(57)【要約】【課題】所望の合成利得を得るための受信信号の位相制御を高速化でき、これにより受信性能の向上を図ったダイバーシティ受信装置およびダイバーシティ受信方法を提供する。【解決手段】合成分配部７により、ＩＦ信号３０の位相をＩＦ信号３１の位相に対して９０°進ませて両信号を合成することにより、＋９０°成分用検波電圧１０を生成する。また、ＩＦ信号３０の位相をＩＦ信号３１の位相に対して９０°遅らせて両信号を合成することにより、−９０°成分用検波電圧１１を生成する。そして、＋９０°成分用検波電圧１０と、−９０°成分用検波電圧１１の大小関係に基づいて、位相制御部８により、移相器６における移相方向を決定する。【選択図】　　　図１
2004015618.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１受信信号を出力する第１アンテナと、
第２受信信号を出力する第２アンテナと、
前記第２受信信号の位相を所定の移相量で正または負の移相方向に移相する移相手段と、
前記第１受信信号と前記移相手段で移相された第２受信信号とを合成して合成受信信号を得る第１合成手段と、
前記第１受信信号と前記第２受信信号とを互いに第１の位相差を持たせて合成した第１合成信号と、前記第１受信信号と前記第２受信信号とを互いに前記第１の位相差と異なる第２の位相差を持たせて合成した第２合成信号とを生成して出力する第２合成手段と、
この第２合成手段から出力される前記第１合成信号および第２合成信号のそれぞれの強度から、前記移相手段における移相方向を判別し制御する位相制御手段とを具備することを特徴とするダイバーシティ受信装置。
【請求項２】
前記合成手段は、前記第１受信信号の位相を前記第２受信信号に対して９０°進ませて当該第１受信信号と第２受信信号とを合成して前記第１合成信号を生成し、前記第１受信信号の位相を前記第２受信信号に対して９０°遅らせて当該第１受信信号と第２受信信号とを合成して前記第２合成信号を生成し、
前記位相制御手段は、前記第１合成信号の強度が第２合成信号の強度より高い場合には前記移相方向を正に設定し、前記第１合成信号の強度が第２合成信号の強度より低い場合には前記移相方向を負に設定することを特徴とする請求項１に記載のダイバーシティ受信装置。
【請求項３】
さらに、局部発振信号を発生させる局部発振器と、
前記第１アンテナから出力される第１受信信号と前記第２アンテナから出力される第２受信信号とをそれぞれ前記局部発振信号と混合して周波数変換する周波数変換手段とを具備し、
前記移相手段は、前記第２受信信号と混合される局部発振信号の位相を移相することを特徴とする請求項１に記載のダイバーシティ受信装置。
【請求項４】
第１受信信号を出力する第１アンテナと第２受信信号を出力する第２アンテナとを備える受信装置で使用されるダイバーシティ受信方法において、
前記第２受信信号の位相を所定の移相量で正または負の移相方向に移相して前記第１受信信号と合成して合成受信信号を得る第１ステップと、
前記第１受信信号と前記第２受信信号とを互いに第１の位相差を持たせて合成した第１合成信号と、前記第１受信信号と前記第２受信信号とを互いに前記第１の位相差と異なる第２の位相差を持たせて合成した第２合成信号とを生成する第２ステップと、
前記第１および第２合成信号の互いの大小を比較する第３ステップと、
この第３ステップにおける比較の結果から、前記第１ステップにおける移相方向を決定する第４ステップとを具備することを特徴とするダイバーシティ受信方法。
【請求項５】
前記第２ステップは、前記第１受信信号の位相を前記第２受信信号に対して９０°進ませて当該第１受信信号と第２受信信号とを合成して前記第１合成信号を生成し、前記第１受信信号の位相を前記第２受信信号に対して９０°遅らせて当該第１受信信号と第２受信信号とを合成して前記第２合成信号を生成するステップであり、
前記第４ステップは、前記第１合成信号の強度が第２合成信号の強度より高い場合には前記移相方向を正に設定し、前記第１合成信号の強度が第２合成信号の強度より低い場合には前記移相方向を負に設定することを特徴とする請求項４に記載のダイバーシティ受信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空間的に離間して設置される複数のアンテナを用いるダイバーシティ受信装置およびダイバーシティ受信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダイバーシティ方式は、主アンテナ（ＭＡＩＮ）および副アンテナ（ＳＵＢ）のそれぞれにおいて受信された信号の位相を制御したのち合成することにより、時間的に安定した受信利得を得るための方式である。各信号の位相関係は移相器により制御され、その制御方式としては摂動方式が主流である。
【０００３】
摂動方式においては、合成後の受信レベルが検出されたのち、移相器が（＋）方向に制御されてそのレベルが検出される。次に移相器が（−）方向に制御されてそのレベルも検出される。摂動方式とは、これらの３つの検出レベルから、最大の受信レベルを得られる移相器の制御方向を推定するという方式である。
【０００４】
ところで、摂動方式においては、移相器の制御方向を決定するに先立ち（＋）および（−）の両方向に移相器を制御することが必須である。また、レベル検出のため合成後のレベルを制御系ヘフィードバックすることが必要である。このため位相を（±）方向に制御してそのレベルを検出するための時間、いわば試行時間と、制御系へのフィードバック処理にかかる時間とが必要となり、よって位相制御の高速化が困難であるという不具合を有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように従来のダイバーシティ方式の受信装置は、信号の位相を高速で制御することが困難であるという不具合を有する。位相を高速に制御できなければ、例えば無線移動端末機が高速で移動した場合に受信利得制御が追いつかず、回線が切断されるなどの虞がある。
【０００６】
本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、所望の合成利得を得るための受信信号の位相制御を高速化でき、これにより受信性能の向上を図ったダイバーシティ受信装置およびダイバーシティ受信方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、第１受信信号を出力する第１アンテナと、第２受信信号を出力する第２アンテナと、前記第２受信信号の位相を所定の移相量で正または負の移相方向に移相する移相手段と、前記第１受信信号と前記移相手段で移相された第２受信信号とを合成して合成受信信号を得る第１合成手段と、前記第１受信信号と前記第２受信信号とを互いに第１の位相差を持たせて合成した第１合成信号と、前記第１受信信号と前記第２受信信号とを互いに前記第１の位相差と異なる第２の位相差を持たせて合成した第２合成信号とを生成して出力する第２合成手段と、位相制御手段とを具備し、この位相制御手段により、上記第２合成手段から出力される前記第１合成信号および第２合成信号のそれぞれの強度から前記移相手段における移相方向を判別し、制御するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
特に本発明では、第１受信信号の位相を第２受信信号に対して９０°進ませてこの第１受信信号と第２受信信号とを合成して前記第１合成信号を生成し、第１受信信号の位相を第２受信信号に対して９０°遅らせてこの第１受信信号と第２受信信号とを合成して前記第２合成信号を生成し、上記位相制御手段において、前記第１合成信号の強度が第２合成信号の強度より高い場合には、移相手段の移相方向を正に設定し、前記第１合成信号の強度が第２合成信号の強度より低い場合には移相方向を負に設定することを特徴とする。
【０００９】
このような構成であるから、第１受信信号と第２受信信号とが第１合成手段において同相で合成されていれば、第１合成信号と第２合成信号とは互いに同じレベルとなる。
【００１０】
一方、第１受信信号が第２受信信号に対して（＋）方向にずれて合成された場合には、第１合成信号の強度が第２合成信号の強度より低くなる。従って移相手段における移相方向を負に設定すれば良い。逆に、第１受信信号が第２受信信号に対して（−）方向にずれて合成された場合には、第１合成信号の強度が第２合成信号の強度より高くなる。従って移相手段における移相方向を正に設定すれば良い。
【００１１】
このように、第１および第２合成信号の大小関係、すなわちレベル差の符号によって移相手段の移相方向が決めることができる。従って、摂動方式で必要とされる合成受信信号のレベルを制御系にフィードバックする処理が不要となる。また、受信レベル検出のため位相を（±）方向に制御するための試行時間も不要となる。これらの時間を短縮できることから、位相制御を高速化でき、これにより受信性能の向上を図ることが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態に係わるダイバーシティ受信装置の実施の形態を示す機能ブロック図である。図１において、図示しないＭＡＩＮアンテナで受信された無線入力信号１と、ＳＵＢアンテナで受信された無線入力信号２とは、それぞれ周波数変換部３，４に入力される。周波数変換部３，４は、マイクロ波発振器５で発生される局部マイクロ波を各入力信号と混合して中間周波信号（ＩＦ信号）周波数変換する。周波数変換部４に与えられる局部マイクロ波は移相器６により所定の移相量Ｎ°で移相される。移相器６における移相方向は、正（＋）および負（−）の２つの方向が有り、いずれの方向で移相するかは位相制御部８により制御される。位相制御部８は、所定の記憶領域Ａ，Ｂを有する記憶部３２を備える。なお移相量Ｎ°は、合成受信信号に大きなレベル変化を引き起こさない程度の十分小さな値とするのが好ましい。
【００１４】
周波数変換部３，４から出力されるＩＦ信号３０，３１は合成分配部７に入力される。合成分配部７は、各ＩＦ信号３０，３１を合成して合成出力信号９を生成出力する。また合成分配部７は、＋９０°成分用検波電圧１０と、−９０°成分用検波電圧１１とを生成して位相制御部８に入力する。
【００１５】
図２は、図１の合成分配部７の構成を示すブロック図である。図２において、ＩＦ信号３０，３１はそれぞれ位相合成分配器２１，２２において２系統に分配される。各分配信号は、ＭＡＩＮとＳＵＢとで２つのペアをなし、各ペアの信号は位相合成分配器２３、および９０°位相合成分配器２４に入力される。
【００１６】
位相合成分配器２３はＩＦ信号３０，３１を合成して合成出力信号９を生成出力する。９０°位相合成分配器２４は、＋９０°成分用検波電圧１０と、−９０°成分用検波電圧１１とを生成して位相制御部８に入力する。
【００１７】
＋９０°成分用検波電圧１０は、無線入力信号１に基づくＩＦ信号３０の位相を、無線入力信号２に基づくＩＦ信号３１の位相に対して９０°進ませて両者を合成することにより生成される。−９０°成分用検波電圧１０は、ＩＦ信号３０の位相を、ＩＦ信号３１の位相に対して９０°遅らせて両者を合成することにより生成される。
【００１８】
図３は、図１および図２の構成における位相制御手順を示すフローチャートである。図３において、位相制御部８は、検波電圧１０および検波電圧１１のレベルを読み取り、その値をそれぞれ記憶領域Ａ，Ｂに格納する（ステップＳ３１，Ｓ３２）。次に位相制御部８は、記憶領域ＡおよびＢに記憶されたレベルを互いに比較する（ステップＳ３３）。
【００１９】
比較の結果Ａ＜Ｂであれば、位相制御部８は移相器６における移相方向を負に設定し、移相器６を制御して局部マイクロ波の位相を−Ｎ°動かす（ステップＳ３４）。また比較の結果Ａ＞Ｂであれば、位相制御部８は移相器６における移相方向を正に設定し、移相器６を制御して局部マイクロ波の位相を＋Ｎ°動かす（ステップＳ３５）。ただし、Ａ＝Ｂである場合には位相制御を実施しない。
【００２０】
図４は、図１および図２の構成における位相制御動作を示す模式図である。縦軸は合成受信信号のレベルを示し、横軸は時間ｔを示す。図４に示されるように本実施形態においては、移相方向を制御するステップの一つ一つが、そのまま制御周期に対応する。
【００２１】
図６は、比較のため摂動方式による従来のダイバーシティ受信装置の構成を示す図である。図６の装置は、図１の構成と比較して、合成分配部７を合成部１８に置き換え、また位相制御部８とその機能において異なる位相制御部１９を設けて構成される。図６において、ＩＦ信号３０，３１はともに合成部１８で合成され、合成出力信号９が得られる。この合成出力信号９はその一部が位相制御部１９にフィードバックされ、移相器６の移相方向を制御するのに供される。また記憶部３２には、記憶領域Ａ，Ｂに加え、記憶領域Ｃ，Ｄが確保される。
【００２２】
図７は図６の構成における従来の位相制御手順を示すフローチャートである。図７において位相制御部１９は、フィードバックされた合成出力信号９のレベルを読み取り、その値を記憶領域Ｃに格納したのち（ステップＳ７１）、インデックスＩに１を代入する（ステップＳ７２）。次に位相制御部１９は、移相器６を制御して局部マイクロ波の位相を正方向にＮ°動かしたのち（ステップＳ７３）、合成出力信号９のレベルを再度読み取って記憶領域Ｄに格納する（ステップＳ７４）
次に位相制御部１９は、Ｃ、Ｄの値のレベル差を所定レベルＥと比較し（ステップＳ７５）、Ｃ、Ｄの値のレベル差が所定レベルＥ以上となるまでインデックスをインクリメントしつつ（ステップＳ７６）ステップＳ７３〜Ｓ７５の手順を繰り返す。よって移相器の移相量は、２Ｎ°、３Ｎ°、…、Ｎ×Ｉ°というように位相幅が拡大していく。
【００２３】
ステップＳ７５においてＣ、Ｄの値のレベル差が所定レベルＥ以上となると、位相制御部１９は記憶領域Ｄの内容を記憶領域Ａに格納し（ステップＳ７７）、移相器６の制御量をもとに戻す（ステップＳ７８）。そののち位相制御部１９は、局部マイクロ波の位相を負方向に−（Ｎ×Ｉ）°動かしたのち（ステップＳ７９）、フィードバックされた合成受信信号レベルを読み取ってその値を記憶領域Ｂに格納する（ステップＳ８０）。
【００２４】
そして、移相器６の制御量をもとに戻したのち（ステップＳ８１）、位相制御部１９は、記憶領域ＡおよびＢに記憶されたレベルを互いに比較する（ステップＳ８２）。
【００２５】
比較の結果Ａ＜Ｂであれば、位相制御部１９は移相器６における移相方向を負に設定し、移相器６を制御して局部マイクロ波の位相を−（Ｎ×Ｉ）°動かす（ステップＳ８３）。また比較の結果Ａ＞Ｂであれば、位相制御部１９は移相器６における移相方向を正に設定し、移相器６を制御して局部マイクロ波の位相を＋（Ｎ×Ｉ）°動かす（ステップＳ８４）。ただし、Ａ＝Ｂである場合には位相制御を実施しない。以上が、摂動方式による移相器６の制御手順である。
【００２６】
図５は、摂動方式による位相制御動作を示す模式図である。図５に示されるように、摂動方式では、移相量を正および負の方向にそれぞれ±（Ｎ×Ｉ）°動かし、各々の合成後レベルをフィードバックしてからデータを格納して比較することにより、初めて位相制御方向が決定される。すなわち、図５において記憶領域Ｃ，Ｄ，Ａにデータが格納されるまでの時間と、次いでＣ′（記憶領域Ｃのデータの更新値）を経て記憶領域Ｂにデータが格納されるまでの期間を経て、さらに記憶領域Ａ′（記憶領域Ａのデータの更新値）にデータが格納されるまでの時間が必要となる。ここまでのプロセスを経て一つの位相制御周期が成立するのであるから、図示されるように制御周期が各位相制御ステップの数倍〜数百倍にも及び、従って制御時間の長期化がもたらされる。シミュレーションの結果、本発明によれば、摂動方式と比較して制御時間を１／１００のオーダで短縮することができた。
【００２７】
以上のように本実施形態では、合成分配部７により、ＩＦ信号３０の位相をＩＦ信号３１の位相に対して９０°進ませて両信号を合成することにより、＋９０°成分用検波電圧１０を生成する。また、ＩＦ信号３０の位相をＩＦ信号３１の位相に対して９０°遅らせて両信号を合成することにより、−９０°成分用検波電圧１１を生成する。そして、＋９０°成分用検波電圧１０と、−９０°成分用検波電圧１１の大小関係に基づいて、位相制御部８により、移相器６における移相方向を決定するようにしている。
【００２８】
すなわち、ＩＦ信号３０とＩＦ信号３１とが同相で合成されていれば、両検波電圧１０，１１のレベルは同一レベルとなる。一方、ＩＦ信号３０がＩＦ信号３１に対して（＋）方向へずれて合成されている場合は、−９０°成分の検波電圧１１のレベルが＋９０°成分の検波電圧１０のレベルよりも高くなる。また、ＩＦ信号３０がＩＦ信号３１に対して（−）方向へずれて合成されている場合は、−９０°成分の検波電圧１１のレベルが＋９０°成分の検波電圧１０のレベルよりも低くなる。この原理を利用して、本実施形態では、検波電圧１０，１１のレベル比較から移相方向を単純に決定することができ、複雑なアルゴリズムによるフィードバック制御を省略できることから、位相制御時間の大幅な短縮を図ることができるようになる。従って、所望の合成利得を得るための受信信号の位相制御を高速化でき、これにより受信性能の向上を図ったダイバーシティ受信装置およびダイバーシティ受信方法を提供することが可能となる。
【００２９】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば合成分配部７において生成される位相差成分は、本実施形態では±９０°としたが、これに限らない。例えば９０°の整数倍で位相差を持たせるようにしても良い。また本実施形態では±９０°という互いに逆相の位相差を持たせるようにしたが、これ以外のケースも有り得る。要するに、各検波信号の位相差を互いに異ならせるようにすると良い。さらに、３つのアンテナを備えるダイバーシティ受信装置においては、例えば０°，＋１２０°，−１２０°として位相差を設定するようにしても良い。このほか、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施を行うことができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、所望の合成利得を得るための受信信号の位相制御を高速化でき、これにより受信性能の向上を図ったダイバーシティ受信装置およびダイバーシティ受信方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係わるダイバーシティ受信装置の実施の形態を示す機能ブロック図。
【図２】図１の合成分配部７の構成を示すブロック図。
【図３】図１および図２の構成における位相制御手順を示すフローチャート。
【図４】図１および図２の構成における位相制御動作を示す模式図。
【図５】摂動方式による位相制御動作を示す模式図。
【図６】比較のため摂動方式による従来のダイバーシティ受信装置の構成を示す図。
【図７】図６の構成における従来の位相制御手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ…記憶領域
３，４…周波数変換部
５…マイクロ波発振器
６…移相器
７…合成分配部
８…位相制御部
１０…＋９０°成分用検波電圧
１１…−９０°成分用検波電圧
１８…合成部
１９…位相制御部
２１，２２，２３…位相合成分配器
２４…９０°位相合成分配器
３２…記憶部
【図１】
2004015618.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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