JP3098722B2 - 移動体通信制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車電話、携帯
電話、あるいは簡易型携帯電話（ＰＨＳ）等の移動体無
線通信機（以下、移動局と表現する場合もある）の基地
局に適用される移動体通信制御装置に係り、特に、基地
局から移動局へ送信する信号波を、移動局において良好
な受信状態を得られると予測される偏波方式で送信する
ようにした移動体通信制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の自動車電話や、ハンドセットと送
受信部とが独立した比較的大型のショルダー電話は、ア
ンテナが大地に対して垂直方向に立った状態で使用され
るため、これらの移動局から送信される信号波はほぼ垂
直偏波に限られていた。このため、基地局に設けられる
送受信設備は、図７に示したように、垂直偏波素子７１
ａを組み込んだ無線基地局用空間ダイバーシティ受信ア
ンテナ７１と、同様に垂直偏波素子７２ａを組み込んだ
無線基地局用空間ダイバーシティ送受信アンテナ７２
と、各アンテナ７１，７２で受信された信号波の中から
いずれか強い方の信号波を選択的に受信機１５へ供給す
るダイバーシティ回路７３と、ダイバーシティ回路７３
および送信機１４の一方を前記ダイバーシティ送受信ア
ンテナ７２と接続する送受分離器７４とで構成されてい
た。

【０００３】一方、現在急速に普及している携帯電話や
ＰＨＳ等の小型移動電話（以下、これらを総称して単に
携帯電話と表現する場合もある）では、ハンドセットと
送受信回路部とが一体構造となっているために通話時の
天頂方向からのアンテナの角度が使用状態によって大き
く異なり、移動局から送出される送信波の偏波面が一義
に定まらない。このため、基地局の送受信設備には、図
８に示したように、水平偏波素子８１および垂直偏波素
子８２の双方を組み込んだ無線基地局用偏波ダイバーシ
ティアンテナ８０を設け、各偏波素子８１、８２で受信
された水平偏波および垂直偏波のうち、強度の強い信号
波のみがダイバーシティ回路７３によって選択的に受信
されて受信機１５へ供給されるように制御されていた。
また、送信機１４から送出される送信信号は、送受分離
器７４を介して垂直偏波素子８２のみから固定的に送信
されるように構成されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術で
は、移動局から送信されて基地局で受信される垂直偏波
および水平偏波の強度にかかわらず、基地局から移動局
へ送信される信号波は常に垂直偏波に限られていた。し
かしながら、基地局において垂直偏波よりも水平偏波が
強く検出されている場合には、相手の移動局のアンテナ
は大地に対して水平状態である場合が多い。したがっ
て、このような場合には基地局から移動局へも水平偏波
を送信すれば移動局での受信状態が向上する。しかしな
がら、上記した従来技術の基地局では、垂直偏波よりも
水平偏波が強く検出されている場合でも送信波は常に垂
直偏波であったために、移動局では必ずしも最適な受信
状態が得られないという問題があった。

【０００５】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
点を解決し、基地局から移動局へ送信する信号波とし
て、移動局において常に良好な受信状態が得られるよう
な偏波を選択的に送信するようにした移動体通信制御装
置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明では以下のような手段を講じた点に特徴
がある。 (1) 相手局である移動局のアンテナの姿勢を、当該移動
局から送信されて基地局で受信される各偏波の強度に基
づいて予測し、予測されたアンテナの姿勢に最適な偏波
を送信するようにした。 (2) 相手局である移動局の形態を、当該移動局から送信
されて基地局で受信される各偏波内に含まれる識別情報
に基づいて予測し、たとえば移動局が自動車電話であっ
てアンテナの姿勢が大地に対して垂直に近い状態で使用
される可能性が高い場合には垂直偏波を送信し、移動局
が携帯電話やＰＨＳであってアンテナの姿勢が大地に対
して水平に近い状態で使用される可能性が高い場合には
水平偏波を送信するようにした。 (3) 相手局である移動局のアンテナの姿勢が大地に対し
て垂直に近い状態である可能性の高い制御チャネルでは
垂直偏波を送信し、アンテナの姿勢が大地に対して水平
に近い状態である可能性が高い通話チャネルでは水平偏
波を送信するようにした。 (4) タイムスロットごとに、相手局である移動局のアン
テナの姿勢を予測し、予測されたアンテナの姿勢に最適
な偏波を送信するようにした。

【０００７】上記した各構成によれば、移動局では自身
のアンテナの姿勢に適した偏波を受信できるようになる
ので、常に良好な受信状態が得られるようになる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施
形態である基地局の送受信設備の構成を示したブロック
図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表
している。無線基地局用偏波共用アンテナ１０には、水
平偏波素子１０ａおよび垂直偏波素子１０ｂが組み込ま
れている。なお、実使用においては、アンテナの高利得
化やビーム形成のために多段構成のアンテナアレイが用
いられるが、ここでは説明を判りや易くするために一段
構成のアンテナを例にして説明する。

【０００９】水平偏波素子１０ａは送受分離器１１ａを
介して切替装置１２の一方の可動接点およびダイバーシ
ティ制御回路１３の一方の入力端に接続されている。垂
直偏波素子１０ｂは送受分離器１１ｂを介して切替装置
１２の他方の可動接点およびダイバーシティ制御回路１
３の他方の入力端に接続されている。切替装置１２の固
定接点には送信機１４が接続され、ダイバーシティ制御
回路１３の出力端には受信機１５が接続されている。前
記ダイバーシティ制御回路１３には、後に図２を参照し
て詳述するように、各入力端に入力される受信信号の強
度を比較して強い方の信号を選択的に受信機１５へ供給
するダイバーシティ回路部１３ａと、前記比較結果に応
じて切替装置１２の接点を切り替えるための切替信号Ｓ
1 （Ｓ1aまたはＳ1b）を発生する切替信号発生部１３ｂ
とが設けられている。

【００１０】図２は、前記ダイバーシティ制御回路１３
の主要部の構成を示したブロック図であり、各入力端か
ら入力される前記受信信号の強度を比較する比較部１３
２と、比較部１３２から出力される比較結果信号Ｓ2 に
基づいて、各入力端から入力される各受信信号のうち強
度の強い方を選択的に、または合成して出力する出力選
択部１３３と、前記比較結果信号Ｓ2 に基づいて、強度
の強い信号波を受信している偏波素子から送信信号が出
力されるように前記切替装置１２の接点を切り替えるた
めの切替信号Ｓ1 を発生する信号発生部１３４とによっ
て構成されている。なお、本実施形態ではダイバーシテ
ィ回路部１３ａと切替信号発生部１３ｂとが比較部１３
２を共用しているので、ダイバーシティ制御回路１３と
しての回路構成の簡単化と小型化が実現されている。

【００１１】このような構成において、移動局から送信
された信号波はアンテナ１０の各偏波素子１０ａ，１０
ｂで受信され、受信信号は各送受分離器１１ａ，１１ｂ
を介して切替装置１２の可動接点およびダイバーシティ
制御回路１３の入力端に供給される。ここで、水平偏波
素子１０ａから出力される受信信号の方が垂直偏波素子
１０ｂから出力される受信信号よりも強いと、ダイバー
シティ制御回路１３の前記ダイバーシティ回路部１３ａ
は、水平偏波素子１０ａから出力された受信信号を受信
機１５へ供給し、切替信号発生部１３ｂは切替装置１２
に対して、固定接点を送信分離器１１ａ側の可動接点と
接続させるための切替信号Ｓ1aを発生する。この結果、
送信機１４から送出された信号は送信分離器１１ａを介
して水平偏波素子１０ａから送信されるようになる。

【００１２】これとは逆に、垂直偏波素子１０ｂから出
力される受信信号の方が強いと、ダイバーシティ制御回
路１３の前記ダイバーシティ回路部１３ａは、垂直偏波
素子１０ｂから出力された受信信号を受信機１５へ供給
し、切替信号発生部１３ｂは、固定接点を送信分離器１
１ｂ側の可動接点と接続させるための切替信号Ｓ1bを発
生する。この結果、送信機１４から送出された信号は送
信分離器１１ｂを介して垂直偏波素子１０ｂから送信さ
れるようになる。

【００１３】このように本実施形態によれば、水平偏波
成分の強い電波を送信している、換言すればアンテナの
姿勢が大地に対して水平に近い状態であると予測される
移動局には水平偏波が送信される一方で、垂直偏波成分
の強い電波を送信している、換言すればアンテナの姿勢
が大地に対して垂直に近い状態であると予測される移動
局には垂直偏波が送信されるので、移動局ではアンテナ
の姿勢に適した偏波を受信できるようになり、常に良好
な受信状態が得られるようになる。

【００１４】なお、移動局のアンテナの姿勢が大地に対
して垂直であっても、伝搬中に偏波面が変化し、基地局
では水平偏波が強く検出される場合もあるが、このよう
な場合であっても、基地局では受信波と同じ偏波を送信
するようにすれば、この送信波の偏波面も伝搬中に変化
するので、移動局では自身のアンテナの姿勢に適した偏
波を受信できるようになる。

【００１５】図３は、本発明の第２実施形態である基地
局の送受信設備の構成を示したブロック図であり、前記
と同一の符号は同一または同等部分を表している。本実
施形態では、各移動局の形態を表す情報すなわち移動局
が自動車電話であるのか小形携帯電話であるのかを表す
形態情報と、各移動局に固有の識別情報（例えば、加入
者番号）とが相互に関連付けられて予め交換局２０に登
録されている。

【００１６】偏波方式選択回路２１は、受信信号中に含
まれる各移動局の識別情報を検出すると、当該識別情報
に基づいて交換機２０から当該移動局の形態情報を入手
する。そして、移動局が自動車電話であってアンテナの
姿勢が大地に対して垂直に近い状態で使用される可能性
が高い場合には垂直偏波素子１０ｂから出力された受信
信号を受信機１５へ供給する一方で、切替装置１２に対
しては、固定接点を送信分離器１１ｂ側の可動接点と接
続させるための切替信号Ｓ1bを発生する。この結果、送
信機１４から送出された信号は送信分離器１１ｂを介し
て垂直偏波素子１０ｂから送信されるようになる。

【００１７】また、移動局が携帯電話であってアンテナ
の姿勢が大地に対して水平に近い状態で使用される可能
性が高いと、偏波方式選択回路２１は、水平偏波素子１
０ａから出力された受信信号を受信機１５へ供給する一
方で、切替装置１２に対しては、固定接点を送信分離器
１１ａ側の可動接点と接続させるための切替信号Ｓ1aを
発生する。この結果、送信機１４から送出された信号は
送信分離器１１ａを介して水平偏波素子１０ａから送信
されるようになる。

【００１８】このように本実施形態によれば、識別情報
に基づいて判定された移動局の形態に基づいて使用時に
おけるアンテナの姿勢を判断し、移動局が自動車電話で
あってアンテナの姿勢が大地に対して垂直に近い状態で
使用される可能性が高い場合には垂直偏波を送信し、移
動局が携帯電話であってアンテナの姿勢が大地に対して
水平に近い状態で使用される可能性が高い場合には水平
偏波を送信するようにした。この結果、移動局ではアン
テナの姿勢に適した偏波を受信できるようになり、常に
良好な受信状態が得られるようになる。

【００１９】図４は、本発明の第３実施形態である基地
局の送受信設備の構成を示したブロック図であり、前記
と同一の符号は同一または同等部分を表している。本実
施形態では、前記図１に関して説明した第１実施形態の
アンテナ１０と各送受分離器１１ａ，１１ｂとの間に１
／４波長線路結合型９０°ハイブリッド回路４１を設け
ると共に、このハイブリッド回路４１とアンテナ１０
（本実施形態では水平偏波素子１０ａ）との間には更に
９０°移相器４２を設けている。

【００２０】このような構成によれば、ダイバーシティ
制御回路１３には、大地に対してそれぞれ＋４５°およ
び−４５°だけ傾いて相互に直交する各偏波の強度を代
表する信号が入力される。ダイバーシティ回路部１３ａ
は、例えば送受分離器１１ｂを介して入力される＋４５
°偏波に関する受信信号の方が強いと、この受信信号を
受信機１５へ供給し、切替信号発生部１３ｂは切替装置
１２に対して、固定接点を送信分離器１１ｂ側の可動接
点と接続させるための切替信号Ｓ1bを発生する。この結
果、送信機１４から送出された信号は送信分離器１１ｂ
および９０°ハイブリッド回路４１を介して各偏波素子
１０ａ，１０ｂへ供給され、アンテナ１０からは＋４５
°偏波が送信されることになる。

【００２１】これとは逆に、送受分離器１１ａを介して
入力される−４５°偏波に関する受信信号の方が強い
と、ダイバーシティ制御回路１３はこの受信信号を受信
機１５へ供給する一方、切替装置１２に対しては、固定
接点を送信分離器１１ａ側の可動接点と接続させるため
の切替信号Ｓ1aを発生する。この結果、送信機１４から
送出された信号は、送信分離器１１ａ，９０°移相器４
２および９０°ハイブリッド回路４１を介して各偏波素
子１０ａ，１０ｂへ供給され、アンテナ１０からは−４
５°偏波が送信されることになる。

【００２２】このように本実施形態によれば、＋４５°
偏波が強く受信されれば、移動局に対しては＋４５°偏
波を送信し、−４５°偏波が強く受信されれば、移動局
に対しては−４５°偏波を送信するようにしたので、移
動局ではアンテナの姿勢に適した偏波を受信できるよう
になり、常に良好な受信状態が得られるようになる。

【００２３】図５は、本発明の第４実施形態である基地
局の送受信設備の構成を示したブロック図であり、前記
と同一の符号は同一または同等部分を表している。本実
施形態では、図１に関して説明した第１実施形態のアン
テナ１０と各送受分離器１１ａ，１１ｂとの間に１／４
波長線路結合型９０°ハイブリッド回路４１のみを設け
た点に特徴がある。

【００２４】このような構成によれば、ダイバーシティ
制御回路１３には右旋円偏波および左旋円偏波の強度を
代表する各信号が入力される。ダイバーシティ回路部１
３ａは、例えば送受分離器１１ａを介して入力される右
旋円偏波に関する受信信号の方が強いと、この受信信号
を受信機１５へ供給し、切替信号発生部１３ｂは切替装
置１２に対して、固定接点を送信分離器１１ａ側の可動
接点と接続させるための切替信号Ｓ1aを発生する。この
結果、送信機１４から送出された信号は送信分離器１１
ａおよび９０°ハイブリッド回路４１を介して各偏波素
子１０ａ，１０ｂへ供給され、アンテナ１０からは右旋
円偏波が送信される。

【００２５】これとは逆に、左旋円偏波に関する受信信
号の方が強いと、ダイバーシティ制御回路１３は、この
受信信号を受信機１５へ供給する一方、切替装置１２に
対しては、固定接点を送信分離器１１ｂ側の可動接点と
接続されるための切替信号Ｓ1bを発生する。この結果、
送信機１４から送出された信号は送信分離器１１ａおよ
び９０°ハイブリッド回路４１を介して各偏波素子１０
ａ，１０ｂへ供給され、アンテナ１０からは左旋円偏波
が送信される。

【００２６】本実施形態によれば、右旋円偏波が強く受
信できれば、移動局には右旋円偏波を送信し、左旋円偏
波が強く受信できれば、移動局には左旋円偏波を送信す
るようにしたので、移動局ではアンテナの姿勢に適した
偏波を受信できるようになり、常に良好な受信状態が得
られるようになる。

【００２７】なお、上記した各実施形態では、受信され
る各偏波の強度や移動局の形態に基づいて予測される当
該移動局のアンテナの姿勢に基づいて、基地局から移動
局へ送信する送信波の偏波面を選択するものとして説明
したが、以下に説明する本発明の第５、６実施形態で
は、所定のタイミングまたは周期ごとに時分割で偏波を
選択するようにしている。

【００２８】一般的な自動車・携帯電話システムにおけ
る通信モードは、例えばページングチャネルと呼ばれる
制御チャネルと、その後の通話チャネルとに大別され
る。ここで、待機時の携帯電話はアンテナが大地に対し
て垂直となる姿勢で保持されることが多く、着呼後の通
話時には水平に近い姿勢で使用されることが多い。そこ
で、本発明の第５実施形態では、主に待機時に利用され
る制御チャネルでは垂直偏波を送信し、通話時の通話チ
ャネルでは水平偏波を送信するようにした。

【００２９】本実施形態によれば、移動局のアンテナの
姿勢が大地に対して垂直である可能性の高い制御チャネ
ルでは垂直偏波が送信され、アンテナの姿勢が大地に対
して水平である可能性が高い通話チャネルでは水平偏波
が送信されるので、移動局ではアンテナの姿勢に適した
偏波を受信できるようになり、常に良好な受信状態が得
られるようになる。

【００３０】また、デジタル方式の自動車・携帯電話シ
ステムでは、情報が所定のタイムスロットごとに時分割
で送受信される場合があり、このような場合には、各タ
イムスロットごとに受信電波を解析し、その受信強度に
応じて頻繁に偏波を切り替えることが望ましい。そこ
で、本発明の第６実施形態では、図６に示したように、
情報が所定のタイムスロットごとに時分割で送受信され
るシステムにおいては、１つまたは複数のタイムスロッ
トごとに受信電波の強度を前記と同様にして比較し、比
較結果に基づいて送信波の偏波面を頻繁に切り替えるよ
うにした。

【００３１】本実施形態によれば、受信電波の強度が頻
繁に検出され、各検出タイミングごとに最適な偏波が送
信されるようになるので、移動局ではアンテナの姿勢に
頻繁に動かしても常に良好な受信状態が得られるように
なる。

【００３２】

【発明の効果】上記したように、本発明によれば以下の
ような効果が達成される。 (1) 受信される水平偏波と垂直偏波との強度を比較し、
アンテナの姿勢が大地に対して水平に近い状態であると
予測される移動局には水平偏波を送信する一方、アンテ
ナの姿勢が大地に対して垂直に近い状態であると予測さ
れる移動局には垂直偏波を送信するようにしたので、移
動局ではアンテナの姿勢に適した偏波を受信できるよう
になり、常に良好な受信状態が得られるようになる。 (2) 受信波中に含まれる識別情報に基づいて移動局のア
ンテナの姿勢を判断し、移動局が自動車電話であってア
ンテナの姿勢が大地に対して垂直に近い状態で使用され
る可能性が高い場合には垂直偏波を送信し、移動局が携
帯電話やＰＨＳであってアンテナの姿勢が大地に対して
水平に近い状態で使用される可能性が高い場合には水平
偏波を送信するようにしたので、移動局ではアンテナの
姿勢に適した偏波を受信できるようになり、常に良好な
受信状態が得られるようになる。 (3) ＋４５°偏波に近い偏波を送信している移動局に対
しては＋４５°偏波水平偏波を送信し、−４５°偏波に
近い偏波を送信している移動局に対しては−４５°偏波
水平偏波を送信するようにしたので、移動局ではアンテ
ナの姿勢に適した偏波を受信できるようになり、常に良
好な受信状態が得られるようになる。 (4) 右旋円偏波に近い偏波を送信している移動局には右
旋円偏波水平偏波を送信し、左旋円偏波に近い偏波を送
信している移動局には左旋円偏波水平偏波を送信するよ
うにしたので、移動局ではアンテナの姿勢に適した偏波
を受信できるようになり、常に良好な受信状態が得られ
るようになる。 (5) 移動局のアンテナの姿勢が大地に対して垂直に近い
可能性の高い制御チャネルでは垂直偏波を送信し、アン
テナの姿勢が大地に対して水平に近い可能性が高い通話
チャネルでは水平偏波を送信するようにしたので、移動
局ではアンテナの姿勢に適した偏波を受信できるように
なり、常に良好な受信状態が得られるようになる。 (6) タイムスロットごとに受信電波を解析し、その受信
強度に応じて頻繁に偏波を切り替えるようにしたので、
移動局ではアンテナの姿勢に頻繁に動かしても常に良好
な受信状態が得られるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態のブロック図である。

【図２】 ダイバーシティ制御回路の構成を示したブロ
ック図である。

【図３】 本発明の第２実施形態のブロック図である。

【図４】 本発明の第３実施形態のブロック図である。

【図５】 本発明の第４実施形態のブロック図である。

【図６】 本発明の第６実施形態の動作を示したタイム
チャートである。

【図７】 従来技術のブロック図である。

【図８】 従来技術のブロック図である。

【符号の説明】

１０…アンテナ、１０ａ…水平偏波素子、１０ｂ…垂直
偏波素子、１１ａ，１１ｂ…送受分離器、１２…切替装
置、１３…ダイバーシティ制御回路、１３ａ…ダイバー
シティ回路部、１３ｂ…切替信号発生部、１４…送信
機、１５…受信機、４１…９０°ハイブリッド回路、４
２…９０°移相器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 敏雄 東京都千代田区六番町６番地 日本移動 通信株式会社内 (72)発明者 新井 宏之 神奈川県横浜市旭区今宿東町615−11 (72)発明者 松岡 徹 神奈川県座間市相模が丘５−８−３ (56)参考文献 特開 平１−149620（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−197059（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−307923（ＪＰ，Ａ) 特公 昭43−12465（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04B 7/00 H04B 7/02 - 7/12 H04L 1/02 - 1/06

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送受信される信号波の偏波方式に応じて
   設けられた複数のアンテナと、 受信された信号波の中に含まれる相手局の加入者番号に
   基づいて、当該相手局が良好な受信状態を得られる偏波
   方式を選択する偏波方式決定回路と、 送信信号を前記複数のアンテナのいずれかへ選択的に供
   給する切替回路と、 前記選択された偏波方式で信号波を送信するアンテナか
   ら送信信号が送信されるように前記切替回路を制御する
   切替制御手段とを具備し、 前記偏波方式決定回路は、前記加入者番号に基づいて相
   手局が自動車電話であることが確認されると垂直偏波を
   選択し、携帯電話であることが確認されると水平偏波を
   選択することを特徴とする移動体通信制御装置。
2. 【請求項２】 制御チャネルによる呼設定後に通話チャ
   ネルによる通話を実行する移動体通信制御装置におい
   て、 送受信される信号波の偏波方式に応じて設けられた複数
   のアンテナと、 送信信号を前記複数のアンテナのいずれかへ選択的に供
   給する切替回路と、 前記送信信号の信号波が、制御チャネルでは一のアンテ
   ナから送信され、通話チャネルでは他の一のアンテナか
   ら送信されるように前記切替回路を制御する切替制御手
   段とを具備したことを特徴とする移動体通信制御装置。
3. 【請求項３】 前記一のアンテナは垂直偏波用アンテナ
   であり、前記他の一のアンテナは水平偏波用アンテナで
   あることを特徴とする請求項２に記載の移動体通信制御
   装置。