JPH05160814A - スペースダイバーシチ方式 - Google Patents

スペースダイバーシチ方式

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JPH05160814A
JPH05160814A JP3349423A JP34942391A JPH05160814A JP H05160814 A JPH05160814 A JP H05160814A JP 3349423 A JP3349423 A JP 3349423A JP 34942391 A JP34942391 A JP 34942391A JP H05160814 A JPH05160814 A JP H05160814A
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敬三 長
Tokio Taga
登喜雄 多賀
Hitoshi Takanashi
斉 高梨
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 一部の切り替えスイッチを簡略化し、全体の
構成を簡略化すると共に経済的なディジタル無線通信用
のスペースダイバーシチ方式を提供する 【構成】 2つ以上のアンテナ装置を相異なる位置に配
置し、各々のアンテナで受信されたレベルのうち高い方
の信号をビット単位で切り換え選択するディジタル無線
通信用のスペースダイバーシチ方式において、アンテナ
装置の各々は、互いに直交する偏波特性を持つ2つのア
ンテナと、2つのアンテナの出力側に各々接続され、受
信レベルを積分する2つの受信レベル積分器と、2つの
受信レベル積分器の出力値を比較する比較器と、比較器
の出力に基づき、受信レベルの積分値が高い方のアンテ
ナ出力を選択するスイッチとで構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は移動通信用のスペースダ
イバーシチ方式に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、移動通信用の基地局アンテナとし
ては、例えば図7に示すようにダイポール素子を垂直に
配置し、各素子を垂直方向にアレイ化したアンテナを用
い、これを空間的に離して2つ設置したダイバーシチ構
成のアンテナが用いられ、鉄塔やビルの上に設置されて
いる。この時のゾーンの直径は約3〜5km程度であ
る。このような構成の場合、基地局と移動局とが見通し
となることはほとんどなく、移動局から発せられた電波
は周囲の建物等で何度も反射して基地局へ達するため、
到来波の偏波識別度は6dB程度となる。よって、携帯
電話機のように、移動局のアンテナがさまざまな方法へ
傾き、その偏波特性が変動しても、基地局での受信レベ
ル変動は数dBと少ないものであった。
【0003】しかし、無線ゾーンの大きさが直径数百メ
ータ程度のマイクロセルを用いる移動通信方式において
は、基地局のアンテナは従来の自動車電話用のアンテナ
のように、鉄塔やビルの上に設置するのではなく、地面
からの高さが2〜5mの低い場所に設置される。この時
無線ゾーンは主に基地局アンテナが設置された道路に沿
って形成されるため、基地局と移動局間は、ほとんど見
通し伝搬路送となる。見通し伝搬環境では、直接波の影
響が大きく現れるため、伝搬路の偏波識別度は15〜2
0dBと高くなる。そのため、移動局のアンテナが垂直
から水平へと傾くと、図8に示すように、到来波の垂直
偏波成分が大きく減少する。そこで基地局アンテナとし
て、図7に示すような垂直偏波特性を持つアンテナを使
用すると、移動局のアンテナの傾きによって受信レベル
が大きく変動する。
【0004】このような移動局アンテナ偏波特性変動に
起因するレベル変動を軽減するために図9に示すように
一方を垂直偏波特性を持つアンテナ、他方を水平偏波特
性を持つアンテナを設置して、両アンテナの受信レベル
のうち、大きい方の出力に切り替える偏波ダイバーシチ
受信構成がある。このような構成にすることによって、
到来波の偏波の変動による受信レベルの変動は改善でき
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、到来波の偏波
と基地局アンテナの偏波が直交する場合の受信レベル
は、到来波と基地局アンテナの偏波が一致する場合に比
べ、15〜20dB程度低いため、このアンテナでは不
等利得ダイバーシチとなって、ダイバーシチ利得が大き
く取れないという欠点があった。またディジタル無線通
信ではデータ伝送中にアンテナを切り替えると、切り替
えノイズによって誤り率が大きく劣化するため、アンテ
ナ端子切り替えはフレーム単位で行なう必要がある。図
9に示す従来の方法ではフレーム単位での切り替えしか
行うことができないため、フェージングによる受信レベ
ルの落ち込みを救済できないという欠点があった。
【0006】このマイクロセルによる移動通信方式で
は、受信局に到来するまでに障害物がありこれらとの反
射により交差偏波が発生することによりこの到来電波は
互いに直交する偏波が混在していたため、当該方式では
特に偏波ダイバーシチの必要がなかった。しかし、マイ
クロセルでは障害物が減り直接波が支配的となり交差偏
波の発生が減少するため偏波ダイバーシチが必要とな
る。しかし、図10のように少なくとも4つのアンテナ
と、それに対応する受信器、復調器等多数の装置が必要
となり経済的ではない。一方、ディジタル信号を用いて
通信を行うには、ダイバーシチ切り替えをビット単位で
行う等、同期切り替えが必要である。特に、レイリーフ
ェージングによるレベル変動の速さは早く、これに対応
できる切り替えスイッチは複雑で効果であり、これらの
スイッチを上記アンテナの切り替えに全て使用すること
は経済的でない。
【0007】本発明は、これらの問題点を解決するため
のもので、一部の切り替えスイッチを簡略化し、全体の
構成を簡略化すると共に経済的なディジタル無線通信用
のスペースダイバーシチ方式を提供することを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は前記問題点を解
決するために、2つ以上のアンテナ装置を相異なる位置
に配置し、各々のアンテナで受信されたレベルのうち高
い方の信号をビット単位で切り換え選択するディジタル
無線通信用スペースダイバーシチ方式において、アンテ
ナ装置の各々は、互いに直交する偏波特性を持つ2つの
アンテナと、2つのアンテナの出力側に各々接続され、
受信レベルを積分する2つの受信レベル積分器と、2つ
の受信レベル積分器の出力値を比較する比較器と、比較
器の出力に基づき、受信レベルの積分値が高い方のアン
テナ出力を選択するスイッチとで構成されることに特徴
がある。
【0009】
【作用】以上のような構成を有する本発明によれば、直
交する偏波を持つアンテナ装置を空間的に離して2つ以
上設置し、偏波による受信レベル変動を補償した各々の
出力を、検波後選択ダイバーシチを行なう構成としてい
る。各アンテナ装置の出力をそれぞれ受信、復調し、同
時に各受信器のIF(又はRF)信号の大きさを比較器
で比較し、IF信号レベルの大きい方に復調後のブラン
チを随時切り替えることによって検波後選択ダイバーシ
チを実現している。このような選択切り替えを行なうこ
とによって、2つのダイバーシチ枝の受信レベルは等利
得となり、また空間ダイバーシチの効果が得られるの
で、等利得ダイバーシチ受信が可能となる。切り替え後
の出力は復号器により復号し、所望のデータを得る。し
たがって、本発明は一部の切り替えスイッチを簡略化
し、全体の構成を簡略化すると共に経済的なディジタル
無線通信用のスペースダイバーシチ方式を提供できる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面に基づい
て説明する。図1は本発明の第1の実施例を示す図であ
る。同図において、1は垂直偏波アンテナ、2は水平偏
波アンテナ、3は増幅器、4は積分器、5,12は比較
器、6はアンテナ切り替えスイッチ、7は受信器、8は
復調器、9はブランチ選択スイッチ、10は復号器、1
1はフレーム同期信号、18は制御信号、19−1及び
19−2は受信器のIF信号(又はRF信号)である。
【0011】到来波の偏波の変化は、主に移動器の傾き
の変化に起因するため、偏波の変化の速さはレイリーフ
ェージングのように高速ではない。そこで、到来波の偏
波変動による受信レベルの変化は図1に示すように垂直
偏波を持つアンテナと、水平偏波を持つアンテナを用
い、バースト信号のフレーム単位での水平及び垂直の受
信レベルの積分値を各々求め、各々の積分値を比較器で
比較して、積分値の大きい方の出力に、バースト信号の
フレーム単位で切り替えを行なうことで十分対応でき
る。積分器の前に増幅器を置いているのは、受信レベル
比較を容易にするためである。しかし、基地局での受信
レベルの変動は、到来波に偏波の変動による効果のほか
に、レイリーフェージングによる変動が存在し、これは
高速に変動する。よってアンテナ出力をバースト信号の
フレーム単位で切り替えるだけでは、受信レベルの落ち
込みを救済することができない。
【0012】そこで本発明では互いに直交する偏波を持
つアンテナ装置を空間的に離して2つ以上設置し、偏波
による受信レベル変動を補償した各々の出力を、検波後
選択ダイバーシチを行なう構成としている。具体的には
図1に示すように、各アンテナ装置の出力をそれぞれ受
信、復調し、同時に各受信器のIF(又はRF)信号の
大きさを比較器で比較し、IF信号レベルの大きい方に
復調後のブランチを随時切り替えることによって検波後
選択ダイバーシチを実現している。このような選択切り
替えを行なうことによって、2つのダイバーシチ枝の受
信レベルは等利得となり、また空間ダイバーシチの効果
が得られるので、等利得ダイバーシチ受信が可能とな
る。切り替え後の出力は復号器により復号し、所望のデ
ータを得る。アンテナ切り替えは、復号器から得られる
フレーム同期信号を用いて行う。例えばバーストとバー
ストの間、又はフレームとフレームの間において、各々
のバースト又はフレームに挿入された同期信号に従って
切り替えを行なう。
【0013】本構成とすることで、検波後に選択ダイバ
ーシチを行なうためにデータ伝送中も切り替えを行うこ
とができ、フェージングによるレベル変動を改善するこ
とができる。
【0014】このように、基地局の受信レベルの変動要
素が、偏波の変化とフェージングの効果であることを考
えることによって、受信器、復調器の数を最小限にでき
るため、低コストのダイバーシチ受信が可能である。
【0015】図2は本発明の第2の実施例を示す図であ
る。本実施例では、水平及び垂直の受信レベルを比較す
る際に用いる増幅器を、両出力で時分割で共有するもの
である。水平及び垂直の偏波を持つアンテナの例として
は、それぞれスロットアンテナ17とスリーブアンテナ
16を用いている。水平・垂直の両偏波の比較は、到来
波の偏波の変動による受信レベル変動を補償するために
用いているものであるが、歩行者が移動機を持って歩く
状態を想定した場合、到来波の偏波の変動は遅いため、
各出力の受信レベルの積分は時分割で行っても問題がな
い。このような構成にすることにより、アンテナ部の装
置構成を簡略化することができる。
【0016】図3は本発明の第3の実施例を示す図であ
る。本実施例では直交するアンテナ素子としてクロスダ
イポールアンテナ12を水平と垂直に配置した例であ
る。このような構成にすることで、直交する偏波を持つ
アンテナを同じ場所に置くことができるため、アンテナ
を小型にすることができる。
【0017】図4は本発明の第4の実施例を示す図であ
る。本実施例では直交するアンテナ素子としてマイクロ
ストリップアンテナ13を用い、水平偏波と垂直偏波を
持つように給電した例である。本実施例でも上記同様な
効果を得ることができる。
【0018】図5は本発明の第5の実施例を示す図であ
る。本実施例ではクロスダイポール14を45度偏波と
なるように傾けている。このようにすると、クロスダイ
ポール14の各出力は図7に示すように一方のアンテナ
が45度、他方のアンテナが45度で最大となる特性が
得られる。この場合のアンテナ切り替え出力は図6の太
線に示すように45度方向で最大となる出力を得ること
ができる。アンテナの角度を45度とする構成は、マイ
クロストリップアンテナを用いても、また45度偏波を
持つアンテナを別の位置に設置し、お互いにのアンテナ
の偏波が直交するように配置しても得ることができる。
本実施例は、基地局側を受信局としてダイバーシチ受信
を行う場合についてのものであるが、同一の装置構成に
おいて基地局を送信側として送信ダイバーシチ枝として
用いることによっても同様な効果が得られることを付記
するものである。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
見通し伝搬環境においても移動局のアンテナの角度に依
存せず、等利得ダイバーシチ効果を得るアンテナ構成を
実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す図である。
【図2】本発明の第2の実施例を示す図である。
【図3】本発明の第3の実施例を示す図である。
【図4】本発明の第4の実施例を示す図である。
【図5】本発明の第5の実施例を示す図である。
【図6】第5の実施例の効果を示す図である。
【図7】従来のスペースダイバーシチ方式に用いられた
ダイポールアンテナの構成を示す図である。
【図8】従来のスペースダイバーシチ方式のアンテナの
傾きに対する受信レベルの変化を示す図である。
【図9】別の従来のスペースダイバーシチ方式の構成を
示す図である。
【図10】更に別の従来のスペースダイバーシチ方式の
構成を示す図である。
【符号の説明】
1 垂直偏波アンテナ 2 水平偏波アンテナ 3 増幅器 4 積分器 5 比較器 6 アンテナ切替スイッチ 7 受信機 8 復調器 9 ブランチ選択スイッチ 10 復号器 11 フレーム同期信号 18 制御信号 19−1,19−2 受信機のIF信号

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2つ以上のアンテナ装置を相異なる位置
    に配置し、各々のアンテナで受信されたレベルのうち高
    い方の信号をビット単位で切り換え選択するディジタル
    無線通信用のスペースダイバーシチ方式において、 前記アンテナ装置の各々は、 互いに直交する偏波特性を持つ2つのアンテナと、 該2つのアンテナの出力側に各々接続され、受信レベル
    を積分する2つの受信レベル積分器と、 該2つの受信レベル積分器の出力値を比較する比較器
    と、 該比較器の出力に基づき、前記受信レベルの積分値が高
    い方のアンテナ出力を選択するスイッチとで構成される
    ことを特徴とするスペースダイバーシチ方式。
JP03349423A 1991-12-09 1991-12-09 スペースダイバーシチ方式 Expired - Lifetime JP3138934B2 (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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