JPH1117596A - 同相合成スペースダイバーシティ受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 二つの受信入力信号の位相差から進み、遅れ
を判定して両入力信号の合成時の位相差を制御する同相
合成スペースダイバーシティ受信装置において、雑音特
性改善のために設けた不感帯の逆相点での影響を回避す
るとともに、同相合成制御の制御速度を向上させる。 【解決手段】 二つの受信入力信号Ｓ１，Ｓ２の位相関
係が逆相範囲（９０°＜△θ＜２７０°）であることが
第２の位相差判定手段２４により判定されると、これを
受けて移相量制御手段２５は移相手段２１を制御してそ
の時点での移相手段の移相量を１８０°変化させる。第
１の移相差判定手段２３の判定結果による位相制御は常
に同相範囲（−９０°△θ＜９０°）で行なわれ、逆相
点での不感帯の影響を受けなくなり、かつ、位相差が大
きい逆相付近からの位相制御でも高速に同相点へ収束さ
せることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は同相合成スペースダ
イバーシティ受信装置に関し、特に位相比較器によって
２つの受信入力信号の位相差を検出し、受信入力信号間
の位相の進み又は遅れを判定して合成時の受信入力信号
間の位相差を制御する同相合成スペースダイバーシティ
受信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、位相比較器によって２つの受信入
力信号間の位相差を検出し、その受信信号間の位相の進
み又は遅れを判定して移相器により受信入力信号の位相
を変化させている同相合成スペースダイバーシティ受信
装置では、受信入力信号の位相を制御することにより生
じる雑音特性を改善するために、位相差の検出により位
相の進み又は遅れを判定する際に、同相付近において位
相差を進み又は遅れのどちらとも判定しない不感帯を設
け、この範囲においては移相器の制御を停止させてい
る。そのため、一つの位相比較器による位相差検出情報
だけでは２つの受信入力信号間の位相差が同相付近の時
と逆相付近の時とで区別することがができないため、同
相付近で移相器制御をしないように設けた不感帯によっ
て逆相付近にも不感帯が生じてしまうことになり、この
逆相付近の不感帯によって制御停止となることがある。

【０００３】従来、このような逆相付近の不感帯での制
御停止を避けるために、種々の提案がなされている。こ
のような同相合成スペースダイバーシティ受信装置の一
例として、特開平２−２３７３２４号公報に記載の装置
のブロック図を図６に示す。同図において、第２の受信
入力信号Ｓ２は無限移相器（ＥＰＳ）２によって位相が
制御され、第１の受信入力信号Ｓｌは本受信装置のそれ
ぞれの入力から合成されるまでの絶対遅延量を一致させ
るための遅延線１を通って、電力合成器３において前記
無限移相器２を通った受信入力信号Ｓ２と常に同相とな
るように制御されて合成され、この合成信号は図示して
いない復調器へ送られ、ベースバンド信号に復調され
る。一方、前記電力合成器３への２つの入力信号はとも
に分岐されてそれぞれバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）４
ａ，４ｂ及び自動利得制御（ＡＧＣ）増幅器５ａ，５ｂ
を通った後、それぞれ分岐され一方はそのまま位相比較
器６ｂに入力され、他方は片側の入力信号側だけ９０°
移相器７によって位相が９０°変化されて位相比較器６
ａに入力される。

【０００４】ここで、位相比較器６ａ及び６ｂの位相比
較特性は、図５（ａ）のようになり、位相比較器６ａで
は比較する２つの信号が同相及び逆相の時にその出力が
０となる。位相比較器６ｂでは比較する２つの信号が同
相付近ではその出力が正となり、逆相付近では負とな
る。この位相比較器６ａの出力電圧Ｖｏは、２つの電圧
比較器８ａ，８ｂによってそれぞれのしきい値電圧と比
較される。電圧比較器８ａでは第１の受信入力信号Ｓｌ
に対しての第２の受信入力信号Ｓ２の位相の遅れに対す
る検出信号を得ており、電圧較器８ｂでは同様に位相の
進みに対する検出信号を得ている（図５（ｂ）及び
（ｃ））。この位相情報をもつ２つの制御信号に基づ
き、ＥＰＳ制御回路２０が前記無限移相器（ＥＰＳ）２
の移相量を制御し、第２の受信入力信号の位相を変化さ
せて同相合成を行なっている。

【０００５】ところで、この位相比較器６ａの出力電圧
Ｖｏが、＋Ｖｔｈ＞Ｖｏ＞−Ｖｔｈの時には、図５
（ｂ）のように、二つの電圧比較器８ａ，８ｂにおいて
位相の進みと遅れを全く検出しない範囲、すなわち、位
相差を検出しない範囲が存在し、位相制御を行なわない
不感帯となっている。これは、無限移相器２によって受
信入力信号の位相制御を行なうとすると、その合成波に
対して雑音の要因となり、位相のゆらぎとして受信装置
全体の誤り率特性を劣化させる要因となるからである。
そこで、位相比較器６ｂは位相比較器６ａの位相比較特
性と９０°位相がずれた位相比較特性をもち、その出力
電圧Ｖｏが電圧比較器８ｃによって正負を判定される。
これによって同相点に近いか逆相点に近いかを示す同相
／逆相判定信号を得ている（図５（ｄ））。この同相／
逆相判定信号により前記２つの電圧比較器８ａ及び８ｂ
へのしきい値電圧＋Ｖｔｈ及び−Ｖｔｈを制御してい
る。

【０００６】すなわち、二つの受信入力信号間の位相差
△θが同相付近（−９０°＜△θ＜９０°）である範囲
においてはそれぞれのしきい値電圧＋Ｖｔｈと−Ｖｔｈ
には極性が反対の一定電圧を与えるようにし、二つの受
信入力信号間の位相差△θが逆相付近（９０°＜△θ＜
２７０°）である範囲においてはそれぞれのしきい値電
圧＋Ｖｔｈ＝−Ｖｔｈ＝０となるようにすることによ
り、逆相付近では不感帯がなくなり、逆相付近で位相制
御が停止することを防いでいる。ここで、反転バッファ
１８は電圧比較器８ｃの出力電圧＋Ｖｔｈに対して大き
さを同じにし、極性のみ反転させたしきい値電圧−Ｖｔ
ｈを電圧比較器８ｂへ与えている。

【０００７】前記ＥＰＳ制御回路２０の一構成例とし
て、前記無限移相器２の移相量を制御するための制御速
度を規定するクロック信号を発生させるクロック発生器
１０と、このクロック信号と前記電圧比較器８ａ，８ｂ
からの位相進み検出信号及び位相遅れ検出信号とのそれ
ぞれの論理積をとって、位相の進み時及び位相の遅れ時
にそれぞれクロックパルスを出力させるための二つのＡ
ＮＤゲート９ａ，９ｂと、位相進みのクロックパルス入
力時にはアップカウントし、位相遅れのクロックパルス
入力時にはダウンカウントをするようなｎビットのＵＰ
／ＤＯＷＮカウンタ１１と、このＵＰ／ＤＯＷＮカウン
タ１１のｎビットの出力データをアドレス入力として既
に記憶されているｍビットのデータを読み出すための二
つのＲＯＭ１２ａ，１２ｂと、それぞれのＲＯＭから読
み出されたｍビットのデータを入力し、それぞれデジタ
ル／アナログ変換することにより、前記無限移相器２に
対し２つのアナログ電圧、同相ベクトル制御電圧Ｖ_X と
直交ベクトル制御電圧Ｖ_Y とを与えるＤ／Ａ変換器１３
ａ，１３ｂとからなっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この従来の装置では、
位相制御のための無限移相器２の移相量の制御速度が検
出した位相差に関わらず常に一定となっているため、固
定した受信入力信号間の位相差に対して、同相状態まで
位相差を制御するのにその位相差に比例した時間が必要
とされる。このため、位相差が大きい逆相付近からの位
相制御においては、高速に同相点へ収束させることが難
しいという問題が生じる。

【０００９】本発明の目的は、二つの受信入力間の位相
差が同相付近にあるときは雑音特性改善のための不感帯
を設定し、逆相付近にあるときは無限移相器の移相量を
一定速度から変化させてより高速追従性をもつような位
相制御を行なうことが可能な同相合成スペースダイバー
シティ受信装置の提供を目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の同相合成スペー
スダイバーシティ受信装置は、二つのアンテナから入力
される受信信号の位相差を検出し、位相の進み／遅れを
判定する第１の位相差判定手段と、前記受信信号のうち
一方の受信信号の位相を変化させる移相手段と、この移
相手段で位相が制御された前記一方の受信信号と他の受
信信号を合成する合成手段と、前記受信信号間の位相差
が同相付近か逆相付近かを判定する第２の位相差判定手
段と、前記第１の位相差判定手段の出力に基づいて受信
信号間の位相差を同相となるように前記移相手段を制御
し、かつ前記第２の移相差判定手段での判定結果に基づ
いて前記移相手段の移相量を修正する移相量制御手段と
を備えいる。

【００１１】ここで、前記移相量制御手段は、第２の移
相差判定手段が逆相を判定したときに、前記第１の移相
差判定手段で得られる移相差を１８０°変化させるよう
に前記移相手段を制御するように構成される。例えば、
前記移相量制御手段は、前記第１の移相差判定手段から
の位相の進み／遅れの判定結果によりカウントを行うＵ
Ｐ／ＤＯＷＮカウンタと、このＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ
の出力により前記移相手段を制御するための移相量信号
を出力する記憶回路とを備えており、前記第２の移相差
判定手段から逆相の判定信号が入力されたときに前記Ｕ
Ｐ／ＤＯＷＮカウンタの出力を変化させ、この出力によ
り前記記録回路からの出力が１８０°移相させるための
出力とする変更手段を備えている。

【００１２】この構成では、二つの受信入力信号の位相
関係が逆相範囲（９０°＜△θ＜２７０°）であること
を第２の位相差判定手段により判定されると、その時点
での移相手段の移相量を１８０°変化させるので、位相
制御は常に同相範囲（−９０°△θ＜９０°）で行なわ
れ、逆相点での不感帯の影響を受けなくなる。また、位
相差が大きい逆相付近からの位相制御でも高速に同相点
へ収束させることが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、発明の実施の形態について
図面を参照して説明する。図１は本発明の同相合成スペ
ースダイバーシティ受信装置の概念構成を示すブロック
図である。同図において、二つのアンテナから入力され
る受信信号Ｓ１，Ｓ２の位相差を検出し、位相の進み／
遅れを判定する第１の位相差判定手段２３と、前記受信
信号のうち一方の位相を変化させる移相手段２１と、こ
の移相手段２１で一方の位相差が制御された二つの受信
信号を合成する合成手段２２と、前記受信信号間の位相
差が同相付近か逆相付近かを判定する第２の位相差判定
手段２４と、前記第１の位相差判定手段２３の出力に基
づいて受信信号間の位相差を同相となるように制御し、
かつ前記第２の位相差判定手段２４での判定結果に基づ
いて前記移相手段２１の移相量を１８０°変化する移相
量変更手段２５とを備えている。

【００１４】この構成によれば、位相手段２１を通って
位相が変化された第２の受信入力信号Ｓ２は、第１の受
信入力信号Ｓ１と合成手段２２で電力合成されて出力さ
れる。また、合成手段２２へ入力された２つの受信入力
信号Ｓ１，Ｓ２はそれぞれ分岐されて、第１の位相差判
定手段２３及び第２の位相差判定手段２４にそれぞれ入
力される。この第１の位相差判定手段２３では２つの受
信入力信号Ｓ１，Ｓ２間の位相差の進み／遅れが検出さ
れ、位相進み検出信号と位相遅れ検出信号とを出力して
いる。また、第２の位相差判定手段２４では２つの受信
入力信号間の位相差が同相付近か逆相付近かが検出さ
れ、同相／逆相判定信号として出力している。そして、
移相量制御手段２５では、前記第１の位相差判定手段２
３からの位相進み検出信号と位相遅れ検出信号とを入力
して、移相手段２１における移相量を制御して２つの受
信入力信号Ｓｌ，Ｓ２が合成手段２２で同相合成される
ように移相量制御信号を出力し、また第２の位相差判定
手段２４からの同相／逆相判定信号により移相手段２１
を現時点の移相量から１８０°変化させている。

【００１５】図２は図１の構成を具体化した本発明の同
相合成スペースダイバーシティ受信装置の第１の実施形
態のブロック図である。なお、図６に示した従来構成と
等価な部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省
略する。図２において、二つの受信入力信号Ｓ１，Ｓ２
の位相差が同相範囲（−９０°＜△θ＜９０°）か逆相
範囲（９０°＜△θ＜２７０°）かを検出するために、
第１の移相差判定手段としての位相の進み又は遅れを検
出するための位相比較器６ａと、第２の移相差判定手段
としての受信入力信号間位相差に対して９０°位相比較
特性の異なった位相比較器６ｂを備えており、電圧比較
器８ｃによりこの出力電圧の正負を判定して同相／逆相
判定信号を得ている。従来例では、この同相／逆相判定
信号により位相の進み／遅れを判定する二つの電圧比較
器８ａ及び８ｂのそれぞれのしきい値電圧＋Ｖｔｈ及び
−Ｖｔｈを制御して逆相付近での不感帯を無くすように
制御するものであったが、本発明では同相／逆相判定信
号により無限移相器２の移相量を決めているＲＯＭ１２
ａ，１２ｂへのアドレス信号を操作することにより、逆
相時の移相量を変更している。

【００１６】この逆相時の移相量を変更する手段として
トグル反転回路１４を用いている。すなわち、無限移相
器２での移相量は、ｎビットのＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ
１１の出力によって決まっており、０°から３６０°の
移相量を２ｎ個の動作点に等分割し、ＵＰ／ＤＯＷＮカ
ウンタ１１の出力をアドレスとして指定している。それ
ぞれの動作点においては、無限移相器２への互いに直交
するベクトルを制御している。二つの制御電圧をＲＯＭ
１２ａ，１２ｂに記憶させておいたデータを読み出して
Ｄ／Ａ変換器１３ａ，１３ｂにより発生させている。そ
して、逆相範囲（９０°＜△θ＜２７０°）で無限移相
器２での移相量を１８０°変化させるため、ここでは移
相量を１８０°増加させるために、無限移相器２の移相
量を指定するアドレスであるＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ１
１の出力のうちの最上位ビット（ＭＳＢ）に対してトグ
ル反転回路１４を用いて反転を行なっている。すなわ
ち、受信入力信号の位相差が逆相範囲にあるとき、その
位相差を１８０°変化させて同相範囲に移動させてい
る。

【００１７】ここで、トグル反転回路１４は同相／逆相
判定信号の逆相範囲時に入力されているアドレスを一回
だけ論理反転して、この反転状態を次に逆相範囲へ入る
まで維持するもので、この構成例を図３に示す。図３に
おいて、ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ１１からのアドレス信
号を逆相時に反転するための排他的論理和ゲート１５
と、同相／逆相判定信号の逆相範囲時間において出力を
一回だけ反転させて保持するためのインバータ１７及び
Ｄフリップフロツプ１６を有している。すなわち、入力
のあるたびに状態が反転するトグル動作を行なっている
Ｄフリップフロツプ１６の出力により、排他的論理和ゲ
ート１５で入力のアドレス信号に対して反転動作をする
か非反転動作するかをトグル変化させている。

【００１８】次に、本発明の第２の実施形態について図
面を参照して説明する。図４は本発明の同相合成スペー
スダイバーシティ受信装置の第２の実施例の構成を示す
ブロック図であり、図２と等価な部分には同一の符号を
付し、その説明は省略する。図４において、図２に示し
た第１の実施形態と比べると、移相量変更機能を有する
ＥＰＳ制御回路１９の構成のみが異なっている。まず、
逆相範囲において移相量の変更を行なうために、この実
施形態では、電圧比較器８ｃからの同相／逆相判定信号
によりＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ１１にロードパルス信号
を与えるための単安定マルチパイプレータ２６を備えて
いる。また、ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ１１の出力のうち
最上位ビット以外のビットはそのまま同じＵＰ／ＤＯＷ
Ｎカウンタ１１のロードデータ入力としてフイードバッ
クし、最上位ビットはインバータ１７により反転した後
で他のビットと同様にＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ１１のロ
ードデータ入力としてフイードバックさせている。

【００１９】すなわち、同相／逆相判定信号の逆相範
囲、ここでは図５（ｄ）に従いＬレベルとなった時に、
単安定マルチパイプレータ２６がＵＰ／ＤＯＷＮカウン
タ１１に単発のロードパルスを与えることによって、Ｕ
Ｐ／ＤＯＷＮカウンタ１１へのロードデータ入力を取り
込ませてカウンタ値をプリセットしている。このプリセ
ットされるカウンタ値を逆相範囲に入る直前のＵＰ／Ｄ
ＯＷＮカウンタ出力の最上位ビットのみを反転させた値
とすることによって１８０°の移相量の変化を与えるこ
とを可能にしている。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、二つの受
信入力信号の位相差が逆相範囲にあると判定したとき
に、移相量制御手段が移相手段を制御してその位相差を
１８０°変化させる制御を行うので、位相差は必ず同相
範囲に移されることになる。これにより位相制御が常に
同相範囲内で行なわれ、逆相点における不感帯の影響を
受けなくなり、常に確実な位相制御を行なうことができ
る。また、二つの受信入力信号の位相差の大きい逆相範
囲から位相差の小さな同相範囲へ移されることにより、
従来と同一の移相器制御速度を持つ場合でもより高速な
追従性能を発揮することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概念構成を示すブロック構成図であ
る。

【図２】本発明の第１の実施形態のブロック回路図であ
る。

【図３】トグル反転回路の一例のブロック回路図であ
る。

【図４】本発明の第２の実施形態のブロック回路図であ
る。

【図５】移相比較器及び電圧比較のそれぞれの出力特性
を示す図である。

【図６】従来の受信装置の一例のブロック回路図であ
る。

【符号の説明】

１ 遅延線 ２ 無限移相器（ＥＰＳ） ３ 電力合成器 ５ａ，５ｂ ＡＧＣ増幅器 ６ａ，６ｂ 位相比較器 ７ ９０°移相器 ８ａ，８ｂ，８ｃ 電圧比較器 １１ ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ １２ａ，１２ｂ ＲＯＭ １４ トグル反転回路 １５ 排他的論理和ゲート ２０ ＥＰＳ制御回路 ２１ 移相手段 ２２ 合成手段 ２３ 第１の位相差判定手段 ２４ 第２の位相差判定手段 ２５ 移相量制御手段 ２６ 単安定マルチバイブレータ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二つのアンテナから入力される受信信号
   の位相差を検出し、位相の進み／遅れを判定する第１の
   位相差判定手段と、前記受信信号のうち一方の受信信号
   の位相を変化させる移相手段と、この移相手段で位相が
   制御された前記一方の受信信号と他の受信信号を合成す
   る合成手段と、前記受信信号間の位相差が同相付近か逆
   相付近かを判定する第２の位相差判定手段と、前記第１
   の位相差判定手段の出力に基づいて受信信号間の位相差
   を同相となるように前記移相手段を制御し、かつ前記第
   ２の移相差判定手段での判定結果に基づいて前記移相手
   段の移相量を修正する移相量制御手段とを備えることを
   特徴とする同相合成スペースダイバーシティ受信装置。
2. 【請求項２】 前記移相量制御手段は、第２の移相差判
   定手段が逆相を判定したときに、前記第１の移相差判定
   手段で得られる移相差を１８０°変化させるように前記
   移相手段を制御するように構成される請求項１に記載の
   同相合成スペースダイバーシティ受信装置。
3. 【請求項３】 前記移相量制御手段は、前記第１の移相
   差判定手段からの位相の進み／遅れの判定結果によりカ
   ウントを行うＵＰ／ＤＯＷＮカウンタと、このＵＰ／Ｄ
   ＯＷＮカウンタの出力により前記移相手段を制御するた
   めの移相量信号を出力する記憶回路とを備えており、前
   記第２の移相差判定手段から逆相の判定信号が入力され
   たときに前記ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタの出力を変化さ
   せ、この出力により前記記録回路からの出力が１８０°
   移相させるための出力とする変更手段を備えている請求
   項２に記載の同相合成スペースダイバーシティ受信装
   置。
4. 【請求項４】 前記変更手段は、前記ＵＰ／ＤＯＷＮカ
   ウンタから出力されるビット信号の一部を反転させるト
   グル判定回路で構成される請求項３に記載の同相合成ス
   ペースダイバーシティ受信装置。
5. 【請求項５】 前記変更手段は、前記ＵＰ／ＤＯＷＮカ
   ウンタから出力されるビット信号の一部を反転させた値
   にプリセットするためのロードパルス信号発生回路であ
   る請求項３に記載の同相合成スペースダイバーシティ受
   信装置。