專利名稱：合并與偏移角成反比的系數(shù)所加權(quán)的矢量的分集接收器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及來自天線陣列的不相關(guān)信號的分集接收器，特別涉及分集支路的復(fù)數(shù)矢量的分集合并方法。
常規(guī)的分集接收器有幾種類型，其中一種類型是以其優(yōu)良的信噪比性能而著稱的最大比值合并。通常數(shù)字信號處理器被用于實現(xiàn)這種類型的分集接收器。為了避免采用昂貴的DSP(數(shù)字信號處理)電路，日本專利特開平7-307724中公開一種能夠用低成本的數(shù)字電路實現(xiàn)的分集接收器。
如果在傳輸路徑中發(fā)生場強改變，從而在分集支路中的誤差是明顯的，一個強的異相信號可能由一個天線所產(chǎn)生，而另一個天線產(chǎn)生弱的同相信號。該現(xiàn)有技術(shù)的分集接收器的缺點是如果這種強的異相信號變?yōu)橐粋€支配因素，則它會把分集合并信號從系統(tǒng)的相圖的信號相點處拉開。這造成接收器對入局呼叫的靈敏度變低。
因此本發(fā)明一個目的是提供一種分集接收技術(shù)，它可以用低成本的數(shù)字電路實現(xiàn)，并能經(jīng)受場強的變化。
根據(jù)第一個方面，本發(fā)明提供一種分集接收器，其包括用于檢測由一個數(shù)字信號所調(diào)制的信號并從中產(chǎn)生多個互不相關(guān)的天線信號的多個天線、以及多個分別與該天線相關(guān)聯(lián)的分集支路電路。每個分集支路電路使從相關(guān)聯(lián)天線提供的信號的振幅歸一化，從該歸一化的信號確定與一個參考角相對的偏移角，產(chǎn)生一對同相正交的矢量分量以及與該偏移角成反比變化的角加權(quán)系數(shù)，并由該角加權(quán)系數(shù)提供矢量的加權(quán)。分集合并器把所有分集支路電路的加權(quán)矢量合并，并從中確定一個合并角。一個判定電路接收該合并角并產(chǎn)生數(shù)字信號的副本。
根據(jù)第二個方面，本發(fā)明提供一種分集合并由一個數(shù)字信號所調(diào)制的互不相關(guān)的天線信號的方法，其中該天線信號分別與分集支路相關(guān)聯(lián)。該分集合并方法包括如下步驟對每個天線信號的振幅歸一化，從每個天線信號的歸一化信號中確定與一個參考角相對的偏移角，為每個分集支路產(chǎn)生一對同相正交的矢量分量以及與該偏移角成反比變化的角加權(quán)系數(shù)，用該角加權(quán)系數(shù)對每個分集支路的矢量加權(quán)，把所有分集支路電路的加權(quán)矢量合并，并從中確定一個合并角，以及從該合并角產(chǎn)生數(shù)字信號的副本。
下面具體參照附圖描述本發(fā)明，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的分集接收器的方框圖；以及圖2是表示偏移相位角與加權(quán)角之間關(guān)系的曲線圖。
現(xiàn)在參照圖1，其中示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的分集接收器。該分集接收器包括一個天線陣列1-1至1-k，用于接收數(shù)字調(diào)制的RF(射頻)信號，例如π/4相移的QPSK(四相移鍵)信號。多個電路相同的分集支路電路2-1至2-k分別連接到天線1。天線1之間相距一定的間隔，使得它們的輸出信號互不相關(guān)。每個分集支路電路2產(chǎn)生一對支路信號的正弦和余弦分量。分集合并器(或矢量合并器)3連接到分集支路電路2，以合并分集支路電路2的輸出，來把所合并的相位信號提供給一個判定電路4。
更具體來說，每個分集支路電路包括一個降頻變頻器10，其中RF信號被轉(zhuǎn)換為復(fù)數(shù)值的IF(中頻)信號。該IF信號的同相(I)和正交(Q)分量的幅度被限幅，或由一限幅器11歸一化。由限幅器11歸一化的信號的復(fù)數(shù)值被相位檢測器12用來檢測與在相移鍵控信號的相圖的360度圓周上的參考信號點之間的偏移角θ。
考慮一極坐標系，或IQZ空間，其中矢量由幅度R和角度θ和φ表示，其中φ是矢量與作為IQ平面的法線的Z軸之間的夾角。由于該極坐標系必須在分集支路信號由分集合并器3所合并之前被轉(zhuǎn)換為正交坐標系，該矢量投影到IQ平面上，產(chǎn)生如下方程In＝Rnsinφncosθn(1)Qn＝Rnsinφnsinθn(2)Zn＝Rncosφn(3)其中n為1，2，...，k。因此，從分集支路矢量合并而得的合并矢量由下式給出(∑In，∑Qn，∑Zn)＝(∑Rnsinφncosθn，∑Rnsinφnsinθn，∑Rncosφn)(4)
由于相位角的最終判定是在IQ平面上確定的，所得的矢量由如下方程給出(∑In，∑Qn)＝(∑Rnsinφncosθn，∑Rnsinφnsinθn) (5)因此，所得矢量的角度θsum由下式表示θsum＝tan-1(∑Rnsinφncosθn/∑Rnsinφnsinθn)(6)每個分集支路電路2包括一個只讀存儲器13，用于把偏移相位角θ轉(zhuǎn)換為一對cosθ和sinθ，它們分別被提供給乘法器14和15。另外提供的是一個場強檢測器16，其從IF信號檢測由相關(guān)聯(lián)天線所接收的信號的場強，并產(chǎn)生表示該幅度R的所接收信號強度指示(RSSI)信號。
信號R被在乘法器14和15中用作為振幅加權(quán)系數(shù)，用于加權(quán)ROM 13的cos-θ和sin-θ矢量輸出信號。
只讀存儲器13還產(chǎn)生與偏移相位角θ成反比變化的sinφ。該sin-φ被在乘法器14和15中用作為相位加權(quán)系數(shù)，用于加權(quán)cos-θ和sin-θ矢量信號。因此，乘法器14和15的輸出信號分別由方程(1)和(2)所表示。
分集合并器3包括用于對所有分集支路電路的同相分量求和以給出一個輸出信號∑In的加法器17，以及用于對所有分集支路電路的正交分量求和以給出一個輸出信號∑Qn的加法器18。除法電路19把加法器17的輸出除以加法器18的輸出，以產(chǎn)生相位角θsum。
判定電路4根據(jù)相圖的參考相位角檢測相位角θsum，并恢復(fù)原數(shù)字信號的副本。
由于π/4相移的QPSK信號具有在360度相圖上45度間隔的8個信號相點，對于給定信號點的判定閾值包括在給定相點一側(cè)+45度點和在另一側(cè)的-45度點之間的范圍。該給定信號點的判定閾值由以11.25°等分該90°判定范圍建立。
如圖2所示，0°、±11.25°、±22.5°、±33.75°、和±45.0°的相位偏移角θ被分別映射到90°、67.5°、45.0°、22.5°和0°的加權(quán)角φ。
由于0°的偏移相點是信號點，則在該點的φ值被設(shè)為等于90°的最大加權(quán)角。而±45°的偏移相移位于相鄰判定范圍的邊界線上。為了保證明確地區(qū)分該相鄰的判定范圍，在這些點處的φ值被設(shè)為等于0的最少加權(quán)角。加權(quán)角φ的中值被分配給偏移相角θ的余角，這樣φ與θ到90°之間的距離成反比變化。
由于總共有32個加權(quán)角φ，每個加權(quán)角由5位代碼表示。因此，相位檢測器12產(chǎn)生5位數(shù)字代碼來表示該偏移相位角θ。在ROM 13中，0°、±11.25°、22.5°、±33.75°和±45.0°的5位偏移角被分別轉(zhuǎn)換為sin90°、sin67.5°、sin45.0°、sin22.5°和sin0°的5位代碼。
因此，通過本發(fā)明的加權(quán)控制可以看出，該分集合并信號不再由于異相強信號到達一個天線處，而其它天線產(chǎn)生同相弱信號時偏離其判定角。
因此本發(fā)明的分集接收器能夠容許在分集支路的信號強度中發(fā)生的變化和誤差，因此該分集接收器的判定誤差率可以恒定地保持在可接受的水平上。
另外，分集接收器可以在硬件和軟件方面用簡單改變后的常規(guī)分集接收器而實現(xiàn)。
在本發(fā)明的一個改進實施例中，分集合并利用偏移相位信息而進行，這是通過在方程(6)中設(shè)置Rn＝1而實現(xiàn)的。因此，方程(6)可以改寫為θsum＝tan-1(∑sinφncosθn/∑sinφnsinθn)(7)由于方程(7)意味著不會從天線信號的功率電平改變中產(chǎn)生誤差，因此該改進的的分集接收器與上一實施例相比具有良好的接收靈敏度。但是，在該改進實施例中，相位信息必須用比上一實施例更多的位數(shù)來量化。在該改進的分集接收器中似乎不需要圖1中的場強檢測器。
權(quán)利要求
1.一種分集接收器，其中包括用于檢測由一個數(shù)字信號所調(diào)制的信號并從中產(chǎn)生多個互不相關(guān)的天線信號的多個天線；多個分別與所述天線相關(guān)聯(lián)的分集支路電路，每個所述分集支路電路使從相關(guān)聯(lián)天線提供的信號的振幅歸一化，從該歸一化的信號確定與一個參考角相對的偏移角，產(chǎn)生一對同相正交的矢量分量以及與所述偏移角成反比變化的角加權(quán)系數(shù)，并由該角加權(quán)系數(shù)對矢量加權(quán)；分集合并器，用于把所有所述分集支路電路的加權(quán)矢量合并，并從中確定一個合并角；以及用于接收該合并角并從中產(chǎn)生所述數(shù)字信號的副本的判定電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分集接收器，其特征在于，每個所述分集支路電路被設(shè)置為檢測來自相關(guān)天線的信號強度，并從中產(chǎn)生振幅加權(quán)系數(shù)，并由該振幅加權(quán)系數(shù)提供加權(quán)矢量的權(quán)重。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分集接收器，其特征在于，所述分集合并器包括用于對所有所述分集支路電路的同相分量求和的第一加法器；用于對所有所述分集支路電路的正交分量求和的第二加法器；以及用于把第一加法器的輸出除以第二加法器的輸出以產(chǎn)生所述合并角的除法電路。
4.一種分集合并由一個數(shù)字信號所調(diào)制的互不相關(guān)的天線信號的方法，所述天線信號分別與分集支路相關(guān)聯(lián)，該方法包括如下步驟a)對每個天線信號的振幅歸一化；b)從每個天線信號的歸一化信號中確定與一個參考角相對的偏移角；c)為每個所述分集支路產(chǎn)生一對同相正交的矢量分量以及與該偏移角成反比變化的角加權(quán)系數(shù)；d)用該角加權(quán)系數(shù)對每個所述分集支路的矢量加權(quán)；e)把所有所述分集支路電路的加權(quán)矢量合并，并從中確定一個合并角；以及f)從該合并角產(chǎn)生所述數(shù)字信號的副本。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于還包括如下步驟確定每個所述分集支路的天線信號的強度，并從中產(chǎn)生振幅加權(quán)系數(shù)；以及由該振幅加權(quán)系數(shù)對加權(quán)矢量加權(quán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，步驟(e)包括如下步驟對所有所述分集支路電路的同相分量求和，以產(chǎn)生一個同相合并矢量；對所有所述分集支路電路的正交分量求和，以產(chǎn)生一個正交合并矢量；以及把該同相合并矢量除以該正交合并矢量，以產(chǎn)生所述合并角。
全文摘要
一種分集接收器包括:用于檢測由數(shù)字信號所調(diào)制的信號并產(chǎn)生多個不相關(guān)的天線信號的天線陣列;以及多個分別與所述天線相關(guān)聯(lián)的分集支路電路。分集支路電路使從相關(guān)聯(lián)天線提供的信號的振幅歸一化,從該歸一化的信號確定與參考角相對的偏移角,產(chǎn)生一對同相正交的矢量分量以及與所述偏移角成反比變化的角加權(quán)系數(shù)。分集合并器把所有所述分集支路電路的加權(quán)矢量合并,確定合并角。判定電路接收該合并角并產(chǎn)生所述數(shù)字信號的副本。
文檔編號H04B7/08GK1248112SQ99119010
公開日2000年3月22日 申請日期1999年9月6日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月9日
發(fā)明者高橋秀彰 申請人:日本電氣株式會社