JP2901165B2 - 移動通信用一周波数交互通信方式におけるダイバーシチ方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は基地局と移動局との間で
単一周波数の信号を交互に送受信する移動通信方式にお
いて、基地局で、受信ダイバーシチ、および、送信ダイ
バーシチを実施して通信品質の改善を図る移動通信用一
周波数交互通信方式におけるダイバーシチ方式に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図４は基地局と移動局との間で単一周波
数の信号を交互に送受信する移動通信方式を説明する図
である。同図において、基地局４１はダイバーシチ用に
複数（ここでは２本）の送受信兼用のアンテナ４２ａ，
４２ｂと１台の送信機と２台の受信機を有する。移動局
４３は１本の送受信兼用のアンテナ４４と１台の送信機
と１台の受信機を有する。

【０００３】基地局４１のアンテナ４２ａ，４２ｂから
送信される搬送波周波数ｆの信号は移動局４３のアンテ
ナ４４に受信される。また、移動局４３のアンテナ４４
から送信される搬送波周波数ｆの信号は基地局４１のア
ンテナ４２ａ，４２ｂによって受信される。基地局４１
では、これら複数のアンテナで受信した信号の中で、受
信品質の最も良好なアンテナからの受信信号を復調する
選択ダイバーシチが行なわれる。

【０００４】基地局４１と移動局４３が単一周波数で双
方向の通信を行なう移動通信方式は図５に示すように、
所定の時間で交互に送信するプレストーク通信である。
ここで、図４の移動局４３から基地局４１に対する信号
を上り信号５１とし、基地局４１から移動局４３に対す
る信号を下り信号５２とする。

【０００５】図５ではＮチャネル多重の場合を示してお
り、第１番〜第Ｎ番目（＃１〜＃Ｎ）の各フレーム構成
は同一である。一例として、第ｎ番目のフレーム構成に
ついて説明すると、上り信号および下り信号のフレーム
長はＴであり送信時間はフレーム長Ｔに等しい。

【０００６】図６は基地局、図７は移動局の構成を具体
的に示すブロック図である。図６において、基地局の送
信機６６および受信機６２ａ，６２ｂはスイッチ制御回
路６８により切り換え制御される高周波スイッチ６１
ａ，６１ｂの各接点ａ，ｂを介してアンテナ６０ａ，６
０ｂに接続される。

【０００７】図７に示す移動局の送信機７２および受信
機７３にはスイッチ制御回路７４により切り換え制御さ
れる高周波スイッチ７１を介してアンテナ７０が接続さ
れる。なお、図６に示す高周波スイッチ６１ａ，６１ｂ
はスイッチ制御回路６８からの送受信切り換え信号によ
り送信の場合はアンテナ接点をｂ側に切り換え、受信の
場合はアンテナ接点をａ側に切り換える。

【０００８】ここで、移動局が送信する上り信号の送信
時間Ｔ内では、移動局の高周波スイッチ７１は接点ｂを
介して送信機７２に、基地局の高周波スイッチ６１ａ，
６１ｂは接点ａを介して受信機６２ａ，６２ｂに接続さ
れる。また、基地局が送信する下り信号の送信時間Ｔ内
では、基地局の高周波スイッチ６１ａ，６１ｂは接点ｂ
側に切り換えられる。

【０００９】基地局では上り信号受信期間中に受信機６
２ａ，６２ｂに接続された受信品質検出回路６３ａ，６
３ｂで受信品質を検出して、受信品質の良好な受信機を
判定し、その結果をアンテナ切り換え制御信号としてス
イッチ制御回路６８に入力する。比較回路出力信号によ
り切り換えスイッチ６５を切り換え、受信機６２ａの受
信品質が受信機６２ｂの受信品質より良好なときは切り
換えスイッチ６５の接点ａに接続して受信機６２ａの受
信データ信号を取り出し、受信機６２ｂの受信品質が受
信機６２ａより良好なときは切り換えスイッチ６５の接
点ｂ側に接続して受信機６２ｂの受信データ信号を取り
出す。

【００１０】基地局からの下りはアンテナ切り換えによ
る送信ダイバーシチが行なわれる。すなわち、基地局で
は、上り信号の最後の受信品質判定結果にもとづいてス
イッチ制御回路６８からの信号により受信機６２ａの品
質が受信機６２ｂよりも良ければ送信機６６より高周波
スイッチ６７の接点ｂ、高周波スイッチ６１ａ１１−１
の接点ｂを経てアンテナ６０ａから送信する。

【００１１】また、受信機６２ｂの受信品質が受信機６
２ａの受信品質よりも良ければアンテナ６０ｂから送信
する。アンテナ６０ａ，６０ｂの水平面指向性パターン
を図８に示す。従来のアンテナは同図に示すように無指
向性アンテナパターンのものが用いられている。同図に
おいて、８０ａは図６のアンテナ６０ａの水平面内の指
向性パターンを、８０ｂはアンテナ６０ｂの水平面内の
指向性パターンを示している。

【００１２】送信ダイバーシチは上り信号に続く下り信
号についてフェージングの変動が緩慢である条件のもと
で伝搬路の可逆性を利用し、基地局で受信される上り信
号の受信品質の良好な方のアンテナから送信される下り
信号の移動局での受信品質が他のアンテナから送信する
場合に比べ良好であるという性質を利用している。この
ように、基地局では、上り信号については受信ダイバー
シチを行ない、下り信号に対しては送信ダイバーシチを
行なっている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】陸上移動通信におい
て、狭帯域信号伝送を行なう場合、周波数選択性フェー
ジングによる伝送品質の劣化は受信ダイバーシチおよび
送信ダイバーシチにより改善することができる。しか
し、広帯域信号伝送の場合は周波数選択性フェージング
によって生じる波形歪の影響により軽減困難なフロア誤
りが発生し、従来のダイバーシチでは十分な改善効果が
望めなかった。

【００１４】この理由は伝搬遅延時間の異なる到来波が
合成受信されることにより受信信号の周波数特性に歪み
が生じ、これにより復調された信号に符号間干渉が発生
するためである。図９は周波数選択性フェージングによ
る歪みの有無による受信信号のスペクトラムの相違を示
す図である。同図において、９０は歪の無い場合を、９
１は歪がある場合を示している。この図から歪みがある
場合はダイバーシチの効果が十分得られないことがわか
る。

【００１５】これは、受信ダイバーシチに対応して送信
ダイバーシチが行なわれることから、送信ダイバーシチ
にも周波数選択性フェージングの影響が表れることを示
している。特に、無指向性アンテナで受信した場合はこ
の影響が顕著となる。

【００１６】本発明は、周波数選択性フェージング下に
おいて、基地局における上り信号の受信品質および移動
局における、下り信号受信時の受信品質を改善すること
のできるダイバーシチ方式を提供することを目的として
いる。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上述の
課題は、前記「特許請求の範囲」に記載した手段により
解決される。すなわち、本発明は、送受信兼用の複数の
アンテナを有する基地局と、送受信兼用の１本のアンテ
ナを有する移動局との間で単一周波数の信号を所定の周
期で交互に送受信し、基地局は、上記複数のアンテナの
内の受信品質の最も良いアンテナを用いて受信する受信
ダイバーシチを行なうと共に、受信品質の最も良いアン
テナを用いて移動局へ送信する送信ダイバーシチを行な
う移動通信用一周波数交互通信方式において、基地局
に、それぞれ指向方向の異なる複数のアンテナによって
構成されるアンテナ群を複数設けると共に、各アンテナ
群にそれぞれ対応する複数の受信機と、それぞれの受信
機で受信した信号についてその受信品質を検査してその
結果を出力する受信品質検査部と、上記受信品質の検査
結果を比較して、いずれの受信機の受信品質が良いかを
示す信号を出力する比較部と、１台の送信機とを設け、
基地局での受信に際して、各受信機が対応するアンテナ
群の中のアンテナを順次切り換えて受信し、その都度、
受信品質の検査結果を比較することによって、各アンテ
ナ群中の最も受信品質の良好なアンテナを選択し、次に
それぞれに対応するアンテナ群中の最も受信品質の良好
なアンテナを接続した各受信機についてその受信品質を
比較することによって最も良好な受信品質の得られる受
信機を選択する受信ダイバーシチ手段と、基地局からの
送信に際して、送信開始直前において受信品質の最も良
いアンテナを用いて送信を行なう送信ダイバーシチ手段
とを備えた移動通信用一周波数交互通信方式におけるダ
イバーシチ方式である。

【００１８】

【作用】本発明は、基地局において、それぞれ指向方向
の異なる複数のアンテナからなるアンテナ群を複数設
け、それぞれのアンテナ群中の最も受信品質の良好なア
ンテナを選択した後、受信ダイバーシチ、送信ダイバー
シチを行なうので、建物等の反射波に起因する遅延の影
響を軽減し、通信品質の向上を図ることができる。

【００１９】

【実施例】図１は本発明の一実施例の基地局の構成を示
すブロック図である。なお、移動局は先に図７で示した
従来の構成と同様である。本実施例では、基地局のアン
テナ群が２つの場合について示している。アンテナ群Ａ
およびＢは、各々Ｋ個の指向方向がそれぞれ異なるアン
テナで構成される。アンテナ群Ａはアンテナａ−１，ａ
−２，…，ａ−Ｋで構成され、アンテナ群Ｂはアンテナ
ｂ−１，ｂ−２，…，ｂ−Ｋで構成される。

【００２０】図２はアンテナ群の構成について説明する
図であって、２ａ−１は図１に示すアンテナ群Ａのアン
テナａ−１の水平面内指向性パターン、２ａ−２は、ア
ンテナａ−２の水平面内指向性パターン、２ａ−Ｋはア
ンテナａ−Ｋの水平面内指向性パターンを表わしてい
る。

【００２１】同図においては、アンテナａ−２の次（ａ
−３）からアンテナａ−Ｋの前までのアンテナについて
は、それぞれの水平面内指向性パターンを描くのを省略
している。

【００２２】同様に、２ｂ−１はアンテナｂ−１の水平
面内指向性パターン、２ｂ−２はアンテナｂ−２の水平
面内指向性パターン、２ｂ−Ｋはアンテナｂ−Ｋの水平
面内指向性パターンを表わしており、アンテナｂ−２の
次のアンテナからアンテナｂ−Ｋの前のアンテナまでの
アンテナについてはそれぞれの水平面内指向性パターン
を描くのを省略している。

【００２３】図１において、各アンテナａ−１〜ａ−
Ｋ、および、ｂ−１〜ｂ−Ｋは高周波スイッチ１１ａ，
１１ｂ、および、送受信切り換えのための高周波スイッ
チ１２ａ，１２ｂを介して受信機１３ａ，１３ｂにそれ
ぞれ接続される。また、高周波スイッチ１２ａ，１２
ｂ、および、高周波スイッチ１８を介して送信機１７が
接続される。各高周波スイッチ１２ａ，１２ｂ，１８は
スイッチ制御回路１９から出力される送信アンテナ切り
換え信号、あるいは、送受信切り換え信号に応じて切り
換えられる。

【００２４】受信機１３ａ，１３ｂから出力される受信
データ信号は受信品質検出回路１４ａ，１４ｂの出力信
号の比較結果により切り換えスイッチ１６によりその一
方が選択される。送信時は受信時の最後の受信品質判定
結果に基づいてスイッチ制御回路１９からの送信アンテ
ナ切り換え信号により高周波スイッチ１８の接点を切り
換えてアンテナ群Ａ、または、Ｂの内の１本のアンテナ
から送信する。

【００２５】本実施例では、指向方向の異なるアンテナ
を、例えば、アンテナａ−１とアンテナｂ−１、アンテ
ナａ−２とアンテナｂ−２、アンテナａ−Ｋとアンテナ
ｂ−Ｋと言うような組み合わせで順次切り換えて受信す
る。受信信号は受信品質検出回路６３ａ、６３ｂによっ
て、その受信品質が調べられ、その結果は、それぞれの
受信品質検出回路に保持される。このとき、アンテナ群
Ａでは、アンテナａ−１〜ａ−Ｋを順次切り換えて、受
信し、その都度、その受信品質を既に保持している受信
品質と比較して受信品質の良い方がアンテナ番号と対応
付けて残されて保持される。このようにして、アンテナ
を全て切り換えて受信した結果、最も受信品質の良いも
のが選択され、高周波スイッチ１１ａの接点によって当
該アンテナに接続される。アンテナＢについても同様な
動作によって、高周波スイッチ１１ｂの接点によって最
も受信品質の良いアンテナに接続される。 次に、受信機
１３ａ，１３ｂはそれぞれ選択されたアンテナを用いて
ダイバーシチ受信を行ない、その出力の受信品質が、比
較回路１５によって比較されて、いずれか受信品質の良
い方の系が選択される。そして、受信品質の最も良い受
信機に接続されたアンテナから送信する送信ダイバーシ
チを行なう。

【００２６】図３は本発明で用いる上り信号のフレーム
構成を示す図である。ここに示すフレーム構成は先に図
５で示した上り信号の１チャネル分の信号に相当する。
本フレームは同図に示すようにプリアンブル信号＃１〜
＃Ｋより成るプリアンブル信号３１と情報信号３２によ
り構成される。ここで、Ｋは各アンテナ群を構成するア
ンテナ数に対応する。基地局において受信するときは、
上記のようにプリアンブル信号＃１においてアンテナａ
−１，ｂ−１を接続したときのそれぞれの受信機の受信
品質を判定し、プリアンブル信号＃２において、アンテ
ナａ−２，ｂ−２を接続したときの各受信機の受信品質
を判定し、以下各プリアンブル信号において該当するア
ンテナを用いて受信した信号の受信品質を判定する。受
信品質の判定結果に基づいて受信品質の最も良いアンテ
ナの組み合わせを選択し、高周波スイッチ１１ａ，１１
ｂの接点を上記受信品質の最も良いアンテナに接続す
る。

【００２７】アンテナ選択後の受信ダイバーシチ、送信
ダイバーシチの動作は従来技術の場合と同様であるので
説明を省略する。以上の説明ではアンテナ群を２つ設け
た場合について述べているが本発明はこれに限るもので
はなく、アンテナ群を３つ以上設けても良い。

【００２８】また、アンテナを選択するための方法とし
て、アンテナ群Ａのアンテナａ−１と、アンテナ群Ｂの
アンテナｂ−１と言うように、その指向方向の対応する
ものごとに受信品質を判定するようにしているが、これ
は必ずしもこのような組み合わせをとらなければならな
いものではなく、任意の組み合わせとして両者を判定す
る方法を採っても良い。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明はそれぞれ指
向方向の異なる複数のアンテナにより構成したアンテナ
群を複数設けそれぞれのアンテナ群の中の最も受信品質
の良好なアンテナを選出し、更に、これらの各群のアン
テナの内から最も良好な受信品質のアンテナを選択する
ように構成しているので、反射物によって生じる遅延波
に起因する周波数選択性フェージングの影響を低減でき
る利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の基地局の構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】アンテナ群の構成について説明する図である。

【図３】上り信号のフレーム構成を示す図である。

【図４】基地局と移動局との間で単一周波数の信号を交
互に送受信する移動通信方式を説明する図である。

【図５】信号構成について説明する図である。

【図６】従来の基地局の構成の例を示す図である。

【図７】移動局の構成の例を示す図である。

【図８】アンテナの水平面指向性パターンを示す図であ
る。

【図９】受信信号のスペクトラムを示す図である。

【符号の説明】

ａ−１〜ａ−Ｋ，ｂ−１〜ｂ−Ｋ アンテナ ２ａ−１〜２ａ−Ｋ，２ｂ−１〜２ｂ−Ｋ アンテナ
の水平面内指向性パターン １１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ，１８ 高周波スイ
ッチ １３ａ，１３ｂ 受信機 １４ａ，１４ｂ 受信品質検出回路 １５ 比較回路 １６ 切り換えスイッチ １７ 送信機 １９ スイッチ制御回路 ３１ プリアンブル信号 ３２ 情報信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04B 7/00 H04B 7/02 - 7/12 H04L 1/02 - 1/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送受信兼用の複数のアンテナを有する基
   地局と、送受信兼用の１本のアンテナを有する移動局と
   の間で単一周波数の信号を所定の周期で交互に送受信
   し、基地局は、上記複数のアンテナの内の受信品質の最
   も良いアンテナを用いて受信する受信ダイバーシチを行
   なうと共に、受信品質の最も良いアンテナを用いて移動
   局へ送信する送信ダイバーシチを行なう移動通信用一周
   波数交互通信方式において、 基地局に、 それぞれ指向方向の異なる複数のアンテナによって構成
   されるアンテナ群を複数設けると共に、 各アンテナ群にそれぞれ対応する複数の受信機と、 それぞれの受信機で受信した信号についてその受信品質
   を検査してその結果を出力する受信品質検査部と、 上記受信品質の検査結果を比較して、いずれの受信機の
   受信品質が良いかを示す信号を出力する比較部と、 １台の送信機とを設け、 基地局での受信に際して、 各受信機が対応するアンテナ群の中のアンテナを順次切
   り換えて受信し、 その都度、受信品質の検査結果を比較することによっ
   て、各アンテナ群中の最も受信品質の良好なアンテナを
   選択し、 次にそれぞれに対応するアンテナ群中の最も受信品質の
   良好なアンテナを接続した各受信機についてその受信品
   質を比較することによって最も良好な受信品質の得られ
   る受信機を選択する受信ダイバーシチ手段と、 基地局からの送信に際して、 送信開始直前において受信品質の最も良いアンテナを用
   いて送信を行なう送信ダイバーシチ手段とを備えたこと
   を特徴とする移動通信用一周波数交互通信方式における
   ダイバーシチ方式。