CN103780297A - 天线切换通信系统 - Google Patents

Abstract

在天线切换通信系统中，不伴随负担重的处理而以简单且廉价的结构正确地选择信号质量高的天线，从而降低由多路径衰落引起的水平变动的影响。在唯一字检测部检测到多个唯一字(UW1)中的任一个唯一字(UW1)时，信号处理部对所接收到的无线信号的质量进行检测。然后，在天线控制部对天线进行切换之后，信号处理部还对通过切换后的天线接收到的无线信号的质量进行检测，天线控制部选择由信号处理部检测出的信号质量高的天线来接收之后的有效载荷。与由信号处理部检测出的无线信号的质量有关的信息被存储在存储器中，在选择用于发送无线信号的天线时被使用。

Description

天线切换通信系统

技术领域

本发明涉及一种在无线通信系统中切换天线来进行发送接收的天线切换通信系统等。

背景技术

在无线通信系统中，作为课题之一列举出由多路径衰落(MultipathFading)引起的水平劣化。接收天线所接收的信号不仅是从发送天线直接输入到接收天线的信号，还存在经由多个不同的路径而输入的信号。因此，具有各不相同的延迟时间的信号(多路径)也被输入到接收天线，因而在接收天线端处信号彼此重合、相互抵消等而导致接收水平劣化。这就是被称为由多路径衰落引起的水平劣化的现象。

作为用于避免该由多路径衰落引起的水平劣化的影响的代表性对策，有OFDM等多载波传输技术。它是如下的技术：将传输的信息分为多个载波(子载波(sub carrier))来以宽的频带进行传输，因此能够降低由多路径衰落引起的水平劣化的影响。然而，在OFDM传输中，需要通过傅立叶逆变换和傅立叶变换对频率轴和时间轴进行变换来进行处理的复杂结构，从而导致电路规模增大，因此存在难以实现低成本化的缺点。

另外，存在基于对多个天线进行切换的“切换分集(diversity)”、“选择分集”以及将各天线的接收信号进行合成的“合成分集”的对策。这些对策利用了多路径衰落的影响根据接收器的位置、电波的极化面等而不同的特性。“选择分集”是事先监视多个天线的接收水平并通过最佳的天线来接收信号的技术，但是由于需要与天线的个数相当的个数的接收器而存在电路规模变大的缺点。另外，“合成分集”是使由多个天线接收到的信号的相位一致来进行合成的技术，但是也由于需要与天线的个数相当的个数的接收器以及使各信号的相位相一致的移相器而存在电路规模变大的缺点。

“切换分集”是如下一种技术：在一个天线中有多路径衰落的影响的情况下，通过切换为另一个天线来降低多路径衰落的影响。近年来，由于便携式无线设备的普及而对天线切换部也要求小型化、低成本化，由于能够由一个接收机构成而开发容易且电路规模小并能够实现低成本化的“切换分集”被搭载于各种无线器中。

然而，在“切换分集”中，在切换天线之前不清楚切换目的地的天线的接收水平。因此，存在如下缺点：如果切换目的地的天线处的接收水平更低，则不得不在更差的条件下接收信号。

并且，在无线LAN中，以接收多个包(帧：构成前同步码(preamble)、唯一字(unique word)、有效载荷(payload)的信号的一块)并在多个包中连续检测到错误时切换天线的系统为基本。也就是说，在错误发生后切换天线，对于所发生的错误，通过请求发送器再次发送相同的包来应对(重新发送功能)。然而，在由于多路径衰落而通信环境差的状况下重新发送次数增加，从而不适于需要与多个设备进行通信并陆续接收新的有效载荷信号的设备。

为了克服“切换分集”的上述缺点，提出了各种方案。例如在专利文献1中提出了如下的技术：在切换多个天线来接收无线信号的天线切换通信系统中，将一边以规定周期切换天线一边接收到的无线信号的质量进行比较，来选择用于接收有效载荷的天线。

在上述专利文献1中，在图6至图9等中公开了以下的技术：多个唯一字检测部独立地对多种唯一字进行检测，与所检测到的唯一字相应地执行不同的天线选择动作，由此适当地选择天线。多种唯一字UW1至UW4由不同的位串构成，多个唯一字检测部同时等待唯一字UW1至UW4，对包所包含的UW1至UW4进行检测。

专利文献1：WO2012/028917号公报

发明内容

发明要解决的问题

如上所述的同时等待多种唯一字UW1至UW4的处理对接收系统来说负担重，执行该处理的多个唯一字检测部承受相应的负荷。因此，在上述专利文献1中对包括多个唯一字检测部的基带部应用了具有较高规格的CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)。另外，通信时的传输速度越高，则要求应用越高级的CPU。

然而，处理能力高的具有高规格的CPU成本高昂，因此是阻碍无线通信系统的制造成本的降低的原因之一。另外，近年的无线通信系统有嵌入多种多样的功能的趋势，若将CPU用于检测多个唯一字，则会产生其它功能的执行暂时受妨碍的担忧。

本发明是为了解决上述问题而完成的。即，其目的在于提供一种不伴随负担重的处理而以简单且廉价的结构正确地选择信号质量高的天线从而能够降低由多路径衰落引起的水平变动的影响的天线切换通信系统。

用于解决问题的方案

为了达到上述目的，本发明的天线切换通信系统具备：天线控制部，其控制多个天线的切换；位串检测部，其对一边择一性地切换天线一边接收到的无线信号进行搜索，来检测唯一字；信号质量检测部，其检测按各天线所接收到的无线信号的质量；以及信号质量存储部，其存储与由上述信号质量检测部检测出的无线信号的质量有关的信息，其中，在上述位串检测部检测到多个唯一字中的任一个唯一字时，上述信号质量检测部对所接收到的无线信号的质量进行检测，在上述天线控制部对天线进行切换之后，上述信号质量检测部对通过切换后的天线接收到的无线信号的质量进行检测，其中，该多个唯一字是与预先设定的唯一字的位串相同或相对于上述预先设定的唯一字的位串的错误率为规定值以下的位串，上述天线控制部基于存储在上述信号质量存储部中的信息选择由上述信号质量检测部检测出的信号质量高的天线，来接收之后的有效载荷，并发送无线信号。

在该发明中，优选的是，上述信号质量检测部检测基于包括上述位串检测部检测到上述唯一字的时刻在内的无线信号的接收水平的无线信号的质量。

在该发明中，优选的是，上述天线控制部关于与由上述信号质量检测部检测到的无线信号的质量有关的信息进行统计性处理，选择在发送无线信号时使用的天线。

在该发明中，优选的是，上述天线控制部检测基于存储在上述信号质量存储部中的信息的移动平均值的无线信号的质量。

在该发明中，优选的是，上述移动平均值是加权移动平均值。

在该发明中，优选的是，上述天线控制部使用在紧接之前的有效载荷的接收时所选择的天线来发送无线信号。

发明的效果

根据本发明的天线切换通信系统，位串检测部无需同时等待多种唯一字，因此减轻了位串检测部的处理负担。由此，即使以低规格的IC(IntegratedCircuit：集成电路)等代替高价的CPU来构成位串检测部，也能够正确地选择信号质量高的天线，从而能够以简单且廉价的结构来降低由多路径衰落引起的水平变动的影响。另外，在天线切换通信系统作为接收系统而发挥功能之后作为发送系统而发挥功能的情况下，天线控制部基于存储在信号质量存储部中的信息选择信号质量高的天线，来发送无线信号。由此，能够在与通信对象之间使用最适于通信的天线来发送包，能够以简单且廉价的结构来降低由多路径衰落引起的水平变动的影响。

附图说明

图1是表示应用基于本发明的一个实施方式的天线切换通信系统的HEMS的概念的框图。

图2是表示具备该天线切换通信系统以及与其对应的发送系统并构成该HEMS的HEMS控制器以及各种家电设备的概要结构的框图。

图3是表示该天线切换通信系统的结构的框图。

图4是表示在该实施方式中从对应的发送系统发送的信号、由该天线切换通信系统切换的天线、由各天线接收的信号及其接收水平的变化的图。

图5是表示在该实施方式中从对应的发送系统发送的信号、由该天线切换通信系统切换的天线、由各天线接收的信号及其接收水平的变化的其它图。

图6是表示在该实施方式中从对应的发送系统发送的信号、由该天线切换通信系统切换的天线、由各天线接收的信号及其接收水平的变化的另一图。

图7是表示在该实施方式中从对应的发送系统发送的信号、由该天线切换通信系统切换的天线、由各天线接收的信号及其接收水平的变化的又一图。

图8是表示该天线切换通信系统中的包的接收动作的流程图。

图9是表示该天线切换通信系统中的另一接收动作的流程图。

图10是表示在该天线切换通信系统中从无线信号的接收到发送的动作的流程图。

附图标记说明

1：天线切换通信系统；3：天线切换部；6：存储器(信号质量存储部)；41：RF部(信号质量检测部)；44：前同步码检测部(位串检测部)；45：唯一字检测部(位串检测部)；51：信号处理部(信号质量检测部、信号质量存储部)；52：天线控制部；70：发送系统；UW1：唯一字(唯一字)。

具体实施方式

参照附图来说明基于本发明的一个实施方式的天线切换通信系统。图1表示被称为HEMS(Home Energy Management System：家庭能量管理系统)等的能量管理系统。HEMS是指以下的系统：将家内的家电设备等通过通信网络进行连接，并与配电盘、家庭用发电设备等一起统一控制，由此进行用于省电的信息提示、自动控制。HEMS100由HEMS控制器101、各种家电设备102、太阳能发电机103、燃料电池104、蓄电池105、电动汽车106、信息处理终端107以及配电盘108等构成。配电盘108内置有电力测量通信装置108a。配电盘108与屋外的智能仪表109相连接。智能仪表109是从电力公司提供给各个用户家的，用于从输电线向配电盘108进行供电，而且对配电盘108内的主干电力进行测量。另外，从电力公司的服务器110针对各用户家的各种信息(例如节电的要求等)经由智能仪表109和电力测量通信装置108a输入到HEMS控制器101。电力测量通信装置108a与智能仪表109通过有线或无线方式进行连接。电力测量通信装置108a也可以是以下的方式：设置于配电盘108的外部，通过有线方式等与配电盘108进行连接。智能仪表109与其它房屋的智能仪表109和电力公司的服务器110等通过有线或无线方式进行连接，构成智能仪表网络。

HEMS控制器101是无线式的节能控制装置，作为上述网络的核心来负责各种设备的控制。HEMS控制器101与家电设备102、太阳能发电机103、燃料电池104、蓄电池105、电动汽车106、信息处理终端(监视器装置)107以及配电盘108等(以下设为家电设备102等)通过有线或无线方式建立双向的通信。各设备也可以构成为经由其它设备而与HEMS控制器101相连接的结构。例如也可以是，燃料电池104与配电盘108的电力测量通信装置108a通过有线方式进行连接，电力测量通信装置108a与HEMS控制器101通过无线方式进行连接。在这种情况下，在燃料电池104与HEMS控制器101之间，经由电力测量通信装置108a而通过有线和无线方式建立双向的通信。

图2表示HEMS100中的HEMS控制器101以及各种家电设备102的概要结构。在构成HEMS100的各种设备中，进行无线通信的设备、例如HEMS控制器101以及家电设备102等中分别搭载有对应的发送系统和接收系统。作为该发送系统和接收系统而应用的是基于本发明的一个实施方式的天线切换通信系统1。即，在HEMS控制器101的天线切换通信系统1作为发送系统而发挥功能的情况下，家电设备102等的天线切换通信系统1作为接收系统而发挥功能，来进行无线信号的发送接收。另一方面，在家电设备102等的天线切换通信系统1作为发送系统而发挥功能的情况下，HEMS控制器101的天线切换通信系统1作为接收系统而发挥功能，来进行无线信号的发送接收。天线切换通信系统1具有无线信号的发送功能和接收功能，但是也可以是进行无线通信的任一个设备搭载被分配各功能的发送系统和接收系统的方式。此外，图2例示了HEMS控制器101和家电设备102的结构，但是也可以应用电力测量通信装置108a等设备来代替家电设备102。

图3表示天线切换通信系统1。天线切换通信系统1由通信器2以及多个天线A、B等构成。通信器2由天线切换部3、RFIC4、CPU5以及存储器6等构成。

天线切换部3根据从CPU5输出的控制信号对两个天线A、B中的发送接收无线信号的天线进行切换。RFIC4具有RF(Radio Frequency：射频)部(信号质量检测部)41、解调部42、同步建立部43、前同步码检测部(位串检测部)44、唯一字(UW)检测部(位串检测部)45以及调制部46等。即，RF部41、解调部42、同步建立部43、前同步码检测部44以及唯一字检测部45等的电路统一安装在一个IC芯片上。

在天线切换通信系统1作为接收系统而发挥功能的情况下，RF部41对使用天线A和B中的任一个天线接收到的无线信号进行下变频(down convert)，提取基带信号。在RF部41接收无线信号时，一般执行AFC(AutomaticFrequency Control：自动频率控制)，去除发送接收间的频率误差。在这种情况下，也可以在由天线切换部3切换天线后的规定时间内解除AFC。这是为了避免干扰波的影响来正确地检测前同步码和唯一字，降低包丢失。另外，RF部41对使用天线A和B中的任一个天线接收到的无线信号的接收水平进行检测。在接收水平的检测中，例如使用RSSI(Received Signal StrengthIndication：接收信号强度指示)。与由RF部41检测到的接收水平有关的信号被输入到CPU5的信号处理部51，用于无线信号的质量的检测。解调部42对由RF部41提取出的基带信号进行解调。同步建立部43建立经解调所得的基带信号的位同步。另外，在天线切换通信系统1作为发送系统而发挥功能的情况下，RF部41对经调制部46调制所得的基带信号进行上变频(up convert)，经由天线切换部3从天线A和B中的任一个天线发送无线信号。

前同步码检测部44对由同步建立部43建立同步后的基带信号进行搜索，检测前同步码的位串。作为前同步码的位串的具体例，可以列举出01交替重复的位串(以下设为01交替)。前同步码检测部44中预先设定并存储有已知的前同步码(与从发送系统发送的前同步码相同)的位串。通过对基带信号的位串与预先存储的位串的一致度进行评价来检测前同步码。当两者完全一致时，判断为检测到前同步码。另外，例如在前同步码由01交替构成的情况下，也可以当01交替在规定位处连续地一致时，前同步码检测部44判断为检测到前同步码。在这种情况下，前同步码的检测定时有可能每次都不同(参照图4等)。另外，也可以在基带信号的位串相对于预先存储的前同步码的位串的错误率为规定值以下时，判断为检测到前同步码。这是由于，在这种情况下也能够视作从基带信号中检测到与预先存储的前同步码的位串实质上相同的位串。

表示前同步码检测部44检测到前同步码的信号被输入到唯一字检测部45、CPU5等。也可以构成为，该信号从前同步码检测部44输出到CPU5并经由CPU5输入到唯一字检测部45等。

唯一字检测部45对由同步建立部43建立同步后的基带信号进行搜索，检测唯一字的位串。唯一字检测部45中预先设定并存储有已知的唯一字(与从发送系统发送的唯一字相同)的位串。通过对基带信号的位串与预先存储的位串的一致度进行评价来检测唯一字。既可以在两者完全一致时判断为检测到唯一字，也可以在基带信号的位串相对于预先存储的唯一字的位串的错误率为规定值以下时判断为检测到唯一字。这是由于，在后者的情况下也能够视作从基带信号中检测到与预先存储的唯一字的位串实质上相同的位串。表示唯一字检测部45检测到唯一字的信号被输入到CPU5的信号处理部51等。此外，上述的已知的前同步码和唯一字在对应的发送系统之间共用，从发送系统发送附有该前同步码和唯一字的包。调制部46对由CPU5生成的基带信号进行调制并输出到RF部41。从调制部46输出的基带信号被RF部41进行处理，作为无线信号经由天线切换部3从天线A和B中的任一个天线发送。

CPU5具有信号处理部(信号质量检测部)51和天线控制部52等，负责天线切换通信系统1的控制。也可以构成为由CPU5代替前同步码检测部44或唯一字检测部45等来检测前同步码或唯一字。在这种情况下，从RFIC4省去前同步码检测部44或唯一字检测部45等。信号处理部51对从RF部41、同步建立部43、前同步码检测部44以及唯一字检测部45等输入的信号进行各种处理。例如，信号处理部51基于从RF部41输入的表示接收水平的信号来检测无线信号的质量。此时，信号处理部51对从RF部41输入的表示接收水平的信号实施运算处理，来计算作为无线信号的质量的判断指标的数值。更具体地说，信号处理部51针对每个天线计算从RF部41输入的接收水平的平均值。天线控制部52对由信号处理部51计算出的接收水平的平均值进行评价，来选择用于接收有效载荷的天线，判断是否需要切换天线，并对天线切换部3输出用于切换天线的控制信号。

存储器6存储在CPU5的动作中使用的信息。例如，存储器6存储与在接收包时由CPU5选择出的天线有关的信息。在天线切换通信系统1作为发送系统而发挥功能的情况下，在选择要使用的天线时利用与所选择出的天线有关的信息。

此外，本实施方式是由天线切换部3对两个天线进行切换来接收无线信号的结构，但是天线的个数也可以是三个以上。

图4至图7表示从对应的发送系统发送的信号、由天线切换通信系统1切换的天线、由各天线接收的信号及其接收水平的变化。一个包由多对前同步码和唯一字以及继多对前同步码和唯一字之后发送的有效载荷等构成。在本实施方式中，从发送系统发送唯一字UW1(第一唯一字)和唯一字UW2(第二唯一字)这两种唯一字。

唯一字UW1用于选择天线切换通信系统1接收有效载荷的天线。唯一字UW2用于检测有效载荷的开头(即，进行开头定位(頭出し))。在唯一字UW1之前发送的前同步码与在唯一字UW2之前发送的前同步码既可以由相同的位串构成，也可以由不同的位串构成。另一方面，由相互之间相关值低的位串来构成前同步码、唯一字UW1以及唯一字UW2，使得它们不会被错误检测。

针对每个天线各发送两次唯一字UW1使得无论在哪个定时切换天线A、B都能够接收该唯一字UW1。在所有唯一字之前都发送前同步码。另外，在继第四次唯一字UW1之后且在紧挨着唯一字UW2之前发送的前同步码之前，发送虚拟数据(dummy data)。此外，也可以根据需要在第二次以后的前同步码和虚拟数据的开头处插入用于给予天线的切换等待时间的数据。

天线切换通信系统一边以规定的周期(例如前同步码和唯一字UW1的发送周期的两倍的周期)切换天线A、B，一边接收从发送系统发送的无线信号。对于接收到的信号，如上所述那样由RF部41进行下变频，由解调部42进行解调，由同步建立部43建立位同步。然后，由前同步码检测部44检测前同步码，由唯一字检测部45检测唯一字UW1。

如上所述，针对每个天线各发送两次前同步码和唯一字UW1使得无论在哪个定时切换天线A、B都能够接收前同步码和唯一字UW1。在本实施方式中，由于使用两个天线，因此如图4至图7所示那样，前同步码和唯一字UW1各自被发送四次。这样，搭载于天线切换通信系统的天线数的两倍的前同步码和唯一字UW1被发送。另外，在最初检测到唯一字UW1之前，以前同步码和唯一字UW1的发送周期的两倍的周期来切换各天线。

图4和图5表示由天线A和B检测唯一字UW1时的天线切换动作等。接收信号中的实线部分是通过各天线接收到的信号。此外，在下面的说明中，为了方便起见，将在前同步码检测部44和唯一字检测部45最初检测到前同步码和唯一字UW1时正在接收无线信号(正在活动(active))的天线设为天线A。图4表示通过天线A接收到的无线信号的接收水平比通过天线B接收到的无线信号的接收水平高的情况，图5表示通过天线B接收到的无线信号的接收水平比通过天线A接收到的无线信号的接收水平高的情况。

在图4和图5中，第一次发送的前同步码在其接收过程中由于天线被切换而未被检测，第二次发送的前同步码被天线A接收，被前同步码检测部44所检测。当检测到前同步码时，由RF部41开始检测接收水平。之后，以规定的采样周期来检测接收水平。另外，接着前同步码发送的唯一字UW1被唯一字检测部45所检测。接收水平的检测持续到检测出唯一字UW1为止，将与所检测到的接收水平有关的信息逐次存储在信号处理部51的寄存器等中。信号处理部51基于所存储的接收水平计算其平均值(设为RA)。将所计算出的RA适当存储在信号处理部51的寄存器等中。

当检测到唯一字UW1时，表示这个意思的信号从唯一字检测部45输出而输入到信号处理部51。表示检测到唯一字UW1的信号从信号处理部51传输到天线控制部52，天线控制部52向天线切换部3输出表示切换天线的指令，天线被切换为天线B。之后，第三次发送的前同步码被天线B接收，被前同步码检测部44所检测。当检测到前同步码时，与天线A时同样地，以规定的采样周期来检测接收水平，检测唯一字UW1。将与天线B的接收水平有关的信息与上述的与天线A的接收水平有关的信息相区别地逐次存储在信号处理部51的寄存器等中，信号处理部51基于所存储的接收水平计算其平均值(设为RB)。将所计算出的RB适当存储在信号处理部51的寄存器等中。

由信号处理部51计算出的RA和RB被输入到天线控制部52。天线控制部52将由信号处理部51计算出的RA与RB进行比较，将能够得到高的信号质量的天线选择为用于接收有效载荷的天线。

在图4中，天线A的接收水平比天线B的接收水平高，即RA>RB，因此认为通过天线A接收到的无线信号的质量比通过天线B接收到的无线信号的质量高。因此，天线控制部52将由信号处理部51计算出的RA与RB进行比较来将接收水平更高的天线A选择为用于接收有效载荷的天线。由此，天线再次被切换为天线A，直到接收完该包为止固定为天线A。因而，第四次发送的前同步码、唯一字UW1以及虚拟数据被天线A接收，之后的前同步码、唯一字UW2以及有效载荷也被天线A接收。此外，在此，将表示选择了天线A的信息存储在信号处理部51中，在接收有效载荷之后适当存储在存储器6等中。

在图5中，天线B的接收水平比天线A的接收水平高，即RB>RA，因此认为通过天线B接收到的无线信号的质量比通过天线A接收到的无线信号的质量高。因此，天线控制部52将由信号处理部51计算出的RA与RB进行比较来将接收水平更高的天线B选择为用于接收有效载荷的天线。由此，直到接收完该包为止不切换天线而固定为天线B。因而，第四次发送的前同步码、唯一字UW1以及虚拟数据被天线B接收，之后的前同步码、唯一字UW2以及有效载荷也被天线B接收。此外，在此，将表示选择了天线B的信息存储在信号处理部51中，在接收有效载荷之后适当存储在存储器6等中。

图6表示如下情况：第二次发送的前同步码等被天线A接收并被前同步码检测部44等所检测，在切换为天线B之后第三次发送的前同步码未被前同步码检测部44检测。当检测到第二次发送的唯一字UW1时，紧接其后切换为天线B，因此第三次发送的前同步码实质上从开头起被天线B接收。因而，从通过天线B接收到的无线信号中检测前同步码等所需的最小时间与发送一组前同步码和唯一字UW1的时间相等。因此，在未检测到第三次发送的前同步码等的情况下，既可以通过天线B接收第四次发送的前同步码等，也可以如图6所示那样立即将天线切换为天线A。在前者的情况下，能够得到两次使用天线B检测前同步码等的机会，因此能够检测天线B的接收水平的机会增加，从而能够进一步适当地进行天线的选择。在后者的情况下，能够将虚拟数据的长度设定得短来增加有效载荷在包内所占的比例。能够将虚拟数据的长度设定得短的理由如下。例如，在通过天线A最初检测到第四次的唯一字UW1的情况下(参照图7)，会将天线切换为天线B来接收虚拟数据。此时，若如前者那样构成为使用天线B检测两次前同步码等，则需要前同步码和唯一字UW1的两个周期的虚拟数据。另一方面，通过如后者那样将使用天线B检测前同步码等的机会限制为一次，用前同步码和唯一字UW1的一个周期的虚拟数据即可。

在后者的情况下，未从通过天线B接收到的无线信号中检测到前同步码等，因此认为其信号质量并不足以接收有效载荷。另外，还能够认为RB=0。因而，天线控制部52将能够得到足够高的信号质量的天线A选择为用于接收有效载荷的天线，天线再次被切换为天线A，直到接收完该包为止固定为天线A。在认为RB=0的情况下，也执行相同的动作。另外，如果通过天线B虽然能够检测到前同步码但不能检测到UW1，则与上述同样地切换为天线A。以后的动作与图4相同。

图7表示如下情况：第四次发送的前同步码等被天线A接收，作为该包内最初的前同步码等而被前同步码检测部44等所检测到。在这种情况下，在检测到第四次发送的唯一字UW1之后，切换为天线B，接收虚拟数据。

虚拟数据是指由不同于前同步码的位串构成的数据，是为了给予天线切换通信系统1再次从天线B切换为天线A时的时间上的延缓而从发送系统发送的。因而，虚拟数据的数据长度被设定为大于等于前同步码的数据长度与唯一字UW1的数据长度之和。

虚拟数据由与前同步码以及唯一字UW1和UW2之间相关值低的位串构成。这是为了避免前同步码检测部44和唯一字检测部45将虚拟数据误检测为前同步码以及唯一字UW1和UW2。期望的是，将各位串设定成虚拟数据与前同步码的相关值、虚拟数据与唯一字UW1的相关值以及虚拟数据与唯一字UW2的相关值最低。然而，只要上述相关值低到能够防止前同步码检测部44和唯一字检测部45的误检测的程度、即只要上述相关值小于规定值，就不会产生实用上的问题。

如图7所示，在通过天线B接收到虚拟数据的情况下，不会由前同步码检测部44检测前同步码，不会由唯一字检测部45检测唯一字UW1。另外，第二次发送的前同步码等虽然被天线B接收，但是前同步码等没有被前同步码检测部44等检测到，因此认为通过天线B接收到的信号的质量不高。因而，天线控制部52将能够得到足够高的信号质量的天线A选择为用于接收有效载荷的天线，天线再次被切换为天线A，直到接收完该包为止固定为天线A。以后的动作与图4相同。

图8表示天线切换通信系统1作为接收系统而发挥功能时的动作。首先，在检测唯一字UW1的前阶段，以规定周期交替地切换天线A、B(#1)。切换天线的规定周期例如为前同步码和唯一字UW1的两个周期。当天线被切换时，前同步码和唯一字UW1的位串的检测被复位(#2)。前同步码和唯一字UW1的位串的检测被复位是指中止位串的检测并从最初的位起重新开始检测的处理。此时，将唯一字UW1设定为唯一字检测部45所应该检测到的位串。即，开始检测唯一字UW1。前同步码检测部44和唯一字检测部45对位串的检测进行复位是基于以下的理由。即，为了防止以下情况：RFIC4由于无法识别出从天线切换部3输入的接收信号中的哪个部分是通过哪个天线接收到的，因此弄错接收到前同步码和唯一字的天线。例如，是为了防止以下情况：在唯一字的位串的末端附近从天线A切换为天线B的情况下，尽管通过天线A接收了位串的大部分，但是误认为通过接收到最后的部分的天线B接收到整个位串。

由通过切换被设为活动的天线来接收无线信号，由前同步码检测部44搜索前同步码(#3)。当由前同步码检测部44检测到前同步码时(#4：“是”)，开始检测接收水平(#5)。将此时接收无线信号的天线设为天线A。以规定的采样周期检测接收水平，该接收水平的值被逐次存储在信号处理部51中(在#12中也同样)。在#4中，在#2中对位串的检测进行复位之后前同步码的检测持续第一规定时间，在第一规定时间内未检测到前同步码的情况下(#4：“否”)，返回到#1。在此，第一规定时间是指与前同步码和唯一字UW1的两个周期相当的时间，在#2中对位串的检测进行复位之后，开始计数。当在前同步码的检测之后检测到唯一字UW1时(#6：“是”)，结束接收水平的检测(#7)。在#6中，唯一字UW1的检测在从#2中的位串检测的复位之后起开始算的第一规定时间内持续。在第一规定时间内未检测到唯一字UW1的情况下(#6：“否”)，结束接收水平的检测，返回到#1。

当天线A的接收水平的检测结束时，信号处理部51基于所存储的接收水平计算平均值(RA)(#8)，天线控制部52将天线切换为天线B(#9)。当对天线进行了切换时，与#2同样地，对前同步码和唯一字UW1的位串的检测进行复位(#9A)。然后，通过切换后的天线B接收无线信号，由前同步码检测部44搜索前同步码(#10)。当由前同步码检测部44检测到前同步码时(#11：“是”)，开始检测接收水平(#12)。在#11中，在#9A中对位串的检测进行复位之后前同步码的检测持续第二规定时间，如图6或图7所示，在第二规定时间内未检测到前同步码的情况下(#11：“否”)，转移到#19。这是由于能够判断为通过天线B不能得到足够的信号质量。在此，第二规定时间是指与前同步码和唯一字UW1的一个周期相当的时间，在#9A中对位串的检测进行复位之后，开始计数。当在前同步码的检测之后检测到唯一字UW1时(#13：“是”)，结束接收水平的检测(#14)。在#11中，唯一字UW1的检测持续在从#9A中对位串的检测进行复位之后起开始算的第二规定时间内持续。在第二规定时间内未检测到唯一字UW1的情况下(#13：“否”)，结束接收水平的检测，并转移到#19。这是由于能够判断为通过天线B不能得到足够的信号质量。

当天线B的接收水平的检测结束时，信号处理部51基于所存储的接收水平计算平均值(RB)(#15)，天线控制部52将由信号处理部51计算出的接收水平的平均值RA与RB进行比较(#16)。在如图5所示那样RA<RB的情况下(#17：“是”)，天线控制部52将天线B选择为用于接收有效载荷的天线。即，将天线仍固定为天线B(#18)，对位串的检测进行复位(#20)。此时，将唯一字UW2设定为唯一字检测部45所应该检测到的位串。即，开始检测唯一字UW2。另一方面，在如图4所示那样RA>RB的情况下(#17：“否”)，将天线A选择为用于接收有效载荷的天线。即，将天线切换为天线A(#19)，并转移到#20。此外，将与天线控制部52所选择出的天线有关的信息存储在信号处理部51的寄存器等中。

当通过所选择的天线A或B来接收无线信号并由前同步码检测部44检测到前同步码时(#21：“是”)，转移到唯一字UW2的检测(#22)。当由唯一字检测部45检测到唯一字UW2时(#22：“是”)，有效载荷的开头定位完成，以后接收有效载荷(#23)。由信号处理部51对所接收到的有效载荷进行处理。在接收有效载荷之后，将原本存储在信号处理部51的寄存器中的与天线有关的信息移动到存储器6(#24)，返回到#1。例如，在经过#18的情况下，表示天线B的信号质量高而选择了天线B以接收有效载荷的信息被存储在存储器6中，在经过#19的情况下，表示天线A的信号质量高而选择了天线A以接收有效载荷的信息被存储在存储器6中。此外，在#21中，前同步码的检测在#20中对位串的检测进行复位之后在第三规定时间内持续，在第三规定时间内未由前同步码检测部44检测到前同步码的情况下(#21：“否”)，返回到#1。在此，第三规定时间相当于将前同步码和唯一字UW1的两个周期、虚拟数据以及前同步码和唯一字UW2的一个周期相加所得的时间，在#20中对位串的检测进行复位之后，开始计数。另外，在#22中，唯一字UW2的检测在从#20中的位串检测的复位之后起开始算的第三规定时间内持续。在第三规定时间内未由唯一字检测部45检测到唯一字UW2的情况下(#22：“否”)，返回到#1。此外，在#24中存储在存储器6中的与天线的选择有关的信息在之后天线切换通信系统1作为发送系统而发挥功能时被利用。在选择天线之后唯一字UW2等的检测失败的情况下(#21或#22：“否”)，不将与此时所选择的天线有关的信息存储在存储器6中。因而，能够适当地选择信号质量高的天线。

图9表示天线切换通信系统1作为接收系统而发挥功能时的另一动作。在该动作例中，在#23中接收到有效载荷之后，将原本存储在信号处理部51的寄存器中的与接收水平的平均值RA和RB有关的信息移动到存储器6(#25)，并返回到#1。存储在存储器6中的与接收水平的平均值RA和RB有关的信息在之后天线切换通信系统1作为发送系统而发挥功能时被利用。

图10表示在天线切换通信系统中从无线信号的接收到发送的动作。当重复图8或图9所示的动作来完成一系列包的接收时(#31)，天线控制部52参照存储在存储器6中的信息来选择用于发送包的天线(#32)。在存储器6中，按时间序列存储有与使用各天线接收到的无线信号的质量有关的信息，因此天线控制部52基于该信息选择信号质量高的天线，以发送无线信号。在天线控制部52选择信号质量高的天线时，关于存储在存储器6中的信息执行统计性处理。

例如，在接收无线信号时执行了图8所示的动作的情况下，能够将在接收有效载荷时所选择的次数多的天线作为信号质量高的天线来进行选择。更具体地说，可以参照与发送无线信号时的通信环境相近的环境，将在最近的一系列包的接收中在接收有效载荷时所选择的次数多的天线作为信号质量高的天线来进行选择。另外，还可以将在紧接之前的包的接收中在接收有效载荷时所选择的天线作为信号质量高的天线来进行选择。

另外，在接收无线信号时执行了图9所示的动作的情况下，在选择天线时，能够使用接收水平的平均值RA和RB。也可以关于接收水平的平均值RA和RB分别计算最近的多次接收中的接收水平的平均值RA和RB的移动平均值，将接收水平较高的天线作为信号质量高的天线来进行选择。在这种情况下，也可以计算关于紧接之前的接收水平的平均值RA和RB进行加权的加权移动平均值，将接收水平较高的天线作为信号质量高的天线来进行选择。

当由天线控制部52选择了信号质量较高的天线作为用于发送包的天线时(#32)，由天线切换部3适当切换天线，向通信的对象发送包(#33)。

如上，根据本实施方式的天线切换通信系统1，唯一字检测部45无需同时等待多种唯一字。即，在图8中的#6和#13中仅等待并检测唯一字UW1、在#22中仅等待并检测唯一字UW2即可，因此大幅减轻了唯一字检测部45的处理负担。近年的IC虽然不及CPU但是正在推进多功能化，这种等待并检测一个唯一字的处理能够通过利用RFIC4所具备的功能来实现。由此，尽管使用RFIC4所具备的位串检测功能来构成唯一字检测部45，但能够正确地选择信号质量高的天线。另外，即使构成为由CPU5代替前同步码检测部44或唯一字检测部45等来对前同步码或唯一字进行检测，CPU5的处理负担减轻这一方面也是没有变化的。因而，不使用高规格的CPU5，而能够以简单且廉价的结构来降低由多路径衰落引起的水平变动的影响。能够将CPU5的处理能力分配给位串检测以外的其它功能，从而能够不伴随成本上升而构建多功能的天线切换通信系统1。另外，在天线切换通信系统1作为接收系统而发挥功能之后作为发送系统而发挥功能的情况下，天线控制部52基于存储在存储器6中的信息选择信号质量高的天线，以发送无线信号。由此，在与通信对象之间能够通过最适于通信的天线来发送包，能够以简单且廉价的结构来降低由多路径衰落引起的水平变动的影响。

另外，信号处理部51检测基于唯一字检测部45检测到唯一字UW1的时刻的无线信号的接收水平的无线信号的质量，因此能够在切换天线后检测接收水平稳定的无线信号的质量。由此，选择出能够接收质量高的无线信号的天线的精度提高。

另外，天线控制部52关于与由信号处理部51检测到的信号质量有关的信息进行统计性处理，选择在发送无线信号时使用的天线，因此选择天线的精度更进一步提高。

另外，天线控制部52检测基于存储在存储器6中的针对各天线检测到的接收水平的平均值RA和RB的移动平均值的无线信号的质量，根据该动作例，选择天线的精度更进一步提高。

天线控制部52检测基于接收水平的平均值RA和RB的加权移动平均值的无线信号的质量，根据该动作例，对最近的检测结果进行加权来进行评价，因此选择天线的精度更进一步提高。

另外，天线控制部52使用在紧接之前的有效载荷的接收时所选择的天线来发送无线信号，根据该动作例，能够在发送时将时间上最近的检测结果反映到天线的选择中。

此外，本发明并不限于上述实施方式的结构。只要构成为以下结构即可：至少在切换天线并且由唯一字检测部45检测到多个唯一字UW1中的任一个唯一字UW1时，信号处理部51检测所接收到的无线信号的质量，在由天线控制部52对天线进行切换之后，对通过切换后的天线接收到的无线信号的质量也进行检测，天线控制部52选择由信号处理部51检测出的信号质量高的天线，来接收之后的有效载荷。

另外，本发明能够进行各种变形。例如，也可以不计算接收水平的平均值，而基于某个时间点的接收水平检测通过各天线接收到的信号的质量。例如，也可以基于通过各天线检测到前同步码的时间点、从前同步码的检测经过规定时间后或检测到唯一字UW1的时间点的接收水平来检测信号质量。在这种情况下，更进一步减轻信号处理部51的处理负担、即CPU5的处理负担。

另外，除了接收水平以外，也能够根据基带信号的位串相对于预先存储的唯一字的位串的错误率(相关值)等来检测通过各天线接收到的信号的质量。在这种情况下，在存储器6中存储各天线的位串的错误率，基于对它们的统计性处理来选择用于发送无线信号的天线。另外，也可以通过对信号处理部51的寄存器或存储器6所存储的信息实施统计性处理，来选择用于接收唯一字UW2和有效载荷等的天线。

另外，本发明的天线切换通信系统1并不限于HEMS100，也能够广泛应用于使用了“切换分集”的其它无线系统。

Claims (6)

1.一种天线切换通信系统，其特征在于，具备：

天线控制部，其控制多个天线的切换；

位串检测部，其对一边择一性地切换天线一边接收到的无线信号进行搜索，来检测唯一字；

信号质量检测部，其检测按各天线所接收到的无线信号的质量；以及

信号质量存储部，其存储与由上述信号质量检测部检测出的无线信号的质量有关的信息，

其中，在上述位串检测部检测到多个唯一字中的任一个唯一字时，上述信号质量检测部对所接收到的无线信号的质量进行检测，在上述天线控制部对天线进行切换之后，上述信号质量检测部对通过切换后的天线接收到的无线信号的质量进行检测，其中，该多个唯一字是与预先设定的唯一字的位串相同或相对于上述预先设定的唯一字的位串的错误率为规定值以下的位串，

上述天线控制部基于存储在上述信号质量存储部中的信息选择由上述信号质量检测部检测出的信号质量高的天线，来接收之后的有效载荷，并发送无线信号。

2.根据权利要求1所述的天线切换通信系统，其特征在于，

上述信号质量检测部检测基于包括上述位串检测部检测到上述唯一字的时刻在内的无线信号的接收水平的无线信号的质量。

3.根据权利要求1或2所述的天线切换通信系统，其特征在于，

上述天线控制部关于与由上述信号质量检测部检测到的无线信号的质量有关的信息进行统计性处理，选择在发送无线信号时使用的天线。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的天线切换通信系统，其特征在于，

上述天线控制部检测基于存储在上述信号质量存储部中的信息的移动平均值的无线信号的质量。

5.根据权利要求4所述的天线切换通信系统，其特征在于，

上述移动平均值是加权移动平均值。

6.根据权利要求3所述的天线切换通信系统，其特征在于，

上述天线控制部使用在紧接之前的有效载荷的接收时所选择的天线来发送无线信号。

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