JPH04119029A - アンテナ切替えダイバーシティ装置 - 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］ 本発明は複数のアンテナを切替えてパケット形式の無線
通信を行うアンテナ切替えダイバーシティ装置に関する
。

［従来の技術］ 従来より、情報伝送の一手段として無線通信かあり、自
動車などの移動体通信においてはこの無線通信が利用さ
れている。

また、近年のコンピュータ技術なとの進歩に伴ない無線
通信においてデジタルデータ伝送が普及してきており、
このデジタルデータ伝送における伝送の効率化を図るた
めにパケット形式の情報伝送か利用されている。このパ
ケット形式の情報伝送とは、伝送すべき情報を分割して
伝送する方法であって、その分割された情報にパケット
の先頭を示すプリアンプル等を付加してできあがる１つ
の情報のかたまりをパケットと呼んでいる。

一方、移動体通信においては、移動体の位置及び周辺環
境が刻々変化するため、移動体における受信状況もこれ
につれて変化する。そこで、複数のアンテナを移動体に
設置し、受信状態のよいアンテナに随時切替えることに
より受信品質を維持するダイバーシティ受信があり、パ
ケット形式の情報伝送においてもこのダイバーシティ受
信か利用されている。

パケット形式の情報伝送においては、情報を一定の比較
的短い長さに分割して伝送することから、パケットの先
頭に付加されているプリアンプルの部分でアンテナを切
替え、最も高い受信レベルか得られるアンテナを選択し
て、そのアンテナで情報部分を受信するようなアンテナ
切替えダイバーシティを用いて伝送品質を改善すること
ができる。

なお、パケットの伝送品質とは情報部分の伝送品質のこ
とである。

ここで、従来のパケット形式の無線通信装置において用
いられるアンテナ切替えダイバーシティ装置について、
第５図に基づいて説明する。

この従来のアンテナ切替えダイバーシティ装置は、ダイ
バーシティ受信を達成するための２つのアンテナ１０．
１２と、該アンテナ１０，１．２のうちいずれか一方か
ら信号を受信するように切替えるアンテナ切替え器１４
と、アンテナ１０゜１２の受信信号の平均受信レヘルを
検出する平均受信レベル検出器１６と、検出された平均
受信レヘルに基づきアンテナ１０．１２のいずれのアン
テナを採用するかを決定し、アンテナ切替器１４に対し
て選択のための信号を供給するアンテナ切替信号発生器
１８と、実際にやり取りする情報の送受信処理を行う送
受信部２０とから構成されている。

一方、パケット１００は、第６図に示すように、アンテ
ナ１０を選択させアンテナ１０において受信されるプリ
アンプル１０１と、アンテナ１２を選択させアンテナ１
２において受信されるプリアンプル１０２と、伝送すべ
き情報である伝送情報１０３とからなっている。

そして、パケットの受信を行う場合には、アンテナ切替
器１４により、パケットのプリアンプル１０１をアンテ
ナ１０において受信し、プリアンプル１０２をアンテナ
１２において受信するようアンテナ１０．１２を切替え
、これを平均受信レベル検出器１６に供給する。

平均受信レベル検出器１６はプリアンプル１０１受信時
の平均受信レベルと、プリアンプル１０２受信時の平均
受信レベルを検出するとともに、両者を比較し、この比
較結果をアンテナ切替信号発生部１８に供給する。

アンテナ切替信号発生器１８は、アンテナ１０により受
信したプリアンプル１０１の平均受信レベルとアンテナ
１２で受信したプリアンプル１０２の平均受信レベルと
の比較結果に応じて、平均受信レベルの大きいアンテナ
１０又はアンテナ１２を選択するように、アンテナ切替
え器１４に対して信号を供給する。そして、アンテナ切
替器１４がアンテナ切替信号発生器１８からの信号に従
って受信するアンテナ１０．１２を切替えるので、パケ
ット１００の伝送情報１０Ｂを受信レベルの高いアンテ
ナ１０又はアンテナ１２により受信することができる。

移動体通信の場合、第６図に示すように無線通信装置の
移動に伴ない受信レベルが変化しくフェージング）、こ
のためパケット受信中においても受信レベルは変化する
ことになる。しかし、このような場合においても、受信
レベルが高いアンテナを選択することにより、受信品質
を改善することかできる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしなから、従来のアンテナ切替えダイバーシティ装
置においては、パケット長か長くなった場合に、十分な
有効な受信品質改善効果か得られないという問題点かあ
った。

すなわち、パケット長が短い場合には、第６図に示すよ
うに、パケットの先頭部分におけるプリアンプル１０１
，１０２での受信レベルの比較により受信レベルか大き
いアンテナを選択すればパケットの伝送情報１０３を最
良状態で受信できる可能性が高い。

二こて、パケットの長さが短いとは、１つのパケットが
受信される間に無線通信装置の移動する距離が、用いら
れている電波の波長に対して、短いということである。

しかしながら、パケット長が長くなると第７図に示すよ
うに、パケットの先頭部分（プリアンプル２０１　２０
２）での受信レヘルか最も大きいアンテナを選択しても
、パケットの伝送情報２０３の部分を必すしも最良状態
で受信できるとは限らない。

すなわち、従来のアンテナ切替えダイバーシティ装置で
は、上述のようにパケットの先頭に付加したプリアンプ
ル２０１，２０２の受信レベルを比較し、受信レベルの
高いアンテナ１０に切替えて伝送情報２０３をアンテナ
１０より受信することになる。

ところか、パケット長が長い場合、第７図に示すように
、アンテナ１０の受信レベルは時間とともに下降し、ア
ンテナ１２の受信レベルは時間とともに上昇する。そし
て、この例では、伝送情報２０３受信時においてアンテ
ナ１０の受信レベルは大きく落ち込み、アンテナ１０を
選択した場合には受信品質は著しく劣化することになる
。

従って、上記のパケット形式の無線通信装置において用
いられてきた従来のアンテナ切替えダイバーシティ装置
では、パケット長の長いパケットを伝送する場合におい
ては必ずしも通信品質か最良となるアンテナを選択でき
るとはいえない。特に、第７図の例において、アンテナ
１０を採用していた場合には、伝送情報２０３受信時に
おいて受信レベルが大きく落ち込むため、受信誤りか発
生する確率か高くなり、通信品質か劣化してしまつＯ 一方、パケット形式の情報伝送において伝送の効率化を
図るために、パケット長を長くしたいという要求かある
。このため、パケット長が長い場合の通信品質の劣化を
改善したいという課題かある。

本発明は上記の課題に鑑みなされたものであり、パケッ
ト長が比較的長い場合においても最良の通信品質で送受
信できるアンテナを選択することのできるアンテナ切替
えダイバーシティ装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係るアンテナ切替えダイバーシティ装置は、複
数のアンテナを切替えるアンテナ切替え手段と、複数の
アンテナにおいて受信されたパケットの先頭部分におけ
る受信レベルの変化量及び変化方向をそれぞれ検出する
変化検出手段と、この変化検出手段によって得られた複
数のアンテナ毎の受信レベルの変化量及び変化方向の比
較結果に基づき前記アンテナ切替え手段の選択を制御す
る制御手段とを有することを特徴とする。

［作用］ 本発明のアンテナ切替えダイバーシティ装置によれば、
変化検出手段において複数のアンテナにおけるパケット
先頭部の受信レベルの変化量及び変化方向を検出する。

そして、この受信レベルの変化量及び変化方向に基づい
てアンテナの切替えを行う。

例えば、２つのアンテナを切替える場合において、パケ
ット先頭部における受信レベルの変化方向を見て、一方
か上昇、他方が下降であれば、変化方向が上昇のアンテ
ナを選択する。移動体通信の場合、受信レベルは上昇、
下降を繰り返すため、受信レベルか上昇するアンテナを
採用することにより、長いパケットの伝送情報受信時全
体を通しての受信レベルを高くすることかできる。

また、２つのアンテナとも上昇であれば、その上昇度合
いの大きい方を選択する。これによって、これから受信
レベルか上昇するアンテナを採用することができ、上述
の場合と同様に長いパケットの伝送情報受信時全体を通
しての受信レベルを高くすることかできる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のアンテナ切替えダイバー
ンティ装置によれば、パケットの先頭部の受信レベルの
変化量と変化方向を検出できるようにし、その検出結果
に従ってアンテナを選択するようにしたため、パケット
長か長い場合においても通信品質の良いアンテナを選択
することができる。

［実施例コ 以下、本発明の一実施例について、図面に基づいて説明
する。

第１図は、本発明のアンテナ切替えダイバーシティ装置
のブロック図であり、アンテナ３０及びアンテナ３２の
２本のアンテナを有し、アンテナ切替え器３４によって
、いずれか一方のアンテナを選択する。そして、アンテ
ナ切替え器３４から出力されるアンテナ３０又はアンテ
ナ３２によって得られた受信信号は送受信部３６に供給
され、ここにおいて変復調、検波等の通常の送受信処理
が行われる。

一方、アンテナ切替え器３４からの信号は受信レベル検
出器３８に入力される。この受信レベル検出器３８は入
力される信号のレベルを検出して、これに対応した大き
さの電圧の信号を出力する。

この受信レベル検出器３８の出力信号は、ＡＤ変換器４
０によりデジタル信号に変換された後、平均演算部４２
に入力される。

この平均演算部４２は所定時間内に供給されるＡＤ変換
器４０からのデータの平均値を出力する。

この平均値演算部４２には、平均値記憶部４４か接続さ
れており、ここにおいて平均値演算部４２においで演算
算出された平均値が記憶される。ここで、この平均値記
憶部４４は平均値演算部４２からの２つの出力をそれぞ
れ記憶するアンテナ３０の平均値記憶部４４ａ１アンテ
ナ３２の平均値記憶部４４ｂからなっている。

そして、２つの平均値記憶部４４ａ、４４ｂに記憶され
ているデータは平均値比較器４６に入力される。この平
均値比較器４６は、入力される２つのデータを比較し比
較結果についてｒＨＪまたはｒＬＪの信号を出力する。

一方、ＡＤ変換器４０からの出力は、差演算部４８にも
入力され、ここにおいて所定時間内に入力されてくる２
つのデータの差、すなわち変化量が演算算出される。こ
の差演算部４８には、変化量記憶部５０が接続されてお
り、差演算部４８において演算算出された変化量が記憶
される。ここで、この変化量記憶部５０は変化量演算部
４８からの２つの出力をそれぞれ記憶するアンテナ３０
の変化量記憶部５０ａ、アンテナ３２の変化量記憶部５
０ｂからなっている。

そして、２つの変化量記憶部５０ａ、５０ｂに記憶され
ているデータは所定のタイミングで読み出され、変化量
比較器５２に入力される。この変化量比較器５４は入力
される２つのデータを比較し比較結果についてｒＨＪま
たはｒＬＪの信号を出力する。

また、２つの変化量記憶部５０ａ、５０ｂから読み出さ
れた２つのデータは、正負判定器５４にも入力され、こ
こにおいて２つデータか両方とも負か否かが判定される
。そして、正負判定器５４は、その判定結果についてｒ
ＨＪまたはｒＬＪの信号を出力する。

更に、受信レベル検出器３８からの受信信号のレベルに
ついての信号は、信号検出部５６にも入力される。この
信号検出部５６は受信信号の立ち上がりを検出し、この
検出結果の信号をタイマ５８に供給する。

タイマ５８は信号検出器５６のからの信号を受け、その
後所定時間毎に所定数のタイミングパルスを出力する。

そして、このタイミングパルスは平均値演算部４２、差
演算部４８に供給され、ここにおける演算タイミングが
このタイミングパルスによって制御される。

そして、平均値比較器４６、変化量比較器５２正負判定
器５４及びタイマからの出力信号は、アンテナ切替え信
号発生器６０に入力され、アンテナ切替え信号発生器６
０は入力される信号の内容に応してアンテナ切替え器３
４に切替え制御信号を供給し、アンテナ３０．３２の切
替えを制御する。

本実施例において、アンテナ３０．３２において送受信
される信号は、第２図（Ａ）に示すように、従来例と同
様のパケット３００であり、プリアンプル３０１，３０
２及び伝送情報３０３からなっている。そして、この信
号がアンテナ３０゜３２における受信信号のレベルが受
信レベル検圧器３８において検出され、この信号が信号
検出器５６に供給される。従って、パケット受信時にお
ける受信レベル検出器３８の出力は、第２図（Ｅ）に示
すようのものとなる。

信号検出器５６は、パケット３００の受信を認識して、
その信号をタイマ５８に供給し、タイマ５８か第２図（
Ｂ）に示す３つのパルスを出力する。すなわち、第１の
パルスは信号検出器５６からの立ち上がりについての信
号を検知した時、第２のパルスはプリアンプル３０１か
終了した時第３のパルスは伝送情報が始まる時に同期し
ている。

なお、プリアンプル３０１，３０２の継続時間は予め決
まっているため、タイマによってこれを決定することが
できる。

一方、平均値演算部４２は、タイミングパルスの第１パ
ルスと第２パルスの間（プリアンプル３０１受信期間）
の受信レベルを平均し、平均値記憶部４４ａに記憶し、
またタイミングパルスの第２パルスと第３パルスの間（
選択信号３０２受信期間）の受信レベルを平均し、平均
値記憶部４４ｂに記憶する。そして、これらの値か平均
値比較器４６において比較される。

平均値比較器４６はプリアンプル３０１のレベルの方が
プリアンプル３０２のレベルより高い場合（３０１≧３
０２）にｒＨＪを出力し、低い場合（３０１＜３０２）
に「Ｌコを出力する。

また、差演算部４８においては、第１パルスと第２パル
スの間隔での入力信号の差（プリアンプル３０１の受信
時における最初と最後の受信レベルの差）及び第２パル
スと第３パルスの間隔での入力信号の差（選択信号３０
２の受信時における最初と最後の受信レベルの差）を算
出し変化量記憶部５０ａ、５０ｂにそれぞれ記憶する。

そして、この値が変化量比較器５２において比較される
。

変化量比較器５２はプリアンプル３０１受信時における
差の方がプリアンプル３０２受信時における差より大き
い場合（３０１≧３０２）にｒＨＪを出力し、小さい場
合（３０１＜３０２）にｒＬＪを出力する。

更に、変化量記憶部５０ａ、５０ｂのデータは正負判定
器５４においても比較される。この正負判定器５４は供
給される差データがいずれか一方でも正のものがあれば
「Ｈ」、正のものかなければｒＬＪを出力する。

そして、アンテナ切替え信号発生器６０は、供給される
平均値比較器４６、変化量比較器５２、正負判定器５４
及びタイマからの信号に基づき次のようにアンテナ切替
え器３４における切替えを制御する信号を発生するか、
これについて第３図のフローチャートに基づいて説明す
る。

まずタイマ５８からのタイミングパルスが入力されたか
を判定しくＳｌ）、タイミングパルスか入力された場合
には、アンテナ切替え器３４においてアンテナ３０に切
替える（Ｓ２）。

次に、アンテナ３０からの受信を行っている状態で、次
のタイマ５８からのタイミングパルスを検出するかを判
定しくＳ３）、この入力があった場合にアンテナ切替え
器３４を制御してアンテナ３２に切替える（Ｓ４）。そ
して、次のタイミングパルスか入力されたかを判定しく
Ｓ５）、次のタイミングパルスが入力されるまでこの状
態を維持する。

これによって、プリアンプル３０１はアンテナ３０によ
って受信され、プリアンプル３０２はアンテナ３２によ
って受信されることになる。

そして、タイマからの次のパルスが入力された場合には
、正負判定器５４の判定結果がｒＨＪか否かを判定する
（Ｓ６）。

正負判定結果がｒＨＪであるということは、変化量記憶
部５０ａ、５０ｂに記憶されているデータの少なくとも
一方が正であることを意味する。

これはアンテナ３０又はアンテナ３２いずれか一方の受
信信号のレベルがプリアンプル３０１３０２の受信期間
中において上昇していることを示している。

そこで、変化量比較器５２の判定結果かｒＨＪであるか
を判定しくＳ７）、「Ｈ」であれば、アンテナ３０を選
択しくＳ８）、ｒＬＪであればアンテナ３２を選択する
（Ｓ９）。これによって、一方のみが正であれば、その
アンテナが採用され、両者が正であれば、傾きの大きい
方（すなわち、受信レベルの上昇の初期のもの）が採用
されることになる。

一方、正負判定器５４の判定結果がｒＬＪであれば、ア
ンテナ３０．３２両名ともその受信レベルか上昇してい
ないことを意味している。そこで、この場合には、平均
値比較器４６の判定結果に基づき（ＳＩＯ）、平均値比
較器４６の出力かｒＨＪ（アンテナ３０の受信信号レベ
ルか高い）であれば、アンテナ３０を採用しく５１１）
、平均値比較器４６の出力か「Ｌ」　（アンテナ３０の
受信信号レベルが高い）であれば、アンテナ３２を採用
する（Ｓ　１２）。

ここで、第２図（Ｄ）に示すようにアンテナ３０．３２
における受信レベルが変化し、タイマ５８の出力より第
２図（Ｂ）に示すタイミングパルスが出力される場合に
は、アンテナ切替え信号発生回路６０は上述のようにタ
イミングパルスの発生時に同期して、プリアンプル３０
１受信時にアンテナ３０を、プリアンプル３０２受信時
にアンテナ３２を、伝送信号３０３受信時にアンテナ３
０を選択するように切替え信号を発生する。

このように、プリアンプル３０１，３０２受信時におけ
る受信レベルを比較した場合には、受信レベルはアンテ
ナ３２の方か高いか、これから受信レベルか上昇するア
ンテナ３０を採用することかできる。これによって、長
いパケットの受信の際の受信レベルが実質的に高い方を
選択することができ、パケット長か長い場合にも受信品
質を改善することかできる。

第４図は、ＣＮ比３０ｄＢでパケット形式のもの無線通
信装置が、人の歩く程度の速さで移動している場合にお
けるパケット長の変化に対するパケット誤り率を計算機
シミュレーションにより求めた結果を示したグラフであ
る。これによれば、ダイバーシティ装置を用いない無線
通信装置におけるパケット誤り率が最も悪く、従来のダ
イバーシティ装置を用いる無線通信装置によりかなりの
改善が図れている。そして、本実施例のダイバーシティ
装置を用いる無線通信装置の場合は誤り率か更に改善さ
れている。すなわち、第４図の例では、パケット長が１
０００ビツトの場合において、本発明のダイバーシティ
装置を用いることにより、従来のダイバーシティ装置を
用いる場合に比較し、パケット誤り率を約３０％も減少
することかできることが理解される。

なお、上述の実施例においては、アンテナを２つ設けた
もののみについて説明したか、アンテナを３つ以上設け
ても同様にして動作でき、ダイパシティ受信の効果を更
に高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるアンテナ切替えダイバ
ーシティ装置のブロック図、 第２図は本発明のアンテナ切替えダイバーシティ装置の
動作を説明するために用いた装置各部の信号図、 第３図はアンテナ切替え信号発生回路における動作を説
明するためのフローチャート、第４図は本発明のアンテ
ナ切替えダイバーシティ装置の通信品質を説明するため
のパケット長とパケット誤り率の相関図、 第５図は従来のアンテナ切替えダイバーシティ装置のブ
ロック図、 第６図及び第７図はアンテナ切替えダイバーシティ装置
におけるバケツ 示す説明図である。 ３０３２・・・アンテナ ３４　・・・　アンテナ切替器 ３８　・・・　受信レベル検出器 ４２　・・・　平均演算部 ４６　・・・　平均値比較器 ４８　・・・　差演算部 ５２　・・・　変化量比較器 ５４　・・・　正負判定器 ６０　・・・　アンテナ切替信号発生部トと受信レベル
の関係を 出願人　株式会社　豊田中央研究所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 パケット形式の無線通信装置において用いられるアンテ
   ナ切替えダイバーシティ装置であって、複数のアンテナ
   を切替えるアンテナ切替え手段と、 複数のアンテナにおいて受信されたパケットの先頭部分
   における受信レベルの変化量及び変化方向をそれぞれ検
   出する変化検出手段と、 この変化検出手段によって得られた複数のアンテナ毎の
   受信レベルの変化量及び変化方向の比較結果に基づき前
   記アンテナ切替え手段の選択を制御する制御手段と、 を有することを特徴とするアンテナ切替えダイバーシテ
   ィ装置。