JPS5846892B2 - Mobile radio reception system - Google Patents
Mobile radio reception systemInfo
- Publication number
- JPS5846892B2 JPS5846892B2 JP13666079A JP13666079A JPS5846892B2 JP S5846892 B2 JPS5846892 B2 JP S5846892B2 JP 13666079 A JP13666079 A JP 13666079A JP 13666079 A JP13666079 A JP 13666079A JP S5846892 B2 JPS5846892 B2 JP S5846892B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fading
- waves
- directional
- period
- antenna
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 21
- 238000005562 fading Methods 0.000 description 65
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 21
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 6
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
- H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
- H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
- H04B7/0802—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using antenna selection
- H04B7/0805—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using antenna selection with single receiver and antenna switching
- H04B7/0814—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using antenna selection with single receiver and antenna switching based on current reception conditions, e.g. switching to different antenna when signal level is below threshold
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
- Radio Transmission System (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は移動無線通信における無線受信方式移動無線
通信においては、多重路波の干渉によって生じるフェー
ジングによる通信品質の劣化が大きな問題となっている
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is a radio reception method for mobile radio communication. In mobile radio communication, deterioration of communication quality due to fading caused by interference of multipath waves has become a major problem.
このフェージングの軽減のために、従来より空間、周波
数、偏波、指向性などの差によるダイバシテイ効果を利
用する各種のダイバシテイ受信方式が考えられている。In order to reduce this fading, various diversity reception methods have been considered that utilize diversity effects due to differences in space, frequency, polarization, directivity, etc.
これらの方式は、相関の小さい複数個のダイバシテイ・
チャネルの受信出力を切替えるかあるいは合成して受信
出力を取出すことにより、受信信号強度の低下を少なく
しようとするものである。These methods use multiple diversity models with low correlation.
This attempts to reduce the decrease in received signal strength by switching or combining the received outputs of the channels and extracting the received outputs.
ところで、多重路波の干渉によるフェージングの周波数
は、移動体の移動速度と電波の周波数に比例するので、
これらの双方が大きいときには極めて速い周期のフェー
ジングが発生する。By the way, the frequency of fading due to multipath wave interference is proportional to the moving speed of the moving object and the frequency of the radio wave, so
When both of these are large, extremely fast cycle fading occurs.
例えば移動体の移動速度を60 k m/ h、電波の
周波数をI GHzとすれば、フェージングの周波数は
100Hzにも達する。For example, if the moving speed of a moving body is 60 km/h and the frequency of radio waves is I GHz, the frequency of fading can reach as high as 100 Hz.
このような状態で切替グイバシテイ受信を行なうと、ダ
イバシテイ・チャネルの切替えによる雑音の発生頻度が
極めて高くなり、S/Nの面で通信品質を著しく劣化さ
せる結果となる。If switching diversity reception is performed in such a state, the frequency of occurrence of noise due to diversity channel switching becomes extremely high, resulting in a significant deterioration of communication quality in terms of S/N.
一方、合成ダイバシテイ受信は一般に複数個の受信系(
受信機)を必要とし高価となるため、経済性が極めて重
要視される移動無線通信には通常用いられない。On the other hand, combined diversity reception generally involves multiple receiving systems (
Because it requires a receiver (receiver) and is expensive, it is not normally used in mobile radio communications where economic efficiency is extremely important.
さらに、これら従来のグイバシテイ受信方式は、上述の
ように受信信号強度の低下を軽減することは可能である
が、フェーシングの周波数が高くなり受信電波の変調信
号周波数に対して無視できなくなると、受信電波のフェ
ージングに伴う振幅、位相の急激な変化のために、変調
方式がFMやPMなどのアナログ変調の場合は情報信号
の歪や雑音を生じ、またFSKやPSKなどのディジタ
ル変調では符号誤りを生じる原因となる。Furthermore, although it is possible to reduce the decline in received signal strength with these conventional fidelity reception methods as described above, when the facing frequency becomes high and cannot be ignored relative to the modulation signal frequency of the received radio waves, the reception Due to rapid changes in amplitude and phase due to fading of radio waves, analog modulation methods such as FM and PM cause distortion and noise in the information signal, and digital modulation methods such as FSK and PSK cause code errors. cause it to occur.
フェージングによる影響のうち、S/Nの低下による通
信品質の劣化は送信電力やアンテナ利得を増すことによ
り防止できるが、受信電波の位相変化による受信品質の
劣化は原理的に補償できない性質のものである。Among the effects of fading, deterioration in communication quality due to a decrease in S/N can be prevented by increasing transmit power and antenna gain, but deterioration in reception quality due to phase changes in received radio waves cannot be compensated in principle. be.
また移動通信では周囲の物体から多数の反射波が到来す
るが、これらの多重路波は時間的に遅延した波であり、
時として数μs以上に及ぶ遅延時間をもつことがある。Furthermore, in mobile communications, many reflected waves arrive from surrounding objects, but these multipath waves are waves that are delayed in time.
In some cases, it may have a delay time of several μs or more.
このような遅延波が干渉すると、受信帯域内で信号の周
波数特性が一様でなく、いわゆる周波数選択性をもつ。When such delayed waves interfere, the frequency characteristics of the signal are not uniform within the reception band, resulting in so-called frequency selectivity.
今遅延時間がτで強さの等しい2つの波を受信する時、
受信信号は周波数に対して1の周期で正弦的に変化する
。Now when two waves of equal strength are received with delay time τ,
The received signal changes sinusoidally with a period of 1 relative to the frequency.
たとえばτ−1μS(遅れの通路長にして300m)と
すると、この周期はIMHzとなる。For example, if τ-1 μS (delay path length is 300 m), this period is IMHz.
この時信号波のもつ周波数帯域がこの周期に比べて無視
できないような広帯域通信では信号に歪を生じ通信品質
が劣化するので、これが信号の帯域を制限することにな
る。At this time, in broadband communication where the frequency band of the signal wave cannot be ignored compared to this period, the signal is distorted and the communication quality is degraded, which limits the signal band.
将来移動通信においても画像通信や高速のディジタル通
信など広帯域通信が要求されると予想されるが、遅延し
た多重波がその実現を妨げる。It is expected that broadband communications such as image communications and high-speed digital communications will be required in mobile communications in the future, but delayed multiplex waves will prevent this from becoming a reality.
このように従来のダイバシテイ受信方式は、速い周期の
フェージングに対してはその有効性に問題があり、また
遅延した多重路波により情報信号の帯域あるいはビット
速度に限界を生ずるため、今後予想される移動無線通信
における使用周波数の上昇と広帯域化に対処することが
困難であるという欠点があった。In this way, conventional diversity reception methods have problems in their effectiveness against fast-cycle fading, and delayed multipath waves limit the information signal bandwidth or bit rate. The drawback is that it is difficult to cope with the increase in frequencies and wider bands used in mobile radio communications.
この発明は上記した点に鑑みてなされたもので、移動体
の移動速度が速くまた受信電波の周波数が高い場合でも
、多重路波の干渉に起因するフェージングまたはその影
響を効果的に軽減し、広帯域信号に対しても高品質の受
信が行なえる移動無線受信方式を提供することを目的と
する。This invention has been made in view of the above points, and even when the moving speed of a moving object is fast and the frequency of received radio waves is high, it effectively reduces fading caused by multipath wave interference and its effects. The purpose of the present invention is to provide a mobile radio reception system that can perform high-quality reception even for wideband signals.
この発明による移動無線受信方式は、水平面内の限定さ
れた角度範囲内に指向性を持つ指向性アンテナを3個以
上用意し、これらのアンテナをそれぞれ異なる方向に指
向性パターンを形成して全体としては無指向性となるよ
うに配置し、切替ダイバシテイ受信を行なうことを特徴
とする。The mobile radio reception system according to the present invention prepares three or more directional antennas that have directivity within a limited angular range in a horizontal plane, and forms a directional pattern in each of these antennas in different directions to form a directional pattern as a whole. is characterized in that it is arranged so as to be non-directional and performs switching diversity reception.
以下、この発明を実施例により詳細に説明する。Hereinafter, this invention will be explained in detail with reference to Examples.
第1図はこの発明をしきい値付切替ダイバシテイ受信に
適用した一実施例を示す受信システムの構成図である。FIG. 1 is a block diagram of a receiving system showing an embodiment in which the present invention is applied to switching diversity reception with a threshold value.
1〜3はこの例では水平面内の120°の角度範囲内に
指向性を持つ、いわゆる扇形指向性アンテナであり、こ
れらのアンテナ1〜3は第2図のように同一平面上にお
いて異なる方向に指向性パターン10〜30を形成して
、全体としてはほぼ円形の無指向性となるように配置さ
れている。In this example, 1 to 3 are so-called fan-shaped directional antennas that have directivity within an angular range of 120° in the horizontal plane, and these antennas 1 to 3 are antennas that are oriented in different directions on the same plane as shown in Figure 2. Directional patterns 10 to 30 are formed and arranged so as to have an almost circular non-directional pattern as a whole.
すなわち指向性パターン10〜30の指向中心軸をA−
Cとすると、AとB、 BとC1CとAのそれぞれなす
角度が120°となるようにアンテナ1〜3は配置され
る。In other words, the directivity center axis of the directivity patterns 10 to 30 is set to A-
C, antennas 1 to 3 are arranged so that the angles formed by A and B, B, C1, and A are 120 degrees.
アンテナ1〜3の各出力は切替回路4により選択的に取
出されて受信機5に入力され、この受信機5から受信出
力が得られる。Each output of the antennas 1 to 3 is selectively taken out by a switching circuit 4 and inputted to a receiver 5, from which a received output is obtained.
この受信出力の一部は制御信号発生回路6に加えられる
。A part of this received output is applied to the control signal generation circuit 6.
この回路6は受信機5の受信出力レベル(受信信号強度
)を予め定められたしきい値によって判定し、これに基
き切替回路4を制御するものである。This circuit 6 determines the received output level (received signal strength) of the receiver 5 using a predetermined threshold, and controls the switching circuit 4 based on this.
例えば、今アンテナ1の出力が切替回路4で選択されて
、アンテナ1で受信しているとき、受信出力レベルがし
きい値以下に低下すると、制御信号発生回路6でこれが
検知されて切替回路4に所定の制御信号が与えられ、切
替回路4はアンテナ2の出力を選択するように切替わる
。For example, when the output of the antenna 1 is currently selected by the switching circuit 4 and is being received by the antenna 1, if the reception output level drops below the threshold value, this is detected by the control signal generation circuit 6 and the switching circuit 4 A predetermined control signal is applied to the switching circuit 4, and the switching circuit 4 is switched to select the output of the antenna 2.
ここでアンテナ1〜3は前述の如く異なる方向に指向性
パターンを形成しており、指向性ダイバシテイ効果によ
りその各出力の相関は極めて小さいが、アンテナ2の出
力が選択された状態でもたまたま受信出力レベルがしき
い値以下の場合は、同様な動作により切替回路4がさら
にアンテナ3の出力を選択するように切替わる。Here, antennas 1 to 3 form directional patterns in different directions as described above, and the correlation between their respective outputs is extremely small due to the directional diversity effect, but even when the output of antenna 2 is selected, it happens that the received output If the level is below the threshold, the switching circuit 4 is further switched to select the output of the antenna 3 by a similar operation.
アンテナ1〜3のいずれの出力が選択されたときも受信
出力レベルが全てしきい値以下となる確立は極めて小さ
いので、以上の動作によりフェージングを効果的に軽減
できる。Since the probability that all received output levels will be below the threshold value when any of the outputs of antennas 1 to 3 is selected is extremely small, fading can be effectively reduced by the above operation.
以上の構成は従来の指向性ダイバシテイ受信方式と一見
類似しているように思えるが、アンテナ1〜3の指向性
パターンおよびその配置方法の点で特徴を有し、それに
伴い通常の指向性ダイバシテイ受信方式とは著しく異な
った作用を示し、従来困難であった速いフェージングの
除去あるいはフェージング周期の伸長ならびに伝送帯域
の広帯域化という大きな効果を発揮する。At first glance, the above configuration seems similar to the conventional directional diversity reception system, but it has characteristics in terms of the directional pattern of antennas 1 to 3 and its arrangement method, and accordingly, it is similar to the conventional directional diversity reception system. It exhibits a significantly different effect from that of conventional methods, and has the great effect of eliminating fast fading, extending the fading period, and widening the transmission band, which was difficult to do in the past.
なおフェージング周期の伸長は、アンテナの切替回数を
減少させ、切替における雑音の数を減少させる効果をも
つも、のである。Note that extending the fading period has the effect of reducing the number of antenna switching times and reducing the amount of noise during switching.
これらの効果について以下詳しく説明する。These effects will be explained in detail below.
今、第3図に示すように矢印X方向に進行している移動
体Pに到来するn個の多重路波をEl。Now, as shown in FIG. 3, n multipath waves arriving at a moving body P traveling in the direction of arrow X are called El.
E2 j・・・Enとし、それぞれの到来角をX方向
に対しψ1 、φ2 、・・・ψ。E2 j...En, and the respective arrival angles are ψ1, φ2,...ψ with respect to the X direction.
とすると、これらの多重路波の干渉により複雑なフェー
ジングが生じる。Then, complicated fading occurs due to the interference of these multipath waves.
これらn個の多重路波のうちの任意の2つの波Ei 、
Ej(1tJ=1t2t”’n、但しi\j)により生
じるフェージングの周期Tij はここにλは受信電波
の波長である。Any two waves Ei among these n multipath waves,
The fading period Tij caused by Ej (1tJ=1t2t'''n, where i\j) is where λ is the wavelength of the received radio wave.
Tij はEi。Ejの組合せにより種々の値をとり、
実際に生じるフェージングはこれら種々の周期のものの
組合せとなる。Tij is Ei. Taking various values depending on the combination of Ej,
The fading that actually occurs is a combination of these various periods.
(1)式においてl cosψ1−CO3φi≦2なる
故T・・≧Zである。In equation (1), l cos ψ1-CO3 φi≦2, so T...≧Z.
つまり、どのフエ3 2
一ジフグ周期もλ/2以上であり、2つの波EitEj
が移動体Pの進行方向Xおよびその反対方向から到来す
るとき(ψ1=00 、ψ・=1800のとき)、フェ
ージング周期Tij4を最小値であるλ/2をとる。In other words, any Hue3 2 one Jifugu period is greater than or equal to λ/2, and the two waves EitEj
When arriving from the moving direction X of the moving body P and the opposite direction (when ψ1=00, ψ·=1800), the fading period Tij4 is set to the minimum value λ/2.
移動無線通信で最もフェージングが問題となる市街地で
は、主要な多重路波の到来方向は建物の配置で決まる幾
何光学的モード、すなわち建物の回折・反射波によって
与えられ、各種の多重路波の伝搬特性はこの伝搬モデル
によって明快に説明できることが知られている。In urban areas, where fading is the biggest problem in mobile radio communications, the direction of arrival of the main multipath waves is determined by the geometrical optical mode determined by the placement of buildings, that is, the diffracted and reflected waves of the buildings, and the propagation of various multipath waves It is known that the characteristics can be clearly explained by this propagation model.
今、市街地の一例として第4図に示すような道路上(斜
線は建物を示す)を考え、移動体Pの進行方向Xに対す
る電波到来方向yの角度をθとする。Now, consider a road as shown in FIG. 4 (diagonal lines indicate buildings) as an example of a city area, and let θ be the angle of the radio wave arrival direction y with respect to the traveling direction X of the moving body P.
そして主要電波は回折波■および回折反射波■、■とす
ると、(1)式より波の、■によって生じるフェージン
グ周期はT1□ =(1)となって、波■。If the main radio waves are the diffracted wave ■ and the diffracted reflected waves ■ and ■, then from equation (1), the fading period of the wave caused by ■ becomes T1□ = (1), and the wave ■.
■によるフェージングは生ぜず、フェージングは波の、
■および■、■によって作られ、その周期は
となる。■Fading does not occur due to waves, fading is caused by waves,
It is created by ■, ■, and ■, and its period is .
すなわちフェージング周期はθに依存し、移動体Pの進
行方向が電波の到来方向と一致したとき(θ=0°)、
T ・ =λ/2で最小となln
すθ=900でTm(1)となる。In other words, the fading period depends on θ, and when the moving direction of the moving object P matches the arrival direction of the radio wave (θ=0°),
The minimum value is ln when T = λ/2, and Tm (1) when θ = 900.
第5図は実際に市街地で種々のθの値に対するフェージ
ング周期Tを測定した結果を横軸にθ、縦軸にT/λを
とって示したもので、実測値はθ<60°では(2)式
により計算した理論値とよく一致している。Figure 5 shows the results of actually measuring the fading period T for various values of θ in an urban area, with θ on the horizontal axis and T/λ on the vertical axis. 2) It agrees well with the theoretical value calculated by formula.
θ〉60°では主要波次外の波の影響で実測値はばらつ
き、θ=90°でものになることはないが、θが大きく
なるとフェージング周期が伸びる傾向があるのは図から
明らかであり、予想した伝搬モデルの妥当性を示してい
る。When θ>60°, the measured values vary due to the influence of waves outside the main wave order, and even when θ=90°, they do not become unreliable, but it is clear from the figure that as θ increases, the fading period tends to lengthen. , demonstrating the validity of the predicted propagation model.
今、第4図において点線で示す扇形の指向性パターンを
持つアンテナで受信をした場合を考えると、このアンテ
ナは波のおよび■を受信するが、波■、■によっては前
述したようにフェージングを生ぜず、フェージングの原
因となる波■は受信しないので、これらの波■〜■の干
渉によるフェージングは除去されることになる。Now, if we consider the case where reception is performed using an antenna with a fan-shaped directivity pattern shown by the dotted line in Fig. 4, this antenna receives waves (2) and (2), but depending on the waves (2) and (3), fading may occur as described above. Since the wave (2) that causes fading is not received, the fading caused by the interference of these waves (1) to (2) is removed.
以上のことを基礎にして、この実施例の効果を考察して
みる。Based on the above, let's consider the effects of this embodiment.
まず、電波到来方向がO20〈600の場合には、第4
図の例で述べたようにアンテナ3の出力を選択すること
によってフェージングは消滅する。First, when the radio wave arrival direction is O20<600, the fourth
Fading disappears by selecting the output of antenna 3 as described in the example of the figure.
これに対して60’≦θ≦90°の場合を考えると、フ
ェージング周期が最小となるのはθ=600つまり電波
到来方向が第6図で■の場合である。On the other hand, considering the case of 60'≦θ≦90°, the fading period is minimum when θ=600, that is, when the direction of arrival of the radio wave is indicated by ■ in FIG.
このとき、■方向から到来する電波が■方向から到来す
る■の反射波と干渉して生じるフェージング周期Tab
はθ−60゜よりTab、=λとなり、Tm1n (
−λ/2)の2倍となる。At this time, the fading period Tab caused by the radio waves arriving from the ■ direction interfering with the reflected waves of ■ coming from the ■ direction
is Tab, = λ from θ-60°, and Tm1n (
-λ/2).
すなわち、第2図で説明したようにアンテナ1〜3の指
向性および配置を選定すれば、電波の到来方向がどのよ
うに変化してもフェージング周期は受信電波の1波長以
上であり、特に電波到来方向が移動体Pの進行方向Xの
後方にあるアンテナ3の指向性パターンの中にあるとき
は、フェージングは全く生じないことになる。In other words, if the directivity and arrangement of antennas 1 to 3 are selected as explained in Fig. 2, the fading period will be one wavelength or more of the received radio wave no matter how the arrival direction of the radio wave changes. When the direction of arrival is within the directivity pattern of the antenna 3 located behind the moving direction X of the moving body P, no fading occurs at all.
これに対し、移動無線通信で通常用いられる無指向性ア
ンテナにより受信を行なった場合はフェージングは常に
発生し、しかもθが約30’以下の場合にはほとんどλ
/2に近い周期の極めて速いフェージングが発生するこ
とになる。On the other hand, when reception is performed using an omnidirectional antenna commonly used in mobile radio communication, fading always occurs, and moreover, when θ is less than approximately 30', fading almost always occurs with λ
Very fast fading with a period close to /2 will occur.
すなわち、この実施例によれば電波到来方向と移動体の
進行方向とのなす角度がランダムに変化すると仮定した
とき、1/3の確率で速い周期のフェージングが除去さ
れ、残りの2/3の確率ではフェージングが除去されな
いまでもフェージング周期は電波の1波長以上に伸長さ
れることになり、フェージングの少ない、あるいはその
影響の少ない受信を行なうことができる。That is, according to this embodiment, when it is assumed that the angle between the direction of arrival of the radio wave and the direction of movement of the moving object changes randomly, fading with a fast period is removed with a probability of 1/3, and fading with a fast period is removed with a probability of 1/3, and fading with a fast period is removed with a probability of 1/3. Even if fading is not eliminated by probability, the fading period will be extended to one wavelength or more of the radio wave, and reception with less fading or its influence can be performed.
しかもここで注目すべきことは、これらの効果がダイバ
シテイ受信を行なわなくとも実現できることであって、
ダイバシテイ受信によるフェージングの軽減効果は相乗
的に発揮される。Moreover, what should be noted here is that these effects can be achieved without performing diversity reception.
The effect of reducing fading due to diversity reception is synergistically exhibited.
ところで、この発明によれば3個以上の指向性アンテナ
を組合せたことにより、2個の指向性アンテナを組合せ
た場合と比較して次のような点で有利である。By the way, according to the present invention, the combination of three or more directional antennas has the following advantages compared to the combination of two directional antennas.
すなわち、第7図に示すように1800の角度範囲内に
指向性10’、20’を持つ2個の指向性アンテナ1’
、2’を配置した場合には、1800の2方向■、■に
電波が到来するときアンテナ1’、2’のいずれで受信
しても両型波が相殺されて受信が行なえなくなるおそれ
がある。That is, as shown in FIG.
, 2', when a radio wave arrives in the two directions ■ and ■ of 1800, there is a risk that even if it is received by either antenna 1' or 2', the two types of waves will cancel each other out and reception will not be possible. .
これに対し、例えばこの実施例のように3個の指向性ア
ンテナ1〜3を配置すれば、第6図のように■。On the other hand, if, for example, three directional antennas 1 to 3 are arranged as in this embodiment, as shown in FIG.
■方向に同時に電波が到来しても、アンテナ1゜2のい
ずれが一方の出力を選択して取出すことにより正常に受
信を行なうことができる。Even if radio waves arrive simultaneously in the direction (2), normal reception can be achieved by selecting and extracting one output from either antenna 1 or 2.
なお、この発明は多重路波が第4図に示したような幾何
光学的通路に従わず、電柱や不規則な構造物による散乱
波として到来する場合にも以下の通り有効である。The present invention is also effective as described below even when the multipath waves do not follow the geometrical optical path as shown in FIG. 4, but arrive as scattered waves from telephone poles or irregular structures.
一般に、第8図のように2つの波Ei、Ejが到来する
場合を考える。Generally, consider the case where two waves Ei and Ej arrive as shown in FIG.
これら2つの波Ei、Ejの到来方向のなす角度をΦと
し、かつその2等分線に直角な方向に対して移動体Pの
進行方向Xのなす角度をOとすると、このときのフェー
ジングの周期Tijは
で与えられる。If the angle formed by the arrival directions of these two waves Ei and Ej is Φ, and the angle formed by the traveling direction X of the moving body P with respect to the direction perpendicular to the bisector thereof is O, the fading The period Tij is given by.
同じのに対して最小のフェージング周期T・・ ・ は
Q=Oのとき得られるのでJmln
となり、Φ=Oで周期は■、Φ−π/2でλ/2の最小
値をとる。On the other hand, the minimum fading period T... is obtained when Q=O, so it becomes Jmln, and when Φ=O, the period is ■, and when Φ-π/2, it takes the minimum value of λ/2.
従って、Φなる角度範囲内に指向性を持つ扇形指向性ア
ンテナを用いれば、多重路波の到来方向および移動体ρ
進行方向がどのような方向であっても、生じ得るフェー
ジングの最小の周期は(4)式で与えられることになる
。Therefore, if a fan-shaped directional antenna with directivity within the angular range Φ is used, the direction of arrival of the multipath wave and the moving object ρ
Regardless of the direction of travel, the minimum period of fading that can occur is given by equation (4).
例えばこの実施例の如くアンテナ1〜3の指向性が12
0°の角度範囲内にある場合は、(4)式でΦ120°
と置いてT・・ in=λX/了となる。For example, as in this embodiment, the directivity of antennas 1 to 3 is 12.
If it is within the angle range of 0°, use formula (4) to calculate Φ120°.
Then, T...in=λX/end.
すなわち、フェージングの周期は最小の場合でも無指向
性アンテナと比較して2 /vf¥に伸長される。That is, even in the minimum case, the fading period is extended to 2/vf\ compared to an omnidirectional antenna.
一般的には、水平面内のn分割された360’/!1の
角度範囲内にそれぞれ指向性を持つn個の指向性アンテ
ナを全体としては無指向となるように配置したとすれば
、nを増すに従いフェージングの最小周期の伸長効果が
増大することは容易に理解できる。Generally, 360'/! is divided into n parts in the horizontal plane. If n directional antennas, each with a directivity within an angle range of 1, are arranged so as to have no directivity as a whole, it is easy to see that as n increases, the effect of extending the minimum period of fading increases. can be understood.
また、この場合においても多重路波の到来方向によって
はフェージングが消滅することは、先の建物による回折
反射の場合と同様である。Furthermore, in this case as well, fading disappears depending on the direction of arrival of the multipath wave, as in the case of diffraction and reflection from a building.
またこのような指向性アンテナを用いることにより、受
信する多重路波の数を減らして伝送帯域を広げることが
できる。Furthermore, by using such a directional antenna, the number of multipath waves to be received can be reduced and the transmission band can be expanded.
すなわち前述のフェージング消滅時には一つの波のみが
受信されるので周波数選択性がなく著るしく広帯域な伝
送が可能である。That is, since only one wave is received when the fading mentioned above disappears, there is no frequency selectivity and a significantly wide band transmission is possible.
フェージングが消滅しない時も遅延時間の大きい波は通
常ある特定の方向からのみ到来するので、遅延時間の大
きい波と遅延時間の小さい波の二つを同時に受信する確
率は低く、周波数選択性の生ずる確率が著るしく減少し
て広帯域の伝送を可能とすることになる。Even when fading does not disappear, waves with a large delay time usually arrive only from a certain direction, so the probability of receiving both a wave with a large delay time and a wave with a small delay time at the same time is low, resulting in frequency selectivity. The probability is significantly reduced, allowing broadband transmission.
第9図の細線および太線は、それぞれ無指向性アンテナ
および指向性アンテナで移動無線受信を行なった場合の
フェージングの実測例を示したもので、横軸に移動体の
進行距離、縦軸に受信信号強度をとっである。The thin and thick lines in Figure 9 show actual measurement examples of fading when mobile radio reception is performed using an omnidirectional antenna and a directional antenna, respectively. Measure the signal strength.
この場合の測定条件としては、受信電波の到来方向と移
動体の進行方向のなす角度θ−18°、受信電波の周波
数f = 200 MHzとし、また指向性アンテナは
指向性パターンの半値角Φ(指向性を持つ角度範囲)=
65°のものを用い、その最大利得方向を移動体の進行
方向と逆方向に向けて配置した。The measurement conditions in this case are that the angle between the direction of arrival of the received radio wave and the moving direction of the moving object is θ-18°, the frequency of the received radio wave is f = 200 MHz, and the directional antenna has a half-value angle of the directional pattern Φ ( directional angle range) =
A 65° angle was used, and the maximum gain direction was placed in the direction opposite to the moving direction of the moving body.
この図から明らかなように、無指向性アンテナで受信し
た場合に観測された周期約1/2波長の速くかつ激しい
フェージングが、指向性アンテナで受信した場合はほと
んど消滅しており、極めて周期の長いフェージングのみ
が観測される。As is clear from this figure, the fast and intense fading with a period of about 1/2 wavelength observed when receiving with an omnidirectional antenna almost disappears when receiving with a directional antenna, and Only long fading is observed.
また、特に図示はしないがθ=90°に近い(θ−72
° )場合について同様にフェージングを測定してみた
ところ、指向性アンテナを用いた場合フェージング自体
は消滅しないが、干渉する多重路波の一部が除去される
ことによるフェージングの軽減効果と、フェージング周
期の約2倍程度の伸長効果が得られることが観測された
。Although not particularly shown, θ=90° (θ−72
) When we similarly measured the fading in the case of It was observed that an elongation effect approximately twice that of that of the previous one was obtained.
この実験では指向性アンテナ単独によるフェージングの
消滅あるいは軽減効果とフェージング周期の伸長効果を
示したが、複数個のアンテナによる指向性ダイバシテイ
受信自体の効果は既に明らかになっているので、この発
明に基く指向性アンテナによりダイバシティ受信を行な
えば、従来の指向性ダイバシテイ受信に比較して極めて
良好な受信が行なえるようになることは明らかである。Although this experiment demonstrated the effect of eliminating or reducing fading and the effect of extending the fading period by using a single directional antenna, the effect of directional diversity reception itself using multiple antennas has already been clarified. It is clear that by performing diversity reception using a directional antenna, extremely better reception can be achieved compared to conventional directional diversity reception.
なお、上記の例では3個の指向性アンテナを用いたが、
第10図a、bに示すように4個、5個あるいはそれ以
上の指向性アンテナを同様に配置してもよく、この個数
を増すほどフェージングの消滅、軽減効果、フェージン
グ周期の伸長効果および伝送帯域の広帯域化は向上する
。In addition, although three directional antennas were used in the above example,
As shown in FIGS. 10a and 10b, four, five or more directional antennas may be arranged in the same way, and as the number increases, fading disappears, is reduced, and the fading period is extended. Broadband bandwidth will improve.
また、第2図および第10図では各指向性が完全な扇形
指向性を持つと考えたが、実際にはこのような指向性は
実現困難で、点線で示すように指向性パターンの一部が
重なり合うことになる。In addition, in Figures 2 and 10, it was assumed that each directivity had a perfect fan-shaped directivity, but in reality, such directivity is difficult to achieve, and a part of the directivity pattern is shown by the dotted line. will overlap.
しかしその場合でも以上述べた効果を失うことはなく、
現実の指向性アンテナでも十分な効果を持つことは先の
実験例からも明らかである。However, even in that case, the effects mentioned above will not be lost,
It is clear from the previous experimental examples that even actual directional antennas have sufficient effects.
また、この発明で用いる指向性アンテナの指向性は公知
のアンテナ構造や電気的な指向性合成技術によって容易
に実現できるものであり、特に開口面アンテナを使用で
きるような高い周波数帯ではホーンアンテナのような簡
単なアンテナ構造によっても実現可能である。Furthermore, the directivity of the directional antenna used in this invention can be easily achieved using known antenna structures and electrical directivity synthesis techniques, and especially in high frequency bands where aperture antennas can be used, horn antennas are not suitable. It can also be realized with a simple antenna structure like this.
さらに、前記実施例ではしきい値付切替ダイバシテイ受
信の場合について説明したが、この発明は複数のダイバ
シテイ・チャネル中から常に最も信号強度の強いチャネ
ルを検出、選択して切替える選択切替ダイバシテイ受信
方式(通常、ダイバシテイ・チャネルと同数の受信系を
必要とする)に対しても同様に適用することができる。Further, in the above embodiment, the case of switching diversity reception with a threshold value has been described, but the present invention provides a selective switching diversity reception method ( It can also be applied in the same way to other systems (usually requiring the same number of receiving systems as diversity channels).
以上述べたように、この発明による無線受信方式は特に
移動無線通信において生ずる複雑な多重路波の干渉成分
の一部あるいは全部を指向性アンテナによって除去する
ことによりフェージングを消滅あるいは軽減すると共に
、フェージングを消滅できない場合でもその周期を伸長
させる効果を備えさらに伝送帯域を広げる効果も備えて
いるので、指向性ダイバシテイ効果と相まってフェージ
ング自体あるいはフェージングによる影響の少ない良好
な広帯域受信を行なうことができる。As described above, the radio reception system according to the present invention eliminates or reduces fading by using a directional antenna to remove part or all of the interference components of complex multipath waves that occur particularly in mobile radio communications. Even if it cannot be eliminated, it has the effect of lengthening the cycle and widening the transmission band, so combined with the directional diversity effect, it is possible to perform good wideband reception with less fading itself or the influence of fading.
従って、この発明は通常の陸上での移動無線通信におけ
るフェージングによる通信品質の劣化や伝送帯域の制限
を著しく改善することができ、特にそのフェージングの
消滅、軽減および周期の伸長効果は、高速移動体が高い
周波数で無線受信を行なう場合、従来の方式では不可避
な受信波の急激な位相変化による歪、雑音、符号誤りの
発生などの通信品質の劣化を防止する上で有効であって
、とくに広帯域、高ビツト速度の通信および将来予想さ
れるマイクロ波帯での移動無線受信に極めて有用である
。Therefore, the present invention can significantly improve communication quality deterioration and transmission band limitations caused by fading in ordinary land-based mobile radio communications.In particular, the effects of fading elimination, reduction, and period extension can be improved in high-speed mobile radio communications. When performing radio reception at a high frequency, it is effective in preventing deterioration in communication quality such as distortion, noise, and code errors caused by sudden phase changes of received waves that are unavoidable with conventional methods. It is extremely useful for high bit rate communications and future mobile radio reception in the microwave band.
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明め一実施例を示す構成国、第2図は同
実施例における指向性アンテナの指向性パターンおよび
その配置を示す図、第3図は移動体に多重路波が到来す
る様子を示す図、第4図は市街地での主要な多重路波の
伝搬経路を示す図、第5図は電波到来方向に対するフェ
ージング周期の変化の実測例を示す図、第6図および第
7図は同実施例の作用を説明するための図、第8図は移
動体に多重路波が散乱波として到来する様子を示す図、
第9図はこの発明の詳細な説明するための無指向性アン
テナおよび指向性アンテナで受信した場合のフェージン
グの実測例を示す図、第10図a、bはこの発明の他の
実施例における指向性アンテナの指向性パターンおよび
その配置を示す図である。
1〜3・・・指向性アンテナ、4・・・切替回路、5・
・・受信機、6・・・制御信号発生回路。[BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS] Fig. 1 is a diagram showing the constituent countries of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a diagram showing the directional pattern of a directional antenna and its arrangement in the same embodiment, and Fig. 3 is a diagram showing a mobile object. Fig. 4 is a diagram showing the main propagation paths of multipath waves in an urban area, Fig. 5 is a diagram showing an actual measurement example of the change in fading period with respect to the direction of arrival of radio waves, FIG. 6 and FIG. 7 are diagrams for explaining the operation of the same embodiment, and FIG. 8 is a diagram showing how multipath waves arrive at a moving body as scattered waves.
FIG. 9 is a diagram showing an actual measurement example of fading when receiving with an omnidirectional antenna and a directional antenna for explaining the present invention in detail, and FIG. FIG. 2 is a diagram showing a directional pattern of a directional antenna and its arrangement. 1-3...Directional antenna, 4...Switching circuit, 5.
...Receiver, 6...Control signal generation circuit.
Claims (1)
平面内の限定された角度範囲内に指向性を持つ3個以上
の指向性アンテナを、それぞれ異なる方向に指向性パタ
ーンを形成して全体としては無指向性となるように配置
し、これらの各アンテナの出力を切替えることによりダ
イバシテイ受信を行なうことを特徴とする移動無線受信
方式。1 On the receiving side in mobile radio communication, three or more directional antennas each having directivity within a limited angular range in the horizontal plane are used to form directional patterns in different directions, resulting in an overall non-directional antenna. A mobile radio reception system characterized in that diversity reception is performed by arranging antennas such that
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13666079A JPS5846892B2 (en) | 1979-10-23 | 1979-10-23 | Mobile radio reception system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13666079A JPS5846892B2 (en) | 1979-10-23 | 1979-10-23 | Mobile radio reception system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5660123A JPS5660123A (en) | 1981-05-23 |
| JPS5846892B2 true JPS5846892B2 (en) | 1983-10-19 |
Family
ID=15180513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13666079A Expired JPS5846892B2 (en) | 1979-10-23 | 1979-10-23 | Mobile radio reception system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5846892B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6059647U (en) * | 1983-09-30 | 1985-04-25 | パイオニア株式会社 | mobile receiver |
| JP4192665B2 (en) * | 2003-04-23 | 2008-12-10 | 日本電気株式会社 | Mobile phone terminal, antenna switching control method used therefor, and program thereof |
-
1979
- 1979-10-23 JP JP13666079A patent/JPS5846892B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5660123A (en) | 1981-05-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4457120B2 (en) | Wide angle antenna lobe | |
| AU748180B2 (en) | Method and apparatus for receiving radio signals | |
| EP0947058B1 (en) | System for improving the quality of a received radio signal | |
| Fabrizio et al. | Adaptive cancellation of nonstationary interference in HF antenna arrays | |
| JP2001519978A (en) | Directional wireless communication method and apparatus | |
| KR100581595B1 (en) | Wireless receiving apparatus and method for controlling the directing angle of antenna | |
| EP1944884A2 (en) | Method for directing antenna beam, and transceiver | |
| JP2002508129A (en) | Interpreting received signals | |
| JP2001511969A (en) | Directional wireless communication method and apparatus | |
| JP2001510649A (en) | Directional wireless communication method and apparatus | |
| JP2000511370A (en) | Interference cancellation combining and downlink beamforming in cellular wireless communication systems | |
| JPH02284504A (en) | Gutter antenna | |
| JP2000509944A (en) | Directional wireless communication method and apparatus | |
| US5926135A (en) | Steerable nulling of wideband interference signals | |
| JP2000509238A (en) | Directional wireless communication method and apparatus | |
| Mogensen et al. | Preliminary measurement results from an adaptive antenna array testbed for GSM/UMTS | |
| JP2003526253A (en) | Method for improving radio link operation by including a radio transmitter | |
| JPS63286027A (en) | Transmission path diversity transmission system | |
| Norklit et al. | Angular partitioning to yield equal Doppler contributions | |
| US6002947A (en) | Antenna array configuration | |
| JPS5846892B2 (en) | Mobile radio reception system | |
| JP2001284930A (en) | Arrangement of Diversity Receiving Antenna in Vehicle-to-Vehicle Communication | |
| JP3112746B2 (en) | Radio wave environment measurement device | |
| Bitler et al. | A mobile radio single-frequency" Two-way" diversity system using adaptive retransmission from the base | |
| JPH07154299A (en) | Disturbing equipment for direct spread communication |