JPH0918400A - ダイバーシチ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低出力のパワーアンプで効率よく送信を行う
ことができるダイバーシチ装置を実現する。 【構成】 単一の周波数で送信、受信を行うとともに空
間的に距離を隔てて配置された少なくとも２以上の複数
の送受信兼用アンテナ１０１、１０２、１０３、１０４
にてダイバーシチ送受信を行うダイバーシチ装置におい
て、送信／受信切換信号によって切換えられる送受切換
手段１０５、１０６、１０７、１０８と、送信信号を増
幅する複数のパワ−アンプ１１９、１２０、１２１、１
２２と、このパワ−アンプ前に配置され送信信号を各並
列パワ−アンプに分配する第１のハイブリッド回路１３
３、１３５と、この複数のパワ−アンプ後に配置され各
並列パワ−アンプ出力信号の合成を行う第２のハイブリ
ッド回路１３２、１３４と、受信レベルに基づいて送信
信号を第１のハイブリッド回路に送出する送信アンテナ
選択スイッチ手段１１８とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は時分割により通信を行う
移動通信において、移動機の移動に伴って発生するフェ
ージングによる受信レベル劣化を基地局側で改善するダ
イバーシチ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】移動通信においては、移動局の移動に伴
って発生するフェージングによって受信レベルが劣化
し、通信の品質が低下するという欠点があった。この欠
点を解決する手段として、例えば特開平２−１９２２３
０号公報（Ｈ０４Ｂ７／０４）に記載されているような
ダイバーシチ技術が従来から知られている。この従来技
術においては、同一の無線周波数により送受信を行い、
送受信の切換は時間を分割して行うと共に受信時に検波
後ダイバーシチにより選択されたアンテナを送信用アン
テナとして使用するものであり、図６に示すように構成
される。

【０００３】図６において、空間的に隔てて配置された
アンテナ１、２によって受信された信号はそれぞれサー
キュレータ３、４を介して受信回路５、６にそれぞれ入
力される。受信回路５、６の出力はそれぞれ復調回路
７、８に入力されると共に、一部は制御回路９に入力さ
れる。制御回路９は受信回路５、６の出力信号レベルを
測定し、それらの比較を行う。比較の結果、信号レベル
の高い方の信号枝に接続されている復調回路を選択制御
信号がスイッチ回路１０に出力される。選択された復調
回路の出力はディジタルアナログ変換回路１１に入力さ
れて、受信アナログ信号が出力端子１２に出力される。

【０００４】一方、入力端子１３に入力されるアナログ
信号は、アナログディジタル変換回路１４によりディジ
タル信号に変換される。このディジタル信号は、変調器
１５において変調が行われる。変調された信号は周波数
変換、増幅等を行う送信回路１６に入力され、スイッチ
回路１７に入力される。このとき、上述のとおり制御回
路９は直前の受信時において選択された選択枝を記憶し
ており、この選択枝に属するアンテナを選択する制御信
号をスイッチ回路１７に出力している。従って送信信号
はこのスイッチ回路１０にて選択されたアンテナより送
信されるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の従来
技術を例えば携帯電話の基地局に応用しようとした場
合、１系統の送信回路１６にて送信信号の増幅が行われ
た後に、スイッチ回路１７を介してアンテナ１、２のい
ずれか一方より送信されるよう構成されているため、ス
イッチ回路のロスを考慮すると、所定の出力を得るため
にはかなり大出力のパワーアンプが必要となる。この様
な大出力のパワーアンプは非常に高価であるばかりか、
消費電力および発熱量も大きいという問題点がある。ま
た、スイッチ回路１７は、このような大電力を線形性よ
くスイッチングする必要があり、このようなスイッチ回
路も高価であるという問題点があった。さらに、パワー
アンプが故障した場合、送信が不可能になってしまうと
いう重大な問題点もあった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の従来技術
の問題点を解決するものであり、単一の周波数で送信、
受信を行うとともに空間的に距離を隔てて配置された少
なくとも２以上の複数の送受信兼用アンテナにてダイバ
ーシチ送受信を行うダイバーシチ装置において、送信／
受信切換信号によって切換えられる送受切換手段と、該
送受切換手段を介して前記複数のアンテナに各々接続さ
れる複数の受信回路と、該複数の受信回路にて検出され
る各アンテナの受信レベルを比較する比較回路と、送信
信号を増幅する複数のパワーアンプと、該複数のパワ−
アンプ前に配置され送信信号を各並列パワ−アンプに分
配する第１のハイブリッド回路と、前記複数のパワ−ア
ンプ後に配置され各並列パワ−アンプ出力信号の合成を
行う第２のハイブリッド回路と、前記比較回路の比較結
果に基づいて送信信号を該第１のハイブリッド回路に送
出する送信アンテナ選択スイッチ手段とを有することを
特徴とするものである。また本発明は、この比較回路の
比較結果に基づいて前記複数の受信回路のうちの１つを
選択する受信アンテナ選択スイッチを有することを特徴
とするものである。さらに本発明は、これら複数の受信
回路にて受信される各受信信号の位相を合わせる移相器
と、各受信信号に所定の重み付けを行う重み付け回路
と、これら各受信信号を合成する合成回路とを有するこ
とを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】本発明によれば、検波後選択もしくは最大比合
成によりダイバーシチ受信がおこなわれるとともに、受
信回路によって検出される受信レベルに基づいて送信ア
ンテナ選択スイッチが切換え制御され、複数のパワーア
ンプとハイブリッド回路により分配・増幅・合成された
送信信号が各アンテナの一つに供給され、送信される。

【０００８】

【実施例】以下図面に従って本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明による第一の実施例を示すブロック図
であり、検波後選択ダイバーシチ方式によるものであ
る。

【０００９】図において、１０１、１０２、１０３、１
０４はそれぞれ空間的に距離を隔てて配置された送信受
信兼用アンテナであり、図示しないシステム制御回路か
ら送出される送信／受信切換信号によって所定のタイミ
ングで切り換えられる送受切換手段としての送受切換ス
イッチ１０５、１０６、１０７、１０８に接続されてい
る。１０９、１１０、１１１、１１２は送受切換スイッ
チ１０５〜１０８を介して各アンテナ１０１〜１０４に
接続される受信回路であり、各アンテナから入力する信
号の周波数変換、帯域制限、増幅等を行う。この各受信
回路１０９〜１１２にて受信される信号はダイバーシチ
受信のための受信アンテナ選択スイッチ１１３に送出さ
れると共に、その受信レベル（ＲＳＳＩ）が測定され、
この測定結果がＲＳＳＩ比較回路１１４に送出される。
ＲＳＳＩ比較回路１１４では各受信回路からのＲＳＳＩ
を比較し、受信レベルの最も高いアンテナを選択する制
御信号を受信アンテナ選択スイッチ１１３に送出し、こ
の切換スイッチ１１３を制御する。この結果、アンテナ
１０１〜１０４のうち、受信レベルが最大のアンテナに
て受信される信号が復調回路１１５に送出され、ディジ
タル信号の復調が行われ、このようにして検波後選択ダ
イバーシチが行われる。

【００１０】一方、送信信号は変調回路１１６にて所定
の変調が行われ、送信回路１１７にて周波数変換が行わ
れた後、送信アンテナ選択スイッチ１１８に送出され
る。

【００１１】送信アンテナ選択スイッチ１１８出力は送
信信号分配用として第１のハイブリッド回路１３３、１
３５に接続されている。各々の第１のハイブリッド回路
１３３または１３５で分配された送信信号は、並列動作
のパワ−アンプ１１９と１２０またはパワ−アンプ１２
１と１２２に供給され、増幅される。さらにパワ−アン
プ１１９と１２０出力またはパワ−アンプ１２１と１２
２出力は合成用としての第２のハイブリッド回路１３２
または１３４で合成される。この第２のハイブリッド回
路出力は送受切換スイッチ１０５〜１０８を介して各々
アンテナ１０１〜１０４に接続されており、各アンテナ
から送出される。

【００１２】例えば、送信アンテナ選択スイッチ１１８
がａ側に切換わった時、後述するように分配・増幅・合
成された送信信号はａ側に切換えられた送受切換スイッ
チ１０６に入力され、アンテナ１０２から出力される。
この時、送信アンテナ選択スイッチ１１８及び送受切換
スイッチ１０５、１０７、１０８のｂ、ｃ、ｄ端子は抵
抗終端される内部構成となっている。従って、下記の図
５で詳述するような平衡形パワ−アンプが実現される。

【００１３】送信アンテナ選択スイッチ１１８がｂ、
ｃ、ｄ側にそれぞれ切換わった時も同様であるので省略
する。

【００１４】ここで、送信アンテナ選択スイッチ１１８
は受信アンテナ選択スイッチ１１３と同様、ＲＳＳＩ比
較回路から出力される制御信号により切換制御され、従
って送信回路１１７から出力される送信信号は、第１の
ハイブリッド回路１３３と１３５、パワーアンプ１１９
〜１２２、第２のハイブリッド回路１３２と１３４によ
り、分配・増幅・合成される送信系のうち、受信レベル
が最大であったアンテナに接続されているものによって
増幅され送信される。

【００１５】なお、送信期間において送信アンテナ選択
スイッチ１１８で選択されない並列動作パワーアンプブ
ロック（並列動作パワ−アンプ１１９と１２０、または
パワ−アンプ１２１と１２２のいずれか一方のブロッ
ク）は不動作となるように制御される。

【００１６】また、パワーアンプ１１９と１２０または
パワ−アンプ１２１と１２２出力は、第２のハイブリッ
ド回路１３２または１３４で電力合成された後、送受切
換スイッチ１０５〜１０８を介してアンテナ１０１〜１
０４に接続されており、さらに送信アンテナ選択スイッ
チ１１８の後段に設けられている。従って、従来技術の
ようにパワーアンプ後段の送信アンテナ選択スイッチの
ロスを考慮する必要がなく、従来技術と比較して個々の
パワ−アンプは小出力のもので構成することができる。

【００１７】次に、図２は本発明による第二の実施例を
示すものであり、最大比合成による受信ダイバーシチを
実現するものである。図１の実施例と同一の構成には同
一の図番を付し、説明を省略する。１２３、１２４、１
２５、１２６は受信回路１０９〜１１２に夫々接続され
た移相器であり、各受信回路にて受信される受信信号の
位相を図示しない位相検出手段によって検出し、この検
出結果に基づいて各々の受信信号が等位相となるように
制御する。１２７、１２８、１２９、１３０は移相器１
２３〜１２６の出力を、受信回路１０９〜１１２にて検
出されるＲＳＳＩに基づいて重み付けを行う重み付け回
路である。そして、位相制御、重み付けが行われた受信
信号は合成器１３１にて合成される。このようにして、
最大比合成受信ダイバーシチが行われるものである。な
お、本実施例の送信動作は、図１に示した第一実施例と
同様である。

【００１８】さらに、図３は本発明による第三の実施例
を示すものである。図３において、送信時には送信回路
１１７出力の送信信号は、送信アンテナ選択スイッチ１
３６でｅもしくはｆのどちらか一方に切換えられる。

【００１９】その後送信アンテナ選択スイッチ１３６出
力は第１のハイブリッド回路１３３、並列動作のパワ−
アンプ１１９と１２０、第２のハイブリッド回路１３２
で分配・増幅・合成される。

【００２０】さらに、第２のハイブリッド回路１３２出
力は送信アンテナ選択スイッチ１３７と１３８によりア
ンテナ１０１〜１０４のうち所望のアンテナ方向に切換
えられる。送信信号はこれらの送信アンテナ選択スイッ
チ１３７と１３８は送受切換スイッチ１０５〜１０８を
介して各アンテナ１０１〜１０４に接続されており、送
出される。

【００２１】例えば、送信アンテナ選択スイッチ１３６
がｅ端子側に切換わった場合、分配・増幅・合成された
送信信号は送信アンテナ選択スイッチｅ端子に入力され
る。さらに送信アンテナ選択スイッチ１３８出力がｃ端
子側に切換えられた時、送受切換スイッチ１０８を介し
てアンテナ１０４から送信信号が出力される。

【００２２】尚、送信アンテナ選択スイッチ１３６〜１
３８は、受信アンテナ選択スイッチ１１３と同様、ＲＳ
ＳＩ比較回路から出力される制御信号により受信レベル
が最大であったアンテナから送出されるよう切換制御さ
れる。

【００２３】さらに図２と図３を併用するような構成、
即ちハイブリッド回路１３２と１３３、パワ−アンプ１
１９と１２０、送信アンテナ選択スイッチ１３６〜１３
８を有し、最大比合成ダイバ−シチとなる回路構成にし
てもよい。

【００２４】また、図１〜図３では送受信兼用アンテナ
１０１〜１０４の４本を配置するダイバ−シチ構成で説
明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ダ
イバ−シチブランチ数に増減があっても適用できること
は言うまでもない。

【００２５】図４は本発明で用いられるハイブリッド回
路の原理を説明するブロック図であり、この場合９０度
３ｄＢハイブリッド回路の例である。

【００２６】このような９０度ハイブリッド回路は図４
のように、基板上に１辺当りλ／４（λ：波長）の長さ
のマイクロストリップラインが正方形上に組合わせて構
成される。

【００２７】例えば、９０度ハイブリッド回路を分配用
に用いた場合、Ｐ１端子から入力された信号は、Ｐ３端
子とＰ４端子にそれぞれ同一レベルで分配出力され、Ｐ
３端子とＰ４端子の出力信号間の信号の位相差は９０度
となる。

【００２８】合成用ハイブリッド回路では、分配と逆の
原理である。例えばＰ１端子とＰ２端子間に９０度位相
差を持った等レベルの２信号が入力されるとする。この
時、端子からＰ４端子、及びＰ２端子からＰ４端子まで
は９０度の位相を持つため、Ｐ４端子にはＰ１端子から
とＰ２端子からの同相となる２信号の合成信号が出力さ
れる。一方、Ｐ３端子にはＰ１端子からとＰ２端子から
とで逆相となる２信号が出力され、互いにキャンセルし
合い信号は出力されない。

【００２９】図５は本発明での並列パワ−アンプとハイ
ブリッド回路を用いることにより入力信号を増幅する平
衡形アンプの基本動作原理を説明するブロック図であ
る。

【００３０】図５において、パワ−アンプ１１９と１２
０前段に挿入されている第１の９０度ハイブリッド回路
１３３により、入力信号が２分配される。その後、同等
特性を有し並列動作している各パワ−アンプは入力信号
を増幅し、第２の９０度ハイブリッド回路１３２に入力
され合成される。

【００３１】このように分配／合成用ハイブリッド回路
１３３及び１３２と、２個のアンプを並列動作させ平衡
形に構成した回路を平衡形アンプと言う。このような電
力合成手法により、最終出力は各アンプ１個の出力の場
合に対して基本的に２倍の出力電力が得られる。

【００３２】従って、各アンプ自体は小型で小出力のア
ンプを使用しているにもかかわらず全体として高出力ア
ンプが可能となる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によるダイバ
ーシチ装置は、送信信号を増幅するパワーアンプを、受
信レベルに基づいて制御される送信アンテナ選択スイッ
チの後段に設けたので、これらのパワーアンプはパワー
アンプ後段で送信アンテナ選択スイッチのロスがなく、
比較的小出力のもので構成することができる。さらに複
数のパワ−アンプをハイブリッド回路により分配／合成
する構成とすることにより、各パワ−アンプは小型で小
出力のアンプが使用できるようになり、回路規模が小さ
くなる。この結果、パワーアンプによる発熱を抑えると
ともに、装置の省電力化、低価格化を図ることができ
る。すなわち、消費電力が削減されることにより、放熱
構造を簡略化する事が可能となり、システム全体の小型
化が実現できる。

【００３４】さらに、並列動作のパワーアンプのブロッ
クが１ブロック故障しても、図１や図２の構成では、最
悪他のパワーアンプブロックでシステムの運用を継続す
ることができるので、基地局システムが機能しなくなる
という重大な問題を未然に防ぐことができ、システムの
高い信頼性が確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例を示すブロック図であ
る。

【図２】本発明の第二の実施例を示すブロック図であ
る。

【図３】本発明の第三の実施例を示すブロック図であ
る。

【図４】本発明のハイブリッド回路の動作原理を示すブ
ロック図である。

【図５】本発明の平衡形アンプの動作原理を示すブロッ
ク図である。

【図６】従来技術を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０１、１０２、１０３、１０４ 送受信兼用ア
ンテナ １０５、１０６、１０７、１０８ 送受切換手段
（切換スイッチ） １０９、１１０、１１１、１１２ 受信回路 １１３ 受信アンテナ
選択スイッチ １１４ ＲＳＳＩ比較
回路 １１８、１３６、１３７、１３８ 送信アンテナ
選択スイッチ １１９、１２０、１２１、１２２ パワーアンプ １２３、１２４、１２５、１２６ 移相器 １２７、１２８、１２９、１３０ 重み付け回路 １３１ 合成回路 １３３、１３５ 第１のハイブ
リッド回路 １３２、１３４ 第２のハイブ
リッド回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単一の周波数で送信、受信を行うととも
   に空間的に距離を隔てて配置された少なくとも２以上の
   複数の送受信兼用アンテナにてダイバーシチ送受信を行
   うダイバーシチ装置において、 送信／受信切換信号によって切換えられる送受切換手段
   と、 該送受切換手段を介して前記複数のアンテナに各々接続
   される複数の受信回路と、 該複数の受信回路にて検出される各アンテナの受信レベ
   ルを比較する比較回路と、 送信信号を増幅する複数のパワ−アンプと、 該複数のパワ−アンプ前に配置され送信信号を各並列パ
   ワ−アンプに分配する第１のハイブリッド回路と、 前記複数のパワ−アンプ後に配置され各並列パワ−アン
   プ出力信号の合成を行う第２のハイブリッド回路と、 前記比較回路の比較結果に基づいて送信信号を該第１の
   ハイブリッド回路に送出する送信アンテナ選択スイッチ
   手段とを有することを特徴とするダイバーシチ装置。
2. 【請求項２】 前記比較回路の比較結果に基づいて前記
   複数の受信回路のうちの１つを選択するアンテナ選択ス
   イッチを有することを特徴とする請求項１記載のダイバ
   ーシチ装置。
3. 【請求項３】 前記複数の受信回路にて受信される各受
   信信号の位相を合わせる移相器と、各受信信号に所定の
   重み付けを行う重み付け回路と、これら各受信信号を合
   成する合成回路とを有することを特徴とする請求項１記
   載のダイバーシチ装置。