JPH0267020A - 適合型チルトビームダイバーシティ送受信方式 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、伝送媒体中に異常気象に起因するダクトが生
じても、受信信号電力の低下を抑圧し、高品質な通信を
提供することができる適合型チルトビームダイバーシテ
ィ送受信方式に関するものである。

（従来の技術） 従来、地上マイクロ波伝送系においては、異常気象時に
伝送媒体中にダクトを生じ、電波伝搬特性か正常な大気
の場合とは異なる特性となり、受信信号電力が低下して
しまう（ダクト性フェージング）ことか知られている（
例えば、松尾三部著、「マイクロ波伝搬」コロナ社、昭
和２８年８月１０日初版発行）。このようなダクト性フ
ェージングによる受信信号電力の低下を補償する方式と
して、受信アンテナの指向性をある方向に固定して受信
する方式が知られている（例えば、佐々木、細矢、吉川
、“フェージングを軽減するチルトビームダイバーシチ
受信方式”、電子情報通信学会論文誌、Ｖｏｌ、Ｊ７０
−Ｂ　　Ｎｏ、１０ｐｐ、１２５４−１２５３）。

（発明が解決しようとする問題） しかし、ダクトは伝送媒体中に常に存在するものではな
く、異常気象時に多く発生し、受信信号電力が低下する
ことが知られている（例えば、三宅、武内、°“中近東
ベルンヤ湾岸地域におけるマイクロ波ブラックアウトタ
イプフェージング、昭和６２年度電子情報通信学会総合
全国大会講演論文集、分冊３、講演番号５６８）。

さらに、伝送媒体中にダクトが存在する場合、大気の上
昇にともないダクトの特性は時々刻々変化していくこと
が知られている（例えば、松尾三部著、マイクロ波伝搬
、コロナ社、昭和２８年８月１０日初版発行）。このよ
うに、ダクトは時々刻々変化していくため、受信アンテ
ナの指向性を固定して受信している場合、十分な受信電
力低下補償能力を得ることはできない。

また、伝搬媒体中の大気の気温、気象、水蒸気圧を求め
、ダクトの特性をあらかじめ知ることができれば、受信
点において、送信点から受信点までの距離、送信アンテ
ナの地上からの高さ、送信アンテナの送信ビーム方向及
び受信アンテナの地十からの高さをあらかじめ知ってお
けば、受信アンテナ位置における送信信号の到達角度を
、例えば、レイ・トレーシングのような手法を用いるこ
とによって求めることができる。このように、受信信号
の到達方向がわかれば、その方向からの信号を受信する
ように受信アンテナの指向性を設定することによって、
ダクト性フェージングによって生じる受信信号電力の低
下を補償することができる。

しかし、送信点から受信点までの伝搬路にわたって、時
々刻々変動しているダクトの特性を求めることは非常に
困難である。

（問題を解決するための手段） 本願の第１の発明は、指向性を仔する送信アンテナと受
信アンテナを用いて通信を行なう送受信方式に関し、送
信側において、前記送信アンテナのビームをある設定さ
れた送信方式を中心にして、一定の送信アンテナビーム
変動周波数で前記送信アンテナのビームの送信方向を変
動し、制御回線を介して、前記送信アンテナで受信する
受信信号の受信信号電力を検出し、前記受信信号電力と
前記送信アンテナビーム変動周波数と同一の周波数の信
号との相関を取り、得られた相関値に基づいて、前記設
定された送信方向を再設定している。

本願の第２の発明は、指向性を有する送信アンテナと受
信アンテナを用いて通信を行なう送受信方式に関し、受
信側において、前記受信アンテナのビームを、ある設定
された受信方向を中心にして、一定の受信アンテナビー
ム変動周波数で前記受信アンテナのビームの受信方向を
変動し、得られた受信信号から受信信号電力を検出し、
前記受信信号ミカと前記受信アンテナビーム変動周波数
と同一の周波数の信号との相関を取り、得られた相関値
に基づいて、前記設定された受信方向を再設定している
。

本願の第３の発明は、指向性を有する送信アンテナと受
信アンテナを用いて通信を行なう送受信方式に関し、送
信側において、前記送信アンテナのビームを、ある設定
された送信方向を中心にして、一定の送信アンテナビー
ムの変動周波数で前記送信アンテナのビーム送信方向を
変動し、受信側において、前記受信アンテナのビームを
、ある設定された受信方向を中心にして、前記送信アン
テナビーム変動周波数と直交関係にある受信アンテナビ
ーム変動周波数で前記受信アンテナのビームの受信方向
を変動し、得られた受信信号から受信信号電力を検出し
、前記受信信号電力と前記送信アンテナビーム変動周波
数と同一の周波数の信号及び前記受信アンテナビーム変
動主周波数と同一の周波数の信号との相関を取り、得ら
れた相関値に基づいて、前記設定された送信方向及び設
定された受信方向再設定している。

（作用） ダクト性フェージングは大気の気象状況の変化に依存す
るため、フェージングの変動周期は、数分〜数時間にわ
たるような非常にゆっくりしたものと考えられる。この
場合、例えば、受信アンテナの指向性を、フェージング
の変動時間よりも短い時間周期Ｔにわたって、Ｔよりも
さらに短い時間周期Ｔ”である中心方向の回りで細かく
上下に変動させることを考える。このようにすると、受
信アンテナの指向性はＴ′の周期で変動しているから、
受信信号レベルもＴ”の周期で変動している。この周期
Ｔ′で変動している受信信号レベルをＴにわたって観測
することによって、受信アンテナ指向性を上向きにした
場合と下向きにした場合の受信信号レベルを比較するこ
とができる。従って、Ｔ間隔で受信アンテナ指向性の中
心方向を、信号レベルがより大きくなる方向へ変動する
ことができる。以上のように受信アンテナ指向性の中心
角を制御することによって、ダクトの特性を求めること
なしに受信アンテナ指向性を最適に制御することによっ
て、ダクトの特性を求めることなしに受信アンテナ指向
性を最適に制御することが可能になる。

また、以上の結果は、受信アンテナではなく、送信アン
テナを同様に制御することによって得ることができる。

ただ、送信アンテナを制御する場合は、観測する信号は
、受信アンテナから送出される制御信号を用いる点だけ
が異なる。

さらに、以上の制御を送受信ともに行なうことによって
、より大きな効果を得ることができる。

これは、送受信アンテナのビームの方向を、ある方向を
中心としてそれぞれ異なる周波数で変動することによっ
て実現することができる。すなわち、送信アンテナのビ
ームを変動させる周波数と受信アンテナのビームを変動
させる周波数とじて直交している周波数の組を選べば、
受信信号の平均電力をそれぞれの周波数の信号と相関を
とり、得られた相関値を積分することによって、送信ア
ンテナのビームを変動させたことに起因する受信信号の
平均電力の変化と、受信アンテナのビームを変動させた
ことに起因する受信信号の平均電力の変化を、それぞれ
独立に観測することかできる。このようにして、観測さ
れた受信信号の平均電力に基づいて、受信信号の平均電
力が大きくなる方向へ、送受信アンテナのビームを変動
させて行くことによって、時々刻々変動する伝搬路のダ
クトの特性を直接求めることなしに、受信信号電力の低
下を抑圧することができる。

（実施例） 第１図は、第１の発明の原理を実現するための実施例で
ある。第１図において、１１０は送信アンテナ、１１１
は平均電力検出回路、１１２は乗算器、１１３は積分器
、１１４は比較器、１１５はアンテナビーム平均方向設
定回路、１１６はカウンタ、１１７はアンテナビーム変
動周波数の発信器、１１８は加算器、１１９はアンテナ
ビーム方向変動回路、２００は制御回線である。

次に、この実施例の動作について説明する。

制御回線２００を介して受信系から送られた制御信号は
、送信アンテナ１１０で受信される。また、送信アンテ
ナ１１０の指向性は、アンテナビーム方向変動回路１１
９によって制御される。

送信アンテナ１１０で受信された制御信号は、平均′電
力検出回路１１１に入力され、平均電力が検出される。

平均電力検出回路１１１で検出された平均電力とアンテ
ナビーム変動周波数の発信器１１７からの出力は乗算器
１１３に入力され、相関が取られる。また、アンテナビ
ーム変動周波数の発信器１１７の出力は、カウンタ１１
６及び加算器１１８にも入力される。カウンタ１１６は
アンテナビーム変動周波数の発信器１１７からの信号の
変動回数を数え、ある設定された回数に達したときに、
パルスを積分器１１３、比較器１１４及びアンテナビー
ム平均方向設定回路１１５に出力する。積分器１１３は
、乗算器からの信号をカウンタ１１６からのパルスが入
力されるまで積分し、カウンタ１１６からのパルスが入
力したときに比較器１１４に出力し、放電する。比較器
１１４は、カウンタ１１６からのパルスが入力されたと
きに、積分器１１３からの出力が正であるか負であるか
を判定し、判定結果をアンテナビーム平均方向設定回路
１１５に出力する。アンテナビーム平均方向設定回路１
１５は、カウンタ１１６からのパルスが入力されたとき
に、比較器１１３の入力に基づいてアンテナビーム平均
方向は更新される。また、アンテナビーム平均方向設定
回路１１５は、アンテナビーム平均方向を加算器１１８
に常に出力している。加算器１１８は、アンテナビーム
平均方向設定回路１１５の出力信号とアンテナビーム変
動周波数の発信器１１７からの出力信号を加算して、ア
ンテナビーム方向の制御信号として、１１９はアンテナ
ビーム方向変動回路へ出力する。

第２図は、第２の発明の原理を実現するための実施例で
ある。第２図において、２０１は受信アンテナ、２１１
は平均電力検出回路、２１２は乗算器、２１３は積分器
、２１４は比較器、２１５は受信アンテナビーム、平均
方向設定回路、２１６はカウンタ、２１７は受信アンテ
ナビーム変動周波数の発信器、２１８は加算器、２１９
は受信アンテナビーム方向変動回路である。この実施例
では、第１図の送信アンテナと、送信アンテナの入力信
号が制御回線からの入力信号であるという２点が、それ
ぞれ、受信アンテナ、受信アンテナの入力信号が送信点
からの情報信号となっている点において異なっているが
、他の部分の動作は、第１図と全く同様である。

第３図は、第３の発明の原理を実現するための寿施例で
ある。第３図において、１は送信信号入力端子、２は受
信信号出力端子、１１．１２はそれぞれ送信及び受信ア
ンテナ、２１．２２はそれぞれ送受信アンテナビーム変
動周波数の発信器、２３．２４はそれぞれ送受信アンテ
ナビームの方向を変化させるアンテナビーム方向変動回
路、２５は平均電力検出回路、２６．２７は乗算器、２
８．２９は積分器、３０．３１は比較器、３２．３３は
カウンタ、３４．３５はそれぞれ送受信アンテナビーム
平均方向設定回路、３６．３７は加算器、３８は制御回
線である。

次に、この実施例の動作について説明する。

送信側では、伝送すべき信号を送信信号入力端子１へ入
力する。ここで、送信アンテナ１のビームは、送信アン
テナビーム方向変動回路によって制御されている。この
送信アンテナビーム方向変動回路２３には加算器３６の
出力が供給される。

加算器３６の入力は、送信アンテナビーム平均方向設定
回路３４の出力信号と、送信アンテナビーム変動周波数
の発信器２１の出力である。従って、送信アンテナビー
ムは、送信アンテナビーム平均方向設定回路３４で設定
される方向を中心として、送信アンテナビーム変動周波
数で周期的に変動し、送信アンテナの送信指向性は、送
信アンテナビーム変動周波数で周期的に変動することと
なる。

また、受信アンテナ２のビームも同様に、受信アンテナ
ビーム平均方向設定回路３５によって設定される方向を
中心として、受信アンテナビーム変動周波数で周期的に
変動するため、受信アンテナの受信指向性は、受信アン
テナビーム変動周波受信側では、上述のようにして送受
信された信号を、平均電力検出回路２５に入力し、受信
信号の平均信号電力を求める。また、送信された信号を
復調するため、受信信号を受信信号出力端子２にも出力
する。ここで、平均電力検出回路２５で求められた平均
受信信号電力は、送受信アンテナビームともに変動して
いるから、両者の変動の周期を合成した周期で変動して
いる。平均電力検出回路２５の出力を、乗算器２８．２
７及び積分器２８．２９を用いて、送信及び受信アンテ
ナビーム変動周波数の発信器２１．２２の出力と相関を
取る。ここで、カウンタ３３は、制御回線３８を介して
送信アンテナビーム変動周波数の発信器２１の変動回数
をカウントし、送信アンテナビーム変動周波数の発信器
２１の変動回数が、ある決められた回数に達したときに
パルスを出力する。カウンタ３２も同様に、送信アンテ
ナビーム変動周波数の発信器２１の変動回数をカウント
し、送信アンテナビーム変動周波数の発信器２１の変動
回数が、ある決められた回数に達したときにパルスを出
力する。積分器２８．２９は、カウンタ３３の出力を入
力とし、カウンタ３３からパルスが入力されたときに積
分値を出力し、放電する。このようにして得られた積分
器２８．２９の出力は、それぞれ、受信アンテナビーム
、送信アンテナビームの変動に起因した平均信号電力の
変動分を示している。

ここで、送受信アンテナビーム変動周波数の発信器２１
．２２の出力信号が正弦状であり、送受信アンテナビー
ムが送受信アンテナビーム変動周波数の発信器２１．２
２の出力信号の正負にしたがって、上下に変動するよう
に設定する。このように設定すれば、積分器の出力の正
であれば、アンテナビームを上向きにしたときに平均受
信信号電力が大となり、負であればアンテナビームを下
向きにしたときに平均受信信号電力が大となることを示
している。比較器３０．３１は、それぞれ、積分器２８
．２９の出力を入力して入力信号の正負の判定し、正で
あれば＋１、負であれば−１を出力する。

受信アンテナビーム平均方向設定回路３４は、カウンタ
３３の出力と比較器３０の出力を人力とし、カウンタ３
３の出力パルスが入力したときに、比較器３３の出力を
、以前の出力信号に加算して得られた信号を出力する。

送信アンテナビーム平均方向設定回路３５も同様に、カ
ウンタ３２の出力パルスか人力したときに、制御回路３
８を介して比較器３１の出力を入力し、以前の出力信号
に加算して得られた信号を出力する。このようにして、
アンテナビームの最適な方向制御が行われる。

（発明の効果） 本発明により、伝送媒体において生じるダクト性フェー
ジングによる受信信号電力低下の補償能力を、伝送媒体
中のダクトの特性を求めることなく大幅に改善すること
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本願の第１の発明の実施例を示す系統図であ
る。図において、１１０・・・送信アンテナ、１１１・
・・平均電力検出回路、１１２・・・乗算器、１１３・
・・積分器、１１４・・・比較器、１１５・・・アンテ
ナビーム平均方向設定回路、１１６・・・カウンタ、１
１７・・・アンテナビーム変動周波数の発信器、１１８
・・・加算器、１１９・・・アンテナビーム方向変動回
路、２００・・・制御回線、である。 第２図は、本願の第２の発明の実施例を示す系統図であ
る。図において、２０１・・・受信アンテナ、２１１・
・・平均電力検出回路、２１２・・・乗算器、２１３・
・・積分器、２１４・・・比較器、２１５・・・受信ア
ンテナビーム平均方向設定回路、２１６・・・カウンタ
、２１７・・・受信アンテナビーム変動周波数の発信器
、２１８・・・加算器、２１９・・・受信アンテナビー
ム方向変動回路、である。 第３図は、本願の第３の発明の実施例を示す系統図であ
る。図において、１・・・送信信号入力端子、２・・・
受信信号出力端子、１１・・・送信アンテす、１２・・
・受信アンテナ、２１・・・送信アンテナビーム変動周
波数の発信器、２２・・・受信アンテナビーム変動周波
数の発信器、２３．２４・・・アンテナビーム方向変動
回路、２５・・・平均電力検出回路、２６．２７・・・
乗算器、２８．２９・・・積分器、３０．３１・・・比
較器、３２．３３・・・カウンタ、３４．３５・・・ア
ンテナビーム平均方向設定回路、３６．３７・・・加］
？Ｓ、３８・・・制御回線、である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）指向性を有する送信アンテナと受信アンテナを用
   いて通信を行なう送受信方式に関し、送信側において、
   前記送信アンテナのビームをある設定された送信方向を
   中心にして、一定の送信アンテナビーム変動周波数で前
   記送信アンテナのビームの送信方向を変動し、制御回線
   を介して、前記送信アンテナで受信する受信信号の受信
   信号電力を検出し、前記受信信号電力と前記送信アンテ
   ナビーム変動周波数と同一の周波数の信号との相関を取
   り、得られた相関値に基づいて、前記設定された送信方
   向を再設定することを特徴とする適合型チルトビームダ
   イバーシティ送信方式。
2. （２）指向性を有する送信アンテナと受信アンテナを用
   いて通信を行なう送受信方式に関し、受信側において、
   前記受信アンテナのビームをある設定された受信方向を
   中心にして、一定の受信アンテナビーム変動周波数で前
   記受信アンテナのビームり受信方向を変動し、得られた
   受信信号から受信信号電力を検出し、前記受信信号電力
   と前記受信アンテナビーム変動周波数と同一の周波数の
   信号との相関を取り、得られた相関値に基づいて、前記
   設定された受信方向を再設定することを特徴とする適合
   型チルトビームダイバーシティ受信方式。
3. （３）指向性を有する送信アンテナ、と受信アンテナを
   用いて通信を行なう送受信方式に関し、送信側において
   、前記送信アンテナのビームを、ある設定された送信さ
   れた送信方向を中心にして、一定の送信アンテナビーム
   変動周波数で前記送信アンテナのビームの送信方向を変
   動し、受信側において、前記受信アンテナのビームを、
   ある設定された受信方向を中心にして、前記送信アンテ
   ナビーム変動周波数と直交関係にある受信アンテナビー
   ム変動周波数で前記受信アンテナのビームの受信方向を
   変動し、得られた受信信号から受信信号電力を検出し、
   前記受信信号電力と前記送信アンテナビーム変動周波数
   と同一の周波数の信号及び前記受信アンテナビーム変動
   周波数と同一の周波数の信号との相関を取り、得られた
   相関値に基づいて、前記設定された送信方向及び設定さ
   れた受信方向を再設定することを特徴とする適合型チル
   トビームダイバーシティ送受信方式。