JPH0411416A

JPH0411416A - アンテナ選択ダイバーシチ受信方式

Info

Publication number: JPH0411416A
Application number: JP2114245A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Yamao; 泰山尾
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1990-04-27
Filing date: 1990-04-27
Publication date: 1992-01-16

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〕本発明はアンテナ選択ダイバーシチ受信方式に係り、特
に移動通信の如き無線通信において発生するフェージン
グを克服し、安定かつ高品質な情報の伝達を可能とする
ためのアンテナ選択ダイバシチ受信方式に関する。

〔従来の技術〕

従来のアンテナ選択ダイバーシチ受信方式を３チヤネル
の時分割多重伝送方式（以下ＴＤＭ方式と呼ぶ）を例に
とって説明する。

第９図は従来のアンテナ選択ダイバーシチ受信機の構成
図を示す。同図７１．７２は受信アンテナ、７３は選択
スイッチ、７４は受信・復調部、７５はフレーム同期回
路、７６はアンテナ選択回路でタイミング回路７７、ス
イッチ制御回路７８、受信信号強度測定回路７９、大小
比較回路８２で構成され、受信信号強度測定回路７９は
２つのサンプルホールド回路８０．８１で構成されてい
る。

受信機は受信アンテナ７１または７２からの信号を選択
スイッチ７３を介して受信・復調部７４で受信し、復調
された信号をフレーム同期回路７５へ入力してフレーム
同期を行う。アンテナ選択回路７６ではフレーム同期回
路７５から得たフレーム同期信号から自局向けの信号バ
ーストの受信時刻を判定し、その時刻の直前に選択スイ
ッチ７３を切り換えて２つの受信アンテナ７１．７２に
よる受信信号強度の比較を行う。

第１０図は従来方式の処理手順を説明するための図であ
る。同図（Ａ）は受信信号のフレーム構成を示し、３チ
ヤネル／フレームのＴＤＭ方式の例である。ここでは自
局向は信号はフレーム内の第３バーストに割当られてい
る。

第９図のタイミング回路７７は先ず自局向は信号バース
トの受信時刻の直前の時刻ｔ、において受信信号強度測
定回路７９にトリが信号を送り、現在選択されている受
信アンテナを受信アンテナ７１とすると、サンプルホー
ルド回路８１は受信アンテナ７１からの受信信号強度Ｒ
１を保持する。

この後ただちにスイッチ制御回路７８により、選択スイ
ッチ７３をもう一方の受信アンテナ７２に切り換え、サ
ンプルホールド回路８ｏは時刻ｔ２に受信アンテナ７２
による受信信号強度Ｒ２を保持する。

大小比較回路８２はこの２つの受信信号強度Ｒ，、Ｒ，
の大きさを比較する。

スイッチ制御回路７８は大小比較回路８２の比較結果に
基づき、受信信号強度の高い方の受信アンテナを選択し
、そのまま自局向は信号バーストを受信する。

例えば受信アンテナ７１、及び受信アンテナ７２による
受信信号強度が第１０図（Ｂ）のａ及びｂのように変化
する場合、スイッチ制御回路７８からのスイッチ選択信
号は同図（ｃ）のようになる。同図（Ｃ）の受信アンテ
ナ７１のＸの時刻ｔ、の受信信号強度は同図（Ｂ）のａ
上のＲ１となり、同図（Ｃ）の受信アンテナ７２のｙの
時刻ｔ２の受信信号強度は同図（Ｂ）のｂ上のＲ２とな
り、受信信号強度はＲ１＞Ｒ２であるから、自局向は信
号バーストは受信アンテナ７１で受信される。

このようにしてフレーム毎に受信信号強度Ｒ。

とＲ３とを比較し、受信信号強度の高い方のアンテナを
選択することにより、受信・復調部７４に送られる自局
向は信号の平均強度を高く保持することができ、ダイバ
ーシチ効果を得ることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、従来の方法では、受信信号強度の変化速度か
速い場合、すなわちフェージング速度が速い場合には充
分なダイバーシチ効果を得ることか出来ないという欠点
を有していた。これは受信信号強度Ｒ２とＲ２を測定し
た後で受信信号強度か変化してしまうためである。

第１１図は上記の従来の問題点を説明するための図を示
す。同図は必ずしも選択した受信アンテナによる受信信
号強度が高いとは限らない場合を示す。

第９図に示した受信アンテナ７１及び７２による受信信
号強度か第１１図（Ａ）のａ及びｂのように変化すると
同図（Ｂ）のｘ、ｙの測定時刻１、．１２においては受
信信号強度はＲ＋　＞　Ｒ２であるから自局向は信号バ
ーストは受信アンテナ７１で受信される。ところが、受
信信号強度はその直後、第９図（Ｂ）のｔ２において逆
転し、自局向は信号バーストは結果的に低い受信信号強
度の受信アンテナで受信されることになる。このためフ
ェージング速度が速い場合には上記方法は適用できない
という問題かあった。

本発明は上記の点に鑑みなされたものでフェージング速
度か早い場合にもダイバーシチ効果を得られるアンテナ
選択ダイバーシチ受信方式を提供することを目的とする
。

時刻における各受信アンテナの最低受信信号強度を推定
し、最も高い最低受信信号強度を得る受信アンテナを選
択する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は複数の受信アンテナから一つのアンテナを選択
し、選択された受信アンテナを受信機に接続して受信を
行うアンテナ選択ダイバーシチ受信方式において、各受
信アンテナで受信された受信信号強度と各受信信号強度
の時間微分係数とから、受信時刻における各受信アンテ
ナの最低受信信号強度を推定し、最も高い最低受信信号
強度を得る受信アンテナを選択する。

また、請求項２記載の発明は複数の受信アンテナから一
つのアンテナを選択し、選択された受信アンテナを受信
機に接続して受信を行うアンテナ選択ダイバーシチ受信
方式において、各受信アンテナに対する受信信号強度の
測定を２回ずつ行い、各受信アンテナに対する２回の測
定値の差分と各受信アンテナに対する受信信号強度とか
ら、受信〔作用〕受信信号強度に加えて、受信信号強度の時間微分係数を
用いて各受信アンテナの最低受信信号強度を推定するよ
うにしているため、最低受信信号強度の最も高い受信ア
ンテナを選択できる。

また、各受信アンテナの最低受信信号強度を２回の測定
値の差分や最低受信信号強度を推定することにより受信
アンテナを選択するので選択誤りをおこすような状況で
も正しい受信アンテナを選択できる。

〔実施例〕

第１図は本発明の第１実施例の構成図を湿す。

第９図と同一構成部分には同一符号を付しその説明を省
略する。

アンテナ選択回路７６には最低値推定回路ｌＯ１受信信
号強度微分係数測定回路１１、受信信号強度測定回路７
９等が設けられている。

本実施例では受信アンテナ７１または７２からの信号を
選択スイッチ７３を介して受信・復調部７４て受信し、
復調された信号をフレーム同期信号回路７５からの自局
向けの信号バーストの受信時刻を判定し、その時刻の直
前に選択スイッチ７３を切り換えて受信アンテナ７１．
７２の２つのアンテナによる受信信号強度及びその受信
信号強度の各時間微分係数の比較を行う。

第２図は本発明の第１実施例の処理手順を説明するため
の図を示す。同図（Ａ）に示す受信信号のフレーム構成
は前記第１Ｏ図の従来例と同一である。

第１図に示すタイミング回路７７は先ず自局向けの信号
バーストの受信時刻の直前の時刻１．おいて選択スイッ
チ７３にトリガ信号を送り、現在選択されている受信ア
ンテナ７１とすると、サンプルホールド回路８０は受信
アンテナ７１からの受信信号強度Ｒ１を保持する。

トリガ信号はこれと同時に受信・復調部７４にも送られ
受信アンテナ７１による受信信号強度を微分回路１２て
微分して得た時間微分係数ｄＲ。

をサンプルホールド回路１３て保持する。この後直ちに
スイッチ制御回路７８により、選択スイッチ７３をもう
一つの受信アンテナ７２に切り換え、時刻ｔ２に受信ア
ンテナ７２による受信信号強度Ｒ２をサンプルホールド
回路８１て保持し、受信アンテナ７２による受信信号強
度を微分回路１２て微分して得た時ｆｊ［１分体数ｄＲ
２をサンプルホールド回路１４て保持する。

上記のパラメータＲ，、Ｒ２、ｄＲ，、ｄＲｚは最低値
推定回路ｌＯへ入力される。最低値推定回路１０では４
つのパラメータＲ＋　、Ｒ２、ｄＲ＋、ｄＲｚを用いて
自局向は信号バーストの受信時刻における各受信アンテ
ナ７Ｌ７２の最低受信信号強度を求める。

例えば受信アンテナ７１及び７２による受信信号強度か
第２図（Ｂ）のａ及びｂのように変化する場合の時間微
分係数は第２図（Ｃ）のａ及びｂにそれぞれ対応する。

第２図（Ｂ）で得られた受信信号強度Ｒ１、Ｒ７と同図
（Ｃ）で得られた時間微分係数ｄＲ，、ｄＲ，の４つの
パラメータを用いて自局向は信号バーストの受信時刻に
おける各受信アンテナの最低受信信号強度り、　、Ｌ、
は以下の式で求められる。

Ｌ、　＝Ｒ１＋ｄＲＩ（ｔ　、＋　ｔ　１）（ｄＲｌ　
≧０、ｉ＝１．２）Ｌ　　＝Ｒ，＋ｄＲＩ（ｔ　ｒ−ｔ　Ｉ）（ｄＲ＋　＜
Ｑ　、ｉ＝　１．２）・・・（１）（但しｉ＝１．２）但し、ｔ８は自局向は信号バーストの受信開始時刻であ
り、１．は自局向は信号バーストの受信終了時刻である
。上記の式により最低受信信号強度り、　、Ｌｔを推定
すると、第２図（Ｄ）に示すようになり、最低受信信号
強度はＬｌ＜Ｌｔとなる。この情報は第１図スイッチ制
御回路７８に伝えられ、スイッチ制御回路７８では第２
図（Ｅ）に示すように受信アンテナ７２を選択するので
最低受信信号強度を高く保持することかできる。

第３図は本発明の第１実施例の最低値推定回路１０の動
作説明用フローチャートを示す。受信信号強度測定回路
７９で各受信アンテナからの受信信号強度Ｒ，，Ｒ２を
測定しくステップ３００）、受信信号強度微分係数測定
回路１１でｄＲ，、ｄＲ２を測定しくステップ３０１）
、パラメータＲ，，Ｒ２、ｄＲ，、ｄＲ，より受信時刻
における最低受信信号強度Ｌ＋　、Ｌｔを前記式（１）
の演算を行って推定する（ステップ３０２）。最低受信
信号強度がＬｌ＞Ｌｔであれば受信アンテナ７１を選択
して受信する（ステップ３０３．３０４）。また、最低
受信信号強度がＬｌ　＞Ｌｔでなければ受信アンテナ７
２を選択して受信する（ステップ３０３．３０５）。受
信信号バーストを終了する（ステップ３０６）。

第１実施例では受信信号強度その時間微分係数から受信
時刻における各受信アンテナ７１．７２の最低受信信号
強度を推定・比較して受信アンテナを選択するが微分回
路１２の過渡応答のため正しい時間微分係数が得られな
いことがある。

第４図は本発明の第１実施例における微分回路１２の過
渡応答の影響を示す。第２図（Ｂ）のように受信信号強
度が変化してしまうとき第１図の受信・復調部７４から
の受信信号強度出力波形が第４図（Ａ）の太い線で示し
たものであり、これを微分回路１２で微分して得た信号
波形が第４図（Ｂ）の太い線で示した部分である。時刻
１＋からｔ、の間に受信アンテナ７１から７２に切り換
えられる瞬間、受信信号強度第４図（Ａ）は受信信号強
度の（Ｒｔ−Ｒｔ）程度ジャンプし、出力波形が第４図
（Ｂ）のように不連続となるため微分信号波形には、切
り換えの瞬間、負のインパルス状過渡応答か発生する。

この応答は徐々に収束するが、切り換え直後に測定した
時間微分係数ｄＲｚ’は本来得られる時間微分係数ｄＲ
，にこの過渡応答分の誤差が加わった値になり、式（１
）で算出される最低受信信号強度Ｌ１に大きな誤差が生
じることになり正しい受信アンテナの選択が不可能にな
る。受信信号強度の（Ｒ２Ｒ１）が大きいほどこの誤差
は大きくなる。また、切り換え時刻から測定時刻ｔ２ま
での時間か長い程小さくなるので、この誤差を小さくす
るにはｔ、とｔ２の間隔を離すことか有効であるか、あ
まり間隔を離すと時間微分係数ｄＲか受信開始時刻ｔ、
までに大きく変化し、時刻ｔ１て測定した時間微分係数
ｄ　Ｒ＋が受信開始時刻ｔ、まてに大きく変化し、時刻
ｔ１て測定した時間微分係数ｄ　Ｒ＋を用いて推定した
最低受信信号Ｌ１に大きな誤差を含むため好ましくない
。

上記の問題点を解決した場合の実施例を以下に示す。第
５図は第２実施例の構成図を示す。第９図と同一構成部
分には同一符号を付し、その説明を省略する。１０は最
低値推定回路、４０は受信信号強度差分測定回路であり
、４１及び４２は減算器である。本実施例では微分回路
を使用せず、その代わりに受信信号強度を受信信号強度
差分測定回路４０で２回ずつ測定し、２回の測定値の差
分を時間微分係数の代わりとして最低値推定回路ｌＯで
最低受信信号強度を求める。

第６図は本発明の第２実施例の処理手順を説明するため
の図を示す。第６図（Ａ）は第２図と同様に受信信号の
フレーム構成である。タイミング回路７７は自局向は信
号バーストの受信時刻の少し前の時刻ｔ、に第５３の受
信信号強度差分測定回路４０にトリガ信号を送り、現在
選択されている受信アンテナ７１による受信信号強度Ｒ
３をサンプルホールド回路１３で保持する。

この後直ちにスイッチ制御回路７８により、選択スイッ
チ７３をもう一つの受信アンテナ７２に切り換え、時刻
ｔ４に受信アンテナ７２による受信信号強度Ｒ４をサン
プルホールド回路１４で保持する。

次にスイッチ制御回路７８により受信アンテナ７１に戻
し、時刻ｔ、に受信アンテナ７１による受信信号強度Ｒ
３を受信信号強度測定回路７９のサンプルホールド回路
８０で保持する。

最後にスイッチ制御回路７８により受信アンテナ７２に
切り換え、受信信号強度Ｒ２を受信信号強度測定回路７
９のサンプルホールド回路８１て保持する。

上記の方法により第６図（Ｂ）に示す４個の受信信号強
度Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４が得られる。

さらに受信信号強度差分測定回路４０ては減算器４１．
４２を用いて各受信アンテナに対する受信信号強度の差
分値△Ｒ，（＝Ｒ，−Ｒ，’）、　△Ｒ２（＝Ｒ２Ｒ−
）を算出する。

最低値推定回路１０では４つのパラメータＲＩ　、Ｒ２
、△Ｒ１、△Ｒ２を用いて自局向は信号バーストの受信
時刻における各受信アンテナの最低受信信号強度り、、
Ｌ、を以下の式で推定する。

（但しｄＲ，≧０、ｉ＝１．　２）ｊｌ　　−ｊ１＋２（但しｄＲｌ＜０、ｉ＝１．２）・・・　（２）但し、ｔ、は自局向は信号バーストの受信開始時刻、ｔ
、は自局向は信号バーストの終了時刻である。式（２）
によって最低受信信号強度り３、Ｒ２を推定すると第６
図（Ｃ）のようになり最低受信信号強度はＬｌ＜Ｒ２ど
なる。この情報はスイッチ制御回路７８に伝えられ、同
図（Ｄ）のａを受信アンテナ７１、ｂを受信アンテナ７
２とするとスイッチ制御回路７８ては同図（Ｄ）のよう
に受信アンテナ７２を選択する。この結果、自局向は信
号バーストを受信する際の信号強度を高く保持すること
がてきる。

第７図は本発明の第２実施例の最低値推定回路１０の動
作説明用フローチャートを示す。各受信アンテナによる
受信信号強度を受信信号強度測定回路７９で２回ずつ測
定し、Ｒ＋　、Ｒ２、Ｒｓ、Ｒ４を求め（ステップ７０
０）、各受信アンテナに対し２回の測定値の差分△Ｒ３
、△Ｒ２を算出する（ステップ７０１）。

パラメータＲ，、Ｒ２、△Ｒ１、△Ｒ２より受信時刻に
おける最低受信信号強度がＬｌ　＞Ｒ２であれば受信ア
ンテナ７１を選択して受信しくステップ７０３．７０４
）、最低受信信号強度がＬｌ＞Ｒ２でなければ受信アン
テナ７２を選択して受信する（ステップ７０３．７０５
）。受信信号バーストを終了する（ステップ７０６）。

なお、変形例として、前記では受信信号強度Ｒ１、Ｒ２
、Ｒ２、Ｒ４を４つのサンプルホールド回路８０．８１
．１３．１４て測定していたか、サンプルホールド回路
８０．８１．１３．１４の代わりにＡ／Ｄ変換器やレジ
スタを用いる。

第８図は第２実施例の変形例を示す。第９図と同一構成
部分には同一符号を付し、その説明を省略する。６０は
Ａ／Ｄ変換器、６３６２．６３．６４はレジスタ、６５
はディジタル回路、６６．６７はディジタル減算器であ
る。

Ａ／Ｄ変換器６０ては時ｔｙｌｔ＋、ｔ２、ｔ２、ｔ４
に４回の測定を行い、この時の測定値を４個のレジスタ
６１．６２．６３．６４に格納する。

受信信号強度Ｒ２はレジスタ６１から、受信信号強度Ｒ
２はレジスタ６２から出力され、受信信号強度の差分値
△Ｒ２、△Ｒ２はディジタル減算器６６．６７て算出さ
れる。

この結果、第５図の受信信号強度差分測定回路４０や受
信信号強度測定回路７９に相当するディジタル回路６５
からはパラメータＲ，，Ｒ２、△Ｒ３、△Ｒ２に対応す
るディジタル値か出力されるので第２実施例中の式（２
）と同様の方法で最低受信信号強度り３、Ｌ２を求め、
値の高い方の受信アンテナを選択することができる。こ
の場合、最低値推定回路１０には４つのパラメータＲ１
、Ｒｔ、△Ｒ１、△Ｒ２があるビット数ｎて量子化され
たディジタル値で入力される。例えば４ｎビツトのアド
レス入力端子を持つＲＯＭを最低値推定回路１０として
用い、これらの入力値に対応する最低受信信号強度Ｌ＋
、Ｌ−を予め計算して大小比較した結果をＲＯＭに書き
込んでおけば最低値推定回路１０は１個のＲＯＭで実現
できる。

受信信号強度Ｒ，、Ｒ，、Ｒ，、Ｒ４や最低受信信号強
度り、、Ｌ、の処理を全てディジタル回路で行えるので
ＩＣ化が容易である。

また、第８図においてディジタル減算器６６．６７の機
能は最低値推定回路ｌＯに含めることもできる。この場
合、最低値推定回路１０には受信信号強度Ｒ，、Ｒ２、
Ｒ３、Ｒ，か入力され最低値推定回路１０てはこれらの
値から式（２）の最低受信信号強度り、　、Ｌ２を比較
する。例えばそれぞれあるビット数ｎて表された受信信
号強度Ｒ＋　、Ｒ２、Ｒ２、Ｒ４を４ｎビツトのアドレ
ス入力端子を持つＲＯＭへ入力し、これらの入力に対応
する最低受信信号強度り、、Ｌ２の値を予め計算して大
小比較して結果をＲＯＭに書き込んでおけば、最低値推
定回路１０はディジタル減算器６６．６７の機能を含め
て１個のＲＯＭで実現できる。

なお、前記第１実施例、第２実施例、変形例においては
２つの受信アンテナから１つを選択する場合の構成を取
り上げたか３個以上の受信アンテナから１つを選択する
場合に本発明を実施することか可能であることや同様の
効果か得られることか類推できる。

第１実施例に対しては各受信アンテナに対する受信信号
強度を各受信信号強度の時間微分係数とから式（１）、
（２）の計算を各受信アンテナに対して行い、最も高い
最低受信信号強度と推定される受信アンテナを選択すれ
ばよい。

第２実施例に対しては各受信アンテナに対する受信信号
強度の測定を２回ずつ行い、各受信アンテナに対する２
回の測定値の差分と各受信アンテナに対する受信信号強
度とから式（２）の計算を各アンテナに対して行い、最
も高い最低受信信号強度と推定される受信アンテナを選
択すれば実現できる。

なお、本発明の第２図（Ａ）の１フレーム中の信号バー
ストを全て自局向はバーストに替え、空き時間に測定時
間を設定することによりＦＤＭ方式にも適応できる。

選択ダイバーシチ受信かでき、従って従来のアンテナ選
択ダイバーシチ受信方式では人が持ち歩く程度のゆっく
りしたフェージング速度てしかダイバーシチ効果か得ら
れなかったため適用範囲が制限されていたか本発明によ
れば低速の自動車等で使用される場合にもダイバーシチ
効果か得られるのでより多くの移動通信機器に使用する
ことができ、通信機器の受信能力を著しく向上させるこ
とかできる。

また、従来２台の受信機を使用して検波後選択ダイバー
シチ受信により受信能力を向上していた移動通信機器に
本発明のアンテナ選択ダイバーシチ受信方式を適用して
、受信機１台の構成にすることにより、無線機の小型化
、低消費電力化、省コスト化に有用である。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、正しい受信アンテナを選
択することによりフェージング速度が速い場合にもダイ
バーシチ効果が得られるアンテナ

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の構成図、第２図は本発明
の第１実施例の処理手順を説明する図、第３図は本発明
の第１実施例の最低値推定回路の動作説明用フローチャ
ート、第４図は本発明の第１実施例における微分回路の
過渡応答の影響を示す図、第５図は本発明の第２実施例
の構成図、第６図は本発明の第２実施例の処理手順を示
す図、第７図は本発明の第２実施例の最低値推定回路の
動作説明用フローチャート、第８図は本発明の第２実施
例の変形例、第９図は従来方式の構成図、第１０図は従
来方式の処理手順を説明する図、第１１図は従来方式の
問題点を説明するための図である。１０・・・最低値推定回路、】１・・・受信信号強度微
分係数測定回路、１２・・・微分回路、１３．１４・・
・サンプルホールド回路、４０・・・受信信号強度差分
測定回路、４１．４２・・・減算器、７１．７２・・・
受信アンテナ、７３・・・選択スイッチ、７４・・・受
信・復調部、７７・・・タイミング回路、７８・・・ス
イッチ制御回路。 −ｔＦ本発明の第１実施例の処理手順を説明するだめの同第２
図本発明の第１実施例の構成図第１、発明の名称本発明の第１実施例における微分回路の過渡応答の影響
を示す図第４図ｔ＝ｔｓｔ　、　ｔＦ本発明の第２実施例の処理手順を示す図第図本発明の第２実施例の構成図本発明の第２実施例の最低値推定回路の動作説明用フロ
チャート第図本発明の第２実施例の変形例従来方式の構成図第９図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数の受信アンテナから一つのアンテナを選択し
、選択された受信アンテナを受信機に接続して受信を行
うアンテナ選択ダイバーシチ受信方式において、各受信アンテナで受信された受信信号強度と各受信信号
強度の時間微分係数とから、受信時刻における各受信ア
ンテナの最低受信信号強度を推定し、最も高い最低受信
信号強度を得るアンテナを選択することを特徴とするア
ンテナ選択ダイバーシチ受信方式。
（２）複数の受信アンテナから一つのアンテナを選択し
、選択された受信アンテナを受信機に接続して受信を行
うアンテナ選択ダイバーシチ受信方式において、各受信アンテナに対する受信信号強度の測定を２回ずつ
行い、各受信アンテナに対する２回の測定値の差分と各
受信アンテナに対する受信信号強度とから、受信時刻に
おける各受信アンテナの最低受信信号強度を推定し、最
も高い最低受信信号強度を得る受信アンテナを選択する
ことを特徴とするアンテナ選択ダイバーシチ受信方式。