JPH05501190A - 最大の比率でダイバーシチを結合する技術 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 最大の比率でダイバーシチを結合する技術技術分野 本発明は、一般的にＲＦ通信システムに関し、特に、ＲＦ通信システムにおける フェージングの影響を回避するために使用するダイバーシチの結合技術に関する 。

背景技術 ＲＦ（無線周波数）による通信システムはフェージング現象を受け、これによっ て、受信した情報の信号にノイズと歪みが発生する。フェージングの影響を解消 する１つのアプローチは、ダイバーシチ受信機システムを使用することである。

ダイバーシチ・システムの場合、２つ以上の受信アンテナを使用する。例え１つ のアンテナで信号のフェージングが発生しても、比較的強い振幅の信号がこのダ イバーシチ・システムの他のアンテナの１つ以上になお現れる一定に可能性が存 在する。マルチ・アンテナを使用することにより、受信機は送信された信号の２ つ以上の独立したバージョンで動作し、フェージングの影響を軽減するような方 法でこれらの信号を結合するかまたは選択することが可能になる。

各ブランチと連動するフェージングのプロセスが独立している程、結合装置の性 能はよくなる。

これらのブランチ信号を結合する技術上周知の方法は、最大比率による結合すな わち最大比率と呼ぶ。最大比率による技術の場合、ブランチ信号は同期するよう に調整され、次いで合計する前に、これらの信号の個々の信号対雑音比に比例し て重み付けされる。勿論、この技術を使用する場合、受信した信号の位相を補償 するために、ある種の基準を設けなければならない。この基準は、一般的にパイ ロット・トーンを送信することによって設定される。パイロット・トーンは単に 変調信号の近傍の周波数で送信される信号であり、この信号から搬送波の位相と 振幅を推定する。

不幸にして、パイロット・トーンを使用すると、必要な送信帯域幅が増加し、送 信した信号のピーク値対平均値比がより高くなるという欠点が生じる。パイロッ ト・トーン・システムは、またパイロット・トーンと情報を有する信号との間の 非相関関係を受けやすい。このことは、位相の調整と重み付けのプロセスにエラ ーを生ずることに繋がる可能性がある。

従って、より高い帯域幅に対する要求に苦慮すること無くまた別個のパイロット ・トーンの技術と関連するピーク値対平均値の問題に苦慮するすることのないダ イバーシチ・システムにおける最大比率の結合法に対する必要性が生じる。

発明の開示 上述した必要性は、送信された情報信号のチャンネルのフェージングの影響を防 止するなめに、ダイバーシチによる受信を実行する方法によって満足される。送 信器では、１つ以上の所定のパイロット・シンボルが時系列的に直交振幅変調（ ＱＡＭ）情報の流れに挿入され、ＲＦ搬送波はＱＡＭ情報の流れによって変調さ れて送信信号を発生する。

この送信された情報信号を受信するように設計された受信機の各ダイバーシチ経 路内では、受信した信号が復調されて適当にサンプリングされ、サンプリングさ れ復調された信号を発生する。パイロット・シンボルのサンプルと情報シンボル のサンプルは分離され、パイロット・シンボルのサンプルは所定のパイロットの サンプリング時刻に処理され、各パイロットのサンプリング時刻に於ける複合チ ャンネル利得の推定値を決定する。情報シンボルのサンプリンク速度はパイロッ ト・シンボルのサンプリング速度よりも速いため、複合チャンネル利得を補間し て各情報シンボルのサンプリング時刻に対する複合チャンネルの利得の推定値を 計算する。

次に各情報シンボルのサンプルに対応する複合チャンネル利得の推定値の共役素 複数を乗じ、送信された情報シンボルの位相を補正して重み付けした推定値を得 るが、ここでこの重み付けは複合チャンネル利得の振幅の平方に近似する。推定 した複合チャンネル利得の振幅の平方もまた計算する。

次に、ダイバーシチ受信経路の出力で動作すると、位相を補正しかつ重み付けし た情報シンボルの推定値は、合計されてダイバーシチ結合情報シンボルの推定値 が得られる。

推定した複合チャンネル利得の振幅の平方を合計することによって、複合重み付 は因子の推定値が得られる。複合重み付は因子を使用すると、１組の調整した判 定しきい値が得られ、最初に送信した情報シンボルの推定値は、ダイバーシチ結 合情報シンボルの推定値を調整した判定しきい値と比較することによって得られ る。

図面の簡単な説明 第１図は、従来技術のマックス・レイショ結合技術を示す。

第２図は、１６−ＱＡＭ情報ストリームの場合のデータ・シンボルと相互に重ね られたパイロット・シンボルを示す。

第３図は、所定のパイロスト・シンボルを示す１６−ＱＡＭの信号の配置を示す 。

第４図は、１６−ＱＡＭ・システムと共に動作するように設計した受信機のブロ ック図であり、このｌ　６−ＱＡＭシステムは、複合チャンネルの利得に基づい て受信したシンボルの位相を補正すると共に本発明の教示する方法によって、調 整したしきい値によりシンボルの検出を行う。

第５図は、パイロット・シンボルのサンプリング時刻の問におけるチャンネル利 得の推定値の補間を示す。

第６図は、３つのグイバーシチ受信経路を有する本発明の最大比率によるダイバ ーシチ結合技術を示すブロック図である。

発明を実施するための最良の形態 第１図は、従来技術の最大比率による結合技術を示し、これは一般的に番号１０ ０で示す。音声信号（１０２）は送信機（１０１）に加えられ、送信された信号 （１０３）は複数のダイバーシチ経路（１０４，１０５および１０６）によって 受信される。これらのダイバーシチ入力信号の各々は、個々の信号パワー比対雑 音パワー比に比例する量だけ可変利得増幅器（１０７，１０８および１０９）に よって縮小される。これらのダイバーシチ信号は、位相が合う（同相になる）よ うに調整される。従来技術によるシステムの場合の同相化プロセスは、一般的に 送信された信号に含まれているパイロット・トーンに依存する。これらの同相化 されて重み付けされたダイバーシチ信号を合計した後（１１０）、検出器（１１ １）は、送信された音声信号のこのシステ゛ムの最良の推定値を出力（１１°２ ）に発生する。

１６−ＱＡＭシステムの場合、本発明によって考えられているように、従来技術 の周波数領域のパイロット・トーンを取り止めて時間領域のパイロット・シンボ ルを採用する。第２図は、入力データのシンボルの流れ（２０２）にパイロット ・シンボル（２０１）を挿入した場合を示す。

本発明で考えている４レベルの変調システムの場合、同相で直交した情報シンボ ルは可能な４つの値のいずれの１つを有することが可能である。もし同相で直交 した成分を直交座標にプロットすれば、しばしば１６個の可能な値と呼ぶような アレイすなわち配列が得られ、従って、これを１６−ＱＡＭと呼ぶ。第３図はこ の信号の配置を示す。事実、同相で直交したシンボルを実数軸に類似した同相軸 （第３図ではＩで示す）と虚数軸に類似した直交軸（第３図ではＱで表す）を有 する複素数を表すものとして考えることが、しばしば便利である。必然的に予め 決められたものであるが、任意のパイロット・シンボルもまたこの図に示す。

第４図は、本発明で教示する方法を使用してＱＡＭの情報シンボルとパイロット ・シンボルを処理するように設計した受信機の経路のブロック図である。この受 信機の経路は一般的に番号４００で示す。

本発明で教示する方法は、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を使用するディ ジタル無線システムで実行するのが最も有利であると考えられる。勿論、このこ とは必須ではないが、しかしこれによってこの方法をより簡単に実行することが できる。第４図は、受信機のパルス整形フィルタ（４０１）に対する入力として の中心がＤＣの下方に変換された複合信号を示す。次に、人力シンボルを所定の 速度でシンボル・サンプラ＝（４０２）によってサンプリングし、引き続いてパ イロット・シンボルと情報とシンボルを分離して異なった経路に沿って方向を定 める。パイロット・シンボルは経路４０３に沿って方向を決められ、一方情報シ ンボルは経路４０４に沿って方向を決められる。

パイロット・シンボルの経路（４０３）に沿って最初に示す要素はパイロット・ サンプラー（４０５）であり、これは所定の時刻にパイロット・シンボルのサン プリングを行う。これらのパイロット・シンボルがどの程度通信チャンネルによ って影響されているかを判定するため、次にミキサー（４０６）でサンプリング されたパイロット・シンボルに既知のパイロット・シンボルの逆数を乗じる。そ の結果得られるチャンネルの影響の推定値は複合チャンネル利得の推定値として 知られている。複合チャンネル利得の推定値は、情報シンボルのサンプリング時 刻にパイロット補間フィルタ　（４０８）によって与えられる。パイロ７ト・シ ンボルは輻の広い間隔でのみ情報シンボルの流れに挿入され、従って情報シンボ ルのサンプリング速度はこれに応じてパイロット・シンボルのサンプリング速度 よりも遥かに速くなるため、この補間が必要である。

第５図では、複合チャンネル利得は、直交する実軸と虚軸を中心とする直交軸に プロットされている。第５図は、パイロットのサンプリング時刻の間に補間した チャンネル利得の推定値を示す。

第４図に戻って、情報シンボル経路（４０４）によって処理された情報シンボル は先ず遅延装置（４０７）に入り、パイロット・サンプル経路（４０３）内で発 生するパイロット・サンプルの処理を補償する。各情報シンボルのサンプルは、 乗算器（４’１．Ｏ）でブロック４０９に示す対応する複合チャンネル利得の推 定値の供役複素数と乗じられる。

乗算器（４１０）の出力である位相を補正した情報信号は、なおチャンネルの影 響によって重み付けされている。しかし、この重み付けの因子はブロック４１１ に示す複合チャンネル利得の振幅の平方によって近似されている。受信機が１台 の場合、４個の可能な情報シンボルのレベルによって予め決められた名目しきい 値は、乗算器（４１２）で推定複合チャンネル利得（４１１）の振幅の平方と乗 算することによって調整される。乗算器（４１０）の出力を形成する位相を補正 した情報シンボルは、次にこれらの調整されたしきい値を含む判定プロセス（４ １３）で処理され、出力（４１４）に送信された情報シンボルの最良の推定値を 発生する。

複数のダイバーシチ受信経路によって本発明を実行する場合、別個の受信経路（ 第６図の６０１，６０２および６０３）からの位相を補正して重み付けされた情 報シンボルの推定値が合計器（６０５）で合計されてダイバーシチ結合された情 報シンボルの推定値を得る。複合重み付は因子の推定値は、推定した複合チャン ネル利得の振幅の平方を他の合計器（６０４）で合計することによって得られる 。

この複合重み付は因子を名目しきい値に乗じると、１組の調整された判定しきい 値が得られ、第１合計器（６０５）の出力であるダイバーシチ結合情報シンボル の推定値は、この調整した判定しきい値を使用して判定プロセス（６０６）で処 理され、最初に送信した情報シンボルの推定値を得る。

出力 誓約書 送信された情報の信号に対するチャンネルのフェージングの影響を妨げるために ダイバーシチ受信を実行する方法である。ダイバーシチ受信経路（６０１，６０ ２，６０３）では、複合チャンネル利得の推定値が送信された情報シンボルの流 れ（２０２）に逐次挿入されたパイロット・シンボル（２０１）に基づいて計算 される。グイバーシチ経路からの位相を補正し重み付けされたサンプルは判定プ ロセス（６０６）の前に合計される（６０５）。ダイバーシチ経路のチャンネル の利得の二乗した大きさを合計しく６０４）で適切なしきい値の調整を行う。

国際調査報告 ■９．ＨＩＩ、ｏｏ１ムー＝ＣＩ甲’−ＰＣｒ／ＵＳ９１１０３７８５１．１． 、＋、１．。。ｍｌ　ＡＩｌ＠ｌｌ＋Ｉ１１゜、Ｎ、、Ｐｅｒ／ＵＳ９１１０３ ７８５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 直交振幅変調（ＱＡＭ）を使用するＲＦ通信システムで、送信された情報信号に 対するチャンネルのフェージングの影響を妨げるためにダイバーシチ受信を実行 する方法に於いて、上記の方法は： 送信機では： （ａ）１つ以上の所定のパイロット・シンボルを、逐次、ＱＡＭ情報の流れに挿 入する段階；および（ｂ）ＲＦ搬送波を上記のＱＡＭ情報の流れによって変調し て送信信号を得る段階；によって構成され、２つ以上のダイバーシチ受信経路内 では：（ｃ）上記の送信信号を受信して受信信号を得る段階；（ｄ）上記の受信 信号を復調しかつ近接してサンプリングし、サンプリングした復調信号を得る段 階；　（ｅ）段階（ｄ）で得たサンプリングして復調された信号の情報シンボル のサンプルからパイロット・シンボルのサンプルを分離する段階； （ｆ）所定のパイロットのサンプリング時刻にパイロット・シンボルのサンプル を処理して各パイロット・サンプリング時刻に複合チャンネルの推定値を決定す る段階；（ｇ）段階（ｆ）で決定した複合チャンネルの利得を補間して各情報シ ンボルのサンプリング時刻に対する複合チャンネルの利得の推定値を計算する段 階；（ｈ）角情報シンプルのサンプルに各々の対応する複合チャンネルの利得の 推定値の共役複素数を乗じて送信情報シンプルの位相を補正して重み付けした推 定値を得る段階であって、上記の重み付けは畧上記の複合チャンネル利得の振幅 の平方である上記の段階；によって構成され、（ｉ）上記の推定した複合チャン ネル利得の振幅の平方を計算する段階； 次に、上記の２つ以上のダイバーシチ受信経路の出力で動作する場合には： （ｊ）上記の位相を補正して重み付けした情報シンプルの推定値を合計してダイ バーシチ結合した情報シンボルの推定値を得る段階； （ｋ）上記の推定した複合チャンネルの利得の振幅の平方を合計することによっ て複合重み付け因子の推定値を得る段階； （ｌ）段階（ｋ）で決定した上記の複合重み付け因子を使用して１組の調整した 判定しきい値を得る段階；（ｍ）段階（ｊ）で得た上記のダイバーシチ結合した 情報シンボルの推定値を段階（ｌ）の上記の調整した判定しきい値と比較して最 初に送信した情報シンボルの推定値を得る段階； によって構成されることを特徴とする方法。