JP2006074448A - ダイバーシチ通信方法及び無線通信局 - Google Patents

Abstract

【課題】 伝播路上に、時間と共に伝播路に与える影響が変化する障害物が存在し、信号の受信品質が大きく変動する場合においても、回線に与える影響を軽減する通信方法及び無線通信局を提供する。
【解決手段】 複数のアンテナがそれぞれ受信する信号の受信品質に基づき、１のアンテナを選択し、前記選択した１のアンテナからの信号を受信信号として使用するダイバーシチ通信方法において、前記複数のアンテナのうち少なくとも１つは、他のアンテナと異なるビーム幅を有する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、無線通信システムのダイバーシチ通信方法及び前記方法に用いる無線通信局に関する。特に、送受信局間の見通し線上の障害物により、受信信号の品質が時間と共に変動する環境下でのダイバーシチ通信方法に関する。

無線通信システムにおいて、安定した受信を行うために、複数の受信アンテナを空間的に離して設置し、相互の相関が小さい複数の伝播路を構成するスペースダイバーシチ構成が用いられている。

図１は、無線通信システムで用いられるスペースダイバーシチを行う無線通信局の構成例を示すブロック図であり、図１（ａ）は、切替方式、図１（ｂ）は合成方式の例である。両方式共、アンテナ１と受信機２からなる受信系統を複数備え、切替方式においては、切替器５で、品質の良い受信系統を選択することで、合成方式においては、位相差検出器９で位相差の監視を行い、監視結果に基づき位相器４において位相を制御し、複数信号を合成器８で合成することでダイバーシチ受信を実現する。

田中良一、中山浩 著、「やさしいディジタル無線」、改訂第２版、電気通信協会、ｐ．６４〜６５

無線通信システムの送受信局間の見通し線上に、例えば風に揺られている樹木の様な、時間と共に伝播路に与える影響が変化する障害物が存在する場合、送信電波が散乱し、所謂、マルチパス現象が発生する。マルチパス現象により、受信レベルは大きく変動し、回線に大きな影響を与える。

図２は、伝播路上に樹木が存在し、風速５ｍ／ｓの風が吹いている場合の、受信レベルの変動を測定した結果を示す図である。図２に示すように、約５０ｄＢ程度の変動が発生している。実際には、５０ｄＢ以上となることも確認されており、回線設計を行うに当たって、非常に大きな受信レベルマージンを確保する必要がある。

伝播路上に、時間と共に伝播路に与える影響が変化する障害物が存在する場合に、前記障害物を迂回するように中継器を設置し、障害物の影響を回避する方法も考えられるが、中継装置の設置場所を確保することが可能であるとは限らず、また、設置場所の確保のための費用や、中継装置そのものの費用が余分にかかることとなり、実現が難しい場合が多い。

従って、本発明は、伝播路上に、時間と共に伝播路に与える影響が変化する障害物が存在し、受信レベル等の信号の受信品質が大きく変動する場合においても、回線に与える影響を軽減する通信方法及び無線通信局を提供することを目的とする。

本発明におけるダイバーシチ通信方法によれば、
複数のアンテナがそれぞれ受信する信号の受信品質に基づき、１のアンテナを選択し、前記選択した１のアンテナからの信号を受信信号として使用するダイバーシチ通信方法において、前記複数のアンテナのうち少なくとも１つは、他のアンテナと異なるビーム幅を有することを特徴とする。

本発明における無線通信局によれば、
複数のアンテナと、信号品質判定手段と、切替手段と、受信機とを有し、信号品質判定手段は、複数のアンテナがそれぞれ受信する信号の受信品質に基づき、１のアンテナを選択して切替手段に通知し、切替手段は、信号品質判定手段より通知されたアンテナと受信機を接続する無線通信局において、前記複数のアンテナのうち少なくとも１つは、他のアンテナと異なるビーム幅を有することを特徴とする。

本発明の他の実施形態によれば、
更に送信機を有し、前記切替手段は、前記信号品質判定手段で通知されたアンテナと送信機も接続することが好ましい。

また、本発明の他の実施形態によれば、
本発明による無線通信局、及び、通信方法は、ＴＤＤシステムに用いられることも好ましい。

ビーム幅の異なる複数のアンテナを用い、各アンテナが受信する信号の品質に応じてアンテナを切り替えることで、伝播路に与える影響が時間と共に変動する障害物が存在する場合でも、回線に与える影響を軽減することが可能となり、また、受信品質の高いアンテナを送信アンテナとすることで送信ダイバーシチ効果も得られる。

本発明を実施するための最良の実施形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。尚、以下の実施形態においては、通信を行っている一方の無線通信局が、基地局であり、他方の無線通信局が加入者局であるものとして説明を行う。

図３は、本発明によるダイバーシチ通信方法の第一の実施形態を示す図である。図３によると、基地局１００と、加入者局１０１とが通信を行っており、伝播路上に、樹木等の、伝播路に与える影響が時間により変動する障害物７が存在する。

基地局１００は、アンテナ１と、受信機２と、送信機３と、ＴＤＤスイッチ４とを有する。ＴＤＤスイッチ４は、送信機３からアンテナ１を経由して加入者局１０１に送信される送信信号と、加入者局１０１から送信され、アンテナ１を経由して受信機２で受信される受信信号を、予め割り当てられた送信時間と受信時間に応じて切り替える機能を有する。送信機３は、送信信号の変調及び無線周波数への変換等の処理を行い、受信機２は、受信信号の周波数変換及び復調等の処理を行う。

加入者局１０１は、アンテナ１１と、アンテナ１２と、受信機２と、送信機３と、ＴＤＤスイッチ４と、切替器５と、信号品質判定器６とを有する。信号品質判定器６は、アンテナ１１及びアンテナ１２が受信する信号の品質の判定を行い、使用するアンテナを決定し切替器５に通知する。使用するアンテナを決定する基準としては、受信レベルの高いアンテナを選択する方法が考えられる。切替器５は、信号品質判定器６からの通知に基づいて、ＴＤＤスイッチ４と、信号品質判定器６が選択したアンテナとを接続する機能を有する。これにより、加入者局１０１は、信号品質判定器が選択したアンテナを使用して送受信を行うこととなる。尚、受信機２と、送信機３と、ＴＤＤスイッチ４は、基地局１００と同一であるため説明は省略する。

ここで、加入者局１０１のアンテナ１１及びアンテナ１２は異なるビーム幅を有するアンテナを使用する。図３の構成においては、例えば、アンテナ１１として、アンテナ１２よりビーム幅が広いアンテナを使用しスペースダイバーシチを構成する。

例えば、伝播路上に樹木が存在し、樹木の枝葉が風に揺られることにより、受信レベルが大きく変動する場合において、ビーム幅の広いアンテナを使用すれば、ビーム幅の狭いアンテナを使用するより受信レベルの変動を低減できることが実験により確認された。しかし、ビーム幅の広いアンテナは、同等サイズの狭いビーム幅のアンテナと比較すると、アンテナゲインが小さく、受信レベルの低下が発生していない状態においては、ビーム幅の狭いアンテナを用いる場合と比較し受信レベルが小さくなる。従って、本発明の通信方法は、ビーム幅の広いアンテナと、ビーム幅の狭いアンテナを組み合わせてスペースダイバーシチを構成している。

図３の構成において、障害物７が信号に大きな影響を与えていない場合、信号品質判定器６は、ゲインの大きいアンテナ１２からの受信レベルが、アンテナ１１からの受信レベルより高いため、アンテナ１２を選択し、よってアンテナ１２で受信した信号が加入者局１０１の受信機２での復調に使用され、また、加入者局１０１の送信機３からの送信信号はアンテナ１２から基地局１００に送信される。風等の影響により、障害物７が信号に与える影響が大きくなった場合、ビーム幅の広いアンテナ１１からの受信レベルが、ビーム幅の狭いアンテナ１２からの受信レベルより高くなり、従って、信号品質判定器６は、切替器５にアンテナ１１を選択するように通知し、アンテナ１１により送受信が行われることとなる。

上記方法により、障害物７が信号に影響を与えている場合でも、比較的高い受信レベルが得られ、また、選択したアンテナを送信アンテナとすることにより、送信ダイバーシチ効果も得られる。

図５は、障害物により受信レベルが時間変動する環境化において、ビーム幅が４°及び６０°であるアンテナの受信レベルの変動を示したグラフである。図５に示すように、各アンテナの受信レベルの相関は小さく、受信レベルの高いアンテナを選択することで受信レベルの低下を軽減でき、回線品質を改善できることが分かる。

図４は、本発明によるダイバーシチ通信方法の第二の実施形態を示す図であり、基地局において、本発明によるダイバーシチ通信方法を使用している。

以上、アンテナが２つの場合で説明を行ってきたが、アンテナは２つに限定されるものではなく、３以上のアンテナを使用することも可能であり、また、ＴＤＤシステムを例にして説明を行ってきたが、ＴＤＤシステムのみならず、ＦＤＤシステムにおいても適用可能である。ＦＤＤシステムに適用する場合は、送信機３及び受信機２をそれぞれ直接切替器５と接続し、切替器において、選択したアンテナと送信機３及び受信機２と接続する構成とすればよい。

スペースダイバーシチを行う無線通信局の構成例を示すブロック図である。 時間により伝播路に与える影響が変動する障害物が存在する環境下での受信レベルの変動を測定した結果を示す図である。 本発明によるダイバーシチ通信方法の実施形態を示す図である。 本発明によるダイバーシチ通信方法の他の実施形態を示す図である。 障害物により受信レベルが時間変動する環境化において、ビーム幅が４°及び６０°であるアンテナの受信レベルの変動を示したグラフである。

符号の説明

１、１１、１２ アンテナ
２ 受信機
３ 送信機
４ ＴＤＤスイッチ
５ 切替器
６ 信号品質判定器
７ 障害物
８１ 合成器
８２ 位相器
８３ 位相差検出器
１００ 基地局
１０１ 加入者局

Claims (5)

1. 複数のアンテナがそれぞれ受信する信号の受信品質に基づき、１のアンテナを選択し、前記選択した１のアンテナからの信号を受信信号として使用するダイバーシチ通信方法において、
   前記複数のアンテナのうち少なくとも１つは、他のアンテナと異なるビーム幅を有することを特徴とするダイバーシチ通信方法。
2. 前記選択した１のアンテナを信号の送信に使用することを特徴とする請求項１に記載のダイバーシチ通信方法。
3. ＴＤＤシステムで用いられることを特徴とする請求項１又は２に記載のダイバーシチ通信方法。
4. 複数のアンテナと、信号品質判定手段と、切替手段と、受信機とを有し、
   信号品質判定手段は、複数のアンテナがそれぞれ受信する信号の受信品質に基づき、１のアンテナを選択して切替手段に通知し、
   切替手段は、信号品質判定手段より通知されたアンテナと受信機を接続する無線通信局において、
   前記複数のアンテナのうち少なくとも１つは、他のアンテナと異なるビーム幅を有することを特徴とする無線通信局。
5. 更に送信機を有し、前記切替手段は、前記信号品質判定手段より通知されたアンテナと送信機も接続することを特徴とする請求項４に記載の無線通信局。

Images