JPH02202729A - 指向性ダイバーシチアンテナ切替方式 - 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〉 この発明は指向性ダイバーシチアンテナ切替方式に関し
、さらに詳細にいえば、２以上の受信系の出力を切り替
えてフェージングを軽減するようにした移動体用の指向
性ダ・イバーシチアンテナ切替方式に関する。

〈従来の技術〉 地上における電波は、建物等の影響を受けてマルチパス
伝搬路を伝搬する。そして、異なる伝搬路から到来して
くる電波の位相が同相となった場合には、電界が強（な
り、逆相になった場合には、電界が弱くなる。上記電界
の弱まる周期、即ちフェージングの発生する周期は、約
１波長のピッチである。移動体は上記の周期で変動する
電界中を高速で移動するのであるから、速くて深いフエ
ージンクが発生する。

上記速くて深いフェージングを軽減するために、ダイバ
ーシチアンテナ切替方式が考案されている。

このダイバーシチアンテナ切替方式は、複数（以下の例
示では２つとする）のアンテナに対して、受信周波数、
偏波、電波の到来角、アンテナの位置等が異なるとき、
第５図に示すように２つアンテナでの受信電界強度が異
なることに着目したものであり、同図の太い実線で示さ
れるように、強いほうの受信レベルを出力するアンテナ
出力に切り替えて受信を行なうことにより、深いフェー
ジングを防止するものである。

特に、移動無線通信においては、電波が水平面内で異な
る方向から到来してくるため、例えば、建物で見通しを
妨げられた道路上での移動通信におけるダイバーシチア
ンテナ切替方式としては、指向性ダイバシチアンテナ切
替方式や複数アンテナ素子を離して用いる位置ダイバシ
チアンテナ切替方式を採用している。

このうち指向性ダイバシチアンテナ切替方式は、装置を
コンパクトに構成することができることから、車両等の
地上移動局に搭載されている。

指向性ダイバシチアンテナ切替方式は、■１素子のアン
テナの方位を可変にする方式、■２〜４程度の指向性の
違ったアンテナ素子を受信レベルに応じて切り替える方
式とがある。

上記■の方式を利用する受信装置は、１つのアンテナの
方位を可変して最大受信レベルに追従させ、深いフェー
ジングを防止している。しかし、この最大受信レベルに
追従させるために、最大受信レベルが得られる方位を検
出するためのサーボ機構と、回転するアンテナと受信ケ
ーブルとを結合する複雑な結合器とを必要とするため、
移動無線通信で発生するフェージングに対する高速追随
機能を持たせることは困難である。

このため、上記■の２〜４程度のアンテナ素子を受信レ
ベルに応じて切り替える方式がよく用いられる。例えば
、本件発明者等は、実願昭８２−１６７５８７において
ダイバシチ受信アンテナ制御装置を考案した。先願に係
るダイバシチ受信アンテナ制御装置は、各アンテナ素子
からの受信信号を分岐する分岐器と、該分岐器からの受
信信号を増幅する増幅器と、増幅信号を検波する検波器
と、検波信号の受信レベルを算出するレベル算出手段と
、上記算出された受信レベル同士を比較処理し、最大受
信レベルの得られる受信系を検出する信号処理手段と、
該信号処理手段からの受信系検出信号に応じて、従前接
続されている受信系から最大受信レベルの得られる受信
系に切替える切替器とを有するものである。

上記先願のダイバシチ受信アンテナ制御装置の動作は以
下の通りである。

それぞれのアンテナ素子の受信出力は分岐器により、増
幅器、および切替器に分岐される。増幅器側に分岐され
た受信出力は、検波器により包絡線検波され、そして、
レベル算出手段は検波信号に基いて受信レベルを算出す
る。次いで、信号処理手段は、レベル算出手段において
算出された各受信系の受信レベルの内から最大レベルの
得られる受信系を検出し、切替信号を切替器に出力する
。

次いで、切替器は最大受信レベルの得られる受信系と受
信器とを接続する。

上記先願によれば、信号処理手段が、各受信系の受信レ
ベル同士を常時比較しているので、フェージングが生じ
た場合には、迅速に最大受信レベルの得られる受信系に
切替えることができる。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところが、上記に例示したような指向性ダイバーシチア
ンテナ切替方式においては、上述の如く受信レベルの比
較に基いて最大受信レベルの得られる受信アンテナに切
り替えたのでは、路上の構築物の突起やコーナーに移動
体が接近し、受信レベルの逆転が起こったときでも受信
系が瞬時に切り替わってしまう。このため切替が多発し
、切替による位相の不連続状態が多発するという問題が
ある。

さらに詳細に説明すれば、移動体通信は、制御データ、
通話データ等からなる一連のブロックデータで搬送波を
振幅一定の変調したＰＳＫ変調波信号、ＦＳＫ変調波信
号等により行なわれているので、一連のブロックデータ
が送信されている時に、受信アンテナの切替が頻繁に行
われると、位相変化点、周波数変化点を検出することが
できず、データの連続性が損なわれ、データが失われる
虞れがある。

また、無線通信は非同期で行われているから、−度切替
タイミングでエラーが発生すると、同期回復に時間が掛
り、以後のデータの取込に支障をきたす虞れもある。

この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
受信系の瞬間的な切替時におけるデータネ連続の虞れを
防止し、通信品質の向上を図ることを可能にする指向性
ダイバーシチアンテナ切替方式を提供することを目的と
している。

く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための、この発明の指向性ダイバ
ーシチアンテナ切替方式は、各受信系の受信信号を分岐
する分岐器と、該分岐器からの受信レベル同士を比較し
、最大受信レベルの得られる受信系を検出する受信系検
出手段と、該検出手段からの検出信号に応じて、従前に
接続されている受信系を最大受信レベルの得られる受信
系に切り替える切替要求信号を出力する切替要求手段と
、切替要求手段からの切替要求信号を予め設定された複
数回数カウントした場合に、従前に接続されていた受信
系を最大受信レベルの得られる受信系に切り替えるべく
、切替器を駆動する切替手段とを有するものである。

く１作用〉 以上の指向性ダ・イバーシチアンテナ切替方式であれば
、外部からの信号を、各受信系により受信し、この受信
出力を分岐器を通して、受信系検出手段、および切替器
に供給する。そして、受信系検出手段において、各受信
系からの受信レベル同士を比較して最大受信レベルの得
られる受信系、即ち、何れの受信系からの出力が最も大
きいかを検出すると、切替要求手段は、従前に接続され
ている受信系を最大受信レベルの得られる受信系に切り
替えるための切替要求信号を出力する。切替手段は、上
記切替要求信号が発せられた回数を設定回数だけカウン
トした場合にのみ受信系を切り替える駆動信号を切替器
に対して発することになる。

〈実施例〉 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図を示し、
実施例の指向性ダイバーシチアンテナ切替方式は４つの
独立したアンテナ素子（１ａ）〜（ｌｄ）からなるアン
テナ群（１）と、各アンテナ素子（ｌａ）〜（１ｄ）か
らの受信信号を分岐する分岐器（２ａ）〜（２ｄ）と、
該分岐器（２ａ）〜（２ｄ）を通して受信信号が供給さ
れる受信系切替器（３）と、該受信系切替器（３）を通
して受信信号が供給される受信器（４）と、上記分岐器
（２ａ）〜（２ｄ）からの受信信号を所定タイミング毎
に切り替えるレベル検出系切替器（５）と、分岐器（２
ａ）〜（２ｄ）からの各受信信号のレベルを検出すると
ともに、切替駆動部（７）に受信系の切替指示信号を供
給する制御部（６）と、上記切替指示信号を受けた場合
に受信系切替器（３）に切替信号を出力する切替駆動部
（７）とを有している。

さらに詳細に説明すれば、アンテナ群（１）は、第２図
の水平指向性特性図に示されるすように、各々独立した
指向性を有する４つのアンテナ素子（ｌａ）〜（ｌｄ）
を、夫々９０度づつずらして配置し、夫々のアンテナ素
子（ｌａ）〜（ｌｄ）が正対する方位からの電波に対し
て最大受信レベルが得られるよう。

にしている。

分岐器（２ａ）〜（２ｄ）は、従来公知のものを使用し
、上記各アンテナ素子（ｌａ）〜（ｌｄ）からの受信出
力を受信系切替器（３）に供給するとともに、一部をレ
ベル検出系切替器（５）に供給するものである。但し、
上記信号を等分して出力する分配器を使用することも可
能である。

受信系切替器（３）は、上記受信系検出部（６）からの
切り替え信号に応じて、分岐器（２ａ）〜（２ｄ）のい
ずれかを受信器（４）に接続するものである。そのため
１ｑ１少なくとも４つのチャンネル（３ａ）〜（３ｄ）
を有している。

レベル検出系切替器（５）は、４つの出力端子から順番
にパルス信号を出力するタイミングパルス発生部（５１
）と、このタイミングパルスに応じて分岐器（２ａ）〜
（２ｄ）と受信系検出部（６）とを順次接続する４つの
チャンネル（５ａ）〜（５ｄ）とを、有している。、こ
れにより、分岐器（２ａ）〜（２ｄ）からの受信出力を
選択的に受信系検出部（６）に供給している。

制御部（６）は、レベル検出系切替器（５）からの受信
出力を増幅する増幅器（６１）と、増幅した信号を検波
する検波器（６２）と、検波したアナログ信号をデジタ
ル化するＡ／Ｄ変換器（６３）と、この変換されたデジ
タル信号に基いて受信レベルを算出する論理演算部（Ｂ
４）と、算出されたレベルを一時格納するメモリ（６５
）とを有している。上記論理演算部（６４）は、マイク
ロプロセッサで構成されており、各受信系の受信レベル
が記憶された後、格納した受信レベル同士を比較して最
大受信レベルの受信系を検出するとともに、当該最大レ
ベルの得られる受信系が従前に接続されている受信系と
異なることを検出した場合に、その検出した回数を数え
、所定回数を上回った場合に切替駆動部（７）に受信系
の切替指示信号を出力する。

切替駆動部（７）は、上記論理演算部（Ｂ４）から出力
される信号に基いて受信チャネルを選択する切替駆動信
号を生成するものである。

受信系切替器（３）は、切替駆動信号を受信した場合に
、受信系切替器（３）を駆動して所定のチャンネル（３
ａ）〜（３ｄ）を選択させ、当該受信系と受信器（４）
とを接続させるものである。

上記指向性ダイバーシチアンテナ切替方式の動作は以下
の通りである。

制御部（６）は、第３図のフローチャトに従って動作す
る。まず、最大レベルの得られる受信系が従前に接続さ
れている受信系と異なることを検出した場合にその検出
した回数を示す指標ｎを０とおく（ステップ■）。次に
、外部からの信号を各アンテナ素子（ｌａ）〜（１ｄ）
により受信し、この受信出力を分岐器（２ａ）〜（２ｄ
）を通して受信系切替器（３）に供給するとともに、受
信出力の一部をレベル検出系切替器（５）に供給する。

そして上記レベル検出系切替器（５）は、タイミングパ
ルス生成部（５１）から供給される一連のタイミングパ
ルス信号により、順番に選択されるチャンネル（５ａ）
〜（５ｄ）を通して受信出力を制御部（６）に供給する
（ステップ■）。

次に、当該受信出力を増幅器（６１）で増幅し、検波器
（６２）により検波するとともに、Ａ／Ｄ変換器（６３
）によりデジタル化し、さらに論理演算部（６４）にお
いて上記変換されたデジタル信号に基いて受信レベルを
算出する（ステップ■）。そして、算出した受信レベル
を一部メモリ（６５）に格納し、各受信系の受信レベル
が記憶された後、格納した各受信レベル同士を比較して
最大受信レベルの受信系ＣＨｘを検出する（ステップ■
）。

ステップ■においては、最大受信レベルの得られるチャ
ネルＣＨｘが、受信中のチャネルと同じか否かを判断し
、受信中のチャネルと一致している場合には、ステップ
■に戻る。相違している場合には、ステップ■に進み、
上記設定した指標ｎがＯかどうかを判定する。０であれ
ば、ステップ■で上記チャネルＣＨｘをＣＨｏとおき、
メモリ（６５）にホールドする。そして、ｎを１だけイ
ンクリメントし、ステップ■に戻る。したがって、この
時点ではｎ＝１となっている。

ついで、次のタイミングパルス出力に対応して、各アン
テナの受信レベルをモニタし、最大受信レベルの得られ
るチャネルＣＨｘを検出する（ステップ■〜ステップ■
）。ステップ■では、送信中のチャネルと同じかどうか
を判断し、違っていれば、ステップ■でｎを判定する。

ｎ−１であるので、今度はステップ■に進み、検出され
たチャネルＣＨｘが、ホールドしであるチャネルＣＨｏ
と同じかどうかを判断する。同じであれば、ステップ［
相］に進み、チャネル切替フラグを立ててスタートに戻
る。したがって、上記受信系切替器（３）に供給された
受信出力は、切替駆動部（７）から供給される切替信号
に応じて選択されたチャンネル（３ａ）〜（３ｄ）を通
して、受信器（４）に供給される。相違しておれば、ス
テップ■に進み、チャネルＣＨｏを直前に検出したチャ
ネルＣＨｘに更新し、受信チャネルを切り替えずにステ
ップ■に戻る。

このように、現在受信中のチャネルと異なる最大受信レ
ベルチャネルであって同じものが２回連続して検出され
た場合に、初めて受信チャネルを切り替えることとした
ので、電波の伝搬状態の局地的な乱れによる瞬時のチャ
ネル切替を回避できる。

なお、上記フローチャートでは、現在受信中のチャネル
と異なる最大受信レベルのチャネルが２回連続して現れ
た場合に切替を行っていたが、２回に限定されるもので
はなく、連続３回でも４回でもよい。一般に連続して０
回現れたら切り替えるようにしてもよい。最適な回数は
、実地試験等により決定される。

また、必ずしも連続して現れる必要はない。例えば、受
信レベルを５回モニタした間に３回現れれば切り替える
ようにしてもよい。一般にｋｏ回モニタしたうち、現在
受信中のチャネルと異なる最大レベルがｎｏ回（ｎｏ≦
ｋｏ）現れれば切り替えるようにしてもよい。

第４図は、ｋＯ回モニタしたうち、現在受信中のチャネ
ルと異なる最大レベルのチャネルがｎｏ回現れた時に切
り替えるアルゴリズムを示す。第３図と同一番号を付し
たステップは同一の意味を表わす。第３図と異なり、ス
テップ■でに−１とおき、ステップ■においてＣＨｘ＋
ＣＨｏであれば、ステップ■に進んでｋを１だけインク
リメントする。ステップ■においてＣＨＸ　−ＣＨｏで
あってもただちに切替を行わず、ステップ＠においてｎ
を１つインクリメントし、ステップ＠においてこのｎが
所定回数ｎｏに達したかどうかを判断する。ｎｏに達し
ていなければ、やはり、ステップ■に進んでｋを１だけ
インクリメントする。ステップ［有］からステップ■に
進み、ｋが設定値ｋ。

に達していなければステップ■に戻る。ｋが設定値ｋｏ
に達していれば、手順を打切りスタートに戻る。また、
ステップ■においてこのｎが所定回数ｎｏに達した場合
、初めてステップ［相］に移り切替を行う。

以上のような手順を採用したので、チャネル切替は、現
在受信中のチャネルと異なる最大受信レベルのチャネル
がｎｏ回現れた場合に初めて切替が行われるともに、チ
ャネルの検出回数は、ｋ。

回で制限される。つまり、ｋｏ回という有限なモニタ回
数の中で、現在受信中のチャネルと異なる最大レベルが
何回現れるかをカウントし、ｎｏ回現れれば切り替える
ことになる。

なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく
、例えばアンテナ素子の数は４つに限定されるものでは
なく、２つ以上であれば幾つであってもよい。その池水
発明の要旨を変更しない範囲内において、種々の設計変
更を施すことが可能である。

〈発明の効果〉 以上のように、本発明の指向性ダイバーシチアンテナ切
替方式によれば、切替手段は、１回の切り替え要求で受
信系を切り替えることをせず、設定された複数回の切替
要求をカウントした場合のみ切り替えることとしたので
、路上の構築物の突起やコーナー等連続性のない構造物
を移動体が瞬間的に通過したときでも、受信系は切り替
わることがなく、構造物によるフェージングの影響を繰
り返して受けたときに始めて受信系は切り替わる。

このため、受信系切り替え時における、切替による位相
の不連続状態の多発を防止することができる。

したがって、一連のブロックデータが送信されている時
でも、受信アンテナの切替による位相変化、周波数変化
の発生頻度を最少限に押さえることができ、通信品質の
向上を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る指向性ダイバーシチアンテナ切
替方式の一実施例を示すブロック図、第２図は実施例に
係るダイバシチ受信アンテナの指向性を示す図、 第３図は上記実施例におけるアンテナの切替手順を示す
フローチャート、 第４図はフローチャートの変更例、 第５図はフェージングのある場合の受信レベルの変化を
示すグラフである。 （１）・・・アンテナ素子、 （２ａ）〜（２ｄ）・・・分岐器、 （６）・・・受信系検出手段、 切替要求手段、 切替手段と して機能する制御部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２以上の受信系の受信レベル同士を比 較して最大受信レベルの得られる受信系 を検出し、受信中の受信系から最大受信 レベルの得られる受信系に切替えるよう にした指向性ダイバーシチアンテナ切替 方式において、 各受信系の受信信号のレベル同士を比 較し、最大受信レベルの得られる受信系 を検出する受信系検出手段と、該検出手 段からの検出信号に応じて、従前に接続 されている受信系を最大受信レベルの得 られる受信系に切り替える切替要求を出 力する切替要求手段と、切替要求手段か らの切替要求信号を予め設定された複数 回数カウントした場合に、従前に接続さ れていた受信系を最大受信レベルの得ら れる受信系に切り替えるべく、切替器を 駆動する切替手段とを有することを特徴 とする指向性ダイバーシチアンテナ切替 方式。