる。
【0021】
【数3】
【0022】従って、次式の関係が得られる。 Aj+1 =Aj +2μεj j ここで、パラメータμは適当に設定される。またεj
0となればAj+1 =Aj は最適タップ係数ベクトルであ
る。
【0023】
【発明が解決しようとする課題】上記アナログフィルタ
と適応トランスバーサルフィルタとを組み合わせること
で様々な伝送路特性H(ω)に柔軟に適応できる。しか
し、適応トランスバーサルフィルタを使用すると、受信
1シンボル毎に次の時点のタップ係数ベクトルAj+1
求める必要があり、タップ係数演算部16Aの処理負担
が大きい。しかも、ディジタルフィルタで高減衰特性を
得るには、タップ数Nを多くする必要があるが、DSP
等による処理速度の制約が問題となる。
【0024】また、上記LMS法による場合は、ある初
期ベクトルA0 から出発した適応過程は、μが小さい
と、略無振動で安定にε2 の最小点に近づくが、収束速
度は遅い。逆にμが大きいと、各適応ステップで行き過
ぎが生じ、振動しながらεj 2の最小点に近づく。そし
て、この場合は収束速度は速いが発散してしまう可能性
もある。即ち、適応トランスバーサルフィルタを使用す
ると、受信系が不安定となり得る。
【0025】また、適応トランスバーサルフィルタは単
に符号点からの誤差電力εj 2 を最小とするものである
から、受信フィルタのどの特性(ロールオフ特性,減衰
特性,群遅延特性,位相特性)が改善されたのかを把握
できない。逆に言うと、受信側フィルタの特定の特性を
補償し又は積極的に制御することができない。本発明は
上記従来技術の欠点に鑑み成されたもので、その目的と
する所は、アナログフィルタの特性をディジタルフィル
タで適応的に補うと共に、その補償特性が明確かつ選択
可能であり、更には特定の特性を積極的に制御可能なデ
ィジタル移動無線通信装置を提供することにある。
【0026】
【0027】
【0028】
【0029】
【0030】
【0031】
【0032】
【0033】
【0034】
【0035】
【0036】
【0037】
【0038】
【0039】
【0040】
【0041】
【0042】
【課題を解決するための手段】 本発明(1)のディジタ
移動無線通信装置は、ディジタル移動通信システムの
基地局を介して通信を行うディジタル移動無線通信装置
において、ディジタル変調波を受信復調する受信部であ
って、前段のアナログフィルタと、前記アナログフィル
タの特性を補うべくそのフィルタ減衰特性を少なくとも
有効タップ数により可変可能なディジタルフィルタと、
自局の隣接チャネルの使用中または不使用中に応じて前
記ディジタルフィルタの有効タップ数を可変制御するタ
ップ数可変制御部とを備えるものである。
【0043】本発明()においては、アナログフィル
タの特性をフィルタ特性可変なディジタルフィルタで補
う構成によりアナログフィルタに特性のバラツキがあっ
ても受信部全体としては所要(一定)の特性が得られ
る。また、タップ数可変制御部自局の隣接チャネルの使
用中または不使用中に応じて前記ディジタルフィルタの
有効タップ数を可変制御するので、例えば移動機の隣接
チャネル(周波数チャネル)が不使用の場合は、フィル
タの減衰特性を浅くして(即ち、有効タップ数を減らし
て)、DSP等による演算負担及び受信再生信号の遅延
を低減させ、また隣接チャネルが使用中の場合はフィル
タの減衰特性を深くして(即ち、有効タップ数を増し
て)、隣接チャネルからの妨害波を除去する様にでき
る。
【0044】また基地局と移動局との間で短時間にレス
ポンスを返す様な用途では、FIRフィルタ22,23
の有効タップ数を減らして受信再生信号の遅延を改善
し、速やかなレスポンスを可能とする。好ましくは本発
明()においては、上記本発明()において、タッ
プ数可変制御部は、基地局からの制御信号に従いディジ
タルフィルタの有効タップ数を可変制御する。
【0045】基地局(網側)はサービスエリア内のチャ
ネル使用状況を把握しているので、移動機のタップ数可
変機能を円滑に運用できる。また基地局は移動局の性能
をその優先順位(例えば処理速度を優先するか、又は処
理速度が問題にならない場合は妨害波除去性能を優先す
るか等)により制御可能となる。また本発明(3)のデ
ィジタル移動無線通信装置は、ディジタル移動通信シス
テムの基地局を介して通信を行うディジタル移動無線通
信装置において、ディジタル変調波を受信復調する受信
部であって、前段のアナログフィルタと、前記アナログ
フィルタの特性を補うべくそのフィルタ減衰特性を少な
くとも有効タップ数により可変可能なディジタルフィル
タと、自局の通信状況に応じて前記ディジタルフィルタ
の有効タップ数を可変制御するタップ数可変制御部とを
備え、前記タップ数可変制御部は、前記ディジタルフィ
ルタの隣接チャネル減衰量を一時的に低減させてその時
の受信状態を検出し、検出結果に応じて前記ディジタル
フィルタの有効タップ数を変更するものである
【0046】ディジタルフィルタは隣接チャネルの減衰
量を比較的容易に変更できるので、隣接チャネルの使用
有無を容易に判定できる。なお、受信状態の検出は、好
ましくは通信の空き時間(TDMAの場合は他のタイム
スロット)に行う。また本発明(4)のディジタル移動
無線通信装置は、ディジタル移動通信システムの基地局
を介して通信を行うディジタル移動無線通信装置におい
て、ディジタル変調波を受信復調する受信部であって、
前段のアナログフィルタと、前記アナログフィルタの特
性を補うべくそのフィルタ減衰特性を少なくとも有効タ
ップ数により可変可能なディジタルフィルタと、自局の
通信状況に応じて前記ディジタルフィルタの有効タップ
数を可変制御するタップ数可変制御部と、通信の空き時
間を利用して隣接チャネルの帯域使用状態を監視する監
視制御部を備え、前記タップ数可変制御部は、前記監視
制御部の監視結果に応じて前記ディジタルフィルタの有
効タップ数を変更するものである従って、自局の主導
でフィルタ特性を変更できる。
【0047】
【0048】
【0049】
【0050】
【0051】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に従って本発明に
好適なる複数の実施の形態を詳細に説明する。なお、全
図を通して同一符号は同一又は相当部分を示すものとす
る。図2は第1の実施の形態によるディジタル無線通信
装置(携帯端末)の構成を示す図で、外部の調整装置に
より受信特性を調整可能な場合を示している。
【0052】図において、3は送信部、51は送信デー
タTDを直交I,Q軸の符号データに変換する符号変換
部(DCV)、52,53は図12(A)の送信特性G
(ω)を実現するためのFIRフィルタ(FIR)、5
4はπ/4シフトQPSK方式による直交変調部(OM
D)、55は送信アンプ(TXA)、5は受信部、2
2,23はFIRフィルタ(FIR)、90は外部の受
信特性の調整装置、91はFIRフィルタ22,23の
タップ係数生成部(TCG)、92はテスト信号発生部
(TSG)、93はバンドパスフィルタ(BPF)、9
4は受信データRDのエラー検出部(ERD)である。
その他の構成は図15と同様で良い。
【0053】受信部5において、FIRフィルタ22,
23の構成は図16のFIRフィルタ16Bと同様で良
い。但し、タップ係数ベクトルTCは外部のTCG91
より供給され、内部の不揮発性メモリ(不図示)に保持
される。また、以下の説明ではBPF8,10,12を
まとめてアナログフィルタと呼ぶ。本無線通信装置の製
造/調整時等においては、受信部5の各接続端子(○
印)に調整装置90を接続し、本装置の受信特性の自動
調整を行う。
【0054】具体的に言うと、調整装置90において、
TSG92はTCG91により付勢(EN)され、本装
置の受信特性を検査するための疑似RF送信信号TSを
生成する。なお、TSG92の構成は送信部3と同様で
よい。但し、テスト信号発生部(不図示)を内蔵し、ま
たその送信出力TSは十分に小さい。BPF93は好ま
しくは図12(A)の送信特性T(ω)=Tb (ω)T
r (ω)を実現するように設けられる。なお、これにエ
ア上の伝達特性Fr (ω)を含めても良い。
【0055】RF疑似送信信号TSは受信部5のRFA
6に入力され、受信部5の出力には対応する受信データ
RDが再生される。ERD94は受信データRDと送信
テストデータTP(=TS)とを比較し、例えばビット
誤り率ERを検出する。そして、TCG91は、上記テ
ストデータTPの送信とそのビット誤り率ERの検出と
を繰り返しつつ、その都度タップ係数ベクトルTCを適
応的(ビット誤り率ERが小さくなる方向)に更新(仮
設定)することで、最終的にビット誤り率ERを最小と
する様な最適タップ係数ベクトルTCを生成し、FIR
22,23に本設定する。
【0056】図3は第1の実施の形態による受信特性の
調整原理を説明する図である。図3(A)は受信部5の
望ましい幾つかのコサインロールオフ特性Rl (ω)を
示しており、ロールオフ係数α=0,α=0.5,α=
1.0の場合が夫々示されている。実際上α=0の特性
は実現できないが、α=0.2〜0.8等は容易に実現
可能である。
【0057】例えばRl (ω)につき所望のα=0.5
を実現する場合を考える。受信系のアナログフィルタの
伝達特性Al (ω)、FIRフィルタの伝達特性F
l (ω)とすると、これらの間にはRl (ω)=A
l (ω)Fl (ω)の関係がある。しかるに、前段のア
ナログフィルタにはその伝達特性Al (ω)にバラツキ
や諸変動があるために、幾つかの典型的なバラツキ及び
変動特性を選択してこれらをAl1(ω),Al2(ω),
…とする。従って、所望のRl (ω)を満足するFIR
フィルタの伝達特性はRl (ω)=Al1(ω)F
l1(ω)=Al2(ω)Fl2(ω),…を満足する様なF
l1(ω),Fl2(ω),…となる。他のαについても同
様である。
【0058】かくして、例えばAl1(ω)を選択する
と、これを補償するためのFl1(ω)は既知となる。そ
して、既知のFl1(ω)を実現するタップ係数ベクトル
TCl1は公知のフーリェ級数法等により求まる。フーリ
ェ級数法は、目的の伝達特性をFl1(ω)、かつ設計す
る伝達特性をDl1(ω)とする場合に、フーリェ級数の
利用により両特性間の誤差εを最小とする様なD
l1(ω)のタップ係数ベクトルTCl1を求めるものであ
る。因みに、誤差ε及びi番目のタップ係数ai
(4)式で与えられる。
【0059】
【数4】
【0060】なお、実際の設計は窓関数を併用して行わ
れる。図3(B)は受信部5の望ましい幾つかの減衰特
性Rg1(ω)〜Rg3を示している。今、所望の減衰特性
をRg2(ω)とすると、前段のアナログフィルタには伝
達特性Ag (ω)にバラツキや諸変動があるため、幾つ
かの典型的なバラツキ及び変動特性を選択してこれらを
g1(ω),Ag2(ω),…とできる。従って、所望の
g2(ω)を満足するFIRフィルタの伝達特性はRg2
(ω)=Ag1(ω)Fg1(ω)=Ag2(ω)F
g2(ω),…を満足する様なFg1(ω),Fg2(ω),
…となる。従って、既知のFg1(ω),Fg2(ω),…
に対応する各タップ係数ベクトルTCg1,TCg2,…を
求めることが可能である。なお、アナログフィルタの減
衰特性Ag1(ω),Ag2(ω),…は図示の如くフラッ
トであるとは限らない。
【0061】図3(C)は受信部5のある望ましい群遅
延特性Rd1(ω)を示している。この時、アナログフィ
ルタの群遅延特性がAd1(ω)であったとすると、上記
群遅延特性Rd1(ω)を実現するためのFIRフィルタ
の群遅延特性はFd1(ω)となる。図3(D)は受信部
5のある望ましい直線位相特性Rθ1 (ω)を示してい
る。この時、アナログフィルタの位相特性がAθ
1 (ω)であったとすると、上記直線位相特性Rθ
1 (ω)を実現するためのFIRフィルタの位相特性は
Fθ1(ω)となる。
【0062】更に、一般的には受信部5についての望ま
しい補正特性F(ω)は、上記Fl(ω)〜Fθ(ω)
の内の1又は2以上の特性を合成したものとなる。係る
場合でも、例えばロールオフ特性の補正特性がF
l1(ω)、かつ減衰特性の補正特性がFg2(ω)であっ
たとすると、合成の補正特性Flg(ω)=Fl1(ω)F
g2(ω)により得られる。こうして、実際上のアナログ
フィルタの様々な特性バラツキや特性変動に対する補正
特性が予め求められると共に、タップ係数生成部91は
例えばビット誤り率ERに応じて既知のFl (ω)〜F
θ(ω),Flg(ω)等の中から所要の特性を適応的に
(摂動原理等により)選択し、該特性を実現するための
タップ係数ベクトルTCを演算により求め、又は予め演
算してROM等に記憶したものから読み出す。
【0063】なお、上記演算により求め、又は予めRO
M等に記憶するタップ係数ベクトルTCは、F
l1(ω),Fl2(ω)等に直接対応するタップ係数ベク
トルTCl1,TCl2でも良いし、又は例えばFl1(ω)
から他のFl1(ω)等に遷移するための遷移タップ係数
ベクトル(両ベクトル間の差分)でも良い。図4は第1
の実施の形態による受信特性調整制御のフローチャート
である。
【0064】調整装置90をスタートするとこの処理に
入力する。ステップS1では本調整処理に係るエラーフ
ラグERF及びビット誤り率ERの下降検出フラグDW
NFを共にリセットする。ステップS2ではFIRフィ
ルタ22,23にデフォルト(例えばα=0.5)のタ
ップ係数ベクトルTCを設定する。ステップS3ではバ
ースト状のテスト信号TSを送出し、ステップS4では
その受信データRDのビット誤り率ERを検出・保持す
る。ステップS5ではFIRフィルタ22,23の特性
を微小分増加(例えばα=0.6に)させる。ステップ
S6では再度テスト信号TSを送出し、ステップS7で
はその受信データRDのビット誤り率ERを検出・保持
する。ステップS8では前回と今回のビット誤り率ER
を比較してビット誤り率ERが減少か否かを判別する。
減少(等しい場合を含む)の場合は、特性改善の方向に
向かっているとして、ステップS15でビット誤り率の
下降検出フラグDWNFをセットし、ステップS5に戻
る。
【0065】またステップS8の判別で増加の場合は、
特性改悪の方向に向かっているとして、ステップS9で
はFIRフィルタ22,23の特性を微小分減少(例え
ばα=0.5に)させる。ステップS10ではテスト信
号TSを送出し、ステップS11ではその受信データR
Dのビット誤り率ERを検出・保持する。ステップS1
2ではビット誤り率ERが減少か否かを判別し、減少
(等しい場合を含む)の場合は、特性改善の方向に向か
っているとして、ステップS16でDWNFをセット
し、ステップS9に戻る。
【0066】またステップS12の判別で増加の場合は
ステップS13でDWNF=1か否かを判別する。DW
NF=1の場合は特性改善検出後の改悪検出であるので
ステップS14ではFIRフィルタ22,23の特性を
一つ前の時点の設定に戻し、処理を抜ける。またDWN
F=0の場合は特性改善検出無しの改悪検出であるので
ステップS17では本調整処理に係るエラーフラグER
Fをセットし、処理を抜ける。なお、この場合は初期条
件を変える等して再度上記処理を行うことが可能であ
る。
【0067】なお、上記はコサインロールオフ特性Fl
(ω)についての調整方法を述べたが、他の減衰特性F
g (ω),群遅延特性Fd (ω),位相特性Fθ(ω)
及びこれらの合成特性Flg(ω)等の各調整についても
同様に行える。また、上記の適応制御は一例を示すもの
で、他にも様々に構成できる。例えばFIRフィルタ2
2,23の特性を微小分減少(又は増加)させる方向に
進めて特性改悪となる第1の点を求め、次にFIRフィ
ルタ22,23の特性を微小分増加(又は減少)させる
方向に進めて特性改悪となる第2の点を求め、前記求め
た第1,第2の点の中間の特性を本設定する様にしても
良い。
【0068】本第1の実施の形態によれば、アナログフ
ィルタの特性偏差を適応的に補償できるので、調整作業
が容易であるばかりか、生産時の歩留りが向上する。ま
たアナログフィルタを小型化、安価にでき、かつ全フィ
ルタ特性の最適化により装置の性能向上が図れる。ま
た、従来の様に適応トランスバーサルフィルタを使用す
る場合とは異なり、受信特性R(ω)の中の諸特性(ロ
ールオフ特性,減衰特性等)の扱いが明確であるので、
特定の1又は2以上の特性を選択的に補償し又は積極的
に制御する事も可能である。また、FIRフィルタの動
作は安定である。
【0069】図5は第2の実施の形態によるディジタル
無線通信装置の構成を示す図で、上記外部の調整装置9
0の機能をディジタル無線通信装置の内部に備える場合
を示している。図において、26はRFスイッチ(RF
S)、27は減衰器(ATT)、28はROM,EEP
ROM等の不揮発性メモリよりなるパラメータメモリ
(PM)、29はアドレスレジスタ(ADR)である。
【0070】RFS26はTXA55の出力を送受分波
スイッチ2又は減衰器27の側に切り替える。ATT2
7はTXA55の出力レベルをRFA6の受信波レベル
にまで減衰させる。なお、TXA55に直接働き掛け、
その出力レベルを小さく出来れば、ATT27を省略で
きる。PM28はアナログフィルタの伝達特性を補償す
るためにFIRフィルタ22,23に設定する各種のコ
サインロールオフ特性Fl (ω),減衰特性F
g (ω),群遅延特性Fd (ω),位相特性Fθ(ω)
及びこれらの合成特性を実現するための予め求められた
複数組のタップ係数ベクトルTCを記憶している。各タ
ップ係数ベクトルTCはADR29の内容により選択さ
れ、読出される。
【0071】CPU41は通信の空き時間(他のタイム
スロット等)を利用し、RFS26を減衰器27の側に
切り替えると共に、TDMA同期制御部31,送信部3
を介してテスト信号を送信する。このテスト信号は、ア
ンテナ1の側には出力されず、RFS26,ATT27
を介してRFA6に入力され、かつ受信部5で復調・再
生されて受信データRDとなる。この受信データRDは
TDMA同期制御部31を介してCPU41に取り込ま
れ、既知のテストデータTPとの比較によりビット誤り
率ERが検出される。そして、CPU41は、上記テス
トデータTPの送信とそのビット誤り率ERの検出とを
繰り返しつつ、その都度PM28の読出アドレスを適応
的に更新することで、最終的にビット誤り率ERを最小
とする様な最適タップ係数ベクトルTCを選択し、FI
R22,23に本設定する。以後は、RFS26をアン
テナ1の側に切り替え、稼働可能となる。
【0072】本第2の実施の形態によれば、受信特性の
調整機能を装置に内蔵するので、本機の製造時のみなら
ず、本機の稼働中においても、様々な通信障害等に対し
て柔軟に対応できる。また、通信障害時以外であって
も、例えば隣接チャネルからの混信を避けるべく予め積
極的にR(ω)のαを小さくしたり、又は減衰特性を増
したり、通信環境に応じて様々なカテゴリの特性変更が
可能となる。
【0073】図6は第2の実施の形態における他のエラ
ーレート検出方法を説明する図で、例えば本機の通話中
における受信データに基づきビット誤り率ERを検出す
る場合を示している。図6はTDMA(PDC)方式に
おける送受信フレームのフレームフォーマットを示して
いる。上り1フレーム(20ms)は3チャネル(タイ
ムスロットT1〜T3)からなり、1スーパフレーム
(720ms)は36フレームからなる。1チャネル分
の信号フォーマットを説明すると、R,Gはバースト送
信用のガードビット、Pはプリアンブル、TCHは通話
データ、SWは同期ワード、SFはTCHの中身の種類
を示すスチールフラグ、CCは周波数毎に異なる既知の
カラーコード、SACCHは任意の制御データである。
なお、下欄の数字はビット数を表す。
【0074】このうちの通話データTCH等の可変デー
タについては、送受信間で特定の誤り検査方式(CRC
等)を採用しないとビット誤り率ERを検出できない。
しかし、プリアンブルP,同期ワードSW及びカラーコ
ードCCについては受信側でも既知であるので、ビット
誤り率ERの検出に利用できる。この場合におけるCP
U41は、本機の待ち受け時や通話中等における受信デ
ータRDより、既知のビット情報を抽出し、ビット誤り
率ERを検出する。そして、検出したビット誤り率ER
が所定閾値を越えた場合はFIRフィルタ22,23の
特性を適宜に変更する。
【0075】図7は第3の実施の形態によるディジタル
無線通信装置の構成を示す図で、FIRフィルタ22,
23の機能及び該FIRフィルタ22,23への最適タ
ップ係数ベクトル設定機能をDSP47のプログラム実
行により実現した場合を示している。FIRフィルタ2
2,23の機能は上記(2)式の演算実行により実現さ
れる。また最適タップ係数ベクトルの設定機能は上記図
4と同様の処理で実現出来る。但し、本第3の実施の形
態ではDSP47とCPU41とで機能分担をしてお
り、例えば、DSP47はPM28とそのタップ係数ベ
クトルTCの読出機能を担当し、またCPU41はテス
ト信号の送出機能、その受信データRDに基づくビット
誤り率ERの検出機能及び該ビット誤り率ERに基づく
FIRフィルタ22,23の適応制御機能を担当する。
或いは、上記図6で述べた如く、CPU41は、通信中
の受信データRDに基づくビット誤り率ERの検出機能
及び該ビット誤り率ERに基づくFIRフィルタ22,
23の適応制御機能を担当する。
【0076】更に、本第3の実施の形態では、DSP4
7は、FIRフィルタ22,23の演算を実現すると同
時に、該FIRフィルタ22,23の出力信号I,Qに
基づきアイの歪みも検出可能となる。アイの歪みは受信
劣化に直結するので、上記ビット誤り率ERの場合と同
様にFIRフィルタ22,23の適応制御に利用でき
る。
【0077】図8は第3の実施の形態における他の受信
劣化検出方法を説明する図で、アイの歪みに基づき受信
劣化(エラー状態)を検出する場合を示している。図8
(A)はアイの歪みをアイ開口率IAに基づき測定する
場合を示している。図において、IRFはI軸を上下象限
に分ける基準レベル、〜は識別点における各サンプ
リングデータ、R2は入力データIにつき上象限におけ
る最小値を検出するレジスタ,R3は同じく下象限にお
ける最大値を検出するレジスタである。サンプリングデ
ータ〜はどの順序で発生しても良い。また図は振幅
変動によるアイパターンを示しているが、位相変動によ
るアイパターンも振幅変動となって表れる。
【0078】ある検出期間の最初において、R2は上象
限の最大値に、かつR3は下象限の最小値に夫々プリセ
ットされる。その後の各入力データIは基準レベルIRF
と比較され、上象限にある時はR2が前回よりも小さい
方を保持する様に更新され、また下象限にある時はR3
が前回よりも大きい方を保持する様に更新される。従っ
て、所定の検出期間を経過した時は、R2は上象限にお
ける最小値を保持し、またR3は下象限における最大
値を保持する。そして、アイ開口率IAは、IA=|
−|により得られる。Q軸についても同様である。
【0079】図8(B)はアイの歪みをアイ振幅の変動
(分散δI1 ,δI2 )に基づき測定する場合を示して
いる。図において、R1は入力データIにつき上象限に
おける最大値を検出するレジスタ,R4は同じく下象限
における最小値を検出するレジスタである。なお、R
2,R3の動作は上記と同様で良い。以下、R1,R4
の動作を説明する。
【0080】ある検出期間の最初において、R1は上象
限の最小値に、かつR4は下象限の最大値に夫々プリセ
ットされる。その後の各入力データIは基準レベルIRF
と比較され、上象限にある時はR1が前回よりも大きい
方を保持する様に更新され、また下象限にある時はR4
が前回よりも小さい方を保持する様に更新される。従っ
て、所定の検出期間を経過した時は、R1は上象限にお
ける最大値を保持し、またR4は下象限における最小
値を保持する。そして、上象限のアイ変動分δI
1 は、δI1 =|−|により得られ、また下象限の
アイ変動分δI2 は、δI2 =|−|により得られ
る。更に、変動分δI1 とδI2 との平均を求め、これ
をアイ振幅の変動とする。Q軸についても同様である。
【0081】なお、上記はアイの最大変動分の大きさを
求めたが、アイの統計学上の分散を求めても良い。また
上記アイの歪み検出はI軸又はQ軸についてのみ行って
も良い。また上記アイ開口率とアイ変動分の双方をアイ
の歪み評価の対象にしても良い。また上記アイ歪み検出
機能は最大値、最小値検出回路等のハードウエアで構成
可能であり。図2,図5の構成でもアイの歪みをエラー
状態の検出対象にできる。
【0082】更にまた、受信エラー状態の検出対象は、
ディジタル復調信号I,Qの符号点からの偏差εとして
も良い。この場合の偏差ε2 を最小とする様な補正タッ
プ係数ベクトルは適応トランスバーサルフィルタにおけ
る最適タップ係数ベクトルと同様となるが、予め様々な
アナロフィルタに対する最適タップ係数ベクトルを求め
ておき、これらを上記図4と同様の適応的制御によりF
IRフィルタ22,23に適用する事になる。
【0083】図9は第4の実施の形態によるディジタル
無線通信装置を説明する図で、自局の通信状況に応じて
受信フィルタの有効タップ数を可変する場合を示してい
る。図において、70は移動通信システムの基地局(B
S),60は例えば図7の構成の移動機(MS)であ
る。但し、DSP47によるFIRフィルタ22,23
の有効タップ数は可変に構成されている。
【0084】例えばBS70はMS60の通信状態に応
じて受信減衰特性を制御するための制御信号を送信す
る。これを受けたCPU41はDSP47を介してFI
Rフィルタ22,23の有効タップ数を可変制御する。
具体例を説明すると、BS70は、MS60の隣接チャ
ネル(周波数チャネル)が不使用の場合は、フィルタの
減衰特性を浅くして(即ち、有効タップ数を減らし
て)、DSP等による演算負担及び受信再生信号RDの
遅延を低減させ、また隣接チャネルが使用中の場合はフ
ィルタの減衰特性を深くして(即ち、有効タップ数を増
して)、隣接チャネルからの妨害波を除去する様に制御
する。
【0085】又は、MS60がBS70に短時間でレス
ポンスを返す様な通信では、FIRフィルタ22,23
の有効タップ数を減らして受信再生信号の遅延を改善
し、速やかなレスポンスを可能とする。かくして、基地
局は移動局の性能をその優先順位(例えば処理速度を優
先するか、又は処理速度が問題にならない場合は妨害波
除去性能を優先するか等)により適正に制御可能とな
る。
【0086】又は、CPU41は自局のタイムスロット
又は通信の空き時間(他のタイムスロット等)を利用し
て、自らFIRフィルタ22,23の隣接チャネル減衰
量を一時的に低減させて、その時の受信エラー状態を検
出すると共に、隣接チャネル(周波数チャネル)が不使
用(受信エラーが生じない)の場合はFIRフィルタ2
2,23の減衰特性を浅くしてDSP47による演算負
担及び受信再生信号RDの遅延を低減させ、また隣接チ
ャネルが使用中(受信エラーが生じる)の場合はFIR
フィルタ22,23の減衰特性を深くして隣接チャネル
からの妨害波を除去する様にできる。
【0087】なお、この場合のBPF8,10,12等
は広めの帯域幅を有する。更には、BPF12をFIR
フィルタ12となし、その隣接チャネル減衰量を一時的
に低減させる様に構成してもよい。又は、CPU41は
通信の空き時間を利用して自ら隣接チャネル(周波数チ
ャネル)の使用状態を監視すると共に、隣接チャネルが
不使用(キャリアが存在しない、又は受信データが再生
されない)の場合はFIRフィルタ22,23の減衰特
性を浅くしてDSP47による演算負担及び受信再生信
号RDの遅延を低減させ、また隣接チャネルが使用中
(キャリアが存在する、又は受信データが再生される)
の場合は減衰特性を深くして隣接チャネルからの妨害波
を除去する様にできる。
【0088】図10は第5の実施の形態によるディジタ
ル無線通信装置を説明する図で、送信側フィルタ及び受
信側フィルタのロールオフ係数及び有効タップ数を可変
とする場合を示している。送信部3において、FIRフ
ィルタ52,53はDSP48により構成され、そのロ
ールオフ係数及び有効タップ数を可変に構成されてい
る。受信部5のFIRフィルタ22,23も同様であ
る。
【0089】ある種のディジタル移動通信システムで
は、互いに通信する移動機MSA,MSBがBS70の
サービスエリアから離れると、夫々に自局の周波数精度
(基地局よりも精度が低い)で通信を継続することにな
るが、この時のMSA,MSBの送信周波数の偏差によ
り他チャネルに妨害を及ぼす可能性がある。係る場合で
も、MSA,MSBは相互に制御信号をやり取りするこ
とで、夫々にFIRフィルタ52,53,22,23の
ロールオフ特性(必要なら減衰特性)を所望の整合状態
(送受信帯域に重なりを有する状態)となる様に可変制
御することで、他チャネルへの妨害を低減しつつ、2局
間通信を良好に維持できる。
【0090】図11は第6の実施の形態によるディジタ
ル無線通信装置を説明する図で、受信レベル(RSS
I)に従い送信側フィルタ及び受信側フィルタのロール
オフ係数及び有効タップ数を可変とする場合を示してい
る。図において、36はIFアンプ(IFA)、37は
受信レベル検出部(RSSID)、38はA/D変換部
(A/D)である。
【0091】例えばBS70の圏外でMSA,MSBが
2局間通信を行う場合に、受信レベルが高い場合は、2
局間の距離が近いので、FIRフィルタ52,53,2
2,23のロールオフ係数αを小さくして(必要なら減
衰特性を増して)他チャネルへの妨害低減を優先する。
また受信レベルが低い場合は、2局間の距離が遠いの
で、ロールオフ係数αを大きくして(必要なら減衰特性
を減らして)2局間の通信維持を優先する。
【0092】なお、上記各実施の形態ではディジタルフ
ィルタにFIRフィルタを使用したが、本発明はIIR
(Infinite Impulse Response) フィルタを使用しても実
現可能である。因みに、IIRフィルタの伝達関数(z
変換による標準形式)は(5)式となる。
【0093】
【数5】
【0094】また、上記各実施の形態ではTDMA方式
による携帯端末への適用例を述べたが、本発明はCDM
A方式による無線通信装置等にも適用可能である。更に
は、携帯端末のみならず、様々なタイプのディジタル無
線通信装置(基地局,無線中継局,地球局,子局等)に
も適用可能である。また、上記本発明に好適なる複数の
実施の形態を述べたが、本発明思想を逸脱しない範囲内
で各部の構成、制御、及びこれらの組合せの様々な変更
が行えることは言うまでも無い。
【0095】
【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、一般に
特性バラツキや特性変動を有する様なアナログフィルタ
を、その特性が明らかなディジタルフィルタ(タップ係
数)で適応的に補償し又は積極的に制御する構成によ
り、高性能、高信頼性で、かつ狭帯域性等の高規格にも
柔軟に対処可能なディジタル無線通信装置を小型かつ低
コストで提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理を説明する図である。
【図2】第1の実施の形態によるディジタル無線通信装
置の構成を示す図である。
【図3】第1の実施の形態による受信特性の調整原理を
説明する図である。
【図4】第1の実施の形態による受信特性調整制御のフ
ローチャートである。
【図5】第2の実施の形態によるディジタル無線通信装
置の構成を示す図である。
【図6】第2の実施の形態における他のエラーレート検
出方法を説明する図である。
【図7】第3の実施の形態によるディジタル無線通信装
置の構成を示す図である。
【図8】第3の実施の形態における他の受信劣化検出方
法を説明する図である。
【図9】第4の実施の形態によるディジタル無線通信装
置を説明する図である。
【図10】第5の実施の形態によるディジタル無線通信
装置を説明する図である。
【図11】第6の実施の形態によるディジタル無線通信
装置を説明する図である。
【図12】従来技術を説明する図(1)である。
【図13】従来技術を説明する図(2)である。
【図14】従来技術を説明する図(3)である。
【図15】従来技術を説明する図(4)である。
【図16】従来技術を説明する図(5)である。
【符号の説明】
1 アンテナ 2 送受分波スイッチ(C) 3 送信部 4 周波数シンセサイザ(SYN) 5 受信部 6 RFアンプ(RFA) 7,9 ミキサ(×) 8,10,12 バンドパスフィルタ(BPF) 11 IFアンプ(IFA) 13 リミタアンプ(LA) 14 直交検波部(ODT) 15 A/D変換器(A/D) 16,17 適応トランスバーサルフィルタ(ATF) 18 識別部(DSC) 19 クロック生成部(CG) 20 自動周波数制御部(AFC) 21 電圧制御発信器(VCO) 22,23 FIRフィルタ(FIR) 25 自動利得制御部(AGC) 26 RFスイッチ(RFS) 27 減衰器(ATT) 28 パラメータメモリ(PM) 29 アドレスレジスタ(ADR) 31 TDMA同期制御部 32 コーデック(CODEC) 33 ベースバンド処理部(BBP) 34 マイク(MIC) 35 スピ−カ(SPK) 36 IFアンプ(IFA) 37 受信レベル検出部(RSSID) 38 A/D変換部(A/D) 41 CPU 42 主メモリ(MM) 43 コンソール部(CSL) 44 表示部(DSP) 45 キーボード(KBD) 46 共通バス 51 符号変換部(DCV) 52,53 FIRフィルタ(FIR) 54 直交変調部(OMD) 55 送信アンプ(TXA) 60 移動機(MS) 70 基地局(BS) 90 調整装置 91 タップ係数生成部(TCG) 92 テスト信号発生部(TSG) 93 バンドパスフィルタ(BPF) 94 エラー検出部(ERD)
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−219663(JP,A) 特開 平2−158221(JP,A) 特開 平2−246576(JP,A) 特開 平8−149056(JP,A) 特開 昭63−181516(JP,A) 特開 平9−261284(JP,A) 特開 平9−200286(JP,A) 特開 平7−23464(JP,A) 特開 平8−139645(JP,A) 特開 平8−186607(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04L 27/00 - 27/38 H03H 17/02 615

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ディジタル移動通信システムの基地局を
    介して通信を行うディジタル移動無線通信装置におい
    て、 ディジタル変調波を受信復調する受信部であって、前段
    のアナログフィルタと、前記アナログフィルタの特性を
    補うべくそのフィルタ減衰特性を少なくとも有効タップ
    数により可変可能なディジタルフィルタと、 自局の隣接チャネルの使用中または不使用中に応じて前
    記ディジタルフィルタの有効タップ数を可変制御するタ
    ップ数可変制御部とを備えることを特徴とするディジタ
    移動無線通信装置。
  2. 【請求項2】 タップ数可変制御部は、基地局からの制
    御信号に従いディジタルフィルタの有効タップ数を可変
    制御することを特徴とする請求項に記載のディジタル
    移動無線通信装置。
  3. 【請求項3】 ディジタル移動通信システムの基地局を
    介して通信を行うディジタル移動無線通信装置におい
    て、 ディジタル変調波を受信復調する受信部であって、前段
    のアナログフィルタと、前記アナログフィルタの特性を
    補うべくそのフィルタ減衰特性を少なくとも有効タップ
    数により可変可能なディジタルフィルタと、 自局の通信状況に応じて前記ディジタルフィルタの有効
    タップ数を可変制御するタップ数可変制御部とを備え、 前記 タップ数可変制御部は、前記ディジタルフィルタの
    隣接チャネル減衰量を一時的に低減させてその時の受信
    状態を検出し、検出結果に応じて前記ディジタルフィル
    タの有効タップ数を変更することを特徴とするディジタ
    移動無線通信装置。
  4. 【請求項4】 ディジタル移動通信システムの基地局を
    介して通信を行うディジタル移動無線通信装置におい
    て、 ディジタル変調波を受信復調する受信部であって、前段
    のアナログフィルタと、前記アナログフィルタの特性を
    補うべくそのフィルタ減衰特性を少なくとも有効タップ
    数により可変可能なディジタルフィルタと、 自局の通信状況に応じて前記ディジタルフィルタの有効
    タップ数を可変制御す るタップ数可変制御部と 、 通信の空き時間を利用して隣接チャネルの帯域使用状態
    を監視する監視制御部を備え、前記 タップ数可変制御部は、前記監視制御部の監視結果
    に応じて前記ディジタルフィルタの有効タップ数を変更
    することを特徴とするディジタル移動無線通信装置。
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