JP2000307493A - 搬送波制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】Ｎ相作動ＰＳＫ変調信号を扱う無線通信装置に
関し、特に準同期検波を用いてダイバーシティ受信を行
う検波後合成ダイバーシティ受信装置における搬送波制
御方式を提供すること。 【解決手段】各ダイバーシティブランチ毎に搬送波同期
の初期においては適応制御によるフェージング歪み等化
後のベースバンド信号と準同期検波によって得られた受
信ベースバンド信号との相関情報により搬送波同期を確
立し、且つ送信搬送波と受信搬送波間の位相確定を行う
ので、適応制御によるフェージング位相歪み等化後のベ
ースバンド信号と位相が同じになるように全てのダイバ
ーシティブランチ間のフェージング位相歪み等化と位相
確定を行うことができる。搬送波同期確立後、ダイバー
シティブランチの入力断やフェージングによる利得圧縮
等により搬送波同期が外れた場合も同様に再引き込みを
行うことで、フェージング歪み等化後のベースバンド信
号と同じになるように位相確定を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は搬送波制御方式、特
に伝送路が激しく変動する陸上移動通信や散乱無線通信
においてＮ相作動ＰＳＫ（Phase Shift Keying： 位
相偏移変調）変調信号を扱う通信装置の搬送波制御方式
に関する。

【０００２】

【従来の技術】デジタル無線回線、特に陸上移動通信回
線や散乱無線通信回線においては、フェージングによる
伝送品質の著しい劣化が生じる。この回線品質の劣化を
改善する為に、ダイバーシティ受信技法が提案され且つ
実用化されている。このダイバーシティ受信には、ダイ
バーシティ合成の時期により、検波前ダイバーシティ受
信と、検波後ダイバーシティ受信がある。また、合成方
法には、選択、等利得及び最大比の３つがある。検波前
ダイバーシティ受信では、この３つの合成法とも適用可
能であるが、検波後ダイバーシティ受信では、等利得と
最大比合成法の場合、各ダイバーシティブランチから出
力される信号の位相を同相化する必要がある。

【０００３】例えば、検波後選択合成で同期検波を行う
場合、受信側で搬送波（キャリア）を再生する。しか
し、再生された搬送波には送信側で用いた搬送波に対し
て位相不確定性が生じる為に、通常は送信側で作動符号
化し、受信側では、その逆の作動復号化を行うこととな
る。

【０００４】ところで、各ダイバーシティブランチで受
けるフェージング歪は、独立であり、それを等化した信
号にも独立に位相不確定性が生じる。改善効果がより大
きい検波後等利得合成及び検波後最大比合成において
は、これらの信号の位相を同相化する必要があり、この
位相不確定性も考慮しなければならない。

【０００５】この要請に応える為に、例えば特開平７−
５０６２７号公報の「検波後合成型ダイバーシチ受信方
式」が提案されている。この従来技術は、Ｎ相作動ＰＳ
Ｋ変調信号において、準同期検波によって得られる受信
ベースバンド信号からそれに含まれるフェージング位相
歪を推定しフェージング位相歪を等化するフェージング
位相歪等化手段と、フェージング位相歪等化後の信号に
含まれる各ダイバーシティブランチ毎に独立な位相不確
定性を、それによる各ダイバーシティブランチ間のずれ
の量は連続する２シンボル間では変化しないと仮定し、
受信側で任意の１つのダイバーシティブランチに対する
他のダイバーシティブランチの信号を２π／Ｎずつ位相
回転させ、この中から連続する２シンボル間の信号点間
距離の自乗和が最小となるものを選んで補正する位相不
確定性補償手段と、各ダイバーシティブランチの包絡線
レベルを検出する包絡線レベル検出手段と、上記位相不
確定性補償手段によって補正した信号を上記包絡線レベ
ル検出手段によって検出した包絡線レベルを用いて重み
付け合成を行う合成手段を備えることを特徴とする検波
後合成型ダイバーシチ受信方式である。

【０００６】この従来技術に開示する検波後合成型ダイ
バーシチ受信方式のブロック図を図４に示す。図４に示
す如く、それぞれアンテナ１、帯域通過フィルタ部２、
ＡＧＣ部３、ＡＦＣ部４、準同期検波部６、フェージン
グ位相歪補正部７及び包絡線検波器９を含む複数（Ｍ）
の回路の出力を合成部１０にて合成し、その合成部１０
の出力をデータ判定部１１に入力してデータを出力す
る。尚、これらアンテナ部１乃至Ｍの準同期検波部６に
は、発振器５からの発振出力が入力される。また、アン
テナ部２乃至Ｍの各フェージング位相歪補償部７の出力
側には、位相不確定性補償部８が接続されている。

【０００７】この従来技術の検波後合成型ダイバーシチ
受信方式は、合成型ダイバーシティを行う場合に不可欠
な各ダイバーシティブランチの信号の同相化の処理を、
各ダイバーシティブランチにおいて独立に生じる位相不
確定性によるずれの量は連続する２シンボル間では変化
しないと仮定する。受信側で、任意の１つのダイバーシ
ティブランチに対する他のダイバーシティブランチのず
れの量を検出する方法としては、各シンボルタイミング
毎に各ダイバーシティブランチの信号を２π／Ｎずつ位
相回転させる。この中から連続する２シンボル間の信号
点間距離の自乗和が最小なるものを選ぶ。これにより、
簡単なハードウエア構成で伝送品質の向上を図ってい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術で
は、限られた条件下でしか位相不確定性の補償が有効に
行われない。例えば、各ダイバーシティブランチ間の伝
搬遅延差が１シンボル以上ある場合には、２シンボル間
の信号点間距離の自乗和が最小となるとは限らない。従
って、伝搬遅延差が大きい場合の位相不確定性の補償が
できない。

【０００９】更に、任意の１つのダイバーシティブラン
チをメインブランチとし、これに対する他のダイバーシ
ティブランチのずれの量を検出して補正する為にこのメ
インブランチのみが断となった場合には、位相不確定性
の補償ができない。また、フェージングによりメインブ
ランチの利得圧縮が大きい場合には、位相不確定性の補
償が困難となる。最も改善効果の大きい最大比合成にお
いては、フェージングによるダイバーシティブランチ間
の利得差を２倍として合成する。その為にメインブラン
チの利得圧縮は、更に大きくなり、やはり位相不確定性
の補償が困難となる。

【００１０】本発明の目的は、各ダイバーシティブラン
チ間の伝搬遅延差が１シンボル以上変化するか利得圧縮
の大きい激しいフェージングが存在する場合であって
も、各ダイバーシティブランチに生じる独立した位相不
確定性を補償し、検波後等利得合成や検波後最大比合成
が可能となるような位相を同相化する搬送波制御方式を
提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明による搬送波制御方式は、次のような特徴的
な構成を採用している。

【００１２】（１）フェージング歪を有するＮ相作動Ｐ
ＳＫ変調信号を準同期検波を用いてダイバーシティ受信
を行い且つ適応制御によりフェージング位相歪等化を行
う検波後ダイバーシティ受信装置の搬送波制御方式にお
いて、搬送波同期の初期には適応制御によるフェージン
グ歪等化後のベースバンド信号と準同期検波によって得
られた受信ベースバンド信号の相関情報により搬送波同
期及び位相確定を行い、前記搬送波同期確立後は、準同
期検波によって得られた受信ベースバンド信号の位相情
報により搬送波制御を行うことを特徴とする搬送波制御
方式。

【００１３】（２）複数の同一構成のダイバーシティブ
ランチを有する上記（１）の搬送波制御方式。

【００１４】（３）前記各ダイバーシティブランチは、
入力信号が入力される準同期検波部、該準同期検波部の
準同期検波によって得られた受信ベースバンド信号の位
相回転を行う無限移相器、前記ダイバーシティブランチ
の受信電力を検出する包絡線検波器、前記受信ベースバ
ンド信号とフェージング歪等化後のベースバンド信号と
の相関をとる相関器、前記受信ベースバンド信号から位
相情報を取出す位相検波器と前記相関器の出力を選択す
る選択器、該選択器の出力にて、前記無限移相器を制御
する数値制御発信器を含む上記（１）又は（２）の搬送
波制御方式。

【００１５】（４）前記複数のダイバーシティブランチ
の出力を合成する最大比合成部を有する上記（２）又は
（３）の搬送波制御方式。

【００１６】（５）前記最大比合成部の出力側に接続さ
れ、フェージング歪を等化する適応制御部を含む上記
（４）の搬送波制御方式。

【００１７】（６）前記適応制御部は、トランスバーサ
ルフィルタ形式の線形等化器である上記（５）の搬送波
制御方式。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の搬送波制御方式の
好適実施形態例を添付図１乃至図３を参照して詳細に説
明する。

【００１９】図１は、本発明の搬送波制御方式の好適実
施形態例のブロック図である。本発明の搬送波制御装置
の好適実施形態例は、検波後最大比合成による搬送波制
御方式である。尚、図４の従来技術の構成要素と対応す
る要素には、同様参照符号を使用する。

【００２０】図１の搬送波制御方式は、それぞれ入力端
子から入力信号が入力される複数のダイバーシティブラ
ンチ１００ａ〜１００ｎ、各ダイバーシティブランチ１
００の出力を入力すると最大比合成部１０、この最大比
合成部１０の出力が入力される適応制御部１０８、判定
器１１及び差動復号部１０９より構成される。各ダイバ
ーシティブランチ１００は同一構成であり、準同期検波
部６、無限移相器１０１、数値制御発信器１０２、ルー
プフィルタ１０３、選択器１０４、位相検波器１０５、
遅延器１０６、相関器１０７及び包絡線検波器９を含ん
でいる。

【００２１】相関器１０７は、準同期検波部６によって
得られた受信ベースバンド信号と、フェージング歪等化
後のベースバンド信号との相関をとる。この相関器１０
７の出力は、準同期検波部６によって得られた受信ベー
スバンドから位相情報を取出す位相検波器１０５の出力
と共に選択器１０４に入力される。選択器１０４は、判
定器１１からの搬送波同期信号を受け、初期引込みの場
合には、相関器１０７の出力を選択し、搬送波同期確立
後には、位相検波器１０５の出力を選択する。ループフ
ィルタ１０３は、選択器１０４の出力を受け、位相情報
を数値制御発信器１０２へ出力する。数値制御発信器１
０２は、ループフィルタ１０３の出力から送信搬送波と
受信搬送波とのローカルビートを再生する。

【００２２】数値制御発信器１０２の出力は、準同期検
波部６によって得られた受信ベースバンド信号の位相回
転を行う無限移相器１０１へ入力される。無限移相器１
０１は、搬送波同期がとれ且つ送信搬送波と受信搬送波
と受信搬送波間の位相不確定性を除去した受信ベースバ
ンド信号を出力する。

【００２３】包絡線検波器９は、該当ダイバーシティブ
ランチ１００の受信電力を検出する。無限移相器１０１
の出力は、包絡線検波器９の出力と共に最大比合成部１
０へ入力される。最大比合成部１０は、各ダイバーシテ
ィブランチ１００から包絡線検波器９の出力と無限移相
器１０１の出力を入力して最大比合成を行う。最大比合
成部１０の出力は、適応制御部１０８へ入力される。適
応制御部１０８は、適応制御によりフェージング歪を等
化し判定器１１へフェージング歪等化後のベースバンド
信号を出力する。判定器１１は、適応制御部１０８の出
力から判定データと搬送波同期信号を出力する。判定デ
ータは、差動復号部１０９へ入力され、受信データとし
て出力される。また、搬送波同期信号は、選択器１０４
へ出力される。

【００２４】次に、図２を参照して、図１の適応制御部
１０８の詳細構成を説明する。この適応制御部１０８
は、トランスバーサルフィルタ形式の線形等化器であ
る。図２の特定例にあっては、入力端子に複数の遅延器
２０２が直列接続され、各タップに相関器２０１を介し
て誤差信号が入力されると共に重み付け係数を掛ける乗
算器２０３を介して加算部２０４にて各乗算部２０３の
乗算結果を加算して出力信号を得る。この適応制御部１
０８では、基準タップに対し前後３シンボル分のタップ
が用意されており、各ダイバーシティブランチ１００間
のずれの量が３シンボル間以内であれば適応等化部１０
８内で等化可能であることを示す。

【００２５】尚、図１の搬送波制御方式において、準同
期検出部６、包絡線検波器９、最大比合成部１０、判定
器１１、差動復号部１０９は周知であり且つ本発明の要
旨と直接関係がないので、ここで詳細説明は省略する。

【００２６】次に本発明の搬送波制御方式の動作を説明
する。ここで、簡単の為に４相ＰＳＫ信号の例を説明す
る。但し、本発明の搬送波制御方式は、４相ＰＳＫ信号
に限定されるべきでなく任意相（Ｎ相）ＰＳＫ信号でよ
いこと勿論である。

【００２７】先ず、初期引込み動作は、図３（Ａ）に示
すとおりである。即ち、準同期検波によって得られた受
信ベースバンド信号は、複素ベースバンド信号として表
すことができる。実軸をＰ、虚軸をＱとしたＰ−Ｑ平面
上でＯを中心とした円周上の１点として表現できる。送
信搬送波と受信搬送波の周波数差及びフェージングによ
る位相歪の為に位相角が固定できない為である。一方、
フェージング歪等化後のベースバンド信号は、周波数差
が補償され、フェージングによる位相歪が等化されてい
るので、Ｐ−Ｑ平面上の固定した１点として表現でき
る。ここで、この２つのベースバンド信号の相関値を位
相差情報として利用する。相関器出力信号を位相差情報
としてループフィルタを通して数値制御発信器を制御
し、無限移相器において位相差が０となるように位相を
回転させて搬送波同期を確立する。基準となるフェージ
ング歪等化後のベースバンド信号を全てのダイバーシテ
ィブランチ１００へ供給することにより、送信搬送波に
対する受信搬送波の位相不確定性を補償した同期確立が
可能である。フェージングによる位相歪もまた等化でき
る。

【００２８】尚、上述した図４に示す従来技術と同様
に、各ダイバーシティブランチ１００間の伝搬遅延差が
１シンボル以下であれば、適応制御部１０８を削除して
簡単構成とすることにより従来技術と同様の特性が得ら
れる。この場合には、「フェージング歪等化後のベース
バンド信号」を「最大比合成後のベースバンド信号」又
は「等利得合成後のベースバンド信号」と読替える。更
に、本発明の搬送波制御方式は、従来技術と異なり、メ
インブランチが存在しないので、位相不確定性の補償は
容易である。メインブランチのみが断となった場合に
は、フェージングによりメインブランチの利得圧縮が大
きい場合及び最大比合成における利得圧縮が大きい場合
等における位相不確定性の補償ができないと言った問題
点が解消できる。

【００２９】次に、ダイバーシティブランチ間の伝搬遅
延差が１シンボル以上変化する如き激しいフェージング
の場合について説明する。シンボルタイミングの時間的
なずれであるので、前後のシンボルとの相関を使用する
ことになり、相関値が存在しなくなってしまう。相関値
を位相情報として使用し続けると、搬送波同期の保持が
困難になってしまう。

【００３０】搬送波同期確立後、無限移相器１０１の出
力の複数のベースバンド信号は、Ｐ−Ｑ平面上において
図３（Ｂ）に示す４点のいずれかの位置にいると表現で
きる。そこで、選択器１０４により位相情報を切替え、
無限移相器１０１の出力ベースバンド信号自身の位相情
報による搬送波同期の保持を行う。無限移相器１０１の
出力ベースバンド信号が４点の位置から送信搬送波と受
信搬送波の周波数差又はフェージングによる位相歪の為
に変動した場合には、位相検波器１０５の出力信号を、
この４点の位置からの位相差情報としてループフィルタ
１０３を通して数値制御発信器１０２を制御し、無限移
相器１０１において位相差が０となるように位相を回転
させ、搬送波同期を保持する。ダイバーシティブランチ
１００間の伝搬遅延差が１シンボル以上変化するような
激しいフェーシングの伝搬遅延等化は、最大比合成部１
０による合成後の適応制御部１０８により行う。

【００３１】無限移相器１０１の出力ベースバンド信号
自身の位相情報のみによる搬送波同期確立及びフェージ
ングによる位相歪の等化は可能である。しかし、図３
（Ｂ）に示す如く、位相差情報の基準点が４点存在す
る。各ダイバーシティブランチ１００毎の送信搬送波と
受信搬送波の周波数差及びフェージングによる位相歪が
独立である為にどの位相に同期確立が行われるか不確定
である。この為に初期搬送波同期確立においては、相関
係を位相差情報として使用し、搬送波同期保持について
は無限移相器１０１の出力ベースバンド信号自身の位相
情報を使用する。

【００３２】その結果、各ダイバーシティブランチ１０
０間の伝搬遅延差が１シンボル以上変化する激しいフェ
ージングが存在する場合であっても、各ダイバーシティ
ブランチ１００に生じる独立の位相不確定性を補償し、
検波後等利得合成又は検波後最大比合成が可能となるよ
うな位相を同相化する搬送波制御方式を得ることができ
る。

【００３３】また、本発明の搬送波制御方式によれば、
メインブランチが存在しない為に、メインブランチのみ
が断となった場合、フェージングによりメインブランチ
の利得圧縮が大きい場合及び最大比合成における利得圧
縮が大きい場合等における位相不確定性の補償ができな
いといった問題点も解消できる。

【００３４】以上、本発明の搬送波制御方式の好適実施
形態例の構成及び動作を詳述した。しかし、本発明は斯
る特定例のみに限定されるべきではなく、本発明の要旨
を逸脱することなく種々の変形変更が可能であること当
業者には容易に理解できよう。例えば、適応制御部は、
判定帰還型等化器であってもよい。また、線形等化器を
合成前のダイバーシティブランチに取込み、等化してか
ら合成してもよい。更に線形等化器を合成前のダイバー
シティブランチに取込み、等化してから合成の後に適応
制御（等化）部として判定帰還等化器を配置してもよ
い。

【００３５】

【発明の効果】上述の説明から明らかな如く、本発明の
搬送波制御方式によると、各ダイバーシティブランチ毎
に搬送波同期の初期においては適応制御によるフェージ
ング歪等化後のベースバンド信号と準同期検波によって
得られた受信ベースバンド信号との相関情報により搬送
波同期を確立し且つ送信搬送波と受信搬送波間の位相確
定を行う。そこで適応制御によるフェージング位相歪等
化後のベースバンド信号と位相が同じになるように全て
のダイバーシティブランチ間のフェージング位相歪等化
と位相確定を行うことができる。

【００３６】また、各ダイバーシティブランチ間の伝搬
遅延差が１シンボル以上変化する場合には、適応制御に
よるフェージング歪等化後のベースバンド信号との相関
がとれなくなり、相関器出力を位相制御に使用できなく
なる。そこで、搬送波同期確立後は、準同期検波によっ
て得られた受信ベースバンドから位相情報を取り出すこ
とで搬送波同期を保持することができる。また、搬送波
同期確立後、ダイバーシティブランチの入力断やフェー
ジングによる利得圧縮等により搬送波同期が外れた場合
にも同様に再引込みを行うことで、フェージング歪等化
後のベースバンド信号と同じになるように位相確定を行
うことができる。この場合、ダイバーシティブランチの
うち、少なくとも１ブランチが搬送波同期を保持してい
れば再同期は可能である。

【００３７】従って、各ダイバーシティブランチ間の伝
搬遅延差が１シンボル以上変化する激しいフェージング
が存在する場合であっても、各ダイバーシティブランチ
に生じる独立な位相不確定性を補償し、検波後等利得合
成、検波後最大比合成が可能となるような位相を同相化
する搬送波制御方式が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の搬送波制御方式の好適実施形態例のブ
ロック図である。

【図２】図１の搬送波制御方式を構成する適応制御部の
詳細構成を示すブロック図である。

【図３】本発明の搬送波制御方式の位相補正説明図であ
り、（Ａ）は相関器による初期位相補正、（Ｂ）は位相
比較器による位相補正の場合である。

【図４】従来の検波後合成型ダイバーシティ受信方式の
ブロック図である。

【符号の説明】

６ 準同期検波部 ９ 包絡線検波器 １００ａ〜１００ｎ ダイバーシティブランチ １０１ 無限移相器 １０２ 数値制御発信器 １０４ 選択器 １０５ 位相検波器 １０７ 相関器 １０８ 適応制御部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フェージング歪を有するＮ相作動ＰＳＫ変
   調信号を準同期検波を用いてダイバーシティ受信を行い
   且つ適応制御によりフェージング位相歪等化を行う検波
   後ダイバーシティ受信装置の搬送波制御方式において、
   搬送波同期の初期には適応制御によるフェージング歪等
   化後のベースバンド信号と準同期検波によって得られた
   受信ベースバンド信号の相関情報により搬送波同期及び
   位相確定を行い、前記搬送波同期確立後は、準同期検波
   によって得られた受信ベースバンド信号の位相情報によ
   り搬送波制御を行うことを特徴とする搬送波制御方式。
2. 【請求項２】複数の同一構成のダイバーシティブランチ
   を有することを特徴とする請求項１に記載の搬送波制御
   方式。
3. 【請求項３】前記各ダイバーシティブランチは、入力信
   号が入力される準同期検波部、該準同期検波部の準同期
   検波によって得られた受信ベースバンド信号の位相回転
   を行う無限移相器、前記ダイバーシティブランチの受信
   電力を検出する包絡線検波器、前記受信ベースバンド信
   号とフェージング歪等化後のベースバンド信号との相関
   をとる相関器、前記受信ベースバンド信号から位相情報
   を取出す位相検波器と前記相関器の出力を選択する選択
   器、該選択器の出力にて、前記無限移相器を制御する数
   値制御発信器を含むことを特徴とする請求項１又は２に
   記載の搬送波制御方式。
4. 【請求項４】前記複数のダイバーシティブランチの出力
   を合成する最大比合成部を有することを特徴とする請求
   項２又は３に記載の搬送波制御方式。
5. 【請求項５】前記最大比合成部の出力側に接続され、フ
   ェージング歪を等化する適応制御部を含むことを特徴と
   する請求項４に記載の搬送波制御方式。
6. 【請求項６】前記適応制御部は、トランスバーサルフィ
   ルタ形式の線形等化器であることを特徴とする請求項５
   に記載の搬送波制御方式。