CN1619979A

CN1619979A - 天线选择系统和方法以及使用其的无线电通信设备

Info

Publication number: CN1619979A
Application number: CNA2004100913302A
Authority: CN
Inventors: 塚本直史
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: Lenovo Innovations Co ltd Hong Kong
Priority date: 2003-11-19
Filing date: 2004-11-19
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2024-11-19
Also published as: EP1533919A3; CN100372263C; US20050113039A1; JP2005151369A; EP1533919A2

Abstract

本发明涉及天线选择系统、天线选择方法以及使用该系统和方法的无线电通信设备。由天线选择控制电路在诸如无线电通信设备的发送和接收开始的事件发生时，就在公共信道或单独信道被设置之后，通过使用体现出多个天线的接收状态信息的RSSI信号电平，来选择RSSI信号电平大于另一个天线的天线。在通过单独信道的通信期间，响应于失同步，基于多个天线的RSSI信号电平来选择天线。在通过公共信道的通信期间，基于多个天线的RSSI信号电平来选择天线。

Description

天线选择系统和方法以及使用其的无线电通信设备

技术领域

本发明涉及天线选择系统、天线选择方法以及使用该系统和方法的无线电通信设备。具体地说，本发明涉及一种从控制下的多个天线中选择其一的天线选择系统。

背景技术

蜂窝电话多样性的预期目的就是不仅要进行电话呼叫，而且还要增加多种应用，例如写电子邮件或浏览网站。在这种应用条件下，下列问题越来越突出，即蜂窝电话的外壳被用户紧握在手中，以致于被手遮挡住。另一方面，随着蜂窝电话的外壳朝着设计轻巧的方向发展，与鞭状天线向外突出的传统设计相比，越来越希望将天线本身收纳到外壳当中去。在这种情形下，由于内置天线的位置是固定的，所以天线是否被手遮挡住要取决于手握蜂窝电话的方式，一旦被遮挡，优良的天线特性便无从体现。另外，可将外壳折叠成两部分的折叠式蜂窝电话现在正流行。在这种情形下，根据外壳的打开或关闭状态，内置天线的特性也会发生变化。

在这种情形下，从用户角度看的通信质量主要是指传输成功率、接收成功率和通信不间断率。为了确保上述各种不同应用类型的这些通信质量，很重要的一点就是在外壳中包括两个天线，并且提供根据应用模式转换这两个天线及选择这两个天线的算法。

对于具有两个内置天线的蜂窝电话，为了提高上述传输成功率，需要在传输操作后立即选择天线。另外，为了提高上述接收成功率，就要在接收操作后立即选择天线，此外，为了提高上述通信不间断率，需要分别在通信期间最优地进行天线选择。

然而，在传统的系统中，由于天线选择算法的执行限于等待时间或不能使用(out of service)，所以在通信开始阶段或通信期间，无法进行动态的天线选择。这是由于以下特性造成的，即CDMA(包括宽带-码分多址：WCDMA)系统解扩以10msec为单位抽样的接收信号，并将由解码输出获得的专用信元(cell)的质量用作判断基准。即，因为解码输出要用于天线选择的判断，所以不利之处就在于要花时间去执行天线选择算法。因此，在通信开始时间或通信进行期间，天线选择算法需要高速度，在这种情况下，对CDMA系统的蜂窝电话中的专用信元的质量的判断速度就变慢了。因此很难应用将解码输出用于天线选择判断的系统。

另外，已经提出了一种在使用跳频系统的分集通信装置中的天线切换系统(例如，参见JP 2002-325056 A)。

在上述公开文本中，根据接收信号强度指示符(RSSI)获得两个天线的接收特性。该公开文本公开了一种技术，其中基于RSSI的信息来进行天线的选择控制。

然而，由于天线选择控制是在跳频的定时上进行的，所以没有考虑CDMA系统的蜂窝电话所需的紧随发送操作之后的天线选择、紧随接收操作之后的天线选择以及通信期间的天线选择。

发明内容

本发明的目的就是解决上述问题，并提供一种天线选择系统、天线选择方法和无线电通信设备，它们适于在需要高速天线选择控制的通信开始时或通信期间进行天线选择控制。

本发明的另一个目的是提供一种天线选择系统、天线选择方法和无线电通信设备，它们可以实现紧随发送操作后的天线选择、紧随接收操作后的天线选择以及通信期间的天线选择。

在根据本发明的天线选择系统和方法中，响应于事件的发生，基于多个天线的接收特性信息来进行天线选择控制。

另外，在根据本发明的天线选择系统和方法中，在通过公共信道的通信期间，基于多个天线的接收特性信息来进行天线选择控制。

根据本发明的无线电通信设备包括：用于选择多个天线的天线开关；自动增益控制(AGC)电路，用于输出与接收自所述天线的接收信号的所计算出的接收电场强度相对应的接收电场强度信号以及增益控制信号；解扩电路，用于解扩所述增益控制信号，以输出解码信号；质量监控电路，用于根据所述接收电场强度信号和所述解码信号来监控所述天线的接收质量；状态监控电路，用于监控所述质量监控电路的输出和设备状态；以及天线选择控制电路，用于根据所述状态监控电路的输出来进行所述天线的选择控制。

在根据本发明一种实施方式的天线选择系统和方法、以及无线电通信设备中，提供了

用于监控所述无线电通信设备中事件发生的装置；以及

用于响应于所述事件的发生，基于多个天线的接收特性信息来进行天线选择控制的装置。

此外，在根据本发明一种实施方式的天线选择系统和方法、以及无线电通信设备中，提供了

用于在通过公共信道的通信期间，基于多个天线的接收特性信息来进行天线选择控制的装置。

天线选择系统，其用在具有多个天线的W-CDMA系统的无线电通信设备中，所述系统基于所述多个天线的接收电场强度信息来实现天线选择控制。

第一步骤，用于监控所述无线电通信设备中事件的发生；以及

第二步骤，用于响应于所述无线电通信设备中事件的发生，基于所述多个天线的接收特性信息来进行天线选择控制。

此外，在根据本发明一种实施方式的天线选择系统和方法、以及无线电通信设备中，还提供了

在通过公共信道的通信期间，基于多个天线的接收特性信息来进行天线选择控制的步骤。

用于选择多个天线的天线开关电路；

自动增益控制电路，用于输出从多个天线输入的接收信号的增益控制信号；

接收电场强度计算电路，用于输出与输入自多个天线的接收信号的所计算出的接收电场强度相对应的接收电场强度信号；

解扩电路，用于解扩所述增益控制信号，以输出通信信道测量信号；

质量监控电路，用于根据所述接收电场强度信号和所述通信信道测量信号来监控所述天线的接收质量；

状态监控电路，用于根据包括从所述质量监控电路输出的所述接收电场强度信号以及有关设备状态的监控信息在内的信号，来进行切换所述天线所需的监控控制；和

天线选择控制电路，用于根据所述状态监控电路的判断，来进行所述天线开关电路的选择控制。

附图说明

结合附图，从以下详细的描述中将会更加清楚本发明的这些及其它目的、特性和优点。在附图中：

图1是示出本发明一种实施方式的框图；

图2是本发明一种实施方式的操作的流程图；

图3是本发明另一种实施方式的操作的流程图；

图4是本发明又一种实施方式的操作的流程图；以及

图5是本发明的另外一种实施方式的操作的流程图。

具体实施方式

下面将参考附图来具体描述本发明的每种实施方式。

图1是示出本发明一种实施方式的框图。参考图1，蜂窝电话用在宽带码分多址(W-CDMA)系统的通信系统中，并且其中包含天线1和2两个天线。天线1和2这两个天线通过天线开关3来切换。来自天线的接收信号通过双工机4被输入到RF接收机电路5。所输入的接收信号由RF接收机电路5来解调，然后由A/D转换器6转换为数字接收信号。

数字接收信号被输出到自动增益控制(AGC)电路7和接收信号强度指示符(RSSI)电路8。AGC电路7对输入的数字接收信号进行自动增益控制，并且将该信号作为AGC处理的信号输出到解扩电路9。解扩电路9对所述AGC处理信号进行解码，并将通信信道的测量数据输出到质量监控电路10。

RSSI电路8从数字接收信号中计算出天线终端的接收电场强度(RSSI)，并将接收电场强度值(此后称为“RSSI信号电平”)输出到质量监控电路10。

质量监控电路10从解扩电路9接收到通信信道的测量数据，并从RSSI电路8接收到RSSI信号电平，监控所述天线的接收质量，并将各个天线的通信信道数据和RSSI信号电平输出到状态监控电路12。

数据处理电路11根据来自解扩电路9的通信信道的测量数据，将从中得到的“不能使用/使用中”判断信息和错误信息输出到状态监控电路12。另外，数据处理电路11将“不能使用/使用中”判断信息输出到应用(APL)电路14。

APL电路14包括用于各种应用的程序，并且根据程序过程来进行应用处理。另外，APL电路14向状态监控电路12输出终端的打开/关闭信息，例如发送和接收的确认、或者通信开始/结束的确认。

状态监控电路12从质量监控电路10接收通信信道测量数据以及各个天线的RSSI信号，从数据处理电路11接收“不能使用/使用中”判断信息，并从APL电路14接收诸如终端的打开/关闭信息的信号，并向天线选择控制电路13输出天线转换所需的监控控制信号。

也就是说，状态监控电路12从质量监控电路10、数据处理电路11和APL电路14接收以上信息，并且监控设备状态例如事件的发生。这里，事件的发生表示发送、接收和失同步的状态发生。

天线选择控制电路13根据包括状态监控电路12的RSSI信号电平在内的监控控制信号的输出，进行天线开关3的切换控制。键终端电路15充当与用户的接口，并且向蜂窝电话输入各种命令。

图1中所示的天线选择控制电路13根据选择天线1或2的算法来切换天线。在所述算法中，在以下三种情形中进行天线转换。即，对包括在来自状态监控电路12的监控控制信号中的RSSI信号电平进行相互比较，然后选择特性优异的天线来提高通信质量。

(1)在设置信道时的天线选择(第一情形)：

在第一情形中，由状态监控电路12在通信开始时，响应于诸如从待机状态进入发送或接收的事件发生，对基站(未示出)设置公共信道和单独信道。在这种情况下，由于在RSSI电路8中以相对于接收帧率的高速度计算出RSSI信号电平，所以由天线选择控制电路13根据天线1和2两个天线的RSSI信号电平来比较天线接收特性。在比较后，选出特性优异的天线。结果，发送和接收时的发送成功率和接收成功率都得到了提高。

(2)在单独信道通信期间，在失同步时的天线选择(第二情形)：

在第二情形中，在使用单独信道进行语音通信或分组通信期间，由状态监控电路12检测出因接收质量恶化引起的暂时失同步(失同步事件的发生)。这里，“失同步”是指在每个接收模块中由通信信道测量值或错误信息判断出的非同步状态。

在这种情况下，天线选择控制电路13使用以相对于接收帧率的高速度计算出的RSSI信号电平，来相互比较天线1和2的接收特性，并且选择出特性优异的天线。在这种情形下，这种情形限于失同步时的原因在于要考虑因总是发生在切换天线时的数据差错引起的语音通信中断。结果，由于接收特性优异的天线可在失同步期间被选出，所以在重新开始接收时就获得了接收质量优异的环境。

(3)在公共信道通信期间的天线选择(第三情形)

在第三情形中，在通过随机可接入公共信道的分组通信期间，在给定的一段时间内不可以接收下行数据。天线选择控制电路13通过使用以相对于接收帧率的高速度计算出的RSSI信号电平，来比较天线1和2的接收特性，并选择特性优异的那个天线。在公共信道通信期间，只要用户不进行任何操作，就不会获得接收数据。因此，无法判断在给定的时间内没有接收信号是归咎于接收质量还是没有进行操作。由此，当每隔一段给定的时间进行天线转换的比较时，就可以在通信期间选出适当的天线，从而可以改善通信不间断率。

下面将参考图2到5所示的流程图来详细描述根据本发明的实施方式的操作。在图2到5的操作中共同采用了以下方法，即通过使用由RSSI电路8以相对于接收帧率的高速度计算出的RSSI信号电平，来比较天线1和2的接收特性。

首先，参考图2和3的流程图来描述第一情形中在设置信道时的天线选择算法。图2示出了响应于发送或接收的事件发生，对基站设置公共信道情形中的操作。图3示出了在图2的操作后，即已对基站设置了公共信道后的情形中，设置单独信道时的操作。

首先将描述图2的流程图。在天线1中进入待机状态。在这种情况下，由于用户使用键终端电路15而进行的发送和接收操作，从而设置公共信道(步骤S1和S2)。然后，根据天线选择控制电路13的命令进行到天线2的转换(步骤S3)，并且由RSSI电路8来测量RSSI信号电平(步骤S4)。

然后，根据天线选择控制电路13的命令进行到天线1的转换(步骤S5)，并且由RSSI电路8来测量RSSI信号电平(步骤S6)。由天线选择控制电路13将天线1和天线2二者的RSSI信号电平进行比较(步骤S7)，两个天线中RSSI信号电平较大的那一个，即接收特性优异的天线被选出(步骤S8和S9)。

例如，如果天线1的RSSI信号电平等于或大于天线2的RSSI信号电平，则继续使用当前所选定的天线1(步骤S8)。否则，就选择天线2(步骤S9)。

在步骤3中不是处于待机状态的天线1而是另一个天线2首先进行转换，并且测量RSSI信号电平的原因在于：在比较了测量结果后，只要有可能就会阻止天线转换的发生。即，这是基于选择并使用当前天线的概率比较高的预测。

接着，下面将描述图3中所示的流程图。假设在图2的操作中设置公共信道时所选择的是天线1。接下来，当设置单独信道时(步骤S11)，根据天线选择控制电路13的命令进行到天线2的转换(步骤S12)，并且由RSSI电路8来测量RSSI信号电平(步骤S13)。然后，进行到天线1的转换(步骤S14)，并测量RSSI信号电平(步骤S15)。然后，由天线选择控制电路13比较天线1和天线2两者的RSSI信号电平(步骤S16)，并选择接收特性优异的那个天线(步骤S17和S18)。

也就是说，如果天线1的RSSI信号电平等于或大于天线2的RSSI信号电平，则继续使用当前所选定的天线1(步骤S17)。否则，就选择天线2(步骤S18)。

由于在发送和接收时，图3的操作是在图2操作之后进行，所以两次天线转换和两次RSSI信号电平的比较分别是连续进行的。这带来的优点就是，因RSSI信号电平的瞬时变化而造成的选择错误得到了更正。

接下来，参考图4中的流程图来描述第二情形中在单独信道通信期间，在失同步时的天线选择算法。在这种情形中，假设由天线1进行通过单独信道的通信。在通信期间，一直由图1中所示的质量监控电路10通过使用通信信道的测量数据和RSSI信号电平，来判断接收数据的质量的阈值(步骤S21)。如果判断结果是接收质量低于阈值，则状态监控电路12转移到失同步监控状态(这个状态也是一类事件)(步骤S22)。在失同步监控状态中，如果接收质量低于阈值的状态仍继续，例如持续了给定的一段时间或更长，则检测到失同步。

当状态监控电路12检测到失同步时，根据天线选择控制电路13的命令将天线1切换到天线2(步骤S23)，并由RSSI电路8来测量RSSI信号电平(步骤S24)。由于天线1的RSSI信号电平在通信期间一直被测量，所以天线1的RSSI信号电平是已知的，并且没有必要重新测量所述RSSI信号电平。

由天线选择控制电路13来比较天线1和天线2两者的RSSI信号电平(步骤S25)，并且选择天线1和2中接收特性优异的那个天线(步骤S26和S27)。即，如果天线2的RSSI信号电平等于或大于天线1的RSSI信号电平，则继续使用当前所选定的天线2(步骤S26)。否则，就选择天线1(步骤S27)。

接着，参考图5来描述第三情形中在公共信道通信期间的天线选择算法。在这种情况下，假设由天线1进行使用公共信道的通信。状态监控电路12在公共信道通信期间，通过使用通信信道的测量数据和RSSI信号电平，开始无数据接收的监控(步骤S31)。当检测到无数据接收的状态时(步骤S32)，设置定时器开始(步骤S33)。

在由天线选择控制电路13进行定时器监控的情形下，如果所述定时器超时(在给定的一段时间过去之后)(步骤S34)，则由天线选择控制电路13将天线1切换到天线2(步骤S36)，并由RSSI电路8测量天线2的RSSI信号电平(步骤S37)。

当前天线1的RSSI信号电平是已知的。因此，由RSSI电路8来比较天线1和天线2两者的RSSI信号电平(步骤S38)，并且选择接收特性优异的那个天线(步骤S39和S40)。

即，如果天线2的RSSI信号电平等于或大于天线1的RSSI信号电平，则继续使用当前所选定的天线2(步骤S39)。否则，就选择天线1(步骤S40)。

如果在步骤S34中没有超时，则检测出数据的存在/不存在(步骤S35)。当检测出“无数据”时，就等待超时，如果检测到“数据”时，控制返回步骤S31。

另外，在待机(接收待机状态)中，在待机期间进行的定期的天线转换周期中，执行因上述高速RSSI信号电平判断引起的天线选择处理。结果，接收率有望得到提高。在使用和现有技术中一样的专用信元的通信质量的天线选择系统中，由于使用了被解扩及解码的信元，所以需要很长时间的操作，而且恐怕要牺牲一段连续的待机时间。根据本发明，因为可以使用RSSI信号电平进行高速天线选择，所以对待机时间的影响可被尽可能地压缩。

在这种情形下，因为此待机状态可被视为一个事件，所以当进入待机状态时(当发生事件时)，可以周期性地执行上述天线选择算法。

在W-CDMA系统的接收部分中，天线接收特性的基准通常使用的不是RF接收信号，而是通过在频率上下变频并解扩RF接收信号而解码得出的基带信号的电平。这是因为有关另一个蜂窝终端的信息被包括在W-CDMA系统的接收频率中。然而，在RSSI信号电平和基带信号的电平之间实际上存在着相关性，即使使用的是基于RF接收信号的RSSI信号电平。出于这个原因，在本发明中，将高速获得的RSSI信号电平用作在天线选择算法中起到判断技术作用的接收特性。

以上各个操作流程可以以下列方式进行，即操作过程预先作为程序存储在记录介质程序中，并由计算机读出来执行。对于W-CDMA系统的折叠式蜂窝电话而言，其鞭状天线不从外壳向外突出，外形轻巧，所以上述实施方式对其是最优的。但是，本发明并不限于这种结构，而是可以应用于另一种CDMA系统或另一种通信系统的蜂窝通信装置。

如上所述，根据本发明，在蜂窝信息终端中，响应于各种事件的发生，从多个天线中选出接收质量优异的一个天线。由此，发送成功率、接收成功率和通信不间断率都可以得到提高。更具体地说，由于在发送或接收操作期间可以选择优异的天线，所以减少了呼叫失败。

另外，由于可以在通信期间在失同步时选择天线，所以提高了重新连接的成功率。

此外，由于可以在通信期间无接收时选择天线，所以就可以在重新开始接收时获得更高质量的环境。

此外，如果是CDMA系统的话，就不使用已被解扩的解码输出作为天线选择算法的判断基准，而是使用接收信号强度指示符(RSSI)，即天线接收电场强度信息，因而可以实现高速的天线选择操作。

Claims

1.一种在具有多个天线的无线电通信设备中的天线选择系统，包括：

用于监控所述无线电通信设备中事件的发生的装置；以及

用于响应于所述事件的发生，基于所述多个天线的接收特性信息来进行天线选择控制的装置。

2.如权利要求1所述的天线选择系统，其中，所述接收特性信息包括接收电场强度信息。

3.如权利要求1所述的天线选择系统，其中，所述监控装置监控作为所述事件的发送或接收的发生。

4.如权利要求3所述的天线选择系统，其中，所述监控装置基于作为所述事件的所述发送或接收的发生，监控公共信道或单独信道的设置开始。

5.如权利要求1所述的天线选择系统，其中，所述监控装置监控作为所述事件的接收待机状态，并且所述天线选择控制装置在所述接收待机状态中，周期性地进行天线选择控制。

6.如权利要求1所述的天线选择系统，其中，所述天线选择控制装置包括开关装置，用于在切换到不同于就在操作开始前在所述事件发生时所选出的第一天线的第二天线后，切换到所述第一天线，以及在利用所述开关装置进行切换后，基于所述第一天线和第二天线的接收电场强度信息来选择所述天线的装置。

7.如权利要求1所述的天线选择系统，其中，所述监控装置监控通信期间作为所述事件的失同步的发生。

8.如权利要求7所述的天线选择系统，其中，所述失同步包括通过单独信道的通信期间的失同步。

9.一种在具有多个天线的无线电通信设备中的天线选择系统，包括：

用于在通过公共信道的通信期间，基于所述多个天线的接收特性信息来进行天线选择控制的装置。

10.如权利要求9所述的天线选择系统，其中，所述天线选择控制操作是在通过公共信道未接收到数据的状态已持续一段预定的时间后进行的。

11.如权利要求9所述的天线选择系统，其中，所述天线选择控制装置包括开关装置，用于切换到不同于就在操作开始前所选出的第一天线的第二天线，以及基于所述第一天线就在利用所述开关装置进行切换前的接收电场强度信息和所述第二天线就在利用所述开关装置进行切换后的接收电场强度信息，来选择所述天线的装置。

12.一种天线选择系统，其用在具有多个天线的W-CDMA系统的无线电通信设备中，所述系统基于所述多个天线的接收电场强度信息来实现天线选择控制。

13.如权利要求12所述的天线选择系统，其中，所述无线电通信设备包括便携信息终端。

14.一种在具有多个天线的无线电通信设备中所使用的天线选择方法，包括：

第二步骤，用于响应于所述无线电通信设备中所述事件的发生，基于所述多个天线的接收特性信息来进行天线选择控制。

15.如权利要求14所述的天线选择方法，其中，所述接收特性信息包括接收电场强度信息。

16.如权利要求14所述的天线选择方法，其中，所述事件的发生包括发送或接收的发生。

17.如权利要求16所述的天线选择方法，其中，所述事件的发生包括基于所述发送或接收的发生，公共信道或单独信道的设置开始。

18.如权利要求14所述的天线选择方法，其中，所述事件的发生包括接收待机状态的发生，并且所述步骤包括在所述接收待机状态中，周期性地进行所述天线选择控制。

19.如权利要求14所述的天线选择方法，其中，所述第二步骤包括切换步骤，即在切换到不同于就在操作开始前所选出的第一天线的第二天线后，切换到所述第一天线，以及在通过所述切换步骤进行切换后，基于所述第一天线和第二天线的接收电场强度信息来选择所述天线的步骤。

20.如权利要求14所述的天线选择方法，其中，所述事件的发生包括通信期间失同步的发生。

21.如权利要求20所述的天线选择方法，其中，所述失同步包括通过单独信道的通信期间的失同步。

22.一种在具有多个天线的无线电通信设备中所使用的天线选择方法，包括：

在通过公共信道的通信期间，基于所述多个天线的接收特性来进行天线选择控制的步骤。

23.如权利要求22所述的天线选择方法，其中，所述天线选择控制操作是在通过公共信道未接收到数据的状态已持续一段预定的时间后进行的。

24.如权利要求22所述的天线选择方法，其中，所述步骤包括切换步骤，即切换到不同于就在操作开始前所选出的第一天线的第二天线，以及基于所述第一天线就在利用所述切换步骤进行切换前的接收电场强度信息和所述第二天线就在利用所述切换步骤进行切换后的接收电场强度信息，来选择所述天线的步骤。

25.一种无线电通信设备，包括：

用于选择多个天线的天线开关电路；

自动增益控制电路，用于输出从所述多个天线输入的接收信号的增益控制信号；

接收电场强度计算电路，用于输出与输入自所述多个天线的所述接收信号的所计算出的接收电场强度相对应的接收电场强度信号；

状态监控电路，用于根据包括从所述质量监控电路输出的所述接收电场强度信号以及有关设备状态的监控信息在内的信号，来进行切换天线所需的监控控制；和

26.如权利要求25所述的无线电通信设备，

其中，所述天线选择控制电路具有用于选择所述多个天线的算法，并且

其中，所述算法被用于相互比较体现所述多个天线的接收特性的所述接收电场强度信号，以选择特性优异的天线。