JP3456405B2 - 2偏波スペースダイバーシティ無線装置 - Google Patents

2偏波スペースダイバーシティ無線装置

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JP3456405B2 JP06677498A JP6677498A JP3456405B2 JP 3456405 B2 JP3456405 B2 JP 3456405B2 JP 06677498 A JP06677498 A JP 06677498A JP 6677498 A JP6677498 A JP 6677498A JP 3456405 B2 JP3456405 B2 JP 3456405B2
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は反射板区間で使用さ
れることが多い2偏波スペースダイバーシティ無線装置
に関するものである。 【0002】反射板区間でのスペースダイバーシティ受
信を1偏波(例えば、垂直偏波)で構成する場合、同一
の垂直偏波の電波を送信局の2つのアンテナから送信す
ることになる。 【0003】受信局では、径路差のある電波が受信点
(アンテナ)に到達し、同レベルで受信されるが、到達
した電波間の位相差によって、受信レベルが変動する
為、この様な構成は反射板区間には適用されず、2偏波
(垂直偏波/水平偏波)スペースダイバーシティを用い
ることが多い。 【0004】しかし、2偏波スペースダイバーシティの
場合、下記に示す様に、交差偏波識別度が劣化した状態
でフェージングが発生すると、更に、交差偏波識別度が
劣化し、垂直偏波/水平偏波の受信レベル差が小さくな
って、偏波間干渉による受信レベルの劣化が生ずること
になる。 【0005】そこで、フェージング発生時、到来電波の
レベルを監視し、垂直偏波と水平偏波の受信レベル差に
よる劣化の改善を図ることが必要である。 【0006】 【従来の技術】図6は2偏波スペースダイバーシティ方
式の構成説明図、図7は2偏波スペースダイバーシティ
用受信側要部構成図である。 【0007】なお、図7中の61は低雑音増幅器、62
は周波数変換器、63は前置中間周波増幅器、64は局
部発振器、65、67はハイブリッド、66は可変位相
器、68は中間周波帯域フィルタ、69は自動利得制御
増幅器である。 【0008】図6において、A局から反射板迄の距離
が、B局から反射板迄の距離よりも長い為、A局−反射
板の間でフェージングの発生確率が高く、スペースダイ
バーシティ受信が必要な区間である。 【0009】ここで、反射板を経由しない場合、反射板
において交差偏波識別度がフェージングによるレベル低
下よりも大きければ、アンテナの交差偏波識別度によ
り、フェージング時でも垂直偏波/水平偏波間の偏波間
干渉は救済できる。 【0010】この為、中間周波帯で垂直偏波、水平偏波
の受信信号を合成した時、合成レベルについては、特に
問題は生じない。しかし、反射板を経由した場合、反射
板で偏波面の「ねじれ」が生じて交差偏波識別度が劣化
する場合がある。 【0011】この様な状態で、フェージングが発生する
と交差偏波識別度は更に劣化し、垂直偏波と水平偏波の
レベル差は小さくなり、偏波間干渉によって受信レベル
の劣化が生じることになる。 【0012】図7において、垂直偏波用アンテナ及び水
平偏波用アンテナで受信された、垂直偏波及び水平偏波
の信号は、それぞれ低雑音増幅器61a、61bで増幅
されて周波数変換器62a、62bに加えられる。 【0013】周波数変換器62aには、局部発振器64
からの局発信号がハイブリッド65を介して印加してい
るので、受信信号は局発信号と混合されて中間周波数の
信号に周波数変換され、前置中間周波増幅器63aを介
してハイブリッド67に加えられる。 【0014】一方、周波数変換器62bには、上記の局
発信号がハイブリッド65、可変位相器66を介して印
加しているので、受信信号は可変位相器66を通過して
位相がシフトした局発信号と混合されて中間周波数の信
号に周波数変換され、前置中間周波増幅器63bを介し
て同じくハイブリッド67に加えられる。 【0015】そこで、前置中間周波増幅器63a、63
bからの信号は、ハイブリッド67で合成され、合成さ
れた信号は中間周波帯の帯域通過フィルタ68を通り、
自動利得制御増幅器69で一定レベルに制御され、中間
周波数帯の合成出力として図示しない復調器に送られ
る。 【0016】なお、可変位相器66の位相シフト量は、
自動利得制御増幅器69からの制御信号によって、同相
合成が行なわれる様に制御されている。 【0017】 【発明が解決しようとする課題】図8は課題説明図であ
る。以下、図8を用いて課題を説明する(図7参照)。 (1)フェージング発生時 先ず、フェージング発生前の通常時は、垂直偏波用アン
テナから、図8−に示す様な実線の垂直(V)偏波
と、アンテナの交差偏波識別度により垂直偏波のレベル
より低下したレベルの水平(H)偏波成分(点線)が図
7の垂直偏波用低雑音増幅器61aに出力される。 【0018】また、水平偏波用アンテナから、図8−
に示す様な点線の水平偏波と、アンテナの交差偏波識別
度により水平偏波のレベルより低下した垂直偏波成分
(実線)が、図7の水平偏波用低雑音増幅器61bに出
力される。 【0019】さて、この様な状態でフェージングが発生
すると、例えば、垂直偏波側で発生したフェージングに
よって、垂直偏波用アンテナから出力される垂直偏波の
受信レベルが、交差偏波識別度により低下した点線の水
平偏波成分のレベルと同程度まで低下し(図8−参
照)、この状態で垂直偏波の位相が水平偏波成分の位相
と逆相になった時、極端な受信レベルの低下となる。 【0020】これにより、垂直偏波側では受信レベルが
非常に低くなるので、殆ど雑音成分がハイブリッド67
に出力される(図8−参照)。一方、水平偏波側では
受信レベルがフェージングの影響を受けないので、ハイ
ブリッド67に出力される受信レベルや雑音成分は変化
しない(図8−,参照)。 【0021】この様な状態で、垂直偏波側からの雑音成
分と水平偏波側からの受信レベルと雑音レベルをハイブ
リッド67で合成すると、雑音レベルが増加し、結果的
に中間周波帯の合成レベルのキャリア/雑音が約3dB
以上低下する。 【0022】これにより、フェージングマージンが約3
dB低下したことになる(図8−参照)。 (2)低雑音増幅器、周波数変換器及び前置中間周波増
幅器等の機器障害時は、(1)項と同様に中間周波帯の
合成レベルのキャリア/雑音が低下する。 【0023】 【課題を解決するための手段】第1の本発明は、中間周
波数帯で同相合成を行なう2偏波スペースダイバーシテ
ィ無線装置を用いて、スペースダイバーシティ通信を行
なう際、受信部に2偏波受信レベルの監視を行なうレベ
ル監視手段を、送信部に可変位相手段をそれぞれ設け
る。 【0024】そして、レベル監視手段からの監視情報を
用いて、2偏波の受信レベルが等しくなる様に可変位相
手段の位相を制御する。第2の本発明は、上記レベル監
視手段を、垂直偏波の受信レベルと水平偏波の受信レベ
ルの差分を出力する差動増幅手段で構成する。 【0025】そして、差動増幅手段の出力が最小となる
様に、上記可変位相手段の位相を制御する。第3の本発
明は、上記レベル監視手段で、垂直偏波の受信レベルと
水平偏波の受信レベルを監視し、受信レベルが高い方の
合成前受信信号のみを出力として取り出す様にした。 【0026】つまり、受信側にレベル監視手段を、送信
側には可変位相手段を、それぞれ設ける。そして、レベ
ル監視手段で、垂直偏波アンテナで受信された垂直偏波
用信号と、水平偏波用アンテナで受信された水平偏波用
信号を用いて到来電波のレベルを検出し、検出した受信
レベルを利用して、可変位相手段(EPS)を動作させ
ることにより、受信点における受信レベルの低下量を軽
減し、中間周波帯の合成時のキャリア/雑音の低下を防
ぐことができる様にした。 【0027】 【発明の実施の形態】図1は第1の本発明の実施例の要
部構成図(自局受信側)、図2は第1の本発明の実施例
の要部構成図(相手局送受信側)である。 【0028】また、図3は図1、図2の動作説明図、図
4は第2の本発明の実施例の要部構成図、図5は第3の
本発明の実施例の要部構成図である。以下、図1〜図5
の説明を行うが、上記で詳細説明した部分については概
略説明し、本発明部分については詳細説明する。 【0029】また、全図を通じて同一符号は同一対象物
を示す。先ず、2はレベル監視部、5は差動増幅手段、
11は低雑音増幅器、12は周波数変換器、14は局部
発振器、15はハイブリッド、16は可変位相器、17
はハイブリッドである。 【0030】また、18、21は中間周波帯の帯域通過
フィルタ、19、22は可変利得制御(AGC)増幅
器、31、32はサーキュレータ、33は信号再生部、
34は送信側可変位相器、35、36は送信増幅器、3
7はハイブリッドである。 【0031】先ず、図1において、垂直偏波用アンテナ
及び水平偏波用アンテナで受信された信号は、それぞれ
低雑音増幅器11a、11bで増幅され、対応する周波
数変換器12a、12bに加えられる。 【0032】一方、局部発振器14の出力は、ハイブリ
ッド15で2分配され、一方の分配出力が直接、周波数
変換器12aに、他方の分配出力が可変位相器16を介
して周波数変換器12bに、それぞれ、局発信号として
印加している。 【0033】そこで、低雑音増幅器11a、11bの出
力は印加した局発信号を用いて、中間周波帯の信号に周
波数変換された後、それぞれ、図示しない前置中間周波
増幅器を通り、ハイブリッド17で2つの出力が合成さ
れる。 【0034】合成された信号は、中間周波帯の帯域通過
フィルタ18を通ってAGC増幅器19に加えられ、こ
の増幅器で所定レベルの中間周波数の合成出力が取り出
される。 【0035】さて、本発明ではAGC増幅器22aで垂
直偏波用アンテナで受信したレベルを、AGC増幅器2
2bで水平偏波用アンテナで受信したレベルを、直接、
レベル監視部2で監視することができる様にした。 【0036】例えば、図8−,で説明した様に、垂
直偏波側で発生したフェージングによって、垂直偏波用
アンテナから出力される垂直偏波の受信レベルが、交差
偏波識別度により低下した水平偏波成分のレベルと同程
度まで低下するが、この様な受信レベルの状態をレベル
監視部2で監視する。 【0037】そして、レベル監視部2は監視した垂直偏
波と水平偏波の受信レベルの差分情報を自局送信側(図
示せず)を介して、図2に示す相手局受信側に送信し、
相手局受信側は垂直偏波用アンテナ、サーキュレータ3
1等を介して信号再生部33に送る。そこで、信号再生
部33はこの差分情報を再生して取り出す。 【0038】取り出した差分情報は、相手局送信側の送
信側可変位相器34に加えられるので、この可変位相器
2の位相量が印加した差分情報に対応して変化する。つ
まり、ハイブリッド37、送信増幅器35、送信側可変
位相器34、サーキュレータ31を通って、送信される
垂直偏波の信号の位相量を制御することが可能となり、
自局受信側で垂直偏波の受信レベルを水平偏波成分の受
信レベルと同一にすることができる(図3−参照)。 【0039】これにより、受信側におけるレベル低下が
抑えられるので、キャリア/雑音の劣化を救済すること
ができる。なお、水平偏波の受信レベルに対して、垂直
偏波成分の受信レベルが小さいので、垂直偏波の位相を
変化しても水平偏波の受信レベルには殆ど影響を与えな
い(図3−参照)。 【0040】ここで、送信側可変位相器34は、受信側
の可変位相器16に比較して十分に低速(約1/10以
下)で動作させる必要がある。この理由は、送信側可変
位相器34の位相変化を制御する際、例えば、打合せ通
話チャネルに制御信号を乗せて、送信側可変位相器34
の位相変化を早く変化させると、受信側の可変位相器1
6が送信側可変位相器34の変化に対応できないので、
受信側の可変位相器が対応できる程度まで遅くしなけれ
ばならない。 【0041】ここで、上記の説明は、垂直偏波と水平偏
波の受信レベルの差分情報を用いて、相手局の送信側可
変位相器の位相量を制御し、受信側におけるレベル低下
を抑える様にしたものである。 【0042】しかし、図1のAGC増幅器19から出力
される中間周波数の合成出力のレベル監視を行い、受信
側の合成出力のレベルが常時、最大となる様に送信側可
変位相器34の位相量を変化させても、受信側における
レベル低下を改善し、中間周波数で行われる同相合成時
のキャリア/雑音の劣化を救済することができる。 【0043】図4において、合成前の信号レベルが非常
に低いレベルの為、通常の電力計等では測定不能であ
る。しかし、AGC増幅器22a及びAGC増幅器22
bをそれぞれ設け、その利得の制御信号をレベル検出信
号として利用できる。 【0044】レベル検出機能だけであるのでフィルタ構
成が簡単であり、AGC増幅器19のユニットに収容可
能である。更に、差動増幅部5を併用することにより、
フェージングの発生量(レベル低下量)も監視できる。 【0045】つまり、差動増幅部5は図1中のレベル監
視部2の実施例であり、垂直偏波と水平偏波の受信レベ
ルの差分を演算増幅器51で増幅し、出力した差動増幅
部出力で、送信側可変位相器34を制御して演算増幅器
51の出力が0となる様にする。 【0046】図5において、ハイブリッド17の入力側
に、それぞれ、切替器1、切替器2を設ける。そして、
垂直偏波、あるいは水平偏波の受信レベルのレベル監視
をレベル監視部2で行い、受信レベルが低下している側
の中間周波数の合成前受信信号を対応する切替器をオフ
にして、ハイブリッド17との接続を切り離す。 【0047】これにより、受信レベルが低下しない方
が、受信レベルが低下している方の影響を受けないの
で、レベル低下を抑えることができる。 【0048】 【発明の効果】以上述べてきた様に本発明によれば、垂
直偏波、水平偏波のそれぞれの受信信号のレベル監視を
行い、送信側可変位相器を変化させることにより、フェ
ージング発生時あるいは機器障害時における交差偏波の
信号を受信する受信端におけるレベル低下、即ち、中間
周波帯における同相合成時のキャリア/雑音の低下を改
善することができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】第1の本発明の実施例の要部構成図(自局受信
側)である。 【図2】第1の本発明の実施例の要部構成図(相手局送
受信側)である。 【図3】図1、図2の動作説明図である。 【図4】第2の本発明の実施例の要部構成図である。 【図5】第3の本発明の実施例の要部構成図である。 【図6】2偏波スペースダイバーシティ方式の構成説明
図である。 【図7】2偏波スペースダイバーシティ用受信側要部構
成図である。 【図8】課題説明図である。 【符号の説明】 2 レベル監視部 5 差動増幅部 11 低雑音増幅器 12 周波数変換器 14 局部発振器 15 ハイブリッド 16 可変位相器 17 ハイブリッド 18、21 帯域通過フィルタ 19、22 AGC増幅器 31 32 サーキュレータ 33 信号再生部 34 送信側可変位相器 35、36 送信増幅器 51 演算増幅器 61 低雑音増幅器 62 周波数変換器 63 前置中間周波増幅器 64 局部発振器 65、67 ハイブリッド 66 可変位相手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 7/02 - 7/12 H04L 1/02 - 1/06

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 第1の偏波の無線信号と、第2の偏波の
    無線信号とを送信側から送信して、受信側でこれらの2
    つの偏波の無線信号を受信する2偏波スペースダイバー
    シティ無線装置において、 受信側の受信部に該2つの偏波についての受信レベルの
    監視を行うレベル監視手段を備え、 送信側の送信部に該2つの偏波について、一方のみに対
    して、可変位相手段を備え、 前記監視手段による受信レベルの差分情報を前記送信側
    に送信することで、前記可変位相手段の位相を前記2つ
    の偏波の受信レベルが等しくなるように制御する、 ことを特徴とする2偏波スペースダイバーシティ無線装
    置。
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