(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
全キャリアが同一の伝搬路特性を持つ場合における、マルチキャリア用のダイバーシチ受信機であって、
受信フレームの既知信号部分から得られる、各キャリアに関するブランチ間の位相差情報および振幅情報に基づいて、全キャリアで共通の重み付け係数を算出する重み付け係数算出手段と、
検波前に、前記共通の重み付け係数を用いて各ブランチの受信信号を合成する合成手段と、
を備えることを特徴とするダイバーシチ受信機。
【請求項２】
マルチキャリア用のダイバーシチ受信機であって、
同一の伝搬路特性を持つ複数のキャリアをそれぞれ１つのグループとし、受信フレームの既知信号部分から得られる、各キャリアに関するブランチ間の位相差情報および振幅情報に基づいて、グループ毎に共通の重み付け係数を算出する重み付け係数算出手段と、
検波前に、前記グループ毎に共通の重み付け係数を用いて、それぞれ、各ブランチの受信信号を合成する合成手段と、
を備えることを特徴とするダイバーシチ受信機。
【請求項３】
全キャリアが同一の伝搬路特性を持つ場合における、マルチキャリア用ダイバーシチ受信機の受信方法において、
受信フレームの既知信号部分から得られる、各キャリアに関するブランチ間の位相差情報および振幅情報に基づいて、全キャリアで共通の重み付け係数を算出する重み付け係数算出ステップと、
検波前に、前記共通の重み付け係数を用いて各ブランチの受信信号を合成する合成ステップと、
を含むことを特徴とする受信方法。
【請求項４】
マルチキャリア用ダイバーシチ受信機の受信方法において、
同一の伝搬路特性を持つ複数のキャリアをそれぞれ１つのグループとし、受信フレームの既知信号部分から得られる、各キャリアに関するブランチ間の位相差情報および振幅情報に基づいて、グループ毎に共通の重み付け係数を算出する重み付け係数算出ステップと、
検波前に、前記グループ毎に共通の重み付け係数を用いて、それぞれ、各ブランチの受信信号を合成する合成ステップと、
を含むことを特徴とする受信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マルチキャリア用ダイバーシチ受信機およびその受信方法に関するものであり、特に、ディジタル移動体通信，ディジタル衛星通信，ディジタル移動体衛星通信等のディジタル無線通信機器で使用されるダイバーシチ受信機およびその受信方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来のダイバーシチ受信機について説明する。ディジタル移動体通信においては、電波が移動局周辺の地形や地物から反射，回折，散乱を受けることにより、受信信号の振幅や位相が激しく変動するフェージングが生じる場合がある。フェージング環境下での特性を改善するための技術の一つとして、複数のブランチで信号を受信し、それらを合成あるいは選択するダイバーシチ受信技術が知られている。ここでは、従来例として、差動符号化されたシングルキャリア４相位相変調（ＱＰＳＫ）信号に対して検波後合成ダイバーシチ受信を行う遅延検波ダイバーシチ受信機について、その構成と動作を説明する。
【０００３】
図８は、たとえば、「ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」の第４０巻，第１号（１９９１）の第２３７〜２４９頁に掲載の、安達他による論文（“ＢＥＲ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆ  ＱＤＰＳＫ  ｗｉｔｈ  Ｐｏｓｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｒａｄｉｏ  Ｃｈａｎｎｅｌｓ”：Ｆ。Ａｄａｃｈｉ、Ｋ。Ｏｈｎｏ）に記載された、従来の遅延検波ダイバーシチ受信機の構成を示す図である。
【０００４】
図８において、１０１，１０２は受信信号を表し、１０３，１０４は１シンボル前の受信信号を表し、１０５，１０６は複素重み乗算後の受信信号を表し、１０７はダイバーシチ合成後の信号を表し、１０８は受信信号の判定結果を表す。また、１１１，１１２は各ブランチにおける入力信号を１シンボル時間だけ遅延させる遅延回路であり、１１３，１１４は各ブランチにおいて複素重みと受信信号を乗算する複素乗算器であり、１１５は各ブランチにおいて複素重み乗算後の受信信号を合成する複素加算器であり、１１６は信号の判定器である。
【０００５】
ここで、上記のように構成される遅延検波ダイバーシチ受信機の動作について説明する。遅延回路１１１では、特定のブランチの受信信号１０１が入力されると、１シンボルに相当する時間分だけ遅延させて、１シンボル前の受信信号１０３を出力する。複素乗算器１１３では、受信信号１０１と１シンボル前の受信信号１０３との複素乗算を行い、複素重み乗算後の受信信号（遅延検波結果）１０５を出力する。
【０００６】
一方、遅延回路１１２では、上記とは異なるブランチの受信信号１０２が入力されると、１シンボルに相当する時間分だけ遅延させて、１シンボル前の受信信号１０４を出力する。複素乗算器１１４では、受信信号１０２と１シンボル前の受信信号１０４との複素乗算を行い、複素重み乗算後の受信信号（遅延検波結果）１０６を出力する。
【０００７】
複素加算器１１５では、両ブランチの遅延検波結果の複素加算を行い、ダイバーシチ合成後の信号１０７として軟判定データを出力する。判定器１１６では、軟判定データに対して硬判定を行い、受信信号の判定結果１０８として硬判定データを出力する。
【０００８】
このように、検波後合成ダイバーシチ受信を行う遅延検波ダイバーシチ受信機では、各ブランチの遅延検波結果を合成することによって、ダイバーシチ受信を行わない場合と比較して特性を改善する。
【０００９】
また、マルチキャリア伝送時の受信方式では、検波前に各ブランチの受信信号をダイバーシチ合成する方式がある。ここでは、２つ目の従来技術として、マルチキャリア変調用検波前ダイバーシチ受信機の構成と動作について説明する。
【００１０】
図９は、たとえば、特開２００１−１５６６８９号公報に記載された従来のマルチキャリア変調用検波前ダイバーシチ受信機の構成を示す図である。図９において、１３１，１３２は複素重みを表し、１３３，１３４は複素重み乗算後の受信信号を表し、１３５はダイバーシチ合成後の信号を表す。また、１２１，１２２は複素相互相関を計算する複素相互相関演算部である。
【００１１】
ここで、上記のように構成されるマルチキャリア変調用検波前ダイバーシチ受信機の動作について説明する。まず、アンテナで受信した信号（１０１，１０２）は、それぞれ複素相互相関演算部（１２１，１２２）と複素乗算器（１１３，１１４）に送られる。複素相互相関演算部（１２１，１２２）では、複素重み（１３１，１３２）を算出し、その結果を複素乗算器（１１３，１１４）に対して出力する。
【００１２】
複素乗算器（１１３，１１４）では、受信信号（１０１，１０２）を複素信号として扱い、当該受信信号（１０１，１０２）と複素重み（１３１，１３２）との乗算結果である受信信号（１３３，１３４）を複素加算器１１５に対して出力する。複素加算器１１５では、両方の信号の和をダイバーシチ合成後の信号１３５として、複素相互相関演算部（１２１，１２２）と後続の検波部（図示せず）に対して出力する。
【００１３】
複素相互相関演算部（１２１，１２２）では、受信信号を先行波Ｄiと遅延波Ｕiの和、すなわち、Ｄi＋Ｕiとおく。また、フィードバックされた信号を、先行波の和Ｄoと遅延波の和Ｕoによるものとして、Ｄo＋Ｕoとおく。その結果、複素重みＷiは、受信した信号とフィードバックされた信号との相関を取ると、以下の（１）式のように表すことができる。
【００１４】
【数１】
0004118599.tif 000002
【００１５】
なお、この式で、右辺の第２の積分は、相関が小さいので確率的に極めて小さい値をとると考えてよい。したがって、和Ｄo＋ＵoのＤoが大きい場合は（２）式となる。逆に、Ｕoが大きい場合には、（３）式となる。
【００１６】
【数２】
0004118599.tif 000003
【００１７】
【数３】
0004118599.tif 000004
【００１８】
これにより、先行波が全体として強い場合には先行波が強くなるように、遅延波が全体として強い場合には遅延波が強くなるように、フィードバックによるダイバーシチ合成が行われる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記、従来のダイバーシチ受信機においては、検波後ダイバーシチ合成をマルチキャリア伝送に適用する場合、ブランチ毎に複数のキャリアを抽出してから検波を行い、その後、合成処理を行うこととなり、キャリア抽出および検波の回数が増大する。すなわち、ダイバーシチを行うためのブランチ数を増やす程、受信機における処理量が増大する、という問題があった。
【００２０】
また、マルチキャリア変調の検波前ダイバーシチ合成では、移動体通信において移動局から基地局へ信号を送信するような場合、送信局によって伝搬路特性が異なるため、最大比合成を行うことができない、という問題があった。
【００２１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、処理量の削減およびダイバーシチによる最適な復調特性、を実現可能なダイバーシチ受信機およびその受信方法を得ることを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるダイバーシチ受信機にあっては、マルチキャリア用のダイバーシチ受信機として動作し、受信フレームから得られる、各キャリアに関するブランチ間の位相差情報および振幅情報に基づいて、各キャリアの重み付け係数を算出する重み付け係数算出手段と、前記検波前に、前記重み付け係数に基づいて、キャリア毎に各ブランチの受信信号を合成する合成手段と、を備えることを特徴とする。
【００２３】
つぎの発明にかかるダイバーシチ受信機において、たとえば、全キャリアが同一の伝搬路特性を持つ場合、前記重み付け係数算出手段は、全キャリアで共通の重み付け係数を算出し、前記合成手段は、前記検波前に、前記共通の重み付け係数に基づいて全キャリアを一括して合成することを特徴とする。
【００２４】
つぎの発明にかかるダイバーシチ受信機において、たとえば、任意の複数キャリア毎に同一の伝搬路特性を持つ場合、前記重み付け係数算出手段は、同一の伝搬路特性を持つ複数キャリアをそれぞれ１つのグループとし、グループ毎に共通の重み付け係数を計算し、前記合成手段は、前記検波前に、前記重み付け係数に基づいて、グループ毎に各ブランチの受信信号を合成することを特徴とする。
【００２５】
つぎの発明にかかる受信方法にあっては、マルチキャリア用ダイバーシチ受信機が、受信フレームから得られる、各キャリアに関するブランチ間の位相差情報および振幅情報に基づいて、各キャリアの重み付け係数を算出する重み付け係数算出ステップと、前記検波前に、前記重み付け係数に基づいて、キャリア毎に各ブランチの受信信号を合成する合成ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２６】
つぎの発明にかかる受信方法において、全キャリアが同一の伝搬路特性を持つ場合、前記重み付け係数算出ステップでは、全キャリアで共通の重み付け係数を算出し、前記合成ステップでは、前記検波前に、前記共通の重み付け係数に基づいて全キャリアを一括して合成することを特徴とする。
【００２７】
つぎの発明にかかる受信方法において、任意の複数キャリア毎に同一の伝搬路特性を持つ場合、前記重み付け係数算出ステップでは、同一の伝搬路特性を持つ複数キャリアをそれぞれ１つのグループとし、グループ毎に共通の重み付け係数を計算し、前記合成ステップでは、前記検波前に、前記重み付け係数に基づいて、グループ毎に各ブランチの受信信号を合成することを特徴とする。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかるダイバーシチ受信機および受信方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２９】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかるダイバーシチ受信機の実施の形態１の構成を示す図である。本実施の形態では、２つのキャリア信号を２ブランチ受信した場合を想定する。図１において、１，２は各キャリア用のブランチ合成器であり、３はマルチキャリア復調器であり、４，５は判定器であり、６，７は受信信号を合成する場合の重み付け係数を算出する重み付け算出器である。また、１１，１２は受信信号を表し、１３，１４はブランチ合成出力を表し、１５，１６はキャリア検波結果を表し、１７，１８は受信信号の判定結果を表し、１９，２０は受信信号を合成する場合の重み付け係数を表す。
【００３０】
また、図２は、実施の形態１で想定する伝送路モデルを示す図であり、２１はマルチキャリア信号を受信する基地局であり、２２，２３は移動局である。また、２４，２５は移動局２２，２３から基地局２１への送信信号を表す。
【００３１】
ここで、本実施の形態のダイバーシチ受信機の動作（受信方法）について説明する。まず、重み付け算出器６，７では、ブランチ合成器１の受信信号とブランチ合成器２の受信信号を用いて、各キャリアに最適なブランチ合成時の重み付け係数１９，２０を計算する。ここでは、移動局２２と移動局２３では基地局２１までの伝送路が同一でないため、ｃｈ１用の重み付け係数１９とｃｈ２用の重み付け係数２０は異なることになる。そのため、ｃｈ１用の重み付け係数１９とｃｈ２用の重み付け係数２０をそれぞれ個別に計算する。
【００３２】
図３は、重み付け算出器６，７の構成の一例を示す図であり、３１，３２はキャリア抽出器であり、３３，３４は位相／振幅検出器である。ここでは、送信フレームの一部、たとえば、トレーニング信号（既知の参照信号）部分だけを復調し、各キャリア（ｃｈ１，ｃｈ２）に関してブランチ間の位相差情報および振幅情報を取得する。これらの情報から、２つのブランチの受信信号を同相合成するための重み付け係数を算出する。
【００３３】
ブランチ合成器１，２では、各キャリア（ｃｈ１，ｃｈ２）用の重み付け係数と各ブランチの受信信号とを用いて、ブランチ合成を行う。
【００３４】
マルチキャリア復調器３では、ブランチ合成出力１３，１４を用いて検波処理を行う。図４は、マルチキャリア復調器３の構成の一例を示す図であり、４１はキャリア抽出器であり、４２は検波器である。マルチキャリア復調器３では、キャリア抽出器４１が、上記ブランチ合成結果（マルチキャリア信号）から復調するキャリアを抽出し、検波器４２が、抽出されたキャリアを検波する。キャリア抽出器４１による抽出方法としては、たとえば、内部ローカル周波数を複素乗算して希望キャリアをベースバンドの周波数に遷移させてから、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）で抜き出す方法、を用いる。また、検波器４２による検波方法としては、たとえば、同期検波や、差動符号化されている場合には遅延検波、を用いる。
【００３５】
判定器４，５では、キャリア検波結果１５，１６を硬判定し、受信信号の判定結果１７，１８として硬判定データを出力する。
【００３６】
このように、本実施の形態においては、各ブランチの信号をマルチキャリア復調前に合成することとした。これにより、検波後に合成する方式と比較して、復調にかかる処理量を（ブランチ数分の１で済む）削減できる。また、たとえば、各キャリアが異なる伝搬路を経由してきた場合に、各キャリアに関して重み付け係数を計算する構成としたため、ダイバーシチによる最適な復調特性を得ることができる。
【００３７】
なお、本実施の形態では、２つのキャリアのマルチキャリア信号を２ブランチ受信したダイバーシチ受信機に関して説明したが、これに限らず、任意の複数キャリアのマルチキャリア信号を受信したダイバーシチ受信機であっても、複数の重み付け算出器と合成器とを用いることにより、上記と同様の効果を得ることができる。また、複数ブランチ受信したダイバーシチ受信機に関しても、複数ブランチに対応した重み付け算出器を用い、合成器が当該複数ブランチを合成することにより、上記と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
実施の形態２．
図５は、本発明にかかるダイバーシチ受信機の実施の形態２の構成を示す図である。本実施の形態でも、前述同様、２つのキャリア信号を２ブランチ受信した場合を想定する。図５において、１３ａはブランチ合成出力を表す。なお、前述した実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、実施の形態１と異なる動作（受信方法）についてのみ説明する。
【００３９】
また、図６は、実施の形態２で想定する伝送路モデルを示す図であり、２６，２７は基地局２１から移動局２２，２３への送信信号を表す。本実施の形態では、各キャリアにおける伝送路特性がほぼ同じで、周波数選択性フェージングがないとみなせるような、たとえば、「マルチキャリア伝送における下り回線」を想定する。
【００４０】
重み付け算出器６では、ブランチ合成器１の受信信号とブランチ合成器２の受信信号とを用いて、ブランチ合成時の最適な重み付け係数１９を計算する。ここでは、各キャリアの伝送路特性がほぼ同一とみなせるため、複数キャリアの信号を一度に合成することができる。ブランチ合成器１では、この重み付け係数１９と受信信号１１と受信信号１２とを用いて、ブランチ合成を行う。このとき、ブランチ合成出力１３ａを出力する。
【００４１】
マルチキャリア復調器３では、ブランチ合成出力１３ａを用いて、キャリア毎に検波処理を行う。
【００４２】
このように、本実施の形態では、ブランチ数が増えた場合であっても、受信するキャリア数が変わらなければ、同一のマルチキャリア復調器で対応できる。これにより、ブランチ数の増加に伴う復調器の処理量の増加を防ぐことができる。
【００４３】
実施の形態３．
図７は、実施の形態３で想定する伝送路モデルを示す図であり、２８，２９は移動局２２，２３から基地局２１への送信信号を表す。本実施の形態では、受信する複数キャリアにおける伝搬路特性がほぼ同一で、当該複数キャリアがいくつかのグループに分けられる場合を想定する。一例として、２つの移動局２２，２３がそれぞれ２キャリアの信号を送信した場合、各移動局の送信信号は、ほぼ同一の伝搬路特性で基地局に届く。この場合、同じ移動局から送信されたマルチキャリア信号は、一度にダイバーシチ合成を行うことができる。
【００４４】
ここで、本実施の形態のダイバーシチ受信機の動作（受信方法）について説明する。ここでは、実施の形態１および２と異なる動作についてのみ説明する。たとえば、本実施の形態の重み付け算出器では、同一の伝搬路特性をもつキャリアを１つのグループとし、各ブランチの受信信号を用いてグループ毎に最適な重み付け係数を計算する。そして、この重み付け係数と各ブランチの受信信号とを用いて、実施の形態２と同様の方法で、グループ毎に、一度にブランチ合成を行う。
【００４５】
このように、本実施の形態においては、伝送路特性が同一の信号毎にグループ分けを行い、グループ毎にブランチ合成時の重み付け係数を計算するため、ダイバーシチによる最適な復調特性を得ることができる。
【００４６】
なお、本実施の形態では、４つのキャリアのマルチキャリア信号を２グループに分けて合成するダイバーシチ受信機に関して説明したが、これに限らず、任意の複数キャリアのマルチキャリア信号を受信したダイバーシチ受信機であっても、グループ数分の重み付け算出器と合成器とを用いることにより、上記と同様の効果を得ることができる。また、移動局から受信したマルチキャリア信号のキャリア数が変化した場合であっても、複数キャリアにおける伝送路特性が同一であるとみなせる場合には、上記と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明によれば、各ブランチの信号をマルチキャリア復調前に合成する構成とした。これにより、検波後に合成する方式と比較して、復調にかかる処理量を削減可能なダイバーシチ受信機を得ることができる、という効果を奏する。また、たとえば、各キャリアが異なる伝搬路を経由してきた場合に、各キャリアに関して重み付け係数を計算する構成とした。これにより、ダイバーシチによる最適な復調特性を得ることが可能なダイバーシチ受信機を得ることができる、という効果を奏する。
【００４８】
つぎの発明によれば、ブランチ数が増えた場合であっても、受信するキャリア数が変わらなければ、同一のマルチキャリア復調器で対応できる。これにより、ブランチ数の増加に伴う復調器の処理量の増加を防ぐことが可能なダイバーシチ受信機を得ることができる、という効果を奏する。
【００４９】
つぎの発明によれば、伝送路特性が同一の信号毎にグループ分けを行い、グループ毎にブランチ合成時の重み付け係数を計算する構成とした。これにより、ダイバーシチによる最適な復調特性を得ることが可能なダイバーシチ受信機を得ることができる、という効果を奏する。
【００５０】
つぎの発明によれば、各ブランチの信号をマルチキャリア復調前に合成することとした。これにより、検波後に合成する方式と比較して、復調にかかる処理量を削減できる、という効果を奏する。また、たとえば、各キャリアが異なる伝搬路を経由してきた場合に、各キャリアに関して重み付け係数を計算することとした。これにより、ダイバーシチによる最適な復調特性を得ることができる、という効果を奏する。
【００５１】
つぎの発明によれば、ブランチ数が増えた場合であっても、受信するキャリア数が変わらなければ、同一のマルチキャリア復調器で対応できる。これにより、ブランチ数の増加に伴う復調器の処理量の増加を防ぐことができる、という効果を奏する。
【００５２】
つぎの発明によれば、伝送路特性が同一の信号毎にグループ分けを行い、グループ毎にブランチ合成時の重み付け係数を計算することとした。これにより、ダイバーシチによる最適な復調特性を得ることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にかかるダイバーシチ受信機の実施の形態１の構成を示す図である。
【図２】  実施の形態１で想定する伝送路モデルを示す図である。
【図３】  重み付け算出器の構成の一例を示す図である。
【図４】  マルチキャリア復調器の構成の一例を示す図である。
【図５】  本発明にかかるダイバーシチ受信機の実施の形態２の構成を示す図である。
【図６】  実施の形態２で想定する伝送路モデルを示す図である。
【図７】  実施の形態３で想定する伝送路モデルを示す図である。
【図８】  従来のダイバーシチ受信機の一例を示す図である。
【図９】  従来のダイバーシチ受信機の一例を示す図である。
【符号の説明】
１，２  ブランチ合成器、３  マルチキャリア復調器、４，５  判定器、６，７  重み付け算出器、２１  基地局、２２，２３  移動局、３１，３２  キャリア抽出器、３３，３４  位相／振幅検出器、４１  キャリア抽出器、４２  検波器。
【図１】
0004118599.tif 000005
【図２】
0004118599.tif 000006
【図３】
0004118599.tif 000007
【図４】
0004118599.tif 000008
【図５】
0004118599.tif 000009
【図６】
0004118599.tif 000010
【図７】
0004118599.tif 000011
【図８】
0004118599.tif 000012
【図９】
0004118599.tif 000013