JPH02104030A - 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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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式および無線機に
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
線通信方式に関し、特に複数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式および無線機に
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０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（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
”ジッン・ワイリー・アンド・サン社（Ｊａｋｅｓ　ｅ
ｄｉｔｅｄ、Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｃ
ｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｎｓＪｏｈｎ　Ｗｉｌｅｙ　ａｎ
ｄ　５ｏｎｓ）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。

［！Ｉ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（ｆ
Ｌ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１５
３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Ｂ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１ 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、Ｐｏはプリアンプル、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、Ｐ、、Ｐ、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。

フレームの長さは移動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。

プリアンプル信号Ｐ、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Ｐ
ｔ、Ｐｍ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はプリアンプル信号、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ｖＡ（
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部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　（Ａｄａ
ｐｔｉｖｅ　Ｄｅｌｔａ　　Ｐｕ１ｓｅ　　ＣｏｄｅＭ
ｏｄｕｌａｔｉｏｎ　）方式などにより、３２　Ｋｂｉ
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プル信号の付加分などを
考えると、４０　Ｋｂｉｔ　／　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−４ＢＳ）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Ｐｒ、Ｐｔの信号区間
においては、信号Ｐ＋は一方のアンテナから信号Ｐ８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）３
７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（ＤＥ
Ｍ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、プリアンプル信号、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）
３６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、プリアンプル信号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、たとえばプリアンプル信号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、プリアンプル信号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（Ｍ
ＵＸで表示）４０においてプリアンプル信号Ｐ０．ポス
トアンブル信号Ｐｌ＋Ｐ、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１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。

プリアンプル信号Ｐ、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ｐ＋、ｐｔ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
Ｐ８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。

プリアンプル信号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Ｐ＋、Ｐｔ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、プリアンプル信号、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Ｐ＋、Ｐａ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Ｐ＋、Ｐｇ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
プル信号、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５日に出力される。

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パーシティ方式と
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１ 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、 １０８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 (3)

【特許請求の範囲】
1. （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式において、 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の信号区間の信号を判別し
   て、最も良好に受信できた信号情報を選択制御信号とし
   て送信し、前記一方の無線機（１０）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（１６）からの選択制御信号の受信により送信
   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
   ー無線通信方式。
2. （２）フレーム化された信号が第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式。
3. （３）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他の無線機（
   １６）は、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部（１８）で受信し、レベ
   ル比較手段（１８１）により最高レベルの信号を検出す
   ることにより選択制御信号を発生することを特徴とする
   ダイバーシティー無線機。