JP2005151369A - アンテナ選択システム及びその方法並びにそれを用いた無線通信装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 複数のアンテナを有する携帯電話機などの携帯通信端末において、通信開始時や通信中などに、複数のアンテナのうちの一つを選択する高速のアンテナ選択制御方式を得る。
【解決手段】 装置のイベント発生時、例えば、発着信開始時における共通チャネルや個別チャネルの設定直後に、複数のアンテナ1,2の受信状態情報を示すRSSI値(8)を用いて、RSSI値が大なる方のアンテナを、アンテナ選択制御部13で選択する。また、個別チャネルによる通信中の同期はずれに応答して、アンテナ1,2のRSSI値に基づきアンテナ選択をなす。更に、共通チャネルによる通信中のアンテナ1,2のRSSI値に基づき選択をなす。
【選択図】 図1

Description

本発明はアンテナ選択システム及びその方法並びにそれを用いた無線通信装置に関し、特に複数のアンテナのうちから一つを選択制御するようにしたアンテナ選択方式に関するものである。
携帯電話機の用途の多様化により、単に通話をするのみでなく、電子メールを書く、Webのサイトを閲覧するなどの使用が増加しており、このような使用状態においては、携帯電話機の筐体を手で覆い隠すように把持するケースが増えてきている。一方で、携帯電話の筐体のスリム化志向に伴い、従来のホイップアンテナが突き出すようなデザインよりも、アンテナ自体を筐体内に内蔵することが望まれるようになっている。このような場合、内蔵アンテナの位置は固定であるため、上記のような把持の仕方によってはアンテナが覆い隠されてしまい、よい良好なアンテナ特性が発揮されなくなる。また、筐体を二つに折り畳むことができる折畳み型携帯電話機が主流である昨今、筐体の開閉状態によって、内蔵アンテナの特性が変わってしまうこともありうる。
この場合、ユーザの視点から見た通信品質とは、発信成功率、着信成功率、通信維持率が主であるが、上記のような様々な使用態様に応じて、これらの通信品質を保証するためには、アンテナを2本内蔵し、この2本のアンテナを使用態様により切替えて選択するアルゴリズムが必須となる。
ここで、特許文献1を参照すると、周波数ホッピング方式により通信を行うダイバシティ通信装置において、2つのアンテナからの受信特性を、RSSI(Received Signal Strength Indicator)により得て、このRSSIの情報に基づいてアンテナの選択制御を行う技術が開示されている。
特開2002−325056号公報
上述したような2本の内蔵アンテナを有する携帯電話機において、上述した発信成功率の向上のためには、発信動作直後のアンテナ選択を、また上述した着信成功率の向上のためには、着信動作直後のアンテナ選択を、さらには上述した通信維持率の向上のためには、通信中のアンテナ選択を、それぞれに最適に行うことが要求されることになる。
しかしながら、従来の方式では、アンテナ選択のアルゴリズムの実行は、待受け中や圏外時などに限定されており、通信開始時や通信中などのダイナミックなアンテナ選択が不可能となっている。これは、CDMA(W−CDMAを含む)方式の特徴上、10msec単位でサンプリングされた受信信号を逆拡散し、デコードすることによって得られる特定セルの品質を判定基準として用いる(デコード出力をアンテナ選択判定に用いた方式)ために、アンテナ選択アルゴリズムの実行には時間がかかるという欠点がある。よって、CDMA方式の携帯電話機において、通信開始時や通信中など、アンテナ選択アルゴリズムの高速性が要求される場面においては、判定速度が遅い、上述したデコード出力をアンテナ選択判定に用いた方式を適用することは困難となる。
上記の特許文献1の技術においては、周波数ホッピング方式のダイバーシティ通信装置におけるアンテナ切替方式であり、周波数ホッピングのタイミングでアンテナ選択制御を行っており、上述したCDMA方式の携帯電話機で要求される、発信動作直後のアンテナ選択、着信動作直後のアンテナ選択、通信中のアンテナ選択は何等考慮されていない。
本発明の目的は、高速でのアンテナ選択制御が要求される通信開始時や通信中などアンテナ選択制御に適したアンテナ選択システム及びその方法並びに無線通信装置及びその動作制御プログラムを提供することである。
本発明の他の目的は、発信動作直後のアンテナ選択、着信動作直後のアンテナ選択、通信中のアンテナ選択を実現可能としたダイバーシティ通信装置及びそのアンテナ選択方法を提供することである。
本発明によるアンテナ選択システムは、複数のアンテナを有する無線通信装置におけるアンテナ選択システムであって、前記装置におけるイベントの発生に応答して、前記複数のアンテナの受信特性情報に基づいてアンテナ選択制御をなす手段を含むことを特徴とする。また、本発明による無線通信装置は上記のアンテナ選択システムを備えたことを特徴とする。
本発明による他のアンテナ選択システムは、複数のアンテナを有する無線通信装置におけるアンテナ選択システムであって、共通チャネルによる通信中における前記複数のアンテナの受信特性情報に基づいてアンテナ選択制御をなす手段を含むことを特徴とする。
本発明によるアンテナ選択方法は、複数のアンテナを有する無線通信装置におけるアンテナ選択方法であって、前記装置におけるイベントの発生に応答して、前記複数のアンテナの受信特性情報に基づいてアンテナ選択制御をなすステップを含むことを特徴とする。
本発明による他のアンテナ選択方法は、複数のアンテナを有する無線通信装置におけるアンテナ選択方法であって、共通チャネルによる通信中における前記複数のアンテナの受信特性に応じてアンテナ選択制御をなすステップ含むことを特徴とする。
本発明によるプログラムは、複数のアンテナを有する無線通信装置におけるアンテナ選択方法の動作をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記装置におけるイベントの発生に応答して、前記複数のアンテナの受信特性情報に基づいてアンテナ選択制御をなす処理を含むことを特徴とする。
本発明によるプ他のログラムは、複数のアンテナを有する無線通信装置におけるアンテナ選択方法の動作をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、共通チャネルによる通信中における前記複数のアンテナの受信特性情報に基づいてアンテナ選択制御をなす処理を含むことを特徴とする。
本発明による他のアンテナ選択システムは、複数のアンテナを有するW−CDMA方式の無線通信装置におけるアンテナ選択システムであって、前記複数のアンテナの受信電界強度情報に基づいてアンテナ選択制御をなすようしにたことを特徴とする。
本発明の作用を述べる。携帯電話などの携帯型情報端末において、装置における各種イベントの発生に応答して、複数のアンテナのうち受信特性の良い一つのアンテナを選択するアンテナ選択アルゴリズム動作を実行するよう制御するものである。この場合のイベントの例としては、発信成功率、着信成功率、通信維持率の向上のために、発着信発生時(共通チャネルや個別チャネル設定時)、個別チャネルによる通信中の同期はずれ発生時などがある。また、共通チャネルによる通信中においても、アンテナ選択制御を実行して適切なアンテナ切替を行うことで、受信再開時の通信品質の向上が可能となる。
本発明によれば、携帯情報端末における各種イベントの発生に応答して、複数のアンテナのうち受信品質の良い一つのアンテナを選択するようにしたので、発信成功率、着信成功率、通信維持率の向上が可能となるという効果がある。
具体的には、発着信動作中に良いアンテナを選択できるので、呼損が少なくなり、また、通信中同期はずれ時に良いアンテナを選択できるので、再接続の成功率が高くなり、更に、通信中無受信時にアンテナを選択できるので、受信再開時により品質の良い環境が得られることになる。
また、CDMA方式の場合、逆拡散処理後のデコード出力を、アンテナ選択アルゴリズムの判定基準とする代りに、アンテナ受信電界強度情報であるRSSI(Received Signal Strength Indicator)を用いることにより、高速のアンテナ選択動作が実現可能となるという効果もある。
以下に、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図1は本発明の実施の形態のブロック図である。図1を参照すると、本発明の実施の形態を示すブロック図であり、本実施の形態における携帯電話機はW−CDMA(Wide band-Code Division Multiple Access )方式の通信システムに用いられるものとし、2つのアンテナ1,2を内蔵するものとする。これ等2つのアンテナ1,2はアンテナスイッチ3により切替え制御が可能である。アンテナによる受信信号はデュプレクサ4を介してRF受信部5へ入力され復調された後、A/Dコンバータ6によりデジタル信号に変換される。
デジタル変換された信号はAGC(自動利得制御)部7によりAGC処理されて逆拡散部9へ入力され、デコード処理される。AGC部7では、アンテナ端の受信電界強度(RSSI)が算出されるので、この受信電界強度(RSSI8として示す)と、逆拡散部9によるデコード出力とが品質監視部10へ入力されて、アンテナの受信品質が監視される。また、逆拡散部9によるデコード出力はデータ処理部11へ入力されて必要なデータ処理が施され、状態監視部12及びAPL(アプリケーション)部14へ入力される。
APL部14は各種アプリケーションのためのプログラム手順に従って、アプリケーション処理をなすものであり、状態監視部12は、品質監視部10、データ処理部11及びAPL部14からの各種情報を受けてイベント発生等の装置状態の監視を行うものである。この状態監視部12の出力により、アンテナ選択制御部13が動作してアンテナスイッチ3の切替制御を行うことになる。なお、操作部15はユーザ(利用者)とのインタフェースをなすものであり、携帯電話機への各種指令をユーザが入力する機能を有している。
アンテナ1,2を選択するアルゴリズムはソフトウェアによるが、図1のアンテナ選択制御部13がその機能を有することになる。このアルゴリズムでは、以下の如き3つのケースについてアンテナ切替えを行ってその受信特性を示す情報であるRSSIを比較し、特性の良いアンテナを選択することにより、通信品質の向上を図るようになっている。
(1)チャネル設定時のアンテナ選択。
待ち受け中から、ユーザ操作による発信や着信等のイベント発生に応答した通信開始時において、図示せぬ基地局との間で共通チャネル、個別チャネルが設定されるが、このとき、AGC部7においてRSSI値(8)が高速に算出されるので、2つのアンテナ1,2のRSSI値により、アンテナ受信特性を比較して、特性の良いアンテナを選択するようにする。これにより、発信や着信時における発信成功率や着信成功率が向上する。
(2)個別チャネル通信中の同期はずれ時のアンテナ選択
個別チャネルを用いて音声通信中にあるいはパケット通信中に、受信品質化により一時同期はずれ(同期はずれというイベント発生)が検出されたとき、AGC部7により高速算出されたRSSI値を用いて2つのアンテナ1,2の受信特性を比較し、特性の良いアンテナを選択するようにする。なお、この場合、同期はずれ時に限定するのはアンテナを切替える瞬間に必らず発生するデータエラーによる音声通話の途切れなどを考慮したものである。これにより、同期はずれ時に受信特性の良いアンテナを選択できるので、受信再開時に受信品質の良い環境が得られる。
(3)共通チャネル通信中のアンテナ選択。
ランダムアクセス可能な共通チャネルでのパケット通信中に、一定時間下りデータが受信できないとき、AGC部7により高速算出されたRSSI値を用いて2つのアンテナ1,2の受信特性を比較し、特性の良いアンテナを選択するようにする。共通チャネル通信中は、ユーザにより何等かの操作がないかぎり、受信データが得られることはないために、一定時間の受信データ無しが、受信品質によるものか、無操作によるものかは判定できないが、一定時間おきにアンテナ切替比較を行うことにより、通信中も適切なアンテナ選択ができ、通信維持率の向上が可能となる。
以下に、本発明の実施の形態の動作について、図2〜図5のフローチャートを用いて詳述する。なお、AGC部7により高速に算出されるRSSI値を用いて2つのアンテナ1,2の受信特性を比較する方法は、図2〜図5の動作において共通である。
先ず、上記(1)項のチャネル設定時におけるアンテナ選択アルゴリズムについて、図2及び図3のフローチャートを用いて説明する。なお、図2は、発着信というイベント発生に応答して、基地局との間で共通チャネルが設定される場合の動作を示すものであり、図3は図2の動作の後、すなわち基地局との間において共通チャネルが設定された後に、個別チャネルが設定される場合の動作を示すものである。
まず、図2を参照すると、アンテナ1で待ち受け中であるものとする。このとき、ユーザによる操作部15を用いた発着信操作により共通チャネルが設定される(ステップS1,S2)。次に、アンテナ2に切替えが行われ(ステップS3)RSSI値の測定がなされる(ステップS4)。そして、アンテナ1に切替えが行われ(ステップS5)RSSI値の測定がなされる(ステップS6)。これ等両RSSI値の比較が行われ(ステップS7),RSSI値が大きい方のアンテナ、すなわち受信特性の良いアンテナが選択されることになる(ステップS8,S9)。
例えば、アンテナ1のRSSI値がアンテナ2のRSSI値以上であれば、現在選択中のアンテナ1がそのまま使用され、そうでなければ、アンテナ2が選択されるのである。なお、ステップS3において、待ち受け中のアンテナ1ではない他方のアンテナ2から先に切替えてRSSI値を測定するのは、測定結果の比較後に、極力アンテナ切替が発生しないようにするためである。すなわち、現在のアンテナを選択使用する確率が高いと予測されるからである。
次に、図3を参照すると、図2の動作による共通チャネル設定時において、アンテナ1が選択されていたとする。続いて、個別チャネルが設定されると(ステップS11)、アンテナ2への切替えが行われ(ステップS12)、RSSI値の測定がなされる(ステップS13)。次に、アンテナ1への切替えが行われ(ステップS14)、RSSI値の測定が行われる(ステップS15)。そして、これ等両RSSI値の比較が行われ(ステップS16)、受信特性の良いアンテナが選択される(ステップS17,S18)。すなわち、アンテナ1のRSSI値がアンテナ2のRSSI値以上であれば、現在選択中のアンテナ1がそのまま使用され、そうでなければ、アンテナ2が選択されることになる。
発着信時は、図2の動作に続いて図3の動作がなされるので、2回のアンテナ切替え及び2回のRSSI比較がそれぞれ連続して発生することになるが、これは瞬時のRSSI値のばらつきによる選択誤りを補正する効果がある。
次に、上記(2)項の個別チャネル通信中の同期はずれ時におけるアンテナ選択アルゴリズムについて、図4のフローチャートを参照して説明する。この場合、アンテナ1により個別チャネルによる通信中であるとする。通信中には、常に受信データの品質の閾値判定が、図1の品質監視部10にて行われており(ステップS21)、この判定で受信品質が閾値より小であれば、状態監視部12において同期はずれ監視状態(この状態も、一種のイベントである)へ移行する(ステップS22)。この同期はずれ監視状態では、例えばある時間以上、受信品質が閾値より小なる状態が続けば同期はずれであると検出されることになる。
同期はずれであると検出されると、アンテナ2に切替えられ(ステップS23)、RSSI値の測定が行われる(ステップS24)。アンテナ1のRSSI値については、通信中は常時その測定が行われているので既知であり、新たに測定する必要はない。よって、これ等両RSSI値が比較され(ステップS25)、受信特性の良いアンテナが選択されることになる(ステップS26)。すなわち、アンテナ2のRSSI値がアンテナ1のRSSI値以上であれば、現在選択中のアンテナ2がそのまま使用され、そうでなければ、アンテナ1が選択されることになる。
次に、上記(3)項の共通チャネル通信中のアンテナ選択アルゴリズムについて、図5のフローチャートを用いて説明する。このとき、アンテナ1により共通チャネルを用いた通信中であるとする。共通チャネル通信中にデータ無受信の監視が状態監視部12にて開始される(ステップS31)。データ無受信状態が検出されると(ステップS32)、タイマスタートとなり(ステップS33)、タイマがタイムアウトした場合(一定時間経過した場合)、(ステップS34)、もう一方のアンテナ2に切替えられて(ステップS36)、このアンテナ2のRSSI値が測定される(ステップS37)。なお、現在のアンテナ1のRSSI値は既知である。よって、これ等両RSSI値の比較が行われ(ステップS38)、受信性の良いアンテナが選択される(ステップS39、S40)。
すなわち、アンテナ2のRSSI値がアンテナ1のRSSI値以上であれば、現在選択中のアンテナ2がそのまま使用され、そうでなければ、アンテナ1が選択されることになる。なお、ステップS34において、タイムアウトでなければ、データの有無が検出され(ステップS35)、データ無しであればタイムアウトを待ち、データ有ればステップS31へ戻ることになる。
また、待ち受け中(受信待機状態)においても、上述した高速なRSSIによるアンテナ選択処理を、周期的に実行することにより、着信率の向上が期待できる。従来のような特定セルの通信品質によるアンテナ選択方式では、逆拡散してデコード処理したセルを用いるために、長時間の動作を必要とするので、連続待ち受け時間を犠牲にする恐れがあったが、本発明ではRSSI値を用いる高速のアンテナ選択を行うことができるので、待ち受け時間への影響を最小限に止めることができることになる。なお、この場合、待ち受け状態も装置における一つのイベントとみなすことができ、よって、待ち受け状態になったとき(イベントが発生したとき)、周期的に上述のアンテナ選択アルゴリズムを実行するようにすれば良い。
なお、W−CDMA方式の受信部において、アンテナ受信特性の基準とするためには、従来では、RF受信信号ではなく、このRF受信信号を周波数のダウンコンバートを行って逆拡散し、デコードした後のベースバンド信号を用いていたのは、W−CDMA方式の受信周波数には、他の携帯端末に対する情報も含まれている理由からであった。しかしながら、実際には、RF受信信号に基づくRSSI値を用いても、その値とベースバンド信号のレベルとの間には相関性があり、よって本発明では、上述の様に、高速に得られるRSSI値をアンテナ選択アルゴリズムの判定技術である受信特性としているのである。
上記に示した各動作フローは、予め動作手順をプログラムとして記録媒体に格納しておき、これをコンピュータにより読取らせて実行させるようにしても良いことは勿論である。なお、上記実施の形態は、ホイップアンテナが筐体から突出していないスリム化された折畳み型W−CDMA方式の携帯電話機に用いて好適であるが、これに限定されることなく、他の形態のCDMA方式や他の通信方式の携帯型通信装置に適用可能である。
本発明の実施の形態のブロック図である。 本発明の一実施の形態の動作を示すフロー図である。 本発明の他の実施の形態の動作を示すフロー図である。 本発明の更に他の実施の形態の動作を示すフロー図である。 本発明の別の実施の形態の動作を示すフロー図である。
符号の説明
1,2 アンテナ
3 アンテナスイッチ
4 デュプレクサ
5 RF受信部
6 A/D(アナログ/デジタル変換器)
7 AGC部
8 RSSI
9 逆拡散部
10 品質監視部
11 データ処理部
12 状態監視部
13 アンテナ選択制御部
14 APL部
15 操作部
16 送信部

Claims (28)

  1. 複数のアンテナを有する無線通信装置におけるアンテナ選択システムであって、前記装置におけるイベントの発生に応答して、前記複数のアンテナの受信特性情報に基づいてアンテナ選択制御をなす手段を含むことを特徴とするアンテナ選択システム。
  2. 前記受信状態情報は受信電界強度情報であることを特徴とする請求項1記載のアンテナ選択システム。
  3. 前記イベントの発生は発着信の発生であることを特徴とする請求項1または2記載のアンテナ選択システム。
  4. 前記イベントの発生は前記発着信の発生に基づく共通チャネルまたは個別チャネルの設定開始であることを特徴とする請求項3記載のアンテナ選択システム。
  5. 前記イベントの発生は受信待機状態の発生であり、前記受信待機状態の間、前記手段は、周期的に前記アンテナ選択制御をなすことを特徴とする請求項1または2記載のアンテナ選択システム。
  6. 前記手段は、当該動作開始直前に選択されていた第一のアンテナ以外の第二のアンテナに切替えた後前記第一のアンテナに切替える切替手段と、前記切替手段による切替後の前記第一及び第二の受信電界強度情報に基づいてアンテナ選択をなす手段とを有することを特徴とする請求項3〜5いずれか記載のアンテナ選択システム。
  7. 前記イベントの発生は通信中の同期はずれの発生であることを特徴とする請求項1または2記載のアンテナ選択システム。
  8. 前記同期はずれは個別チャネルによる通信中の同期はずれであることを特徴とする請求項7記載のアンテナ選択システム。
  9. 複数のアンテナを有する無線通信装置におけるアンテナ選択システムであって、共通チャネルによる通信中における前記複数のアンテナの受信特性情報に基づいてアンテナ選択制御をなす手段を含むことを特徴とするアンテナ選択システム。
  10. 前記共通チャネルにおけるデータ無受信の状態が所定時間経過した後に、前記アンテナ選択制御動作をなすことを特徴とする請求項9記載のアンテナ選択システム。
  11. 前記手段は、当該動作開始直前に選択されていた第一のアンテナ以外の第二のアンテナに切替える切替手段と、前記切替手段による切替直前の前記第一アンテナの受信電界強度情報及び前記切替手段による切替後の前記第二のアンテナの受信電界強度情報に基づいてアンテナ選択をなす手段とを有することを特徴とする請求項7〜10いずれか記載のアンテナ選択システム。
  12. 請求項1〜11いずれか記載のアンテナ選択システムを有することを特徴とする無線通信装置。
  13. W−CDMA通信方式を採用した携帯情報端末であることを特徴する請求項12記載の無線通信装置。
  14. 複数のアンテナを有する無線通信装置におけるアンテナ選択方法であって、前記装置におけるイベントの発生に応答して、前記複数のアンテナの受信特性情報に基づいてアンテナ選択制御をなすステップを含むことを特徴とするアンテナ選択方法。
  15. 前記受信特性情報は受信電界強度情報であることを特徴とする請求項14記載のアンテナ選択方法。
  16. 前記イベントの発生は発着信の発生であることを特徴とする請求項14または15記載のアンテナ選択方法。
  17. 前記イベントの発生は前記発着信の発生に基づく共通チャネルまたは個別チャネルの設定開始であることを特徴とする請求項16記載のアンテナ選択方法。
  18. 前記イベントの発生は受信待機状態の発生であり、前記受信待機状態の間、前記ステップは、周期的に前記アンテナ選択制御をなすことを特徴とする請求項14または15記載のアンテナ選択方法。
  19. 前記ステップは、当該動作開始直前に選択されていた第一のアンテナ以外の第二のアンテナに切替えた後前記第一のアンテナに切替える切替ステップと、前記切替ステップによる切替後の前記第一及び第二の受信電界強度情報に基づいてアンテナ選択をなすステップとを有することを特徴とする請求項16〜18記載のアンテナ選択方法。
  20. 前記イベントの発生は、通信中の同期はずれの発生であることを特徴とする請求項14または15記載のアンテナ選択方法。
  21. 前記同期はずれは、個別チャネルによる通信中の同期はずれであることを特徴とする請求項20記載のアンテナ選択方法。
  22. 複数のアンテナを有する無線通信装置におけるアンテナ選択方法であって、共通チャネルによる通信中における前記複数のアンテナの受信特性に応じてアンテナ選択制御をなすステップ含むことを特徴とするアンテナ選択方法。
  23. 共通チャネルによるデータ無受信の状態が所定時間経過した後に、前記アンテナ選択制御動作をなすことを特徴とする請求項22記載のアンテナ選択方法。
  24. 前記ステップは、当該動作開始直前に選択されていた第一のアンテナ以外の第二のアンテナに切替える切替ステップと、前記切替ステップによる切替直前の前記第一アンテナの受信電界強度情報及び前記切替ステップによる切替後の前記第二のアンテナの受信電界強度情報に基づいてアンテナ選択をなすステップとを有することを特徴とする請求項20〜23いずれか記載のアンテナ選択方法。
  25. 複数のアンテナを有する無線通信装置におけるアンテナ選択方法の動作をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記装置におけるイベントの発生に応答して、前記複数のアンテナの受信特性情報に基づいてアンテナ選択制御をなす処理を含むことを特徴とするプログラム。
  26. 複数のアンテナを有する無線通信装置におけるアンテナ選択方法の動作をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、共通チャネルによる通信中における前記複数のアンテナの受信特性情報に基づいてアンテナ選択制御をなす処理を含むことを特徴とするプログラム。
  27. 複数のアンテナを有するW−CDMA方式の無線通信装置におけるアンテナ選択システムであって、前記複数のアンテナの受信電界強度情報に基づいてアンテナ選択制御をなすようしにたことを特徴とするアンテナ選択システム。
  28. 前記無線通信装置は携帯型情報端末であることを特徴とする請求項27記載のアンテナ選択システム。
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