JP4732522B2 - 半二重通話においてアンテナネットワークを管理する装置、システムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、概して携帯通信装置に関し、特に携帯通信装置のアンテナネットワークを管理する装置、システムおよび方法に関する。

携帯電話や無線携帯情報端末（ＰＤＡ）等の携帯通信装置は、アンテナを介して電磁波を送信および受信する。通信の効率および品質は、他の要因に加えアンテナの特性に基づくものである。携帯通信装置の設計上のサイズおよび形状に関する要件を満たすために、特定の周波数帯域でのアンテナ効率を妥協して処理することが多い。また、携帯通信装置において異なる周波数帯域で送信および受信を行う場合には、アンテナが両方の周波数帯域において十分な性能を有する必要がある。従来の携帯通信装置では、両方の周波数帯域を含むアンテナの動作帯域幅を維持するために、２つのうちの１つまたは両方の周波数帯域における性能について妥協されている。また、従来の携帯通信装置では、アップリンクとダウンリンクのどちらかのリンクバジェットが固定されている。リンクバジェットとは、無線通信チャネルを介した基地局と通信装置との間での通信リンクを確立するのに必要な送信電力および受信感度の値を示すシステムパラメータであり、リンクバジェットには、伝搬損失、ケーブル損失およびアンテナ指向性が考慮されている。プッシュ・トゥー・トーク（ＰＴＴ）や一方向ファイル転送等の半二重通信では、ユーザデータを伴わない通信方向に比べて、ユーザデータを伴う通信方向（アップリンクまたはダウンリンク）に対するリンクバジェットはより重要である。しかし、携帯通信装置の従来のアンテナシステムではデータアクティビティに基づいて調節することができない。

従って、携帯通信装置のアンテナネットワークを管理する装置、システムおよび方法が必要とされている。

装置、システムおよび方法は、半二重通話の動作モードに従ってアンテナネットワーク周波数応答を動的に調節する。トークモードおよびリッスンモードを含む半二重動作モードに少なくとも部分的に基づいて、複数のアンテナネットワーク構成のうち１つが選択される。携帯通信装置がリッスンモードのときは、アンテナネットワークが受信構成に調節されて、受信周波数帯域の少なくとも一部においては、少なくとも１つの他のアンテナネットワーク構成によって得られる受信効率よりも高い受信効率を達成することができる。アンテナ調節条件が満たされない限り、アンテナネットワークは標準構成のまま維持される。状況によっては、アンテナネットワークは送信構成に設定され、標準構成と比べて送信効率が向上される。

第１の実施形態では、アンテナネットワークが標準構成で維持され、半二重通話のリッスンモードのときに、特定の条件下で動的に調節され受信構成となる。受信周波数帯域の少なくとも一部では、標準周波数応答によって得られる受信効率よりも高い受信効率を受信周波数応答によって得ることができる。従って、第１の実施形態では、アンテナネットワークが受信周波数応答と標準周波数応答のどちらかを有するように調節させるために、受信構成および標準構成を含む２つのアンテナ構成から１つのアンテナシステム構成が選ばれる。場合によっては、複数のアンテナシステム構成は、対応する周波数応答を伴う２つ以上の構成を含んでもよい。例えば、第２の実施形態を参照して以下に説明するように、アンテナネットワークが送信周波応答を持つように調節させ、送信周波数帯域内の少なくとも一部では、標準周波数応答や受信周波数応答と比べて高い送信効率となるようにしてもよい。第２の実施形態では、アンテナネットワークが受信構成または送信構成となるための条件が満たされない限り、アンテナネットワークは標準構成のまま維持される。このように、半二重通信では、例えばパワー制御機能や制御メッセージ等の通信システムの他の動作や信号に影響することなく、アンテナ構成を変えることにより、アクティブでない、またはよりアクティブでないリンク（順方向または逆方向）のリンクバジェットリソースをよりアクティブなリンクに転送するようにしてもよい。

図１は、本発明の実施形態に係る携帯通信装置１０２内のアンテナシステム１００を示すブロック図である。携帯通信装置１０２は、アンテナシステム１００と接続されている送信部１０４および受信部１０６を含み、アンテナ１０８を介して通信システム内で無線通信を行うように構成されている。携帯通信装置１０２はアンテナシステム１００を介して電磁信号を送信することにより、データおよび制御信号を送信する。本実施形態では、アンテナシステム１００はアンテナネットワーク１１０、デュプレクサ１１２および制御部１１４の少なくとも一部を含む。アンテナシステム１００は、例えばフィルタやスイッチ等の他の構成要素を含んでもよい。アンテナ調節ネットワーク１１０は少なくともアンテナ整合回路１１６を含み、本実施形態ではさらにアンテナ１０８を含む。制御部１１４によって生成された制御信号に応じて、アンテナネットワーク１１０は、標準構成および受信構成を含む少なくとも２つの構成のうち１つとなる。本実施形態では、アンテナ整合回路１１６の特性を変えることによって、アンテナネットワーク１１０の周波数応答を変える。また、アンテナ１０８の特性を操作することによって、周波数応答を変える場合もある。そのため、図１において、アンテナ１０８はアンテナ調節ネットワーク１１０の一部として示されている。アンテナ整合回路１１６は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、バイポーラトランジスタ、ＰＩＮダイオード、強誘電性コンデンサ、可変容量ダイオード、微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチ等の、アンテナ整合回路１１６および／またはアンテナ１０８の動作特性を動的に調節する制御シグナルに応答する可変インピーダンス装置を含む。本実施形態ではアンテナ整合ネットワーク１１６を調節することによりアンテナシステムの特性を変えるが、他の技術を用いてアンテナ効率特性を調節させてもよい。例えば調節可能な非励振素子を用いてアンテナ特性を変えてもよい。デュプレクサ１１２を用いることにより、送信部１０４および受信部１０６による１つのアンテナ１０８の共有を容易にすることができる。これにより、アンテナネットワーク１１０と送信部１０４との間、およびアンテナネットワーク１１０と受信部１０６との間での接続が維持される。プッシュ・トゥー・トーク（ＰＴＴ）や一方向ファイル転送等の半二重通話では、アンテナ効率が半二重通信の方向において高くなるように、アンテナネットワーク１１０が調節、構成、またはバイアスされる。ｃｄｍａ２００ １Ｘシステム等の全二重システムにおける半二重通話では、半二重通信の逆方向において制御または他の信号が同時に送信される。例えば、順方向リンクで送信した制御信号が携帯通信装置１０２で受信され、同時に、ユーザがＰＴＴボタンを押し、音声信号が逆方向リンクで送信される。以下で説明されるように、周波数応答の選択は、逆方向および順方向リンクにおける通信データレートに少なくとも部分的に基づくものである（通信データレートがゼロである（例えば、通信方向にデータがない）場合もある）。例えばグローバル・システム・フォー・モバイル・コミュニケーションズ（ＧＳＭ）システム等の半二重サービスを提供する通信システムでは、信号はいつでも一方向にのみ送信される。

アンテナシステム１００はアンテナシステム１００を介して電磁信号がやり取りされる様々な種類の装置および無線通信システムのいずれによって実現されてもよい。本実施形態では、アンテナシステム１００はｃｄｍａ２０００ １Ｘ、１ｘＥＶ−ＤＯおよびＷ−ＣＤＭＡ等の符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）規格に従って動作可能な携帯通信装置１０２の一部である。本実施形態の記載において説明される技術や装置は、例えばＧＳＭや直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）に基づいた規格を用いたシステム等の他の種類の通信システムで実現されてもよい。携帯通信装置１０２は、携帯電話、無線モデム、携帯情報端末（ＰＤＡ）、もしくは固定または携帯通信装置と電磁信号をやり取りする他の装置でもよい。本実施形態では、携帯通信装置１０２は、図１に示されていない、携帯通信装置１０２の機能を円滑化し実行するためのハードウェア、ソフトウェアおよびファームウェアを含む。例えば、携帯通信装置１０２は、キーパッド、ディスプレイ、マイクおよびスピーカー等の入出力装置を含む。また、図１に示されているブロックの機能および動作を実現する装置、回路または要素の数はいくつであってもよい。２つ以上の機能ブロックが１つの装置にまとめられてもよいし、いずれか１つの装置内で実行される機能が複数の装置にわたって実現されてもよい。例えば、送信部、受信部およびアンテナシステム１００の少なくとも一部は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等の１つの集積回路で実現されてもよい。

アンテナシステム１００は、少なくともアンテナネットワーク１１０および制御部１１４の一部を含む。上述したように、本実施形態では、アンテナネットワーク１１０はアンテナ１０８およびアンテナ整合回路１１６を含む。なお、アンテナネットワーク１１０はアンテナ１０８の周波数応答または他の特性を動的に変えるメカニズムを提供する任意の組み合わせまたは任意の数の調節可能な受動素子を含んでもよい。アンテナ整合ネットワーク１１６は制御部１１４によって生成される制御信号によって動的に調節される。このため、アンテナ整合回路１１６は、制御部１１４によって生成された制御信号に応答する１つ以上の装置を含む。アンテナ整合回路１１６に含まれる調節可能な装置の例としては、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、バイポーラトランジスタ、ＰＩＮダイオード、強誘電性コンデンサ、可変容量ダイオード、微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチ等の素子が挙げられる。

採用されるアンテナ設計によっては、アンテナ１０８は1つ以上の調節可能な装置を用いることにより調節可能であってもよい。また、１つ以上の調節可能な非励振素子をアンテナシステムに組み込むことにより、アンテナの特性を変えてもよい。利用に適した調節可能な非励振素子の例としては、能動素子の近傍に特定の間隔をおいて配置された複数の金属構造が挙げられる。調節に用いるのに適切な技術としては、非励振素子と接地との間で接続と切断を切り替える技術が挙げられる。他の技術としては、非励振素子と接地との間に調節可能な素子を用いる技術がある。

制御部１１４は、アンテナ調節ネットワーク１１０への制御信号を調節することによってアンテナ１０８の周波数応答を変える。この制御信号の調節は、アンテナ１０８および／またはアンテナ整合回路１１６に変化をもたらす場合がある。従って、アンテナネットワーク１１０は、アンテナ１０８を調節させるためにアンテナ１０８の電気的特性を変えるメカニズムを含んでもよい。

アンテナ１０８は、通信システムと信号をやり取りすることのできるダイポール、パッチ、板状逆「Ｆ」（ＰＩＦＡ）、逆Ｆ、モノポール、平衡アンテナ、スタビアンテナのうちいずれでもよい。アンテナ１０８として用いるアンテナ種別は、動作周波数および帯域幅、携帯通信装置１０２が使用する電力レベル、並びに効率、サイズ、インピーダンス、耐久性、ゲイン、分極性、コストおよび重量などの他の設計パラメータに基づいて選択される。

制御部１１４は、本実施形態の記載に含まれる機能を実行し且つ携帯通信装置１０２の機能全体を円滑化するハードウェア、ソフトウェアおよび／またはファームウェアの任意の組み合わせを含む装置、回路、集積回路（ＩＣ）、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）または他の構成である。本実施形態では、制御部１１４はプロセッサ１２０およびメモリ１２２を含む。プロセッサ１２０は、ソフトウェアコードを実行して、計算を行い且つ本実施形態の記載に含まれる機能を制御するコンピュータ、プロセッサ、マイクロプロセッサ、プロセッサ配列のいずれでもよい。メモリ１２２は、プロセッサ１２０がアクセスできるコードおよびデータを記憶するのに適した任意の記憶装置、ＩＣ、記憶媒体のいずれでもよい。制御部１１４は、図１に示されていない、信号のやり取りを円滑化し且つ他のインタフェース機能を実行する装置、回路および素子を含んでもよい。状況によっては、制御部１１４は、例えばアンテナネットワーク１１０にアナログ制御信号を供給するためのデジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）コンバータを含む。

本実施形態では、携帯通信装置１０２は全二重通信システム内で動作可能であり、半二重サービスおよび全二重サービスを提供する。上述のように、半二重サービスおよび半二重通話は、ＰＴＴ通信や一方向ファイル転送のような非同時二方向データ通信や音声通信を含む。全二重システムでは、半二重データ転送または半二重音声転送（ＰＴＴ）方向と反対の方向においてデータ信号以外の信号がやり取りされてもよい。そのため、ユーザには、半二重サービスおよび半二重通話は一方向ファイル転送を伴うＰＴＴ通話またはデータ通話であるように見えるが、逆の方向では他の信号がやり取りされている場合がある。本実施形態では、半二重サービスが全二重通信サービスにおいて提供されるが、状況によっては、半二重サービスおよび半二重通話が半二重通信システム内で確立されてもよい。また、本実施形態では、半二重技術は、ＰＴＴ通信を参照して説明されているが、例えば本実施形態の記載に含まれる開示に基づいた一方向ファイル転送等の他の半二重通信にまで技術範囲を拡大してもよい。従って、トークモードは、ユーザが話しをする逆方向リンクでの送信および携帯通信装置から通信ネットワークへの一方向ファイル転送を含む。リッスンモードは、他のＰＴＴユーザが通信ネットワークを介して送信した順方向リンク音声ＰＴＴ信号の携帯通信装置１０２での受信、および携帯通信装置１０２で受信される一方向ファイル転送を含む。第１の実施形態では、アンテナネットワーク１１０を半二重通信中に動的に調節し、アンテナシステム１００がリッスンモード中においてより高い性能を発揮できるようにする。第２の実施形態を参照して記載されるように、状況によっては、トークモードでより高い性能を発揮するようにアンテナシステム１００を調節してもよい。第１の実施形態では、アンテナネットワーク１１０は、制御部１１４によって生成された制御信号に応じて、標準構成と受信構成を含む少なくとも２つの構成のうち１つに設定される。上述のように、アンテナネットワーク１１０は、アンテナシステム１００の特性を変化させ且つ周波数応答を変化させるように制御部１１４によって調節される少なくとも１つの調節可能な素子１１６を含む。従って、第１の実施形態では、アンテナ１０８および／またはアンテナ整合回路１１６に接続された１つ以上の調節可能な素子を調節することによって、アンテナシステム１００を受信構成または標準構成に設定する。

図２は、本実施形態に係る標準構成、受信構成および送信構成に設定されたアンテナネットワーク１１０のアンテナ周波数応答を示すグラフである。通信システムの特定の通信規格に従って、順方向リンク信号は携帯装置受信帯域（受信帯域）２０２内で受信され、逆方向リンク信号は携帯装置送信帯域（送信帯域）２０４内で送信される。本実施形態では、送信帯域２０４と受信帯域２０２はガード帯域２０６によって分離される。周波数分割複信（ＦＤＤ）技術に基づく通信では、各送信チャネルは、受信帯域（順方向リンク帯域）２０２内の順方向（つまりダウンリンク）周波数チャネルおよび送信帯域（逆方向リンク帯域）２０４内の逆方向（つまりアップリンク）周波数チャネルを含む周波数ペアを含んでもよい。ＣＤＭＡ等の直接シーケンス拡散スペクトル通信では、疑似乱数コードを用いて、図２の帯域２０２、２０４に対応する送信チャネルおよび受信チャネルのそれぞれにわたって音声またはデータ情報を拡散する。

アンテナネットワーク１１０は、ＰＴＴ通話または一方向ファイル転送等の半二重通話中に調節され、受信周波数応答２０８と標準周波数応答２１０のどちらかとなるような、少なくとも２つの構成のうち１つに設定される。本実施形態では、標準構成において、バイアスされずに標準の周波数応答（２１０）であり、全体的な性能が順方向リンクおよび逆方向リンク信号の両方に対して最適化される。全二重通信が可能な携帯通信装置１０２の適切な標準構成の例としては、全二重サービスを行うために選択される構成が挙げられる。第２の実施形態では、送信周波数応答２１２を得るために送信構成を用いる。順方向リンク制御メッセージの受信が予想されていない場合、またはメッセージ送信の重要性が通信ネットワークから制御メッセージを受信する可能性に勝る場合に、アンテナシステム１００を送信構成とする。ほとんどの通信システムでは、携帯通信装置１０２への制御メッセージは複数回送信される。これにより、対象の携帯通信装置が制御メッセージを（例えばフェージングチャネルで）受信する確率が高くなる。そのため、たとえ携帯通信装置１０２が１回目の制御メッセージを受信しなくても、制御メッセージは、携帯通信装置１０２からの応答が無い場合特定の時間をおいて再び送信される。第２の実施形態では携帯通信装置１０２が通信ネットワークからの肯定応答を必要とする制御メッセージを送信すると、通信ネットワークからの制御メッセージ（肯定応答）が予想されるので、携帯通信装置を送信構成としない。

第１の実施形態では、アンテナネットワーク１１０は標準周波数応答２１０となるように維持され、リッスンモードで条件が満たされたときに調節され受信周波数応答２０８に設定される。従って、携帯通信装置１０２では、アンテナシステム１００は調節されて標準構成に設定され、その結果標準周波数応答２１０が得られる。これにより、トークモードの場合、送信帯域（逆方向リンク）２０４の少なくとも一部では、受信構成の場合のアンテナ送信効率に比べて高いアンテナ送信効率を達成することができる。特定のチャネルでは、標準構成への切り替えによって受信構成の場合の送信効率と比べて高い送信効率が必ずしも得られない場合がある。リッスンモードのとき、アンテナネットワーク１１０は調節されて受信構成に設定され、その結果、受信周波数応答２０８が得られる。これにより、受信帯域（順方向リンク）２０２の少なくとも一部では、標準構成の場合の受信帯域アンテナ効率に比べて高いアンテナ効率２１４を達成することができる。このように、リッスンモードでは、受信（順方向リンク）帯域２０２においてアンテナシステム１００の受信効率が上昇する。トークモードでは、送信効率も受信効率も向上しない。状況によっては、アンテナシステム１００は調節され、２つ以上の構成に設定されてもおい。例えば、携帯通信装置１０２がそれぞれ異なる動作周波数を持つ１つ以上のシステムで動作する場合、それぞれのシステムが２つの構成を持つようにしてもよい。

本実施形態では、信号はｃｄｍａ２０００ １Ｘ技術に従って送信される。そのため、逆方向リンク信号は携帯通信装置１０２から通信ネットワークに送信され、順方向リンク信号は通信ネットワークから携帯通信装置１０２に送信される。通信ネットワークはプッシュ・トゥー・トーク（ＰＴＴ）通信をサポートしており、携帯通信装置１０２は、半二重通話のトークモードのときに逆方向リンク信号を送信し、またリッスンモードのときに順方向リンク信号を受信する。上述したように、携帯通信装置１０２がトークモードまたはリッスンモードのときには、制御メッセージを順方向リンクと逆方向リンクのいずれによっても送信することができるので、ＰＴＴでの半二重通信は音声パケットに適用されるものの制御メッセージには適用されない。本実施形態では、ＰＴＴセッションはｃｄｍａ２０００ １Ｘにおいてアクティブである。ここで、アクティブセッションは、順方向リンクで順方向パイロットチャネル（Ｆ−ＰＩＣＨ）および順方向基本チャネル（Ｆ−ＦＣＨ）で行われ、また、逆方向リンクは逆方向パイロットチャネル（Ｒ−ＰＩＣＨ）および逆方向基本チャネル（Ｒ−ＦＣＨ）によってサポートされる。これらのチャネルと併せて、例えば補助チャネル等の他のチャネルを用いてもよい。ユーザが聴く側であるときは、Ｆ−ＰＩＣＨ、Ｆ−ＦＣＨおよびＲ−ＰＩＣＨが必要である。基地局が特定のユーザに対するトラヒックチャネル電力を制御できるように通信ネットワーク内で携帯通信装置１０２が基地局に順方向電力制御ビットを送信すると、Ｒ−ＰＩＣＨは、パンクチャされた順方向制御ビットを伝送する。本実施形態によると、リッスンモードではユーザ情報が送信されないため、Ｒ−ＦＣＨはこのモードにおいてはシグナリングメッセージにのみ使用される。

静的環境では、携帯通信装置１０２からはシグナリングメッセージが送信されない場合がある。シグナリングメッセージが送信される場合、携帯通信装置１０２はアンテナを調節させ、Ｒ−ＦＣＨがシグナリングメッセージを含むフレームに対してのみ最高レート（つまり、ＲＣ３で９６００ｂｐｓ、またはＲＣ４で１４４００）となるように設定する。従って、シグナリングメッセージが送信される前にＰＴＴ通話がリッスンモード（つまりＲｘ構成）となっている場合、携帯通信装置１０２はアンテナシステム１１０を調節させ、受信構成から標準構成に設定を変更する。

図３は、本発明の第１の実施形態に係るアンテナシステム１００の管理方法を示すフローチャートである。第１の実施形態では、アンテナネットワーク１１０は標準構成で維持され、半二重通話のリッスンモードにおいて特定の条件が満たされた場合に調節され、受信構成となる。図３を参照して説明する方法は、携帯通信装置１０２が通信システムを介して通話を確立した後に実行される。

ステップ３０２において、アンテナバイアスフラグ（Ｂ）を、アンテナネットワーク１１０が調節されて標準構成となっていることを示す０に設定する。本実施形態では、標準構成はバイアスされていない構成であり、逆方向リンクおよび順方向リンクの両方において最大性能を発揮するように最適化される。なお、標準構成がバイアスされ、通信方向の一方においてより高い性能を発揮できるようにする場合もある。

ステップ３０４において、通話がＰＴＴ通話かを判断する。通話がＰＴＴ通話である場合、方法はステップ３０６に進む。そうでなければ、終了する。

ステップ３０６において、携帯通信装置１０２がトークモードであるかを判断する。本実施形態では、制御部１１４が、ユーザが例えばトークスイッチを操作することによりトークモードを開始したかを判断する。携帯通信装置１０２がトークモードでない場合、方法はステップ３１６に進む。携帯通信装置１０２がトークモードの場合、ステップ３０８に進む。

ステップ３０８において、バイアスフラグが標準構成に設定されているかを判断する。アンテナバイアスフラグが標準構成がアクティブであることを示す０に設定されている場合、方法はステップ３１２に進む。そうでなければステップ３１０に進み、アンテナ構成が標準構成に設定され、アンテナバイアスフラグが０に設定される。

ステップ３１２において、ＰＴＴ通話がまだアクティブであるかを判断する。ＰＴＴ通話がまだアクティブである場合、方法はステップ３１４で遅延し、ステップ３０６に戻る。本実施形態では、遅延は１フレームである。この１フレームの遅延により、次のフレームをモニタリングしフレームがスキップされるのを防ぐメカニズムを提供する。適切なモニタリング技術の例としては、各フレームの冒頭をモニタリングし音声パケットが送信されているかを判断する技術が挙げられる。この場合、１フレームの遅延において、そのフレームの残りの部分を継続してモニタリングする必要はない。ＰＴＴ通話がすでにアクティブでない場合、方法は終了する。

ステップ３０６において携帯通信装置１０２がトークモードではないと判断されると、携帯装置はリッスンモードであることになり、方法はステップ３１８に進み、携帯通信装置１０２がシグナリングメッセージを送信しているかを判断する。シグナリングメッセージが送信されている場合、方法はステップ３２６に進む。

シグナリングメッセージが送信されていない場合、方法はステップ３２０に進み、受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）がＲＳＳＩの閾値（ＲＳＳＩ_ＴＨ）よりも大きいかを判断する。閾値は、追加的受信ゲインが必要でない、または通信性能においてわずかな全体的向上しかもたらさない場合にアンテナ周波数応答の調節を最小限にするように選択される。従って、ステップ３２０では、受信品質が、順方向リンクにおけるゲインの増加によって結果的に通信性能向上を得られるレベルであるかを判断する。ＲＳＳＩがＲＳＳＩ閾値より大きい場合、方法はステップ３２６に進む。ＲＳＳＩがＲＳＳＩ閾値以下の場合、ステップ３２２に進む。また、Ｐｉｌｏｔ Ｅｃ／ｌｏやＴｘパワー、Ｒｘパワー、フレームエラー率等の他の品質表示をＲＳＳＩと併せて用いてもよい。

ステップ３２６において、バイアスフラグが標準構成に設定されているかを判断する。バイアスフラグが、標準構成がアクティブであることを示す０に設定されている場合、方法はステップ３１２に進む。そうでなければ、方法はステップ３１２に進む前にステップ３２８に進み、アンテナ構成が標準構成に設定され、アンテナバイアスフラグが０に設定される。

ステップ３２２において、バイアスフラグが標準構成に設定されているかを判断する。アンテナバイアスフラグが、受信構成がアクティブであることを示す１に設定されている場合、方法はステップ３１２に進む。そうでなければ、方法はステップ３１２に進む前にステップ３２４に進み、アンテナ構成が受信構成に設定され、アンテナバイアスフラグが１に設定される。

従って、アンテナシステム１００を調節させ、受信帯域２０２の少なくとも一部において受信ゲインを増加させることにより、通信資源を逆方向リンクから順方向リンクへ切り替える。以下の例を用いて、アンテナシステム１００の調節方法の一例をＣＤＭＡ通信システムにおいて実行する場合についてさらに詳細に説明する。ＰＴＴセッションにおいて携帯通信装置１０２がトークモードのとき、Ｒ−ＰＩＣＨおよびＲ−ＦＣＨは両方ともアクティブである。Ｒ−ＦＣＨが無線構成３（ＲＣ３）で動作し２０ミリ秒のフレームを９６００ｂｐｓで送信する場合、Ｒ−ＦＣＨは、Ｒ−ＰＩＣＨより３．７５ｄＢ高いレベルに設定される。これは、全ＭＳ送信電力の７０％はＲ−ＦＣＨによるものであり、残りの３０％はＲ−ＰＩＣＨによるものであることを意味する。全ＴＸパワーが２０ｄＢｍの場合、Ｒ−ＰＩＣＨは１４．７ｄＢｍで送信し、Ｒ−ＦＣＨは１８．５ｄＢｍで送信する。携帯通信装置１０２がＰＴＴ通話においてリッスンモードのとき、Ｒ−ＦＣＨは最低速度（ＲＣ３では１５００ｂｐｓ）で動作し、Ｒ−ＦＣＨはＲ−ＰＩＣＨより５．８８ｄＢ低いレベルに設定される。その結果、Ｔｘパワーの約２１％のみがＲ−ＦＣＨに充てられる。順方向電力制御ビットはＲ−ＰＩＣＨでパンクチャされ、Ｒ−ＰＩＣＨは携帯通信装置１０２がトークモードでもリッスンモードでも同じ電力で送信するので、どちらのモードでもＲ−ＰＩＣＨ単独では１４．７ｄＢＭで送信する。一方、Ｒ−ＦＣＨは全Ｔｘパワー１５．７ｄＢｍのうち８．９ｄＢｍで送信する。その結果、トークモードとリッスンモードとの間の送信電力差は約４．３ｄＢとなる。このように、アンテナシステム１００がＰＴＴのリッスンモードのときに順方向リンクを支持するために調節され、受信モードに設定される場合、最低速度で送信を行うＲ−ＦＣＨが必要とする資源はより少ないものとなるので、Ｔｘアンテナゲインが減少してもＣＤＭＡシステムの性能には影響しない。

順方向リンクでの携帯通信装置１０２への一方向データ転送では、逆方向リンクのアクティビティは最小限であり、アンテナ１０８は順方向リンクを支持するようにバイアスされてもよい。データの割合が大きい程より多くの順方向リンクバジェットを必要とするため、バイアスの程度は順方向データの割合によって決まる。携帯通信装置１０２がカバーエリアのエッジ近くまたはカバレッジホール等のカバレッジレベルの低い領域で動作している場合、リンクバジェットのうち、順方向と逆方向リンクのどちらか（または両方）に充てることのできるマージンによって、ユーザが認識する通話の品質や通話がドロップされるかどうかが決まる。前記例で述べたように、アクティブでないことにより送信電力が低下する場合、アンテナ１０８は順方向リンクを支持するように調節され、順方向リンクが利用できるリンクバジェットを増加し、通話品質を向上させる。上記の例は、ユーザデータが逆方向リンクで送信されていない場合に順方向リンクを支持するようにアンテナ１０８をバイアスする処理に適用される。順方向リンクトラヒックチャネルでユーザデータが送信されていないときは、逆方向リンクを支持するようにアンテナ１０８をバイアスする場合もある。例えば、以下に説明するように、逆方向リンク通信を向上させるためにアンテナシステム１００を送信構成に設定してもよい。基地局から携帯通信装置１０２に送信されるシグナリングメッセージは携帯通信装置１０２の管理下にはないため、結果として順方向リンク帯域の受信ゲインの減少につながる逆方向リンクを支持するようにかけるバイアスの量は、順方向シグナリングメッセージを受信するのに必要とされる最小限のリンクバジェットを超えた余分なリンクバジェット資源によって決まる。以下に説明されるように、順方向リンク制御信号が予想されない場合、またはデータ信号の送信の重要度が順方向リンク制御信号の受信の重要度に勝る場合に、アンテナシステム１００は送信構成に設定される。

図４は、第２の実施形態に係るアンテナシステム１００の管理方法を示すフローチャートである。例示される方法は通信システム内で動作する携帯通信装置１０２によって実行され、アンテナネットワーク１１０の複数の構成は標準構成、受信構成および送信構成を含む。

ステップ４０２において、アンテナ調節の条件が満たされているかを判断する。本実施形態では、制御部１１４が、半二重通話が現在アクティブであるかを判断する。ＰＴＴ通話または一方向ファイル転送が現在進行中であれば、制御部１１４は、アンテナ調節条件が満たされていると判断する。他の条件はＲＳＳＩまたは出力値によって決まるものでもよい。条件が満たされている場合、処理はステップ４０４に進む。そうでなければ、アンテナ調節条件に関するモニタリングを行うステップ４０２に戻る前にステップ４１０に進む。

ステップ４１０において、アンテナネットワーク１１０を標準構成に設定する。

ステップ４０４において、半二重通話がリッスンモードであるかを判断する。上述のように、携帯通信装置１０２は、リッスンモードのときに順方向リンク帯域で送信された順方向リンク信号を受信する。携帯通信装置１０２がリッスンモードの場合、処理はステップ３０６に進む。そうでなければ、処理はステップ４０８に進む。

ステップ４０６において、アンテナネットワーク１１０を受信構成に設定する。本実施形態では、制御部１１４が制御信号を生成し、アンテナネットワーク１１０に送信し、アンテナ周波数応答が受信周波数応答２０８となるように調節する。上述のように、順方向リンク帯域２０２内では、受信周波数応答２０８は送信周波数応答２１２に比べてより高い効率２１４を達成することができる。アンテナネットワーク１１０が受信構成に設定されると、処理はステップ４０２に戻り、アンテナ調節の条件に関するモニタリングを続ける。

ステップ４０８において、送信構成に切り替えるための条件が満たされているかを判断する。本実施形態では、標準構成がバイアスされていない構成であり、トークモードで特定の条件が満たされたときに送信構成が用いられる。送信構成条件は様々な要因やパラメータのうちいずれに基づくものでもよい。本実施形態では、携帯通信装置が、比較的短いメッセージが送信され且つ送信電力レベルが閾値より大きいショートメッセージ状態のときに、送信構成条件が満たされる。さらに、送信期間中は順方向リンク制御信号が予想されない。送信条件が満たされていない場合、処理はステップ４１０に進む。そうでなければ、処理はステップ４１２に進む。

送信構成条件は他の条件や基準を含む場合がある。例えば、条件には、緊急メッセージを正確に送信する重要度が他の基準に勝る、緊急メッセージ状態を含めてもよい。例えば、緊急メッセージ状態は、携帯通信装置１０２が制御メッセージを基地局に伝送しようとしている一方、携帯通信装置１０２から最大電力で送信された制御メッセージの基地局での受信強度レベルが不十分であるため、基地局が信号をうまく復調できないでいる場合を含んでもよい。携帯通信装置は、基地局からの肯定応答を受信しないときに、基地局が制御メッセージを受信していないと判断する。携帯通信装置が基地局から送信される他のパケットを復調できる場合、緊急メッセージ条件が満たされる。

ステップ４１０において、アンテナネットワーク１１０を標準構成に設定する。上述のように、本実施形態では、標準構成によって、順方向リンクおよび逆方向リンクの両方に対して最適化された周波数応答を得ることができる。アンテナ１０８が標準構成に設定されると、処理はステップ４０２に戻り、アンテナ調節の条件に関するモニタリングを続ける。

ステップ４１２において、アンテナネットワーク１１０を送信構成に設定する。本実施形態では、送信構成に設定することによって、逆方向リンク帯域において標準構成と比べて高い効率２１４を達成する送信アンテナ周波数応答２１２を得ることができる。

ステップ４１４において、逆方向リンク帯域２０４を介して半二重トーク信号が送信される。送信構成を用いてメッセージが送信された後、アンテナネットワークはステップ４１０で標準構成に設定され、ステップ４０２に戻る。このように、逆方向リンク送信では、逆方向リンク帯域２０４において、送信構成による追加的な送信効率が一時的に得られる。

当業者が上述の開示を参考にして本発明の他の実施形態や変形例を容易に考案できることは明らかである。上述の記載は例示目的であり、制限目的ではない。本発明は、本明細書および添付図面と併せて考えられる実施形態や変形例を含む以下に記載の請求項によってのみ限定される。従って、本発明の範囲は上記記載によってではなく、添付の請求項および同等物の全範囲によって限定されるべきである。

本発明の実施形態に係る携帯通信装置内のアンテナシステムを示すブロック図である。 実施形態に係る標準構成、受信構成および送信構成でのアンテナのアンテナ周波数応答を示すグラフである。 第１の実施形態に係るアンテナシステム管理方法を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係るアンテナシステム管理方法を示すフローチャートである。

Claims (20)

1. 携帯通信装置において信号を送信および受信するアンテナシステムを管理する方法であって、
   半二重通話の動作モードに応じて、アンテナネットワークのアンテナネットワーク周波数応答を調節することを含み、
   前記アンテナネットワークを介して順方向データ信号を携帯通信装置受信帯域内で受信しながら逆方向制御信号を送信するリッスンモードにおいて、前記アンテナネットワークを受信構成に設定し、
   前記受信構成は、前記携帯通信装置受信帯域の少なくとも一部において、前記リッスンモードでのアンテナ受信周波数応答を、他のアンテナネットワーク構成によって得られる他の周波数応答よりも高い効率とする、方法。
2. 前記逆方向制御信号は、ｃｄｍａ２０００ １Ｘの逆方向パイロットチャネル（Ｒ−ＰＩＣＨ）で伝送され、
   前記順方向データ信号は、ｃｄｍａ２０００ １Ｘの順方向基本チャネル（Ｆ−ＦＣＨ）で伝送される、請求項１に記載の方法。
3. 前記調節することは、プッシュ・トゥー・トーク（ＰＴＴ）通話の前記リッスンモードのときに前記アンテナネットワークを前記受信構成とすることを含む請求項１に記載の方法。
4. 前記調節することは、前記携帯通信装置への一方向のデータ転送において前記アンテナネットワークを前記受信構成とすることを含む請求項１に記載の方法。
5. 前記調節することは、アンテナ調節条件が満たされない限り、前記アンテナネットワークをアンテナ標準周波数応答が得られる標準アンテナ構成のまま維持して、前記受信帯域の少なくとも一部において、前記リッスンモードにおける前記アンテナ受信周波数応答を、前記アンテナ標準周波数応答と比べて高い効率とすることを含む請求項１に記載の方法。
6. 前記調節することは、前記携帯通信装置が前記アンテナネットワークを介して逆方向データ信号を携帯通信装置送信帯域内で送信しながら順方向制御信号を受信するトークモードのときに、前記アンテナネットワークをアンテナ送信構成に設定し、
   前記アンテナ送信構成は、前記携帯通信装置送信帯域の少なくとも一部において、アンテナ送信周波数応答を前記アンテナ受信周波数応答よりも高い効率とする、請求項１に記載の方法。
7. 前記アンテナネットワークを調節することは、少なくとも１つの調節可能な素子を備えるアンテナ整合ネットワークを調節することを含む請求項１に記載の方法。
8. 前記アンテナネットワークを調節することは、前記アンテナシステムのアンテナを調節させる調節可能な素子を調節することを含む請求項１に記載の方法。
9. 前記調節することは、前記携帯通信装置内で前記アンテナネットワークと受信部との間の受信接続を維持し、且つ前記携帯通信装置内で前記アンテナネットワークと送信部との間の送信接続を維持しつつ、前記アンテナネットワークを構成することを含む請求項１に記載の方法。
10. 携帯通信装置で信号を送信および受信するアンテナシステムであって、
    アンテナネットワークを備え、
    前記アンテナネットワークは、半二重通話の動作モードに従って前記アンテナネットワークのアンテナネットワーク周波数応答を調節する制御信号に応答し、
    前記アンテナネットワークを介して順方向データ信号を携帯通信装置受信帯域内で受信しながら逆方向制御信号を送信するリッスンモードにおいて、前記アンテナネットワークは受信構成に設定され、
    前記受信構成は、前記携帯通信装置受信帯域の少なくとも一部において、前記リッスンモードでのアンテナ受信周波数応答を、他のアンテナネットワーク構成によって得られる他の周波数応答よりも高い効率とする、アンテナシステム。
11. 前記携帯通信装置がリッスンモードのときに、前記アンテナネットワークを前記受信構成に設定する前記制御信号を生成する制御部を更に備える請求項１０に記載のアンテナシステム。
12. 前記制御部は、プッシュ・トゥー・トーク（ＰＴＴ）通話の前記リッスンモードのときに前記アンテナネットワークを前記受信構成とするように構成される請求項１１に記載のアンテナシステム。
13. 前記制御部は、前記携帯通信装置への一方向データ転送において前記アンテナネットワークを前記受信構成とするように構成される請求項１１に記載のアンテナシステム。
14. 前記制御部は、アンテナ調節条件が満たされない限り、前記アンテナネットワークをアンテナ標準周波数応答が得られる標準アンテナ構成のまま維持して、前記受信帯域の少なくとも一部において、前記リッスンモードにおける前記アンテナ受信周波数応答を、前記アンテナ標準周波数応答と比べて高い効率とする請求項１１に記載のアンテナシステム。
15. 前記制御部は、前記携帯通信装置が前記アンテナネットワークを介して逆方向データ信号を携帯通信装置送信帯域内で送信しながら順方向制御信号を受信するトークモードのときに、前記アンテナネットワークをアンテナ送信周波数応答が得られるアンテナ送信構成に設定する制御信号を生成し、
    前記アンテナ送信構成は、前記携帯通信装置送信帯域の少なくとも一部において、アンテナ送信周波数応答を前記アンテナ受信周波数応答よりも高い効率とする、請求項１１に記載のアンテナシステム。
16. 前記アンテナネットワークは、少なくとも１つの調節可能な素子を備える請求項１０に記載のアンテナシステム。
17. 前記少なくとも１つの調節可能な素子は、前記制御信号に応じて前記アンテナネットワークを調節させる、少なくとも１つの調節可能なアンテナ素子を前記アンテナネットワーク内に備える請求項１６に記載のアンテナシステム。
18. 前記順方向制御信号は、ｃｄｍａ２０００ １Ｘの順方向パイロットチャネル（Ｆ−ＰＩＣＨ）で伝送される、請求項６に記載の方法。
19. 前記逆方向制御信号は、ｃｄｍａ２０００ １Ｘの逆方向パイロットチャネル（Ｒ−ＰＩＣＨ）で伝送され、
    前記順方向データ信号は、ｃｄｍａ２０００ １Ｘの順方向基本チャネル（Ｆ−ＦＣＨ）で伝送される、請求項１０に記載のアンテナシステム。
20. 前記順方向制御信号は、ｃｄｍａ２０００ １Ｘの順方向パイロットチャネル（Ｆ−ＰＩＣＨ）で伝送される、請求項１５に記載のアンテナシステム。

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