JP4870057B2 - 携帯端末及び携帯端末のダイバーシチ制御方法 - Google Patents

携帯端末及び携帯端末のダイバーシチ制御方法 Download PDF

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本発明は、携帯端末及び携帯端末のダイバーシチ制御方法に関する。
下記特許文献1には、通信チャネルでないチャネル(制御チャネル)を介して受信する信号の信号レベルを検出し、アンテナを切り換えることによって、通信チャネルの信号に基づく音声に途切れが発生することなくアンテナを切り替えすることが出来る携帯電話装置及び制御方法が開示されている。
この携帯電話装置では、制御チャネルと接続するタイミングで、制御チャネルの信号レベルを検出し、この検出結果に基づいて空間ダイバーシティアンテナの切り替えを制御する。上記タイミングは、通信チャネルを介した信号の送受信動作に関与しないタイミングである為、アンテナを切り替えても音声の途切れが生じない。
特開2000−196513号公報
ところで、上記従来技術は、一つの周波数帯域を短時間ずつ交代で複数チャネルに割り当てるTDMA(Time Division Multiple Access)方式に基づく技術であり、制御チャネルを介して受信する信号の受信信号強度(上記信号レベルに相当)に基づいて、アンテナの切り替え行っているが、複数の基地局から信号を受信できる状況では、接続中の基地局の制御チャネルと接続中ではない基地局の制御チャネルを誤認する場合がある。
本発明は、上述した事情を鑑みたものであり、複数の基地局から信号を受信できる状況でも、確実なアンテナ切り替えを実現する携帯端末を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、以下の手段を採用した。
本発明に係る携帯端末は、複数のアンテナを有すると共に無線部によって測定される複数の基地局から受信した受信信号強度に応じてアンテナ切替部が前記複数のアンテナを切り替える携帯端末であって、アンテナの受信信号強度及び位置登録した基地局のIDを記憶する記憶部と、現在通信中の第1アンテナの通信品質が劣化したあとに、前記無線部測定させた前記第1アンテナの受信信号強度を前記記憶部に記憶させ、前記アンテナ切替部に前記第1アンテナ以外のアンテナへ切り替えさせると共に前記無線部に当該アンテナの受信信号強度を測定させ、最も受信信号強度の高い第2アンテナの受信信号強度が、前記記憶部が記憶する前記第1アンテナの受信信号強度以上かつ前記記憶部が記憶する前記位置登録した基地局のIDと前記第2アンテナが受信する信号の基地局のIDが一致すると判定された場合には、前記第2アンテナを通信に使用する制御部と、を具備することを特徴とする。
前記制御部は、制御チャネルを介して受信する信号に基づいて前記第1アンテナ以外のアンテナの受信信号強度を前記無線部に測定させると共に当該信号が示す基地局のIDと前記記憶部が記憶する前記位置登録した基地局のIDが一致するか否か判定することを特徴とする。
前記制御部は、前記第1アンテナが受信する信号のFER(Frame Error Rate)が所定のしきい値を越えた場合に、前記第1アンテナの通信品質が劣化したと判断することを特徴とする。
本発明に係るダイバーシチ制御方法は、複数のアンテナの中から測定した複数の基地局から受信した受信信号強度に応じて所定のアンテナに切り替える携帯端末のダイバーシチ制御方法であって、現在通信中の第1アンテナの通信品質が劣化したあとに、前記無線部測定させた第1アンテナの受信信号強度及び位置登録した基地局のIDを記憶し、前記第1アンテナ以外のアンテナへ切り替えると共に当該アンテナの受信信号強度を測定し、最も受信信号強度の高い第2アンテナの受信信号強度が記憶された前記第1アンテナの受信信号強度以上かつ記憶された前記位置登録した基地局のIDと前記第2アンテナが受信する信号の基地局のIDが一致する場合には、前記第2アンテナを通信に使用する
ことを特徴とする。
本発明によれば、前記制御部は、現在通信中の第1アンテナの通信品質が劣化する場合に、前記アンテナ切替部に第1アンテナ以外のアンテナのへ切り替えさせると共に無線部に当該アンテナの受信信号強度を測定させ、最も受信信号強度が高い第2アンテナの受信信号強度が記憶部が記憶する第1アンテナの受信信号強度以上かつ前記記憶部が記憶する位置登録している基地局のIDと第2アンテナが受信する信号の基地局のIDが一致すると判定した場合には、前記第2アンテナを通信に使用する。よって、複数の基地局から信号を受信できる状況でも、確実なアンテナ切り替えを実現することが出来る。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態は、PHS(Personal Handy-phone System)端末に関する。
図1は、本実施形態に係るPHS端末Aを備える無線通信システムを示す概略構成図である。なお、本PHS端末Aは、本発明における携帯端末である。
PHS端末Aは、時分割多重接続(TDMA:Time Division Multiple Access)方式及び時分割複信(TDD:Time Division Duplex)方式を多元接続技術として用いて通信を行うものである。また、このPHS端末Aは、複数のアンテナを有し、受信信号強度の優れたアンテナを選択的に使用するダイバーシチ機能を備える。
基地局B,C,D,Eは、PHS端末Aと通信することが可能なPHS端末Aの近辺に位置するPHS用の基地局であり、PHS端末A同様にTDMA及びTDD方式に基づいて通信を行う。なお、本PHS端末Aは、これら基地局B〜Eの中の基地局Bに位置登録を行い、基地局Bと接続する。
次に、PHS端末Aの機能構成を、図2のPHS端末Aの機能ブロック図を参照して説明する。
PHS端末Aは、図2に示すように、第1アンテナ1、第2アンテナ2、アンテナ切替部3、無線部4、ベースバンド部5、送受話部6、記憶部7及び制御部8から構成されている。
第1アンテナ1及び第2アンテナ2は、基地局Bとの間で各種信号を送受信する。この第1アンテナ1及び第2アンテナ2は、制御部8の制御に基づきアンテナ切替部3によって選択的にどちらか一方に切り替えられ、基地局Bとの通信に使用される
アンテナ切替部3は、制御部8の制御に基づいて、選択的に第1アンテナ1及び第2アンテナ2のどちらか一方へ切り替える。
無線部4は、増幅器等の回路から構成され、第1アンテナ1または第2アンテナ2を介して基地局Bとの信号を送受信する。また、この無線部4は、制御部8の制御に基づいて受信した信号のRSSI(Received Signal Strength Indicator)を測定し、測定結果を制御部8に出力する。
ベースバンド部5は、制御部8の制御に基づいて無線部4が基地局と送受信する信号ののデジタル変復調を行う。また、このベースバンド部5は、送受話部6と送受信する音声信号の符号化/複合化を行う。
送受話部6は、マイク及びスピーカ等から構成され、制御部8の制御に基づいて、音声の入出力を行う。
記憶部7は、位置登録した基地局BのCS(Cell Station)‐IDを記憶する。また、この記憶部7は、無線部4によって測定される第1アンテナ1及び第2アンテナ2のRSSIを記憶する。なお、上記CS‐IDは、基地局B〜Eを識別する為の識別子である。
制御部8は、MPU(Micro Processing Unit)、ROM及びRAM(Random Access Memory)から構成される内部メモリ並びに上記アンテナ切替部3、無線部4、ベースバンド部5、送受話部6及び記憶部7と各種信号の入出力をそれぞれと行うインタフェース回路等から構成されている。この制御部8は、上記ROMに記憶された制御プログラム、第1アンテナ1及び第2アンテナ2が受信する信号及び図示しない操作部が受け付ける操作指示に基づいてPHS端末Aの全体動作を制御する。この制御部8の制御処理の詳細については、以下にPHS端末Aの動作として説明する。
次に、上記構成のPHS端末Aの動作について、図3及び図4を参照して詳しく説明する。なお、図3は、本PHS端末Aを備える無線通信システムにおけるPHS端末A‐基地局B〜E間のTDMA−TDD方式の通信を示す模式図であり、図4は本PHS端末Aの動作を示すフローチャートである。
本PHS端末A及び基地局B,C,D,Eは、一般的なPHS端末及びその基地局と同様に、TDMA−TDD方式を多元接続技術として通信を行う。まず、図3を参照して、PHS端末A‐基地局B〜E間のTDMA−TDD方式の通信について説明する。
このTDMA−TDD方式に基づくPHS端末A‐基地局B〜E間の通信では、1周波数帯域あたりの多重化数は4であり、1周波数帯域を時分割による最小単位であるスロットのスロット長は0.625secmである。なお、図3における各スロットに記載する「C」、「T1」、「T2」及び「T3」は各スロットに割り当てられたチャネルを示し、「C」は制御チャネルを示し、「T1」、「T2」及び「T3」は通信チャネルを示す。
また、8つのスロットから構成されるフレームのフレーム長は5msecであり、1フレームの前半2.5msecは、基地局B〜EからPHS端末Aの通信に使用され、後半2.5msecはPHS端末Aから基地局B〜Eの通信に使用される。なお基地局B〜Eは、通信においてフレーム単位で同期を行う。そして、複数フレームによって構成されるマルチフレームのマルチフレーム長は、100msecとしている。
基地局B〜Eはマルチフレーム毎に制御チャネルを介してBC(Broadcast)信号を出力し、各基地局B〜Eの識別子であるCS‐IDをPHS端末Aに報知している。図3における「BC1」、「BC2」、「BC3」及び「BC4」は、基地局B〜Eが出力するBC信号を示す。PHS端末Aは、BC信号によって報知されるCS‐IDを使用して、ハンドオーバ及び位置登録を行う。なお、図3において各基地局B〜Eが、制御チャネルに使用する周波数帯域は一波とする。
各基地局B〜Eは、出力するBC信号が他の基地局B〜EのBC信号と衝突しないように出力するタイミングを割り当てないとならないが、基地局B〜E間の通信を行わない場合には、各基地局が出力するBC信号の衝突を完全に防ぐことが出来ない。
その為、図3の基地局Bと基地局Dのように、BC信号が同時に出力される場合、PHS端末では、BC信号に含まれるCS‐IDを参照しない限りどちらの基地局から出力されたBC信号であるか判断することが出来ない。よって、PHS端末Aのアンテナ切り替えにおいて、BC信号のRSSIを検出するだけでは、確実なアンテナ切り替えを行うことが出来ない。
本PHS端末Aでは、このような事情を考慮して、第1アンテナ1及び第2アンテナ2のRSSI及びBC信号のCS‐IDを参照して、アンテナ切り替えを行う。
すなわち、本PHS端末Aの制御部8が第1アンテナ1を介して基地局Bと通信を行っている状況において、基地局Bから受信するBC信号に含まれる基地局BのCS‐IDを記憶部7に記憶させる(ステップS1)。なお、PHS端末Aは、基地局Bと通信チャネル「T2」を介して信号を送受信するものとする。
制御部8は、常に第1アンテナ1が基地局Bから「T2」が受信する信号のCRC(Cyclic Redundancy Check)エラーを検出し、FER(Frame Error Rate)が5%以上になっているか否か判定する(ステップS2)。上記FERとは、ある一定期間にCRCエラーが発生するフレームの割合を示す。ステップS2において5%をしきい値として判定しているが、これは一例であり、5%以外の値でもよい。
制御部8は、ステップS2において『NO』と判定した場合は、すなわちFERが5%未満である場合には、第1アンテナ1を介して基地局Bから受信する信号のCRCエラーの検出を継続する。
制御部8は、ステップS2において『YES』と判定した場合は、すなわちFERが5%以上であると判定する場合は、無線部4に測定させた第1アンテナ1のRSSIを記憶部に記憶させ(ステップS3)、基地局BからBC信号を受信するスロットで第2アンテナ2のRSSIを測定する為にアンテナ切替部3に第1アンテナ1から第2アンテナ2へ切り替えさせる(ステップS4)。
制御部8は、第2アンテナ2が基地局Bから受信するBC信号のRSSIを無線部4に測定させ、その測定結果に基づいて第2アンテナ2のRSSIが記憶部7が記憶する第1アンテナ1のRSSIより高いか否か判定し(ステップS5)、ステップS5において『NO』と判定する場合、すなわち第1アンテナ1のRSSIの方が高い場合は、第2アンテナ2への切り替えを行わず第1アンテナ1によって継続して通信を行う(ステップS6)。
制御部8は、ステップS5において『YES』と判定する場合、すなわち第2アンテナ2のRSSIの方が高い場合は、記憶部7が記憶する基地局BのCS‐IDと第2アンテナ2が受信したBC信号のCS‐IDが一致するか否か判定し(ステップS7)、ステップS7において『YES』と判定する場合、すなわちCS‐IDが一致する場合は、直近のPHS端末Aから基地局Bへの送信スロットで第2アンテナ2に切り替える(ステップS8)。すなわち、ステップS8において、図3に示すBC1のBC信号に基づいて第2アンテナ2の受信信号強度を測定した場合には、BC1の直後の「PHS端末A→基地局B」の「T2」のタイミングで、第2アンテナ2に切り替える。制御部8は、ステップS7において『NO』と判定する場合、すなわちCS‐IDが一致しない場合は、ステップS3の処理に戻る。
次に、上記図4の動作の変形例について、図5及び図6を参照して説明する。図5は、本PHS端末Aの動作の変形例を示すフローチャートであり、図6は、変形例に係る動作のアンテナのRSSIの測定タイミングを示す図である。
本PHS端末Aの制御部8が、第1アンテナ1を介して基地局Bと通信を行っている状況において、上記ステップS1と同様に制御部8は、基地局Bから受信するBC信号に含まれる基地局BのCS‐IDを記憶部7に記憶させる(ステップS9)。なお、PHS端末Aは、基地局Bと通信チャネル「T2」を介して信号を送受信するものとする。
そして、制御部8は、常に第1アンテナ1が基地局Bから「T2」が受信する信号のCRC(Cyclic Redundancy Check)エラーを検出し、FERが5%以上になっているか否か判定する(ステップS10)。このステップS10における、5%もステップS2と同様に、一例である。
制御部8は、ステップS10において『NO』と判定した場合は、すなわちFERが5%未満である場合には、第1アンテナ1を介して基地局Bから受信する信号に基づいてCRCエラーの検出を継続する。
制御部8は、ステップS10において『YES』と判定した場合は、すなわちFERが5%以上であると判定する場合は、基地局BのBC信号を受信するスロットで無線部4に測定させた第1アンテナ1のRSSIを記憶部7に記憶させ(ステップS11)、BC信号の受信スロット中に第2アンテナ2のRSSIを測定する為にアンテナ切替部3に第1アンテナ1から第2アンテナ2へ切り替えさせ(ステップS12)、第2アンテナ2が受信するBC信号のRSSIを無線部4に測定させる。そして、制御部8は、ステップ12における第2アンテナ2への切り替えによりCRCエラーが発生するか否か判定する(ステップS13)。なお、制御部8は、BC信号の受信スロットが終了するとアンテナ切替部に、第1アンテナ1へ切り替えさせる。
図6に示すように、BC信号の受信スロット中に第1アンテナ1及び第2アンテナ2のRSSIを測定する。その為、BC信号の受信中に第1アンテナ1から第2アンテナ2へ切り替えを行う必要があり、第1アンテナ1から第2アンテナ2へ切り替えることで受信したBC信号にCRCエラーが発生する可能性がある。その為、ステップS13において第2アンテナ2へ切り替えることでCRCエラーが発生するか否か判定を行う。
制御部8は、ステップ13において『YES』と判定する場合、すなわちCRCエラーが発生した場合は、無線部4に測定させた第2アンテナ2のRSSIを記憶部に記憶させる(ステップS14)。
制御部8は、記憶部7が記憶する第1アンテナ1のRSSIと第2アンテナ2のRSSIを比較し、第2アンテナ2のRSSIが第1アンテナ1のRSSIより高いか否か判定し(ステップS15)、『NO』と判定する場合、すなわち第1アンテナ1のRSSIの方が高い場合は、第2アンテナ2への切り替えを行わず第1アンテナ1によって継続して通信を行う(ステップS16)。
制御部8は、ステップS15において『YES』と判定する場合は、すなわち第2アンテナ2のRSSIの方が高い場合は、次に基地局BからBC信号を受信するタイミングでアンテナ切替部3に第1アンテナ1から第2アンテナ2へ切り替えさせ(ステップS17)、記憶部7が記憶する基地局BのCS‐IDと第2アンテナ2が受信したBC信号のCS‐IDが一致するか否か判定する(ステップS18)。
制御部8は、ステップS18において『YES』と判定する場合、すなわちCS‐IDが一致する場合は、直近のPHS端末Aから基地局Bへの送信スロットで第2アンテナ2に切り替え(ステップS19)、ステップS18において『NO』と判定する場合、すなわちCS‐IDが一致しない場合は、ステップS11の処理に戻る。
制御部8は、ステップS13において『NO』と判定する場合、すなわちCRCエラーが発生しない場合は、無線部4によって測定された第2アンテナ2のRSSIが記憶部7が記憶する第1アンテナ1のRSSIより高いか否か判定し(ステップS20)、『NO』と判定する場合、すなわち第1アンテナ1のRSSIの方が高い場合は、第2アンテナ2への切り替えを行わず第1アンテナ1によって継続して通信を行う(ステップS21)。
制御部8は、ステップS20において『YES』と判定する場合、すなわち第2アンテナ2のRSSIの方が高い場合は、記憶部7が記憶する基地局BのCS‐IDと第2アンテナ2が受信したBC信号のCS‐IDが一致するか否か判定し(ステップS22)、『YES』と判定する場合、すなわちCS‐IDが一致する場合は、直近のPHS端末Aから基地局Bへの送信スロットで第2アンテナ2に切り替え(ステップS23)、ステップS22において『NO』と判定する場合、すなわちCS‐IDが一致しない場合は、ステップS11の処理に戻る。
以上説明したように、本実施形態によれば、図4及び図5のフローチャートに示すように、基地局BのBC信号の受信スロットで通信中の第1アンテナ1から第2アンテナ2に切り替え、この第2アンテナ2が受信するBC信号に基づいて、RSSIを測定すると共にCS‐IDを取得し、第1アンテナ1のRSSIより第2アンテナ2のRSSIが高い場合かつ第2アンテナ2が受信したBC信号のCS‐IDが記憶部7が記憶する基地局BのCS‐IDと一致する場合に第2アンテナ2に切り替える為、複数の基地局から信号を受信出来る状況でも、確実なアンテナ切り替えを実現することが出来る。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
(1)上記実施形態では、第1アンテナ1と第2アンテナ2を比較し、最良のアンテナを選択したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、本PHS端末Aに3本以上のアンテナを具備させ、そのアンテナの中から最良のアンテナを選択するようにしてもよい。
本発明の一実施形態に係るPHS端末Aを備える無線通信システムを示す概略構成図である。 本発明の一実施形態に係るPHS端末Aの機能ブロック図である。。 本発明の一実施形態に係るPHS端末Aを備える無線通信システムにおけるPHS端末A‐基地局B〜E間のTDMA−TDD方式の通信を示す模式図。 本発明の一実施形態にPHS端末Aの動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るPHS端末Aの動作の変形例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るPHS端末Aの変形例に係る動作のアンテナのRSSIの測定タイミングを示す図である
符号の説明
A…PHS端末、B,C,D,E…基地局、1…第1アンテナ、2…第2アンテナ、3…アンテナ切替部、4…無線部、5…ベースバンド部、6…送受話部、7…記憶部、8…制御部

Claims (4)

  1. 複数のアンテナを有すると共に無線部によって測定される複数の基地局から受信した受信信号強度に応じてアンテナ切替部が前記複数のアンテナを切り替える携帯端末であって、
    アンテナの受信信号強度及び位置登録した基地局のIDを記憶する記憶部と、
    現在通信中の第1アンテナの通信品質が劣化したあとに、前記無線部測定させた前記第1アンテナの受信信号強度を前記記憶部に記憶させ、前記アンテナ切替部に前記第1アンテナ以外のアンテナへ切り替えさせると共に前記無線部に当該アンテナの受信信号強度を測定させ、最も受信信号強度の高い第2アンテナの受信信号強度が、前記記憶部が記憶する前記第1アンテナの受信信号強度以上かつ前記記憶部が記憶する前記位置登録した基地局のIDと前記第2アンテナが受信する信号の基地局のIDが一致すると判定された場合には、前記第2アンテナを通信に使用する制御部と、
    を具備することを特徴とする携帯端末。
  2. 前記制御部は、制御チャネルを介して受信する信号に基づいて前記第1アンテナ以外のアンテナの受信信号強度を前記無線部に測定させると共に当該信号が示す基地局のIDと前記記憶部が記憶する前記位置登録した基地局のIDが一致するか否か判定することを特徴とする請求項1記載の携帯端末。
  3. 前記制御部は、前記第1アンテナが受信する信号のFER(Frame Error Rate)が所定のしきい値を越えた場合に、前記第1アンテナの通信品質が劣化したと判断することを特徴とする請求項1また2記載の携帯端末。
  4. 複数のアンテナの中から測定した複数の基地局から受信した受信信号強度に応じて所定のアンテナに切り替える携帯端末のダイバーシチ制御方法であって、
    現在通信中の第1アンテナの通信品質が劣化したあとに、前記無線部測定させた第1アンテナの受信信号強度及び位置登録した基地局のIDを記憶し、前記第1アンテナ以外のアンテナへ切り替えると共に当該アンテナの受信信号強度を測定し、最も受信信号強度の高い第2アンテナの受信信号強度が記憶された前記第1アンテナの受信信号強度以上かつ記憶された前記位置登録した基地局のIDと前記第2アンテナが受信する信号の基地局のIDが一致する場合には、前記第2アンテナを通信に使用する
    ことを特徴とする携帯端末のダイバーシチ制御方法。
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