JP4585974B2 - 切替ダイバシティ方式無線通信機 - Google Patents

Description

本発明は、切替ダイバシティ方式を採用する無線通信機、とくには携帯型無線通信機に関するものである。

従来、この種の無線通信機で採用される切替ダイバシティ方式では、無線通信機に複数のアンテナを設け、各アンテナで受信した信号の信号強度を比較して、最も強い信号強度の信号が得られるアンテナを選択して、そのアンテナに切り替えて、その選択・切り替えしたアンテナで得られた信号を復号することが行われていた。

このような切替ダイバシティ方式を採用することによって、とくに携帯型無線通信機において、フェージングによる悪影響を低減している。

このような従来の方式では、最も強い信号強度の信号が得られるアンテナを選択するため、複数のアンテナの信号強度が拮抗している場合には、アンテナの切り替えが頻繁に行われることがある。アンテナの切り替えがあまりに頻繁に行われると、とくにデジタル通信においては、受信データの一部が欠けて受信損失が発生することがあり、かえって不具合となるという問題がある。

そこで、このような問題を解決するために、信号強度について上限しきい値と下限しきい値とを設定しておき、アンテナから受信される信号強度が、前記上限しきい値と下限しきい値との間にあるときのみアンテナの切り替えを行い、アンテナの切り替えを制限することで、受信性能の低下を防止する技術が提案されている。（例えば、特許文献１参照）
特開２００２−２９０２９６号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載の技術では、受信性能の低下を十分に防止することはできなかった。

そこで、本発明は、前記特許文献１に記載の技術よりも、さらに、受信性能の低下を十分に防止できる技術を提供することを目的としてなされたものである。

本発明にかかる請求項１の切替ダイバシティ方式無線通信機は、
切替ダイバシティ方式を採用した受信部を備えた無線通信機であって、
複数系統の受信信号の信号強度をそれぞれ検出する信号強度検出部と、
前記信号強度検出部からそれぞれ出力される複数系統の受信信号の信号強度を所定時間間隔で比較して、その大小関係が直近の単位時間において何回入れ替わったかを算出して直近の切替平均時間を得る取得手段と、
切替平均時間しきい値があらかじめ設定された設定手段と、
複数系統の受信信号の信号強度に大小差があり、かつ、前記直近の切替平均時間が、前記切替平均時間しきい値より大きいときにのみ、アンテナの切り替えを行い、
複数系統の受信信号の信号強度に大小差があっても、前記直近の切替平均時間が、前記切替平均時間しきい値より大きくないときには、アンテナの切り替えを行わないように制御するアンテナ切り替え制御手段を備えている。

請求項２では、
受信周波数設定手段を備えるとともに、
前記設定手段において設定される前記切替平均時間しきい値は、前記受信周波数設定手段で設定された受信周波数に応じて設定される。

請求項３では、
前記設定手段において設定される前記切替平均時間しきい値は、受信するデータのフレーム長に応じて設定される。

本発明にかかる請求項１の切替ダイバシティ方式無線通信機によれば、
複数系統の受信信号の信号強度に大小差があり、かつ、前記直近の切替平均時間が、前記切替平均時間しきい値より大きいときにのみ、アンテナの切り替えを行い、
複数系統の受信信号の信号強度に大小差があっても、前記直近の切替平均時間が、前記切替平均時間しきい値より大きくないときには、アンテナの切り替えを行わないように制御するので、必要以上の頻度でアンテナが切り替えられることを防止し、切替ダイバシティ方式による受信性能の低下を十分に防止できる。

請求項２によれば、
受信周波数設定手段を備え、
前記切替平均時間しきい値は、前記受信周波数設定手段で設定された受信周波数に応じて設定され、受信周波数に応じた波長に応じた最適の切替平均時間以上のときにのみ切り替えるように構成したので、切替ダイバシティ方式による受信性能の低下をさらに防止できる。

請求項３によれば、
前記設定手段において設定される前記切替平均時間しきい値は、受信するデータのフレーム長に応じて設定されるので、データのフレーム長に応じて、最適の切替平均時間以上のときにのみ切り替えることができ、切替ダイバシティ方式による受信性能の低下をさらに防止できる。

以下に、本発明にかかる切替ダイバシティ方式無線通信機を、その実施の形態を示した図面に基づいて詳細に説明する。

図１において、
２０は、本発明に基づいた無線通信機であり、例えば、自動車などの移動体に設置された携帯型無線通信機である。

前記無線通信機２０は、２つのアンテナ１、２と、前記２つのアンテナ１、２で受信する２系列の受信信号の信号強度をそれぞれ検出する２つの信号強度検出部３、４と、後述する切り替え制御信号に基づいて前記２系列の受信信号の何れか一方を選択して、切り替えて出力するアンテナ切り替え部５と、該アンテナ切り替え部５にて選択されて出力される何れか一方の系統の受信信号を復号して出力するデコーダ６と、前記切り替え制御信号を出力する制御部７と、受信周波数を設定する受信周波数設定部８と、移動体の移動速度を検出して前記制御部７に入力する速度検出部９とから構成されている。

以上のアンテナ１、２と、信号強度検出部３、４と、アンテナ切り替え部５と、デコーダ６と、制御部７とで、切替ダイバシティ方式を採用した受信部を構成している。

次に、前記無線通信機２０の各構成要素を詳細に説明する。

前記信号強度検出部３、４は、それぞれ、前記アンテナ１、２の何れか一方に接続され、各アンテナで受信する信号強度の平均値を常時算出して、それぞれの系統の信号強度として出力する。具体的には、前記信号強度検出部３、４は、それぞれに接続されたアンテナのRSSI（受信信号強度表示信号）を積分し、一定時間（例えば、0.5〜１秒）毎に信号強度の平均値を算出して、算出した信号強度の平均値を、それぞれの系統の信号強度として前記制御部７へ出力する。

また、前記信号強度検出部３、４は、２つのアンテナ１、２から取り込んだ２系統の受信信号を、前記アンテナ切り替え部５へ出力する。

前記アンテナ切り替え部５は、制御部７から出力される切り替え制御信号に基づいて、前記２系統の信号強度検出部３、４は、２つのアンテナ１、２から取り込んだ２系統の受信信号のうち、前記切り替え制御信号で指定された方の受信信号を、前記デコーダ６へ出力する。

前記デコーダ６は、前記アンテナ切り替え部５から出力される受信信号を所定の規格に応じて復号して所定の復号信号を得る。

前記受信周波数設定部８は、当該無線通信機２０で受信すべき周波数を設定する手段であり、操作者が受信周波数を設定すると、その周波数に応じた波長（単位：ｍ）が決定され制御部７へ出力する。

前記速度検出部９は、当該無線通信機２０が設置されている移動体の移動速度を検出し、その速度に応じて無線通信機の移動速度（単位：ｍ／Ｓ）を制御部７へ出力する。

前記制御部７は、図２に示したフローチャートで示されるような手順で、切り替え制御信号を出力して、切り替え部５を制御する機能を備えている。

以下において、制御部７まわりの動作を図２のフローチャートを参照して説明する。

なお、制御部７には予め信号強度しきい値と、切替平均時間しきい値とが設定されている。前記信号強度しきい値は、受信信号の復号処理に必要な信号強度のレベルが設定されている。

まず、前記２系統の信号強度検出部３、４にて、それぞれの系統の受信信号の信号強度が検出される。（ステップＳ１）
そして、前記制御部７は、２系統の平均化された信号強度と、前記信号強度しきい値とを比較し（ステップＳ２）、いずれの系統の信号強度も前記信号強度しきい値以上である場合（Yes）には、制御部７は、アンテナ切り替え部５へ切り替え制御信号を出力することなく、アンテナの切り替えは行われない。（ステップＳ６）
しかし、いずれの系統の信号強度も前記信号強度しきい値以上でない場合（Ｎｏ）には、制御部７は、前記２系統の信号強度検出部３、４からそれぞれ出力される２系統の平均化された信号強度を常時所定時間間隔で比較し、直近において、その大小関係が所定の単位時間ｔ内に何回入れ替わったか（入れ替え回数ｎ）を算出し、それから直近の切替平均時間ｔ／ｎを算出する（ステップＳ３）。なお、このような直近の切替平均時間の算出処理は、信号強度の大小に関わらず常時算出処理して、直近の切替平均時間として常時更新しておく。

そして、前記算出した切替平均時間と、前記切替平均時間しきい値とを比較する（ステップＳ４）。そして、切替平均時間が、切替平均時間しきい値以上の場合（Yes）には、２系統の平均化された信号強度のうちの信号強度が大きい方の系統に切り替えるような切り替え制御信号を、制御部７からアンテナ切り替え部５へ出力する（ステップＳ５）。

前記切替平均時間が、切替平均時間しきい値以上でない場合（Ｎｏ）には、制御部７は、アンテナ切り替え部５へ切り替え制御信号を出力することなく、アンテナの切り替えは行われない（ステップＳ７）。

なお、前記切替平均時間しきい値は、受信するデータのフレーム長に応じて設定することができる。

以上のように、２系統の信号強度の大小比較だけでアンテナを切り替えるのではなく、大小差があっても、直近の切替平均時間が短い場合などのように、切り替えが適していない状態のときには、敢えて切り替えずに、現在使用中のアンテナを継続使用するので、必要以上に頻繁な切り替えが起こらない。

したがって、前記特許文献１に記載の技術よりも、さらに、受信性能の低下を十分に防止できる。

実施例１では、当該無線通信機２０は、車載無線通信機として自動車にセットし、前記速度検出部９は、当該自動車の速度センサからの信号に基づいて速度を検出するように構成した。

また、制御部７は、以下の式に基づいて、自動的に切替平均時間しきい値を算出して設定するように構成してもよい。

（切替平均時間しきい値）＝Ｋ×（受信周波数の波長（単位：ｍ））／（無線通信機の移動速度（単位：ｍ／Ｓ））
ただし、Ｋは比例定数であるが、適宜変更することもできる。

受信周波数の波長（単位：ｍ）は前記受信周波数設定部８から出力される。

無線通信機の移動速度（単位：ｍ／Ｓ）は前記速度検出部９から出力される。

このような車載無線通信機の場合には、自動車で高速走行中は切替平均時間しきい値が、低速走行中より短く設定されるので、随時、信号強度の強い方のアンテナに切り替えて、通信品質の低下を防止することができる。

そして、受信周波数が高い（波長が短い）ときには、切替平均時間しきい値が、受信周波数が低いときより短く設定されるので、随時、信号強度の強い方のアンテナに切り替えて、通信品質の低下を防止することができる。

無線通信機２０の移動にともなってＲＳＳＩは変動するから、安定した電波伝搬状態であっても、無線通信機２０を搭載した車が移動することによりＲＳＳＩが変化する。そこで、ＲＳＳＩの変化する周期と、あらかじめ設定された受信周波数（波長）とから、アンテナを切り替えるかどうかを判断するようにしてもよい。
なお、直近の切替平均時間の具体的な算出手順の一例を以下に補足説明する。

制御部７は、信号強度検出部３、４から出力されるアンテナ１、２の平均信号強度の大小関係を比較し、両者の大小関係の切り替わりを監視する。平均信号強度の大小関係の切り替わりを検出すると、その大小関係の切り替わりが発生した時刻から経過時間を計測して、きり替わりが発生する時間間隔を記憶する。

さらに制御部７は、記憶された平均信号強度の大小関係が切り替わった時刻、切り替わりと切り替わりの間隔時間から、指定された所定の時間内における切替平均時間を算出して記憶する。

例えば、指定された所定の時間が１秒であり、当該１秒間に平均信号強度の大小関係の切り替わりが５回発生し、それらの発生間隔時間がｔ１＝１００ｍｓ，ｔ２＝２５０ｍｓ，ｔ３＝５００ｍｓ，ｔ４＝１５０ｍｓである場合、切替平均時間は以下のように算出される。

切替平均時間＝（１００＋２５０＋５００＋１５０）／４
＝２５０（ｍｓ）
すなわち、指定された所定の時間がｐ秒、当該ｐ秒間に平均信号強度の大小関係の切り替わり回数がｑ回、それらの発生間隔時間がｔ１，ｔ２，・・・ｔ（ｑ−１）である場合、
切替平均時間＝（ｔ１＋ｔ２＋・・・ｔ（ｑ−１））／（ｑ−１）
となる。

このように指定された所定の時間ごとに切替平均時間を算出して記憶しておき、記憶されている切替平均時間のうち直近のものが、直近の切替平均時間となる。

特に、種々のデジタルデータの無線通信機に採用できる。

本発明にかかる切替ダイバシティ方式無線通信機の実施の形態の構成を示した構成図である。 前記無線通信機における制御手順の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１、２：アンテナ
３、４：信号強度検出部
５ ：切り替え部
６ ：デコーダ
７ ：制御部
８ ：受信周波数設定部
９ ：速度検出部
２０ ：無線通信機

Claims (3)

1. 切替ダイバシティ方式を採用した受信部を備えた無線通信機であって、
   複数系統の受信信号の信号強度をそれぞれ検出する信号強度検出部と、
   前記信号強度検出部からそれぞれ出力される複数系統の受信信号の信号強度を所定時間間隔で比較して、その大小関係が直近の単位時間において何回入れ替わったかを算出して直近の切替平均時間を得る取得手段と、
   切替平均時間しきい値があらかじめ設定された設定手段と、
   複数系統の受信信号の信号強度に大小差があり、かつ、前記直近の切替平均時間が、前記切替平均時間しきい値より大きいときにのみ、アンテナの切り替えを行い、
   複数系統の受信信号の信号強度に大小差があっても、前記直近の切替平均時間が、前記切替平均時間しきい値より大きくないときには、アンテナの切り替えを行わないように制御するアンテナ切り替え制御手段を備えている
   ことを特徴とする切替ダイバシティ方式無線通信機。
2. 受信周波数設定手段を備えるとともに、
   前記設定手段において設定される前記切替平均時間しきい値は、前記受信周波数設定手段で設定された受信周波数に応じて設定されることを
   特徴とする請求項１に記載の切替ダイバシティ方式無線通信機。
3. 前記設定手段において設定される前記切替平均時間しきい値は、受信するデータのフレーム長に応じて設定されることを特徴とする請求項１に記載の切替ダイバシティ方式無線通信機。

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