JP2003332958A - ダイバーシチ受信機およびダイバーシチ受信方法 - Google Patents

ダイバーシチ受信機およびダイバーシチ受信方法

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JP2003332958A
JP2003332958A JP2002139112A JP2002139112A JP2003332958A JP 2003332958 A JP2003332958 A JP 2003332958A JP 2002139112 A JP2002139112 A JP 2002139112A JP 2002139112 A JP2002139112 A JP 2002139112A JP 2003332958 A JP2003332958 A JP 2003332958A
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JP2002139112A
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English (en)
Inventor
Hiroaki Sato
浩明 佐藤
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 周波数ホッピング方式の無線通信では、通信
チャンネルが時間ととも且つ、広い通信帯域をランダム
に変化するために、アンテナダイバーシチによる受信特
性の改善が困難であった。 【解決手段】 周波数ホッピングによりチャンネルを変
化しながら受信を行う際に、受信特性に関わるデータを
通信履歴メモリ7に記憶しておき、アンテナ選択では、
前記通信履歴メモリ7に記憶している過去の受信特性デ
ータを参照し、現在受信したチャンネルと受信特性が近
いチャンネルを特定し、一括してアンテナ選択を行うこ
とにより、アンテナダイバーシチによる受信特性を改善
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は周波数ホッピング方
式による無線通信機のアンテナダイバーシチ制御技術に
関するもので、特に複数のアンテナに対して1つの受信
回路で構成されるアンテナ選択式のダイバーシチ方式に
関する。
【0002】
【従来の技術】アンテナ選択式ダイバーシチ方式の基本
動作は、お互いに受信特性が非相関となるように配置さ
れたアンテナを利用し、現在選択しているアンテナの受
信状態が劣化すると、他のアンテナへ切換えるもので、
アンテナ間の受信特性の非相関性を利用して、全体の受
信特性を改善するものである。このダイバーシチ方式
は、構成する回路が簡単であることから、小型化の要求
が高い受信機へ広く応用される。このようなアンテナ選
択式ダイバーシチで、適切なアンテナ選択を可能にする
ためには、受信特性を検査したアンテナと、切換えられ
るもう一つのアンテナ間の周波数的、時間的相関特性は
強いことが必要になる。
【0003】一方、周波数ホッピング方式の無線通信
は、広い周波数帯域に設定された複数のチャンネルを、
送信機と受信機間であらかじめ決められたホッピングシ
ーケンスに則り、ランダムにチャンネルをホッピングさ
せながら通信するものである。現在では米国の無線LA
N規格であるIEEE802.11や近距離無線通信規
格であるブルートゥース(Bluetooth)などで
利用されている。
【0004】従来のデータ通信を目的とした、周波数ホ
ッピングによる無線データ通信では、ホッピングチャン
ネルに使用する周波数帯域の広さにより、周波数チャン
ネル間の非相関性から周波数ダイバーシチの効果があ
り、エラー再送手順を用いることにより、データ伝送の
目的は達成されていた。しかし、周波数ホッピング方式
による無線通信において、音声伝送などのアプリケーシ
ョンを実行する場合、伝送データのリアルタイム性によ
り、前記エラー再送によるリカバリーでは、アプリケー
ションの品質を保証できない問題がある。したがって無
線伝搬環境にダイナミックに適応できるアンテナダイバ
ーシチ方式を組み合わせて、前記アプリケーションの品
質保証を行う必要がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】周波数ホッピング方式
の無線通信機にアンテナ選択式ダイバーシチを応用する
と、通信チャンネルが広い周波数帯域にわたり、しかも
時間とともに変化するため、従来の様に現在の受信状態
をすぐにアンテナ選択に応用しても、次の受信チャンネ
ルは周波数的に遠く離れてしまう可能性があり、受信特
性の相関性が低くなる。また、周波数特性を鑑みて、現
在の受信状態により選択したアンテナを再度同じチャン
ネルのときに応用する場合でも、時間的に離れてしまう
ので、やはり受信状態の相関性は低くなるため、アンテ
ナ選択式ダイバーシチによる受信特性の改善効果が得ら
れないという問題があった。
【0006】本発明は、このような課題を考慮し、周波
数ホッピング方式による無線通信において、アンテナダ
イバーシチ制御による、受信特性の改善を計ることがで
きるダイバーシチ受信機を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のダイバーシチ受信機では、以下の構成を有
する。
【0008】第1の本発明(請求項1に対応)は、複数
のチャンネルで構成された周波数帯域内を、ランダムに
該チャンネルを変えながら通信する周波数ホッピング方
式の無線通信機において、受信特性が非相関になるよう
に配置された2本のアンテナと、それぞれのアンテナの
受信信号を制御信号により切換えるアンテナスイッチ
と、アンテナから受信した高周波信号を増幅、フィルタ
リングして中間周波数(以下IF信号)に周波数変換す
る機能と受信電力を測定する機能を有する高周波部と、
変調された信号を復調しディジタル信号に変換する復調
部と、受信したディジタル信号を通信規約にしたがって
処理するベースバンド処理部と、周波数ホッピング動作
毎に受信した受信データのビットエラーの有無を示すデ
ータと、受信チャンネルを示すデータと、受信電力を示
すデータとを記憶する通信履歴メモリと、該通信履歴メ
モリに記憶されたデータを処理するダイバーシチ処理部
と、前記複数のチャンネルそれぞれに対応したアンテナ
選択情報を保持しておくアンテナ選択メモリとを備えた
ダイバーシチ受信機である。
【0009】第2の本発明(請求項2に対応)は、前記
通信履歴メモリに記憶されたデータを処理するダイバー
シチ処理部は、前記受信した受信データのビットエラー
の有無を示すデータと、受信チャンネルを示すデータ
と、受信電力を示すデータから、現在の受信チャンネル
に周波数特性が近似している周辺チャンネルを特定する
手段を有し、該受信チャンネル及び該周辺チャンネルに
おいて、該チャンネルに対応する、前記アンテナ選択メ
モリの内容を、一括して変更する構成を有する請求項1
に記載するダイバーシチ受信機である。
【0010】第3の本発明(請求項3に対応)は、前記
受信チャンネルと周波数特性が近似している周辺チャン
ネルを特定する手段は、前記通信履歴メモリに記憶され
た受信電力を示すデータを平均化する手段と、周波数ホ
ッピング動作毎に前記平均受信電力を示すデータを更新
する手段と、周波数ホッピング動作毎に前記平均受信電
力を示すデータと現受信チャンネルの受信電力を示すデ
ータを比較する手段を有し、前記平均受信電力を示すデ
ータを受信特性の良否を判定する基準として用い、現在
の受信チャンネルの受信電力を示すデータと比較を行
い、もし平均化された電力データよりも現在の受信チャ
ンネルの受信電力が低いと検出されれば、前記通信履歴
メモリに記憶されているチャンネルの中から、現在の受
信チャンネルに周波数が近い上下のチャンネルを検索
し、該上下のチャンネルの受信電力を示すデータ及びビ
ットエラーを示すデータの組み合わせで、前記現受信チ
ャンネルと受信特性の近い周辺チャンネルを特定し、該
現受信チャンネルと該周辺チャンネルに対応するアンテ
ナ選択メモリの内容を、現在の受信チャンネルが選択し
ているアンテナとは違う、もう一つのアンテナへ一括し
て切換える第2の本発明に記載するダイバーシチ受信機
である。
【0011】第4の本発明(請求項4に対応)は、前記
受信チャンネルと周波数特性が近似している周辺チャン
ネルを特定する手段は、送信機側で送信するデータ内
に、疑似ランダムデータを付加する機能を有し、受信側
で該疑似ランダムデータの相関特性を測定する手段と、
該相関特性を随時平均化する手段を有し、該相関特性の
測定結果と、該相関特性の平均化の結果とを比較判定す
る手段を有し、該比較判定結果により受信チャンネルの
受信状態の良否を判断し、もし該相関特性の平均化の結
果よりも低い相関特性が検出されれば、前記通信履歴メ
モリに記憶されているチャンネルの中から、現在の受信
チャンネルに周波数が近い上下のチャンネルを検索し、
該上下のチャンネルの受信電力を示すデータ及びビット
エラーを示すデータの組み合わせで、前記受信チャンネ
ルと受信特性が近い周辺チャンネルを特定し、該受信チ
ャンネルと該周辺チャンネルに対応する前記アンテナ選
択メモリの内容を、現在の受信チャンネルが選択してい
るアンテナとは違うもう一つのアンテナへ一括して切換
える第2の本発明に記載するダイバーシチ受信機であ
る。
【0012】第5の本発明(請求項5に対応)は、前記
受信側で該疑似ランダムデータの相関特性を測定する手
段は、前記受信された疑似ランダムデータの相関ピーク
値を測定する第4の本発明に記載するダイバーシチ受信
機である。
【0013】第6の本発明(請求項6に対応)は、前記
受信側で該疑似ランダムデータの相関特性を測定する手
段は、前記受信された疑似ランダムデータの相関値の分
散を測定する第4の本発明に記載するダイバーシチ受信
機である。
【0014】第7の本発明(請求項7に対応)は、前記
受信チャンネルと周波数特性が近似している周辺チャン
ネルを特定する手段は、第3及び第4の本発明の手段を
併用することを特徴とした第1の本発明に記載するダイ
バーシチ受信機である。
【0015】第8の本発明(請求項8に対応)は、前記
通信履歴メモリに記憶されたデータを処理するダイバー
シチ処理部は、全チャンネルの周波数帯域を複数のブロ
ックに分割し、周波数ホッピング動作毎に受信チャンネ
ルを所定の該ブロックに分類する手段と、該周波数ホッ
ピング動作毎に所定のブロックに分類されたチャンネル
の受信電力を示すデータを処理する手段と、該処理され
たデータを記憶するチャンネルブロックメモリとを有
し、該チャンネルブロックメモリの内容を受信動作毎に
更新し、該チャンネルブロックメモリの内容において、
最新のデータと以前のデータとの差異を検査することに
より、無線通信を行っている伝搬環境が同一となる範囲
を特定する第1の本発明に記載したダイバーシチ受信機
である。
【0016】第9の本発明(請求項9に対応)は、前記
受信動作毎に所定のブロックに分類されたチャンネルの
受信電力を示すデータを処理する手段は、前記ブロック
に分類された受信チャンネルの受信電力を示すデータの
中で、最も小さいデータを該ブロックの代表データとし
て、前記チャンネルブロックメモリに記憶する第8の本
発明に記載したダイバーシチ受信機である。
【0017】第10の本発明(請求項10に対応)は、
前記チャンネルブロックメモリの内容において、最新の
チャンネルブロックメモリのデータと以前のチャンネル
ブロックメモリデータとの差異を検査する場合、前記ブ
ロックをチャンネルブロックメモリに記憶されている受
信電力を示すデータにより昇順あるいは降順に並べ替
え、該ブロックの順序が変化したことを検出することに
より行う第8の本発明に記載したダイバーシチ受信機で
ある。
【0018】第11の本発明(請求項11に対応)は、
前記チャンネルブロックメモリの内容において、最新の
データと以前のデータとの差異を検査する手段は、受信
動作毎に前記チャンネルブロックメモリに記憶された受
信電力を示すデータの平均値を求める手段と、受信動作
毎に前記チャンネルブロックメモリの受信電力を示すデ
ータと前記チャンネルブロックメモリに記憶された受信
電力を示すデータの平均値を比較する手段を有し、該比
較した結果と過去の同じ処理を施した結果との差異を検
出する第8の本発明に記載したダイバーシチ受信機であ
る。
【0019】第12の本発明(請求項12に対応)は、
受信特性が非相関になるように配置された2本のアンテ
ナの受信信号を制御信号により切換え、且つ、複数のチ
ャンネルで構成された周波数帯域内を、ランダムに該チ
ャンネルを変えながら通信する周波数ホッピング方式の
ダイバーシチ受信方法において、アンテナから受信した
高周波信号を増幅、フィルタリングして中間周波数(以
下IF信号)に周波数変換し、受信電力を測定し、変調
された信号を復調しディジタル信号に変換し、受信した
ディジタル信号を通信規約に従って処理し、周波数ホッ
ピング動作毎に受信した受信データのビットエラーの有
無を示すデータと、受信チャンネルを示すデータと、受
信電力を示すデータとを記憶し、該記憶されたデータを
処理し、前記複数のチャンネルそれぞれに対応したアン
テナ選択情報を保持しておくダイバーシチ受信方法であ
る。
【0020】本発明のアンテナ選択式ダイバーシチ受信
機によれば、周波数ホッピングを行いながら通信する
際、その時々の受信状態に関するデータを通信履歴メモ
リに記憶する。該通信履歴メモリのデータには、受信チ
ャンネル、受信電力のデータ、エラービットの有無など
過去の通信状態を示す情報が記憶されており、受信特性
が劣化するチャンネルを検出すると、前記過去の通信状
態を示す情報より、現在受信したチャンネルと周波数的
に近いチャンネルの受信状態まで推定し、該周波数的に
近いチャンネルに対して適正なアンテナの選択を行うこ
とができる。しかるに前記周波数的に近いチャンネルの
受信特性まで事前に改善することができるので、全体的
な受信特性を改善することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面を参照しながら説明する。
【0022】(実施の形態1)図1は、本発明のダイバ
ーシチ受信機の構成を示すブロック図である。アンテナ
1とアンテナ2はそれぞれ受信特性が非相関になるよう
に配置されており、アンテナスイッチ3に接続されてい
る。受信信号はアンテナスイッチ3で選択されて、高周
波部4で増幅、フィルタリング、周波数変換などの処理
を受けてIF信号として復調部5に送られる。復調部5
はIF信号を復調回路によりベースバンド信号に復調
し、判定回路によりディジタル信号に変換されて、ベー
スバンド処理部6に送られる。
【0023】また前記高周波部3では受信信号の電力を
測定してRSSI(Receive SignalStrength Intensit
y)10として、後段のベースバンド処理部6に送られ
る。
【0024】ベースバンド処理部6では、復調部5から
送られてきたディジタル信号の1つのデータ列(以下無
線パケット)を、通信制御情報を含むヘッダ部とデータ
を含むペイロード部の分割処理や、エラー検出符号によ
るエラーチェック、通信手順の制御など、通信規約に則
った制御と、周波数ホッピング方式にかかる、ホッピン
グ同期タイミングの制御や、ホッピングチャンネルの設
定など、無線部8のハードウェア制御を行う。
【0025】前記チャンネルの設定は、周波数ホッピン
グ方式でのホッピングシーケンスを実行するために、高
周波部(4)に対してチャンネル制御信号11により、
受信信号が固定のIF信号になるようにローカル周波数
の制御を行う。
【0026】周波数ホッピング方式の無線通信では、チ
ャンネルがランダムにホッピングしながら送受信動作を
行う。本発明の実施の形態では、1回のチャンネルホッ
プに対して1回の送信、あるいは受信動作を交互に行
う。したがって1回のチャンネルホップを行うと1つの
無線パケットが送信、あるいは受信される。ここでの受
信とは、1つのパケット全てを受信し、前記ベースバン
ド処理部で記載したようなヘッダ部、ペイロード部など
の分割処理と、それぞれの通信規約に従った処理を完了
したことを示す。
【0027】通信履歴メモリ7は汎用メモリで、ベース
バンド処理部6からの制御により、さまざまなデータを
記憶する。
【0028】ベースバンド処理部6は、前記1回の受信
動作が発生すると通信履歴メモリ7に対して、その時の
受信チャンネルを示すチャンネルデータ12、前記RS
SI信号10を数値化した受信電力を示す受信電力デー
タ13、前記エラー検出受信データにビットエラーの有
無を示すビットエラー検出データ14を記憶する。それ
と同時に、受信動作毎に前記通信履歴メモリ7に記憶さ
れているデータを処理して、アンテナの切換えが必要と
なる場合は、アンテナ選択メモリ9の更新を行う。これ
らの処理のためベースバンド処理部6はマイクロコンピ
ュータとプログラムメモリ及び通信制御に必要なハード
ウェアによって構成されている。
【0029】通信履歴メモリ7では、通信を行う間の前
記チャンネルデータ12、受信電力データ13、ビット
エラー検出データ14を受信動作毎に記憶する。この通
信履歴メモリに記憶する長さは任意であるが、本発明の
実施の形態では、通信履歴データとして1000受信動
作分の記憶を行うようにした。
【0030】アンテナ選択メモリ9は、通信帯域に配置
された全チャンネルそれぞれに対応したアンテナ切換え
情報を記憶するメモリである。このアンテナ切換え情報
とは、前記アンテナ1を選択するかアンテナ2を選択す
るかを示すデータである。ベースバンド処理部6から受
信チャンネルを示すチャンネルデータ15が出力される
と、該チャンネルに対応したアンテナ切換え制御信号1
6を出力し、該信号によりアンテナスイッチ3を制御す
る。
【0031】図2は、本発明の請求項1から請求項3に
記載したダイバーシチ制御のフローチャートを示す。
【0032】ステップ17は、受信動作が完了した状態
を示す。したがってこの状態では、受信データのヘッダ
ー情報の処理やデータエラーの評価などの通信における
前記ベースバンド処理は完了している。
【0033】ステップ18では受信チャンネルデータ1
2と受信電力データ13、ビットエラー検出データ14
が、前記通信履歴メモリに追加される。またこの時、受
信チャンネルデータ12と受信電力データ13は、それ
ぞれCH30、CHpower31という変数として一
時的に記憶する。
【0034】ステップ19では、平均電力を算出する。
前記ステップ17以前、つまり前回の受信動作で行った
該ダイバーシチ制御により求められたの平均電力データ
であるAVEpower32と、今回受信した無線パケ
ットの平均電力であるCHpower31より、平均電
力を求め、AVEpower32を更新する。
【0035】ステップ20では、現在の受信チャンネル
においてアンテナ選択の良否を判断するために、前記C
Hpower31とAVEpower32を比較する。
CHpower31が大きければ、現在選択しているア
ンテナは適正であると判断され、ステップ21に進み、
処理を終了する。またCHpower31が小さけれ
ば、現在選択しているアンテナは不適正であると判断さ
れ、ステップ23へ進む。
【0036】ステップ23では、前記ビットエラー検出
データよりビットエラーの有無を判断し、現在の受信チ
ャンネルが選択しているアンテナの良否を判断する。も
しビットエラーが無ければ、現在のチャンネルにおいて
選択しているアンテナは適正であると判断し、ステップ
21に進み処理を終了する。もしビットエラーがあれ
ば、現在の受信チャンネルにおいて選択しているアンテ
ナは不適正であると判断し、ステップ24へ進む。
【0037】ステップ24では、前記通信履歴メモリに
記憶されているデータを読み出して、現在の受信チャン
ネルよりも高い周波数で、最も近いチャンネルをサーチ
する。該サーチにより検出されたチャンネルとその時の
受信電力をそれぞれupCH33、upPOWER34
という変数として一時的に記憶する。もし前記通信履歴
メモリの中に、現在の受信チャンネルより高い周波数の
チャンネルが存在しなければ、upCH33は通信シス
テムで規定されている最も高いチャンネルとし、upP
OWER34はCHpower31とする。
【0038】ステップ25では、前記通信履歴メモリに
記憶されているデータを読み出して、現在の受信チャン
ネルよりも低い周波数で、最も近いチャンネルをサーチ
する。該サーチにより検出されたチャンネルとその時の
受信電力をそれぞれlowCH35、lowPOWER
36という変数として一時的に記憶する。もし前記通信
履歴メモリの中に、現在の受信チャンネルより低い周波
数のチャンネルが存在しなければ、lowCH35は通
信システムで規定されている最も低いチャンネルとし、
lowPOWER36はCHpower31とする。
【0039】ステップ26では、現在の受信チャンネル
と同様の受信特性を示すと判断されるチャンネルを特定
する。upPOWER34とlowPOWER36を比
較して、もしupPOWER34が高ければ、ステップ
27へ進み、もしlowPOWER36が高ければステ
ップ28へ進む。
【0040】ステップ27では、現在の受信チャンネル
CH30が指定するチャンネルからlowCH35の指
定するチャンネルまでを指定して、SELant37と
いう変数に一時的に記憶する。
【0041】ステップ28では、現在の受信チャンネル
CH30が指定するチャンネルからupCH33の指定
するチャンネルまでを指定して、SELant37とい
う変数に一時的に記憶する。
【0042】ステップ29では、前記アンテナ選択メモ
リ9の内容を、前記SELant37で指定されたチャ
ンネル分だけ、一括して変更する。この場合、現在の受
信チャンネルが選択しているアンテナと違うアンテナを
選択するように変更して処理を終了する。
【0043】上記のダイバーシチ制御により、受信状態
の悪い1つのチャンネルを検出すると、過去の受信状態
の履歴を用いて、まだ受信に使用されていないチャンネ
ル、すなわち受信特性が未知である周辺のチャンネルの
アンテナ選択も一括して行う。したがって周波数ホッピ
ング方式の無線通信においても、アンテナダイバーシチ
による受信特性の改善を行うことができる。
【0044】上記の方法に加えて、本発明の請求項4か
ら請求項6に記載するダイバーシチ受信機では、送信機
側で送信するデータとともに疑似ランダムコードをデー
タとともに送信して、受信機側では該疑似ランダムコー
ドの相関特性を評価することによって、受信特性の良否
を判断する手順を加えたものである。
【0045】図3は、送信機が送信する疑似ランダムコ
ードを含む無線パケット構成を示す。ヘッダ41は通信
機の周波数調整などに使われるプリアンブルや、通信制
御のための制御情報が含まれる。PNコード42は、任
意のビット長の疑似ランダムデータである。そして後に
データ43を付加する。ここでPNコード42はヘッダ
41とデータ43の間に記載されているが、本発明では
前記PNコード42を付加する場所を制限するものでは
ない。
【0046】図4には、相関処理部40を含むダイバー
シチ受信機のブロック図を記載するが、前記図1にすで
に記載された部分の説明はここでは省略する。ベースバ
ンド処理部6は、前記図3に示す無線パケットの中か
ら、前記PNコード42のみを分離して、相関処理部4
0に送る。該相関処理部40では送信されたPNコード
と同じコードで相互相関をとり、その相関ピークレベル
を検出する。検出された該相関ピークデータ39は、前
記チャンネルデータ12、受信電力データ13、ビット
エラー検出データ14とともに、前記通信履歴メモリ7
に記憶される。
【0047】図5に本発明の相関処理手順を用いたダイ
バーシチ制御のフローチャートを示す。
【0048】ステップ17は、受信動作が完了した状態
を示す。したがってこの状態では、受信データのヘッダ
ー情報の処理やデータエラーの評価などの通信における
前記ベースバンド処理は完了している。
【0049】ステップ44では、前記チャンネルデータ
12、受信電力データ13、ビットエラー検出データ1
4、相関ピーク検出データ39を示すデータを前記通信
履歴メモリに記憶する。この時CH30、CHpowe
r31と同じように、相関ピークデータ39をpeek
45という変数として一時的に記憶する。
【0050】ステップ46では、前記AVEpower
32と同じように今回受信したチャンネルの相関ピーク
レベルと、前回の受信動作により行われた該ダイバーシ
チ制御の結果求められた平均相関ピークレベルから、平
均相関ピークレベルを求め、AVEpeek47を更新
する。このAVEpeek47は、次の受信動作で平均
相関ピークレベルが更新されるまで保持される。
【0051】ステップ20およびステップ23の処理を
した結果、現チャンネルの受信電力CHpower31
が平均受信電力AVEpower32よりも高い場合、
あるいは現チャンネルでのビットエラーが無かった場合
において、AVEpeek47とpeek45を比較し
て、peek45がAVEpeek47よりも大きけれ
ば、ステップ21へ進み、処理を終了する。あるいはA
VEpeek47がpeek45よりも大きかった場合
は、ステップ24に進む。
【0052】ステップ24では、前記通信履歴メモリに
記憶されているデータを読み出して、現在の受信チャン
ネルよりも高い周波数で、最も近いチャンネルをサーチ
する。該サーチにより検出されたチャンネルとその時の
受信電力をそれぞれupCH33、upPOWER34
という変数として一時的に記憶する。もし前記通信履歴
メモリの中に、現在の受信チャンネルより高い周波数の
チャンネルが存在しなければ、upCH33は通信シス
テムで規定されている最も高いチャンネルとし、upP
OWER34はCHpower31とする。
【0053】ステップ25では、前記通信履歴メモリに
記憶されているデータを読み出して、現在の受信チャン
ネルよりも低い周波数で、最も近いチャンネルをサーチ
する。該サーチにより検出されたチャンネルとその時の
受信電力をそれぞれlowCH35、lowPOWER
36という変数として一時的に記憶する。もし前記通信
履歴メモリの中に、現在の受信チャンネルより低い周波
数のチャンネルが存在しなければ、lowCH35は通
信システムで規定されている最も低いチャンネルとし、
lowPOWER36はCHpower31とする。
【0054】ステップ26では、現在の受信チャンネル
と同様の受信特性を示すと思われるチャンネルを特定す
る。upPOWER34とlowPOWER36を比較
して、もしupPOWER34が高ければ、ステップ2
7へ進み、もしlowPOWER36が高ければステッ
プ28へ進む。
【0055】ステップ27では、現在の受信チャンネル
CH30が指定するチャンネルからlowCH35の指
定するチャンネルまでを指定して、SELant37と
いう変数に一時的に記憶する。
【0056】ステップ28では、現在の受信チャンネル
CH30が指定するチャンネルからupCH33の指定
するチャンネルまでを指定して、SELant37とい
う変数に一時的に記憶する。
【0057】ステップ29では、前記アンテナ選択メモ
リ9の内容を、前記SELant37で指定されたチャ
ンネル分だけ、一括して変更する。この場合、現在の受
信チャンネルが選択しているアンテナと違うアンテナを
選択するように変更して処理を終了する。
【0058】上記疑似ランダムデータの相関ピーク値を
利用したダイバーシチ制御では、受信特性を評価する手
段が、受信電力が平均電力より低下していることによる
判断だけではなく、相関特性に優れた疑似ランダム符号
のピークレベルの増加、減少を検出する手段も含むこと
により、より正確に受信特性の良否評価を行うことがで
きる。また本実施の形態では、疑似ランダム符号の相関
ピークを検出することとしたが、前記相互相関の結果か
ら、該相関値の分散を検出して、前記相関ピークと同様
に使用しても、同様の効果が期待できる。
【0059】本発明の実施の形態では、送信機側に前記
疑似ランダムデータを付加する構成を示したが、実際の
無線通信規格(例えばブルートゥース)では、無線通信
グループの識別と受信機側でビット同期を正確に行う目
的ため、あらかじめヘッダ内に疑似ランダムコードが付
加されいる。したがって受信機側で該疑似ランダム符号
を本発明に流用したとしても同様の効果が期待できる。
【0060】(実施の形態2)本発明の請求項8から請
求項11の実施の形態を図を示して説明する。
【0061】上記までの実施の形態では、ダイバーシチ
制御に応用される過去の受信特性を示すデータは、前記
通信履歴メモリに記憶されている全てとなる。しかし実
際の無線通信では、無線局は移動している可能性もあ
り、そのような状況では、受信特性を決める伝搬環境は
時間とともに常に変化している。したがって本発明のダ
イバーシチ制御により受信特性を改善させる好適なダイ
バーシチ制御を行うためには、前記した伝搬環境の時間
変動を考慮する必要がある。そのためには伝搬環境の変
化を検出し、その変化に応じて、前記通信履歴メモリ内
の有効データを特定し、前記ダイバーシチ制御に応用す
る必要がある。具体的には伝搬環境の変化を検出するた
めに、受信動作毎にチャンネルデータ12と、受信電力
データ13から通信帯域全体のスペクトルを測定し、過
去の同様のスペクトルと相関特性をとり、過去のスペク
トルと相関性が高いと判断できるデータの範囲を、前記
通信履歴メモリの有効データの範囲とする。しかし周波
数ホッピング方式では、1回の受信動作で検出できるス
ペクトルは全通信帯域に比べて、狭い周波数範囲となる
ので、通信帯域全体のスペクトルを検出するために、広
い通信帯域を数個の周波数ブロックに分割して、周波数
ホッピングによって使用された受信チャンネルを割り当
てられた該ブロック単位で受信電力を処理し、該ブロッ
クを合わせて全体のスペクトルとする。
【0062】図6にチャンネルとブロックの関係を示
す。チャンネル51は全通信帯域に配置されたチャンネ
ルである。図6では4チャンネルごとにブロック52を
形成し、周波数ホッピングにより使用された受信チャン
ネルが所属するブロック単位で受信電力を処理し、チャ
ンネルブロックメモリ53へ書き込まれる。但し図6は
概念図である。実際の通信システムでは、全チャンネル
が80チャンネルであり、チャンネルブロックは5から
10チャンネルにすることが適当である。
【0063】図7はチャンネルブロック処理部を用いた
ダイバーシチ受信機の構成図である。前記図1で説明し
た内容については省略する。ベースバンド処理部6は、
受信動作毎に通信履歴メモリ7に対して、チャンネルデ
ータ12、受信電力データ13、ビットエラー検出デー
タ14の各データの記憶を行うが、チャンネルデータ1
2と受信電力データ13のそれぞれのデータは、チャン
ネルブロック処理部50にも送られ、所定の処理の後通
信履歴メモリ7に記憶される。
【0064】図8には前記ブロック処理部50の詳細ブ
ロック図を示す。図8に示すように、チャンネルデータ
12によりブロック選択回路55は所定のブロックを選
択する。チャンネルブロックメモリ56は、前記受信チ
ャンネルの所属するブロックの受信電力の処理結果を保
持するメモリである。また図8に示すようにブロック番
号57と、ブロック内の受信電力データ58で構成され
る。該処理が終了するとチャンネルブロックメモリ56
の内容は、通信履歴メモリ7へ記憶される。
【0065】図9は、チャンネルブロック処理部の処理
手順を示すフローチャートである。ステップ60の状態
は、受信動作を完了し、前記チャンネルデータ12と受
信電力データ13が入力された状態である。この際、前
記チャンネルブロックメモリ56には、直前の受信動作
のとき行った処理後のデータがそのまま保持されてい
る。
【0066】ステップ61では、前記チャンネルデータ
12が示すチャンネルに割り当てられた所定のブロック
が選択される。そして受信電力データ13をBCHpo
wer68という変数に一時的に保持する。
【0067】ステップ62では、選択されたブロックに
対応するブロックメモリ56のデータをBpower6
9という変数として一時的に保持する。
【0068】ステップ63では、BCHpower68
とBpower69を比較する。もしCHpower6
8が大きければステップ66へ進む。もしBpower
69が大きければステップ64へ進む。
【0069】ステップ64では、Bpower69をB
CHpower68で書き換える。
【0070】ステップ65では、Bpower69をチ
ャンネルブロックメモリ56内の受信チャンネル12の
所属する場所に保存する。
【0071】ステップ66では、現在のチャンネルブロ
ックメモリ56の内容を、前記通信履歴メモリ7に記憶
する。
【0072】以上の動作は、現在受信した受信チャンネ
ルの受信電力と、該受信チャンネルが割り当てられてい
るブロックに保持されている受信電力を比較して、もし
現在の受信チャンネルの受信電力が低ければ、チャンネ
ルブロックメモリの内容を更新して、通信履歴メモリ7
に記憶するものである。したがって、ブロックメモリの
各ブロックには、ブロック内のチャンネルの中で、最も
小さい受信電力が保持されており、これが通信帯域全体
のスペクトラムを示すデータとなる。また通信履歴メモ
リ7には、受信動作毎に上記処理を行ったブロックメモ
リの内容が記憶されている。
【0073】図10はブロック処理部を用いたダイバー
シチ制御のフローチャートである。
【0074】ステップ70は、受信動作が完了した状態
を示す。したがってこの状態では、受信データのヘッダ
ー情報の処理やデータエラーの評価などの通信における
前記ベースバンド処理は完了している。
【0075】ステップ71では、チャンネルデータ12
と受信電力データ13、ビットエラー検出データ14、
チャンネルブロックメモリの情報が、前記通信履歴メモ
リ7に追加される。またこの時、最新のチャンネルデー
タ12と受信電力データ13は、それぞれCH30、C
Hpower31という変数として一時的に記憶する。
【0076】ステップ72では、前記ブロック処理部の
結果を利用してスペクトラム相関を求め、その結果か
ら、現在の受信特性と相関が高いと判断される通信履歴
メモリの有効データの範囲を求める。有効データ範囲は
Position88という変数で一時的に保持され
る。
【0077】図11に有効データ範囲を求めるフローチ
ャートを示す。
【0078】ステップ90は前記ステップ71が終了し
た状態で、前記通信履歴メモリ7には、現在の受信チャ
ンネルまでのブロック処理のデータが記憶されている。
【0079】ステップ91では、Position88
を0にする。この状態は、過去に現在のスペクトルと相
関を持つデータが無いことを示す。
【0080】ステップ92では、最新のブロックデータ
を通信履歴メモリから読み出して、そのデータが昇順に
なるようにソートする。該ソートにより並べ替えられた
データに対応するブロック番号57をBsort98と
いう変数に一時的に記憶する。
【0081】ステップ93では、前記したように通信履
歴メモリ7から読み出されて処理をされたブロックデー
タより一つ前のデータを通信履歴メモリ7から読み出
す。
【0082】ステップ94では、ブロックデータの内容
が昇順になるようにソートする。該ソートにより並べ替
えられたデータに対応するブロック番号57をBPso
rt99に一時的に記憶する。
【0083】ステップ95では、Bsort98とBP
sort99の内容を比較して同じであれば、ステップ
96へ進み、もし違う場合はステップ97へ進む。この
時のPosition88が前記有効データ範囲を示す
データとなる。
【0084】ステップ96では、Position88
をカウントアップして、ステップ93に戻る。これはB
sort98とBPsort99の内容が同じであるた
め相関が高いので、さらに過去のデータを評価するルー
プである。
【0085】以上の手順により、Position88
は、現在の受信チャンネルとスペクトル相関が高いデー
タの範囲を示すことになる。
【0086】図10のステップ73では、平均電力を算
出する。前記ステップ70以前、つまり前回の受信動作
で行った該ダイバーシチ制御により求められたの平均電
力データであるAVEpower32と、今回受信した
無線パケットの平均電力であるCHpower31より
平均電力を求め、AVEpower32を更新する。こ
のAVEpower32は、次の受信動作で平均電力が
更新されるまで保持される。
【0087】ステップ74では、現在の受信チャンネル
においてアンテナ選択の良否を判断するために、前記C
Hpower31とAVEpower32を比較する。
CHpower31が大きければ、現在選択しているア
ンテナは適正であると判断され、ステップ82に進み、
処理を終了する。またCHpower31が小さけれ
ば、現在選択しているアンテナは不適正であると判断さ
れ、ステップ75へ進む。
【0088】ステップ75では、前記ビットエラー検出
データより、ビットエラーの有無を判断し、現在の受信
チャンネルが選択しているアンテナの良否を判断する。
もしビットエラーが無ければ、現在のチャンネルにおい
て選択しているアンテナは適正であると判断し、ステッ
プ82に進み処理を終了する。もしビットエラーがあれ
ば、現在の受信チャンネルにおいて選択しているアンテ
ナは不適正であると判断し、ステップ76へ進む。
【0089】ステップ76では、前記通信履歴メモリに
記憶されているデータを読み出して、現在の受信チャン
ネルよりも高い周波数で、最も近いチャンネルをサーチ
する。ここでサーチを行う範囲は、前記Positio
n88が示す値により規制される。該サーチにより検出
されたチャンネルとその時の受信電力をそれぞれupC
Hlim84、upPOWERlim85という変数と
して一時的に記憶する。もし前記通信履歴メモリの中
に、現在の受信チャンネルより高い周波数のチャンネル
が存在しなければ、upCHlim84は通信システム
で規定されている最も高いチャンネルとし、upPOW
ERlim85はCHpower31とする。
【0090】ステップ77では、前記通信履歴メモリに
記憶されているデータを読み出して、現在の受信チャン
ネルよりも低い周波数で、最も近いチャンネルをサーチ
する。ここでサーチを行う範囲は、前記Positio
n88が示す値により規制される。該サーチにより検出
されたチャンネルとその時の受信電力をそれぞれlow
CHlim86、lowPOWERlim87という変
数として一時的に記憶する。もし前記通信履歴メモリの
中に、現在の受信チャンネルより低い周波数のチャンネ
ルが存在しなければ、lowCHlim86は通信シス
テムで規定されている最も低いチャンネルとし、low
POWERlim87はCHpower31とする。
【0091】ステップ78では、現在の受信チャンネル
と同様の受信特性を示すと判断されるチャンネルを特定
する。upPOWERlim85とlowPOWERl
im87を比較して、もしupPOWERlim85が
高ければステップ79へ進み、もしlowPOWERl
im87が高ければステップ80へ進む。
【0092】ステップ79では、現在の受信チャンネル
CH30が指定するチャンネルからlowCHlim8
6の指定するチャンネルまでを指定して、SELant
37という変数に一時的に記憶する。
【0093】ステップ80では、現在の受信チャンネル
CH30が指定するチャンネルからupCHlim84
の指定するチャンネルまでを指定して、SELant3
7という変数に一時的に記憶する。
【0094】ステップ81では、前記アンテナ選択メモ
リ9の内容を、前記SELant37で指定されたチャ
ンネル分だけ、一括して変更する。この場合、現在の受
信チャンネルが選択しているアンテナと違うアンテナを
選択するように変更する。
【0095】上記のダイバーシチ制御により、受信状態
が通信には不適当な状態となる1つのチャンネルを検出
すると、過去の受信状態の履歴から、まだ受信特性が未
知の周辺のチャンネルのアンテナ選択も一括して行うこ
とができる。また受信特性の時間変動に対しても、現在
の受信特性に近い環境の過去のデータをダイバーシチ制
御に反映させることにより、より正確なダイバーシチ制
御を行うことができる。したがって、周波数ホッピング
方式の無線通信においても、アンテナダイバーシチによ
る受信特性の改善を行うことができる。
【0096】
【発明の効果】以上のように、本発明のダイバーシチ受
信機によれば、周波数ホッピング方式による無線通信に
おいて、アンテナダイバーシチ制御による、受信特性の
改善を計ることができる。
【0097】さらに、時間とともに変化する状況におい
ては、通信環境の時間変動に対しても受信特性を改善す
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における、ダイバーシチ
受信機の構成
【図2】本発明の実施の形態1における、ダイバーシチ
制御のフローチャート
【図3】本発明の実施の形態1における、疑似ランダム
コードを含む無線パケットの構成図
【図4】本発明の実施の形態1における、相関処理部を
含むダイバーシチ受信機の構成図
【図5】本発明の実施の形態1における、相関処理手順
を用いたダイバーシチ制御のフローチャート
【図6】本発明の実施の形態2における、チャンネルと
ブロックの関係
【図7】本発明の実施の形態2における、ブロック処理
部を用いたダイバーシチ受信機の構成図
【図8】本発明の実施の形態2における、ブロック処理
部の詳細ブロック図
【図9】本発明の実施の形態2における、ブロック処理
部の処理手順を示すフローチャート
【図10】本発明の実施の形態2における、ブロック処
理部を用いたダイバーシチ制御のフローチャート
【図11】本発明の実施の形態2における、有効データ
範囲を求めるフローチャート
【符号の説明】
1,2 アンテナ 3 アンテナスイッチ 4 高周波部 5 復調部 6 ベースバンド処理部 7 通信履歴メモリ 9 アンテナ選択メモリ 10 RSSI 11 チャンネル制御信号 12 チャンネルデータ 13 受信電力データ 14 ビットエラー検出データ 15 受信チャンネルデータ 16 アンテナ切換え制御信号 39 相関ピークデータ 40 相関処理部 41 ヘッダ 42 PNコード 43 データ 50 ブロック処理部 51 チャンネル 52 ブロック 53、56 チャンネルブロックメモリ 54 ブロック選択処理 55 ブロック選択回路 57 ブロック番号 58 ブロック内の受信電力データ

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のチャンネルで構成された周波数帯
    域内を、ランダムに該チャンネルを変えながら通信する
    周波数ホッピング方式の無線通信機において、 受信特性が非相関になるように配置された2本のアンテ
    ナと、それぞれのアンテナの受信信号を制御信号により
    切換えるアンテナスイッチと、アンテナから受信した高
    周波信号を増幅、フィルタリングして中間周波数(以下
    IF信号)に周波数変換する機能と受信電力を測定する
    機能を有する高周波部と、変調された信号を復調しディ
    ジタル信号に変換する復調部と、受信したディジタル信
    号を通信規約にしたがって処理するベースバンド処理部
    と、周波数ホッピング動作毎に受信した受信データのビ
    ットエラーの有無を示すデータと、受信チャンネルを示
    すデータと、受信電力を示すデータとを記憶する通信履
    歴メモリと、該通信履歴メモリに記憶されたデータを処
    理するダイバーシチ処理部と、前記複数のチャンネルそ
    れぞれに対応したアンテナ選択情報を保持しておくアン
    テナ選択メモリとを備えたダイバーシチ受信機。
  2. 【請求項2】 前記通信履歴メモリに記憶されたデータ
    を処理するダイバーシチ処理部は、前記受信した受信デ
    ータのビットエラーの有無を示すデータと、受信チャン
    ネルを示すデータと、受信電力を示すデータから、現在
    の受信チャンネルに周波数特性が近似している周辺チャ
    ンネルを特定する手段を有し、該受信チャンネル及び該
    周辺チャンネルにおいて、該チャンネルに対応する、前
    記アンテナ選択メモリの内容を、一括して変更する構成
    を有する請求項1に記載するダイバーシチ受信機。
  3. 【請求項3】 前記受信チャンネルと周波数特性が近似
    している周辺チャンネルを特定する手段は、 前記通信履歴メモリに記憶された受信電力を示すデータ
    を平均化する手段と、周波数ホッピング動作毎に前記平
    均受信電力を示すデータを更新する手段と、周波数ホッ
    ピング動作毎に前記平均受信電力を示すデータと現受信
    チャンネルの受信電力を示すデータを比較する手段を有
    し、前記平均受信電力を示すデータを受信特性の良否を
    判定する基準として用い、現在の受信チャンネルの受信
    電力を示すデータと比較を行い、もし平均化された電力
    データよりも現在の受信チャンネルの受信電力が低いと
    検出されれば、前記通信履歴メモリに記憶されているチ
    ャンネルの中から、現在の受信チャンネルに周波数が近
    い上下のチャンネルを検索し、該上下のチャンネルの受
    信電力を示すデータ及びビットエラーを示すデータの組
    み合わせで、前記現受信チャンネルと受信特性の近い周
    辺チャンネルを特定し、該現受信チャンネルと該周辺チ
    ャンネルに対応するアンテナ選択メモリの内容を、現在
    の受信チャンネルが選択しているアンテナとは違う、も
    う一つのアンテナへ一括して切換える請求項2に記載す
    るダイバーシチ受信機。
  4. 【請求項4】 前記受信チャンネルと周波数特性が近似
    している周辺チャンネルを特定する手段は、送信機側で
    送信するデータ内に、疑似ランダムデータを付加する機
    能を有し、受信側で該疑似ランダムデータの相関特性を
    測定する手段と、該相関特性を随時平均化する手段を有
    し、該相関特性の測定結果と、該相関特性の平均化の結
    果とを比較判定する手段を有し、該比較判定結果により
    受信チャンネルの受信状態の良否を判断し、もし該相関
    特性の平均化の結果よりも低い相関特性が検出されれ
    ば、前記通信履歴メモリに記憶されているチャンネルの
    中から、現在の受信チャンネルに周波数が近い上下のチ
    ャンネルを検索し、該上下のチャンネルの受信電力を示
    すデータ及びビットエラーを示すデータの組み合わせ
    で、前記受信チャンネルと受信特性が近い周辺チャンネ
    ルを特定し、該受信チャンネルと該周辺チャンネルに対
    応する前記アンテナ選択メモリの内容を、現在の受信チ
    ャンネルが選択しているアンテナとは違うもう一つのア
    ンテナへ一括して切換える請求項2に記載するダイバー
    シチ受信機。
  5. 【請求項5】 前記受信側で該疑似ランダムデータの相
    関特性を測定する手段は、前記受信された疑似ランダム
    データの相関ピーク値を測定する請求項4に記載するダ
    イバーシチ受信機。
  6. 【請求項6】 前記受信側で該疑似ランダムデータの相
    関特性を測定する手段は、前記受信された疑似ランダム
    データの相関値の分散を測定する請求項4に記載するダ
    イバーシチ受信機。
  7. 【請求項7】 前記受信チャンネルと周波数特性が近似
    している周辺チャンネルを特定する手段は、請求項3及
    び請求項4の手段を併用することを特徴とした請求項1
    に記載するダイバーシチ受信機。
  8. 【請求項8】 前記通信履歴メモリに記憶されたデータ
    を処理するダイバーシチ処理部は、全チャンネルの周波
    数帯域を複数のブロックに分割し、周波数ホッピング動
    作毎に受信チャンネルを所定の該ブロックに分類する手
    段と、該周波数ホッピング動作毎に所定のブロックに分
    類されたチャンネルの受信電力を示すデータを処理する
    手段と、該処理されたデータを記憶するチャンネルブロ
    ックメモリとを有し、該チャンネルブロックメモリの内
    容を受信動作毎に更新し、該チャンネルブロックメモリ
    の内容において、最新のデータと以前のデータとの差異
    を検査することにより、無線通信を行っている伝搬環境
    が同一となる範囲を特定する請求項1に記載したダイバ
    ーシチ受信機。
  9. 【請求項9】 前記受信動作毎に所定のブロックに分類
    されたチャンネルの受信電力を示すデータを処理する手
    段は、前記ブロックに分類された受信チャンネルの受信
    電力を示すデータの中で、最も小さいデータを該ブロッ
    クの代表データとして、前記チャンネルブロックメモリ
    に記憶する請求項8に記載したダイバーシチ受信機。
  10. 【請求項10】 前記チャンネルブロックメモリの内容
    において、最新のチャンネルブロックメモリのデータと
    以前のチャンネルブロックメモリデータとの差異を検査
    する場合、前記ブロックをチャンネルブロックメモリに
    記憶されている受信電力を示すデータにより昇順あるい
    は降順に並べ替え、該ブロックの順序が変化したことを
    検出することにより行う請求項8に記載したダイバーシ
    チ受信機。
  11. 【請求項11】 前記チャンネルブロックメモリの内容
    において、最新のデータと以前のデータとの差異を検査
    する手段は、受信動作毎に前記チャンネルブロックメモ
    リに記憶された受信電力を示すデータの平均値を求める
    手段と、受信動作毎に前記チャンネルブロックメモリの
    受信電力を示すデータと前記チャンネルブロックメモリ
    に記憶された受信電力を示すデータの平均値を比較する
    手段を有し、該比較した結果と過去の同じ処理を施した
    結果との差異を検出する請求項8に記載したダイバーシ
    チ受信機。
  12. 【請求項12】 受信特性が非相関になるように配置さ
    れた2本のアンテナの受信信号を制御信号により切換
    え、且つ、複数のチャンネルで構成された周波数帯域内
    を、ランダムに該チャンネルを変えながら通信する周波
    数ホッピング方式のダイバーシチ受信方法において、 アンテナから受信した高周波信号を増幅、フィルタリン
    グして中間周波数(以下IF信号)に周波数変換し、受
    信電力を測定し、変調された信号を復調しディジタル信
    号に変換し、受信したディジタル信号を通信規約に従っ
    て処理し、周波数ホッピング動作毎に受信した受信デー
    タのビットエラーの有無を示すデータと、受信チャンネ
    ルを示すデータと、受信電力を示すデータとを記憶し、
    該記憶されたデータを処理し、前記複数のチャンネルそ
    れぞれに対応したアンテナ選択情報を保持しておくダイ
    バーシチ受信方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102196430A (zh) * 2011-05-17 2011-09-21 浪潮(山东)电子信息有限公司 一种基于自适应天线选择和频率协商机制的无线节点间通信方法
JP5256741B2 (ja) * 2006-01-12 2013-08-07 日本電気株式会社 携帯端末装置、アンテナ切り替え方法、及びプログラム

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