JP2735586B2 - ダイバーシティー無線通信方法及びダイバーシティー無線通信方法を使用する無線機 - Google Patents

ダイバーシティー無線通信方法及びダイバーシティー無線通信方法を使用する無線機

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JP2735586B2 JP63256603A JP25660388A JP2735586B2 JP 2735586 B2 JP2735586 B2 JP 2735586B2 JP 63256603 A JP63256603 A JP 63256603A JP 25660388 A JP25660388 A JP 25660388A JP 2735586 B2 JP2735586 B2 JP 2735586B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [概要] 本発明はダイバーシティー無線通信方法及びダイバー
シティー無線通信方法を使用する無線機に関し,一方の
複数のアンテナを備える無線機から他の一個のアンテナ
を備える無線機に送信するフレーム構成の信号中に時分
割でアンテナを切換えて送信される信号部分が含まれ、
他方の無線機ではその時分割で受信した信号部分を識別
して受信し、それぞれの信号のレベルを識別することに
より、最適な送信アンテナを選択する選択制御情報を得
て、その選択制御情報を一方の無線機に送信すると、一
方の無線機はその選択制御情報に基づいて送信アンテナ
を切換えるものである。
[産業上の利用分野] 本発明は複数のアンテナを使用するダイバーシティー
無線通信方法に関し,特に複数のアンテナを備える固定
局と単一アンテナの移動局間でディジタル信号を通信す
るのに適したダイバーシティー無線通信方法及びダイバ
ーシティー無線通信方法を使用する無線機に関する。
[従来の技術] 移動通信においては、フェージングによる受信レベル
の変動、従って通信品質の劣化が起きる。
これに対処するための方法としてダイバーシティー受
信が広く行われている。その場合、よく使用されている
方式は、空間的に離した複数のアンテナを用いるもので
ある。例えば2本のアンテナをそれらに受信される信号
の強度が互いに無相関になるよう空間的に離して設置
し、2本のアンテナの受信レベルを常時測定し、信号レ
ベルの高い方のアンテナを選択する方法が知られてい
る。
2本のアンテナに受信される信号が互いに無相関にな
れば、双方の信号ともに受信レベルが低くなる確率が大
幅に減少するので、受信信号の劣化は少なくなる。その
他種々のダイバーシティー受信方法が知られており、例
えばジェイクス編,“マイクロウェーブ モバイル コ
ミュニケーションズ”ジョン・ワイリー・アンド・サン
社(Jakes edited,Microwave Mobile Communicatins,Jo
hn Wiley and Sons)に記載されている。
[発明が解決しようとする課題] コードレス電話や携帯電話などのように、移動無線機
の小型化が要求される場合には、複数のアンテナを設置
することが困難であるため、移動側の無線でスペースダ
イバーシティーを採用できなかった。
本発明は、移動無線機に複数のアンテナを使用せずに
済み、従って小型化が容易でありながらフェージングに
対処できるダイバーシティー無線機を提供することを目
的とする。
[課題を解決するための手段] 第1図は本発明の原理的構成図を示す。
第1図において、10は基地局(固定局)に設けられた
無線機、11,12は基地局が備える2つのアンテナ、13は
切換部、14は送信部、15は受信部、16は移動局に設けら
れた無線機(他方の無線機)、17は送信部、18は受信
部、19はアンテナを表す。
本発明は、送信を複数のアンテナのうちの一つから行
う第1の信号区間と、複数のアンテナから定められた順
番に時分割的に切り換えて信号の送信を行う第2の信号
区間とで少なくとも構成されるフレーム化されたディジ
タル信号を送信し、第2の信号区間の信号を受信した移
動局からの送信信号の結果に基づいて、次のフレーム信
号の第1の信号区間において選択されるべきアンテナを
決定する無線機が得られる。
[作用] 基地局と移動局の間の通信は、基地局側から移動局へ
の送信(下り方向)が無線周波数f1により行い、移動局
から基地局への送信(上り方向)が無線周波数f2(f1と
異なる)により行い、同時に双方向の通信を行うことが
できる。
下り方向の送信信号は第1図の上部に示すように第1
の信号区間1と第2の信号区間2とを含むフレーム化さ
れた信号である。第1の信号区間は一方の送信アンテナ
から送られ、第2の信号区間は時分割されて複数のアン
テナの一つ一つから順番に送信される。
上り方向の送信信号は、同じく第1図上部に示すよう
に少なくとも選択制御信号3を含むフレーム信号であ
る。
作用を説明すると、基地局の無線機10は移動局の無線
機16から送信された信号をアンテナ11,12で受信し、2
つのアンテナからの出力を受信部15に入力し、受信レベ
ル判別手段152において比較判別し、受信レベルが高い
方を検出すると、受信アンテナ選択手段153に指示信号
を発生して、受信アンテナの11,12の一方の出力を選択
して、情報信号(データまたはディジタル化されたアナ
ログ信号)を取り出すべきアンテナ出力を選択制御す
る。これと同時に、受信部15では受信信号中に含まれた
選択制御信号3を選択制御信号検出手段151により検出
して送信部14に供給する。
送信部14では、第1の信号区間送信手段141により送
信情報を第1の信号区間で送信するよう構成制御を行う
とともに、その第1の信号が受信部15の選択制御信号検
出手段151で検出した選択制御信号により指定されたア
ンテナから送信されるよう切換部13の切換え制御を行
う。また、第2の信号区間送信手段142は、第2の信号
を時分割して順次複数のアンテナ11,12に切り換えて送
信するようアンテナの切換制御を行う。
移動局の無線機16はアンテナ19から、基地局からの送
信信号を受信する。その中の第1の信号区間の信号は、
直前に移動局から送信した選択制御信号により選択され
たアンテナから送信されるのである程度以上の信号レベ
ルを備えていることが予想される。受信部18では、第1
の信号区間の信号に含まれた受信情報180を取り出す。
この第1の信号に続いて第2の信号を受信すると、順
次受信される時分割された各信号レベルを保存して第2
の信号が全て受信された時にそれらの値をレベル比較手
段181において比較し、最もレベルの高い信号を識別す
ると選択制御信号として送信情報170と共に選択制御信
号送信部171から送信する。
このように基地局の複数のアンテナ11,12から送信し
た第2の信号区間の信号を移動局の無線機16において受
信して何れの方が良好に受信できるかを判別して、その
結果を基地局に通知することにより、移動局では基地局
からの送信信号を常に良好に受信することができる。
[実施例] 第2図は本発明の実施例の信号のフォーマットを示す
図、第3図は基地局の無線機の実施例構成図、第4図は
移動局の無線機の実施例構成図を示す。
この実施例は、基地局と移動局間での通信を行うディ
ジタル伝送システム、例えば、コードレス電話システム
である。
第2図において、A.は下り方向(基地局→移動局)の
信号フォーマットで、P0はプリアンブル、DATAは送信す
べき情報信号でありデータ信号または音声をA/D変換し
たディジタル信号、P1,P2はポストアンブル信号を表
し、これらによりフレーム化された信号として送信され
る。フレームの長さは遺贈局の移動などによって引き起
こされるフェージングの周期よりも充分短く選ばれる。
なお、第2図には基地局をBS、移動局をMSで表示してい
る。
プリアンブル信号P0と情報信号DATAは第1図に示す第
1の信号区間の信号であり、ポストアンブル信号P1,P2
はそれぞれ分離されて、2つのアンテナから個別に送信
され、第1図に示す第2の信号区間の信号である。
第2図において、B.は上り方向(移動局→基地局)の
信号フォーマットで、Pはプリアンブル信号、Cは選択
制御信号、DATAは情報信号である。
第3図において、受信信号および送信信号は有線網
(電話交換網など)へ接続される。基地局からは第2図
A.に示すフレーム化された信号が送信され、フレームの
長さをフェージング周期よりも短く設定すれば、一つの
フレーム信号の送信中には、受信信号の強度はさほど変
化せず、後で示すようにダイバーシティー効果が損なわ
れることが少ない。
音声信号であっても一旦ディジタル化することによ
り、このようにフレーム化することは容易である。コー
ドレス電話の場合は音声符号化速度はADPCM(Adaptive
Delta Pulse Code Modulation)方式などにより、32Kbi
t/s程度が考えられ、従って無線チャンネルでのディジ
タル転送速度はプリアンブル信号の付加分などを考える
と、40Kbit/s程度である。フレーム長を200ビット程度
とすれば、5m秒程度のフレーム長となるので、フェージ
ング周期に比べて、充分短いと考えられる。
上り方向の伝送(MS→BS)においては基地局のアンテ
ナ30a,30bを用いて、アンテナ選択ダイバーシティー受
信を行う。下り方向の伝送(BS→MS)においては情報信
号の信号区間については、直前の上り方向の伝送により
移動局から送信された信号に依存して選択される。どち
らか一方のアンテナから送信され、二つに分けられたポ
ストアンブル信号P1,P2の信号区間においては、信号P1
は一方のアンテナから信号P2は他方のアンテナから送信
される。
アンテナ30a,30bは空間的に離されており、それらに
受信される信号はほぼ無相関であるものとする。
アンテナ30a,30bに受信された信号はそれぞれアンテ
ナ共用器(DUPで表示)31a,31bを介してスイッチ回路
(SWで表示)32−1に入力される。
スイッチ回路32−1は制御回路(CONTで表示)37より
出力される制御信号371に応じて、2つの入力信号のう
ち一方を選択して受信回路(RXで表示)33に出力する。
この動作の詳細は後述する 受信回路33では周波数変換,帯域制限,増幅などの動
作を行う。受信回路33の出力の一部は復調回路(DEMで
表示)34に入力されて、ディジタル信号の復調判定など
の処理がおこなわれる。
復調回路34の出力はデマルチプレクサ35に入力され
て、プリアンブル信号,情報信号およびアンテナ選択制
御信号に分解される。
情報信号はディジタルアナログ変換器(D/Aで表示)3
6に入力されて、受信アナログ信号が出力端子360に出力
される。
受信時の制御回路37の動作は次のように行われる。移
動局から第2図B.に示したフレーム化された信号が送信
されると、基地局では受信回路33の出力信号の一部が制
御回路37に入力される。受信回路33の出力信号レベルを
観測することにより、プリアンブル信号Pの受信が開始
されたことが分かると、制御回路37はあらかじめ定めら
れた時間、たとえばプリアンブル信号Pの半分の時間長
だけ、受信レベルを測定する。
この時間が経過したのち、その時に選ばれていた受信
アンテナを含むルートと測定された信号レベルを記憶し
たのち、制御信号371を切り換えることにより、スイッ
チ回路32−1に対して選択しているルートを切り換える
信号を出力する。
スイッチ回路32−1の切り換えが終わると、受信回路
33の出力信号レベルの測定を開始する。ある定められた
時間経過し信号レベル測定を終了するとルートと測定さ
れた信号レベルを記憶する。この信号レベルと先に測定
した信号レベルを比較し、高い方の信号レベルに対応す
るルートを選択するために、スイッチ回路32−1に対し
て、制御信号を出力する。
その後デマルチプレクサ(DMXで表示)35の出力信号
を監視することにより、プリアンブル信号Pが受信され
る毎に以上の動作を行う。
以上の説明で分かるように本発明の基地局はアンテナ
選択ダイバーシティー受信を行う。
受信されたアンテナ選択制御信号Cはデマルチプレク
サ35から制御回路37に出力されて記憶されている。この
信号は後述するように送信時におけるアンテナ選択に用
いられる。
入力端子410に入力される送信アナログ信号はアナロ
グディジタル変換器(A/Dで表示)41によりディジタル
信号に変換される。この信号はマルチプレクサ(MUXで
表示)40においてプリアンブル信号P0,ポストアンブル
信号P1,P2とともに多重化されたのち、変調器(MODで表
示)39に入力されて変調される。
被変調波信号は増幅,周波数変換などを行う。送信回
路(TXで表示)38に入力され、スイッチ回路32−2に出
力される。
プリアンブル信号P0と情報信号DATAは、前述したよう
に制御回路37に記憶されているアンテナ選択制御信号C
により決定されるアンテナより送信され、ポストアンブ
ル信号P1,P2はそれぞれ送信アンテナ30aおよび30bより
定められた順番に送信される。例えば信号P1が送信アン
テナ30aより送信された後、信号P2が送信アンテナ30bよ
り送信される。この為の周期をとるために、マルチプレ
クサ40は制御回路37に制御信号を出力する。
プリアンブル信号P0は通常のクロック再生あるいはキ
ャリア再生用の信号である。
ポストアンブル信号P1,P2を受信信号レベルの測定に
用いることができるなら、どのような信号でもよく例え
ば無変調キャリア信号を用いることができる。
第4図は本発明の移動局の無線機の実施例構成図であ
る。アンテナ50に受信され、アンテナ共用器51を通過し
た受信信号は、周波数変換、帯域制限、増幅などを行う
受信回路52に入力される。受信回路52の出力の一部は復
調回路53で復調され、判定が行われたのちデマルチプレ
クサ54において、プリアンブル信号、情報信号、ポスト
アンブル信号に分離される。
情報信号はディジタルアナログ変換器55に入力され
て、アナログ音声信号が出力端子550に得られる。デマ
ルチプレクサ54はポストアンブル信号P1,P2に対応し
て、制御信号を出力して受信回路52の出力信号レベルを
測定させる。
制御回路56はポストアンブル信号P1,P2に対応して測
定した受信レベルを比較し、受信レベルの高い方のポス
トアンブル信号を指定する。即ち、この信号が送信され
たアンテナを指定する信号を、アンテナ選択制御信号と
して記憶する。
入力端子600に入力される送信アナログ音声信号は、
アナログディジタル変換器60によりディジタル信号に変
換された後、マルチプレクサ59において、プリアンブル
信号、制御回路56に記憶されているアンテナ選択制御信
号と多重化されて、変調回路58に出力される。
変調回路58の出力は増幅、周波数変換などを行う送信
回路57に入力され、アンテナ共用器51を介してアンテナ
50より送信される。
以上、述べたように本発明においては基地局から移動
局への通信は送信アンテナ切り換えダイバーシティ方式
となっている。
本発明においては、信号フレーム長は十分短いので、
移動局から送信される測定結果に基づいて送信アンテナ
の選択を行っても、ダイバーシティー効果の減少は無視
できる。
[発明の効果] 本発明は移動局において複数のアンテナを使用してな
くても、ダイバーシティー効果が得られるので、移動局
の小型化が容易になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理的構成図、第2図は本発明の実施
例の信号のフォーマットを示す図、第3図は本発明の基
地局の実施例構成図、第4図は本発明の移動局の実施例
構成図である。 第1図中、 10:基地局(固定局)の無線機 11,12,19:アンテナ 13:切換部 14,17:送信部 15,18:受信部 16:移動局の無線機 17:送信部 18:受信部

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数のアンテナを有する一方の無線機と単
    一のアンテナを有する他の無線機との間でディジタル通
    信を行うダイバーシティー無線通信方法において, 前記一方の無線機(10)は,複数のアンテナの選択され
    た一つから送信される第1の信号区間と,複数のアンテ
    ナから定められた順番に時分割的にアンテナを切り換え
    て信号が送信される第2の信号区間とを少なくとも含む
    フレーム化された信号を送信し, 前記他の無線機(16)は前記一方の無線機から送信され
    たフレーム化信号中の第2の信号区間の前記時分割的に
    切り換えられた複数の信号を判別して,最も良好に受信
    できた信号を識別する情報を選択制御信号として前記一
    方の無線機に送信し, 前記一方の無線機は,ダイバーシティーアンテナ選択に
    より受信アンテナを選択し,前記他の無線機から送信さ
    れた前記選択制御信号により前記複数のアンテナの中か
    ら一つの送信用アンテナを選択することを特徴とするダ
    イバーシティー無線通信方法。
  2. 【請求項2】前記一方の無線機から送信される前記フレ
    ーム化された信号は,第1の信号区間に音声等の情報信
    号を含み,第1の信号区間の後に第2の信号区間が設け
    られることを特徴とする請求項(1)記載のダイバーシ
    ティー無線通信方法。
  3. 【請求項3】第1の信号区間と第2の信号区間とからな
    るフレーム化された信号を送信する複数のアンテナを備
    えアンテナ選択ダイバーシティーで受信を行う無線機で
    あって, 前記第1の信号区間に複数のアンテナの中から相手無線
    機から送られた選択信号により選択された一つのアンテ
    ナへ信号情報を送信させ前記第2の信号区間に複数のア
    ンテナから定められた順番に時分割的に切り換えて信号
    を送信させる送信部を備えることを特徴とする請求項1
    または2の何れかに記載されたダイバーシティー無線通
    信方法を使用する無線機。
  4. 【請求項4】複数のアンテナのうちの一つから送信され
    る第1の信号区間と複数のアンテナから定められた順番
    に時分割的に切り換えて送信される第2の信号区間とを
    少なくとも含むフレーム化された信号を受信する無線機
    であって, 前記第2の信号区間における複数のアンテナから送信さ
    れた各信号を受信してそれぞれのレベルを検出して保持
    する受信部と,前記各信号の受信レベルを比較して最高
    レベルの信号を検出するレベル比較手段と,検出された
    最高レベルの信号を表す情報を選択制御信号として送信
    する送信部を備えることを特徴とする請求項1または2
    の何れかに記載されたダイバーシティー無線通信方法を
    使用する無線機。
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