JPH09186637A - ダイバシティ受信機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単なハードウェア構成で複数のアンテナに受
信された信号の強度を高速に比較して、受信中でも切り
替えが可能なできるダイバシティ受信機を提供する。 【解決手段】複数のアンテナ１、２によって受信された
各信号は第１のスイッチ回路３により１つずつ選択され
て受信機４に伝送される。それらの信号の強度を示す電
圧が第１のスイッチ回路３と同時に切り替えられる第２
のスイッチ回路１６により、アンテナ１、２のそれぞれ
に対応したコンデンサ８、９に保持され、レベル比較回
路１０、１１によりコンデンサ８、９に保持された各電
圧の中で最大になるものが検出され、且つその信号のみ
がそれ以降の所定期間の間、受信機４に伝送されるよう
に第１のスイッチ回路３が制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体通信や屋内
での無線通信に関し、特にダイバシティ受信機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、移動体通信や屋内での無線通信
では、電波が建物や屋内構造物によって反射して、種々
の反射波が受信アンテナに検知される。それらが干渉す
ることにより、受信された信号は強められたり弱められ
たりする。受信機、送信器、反射物の少なくとも１つが
移動することによって、その状況は変化する。移動体通
信や屋内での無線通信では、その状況は時々刻々変化す
ることになる。

【０００３】その対策の１つにダイバシティがある。そ
の中の空間ダイバシティ、偏波ダイバシティ、又は角度
ダイバシティで選択合成方式のものは、複数のアンテナ
を設け、受信状態の最も良いものを使用する方式であ
る。空間ダイバシティでは、アンテナはある程度空間的
な位置を離して設けられる。偏波ダイバシティでは、ア
ンテナは偏波面を変えて設けられる。角度ダイバシティ
では、アンテナは指向性を持たせて、角度を変えて設け
られる。

【０００４】従来のダイバシティ受信機を図２と図３に
示す。図２に示すダイバシティ受信機は、２本のアンテ
ナ１、２が受信した信号をスイッチ回路３で切り替えて
受信機４に伝送し、受信機４で復調するものである。
尚、１５はその信号の復調出力である。このとき、受信
された信号の強度を表すレベル検波出力１６は、Ａ／Ｄ
変換器２０でディジタル信号に変換され、マイクロコン
トローラ２１に伝送される。そして、マイクロコントロ
ーラ２１はそれを記憶する。マイクロコントローラ２１
はアンテナ１、２についてそれぞれ記憶されたレベル検
波出力１６を比較して、出力の強い方にスイッチ回路３
を切り替える。

【０００５】しかし、スイッチ回路３の切り替えにとも
ない、受信機４に伝送される信号の中断が生じる。又、
Ａ／Ｄ変換器２０は変換に時間が必要であり、このため
信号の強度を比較してスイッチ回路３を切り替えるのに
時間が必要になる。一般に、その変換時間は逐次比較型
のＡ／Ｄ変換器２０では８から１６ビットの精度で数μ
ｓｅｃから数百μｓｅｃである。

【０００６】例えばディジタルのデータをパケット単位
で伝送する場合を考えると、通常、パケットの中のプリ
アンブルと呼ばれる、データが存在しない期間にアンテ
ナ１、２の切り替えが行われる。この期間はデータが伝
送されないので、実質のデータ伝送速度が低下すること
になる。具体的に、データレート１Ｍｂｐｓで１００ビ
ットを１まとまりのパケットとして伝送するときには、
１つのパケットの期間は１００μｓｅｃになる。

【０００７】仮に変換時間１２．５μｓｅｃのＡ／Ｄ変
換器２０を使ってアンテナ１、２の切り替えを行うため
には、少なくとも１２．５μｓｅｃのプリアンブルが必
要になり、データレートに対する実質の伝送速度は、１
００／（１００＋１２．５）＝０．８８９（８８．９
％）に低下する。

【０００８】図３に別構成のダイバシティ受信機を示
す。アンテナ１、２に受信された信号はそれぞれ別個の
受信機２２、２３で復調されて出力される。このときに
それぞれのレベル検波出力２６、２７はレベル比較回路
２４によって比較され、出力の強い方にスイッチ回路２
５を切り替えることにより、復調出力１５が選択され
る。このように受信機２２、２３のレベル検波出力２
６、２７がレベル比較回路２４で比較されることによっ
て、常時信号強度が比較されるが、回路規模、消費電力
が増加してしまう。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、図２に示
すダイバシティ受信機ではスイッチ切り替えにともな
い、信号の中断が生じる。又、受信された信号の強度を
比較するにはＡ／Ｄ変換器が必要であり、処理時間が必
要になる。一方、図３に示すダイバシティ受信機では常
時信号強度が比較されるが、回路規模、消費電力が増加
する。本発明はこれらの課題を解決するもので、簡単な
ハードウェア構成で複数のアンテナに受信された信号の
強度を高速に比較して、受信中でも切り替えが可能なダ
イバシティ受信機を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では複数のアンテナによって受信された各信
号は第１のスイッチ回路により１つずつ選択されて受信
機に伝送される。それらの信号の強度を示す電圧が、前
記第１のスイッチ回路と同時に切り替えられる第２のス
イッチ回路により、前記アンテナのそれぞれに対応した
コンデンサに保持されており、レベル比較回路により前
記コンデンサに保持された各電圧の中で最大になるもの
が検出され、且つ、その信号のみがそれ以降の所定時間
の間、前記受信機に伝送されるように前記第１のスイッ
チ回路が制御される。

【００１１】このような構成では、各アンテナに受信さ
れた信号は１つずつ選択されて受信機に伝送される。受
信機はその信号を復調して出力する。このとき、信号の
強度を示す電圧がアンテナ別にそれぞれ対応するコンデ
ンサに伝送され、その電圧が保持される。これらの電圧
はレベル比較回路により最大になるものが検出され、そ
れに対応する信号が受信機に伝送されるように第１のス
イッチ回路が切り替えられる。

【００１２】又、本発明では上記構成において、更に、
前記第１のスイッチ回路と前記第２のスイッチ回路がク
ロック信号によって切り替えられ、前記レベル比較回路
がそのクロック信号による切り替えを停止させる。

【００１３】このような構成ではクロック信号により、
各アンテナに受信された信号の強度を示す電圧が自動的
に各コンデンサに保持され、すぐに受信された信号の強
度が強いものが選ばれ、所定期間の間、それに固定す
る。。クロック信号の周波数が高くなると、高速にアン
テナの選択が行われる。又、受信中であってもアンテナ
の選択を行うことが可能となる。

【００１４】又、本発明では上記構成において、更に、
前記レベル比較回路は、少なくとも１つのコンパレータ
とそのコンパレータの出力を処理するコントローラから
成る。このような構成では、アンテナの切り替えが必要
になると、コントローラは各スイッチ回路を制御して各
アンテナの信号の強度を比較し、自動的に強度が最大に
なるようにスイッチ回路を切り替える。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図１に示
す。アンテナ１、２が受信した信号はスイッチ回路３で
選択されて受信機４に伝送される。受信機４は信号を復
調する。１５はその信号の復調出力である。受信された
信号の強度を示すレベル検波出力１６はスイッチ回路５
によって、コンデンサ８、９のいずれかに伝送され、そ
の電圧が保持される。

【００１６】２つのスイッチ回路３、５は同時に切り替
えらるようになっており、例えば、アンテナ１が選択さ
れているときのレベル検波出力１６の電圧はコンデンサ
８に、アンテナ２が選択されているときのレベル検波出
力１６の電圧はコンデンサ９に保持される。これらの電
圧はコンパレータ１０で比較され、コンパレータ１０は
判定出力１２をディジタル信号で出力する。例えば、コ
ンデンサ８に保持された電圧がコンデンサ９に保持され
た電圧よりも高ければ判定出力１２は高電圧レベル（以
下、単に「１」という）になり、それ以外ならば判定出
力１２は低電圧レベル（以下、単に「０」という）にな
る。

【００１７】スイッチ回路３、５の切り替えは、スイッ
チ回路６を介してクロック信号７によって周期的に行わ
れる。例えばクロック信号７の周波数を１ＭＨｚとする
と、１μｓｅｃ経過後にはコンデンサ８、９にはそれぞ
れアンテナ１、２に対応するレベル検波出力１６の電圧
が保存される。その様子を図５に示すタイミングチャー
トで説明する。

【００１８】初期状態としてコンデンサ８、９は充電さ
れていない。クロック信号７は０と１を周期的に繰り返
す。この信号により、スイッチ回路３、５は切り替えら
れる。図５では、クロック信号７が１のときにアンテナ
１とコンデンサ８が選択され、０のときにアンテナ２と
コンデンサ９が選択される。アンテナ１、２が切り替え
えられることにより、レベル検波出力１６はクロック信
号７に応じて電圧Ａ、Ｂを繰り返す。コンデンサ８には
アンテナ１が選択されたときの電圧Ｂが保持され、コン
デンサ９にはアンテナ２が選択されたときの電圧Ａが保
持される。

【００１９】但し、スイッチ回路５の切り替えによって
コンデンサ８、９のどちらか一方はレベル検波出力１６
に接続されなくなり、コンパレータ１０にだけ接続され
た状態になるが、コンパレータ１０の入力インピーダン
スが高いために、コンデンサ８、９の放電が少なく、短
時間では電圧が保持される。所定時間経過後、マイクロ
コントローラ１１はコンパレータ１０から出力される判
定出力１２を入力し、受信された信号の強度が強い方に
アンテナ１、２を切り替える。そのためにモード選択出
力１３とアンテナ選択出力１４が制御信号として出力さ
れる。

【００２０】マイクロコントローラ１１のソフトウェア
のフローチャートを図４に示す。マイクロコントローラ
１１は、アンテナ１、２の選択を行うように命令される
と、モード選択出力１３を１に、アンテナ選択出力１４
を０にする。そして所定時間待機する。例えば３μｓｅ
ｃ待機する。その後、マイクロコントローラ１１はコン
パレータ１０の判定出力１２を入力する。もし、それが
１のときはアンテナ選択出力１４を１にし、それが０の
ときはアンテナ選択出力１４を０にする。

【００２１】その様子を図６に示すタイミングチャート
で説明する。ここでスイッチコントロール信号は、スイ
ッチ回路３、５に入力される信号を表す。即ち、スイッ
チコントロール信号が１のときは、スイッチ回路３、５
はアンテナ１を選択した状態になり、スイッチコントロ
ール信号が０のときは、スイッチ回路３、５はアンテナ
２を選択した状態になる。

【００２２】クロック信号７の周波数は１ＭＨｚとして
ある。マイクロコントローラ１１はアンテナ１、２の選
択を行うように命令されると、モード選択出力１３を１
にし、アンテナ選択出力１４を０にする。モード選択出
力１３が１になるとスイッチ回路６はクロック信号７の
方に接続され、クロック信号７がスイッチコントロール
信号としてスイッチ回路３、５に伝送され、判定が始ま
る。３μｓｅｃの間にスイッチ回路３、５は何度か切り
替えられ、コンデンサ８、９にはレベル検波出力１６が
保持される。

【００２３】判定が始まってから３μｓｅｃ後にマイク
ロコントローラ１１は判定出力１２の結果を読み込む。
図６では、判定出力１２が１となっている。このとき、
マイクロコントローラ１１はアンテナ選択出力１４を１
にし、モード選択出力を０戻す。これにより、スイッチ
回路６はアンテナ選択出力１４の方に接続され、スイッ
チコントロール信号はアンテナ選択出力１４からの１に
なる。スイッチ回路３の接続は信号の強度が強いアンテ
ナ１に固定され、通常の受信では受信機４はアンテナ１
が受信した信号を復調する。

【００２４】このように高速にアンテナ１、２の切り替
えが行われ、ほとんど時間を必要としない。又、スイッ
チ回路３、５の切り替えが速いことで、コンデンサ８、
９に保持された電圧の放電による減少量が小さくなり、
保持された電圧の精度が良くなる。更に、クロック信号
７がデータレートより速ければ、データ伝送中でも、ア
ンテナ１、２を判定して、切り替えを行うことができ
る。

【００２５】例えば、直接拡散方式のスペクトラム拡散
通信でディジタルデータを伝送している場合を考える。
スペクトラム拡散通信では、伝送したいデータの１０倍
以上の速度で拡散変調がかけられ、スペクトルが拡散し
ている。復調は逆拡散によって行われるが、これは拡散
変調と同様の操作である。この効果により、クロック信
号７がデータレートより速ければ、切り替えにともな
い、受信機４に伝送される信号の一部が欠けたとして
も、逆拡散の操作によって拡散してしまい、データが復
元される。

【００２６】このために、アンテナ１、２の選択はデー
タ伝送中のいつでも行うことができる。尚、パケット単
位で信号が送られてくる場合ではパケットｄの先頭に送
られてくるプリアンブル領域でアンテナ１、２の判定を
して信号の強度の強い方に切り替えるようにしてもよ
い。こうすると、プリアンブル領域後の信号はアンテナ
１、２の選択後に受信されるようになる。そしてパケッ
トのたびにアンテナ１、２の判定が行われ、信号は常に
強度の強いアンテナで受信される。

【００２７】

【発明の効果】

＜請求項１の効果＞各コンデンサに保持された電圧がレ
ベル比較回路ですぐに比較され、受信された信号の強度
の最も強いアンテナがすぐに選択される。簡単なハード
ウェアで高速に判定する。

【００２８】＜請求項２の効果＞受信された信号の強度
が強いアンテナに高速に切り替えられ、受信状態が良好
になる。又、受信中であってもアンテナに受信された信
号の強度測定され、アンテナを切り替えることができ
る。

【００２９】＜請求項３の効果＞アンテナの切り替えが
必要になると、マイクロコントローラは各スイッチ回路
を制御して各アンテナの信号の強度を比較して、自動的
に強度が最大になるようにスイッチ回路を切り替える。
信号の受信開始時や受信中などで切り替えが必要なとき
はいつでも切り替えが行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の構成図。

【図２】従来のダイバシティ受信機の第１の構成図。

【図３】従来のダイバシティ受信機の第２の構成図。

【図４】本発明の一実施形態のマイクロコントローラの
ソフトウェアのフローチャート。

【図５】そのアナログ信号のタイムチャート。

【図６】そのディジタル信号のタイムチャート。

【符号の説明】

４ 受信機 ７ クロック信号 １０ コンパレータ １１ マイクロコントローラ ２０ Ａ／Ｄ変換器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のアンテナによって受信された各信号
   は第１のスイッチ回路により１つずつ選択されて受信機
   に伝送され、それらの信号の強度を示す電圧が、前記第
   １のスイッチ回路と同時に切り替えられる第２のスイッ
   チ回路により、前記アンテナのそれぞれに対応したコン
   デンサに保持され、レベル比較回路により前記コンデン
   サに保持された各電圧の中で最大になるのものが検出さ
   れ、且つその信号のみがそれ以降の所定期間の間、前記
   受信機に伝送されるように前記第１のスイッチ回路が制
   御されることを特徴とするダイバシティ受信機。
2. 【請求項２】前記第１のスイッチ回路と前記第２のスイ
   ッチ回路がクロック信号によって切り替えられ、前記レ
   ベル比較回路がそのクロック信号による切り替えを停止
   させることを特徴とする請求項１に記載のダイバシティ
   受信機。
3. 【請求項３】前記レベル比較回路は、少なくとも１つの
   コンパレータとそのコンパレータの出力を処理するコン
   トローラとから成ることを特徴とする請求項１又は請求
   項２に記載のダイバシティ受信機。
4. 【請求項４】パケット単位で送られてくる信号の第１の
   期間で上記の検出が行われ、前記第１の期間に引き続く
   第２の期間で上記スイッチが切り替えの停止状態を続け
   ることを特徴とする請求項１に記載のダイバシティ受信
   機。
5. 【請求項５】前記信号がスペクトラム拡散信号であるこ
   とを特徴とする請求項４に記載のダイバシティ受信機。