JPH0787445B2

JPH0787445B2 - アンテナ選択ダイバーシティ受信装置

Info

Publication number: JPH0787445B2
Application number: JP2204457A
Authority: JP
Inventors: 朗安藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-08-01
Filing date: 1990-08-01
Publication date: 1995-09-20
Anticipated expiration: 2010-09-20
Also published as: CA2041735C; GB2246686A; GB2246686B; US5241701A; CA2041735A1; JPH0490220A; GB9111272D0

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、リニア変調波を用いた時分割多重（以下、
TDMという）方式の無線通信システムに用いられるアン
テナ選択ダイバーシティ受信装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第10図は例えば、ヨーロッパ特許第0318665号公報に示
された従来のアンテナ選択ダイバーシティ受信装置の制
御回路を示すブロック図である。図において、１は各ア
ンテナによる受信入力電界レベルとしての、図示を省略
した無線受信機からの受信電界強度（以下、RSSIとい
う）信号をサンプルホールドするサンプルホールド回路
である。

２はこのサンプルホールド回路１にてサンプルホールド
されたRSSI信号と、前記無線受信機からのRSSI信号のレ
ベルを比較する比較回路である。３は第１〜第３の排他
的論理和ゲート４〜６およびＤフリップフロップ７にて
構成され、比較回路２からの比較結果に基づいて図示を
省略したアンテナスイッチ回路を制御し、受信状態の最
も良好なアンテナを検出するアンテナスイッチ制御回路
である。

次に動作について説明する。

陸上の移動無線通信では無線局間には通常見通しがな
く、電波が散乱・回折・反射して到来するため、その伝
搬路が多重波伝搬路となる。この多重波の干渉によって
ランダムな定在波性の電磁界分布が発生しており、移動
局がこの電磁界分布の中を走行するためにフェージング
が発生し、移動局の１つのアンテナでの受信入力電界レ
ベルは第11図に示すように変動する。

従って、このような移動無線通信では一般に、複数のア
ンテナを用意してその時点で最も受信状態の良好なアン
テナを検出するアンテナ選択ダイバーシティ方式が採用
されている。ここで、このフェージングのフェージング
周波数は、移動局の走行速度を100km/hとした場合、周
波数900MHz帯では60Hz程度となる。

以下、第10図におけるアンテナ選択ダイバーシティにつ
いて詳細に説明する。ここで、第12図はその動作を説明
するためのタイムチャートである。第12図に示すよう
に、この移動無線通信システムは“A",“B"2つのタイム
スロットが存在し、当該無線受信機にはその内のタイム
スロットＡが割り当てられているものとする。

まず、割り当てられたタイムスロットＡの直前のタイム
スロットＢの期間において、２つのアンテナで受信され
た受信入力電界レベルがモニタされる。最初に無線受信
機で検出された一方のアンテナによるRSSI信号は、サン
プルホールド回路１に入力されてサンプルホールドされ
るとともに、比較回路２の反転入力端子に入力される。
一方、この比較回路２の非反転入力端子にはサンプルホ
ールド回路１の出力信号が入力される。従って、次に他
方のアンテナによるRSSI信号が無線受信機より入力され
ると、比較回路２は当該RSSI信号とサンプルホールドさ
れていたRSSI信号とを比較し、比較結果をアンテナスイ
ッチ制御回路３に送る。

アンテナスイッチ制御回路３ではその比較結果が第１の
排他的論理和ゲート４の一方の入力端子に入力される。
この排他的論理和ゲート４の他方の入力端子には、当該
排他的論理和ゲート４の出力がそのデータポートに入力
されているＤフリップフロップ７の出力が入力されて
いる。また、第２の排他的論理和ゲート５の一方の入力
端子にはサンプルホールド信号が入力され、他方の入力
端子はハイレベル（＋5V）に固定されている。従って、
このサンプルホールド信号は第２の排他的論理和ゲート
５によって反転される。

このサンプルホールド信号は前記Ｄフリップフロップ７
のクロック端子にも入力されており、Ｄフリップフロッ
プ７のＱ出力は第３の排他的論理和ゲート６の一方の入
力端子に入力されている。また、この排他的論理和ゲー
ト６の他方の入力端子には前記第２の排他的論理和ゲー
ト５の出力が与えられ、それらの排他的論理和がアンテ
ナスイッチ出力としてアンテナスイッチ制御回路３より
出力される。

従って、タイムスロットＡの直前での各アンテナによる
RSSI信号の比較結果とその時点でのアンテナスイッチ出
力により、新たなアンテナスイッチ出力信号が出力さて
RSSI信号のレベルがより高いアンテナが選択される。

第13図はミニマム位相偏移変調（以下、MSKという）に
おける搬送波のベクトル平面での遷移を示す説明図であ
る。図示のようにMSKは搬送波ベクトルの位相のみが変
化してその大きさは一定である。従って、割り当てられ
たタイムスロットの直前における瞬時のRSSI信号を比較
すれば、割り当てられたタイムスロット内で受信状態の
良好なアンテナの検出が高い可能性で実現できる。

このようなアンテナ選択ダイバーシティ方式は、位相変
調や周波数変調のように定包絡線を持つ変調方式一般に
用いて有効である。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のアンテナ選択ダイバーシティ受信装置は以上のよ
うに構成されているので、定包絡線を持った変調方式を
用いた時分割無線通信システムでは有効であるが、２相
位相偏移変調（以下、BPSKという）、４相位相偏移変調
（以下、QPSKという）あるいは16値直交振幅変調（以
下、16QAMという）など、位相ばかりてなくその包絡線
成分まで変化するリニア変調波を用いた時分割無線通信
システムには適用できないという課題があった。

請求項（１）および（２）に記載の発明は、上記のよう
な課題を解消するためになされたもので、リニア変調波
を用いた時分割無線通信システムでも有効なアンテナ選
択ダイバーシティ受信装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

請求項（１）記載の発明に係るアンテナ選択ダイバーシ
ティ受信装置は、送信するディジタルデータに対応して
包絡線が変動するディジタル位相振幅変調方式によりデ
ィジタルデータに送受信する無線通信システムで用いら
れ、フェージングによる受信状態の変動に応じて複数の
アンテナより選択するアンテナ選択ダイバーシティ受信
装置において、前記複数のアンテナの受信信号を入力
し、フェージングに基づく変動分と前記ディジタル位相
振幅変調に起因する変動分を含む受信入力電界レベルを
検出する検出部と、前記検出部において検出された受信
入力電界レベルを積分し、前記ディジタル位相振幅変調
に起因する変動分を除去し、前記フェージングに基づく
変動分を含む積分値を出力する積分部と、それぞれのア
ンテナに対応する前記積分値を比較する比較部と、前記
比較部における比較結果に応じてアンテナを選択するア
ンテナ選択部とを有するものである。

請求項（２）記載の発明に係るアンテナ選択ダイバーシ
ティ受信装置は、送信するディジタルデータに対応して
包絡線が変動するディジタル位相振幅変調方式によりデ
ィジタルデータを送受信する無線通信システムで用いら
れ、フェージングによる受信状態の変動に応じて複数の
アンテナより選択するアンテナ選択ダイバーシティ受信
装置において、前記複数のアンテナの受信信号を入力
し、フェージングに基づく変動分と前記ディジタル位相
振幅変調に起因する変動分を含む受信入力電界レベルを
検出する検出部と、前記検出部において検出された受信
入力電界レベルを積分し、前記ディジタル位相振幅変調
に起因する変動分を除去し、前記フェージングに基づく
変動分を含む積分値を出力する積分部と、前記積分部よ
り出力された積分値の変化を予測する予測部と、前記予
測部の予測結果に応じてアンテナを選択するアンテナ選
択部とを有するものである。

請求項（３）記載の発明に係るアンテナ選択ダイバーシ
ティ受信装置は、さらに時分割多重方式を用いた無線通
信システムにおいて用いられ、前記アンテナ選択部によ
り選択されているアンテナの受信入力電界レベルと基準
値と比較する第２の比較部を有し、さらに前記アンテナ
選択部は、前記受信装置に割り当てられたタイムスロッ
トにおいては、前記第２の比較部の比較結果に応じてア
ンテアを選択するものである。

［作用］請求項（１）記載の発明における検出部は、複数のアン
テナの受信信号を入力し、フェージングに基づく変動分
とディジタル位相振幅変調に起因する変動分を含む受信
入力電界レベルを検出し、積分部は前記検出部において
検出された受信入力電界レベルを積分し、前記ディジタ
ル位相振幅変調に起因する変動分を除去し、前記フェー
ジングに基づく変動分を含む積分値を出力し、比較部は
それぞれのアンテナに対応する前記積分値を比較し、ア
ンテナ選択部は前記比較部における比較結果に応じてア
ンテナを選択する。

請求項（２）記載の発明における予測部は、各アンテナ
での受信入力電界レベルの積分値に基づいて、各アンテ
ナでの受信入力電界レベルの変化を予測し、アンテナ選
択部はその予測結果に基づいてアンテナを選択する。

請求項（３）に記載の発明における第２の比較部は、ア
ンテナ選択部により選択されているアンテナの受信入力
電界レベルと基準値とを比較し、その受信装置に割り当
てられたタイムスロットにおいて、この比較結果に応じ
てアンテナを選択する。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図は請求項（１）に記載の発明の一実施例によるア
ンテナ選択ダイバーシティ受信装置を示すブロック図で
ある。図において、11および12は互いに独立して用意さ
れたアンテナである。13はこれらアンテナ11,12の切り
換えを行うアンテナスイッチ回路であり、14は当該無線
通信システムの無線受信機としてのTDM受信機である。1
5はこのTDM受信機14にて検出された、当該TDM受信機14
に割り当てられたタイムスロットの直前の各アンテナ1
1,12でのRSSI信号を一定時間積分する積分回路である。

16はこの積分回路15からの時間積分値をサンプルホール
ドするサンプルホールド回路であり、17はこのサンプル
ホールド回路16にサンプルホールドされた前回の時間積
分値と前記積分回路15からの今回と時間積分値とを比較
する比較回路である。18はこの比較回路17の比較結果に
基づいて受信状態の最も良好なアンテナを検出し、前記
アンテナスイッチ回路13を制御するとともに、前記積分
回路15、サンプルホールド回路16および比較回路17にタ
イミング信号を与える切換制御回路である。

次に動作について説明する。

まず、リニア変調の包絡線の変化について説明する。第
２図はπ/4シフトQPSKと呼ばれる変調方式における、搬
送波の振幅・位相平面上での遷移を示す説明図である。
第２図に示すように搬送波の振幅と位相とは伝送すべき
データに対応して変化する。また、第３図はその包絡線
レベル変化のみを示す説明図である。図示のように包絡
線レベルが大きく変化することから、瞬時のRSSI信号の
みをサンプルホールドして比較することは意味がなくな
る。

ここで、データ伝送速度としては数10Kbpsから数100Kbp
sが一般的に用いられており，これは前述のフェージン
グ周波数のせいぜい約100Hzに比べて充分に大きな値で
ある。

また、第４図は受信タイムスロットとアンテナ11および
12の入力レベルの一例を時間軸上に示した説明図であ
る。図示のようにそれぞれのアンテナ11,12の入力レベ
ルは、せいぜい100Hz程度までの周波数のフェージング
による変動と変調データによる変化とを含んでいる。従
って、より高い電界レベルにあるアンテナ11（12）を選
択するためには、変調によるレベル変化が除かれた後の
フェージングによるアンテナ入力レベルの変動のみを検
出する必要がある。そのため、割り当てられたタイムス
ロット直前での各アンテナ11,12によるRSSI信号のレベ
ル一定時間積分し、変調データによる未知のレベル変動
を平均化した後に比較している。

以下、第１図に示す実施例の動作について詳細に説明す
る。ここで、第５図はその動作を説明するためのタイム
チャートであり、同図（ａ）は切換制御回路18からアン
テナスイッチ回路13への制御信号、（ｂ）は切換制御回
路18から積分回路15へのタイミング信号、（ｃ）は同じ
くサンプルホールド回路16へのタイミング信号、（ｄ）
は同じく比較回路17へのタイミング信号、（ｅ）は比較
回路17から切換制御回路18への比較結果である。また、
この場合にも従来の場合と同様にタイムスロットＡが割
り当てられているものとする。

まず、タイムスロットＡの直前において切換制御回路18
よりアンテナスイッチ回路13にアンテナ11を選択させる
制御信号を送出する。アンテナスイッチ回路13はこの制
御信号に応動してアンテナ11をTDM受信機14に接続し、T
DM受信機14はこのアンテナ11にるRSSI信号をモニタして
積分回路15に送る。その後、切換制御回路18は積分回路
15にタイミング信号を送出してアンテナ11によるRSSI信
号を一定時間だけ積分させる。次いで、切換制御回路18
はサンプルホールド回路16にタイミング信号を与えて、
積分回路15で積分したアンテナ11によるRSSI信号の時間
積分値をサンプルホールドさせる。

次に、切換制御回路18はアンテナスイッチ回路13に対し
てアンテナ12を選択させる制御信号を与える。アンテナ
スイッチ回路13はこの制御信号に応動してアンテナ12を
TDM受信機14に接続してアンテナ12によるRSSI信号を積
分回路15に送る。その後、切換制御回路18は積分回路15
にタイミング信号を再度送出してアンテナ12によるRSSI
信号を一定時間だけ積分させる。

このアンテナ12によるRSSI信号の時間積分値と、サンプ
ルホールド回路16にサンプルホールドされたアンテナ11
によるRSSI信号の時間積分値とは、比較回路17にそれぞ
れ入力される。比較回路17は切換制御回路18により比較
開始を指示するタイミング信号を受け取ると、前記両時
間積分値を比較して比較結果を切換制御回路18に出力す
る。切換制御回路18はこの比較結果に基づいてより受信
状態の良好なアンテナ（図示の例ではアンテナ12）を検
出し、それをTDM受信機14に接続させるための制御信号
をアンテナスイッチ回路13に送出する。

なお、上記実施例では、割り当てられたタイムスロット
の直前でのみ各アンテナによるRSSI信号をモニタするも
のを示したが、さらに割り当てられたタイムスロットの
期間中において選択されたアンテナによるRSSI信号の積
分を繰り返し、その積分値が一定値を下回った場合に他
方のアンテナに切り換えるようにしてもよい。

第６図はそのような実施例を示すブロック図、第７図は
その動作を説明するためのタイムチャートであり、第１
図に示す実施例と同一もしくは相当部分には同一符号を
付して説明の重複をさけている。第６図において、19は
切換制御回路18からのタイミング信号に従って積分回路
15からの時間積分値をあらかじめ定められた基準値と比
較し、比較結果を切換制御回路18に出力する比較回路で
ある。

切換制御回路18は第７図（ｂ）に示すように、割り当て
られたタイムスロットＡにおいても積分回路15に対して
一定時間の積分を指示するタイミング信号を送出してお
り、選択されているアンテナ11（12）によるRSSI信号の
時間積分値は比較回路17および19に入力される。切換制
御回路18はこのタイムスロットＡの期間では第７図
（ｆ）に示すタイミング信号を比較回路19にのみ送って
おり、比較回路19はそのタイミング信号に応動して受け
取った時間積分値を基準値と比較する。

比較回路19はその結果を第７図（ｇ）に示す比較結果と
して切換制御回路18に送り、切換制御回路18はその比較
結果に基づいて、現在選択されているアンテナ12（11）
によるRSSI信号の時間積分値が基準値を下回った場合、
第７図（ａ）に示す制御信号をアンテナスイッチ回路13
に送って、他方のアンテナ11（12）への切り換えを行
う。

第８図は請求項（２）に記載の発明の一実施例によるア
ンテナ選択ダイバーシティ受信装置を示すブロック図で
あり、説明の重複をさけるため、第１図に示す請求項
（１）に記載の発明の実施例と同一もしくは相当部分に
は同一符号を付している。図において、20は割り当てら
れたタイムスロット前に交互に複数回ずつ検出され、積
分回路15によって時間積分された各アンテナ11,12によ
るRSSI信号の各時間積分値に基づいて、各アンテナ11,1
2での受信入力電界レベルの変化を予測して予測結果を
切換制御回路18に出力する予測回路である。

次に動作について説明する。ここで、第９図はその動作
説明のためのタイムチャートである。

切換制御回路18より第９図（ａ）に示す制御信号をアン
テナスイッチ回路13に送り、タイムスロットＢ内にて、
各アンテナ11,12を交互に切り換えながらそれぞれによ
るRSSI信号を複数回ずつモニタしてそれを順次積分回路
15に送る。積分回路15では第９図（ｂ）に示す切換制御
回路18からのタイミング信号に従って受け取ったRSSI信
号を一定時間積分し、その時間積分値を予測回路20を出
力する。

予測回路20は第９図（ｈ）に示すように、積分回路15か
ら送られてくる時間積分値を各アンテナ11,12毎に比較
してそれぞれのタイムスロットＡ内における各アンテナ
11,12によるRSSI信号を予測し、その予測結果を切換制
御回路18に送る。切換制御回路18は受け取った予測結果
に基づいて、タイムスロットＡ内で受信状態が良好とな
るアンテナ11（12）を検出し、アンナスイッチ回路13を
制御してそのアンテナ11（12）をTDM受信機14に接続す
る。

〔発明の効果〕

以上のように、請求項（１）に記載の発明によれば、各
アンテナでの受信入力電界レベルに積分し、ディジタル
位相振幅変調に起因する変動分を除去し、フェージング
に基づく変動分を含む積分値を出力するとともに、その
積分値の比較経過に基づいてアンテナを選択するように
構成したので、送信するディジタルデータに対応して包
絡線が変動するディジタル位相振幅変調方式を用いた無
線通信システムにおいても、精度良く、フェージングに
よる受信状態の変動に応じてアンテナを選択することが
できる。

また、請求項（２）に記載の発明によれば、積分により
ディジタル位相振幅変調に起因する変動分を除去した受
信入力電界レベルに基づいて、各アンテナでの受信入力
電界レベルの変化を予測し、その予測結果に基づいてア
ンテナを選択するように構成したので、送信するディジ
タルデータに対応して包絡線が変動するディジタル位相
振幅変調方式を用いた無線通信システムにおいても、さ
らに精度良く、フェージングによる受信状態の変動に応
じてアンテナを選択することができる。

さらに、請求項（３）に記載の発明によれば、一旦選択
されたアンテナの受信入力電界レベルと基準値とを比較
し、アンテナの選択を行うことにより、簡易な構成でア
ンテナを比較することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項（１）に記載の発明の一実施例によるア
ンテナ選択ダイバーシティ受信装置を示すブロック図、
第２図はπ/4シフトQPSKにおける搬送波の振幅・位相平
面上での遷移を示す説明図、第３図はその包絡線レベル
変化のみを示す説明図、第４図は受信タイムスロットと
各アンテナの入力レベルの一例を時間軸上に示した説明
図、第５図は第１図に示す実施例の動作を説明するため
のタイムチャート、第６図は請求項（１）に記載の発明
の他の実施例を示すブロック図、第７図はその動作を説
明するためのタイムチャート、第８図は請求項（２）に
記載の発明の一実施例を示すブロック図、第９図はその
動作を説明するためのタイムチャート、第10図は従来の
アンテナ選択ダイバーシティ受信装置の制御回路を示す
ブロック図、第11図はフェージングが発生している電磁
界分布中を走行する移動局の１つのアンテナでの受信入
力電界レベルの変動を示す説明図、第12図は従来のアン
テナ選択ダイバーシティ受信装置の制御回路の動作を説
明するためのタイムチャート、第13図はMSKにおける搬
送波のベクトル平面での遷移を示す説明図である。 11,12はアンテナ、13はアンテナスイッチ回路、14は無
線受信機（TDM受信機）、15は積分回路、17は比較回
路、18は切換制御回路、20は予測回路。なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】送信するディジタルデータに対応して包絡
線が変動するディジタル位相振幅変調方式によりディジ
タルデータを送受信する無線通信システムで用いられ、
フェージングによる受信状態の変動に応じて複数のアン
テナより選択するアンテナ選択ダイバーシティ受信装置
において、前記複数のアンテナの受信信号を入力し、フ
ェージングに基づく変動分と前記ディジタル位相振幅変
調に起因する変動分を含む受信入力電界レベルを検出す
る検出部と、前記検出部において検出された受信入力電
界レベルを積分し、前記ディジタル位相振幅変調に起因
する変動分を除去し、前記フェージングに基づく変動分
を含む積分値を出力する積分部と、それぞれのアンテナ
に対応する前記積分値を比較する比較部と、前記比較部
における比較結果に応じてアンテナを選択するアンテナ
選択部とを有することを特徴とするアンテナ選択ダイバ
ーシティ受信装置。
【請求項２】送信するディジタルデータに対応して包絡
線が変動するディジタル位相振幅変調方式によりディジ
タルデータを送受信する無線通信システムで用いられ、
フェージングによる受信状態の変動に応じて複数のアン
テナより選択するアンテナ選択ダイバーシティ受信装置
において、前記複数のアンテナの受信信号を入力し、フ
ェージングに基づく変動分と前記ディジタル位相振幅変
調に起因する変動分を含む受信入力電界レベルを検出す
る検出部と、前記検出部において検出された受信入力電
界レベルを積分し、前記ディジタル位相振幅変調に起因
する変動分を除去し、前記フェージングに基づく変動分
を含む積分値を出力する積分部と、前記積分部より出力
された積分値の変化を予測する予測部と、前記予測部の
予測結果に応じてアンテナを選択するアンテナ選択部と
を有することを特徴とするアンテナ選択ダイバーシティ
受信装置。
【請求項３】時分割多重方式を用いた無線通信システム
において用いられ、前記アンテナ選択部により選択され
ているアンテナの受信入力電界レベルと基準値と比較す
る第２の比較部を有し、さらに前記アンテナ選択部は、
前記受信装置に割り当てられたタイムスロットにおいて
は、前記第２の比較部の比較結果に応じてアンテアを選
択することを特徴とする請求項１又は２記載のアンテナ
選択ダイバーシティ受信装置。