JPH03135233A - 移動通信用一周波数交互通信方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は、基地局と移動局との間で単一周波数の信号を
交互に送受信する移動通信方式において、基地局で受信
ダイバーシチおよび送信ダイバーシチを実現して通信品
質の改善を図った移動通信用一周波数交互通信方式に関
する。

〔従来の技術〕

第７図は、基地局と移動局との間で単一周波数の信号を
交互に送受信する移動通信方式を説明する概念図である
。

図において、基地局７１は、ダイバーシチ用に複数（こ
こでは２本）の送受信兼用のアンテナ７３、　７３２と
、１台の受信機と、１台の送信機とを有する。移動局７
５は、小型化のために１本の送受信兼用のアンテナ７７
と、１台の受信機と、１台の送信機とを有する。

基地局７１のアンテナ７３．あるいはアンテナ７３□か
ら送信される搬送波周波数ｆ１の信号は、移動局７５の
アンテナ７７に受信される。また、移動局７５のアンテ
ナ７７から送信される搬送波周波数ｒ１の信号は、基地
局７１のアンテナ７３゜およびアンテナ７３□に受信さ
れ、その一方が選択される。すなわち、基地局７１では
複数のアンテナの受信レベルの中で、それが最大となる
アンテナからの受信信号を復調する選択グイバーシチが
行われる構成である。

なお、基地局７Ｉと移動局７５が単一周波数で双方向の
通信を行う移動通信方式は、第８図に示すように、所定
の送信時間Ｔで交互に送信するブレストーク通信である
。ここで、移動局７５から基地局７１に対する信号を上
り信号とし、基地局７１から移動局７５に対する信号を
下り信号とする。

第９図は、基地局および移動局の要部構成を示すブロッ
ク図である。なお、（ａ）は基地局を示し、（ｂ）は移
動局を示す。

図において、基地局の送信機８１および受信機８２には
、スイッチ制御回路８３により切り換え制御される高周
波スイッチ８４．８５を介してアンテナ８６Ｉ、８６２
が接続される。移動局の送信機９１および受信機９２に
は、スイッチ制御回路９３により切り換え制御される高
周波スイッチ９４を介してアンテナ９６が接続される。

なお、高周波スイッチ８４．９４は送受信切換え信号に
応じて切り換えられ、高周波スイッチ８５はアンテナ切
換え信号により切り換えられる。

ここで、移動局が送信する上り信号の送信時間Ｔ内では
、移動局の高周波スイッチ９４は送信機９Ｉ側に、基地
局の高周波スイッチ８４は受信機８２側に切り換えられ
る。また、基地局が送信する下り信号の送信時間Ｔ内で
は、基地局の高周波スイッチ８４は送信機８１側に、移
動局の高周波スイッチ９４は受信機９２側に切り換えら
れる。

また、基地局の高周波スイッチ８５は、各アンテナ８６
．．８６□に受信される信号の受信レベルが大きい方に
切り換えられる。

以下、高周波スイッチ８５の切り換え動作について説明
する。

第１０図は、一つの信号区間内で送受信される上り信号
および下り信号のフレーム構成を示す。

上り信号および下り信号の信号長は送信時間Ｔに対応し
、プリアンプル信号、情報信号およびポストアンブル信
号により構成される。なお、プリアンプル信号およびポ
ストアンブル信号には、送信情報は含まれない。

基地局では、上り信号のプリアンプル信号の受信時間り
、内で、スイッチ制御回路８３が高周波スイッチ８５を
交互に切り換え、受信機８２で検出された各受信レベル
の大きい方のアンテナを選択する受信ダイバーシチが行
われる。

一方、移動局のアンテナは一つであるので、送信側で適
するアンテナを選択する送信ダイバーシチが行われる。

すなわち、基地局では、上り信号のポストアンブル信号
の受信時間Ｌ３内で、スイッチ制御回路８３が高周波ス
イッチ８５を交互に切り換え、各受信レベルを検出して
その大きい方のアンテナを選択する。なお、この送信ダ
イバーシチは、フェージングの変動が緩慢である条件の
もとで、上り信号に続く下り信号について伝搬路の相関
が十分に高い伝搬路の可逆性を利用し、基地局に受信さ
れる上り信号のポストアンブル信号の受信レベルが大き
いアンテナから送信される下り信号が、移動局での受信
レベルも大きいと見做すものである。

このように、基地局では、上り信号のプリアンプル信号
を用いて受信ダイバーシチを行い、同様に上り信号のポ
ストアンブル信号を用いて下り信号に対する送信ダイバ
ーシチを行う。なお、各ダイバーシチは、上り信号およ
び下り信号の周波数が同一であり、フェージングピッチ
が上り信号あるいは下り信号の送信時間（信号長）Ｔよ
りも十分に大きければ、有効に作用しかなりの効果を発
揮する。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、基地局あるいは移動局における受信レベルが
、上り信号あるいは下り信号の送信時間Ｔの間に、選択
されたアンテナを用いた方が相対的に下がる場合にはそ
の効果は大幅に減少する。

第１１図は、基地局および移動局における洛受信レベル
が逆転する場合を説明する図である。

第１１図（ａ）は、基地局の各アンテナの受信レベルの
変化を示す。基地局では、上り信号のプリアンプル信号
の受信時間１＋で、各アンテナ８６１．８６□の受信レ
ベルｒｌ、ｒ２を比較する。ここでは受信レベルｒ１が
大きいので、アンテナ８６゜が選択される受信ダイバー
シチが行われる。ところが、上り信号の送信時間（信号
長）Ｔの間に、図に示すように受信レベルｒ、とｒ２の
逆転が生ずることがある。

また、第１１図（ｂ）は、基地局の各アンテナから送信
した信号の移動局における予想受信レベルの変化を示す
。基地局では、上り信号のポストアンブル信号の受信時
間ｔ、で、各アンテナ８６．．８６□の受信レベルｒ＋
ｓｒｚを比較する。ここでは受信レベルｒ２が大きくな
っているので、下り信号の送信にはアンテナ８６□が選
択される送信ダイバーシチが行われる。移動局では、基
地局のアンテナ７６□から送信された下り信号が受信さ
れるが、その推定される受信レベルｒ２は下り信号の送
信時間（信号長）Ｔの間に、図に示すように、予想され
る受信レベルｒ１との逆転が生ずることがある。

このように、従来の受信ダイバーシチおよび送信ダイバ
ーシチでは、送信時間Ｔの間はアンテナがそれぞれ固定
になるので、第１１図に示す受信レベルが逆転する状況
においてはダイバーシチ効果が減少する問題点があった
。

本発明は、上り信号あるいは下り信号の送信時間に対応
する１フレ一ム信号を受信している間の受信品質の劣化
を最小限に抑え、ダイバーシチ効果を有効に引き出すこ
とができる移動通信用一周波数交互通信方式を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段］ 第１図は、本発明方式の原理構成を示すブロック図であ
る。

本発明は、送受信兼用の複数のアンテナを有する基地局
と、送受信兼用の１本のアンテナを有する移動局との間
で、単一周波数の信号を所定の周期で交互に送受信し、
基地局で受信レベルの高いアンテナを用いて受信を行う
受信ダイバーシチ、および受信レベルの高いアンテナを
用いて次の移動局宛ての送信を行う送信ダイバーシチを
行う移動通信用一周波数交互通信方式において、基地局
には、複数のアンテナに対応した複数の受信機と、各受
信機の受信レベルが最大となる受信機を逐次選択する受
信ダイバーシチ制御手段と、送信時に受信レベルが最大
となる受信機に対応したアンテナを選択するとともに、
各受信レベルの所定時間後の値を予測し、逐次各予測値
が最大となるアンテナを選択する送信ダイバーシチ制御
手段とを備えて構成する。

〔作　用〕

本発明は、基地局の受信ダイバーシチでは、複数のアン
テナに対応した各受信機における受信レベルを逐次モニ
タすることができ、その最大となる受信機を用いて受信
処理を行うことが可能になるので、受信期間中は常に最
高の受信レベルを確保することができる。

また、基地局の送信ダイバーシチでは、送信に切り換わ
る直前の各受信レベルが最大であるアンテナを選択して
送信を開始する一方で、送信時間内の各時刻における各
受信レベルの値を予測し、逐次各予測値が最大となるア
ンテナを選択することにより、基地局の送信期間中は移
動局に常に最高の受信レベルを確保させることが可能と
なる。

［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。

第２図は、本発明方式による基地局の一実施例構成を示
すブロック図である。

図において、複数（ここでは２本）の送受信兼用のアン
テナ２１＋、２１□には、高周波スイッチ２２を介して
送信機２３が接続され、また連動して切り換えられる高
周波スイッチ２４を介してそれぞれ受信機２５．．２５
□が接続される。

各受信機２５．．２５□から出力される受信機ＩＦ（中
間周波数）信号ａｔ　、ａ２は、その受信レベルの検出
および比較を行うレベル検出回路２６と、受信レベルの
過去および現在の値から所定時間後の移動局の受信レベ
ルを推定するレベル予測回路２７に人力される。レベル
検出回路２６が出力する制御信号すおよび各受信機２５
．．２５□から出力される復調信号’Ｉ％ＣＺが入力さ
れる切換えスイッチ２８は、制御信号すに応じて各復調
信号ＣＩ、Ｃ２のいずれか一方を選択して出力する。

レベル予測回路２７が出力する下り信号の送信アンテナ
を選択し、所定時間後に送信アンテナを切り換える制御
信号ｄ、および送受信切換え信号ｅが人力されるスイッ
チ制御回路２９は、送受信切換え信号ｅに応じて高周波
スイッチ２２．２４をそれぞれ交互に、送信機２３と各
アンテナ２１８．２１□、あるいは受信機２５．．２５
□とアンテナ２１．．２１□との接続に切り換え、制御
信号ｄに応じて送信機２３とアンテナ２１．あるいはア
ンテナ２１□との相互切り換えを行う。

本発明の特徴とするところは、複数のアンテナに対応し
て受信機（本実施例では、二つの受信機２５、．２５□
）を備え、各上り信号の受信レベルから伝搬路の可逆性
を利用して移動局の受信レベルの推定により下り信号を
送信するアンテナを選択し、さらに、信号長Ｔ内におけ
る移動局の各受信レベルを予測し、それらが交差する時
点で下り信号を送信するアンテナを切り換える送信ダイ
バーシチを行うところにある。

なお、受信ダイバーシチでは、各アンテナに対応する複
数の受信機を用いて、各アンテナに受信される上り信号
の受信レベルを常時モニタし、その高い方の受信機出力
を逐次選択する構成であるので、受信レベル（通信品質
）の劣化を最小限に抑えることができる。また、従来の
受信ダイバーシチおよび送信グイバーシチでは、一つの
受信機で上り信号のプリアンプル信号およびポストアン
ブル信号をそれぞれ交互に受信してその一つを選択する
方式であるが、本発明方式では、受信レベル検出のため
のプリアンプル信号およびボ°ストアンプル信号が不要
であるので、信号長Ｔのすべてを情報信号とすることが
できる。

第３図は、基地局の受信レベル情報をもとに推定した移
動局の受信レベル推定値？＋、？ｚの波形の一例を示す
図である。

図において、基地局の受信終了時刻と移動局の受信開始
時刻はほぼ等しく、移動局の受信開始時刻ｔ５における
受信レベルは、伝搬路の可逆性から基地局の受信終了時
刻ｔ５における受信レベルに等しい。

なお、移動局の受信レベル推定値？　Ｉ　、？　Ｚは、
時刻も、で？＋＜’Ｆｚであり、時刻し、十τで？。

〈？２から７１＞７２に逆転する（ただし、０〈τ＜Ｔ
）とすれば、レベル予測回路２７はスイッチ制御回路２
９に対して、時刻ｔ、で高周波スイッチ２４を受信機側
から切り離し、し、≦ｔ＜ｔｂ＋τで高周波スイッチ２
２をアンテナ２１□側に選択し、また、ｔｂ十τ≦Ｌ≦
１ｃで高周波スイッチ２２をアンテナ２１．側に切り換
える制御信号すを送出する。

第４図は、レベル予測回路２７の構成例を示すブロック
図である。

図において、各受信機２５．　　２５□から出力される
受信５１Ｆ信号ａｔ　　　ａｔは、各微分回路３１＋、
３１□に入力され、過去の受信レベルを基に現在＜ｔ、
ｂ　）の受信レベルの傾き（微係数）を求め、各微分回
路３１１．３１□の出力と受信機ＩＦ倍信号ｌｓａ２と
を演算回路３３に取り込み、移動局の受信レベル推定値
？＋　、？ｚが交差する時間τを求める構成である。

第５図は、移動局の受信レベル推定値？＋、ｒＺが交差
する時間τの算出原理を説明する図である。

時刻ｔｂにおける基地局の各アンテナに対応する受信レ
ベルをｒ＋（ｔｂ）　、ｒｚ（ｔｂ）　　とすると、移
結局の受信レベルは上述したように各々ｒ＋（ｔｂ）、
ｒｚ（ｔｂ）に等しいといえる。また、基地局の各受信
レベルから求められる時刻１＋、における微係数ｒ　＋
’　（ｔｂ）、ｒ　、’　Ｄｔ、）も同様に等しい。

ここで、基地局の各アンテナ２１．．２１□から送信し
た信号が、移動局に受信されたときの受信レベルが交差
する時刻Ｌｂ＋τにおける受信レベルｒ　１（ｔｂ＋　
ｒ　）　、ｒ　ｚ（ｔｂ＋τ）は、ｒ＋（ｔｂ＋Ｔ）＝
ｒ＋（ｔｂ）＋ｒ＋’（ｔｂ）’ｒ　　　・（１）ｒｚ
（ｔｂ＋τ）＝　ｒ　ｚ（ｔｂ）　＋　ｒ　２’　（ｔ
ｔ、）・τ　　・・・（２）に近似され、ｒ　＋（ｔｂ
＋　ｒ）　＝　ｒ　ｚ（ｔｂ＋　ｒ　）であるので、移
動局の受信レベルが交差する時間τは、として求めるこ
とができる。

すなわち、レベル予測回路２７では、微分回路３１、．
３１□および演算回路３３により、受信機ＩＦ倍信号ｌ
、ａ２およびその微分値を演算することにより、基地局
の各アンテナに対応する移動局の受信レベルの交差する
時間τを推定する。

一方、レベル予測回路２７では、時刻ｔ、で受信レベル
の高い方に対応するアンテナを送信アンテナとして選択
するようにスイッチ制御回路２９に制御信号ｄを送出し
、また算出された時間τが０≦τ≦Ｔ（Ｔは信号長）で
あれば、時刻Ｌｂと同時に演算回路３３内のタイマをス
タートさせ、時刻ｔ、＋τで送信アンテナを切り換える
制御信号ｄを送出する。なお、スイッチ制御回路２９は
、この制御信号ｄに応じて高周波スイッチ２２に対して
、送信機２３に接続されるアンテナ２１２１□の一つを
選択するように動作する。

なお、ここでは基地局の各アンテナに対応する移動局の
受信レベルの交差する時間τを推定し、時刻Ｌｂ＋τで
送信アンテナを切り換える方式について説明したが、逐
次各受信レベルを推定してその大きい方のアンテナを選
択する方式としても同様である。

第６図は、基地局の他の実施例構成を示すブロック図で
ある。

図において、送受信兼用のアンテナ２１１．２１□、高
周波スイッチ２２．２４、送信機２３、受信機２５Ｉ、
２５２、レベル検出回路２６、レベル予測回路２７、切
換えスイッチ２８およびスイッチ制御回路２９の構成は
、第２図に示した基地局の実施例と同様である。

本実施例の特徴とするところは、レベル検出回路２６の
出力を取り込み、フェージング周波数を検出するフェー
ジング周波数検出回路４１を備え、検出されたフェージ
ング周波数に応じて基地局および移動局の各送信時間Ｔ
（信号長）を可変とする構成にある。

すなわち、送信データは符号器４３を介して送信機２３
に人力されるが、符号器４３はフェージング周波数検出
回路４１が出力するフェージング周波数信号ｆに応じた
信号長を設定する。また、符号器４３は、移動局に対し
て上り信号の信号長を設定する情報を付加する。

移動局では、この情報に応じた信号長により基地局宛て
の上り信号を送信する。

なお、本実施例では、切換えスイッチ２８で選択された
各受信機２５．　　２５□の復調信号Ｃ１、ｃ２の一方
を復号器４５に取り込み受信処理を行うとともに、スイ
ッチ制御回路２９に入力される送受信切換え信号ｅを符
号器４３および復号器４５から取り出す構成とする。

このような構成における受信ダイバーシチは、第２図に
示した実施例と同様であり、レベル検出回路２６が各ア
ンテナ２１．．２１□に対応する受信機２５□、２５□
の各受信機ＩＦ倍信号ａ２のレベル検出を行う。切換え
スイッチ２８は、その検出結果に応じた制御信号すによ
り、受信レベルの高い方の復調信号を選択して復号器４
５に送出し、上り信号情報の再現が行われる。

一方、フェージング周波数検出回路４１は、レベル検出
回路２６の出力によりフェージング周波数を検出し、符
号器４３にフェージング周波数信号ｆにより通知する。

符号器４３では、フェージング周波数が小さいときには
下り信号の信号長Ｔを長くし、フェージング周波数が大
きいときにはその信号長Ｔを短くする。また、移動局へ
の下り信号情報にこのフェージング周波数の値を含めて
送信し、上り信号の信号長Ｔを設定する。

すなわち、レベル予測回路２７は、上り信号の最後の受
信レベルに応じてスイッチ制御回路２９を介して下り信
号の送信アンテナを指定し、上り信号の受信から下り信
号の送信への切り換え後に、符号器４３に設定される符
号長Ｔの下り信号を送信機２３から高周波スイッチ２２
および選択されたアンテナを介して送信する。

移動局では、この符号長Ｔの下り信号の受信処理を行い
、再び上り信号を送信するときには通知されたフェージ
ング周波数に応じた符号長Ｔが設定される。

基地局と移動局との間では、以上の操作が繰り返されて
単一周波数による双方向の通信が行われるが、フェージ
ング周波数に対応して下り信号および上り信号の信号長
Ｔを可変とすることにより、フェージング周波数が大き
くなったときのレベル劣化の確率を少なくすることがで
きる。

なお、本実施例においても、可変となった信号長Ｔの間
で移動局の受信レベルの推定し、基地局の送信アンテナ
を所定の時間に切り換える操作を行うことにより、ダイ
バーシチ効果を最大限に引き出すことができるが、フェ
ージング周波数に応じた信号長Ｔの変更のみでも所定の
効果を得ることは可能である。

［発明の効果］ 上述したように、本発明は、基地局で複数のアンテナを
介して受信される信号の受信レベルを常時モニタしてダ
イバーシチを行うので、従来レベル検出に用いていたプ
リアンプル信号およびポストアンブル信号が不要となり
、単位時間当たりの情報伝送量を多くすることができる
。

また、基地局では移動局における受信レベルを予測し、
送信時間内に各受信レベルが相対的に入れ換わる場合に
はその都度送信用のアンテナを切り換えることにより、
移動局におけるレベル低下を最小限に抑え、通信品質の
劣化を低下させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成を示すブロック図。 第２図は本発明方式による基地局の一実施例構成を示す
ブロック図。 第３図は基地局の受信レベル情報をもとに推定した移動
局の受信レベル推定値の波形の一例を示す図。 第４図はレベル予測回路の構成例を示すブロック図。 第５図は移動局の受信レベル推定値が交差する時間τの
算出原理を説明する図。 第６図は基地局の他の実施例構成を示すブロック図。 第７図は基地局と移動局との間で単一周波数の信号を交
互に送受信する移動通信方式を説明する概念図。 第８図は基地局と移動局との間の交互通信を説明する図
。 第９図は基地局および移動局の要部構成を示すブロック
図。 第１Ｏ図は一つの信号区間内で送受信される上り信号お
よび下り信号のフレーム構成を示す図。 第１１図は基地局および移動局における各受信レベルが
逆転する場合を説明する図。 ２１・・・アンテナ、２２．２４・・・高周波スイッチ
、２３・・・送信機、２５・・・受信機、２６・・・レ
ベル検出回路、２７・・・レベル予測回路、２８・・・
切換えスイッチ、２９・・・スイッチ制御回路、３１・
・・微分回路、３３・・・演算回路、４１・・・フェー
ジング周波数検出回路、４３・・・符号器、４５・・・
復号器、７１・・・基地局、７３・・・アンテナ、７５
・・・移動局、７７・・・アンテナ、８１．９１・・・
送信機、８２．９２・・・受信機、８３．９３・・・ス
イッチ制御回路、８４．８５．９４・・・高周波スイッ
チ、８６．９６・・・アンテナ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）送受信兼用の複数のアンテナを有する基地局と、
   送受信兼用の１本のアンテナを有する移動局との間で、
   単一周波数の信号を所定の周期で交互に送受信し、基地
   局で受信レベルの高いアンテナを用いて受信を行う受信
   ダイバーシチ、および受信レベルの高いアンテナを用い
   て次の移動局宛ての送信を行う送信ダイバーシチを行う
   移動通信用一周波数交互通信方式において、 前記基地局には、 前記複数のアンテナに対応した複数の受信機と、前記各
   受信機の受信レベルが最大となる受信機を逐次選択する
   受信ダイバーシチ制御手段と、送信時に前記受信レベル
   が最大となる受信機に対応したアンテナを選択するとと
   もに、各受信レベルの所定時間後の値を予測し、逐次各
   予測値が最大となるアンテナを選択する送信ダイバーシ
   チ制御手段と を備えたことを特徴とする移動通信用一周波数交互通信
   方式。