JPH10506762A

JPH10506762A - 伝送方法および装置

Info

Publication number: JPH10506762A
Application number: JP8511668A
Authority: JP
Inventors: ヨハンエクルルンド，ペル; レンナルトメランデル，パトリック
Original assignee: テレフオンアクチーボラゲツトエルエムエリクソン
Priority date: 1994-10-03
Filing date: 1995-09-26
Publication date: 1998-06-30
Also published as: US6035001A; CN1092866C; RU2157044C2; EP0796526B1; DE69527301D1; SE9403337L; WO1996010868A1; SE502618C2; FI971355A; CN1159869A; AU3690395A; FI971355A0; EP0796526A1; CA2201597A1; AU697709B2; SE9403337D0

Abstract

(57)【要約】デジタル無線伝送システム（ＴＳ）で受信機（ＲＸ）のダイナミックレンジを拡張する方法であって、上記受信機（ＲＸ）は送信機（ＴＸ）から送られる無線信号（Ｆ）を受けかつＡ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）を含んでおり、この方法は、上記Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）のダイナミックレンジに対して上方制限値（ＯＧ）を選択すること、上記受信機（ＲＸ）での無線信号処理に対する最小許容信号品位を決定すること、上記上方制限値（ＯＧ）を越えるように上記Ａ／Ｄ変換器のダイナミックレンジを過度に拡張すること、上記Ａ／Ｄ変換器の下流での信号品位値を発生すること、この発生された信号品位値を上記最小許容信号品位と比較すること、上記Ａ／Ｄ変換器を過度に拡張した時に上記最小許容信号品位を越えるように上記Ａ／Ｄ変換器の過拡張を制限すること、のステップを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】伝送方法および装置発明の分野本発明は、デジタル信号伝送システムにおいて信号受信機のダイナミックレンジを拡大する、すなわち種々の強度の信号を正しく再生するように受信機の能力を増強する方法および装置に関する。背景技術送信機および受信機間での音声信号のような信号の伝送において、受信機は信号を正しく再生するためにあるダイナミックレンジを持つ必要がある。信号強度は、受信機によって受信されると著しく変わってしまい、広いダイナミックレンジは受信機において良好な信号再生の方向に寄与する。例えば、米国特許第５，２７６，６８５号は受信機への入来信号の強度を信号を受信する受信機の能力、いわゆる自動利得制御に適応させる方法を教示している。受信機によって受信された受信信号の強度が受信機のダイナミックレンジの上方制限値よりの大きい時には、信号は減衰される。受信機によって受信された信号の強度が受信機のダイナミックレンジの下方制限値より下である時には、信号は増幅される。この米国特許によって教示される方法での１つの欠点は、受信機で通常利用可能な装置に加えて、このような複雑な装置を設けなければならないことである。この付加的な装置はコストに加わる。更に、受信信号の強度が極めて急峻に変化する時には問題が生じる。米国特許第４，８９３，３１６号はダイナミックレンジを拡大する他の方法を教示する。この特許はディザリング（ｄｉｔｈｅｒｉｎｇ）を記載している。ディザリングとは、簡単には、既知のノイズを、検波するには余りにも弱い信号に適用することを意味する。信号はこのノイズを重畳する。この全体の信号を増幅し、かつ既知のノイズを濾波して取り除くことによって信号は検波され得る。ディザリングの欠点はディザ発生器および分離器のような要素を設ける必要があることであり、これらもコストに加わる。ダイナミックレンジは、また、量子化レベル数を拡張しかつ１３ビットＡ／Ｄ変換器を１２ビット変換器の代わりに用いることによって広げられ得る。ビット数の増大は量子化レベルを増大させ、これはダイナミックレンジを広げて正確な再生をできるようにする。しかしながら、このような拡大した特性を有するＡ／Ｄ変換器は、また、コストに加わり、達成するには困難な点がある。発明の開示デジタルシステムの信号受信機はアナログ信号を受けるが、これは信号が最初にあるアナログ信号処理段を通った後である。次いで、信号はデジタル化され、信号におけるデジタル情報が抽出されることができるようになる。ダイナミックレンジに関する問題は、アナログ信号処理段の間で通常の制限値を越えておよびその上方にダイナミックレンジを拡張させることによって解決される。次いで、信号の振幅がデジタル化処理において制限される。このデジタル化された信号は、信号がアナログ信号処理段で既に制限されてしまった場合に失ってしまったであろう振幅情報を含んでいる。本発明は、また、上述の方法を構成する装置にも関連する。本発明の主たる目的は、信号が上記の制限値よりも強い時でさえ信号から信号情報を得るようにすることである。他の目的は、送信信号が重大な妨害および干渉を受ける時に情報の伝送を増強することである。なお一層の目的は、受信機装着のイコライザにおける信号処理を改善することである。上述のアナログ信号処理段は、受信信号の振幅を拡張したダイナミックレンジに従って制限すること、および低域フィルタによって信号を濾波することを含んでいる。信号伝送が高い搬送周波数で行われると、信号処理段に先行して、中間周波数信号を得るように、受信した高周波信号は合成する周波数とミックスダウンされる。低域濾波された信号は低域濾波された信号で過度に拡張されるデジタル／アナログ変換器に与えられる。信号はアナログ／デジタル変換器の下流の一層の段でミックスダウンされてベースバンド信号が得られ、これは実数および虚数部に分割される。これら２つの信号のそれぞれの振幅は制限され、この対の信号は送信されるべきデジタル情報を含んでいる。アナログ／デジタル変換器を過度の拡張することから生じる振幅制限に拘わらず、実数および虚数信号は、共に、アナログ振幅制限に対応する振幅値までの振幅情報を含んでいる。アナログ／デジタル変換器を過度に拡張することは、信号の処理に対して比較的に小さな影響しか与えないが、デジタル的な調波と位相誤差とを発生する。本発明によって与えられる１つの長所は、ある振幅情報が、制限された振幅を有する信号の場合であっても受信信号から得られることができることである。他の長所は、実在する信号受信機が受信機に対する複雑な変更を必要とせずに、あるいは受信機の構造改変を必要とせずに使用され得ることである。図面の簡単な説明第１図は、送信機および受信機を含んだ伝送システムのブロック図を概略的に示す。第２ａおよび２ｂ図は、受信機で受信された信号の強度を示す信号強度図である。第３図はＧＭＳＫ変調の原理を示すＩ／Ｑ図である。第４図は、受信機が送信機に密接して配置される時に、受信信号の振幅を示す振幅図である。第５図はＧＭＳＫ変調の原理を示すＩ／Ｏ図である。第６図は、受信機を過変調する時の位相誤差を示す位相図である。第７図は、受信機を過度に拡張する時に生じる種々の周波数成分を示す周波数図である。第８図は本発明の構成を示すブロック図である。発明を実施する最適なモード第１図はＧＳＭの範疇（移動通信のための世界的規模のシステム）の移動電話システムにおける伝送システムＴＳの概要を示す。図示した実施例において、伝送システムＴＳは、公衆陸上移動ネットワークＰＬＭＮの基地局の送信機ＴＸと、移動局ＭＳの受信機ＲＸとを含んでいる。図示した場合において、送信機は基地局に置かれ、受信機は移動局に置かれている（逆の場合であってもよい）。本発明にとって最も必須的であるこれら要素のみが第１図に示されており、図は伝送システムＴＳを詳細に示すようには意図していない。電話ユニットに内蔵されているマイクロフォンＭＣは公衆陸上移動ネットワークＰＬＭＮの主Ａ／Ｄ変換器１に接続されている。主Ａ／Ｄ変換器１は基地局の送信機ＴＸのコーダ２に接続されている。図示の場合において、コーダ２はチャンネルコーダとインターリーバとを含んでいる。音声コーディングおよび暗号化の幾つかの他の形式のコーディングが考えられる。コーダ２は以下により詳細に説明されるが、主に、冗長信号、つまり送信機から受信機に送信される時に元の信号よりも一層抵抗性がある信号を発生するために使用される。コーダ２は変調器３に接続され、これは、入来信号から、接続選択搬送周波数を有する位相変調アナログ搬送波を発生する。変調器３は送信機増幅器４に接続され、これは送信機アンテナ５に接続される。移動局ＭＳの受信機ＲＸは受信機増幅器７に接続した受信機アンテナ６を含んでいる。受信機増幅器７は、信号強度を後続の要素に適合させるようにしかつ電力損失を補償する信号増幅器ＡＭＰＬを含んでいる。受信機増幅器７は復調器８に接続されている。復調器８は、送信機ＴＸと受信機ＲＸとの間の空中インターフェースから受けた情報から所定周波数の信号を抽出する周波数ミキサＭＩＸを含んでいる。周波数ミキサＭＩＸは信号リミッタＬＩＭＩＴに接続され、これは入来信号の強度を制限する。信号リミッタＬＩＭＩＴはＡ／Ｄ変換器ＡＤＣに接続され、これは抽出された信号をアナログからデジタル形に変換する。Ａ／Ｄ変換器ＡＤＣは直角ディバイダＩ／Ｑに接続される。Ａ／Ｄ変換器ＡＤＣおよび直角ディバイダＩ／Ｑの機能は本発明の概念にとって極めて重要であり、後により詳細に説明する。復調器８はデコーダ９に接続される。デコーダ９は移動局ＭＳのＤ／Ａ変換器１０に接続される。Ｄ／Ａ変換器１０はスピーカＬＳに接続される。第２ａ図は、縦軸が基準レベル１ｍＷ［ｄＢｍ］に関してデシベルで表された信号強度［ＳＳ］を示し、横軸が長さ［ｌ］をメートル［ｍ］で示すようにした図である。長さｌ＝０メートルは基地局の位置に対応する。実線の電力曲線ＦＳは、送信機ＴＸから送信され受信機ＲＸで受信された信号の強度に対応する。信号の強度は、これにより、移動体が基地局の近傍に位置決めされた時に最大であり、基地局からの移動体の距離が増大するにつれ段々と弱くなる。第２ａ図は後により詳細に説明される。第２ｂ図も同様に、第２ｂ図は、縦軸が基準レベル１ｍＷ［ｄＢｍ］に関してデシベルで表された信号強度［ＳＳ］を示し、横軸が長さ［ｌ］をメートル［ｍ］で示すようにした図である。長さｌ＝０メートルは基地局の位置に対応する。実線の電力曲線ＪＳ１は、移動局ＭＳによって、信号が受信機増幅器７で処理された後にＡ／Ｄ変換器ＡＤＣにおいて受けられた信号の強度に対応する。第２ｂ図は後により詳細に記載される。音声情報伝送の場合の信号処理を次に説明するが、この場合信号処理は、音声信号がマイクロフォンＭＣから無線送信機ＴＸおよび無線受信機ＲＸを介してスピーカＬＳに伝えられる場合について記載され、これら全ては現在既知の技術に従っている。本発明に従って受信機ＲＸで信号を処理する方法が後に記載される。本発明にとって最も重要な段が特に図示され、本発明によって達成される効果がより詳細に説明される。音声情報の伝送で信号を処理する方法は以下のステップを含んでいる。 − ユーザからの音声信号ＡはマイクロフォンＭＣにおいてアナログ信号Ｂに変換される。 − このアナログ信号Ｂは公衆陸上移動回路網ＰＬＭＮにおいてパルスコード変調信号、いわゆるＰＣＭ信号Ｃに変換される。このＰＣＭ信号ＣはＰＣＭリンクを介して基地局の送信機ＴＸに送られる。この信号は６４Ｋビット／ｓの速度で送信される。 − ＰＣＭ信号Ｃは送信機ＴＸのコーダ２でコード化される。上述したように、コーダ２はチャンネルコーダおよびインターリーバを含んでいる。簡単に言えば、チャンネルコーダは送信信号に冗長を与えるためにＰＣＭ信号の情報を多重化する。この冗長化により、送信機ＴＸから受信機ＲＸまでの伝送において生じる誤差がより容易に検出されることができるようになる。信号ビットの値が伝送の間に変化される場合には、冗長伝送により元の信号がより容易に再発生されうるようになる。インターリーバはビットを分配して、インターリーバの上流で相互にシーケンシャルとなるビットが分離されかつインターリーバで互いに広げられるようにする。送信機ＴＸと受信機ＲＸとの間の空中伝送インターフェースが往々バーストで生じる。コヒーレントの情報の総合損失は情報をインターリーバの助けで広げることによって防止されうる。チャンネルコーダおよびインターリーバの機能はこの特定の技術に習熟した者にとって周知であり、従って詳細には説明されない。コーダ２はデジタルベースバンド信号Ｄを発生する。チャンネルコード化およびインターリーブ作用の結果、ベースバンド信号は送信機ＴＸから受信機ＲＸまでの伝送において元のＰＣＭ信号Ｃよりも一層抵抗性となる。 − ベースバンド信号Ｄは変調器３に送られ、そこでアナログ位相変調搬送波Ｅに変換される。この変調は、比較的に狭い帯域幅を受け入れる変調方法であるＧＭＳＫ方法（ガウス最小シフトキーイング）に従って行われる。簡単に言って、このＧＭＳＫ方法に従った変調は、発生された搬送波Ｅのある位相位置を表すベースバンド信号Ｄのビットを含む。第３図は，Ｉ／Ｑ図の助けで、ＧＭＳＫ変調がベースバンド信号Ｄから新たなビットを受ける時に、搬送波Ｅの位相位置が第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２にどのようにして変えられるかを示す。ＧＭＳＫ変調は通信の分野で普通に使用される変調技術であり、当業者にとっては公知である。このように、搬送波の位相位置はベースバンド信号Ｄに含まれた情報に従って変わる。搬送波Ｅの振幅は一定であり、ＧＳＭ規格に従って選ばれた搬送周波数も一定で、図示の例においては９００．２ＭＨｚに選択されている。 − 最大受信信号強度はＧＳＭシステムのシステム規格の予め定められた値に従って決定される。図示の例によれば、最大信号強度ＳＳは第２ａ図に示されるように−１５ｄＢＭである。 − 搬送波Ｅは送信機増幅器４に向けられて無線信号に変換され、次いで、選ばれた信号強度で送信機アンテナ５を介して送信される。 − 受信機で信号を処理した後に、システム要求で特定された最小許容信号品位が設定される。これらシステム要求はＧＳＭ規格で特定されている。 − Ａ／Ｄ変換器ＡＤＣの基準電圧が選択される。この選択はＡ／Ｄ変換器に入来する信号の最大および最小振幅間の所望の間隔に従って行われる。図示の実施例の場合において、受信信号の最大振幅は＋１ボルトに対応する。５０オームで、信号強度＋１０ｄＢｍは、第２ｂ図において、Ａ／Ｄ変換器ＡＤＣに対する上方制限値で示されている。 − 量子化レベル数の選択はＡ／Ｄ変換器ＡＤＣに関連して行われる。１２ビットＡ／Ｄ変換器がＡ／Ｄ変換器ＡＤＣを構成するために選択されたために、量子化レベル数は４０９５である。この選択はＡ／Ｄ変換器ＡＤＣで必要とされるダイナミックスに従って行われる。 − 無線信号Ｆは受信機アンテナ６を介して受信され、このアンテナ６から受信機増幅器７に送られる。受信された全無線信号は送信機ＴＸから送信された９００．２ＭＨｚの周波数に加えて複数の他の周波数を含んでいる。全受信無線信号Ｆは信号増幅器ＡＭＰＬにおいて増幅される。最大信号強度ＳＳはＧＭＳ規格によれば−４０ｄＢＭであるために、５０ｄＢの増幅度がＡ／Ｄ変換器ＡＤＣにおいて＋ｄＢｍの選択された上方制限値ＯＧを達成するために必要である（−４０ｄＢｍプラス５０ｄＢ＝＋１０ｄＢｍ）。５０ｄＢの増幅度がそれに適用されて、無線信号が選択されたＡ／Ｄ変換器ＡＤＣの前に述べた上方制限ＯＧを越えずに増幅されるようになっている。受信機増幅器７での増幅の後に、最大信号強度は、Ａ／Ｄ変換器が過度に拡張される必要がなければ、上方制限値ＯＧ以下でなければならない。増幅された全受信信号Ｆはフロント信号と言及する。 − フロント信号Ｇは受信機増幅器７から復調器８の周波数ミキサＭＩＸに送られる。上述したように、フロント信号Ｇは送信機ＴＸから送信された周波数、すなわち９００．２ＭＨｚに対して付加的な周波数を含んでいる。７５ＭＨｚの所望のいわゆる第１の中間周波数Ｈが、フロント信号Ｇを８２５．２ＭＨｚのいわゆる合成周波数ＳＹＮＴＨと混合することによって得られることができる（７５ＭＨｚの中間周波数は（９００．２−８２５．２）に対応する）。合成周波数ＳＹＮＴＨ、およびそれに関連して７５ＭＨｚに対応する中間周波数を選ぶ理由は、受信機ＲＸのフィルタが７５ＭＨｚに対応する選択された第１の中間周波数Ｈに対して値決めされているからである。周波数ミキサＭＩＸの機能は当業者にとって周知であり、従って詳細には記載しない。 − 第１の中間周波数Ｈは周波数ミキサＭＩＸから信号リミッタＬＩＭＩＴに送られる。信号リミッタＬＩＭＩＴは−４０ｄＢｍ以上の強度を有する信号が受信機ＲＸ内をこれ以上伝えられないようにする。第２ａ図は、移動体が基地局の近傍にある時、信号強度が−４０ｄＢｍを越える際のＧＳＭ規格に従って受信信号が制限されることを示す。この信号制限から生じる好ましくない信号成分は信号リミッタＬＩＭＩＴで濾波されて除かれる。信号リミッタＬＩＭＩＴで制限されかつ濾波された信号は制限された中間周波数Ｊとして言及される。制限された中間周波数Ｊの信号強度ＳＳは実線の電力曲線ＪＳ１の助けを借りて第２ｂ図に示されている。上述したように、基地局の位置は第２ｂ図で縦軸で表わされている。実線の電力曲線ＪＳ１の上方部分は、移動局ＭＳが基地局の近傍にある時の制限された中間周波数の信号強度を示す。長さｌと共に減少する信号強度は、移動体が基地局から離れる際のＡ／Ｄ変換器ＡＤＣの入力での入力強度を表す。選択されたＡ／Ｄ変換器ＡＤＣは制限された中間周波数を、移動体がｌ＝Ｌ０およびｌ＝Ｌ２間にある場合にアナログからデジタル形に変換することができる。移動体がｌ＝Ｌ０およびｌ＝Ｌ１間にある時には、アンテナによって受信された信号の強度は−４０ｄＢｍよりも大きく、最大信号強度ＭＸＳがＡ／Ｄ変換器において受けられる。次いで、この最大信号強度ＭＸＳは、Ａ／Ｄ変換器において、最大量子化レベルで再生され、すなわちＡ／Ｄ変換器の１２ビットは量子化レベル＃４０９５を表す。最小の受信可能な信号強度は、移動体が長さ（距離）ｌ＝Ｌ２にある時にＡ／Ｄ変換器において再発生されることができる。この時に、信号強度は下方制限値ＵＧに対応する。下方制限値ＵＧでの信号強度は、Ａ／Ｄ変換器において、最小量子化レベルで再発生され、すなわちＡ／Ｄ変換器の１２ビットは量子化レベル＃０を表す。第４図は、時間の関数としての制限された中間周波数Ｊの振幅が実線の振幅曲線ＪＡ１で示されるような振幅図である。振幅曲線ＪＡ１は、中間周波数の信号強度ＳＳが最大信号強度の近傍にある時、すなわち移動局が基地局の近傍にある時の中間周波数Ｊの振幅を示す。第４図に示される振幅図の縦軸は電圧［Ｖ］で振幅［Ａ］を表し、横軸は秒［ｓ］で時間［ｔ］を表す。実線の振幅曲線ＪＡ１は、Ａ／Ｄ変換器ＡＤＣで再発生されうる中間周波数Ｊの部分を示す。既知の技術に従って、Ａ／Ｄ変換器で最大信号強度ＭＸＳを受ける時にはＡ／Ｄ変換器ＡＤＣの上方制限値ＯＧを越えないので、最大信号強度ＭＸＳの近傍の中間周波数ＪがＡ／Ｄ変換器で完全に再発生されることができる。第４図から明らかなように、中間周波数Ｊは、それに関連して、振幅のピーク値がＡ／Ｄ変換器ＡＤＣによる過度の拡張のために「クリップ」されずに再発生される。Ａ／Ｄ変換器ＡＤＣにおいて処理された、制限された中間周波数Ｊはデジタル化された第１の中間周波数、すなわちデジタル周波数Ｋとして言及される。 − デジタル周波数Ｋは、第１図に示されるように、Ａ／Ｄ変換器ＡＤＣから直角ディバイダＩ／Ｑに送られる。このデジタル化された信号Ｋはデジタル中間周波数の両側で多数の周波数成分を含んでいる。中間周波数がゼロ周波数にミックスダウンされた時に折り返し効果が生じ、すなわち理論的に負の周波数範囲にある周波数成分は実際的にはゼロ軸にわたって正の周波数範囲に折り返される。信号の実数部分は、その結果の周波数成分をサイン信号と混合することによって得られる。信号の虚数部分は、その結果の周波数成分をコサイン信号と混合することによって得られる。その結果の周波数成分をサイン信号と混合することによって得られる信号はＩ成分として、また上記の結果の周波数成分をコサイン信号と混合することによって得られる信号はＱ成分として言及される。得られた２つの信号成分は第５図に示されるいわゆるＩ／Ｑ図で表されることができる。第５図は、値がＩ軸上で読み出される第１の実線の曲線Ｉ１でＩ成分を示し、値がＱ軸上で読み出される第２の実線の曲線Ｑ１でＱ成分を示す。これら２つの成分が共にベクトルＶ１を形成するようにすることによって、元のベースバンド信号のエンベロープすなわち各周期でのベースバンド信号の最大振幅がベクトルＶ１の振幅を読み出すことによって再発生されうる。このエンベロープは後の方法段でデコーダ９のイコライザによって使用される。ベクトルＶ１の位相変位ＦＩ１は、第３図に関連して上述した上記ＧＭＳＫ原理に従って元のベースバンド信号のビット情報を再発生するために使用される。所定の瞬時位相シフトＦＩ１はベースバンド信号のビット間隔の所定値に対応する。このようにして、直角ディバイダＩ／Ｑはデジタル周波数Ｋから実数の対象、プロセスの前の方で送信機ＴＸの変調器３に入った元のベースバンド信号Ｄを再発生する。再発生されたベースバンド信号は合成ベースバンド信号Ｌとして言及する。上で簡単に述べた直角ディバイダは無線通信分野での当業者に知られており、従って詳細には記載しない。 − 合成ベースバンド信号Ｌは復調器８の直角ディバイダＩ／Ｑからデコーダ９に送られる。このデコーダは、合成ベースバンド信号Ｌから、前の処理段でコーダ２に入るＰＣＭ信号Ｃを再発生する。合成ベースバンド信号Ｌはデコーダ９の上述したイコライザで処理される。第５図のＩ／Ｑ図の助けを借りて前に図示されたエンベロープは、送信機ＴＸから受信機ＲＸへ直接受信された無線信号の信号成分を、反射後まで受信機ＲＸにおいて受信されなかった無線信号Ｆの信号成分を分離するためにイコライザにおいて使用される。チャンネルディコーディング、逆インターリーブおよび等化処理の後に再発生されるＰＣＭ信号は合成ＰＣＭ信号Ｍとして言及される。 − 合成ＰＣＭ信号Ｍはデコーダ９からＤ／Ａ変換器１０に送られる。Ｄ／Ａ変換器は、ＰＣＭ信号から、前の段でＡ／Ｄ変換器１に到達するアナログ信号Ｂを再発生する。この発生された信号は合成アナログ信号Ｎとして言及される。 − 合成アナログ信号ＮはＤ／Ａ変換器１０からスピーカＬＳに送られる。前の段でマイクロフォンに入来する音声信号ＡがスピーカＬＳにおいて再発生される。この再発生された音声信号は合成音声信号として言及される。本発明に従って信号受信機のダイナミックレンジを拡張する方法が次に記載される。送信機ＴＸで行われた上述した方法ステップは、本発明を実施する時に行われるステップと同じである。本発明を実施する際に、信号が受信機ＲＸにおいて変化される。この変化は第２、４および５図に関連して図示される。記載を簡略化する目的において、記載で信号に与えられる名前あるいは呼称および第１図に示される参照符号は上で使用されたものと同じに留められる。他方、前に名付けられた信号の内容は本発明を実施する時には変化される。この変化は、種々の図での波線の信号発生の助けを借りて第２ｂ、４および５図に示される。従って、本発明の方法は受信機ＲＸにのみ関連し、次のステップを含んでいる。 − 最小の許容信号品位の設定、Ａ／Ｄ変換器の基準電圧の選択および量子化レベル数は前に記載されたものと同じである。 − 無線信号Ｆは受信機アンテナ６を介して受信され、次いでこのアンテナ６から受信機増幅器７に伝えられる。受信された全無線信号Ｆは信号増幅器ＡＭＰＬで受けられる。この信号は前の場合のように５０ｄＢまで増幅される。 − フロント信号Ｇは受信機増幅器７から復調器８の信号ミキサＭＩＸまで送られる。上述したように、第１の中間周波数信号Ｈがフロント信号Ｇをミックスダウンすることによって得られる。 − 第１の中間周波数信号Ｈは周波数ミキサＭＩＸから受信機増幅器７の信号リミッタＬＩＭＩＴに送られる。本発明によれば、信号リミッタは−３７ｄＢ以上の信号強度を有する信号が受信機ＲＸ内でこれ以上送られないようにする。従って、３ｄＢまでだけ前に許容された信号強度を超える信号強度を有する信号は通過することが許される。第２ａ図は、信号強度が−３７ｄＢを越えるような実施例に従って、移動体が基地局の近傍にある時に受信信号が制限されることを示す。それと共に得られた余分の信号強度は、信号のエンベロープを評価する時にイコライザにおいて使用される。イコライザにおいて−４０ｄＢｍ以上の信号強度を同様受信する可能性は、特に複雑な伝送条件の場合に極めて重要である。Ａ／Ｄ変換器がこの上昇させた信号強度の結果として過度に拡張されるが、Ａ／Ｄ変換器のこの過度の拡張に拘わらず得られた情報は性能要求を限界的に満足させるためには十分であることは事実である。これは本書を読み続ければ明白となるであろう。この信号制限の結果として生じた好ましくない周波数成分は、次いで、信号リミッタＬＩＭＩＴにおいて濾波されて取り除かれる。制限された中間周波数Ｊの信号強度ＳＳは、第２ｂ図において、波線の電力曲線ＪＳ２の助けで示される。波線の電力曲線ＪＳ２は、移動局ＭＳが基地局の近傍にある時に制限された中間周波数Ｊの信号強度を示す。移動体がｌ＝Ｌ０とｌ＝Ｌ１との間にある時に、信号は、Ａ／Ｄ変換器ＡＤＣの上方制限値ＯＧを越える際の変換器の上述した拡張のためＡ／Ｄ変換器においてひずみを発生する。しかしながら、このひずみの影響は上述した記載から明らかであるようにデジタルシステムでは取り除かれる。第４図は、無線信号Ｆの上述の減少した制限の結果として前に図示された振幅曲線ＪＡ１での振幅よりも大きい振幅を有する振幅曲線ＪＡ２の助けで制限された中間周波数Ｊの振幅を示す。振幅曲線ＪＡ２は、移動局がｌ＝Ｌ０の近傍にある時の中間周波数Ｊの振幅を示す。振幅曲線ＪＡ２の波線部分ＪＡ２１はＡ／Ｄ変換器ＡＤＣにおいて再発生されうる中間周波数Ｊのレベルを示す。中間周波数の最大信号強度を受ける時にＡ／Ｄ変換器ＡＤＣの上方制限値ＯＧを越えるために、中間周波数ＪはＡ／Ｄ変換器において再発生され得ない。ピーク振幅値がＡ／Ｄ変換器ＡＤＣを過度に拡張する結果として「クリップされる」ために信号はひずむ。この「クリップ」は第４図の波線部分ＪＡ２１から明らかである。 − デジタル周波数Ｋ、すなわちＡ／Ｄ変換器において処理された、制限された中間周波数JはＡ／Ｄ変換器ＡＤＣから直角ディバイダＩ／Ｑに送られる。得られた両信号成分は第５図に示されたＩ／Ｑ図に表されている。第５図の第１の波線の曲線１２は本発明の方法に従ったＩ成分のクリッピングを示し、第２の波線の曲線Ｑ１はＱ成分のクリッピングを示す。第５図に示される２つの成分は波線のベクトルＶ２を共になって形成する。これら２つの成分はＡ／Ｄ変換器でひずんだデジタル周波数Ｋから形成されたために、２つの成分の振幅はそのピークで「クリップ」される。これは、ベクトルがひずみがない中間周波数から作られるような場合よりも時々ベクトルＶ２が短くなることを意味する。第５図で第３のベクトルＶ３の長さはベクトルＶ３の適切な位相位置での受信信号のエンベロープ値を表す。第４のベクトルＶ４の長さはベクトルＶ４の適切な位相位置での受信信号のエンベロープ値を表す。第３のベクトルＶ３のエンベロープ値は、−３７ｄＢｍに対応する信号強度を受けた時に、Ａ／Ｄ変換器が過度に拡張されなかった場合（すなわち、図示されたエンベロープ値は正確である）と同じとなる。第４のベクトルＶ４のエンベロープ値は、−３７ｄＢｍに対応する信号強度を受けた時に、Ａ／Ｄ変換器が最大まで過度に拡張された場合（すなわち、所定のエンベロープ値は最大に悪くなっている）と同じとなる。比較を行うことによって、Ａ／Ｄ変換器が最初に記載した例示的実施例の場合に−４０ｄＢｍに対応する信号強度を受ける時に過度に拡張されないとしたら、振幅は対照的になって、第５図に表した内側の円ＥＶに従うと言いうる。Ａ／Ｄ変換器ＡＤＣを過度に拡張することによって、−３７ｄＢｍに対応する信号強度を受けた時に、ある振幅情報が得られる。この振幅情報は完全ではないが、Ａ／Ｄ変換器ＡＤＣが過度に拡張されなかった場合（すなわち、−４０ｄＢｍに制限された信号強度を受ける時）に得られるであろう振幅情報よりは良い。上述したように、ベクトルＶ１の位相シフトＦＩ２は元のベースバンド信号Ｄのビット情報を再発生するために使用される。所定の瞬時位相シフトＦＩ２はベースバンド信号の所定値のビット間隔に対応する。ベクトルＶ２はひずみがない中間周波数から作られた上述のベクトルＶ１よりも短いために、位相誤差ＦＩＥが上述の振幅のクリップに加えて生じてしまう。この位相誤差は第５図に示されている。この位相誤差は次式で計算されうる。ＦＩＥ＝ＦＩ１−ＦＩ２＝ＦＩ１−９０＋ａｒｃｔａｎ（Ｘ^*ｃｏｓＦＩ１）。この式において、ＸはＡ／Ｄ変換器が過度に拡張される過拡張因子に対応する。例えば、ＧＳＭシステムといったデジタルシステムにあっては、最も大きな許容位相誤差が存在する。ＧＳＭシステムの場合において、１．４倍の過拡張因子は６度の位相誤差ＦＩＥを発生する。６度に対応する位相誤差ＦＩＥはＧＳＭシステムにとって許容できる値である。位相誤差ＦＩＥが許容誤差より小さい限り、正確に発生されるビット情報の量は受け入れ可能な程大きくなる。１．４倍に対応する過拡張因子をもってすれば、オーバートーンの効果が信号の検出における問題を生じさせる程十分には妨害しないために、信号品位も受け入れ可能な程大きくなる。調波の影響は第７図の記載に関連して一層読み進めば明らかとなる。第６図は、Ａ／Ｄ変換器を３ｄＢに対応する１．４の因子だけ過度に拡張した時、位相シフトの関数としてＧＳＭシステムで測定された位相誤差値を示す。横軸は位相シフトＦＩを度で示し、縦軸は位相誤差ＦＩＥを同様度で示す。全部の可能な位相シフト（０−３６０度）のうちで、一部だけ（４５−９０度）が図に示されている。第６図は、６度に対応する最大位相誤差が選択された過度の拡張でＧＳＭシステムで生じることを示す。６度に対応する位相誤差はＧＳＭシステムで許容されうる。しかしながら、平均誤差値は一層低い。これは、Ａ／Ｄ変換器の特性を３ｄＢだけ拡張して、システムのユーザの一部に対して影響を与えずに行うことが可能である。第７図は、信号を周波数平面で測定した時に第４図に示されるクリップした振幅曲線ＪＡ２の形態を示す。横軸Ｍは周波数を、縦軸ＺはｄＢで信号強度を示す。デジタル周波数Ｋの基本周波数は第１の周波数スタックＳ１で示される。Ａ／Ｄ変換器ＡＤＣの「クリップ」後に生じた調波は基本周波数よりも低いレベルの別別の周波数スタックＳ２で示される。いわゆるノイズマットが第７図において黒く塗った領域Ｓ３で示されている。受信された基本周波数は、ある比率ｄＺがＳ１の電力とノイズマットＳ３および調波Ｓ２の電力との間に存在している限り受け入れられ得る。要約すれば、受信機のダイナミックレンジは本発明の助けで拡張されると言いうる。３ｄＢに対応する量だけダイナミックレンジを拡張する時にある情報が得られるが、この情報は完全ではない。得られる拡張されたエンベロープ情報は、受信機が特に受信にふさわしくない地帯にある時にイコライザにおいて使用される。第８図は受信機ＲＸにおける本発明の装置１００を示す。この装置は、信号リミッタＬＩＭＩＴと信号リミッタＬＩＭＩＴに接続したＡ／Ｄ変換器ＡＤＣとこのＡ／Ｄ変換器に接続した検波器とを含んでいる。装置１００は周波数ミキサＭＩＸおよび信号増幅器ＡＭＰＬを介して受信機アンテナ６に接続され、それには無線信号（Ｆ）が与えられる。図は、また、周波数ミキサＭＩＸに接続した合成周波数発生器ＳＧを示している。信号リミッタＬＩＭＩＴは信号リミッタで生じる調波を濾波して取り除くよう機能する低域フィルタＬＰを含むように示されている。Ａ／Ｄ変換器は上述した上方制限値ＯＧに対応する上方制限を有するダイナミックレンジを有する。検波器は直角ディバイダＩ／Ｑとデコーダ９とを含んでいる。直角ディバイダＩ／Ｑは、デコーダで信号を処理されうるようにするためにそれを再構成するための手段を含んでおり、その場合信号品位の程度が検出されることができる。信号リミッタＬＩＭＩＴは信号増幅器ＡＭＰＬおよび周波数ミキサＭＩＸで処理された無線信号を制限するための手段を含んでいる。これに関して、信号リミッタＬＩＭＩＴは、上方制限値ＯＧを越えないようにかつ検出器で検出された信号品位が所定の最小許容制限値を越えないように信号を制限する。本発明はその上述されかつ図示された例示的実施例には制限されず、かつ本発明の概念内で変更がなされうることが理解されるであろう。例えば、無線信号は移動体から送られても、基地局で受けられてもよい。更にまた、上述したＧＳＭシステムとは異なったシステムにも適用可能である。従って、本発明は変更が請求の範囲内でなされることができるために、記載されかつ図示された実施例には制限されない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．デジタル無線伝送システム（ＴＳ）で受信機（ＲＸ）のダイナミックレンジを拡張する方法であって、上記受信機（ＲＸ）は送信機（ＴＸ）から送られる無線信号（Ｆ）を受けかつＡ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）を含むようにした方法において、 − 上記Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）のダイナミックレンジに対して上方制限値（ＯＧ）を選択すること、 − 上記受信機（ＲＸ）での無線信号処理に対する最小許容信号品位を決定すること、 − 上記上方制限値（ＯＧ）を越えるように上記Ａ／Ｄ変換器のダイナミックレンジを過度に拡張すること、 − 上記Ａ／Ｄ変換器の下流での信号品位値を発生すること、 − この発生された信号品位値を上記最小許容信号品位と比較すること、 − 上記Ａ／Ｄ変換器を過度に拡張した時に上記最小許容信号品位を越えるように上記Ａ／Ｄ変換器の過拡張を制限すること、のステップを具備した方法。２．請求の範囲第１項記載の、デジタル無線送信システム（ＴＳ）で受信機（ＲＸ）のダイナミックレンジを拡張する方法において、上記受信機は上記Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）に接続した信号リミッタ（ＬＩＭＩＴ）を含み、上記方法は、 − 上記信号リミッタ（ＬＩＭＩＴ）においてこの信号リミッタに入る信号を制限して、信号強度が上記Ａ／Ｄ変換器の上記上方制限値（ＯＧ）を越えるようにすること、 − 低域フィルタ（ＬＰ）で上記信号リミッタ（ＬＩＭＩＴ）においてこのリミッタ（ＬＩＭＩＴ）で制限された信号を濾波すること、のステップを具備した方法。３．請求の範囲第１項または第２項記載の、デジタル無線送信システム（ＴＳ）で受信機（ＲＸ）のダイナミックレンジを拡張する方法において、上記受信機は上記Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）に接続した直角ディバイダ（Ｉ／Ｑ）とこの直角ディバイダ（Ｉ／Ｑ）に接続したデコーダ（９）とを含み、蒸気法方は、 − いわゆるベースバンド信号を得るように上記直角ディバイダ（Ｉ／Ｑ）への入来信号をダウンミックスすること、 − 上記ベースバンド信号を部分的にサイン信号とかつ部分的にコサイン信号と混合して、信号が上記デコーダ（９）で分析されることができるようにすること、のステップを具備した方法。４．請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の、デジタル無線送信システム（ＴＳ）で受信機（ＲＸ）のダイナミックレンジを拡張する方法において、上記方法は、１．４の因子だけ上記上方制限値（ＯＧ）を越えるように上記Ａ／Ｄ変換器を過度に拡張するステップを更に具備した方法。５．デジタル無線送信システム（ＴＳ）で受信機（ＲＸ）のダイナミックレンジを拡張する装置（１００）において、上記装置（１００）は信号リミッタ（ＬＩＭＩＴ）と、上方制限値（ＯＧ）だけ制限される上方制限を有するダイナミックレンジを備えた上記リミッタに接続したＡ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）と、上記Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）に接続されかつ上記Ａ．Ｄ変換器で処理される信号の信号品位を検出する手段を含んだ検出器（Ｉ／Ｑ、９）とを含み、上記信号リミッタ（ＬＩＭＩＴ）は、この信号リミッタによって与えられる信号の信号強度が上記上方制限値（ＯＧ）を越えるようにかつ上記信号リミッタ（ＬＩＭＩＴ）によって与えられる信号の信号強度が上記上方制限値（ＯＧ）を越える時に上記検出器（Ｉ／Ｑ、９）において検出される信号品位が所定の最小許容信号品位を越えるように入来信号を制限する手段を含んだ装置。