JPH09238124A - 高速データ伝送システムのダイバーシチ受信方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空間ダイバーシチ構成を複数の周波数のレベ
ルを検出して最良受信に制御する方法とすると、レベル
検出が複雑で高価となる。 【解決手段】 受信機３３，３４にて復調された受信信
号ａ，ｂはアイパターン監視回路３５，３６にて受信ア
イパターンの劣化及び波形歪みを検出される。検出され
た信号は、切替信号ｃ，ｄとして受信機選択回路４１に
出力され、前記検出された信号に基づいて受信機選択回
路４１により受信機３３，３４の出力のどちらかをアイ
パターンの歪みのない正常なデータを出力する方に選択
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は軌道上を移動する列
車無線のデータ伝送システムに関し、特にフェージング
の激しいミリ波による高速データ伝送信号を受信する場
合のダイバーシチ受信方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】無線伝送路上のフェージングによる符号
誤り率の劣化の救済対策として複数のアンテナ及び受信
機を用い、それらの中で最も品質の良い一つを選択する
種々のダイバーシチ方式が知られている。この中で周波
数選択性フェージングについては、例えば図４のような
特開平２−０１９０３４号公報に示されたダイバーシチ
受信方法が知られている。

【０００３】本方法は各受信機毎に受信帯域内の複数の
周波数に対する受信レベルを検出し、全てのブランチに
おける測定されたレベルの比が予め定められる値の範囲
内のときは、受信帯域の中心周波数に対する受信レベル
の最も高いブランチを選択し、一部のブランチにおける
レベルの比が前記範囲の中にあり他のブランチにおける
レベルの比が前記範囲の外にあるときは、レベルの比が
前記範囲の内にあるブランチの中で受信帯域の受信周波
数に対する受信レベルの最も高いブランチを選択し、全
てのブランチで前記レベルの比が前記範囲の外にあると
きは、レベルの比が前記範囲に最も近いブランチを選択
するものである。

【０００４】ここで１，２は受信アンテナ、３，４は受
信機、５，６はレベル測定回路、７はブランチ選択制御
回路、８，９は検波器、１０はブランチ選択回路、１１
はクロック再生回路、１２は識別判定回路、１３は出力
端子を示す。

【０００５】受信アンテナ１及び２で受信された信号は
受信機３及び４にそれぞれ入力される。受信機３及び４
ではレベル測定回路５及び６において受信帯域内の指定
された周波数（中心受信周波数ｆ０、ｆ０よりΔｆだけ
高い周波数ｆ１、及びΔｆだけ低い周波数ｆ２）での受
信レベルＲ１，Ｒ０及びＲ２をそれぞれ測定し、その結
果をブランチ選択制御回路７に入力する。

【０００６】また、受信機３，４の出力は検波器８及び
９にそれぞれ導かれ検波される。検波出力はブランチ選
択回路１０に導かれる。

【０００７】１０では、後述するようなアルゴリズムに
従って動作するブランチ選択制御回路７の出力に基づい
てブランチを選択する。ブランチ選択回路１０の出力は
クロック再生回路１１、及び識別判定回路１２に導かれ
る。クロック再生回路１１により得られた再生クロック
は識別判定回路１２に入力され識別タイミングにおいて
識別判定を行い、復調端子１３に復調データを出力す
る。

【０００８】図５は図４のレベル測定回路５，６の構成
例を示す。レベル測定回路入力端子２１に入力された受
信機の高周波段あるいは中間周波数段の信号は、受信帯
域内の所定周波数を中心周波数（ｆ０，ｆ１，ｆ２）と
するバンドパスフィルタ２２，２３，２４に入力され
る。

【０００９】各バンドパスフィルタの出力はそれぞれロ
グアンプ２５，２６，２７に入力され、各周波数におけ
る受信レベルに対応した電圧レベル測定回路出力端子２
８，２９，３０にそれぞれ出力する。

【００１０】ブランチ選択制御回路７におけるブランチ
選択のアルゴリズムを次に示す。

【００１１】（１）各ブランチでは、中心受信周波数ｆ
０、とｆ０よりΔｆだけ高いｆ１、及びΔｆだけ低い周
波数ｆ２において受信レベルを測定する。測定値をそれ
ぞれＲ０，Ｒ１及びＲ２とし、レベルの比Ｒ１／Ｒ０及
びＲ２／Ｒ０を計算する。

【００１２】（２）レベルの比Ｒ１／Ｒ０及びＲ２／Ｒ
０の値が送信信号の周波数スペクトラム特性より定めら
れる規定値からの偏差が、両ブランチとも予め規定され
た範囲内の時にはＲ０の大きいブランチを選択する。

【００１３】（３）レベルの比Ｒ１／Ｒ０及びＲ２／Ｒ
０の値が送信信号の周波数スペクトラム特性より定めら
れる規定値からの偏差が、一方のブランチのみ規定値内
にある場合には該ブランチを選択する。

【００１４】（４）レベルの比Ｒ１／Ｒ０及びＲ２／Ｒ
０の値が送信信号の周波数スペクトラム特性より定めら
れる規定値からの偏差が、両ブランチとも予め定められ
た範囲外の時には、Ｒ１／Ｒ０，Ｒ２／Ｒ０の値が規定
値に近いブランチを選択する。

【００１５】以上詳細に説明したアルゴリズムにより、
波形歪みの少ない検波出力を得ていた。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のダイバ
ーシチ受信方法では、各周波数のレベル測定のためのバ
ンドパスフィルタは高精度の狭帯域のフィルタが必要で
あり、さらに検波器においてもレベル検出精度の高い検
波器が必要となるため構成が複雑で高価となる問題を有
していた。また、全体の受信レベルが低くなった場合に
レベル差の検出の精度に限界があるという問題を有して
いた。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上述した問題点を解決す
るために、本発明による高速データ伝送用ダイバーシチ
受信装置は、空間的に独立した複数の受信アンテナと該
アンテナに接続した受信機からなる複数の受信ブランチ
から一つを選択受信するダイバーシチ受信装置におい
て、各受信機出力の受信アイパターンのレベルをデータ
信号間隔内の複数の時刻で検出し、上記アイパターンの
波形劣化の最も少ない受信ブランチを選択する。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を表わす
ブロック図を図１に示す。

【００１９】本図において、３１及び３２は空間ダイバ
ーシチ用の２個のアンテナ、３３，３４は受信機、３
５，３６はアイパターン監視回路、３７及び３８はクロ
ック再生回路、３９及び４０は符号識別回路、４１は受
信機選択回路、４２は出力端子である。

【００２０】なお、本発明は空間ダイバーシチとして２
個のアンテナを用いて２重ダイバーシチの構成で説明す
るがさらに多重ダイバーシチについても同様に適用でき
る。

【００２１】受信アンテナ３１及び３２で受信された信
号は、受信機３３及び３４にそれぞれ入力される。

【００２２】受信機３３及び３４で復調された受信信号
ａ，ｂは、クロック再生回路３７及び３８にてクロック
再生されると共に、符号識別回路３９及び４０にて符号
識別される。

【００２３】また、アイパターン監視回路３５及び３６
は受信信号ａ及びｂよりアイパターンの劣化及び歪を検
出し、受信機選択回路４１に受信機切替信号ｃ，ｄを出
力する。

【００２４】受信機選択回路４１は受信機切替信号ｃ，
ｄにより符号識別された受信信号ａ，ｂの無瞬断切替を
行い、出力端子４２にデータを出力する図２は、アイパ
ターン監視回路３５の詳細を示すブロック図である。な
お、アイパターン監視回路３６の構成も同等なので省略
する。図３は、アイパターン判定方法を示す図である。

【００２５】図２において、５１は受信アイパターン入
力端子、５２及び５３はそれぞれ受信アイパターンの振
幅の中心からΔｖだけ高いレベルｖ１及びΔｖだけ低い
レベルｖ２と受信アイパターンとのレベル比較回路、５
４及び５５は一つのデータ内で時刻ｔ１及び時刻ｔ２の
タイミングにてレベルを判定する判定回路、５６は前記
レベル比較回路にて出力された受信機切替信号出力端子
である。また、５７は再生クロック入力端子であり、レ
ベル比較回路５２，５３、判定回路５４，５５の基準ク
ロックに利用される。なお、５８は判定回路５４，５５
の出力の和をとるための加算機である。

【００２６】端子５１に入力された受信アイパターン
は、レベル比較回路にて予め設定された受信データ振幅
中心のｖ０よりΔｖだけレベルの高いｖ１、Δｖだけレ
ベルの低いｖ２にてレベル比較され、判定回路５４及び
５５により時刻ｔ１，ｔ２のそれぞれのタイミングにお
けるレベル判定を行う。

【００２７】受信アイパターンのレベルが時刻ｔ１にお
ける両検出ポイントｇより高い場合、または両検出ポイ
ントｈより低い場合には受信データは正常と判定し、受
信機切替信号ｃは出力しない。

【００２８】一方、時刻ｔ１において、受信アイパター
ンのレベルが検出ポイントｇより低く、かつｈより高い
場合には回線品質が悪く、受信レベルが下がり、正常な
アイパターンではないと判定し、受信機切替信号ｃを出
力する。

【００２９】また、時刻ｔ２においても検出ポイント
ｉ，ｊにて同様の受信信号レベル判定を行う。

【００３０】この時刻ｔ１，ｔ２は、それぞれデータ中
心時刻ｔ０の前後の時刻であり、さらにｔ１，ｔ２はデ
ータ中心時刻ｔ０からデータ信号間隔Ｔの１／２の時間
内に設定される。

【００３１】本発明では、レベル比較回路５２，５３の
構成を簡素化するため受信レベルの劣化判定用電圧ｖ
１，ｖ２は時刻ｔ１，ｔ２において同一の値としてい
る。しかし、これに限定されるものではなく、時刻ｔ
１，ｔ２において異なる値としても良い。

【００３２】また、アイパターンのレベル検出を２以上
の時刻で行い、さらに極め細かい検出を行うことにより
本発明の効果を発揮できる。

【００３３】以上のように１つのデータに対し、データ
中心時刻ｔ０のタイミングでレベル判定を行うのではな
く、検出ポイントｇ，ｈ，ｉ，ｊの４箇所にて判定する
事により無線伝搬路のフェージングに起因する周波数特
性の歪みによるアイパターンの劣化及び歪みを検出す
る。

【００３４】また、受信レベルの劣化を判定するレベル
ｖ１，ｖ２を受信不良となるレベルより高く設定してお
くことにより、受信レベルの良好な受信機を選択しなが
ら空間ダイバーシチを行うことが出来る。

【００３５】この方法により、波形歪みの少ないデータ
出力を得られるため、移動局の走行にともない受信信号
の電波の多重路伝搬に起因する周波数選択性フェージン
グが問題となる高速ディジタル信号の伝送品質改善を図
ることができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によるダイバ
ーシチ受信方法は、簡単なレベル測定回路により効果的
な空間ダイバーシチが実現でき、フェージングの激しい
伝搬路におけるデータ伝送信号を受信する場合の受信誤
り率の改善に大きな効果がある。特にミリ波を使用した
高速移動通信システムのように受信状況が大幅に激しく
変動する回線においてはその効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高速データ伝送ダイバーシチ受信方法
のブロック図である。

【図２】本発明の図１のアイパターンレベル測定回路の
ブロック図である。

【図３】本発明のアイパターンレベル測定箇所を説明す
る波形図である。

【図４】従来のダイバーシチ受信方法のブロック図であ
る。

【図５】従来のダイバーシチ受信方法のレベル測定回路
の構成例である。

【符号の説明】

１，２ 受信アンテナ ３，４ 受信機 ５，６ レベル測定回路 ７ ブランチ選択制御回路 ８，９ 検波器 １０ ブランチ選択回路 １１ クロック再生回路 １２ 識別判定回路 １３ 出力端子 ２２，２３，２４ バンドパスフィルタ ２５，２６，２７ ログアンプ ３１，３２ 受信アンテナ ３３，３４ 受信機 ３５，３６ アイパターン判定回路 ３７，３８ クロック再生回路 ３９，４０ 識別判定回路 ４１ 受信機選択回路 ４２ 出力端子 ５１ 受信アイパターン入力端子 ５２，５３ レベル比較回路 ５４，５５ レベル判定回路 ５６ 受信機切替信号 ５７ 再生クロック入力端子 ５８ 加算器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空間的に独立した複数のアンテナと該ア
   ンテナに接続した受信機からなる複数の受信ブランチか
   ら１つを選択受信するダイバーシチ受信装置において、 前記各受信機出力の受信アイパターンのレベルをデータ
   信号間隔内の複数の時刻で検出し、上記アイパターンの
   波形歪の最も少ない受信ブランチを選択することを特徴
   とするダイバーシチ受信装置。
2. 【請求項２】 空間的に独立した複数のアンテナを該ア
   ンテナに接続した受信機からなる複数のブランチから１
   つを選択受信するダイバーシチ受信装置において、 前記各受信機の出力に接続し、クロックを再生するクロ
   ック再生器と、 前記各受信機の出力に接続し、受信アイパターンのレベ
   ルをデータ信号間隔内の複数の時刻で検出し、所定のレ
   ベルと比較するアイパターン監視回路と、 前記各受信機の出力を入力し、符号を識別する符号識別
   回路と、 前記各アイパターン監視回路の出力に基づいて前記各符
   号識別回路の出力のうちアイパターンの波形歪の最も少
   ないものを選択して出力する受信機選択回路からなるこ
   とを特徴とするダイバーシチ受信装置。
3. 【請求項３】 前記アイパターン監視回路は、 入力された信号のレベルと受信アイパターンの振幅の中
   心から所定の第１の電圧だけ高いレベルもしくは、所定
   の第２の電圧だけ低いレベルとを比較し、前記複数の時
   刻における比較結果を出力することを特徴とする請求項
   ２記載のダイバーシチ受信装置。
4. 【請求項４】 前記複数の時刻は、前記データ信号の中
   心時刻からデータ信号間隔の１／２の時間内の中心時刻
   に対して前後の時間であることを特徴とする請求項１，
   ２，３記載のダイバーシチ受信装置。