JP4715806B2 - デジタル無線受信装置 - Google Patents

Description

本発明は移動局に設置されるデジタル無線受信装置に係わり、送信周波数の異なる２つの送信局からの無線信号を同時に受信するものに関する。

消防無線等で使用される無線通信システムは、基地局と、消防車、救急車等の緊急車両からなる移動局と、また、これら間の無線通信を中継する中継局などを備え、基地局と移動局の間、あるいは移動局同士間で無線通信ができるようにしているものがある。このような無線通信システムでは、例えば、図１０に示すように、基地局２１からの送信電波には周波数ｆ１が用いられ、移動局２２や２３からの送信電波には周波数ｆ２が用いられる。すなわち、移動局２２や２３には周波数ｆ１の電波を受信する無線受信装置と、周波数ｆ２の電波を受信する無線受信装置とが設けられている。

また、移動局から基地局２１に送信される音声データは、基地局２１で中継され、周波数f １の電波で他の移動局全てに再送信される。従って、各移動局は他の移動局と基地局２１との交信を傍受することができる。さらに、各移動局間の通信はこの中継機能を利用して行なわれるため、交信する移動局間の距離が長い場合でも、比較的強力な基地局の電波を用いて、確実な交信を行なうようになっている。

このため、従来、各移動局には、例えば、図９に示すように、基地局電波受信用と他の移動局電波受信用の二系統の受信装置が設けられている。これらの受信装置を用いて二系統の受信を行なう場合、移動局（例えば、２２）は高速で移動中の場合や低速で移動中、もしくは停車中の場合もある。高速で移動中の場合、移動局２２と基地局２１あるいは移動局２３との距離が刻々変わるため、受信電波にフェージング（受信レベルの変動）が生じる。このフェージングの影響を避けるため、各系統の受信装置で二組のアンテナと二組の受信部とを使用して、ダイバーシティ受信を行なうように構成されている。

緊急車両に備えられたアンテナは、例えば、図８に示すように、対基地局用のアンテナＡ１ａとＡ１ｂを受信周波数帯の波長の１／２λ（波長）の間隔で設置し、対移動局用のアンテナＡ２ａとＡ２ｂを受信周波数帯の波長の１／２λの間隔で設置する。これにより、例えばアンテナＡ１ａとＡ１ｂとで同一の周波数の電波を受信した時、一方のアンテナの受信信号レベルが低い場合でも、他方のアンテナの受信信号レベルが高くなるため、通信対象との間隔（距離）が変わっても、受信信号レベルが高い方のアンテナに切り換えて受信することにより、常に明瞭な音声を受信できるようになっている。アンテナＡ２ａとＡ２ｂに関しても同様である。

図９の基地局電波受信用の受信装置では、基地局２１からの周波数ｆ１の電波を、アンテナＡ１ａと受信部Ｒ１ａ、およびアンテナＡ１ｂと受信部Ｒ１ｂの二系統で受信・復調する。同時に、受信レベル判定部３１で受信部Ｒ１ａと受信部Ｒ１ｂの受信レベルの強弱を、例えば、各受信部からのＡＧＣ（自動利得制御）信号を基に判定し、スイッチ３２を受信レベルの高い側の受信部に切替え、ｆ１受信出力端３３から復調した音声を出力する。

他の移動局電波受信用の受信装置でも、移動局２３からの周波数ｆ２の電波をアンテナＡ２ａと受信部Ｒ２ａ、およびアンテナＡ２ｂと受信部Ｒ２ｂの二系統で受信・復調する。同時に、受信レベル判定部３４で受信部Ｒ２ａと受信部Ｒ２ｂの受信レベルの強弱を、例えば、各受信部からのＡＧＣ信号を基に判定し、スイッチ３５を受信レベルの高い側の受信部に切替え、ｆ２受信出力端３６から復調した音声を出力する。

送信部３８では、周波数ｆ２の搬送波信号を送信入力端３９からの信号で変調し、アンテナ３７を介して送信する。すなわち、基地局２１と移動局２２や２３との間では、基地局２１からの下りには周波数ｆ１の電波を用い、基地局２１への上りには周波数ｆ２の電波を用いた両方向通信が行われ、移動局同士間の通信には周波数ｆ２の電波を用いて相互一方向通信が行われる。

このように、移動通信端末装置の受信性能をあげるために、例えば二つのアンテナを設置し、第１アンテナおよび第２アンテナで受信された信号を切り換えて用いるスペースダイバーシティ方式が広く用いられている。なお、デジタル無線受信装置で用いられる別の方式としては、２つのアンテナで受信した信号を単純に切り換えるのでなく、２つの信号を合成する最大比合成ダイバーシティがあり、高いダイバーシティ利得が得られることで知られている。

この方式は、各アンテナから受信した信号に対し、受信電力の大きさに比例した重み付けを行った後に、加算合成を行う方式であり、合成信号の搬送波対雑音電力比が各系の搬送波対雑音電力比の和として与えられる。

なお、この背景技術での説明や実施例での説明において、『２つのアンテナで受信した信号を切り換える』とは、ダイバーシティ受信の概念を単純に説明するためのものであり、最大比合成ダイバーシティや選択合成ダイバーシティなどのような方式を含むものとして説明している。

このシステムでは、図１１に示すように、基地局との自移動局との通信時にはアンテナＡ１ａ〜受信部Ｒ１ａとアンテナＡ１ｂ〜受信部Ｒ１ｂが使われ、この間の交信では、アンテナＡ２ａ〜受信部Ｒ２ａとアンテナＡ２ｂ〜受信部Ｒ２ｂは他の移動局からの割り込み通信受信のみに使われるだけである。一方、他の移動局と自移動局との通信時には、アンテナＡ２ａ〜受信部Ｒ２ａとアンテナＡ２ｂ〜受信部Ｒ２ｂが使われ、この交信中では、アンテナＡ１ａ〜受信部Ｒ１ａとアンテナＡ１ｂ〜受信部Ｒ１ｂは基地局からの割り込み通信受信のみに使われている。（例えば、特許文献１参照。）
また、このような割り込み通信の受信だけでなく、基地局から繰り返して送信される交通規制の情報や他の事件や事故の情報も参考情報として受信する場合がある。この場合、あくまでも参考情報であり、確実に受信すべき必要があるものでない。

しかしながら、このような無線通信システムでは移動局は基地局との通信と他の移動局との通信を同時に行うことがなく、一方の局と交信中は、他の局の割り込みによる送信電波の存在を確認するだけであり、このために比較的高価なダイバーシティ受信装置を２組分備えることはコストアップの要因となる。又、同様に、繰り返して送信される参考情報を明瞭に受信するため、ダイバーシティ受信装置を２組分備える必要性も少ない。

さらに、近年は無線通信においても、従来のアナログ音声通信に代わって、デジタル音声データや各種データを通信する方式に切り替わりつつある。このようなデジタル方式の通信の場合は、同一周波数において連続的な送信でなく、例えばＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access ）方式のようにタイムスロットごとに送受信が切り換えられるものもある。従って、１つの周波数にダイバーシティ受信装置を専用で１組分備えても、実際にはダイバーシティ受信機能を使用しないタイミングもあり、このタイミングではダイバーシティ受信機能が有効に活用されていなかった。

また、前述したように基地局には移動局からの送信を他の移動局へ中継する中継機能を備えている。従って、移動局は他の移動局と交信する場合、他の移動局と直接交信するか、又は、基地局を介して交信するかを、移動局での操作により選択することができる。

しかしながら、一旦、どちらかを選択すると、次の選択までは固定されたままであるため、この選択を行なった時に受信レベルの高い基地局を選択していたとしても、移動局が移動することにより、他の移動局と直接交信した方が受信レベルが高い場合がある。このため、中継交信か直接交信かを選択して最適な受信を行なうために、人の操作により、常に選択を切り換えながら監視する必要があり、操作性が悪かった。
特開平８−２７５２４５号公報（第３−５頁、図１−図３）

本発明は、以上に述べた問題点を解決するため、高品質で受信すべき無線局に対してダイバーシティ受信するように受信部を割り当てること、または、移動局が他の移動局の送信電波と、この電波が無線局で中継された送信電波とを同時に受信した場合に、受信品質の高い方の電波の受信データを自動的に選択することにより、４つの受信を３つに削減してコストダウンを図りつつ、一定の受信品質を確保することを目的とする。

本発明は上述の課題を解決するため、基地局と複数の移動局とで通信を行う無線通信システムにおいて、前記移動局は異なる２つの周波数の電波を同時に受信できるデジタル無線受信装置を備え、前記デジタル無線受信装置は、受信アンテナが接続された３つの受信部と、前記デジタル無線受信装置全体を制御する受信制御手段とを備え、通信方式がＴＤＭＡ通信方式の場合、前記受信制御手段は、基地局と他の移動局から送信されるそれぞれの送信信号に含まれる特定タイムスロットの送信タイミングの重なりの有無を判断し、同特定タイムスロットの送信タイミングの重なりがない場合、少なくとも前記特定タイムスロットを受信する際２つの前記受信部でダイバーシティ受信させ、他方の周波数の受信電波を１つの前記受信部で受信させる。

また、前記受信部はＳＣＰＣ通信方式での受信が可能であり、前記送信局から送信された電波である直接波と、同送信された直接波を他の前記送信局で中継送信した電波である中継波とを特定の前記移動局が受信してなり、前記ＳＣＰＣ通信方式を用いて特定の前記移動局が受信する時、特定の前記移動局の前記受信制御手段は、前記直接波と前記中継波とで送信されるデータの内容が同一か否かの条件と、前記基地局と移動局のそれぞれの送信電波に関する受信品質の比較結果とに基づいて前記受信部の受信周波数を選択し、かつ、一方の周波数の受信電波を２つの前記受信部でダイバーシティ受信させ、他方の周波数の受信電波を１つの前記受信部で受信させる。

以上の手段を用いることにより、本発明によるデジタル無線受信装置によれば、請求項１に係わる発明は、ＴＤＭＡ通信方式の時に、２つの異なる周波数の電波のうち、重要データのスロット、例えば音声データのスロットを各周波数ごとにダイバーシティ受信することができ、従来必要であった４つのアンテナと４つの受信部を、それぞれ３つに削減しても従来の４つの受信部を備えた受信装置とほぼ同じ性能を得ることができるとともにコストと消費電力を低減することができる。

請求項２に係わる発明は、ＳＣＰＣ通信方式の時に、送信局から直接的に受信した電波のデータ内容と、他の送信局から中継送信によって間接的に受信した電波のデータ内容とが同じ場合、それぞれのデータが含まれる電波の受信品質を比較し、受信品質が良い方の電波を選択・復調することができ、受信品質を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。

図１は本発明によるデジタル無線受信装置の実施例を示す要部ブロック図である。

この無線受信装置は、受信アンテナＡ１、Ａ２、Ａ３と、これにそれぞれ接続された受信部Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３と、この受信部Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３で受信された信号を入力し、入力した信号を選択してそのまま、もしくは合成して復調する選択・復調手段１１と、受信部Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３で受信された信号の受信レベルをそれぞれ測定する受信品質測定手段１４と、受信部Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３で受信する周波数の指示と受信品質測定手段１４からの受信レベルの入力と選択・復調手段１１への選択指示とを行なう受信制御手段１５と、ＳＣＰＣ（Single Channel Per Carrier）やＴＤＭＡなどの通信方式の切り換えを指定する通信種別指定手段８とで構成されている。

この受信部Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、受信制御手段１５からの制御信号により、受信周波数をｆ１（基地局用）、または、ｆ２（移動局用）に設定され、この周波数に従って受信アンテナＡ１、Ａ２、Ａ３から入力した電波を受信し、選択・復調手段１１へ出力する。

受信品質測定手段１４は、受信部Ｒ１と受信部Ｒ２と受信部Ｒ３とから出力されるＡＧＣ（自動利得制御）信号のレベルを測定し、受信部Ｒ１と受信部Ｒ２と受信部Ｒ３とで受信する電波のそれぞれの受信レベルを受信制御手段１５へ出力している。なお、受信品質測定手段１４は、各受信部で受信した電波の品質を測定できればよい。

従って、ここでは必ずしも受信信号の電界強度と対応するＡＧＣ信号を用いなくても、受信信号の受信電力、受信データの誤り率により、各受信部で受信した信号の受信品質を比較できればよいため、受信信号強度RSSI（Received Signal Strength Indicator）値や受信信号のビットエラーレートなどを用いてもよい。また、これらの測定値を適宜組み合わせて受信レベルを決定してもよい。

選択・復調手段１１は、受信制御手段１５の指示により受信周波数が決定された受信部Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の受信信号が入力される。そして、入力された３つの信号、つまり、基地局用又は移動局用の周波数ｆ１，ｆ２の信号を受信制御手段１５の指示により、いずれか一方の周波数の２つの受信信号（２つの受信部の出力信号）を選択して最大比合成ダイバーシティ受信方式で合成してから復調して出力する。そして、他方の周波数の信号（１つの受信部の出力信号）をそのまま復調して出力する。なお、ダイバーシティ受信方式は、最大比合成方式でなくても、選択合成方式や受信レベルの大きい方の受信信号へ切り換える単純な切換方式であってもよい。

受信部Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のいずれか２つの受信部で受信された同一周波数の信号をダイバーシティ受信する場合、受信制御手段１５はその２つの受信部から出力される信号を最大比合成方式で合成して復調、出力するように、選択・復調手段１１へ指示し、また、受信部Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のいずれか２つの受信部で受信された同一周波数でない受信信号、つまり、シングル受信（１つの受信機で１つの周波数を受信）する場合、受信制御手段１５は、その１つの受信部から出力される信号を独立して復調、出力するように、選択・復調手段１１へ指示する。

受信制御手段１５は、受信品質測定手段１４と通信種別指定手段８とから、それぞれ信号データを受け取り、これらのデータを割当条件として受信制御手段１５内に備えられた周波数設定条件テーブル内の周波数データ抽出し、受信部Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に受信周波数を設定する。また、これらの割当条件と対応する受信モード、つまり、ダイバーシティ受信か、１つの周波数のシングル受信かを判定し、それぞれのモードに対応して選択・復調手段１１へ指示を出力する。

なお、割当条件と周波数設定条件テーブルとの関係については後で詳細に説明する。

なお、通信種別指定手段８はＳＣＰＣ方式とＴＤＭＡ方式の通信方式を切り換えるための手段であり、移動局に搭乗している隊員によって、例えば県外の消防車と交信する場合に、共通通信方式であるＳＣＰＣ方式に切り換え、所轄内の消防車と交信する場合はデータ効率の良いＴＤＭＡ方式に切り換えられる。

図２はＳＣＰＣ方式とＴＤＭＡ方式との違いを説明する電波の帯域の模式図であり、左右方向が周波数を示し、奥行方向が時間を、また、上方向が電波の強さを示している。

図２（Ａ）はＳＣＰＣ方式であり、周波数順に６．２５ＫＨｚの帯域幅を持つチャネルが複数設けられ、例えば、基地局用や移動局用の電波は、１つのチャネルを１つの周波数で時間的に連続させて構成されている。

一方、図２（Ｂ）はＴＤＭＡ方式であり、２５ＫＨｚの帯域幅を持つタイムスロットが時間軸方向に区切られて構成されている。例えば、基地局用の電波は、スロット０〜スロット３まで区切られた１つのフレームが連続しており、スロット３が基地局で送信される音声データの送信スロットである。なお、スロット０はフレームの開始のタイミングを表すものであり、このスロット内に以降のスロット１〜３を制御するための情報が含まれている。また、図示しないが移動局は基地局と同一形式のスロット１〜３を使用しており、スロット３が移動局から送信される音声データの送信スロットである。なお、このようなスロット構成は一例であり、この構成に限るものではない。

このようなＴＤＭＡ方式を用いたシステム、例えば消防無線システムでは、ある移動局（特定の移動局）が基地局から遠く離れて基地局と直接通信できない時、他の移動局を介して特定の移動局と基地局とが通信を行なう場合がある。この場合、特定の移動局は周波数ｆ２で他の移動局へ、例えば基地局への伝言を送信する。そして、この伝言を受信した他の移動局は、周波数ｆ２で基地局へこの伝言を送信する。

この場合、特定の移動局は基地局の電波を受信できないので、基地局の周波数ｆ１の電波による送信フレームと無関係なタイミングで周波数ｆ２の電波を他の移動局へ送信することになる。

図３はこの移動局と基地局とがそれぞれ送信するＴＤＭＡ方式の送信フレームと、この送信フレームを受信した受信部Ｒ１〜Ｒ３の動作とを示す説明図である。なお、図３の左から右方向が時間の経過を示している。

図３（ａ）は基地局の送信フレームを示しており、スロット０〜スロット３に区切られたタイムスロットが時間軸方向に連続して配置されており、スロット３が基地局の音声送信データである。

図３（ｂ）は移動局の送信フレームを示しており、スロット０〜スロット３に区切られたタイムスロットが時間軸方向に連続して配置されており、スロット３が移動局の音声送信データである。

図３（ｃ）、図３（ｄ）、図３（ｅ）は受信部Ｒ１、受信部Ｒ２、受信部Ｒ３、のそれぞれの周波数割当と受信動作とを示す説明図である。

この図３の例の場合、ある移動局と基地局とがそれぞれ送信する送信フレームのタイミングは、基地局の送信フレームに対して、ある移動局側の送信フレームのタイミングが約１．５スロット分ずれて遅くなっている。

このような場合、このある移動局と基地局とから送信された異なる周波数の電波を同時に受信すべき他の移動局の受信制御手段１５は、３つの受信部Ｒ１〜Ｒ３に対して、受信周波数の設定と各受信部に対する受信動作を指示する。

受信動作とは、移動局が送信する周波数ｆ２の電波と基地局が送信する周波数ｆ１の電波とを両方共、２つの受信部を用いたダイバーシティ受信する、又は、それができない場合に、どちらか一方の局に対してダイバーシティ受信を、他方に対して１つの受信部でシングル受信することを示す。

当然のことながら、移動局と基地局とが同じタイミングでスロット３の音声データを送信した場合には、２つの局に対してダイバーシティ受信を割り当てることができない。しかしながら、移動局と基地局とが異なるタイミングでスロット３の音声データを送信した場合には、この２つの局から送信される音声データに対しては、ダイバーシティ受信を割り当てることができる。

もちろん、移動局と基地局とが送信する全てのタイムスロットのデータを同時にダイバーシティ受信することはできないが、スロット３の音声データは比較的データ量が多く、受信品質が低下してデータを取りこぼすと音声の途切れとなってしまい、重要な情報が伝達されない場合が発生する。従って、このスロット３の音声データやタイムスロットの制御データなどの特定タイムスロットのデータ、つまり、重要なスロットのデータに関してはダイバーシティ受信を行なうことで受信特性の改善を行なう。

このため、他の移動局の受信制御手段１５は各受信部の受信周波数と動作とを設定する。具体的には、受信部Ｒ１に対して周波数ｆ１（基地局）の電波の受信、受信部Ｒ３に対して周波数ｆ２（移動局）の電波の受信をそれぞれ指示する。そして、受信制御手段１５は選択・復調手段１１に対して、受信部Ｒ１と受信部Ｒ３とから入力した受信信号をそれぞれシングル受信し、復調して出力するように指示する。

受信部Ｒ２については、まだ、受信周波数が決定されていない。この受信部Ｒ２の受信周波数をｆ１、または、ｆ２に設定し、受信部Ｒ２の受信周波数がｆ１の時に、受信部Ｒ１と組み合わせて基地局からの電波をダイバーシティ受信し、受信部Ｒ２の受信周波数がｆ２の時に、受信部Ｒ３と組み合わせて移動局からの電波をダイバーシティ受信する。この受信部Ｒ２の周波数設定と他の受信部との組合せ選択のタイミングについては後で説明する。なお、選択のタイミングになるまで、受信部Ｒ２の受信周波数をｆ１または、ｆ２に設定し、基地局、又は移動局をダイバーシティ受信するようにしてもよい。

そして、受信制御手段１５は、ある移動局と基地局とからの送信電波を監視する。もし、どちらか一方の局からのスロット０のデータ受信を確認した場合、続けてスロット１、スロット２と受信する一方、他方の局のスロット０の受信データの有無を確認する。

つまり、ある移動局と基地局とがそれぞれ送信する送信フレームのタイミングのずれを確認する。これはそれぞれの送信スロット、逆に考えると他の移動局における受信タイミングが重なっているかどうかの確認である。

ある移動局と基地局とから送信されるタイムスロット幅は同じなので、それぞれのスロット０のタイミングを検出することで、受信タイミングが重なっているかどうかの確認ができる。

受信タイミングが重なっている場合は、２つの周波数の電波に対して同時にダイバーシティ受信することができない。このため、基地局、もしくは、ある移動局のいずれか一方の送信電波を受信部Ｒ１と受信部Ｒ２とを用いてダイバーシティ受信し、他方を受信部Ｒ３を用いてシングル受信する。なお、各受信部の割当は任意でもよいし、各受信部で同じ周波数の電波を受信し、一番受信品質の良い受信部をシングル受信に、残りの２つの受信部をダイバーシティ受信に割当てもよい。この場合、ダイバーシティ受信より劣るシングル受信による受信品質の低下を最小限にすることができる。

一方、受信タイミングが重なっていない場合は図３に示すように、受信部Ｒ１と受信部Ｒ２とに周波数ｆ１を設定して基地局の電波をダイバーシティ受信し、次に、受信部Ｒ２と受信部Ｒ３とに周波数ｆ２を設定して、ある移動局の電波をダイバーシティ受信する。これはタイムスロットの概念を用いるＴＤＭＡ方式特有の効果である。なお、ある移動局が基地局と他の移動局との電波を両方受信できる場合は、ある移動局が他の移動局に向けて送信する時に、意図的に基地局の送信タイミングとずらすようにフレームを送信すれば、必ず各フレームのスロット３の重なりを無くすことができる。

図４は図１の無線受信装置の受信部と受信周波数の割当条件、及び基地局と移動局との受信スロット重なり状態を示した周波数設定条件テーブルであり、受信制御手段１５内に記憶されている。このテーブルは２つの条件、すなわち、受信対象局、基地局と移動局との受信スロット重なり状態と対応して、各受信部へ設定すべき周波数値が格納されている。なお、同じ周波数が設定される２つの受信部は、その受信部を用いてダイバーシティ受信を行なうことを意味する。

図４の周波数設定条件テーブルは、横方向に基地局と移動局との受信スロット重なり状態、受信対象局、Ｒ１受信周波数、Ｒ２受信周波数、Ｒ３受信周波数、備考、の各項目が記載されている。なお、備考の欄は説明の都合上記載したものであり、実際のテーブルには存在しない。

『基地局と移動局との受信スロット重なり状態』の項目は、前述したように『なし』の場合には、基地局と移動局との両方でダイバーシティ受信が可能である。また、『あり』の場合には、どちらか一方の局のみダイバーシティ受信が可能であり、他方の局はシングル受信にすべきことを示している。また、『受信対象局』の項目はスロット３を受信した場合に、基地局か移動局かを特定するものである。

Ｒ１受信周波数、Ｒ２受信周波数、Ｒ３受信周波数の項目は、それぞれ、受信部Ｒ１、受信部Ｒ２、受信部Ｒ３に設定される受信周波数が記載されており、ｆ１は基地局周波数を、ｆ２は移動局の周波数をそれぞれ示している。また、これらの項目欄が矩形の点線で覆われている場合は、対応する２つの受信部でダイバーシティ受信を行なうことを示している。この欄が矩形の点線で覆われていない場合は、１つの受信部でシングル受信を行なうことを意味している。

受信制御手段１５は、この周波数設定条件テーブルに一致する条件が揃った時、このテーブルで示された周波数に各受信部を設定し、ダイバーシティ受信、または、シングル受信を設定する。

次に、図１の無線受信装置の動作を、図６に示す受信制御手段１５の動作フローチャートを用いて説明する。図６に記載のＳＴはステップを表し、これに続く数字はステップ番号を、また、ＹはＹｅｓを、ＮはＮｏをそれぞれ表している。なお、この例は通信種別指定手段８によりＴＤＭＡ方式が選択されたため、周波数設定条件テーブルは図４に示すものを使用している。また、後述するフラグは受信制御手段１５内の記憶エリアに記憶されており、必要に応じて書き換えられる。

処理が開始されると、まず、受信制御手段１５は、受信部Ｒ１とＲ２とに受信周波数ｆ１（基地局用）を設定し、基地局の電波をダイバーシティ受信する（ＳＴ１）。そして、受信部Ｒ３に受信周波数ｆ２（移動局用）を設定し、移動局の電波をシングル受信する（ＳＴ２）。

次に、基地局と移動局とのタイムスロットが重なっているかを確認し（ＳＴ３）、重なりがある場合（ＳＴ３−Ｙ）、スロット重なりフラグに『あり』をセットし（ＳＴ４）、重なりがない場合（ＳＴ３−Ｎ）、スロット重なりフラグに『なし』をセットし（ＳＴ５）、いずれの場合も、次のＳＴ６を実行する。

次に受信対象スロット、つまり、この実施例では基地局、または、移動局から送信されるデータのうち、いずれか一方のデータがスロット３の先頭タイミングか確認し（ＳＴ６）、受信対象スロットでない場合（ＳＴ６−Ｎ）、ＳＴ１へジャンプする。また、受信対象スロットの場合（ＳＴ６−Ｙ）、受信対象は基地局か確認する（ＳＴ７）。

そして、受信対象が基地局の時（ＳＴ７−Ｙ）、受信対象フラグに『基地局』をセットする（ＳＴ８）。また、受信対象が基地局でない時、つまり、移動局の時（ＳＴ７−Ｎ）、受信対象フラグに『移動局』をセットする（ＳＴ９）。そして、いずれの場合も、次のＳＴ１０を実行する。

そして、受信対象フラグとスロット重なりフラグとの状態を条件として、周波数設定条件テーブルを検索する（ＳＴ１０）。そして、検索結果の周波数を各受信部に設定する。また、同じ周波数が設定された２つの受信部はダイバーシティ受信、また、それ以外の受信部はシングル受信で動作するように選択・復調手段へ指示する。従って、３つの受信部は、それぞれ、指示された内容で受信対象のタイムスロットを受信する。

次に、受信対象スロットタイミングが終了したか、つまり、スロット３のデータを全て受信完了したかを確認し（ＳＴ１２）、受信対象スロットのタイミングが終了していない場合はＳＴ１２へジャンプし、受信対象スロットのタイミングが終了したら（ＳＴ１２−Ｙ）ＳＴ１へジャンプする。

以上説明したように、従来必要であった４つのアンテナと４つの受信部を、それぞれ３つに削減し、コストと消費電力を低減することができる。また、ＴＤＭＡ通信方式の時に、２つの異なる周波数の電波のうち、重要なデータ、例えば音声データのスロットを各周波数の受信タイミングでダイバーシティ受信することができ、４つの受信部を備えた従来の受信装置とほぼ同じ性能を得ることができる。

なお、この実施例では特定タイムスロットをスロット３の音声データとして説明しているが、これに限るものでなく、他のスロットでもよいし、また、複数のスロットでもよい。また、２つの周波数で送信されるフレームが時間的に重ならないのであれば、タイムスロットを全て含むフレーム単位で各周波数にダイバーシティ受信してもよい。

次に本発明による別の実施例を説明する。なお、実施例１と比べて実施例２はハードウェア構成が同じで、処理内容が異なるだけであるため、図１を兼用して用いる。従ってすでに説明している構成については同じ番号を付与し、詳細な説明を省略する。

図５はＳＣＰＣ方式で用いられる周波数設定条件テーブルであり、図１の受信制御手段１５は、３つの受信部Ｒ１〜Ｒ３に対して効率のよい受信動作を指示する。このテーブルは、２つの条件、すなわち、基地局と移動局とのデータ内容、および、後述する基地局波（中継波）と直接波との受信品質比較結果に対応して、各受信部へ設定すべき周波数値が格納されている。なお、同じ周波数が設定される２つの受信部は、その受信部を用いてダイバーシティ受信を行なうことを意味する。

図５の周波数設定条件テーブルは、横方向に基地局と移動局とのデータ内容、基地局波（中継波）と直接波との受信品質比較結果、Ｒ１受信周波数、Ｒ２受信周波数、Ｒ３受信周波数、備考、の各項目が記載されている。なお、備考の欄は説明の都合上記載したものであり、実際のテーブルにはないものである。

ＳＣＰＣ方式は前述のように基地局のチャネル、移動局のチャネルとが異なる周波数で設定されており、それぞれのチャネルが時間的に連続している。従って、ＴＤＭＡ方式のように、基地局と移動局とのどちらに対してもダイバーシティ受信を行なうことはできない。従って、例えば基地局受信を優先としてダイバーシティ受信し、移動局にはシングル受信を割り当てている。

背景技術で説明したように、基地局は、基地局からの音声やデータを電波で送信するだけでなく、ある移動局から送信された周波数ｆ２電波を中継し、周波数ｆ１の電波で他の移動局へ再送信する機能を有している。従って、ＳＣＰＣ方式によるデジタル消防無線における移動局の受信装置は、基地局からのデータを電波で受信するだけでなく、移動局からのデータを電波として中継する基地局の電波（中継波）を優先的に受信するようになっている。

しかしながら、ある移動局と他の移動局とが基地局から遠く離れており、かつ、移動局どうしが近接して交信しようとしている場合、基地局の電波を優先的に受信するよりも、移動局の電波の受信を優先させた方が、より高い受信品質で受信できる。このため、他の移動局では、ある移動局が送信した電波である直接波と、ある移動局が送信した電波が基地局で中継された基地局波（中継波）との受信品質を比較し、より受信品質の高い方の電波を受信するようにしている。

なお、基地局からの電波には基地局そのものから指示として送信されるデータと、前述した中継データとが混在して送信される。しかしながら、各データには、送信先やデータの種別を表す識別データが付加されている。また、移動局から送信されるデータにもこの識別データが付加されているため、基地局からのデータと移動局からのデータの各識別データを比較すれば、基地局と移動局とのデータが同じか、又は異なるものか判別することができる。

このため、他の移動局の受信制御手段１５は、基地局と移動局とのデータが同じか、又は異なるものか判別し、基地局と移動局とのデータが同じ場合に、それぞれ受信している基地局からの基地局波と移動局からの直接波との受信品質を比較する。そして、直接波よりも基地局波が高品質の場合は、受信部Ｒ１とＲ２とにそれぞれ周波数ｆ１（基地局）を設定してダイバーシティ受信し、基地局波よりも直接波が高品質の場合は、受信部Ｒ２とＲ３とにそれぞれ周波数ｆ２（移動局）を設定してダイバーシティ受信する。

次に、図１の無線受信装置の動作を、図７に示す受信制御手段１５の動作フローチャートを用いて説明する。図７に記載のＳＴはステップを表し、これに続く数字はステップ番号を、また、ＹはＹｅｓを、ＮはＮｏをそれぞれ表している。なお、この例は通信種別指定手段８によりＳＣＰＣ方式が選択されたため、周波数設定条件テーブルは図５に示すものを使用している。また、後述するフラグは受信制御手段１５内の記憶エリアに記憶されており、必要に応じて書き換えられる。

処理が開始されると、まず、受信制御手段１５は、受信部Ｒ１とＲ２とに受信周波数ｆ１（基地局用）を設定し、基地局の電波をダイバーシティ受信（ＳＴ２１）。そして、受信部Ｒ３に受信周波数ｆ２（移動局用）を設定し、移動局の電波をシングル受信する（ＳＴ２２）。

次に、基地局と移動局とのデータ内容が同一か確認し（ＳＴ２３）、データ内容が同一の場合（ＳＴ２３−Ｙ）、データ内容フラグに『同一』をセットし（ＳＴ２４）、データ内容が同一でない場合（ＳＴ２３−Ｎ）、データ内容フラグに『異なる』をセットし（ＳＴ２５）、いずれの場合も、次のＳＴ２６を実行する。

次に受信品質測定手段１４から現在受信中の電波の各受信品質を入力し、移動局よりも基地局の受信品質が高いか確認する（ＳＴ２６）。移動局よりも基地局の受信品質が高い場合（ＳＴ２６−Ｙ）、受信品質フラグに『基地局』をセットし（ＳＴ２７）、移動局よりも基地局の受信品質が高くない場合、つまり、基地局よりも移動局の受信品質が高い場合（ＳＴ２６−Ｎ）、受信品質フラグに『移動局』をセットし（ＳＴ２８）、いずれの場合も、次のＳＴ２９を実行する。

そして、データ内容フラグと、受信品質フラグとの状態を条件として、周波数設定条件テーブルを検索する（ＳＴ２９）。そして、検索結果の周波数を各受信部に設定する。また、同じ周波数が設定された２つの受信部はダイバーシティ受信、また、それ以外の受信部はシングル受信で動作するように選択・復調手段へ指示する（ＳＴ３０）。従って、３つの受信部は、それぞれ、指示された内容で受信する。

そして、受信が終了したか確認し（ＳＴ３１）、受信が終了していなければ（ＳＴ３１−Ｎ）ＳＴ３１へジャンプし、受信が終了したら（ＳＴ３１−Ｙ）、ＳＴ１へジャンプする。なお、受信の終了とは、受信している電波の送信が停止した場合や、送信される電波は継続しているが、これに含まれる送信データが終了した場合、つまり、論理的な送信が終了した場合を示す。

以上説明したように、ＳＣＰＣ通信方式の時に、移動局が送信した電波を直接受信した時（直接波）のデータ内容と、基地局で中継送信された電波を受信した時（中継波）のデータ内容とが同じ場合、それぞれの電波の受信品質を比較し、受信品質が良い方の電波を選択・復調することができ、受信品質を向上させることが出来る。

以上説明した２つの実施例における周波数設定条件テーブルは、一般的に使用される場合を想定して規定している。例えば、このテーブルは、基地局受信を優先的に行なうように設定したものである。従って、例えば移動局を優先的に行なうように設定するのであれば、図４の『基地局と移動局との受信スロット重なり』がない場合、受信部Ｒ２，Ｒ３に周波数ｆ２を設定するように、また、受信部Ｒ１に周波数ｆ１を設定するようにテーブル内容を規定する。このようにテーブル内容自体は、それぞれの受信装置の仕様で決定されるものであり、本発明を特定するものではない。

また、以上説明した２つの実施例を説明するフローチャートは、本発明のポイントを解り易く説明するものであり、ある特定仕様に基づく受信処理の一例を示している。実際にはこのフローチャートを実現するプログラムと、受信機全体や図示しない送信機などを制御するプログラムとを、例えばマルチタスク制御を用いて同期させ、無線通信機全体の制御を行なうように構成されている。

本発明によるデジタル無線受信装置の実施例を示すブロック図である。 ＳＣＰＣとＴＤＭＡの各通信方式を説明する説明図である。 ＴＤＭＡ方式による基地局と移動局との送信フレーム、及び、各受信部の動作を説明する説明図である。 ＴＤＭＡ方式による周波数設定条件テーブル例を説明する説明図である。 ＳＣＰＣ方式による周波数設定条件テーブル例を説明する説明図である。 ＴＤＭＡ方式での受信制御手段の動作を説明するフローチャートである。 ＳＣＰＣ方式での受信制御手段の動作を説明するフローチャートである。 従来の無線受信装置のアンテナ配置の一例を示す図である。 従来の無線受信装置の一例を示す要部ブロック図である。 従来の無線受信装置の基地局と移動局の関係を説明する図である。 従来の無線受信装置の各受信部の受信周波数割り当ての一例を示す図である。

８ 通信種別指定手段
１１ 選択・復調手段
１２ ｆ１受信出力
１３ ｆ２受信出力
１４ 受信品質測定手段
１５ 受信制御手段
Ａ１、Ａ２、Ａ３ 受信アンテナ
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ 受信部

Claims (2)

1. 基地局と複数の移動局とで通信を行う無線通信システムにおいて、
   前記移動局は異なる２つの周波数の電波を同時に受信できるデジタル無線受信装置を備え、
   前記デジタル無線受信装置は、受信アンテナが接続された３つの受信部と、前記デジタル無線受信装置全体を制御する受信制御手段とを備え、
   通信方式がＴＤＭＡ通信方式の場合、
   前記受信制御手段は、基地局と他の移動局から送信されるそれぞれの送信信号に含まれる特定タイムスロットの送信タイミングの重なりの有無を判断し、同特定タイムスロットの送信タイミングの重なりがない場合、少なくとも前記特定タイムスロットを受信する際２つの前記受信部でダイバーシティ受信させ、他方の周波数の受信電波を１つの前記受信部で受信させてなることを特徴とするデジタル無線受信装置。
2. 基地局と複数の移動局とで通信を行う無線通信システムにおいて、
   前記移動局は異なる２つの周波数の電波を同時に受信できるデジタル無線受信装置を備え、
   前記デジタル無線受信装置は、受信アンテナが接続された３つの受信部と、前記デジタル無線受信装置全体を制御する受信制御手段とを備え、
   前記基地局または移動局から送信された電波である直接波と、同送信された直接波を他の前記基地局または移動局で中継送信した電波である中継波とを特定の前記移動局が受信してなり、
   通信方式がＳＣＰＣ通信方式の場合、
   特定の前記移動局の前記受信制御手段は、前記直接波と前記中継波とで送信されるデータの内容が同一か否かの条件と、前記基地局と移動局のそれぞれの送信電波に関する受信品質の比較結果とに基づいて前記受信部の受信周波数を選択し、かつ、一方の周波数の受信電波を２つの前記受信部でダイバーシティ受信させ、他方の周波数の受信電波を１つの前記受信部で受信させてなることを特徴とするデジタル無線受信装置。

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