JP4181259B2 - 受信装置及び受信方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受信装置及び受信方法に関し、特に選択したアンテナセットを用いて良好な受信状態を得るダイバーシチ方式の受信装置及び受信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のダイバーシチ方式の受信装置の全体構成を図９に示す。この受信装置は８本の受信用アンテナ９０１〜９０８と、これと同数の受信ＲＦ部９０９〜９１６と、信号合成部９１７と、復調部９１８と、で構成されている。
【０００３】
上記構成を有する受信装置において、受信用アンテナ９０１〜９０８で受信した受信信号は、各受信ＲＦ部９０９〜９１６に入力され、ダウンコンバートされた中間周波数信号が出力される。中間周波数信号は、信号合成部９１７で等利得合成若しくは最大比合成され、復調部９１８で復調される。これにより、最終的に復調メッセージが得られる。
【０００４】
しかし、この受信装置においては、受信用アンテナ９０１〜９０８と同数の受信ＲＦ部９０９〜９１６を必要とするので、信号処理の回路規模が大きくなるという問題がある。また、ダイバーシチの効果を最大限得るためには、各受信信号に重み付けして合成する処理などの複雑な信号処理が必要になるので、信号処理に時間がかかるという問題もある。
【０００５】
このような問題を解決するために、特開平９−３０７４９２号公報に記載されているようなダイバーシチ方式の受信装置が提案されている。
【０００６】
図１０は、この受信装置の構成を示す。アンテナ１００１〜１００４はそれぞれ指向性をもっており、その指向性で無線信号を受信する。選択部１００５は制御部１００６からの制御信号を受けてアンテナ毎の受信信号を順次比較部１００７に送信するとともに、受信に使用するアンテナを選択する機能を持つ。比較部１００７は、受信信号のレベルを比較し、その比較結果を制御部１００６に送信する。制御部１００６は比較結果に基づいて、最大の受信レベルのアンテナと次に大きな受信レベルのアンテナとを選択する旨の制御信号を選択部１００５に送信する。
【０００７】
合成部１００８は、選択部１００５が選択したアンテナからの受信信号について、位相制御及び振幅制御をした後に合成する。受信部１００９は、合成された受信信号が入力され、所望の信号を出力する。
【０００８】
次に、この受信装置の動作について説明する。まず、アンテナ１００１〜１００４が受信した受信信号は、選択部１００５を経て順次比較部１００７へ送信される。比較部１００７は、各アンテナ１００１〜１００４の受信信号のレベルを比較してその比較結果を制御部１００６に送信する。この比較結果に基づき制御部１００６は選択部１００５を制御して、最大の受信レベルのアンテナと次に大きな受信レベルのアンテナとを選択させる。このようにして、選択されたアンテナからの受信信号だけが、位相制御及び振幅制御をされた後に、合成部で合成されて受信部に送られる。これにより、最適な受信状態が実現される。
【０００９】
このように、この受信装置によれば、アンテナ１００１〜１００４の中から選択された２本のアンテナからの受信信号だけを信号処理するので、信号処理の回路規模を小さくすることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平９−３０７４９２号公報に記載された受信装置においては、アンテナ単独の受信品質を基準にアンテナを選択するので、必ずしも合成後の受信品質を最良にするようなアンテナの組合せが得られるとは限らない。また、合成後の受信品質を基準にアンテナを選択しようする場合には、ダイバーシチの効果を高める目的でアンテナの数を増加させるに従って、受信品質を比較するアンテナの組合せの数が指数関数的に増加するので、アンテナの選択方法が複雑になる。
【００１１】
このようにアンテナの選択方法が複雑になれば、複雑な比較方法や制御が必要となるため回路規模が大きくなりアンテナの選択に時間がかかるという弊害を生じ、従来からある課題が解決されないことになる。
【００１２】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、アンテナの数が増加した場合でも、簡単な選択方法を用いて小規模な演算回路で短時間に良好な受信状態を実現する受信装置及び受信方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、アンテナを予め組み合わせたアンテナセットを一単位とする取り扱いを行う受信装置である。具体的には、受信に使用するアンテナを選択する際に、アンテナセットが受信した受信信号の品質を基準としアンテナセットを一単位として、一括してアンテナを選択する受信装置である。
【００１４】
このように、アンテナセットを一単位とする取り扱いを行うので、各アンテナを一単位とする取り扱いを行う場合と比較して、アンテナ選択の基準として必要になる受信品質の算出回数やアンテナ選択の対象となるアンテナの組み合わせの数を限定することができる。従って、小規模な演算回路で短時間に良好な受信状態を実現することができる。
【００１５】
また、本発明に係るアンテナセットは、アンテナセットに属するアンテナが所定の指向性を形成するように、いくつかのアンテナグループの中からアンテナを予め選択して構成する。
【００１６】
このように、アンテナセットに属するアンテナが所定の指向性を形成するので、アンテナセットを一単位とする簡単な選択方法を用いるものであっても、確実に良好な受信状態を実現することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の態様に係る受信装置は、所定の指向性を形成するように複数の指向性アンテナの中から予め選択して構成された複数組のアンテナセットと、前記指向性アンテナが受信した受信信号の品質を検出する品質検出手段と、この品質検出手段で得られた前記品質に基づき受信に使用するアンテナセットを選択するアンテナセット選択手段と、を具備する構成を採る。
【００１８】
この構成によれば、アンテナセットを一単位として受信に使用するアンテナの選択を行うので、アンテナ選択の基準となる受信品質を検出するに当たり、アンテナの任意の組合せに対応してその組合せの数だけ検出を繰り返すという無駄を省くことができる。従って、小規模な演算回路で短時間に良好な受信状態を実現することができる。
【００１９】
また、アンテナセットに属するアンテナは、所定の指向性を形成しているので、アンテナセットを一単位とする簡単な選択方法を用いるものであっても、確実に良好な受信状態を実現することができる。更に、アンテナセットは予め選択された少数の組み合わせしかないので、高速にアンテナセットを選択することが可能となり、受信環境の変化に即応して良好な受信状態を実現することもできる。
【００２０】
なお、異なるアンテナセットに同じアンテナが重複して属していても良く、また、アンテナセットが１本のアンテナのみからなる場合であっても良い。各アンテナセットに属するアンテナの数にばらつきがあっても良い。
【００２１】
本発明の第２の態様に係る受信装置は、第１の態様において、前記複数の指向性アンテナは、相異なる方向を指向する複数の指向性アンテナによりそれぞれ構成された複数のアンテナグループに区分され、前記アンテナセットに属する前記指向性アンテナは、前記アンテナグループを構成する前記指向性アンテナの中から予め選択されるようにした。
【００２２】
この構成によれば、複数の指向性アンテナは、複数のアンテナグループに区分されているので、アンテナをアンテナグループ毎にまとめて設置することにより設置が容易となる。
【００２３】
また、アンテナセットに属するアンテナは、アンテナグループを構成するアンテナの中から必要数だけ選択すればいいので、アンテナの選択が容易である。しかも、同一のアンテナセットに属するアンテナは、同一のアンテナグループから２本以上選択しないようにすれば、受信に使用するアンテナが相互に一定距離だけ離れることとなるので、空間ダイバーシチの効果が高まる。
【００２４】
なお、アンテナセットに属するアンテナの選択は、同一のアンテナグループから２本以上選択してもよく、一部のアンテナグループからは１本も選択されなくてもよい。
【００２５】
本発明の第３の態様に係る受信装置は、第１の態様又は第２の態様において、前記複数の指向性アンテナは、相異なる方向を指向する複数の指向性アンテナによりそれぞれ構成された複数のアンテナグループに区分され、このアンテナグループは、前記指向性アンテナを配置する仮想平面上の略多角形の各頂点近傍に設置され、前記アンテナセットに属する前記指向性アンテナは、その指向性の方向と前記略多角形のいずれかの辺に垂直な方向とのなす角が小さい順に所定の数だけ予め選択されるようにした。
【００２６】
この構成によれば、複数の指向性アンテナは、複数のアンテナグループに区分されているので、アンテナをアンテナグループ毎にまとめて設置することにより設置が容易となる。また、アンテナセット毎に、それぞれに属するアンテナの指向性の方向を揃えることができるので、容易に所定の指向性を形成することができる。
【００２７】
本発明の第４の態様に係る受信装置は、第１の態様から第３の態様のいずれかにおいて、前記複数の指向性アンテナの総数よりも少ない受信部を具備し、前記アンテナセットに属する前記指向性アンテナは、前記受信部の数以下の本数だけ選択されるようにした。
【００２８】
この構成によれば、アンテナの総数よりも受信部が少ないので、不要な受信部がなく回路規模が小さくなる。また、各アンテナセットに属するアンテナの数は受信部の数以下なので、同時に受信に使用するアンテナについては確実に受信することができる。
【００２９】
本発明の第５の態様に係る受信装置は、第１の態様から第４の態様のいずれかにおいて、前記品質検出手段は、前記受信信号を合成する前における前記指向性アンテナが受信した前記各受信信号の品質を検出し、前記アンテナセット選択手段は、少なくとも前記アンテナセットに前記品質が最良である指向性アンテナが含まれること、又は前記アンテナセットに含まれる前記各指向性アンテナの前記品質を総合した品質が最良であることを条件に、そのアンテナセットを受信に使用するアンテナセットとして選択するようにした。
【００３０】
この構成によれば、受信信号を合成する前における各受信信号の品質を検出してアンテナを選択することができるので、信号合成処理や復号処理を経ることなく容易に且つ高速にアンテナセットの選択を行うことができる。
【００３１】
また、アンテナセットに受信信号の品質が最良であるアンテナが含まれるという条件と、アンテナセットに含まれるアンテナの受信信号の品質を総合した品質が最良であるという条件は、いずれも合成後の受信信号の品質の良否との相関が強く、且つ、比較的容易に演算処理できる判断基準なので、簡単な方法でありながらダイバーシチの効果を実現することができる。
【００３２】
本発明の第６の態様に係る受信装置は、第１の態様から第４の態様のいずれかにおいて、前記品質検出手段は、前記受信信号を合成した後における合成信号の品質を検出し、前記アンテナセット選択手段は、前記品質が所定の基準に達しない時は別のアンテナセットに切り替え、前記品質が前記所定の基準に達した時は通信中のアンテナセットを受信に使用するアンテナセットとして選択するようにした。
【００３３】
この構成によれば、受信装置の最終出力である合成後の受信信号に基づいて受信品質を定量化してアンテナを選択することができるので、最も直接的に且つ確実に受信品質の最適化を図ることができる。
【００３４】
また、受信品質が所定の基準に達しない時は別のアンテナセットに切り替えるという簡単な方法なので、回路規模が小さいままで容易にダイバーシチの効果を実現することができる。
【００３５】
本発明の第７の態様に係る受信装置は、第１の態様から第６の態様のいずれかにおいて、前記品質は、受信電界強度、受信電力、通信相手からの受信電波の電界強度、通信相手からの受信電波の電力、全受信電界強度に含まれる通信相手からの受信電波の電界強度の割合、及び全受信電力に含まれる通信相手からの受信電波の電力の割合からなる群より選ばれた少なくとも一つであるようにした。
【００３６】
この構成によれば、合成後の受信信号の品質の良否との相関が強い基準に基づいてアンテナセットの選択が行われるので、確実に受信品質の最適化を図ることができる。
【００３７】
本発明の第８の態様に係る受信装置は、第６の態様において、前記品質は、誤り検出の有無、巡回冗長符号を用いた検査結果、誤り率及びコンスタレーションの分散からなる群より選ばれた少なくとも一つであるようにした。
【００３８】
この構成によれば、受信信号の復調の良否を直接示す基準に基づいてアンテナセットの選択が行われるので、最も直接的に且つ確実に受信品質の最適化を図ることができる。
【００３９】
本発明の第９の態様に係る受信装置は、第１の態様から第８の態様のいずれかにおいて、前記アンテナセット選択手段は、前記受信信号の或るフレームの前記品質に基づいて前記アンテナセットを選択する事前選択手段と、選択した前記アンテナセットを記憶する選択情報記憶手段と、を具備し、この選択情報記憶手段が記憶した前記アンテナセットに属する前記指向性アンテナからの前記受信信号を、次以降のフレームの受信の際に合成し復調する合成復調手段を具備する構成を採る。
【００４０】
この構成によれば、事前にアンテナセットが選択されているので、選択されたアンテナセットに属するアンテナから受信信号を受信した直後に合成と復調の処理が可能である。従って、受信から復調までの時間を短縮することができる。
【００４１】
なお、アンテナセットを選択した時とアンテナセットからの受信信号を合成し復調する時の受信環境は同一ではないが、選択してから合成し復調するまでの時間を十分短くすることにより、受信環境の変化は無視できるようになる。
【００４２】
本発明の第１０の態様に係る送受信装置は、第１の態様から第９の態様の受信装置と、前記アンテナセット選択手段で選択された前記アンテナセットを用いて無線送信を行う送信手段と、を具備する構成を採る。
【００４３】
この構成によれば、指向性を形成するように予め選択されたアンテナセットをそのまま用いて無線送信を行うので、アンテナセットの指向性は通信相手の方向を向き、通信相手以外の受信機に対する干渉を低減させることが可能になる。
【００４４】
本発明の第１１の態様に係る基地局装置は、第１の態様から第９の態様の受信装置を具備する構成を採る。
【００４５】
この構成によれば、基地局装置の受信装置は、小規模な演算回路で短時間に良好な受信状態を実現することができる。また、基地局装置の受信装置は、受信環境の変化に即応して良好な受信状態を実現することもできる。
【００４６】
本発明の第１２の態様に係る受信方法は、所定の指向性を形成するアンテナセットを構成するように複数の指向性アンテナを選択するアンテナ選択工程と、前記指向性アンテナが受信した受信信号の品質を検出する品質検出工程と、この品質検出手段で得られた前記品質に基づき受信に使用する前記アンテナセットを選択するアンテナセット選択工程と、を具備するようにした。
【００４７】
この方法によれば、アンテナセットを一単位として受信に使用するアンテナの選択を行うので、各アンテナを一単位とする場合と比較して、アンテナ選択の基準として必要になる受信品質の算出回数やアンテナ選択の対象となるアンテナの組み合わせの数を限定することができる。従って、小規模な演算回路で短時間に良好な受信状態を実現することができる。
【００４８】
また、アンテナセットに属するアンテナは、所定の指向性を形成しているので、アンテナセットを一単位とする簡単な選択方法を用いるものであっても、確実に良好な受信状態を実現することができる。更に、アンテナセットは予め選択された組み合わせであり少数しかないので、高速にアンテナセットを選択することが可能となり、受信環境の変化に即応して良好な受信状態を実現することもできる。
【００４９】
本発明の第１３の態様に係る受信方法は、第１２の態様において、前記アンテナ選択工程において、相異なる方向を指向するように前記複数の指向性アンテナを区分してなるアンテナグループの中から指向性アンテナを選択するようにした。
【００５０】
この方法によれば、複数の指向性アンテナは、複数のアンテナグループに区分されているので、アンテナをアンテナグループ毎にまとめて設置することにより設置が容易となる。
【００５１】
また、アンテナセットに属するアンテナは、アンテナグループを構成するアンテナの中から必要数だけ選択すればいいので、アンテナの選択が容易である。しかも、同一のアンテナセットに属するアンテナは、同一のアンテナグループから２本以上選択しないようにすれば、受信に使用するアンテナが相互に一定距離だけ離れることとなるので、空間ダイバーシチの効果が高まる。
【００５２】
本発明の第１４の態様に係る受信方法は、第１２の態様又は第１３の態様において、相異なる方向を指向するように前記複数の指向性アンテナを区分してなるアンテナグループを、仮想平面上における略多角形の各頂点近傍に設置する設置工程を具備し、前記アンテナ選択工程において、指向性アンテナの指向性の方向と前記略多角形のいずれかの辺に垂直な方向とのなす角が小さい順に、所定の数の指向性アンテナを選択するようにした。
【００５３】
この方法によれば、複数の指向性アンテナは、複数のアンテナグループに区分されているので、アンテナをアンテナグループ毎にまとめて設置することにより設置が容易となる。また、アンテナセットに属するアンテナの指向性の方向を揃えることができるので、容易に所定の指向性を形成することができる。
【００５４】
本発明の第１５の態様に係る受信方法は、第１２の態様から第１４の態様のいずれかにおいて、前記品質検出工程において、前記受信信号を合成する前に前記アンテナが受信した前記各受信信号の前記品質を検出し、前記アンテナセット選択工程において、少なくとも前記アンテナセットに前記品質の値が最良である指向性アンテナが含まれること、又は前記アンテナセットに含まれる前記各指向性アンテナの前記品質を総合した品質が最良であることを条件に、そのアンテナセットを受信に使用するアンテナセットとして選択するようにした。
【００５５】
この方法によれば、受信信号を合成する前に各受信信号の品質を検出してアンテナを選択することができるので、信号合成処理や復号処理を経ることなく容易に且つ高速にアンテナセットの選択を行うことができる。
【００５６】
また、アンテナセットに受信信号の品質が最良であるアンテナが含まれるという条件と、アンテナセットに含まれるアンテナの受信信号の品質を総合した品質が最良であるという条件は、いずれも合成後の受信信号の品質の良否との相関が強く、且つ、比較的容易に演算処理できる判断基準なので、簡単な方法でありながらダイバーシチの効果を実現することができる。
【００５７】
本発明の第１６の態様に係る受信方法は、第１２の態様から第１４の態様のいずれかにおいて、前記品質検出工程において、前記受信信号を合成した後に合成された前記受信信号の品質を検出し、前記アンテナセット選択工程において、前記品質の値が所定の基準値に達しない時は別のアンテナセットに切り替え、前記品質の値が前記所定の基準値に達した時は通信中のアンテナセットを受信に使用するアンテナセットとして選択するようにした。
【００５８】
この方法によれば、受信装置の最終出力である合成後の受信信号に基づいて受信品質を定量化してアンテナを選択することができるので、最も直接的に且つ確実に受信品質の最適化を図ることができる。
【００５９】
また、受信品質が所定の基準に達しない時は別のアンテナセットに切り替えるという簡単な方法なので、回路規模が小さいままで容易にダイバーシチの効果を実現することができる。
【００６０】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係る受信装置の全体構成を示すブロック図、図２はアンテナの指向性の方向を示す説明図、図３はアンテナの配置図、図４はアンテナセットの構成方法を示す説明図である。なお、本明細書においてアンテナセットとは所定の指向性を形成するように予め選択されたアンテナの集合をいい、後に詳述する。
【００６１】
まず、本発明の実施の形態１に係る受信装置の全体構成について、図１を用いて説明する。アンテナ１０１〜１０８は、それぞれ無線信号を受信する。所望波電力検出部１０９〜１１６は、受信信号の中の通信相手からの信号だけを取り出してその電力を測定し、アンテナセット選択部１１７に出力する。
【００６２】
アンテナセット選択部１１７は、事前選択部１１８及び選択情報記憶部１１９で構成されており、事前選択部１１８は、所望電力検出部１０９〜１１６の出力に基づき、受信に使用するアンテナセットを選択する。選択情報記憶部１１９は、事前選択部１１８で選択したアンテナセットを一時的に記憶し、所定のタイミングでスイッチ部１２０に対し、入力端子を切り替える旨の制御信号を送信する。
【００６３】
スイッチ部１２０は、選択情報記憶部１１９に記憶されたアンテナセットに属するアンテナからの受信信号だけを受信ＲＦ部１２１〜１２４に出力するように入力端子を切り替える。受信ＲＦ部１２１〜１２４は、入力された受信信号を中間周波数信号に変換して信号合成部１２５に出力する。信号合成部１２５は、４個の受信ＲＦ部１２１〜１２４からの中間周波数信号を合成する。復調部１２６は、信号合成部１２５の出力信号を復調して所望の信号を出力する。
【００６４】
次に、アンテナ及びアンテナセットの構成について図２〜図４を用いて詳細に説明する。指向性を持つ各アンテナを図２のように表記し、図２中の矢印の方向にアンテナの指向性が向いているとする。この表記を用いて、アンテナ１０１〜１０８の配置を図３に示す。
【００６５】
まず、アンテナ１０１とアンテナ１０２とは、相互に反対方向の指向性を持ち、２本でアンテナグループ３０１を構成する。ここで、アンテナグループとは、いくつかのアンテナが比較的近接して配置され、構造上一体として取り扱われるアンテナの集合である。取り扱いや設置を容易にするためには、例えば、同一のアンテナグループ３０１に属するアンテナ１０１とアンテナ１０２を建物の屋上の隅に設置された１本の支柱にまとめて固定する。
【００６６】
同様にして、アンテナ１０３とアンテナ１０４がアンテナグループ３０２を、アンテナ１０５とアンテナ１０６がアンテナグループ３０３を、アンテナ１０７とアンテナ１０８がアンテナグループ３０４を、それぞれ構成する。これらアンテナ１０３〜１０８も、アンテナグループ毎に構造上一体として取り扱われる。一方、アンテナグループ３０１〜３０４相互の位置関係については、空間ダイバーシチの効果を得るために、受信信号の約十波長程度離れるように配置される。本発明の実施の形態においては、建物の屋上の四隅にアンテナグループ３０１〜３０４が配置されたものとする。
【００６７】
続いて、アンテナ１０１〜１０８の中から、各アンテナセットＡ〜Ｄに属するアンテナを選択する方法について図４を用いて説明する。アンテナグループ３０１〜３０４は、建物の屋上の四隅Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓに配置されており、仮想平面上において四角形ＰＱＲＳが定まる。この四角形ＰＱＲＳの一辺ＰＳに垂直な方向を示す矢印Ｌ１を基準にして、次に示す方法でアンテナセットに属するアンテナを選択する。
【００６８】
例えば、アンテナ１０１〜１０８はそれぞれ指向性を持っているが、この指向性の方向と矢印Ｌ１の方向との成す角が小さいアンテナから順に４本を選択することとする。図４によれば、指向性の方向と矢印Ｌ１の方向との成す角が約４５度となるアンテナ１０１、アンテナ１０３、アンテナ１０６、アンテナ１０８が選択される。このようにして選択して組み合わせたアンテナによって構成されるアンテナセットをアンテナセットＡと呼ぶことにする。
【００６９】
同様な方法により、四角形ＰＱＲＳの辺ＰＱ、辺ＱＲ、辺ＲＳに対してアンテナセットＢ、アンテナセットＣ、アンテナセットＤに属するアンテナが選択できる。実際に選択を行った結果を一覧表にして（表１）に示す。アンテナセットＡはＬ１の方向、アンテナセットＢはＬ２の方向、アンテナセットＣはＬ３の方向、アンテナセットＤはＬ４の方向にそれぞれ指向性を持つことになる。
【００７０】
【表１】
このような方法により、アンテナセットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに属するアンテナを選択すれば、アンテナセット毎に、それぞれに属するアンテナの指向性の方向が揃うので、アンテナセットとしても所定の指向性が形成される。また、四角形ＰＱＲＳの各辺に対応する方向に４つの指向性が形成されているので、指向性の向きはほぼ全方位を覆うことができる。従って、このように所定の指向性を持つ僅か４組のアンテナセットの中から、受信に使用するアンテナセットを選択するだけで、全方位からの受信信号に対する高いダイバーシチ効果を得ることが可能になる。
【００７１】
次に、本発明の実施の形態１に係る受信装置の動作について、前述の図１を用いて説明する。図１において、アンテナ１０１〜１０８がそれぞれ無線信号を受信すると、所望波電力検出部１０９〜１１６は、各アンテナ１０１〜１０８が受信した受信信号の中に含まれる通信相手からの信号の電力（以下、所望波電力という。）をそれぞれ測定する。その測定結果を（表２）に示す。
【００７２】
【表２】
アンテナセット選択部１１７は、この測定結果に基づいて受信に使用するアンテナセットを選択する。具体的には、（表３）に示すように、各アンテナセットＡ〜Ｄに属する４本のアンテナが受信した所望波電力の和をそれぞれ求め、この中で和が最大となるアンテナセットＡを、受信に使用するアンテナセットとして選択する。
【００７３】
【表３】
このように、予め指向性を形成するようにアンテナを組み合わせたアンテナセットを一単位として受信に使用するアンテナの選択を行うので、アンテナ選択のために、アンテナの任意の組合せに対応する所望波電力の和をその組合せの数だけ繰り返し算出するという無駄を省くことができる。
【００７４】
なお、所望波電力をアンテナセットの選択基準としたのは、所望波電力は合成後の受信信号の品質の良否との相関が強いからである。また、受信信号を合成する前に検出できる品質なので、信号合成処理や復号処理を経ることなく容易に且つ高速にアンテナセットの選択を行うことができるという利点があるからでもある。
【００７５】
同じ理由により、所望波電力に替えて、受信電界強度、受信電力、通信相手からの受信電波の電界強度、全受信電界強度に含まれる通信相手からの受信電波の電界強度の割合、又は全受信電力に含まれる通信相手からの受信電波の電力の割合を選択基準としてもよく、また、これらを組み合わせて選択基準としてもよい。
【００７６】
以上説明したようなアンテナセットの選択に続いて、アンテナセット選択部１１７は、スイッチ部１２０を制御して入力端子を切り替え、アンテナセットＡに属する計４本のアンテナ１０１、アンテナ１０３、アンテナ１０６、アンテナ１０８からの受信信号だけが４個の受信ＲＦ部１２１〜１２４に接続するようにする。
【００７７】
このように、８本のアンテナ１０１〜１０８で受信した各信号のうち、半数の受信信号だけしか受信ＲＦ部１２１〜１２４に接続する必要が無いので、受信装置の中でも特に回路規模の大きい受信ＲＦ部の数を減らすことができる。その結果、受信装置全体の回路規模を縮小することができる。
【００７８】
このように、アンテナセットＡに属する計４本のアンテナ１０１、アンテナ１０３、アンテナ１０６、アンテナ１０８からの受信信号だけを受信ＲＦ部１２１〜１２４に接続して、合成し復調しても、ダイバーシチ効果を得て良好な受信状態を実現できる。これは、一般の最大比合成のような受信信号の合成によるダイバーシチ方式において、受信品質の劣る受信信号を信号合成に使用せずに信号合成後の信号品質の劣化を防止できることからも明らかである。
【００７９】
最後に、受信ＲＦ部１２１〜１２４に入力された各受信信号は、それぞれ中間周波数信号に変換され、信号合成部１２５で合成され、復調部１２６で、復調され所望の信号となる。
【００８０】
以上の説明ではアンテナセットの選択の後に受信信号の合成と復調が行われる場合について説明している。この一連の動作を実行するには、上記の場合を含めて、アンテナセットの選択のタイミングの観点から２つの方法が考えられる。そこで、図５及び図６を用いて以下詳細に説明する。図５及び図６は、ともにアンテナセットを選択するタイミングを示すタイミング図であり、それぞれ第１の方法及び第２の方法を示している。
【００８１】
まず、第１の方法について図５を用いて説明する。この方法では、受信信号のフレームの先頭を受信したと同時にアンテナセット選択部１１７の中の事前選択部１１８がアンテナセットの選択を開始し、一定時間後に選択を完了する。続いて、選択情報記憶部１１９は選択されたアンテナセットを記憶し、即座にスイッチ部１２０に制御信号を送信する。その後、受信信号の合成と復調が行われる。
【００８２】
この第１の方法によれば、信号を受信してから復調を完了するまでに時間を要するものの、受信した受信信号のフレームに関する品質がそのフレーム自体に係る受信信号の合成と復調に反映されるので、短周期で受信環境が変動する場合にも高いダイバーシチ効果が得られる。また、選択情報記憶部１１９で選択されたアンテナセットを、必ずしも記憶する必要がないので、アンテナセット選択部１１７から選択情報記憶部１１９を除いた簡単な構成の受信装置とすることも可能になる。
【００８３】
次に、第２の方法について図６を用いて説明する。この方法では、まず、受信信号のフレーム１の先頭を受信したと同時にスイッチ部１２０に対し、選択情報記憶部１１９の記憶に従って或る制御信号が送信され、即座に受信信号の合成と復調が行われる。続いて、受信信号のフレーム１の受信品質に基づいて、アンテナセット選択部１１７の中の事前選択部１１８はアンテナセットを選択し、選択情報記憶部１１９は選択されたアンテナセットを記憶しておく。
【００８４】
その後フレーム２を受信したときは、フレーム２の先頭を受信したと同時に、選択情報記憶部１１９は、フレーム１の受信品質に基づいて選択されたアンテナセットに属するアンテナからの受信信号の合成と復調をする旨の制御信号を、スイッチ部１２０に送信する。従って、フレーム２の先頭を受信したと同時に受信信号の合成と復調が行われることとなる。以降のフレームにおいても同様の動作を繰り返す。
【００８５】
この第２の方法によれば、アンテナセットを選択する時間がかからないので、信号を受信してから復調を完了するまでにかかる時間を短縮することが可能になる。また、受信した受信信号のフレームに関する品質が、そのフレーム自身でなく、その次のフレームに係る受信信号の合成と復調に反映されることになるが、短周期で受信環境が変動することがない場合には十分なダイバーシチ効果が得られる。
【００８６】
このように、本発明の実施の形態１に係る受信装置によれば、まず、アンテナの指向性の方向にもとづいてアンテナセットに属するアンテナを選択するので、簡単な方法で、確実にアンテナセットを構成し所定の指向性を形成することができる。また、このようなアンテナセットを一単位として受信に使用するアンテナの選択を行うので、アンテナ選択の基準となる受信品質を検出するに当たり、アンテナの任意の組合せに対応してその組合せの数だけ検出、演算、比較等を繰り返すという無駄を省くことができる。
【００８７】
更に、選択したアンテナからの受信信号だけを受信ＲＦ部に入力するので、不要な受信ＲＦ部を省略して回路規模を小さくすることができる。
【００８８】
なお、本発明の実施の形態１に係る受信装置で選択したアンテナセットを用いて無線送信も行える送受信装置を使用すれば、アンテナセットの指向性が通信相手の方向を向いているので、効率的な送信が可能であり通信相手以外の受信機に対する干渉を低減させることもできる。このような送受信装置は、移動体通信用の基地局装置に応用することができる。
（実施の形態２）
図７は本発明の実施の形態２に係る受信装置のアンテナセットの構成方法を示す説明図である。本発明の実施の形態２に係る受信装置は、アンテナの構成だけが実施の形態１に係る受信装置と異なっているので、受信装置の全体構成及び受信装置の動作については説明を省略し、アンテナの構成について以下にする。
【００８９】
アンテナ７０１（ａ）〜７０６（ｃ）は、図７に示すように配置されている。まず、アンテナ７０１（ａ）とアンテナ７０１（ｂ）とアンテナ７０１（ｃ）とは、指向性の偏りが生じないように相互に約１２０度ずつ離れた方向に指向性を持ち、３本でアンテナグループ７０７を構成する。取り扱いや設置を容易にするためには、例えば、建物の屋上の隅などにアンテナ７０１（ａ）とアンテナ７０１（ｂ）とアンテナ７０１（ｃ）とを比較的近接して固定する。
【００９０】
同様にして、アンテナ７０２（ａ）とアンテナ７０２（ｂ）とアンテナ７０２（ｃ）とがアンテナグループ７０８を構成する。その他のアンテナについても、図７に示すように、アンテナグループ７０９、アンテナグループ７１０、アンテナグループ７１１、アンテナグループ７１２が、それぞれ構成される。一方、アンテナグループ７０７〜７１２相互の位置関係については、空間ダイバーシチの効果を得るために、受信信号の約十波長程度離れるように配置される。
【００９１】
続いて、アンテナ７０１（ａ）〜７０６（ｃ）の中から、各アンテナセットＡ〜Ｆに属するアンテナを選択する方法について図７を用いて説明する。アンテナグループ７０７〜７１２は、それぞれＰ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｕに配置されており、仮想平面上において六角形ＰＱＲＳＴＵが定まる。この六角形ＰＱＲＳＴＵの一辺ＰＱに垂直な方向を示す矢印Ｌ１を基準にして、次に示す方法でアンテナセットに属するアンテナを選択する。
【００９２】
例えば、アンテナ７０１（ａ）〜７０６（ｃ）はそれぞれ指向性を持ち、アンテナグループ７０７〜７１２のいずれかに属している。この指向性の方向と矢印Ｌ１の方向との成す角が最も小さいアンテナを各アンテナグループから１本ずつ選択することとする。
【００９３】
図７によれば、アンテナグループ７０７からは、指向性の方向と矢印Ｌ１の方向との成す角が約３０度となるアンテナ７０１（ｃ）が選択される。同様にして、各アンテナグループからアンテナ７０２（ｂ）、アンテナ７０３（ｂ）、アンテナ７０４（ａ）、アンテナ７０５（ａ）、アンテナ７０６（ｃ）が選択される。このようにして選択して組み合わせたアンテナによって構成されるアンテナセットをアンテナセットＡと呼ぶことにする。
【００９４】
同様な方法により、六角形ＰＱＲＳＴＵの辺ＰＱ、辺ＱＲ、辺ＲＳ、辺ＳＴ、辺ＴＵに対してアンテナセットＢ、アンテナセットＣ、アンテナセットＤ、アンテナセットＥ、アンテナセットＦに属するアンテナが選択できる。実際に選択を行った結果を一覧表にして（表４）に示す。
アンテナセットＡはＬ１の方向、アンテナセットＢはＬ２の方向、アンテナセットＣはＬ３の方向、アンテナセットＤはＬ４、アンテナセットＥはＬ５の方向、アンテナセットＦはＬ６の方向の方向にそれぞれ指向性を持つことになる。
【００９５】
【表４】
このような方法により、アンテナセットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆに属するアンテナを選択する本発明の実施の形態の受信装置によれば、アンテナセットに属するアンテナは、アンテナグループを構成するアンテナの中から指向性の形成に最適なものを１本ずつ選択していけばよいので、アンテナの選択が容易である。しかも、同一のアンテナセットに属するアンテナは、受信に使用するアンテナが相互に受信信号の十波長程度離れることとなるので、空間ダイバーシチの効果が高まる。
【００９６】
なお、アンテナセットに属するアンテナの選択は、各アンテナグループから２本以上の一定本数ずつ選択する方法をとってもよく、この方法でも選択は容易である。また、他の条件を定めて、最初に一定組数のアンテナグループを選択しておいて、その選択されたアンテナグループの中からだけアンテナを１本ずつ選択する方法でもよい。更に、本実施の形態においては、六角形ＰＱＲＳＴＵの各辺に垂直な方向を基準にアンテナを選択したが、例えば、六角形ＰＱＲＳＴＵの対角線ＰＲ、ＱＳなどを基準としても同様の効果が得られる。
また、本実施の形態ではアンテナを六角形の頂点近傍に配置する場合を説明したが、本発明の実施に当たり六角形に限定する必要はなく、三角形、五角形などのように頂点の数はいくつであってもよい。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る受信装置は、アンテナセットの選択方法だけが実施の形態１に係る受信装置と異なるものであるので、受信装置の全体構成及び受信装置の動作については説明を省略し、アンテナセットの選択方法について以下に説明する。
【００９７】
本発明の実施の形態１と同様に、図１に示すアンテナ１０１〜１０８は、それぞれ無線信号を受信し、所望波電力検出部１０９〜１１６は各アンテナ１０１〜１０８が受信した所望波電力を測定する。その測定結果は、実施の形態１の説明の中で説明した（表２）と同じであるとする。
【００９８】
この時、アンテナセット選択部１１７は、所望波電力が最大であるアンテナを含むアンテナセットであることを条件とし、この条件を満たすアンテナセットの中から所望波電力の和が最大であるアンテナセットを選択する。具体的には、（表５）に示すように、所望波電力が最大であるアンテナ１０２が属するアンテナセットＢとアンテナセットＣを選択する。次に、選択されたアンテナセットＢとアンテナセットＣに属する各４本のアンテナが受信した所望波電力の和をそれぞれ求める。最終的に、この２つのアンテナセットの中で和が最大であるアンテナセットＢを、受信に使用するアンテナセットとして選択する。
【００９９】
【表５】
従って、実施の形態１と同様の選択方法により所望波電力の和だけを基準に選択すればアンテナセットＡが選択される場合であっても、上記の選択方法によればアンテナセットＢが選択される結果となる。
【０１００】
上記の選択方法にしたのは、所望波電力の和が最大であるアンテナセットの中に所望波電力が最大であるアンテナが含まれていない場合は、所望波電力が最大であるアンテナを含んだアンテナセットに比べ、受信状態が劣ることがあるからである。
【０１０１】
このように、本発明の実施の形態の受信装置によれば、常に所望波電力が最大であるアンテナを含むアンテナセットを選択するので、確実に高いダイバーシチ効果を得て良好な受信状態を実現することができる。
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係る受信装置は、受信信号を合成した後における合成信号の品質を検出して、この品質に基づいてアンテナセットの選択を行う点で、実施の形態１に係る受信装置と大きく異なっている。
【０１０２】
そこで、本発明の実施の形態４に係る受信装置の構成及び動作について、図８を用いて説明する。図８は本発明の実施の形態４に係る受信装置の全体構成を示すブロック図である。なお、図１に示す実施の形態１に係る受信装置と同一の構成要素には同一番号を付している。
【０１０３】
まず、本発明の実施の形態４に係る受信装置の全体構成について、図８を用いて説明する。アンテナ１０１〜１０８は、それぞれ無線信号を受信する。これらアンテナ１０１〜１０８の配置及びアンテナセットの構成は、既に説明した図３及び（表１）に示す実施の形態１に係るアンテナと同様であるので、ここでは説明を省略する。
【０１０４】
スイッチ部１２０は、アンテナセット選択部８０１で選択されたアンテナセットに属するアンテナからの受信信号だけを受信ＲＦ部１２１〜１２４に接続する。受信ＲＦ部１２１〜１２４は、入力された受信信号を中間周波数信号に変換して信号合成部１２５に出力する。信号合成部１２５は、受信ＲＦ部１２１〜１２４からの中間周波数信号を合成する。復調部１２６は、信号合成部１２５の出力信号を復調して所望の信号を出力する。
【０１０５】
誤り検出部８０２は、復調部１２６からの復調信号に対し巡回冗長符号を用いて誤り検出を行い結果を出力する。なお、巡回冗長符号とは、符号誤り検出方式に用いる符号の一つであり、簡単な回路で符号化でき、能率良く誤りを検出できる特徴を持つものである。一般に、巡回冗長符号による誤り検出は、まず、送信側では元の符号を高次多項式で表したものをあらかじめ定めた生成多項式で割り算し、この余りの符号を元の符号に付加したものを送信し、これに対し、受信側では符号を生成多項式で割り算し、割り切れるかどうかで誤りを検出する、という方式で行われる。
【０１０６】
アンテナセット選択部８０１は、誤り検出部８０２から出力された結果に基づき受信に使用するアンテナセットを選択し、スイッチ部１２０に制御信号を送信する。
【０１０７】
次に、本発明の実施の形態４に係る受信装置の動作について、前述の図８及び（表１）を用いて説明する。図８において、まず、アンテナ１０１〜１０８がそれぞれ無線信号を受信すると、アンテナセット選択部８０１は、初期設定として定められた順番に従い、（表１）に示すアンテナセットＡを受信に使用するアンテナセットとして選択する。続いて、アンテナセット選択部８０１は、この選択に従ってスイッチ部１２０を制御して入力端子を切り替え、アンテナセットＡに属するアンテナ１０１、アンテナ１０３、アンテナ１０６、アンテナ１０８からの受信信号だけを受信ＲＦ部１２１〜１２４に接続させる。
受信ＲＦ部１２１〜１２４に入力された各受信信号は、それぞれ中間周波数信号に変換され、信号合成部１２５で合成され、復調部１２６で、復調され所望の信号となる。この復調信号に対し、誤り検出部８０２で誤り検出を行い結果が出力される。
【０１０８】
この誤り検出の結果、誤りが検出されない場合は、引き続き、アンテナセット選択部８０１は、受信に使用するアンテナセットとしてアンテナセットＡを選択する。その結果、アンテナセットＡに属するアンテナ１０１、アンテナ１０３、アンテナ１０６、アンテナ１０８からの受信信号による受信が継続する。
【０１０９】
一方、この誤り検出の結果、誤りが検出された場合は、初期設定として定められた順番に従い、アンテナセット選択部８０１は、受信に使用するアンテナセットとしてアンテナセットＢを選択する。その結果、アンテナセットＢに属するアンテナ１０２、アンテナ１０３、アンテナ１０５、アンテナ１０８からの受信信号による受信が開始する。
【０１１０】
アンテナセットを切り替えることにより、次の誤り検出の際に誤りが検出されなければ、引き続き、アンテナセット選択部８０１は、受信に使用するアンテナセットとしてアンテナセットＢを選択する。再び誤りが検出された場合は、初期設定として定められた順番に従い、アンテナセット選択部８０１は、受信に使用するアンテナセットとしてアンテナセットＣを選択する。
【０１１１】
その後も同様の方法により、受信に際し誤りの生じないようなアンテナセットを探し出すまで、アンテナセットを切り替えていくことになる。
【０１１２】
このように、本発明の実施の形態４に係る受信装置によれば、受信装置の最終出力である復調後の受信信号に基づいてアンテナを選択することができるので、最も直接的に且つ確実に受信品質の最適化を図ることができる。また、受信品質が所定の基準に達しない時は別のアンテナセットに切り替えるという簡単な方法を採るので、回路規模が小さいままで容易にダイバーシチの効果を実現することができる。
【０１１３】
なお、本実施の形態４においては、巡回冗長符号を用いた誤り検査結果に基づいてアンテナセットの切替えを行ったが、巡回冗長符号を用いない検査方法による誤り検出の有無又は誤り率若しくはコンスタレーションの分散が所定の基準値を満たすか否かに基づいてアンテナセットの切替えを行ってもよく、また、これらを組み合わせた基準に基づいてアンテナセットの切替えを行ってもよい。
【０１１４】
更には、受信信号の合成後の受信電界強度、受信電力、通信相手からの受信電波の電界強度、通信相手からの受信電波の電力、全受信電界強度に含まれる通信相手からの受信電波の電界強度の割合、又は全受信電力に含まれる通信相手からの受信電波の電力の割合が所定の基準値を満たすか否かに基づいてアンテナセットの切替えを行ってもよく、また、これらを組み合わせた基準に基づいてアンテナセットの切替えを行ってもよい。これら場合にも本実施の形態４と同様の効果を得ることができる。
【０１１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、所定の指向性を形成するように予め選択されたアンテナを組み合わせて構成されたアンテナセットを一単位として受信に使用するアンテナの選択を行うので、アンテナの数が増えた場合でも、簡単な選択方法を用いて小規模な演算回路で短時間に良好な受信状態を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る受信装置の全体構成を示すブロック図
【図２】実施の形態１に係るアンテナの指向性の方向を示す説明図
【図３】実施の形態１に係るアンテナの配置図
【図４】実施の形態１に係るアンテナセットの構成方法を示す説明図
【図５】実施の形態１に係るアンテナセットを選択するタイミングを示すタイミング図
【図６】実施の形態１に係るアンテナセットを選択するタイミングを示すタイミング図
【図７】本発明の実施の形態２に係る受信装置のアンテナセットの構成方法を示す説明図
【図８】本発明の実施の形態４に係る受信装置の全体構成を示すブロック図
【図９】従来のダイバーシチ方式の受信装置の全体構成を示すブロック図
【図１０】従来のダイバーシチ方式の受信装置の全体構成を示すブロック図
【符号の説明】
１０１〜１０８、９０１〜９０８、１００１〜１００４ アンテナ
１０９〜１１６ 所望波電力検出部
１１７、８０１ アンテナセット選択部
１２０ スイッチ部
１２１〜１２４、９０９〜９１６ 受信ＲＦ部
１２５、９１７ 信号合成部
１２６、９１８ 復調部
【発明の属する技術分野】
本発明は、受信装置及び受信方法に関し、特に選択したアンテナセットを用いて良好な受信状態を得るダイバーシチ方式の受信装置及び受信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のダイバーシチ方式の受信装置の全体構成を図９に示す。この受信装置は８本の受信用アンテナ９０１〜９０８と、これと同数の受信ＲＦ部９０９〜９１６と、信号合成部９１７と、復調部９１８と、で構成されている。
【０００３】
上記構成を有する受信装置において、受信用アンテナ９０１〜９０８で受信した受信信号は、各受信ＲＦ部９０９〜９１６に入力され、ダウンコンバートされた中間周波数信号が出力される。中間周波数信号は、信号合成部９１７で等利得合成若しくは最大比合成され、復調部９１８で復調される。これにより、最終的に復調メッセージが得られる。
【０００４】
しかし、この受信装置においては、受信用アンテナ９０１〜９０８と同数の受信ＲＦ部９０９〜９１６を必要とするので、信号処理の回路規模が大きくなるという問題がある。また、ダイバーシチの効果を最大限得るためには、各受信信号に重み付けして合成する処理などの複雑な信号処理が必要になるので、信号処理に時間がかかるという問題もある。
【０００５】
このような問題を解決するために、特開平９−３０７４９２号公報に記載されているようなダイバーシチ方式の受信装置が提案されている。
【０００６】
図１０は、この受信装置の構成を示す。アンテナ１００１〜１００４はそれぞれ指向性をもっており、その指向性で無線信号を受信する。選択部１００５は制御部１００６からの制御信号を受けてアンテナ毎の受信信号を順次比較部１００７に送信するとともに、受信に使用するアンテナを選択する機能を持つ。比較部１００７は、受信信号のレベルを比較し、その比較結果を制御部１００６に送信する。制御部１００６は比較結果に基づいて、最大の受信レベルのアンテナと次に大きな受信レベルのアンテナとを選択する旨の制御信号を選択部１００５に送信する。
【０００７】
合成部１００８は、選択部１００５が選択したアンテナからの受信信号について、位相制御及び振幅制御をした後に合成する。受信部１００９は、合成された受信信号が入力され、所望の信号を出力する。
【０００８】
次に、この受信装置の動作について説明する。まず、アンテナ１００１〜１００４が受信した受信信号は、選択部１００５を経て順次比較部１００７へ送信される。比較部１００７は、各アンテナ１００１〜１００４の受信信号のレベルを比較してその比較結果を制御部１００６に送信する。この比較結果に基づき制御部１００６は選択部１００５を制御して、最大の受信レベルのアンテナと次に大きな受信レベルのアンテナとを選択させる。このようにして、選択されたアンテナからの受信信号だけが、位相制御及び振幅制御をされた後に、合成部で合成されて受信部に送られる。これにより、最適な受信状態が実現される。
【０００９】
このように、この受信装置によれば、アンテナ１００１〜１００４の中から選択された２本のアンテナからの受信信号だけを信号処理するので、信号処理の回路規模を小さくすることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平９−３０７４９２号公報に記載された受信装置においては、アンテナ単独の受信品質を基準にアンテナを選択するので、必ずしも合成後の受信品質を最良にするようなアンテナの組合せが得られるとは限らない。また、合成後の受信品質を基準にアンテナを選択しようする場合には、ダイバーシチの効果を高める目的でアンテナの数を増加させるに従って、受信品質を比較するアンテナの組合せの数が指数関数的に増加するので、アンテナの選択方法が複雑になる。
【００１１】
このようにアンテナの選択方法が複雑になれば、複雑な比較方法や制御が必要となるため回路規模が大きくなりアンテナの選択に時間がかかるという弊害を生じ、従来からある課題が解決されないことになる。
【００１２】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、アンテナの数が増加した場合でも、簡単な選択方法を用いて小規模な演算回路で短時間に良好な受信状態を実現する受信装置及び受信方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、アンテナを予め組み合わせたアンテナセットを一単位とする取り扱いを行う受信装置である。具体的には、受信に使用するアンテナを選択する際に、アンテナセットが受信した受信信号の品質を基準としアンテナセットを一単位として、一括してアンテナを選択する受信装置である。
【００１４】
このように、アンテナセットを一単位とする取り扱いを行うので、各アンテナを一単位とする取り扱いを行う場合と比較して、アンテナ選択の基準として必要になる受信品質の算出回数やアンテナ選択の対象となるアンテナの組み合わせの数を限定することができる。従って、小規模な演算回路で短時間に良好な受信状態を実現することができる。
【００１５】
また、本発明に係るアンテナセットは、アンテナセットに属するアンテナが所定の指向性を形成するように、いくつかのアンテナグループの中からアンテナを予め選択して構成する。
【００１６】
このように、アンテナセットに属するアンテナが所定の指向性を形成するので、アンテナセットを一単位とする簡単な選択方法を用いるものであっても、確実に良好な受信状態を実現することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の態様に係る受信装置は、所定の指向性を形成するように複数の指向性アンテナの中から予め選択して構成された複数組のアンテナセットと、前記指向性アンテナが受信した受信信号の品質を検出する品質検出手段と、この品質検出手段で得られた前記品質に基づき受信に使用するアンテナセットを選択するアンテナセット選択手段と、を具備する構成を採る。
【００１８】
この構成によれば、アンテナセットを一単位として受信に使用するアンテナの選択を行うので、アンテナ選択の基準となる受信品質を検出するに当たり、アンテナの任意の組合せに対応してその組合せの数だけ検出を繰り返すという無駄を省くことができる。従って、小規模な演算回路で短時間に良好な受信状態を実現することができる。
【００１９】
また、アンテナセットに属するアンテナは、所定の指向性を形成しているので、アンテナセットを一単位とする簡単な選択方法を用いるものであっても、確実に良好な受信状態を実現することができる。更に、アンテナセットは予め選択された少数の組み合わせしかないので、高速にアンテナセットを選択することが可能となり、受信環境の変化に即応して良好な受信状態を実現することもできる。
【００２０】
なお、異なるアンテナセットに同じアンテナが重複して属していても良く、また、アンテナセットが１本のアンテナのみからなる場合であっても良い。各アンテナセットに属するアンテナの数にばらつきがあっても良い。
【００２１】
本発明の第２の態様に係る受信装置は、第１の態様において、前記複数の指向性アンテナは、相異なる方向を指向する複数の指向性アンテナによりそれぞれ構成された複数のアンテナグループに区分され、前記アンテナセットに属する前記指向性アンテナは、前記アンテナグループを構成する前記指向性アンテナの中から予め選択されるようにした。
【００２２】
この構成によれば、複数の指向性アンテナは、複数のアンテナグループに区分されているので、アンテナをアンテナグループ毎にまとめて設置することにより設置が容易となる。
【００２３】
また、アンテナセットに属するアンテナは、アンテナグループを構成するアンテナの中から必要数だけ選択すればいいので、アンテナの選択が容易である。しかも、同一のアンテナセットに属するアンテナは、同一のアンテナグループから２本以上選択しないようにすれば、受信に使用するアンテナが相互に一定距離だけ離れることとなるので、空間ダイバーシチの効果が高まる。
【００２４】
なお、アンテナセットに属するアンテナの選択は、同一のアンテナグループから２本以上選択してもよく、一部のアンテナグループからは１本も選択されなくてもよい。
【００２５】
本発明の第３の態様に係る受信装置は、第１の態様又は第２の態様において、前記複数の指向性アンテナは、相異なる方向を指向する複数の指向性アンテナによりそれぞれ構成された複数のアンテナグループに区分され、このアンテナグループは、前記指向性アンテナを配置する仮想平面上の略多角形の各頂点近傍に設置され、前記アンテナセットに属する前記指向性アンテナは、その指向性の方向と前記略多角形のいずれかの辺に垂直な方向とのなす角が小さい順に所定の数だけ予め選択されるようにした。
【００２６】
この構成によれば、複数の指向性アンテナは、複数のアンテナグループに区分されているので、アンテナをアンテナグループ毎にまとめて設置することにより設置が容易となる。また、アンテナセット毎に、それぞれに属するアンテナの指向性の方向を揃えることができるので、容易に所定の指向性を形成することができる。
【００２７】
本発明の第４の態様に係る受信装置は、第１の態様から第３の態様のいずれかにおいて、前記複数の指向性アンテナの総数よりも少ない受信部を具備し、前記アンテナセットに属する前記指向性アンテナは、前記受信部の数以下の本数だけ選択されるようにした。
【００２８】
この構成によれば、アンテナの総数よりも受信部が少ないので、不要な受信部がなく回路規模が小さくなる。また、各アンテナセットに属するアンテナの数は受信部の数以下なので、同時に受信に使用するアンテナについては確実に受信することができる。
【００２９】
本発明の第５の態様に係る受信装置は、第１の態様から第４の態様のいずれかにおいて、前記品質検出手段は、前記受信信号を合成する前における前記指向性アンテナが受信した前記各受信信号の品質を検出し、前記アンテナセット選択手段は、少なくとも前記アンテナセットに前記品質が最良である指向性アンテナが含まれること、又は前記アンテナセットに含まれる前記各指向性アンテナの前記品質を総合した品質が最良であることを条件に、そのアンテナセットを受信に使用するアンテナセットとして選択するようにした。
【００３０】
この構成によれば、受信信号を合成する前における各受信信号の品質を検出してアンテナを選択することができるので、信号合成処理や復号処理を経ることなく容易に且つ高速にアンテナセットの選択を行うことができる。
【００３１】
また、アンテナセットに受信信号の品質が最良であるアンテナが含まれるという条件と、アンテナセットに含まれるアンテナの受信信号の品質を総合した品質が最良であるという条件は、いずれも合成後の受信信号の品質の良否との相関が強く、且つ、比較的容易に演算処理できる判断基準なので、簡単な方法でありながらダイバーシチの効果を実現することができる。
【００３２】
本発明の第６の態様に係る受信装置は、第１の態様から第４の態様のいずれかにおいて、前記品質検出手段は、前記受信信号を合成した後における合成信号の品質を検出し、前記アンテナセット選択手段は、前記品質が所定の基準に達しない時は別のアンテナセットに切り替え、前記品質が前記所定の基準に達した時は通信中のアンテナセットを受信に使用するアンテナセットとして選択するようにした。
【００３３】
この構成によれば、受信装置の最終出力である合成後の受信信号に基づいて受信品質を定量化してアンテナを選択することができるので、最も直接的に且つ確実に受信品質の最適化を図ることができる。
【００３４】
また、受信品質が所定の基準に達しない時は別のアンテナセットに切り替えるという簡単な方法なので、回路規模が小さいままで容易にダイバーシチの効果を実現することができる。
【００３５】
本発明の第７の態様に係る受信装置は、第１の態様から第６の態様のいずれかにおいて、前記品質は、受信電界強度、受信電力、通信相手からの受信電波の電界強度、通信相手からの受信電波の電力、全受信電界強度に含まれる通信相手からの受信電波の電界強度の割合、及び全受信電力に含まれる通信相手からの受信電波の電力の割合からなる群より選ばれた少なくとも一つであるようにした。
【００３６】
この構成によれば、合成後の受信信号の品質の良否との相関が強い基準に基づいてアンテナセットの選択が行われるので、確実に受信品質の最適化を図ることができる。
【００３７】
本発明の第８の態様に係る受信装置は、第６の態様において、前記品質は、誤り検出の有無、巡回冗長符号を用いた検査結果、誤り率及びコンスタレーションの分散からなる群より選ばれた少なくとも一つであるようにした。
【００３８】
この構成によれば、受信信号の復調の良否を直接示す基準に基づいてアンテナセットの選択が行われるので、最も直接的に且つ確実に受信品質の最適化を図ることができる。
【００３９】
本発明の第９の態様に係る受信装置は、第１の態様から第８の態様のいずれかにおいて、前記アンテナセット選択手段は、前記受信信号の或るフレームの前記品質に基づいて前記アンテナセットを選択する事前選択手段と、選択した前記アンテナセットを記憶する選択情報記憶手段と、を具備し、この選択情報記憶手段が記憶した前記アンテナセットに属する前記指向性アンテナからの前記受信信号を、次以降のフレームの受信の際に合成し復調する合成復調手段を具備する構成を採る。
【００４０】
この構成によれば、事前にアンテナセットが選択されているので、選択されたアンテナセットに属するアンテナから受信信号を受信した直後に合成と復調の処理が可能である。従って、受信から復調までの時間を短縮することができる。
【００４１】
なお、アンテナセットを選択した時とアンテナセットからの受信信号を合成し復調する時の受信環境は同一ではないが、選択してから合成し復調するまでの時間を十分短くすることにより、受信環境の変化は無視できるようになる。
【００４２】
本発明の第１０の態様に係る送受信装置は、第１の態様から第９の態様の受信装置と、前記アンテナセット選択手段で選択された前記アンテナセットを用いて無線送信を行う送信手段と、を具備する構成を採る。
【００４３】
この構成によれば、指向性を形成するように予め選択されたアンテナセットをそのまま用いて無線送信を行うので、アンテナセットの指向性は通信相手の方向を向き、通信相手以外の受信機に対する干渉を低減させることが可能になる。
【００４４】
本発明の第１１の態様に係る基地局装置は、第１の態様から第９の態様の受信装置を具備する構成を採る。
【００４５】
この構成によれば、基地局装置の受信装置は、小規模な演算回路で短時間に良好な受信状態を実現することができる。また、基地局装置の受信装置は、受信環境の変化に即応して良好な受信状態を実現することもできる。
【００４６】
本発明の第１２の態様に係る受信方法は、所定の指向性を形成するアンテナセットを構成するように複数の指向性アンテナを選択するアンテナ選択工程と、前記指向性アンテナが受信した受信信号の品質を検出する品質検出工程と、この品質検出手段で得られた前記品質に基づき受信に使用する前記アンテナセットを選択するアンテナセット選択工程と、を具備するようにした。
【００４７】
この方法によれば、アンテナセットを一単位として受信に使用するアンテナの選択を行うので、各アンテナを一単位とする場合と比較して、アンテナ選択の基準として必要になる受信品質の算出回数やアンテナ選択の対象となるアンテナの組み合わせの数を限定することができる。従って、小規模な演算回路で短時間に良好な受信状態を実現することができる。
【００４８】
また、アンテナセットに属するアンテナは、所定の指向性を形成しているので、アンテナセットを一単位とする簡単な選択方法を用いるものであっても、確実に良好な受信状態を実現することができる。更に、アンテナセットは予め選択された組み合わせであり少数しかないので、高速にアンテナセットを選択することが可能となり、受信環境の変化に即応して良好な受信状態を実現することもできる。
【００４９】
本発明の第１３の態様に係る受信方法は、第１２の態様において、前記アンテナ選択工程において、相異なる方向を指向するように前記複数の指向性アンテナを区分してなるアンテナグループの中から指向性アンテナを選択するようにした。
【００５０】
この方法によれば、複数の指向性アンテナは、複数のアンテナグループに区分されているので、アンテナをアンテナグループ毎にまとめて設置することにより設置が容易となる。
【００５１】
また、アンテナセットに属するアンテナは、アンテナグループを構成するアンテナの中から必要数だけ選択すればいいので、アンテナの選択が容易である。しかも、同一のアンテナセットに属するアンテナは、同一のアンテナグループから２本以上選択しないようにすれば、受信に使用するアンテナが相互に一定距離だけ離れることとなるので、空間ダイバーシチの効果が高まる。
【００５２】
本発明の第１４の態様に係る受信方法は、第１２の態様又は第１３の態様において、相異なる方向を指向するように前記複数の指向性アンテナを区分してなるアンテナグループを、仮想平面上における略多角形の各頂点近傍に設置する設置工程を具備し、前記アンテナ選択工程において、指向性アンテナの指向性の方向と前記略多角形のいずれかの辺に垂直な方向とのなす角が小さい順に、所定の数の指向性アンテナを選択するようにした。
【００５３】
この方法によれば、複数の指向性アンテナは、複数のアンテナグループに区分されているので、アンテナをアンテナグループ毎にまとめて設置することにより設置が容易となる。また、アンテナセットに属するアンテナの指向性の方向を揃えることができるので、容易に所定の指向性を形成することができる。
【００５４】
本発明の第１５の態様に係る受信方法は、第１２の態様から第１４の態様のいずれかにおいて、前記品質検出工程において、前記受信信号を合成する前に前記アンテナが受信した前記各受信信号の前記品質を検出し、前記アンテナセット選択工程において、少なくとも前記アンテナセットに前記品質の値が最良である指向性アンテナが含まれること、又は前記アンテナセットに含まれる前記各指向性アンテナの前記品質を総合した品質が最良であることを条件に、そのアンテナセットを受信に使用するアンテナセットとして選択するようにした。
【００５５】
この方法によれば、受信信号を合成する前に各受信信号の品質を検出してアンテナを選択することができるので、信号合成処理や復号処理を経ることなく容易に且つ高速にアンテナセットの選択を行うことができる。
【００５６】
また、アンテナセットに受信信号の品質が最良であるアンテナが含まれるという条件と、アンテナセットに含まれるアンテナの受信信号の品質を総合した品質が最良であるという条件は、いずれも合成後の受信信号の品質の良否との相関が強く、且つ、比較的容易に演算処理できる判断基準なので、簡単な方法でありながらダイバーシチの効果を実現することができる。
【００５７】
本発明の第１６の態様に係る受信方法は、第１２の態様から第１４の態様のいずれかにおいて、前記品質検出工程において、前記受信信号を合成した後に合成された前記受信信号の品質を検出し、前記アンテナセット選択工程において、前記品質の値が所定の基準値に達しない時は別のアンテナセットに切り替え、前記品質の値が前記所定の基準値に達した時は通信中のアンテナセットを受信に使用するアンテナセットとして選択するようにした。
【００５８】
この方法によれば、受信装置の最終出力である合成後の受信信号に基づいて受信品質を定量化してアンテナを選択することができるので、最も直接的に且つ確実に受信品質の最適化を図ることができる。
【００５９】
また、受信品質が所定の基準に達しない時は別のアンテナセットに切り替えるという簡単な方法なので、回路規模が小さいままで容易にダイバーシチの効果を実現することができる。
【００６０】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係る受信装置の全体構成を示すブロック図、図２はアンテナの指向性の方向を示す説明図、図３はアンテナの配置図、図４はアンテナセットの構成方法を示す説明図である。なお、本明細書においてアンテナセットとは所定の指向性を形成するように予め選択されたアンテナの集合をいい、後に詳述する。
【００６１】
まず、本発明の実施の形態１に係る受信装置の全体構成について、図１を用いて説明する。アンテナ１０１〜１０８は、それぞれ無線信号を受信する。所望波電力検出部１０９〜１１６は、受信信号の中の通信相手からの信号だけを取り出してその電力を測定し、アンテナセット選択部１１７に出力する。
【００６２】
アンテナセット選択部１１７は、事前選択部１１８及び選択情報記憶部１１９で構成されており、事前選択部１１８は、所望電力検出部１０９〜１１６の出力に基づき、受信に使用するアンテナセットを選択する。選択情報記憶部１１９は、事前選択部１１８で選択したアンテナセットを一時的に記憶し、所定のタイミングでスイッチ部１２０に対し、入力端子を切り替える旨の制御信号を送信する。
【００６３】
スイッチ部１２０は、選択情報記憶部１１９に記憶されたアンテナセットに属するアンテナからの受信信号だけを受信ＲＦ部１２１〜１２４に出力するように入力端子を切り替える。受信ＲＦ部１２１〜１２４は、入力された受信信号を中間周波数信号に変換して信号合成部１２５に出力する。信号合成部１２５は、４個の受信ＲＦ部１２１〜１２４からの中間周波数信号を合成する。復調部１２６は、信号合成部１２５の出力信号を復調して所望の信号を出力する。
【００６４】
次に、アンテナ及びアンテナセットの構成について図２〜図４を用いて詳細に説明する。指向性を持つ各アンテナを図２のように表記し、図２中の矢印の方向にアンテナの指向性が向いているとする。この表記を用いて、アンテナ１０１〜１０８の配置を図３に示す。
【００６５】
まず、アンテナ１０１とアンテナ１０２とは、相互に反対方向の指向性を持ち、２本でアンテナグループ３０１を構成する。ここで、アンテナグループとは、いくつかのアンテナが比較的近接して配置され、構造上一体として取り扱われるアンテナの集合である。取り扱いや設置を容易にするためには、例えば、同一のアンテナグループ３０１に属するアンテナ１０１とアンテナ１０２を建物の屋上の隅に設置された１本の支柱にまとめて固定する。
【００６６】
同様にして、アンテナ１０３とアンテナ１０４がアンテナグループ３０２を、アンテナ１０５とアンテナ１０６がアンテナグループ３０３を、アンテナ１０７とアンテナ１０８がアンテナグループ３０４を、それぞれ構成する。これらアンテナ１０３〜１０８も、アンテナグループ毎に構造上一体として取り扱われる。一方、アンテナグループ３０１〜３０４相互の位置関係については、空間ダイバーシチの効果を得るために、受信信号の約十波長程度離れるように配置される。本発明の実施の形態においては、建物の屋上の四隅にアンテナグループ３０１〜３０４が配置されたものとする。
【００６７】
続いて、アンテナ１０１〜１０８の中から、各アンテナセットＡ〜Ｄに属するアンテナを選択する方法について図４を用いて説明する。アンテナグループ３０１〜３０４は、建物の屋上の四隅Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓに配置されており、仮想平面上において四角形ＰＱＲＳが定まる。この四角形ＰＱＲＳの一辺ＰＳに垂直な方向を示す矢印Ｌ１を基準にして、次に示す方法でアンテナセットに属するアンテナを選択する。
【００６８】
例えば、アンテナ１０１〜１０８はそれぞれ指向性を持っているが、この指向性の方向と矢印Ｌ１の方向との成す角が小さいアンテナから順に４本を選択することとする。図４によれば、指向性の方向と矢印Ｌ１の方向との成す角が約４５度となるアンテナ１０１、アンテナ１０３、アンテナ１０６、アンテナ１０８が選択される。このようにして選択して組み合わせたアンテナによって構成されるアンテナセットをアンテナセットＡと呼ぶことにする。
【００６９】
同様な方法により、四角形ＰＱＲＳの辺ＰＱ、辺ＱＲ、辺ＲＳに対してアンテナセットＢ、アンテナセットＣ、アンテナセットＤに属するアンテナが選択できる。実際に選択を行った結果を一覧表にして（表１）に示す。アンテナセットＡはＬ１の方向、アンテナセットＢはＬ２の方向、アンテナセットＣはＬ３の方向、アンテナセットＤはＬ４の方向にそれぞれ指向性を持つことになる。
【００７０】
【表１】
【００７１】
次に、本発明の実施の形態１に係る受信装置の動作について、前述の図１を用いて説明する。図１において、アンテナ１０１〜１０８がそれぞれ無線信号を受信すると、所望波電力検出部１０９〜１１６は、各アンテナ１０１〜１０８が受信した受信信号の中に含まれる通信相手からの信号の電力（以下、所望波電力という。）をそれぞれ測定する。その測定結果を（表２）に示す。
【００７２】
【表２】
【００７３】
【表３】
【００７４】
なお、所望波電力をアンテナセットの選択基準としたのは、所望波電力は合成後の受信信号の品質の良否との相関が強いからである。また、受信信号を合成する前に検出できる品質なので、信号合成処理や復号処理を経ることなく容易に且つ高速にアンテナセットの選択を行うことができるという利点があるからでもある。
【００７５】
同じ理由により、所望波電力に替えて、受信電界強度、受信電力、通信相手からの受信電波の電界強度、全受信電界強度に含まれる通信相手からの受信電波の電界強度の割合、又は全受信電力に含まれる通信相手からの受信電波の電力の割合を選択基準としてもよく、また、これらを組み合わせて選択基準としてもよい。
【００７６】
以上説明したようなアンテナセットの選択に続いて、アンテナセット選択部１１７は、スイッチ部１２０を制御して入力端子を切り替え、アンテナセットＡに属する計４本のアンテナ１０１、アンテナ１０３、アンテナ１０６、アンテナ１０８からの受信信号だけが４個の受信ＲＦ部１２１〜１２４に接続するようにする。
【００７７】
このように、８本のアンテナ１０１〜１０８で受信した各信号のうち、半数の受信信号だけしか受信ＲＦ部１２１〜１２４に接続する必要が無いので、受信装置の中でも特に回路規模の大きい受信ＲＦ部の数を減らすことができる。その結果、受信装置全体の回路規模を縮小することができる。
【００７８】
このように、アンテナセットＡに属する計４本のアンテナ１０１、アンテナ１０３、アンテナ１０６、アンテナ１０８からの受信信号だけを受信ＲＦ部１２１〜１２４に接続して、合成し復調しても、ダイバーシチ効果を得て良好な受信状態を実現できる。これは、一般の最大比合成のような受信信号の合成によるダイバーシチ方式において、受信品質の劣る受信信号を信号合成に使用せずに信号合成後の信号品質の劣化を防止できることからも明らかである。
【００７９】
最後に、受信ＲＦ部１２１〜１２４に入力された各受信信号は、それぞれ中間周波数信号に変換され、信号合成部１２５で合成され、復調部１２６で、復調され所望の信号となる。
【００８０】
以上の説明ではアンテナセットの選択の後に受信信号の合成と復調が行われる場合について説明している。この一連の動作を実行するには、上記の場合を含めて、アンテナセットの選択のタイミングの観点から２つの方法が考えられる。そこで、図５及び図６を用いて以下詳細に説明する。図５及び図６は、ともにアンテナセットを選択するタイミングを示すタイミング図であり、それぞれ第１の方法及び第２の方法を示している。
【００８１】
まず、第１の方法について図５を用いて説明する。この方法では、受信信号のフレームの先頭を受信したと同時にアンテナセット選択部１１７の中の事前選択部１１８がアンテナセットの選択を開始し、一定時間後に選択を完了する。続いて、選択情報記憶部１１９は選択されたアンテナセットを記憶し、即座にスイッチ部１２０に制御信号を送信する。その後、受信信号の合成と復調が行われる。
【００８２】
この第１の方法によれば、信号を受信してから復調を完了するまでに時間を要するものの、受信した受信信号のフレームに関する品質がそのフレーム自体に係る受信信号の合成と復調に反映されるので、短周期で受信環境が変動する場合にも高いダイバーシチ効果が得られる。また、選択情報記憶部１１９で選択されたアンテナセットを、必ずしも記憶する必要がないので、アンテナセット選択部１１７から選択情報記憶部１１９を除いた簡単な構成の受信装置とすることも可能になる。
【００８３】
次に、第２の方法について図６を用いて説明する。この方法では、まず、受信信号のフレーム１の先頭を受信したと同時にスイッチ部１２０に対し、選択情報記憶部１１９の記憶に従って或る制御信号が送信され、即座に受信信号の合成と復調が行われる。続いて、受信信号のフレーム１の受信品質に基づいて、アンテナセット選択部１１７の中の事前選択部１１８はアンテナセットを選択し、選択情報記憶部１１９は選択されたアンテナセットを記憶しておく。
【００８４】
その後フレーム２を受信したときは、フレーム２の先頭を受信したと同時に、選択情報記憶部１１９は、フレーム１の受信品質に基づいて選択されたアンテナセットに属するアンテナからの受信信号の合成と復調をする旨の制御信号を、スイッチ部１２０に送信する。従って、フレーム２の先頭を受信したと同時に受信信号の合成と復調が行われることとなる。以降のフレームにおいても同様の動作を繰り返す。
【００８５】
この第２の方法によれば、アンテナセットを選択する時間がかからないので、信号を受信してから復調を完了するまでにかかる時間を短縮することが可能になる。また、受信した受信信号のフレームに関する品質が、そのフレーム自身でなく、その次のフレームに係る受信信号の合成と復調に反映されることになるが、短周期で受信環境が変動することがない場合には十分なダイバーシチ効果が得られる。
【００８６】
このように、本発明の実施の形態１に係る受信装置によれば、まず、アンテナの指向性の方向にもとづいてアンテナセットに属するアンテナを選択するので、簡単な方法で、確実にアンテナセットを構成し所定の指向性を形成することができる。また、このようなアンテナセットを一単位として受信に使用するアンテナの選択を行うので、アンテナ選択の基準となる受信品質を検出するに当たり、アンテナの任意の組合せに対応してその組合せの数だけ検出、演算、比較等を繰り返すという無駄を省くことができる。
【００８７】
更に、選択したアンテナからの受信信号だけを受信ＲＦ部に入力するので、不要な受信ＲＦ部を省略して回路規模を小さくすることができる。
【００８８】
なお、本発明の実施の形態１に係る受信装置で選択したアンテナセットを用いて無線送信も行える送受信装置を使用すれば、アンテナセットの指向性が通信相手の方向を向いているので、効率的な送信が可能であり通信相手以外の受信機に対する干渉を低減させることもできる。このような送受信装置は、移動体通信用の基地局装置に応用することができる。
（実施の形態２）
図７は本発明の実施の形態２に係る受信装置のアンテナセットの構成方法を示す説明図である。本発明の実施の形態２に係る受信装置は、アンテナの構成だけが実施の形態１に係る受信装置と異なっているので、受信装置の全体構成及び受信装置の動作については説明を省略し、アンテナの構成について以下にする。
【００８９】
アンテナ７０１（ａ）〜７０６（ｃ）は、図７に示すように配置されている。まず、アンテナ７０１（ａ）とアンテナ７０１（ｂ）とアンテナ７０１（ｃ）とは、指向性の偏りが生じないように相互に約１２０度ずつ離れた方向に指向性を持ち、３本でアンテナグループ７０７を構成する。取り扱いや設置を容易にするためには、例えば、建物の屋上の隅などにアンテナ７０１（ａ）とアンテナ７０１（ｂ）とアンテナ７０１（ｃ）とを比較的近接して固定する。
【００９０】
同様にして、アンテナ７０２（ａ）とアンテナ７０２（ｂ）とアンテナ７０２（ｃ）とがアンテナグループ７０８を構成する。その他のアンテナについても、図７に示すように、アンテナグループ７０９、アンテナグループ７１０、アンテナグループ７１１、アンテナグループ７１２が、それぞれ構成される。一方、アンテナグループ７０７〜７１２相互の位置関係については、空間ダイバーシチの効果を得るために、受信信号の約十波長程度離れるように配置される。
【００９１】
続いて、アンテナ７０１（ａ）〜７０６（ｃ）の中から、各アンテナセットＡ〜Ｆに属するアンテナを選択する方法について図７を用いて説明する。アンテナグループ７０７〜７１２は、それぞれＰ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｕに配置されており、仮想平面上において六角形ＰＱＲＳＴＵが定まる。この六角形ＰＱＲＳＴＵの一辺ＰＱに垂直な方向を示す矢印Ｌ１を基準にして、次に示す方法でアンテナセットに属するアンテナを選択する。
【００９２】
例えば、アンテナ７０１（ａ）〜７０６（ｃ）はそれぞれ指向性を持ち、アンテナグループ７０７〜７１２のいずれかに属している。この指向性の方向と矢印Ｌ１の方向との成す角が最も小さいアンテナを各アンテナグループから１本ずつ選択することとする。
【００９３】
図７によれば、アンテナグループ７０７からは、指向性の方向と矢印Ｌ１の方向との成す角が約３０度となるアンテナ７０１（ｃ）が選択される。同様にして、各アンテナグループからアンテナ７０２（ｂ）、アンテナ７０３（ｂ）、アンテナ７０４（ａ）、アンテナ７０５（ａ）、アンテナ７０６（ｃ）が選択される。このようにして選択して組み合わせたアンテナによって構成されるアンテナセットをアンテナセットＡと呼ぶことにする。
【００９４】
同様な方法により、六角形ＰＱＲＳＴＵの辺ＰＱ、辺ＱＲ、辺ＲＳ、辺ＳＴ、辺ＴＵに対してアンテナセットＢ、アンテナセットＣ、アンテナセットＤ、アンテナセットＥ、アンテナセットＦに属するアンテナが選択できる。実際に選択を行った結果を一覧表にして（表４）に示す。
アンテナセットＡはＬ１の方向、アンテナセットＢはＬ２の方向、アンテナセットＣはＬ３の方向、アンテナセットＤはＬ４、アンテナセットＥはＬ５の方向、アンテナセットＦはＬ６の方向の方向にそれぞれ指向性を持つことになる。
【００９５】
【表４】
【００９６】
なお、アンテナセットに属するアンテナの選択は、各アンテナグループから２本以上の一定本数ずつ選択する方法をとってもよく、この方法でも選択は容易である。また、他の条件を定めて、最初に一定組数のアンテナグループを選択しておいて、その選択されたアンテナグループの中からだけアンテナを１本ずつ選択する方法でもよい。更に、本実施の形態においては、六角形ＰＱＲＳＴＵの各辺に垂直な方向を基準にアンテナを選択したが、例えば、六角形ＰＱＲＳＴＵの対角線ＰＲ、ＱＳなどを基準としても同様の効果が得られる。
また、本実施の形態ではアンテナを六角形の頂点近傍に配置する場合を説明したが、本発明の実施に当たり六角形に限定する必要はなく、三角形、五角形などのように頂点の数はいくつであってもよい。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る受信装置は、アンテナセットの選択方法だけが実施の形態１に係る受信装置と異なるものであるので、受信装置の全体構成及び受信装置の動作については説明を省略し、アンテナセットの選択方法について以下に説明する。
【００９７】
本発明の実施の形態１と同様に、図１に示すアンテナ１０１〜１０８は、それぞれ無線信号を受信し、所望波電力検出部１０９〜１１６は各アンテナ１０１〜１０８が受信した所望波電力を測定する。その測定結果は、実施の形態１の説明の中で説明した（表２）と同じであるとする。
【００９８】
この時、アンテナセット選択部１１７は、所望波電力が最大であるアンテナを含むアンテナセットであることを条件とし、この条件を満たすアンテナセットの中から所望波電力の和が最大であるアンテナセットを選択する。具体的には、（表５）に示すように、所望波電力が最大であるアンテナ１０２が属するアンテナセットＢとアンテナセットＣを選択する。次に、選択されたアンテナセットＢとアンテナセットＣに属する各４本のアンテナが受信した所望波電力の和をそれぞれ求める。最終的に、この２つのアンテナセットの中で和が最大であるアンテナセットＢを、受信に使用するアンテナセットとして選択する。
【００９９】
【表５】
【０１００】
上記の選択方法にしたのは、所望波電力の和が最大であるアンテナセットの中に所望波電力が最大であるアンテナが含まれていない場合は、所望波電力が最大であるアンテナを含んだアンテナセットに比べ、受信状態が劣ることがあるからである。
【０１０１】
このように、本発明の実施の形態の受信装置によれば、常に所望波電力が最大であるアンテナを含むアンテナセットを選択するので、確実に高いダイバーシチ効果を得て良好な受信状態を実現することができる。
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係る受信装置は、受信信号を合成した後における合成信号の品質を検出して、この品質に基づいてアンテナセットの選択を行う点で、実施の形態１に係る受信装置と大きく異なっている。
【０１０２】
そこで、本発明の実施の形態４に係る受信装置の構成及び動作について、図８を用いて説明する。図８は本発明の実施の形態４に係る受信装置の全体構成を示すブロック図である。なお、図１に示す実施の形態１に係る受信装置と同一の構成要素には同一番号を付している。
【０１０３】
まず、本発明の実施の形態４に係る受信装置の全体構成について、図８を用いて説明する。アンテナ１０１〜１０８は、それぞれ無線信号を受信する。これらアンテナ１０１〜１０８の配置及びアンテナセットの構成は、既に説明した図３及び（表１）に示す実施の形態１に係るアンテナと同様であるので、ここでは説明を省略する。
【０１０４】
スイッチ部１２０は、アンテナセット選択部８０１で選択されたアンテナセットに属するアンテナからの受信信号だけを受信ＲＦ部１２１〜１２４に接続する。受信ＲＦ部１２１〜１２４は、入力された受信信号を中間周波数信号に変換して信号合成部１２５に出力する。信号合成部１２５は、受信ＲＦ部１２１〜１２４からの中間周波数信号を合成する。復調部１２６は、信号合成部１２５の出力信号を復調して所望の信号を出力する。
【０１０５】
誤り検出部８０２は、復調部１２６からの復調信号に対し巡回冗長符号を用いて誤り検出を行い結果を出力する。なお、巡回冗長符号とは、符号誤り検出方式に用いる符号の一つであり、簡単な回路で符号化でき、能率良く誤りを検出できる特徴を持つものである。一般に、巡回冗長符号による誤り検出は、まず、送信側では元の符号を高次多項式で表したものをあらかじめ定めた生成多項式で割り算し、この余りの符号を元の符号に付加したものを送信し、これに対し、受信側では符号を生成多項式で割り算し、割り切れるかどうかで誤りを検出する、という方式で行われる。
【０１０６】
アンテナセット選択部８０１は、誤り検出部８０２から出力された結果に基づき受信に使用するアンテナセットを選択し、スイッチ部１２０に制御信号を送信する。
【０１０７】
次に、本発明の実施の形態４に係る受信装置の動作について、前述の図８及び（表１）を用いて説明する。図８において、まず、アンテナ１０１〜１０８がそれぞれ無線信号を受信すると、アンテナセット選択部８０１は、初期設定として定められた順番に従い、（表１）に示すアンテナセットＡを受信に使用するアンテナセットとして選択する。続いて、アンテナセット選択部８０１は、この選択に従ってスイッチ部１２０を制御して入力端子を切り替え、アンテナセットＡに属するアンテナ１０１、アンテナ１０３、アンテナ１０６、アンテナ１０８からの受信信号だけを受信ＲＦ部１２１〜１２４に接続させる。
受信ＲＦ部１２１〜１２４に入力された各受信信号は、それぞれ中間周波数信号に変換され、信号合成部１２５で合成され、復調部１２６で、復調され所望の信号となる。この復調信号に対し、誤り検出部８０２で誤り検出を行い結果が出力される。
【０１０８】
この誤り検出の結果、誤りが検出されない場合は、引き続き、アンテナセット選択部８０１は、受信に使用するアンテナセットとしてアンテナセットＡを選択する。その結果、アンテナセットＡに属するアンテナ１０１、アンテナ１０３、アンテナ１０６、アンテナ１０８からの受信信号による受信が継続する。
【０１０９】
一方、この誤り検出の結果、誤りが検出された場合は、初期設定として定められた順番に従い、アンテナセット選択部８０１は、受信に使用するアンテナセットとしてアンテナセットＢを選択する。その結果、アンテナセットＢに属するアンテナ１０２、アンテナ１０３、アンテナ１０５、アンテナ１０８からの受信信号による受信が開始する。
【０１１０】
アンテナセットを切り替えることにより、次の誤り検出の際に誤りが検出されなければ、引き続き、アンテナセット選択部８０１は、受信に使用するアンテナセットとしてアンテナセットＢを選択する。再び誤りが検出された場合は、初期設定として定められた順番に従い、アンテナセット選択部８０１は、受信に使用するアンテナセットとしてアンテナセットＣを選択する。
【０１１１】
その後も同様の方法により、受信に際し誤りの生じないようなアンテナセットを探し出すまで、アンテナセットを切り替えていくことになる。
【０１１２】
このように、本発明の実施の形態４に係る受信装置によれば、受信装置の最終出力である復調後の受信信号に基づいてアンテナを選択することができるので、最も直接的に且つ確実に受信品質の最適化を図ることができる。また、受信品質が所定の基準に達しない時は別のアンテナセットに切り替えるという簡単な方法を採るので、回路規模が小さいままで容易にダイバーシチの効果を実現することができる。
【０１１３】
なお、本実施の形態４においては、巡回冗長符号を用いた誤り検査結果に基づいてアンテナセットの切替えを行ったが、巡回冗長符号を用いない検査方法による誤り検出の有無又は誤り率若しくはコンスタレーションの分散が所定の基準値を満たすか否かに基づいてアンテナセットの切替えを行ってもよく、また、これらを組み合わせた基準に基づいてアンテナセットの切替えを行ってもよい。
【０１１４】
更には、受信信号の合成後の受信電界強度、受信電力、通信相手からの受信電波の電界強度、通信相手からの受信電波の電力、全受信電界強度に含まれる通信相手からの受信電波の電界強度の割合、又は全受信電力に含まれる通信相手からの受信電波の電力の割合が所定の基準値を満たすか否かに基づいてアンテナセットの切替えを行ってもよく、また、これらを組み合わせた基準に基づいてアンテナセットの切替えを行ってもよい。これら場合にも本実施の形態４と同様の効果を得ることができる。
【０１１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、所定の指向性を形成するように予め選択されたアンテナを組み合わせて構成されたアンテナセットを一単位として受信に使用するアンテナの選択を行うので、アンテナの数が増えた場合でも、簡単な選択方法を用いて小規模な演算回路で短時間に良好な受信状態を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る受信装置の全体構成を示すブロック図
【図２】実施の形態１に係るアンテナの指向性の方向を示す説明図
【図３】実施の形態１に係るアンテナの配置図
【図４】実施の形態１に係るアンテナセットの構成方法を示す説明図
【図５】実施の形態１に係るアンテナセットを選択するタイミングを示すタイミング図
【図６】実施の形態１に係るアンテナセットを選択するタイミングを示すタイミング図
【図７】本発明の実施の形態２に係る受信装置のアンテナセットの構成方法を示す説明図
【図８】本発明の実施の形態４に係る受信装置の全体構成を示すブロック図
【図９】従来のダイバーシチ方式の受信装置の全体構成を示すブロック図
【図１０】従来のダイバーシチ方式の受信装置の全体構成を示すブロック図
【符号の説明】
１０１〜１０８、９０１〜９０８、１００１〜１００４ アンテナ
１０９〜１１６ 所望波電力検出部
１１７、８０１ アンテナセット選択部
１２０ スイッチ部
１２１〜１２４、９０９〜９１６ 受信ＲＦ部
１２５、９１７ 信号合成部
１２６、９１８ 復調部
Claims (8)
- Ｌ本の指向性アンテナの中から選択されるＭ本の指向性アンテナにより各々が構成され、各々異なる指向性を形成する複数のアンテナセットと、
受信品質を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された受信品質に基づいて、前記複数のアンテナセットの中から受信に用いるアンテナセットを選択する選択手段と、
前記選択手段によって選択されたアンテナセットに属するＭ本の指向性アンテナによって受信される信号を合成する合成手段と、を具備し、
前記Ｌ本の指向性アンテナは、相異なる指向性を持つＮ本の指向性アンテナから構成されるＭ個のアンテナグループに区分され、
前記Ｍ個のアンテナグループの各々は、仮想平面上におけるＭ角形の各頂点に配置され、
前記アンテナセットを構成する前記Ｍ本の指向性アンテナは、前記Ｍ個のアンテナグループの各々から１つずつ選択され、
前記アンテナセットを構成する前記Ｍ本の指向性アンテナは、前記Ｌ本の指向性アンテナの指向性の方向と前記Ｍ角形のいずれかの辺に垂直な方向とのなす角が小さい順に、前記Ｍ個のアンテナグループの各々から１つずつ選択される、
受信装置。 - 前記検出手段は、前記Ｌ本の指向性アンテナの各々の受信品質を検出し、
前記選択手段は、前記複数のアンテナセット毎に前記Ｍ本の指向性アンテナの総受信品質を求め、その総受信品質が最良であるアンテナセットを選択する、
請求項１記載の受信装置。 - 前記検出手段は、前記Ｌ本の指向性アンテナの各々の受信品質を検出し、
前記選択手段は、受信品質が最良である指向性アンテナが属するアンテナセットを選択する、
請求項１記載の受信装置。 - 前記検出手段は、前記合成手段によって合成された信号の受信品質を検出し、
前記選択手段は、
合成された信号の受信品質が所定の基準に達しないときは、現在選択しているアンテナセットとは別のアンテナセットを選択し、
合成された信号の受信品質が所定の基準に達するときは、現在選択しているアンテナセットを引き続き選択する、
請求項１記載の受信装置。 - 前記選択手段によって選択されたアンテナセットに属するＭ本の指向性アンテナによって受信された信号を中間周波数信号に変換する受信ＲＦ手段、をさらに具備し、
前記受信ＲＦ手段の数は、前記Ｌ本の指向性アンテナの数よりも少ない、
請求項１記載の受信装置。 - 前記選択手段は、受信フレーム毎にアンテナセットを選択し、
前記合成手段は、過去の受信フレームにおいて選択されたアンテナセットに属するＭ本の指向性アンテナによって現在の受信フレームにおいて受信される信号を合成する、
請求項１記載の受信装置。 - 請求項１記載の受信装置を具備する基地局装置。
- Ｌ本の指向性アンテナの中から選択されるＭ本の指向性アンテナにより各々が構成され、各々異なる指向性を形成する複数のアンテナセットの中から受信に用いるアンテナセットを選択する選択工程と、
前記選択工程において選択されたアンテナセットに属するＭ本の指向性アンテナによって受信される信号を合成する合成工程と、を具備し、
前記Ｌ本の指向性アンテナは、相異なる指向性を持つＮ本の指向性アンテナから構成されるＭ個のアンテナグループに区分され、
前記Ｍ個のアンテナグループの各々は、仮想平面上におけるＭ角形の角頂点に配置され、
前記アンテナセットを構成する前記Ｍ本の指向性アンテナは、前記Ｍ個のアンテナグループの各々から１つずつ選択され、
前記アンテナセットを構成する前記Ｍ本の指向性アンテナは、前記Ｌ本の指向性アンテナの指向性の方向と前記Ｍ角形のいずれかの辺に垂直な方向とのなす角が小さい順に、前記Ｍ個のアンテナグループの各々から１つずつ選択される、
受信方法。
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