CN1531222A

CN1531222A - 无线终端设备

Info

Publication number: CN1531222A
Application number: CNA2004100086225A
Authority: CN
Inventors: 细见孝大
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: Lenovo Innovations Co ltd Hong Kong
Priority date: 2003-03-12
Filing date: 2004-03-12
Publication date: 2004-09-22
Anticipated expiration: 2024-03-12
Also published as: CN100512045C; US20040179491A1; US7489662B2; EP1458120A2

Abstract

本发明公开了一种具有至少两个天线、单个接收器和单个接收电平测量部分的简单结构的能够进行无通信中断的发射和接收天线分集的无线终端设备。与基站通信的无线终端设备包括接收系统和发射系统。接收系统包括接收器、解扩频部分、PN发生器和BCH接收电平测量部分。BCH接收电平测量部分测量广播信道的接收电平。发射系统包括发射器、扩频部分和PN发生器。由控制器和天线切换器选择两个天线中的一个。当经由所选天线的广播信道测量值等于或小于阈值时，控制器将工作天线切换到另一天线，并在传输间隙期间获得另一天线的接收电平的测量值。接着，当第一测量值大于第二测量值时，控制器切换到具有比另一天线高过一定程度的测量值的天线。

Description

无线终端设备

技术领域

本发明一般地涉及无线终端设备，具体而言，本发明涉及能够使用两个发射和接收天线在通信中执行无中断的分集接收的无线终端设备。

背景技术

图1示出了传统无线终端设备的外视图。

如图1所示，无线终端设备100是翻盖式移动终端设备。无线终端设备100的壳体包括上壳体101和下壳体102。上壳体101设置有液晶显示器103。下壳体102具有内部天线104。上壳体101经由铰链105可旋转地连接到下壳体102。当无线终端设备100关闭时(当铰链105折叠起来时)，设备100的尺寸近似变小了一半。

当用户握住图1所示的无线终端设备100的下壳体102以浏览因特网时，内部天线104被用户的手覆盖了。在此状态中，接收电平可能被不利地下降了很大程度。

因此，提出了一种采用天线分集方法用以减小无线电波接收电平的变化的无线终端设备。为此，无线终端设备设置有可以彼此切换的两个天线。

图2是示出设置有两个天线的无线终端设备200的外视图。与图1中相同的标号在图2中指示相同的部件，由此简化了说明。如图2所示，无线终端设备200包括上壳体101和下壳体102。下壳体102具有内部天线104。上壳体101在上壳体101的一个角处具有鞭状天线(或者螺旋天线)106。鞭状天线106是可延伸天线，几乎所有鞭状天线通常都设置在上壳体101中。

无线终端设备200采用一种利用通过各个内部天线104和鞭状天线106的接收输出的天线分集的通信方法。通过此方式，当用户在通信期间在下壳体102处握住设备200时防止手的影响成为可能。此外，减小根据使用状态而产生的多路径衰落和干涉波影响也成为可能。

图3示出了采用TDMA(时分多址)方法的无线终端设备中的普通天线分集接收部分的结构。

天线切换部分201连接到天线202和203、接收器204和控制器206。此外，接收器204连接到测量接收电平的接收电平测量部分205。接收电平测量部分205连接到控制器206。

在图3所示的无线终端设备200中，接收电平测量部分205测量天线202或203中的一个天线的接收电平，该天线在所划分的专用于无线终端设备200的时隙中接收数据。另一方面，接收电平测量部分205在并非无线终端设备200所专用的保留时隙中，从该天线切换到另一个天线，以测量另一个天线的接收电平。随后，来自各个天线202和203的接收电平被比较。此后，控制器206控制天线切换部分201，以便在下一个收到的专用于无线终端设备200的时隙中选择具有较大接收电平的天线。通过此方式，实现天线分集成为可能。

图3所示的结构是被应用到使用TDMA方法的移动终端设备时的例子。以下，将说明此结构被应用到使用CDMA(码分多址)方法的无线终端设备时的情形。在CDMA方法中，通信期间的接收电平总是以数据的接收来测量的。假定正在接收数据的天线被暂时切换到另一个天线以比较两个天线的接收电平，并且假定后一天线(另一个天线)具有较低的接收电平。在此情况下，即使在测量了后一天线的接收电平后再次由前一天线进行数据接收，移动终端200也不能在切换时间(当由后一天线进行数据接收时的时间段)中接收数据，并且通信可能会暂时中断。因此。在CDMA方法中，没有别的选择，只能为两个天线设置各自的接收部分和接收电平测量部分。将参考图4说明此结构。

图4示出了采用CDMA方法的无线终端设备的结构。在无线终端设备300中，天线302和304分别连接到接收器301和303。接收器301和303分别连接到接收电平测量部分305和306。控制器307连接到接收电平测量部分305与306以及接收系统切换部分308。此外，控制器307控制接收电平测量部分305和306。接收系统切换部分308在接收电平测量部分305和306之间切换接收输出。

当无线终端设备采用CDMA方法时，专用时隙不能由时间轴划分。因此，使用CDMA方法的无线终端设备不能采用图3所示的结构。然而，无线终端设备300设置有两个天线302和304，两个接收电平测量部分305和306，以及单个接收系统切换部分308。通过此结构，无线终端设备300在通过天线接收数据的同时测量天线302和304的接收电平，以确定具有较大接收电平的天线用于接收数据。因此，即使采用CDMA方法，设备300也能够进行天线分集。

在日本专利特开平9-69808中提出了一种用CDMA方法进行分集发射与接收的基站的结构示例。该基站通过不同的两个天线在各自的信道中获得所接收的数据以对所接收的信号实施解扩频、综合和纠错(通过纠错解码电路)。此外，纠错解码电路获得一个天线选择信号。该基站利用此天线选择信号和来自解扩频电路的输出来切换天线。通过此结构，减小由信道之间的交叉相关性造成的干扰以及实现提高的通信质量和增大的用户容量成为可能。

然而，具有图4所示的结构的传统无线终端设备要求分别有两个接收器和接收电平测量部分。在电路大小和功率(电流)消耗方面与具有图3中包括单个天线、接收器和接收电平测量部分的结构的设备相比，这成为一个不利之处。

而且，存在一种根据所使用的应用，例如用于电话呼叫、视频电话、网络浏览等的应用来布置天线的方法，以便在随机方法的基础上增大接收电平，所述随机方法例如是对于根据不同情况使用何种天线的市场调查。然而在此情况下，各个用户之间存在巨大的差异，不可能响应于接收电平而稳定地对两个天线执行最优控制。

此外，与切换天线来执行接收分集的结构不同，上述应用中提出的结构是在进行分集时两个天线同时用于发射和接收。因此，该结构不适用于这样的移动终端设备，即在该移动终端设备中从两个天线中选择并使用具有较高接收电平的一个天线。而且，复杂的结构使它难以被应用到无线移动终端上。

发明内容

因此本发明的一个目的是提供一种具有多个(两个)天线、单个接收器和单个接收电平测量部分的简单结构的无线终端设备，该设备能够通过利用各种通信方法中的任何一种来进行无通信中断的发射和接收天线分集，其中所述通信方法例如是W-CDMA方法。

根据本发明的一种无线终端设备包括多个天线、无线电部分、接收电平测量部分和控制器。无线电部分经由一个天线从基站接收无线电波。接收电平测量部分测量当前正在接收无线电波的天线的接收电平。当前正在接收无线电波的天线的接收电平的测量值，即接收电平测量部分测量到的值等于或小于预定阈值时，或者每隔一定时间间隔，控制器产生一个时间段，在所述时间段中发射和接收被暂时中断而中断数据通信。而且在该时间段中，控制器从当前正在接收无线电波的天线切换到另一个天线。随后，接收电平测量部分测量所述另一个天线的接收电平的值，以将第一测量值与所述另一个天线的接收电平的第二测量值进行比较。在比较的基础上，当天线的第二测量值比切换前接收无线电波的天线的第一测量值高过一定程度时，控制器切换到具有较高测量值的天线。

如上所述，通过此结构，接收电平测量部分测量来自基站的无线电波的接收电平。当第一测量值等于或小于阈值时，或者每隔一定时间间隔，产生传输间隙，在传输间隙中当前正在接收无线电波的天线切换到另一个天线并且测量所述另一个天线的接收电平。此后，控制器比较两个测量值，并且切换到具有高过一定程度的较高接收电平的天线。通过此方式，在采用CDMA方法的无线终端设备中进行发射和接收天线分集而不会对通信有任何不利影响成为可能。

附图说明

考虑到结合附图的以下详细描述，本发明的目的和特征将变得更加清楚，在附图中：

图1是示意性地示出传统无线终端设备的外视图的立体图；

图2是示意性地示出设置有两个天线传统无线终端设备的外视图的立体图；

图3是示出采用TDMA方法的无线终端设备的普通天线分集接收部分的结构的框图；

图4是示出采用CDMA方法的无线终端设备的结构的框图；

图5是示出根据本发明一个实施例的无线终端设备的结构的框图；

图6是示出图5所示的无线终端设备和基站之间的过程的流程图；和

图7是示意性地示出根据本发明的实施例的无线终端设备的外视图的立体图。

具体实施方式

现在参考附图，详细说明本发明的实施例。

图5示出了根据本发明一个实施例的无线终端设备1的结构。

无线终端设备1包括天线11和12、天线切换器13、天线共享设备14、发射器15、接收器16、解扩频部分17、PN(伪随机噪声)发生器18和25、解码器19、BCH(广播信道)接收电平测量部分20、控制器21、编码器23和扩频部分24。发射器15和接收器16构成无线电部分。

无线终端设备1被允许通过无线电与设置有天线31的基站30进行通信。而且，基站30经由BCH(广播信道)向无线终端设备1发射广播信息。广播信息的例子包括系统信息、小区信息等。扩频部分24用扩频码(PN码)进行扩频。解扩频部分17用扩频码进行解扩频。解码器19对来自解扩频部分17的输出信号解码以产生接收数据28。编码器23对发射数据22编码。图5中示出了两个天线11和12。天线11当前被使用，天线12是备用天线。当备用天线12是多个的时候，天线切换器13连接到天线11和多个天线12(备用天线)，并输出到天线共享部分14用于从当前使用的天线11进行输出。天线切换器13连接多个天线11和12(也就是说，被天线切换器13所连接的天线是两个或更多)，并从一个天线11向天线共享部分14输出。

PN发生器18和25在控制器21的控制下产生扩频码(PN码)，并分别将所产生的PN码提供给解扩频部分17和扩频部分24。发射器15设置有电路，用于产生例如800MHz频带、1500MHz频带等等的无线电波。接收器16设置有电路，用于从基站30接收无线电波。天线共享设备14使天线11或12被共享用于发射和接收。天线切换器13在控制器21的控制下选择天线11或者天线12。

天线11和12连接到天线切换器13。天线切换器13连接到天线共享设备14。天线共享设备14连接到发射器15和接收器16。接收器16连接到解扩频部分17。解扩频部分17连接到PN发生器18、解码器19和BCH接收电平测量部分20。PN发生器18、解码器19、BCH接收电平测量部分20和天线切换器13连接到控制器21。PN发生器18位于解扩频部分17和控制器21之间。控制器21连接到编码器23。编码器23连接到扩频部分24。扩频部分24连接到发射器15。PN发生器25位于扩频部分24和控制器21之间。

例如，假定无线终端设备1是采用基于3GPP规范(第三代合作项目：这是1998建立的用于设置标准的项目)的W-CDMA(宽带码分多址)方法的移动电话。在此实施例中，无线终端设备1例如利用3GPP的压缩模式。在压缩模式中，产生传输间隙以暂时中断发射和接收而不会中断数据通信。压缩模式使得在具有不同频率的小区中测量数据(信号)的接收状态以进行不同频率交接成为可能。具体而言，首先，利用传输间隙，也就是暂停发射和接收以测量另一个天线的接收电平的时间段，将工作天线切换到另一个天线(在三个或更多天线情况下的其他天线)。接下来，将工作天线的接收电平与另一个天线的测量值比较，在传输间隙之后使用具有较高接收电平的天线。通过此方式，在CDMA方法中进行发射和接收天线分集而不中断例如电话呼叫的通信成为可能。虽然有几种实现压缩模式的方法，但是根据本实施例的无线终端设备采用转换扩频因子值的方法。

图6示出了在图5所示的无线终端设备1和基站30之间执行的过程。

无线终端设备1和基站30处于经由天线11的通信状态(步骤S101和S201)。基站30通过BCH 32以预定功率发射广播信息(步骤S202)。当无线终端设备1在通信期间接收BCH 32的广播信息时，接收电平测量部分20测量广播信息的接收电平，并将它作为测量值A存储在控制器21中的寄存器中(步骤S102)。接下来，控制器21将测量值A与预定阈值比较(步骤S103)。作为比较的结果，当预定阈值高于测量值A时，即测量值A等于或小于阈值时(步骤S103/是)，该过程接着进行步骤S104。否则(步骤S103/否)，过程返回步骤S101。

当确定了[阈值＞测量值A]时(步骤S103/是)，控制器21确定将无线终端设备1转移到压缩模式的时机(步骤S104)。接下来，控制器21将关于该时机的信息发射到编码器23进行编码。已编码信息经由扩频部分24、发射器15和天线11发射到基站30(步骤S105)。当从无线终端设备1接收该信息时，基站30向发往无线终端设备1的数据中增加时机信息，该信息用于将开始压缩模式的时机通知给设备1，并将该时机信息连同数据发射到无线终端设备1(步骤S203)。

在无线终端设备1中，接收器16和解扩频部分17处理从基站30接收到的数据。此外，解码器19将所接收数据中的时机信息解码(步骤S106)。基于解码的结果，控制器21得知开始压缩模式的时机。在基站30所通知的时机，控制器21进行增大数据传输率的控制，并分别向PN发生器18和25发指令以保持相同的码片速率(chip rate)，由此减小各个扩频因子(步骤S107)。同时，基站30增大数据率并使发射和接收电波的扩频因子与无线终端设备1中使用的因子一致(即，将扩频因子的值改变成与设备1中使用的那些相同)(步骤S204)。通过此方式，全体数据能够与数据率的增大比率成比例地被更快地发射和接收，并由此产生传输间隙。顺便地，传输间隙由第n帧和在第n帧之间形成的时隙构成，而在该时隙期间不发射和接收数据。

在无线终端设备1中，控制器21分别向PN发生器18和25发指令以将被减小的扩频因子返回到前一值(即，将被减小的扩频因子增大到前一值)(步骤S108)。此外，控制器21向天线切换器13发指令以在传输间隙期间从天线11切换到天线12(步骤S109)。接下来，无线终端设备1经由天线12从基站30通过BCH 32接收广播信息(步骤S110)。此后，BCH接收电平测量部分20在使用天线12时测量BCH 32的接收电平，并将它作为测量值B存储在寄存器中(步骤S111)。接下来，控制器21将测量值B与在步骤S102处存储在寄存器中的测量值B进行比较(步骤S112)。

在S112的比较中，当测量值A比测量值B高过一定程度时，也就是说确定了[测量值A+α＞测量值B]时(步骤S112/是)，控制器21控制天线切换器13在传输间隙已经结束后从天线12切换到天线11(步骤S113)。顺便地，值α可以由设计者任意确定(α包括零)。另一方面，当测量值A等于或小于测量值B时(步骤S112/否)，控制器21不向天线切换器13发指令进行切换，并且在天线12仍然被连接和使用时，继续进行与基站30的通信(步骤S114)。接下来，无线终端设备1确定是否发生了通信的断开(例如，电话呼叫结束)(步骤S115)。当通信仍然继续时(步骤S115/否)，该过程返回步骤S101。另一方面，当确认通信完成时(步骤S115/是)，通信结束。

图7是根据本发明实施例的无线终端设备1的外视图。在图7中，与图2中相同的标号指示相同的部分。在本实施例中，无线终端设备1是翻盖式移动终端设备。无线终端设备1包括上壳体101、下壳体102和铰链105。上壳体101设置有液晶显示器103。下壳体102设置有用于操作的数字键盘和功能开关(未示出)。铰链105可以被折叠使得由上壳体101和下壳体102形成的角度绕着铰链105在大约0～180度间变化。下壳体102还包括内部天线11。此外，上壳体101在一个角处设置有鞭状天线12。

在图7中，假定无线终端设备1在使用中，在通信开始时选择了内部天线11，并且用户用他/她的手握住下壳体102来使用设备1。在此情况下，因为用户握住设置有内部天线11的下壳体102，因此降低了天线11的接收电平，也降低了BCH 32的接收电平。另一方面，当选择天线12时，上壳体102周围的区域是空的(没有被任何物体覆盖)。因此，不会恶化BCH 32的接收电平。如上所述，虽然根据天线的类型存在灵敏度的变化，但是被手覆盖的天线具有比没有被手覆盖的天线低的接收电平。所以，可以想到当天线11被手覆盖时天线12的接收电平增大了。结果，如图6中步骤S109所说明的那样，控制器21和天线切换器13被激活以从天线11切换到天线12。通过天线的切换，进行高质量的通信成为可能。

另一方面，假定在经由天线12的通信期间用户的握持点从下壳体102变到上壳体101。在此情况下，如果天线12在行进中的通信期间靠近建筑物的钢结构或者天线12位于两个人之间，则天线12的接收电平可能变得比天线11的小。在此情况下，分别表示由天线11和12接收的BCH 32的测量电平的测量值A和B如图6中步骤S110至S114所说明的那样被比较。当天线11的接收电平比天线12的高时，工作天线从天线12切换到天线11。通过此方式，获得更好的通信质量成为可能。

顺便地，虽然在上述实施例中无线终端设备1设置有两个天线，但也可以使用三个或更多天线。而且，虽然在上述实施例中采用移动终端电话作为无线终端设备1的例子，但本发明不限于移动电话，而可以应用到允许经由公共无线通信网进行通信的各种移动电子设备中，例如PHS(个人手持电话系统)和PDA(个人数字助理)。顺便地，虽然在上述实施例中采用翻盖式移动终端作为移动终端设备1的例子，但本发明可以应用到其他类型的移动电话，例如直板式移动电话。此外，本发明可应用于任何其他类型的移动设备。

而且，在上述实施例中，在压缩模式中产生的传输间隙期间通过切换天线来测量指定信道的接收电平。然而，切换的时间段并不限于压缩模式中的传输间隙。也就是说，在其中暂时中断发射和传输而同时继续数据通信的任何时间段都可以用于天线切换和接收电平的测量。当备用天线(发射/接收天线之外的天线)是两个或者更多个时，在压缩模式的一段时期中，多个天线的(多个)接收电平测量(由该时期中的一次测量)相关地或者在(多个)时期中连续地执行。

此外，在上述实施例中，在图6中的步骤S103处将第一测量值与阈值进行比较。此后，当确定了[阈值＞(第一)测量值]时，在步骤S112处进行工作天线和另一个天线之间的接收电平的比较。然而，也可以不用步骤S103的比较，而以一定的时间间隔执行步骤S112。可以通过无线终端(控制器21)或者通过基站32发出指令或命令来开始步骤S102或步骤S103。

而且，在上述实施例中，BCH接收电平测量部分20测量指定信道(即BCH)的接收电平。然而，本发明的中的测量目标不限于指定信道的测量。也就是说，部分20可以测量信息的接收电平，这些信息例如RSSI(接收信号强度指示器)、RSCP(接收信号代码功率)、BER(位误码率)或BLER(块误码率)，或者例如RSCP(接收信号代码功率)或Ec/N的物理信道等。在本发明中，部分20可以使用上述信息的一个或者上述信息的两个或更多的组合作为阈值。当接收电平是多个信息的时候，本发明可以使用信息与基于通信系统重要度的信息权重的乘积之和作为阈值。例如，如果选择RSSI和BER用于比较和作为测量信息，并且RSSI和BER的权重分别定义为W_R和W_B，则正使用的天线11的接收电平是：

RL₁₁＝RSSI₁₁×W_R+BER₁₁×W_B (F1)

相比较的天线12的接收电平是：

RL₁₂＝RSSI₁₂×W_R+BER₁₂×W_B (F2)

在上面的公式中，值RSSI₁₁、BER₁₁、RSSI₁₂和BER₁₂分别是所测量的天线11和天线12的RSSI值和BER值。在步骤S112中，替换了所测量的A和B，RL₁₁和RL₁₂值被比较。被比较的天线12是两个或者更多个，则控制器21可以按相同的公式从备用天线中选择天线。

此外，在上述实施例中，使用基于W-CDMA方法的3GPP规范的压缩模式来产生用于暂时断开发射和接收的时间段。然而，可以基于其他通信方法来产生暂时中断的时间段。本发明还可以应用到采用在通信期间要求连续发射和接收的通信方法的无线终端设备。这些种类的通信方法的例子包括CDMA方法、W-CDMA方法之一的DS(直接扩频)-CDMA方法、MC(多载波)-CDMA(或CDMA 2000)方法和PHS方法。在此情况下，可以获得与上述实施例所获得的相同的效果。

如上所述，根据本发明的无线终端设备在接收电平测量部分测量来自基站的无线电波的接收电平。当测量值等于或小于阈值时或者经过预定时间段后，无线终端设备在控制器处比较工作天线和另一个天线的两个接收电平，即接收电平测量部分所测量的电平被比较。接下来，在其中暂时停止发射和接收而不中断数据通信的时间段期间，天线被切换到具有较高接收电平的天线。因此，对于采用例如W-CDMA、CDMA、DS-CDMA、MC-CDMA和PHS之类的通信方法的无线终端设备，进行发射和接收天线分集而不对通信有任何不利影响成为可能。

虽然已经参考具体的示例性实施例对本发明进行了描述，但本发明不受此实施例的限定而只由所附权利要求限定。应当理解，本领域技术人员可以改变或修改实施例而不会脱离本发明的范围和精神。

Claims

1.一种无线终端设备，包括：

多个天线；

无线电部分，用于经由所述天线中的一个从基站接收无线电波；

接收电平测量部分，用于测量所述天线的接收电平，所述天线包括当前正在接收和/或发射无线电波的天线；和

控制器：

其中，所述控制器产生一个时间段，在所述时间段中发射和接收被暂时中断而不断开数据通信，

所述接收电平测量部分在所述时间段中测量除了接收和/或发射的天线之外的至少一个所述天线接收电平，

当所述接收和/或发射的天线的所述接收电平等于或小于在所述时间段中的所述接收电平时，所述控制器进行切换。

2.如权利要求1所述的无线终端设备，其中：

所述接收电平测量部分在某个信道中从所述基站接收数据。

3.如权利要求2所述的无线终端设备，其中：

所述某个信道是广播信道。

4.如权利要求1所述的无线终端设备，其中：

所述接收电平测量部分测量关于从所述基站发射的接收信号强度指示器的信息的接收电平。

5.如权利要求1所述的无线终端设备，其中：

所述多个天线至少包括一个内部天线和一个直线天线，所述内部天线设置在所述无线终端设备的壳体中，所述直线天线的一部分是可从所述壳体延伸的。

6.如权利要求1所述的无线终端设备，其中：

当通过在通信期间要求连续发射和接收的通信方法进行通信时，产生其中传输和接收被暂时中断的所述时间段。

7.如权利要求1所述的无线终端设备，其中：

其中的传输和接收被暂时中断的所述时间段是当执行基于宽带码分多址方法的第三代合作项目规范的压缩模式时被产生的。

8.如权利要求7所述的无线终端设备，还包括：

扩频部分；和

解扩频部分，其中：

当被通知转移到所述压缩模式的时机时，所述控制器改变所述扩频部分和所述解扩频部分的各自的扩频因子，以便增加各自的传输数据率，以形成其中传输和接收被暂时中断的所述时间段，并在所述时间段结束后将所述被改变的扩频因子返回到前一值。