JP2005229539A

JP2005229539A - 移動通信端末装置

Info

Publication number: JP2005229539A
Application number: JP2004038821A
Authority: JP
Inventors: Koichi Shimizu; 浩一清水
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-02-16
Filing date: 2004-02-16
Publication date: 2005-08-25

Abstract

【課題】
移動通信端末装置のダイバーシチ受信機能を有する受信機に、複数の周波数を同時に受信する機能を追加した場合、回路、消費電流、コストの増大を招く。また、製品の小型化も考慮すると、そのままの機能を別個に実装するには困難である。
【解決手段】
この発明に係る移動通信端末装置は、第１のアンテナを有する第１の受信系と第２のアンテナを有する第２の受信系とからなる少なくとも二つの受信系を有する検波後選択ダイバーシチ受信機を備えた移動通信端末装置において、複数の周波数を同時に受信する必要が生じた際には一時的にダイバーシチ受信機能を停止し、それぞれの受信系で異なる周波数を同時に受信するようにしたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は携帯電話機のような移動通信端末装置において、その特性改善および機能拡張を容易にすることを目的とした移動通信端末装置に関するものである。

従来、検波後選択ダイバーシチ方式を利用した移動通信端末装置として特許文献１に記載のダイバーシチ受信機が開示されている。これは、固定小数点ＤＳＰを用いた処理を行うことにより、受信電力が低い場合でもダイバーシチ方式を選択合成方式に切り替えることにより、重み付けによる受信特性の劣化を回避し、ダイバーシチによる受信特性を改善しようとするものである。また、特許文献２には、時分割多重無線通信において、移動局の２つ以上のアンテナの内から最適受信アンテナを選択する方法が開示されている。

特開２００１−８６０４８号公報特開平７−９５１８３号公報

ところで、上記従来例はいずれもダイバーシチ受信専用の受信機であるから、複数の異なる周波数を同時に受信しなければならない場合には、単純に２通りの受信機を必要とするため、消費電流が増し、実装面積が大きくなり、さらに回路構成が複雑になるという難点がある。しかし、使用用途を考慮すれば、常に２種類の受信機をそれぞれの目的専用に動作させる必要はなく、検波後選択ダイバーシチ受信機の持つ機能を、状況に応じて的確に変更することにより、ダイバーシチ受信機能と複数の異なる周波数の受信機能とを実現し、消費電流、実装面積の低減を図ることができる。本発明はこのように、２つの目的の異なる機能を１種類の受信機で実現しようとするものである。

この発明に係る移動通信端末装置は、第１のアンテナを有する第１の受信系と第２のアンテナを有する第２の受信系とからなる少なくとも二つの受信系を有する検波後選択ダイバーシチ受信機を備えた移動通信端末装置において、複数の周波数を同時に受信する必要が生じた際には一時的にダイバーシチ受信機能を停止し、それぞれの受信系で異なる周波数を同時に受信するようにしたものである。

本発明の受信機制御および複数周波数を同時に受信できる機能を実現することにより、省スペースかつ低消費電流で必要機能を満足し、且つ受信特性改善した受信機を構成することが可能となる。

実施の形態１．
次に、本発明の実施の形態１を、図面を参照して説明する。図１は本発明の複数受信機を持つ移動通信端末装置を示すブロック図である。図１に示すように、本発明の移動通信端末装置は、検波後選択ダイバーシチ方式を採用しており、受信系１に接続された第１のアンテナ１０ａ、受信系２に接続された第２のアンテナ１０ｂ、それぞれの受信系に挿入された低雑音増幅部（ＬＮＡ）１ａと１ｂ、周波数変換及び自動利得制御部２ａと２ｂ、アナログベースバンド信号の量子化を行いデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ部３ａと３ｂ、ベースバンド信号を最大比合成あるいは選択合成の切り替え機能を備えた信号加算合成部４ａと４ｂ、移動通信端末装置に必要な復調を行う復調部５ａと５ｂ、および誤り訂正等を行い、ある一定の品質を確保する通信路符号化部６を有している。さらに、本発明では、周波数変換及び自動利得調整部２ａと２ｂの局部発振器７ａと７ｂの発振周波数切り替えおよびベースバンド処理部２０（信号加算合成部４ａと４ｂおよび復調部５ａと５ｂを含む）を制御する主制御部８を備えている。

ここで本発明の特徴である方式について説明する。移動通信端末装置の受信性能をあげるために、例えば二つのアンテナを設置し、第１アンテナおよび第２アンテナで受信された信号を用いるスペースダイバーシチ方式が広く用いられている。中でも最大比合成ダイバーシチは、高いダイバーシチ利得が得られることで知られており、各アンテナから受信した信号に対し、受信電力の大きさに比例した重み付けを行った後に、加算合成を行う方式であり、合成信号の搬送波対雑音電力比が各系の搬送波対雑音電力比の和として与えられる。

ところが異なる周波数を受信することあるいは複数の復調システムの受信を必要とし、且つ受信特性を上げようとすると、従来の装置では回路規模が大きくなり、小型化を阻害する。一方、異なる周波数あるいは複数の復調システムを使用する移動通信端末は、ハンドオーバーあるいはどちらか一方をメインの通信システムとした場合、必要最低限の時間、他方のシステムの伝搬環境および基地局情報を取得するだけの動作を行う補助的な受信形態をとる場合が多い。従って、その実通信時間に対して短い時間だけ２つの異なる周波数あるいは複数の復調システムを受信できるように受信機能拡張を行う。一方、一つの受信システムでのみ通信しているときは２系統を持つ受信系はスペースダイバーシチ的な動作を行うようになり、受信性能向上に寄与することになる。異なる周波数あるいは複数の復調システムで受信しなければならない場合、機能拡張として必要な場合には、この動作をスペースダイバーシチ的な動作より優先することにより、単純に２倍の規模となる受信系を必要最低規模に削減することが可能となる。

この考え方に基づき、次に、本発明における受信機の制御方法について説明する。図２は、周波数制御の推移を横軸に時間をとって示したものである。図２中のｆ１は周波数ｆ１の基地局周波数を受信することを示し、ｆ２は周波数ｆ２の基地局周波数を受信することを示す。

図３は本実施の形態を説明する主な動作のフローチャートであり、このフローチャートを用いて図１の動作を説明する。まず、移動通信端末装置が、受信系１においてｆ１周波数の受信を開始する。このとき第１アンテナ１０ａ、第２アンテナ１０ｂを共に使用する（図３：Ｓ１０１）。現在通信中のシステムが、例えばＷＣＤＭＡとして、ｆ１周波数を使用しているとした場合、自システムを含む他の周波数を同時に受信する必要がないとき（図３：Ｓ１０２・ＹＥＳ）は、主制御部８で局部発振器７ａと７ｂを同じ局部発振周波数に設定し、受信系２を受信系１で使用しているのと同じ周波数ｆ１に設定する。こうすることにより各アンテナから受信した信号ｓ１とｓ２に対し、信号加算合成部４ａおよび４ｂで、受信電力の大きさに比例した重み付けを行った後に加算合成を行い、通信路符号化部６にて合成信号の搬送波対雑音電力比が最大になる復調信号を得る（図３：Ｓ１０４）。このときの状態を図３の「状態１」で示す。

次に、移動機からの測定結果方向、またはネットワーク主導により起動されるＨＨＯを行う状態において、通信中に自システムおよび他システムを含む、異なる周波数を受信する必要が生じたとき（図３：Ｓ１０２・ＮＯ）、主制御部８が、受信系１に対して周波数ｆ１を受信できるように、また、受信系２に対して周波数ｆ２を受信できるように、局部発信器７ａと７ｂの周波数を異なった周波数に設定する。こうすることにより、受信系２はｆ２の周波数のレベルモニタなど、電波状態をモニタする。すなわち、例えば、受信系１がＷＣＤＭＡの周波数ｆ１を受信している最中に、周波数ハンドオーバーを行うため、他のセル（ＣＥＬＬ）のレベルをモニタする。このモニタＷＣＤＭＡまたはＧＳＭシステムの周波数ｆ２の電波状態を調べる必要が生じたとき、受信系２では周波数ｆ２を受信するように設定する（図３：Ｓ１０５）。このとき、受信信号ｓ１およびｓ２は全く内容の異なる信号であるため、最大比合成に使用することはできない。従って受信信号ｓ１、ｓ２の信号のアイソレーションをとるために、主制御部８から信号を出して信号合成加算部４ａ、４ｂの係数を調整することによって、信号合成加算部４ａでは受信信号ｓ１のみ、信号合成加算部４ｂでは受信信号ｓ２のみを通過させるように設定する。図３の「状態２」がこの場合を示している。

ＷＣＤＭＡシステムで信号を復調する場合に、通信路符号化部６ではフィンガおよび逆拡散器から構成される復調器を用いて復調されるのが通例である。その結果通信路符号化部６では受信系１で使用するメイン通信周波数受信信号ｓ１と同時に、受信系２で他の周波数ｆ２で受信された受信信号ｓ２の情報を得ることができる。これはＷＣＤＭＡシステムおける圧縮モード（ＣｏｍｐｒｅｓｓｅｄＭｏｄｅ）の動作に適用することができる。ネットワークの指示により受信系２で周波数ｆ２を受信する必要がなくなったとき、主制御部８からの制御信号により受信系２の周波数をｆ１設定に戻せば、先ほど述べたスペースダイバーシチ的な動作を行うようになり、受信性能向上に寄与することになる。

上記の効果としてＤＰＣＨの個別チャネルを使用した通信状態において、例えば異周波数のＣＥＬＬ情報を必要とするときは、実際には他ＣＥＬＬのＰＣＣＰＣＨのスクランブリングコード及びタイミングを検出する必要があり、圧縮ギャップ（ＣｏｍｐｒｅｓｓｅｄＧａｐ）で測定することにより、最低限の特性を満足することができるが、複数の受信機を使用数ことにより、圧縮指示されたフレームを、連続して異なる周波数の状態を測定できるため、ネットワークから指示される圧縮ギャップ長によらず、精度のよい測定結果を得ることができる。

また、１つの周波数だけ受信できない移動機ではＣＥＬＬ・ＦＡＣＨ（通信端末には個別物理チャンネルが割り当てられておらず、通信端末はダウンリンクではＦＡＣＨを受信し、アップリンクではトランスポートチャンネル毎のアクセス手順に従って、随時送信可能な共通チャンネルが使用可能な状態である。また、ＵＴＲＡＮはセルレベル（通信端末が最後にアップデートしたセル）で通信端末の位置は把握している）状態において、圧縮モードの手順を使用しない（できない）ため、他の周波数の状態をモニタするときにはＦＡＣＨを閉じて、目的の他の周波数ｆ２の切り替えを行い、測定した後に元の周波数ｆ１に戻す手順が必要となり、異なる周波数ｆ２に切り替えている最中はアクティブになっているＮｏｄｅＢ（基地局のこと）からの情報を受け取れないため、再送頻度が多くなり、情報を転送するためのオーバーヘッドが多くなる。しかし、同時に複数の周波数を受信できる仕組みがあると、アクティブセルでのＣＥＬＬ・ＦＡＣＨ通信を行いながら、異なる周波数のＢＣＣＨ情報を取得することができる。とりわけＣＥＬＬ・ＦＡＣＨ状態で通信を行う際には、その通信セルでのＦＡＣＨ送信タイミングを通信端末は知っておく必要がある。ＣＥＬＬ・ＦＡＣＨ通信では圧縮モードで他周波数の電波状態を受信するＤＰＣＨ通信よりも多くの情報、例えば共通チャネルのスクランブリングコードおよびＮｏｄｅＢでの送信タイミングが必要となるため、複数受信設備を持つことの意義は大きい。

実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２に係る移動通信端末装置を示すもので、これは図１に示す回路にアンテナ切り替え接点９ａ、９ｂを有するアンテナ切り替え部９を追加したものである。ここでアンテナ切り替え部９は主制御部８から切り替え指示が出される。図４の装置の動作を、図５に示すフローチャートにより説明する。まず、移動通信端末装置が受信系１において周波数ｆ１で通信を開始する（図５：Ｓ２０１）。次に、もし、周波数ｆ１でのみ受信を行うとする場合（図５：Ｓ２０２・ＹＥＳ）、図２の「状態１」のように第１のアンテナ１０ａおよび第２のアンテナ１０ｂを使用して、互いに相関の低いアンテナからの周波数ｆ１の信号を受信する。このことより、スペースダイバーシチ効果を高めフェージング下での受信性特性向上に効果がある。

ネットワーク主導で圧縮モード時の圧縮ギャップ動作、あるいはＣＥＬＬ・ＦＡＣＨ状態で通信端末主導でアクティブセルの電波環境状態が悪化し、異周波数を含む、異なるＣＥＬＬの電波状態をモニタする必要が生じ、その目的のために、周波数ｆ１と同時に周波数ｆ２を受信しなければならない事象が生じた場合（図５：Ｓ２０２・ＮＯ）、図２の「状態２」のような制御状態となる。ここで、常に受信系１で受信される信号と受信系２で受信される信号とは最良の状態とは限らず、第１のアンテナ１０ａか第２のアンテナ１０ｂのどちらか一方の受信状態がよくない状態が起こりうる。従って、図２の「状態１」から図２の「状態２」に移行するとき、その直前に、図４に示す第１のアンテナ１０ａか第２のアンテナ１０ｂのどちらか受信状態のよい方を選択して（図５：Ｓ２０８）、図２の「状態２」へ移行すれば、受信状態として最良の品質が得られることになる。周波数ｆ２を用いて現在通信で使用しているアクティブシステムの他ＣＥＬＬ、あるいは他システムＣＥＬＬからの通信に必要なタイミング情報、報知情報、電界レベル、干渉状態などの測定を終えると、図２の「状態２」から「状態３」へ遷移する。このことは一時的に周波数ｆ２で受信していた状態から再度周波数ｆ１でのみ受信することを意味し、図５のＳ２０２・ＹＥＳのフローをたどる。こうして必要に応じて常に相関の低い第１のアンテナ１０ａまたは第２のアンテナ１０ｂの内、最適なアンテナを選択することにより、最良の受信品質が得られることになる。

実施の形態１および実施の形態２の特徴
実施の形態１および実施の形態２を適用することで、本発明の特徴である、一つの検波後選択ダイバーシチ受信機で異なる周波数を同時に受信することが可能となる。このことにより、WCDMAシステムで必要な圧縮モードの動作を必要とせずに他周波数の情報をモニタすることができる。ここで圧縮モードとは、ＩＭＴ−２０００において、異周波ハンドオーバーを行うために、異周波数のセル測定を可能とするための機能である。単一受信系の受信端末では、図２の「状態２」に相当する時間で下りの圧縮モードは必須となる。ところが、本発明では、複数の周波数を同時に受信することが可能なため、図２の「状態２」の時間において異周波数のセル測定を可能であるため、圧縮モードの機能を必要としない。従ってデータのトラヒックを一定量に保つためのデータ圧縮手段を用いないため、通信中のデータの品質を高く維持することが可能となる。

実施の形態１および実施の形態２では２つの受信機を例にとって説明したが、２つ以上の受信機に対しても同じような制御を適用することができる。

この発明の活用例として、通信中に他の周波数の電波環境状態をモニタする必要がある携帯電話等の端末機器に利用できる。

本発明の実施の形態１に係る移動通信端末装置を示すブロック図である。本発明の２つ以上の受信機を備えた移動通信端末装置における動作を横軸に時間をとって説明する図である。実施の形態１の動作を説明するフローチャートである。本発明の実施の形態２に係る移動通信端末装置を示すブロック図である。実施の形態２の動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

１ａ、１ｂ低ノイズ増幅器、
２ａ、２ｂミキサーおよび自動利得制御部、
３ａ、３ｂＡ／Ｄコンバータ、
４ａ、４ｂ信号合成加算部、
５ａ、５ｂ復調部１，２、
６通信路符号化部、
７ａ、７ｂ局部発振器、
８主制御部、
９アンテナ切り替え部、
９ａ、９ｂアンテナ切り替え接点、
１０ａ、１０ｂ第１のアンテナ、第２のアンテナ、
２０ベースバンド処理部。

Claims

第１のアンテナを有する第１の受信系と第２のアンテナを有する第２の受信系とからなる少なくとも二つの受信系を有する検波後選択ダイバーシチ受信機を備えた移動通信端末装置において、複数の周波数を同時に受信する必要が生じた際には一時的にダイバーシチ受信機能を停止し、それぞれの受信系で異なる周波数を同時に受信するようにしたことを特徴とする移動通信端末装置。
上記第１のアンテナを上記第１の受信系と第２の受信系に、また、上記第２のアンテナを上記第２の受信系と第１の受信系にそれぞれ切り替え可能なアンテナ切り替え部を備え、同時に複数の周波数を受信する際に、アンテナ受信電波強度に応じて上記各受信系に接続するアンテナを選択できるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の移動通信端末装置。
上記検波後選択ダイバーシチ受信機は、上記受信系毎の周波数変換部と、各受信系で得た受信信号を合成する信号加算合成部と、上記周波数変換部および上記信号加算合成部を制御する主制御部とを含み、上記主制御部は上記周波数変換部の局部発振周波数切り替えおよび上記信号加算合成部の信号の合成比率を制御することにより、それぞれの受信系で異なる周波数を同時に受信可能にしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の移動通信端末装置。