KR100751187B1 - 다이버시티 수신기 - Google Patents

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KR100751187B1
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다케히코 고바야시
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가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
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Abstract

이동국이 복수의 기지국 영역에 걸쳐 통신을 실행하는 경우, 다이버시티 수신 시스템에서는, 기지국 영역 경계에서 다른 기지국 식별 신호를 수신하기 때문에, 이 기지국 영역 경계가 길어지거나, 열차가 저속 주행하는 경우에는, 어느 쪽의 기지국으로부터의 신호도 수신할 수 없는 시간이 길어진다는 문제가 발생할 가능성이 있어, 그 대책이 요구되고 있다. 이에 따라, 다른 기지국 식별 신호를 송신하는 복수의 기지국과, 상기 기지국과 무선 회선으로 접속되는 이동국으로 이루어지고, 상기 이동국은, 적어도 제 1 수신부와, 제 2 수신부와, 제 1 수신부와 제 2 수신부의 출력 신호를 합성하는 제 1 합성부와, 상기 제 1 수신부와 상기 제 2 수신부 및 상기 합성부의 각각의 출력 신호를 선택하는 선택부 및 상기 제 1 수신부와 제 2 수신부의 출력 신호로부터 상기 복수의 기지국의 기지국 식별 신호를 검출하는 선택 판정부로 이루어지고, 상기 제 1 수신부의 안테나는, 상기 이동국의 이동 방향에 대하여 상기 제 2 수신부의 안테나보다 전방에 위치되고, 상기 선택 판정부는, 상기 제 1 수신부와 제 2 수신부의 출력 신호로부터 각각 동일한 상기 기지국 식별 신호를 검출한 경우, 상기 제 1 합성부로부터의 출력 신호를 선택하여, 상기 제 1 수신부와 제 2 수신부의 출력 신호로부터 각각 다른 상기 기지국 식별 신호를 검출한 경우, 상기 이동국의 전방에 위치된 안테나의 상기 제 1 수신부의 출력 신호를 선택하도록 상기 선택부를 제어하도록 구성되는 무선 통신 시스템이 제공된다.

Description

다이버시티 수신기{DIVERSITY RECEIVER}
도 1은 본 발명의 일실시예의 개략 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2에 나타내는 본 발명의 실시예의 수신 장치의 개략 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예의 개략 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 5는 종래의 무선 통신 시스템의 일례의 개략 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 6은 종래의 다이버시티 수신부의 일례의 개략 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 7은 종래의 이동 통신 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 7의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9은 본 발명을 설명하기 위한 도면이다.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
100 : 수신부 101, 531 : 안테나
102 : 수신 RF부 103 : 복조부
104 : 합성부 105 : 복호부
106, 301 : 선택 판정부 107, 302 : 선택부
108 : 출력 단자 201 : 철도의 궤도
202 : 수신 장치 401 : 비교 판정부
402 : 비교 전압 설정 단자 501, 502 : LCX 케이블
503, 504 : 기지국 505, 509, 532 : 안테나 공용기
506, 510, 533 : 수신기 507, 511, 534 : 송신기
508, 512 : 기지국 식별 신호 발생기
520 : 제어 장치
521, 522, 535 : 기지국 지정 신호 검출기
523, 524 : 전환기 525, 536 : 회선 접속 장치
526, 527 : 전화 등의 단말 530 : 이동국(차량)
901, 902 : 전기장 강도 곡선.
본 발명은, 무선 통신 시스템 및 무선 통신 방법에 관한 것으로, 특히, 복수의 기지국과 이동국과의 통신에서 사용되는 다이버시티(diversity) 수신 시스템을 이용하는 무선 통신 시스템 및 무선 통신 방법에 관한 것이다.
종래, 무선 통신 시스템에 있어서는, 이동국이 복수의 기지국 영역에 걸쳐 통신을 실행하는 경우, 각 기지국에서 다른 기지국 식별 신호를 송신하고, 이동국에서는 수신한 기지국 식별 신호를 기지국 지정 신호로서 반송하는 일련의 시퀀스를 사용하는 것에 의해, 이동국과 기지국의 접속을 실행하는 방식이 일반적이였다. 이 방식에 의하면, 다음 영역이 비어 있는 경우는 계속 접속이 가능하고, 또한 이동국이 존재하는 영역을 점유할 수 있으므로, 통신 효율이 좋은 이점이 있다.
종래의 무선 통신 시스템(예컨대, 일본 특허 공개 2000-49683호 공보 참조)의 일례를 도 5에 나타낸다. 도 5에 있어서, 501, 502는 전파의 복사 및 수신을 실행하는 누설 동축 케이블(이하 LCX 케이블이라고 한다)로서, LCX 케이블(501, 502)마다 다른 무선 영역을 구성한다. 503은 LCX 케이블(501)에 접속되고, LCX 케이블(501)의 LCX 영역(LCX 영역(A)이라고 한다)을 구성하는 기지국(A)이다. 이 기지국(503)은, 안테나 공용기(505), 수신기(Rx)(506), 송신기(Tx)(507), 기지국 식별 신호 발생기(508)를 사용하여 무선 기지국을 구성한다. 마찬가지로, 504는 LCX 케이블(502)에 접속되고, LCX 케이블(502)의 LCX 영역(LCX 영역(B)이라고 한다)을 구성하는 기지국(B)이다. 이 기지국(504)은 안테나 공용기(509), 수신기(Rx)(510), 송신기(Tx)(511), 기지국 식별 신호 발생기(512)를 사용하여 무선 기지국을 구성한다. 각 기지국(503, 504)은 다른 기지국 식별 신호를 송신하고, 이동국(530)은 수신한 기지국 식별 신호를 기지국 지정 신호로서 반송한다. 또한, 각 기지국은 제어 장치(520)에 각각 접속되어, 이동국(530)으로부터 반송된 기지국 지정 신호를 제어 장치(520)에 공급한다. 제어 장치(520)는 기지국 지정 신호 검출기(521 및 522)에서 검출된 기지국 지정 신호에 근거하여, 전환기(523)를 전환하여 수신하는 기지국 계통을 선택한다. 마찬가지로, 전환기(524)는 송신 기지국 계통을 선택한다. 회선 접속 장치(525)는 제어 장치(520)와 전화 등의 단말(526, 527)에 접속되어 있다.
한편, 이동국(530)은 안테나(531)에 의해 LCX 케이블(501, 502)로부터의 전파가 수신되고, 공용기(532)를 경유하여 수신기(Rx)(533)에 의해 복조되어, 회선 접속 장치(536)에 공급된다. 또한, 수신기(Rx)(533)로부터의 출력의 또 한쪽은 기지국 식별 신호 검출기(535)에 공급되어, 그 결과가 회선 접속 장치(536)에 출력된다. 회선 접속 장치(536)로부터의 송신 출력은 기지국 식별 신호에 따라 기지국 지정 신호와 합성되고, 송신기(Tx)(534), 공용기(532)를 경유하여 안테나(531)로부터 송신된다.
다음에, 도 5에 나타내는 시스템의 동작에 대하여 설명한다. 도 5에 있어서, 기지국(A)(503)내의 기지국 식별 신호 발생기(508)로부터 발생한 신호는, 송신기(507)로부터 송신되고, 공용기(505)를 경유하여, 상시 LCX 케이블(501)로부터 송신된다. 마찬가지로, 기지국(B)(504)내의 기지국 식별 신호 발생기(512)로부터 발생한 신호는 송신기(511)로부터 송신되고, 공용기(509)를 경유하여 상시 LCX 케이블(502)로부터 송신된다. 이들 식별 신호는 LCX 영역(A)과 LCX 영역(B)에서는 다른 것이다. 이동국(530)이 LCX 영역(A)을 통과하고 있을 때, 이동국(530)의 안테나(531)에 의해 LCX 케이블(501)부터의 전파를 수신하고, 공용기(532), 수신 기(533)를 경유하여 기지국 식별 신호 검출기(535)에 의해 기지국 식별 신호(CC1)가 검출된다.
이동국(530)이 송신하는 경우는, 기지국 지정 신호로서 LCX 영역(A)을 지정하는 신호를 부가하여 송신하는 것에 의해 LCX 영역(A)의 기지국(A)(503)과 통신 회선이 접속된다. 이동국(530)이 LCX 영역(A)을 벗어나 인접하는 LCX 영역(B)에 들어간 경우는, 이동국(530)의 안테나(531)에 의해 LCX 영역(B)으로부터의 전파를 수신하는 것이 되어, 기지국 식별 신호 검출기(535)에 의해 LCX 영역(B)의 기지국(B)(504)의 식별 신호(CC2)를 검출한다. 또한, 송신할 때의 기지국 지정 신호는, LCX 영역(B)을 지정하는 것에 의해 LCX 영역(B)의 기지국(B)(504)과 통신 회선이 접속된다. 상술한 바와 같이 이동국과 복수의 기지국의 다른 영역간에서의 통신이 순차적으로 전환되어 통신이 이루어지도록 구성되어 있다.
지금까지, 상술한 이동국은 단일한 안테나를 가지고 LCX 영역으로부터의 누설하는 전파를 수신하는 경우에 대하여 설명했으나, 이동국이 이동하면서 전파를 수신하는 경우, 전송로의 상태에 따라 페이딩(fading) 혹은 멀티패스(multipath) 등의 영향에 의해 수신 상태가 나빠지는 경우가 있다. 이러한 나쁜 수신 상태를 개선하는 방법으로서 다이버시티 수신 방식이 채용되고 있다. 다이버시티 수신 방식은, 복수의 안테나에 의해서 얻어지는 수신 신호를 신호 전력에 따라 전환하든지, 혹은 가중 부여 합성하여 수신하는 방법으로서, 특히 디지털 이동 무선 시스템에서는 단말의 이동에 따르는 페이딩에 대한 내성을 높이는 유효한 수단이다.
도 6은 일반적인 다이버시티 수신기의 개략 구성의 블럭도를 나타낸다. 도 6에 있어서, 안테나(101-1)로부터 입력되는 수신 신호는 수신 RF부(102-1)에 있어서 증폭, 주파수 변환 등의 처리가 실행되어 복조부(103-1)에 공급된다. 복조부(103-1)에서는 디지털 복조가 실행되어, 복소 신호인 베이스 밴드 신호로서 합성부(104)로 출력된다. 또한, 안테나(101-1), 수신 RF부(102-1) 및 복조부(103-1)에 의해 구성되는 계(系)를 제 1 수신부라고 칭한다.
한편, 이와 동일하게 제 2 수신부가 마련되어 있다. 제 2 수신부는 안테나(101-2), 수신 RF부(102-2), 복조부(103-2)로 구성되어 있다. 이들 제 1 수신부와 제 2 수신부의 출력은, 합성부(104)에서 합성, 예컨대 가산 연산된다. 합성의 방법은 여러가지가 있지만, 대표적인 것으로서 최대비 합성법이 있다. 이것은, 각각의 수신부에 포함되는 신호의 S/N(신호 전력 대 잡음 전력비) 또는 C/N(캐리어 전력 대 잡음 전력비)에 따라 입력 신호에 개별적으로 가중 부여를 실행하여, 합성 출력 신호의 S/N 또는 C/N이 최대가 되도록 가중 계수를 제어하는 것이다. 합성부(104)에서 최대비 합성된 출력 신호는 복호부(105)에서 복호되어, 출력 단자(108)로부터 수신 신호가 출력된다. 또한, 복호부(105)는 예컨대 I-Q 좌표축에서 직교 변조되어 송신되어 오는 신호를 본래의 신호로 복호하는 것으로, 이것에 대해서는 잘 알려져 있기 때문에 상세한 설명은 생략한다.
이러한 다이버시티 수신 방식에 의하면, 2개의 안테나가 어느 정도 떨어져 배치되어 수신 입력 전력의 제 1 수신부와 제 2 수신부간의 상관이 어느 정도 작은 조건하에서는, 페이딩에 의한 비트 오류률의 열화를 효과적으로 저감할 수 있다.
또한, 상술한 다이버시티 수신 방식은 통상의 공간파 전파 시스템 뿐만 아니 라, 열차 무선 등에 이용되는 누설 동축 케이블에 의한 시스템에서도 유효하다. 도 7은 이러한 시스템의 예이다. 기지국(503, 504)은 열차의 연선(沿線)에 배치되어 있고, 기지국의 송신 신호는 열차의 선로를 따라 부설된 누설 동축 케이블 LCX(501, 502)에 인가된다. 또한, 상기 예에서 기지국은 2국만 예시되어 있지만, 실제로는 복수의 기지국이 연선을 따라 배치되어 있다. 이 신호는 누설 동축 케이블 내를, 에너지를 공간에 조금씩 방사하면서 전파한다. 이것을 수신하는 수신측에서는 이동체(차량이라고도 한다)(530')의 외측에 부착된 안테나(101-1 및 101-2)가 이 방사 신호를 수신하여, 차량 내부의 수신부에서 복조가 실행된다. 또한, 차량 내부의 수신부는 예컨대 도 6에 표시되는 것 같은 구성으로 되어 있다.
이와 같이 이동체(530')에 설치되는 안테나(101-1, 101-2)를 적절히 떨어뜨려 배치하면, 공간파의 경우와 같이 다이버시티 수신에 의한 효과를 기대할 수 있다. 그러나 이 다이버시티 수신 시스템은, 영역(A)과 영역(B)의 경계에서 다른 기지국 식별 신호를 수신하는 시간이 존재한다. 예컨대, 도 7에 있어서 차량(530')이 화살표의 방향으로 이동한 경우, 안테나(101-1, 101-2)에 입력되는 신호는 기지국(503)으로부터의 신호에서 기지국(504)으로부터의 신호로 전환되지만, 안테나(101-1)와 안테나(101-2)가 진행 방향을 따라서 배치되어 있기 때문에, 수신되는 신호가 전환되는 타이밍은 두 개의 안테나에서 다르게 된다. 도 8은 이 상태를 설명하기 위한 도면이며, 가로축은 시간을 표시하고 있다. 도 8에 있어서, 시간(T1)에서는 안테나(101-1)의 입력 신호가 전환되고, 시간(T2)에서는 안테나(101-2)의 입력 신호가 전환된다. 따라서, 시간(T1)보다 이전은, 기지국(503)으로부터의 신 호가 안테나(101-1, 101-2)에 적절히 수신되고, 시간(T2) 이후는, 기지국(504)으로부터의 신호가 안테나(101-1, 101-2)에 적절히 수신되기 때문에, 다이버시티 합성이 적절히 실행된다. 시간(T1)과 시간(T2)의 사이는, 다른 기지국 식별 신호가 합성되어, 수신 신호가 정상으로 복조되지 않는다는 문제점이 발생한다. 또한, 일반적으로 다이버시티 수신 방식의 2개의 안테나간 거리는 지극히 짧고, 또한 열차의 속도가 수십 Km~수백 Km의 속도로 주행하고 있는 경우 이 시간(T1)에서 시간(T2)의 사이는 극히 짧다고 생각되지만, 안테나 간의 거리가 멀어지거나 열차가 저속 주행하는 경우에는, 어느 기지국으로부터의 신호도 수신할 수 없는 시간이 길어진다는 문제가 발생할 가능성이 있어, 그 대책이 요구되고 있다.
이동국이 복수의 기지국 영역에 걸쳐 통신을 실행하는 경우, 다이버시티 수신 시스템에서는, 기지국 영역 경계에서 다른 기지국 식별 신호를 수신하기 때문에, 이 기지국 영역 경계가 멀어지거나, 열차가 저속 주행하는 경우에는, 어느 기지국으로부터의 신호도 수신할 수 없는 시간이 길어진다는 문제가 발생할 가능성이 있어, 그 대책이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은, 이동국과 복수의 기지국간의 신뢰성이 높은 통신을 실현하는 무선 통신 시스템 및 무선 통신 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 복수의 기지국 영역의 간섭에 의한 수신의 영향을 저감하는 다이버시티 수신 시스템을 이용하는 무선 통신 시스템 및 무선 통신 방법 을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 다이버시티 수신 시스템에 있어서 복수의 기지국의 식별 신호를 쉽게 식별할 수 있는 무선 통신 시스템 및 무선 통신 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 무선 통신 시스템은, 다른 기지국 식별 신호를 송신하는 복수의 기지국과, 상기 기지국과 무선 회선에 의해 접속되는 이동국으로 이루어지고, 상기 이동국은, 적어도 제 1 수신부와, 제 2 수신부와, 제 1 수신부와 제 2 수신부의 출력 신호를 합성하는 제 1 합성부와, 상기 제 1 수신부와 상기 제 2 수신부 및 상기 합성부의 각각의 출력 신호를 선택하는 선택부 및 상기 제 1 수신부와 제 2 수신부의 출력 신호로부터 상기 복수의 기지국의 기지국 식별 신호를 검출하는 선택 판정부로 이루어지고, 상기 제 1 수신부의 안테나는, 상기 이동국의 이동 방향에 대하여 상기 제 2 수신부의 안테나보다 전방에 위치되고, 상기 선택 판정부는, 상기 제 1 수신부와 제 2 수신부의 출력 신호로부터 각각 동일한 상기 기지국 식별 신호를 검출한 경우, 상기 제 1 합성부로부터의 출력 신호를 선택하고, 상기 제 1 수신부와 제 2 수신부의 출력 신호로부터 각각 다른 상기 기지국 식별 신호를 검출한 경우, 상기 이동국의 전방에 위치된 안테나의 상기 제 1 수신부의 출력 신호를 선택하도록 상기 선택부를 제어하도록 구성된다.
또한, 본 발명의 무선 통신 시스템에 있어서, 상기 제 1 합성부는, 최대비 합성법에 의해 상기 제 1 수신부와 제 2 수신부의 출력 신호를 합성하도록 구성된다.
또한, 본 발명의 무선 통신 시스템에 있어서, 또한, 상기 선택 판정부는, 상기 제 1 수신부와 제 2 수신부 중 어느 한쪽으로부터의 상기 기지국 식별 신호를 검출한 경우 및 상기 제 1 수신부와 제 2 수신부 중 어느 것으로부터도 상기 기지국 식별 신호를 검출하지 않는 경우, 상기 제 1 합성부로부터의 출력 신호를 선택하도록 상기 선택부를 제어하도록 구성된다.
또한, 본 발명의 무선 통신 시스템에 있어서, 또한, 상기 제 1 수신부 및 제 2 수신부의 각각의 수신 전기장 강도를 검출하는 비교 판정부를 구비하여, 상기 비교 판정부의 판정 결과에 근거하여 상기 선택부를 제어하도록 구성된다.
또한, 본 발명의 무선 통신 시스템에 있어서, 상기 선택 판정부가 상기 제 1 수신부와 제 2 수신부의 출력 신호로부터 각각 다른 상기 기지국 식별 신호를 검출한 경우, 상기 비교 판정부의 판정 결과에 근거하여 상기 선택부를 제어하도록 구성된다.
또한, 본 발명의 무선 통신 시스템은, 다른 기지국 식별 신호를 송신하는 복수의 기지국과, 상기 기지국과 무선 회선으로 접속되는 이동국으로 이루어지고, 상기 이동국은, 제 1 수신부와 제 3 수신부에서 구성된 제 1 페어 수신부와, 제 2 수신부와 제 4 수신부에서 구성된 제 2 페어 수신부와, 제 1 수신부와 제 3 수신부의 출력 신호를 합성하는 제 2 합성부와, 제 2 수신부와 제 4 수신부의 출력 신호를 합성하는 제 3 합성부와, 상기 제 2 합성부와 상기 제 3 합성부를 합성하는 제 4 합성부와, 상기 제 2 합성부와 상기 제 3 합성부 및 상기 제 4 합성부의 각각의 출력 신호를 선택하는 선택부 및 상기 제 2 합성부와 상기 제 3 합성부의 출력 신호로부터 상기 복수의 기지국의 기지국 식별 신호를 검출하는 선택 판정부로 이루어지고, 상기 제 1 페어 수신부의 안테나는, 상기 이동국의 이동 방향에 대하여 상기 제 2 페어 수신부의 안테나보다 전방에 위치되고, 상기 선택 판정부는, 상기 제 1 페어 수신부와 상기 제 2 페어 수신부의 출력 신호로부터 각각 동일한 상기 기지국 식별 신호를 검출한 경우, 상기 제 4 합성부로부터의 출력 신호를 선택하고, 상기 제 1 페어 수신부와 제 2 페어 수신부의 출력 신호로부터 각각 다른 상기 기지국 식별 신호를 검출한 경우, 상기 이동국의 전방에 위치된 안테나의 상기 제 1 페어 수신부의 출력 신호를 선택하도록 상기 선택부를 제어하도록 구성된다.
또한, 본 발명의 무선 통신 시스템에 있어서, 상기 제 2 합성부와 상기 제 3 합성부 및 제 4 합성부의 적어도 하나는, 최대비 합성법으로 합성된다.
또한, 본 발명은, 다른 기지국 식별 신호를 송신하는 복수의 기지국과, 상기 기지국과 무선 회선으로 접속되는 이동국으로 구성되고, 상기 이동국은, 적어도 제 1 수신부와, 제 2 수신부와, 제 1 수신부와 제 2 수신부의 출력 신호를 합성하는 제 1 합성부로 구성된 무선 통신 시스템에 있어서의 무선 통신 방법에 있어서, 상기 제 1 수신부와 제 2 수신부의 출력 신호로부터 각각 동일한 상기 기지국 식별 신호를 검출한 경우, 상기 제 1 합성부로부터의 출력 신호를 선택하고, 상기 제 1 수신부와 제 2 수신부의 출력 신호로부터 각각 다른 상기 기지국 식별 신호를 검출한 경우, 상기 이동국의 전방에 위치된 안테나의 상기 제 1 수신부의 출력 신호를 선택하도록 구성된다.
(실시예)
이하 본 발명의 일실시예를 도면을 이용하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일실시예의 개략 구성의 블럭도를 나타낸다. 도 1에 있어서, 100-1은 제 1 수신부로서, 안테나(101-1), 수신 RF부(102-1) 및 복조부(103-1)로 구성되어 있다. 100-2는 제 2 수신부로서, 안테나(101-2), 수신 RF부(102-2) 및 복조부(103-2)로 구성되어 있다. 105-1, 105-2, 105-3은 복호부, 106은 선택 판정부, 107은 선택부이다. 또한, 도 6과 동일한 것에는 동일한 부호가 붙여져 있다. 또한, 도 1에 표시되는 일실시예는, 다이버시티 수신부를 나타내는 것으로, 이 다이버시티 수신부가 적용되는 무선 통신 시스템은, 예컨대 도 5에 나타내는 무선 통신 시스템과 동일한 시스템이다. 그리고, 이 다이버시티 수신부는 도 5에 표시되는 이동국(530)의 수신부와 치환할 수 있다. 즉, 도 1의 출력 단자(108)는 회선 접속 장치(536)에 입력된다. 따라서, 여기서의 무선 통신 시스템의 상세한 설명은 생략한다.
다음에, 도 1의 동작을 설명한다. 우선, 다이버시티 수신부의 제 1 수신부(100-1)에서는, 안테나(101-1)에 입력되는 수신 신호가 수신 RF부(102-1)에서 증폭되고, 주파수 변환 등의 처리가 실행되어, 복조부(103-1)에 입력된다. 복조부(103-1)에서는, 디지털 복조가 실행되어 복소 신호인 베이스 밴드 신호로서 출력된다. 이 출력은 복호부(105-1)와 합성부(104)에 송신된다. 복호부(105-1)에서는, 입력되는 베이스 밴드 신호로부터 예컨대 I-Q 좌표에 의한 직교 변조된 신호에 대한 심볼 판정을 실행하여, 송신시의 본래의 신호로 복호되어 선택부(107)의 입력 단자(A)에 공급된다.
한편, 상기 제 1 수신부(100-1)와 동일하게, 다이버시티 수신부의 제 2 수신부(100-2)에서는, 안테나(101-2)에 입력되는 수신 신호가 수신 RF부(102-2)에서 증폭되고, 주파수 변환 등의 처리가 실행되어 복조부(103-2)에 입력된다. 복조부(103-2)에서는, 디지털 복조가 실행되어 복소 신호인 베이스 밴드 신호로서 출력된다. 이 출력은 복호부(105-2)와 합성부(104)에 송신된다. 복호부(105-2)에서는, 입력되는 베이스 밴드 신호로부터 예컨대 I-Q 좌표에 의한 직교 변조된 신호에 대한 심볼 판정을 실행하고, 송신시의 본래의 신호로 복호되어 선택부(107)의 입력 단자(B)에 공급된다.
복조부(103-1) 및 복조부(103-2)의 출력은, 합성부(104)에서 가산 연산 등의 합성이 실행된다. 합성의 방법은 여러가지가 있지만, 예컨대 최대비 합성법이 있다. 이것은, 각각의 수신부에 포함되는 신호의 S/N(신호 전력 대 잡음 전력비) 또는 C/N(캐리어 전력 대 잡음 전력비)에 따라 입력 신호에 개별적으로 가중 부여를 실행하여, 합성 출력 신호의 S/N 또는 C/N이 최대가 되도록 가중 계수를 제어하는 것이다. 즉, 제 1 수신부의 수신 신호가 제 2 수신부의 수신 신호보다도 작고, 잡음이 보다 많이 포함되어 있는 경우에는, 제 1 수신부의 가중 계수를 작게, 제 2 수신부의 가중 계수를 크게 잡아, 이 계수를 곱한 뒤에 가산을 한다. 예컨대, 제 2 수신부의 가중 계수를 "1"로 하고, 제 1 수신부의 가중 계수를 "1/100"로 설정하는 것 같은 가중 부여를 한다. 이와 같이 하는 이유는, 작은 수신 신호의 제 1 수 신부의 출력(P1)을 보다 작게(P1/100)하고, 큰 수신 신호의 제 2 수신부의 출력(P2)을 그대로(P2) 출력하여 합성하는 편이 연산의 비트폭을 작게 할 수 있는 이점이 있다.
합성부(104)의 출력은 복호부(105-3)에 공급된다. 복호부(105-3)에서는, 상술과 동일하게 입력되는 베이스 밴드 신호에 대한 심볼 판정을 실행하고, 대응하는 부호로 변환하여 선택부(107)의 입력 단자(C)에 공급된다. 또한, 복호부(105-1 및 105-2)의 출력은 선택 판정부(106)에도 공급된다.
선택 판정부(106)는, 예컨대 도 5에 표시되는 기지국 식별 신호 발생기(508)로부터 발생한 신호 또는 기지국 식별 신호 발생기(512)로부터 발생한 신호를 복호부(105-1, 105-2)로부터의 출력 신호에서 검출하고, 검출된 기지국 식별 신호의 내용에 따라서 선택부(107)를 제어하고, 입력 단자(A, B, C) 중 어느 하나의 입력을 선택하여, 출력 단자(108)로 출력한다.
선택 판정부(106)의 동작에 대하여 표 1 및 도 9를 이용하여 설명한다. 표 1은, 선택 판정부(106)의 동작을 설명하기 위한 것이다.
선택종별 검출의 내용 선택 판정부의 선택 내용
A 제 1과 제 2의 수신부가 동일한 식별 신호를 검출 입력 단자C
B 제 1과 제 2의 수신부가 다른 식별 신호를 검출 입력 단자A (진행 방향 앞의 식별 신호)
C 어느 한쪽의 식별 신호를 검출 입력 단자C
D 어느 쪽의 식별 신호도 검출하지 않음 입력 단자C
표 1에 있어서, 검출의 내용은 선택 판정부(106)에서 검출되는 기지국 식별 신호의 검출 내용을 나타내고, 선택 판정부의 선택 내용은 선택 판정부(106)에 의해 제어되는 선택부(107)의 제어 내용을 나타내고 있다. 또한, 도 9에 있어서, 가로축은 거리를, 세로축은 LCX 케이블로부터 누설되는 전파의 전기장 강도(E)를 나타내고 있다. 또한, 901은 LCX 케이블(501)부터의 누설 전파의 전기장 강도 곡선, 902는 LCX 케이블(502)로부터의 누설전파의 전기장 강도 곡선을 나타내고 있다. L은 LCX 케이블의 간격을 나타내고, 약 1m에서 수 m의 길이이다. 또한, 안테나의 배치는, 도 7에 도시하는 바와 같이 차량(530')의 안테나(101-1)가 안테나(101-2)보다도 진행 방향 앞에 배치되고, 안테나(101-1)와 안테나(101-2)와의 간격은 약 1m~ 2m 정도이다. 또한, 기지국(503)의 식별 신호(식별 정보라고도 한다)를 CC1, 이것 보다 진행 방향 앞에 있는 기지국(504)의 식별 신호(식별 정보라고도 한다)를 CC2라 할 때, 제 1 수신부(100-1)와 제 2 수신부(100-2)에서 수신된 식별 정보가 동일한 경우(표 1의 선택 종별(A)에 해당한다), 즉 기지국 식별 신호 CC1 또는 CC2 중 어느 하나라면, 선택 판정부(106)는 입력 단자(C)를 선택한다. 그 결과, 합성부(105-3)의 출력인 다이버시티 합성에 의한 출력이 선택된다. 이것은, 도 8에 있어서 차량(530')의 위치가 시점(T1)보다 앞의 시점, 혹은 시점(T2)보다 뒤의 시점의 상태에 있다는 판단에 의하는 것이다. 도 9에서는, 안테나(101-1)와 안테나(101-2)의 양쪽이 영역(A) 내에 있거나 영역(B) 내에 있거나 둘 중 하나이다.
한편, 제 1 수신부(100-1)와 제 2 수신부(100-2)에서 수신된 식별 정보가 다른 경우(표 1의 선택종별(B)에 해당한다), 즉 제 1 수신부(100-1)의 안테나(101-1)가 영역(B)의 영역에 들어가고 제 2 수신부(100-2)의 안테나(101-2)가 영역(A)의 영역에 위치하는 경우, 제 1 수신부(100-1)가 식별 정보(CC2)를 수신하고, 제 2 수신부(100-2)는 식별 정보(CC1)를 수신하게 된다. 이 경우 선택 판정부(106)는, 입력 단자(A), 즉 제 1 수신부(100-1), 복호부(105-1)로부터의 출력 신호를 선택한다. 이것은, 진행 방향 앞의 안테나 신호를 수신함으로써 진행할 곳의 정보를 미리 입수할 수 있다는 특징이 있다.
또한, 상술한 선택 조건 외에, 전송로의 페이딩 혹은 멀티패스에 의한 수신 전기장의 변동이 있어, 이것에 의해서도 각 안테나의 수신 상태가 영향을 받는다. 따라서, 본 발명자들은 각종 실험의 결과에 따라 선택 판정부(106)의 선택 조건을 다음과 같이 설정하여, 신뢰성이 높은 다이버시티 수신 시스템을 이용하는 무선 통신 시스템을 실현하였다. 즉, 제 1 수신부(100-1)가 식별 정보(CC2)를 수신하고, 제 2 수신부(100-2)가 식별 정보(CC1)를 수신을 수신하는 경우(표 1의 선택종별(B)에 해당한다), 차량(530')은 영역 경계에 있는 것이 확실하며, 차량(530')은 머지않아 완전히 기지국(504)의 영역(B)에 들어갈 것이 예상된다. 따라서, 선택 판정부(106)는 선택부(107)의 입력 단자(A)를 선택하도록 제어한다.
또한, 제 1 수신부(100-1) 및 제 2 수신부(100-2) 중 어느 한쪽에서만의 식별 정보밖에 검출되지 않는 경우(표 1의 선택종별(C)에 해당한다), 검출할 수 없는 쪽의 기지국으로부터의 수신 전기장이 현저히 저하되고 있다고 생각되기 때문에, 선택 판정부(106)는 선택부(107)의 입력 단자(C)를 선택하도록 제어하여, 최대비 합성 신호를 살리도록 한다.
또한, 제 1 수신부(100-1) 및 제 2 수신부(100-2) 중 어느 쪽에서도 식별 정보를 수신할 수 없는 경우(표 1의 선택종별(D)에 해당한다), 제 1 수신부(100-1) 및 제 2 수신부(100-2)의 양쪽 모두 수신 전기장이 저하되고 있다고 생각되기 때문에, 선택 판정부(106)는 선택부(107)의 입력 단자(C)를 선택하도록 제어하여, 최대비 합성 신호를 살리도록 한다.
이상과 같이, 선택 판정부(106)는 제 1 수신부(100-1) 및 제 2 수신부(100-2)로부터 검출되는 기지국 식별 정보의 내용에 의해 선택부(107)를 제어하고, 항상 최량의 수신 상태에서 수신할 수 있는 무선 통신 시스템을 실현할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예를 도 2 및 도 3을 이용하여 설명한다. 도 2는 열차 무선 시스템을 설명하기 위한 도면이지만, 기지국, 제어 장치 등에 있어서는 도 5와 동일하기 때문에, 상세한 설명은 생략한다. 도 2에 있어서, 201-1, 201-2는 철도의 궤도를 나타내고, 차량(530')이 궤도(201-1) 상을 화살표의 방향으로 주행하고 있다. LCX501-1, LCX501-2, LCX502-1, LCX502-2는 궤도(201-1, 201-2)의 양측에 배치된 LCX 케이블을 나타내고, L1, L2는 LCX 케이블의 간격을 나타낸다. 또한, LCX501-1, LCX501-2는 동일한 기지국(503)에 접속되어, 동일한 기지국 식별 신호(CC1)를 가지고 있다. 또한, LCX502-1, LCX502-2는 동일한 기지국(504)에 접속되어, 동일한 기지국 식별 신호(CC2)를 가지고 있다. 101-1, 101-2, 101-3, 101-4는 차량(530')에 마련된 안테나를 나타내고, 202는 수신 장치를 나타내고 있다. 이 수신 장치의 상세한 것은 도 3에 도시된다.
다음에, 도 3의 수신 장치(202)에 대하여 설명한다. 도 3에 있어서, 100-3은 제 3 수신부를 구성하고, 이 제 3 수신부는 안테나(101-3), 수신 RF부(102-3) 및 복조부(103-3)로 구성되어 있다. 또한, 100-4는 제 4 수신부를 구성하고, 이 제 4 수신부는 안테나(101-4), 수신 RF부(102-4) 및 복조부(103-4)로 구성되어 있다. 104-1, 104-2, 104-3은 합성부, 105-4, 105-5, 105-6은 복호부, 301은 선택 판정부, 302는, 선택부를 나타낸다. 또한, 도 1과 동일한 것에는 같은 부호가 붙여져 있다.
도 3에 의해 알 수 있는 바와 같이, 차량(530')의 전방에 위치되는 안테나(101-1과 101-3)는 페어 수신부, 즉 제 1 수신부와 제 3 수신부가 페어를 구성하고, 각각의 출력이 합성부(104-1)에서 예컨대 최대비 합성되어, 그 출력이 복호부(105-4) 및 합성부(104-3)에 공급된다. 또한, 제 1 수신부와 제 3 수신부를 제 1 페어 수신부라고 칭한다. 또한, 차량(530')의 후방에 위치되는 안테나(101-2와 101-4)는 페어 수신부, 즉 제 2 수신부와 제 4 수신부가 페어를 구성하고, 각각의 출력이 합성부(104-2)에서 예컨대 최대비 합성되어, 그 출력이 복합부(105-5) 및 합성부(104-3)에 공급된다. 또한, 제 2 수신부와 제 4 수신부를 제 2 페어 수신부라고 칭한다. 합성부(104-3)에서는 제 1 페어 수신부 및 제 2 페어 수신부로부터의 출력을 합성, 예컨대 최대비 합성하여, 복호부(105-6)로 출력한다. 그리고, 복호부(105-4)에서 복호된 신호는 선택부(302)의 입력 단자(A)에 공급되고, 복호부(105-5)에서 복호된 신호는 선택부(302)의 입력 단자(B)에 공급되고, 복호부(105-6)에서 복호된 신호는 선택부(302)의 입력 단자(C)에 공급된다.
선택 판정부(301)는 복호부(105-4 및 105-5)로부터 출력되는 신호로부터 기지국 식별 신호(CC1 및 CC2)를 검출하여, 그 내용에 따라서 선택부(302)를 제어한다. 이 동작은 표 2에서 나타내는 바와 같다. 또한, 상술한 바와 같이 안테나(101-1 및 101-3)는, 차량(530')의 진행 방향에 대하여 차량의 거의 동일한 위치의 좌우에 부착되어 있기 때문에, 동일한 기지국 식별 신호(식별 정보라고도 한다)가 수신된다. 동일한 이유로 안테나(101-2 및 101-4)도 동일한 기지국 식별 신호(식별 정보라고도 한다)를 수신한다.
선택종별 검출의 내용 선택 판정부의 선택 내용
E 제 1과 제 2의 페어가 동일한 식별 신호를 검출 입력 단자C
F 제 1과 제 2의 페어가 다른 식별 신호를 검출 입력 단자A (진행 방향 앞의 식별 신호)
G 어느 한쪽의 식별 신호를 검출 입력 단자C
H 어느 쪽의 식별 신호도 검출하지 않음 입력 단자C
표 2에 있어서, 검출의 내용은 선택 판정부(301)에서 검출되는 기지국 식별 정보의 검출 내용을 나타내고, 선택 판정부의 선택 내용은 선택 판정부(301)에 의해 제어되는 선택부(302)의 제어의 내용을 나타내고 있다. 또한, 표 2에 나타내는 검출의 내용은, 표 1에서 설명한 내용과 동일하기 때문에 상세한 설명은 생략한다. 도 2 및 도 4에서 설명한 바와 같이, 기지국으로부터의 신호를 궤도의 양측에 부설된 LCX 케이블로부터의 누설 전파를 페어 수신부에서 수신하여, 최대비 합성으로 신호를 검출하기 때문에, 도 1에 나타내는 안테나가 한 개인 경우보다 전송로에서 발생하는 페이딩이나 멀티패스의 영향을 적게 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예의 개략 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 4에 있어서, 401은 비교 판정부, 402는 비교 전압 설정 단자이다. 또한, 도 1과 동일한 것에는 같은 부호가 붙여져 있다. 비교 판정부(401)에는 수신 RF부(102-1, 102-2)로부터의 RSSI(Received Signal Strength Indicator: 수신 전기장) 신호가 공급된다. 이 RSSI 신호는 수신 전기장의 강도를 나타내는 것으로, 예컨대, RF(Radio Frequency) 증폭기의 게인 컨트롤 신호를 이용할 수 있다. 그리고, 이 비교 판정부(401)에서는 비교 전압 설정 단자(402)에 의해 소정의 전압(Vth)이 설정되어 있다.
이 비교 판정부의 동작을 설명하면, 예컨대 표 1에 있어서 선택종별(B) 혹은 선택종별(C)가 선택 판정부(106)에서 판정되는 경우와 같은 경우, 즉 제 1 및 제 2 수신부가 다른 식별 신호를 검출하는 경우는 입력 단자(A)가 선택되고, 어느 한쪽의 식별 신호를 검출하는 경우는 입력 단자(C)를 선택한다. 그러나 도 4에 나타내는 실시예에서는, 수신 RF부(102-1, 102-2)로부터의 수신 전기장의 강도 신호가 비교 판정부(401)에 공급되고, 그 수신 전기장의 강도 신호가 비교 전압 설정 단자(402)에서 설정되어 있는 소정의 전압(Vth)보다 높은 경우, 검출되는 신호는 충분한 전기장 강도를 갖는다고 판단된다. 따라서, 이 경우에는, 비교 판정부(401)의 판정 결과를 우선시하여, 충분한 전기장 강도를 가지는 기지국 신호를 선택한다. 단, 두 개의 기지국 신호가 모두 충분한 전기장 강도를 갖는 경우, 표 1과 같은 선택 판정에 따른다. 즉, 선택부(107)의 입력 단자(A 또는 B) 중에서 충분한 전기장 강도를 갖는 기지국 신호의 입력 단자를 선택하도록 동작한다. 이와 같이 구성하면, 수신 RF부(102-1, 102-2)로부터의 수신 전기장의 강도를 직접 검출하여 어느 쪽의 기지국으로부터의 수신 신호가 최적인지 어떤지를 판단할 수 있기 때문에, 시스템의 신뢰성이 더 향상하는 이점이 있다.
이상, 본 발명에 대하여 상세히 설명했으나, 본 발명은 2개의 수신부 혹은 2개의 페어 증폭부에 한정되는 것이 아니라, 복수의 안테나를 가지는 증폭부에도 적용할 수 있음은 물론이다. 또한, 상기 실시예에서는 궤도상을 이동하는 이동국에 대하여 설명했으나, 궤도상이 아니라 도로 등을 주행하는 이동체에 적용할 수도 있음은 당연하다.
또한, 도 2에 나타내는 차량 등에 탑재하는 경우는, 페어를 구성하는 증폭부에서 구성하는 편이 구성이 간단하지만, 특히 이에 한정되는 것은 아니다.
이상, 본 발명에 대하여 상세히 설명했으나, 본 발명은 여기에 기재된 무선 통신 시스템 및 무선 통신 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 이외의 무선 통신 시스템 및 무선 통신 방법에 널리 적용될 수 있음은 물론이다.
상술한 바와 같이 이동국이 복수의 기지국 영역에 걸쳐 통신을 실행하는 경우이더라도, 이동국과 복수의 기지국간의 신뢰성이 높은 통신을 실현할 수 있어, 복수의 기지국 영역의 간섭에 의한 수신의 영향을 저감할 수 있다. 또한, 다이버시티 수신 시스템에 있어서 복수의 기지국의 식별 신호를 쉽게 식별할 수 있다. 또한, 복수의 기지국으로 구성되고, 누설 동축 케이블을 이용한 열차 무선 시스템의 다이버시티 수신 시스템에 있어서, 영역 경계에서 다른 기지국으로부터의 송신 신호를 수신한 경우에도, 합성에 의한 영역간의 간섭을 회피하여, 수신 불능 구간 또는 수신 불능 시간을 최소한으로 할 수 있다는 이점이 있다.

Claims (5)

  1. 무선 통신 시스템에 있어서,
    다른 기지국 식별 신호를 송신하는 복수의 기지국과,
    상기 기지국과 무선 회선에 의해 접속되는 이동국을 포함하되,
    상기 이동국은, 적어도 제 1 수신부와, 제 2 수신부와, 제 1 수신부와 제 2 수신부의 출력 신호를 합성하는 제 1 합성부와, 상기 제 1 수신부와 상기 제 2 수신부 및 상기 합성부의 각각의 출력 신호를 선택하는 선택부 및 상기 제 1 수신부와 제 2 수신부의 출력 신호로부터 상기 복수의 기지국의 기지국 식별 신호를 검출하는 선택 판정부를 구비하고,
    상기 제 1 수신부의 안테나는, 상기 이동국의 이동 방향에 대하여 상기 제 2 수신부의 안테나보다 전방에 위치되고, 상기 선택 판정부는, 상기 제 1 수신부와 제 2 수신부의 출력 신호로부터 각각 동일한 상기 기지국 식별 신호를 검출한 경우 상기 제 1 합성부로부터의 출력 신호를 선택하고, 상기 제 1 수신부와 제 2 수신부의 출력 신호로부터 각각 다른 상기 기지국 식별 신호를 검출한 경우 상기 이동국의 전방에 위치된 안테나의 상기 제 1 수신부의 출력 신호를 선택하도록 상기 선택부를 제어하는 것을 특징으로 하는
    무선 통신 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택 판정부는, 또한, 상기 제 1 수신부와 제 2 수신부 중 어느 한쪽으로부터의 상기 기지국 식별 신호를 검출한 경우 및 상기 제 1 수신부와 제 2 수신부 중 어느 쪽으로부터도 상기 기지국 식별 신호를 검출하지 않은 경우, 상기 제 1 합성부로부터의 출력 신호를 선택하도록 상기 선택부를 제어하는 것을 특징으로 하는
    무선 통신 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 수신부 및 제 2 수신부의 각각의 수신 전기장 강도를 검출하는 비교 판정부를 더 포함하고,
    상기 비교 판정부의 판정 결과에 근거하여 상기 선택부를 제어하는 것을 특징으로 하는
    무선 통신 시스템.
  4. 무선 통신 시스템에 있어서,
    다른 기지국 식별 신호를 송신하는 복수의 기지국과,
    상기 기지국과 무선 회선에 의해 접속되는 이동국을 포함하되,
    상기 이동국은, 제 1 수신부와 제 3 수신부로 구성된 제 1 페어 수신부와, 제 2 수신부와 제 4 수신부로 구성된 제 2 페어 수신부와, 제 1 수신부와 제 3 수신부의 출력 신호를 합성하는 제 2 합성부와, 제 2 수신부와 제 4 수신부의 출력 신호를 합성하는 제 3 합성부와, 상기 제 2 합성부와 상기 제 3 합성부를 합성하는 제 4 합성부와, 상기 제 2 합성부와 상기 제 3 합성부와,상기 제 4 합성부의 각각의 출력 신호를 선택하는 선택부 및 상기 제 2 합성부와 상기 제 3 합성부의 출력 신호로부터 상기 복수의 기지국의 기지국 식별 신호를 검출하는 선택 판정부를 구비하고,
    상기 제 1 페어 수신부의 안테나는, 상기 이동국의 이동 방향에 대하여 상기 제 2 페어 수신부의 안테나보다 전방에 위치되고, 상기 선택 판정부는, 상기 제 1 페어 수신부와 상기 제 2 페어 수신부의 출력 신호로부터 각각 동일한 상기 기지국 식별 신호를 검출한 경우 상기 제 4 합성부로부터의 출력 신호를 선택하고, 상기 제 1 페어 수신부와 제 2 페어 수신부의 출력 신호로부터 각각 다른 상기 기지국 식별 신호를 검출한 경우 상기 이동국의 전방에 위치된 안테나의 상기 제 1 페어 수신부의 출력 신호를 선택하도록 상기 선택부를 제어하는 것을 특징으로 하는
    무선 통신 시스템.
  5. 다른 기지국 식별 신호를 송신하는 복수의 기지국과, 상기 기지국과 무선 회 선으로 접속되는 이동국을 포함하되, 상기 이동국은 적어도 제 1 수신부와, 제 2 수신부와, 제 1 수신부와 제 2 수신부의 출력 신호를 합성하는 제 1 합성부를 구비하는 무선 통신 시스템의 무선 통신 방법에 있어서,
    상기 제 1 수신부와 제 2 수신부의 출력 신호로부터 각각 동일한 상기 기지국 식별 신호를 검출한 경우 상기 제 1 합성부로부터의 출력 신호를 선택하고, 상기 제 1 수신부와 제 2 수신부의 출력 신호로부터 각각 다른 상기 기지국 식별 신호를 검출한 경우 상기 이동국의 전방에 위치된 안테나의 상기 제 1 수신부의 출력 신호를 선택하는 것을 특징으로 하는
    무선 통신 방법.
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