JP2005039765A - マルチモード型無線端末および無線送受信部 - Google Patents

Abstract

【課題】システム間ハンドオーバ先となる基地局の受信レベルモニタリングに適したマルチモード型無線端末を提供する。
【解決手段】ＧＳＭ用の第１無線送受信部と、ＷＣＤＭＡ用の第２無線送受信部と、これらの無線送受信部に接続された通信処理部およびアンテナスイッチ部とからなり、第２無線送受信部を介してＷＣＤＭＡネットワークシステムと通信中に、上記第１無線送受信部を介してＧＳＭ基地局からの受信信号レベルのモニタリングするマルチモード無線端末において、通信処理部が、ＷＣＤＭＡの送信周波数とＧＳＭ基地局の受信周波数との関係から、ＷＣＤＭＡ送信信号によってレベルモニタリングが妨害されるか否かを判定し、妨害が発生する場合は、第１、第２無線送受信部の何れかの回路特性を変更して妨害を抑制する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無線通信方式の異なる複数種類の無線ネットワークに接続可能なマルチモード型無線端末（または携帯電話機）に関し、特に、異なる無線ネットワークシステム間でのハンドオーバに適したマルチモード型無線端末および無線送受信部に関する。

移動体通信（携帯電話）サービス網として、通信プロトコルの異なる各種の無線ネットワークシステムが運用されている。例えば、汎欧州ディジタル移動電話方式（ＧＳＭ）の無線ネットワークは、第２世代携帯電話無線ネットワークと呼ばれている。ＧＳＭ方式の標準規格については、インターネットにおいてＵＲＬ：www.etsi.org/getastandard/ home.htmで入手可能なＥＳＴＩの“Digital cellular telecommunications system (Phase 2+)；Radio transmission and reception（GSM 05.05 version 8.3.0 Release 1999）”（非特許文献１）に記述されている。ＧＳＭ無線ネットワークの通信サービスは、９００ＭＨｚ帯で開始されたが、その後の加入者数の増加に伴って周波数帯域が拡張され、現在では１８００ＭＨｚ帯と１９００ＭＨｚ帯でも使用可能なマルチバンド携帯電話機が普及している。第２世代携帯電話無線ネットワークとしては、ＧＳＭ方式以外に、ＰＤＣ、ＰＨＳ、ＩＳ−９５のＣＤＭＡ、３ＧＰＰ２準拠のｃｄｍａＯｎｅ（登録商標）およびＭＣ−ＣＤＭＡなどが知られている。

一方、第３世代携帯電話無線ネットワークとして提案されたＷＣＤＭＡ方式は、２００２年に日本国内での通信サービスが開始され、現在、欧州、その他の海外での通信サービスについて計画中である。ＷＣＤＭＡ無線ネットワークの標準規格については、ＵＲＬ：www.3gpp.org/specs/specs.htmで入手可能な３ＧＰＰの“Technical Specification Group Radio Access Netwerks; UE Radio Transmission and Reception (FDD) (Release 5)、 3GPP TS 25.101 v5.3.0 (2002-06)”（非特許文献２）に記述されている。

このように無線通信プロトコルの異なる複数種類の電話サービス網が共存する通信環境では、同一端末で複数の電話サービス網に選択的に接続可能な無線端末（携帯電話機）が便利になる。この種の複合無線端末は、一般に、マルチモード型、デュアルモード型あるいはマルチシステム型と呼ばれている。無線端末をマルチモード型にすることによって、無線端末の現在位置に応じた最適な通信モードでの電話サービスの享受が可能となる。

また、無線通信プロトコルの異なる第１、第２の移動関門交換機（Mobile Gateway Switch）を無線ネットワーク間関門交換機（Mobile Inter-System Gateway Switch）を介して公衆電話交換網（ＰＳＴＮ）に接続したネットワーク構成とすることによって、例えば、第１移動関門交換機に収容された無線基地局を経由して他の端末と通信中のマルチモード型無線端末を、呼を切断することなく、第２移動関門交換機に収容された別プロトコルの無線基地局にハンドオーバすることが可能となる。このような通信プロトコルの異なる無線ネットワーク間での基地局の切替えは、システム間ハンドオーバと呼ばれている。無線端末が通信中に、呼接続および通信アプリケーションの動作を切断することなく、シームレスなシステム間ハンドオーバを実現することによって、アプリケーションに応じた最適な伝送速度、最適な回線を使用した通信サービスが可能になる。

マルチモード型無線端末に関する従来技術として、例えば、特開平８−１８６５１６号（特許文献１）には、無線ネットワークシステムに対応した複数種類の無線部と、各無線ネットワークシステムに共用のベースバンド処理部とを備え、ユーザ操作によって、無線部とベースバンド処理部との物理的な接続を切替えるようにした携帯無線機が提案されている。

また、システム間ハンドオーバに関する従来技術として、例えば、特開２００２−７７９６５号（特許文献２）には、システム間ハンドオーバ要求が発生した時、切替先無線ネットワークの基地局におけるチャネル余裕度を算出し、チャネル余裕度に応じてハンドオーバの可否を決定するようにした通信方式の切替方法が提案されている。また、特表２００２−５３５９０２号（特許文献３）には、ＷＣＤＭＡのような第３世代の無線ネットワークから、ＧＳＭのような第２世代の無線ネットワークにハンドオーバする時、第３世代無線ネットワークのダウンリンク制御チャネルによって、第２世代無線ネットワークの制御チャネル情報を無線端末に提供することが提案されている。

"Digital cellular telecommunications system (Phase 2+)；Radio transmission and reception（GSM 05.05 version 8.3.0 Release 1999）"

"Technical Specification Group Radio Access Netwerks; UE Radio Transmission and Reception (FDD) (Release 5)、 3GPP TS 25.101 v5.3.0 (2002-06)" 特開平８−１８６５１６号公報 特開２００２−７７９６５号公報 特表２００２−５３５９０２号公報

然るに、上述した従来技術には、システム間ハンドオーバの前提となる切替え先基地局の信号レベルモニタリングの際に発生する具体的問題点と、その解決手法については述べられていない。

本発明の目的は、システム間ハンドオーバ先となる基地局の受信レベルモニタリングに適したマルチモード型無線端末および無線送受信部を提供することにある。
本発明の他の目的は、１つの無線ネットワークシステムを介して他の端末と通信中の無線端末を別の無線ネットワークシステムにシームレスにハンドオーバする際に有用となるマルチモード型無線端末および無線送受信部を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、１つの通信モードで通信中に、他の通信モード用の受信レベルモニタリングに影響する妨害信号成分を抑制したマルチモード型無線端末および無線送受信部を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、第１無線ネットワークシステムと通信するための第１無線送受信部と、第２無線ネットワークシステムと通信するための第２無線送受信部と、上記第１、第２無線送受信部に接続された通信処理部と、アンテナからの受信信号を周波数帯域に応じて分離し、上記第１、第２無線送受信部に振り分けると共に、上記第１、第２無線送受信部からの送信信号を上記アンテナに出力するアンテナスイッチ部とからなり、上記通信処理部が、上記第２無線送受信部を介して第２無線ネットワークシステムと通信中に、上記第１無線送受信部を介して第１無線ネットワークシステムからの受信信号レベルをモニタリングするマルチモード無線端末において、
上記通信処理部が、上記第２無線ネットワークシステムへの送信周波数と上記第１無線ネットワークシステムからの受信周波数との関係から、上記送信信号によってレベルモニタリングが妨害されるか否かを判定し、妨害が発生する場合、上記第１無線送受信部と第２無線送受信部の何れかの回路特性を変更して妨害を抑制することを特徴とする。

例えば、第１無線ネットワークシステムがＷＣＤＭＡ方式、第２無線ネットワークシステムがＧＳＭ方式の場合、ＷＣＤＭＡ送信信号の周波数スペクトルの範囲内に、ＧＳＭのレベルモニタリング用信号の中心周波数の２倍に相当する周波数が存在するか否かを判定することによって、上記レベルモニタリング妨害の発生の有無を判断できる。

上記第１無線送受信部が、アンテナスイッチ部からの受信信号を増幅するための可変利得増幅器と、局部発振器と、上記可変利得増幅器の出力と上記局部発振器から出力された局部発振信号とを混合するための周波数ミキサとを備えた無線端末の場合、上記通信処理部が、上記可変利得増幅器の利得を制御することによって、レベルモニタリングの妨害を抑制できる。
上記可変利得増幅器の代わりに固定利得の増幅器を使用し、上記局部発振器の代わりに可変出力局部発振器を使用した無線端末の場合、上記可変出力局部発振器の出力レベルを制御すればよい。また、上記第２無線送受信部が、アンテナスイッチ部に出力すべき送信信号を増幅するための可変利得増幅器を備えた無線端末の場合、上記可変利得増幅器の利得を制御すればよい。

本発明の無線送受信部は、アンテナスイッチと送信用高出力増幅器と無線端末用の通信処理部とに結合して使用され、第１モードの無線ネットワークと通信する第１無線通信部と、第２モードの無線ネットワークと通信する第２無線通信部とからなり、上記第１無線通信部が、受信信号と局部発信周波数とを混合して受信信号の周波数を変換するミキサ回路と、該ミキサ回路の出力信号レベルを可変に制御する信号レベル切替え回路とを具備し、上記第２無線通信部を介して上記第２モードの無線ネットワークと通信中に、上記第１無線通信部を介して上記第１モードの無線ネットワークからの受信信号をモニタする時、上記通信処理部からの指示に応答して、上記信号レベル切替え手段によって上記ミキサ回路の出力信号レベルを切替え、上記第２無線通信部からの送信信号によるモニタ妨害を低減可能にしたことを特徴とする。
上記信号レベル切替え回路は、例えば、前記ミキサ回路に入力される受信信号の信号レベルと、該ミキサ回路の動作電源レベルと、局部発信入力信号レベルのうちの１つを変えることにより、前記ミキサ回路の出力信号レベルを切替える。

本発明によるマルチモード無線端末および無線送受信部は、１つの通信モードで動作中に、妨害電波の影響を抑制して、他の通信モードにおける基地局レベルモニタリングを実行できる。従って、本発明によれば、複数の無線ネットワークシステムが共存する通信環境において、最適な通信品質をもつ基地局の選択が可能となり、異種プロトコル無線ネットワーク間での呼接続ハンドオーバの実現に有効となる。

以下、第１無線ネットワークシステムがＧＭＳ方式、第２無線ネットワークシステムがＷＣＤＭＡ方式の場合を例として、本発明によるマルチモード型携帯電話機の実施例を図面を参照して説明する。
図１は、本発明によるマルチモード型携帯電話機および無線送受信部の第１実施例の主要部構成図を示す。
アンテナ１１と、アンテナスイッチ部１２と、通信処理部３１は、第１、第２の無線ネットワークに共通部分となっている。

受信周波数帯を濾波する受信バンドパスフィルタ１９と、可変利得低雑音増幅器２０と、受信直交ミキサ２１と、受信局部発振器２２と、低周波増幅器２３は、第１無線ネットワーク（ＧＭＳ方式）用の無線受信回路を構成し、送信周波数帯を増幅する高出力増幅器２４と、高周波送信部２５は、第１無線ネットワーク用の無線送信回路を構成している。
受信周波数帯を濾波する受信バンドパスフィルタ２６と、低雑音増幅器２７と、受信部２８は、第２無線ネットワーク（ＷＣＤＭＡ方式）用の無線受信回路を構成し、送信周波数帯を増幅する高出力増幅器２９と、高周波送信部３０は、第２無線ネットワーク用の無線送信回路を構成している。

本実施例では、アンテナスイッチ部１２は、ＧＳＭ周波数帯域の信号を通過させるローパスフィルタ１３と、ＷＣＤＭＡ周波数帯域の信号を通過させるハイパスフィルタ１４と、ＧＳＭの送受信号を切替えるためのＧＳＭ送受スイッチ１５と、ＧＳＭの送信周波数帯域の信号を通過させるＧＳＭ送信ローパスフィルタ１６（バンドパスフィルタでも良い）と、ＷＣＤＭＡの送信周波数帯域の信号を通過させるＷＣＤＭＡ送信ローパスフィルタ１８（バンドパスフィルタでも良い）とを含んでいる。ＧＳＭ送信ローパスフィルタ１６とＷＣＤＭＡ送信ローパスフィルタ１８は、それぞれ第１、第２無線ネットワーク用の無線送信回路の構成要素と見なすこともできる。

ＧＳＭでは、送信信号と受信信号が時分割多重されるため、通信処理部３１は、ＧＳＭにおける受信動作時には、ＧＳＭ受信信号を受信バンドパスフィルタ１９に入力し、送信動作時には、ＧＳＭ送信信号をアンテナ１１に出力するように、ＧＳＭ送受スイッチ１５を切替え制御する。
ＷＣＤＭＡでは、送信信号と受信信号が符号分割多重されているため、無線送信回路と無線受信回路との間にはＧＳＭ送受スイッチ１５のような切替えスイッチを必要としない。第２無線ネットワークがＣＤＭＡ以外の方式の場合、必要に応じて、第２無線ネットワーク用の無線受信回路と無線送信回路をフィルタ１４に選択的に接続するための切替えスイッチを設ければよい。

通信処理部３１は、例えば、アナログ受信信号をディジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換器と、ディジタル送信信号をアナログ信号に変換するためのＤ／Ａ変換器と、ＷＣＤＭＡ用の符号拡散／逆拡散部と、ベースバンド処理部と、データ格納用のＲＡＭおよびプログラム格納用のＲＯＭと、制御用プロセッサ、データインタフェース、アナログインタフェース等の要素からなり、図面では省略されたディスプレイ装置、入力キー、音声入出力用のマイクおよびスピーカ等、携帯電話機の各種ユーザインタフェース装置と接続されている。

ベースバンド処理部は、例えば、変復調器とディジタル信号処理装置とで構成される。また、制御用プロセッサは、ＲＯＭに用意された制御プログラムに従って、第１、第２無線ネットワークにおける通信プロトコルの実行、アンテナスイッチ１２の切替え、後述する妨害周波数の検出および可変利得低雑音増幅器２０の利得制御を実行する。

本実施例で第１無線ネットワークとして採用されるＧＳＭ方式と、第２無線ネットワークとして採用されるＷＣＤＭＡ方式の主要仕様は、以下のようになっている。
ＧＳＭ方式：
上り周波数：880〜915［MHz］、下り周波数：925〜960［MHz］、
最大送信出力：33.0［dBm］、多重方式：ＴＤＭＡ、複信方式：ＦＤＤ、
変調方式：ＧＭＳＫ、 変調シンボル速度：270.833［ｋシンボル／秒］、
送信フィルタ：Gausian Filter、 ＢＴ＝0.3、
ＷＣＤＭＡ方式：
上り周波数：1920〜1980［MHz］、下り周波数：2110〜2170［MHz］、
最大送信出力：24.0［dBm］、多重方式：ＣＤＭＡ、複信方式：ＦＤＤ、
変調方式：ＱＰＳＫ（データ変調）、ＨＰＳＫ（拡散変調）、
チップレート：3.84［Ｍチップ／秒］、
送信フィルタ：Root Raised Cosine Filter、 Roll of factor＝0.22。

第１実施例の携帯電話機において、第１無線ネットワークからの信号受信時には、通信処理部３１は、ＧＳＭ受信周波数帯（925〜960MHz）の信号が受信バンドパスフィルタ１９に入力されるようにＧＳＭ送受スイッチ１５を制御する。受信バンドパスフィルタ１９で濾波された信号は、可変利得低雑音増幅器２０で増幅して、受信直交ミキサ２１のＲＦ入力端子に入力される。この時、可変利得低雑音増幅器２０の利得は、最小受信感度規格値を満足する初期値に設定されている。

受信直交ミキサ２１の局発入力端子には、受信局部発振器２２で発生した互いに９０度の位相差関係にある直交信号が入力されている。受信直交ミキサ２１は、ＲＦ入力信号と局発入力信号とを混合して、ベースバンド帯域のＩ信号とＱ信号（以下、これらの２つの信号をまとめてＩＱ信号と言う）３２を生成する。ここでは、１回の混合で受信信号からベースバンド帯域信号を得るダイレクトコンバージョン受信方式を採用している。上記受信直交ミキサ２１から出力されたＩＱ信号は、低周波増幅器２３を介して通信処理部３１に入力され、ディジタル変換、ＧＭＳＫ復調した後、受信データとして処理される。

第１無線ネットワークへの信号送信時には、通信処理部３１は、ＧＳＭ送信信号がアンテナ１１へ出力されるように、ＧＳＭ送受スイッチ１５を切替える。送信データは、通信処理部３１でＧＭＳＫ変調され、ＩＱ信号３３として、高周波送信部２５に供給される。高周波送信部２５は、ＩＱ信号３３を直交変調し、送信周波数帯の被変調信号３４に変換する。被変調信号３４は、高出力増幅器２４で増幅され、ＧＳＭ送信ローパスフィルタ１６で高調波を抑圧して、アンテナ１１から出力される。

第２無線ネットワークからの受信信号は、バンドパスフィルタ２６を介して低雑音増幅器２７に入力される。低雑音増幅器２７で増幅された高周波信号は、受信部２８で直交ミキシングされ、ベースバンド帯域のＩＱ信号３５に変換して、通信処理部３１に入力される。上記ＩＱ信号３５は、通信処理部３１で逆拡散され、ＱＰＳＫ復調した後、受信データとして処理される。

第２無線ネットワークへの送信データは、通信処理部３１で、ＱＰＳＫ変調（データ変調）により符号多重され、ＨＰＳＫ変調（拡散変調）により帯域拡散されたＩＱ信号３６に変換される。これらのＩＱ信号３６は、高周波送信部２５で直交変調され、送信周波数帯域の被変調信号３７として、高出力増幅器２９に入力される。被変調信号３７は、高出力増幅器２９で増幅され、ローパスフィルタ１８で高調波を抑圧して、アンテナ１１から送出される。

次に、図２を参照して、本実施例の携帯電話機をＷＣＤＭＡモード通話状態からＧＳＭモード通話状態に移行する際に必要となるＧＳＭの受信レベルモニタリングについて説明する。
図２において、（Ａ）は、周波数ｆWTをもつＷＣＤＭＡ送信信号４１、（Ｂ）は、周波数ｆWRをもつＷＣＤＭＡ受信信号４２（４２−１、４２―２）、（Ｄ）は、周波数ｆGTをもつＧＳＭ送信信号４３、（Ｅ）は、周波数ｆGRをもつＧＳＭ受信信号４４、（Ｃ）は、システム間ハンドオーバのために受信する周波数ｆGMのＧＳＭモニタ信号４５を示す。

ＷＣＤＭＡモードで通話中の携帯電話機は、ＷＣＤＭＡ無線基地局との間で、下り信号（受信信号４２）の受信動作と並行して、上り信号（送信信号４１）の送信動作を実行している。現在接続中のＷＣＤＭＡの呼をＧＳＭ無線ネットワークにシームレスにハンドオーバするためには、携帯電話機の周囲に位置する通信可能なＧＳＭ基地局を検出する必要がある。ハンドオーバのために周辺基地局からの信号受信レベルを検出する動作は、一般に、基地局レベルモニタリングと言われている。本実施例では、ＷＣＤＭＡモードで動作中の携帯電話機が、ＷＣＤＭＡ無線ネットワークシステム内でのハンドオーバのためのＷＣＤＭＡ基地局のレベルモニタリングとは別に、システム間ハンドオーバのためのＧＳＭ基地局のレベルモニタリングを実行する。

システム間ハンドオーバのための基地局レベルモニタリングを可能にするために、ＷＣＤＭＡの通信プロトコルでは、図２の（Ｂ）に示すように、下り信号（受信信号４２−１、４２−２、…）に、携帯電話機側での信号受信処理を不要とする送信空白期間ＴＧ（Transmission gap）を設けている。本実施例の携帯電話機は、ＷＣＤＭＡ基地局から予め通知されている上記送信空白期間ＴＧにおいて、ＷＣＤＭＡモードでの受信動作を休止し、受信周波数をＧＳＭのモニタ周波数ｆGMに合わせ、モニタ信号４５の受信レベル検出または制御データの解読を行なう。ＧＳＭ基地局のレベルモニタリングは、送信空白期間ＴＧ内に終了し、受信周波数を再びＷＣＤＭＡモードの受信周波数ｆWRに合わせることによって、後続するＷＣＤＭＡ受信信号４２−２の受信処理が再開される。

このように、ＷＣＤＭＡモードで動作中に、システム間ハンドオーバに必要な情報を収集しておき、ハンドオーバ可能なＧＳＭ基地局が見つかった時、現在交信中のＷＣＤＭＡ基地局に上記ＧＳＭ基地局へのハンドオーバを要求し、その後で受信周波数をＧＳＭモードの受信周波数ｆGRに切替えることによって、ＧＳＭ受信信号４４を受信することができる。

上記システム間のハンドオーバによって、携帯電話機は、通信中の呼を切断することなく、ＷＣＤＭＡ無線ネットワークからＤＳＭ無線ネットワークにシームレスに呼を移行できる。すなわち、携帯電話機は、ＧＳＭ受信信号４４として、ＷＣＤＭＡ受信信号４２−２に連続したアプリケーションデータを受信し、ＧＳＭ送信信号４３として、ＷＣＤＭＡ送信信号４１と連続したアプリケーションデータを送信することが可能となる。

図３は、送信空白期間ＴＧにおけるアンテナ入力信号の周波数スペクトラムを示す。５１は、図２に示したＷＣＤＭＡ送信信号４１の周波数スペクトラム、５２は、ＧＳＭ受信信号４５の周波数スペクトラムを示している。

ここに示した例では、ＷＣＤＭＡ周波数スペクトラム５１の中心周波数は、1922.4MHz（周波数チャネル番号ARFCN：Absolute Radio Frequency Channel Number＝“9612”）、ＧＳＭ周波数スペクトラム５２の中心周波数は959.4MHz（周波数チャネル番号＝“883”）となっており、ＧＳＭ受信信号４５の受信動作時に、中心周波数ｆGMの整数倍の周波数（または整数分の１周波数）は、スプリアスレスポンスと呼ばれる妨害周波数となる。

ここに示した例では、図４、図５で述べる妨害発生メカニズムによって、ＧＳＭ中心周波数959.4MHzの２倍に当る1918.8MHzが妨害周波数となり、ＧＳＭ受信信号４５の受信中に、この妨害周波数の電波が混入すると、受信ＳＮＲ（信号対雑音比）が低下し、ビットエラーレート（ＢＥＲ）の劣化による音質劣化や、通信切断のおそれがある。

図４は、周波数ミキサ２１によって変調される入力信号１０２と、局部発振信号１０３と、周波数ミキサ２１の出力信号１０４の中心周波数ｆRF、ｆLO、ｆIFの関係を示している。周波数ミキサ２１の入力信号が、受信周波数ｆRFの信号成分だけの場合は、図（Ａ）に示すように、出力信号は、周波数ｆIF ＝ｆRF−ｆLOの信号成分１０４と、周波数ｆRF＋ｆLOの信号成分１０５となる。しかしながら、入力信号に周波数２ｆRF＋ｆIFの妨害信号１０６を含む場合は、図（Ｂ）に示すように、周波数がｆIFに一致する妨害成分１０７が発生する。これは、周波数ミキサ２１で起こる歪によって、２ｆRF＋ｆIF−(２ｆLO)＝ｆIFの信号成分が生成されるためである。

図５は、周波数ミキサ２１がダイレクトコンバージョン方式の場合の入出力信号の周波数の関係を示す。ダイレクトコンバージョン方式は、中間周波数ｆIFに信号を発生させずに、１回の周波数変換で希望する被変調波信号（ベースバンド信号）を得る方式であり、局部発振周波数ｆLOを受信信号の中心周波数ｆRFに合わせてある。

入力信号が受信周波数ｆRFの信号成分１０２だけの場合は、出力信号は、図（Ａ）に示すように、直流から被変調周波数の帯域を持った信号成分１０８と、周波数ｆRF＋ｆLOの信号成分１０５となる。しかしながら、入力信号が周波数２ｆRFの妨害信号１０９を含む場合は、図（Ｂ）に示すように、直流の妨害成分１１０が発生する。これは、周波数ミキサ２１で起こる歪によって、周波数２ｆRF−２ｆLO＝０の信号成分が生成されるためである。

ここで、図３のＷＣＤＭＡ周波数スペクトラム５１における妨害周波数1918.8MHz近傍の信号レベルを求めると次のようになる。ＷＣＤＭＡでは、送信出力レベルが24.0dBm、隣接チャネル漏洩電力比が33dBc以下に定められている。規格に定められた漏洩電力は、図３に示すように、搬送周波数1922.4MHzから5.0MHz離調した1917.4MHz（および1927.4MHz）の周波数を中心として、3.8MHzの帯域内の電力となる。また、隣接チャネル漏洩電力Ｐadjは、
Ｐadj＝24−33＝−9.0dBm …（１）
となる。

ＷＣＤＭＡ送信信号では、上記3.8MHz幅の帯域が、送信フィルタ１８によって抑圧されてほぼ平坦になっているため、スプリアスレスポンス妨害周波数（1918.8MHz）を中心とするＧＳＭの受信帯域幅（271kHz）内の漏洩電力Ｐudを求めると、
Ｐud＝−9.0−10log(271／3800)＝−20.5dBm …（２）
となる。

一方、ＧＳＭ方式では、妨害排除能力として、希望信号レベル（＝−99dBm）の信号入力時にＢＥＲ＝2.0％を得る妨害レベルを規定し、スプリアスレスポンスの妨害信号については、
妨害信号レベル ≧ −43dBm …（３）
と規定している。従って、ＧＳＭ携帯電話機では、スプリアスレスポンス妨害信号レベルを−43dBm以下にする必要があるが、式（２）が示すように、ＷＣＤＭＡ送信信号による妨害周波数1918.8MHz近傍の信号レベルＰudは、式（３）が示す−43dBmより大きくなっているため、スプリアスレスポンス妨害周波数が存在すると、ＧＳＭ信号を正常受信できなくなる。

本実施例の無線端末（携帯電話機）では、上述したＷＣＤＭＡの送信周波数スペクトルに含まれるスプリアスレスポンス妨害周波数による影響を回避するために、ＷＣＤＭＡモードで通信中にＧＳＭの基地局レベルモニタリングを行なう時、通信処理部３１で、ＷＣＤＭＡ送信信号の中心周波数とＧＳＭ受信信号の周波数との関係をチェックし、ＷＣＤＭＡ送信信号が形成する漏洩電力周波数帯域内にＧＳＭ受信のスプリアスレスポンス妨害周波数が存在した場合は、可変利得低雑音増幅器２０の利得を制御することによって、ＧＳＭ受信信号のＳＮＲを改善することを特徴とする。

図３に示した例では、ＷＣＤＭＡの送信周波数が1922.4MHzとなっているため、漏洩電力の存在範囲（ｆleak1〜ｆleak2）は、
ｆleak1＝1922.4−(5.0＋1.9)＝1915.5MHz …（４）
ｆleak2＝1922.4＋(5.0＋1.9)＝1929.3MHz …（５）
となる。

スプリアスレスポンス妨害周波数の存在の有無は、ＧＳＭモニタ周波数959.4MHzのＮ倍または１／Ｎの周波数（Ｎは整数）が、上記ｆleak1〜ｆleak2の範囲内にあるか否かを判定することによって判断できる。図示した例では、
1915.5 ＜ 959.4×2 ＜ 1929.3 …（６）
となっているため、ＧＳＭモニタ信号の受信がＷＣＤＭＡ送信信号で妨害されることが分かる。

レベルモニタリングの対象となるＧＳＭ受信信号４５の信号対雑音比（ＳＮＲ）は、可変利得低雑音増幅器２０の信号入力レベルが増加するに従って大きくなるが、信号入力レベルが或る値を超えると、ＳＮＲは飽和し、信号入力レベルを増加してもＳＮＲは略一定値に留まる。一方、妨害信号成分は、可変利得低雑音増幅器２０の利得に比例して増加する。従って、図１の携帯電話機でスプリアスレスポンス妨害周波数が存在した場合、通信処理部３１が、可変利得低雑音増幅器２０の利得を初期値より下げ、直交ミキサ２１のＲＦ入力信号レベルを低下させることによって、妨害排除能力を増加させることが可能となる。

上記可変利得低雑音増幅器２０の１実施例を図１２に示す。
図において、６０１、６０２は入力端子、６０３、６０４は出力端子、６０５は、通信処理部３１から出力される利得制御信号の入力端子（制御端子）を示す。上述したように、通信処理部３１は、スプリアスレスポンス妨害周波数が存在すると判断した時、制御端子６０５に利得制御信号として与える制御電流を初期状態よりも減少させる。これによって、可変利得低雑音増幅器２０の利得が低下し、出力端子６０３、６０４の出力信号レベルが下がる。通信処理部３１は、スプリアスレスポンス妨害状態が解消したと判断した時、制御端子６０５に与えられる制御電流を初期状態に戻すことによって、可変利得低雑音増幅器２０の利得を増加させる。このように、スプリアスレスポンス妨害の有無によって可変利得低雑音増幅器２０の利得を変え、直交ミキサ２１のＲＦ入力レベルを制御することによって、妨害排除能力を高めることが可能となる。

携帯電話機がＧＳＭモードで動作中は、送信動作と受信動作が時分割で実行される。従って、ＧＳＭ無線ネットワークからＷＣＤＭＡ無線ネットワークへのシステム間ハンドオーバに必要なＷＣＤＭＡ基地局のレベルモニタリングは、アプリケーションデータの送受信期間の合間を利用して行なわれる。この場合、ＷＣＤＭＡ基地局のレベルモニタリング中は、携帯電話機からの信号送信がないため、上述した妨害排除のための可変利得低雑音増幅器２０の利得制御を行なう必要はない。

上述した基地局のレベルモニタリングは、現在通信中の無線ネットワークが、ユーザが予め指定した優先モードのシステムか否かに応じて、選択的に実行される。例えば、ＷＣＤＭＡを優先モード、ＧＳＭを非優先モードに指定した携帯電話機で、ＷＣＤＭＡモードにより通話を開始した場合は、ＷＣＤＭＡモードでの通信品質が良好である限り、ＧＳＭ基地局のレベルモニタリングを行なう必要はない。この場合、通信処理部３１は、ＷＣＤＭＡネットワークでの通信品質が基準値よりも劣化し、ＷＣＤＭＡモードによる通信の継続が難しくなった時、システム間ハンドオーバのためのＧＳＭ基地局レベルモニタリングを開始することになる。

逆に、通信環境の制約により、非優先モードであるＧＳＭモードで通話を開始した場合や、通話中にＧＳＭモードに移行した場合は、優先モードであるＷＣＤＭＡ無線ネットワークへのシステク間ハンドオーバを実現するために、通信処理部３１がＷＣＤＭＡ基地局のレベルモニタリングを周期的に繰り返すことになる。

図１に示した回路構成おいて、点線で囲んだ部分１０の回路要素は、１つの半導体基板上に集積化され、無線送受信部ＩＣとして提供される。この無線送受信部は、ＧＳＭモードで通信する第１無線通信部（可変利得低雑音増幅器２０、受信直交ミキサ２１、受信局部発信器２２、低周波増幅器２３及び高周波送信部２５）と、ＷＣＤＭＡモードで通信する第２無線通信部（低雑音増幅器２７、受信部２８及び高周波送信部３０）とからなり、第１無線通信部の受信回路が、直交ミキサ２１の前段に可変利得低雑音増幅器２０を備えている。

本実施例における無線送受信部の特徴は、第２無線通信部を通してＷＣＤＭＡモードで通信中に、第１無線通信部を介してＧＳＭネットワークからの受信信号をモニタする時、ＷＣＤＭＡの送信信号成分がモニタ妨害波として影響する場合に、第１無線通信部の可変利得低雑音増幅器２０の利得を制御することによって、受信直交ミキサ２１に入力される妨害信号成分の信号レベルを低減できるようにしたことにある。

モニタ妨害は、図３で説明をしたように、ＷＣＤＭＡの送信周波数スペクトルに、ＧＳＭ受信信号５２の中心周波数に対してスプリアスレスポンス妨害周波数となる信号成分が含まれる場合に発生する。スプリアスレスポンス妨害周波数が存在しない場合は、受信直交ミキサ２１の入力信号レベルを下げる必要はない。

図６は、本発明による携帯電話機の第２実施例を示す。
第２実施例の携帯電話機は、第１実施例で示した可変利得低雑音増幅器２０の代わりに固定利得の低雑音増幅器６２を使用し、可変出力局部発振器６０の出力をＮ分周器（Ｎは正の整数）６１を介して受信直交ミキサ２１に供給した構成となっている。その他の構成は、第１実施例と同様である。本実施例において、ＷＣＤＭＡ送信信号の隣接チャネル漏洩信号は、例えば、プリント基板経由でＮ分周器６１の入力端子に漏れ込み、１／Ｎ倍の妨害信号として、局発信号ｆLOと共に直交ミキサ２１に入力される。

通信処理部３１は、第１実施例と同様、ＷＣＤＭＡ受信信号の送信空白期間ＴＧ内に式（４）、（５）の値を計算し、式（６）が示すＧＳＭモニタ周波数と漏洩電波との関係を判定することによって、スプリアスレスポンス妨害周波数の有無を判断する。本実施例では、スプリアスレスポンス妨害周波数が存在した場合、通信処理部３１は、可変出力局部発振器６０の出力レベルを初期値から下げ、直交ミキサ２１に入力される妨害信号レベルを低下させることによって、妨害排除能力を増加させる。
本実施例においても、第１実施例と同様、点線で囲んだ部分１０の回路要素を１つの半導体基板上に集積化し、無線送受信部ＩＣとして提供できる。

図７は、ＧＳＭの受信信号周波数帯域925〜960MHzで動作するＧａＡｓ・ＦＥＴミキサを適用した場合の直交ミキサ２１の特性の１例を示す。
ここでは、局発信号６３の入力レベル（横軸）に応じて変化する変換利得７０の値と、ＲＦ入力の入力３次インターセプトポイント７１の値を示している。一般に、局発入力レベルは、最小受信感度を得るために必要な変換利得７０と、相互変調妨害に対して要求される排除能力から決まる入力３次インターセプトポイント７１との兼ね合いで決定される。

第２実施例において、例えば、可変出力局部発振器６０の出力初期値が−10dBmとなっていたと仮定する。スプリアスレスポンス妨害周波数の存在時に、通信処理部３１が、上記可変出力局部発振器６０の出力レベルを−25dBmに下げると、変換利得７０は14dBから10dBに低下する。従って、局発信号ｆLOに含まれる妨害成分が直交ミキサ２１の出力に現れるレベルが低下し、ＷＣＤＭＡ漏洩信号による妨害に対する排除能力が増加する。一方、入力３次インターセプトポイント７１は、0dBmから−4dBmへ低下するが、３次インターセプトポイントは相互変調妨害の排除のために必要とされ、本発明で妨害信号としている局発信号の高調波に対しては、初期状態より低くなっても問題は無い。

尚、上記直交ミキサ２１が、局発入力レベルを増加させることによって、局発信号ｆLOに含まれる妨害成分のミキサ出力レベルを低下できる構成となっていた場合は、妨害周波数存在時に可変出力局部発振器６０の出力を上げるように制御すればよい。また、局部発振器６０の出力を可変にする代わりにＮ分周器６１の出力レベルを可変にし、妨害周波数存在時に、Ｎ分周器の出力レベルを低下させるようにしてもよい。

図８は、固定出力局部発振器６４を可変出力Ｎ分周器６６を介して直交ミキサ２１に接続した実施例を示す。本実施例では、妨害周波数存在時に可変出力分周器６６の出力を下げ、局発信号６３に含まれる本来の信号成分ｆLOとＮ分周された妨害信号成分を共に低下させることによって、ミキサ出力３２に現れる妨害成分を減少させる。

図９は、本発明による携帯電話機の第３実施例を示す。
第３実施例の携帯電話機は、第１実施例で示した可変利得低雑音増幅器２０の代わりに固定利得の低雑音増幅器６２を使用し、受信直交ミキサ２１の変換利得を可変電圧レギュレータ６４で制御する構成となっている。その他の構成は、第１実施例と同様である。
通信処理部３１は、第１実施例と同様、ＷＣＤＭＡ受信信号の送信空白期間ＴＧ内に式（４）、（５）の値を計算し、式（６）が示すＧＳＭモニタ周波数と漏洩電波との関係を判定することによって、スプリアスレスポンス妨害周波数の有無を判断する。スプリアスレスポンス妨害周波数が存在した場合、通信処理部３１は、可変電圧レギュレータ６４の出力電圧を初期値より下げ、受信直交ミキサ２１の変換利得を下げることによって、妨害排除能力を増加させる。

図１０は、本発明による携帯電話機の第４実施例を示す。
第４実施例の携帯電話機は、第１実施例で示した第２無線ネットワークシステム（ＷＣＤＭＡ）用の無線送信回路において、高出力増幅器２９の代わりに、送信周波数帯の増幅利得を制御可能な可変利得高出力増幅器６５を使用した構成となっている。その他の構成は、第１実施例と同様である。

通信処理部３１は、第１実施例と同様、ＷＣＤＭＡ受信信号の送信空白期間ＴＧ内に式（４）、（５）の値を計算し、式（６）が示すＧＳＭモニタ周波数と漏洩電波との関係を判定することによって、スプリアスレスポンス妨害周波数の有無を判断する。スプリアスレスポンス妨害周波数が存在した場合、通信処理部３１は、可変利得高出力増幅器６５の利得を下げ、ＷＣＤＭＡの送信出力を低下させる。これにより、図３の1918.6MHzを中心とした271kHz幅の漏洩電力が低下するため、ＧＳＭ用の受信直交ミキサ２１に入力される妨害信号レベルが下がり、妨害排除能力を増加させることが可能となる。

図１１は、本発明による携帯電話機の第５実施例を示す。
第５実施例の携帯電話機は、信号処理部３１が備えるメモリ７１に、スプリアスレスポンス妨害周波数が発生するＧＳＭ受信周波数とＷＣＤＭＡ送信周波数との組み合せ（周波数チャネル番号ARFCNの組み合せ）を予めテーブル形式で記憶したことを特徴とする。本実施例では、ＷＣＤＭＡモードでＧＳＭの基地局レベルモニタリングを実行する時、通信処理部３１が、現在適用されているＷＣＤＭＡ送信周波数とＧＳＭ受信周波数との組み合せ（図３の例では、チャネル番号“８８３”と“９６１２”の組み合せ）がメモリ７１に登録済みか否かを判定する。もし、メモリに登録済みの場合は、スプリアスレスポンス妨害周波数が存在していると判断し、受信妨害排除のための制御を実行する。

本実施例によれば、式（４）、（５）の計算と、式（６）の判定を逐次実行することなく、スプリアスレスポンス妨害周波数の有無を高速に判定できるため、送信空白期間ＴＧ内に受信妨害排除のための利得制御とレベルモニタリングを効率的に実現することが可能となる。尚、図１１は、第１実施例の携帯電話機にメモリ３１を適用した例を示しているが、第５実施例は、第２〜第４実施例の携帯電話機にも適用できること明らかである。

上述した各実施例では、ＧＳＭ携帯電話機の妨害排除能力として式（３）が示す妨害信号レベル≧−43dBmを前提に、スプリアスレスポンス妨害周波数の存在有無を判定している。本発明の第６の実施例は、ＷＣＤＭＡで規定された隣接チャネル漏洩電力比33dBcと式（２）との関係から、ＷＣＤＭＡの送信出力レベルに次式（７）の閾値Ｐthrsを設定し、この閾値Ｐthrsを利用してスプリアスレスポンス妨害の有無を判定することを特徴とする。

Ｐthrs＝−43＋33＝−10dBm …（７）
携帯電話機は、基地局からの距離あるいは通信環境に応じた送信電力制御機能を備えている。送信電力制御の結果、ＷＣＤＭＡの送信出力レベルが−10dBmより小さくなった時は、スプリアスレスポンス妨害は発生せず、ＧＳＭ基地局のレベルモニタリング信号を安定して受信できることを意味している。従って、通信処理部３１は、ＷＣＤＭＡの現在の送信出力レベルを上記閾値Ｐthrs（＝−10dBm）と比較し、送信出力レベルが閾値Ｐthrsよりも大きければ、第１実施例〜第５実施例で述べた受信妨害排除のための制御動作を実行し、送信出力レベルが閾値Ｐthrs以下であれば、受信妨害排除制御を省略して、ＧＳＭ基地局のレベルモニタリングを実行すればよい。

上述した各実施例では、ＷＣＤＭＡ方式の周波数帯を上り周波数：1920〜1980［MHz］、下り周波数：2110〜2170［MHz］として説明したが、第３世代携帯電話用に割り当てられているBand２の上り周波数：1850〜1910［MHz］、下り周波数：1930〜1990［MHz］、Band３の上り周波数：1710〜1785［MHz］、下り周波数：1805〜1880［MHz］に対しても、本発明を適用できること明らかである。

また、上記各実施例では、第１無線ネットワークシステムに第２世代のＧＳＭ、第２無線ネットワークシステムに第３世代のＷＣＤＭＡを適用したが、第１無線ネットワークシステムに、例えば、ＰＤＣ、ＰＨＳ、ＩＳ−９５方式ＣＤＭＡ等、ＧＳＭ以外のシステムを適用し、第２無線ネットワークシステムに、３ＧＰＰ２準拠のｃｄｍａ−１ｘ、ＭＣ−ＣＤＭＡ等、ＷＣＤＭＡ以外のシステムを適用してもよい。また、上記各実施例では、第２世代と第３世代の携帯電話システム間でモードを切替える携帯電話機について説明したが、本発明は、第２世代携帯電話システム間、第３世代携帯電話システム間のモード切替への適用を排除するものではない。

また、上記各実施例では、マルチモード型の携帯電話機について説明したが、本発明の特徴は、例えば、2.4GHz帯を用いるIEEE802.11b、IEEE802.11gの無線アクセスネットワーク、5.2GHz帯を用いるARIB STD-T70、ARIB STD-T71（＝IEEE802.11a）、ARIB STD-T72の無線アクセスネットワーク、4.9GHz帯を用いる無線アクセスネットワーク等を利用する無線ＬＡＮ用の端末にも適用できる。

本発明によるマルチモード型携帯電話機の第１実施例を示す図。 本発明による受信レベルモニタリングの１例を説明するための図。 受信レベルモニタリング時の受信信号の周波数スペクトラムの１例を示す図。 周波数ミキサ２１の入出力信号の周波数の関係を説明するための図。 周波数ミキサ２１にダイレクトコンバージョン方式を適用した場合の入出力信号の周波数の関係を説明するための図。 本発明によるマルチモード型携帯電話機の第２実施例を示す図。 第２実施例に適用されるミキサの変換利得とＲＦ入力３次インターセプトポイントの特性例を示す図。 第３実施例の変形を示す図。 本発明によるマルチモード型携帯電話機の第３実施例を示す図。 本発明によるマルチモード型携帯電話機の第４実施例を示す図。 本発明によるマルチモード型携帯電話機の第５実施例を示す図。 可変利得低雑音増幅器２０の１実施例を示す図。

符号の説明

１１：アンテナ、１２：アンテナスイッチ部、１９、２６：受信バンドパスフィルタ、２０：可変利得低雑音増幅器、２１：受信直交ミキサ、２２：受信局部発振器、２３：低周波増幅器、２４、２９：高出力増幅器、２５、３０：高周波送信部、２７：低雑音増幅器、２８：受信部、３１：通信処理部。

Claims (12)

1. 第１無線ネットワークシステムと通信するための第１無線送受信部と、
   第２無線ネットワークシステムと通信するための第２無線送受信部と、
   上記第１、第２無線送受信部に接続された通信処理部と、
   アンテナからの受信信号を周波数帯域に応じて分離し、上記第１、第２無線送受信部に振り分けると共に、上記第１、第２無線送受信部からの送信信号を上記アンテナに出力するアンテナスイッチ部とからなり、
   上記通信処理部が、上記第２無線送受信部を介して第２無線ネットワークシステムと通信中に、上記第１無線送受信部を介して第１無線ネットワークシステムからの受信信号レベルをモニタリングするマルチモード型無線端末において、
   上記通信処理部が、上記第２無線ネットワークシステムへの送信周波数と上記第１無線ネットワークシステムからの受信周波数との関係から、上記送信信号によってレベルモニタリングが妨害されるか否かを判定し、妨害が発生する場合、上記第１無線送受信部と第２無線送受信部の何れかの回路特性を変更して妨害を抑制することを特徴とするマルチモード型無線端末。
2. 前記第１無線送受信部が、前記アンテナスイッチ部からの受信信号を増幅するための可変利得増幅器と、局部発振器と、上記可変利得増幅器の出力と上記局部発振器から出力された局部発振信号とを混合するための周波数ミキサとを有し、
   前記通信処理部が、上記可変利得増幅器の利得を制御して前記妨害を抑制することを特徴とする請求項１に記載のマルチモード型無線端末。
3. 前記第１無線送受信部が、前記アンテナスイッチ部からの受信信号を増幅するための増幅器と、可変出力局部発振器と、上記増幅器の出力と上記可変出力局部発振器から出力された局部発振信号とを混合するための周波数ミキサとを有し、
   前記通信処理部が、上記可変出力局部発振器の出力レベルを制御して前記妨害を抑制することを特徴とする請求項１に記載のマルチモード型無線端末。
4. 前記第１無線送受信部が、前記アンテナスイッチ部からの受信信号を増幅するための増幅器と、局部発振器と、上記局部発振器から出力された局部発振信号をＮ分周する可変出力分周器と、上記増幅器の出力と上記可変出力分周器の出力とを混合するための周波数ミキサとを有し、
   前記通信処理部が、上記可変出力分周器の出力レベルを制御して前記妨害を抑制することを特徴とする請求項１に記載のマルチモード型無線端末。
5. 前記第１無線送受信部が、前記アンテナスイッチ部からの受信信号を増幅するための増幅器と、局部発振器と、上記増幅器の出力と上記局部発振器から出力された局部発振信号とを混合するための周波数ミキサと、上記周波数ミキサに可変電源電圧を供給するための可変出力給電部とを有し、
   前記通信処理部が、上記可変出力給電部の出力電圧を制御して前記妨害を抑制することを特徴とする請求項１に記載のマルチモード型無線端末。
6. 前記第２無線送受信部が、前記アンテナスイッチ部に出力すべき送信信号を増幅するための可変利得増幅器を有し、
   前記通信処理部が、上記可変利得増幅器の利得を制御して前記妨害を抑制することを特徴とする請求項１に記載のマルチモード型無線端末。
7. 前記通信処理部が、前記第１無線ネットワークに適用可能な送信周波数帯域と前記モニタリングに使用される受信周波数帯域の範囲内で、前記妨害が発生する送信周波数と受信周波数との特定の組み合せを記憶したメモリを備え、上記メモリを参照することによって、前記レベルモニタリングが妨害されるか否かを判定することを特徴とする請求項１〜請求項６の何れかに記載のマルチモード型無線端末。
8. 前記第１無線ネットワークがＴＤＭＡ方式の携帯無線電話システムで、前記第２無線ネットワークがＣＤＭＡ方式の携帯無線電話システムであることを特徴とする請求項１〜請求項７の何れかに記載のマルチモード型無線端末。
9. 前記通信処理部が、前記第２無線ネットワークシステムへの送信周波数から漏洩電力が所定値以上となる周波数帯域を特定し、前記第１無線ネットワークシステムにおける受信周波数の整数倍または整数分の１の周波数が上記周波数帯域に含まれるか否かによって、前記レベルモニタリングの妨害の有無を判定することを特徴とする請求項１〜請求項８の何れかに記載のマルチモード型無線端末。
10. 前記通信処理部が、前記第２無線ネットワークへの送信レベルが所定の閾値レベルを越えていた場合に前記レベルモニタリングの妨害の有無を判定することを特徴とする請求項１〜請求項８の何れかに記載のマルチモード型無線端末。
11. アンテナスイッチと送信用高出力増幅器と無線端末用の通信処理部とに結合される無線送受信部であって、
    第１モードの無線ネットワークと通信する第１無線通信部と、
    第２モードの無線ネットワークと通信する第２無線通信部とからなり、
    上記第１無線通信部が、受信信号と局部発信周波数とを混合して受信信号の周波数を変換するミキサ回路と、該ミキサ回路の出力信号レベルを可変に制御する信号レベル切替え回路とを具備し、
    上記第２無線通信部を介して上記第２モードの無線ネットワークと通信中に、上記第１無線通信部を介して上記第１モードの無線ネットワークからの受信信号をモニタする時、上記通信処理部からの指示に応答して、上記信号レベル切替え手段によって上記ミキサ回路の出力信号レベルを切替え、上記第２無線通信部からの送信信号によるモニタ妨害を低減可能にしたことを特徴とする無線送受信部。
12. 前記信号レベル切替え回路が、前記ミキサ回路に入力される受信信号の信号レベルと、該ミキサ回路の動作電源レベルと、局部発信入力信号レベルのうちの１つを変えることにより、前記ミキサ回路の出力信号レベルを切替えることを特徴とする請求項１１に記載の無線送受信部。
    

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