(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つ以上のアンテナにより受信された複数の受信信号の振幅に制限を加えて位相情報を検出する検出手段と、
前記アンテナからの受信電力情報をＲ、前記位相情報をθ、該位相情報が示す位相角の正規位相角からのずれ量に応じた所定値である重み付け位相情報をφで表した場合に（Ｒ、θ、φ）の球座標で示される三次元空間において、各アンテナ系における前記受信電力信号と前記位相情報と前記重み付け位相情報とをベクトル合成することにより受信レベル変動による誤差を補正し、合成位相情報を出力する合成手段と、
前記合成位相情報に基づいて前記受信情報を復号して復号データを得る復号手段とを有するダイバーシチ無線装置であって、
前記合成手段は、前記ベクトル合成に先立って前記受信電力情報を所定の一定値に設定することを特徴とするダイバーシチ無線装置。
【請求項２】
前記受信レベル変動による誤差の補正とは、前記受信電力情報であるＲＳＳＩ情報と前記位相情報とを用いた、正規位相角からのずれに対応した位相重み付け係数角による前記ベクトル合成の実行であることを特徴とする請求項１記載のダイバーシチ無線装置。
【請求項３】
前記合成手段は、正規位相角からのずれに応じた位相重み付け係数角を設定し、前記正規位相角に近い少なくとも一方のアンテナの位相重み付け係数角を大きくし、他方のアンテナの位相重み付け係数角を小さくしてベクトルを合成することを特徴とする請求項１または２記載のダイバーシチ無線装置。
【請求項４】
少なくとも２つ以上のアンテナにより受信された複数の受信信号の振幅に制限を加えて位相情報を検出する検出工程と、
前記アンテナからの受信電力情報をＲ、前記位相情報をθ、該位相情報が示す位相角の正規位相角からのずれ量に応じた所定値である重み付け位相情報をφで表した場合に（Ｒ、θ、φ）の球座標で示される三次元空間において、各アンテナ系における前記受信電力信号と前記位相情報と前記重み付け位相情報とをベクトル合成することにより受信レベル変動による誤差を補正し、合成位相情報を出力する合成工程と、
前記合成位相情報に基づいて前記受信信号を復号して復号データを得る復号工程とを有するダイバーシチ無線方法であって、
前記合成工程では、前記ベクトル合成に先立って前記受信電力情報を所定の一定値に設定することを特徴とするダイバーシチ無線方法。
【請求項５】
前記受信レベル変動による誤差の補正とは、前記受信電力情報であるＲＳＳＩ情報と前記位相情報とを用いた、正規位相角からのずれに対応した位相重み付け係数角による前記ベクトル合成の実行であることを特徴とする請求項４記載のダイバーシチ無線方法。
【請求項６】
前記位相情報の合成は、正規位相角からのずれに応じた位相重み付け係数角を設定し、正規位相角に近い少なくとも一方のアンテナの位相重み付け係数角を大きくし、他方のアンテナの位相重み付け係数角を小さくしてベクトル合成をすることを特徴とする請求項４または５記載のダイバーシチ無線方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信機器に用いられるダイバーシチ無線装置及びダイバーシチ無線方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のダイバーシチ無線装置の例として合成ダイバーシチ装置がある。図５は、このような合成ダイバーシチ装置の原理を示す図である。都合上、アンテナＡ、アンテナＢの無線機が２系統あるものとし、それぞれから得られる位相情報をθA 、θB とし、受信レベル情報ＲＳＳＩをＩＮＦＡ、ＩＮＦＢとすると、合成ベクトルはＣの振幅を持ち、合成位相情報がθC となる。
【０００３】
このようなダイバーシチ無線装置には、例えば、最大比合成ダイバーシチ装置をメモリや加算器などのＩＣに適した小型デジタル回路で構成したもので、高価なＤＳＰ（ディジタル信号処理）などを用いずに安価に構成することができるダイバーシチ無線装置が特開平７−３０７７２４号公報に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例に示されるダイバーシチ無線装置においては、アンテナＡが正規位相であるにもかかわらず、たまたま受信電力の大きかったアンテナＢに引き摺られると、判定点がずれてしまうことがあり、これが受信感度の劣化の原因になるという問題点がある。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みて成されたものであって、受信電界の変動による誤り率の劣化を抑える簡易な回路構成とソフトウェア構成とからなるダイバーシチ無線装置及びダイバーシチ無線方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
課題を解決するために、請求項１記載の発明は、少なくとも２つ以上のアンテナにより受信された複数の受信信号の振幅に制限を加えて位相情報を検出する検出手段と、アンテナからの受信電力情報をＲ、位相情報をθ、該位相情報が示す位相角の正規位相角からのずれ量に応じた所定値である重み付け位相情報をφで表した場合に（Ｒ、θ、φ）の球座標で示される三次元空間において、各アンテナ系における受信電力信号と位相情報と重み付け位相情報とをベクトル合成することにより受信レベル変動による誤差を補正し、合成位相情報を出力する合成手段と、合成位相情報に基づいて受信情報を復号して復号データを得る復号手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記受信レベル変動による誤差の補正とは、受信電力情報であるＲＳＳＩ情報と位相情報とを用いた、正規位相角からのずれに対応した位相重み付け係数角によるベク合成の実行である、ことを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、合成手段は、正規位相角からのずれに応じた位相重み付け係数角を設定し、正規位相角に近い少なくとも一方のアンテナの位相重み付け係数角を大きくし、他方のアンテナの位相重み付け係数角を小さくしてベクトルを合成することを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、少なくとも２つ以上のアンテナにより受信された複数の受信信号の振幅に制限を加えて位相情報を検出する検出工程と、アンテナからの受信電力情報をＲ、位相情報をθ、該位相情報が示す位相角の正規位相角からのずれ量に応じた所定値である重み付け位相情報をφで表した場合に（Ｒ、θ、φ）の球座標で示される三次元空間において、各アンテナ系における受信電力信号と位相情報と重み付け位相情報とをベクトル合成することにより受信レベル変動による誤差を補正し、合成位相情報を出力する合成工程と、合成位相情報に基づいて受信信号を復号して復号データを得る復号工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、上記受信レベル変動による誤差の補正とは、受信電力情報であるＲＳＳＩ情報と位相情報とを用いた、正規位相角からのずれに対応した位相重み付け係数角による前記ベク合成の実行である、ことを特徴とする。
【００１１】
請求項６記載の発明は、請求項４または５記載の発明において、位相情報の合成は、正規位相角からのずれに応じた位相重み付け係数角を設定し、正規位相角に近い少なくとも一方のアンテナの位相重み付け係数角を大きくし、他方のアンテナの位相重み付け係数角を小さくしてベクトル合成をすることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明のダイバーシチ無線装置及びダイバーシチ無線方法の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態であるダイバーシチ無線装置の構成を示すブロック図である。
【００１３】
図１において、本発明の実施形態であるダイバーシチ無線装置は、位相検出部３と、合成部５と、復号部７とにより構成される。図示されない無線機からは、振幅が制限されたリミット中間周波数情報１が位相検出部３に、受信電力情報であるＲＳＳＩ（以下、「Ｒ」という）情報が合成部５にそれぞれ入力される。
【００１４】
位相検出部３は、入力されたリミット中間周波数情報１から位相情報θ４を取り出し、取り出された位相情報θ４は、合成部５に送出される。合成部５には、位相情報θ４と受信電力情報Ｒとが入力され、それらを用いて正規位相角からのずれに対応した位相重み付け係数角（図２参照）により、受信レベル変動による誤差を補正してベクトル合成を行い、合成位相情報θsum ６として復号部７へ送出する。復号部７では、合成部５からの合成位相情報θsum ６に基づいて受信データの復号化処理を行い、復号データ８を送出する。
【００１５】
なお、合成部５における位相重み付け係数角の設定は、予め無線装置内に設けられた図示されないＲＯＭに書き込むことが可能である。
【００１６】
従って、以上の構成による本発明の実施形態であるダイバーシチ無線装置は、受信電力情報Ｒ、受信した位相情報θ及び重み付け位相情報φを用いて３次元ベクトル合成を行うものである。
【００１７】
次に、本発明の実施形態であるダイバーシチ無線装置の動作を説明する。
特定局の無線機より送信されたリミット中間周波数情報１から位相検出部３において位相情報を取り出す。この時点で特定局との１系統の検波ができたことになる。そこで、複数の局のアンテナより入力された信号に対してアンテナの数だけ第１段階の処理としてそれぞれの位相情報を求める（θ1 、θ2 、……θn ）。
【００１８】
合成部５は、位相検出部３で求められた位相情報に対して受信電力情報Ｒ２のレベルに応じた重み付けを各受信ベクトルに対して行なう。各アンテナから入力された受信電力情報Ｒのレベルより求められた位相重み付け係数角の値を（Ｒ1 、Ｒ2 、……Ｒn ）とする。
【００１９】
第１段階で求められた位相ベクトルは、振幅が１に正規化されていると考えられるので、重み付け係数値倍ベクトルの振幅を伸ばせば、重み付けされたベクトルの振幅となる。従って、重み付け後のベクトルは、（θ1 、θ2 、……θn ）の位相を持ち、（Ｒ1 、Ｒ2 、……Ｒn ）の振幅を持つベクトルとなる。このベクトルを合成することにより、従来の受信電力情報による重み付け合成を行うことができる。
【００２０】
次に、位相の重み付けについて説明する。
位相重み付けの方法としては、今までのＩＱ軸に直交するＺ軸からの角度φだけ回転させることにより重み付けを行なう。ここで取り扱われるＩＱＺ空間は、（Ｒ、θ、φ）の極座標で定義され、Ｉ軸からＱ軸へ向かう角度をθ、Ｚ軸からＩＱ平面に向かう角度をφと定義する。
【００２１】
判定点上にあるベクトルに対しては、φ＝９０ｄｅｇとして、判定点より外れたベクトルに対しては、角度を小さくするように重み付けを行う。
【００２２】
例えば、変調方式をπ／４シフトＱＰＳＫであると仮定する。今、ＩＱ平面の３６０ｄｅｇの位相点を５ビットで量子化したとすると、一つの判定点の前後の４５ｄｅｇがその判定点となるため、８ポイントが一つの符号判定領域に含まれる。従って、正規の判定点の前後に±１１．２５ｄｅｇ、±２２．５ｄｅｇ、±３３．７５ｄｅｇ、±４５ｄｅｇの４ポイントが存在する。±４５ｄｅｇのポイントは、ＩＱ軸上に存在し、隣の判定領域との境となるため、誤判定の要因となる。従って、このようなポイントは、φの値を下げる。逆に判定点にあるポイントは、φの値を最大値９０ｄｅｇとする。残りの±１１．２５ｄｅｇ、±２２．５ｄｅｇ、±３３．７５ｄｅｇは、その離れる度合いにより重み付けを下げていく。
【００２３】
例えば、図２及び図３に示すような重み付けをする。この場合には、±４５ｄｅｇ離れた点の重み付けを０ｄｅｇとし、中間の重み付けは９０ｄｅｇからその角度を減算したものである。
【００２４】
この他にガウス分布や三角関数などにより近似したり、実測により最適な値を求めることができる。またＩＱ軸上の点を０ｄｅｇまで下げずに、４５ｄｅｇ程度まで止めることも当然考えられ、最適値を実験により求めることができる。
【００２５】
以上のことから、受信ベクトルはすべて受信電力情報Ｒ、位相角θ、位相補正角φで表わすことができ、それぞれのアンテナ系から（Ｒ1 、θ1 、φ1 ）、（Ｒ2 、θ2 、φ2 ）、……（Ｒn 、θn 、φn ）が求められる。
【００２６】
各アンテナ系から求められたベクトルを合成するためには、極座標系から直交座標系への変換が必要になる。
【００２７】
ベクトルのＩＱＺ軸への写像は、以下に示される式（１）から式（３）となる。
【００２８】
Ｉ＝Ｒ・ｓｉｎφ・ｃｏｓθ                        …………（１）
Ｑ＝Ｒ・ｓｉｎφ・ｓｉｎθ                        …………（２）
Ｚ＝Ｒ・ｃｏｓφ                                  …………（３）
【００２９】
従って、合成する場合には、各ベクトルをＩＱＺ軸へ写像し、そのベクトルの総和が合成ベクトルになる。これより、合成ベクトルは、以下の式（４）により求められる。
【００３０】
0003543632.tif 000002
【００３１】
この合成ベクトルは、φ＝９０ｄｅｇとすることで、通常の２次元での合成と同じ式になる。
【００３２】
最終的な位相判定は、ＩＱ平面で行なわれるため、合成ベクトルをＩＱ平面上に写像しＩ軸からの角度を求める必要があるが、ＩＱ平面上に写像したベクトルとは、式（４）のＺ軸の値を省いたものに等しく、以下の式（５）により求められる。
【００３３】
（ΣＩｎ，ΣＱｎ）
＝（ΣＲn sin φ・cos θｎ，ΣＲｎ sinφ・sin θｎ）…………（５）
【００３４】
ここで、求める角度θsum は、以下の式（６）により求めることができる。
【００３５】
0003543632.tif 000003
【００３６】
以上の式（６）により求められた角度により復号部７においての復号化処理を行う。
【００３７】
図４に基づいて本発明による具体的な合成例を説明する。
局Ａ、Ｂのアンテナが２系統あるとし、それぞれから得られる位相情報をθA 、θB 、そして受信電力情報ＲをＩＮＦＡ、ＩＮＦＢとすると、合成ベクトルはＣの振幅をもち、合成位相はθC となる。ＩＮＦＡは、正規位相点に近いことから重み付け位相角φA は大きくしてある。逆にＩＮＦＢは、正規位相点から遠いことから重み付け位相角φB を小さくしている。図４からみてわかるように、位相補正角が大きくなるほど、ＩＱ平面への写像の振幅が、元の振幅（受信電力Ｒに重み付けした振幅）に等しくなり、小さいほど写像の振幅が元の振幅に比べて小さくなることがわかる。すなわち、重み付け位相角φにより位相を補正することにより、受信電力レベルの変動を抑えることができることがわかる。
【００３８】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
先に説明した式（６）において、Ｒｎ＝１とすることで、受信電力レベル変動を全く受けない、位相情報のみから合成を行なうことができる。
【００３９】
0003543632.tif 000004
【００４０】
式（７）によれば、受信電力レベル変動による誤差を生じないため、受信電力レベルの合成による場合よりも受信感度が良好になることがある。ただし、この場合は、位相の量子化数を増やす必要がある。なぜなら、位相量子化数が少ない場合には、量子化誤差が増加し、それにより受信時の誤りが増加するためである。
【００４１】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明のダイバーシチ無線装置及びダイバーシチ無線方法によれば、少なくとも２つ以上のアンテナからの受信電界に変動がある時に、一方のアンテナが正規位相点に近い位相のとき、重み付け位相角を大きくし、他方のアンテナが正規位相点から離れているとき、重み付け位相角を小さく設定することにより、受信電界の変動による誤り率の劣化を抑制することができる。
【００４２】
また本発明のダイバーシチ無線装置及びダイバーシチ無線方法によれば、受信電界レベルの合成を行なっていた従来の回路やソフトウェア構成をわずかに変更するだけで構成できるので、回路構成、ソフトウェア構成を平易にでき製造コストを安価にすることがきる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のダイバーシチ無線装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明における位相重み付け例を示す図である。
【図３】位相重み付け角と位相点からのずれの関係を示す特性図である。
【図４】本発明の実施形態のダイバーシチ無線装置の原理を示す図である。
【図５】従来のダイバーシチ無線装置の原理を示す図である。
【符号の説明】
１  リミット中間周波数情報
２  受信電力情報Ｒ
３  位相検出部
４  位相情報θ
５  合成部
６  合成位相情報θsum 
７  復号部
８  復号データ
【図１】
0003543632.tif 000005
【図２】
0003543632.tif 000006
【図３】
0003543632.tif 000007
【図４】
0003543632.tif 000008
【図５】
0003543632.tif 000009