JPH07143045A - 受信方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、移動通信システムにおいて、前進
局によって形成された無線ゾーン内の移動局からの受信
波をその前進局で受信して基地局に中継伝送し、受信処
理を施す受信方式に関し、移動局から前進局に到来する
受信波について、簡単な機器構成により確実にダイバー
シチ効果を得ることを目的とする。 【構成】 前進局には、同じ無線周波数を用いて偏波が
互いに直交した２つの無線伝送路を形成する送信空中線
と、自局の無線ゾーン内の移動局からの受信波を個別に
受信する２つのブランチと、このようにして受信された
受信波を送信空中線を介して２つの無線伝送路に個別に
中継する中継手段とを備え、基地局には、偏波が２つの
無線伝送路に適合し、中継手段によって中継された受信
波を個別に受信する受信空中線と、このようにして受信
された各受信波に２つのブランチに適応したダイバーシ
チ方式による受信処理を施す受信処理手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動通信システムにお
いて、前進局によって形成された無線ゾーン内の移動局
から到来した受信波をその前進局で受信して基地局に中
継伝送し、受信処理を施す受信方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】移動通信システムでは、基地局によって
形成される無線ゾーン内の電波の伝搬は、山影、起伏の
激しい地形、高層建築物その他によって妨げられ、弱電
界地域（不感地域）が形成される。このような弱電界地
域では、その地域に位置する移動局との間に形成される
上下の無線回線の受信電界レベルが低下して所望の伝送
品質が得られないために、基地局と何らかの通信リンク
を介して接続された前進局（中継局）を配置することに
より無線ゾーンの補完がはかられる。

【０００３】また、このような移動通信システムでは、
移動局の移動に応じて無線回線の伝搬路が刻々と変化す
るために、短周期の激しいフェージングが発生し、その
移動局と無線回線を介して対向する無線基地局とにおけ
る受信電界レベルは大きく変動する。したがって、従
来、このようなフェージングによる受信電界レベルの変
動分を軽減する有効な手段として、ダイバシチ受信方式
が多く採用されていた。

【０００４】図４は、ダイバシチ受信方式を採用した移
動通信システムの構成例を示す図である。図において、
基地局４１は、その基地局によって形成された無線ゾー
ン内に位置する移動局４２と前進局４３とに無線回線を
介して接続される。前進局４３は、その前進局によって
局部的に形成された無線ゾーン内に位置する移動局４４
に無線回線を介して接続される。

【０００５】基地局４１では、アンテナ４５₁ は共用器
４６の共通端子に接続され、その入力には送信機４７の
出力が接続される。共用器４６の出力は検波復調器４８
₁ の入力および受信レベル比較器４９の一方の入力に接
続され、アンテナ４５₂ は検波復調器４８₂ の入力およ
び受信レベル比較器４９の他方の入力に接続される。受
信レベル比較器４９の出力は、切り換え回路５０の制御
入力に接続される。検波復調器４８₁ 、４８₂ の出力は
それぞれ切り換え回路４８の対応する接点に接続され、
その共通接点には復調出力が得られる。

【０００６】前進局４３では、基地局４１に対向したア
ンテナ５１₁ は共用器５２₁ の共通端子に接続され、移
動局４４に対して無線ゾーンを成形するアンテナ５１₂
は共用器５２₂ の共通端子に接続される。共用器５２₁
の出力端子は広帯域増幅器（以下、端に「増幅器」とい
う。）５３₁ を介して共用器５２₂ の入力端子に接続さ
れ、共用器５２₂ の出力端子は増幅器５３₂ を介して共
用器５２₁ の入力端子に接続される。

【０００７】このような構成の移動通信システムでは、
基地局４１によって形成される無線ゾーンには、送信機
４７から出力された送信電力が共用器４６およびアンテ
ナ４５₁ を介して放射される。共用器４６はこのような
送信機４７から供給される送信電力の送信動作と後述の
受信動作とにアンテナ４５₁ を共用するが、以下では、
このような共用器４６の動作については説明を省略す
る。

【０００８】また、基地局４１は、移動局４２から到来
する受信波をアンテナ４５₁、４５₂を介して受信する。
このようにして受信される受信波については、アンテナ
４５ ₁ 、４５₂ が受信波の無線周波数に対して互いに１
０波長以上に隔てて配置されているために、移動局４２
の移動に応じたフェージングに対する相関が十分に小さ
な値となる。検波復調器４８₁ 、４８₂ は、このように
して受信された２つの受信波を個別に復調する。

【０００９】一方、受信レベル比較器４９は、このよう
にアンテナ４５₁、４５₂を介して受信された受信波の受
信電界レベルを比較し、その比較の結果を示す切り換え
制御信号を出力する。切り換え回路５０は、このような
切り換え制御信号に応じて、検波復調器４８₁ 、４８₂
から出力される復調出力の内、高い受信電界レベルが得
られたアンテナ（アンテナ４５₁ 、４５₂ の何れか一
方）に対応したものを逐次選択して出力する。

【００１０】したがって、アンテナ４５₁ 、４５₂ の一
方の受信波の受信電界レベルが低下しても、他方の受信
波の受信電界レベルは低下していない確率が高いことを
利用して、上述したフェージングによる復調信号の劣化
が軽減される。

【００１１】また、前進局４３は、上述した弱電界地域
に設置され、共用器５２₁ 、５２₂によって送受共用さ
れたアンテナ５１₁ 、５１₂ の間を増幅器５３₁ 、５３
₂ を介して接続することにより、移動局４４と基地局４
１との間に双方向の無線中継伝送路を形成する。

【００１２】したがって、弱電界地域に位置する移動局
４４には、所要伝送品質を確保しつつ良好なサービスが
提供される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の移動通信システムでは、上述したダイバシチ受信
方式は、移動局４２から基地局４１に到来する受信波に
ついては適用されていたが、移動局４４から前進局４３
を介して基地局４１に到来する受信波については適用さ
れていなかった。したがって、弱電界地域に位置する移
動局に対するサービスの品質は、基地局によって直接形
成された無線ゾーン内の移動局に対するサービスの品質
より低かった。

【００１４】また、移動局４４から前進局４３に到来す
る受信波の受信方法については、その前進局に１０波長
以上隔てて設置された２つのアンテナ（以下、「中継ア
ンテナ」という。）を介して一旦受信し、さらに、アン
テナ４５₁ 、４５₂ の方向に主ビームが調整された２つ
のアンテナを介して基地局４１に個別に無線中継する方
法が考えられる。

【００１５】しかし、一般に、前進局４３は基地局４１
から数キロメート以上隔たった位置に設置されるため
に、アンテナ４５₁ 、４５₂ に対向する中継アンテナの
間隔が１０波長以上に設定されていても、その中継アン
テナの一方とアンテナ４５₁ およびアンテナ４５₂ との
間、また他方の中継アンテナとアンテナ４５₁ およびア
ンテナ４５₂ との間の伝搬路の特性がほぼ同一となる。
すなわち、各中継アンテナからアンテナ４５₁、４５₂に
それぞれ到来する受信波Ｓ₁ 、Ｓ₂ は、各中継アンテナ
から放射される送信波Ｓ₃ 、Ｓ₄ 、これらの送信波の偏
波に上述した伝搬路を介して生じる移相量θおよびこれ
らの伝搬路の減衰係数Ａに対して Ｓ₁ ＝Ｓ₃・Ａ(sinθ＋icosθ) ＋Ｓ₄・Ａ(sinθ＋icosθ) Ｓ₂ ≒Ｓ₃・Ａ(sinθ＋icosθ) ＋Ｓ₄・Ａ(sinθ＋icosθ) の式で示されるようにほぼ同じとなるために、弱電界地
域に位置する移動局から到来する受信波については、ダ
イバシチ受信効果を得ることはできなかった。なお、上
述した受信波Ｓ₁、Ｓ₂および送信波Ｓ₃、Ｓ₄についは、
それぞれ複素表示されているものとする。

【００１６】さらに、前進局と基地局との間を各ブラン
チに対応した同軸伝送路やＵＨＦリンクを介して接続す
ることにより、実効的に受信波Ｓ₁ 、Ｓ₂ 間のアイソレ
ーションを確保して上述したダイバシチ効果を得る方法
もある。しかし、このような方法は、両局間を結ぶリン
クを実現するために大規模な敷設工事を要したり高価な
伝送装置を用いなければ実現できず、さらに、基地局と
前進局との間の地形や地物その環境による制約から実際
には採用できない場合が多かった。

【００１７】本発明は、移動局から前進局に到来する受
信波について、簡単な機器構成により確実にダイバーシ
チ効果が得られる受信方式を提供することを目的とす
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明の原理ブ
ロック図である。本発明は、無線ゾーンを形成する基地
局と、無線ゾーンの内側あるいは周辺に基地局の配下で
無線ゾーンを形成する前進局とを備えた移動通信システ
ムにおいて、前進局には、同じ無線周波数を用いて偏波
が互いに直交した２つの無線伝送路を形成する送信空中
線と、自局が形成する無線ゾーン内の移動局から到来す
る受信波を個別に受信する２つのブランチと、２つのブ
ランチによって受信された受信波を送信空中線を介して
２つの無線伝送路に個別に中継する中継手段とを備え、
基地局には、偏波が２つの無線伝送路に適合し、それら
の無線伝送路に中継手段によって中継された受信波を個
別に受信する受信空中線と、受信空中線によって受信さ
れた各受信波に２つのブランチに適応したダイバーシチ
方式に基づく受信処理を施す受信処理手段とを備えたこ
とを特徴とする。

【００１９】

【作用】本発明にかかわる受信方式では、前進局から同
じ無線周波数で送信された互いに直交した偏波の２つの
送信波は、前進局と基地局の空中線間の伝搬路上で生じ
る偏波の回転により分離合成され、２つの互いに直交し
た偏波の受信波として基地局で受信されるが、２つの受
信波の相関によって送信波の相関が保存された２つの無
線伝送路が形成される。

【００２０】すなわち、移動局から到来して２つブラン
チで受信された受信波は、中継手段、送信空中線を介し
て受信空中線に与えられ、受信信号の相関を保ったまま
受信処理手段に与えられるので、特別の伝送装置や有線
伝送路を用いずにダイバーシチ方式に基づく受信処理が
施される。

【００２１】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例につい
て詳細に説明する。図２は、本発明の一実施例を示す図
である。

【００２２】図において、図４に示すものと機能および
構成が同じものについては、同じ参照番号を付与して示
し、ここではその説明を省略する。本発明の特徴とする
構成は、本実施例では、アンテナ４５₁ 、４５₂ に代え
て指向性を有するアンテナ２１₁ 、２１₂ が採用された
基地局２２が基地局４１に代えて備えられ、さらに、前
進局４３の構成に併せて、縦続接続されたアンテナ２３
₁ 、帯域フィルタ（ＢＰＦ）２４₁ 、広帯域増幅器（以
下、単に「増幅器」という。）２５、帯域フィルタ２４
₂ およびアンテナ２３₂ からなる中継ユニット２６を付
加して構成された前進局２７が前進局４３に代えて設置
された点にある。

【００２３】なお、本実施例と図１に示すブロック図と
の対応関係については、基地局２２は基地局１１に対応
し、前進局２７は前進局１２に対応し、アンテナ５
１₁ 、２３₂ は送信空中線１３に対応し、アンテナ５１
₂、２３₁は２つのブランチ１４₁、１４₂ に対応し、共
用器５２₁、５２₂、帯域フィルタ２４₁、２４₂および増
幅器５３₂ 、２５は中継手段１５に対応し、アンテナ２
１₁、２１₂は受信空中線１６に対応し、共用器４６、受
信レベル比較器４９、検波復調器４８₁、４８₂および切
り換え回路５０は受信処理手段１７に対応する。

【００２４】以下、本実施例の動作を説明する。前進局
２７では、アンテナ５１₂ 、２３₁ は、互いに１０波長
以上隔てて設置される。したがって、これらのアンテナ
に移動局４４から到来する受信波のフェージングに対す
る相関は、小さな値となる。これらの受信波の内、一方
は共用器５２₂ 、増幅器５３₂ および共用器５２₁ を介
してアンテナ５１₁ から放射されてアンテナ２１₁ に受
信波として到達し、他方は帯域フィルタ２４₁ 、増幅器
２５および帯域フィルタ２４₂ を介してアンテナ２３₂
から放射されてアンテナ２１₂ に受信波として到達す
る。また、前進局２７では、アンテナ５１₁ 、２３₂の
偏波は、互いに直交する。

【００２５】一方、基地局２２では、アンテナ２１₁ の
偏波は前進局２７側のアンテナ５１ ₁ と同じ偏波であ
り、アンテナ２１₂ の偏波は前進局２７側のアンテナ２
３₂ と同じ偏波である。

【００２６】したがって、アンテナ２１₁ 、２１₂ にそ
れぞれ到来する受信波Ｓ₁′、Ｓ₂′は、アンテナ５
１₁、２３₂から放射される送信波Ｓ₃′、Ｓ₄′、これら
の送信波の偏波にアンテナ５１₁〜２１₁間およびアンテ
ナ２３₂〜２１₂間の伝搬路で生じる移相量θおよびこれ
らの伝搬路の減衰係数Ａに対して

【００２７】

【数１】

【００２８】

【数２】

【００２９】の式で示されるように、送信波Ｓ₃ ′に対
応して互いに直交した２つの信号と、送信波Ｓ₄ ′に対
応して互いに直交した２つの信号の合成波として与えら
れる。なお、上述した受信波Ｓ₁′、Ｓ₂′および送信波
Ｓ₃′、Ｓ₄′についは、それぞれ複素表示されているも
のとする。

【００３０】すなわち、アンテナ５１₁ 〜２１₁ の間お
よびアンテナ２３₂ 〜２１₂ の間には、これらのアンテ
ナ間の偏波の相違に応じて相互干渉（クロストーク）の
少ない２つの無線伝送路が形成される。

【００３１】アンテナ５１₂ 、２３₁ によってフェージ
ングに対する相関を小さく抑えて受信された２つの受信
波は、それぞれ増幅器５３₂ 、２５を介して増幅され、
さらに、アンテナ５１₁ 、２３₂ から上述した２つの無
線伝送路を個別に介してアンテナ２１₁ 、２１₂ に到達
する。

【００３２】したがって、基地局２２では、前進局２７
においてアンテナ５１₂ 、２３₁ によって受信された移
動局４４からの受信波について、受信レベル比較器４９
の制御の下で検波復調器４８₁ 、４８₂ および切り換え
回路５０を介してスペースダイバーシチ方式による受信
が行われる。

【００３３】図３は、本発明の他の実施例を示す図であ
る。図において、図２および図４に示すものと機能およ
び構成が同じものについては、同じ参照番号を付与して
示し、ここではその説明を省略する。

【００３４】本実施例の特徴は、基地局２２に代わる基
地局３１の構成にあり、基地局３１と基地局２２との構
成上の相違点は、アンテナ３２が付加され、そのアンテ
ナとアンテナ２１₂ とが合成器３３を介して検波復調器
４８₁ の入力および受信レベル比較器４９の対応する入
力に接続された点にある。

【００３５】なお、本実施例と図１に示すブロック図と
の対応関係については、基地局３１は基地局１１に対応
し、共用器４６、合成器３３、受信レベル比較器４９、
検波復調器４８₁ 、４８₂ および切り換え回路５０は受
信処理手段１７に対応し、その他の対応関係については
図２に示す実施例と同じである。

【００３６】以下、本実施例の動作を説明する。基地局
３１では、アンテナ３２はアンテナ２１₁ から１０波長
以上隔てて設置され、これらのアンテナの偏波はその基
地局によって形成される無線ゾーン内に位置する移動局
４２のアンテナと同じ偏波に設定される。このような移
動局４２の送信波に応じた受信波は、アンテナ２１₁ 、
３２にそれぞれ対応したブランチを介してスペースダイ
バーシチ方式により受信される。

【００３７】また、前進局２７は、移動局４４の送信波
に応じた受信波に周波数変換処理を施さずに、図２に示
す実施例と同様にして基地局３１に無線中継伝送する。
したがって、本実施例では、基地局３１は、独自に無線
ゾーンを形成し、その無線ゾーン内に位置する移動局と
前進局２７によって形成される無線ゾーン内に位置する
移動局とから到来する受信波について、スペースダイバ
ーシチ方式による受信が可能となる。

【００３８】なお、本発明は、セルラ移動通信システム
に限定されず、例えば、ゾーン構成、個々のゾーンに対
する無線チャネルの配置、その無線チャネルに割り当て
られる無線周波数、通話中の音声を示す通話信号や無線
チャネル設定制御(接続制御)にかかわる制御信号の基地
局と対向した伝送方式（変調方式を含む。）等の如何に
かかわらず適用可能である。

【００３９】また、上述した各実施例では、切り換えダ
イバーシチであるベースバンド切り換え方式を用いて説
明した。しかし、本発明は、このようなダイバーシチ方
式に限定されず、複数の受信信号を合成する合成ダイバ
ーシチにも適用でき、例えば、アンテナ切り換えダイバ
ーシチ方式や等利得および最大比合成ダイバーシチ方式
等にも適用できる。

【００４０】さらに、上述した各実施例では、前進局に
スペースダイバーシチ方式が適用されているが、本発明
は、このようなダイバーシチ方式に限定されず、例え
ば、伝搬路上に位置する建物その他の障害物からの回折
に伴う偏波面の回転、水平偏波と垂直偏波とで異なる地
形や地物の反射係数その他に応じて偏波毎に受信波の瞬
時電力が異なることを利用した偏波ダイバーシチ方式を
適用してもよい。

【００４１】また、上述した各実施例では、基地局およ
び前進局にその前進局における２つのブランチに対応し
た個別のアンテナを備えられているが、本発明は、この
ような構成に限定されず、これらのブランチ相互間につ
いて所望の交差偏波識別度が得られるならば、例えば、
パラボラアンテナ、ホーンリフレクタアンテナ、カセグ
レンアンテナその他に直交２偏波で励振可能な給電系を
付加して構成される偏波共用アンテナを用いてもよい。

【００４２】さらに、上述した各実施例では、基地局と
前進局との間に水平偏波と垂直偏波との組合せによる２
つの無線伝送路が各ブランチに対応して形成されている
が、本発明は、このような構成に限定されず、例えば、
右旋円偏波と左旋円偏波との組合せにより同様の無線伝
送路を形成してもよい。

【００４３】また、上述した各実施例では、前進局はそ
の前進局によって形成される無線ゾーン内に位置する移
動局から各ブランチを介して受信される受信波を広帯域
増幅して基地局に中継しているが、本発明は、このよう
な構成の前進局に限定されず、個々のブランチに対応し
た無線中継伝送路が両局間に確実に形成されるならば、
例えば、周波数変換をして中継処理を行う前進局にも同
様に適用可能である。

【００４４】さらに、上述した各実施例では、基地局に
設けられたアンテナ２１₁ が共用器４６を介して送受共
用されているが、本発明は、このような構成に限定され
ず、例えば、送信用のアンテナを別途設けて構成された
基地局についても同様に適用可能である。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、移動局
から前進局の各ブランチに到来した受信波は、特別の伝
送装置や有線伝送路を介さずに基地局に個別に無線中継
伝送され、これらのブランチに適応したダイバーシチ方
式によって受信処理が施されるので、基地局および前進
局の構成機器の規模を小さく抑えつつ、従来、基地局が
形成する無線ゾーンのみに適用されていたダイバーシチ
受信方式が前進局によって局部的に形成された無線ゾー
ンにも適用される。

【００４６】したがって、本発明を適用した移動通信シ
ステムでは、システムの構成および運用にかかわるコス
トの増加を抑えつつ、移動局に対するサービス品質が高
められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理ブロック図である。

【図２】本発明の一実施例を示す図である。

【図３】本発明の他の実施例を示す図である。

【図４】ダイバーシチ受信方式を適用した移動通信シス
テムの構成例を示す図である。

【符号の説明】

１１，２２，３１，４１ 基地局 １２，２７，４３ 前進局 １３ 送信空中線 １４ ブランチ １５ 中継手段 １６ 受信空中線 １７ 受信処理手段 ２１，２３，３２，４５，５１ アンテナ ２４ 帯域フィルタ（ＢＰＦ） ２５，５３ 広帯域増幅器 ２６ 中継ユニット ３３ 合成器 ４２，４４ 移動局 ４６ 共用器 ４７ 送信機 ４８ 検波復調器 ４９ 受信レベル比較器 ５０ 切り換え回路 ５２ 共用器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無線ゾーンを形成する基地局と、 前記無線ゾーンの内側あるいは周辺に前記基地局の配下
   で無線ゾーンを形成する前進局とを備えた移動通信シス
   テムにおいて、 前記前進局には、 同じ無線周波数を用いて偏波が互いに直交した２つの無
   線伝送路を形成する送信空中線と、 自局が形成する無線ゾーン内の移動局から到来する受信
   波を個別に受信する２つのブランチと、 前記２つのブランチによって受信された受信波を前記送
   信空中線を介して前記２つの無線伝送路に個別に中継す
   る中継手段とを備え、 前記基地局には、 偏波が前記２つの無線伝送路に適合し、それらの無線伝
   送路に前記中継手段によって中継された受信波を個別に
   受信する受信空中線と、 前記受信空中線によって受信された各受信波に前記２つ
   のブランチに適応したダイバーシチ方式に基づく受信処
   理を施す受信処理手段とを備えたことを特徴とする受信
   方式。