JP5193889B2 - ダイバーシチ受信装置及びダイバーシチ通信システム - Google Patents

Description

本発明は、複数のアンテナを用いて無線信号を受信するダイバーシチ受信装置及びそれを用いたダイバーシチ通信システムに関するものである。

無線通信においては、送信装置から受信装置に直接到来する波以外にも、反射や回折により到来する波（マルチパス）がある。複数経路を伝わってきた波が、受信装置のアンテナによって互いに打ち消しあう条件で合成されると、受信電力が大きく低下しいわゆるフェージング現象が発生する。フェージングは、λ／２毎に受信電力の落ち込みが発生する（λは波長）。

また、人が移動する等、受信装置の周辺環境が変化すると、マルチパスの状態も変化し、受信装置のアンテナの設置場所を変更しなくても受信電力が変動することがある。この受信電力の変動が大きくなって受信可能なレベルを下回ると受信不可となってしまう。

このような課題を解決する技術として、複数のアンテナを用いたダイバーシチによる受信技術が効果的である。ダイバーシチによる受信技術には、切り替えダイバーシチや選択ダイバーシチ等が知られている。切り替えダイバーシチは、複数のアンテナを備えた受信装置において、現行のアンテナでの受信信号の品質が劣化すると他方のアンテナに切り替える技術である。選択ダイバーシチは、複数のアンテナから最も品質が良い信号を受信できるアンテナを選択する技術である。

選択ダイバーシチに関する技術の一例として、特許文献１には、プリアンブル信号受信中に複数のアンテナにおける平均受信電力を比較し、より受信電力の大きいアンテナを選択する技術が示されている。この技術は、プリアンブル信号の受信中は、ゲイン制御をせずに受信電力を平均化し比較することにより、ゲイン制御によるゲインの安定時間を省略することができ、短時間でアンテナの選択を可能としている。さらにパケット内におけるデータ直前での受信電力に基づいて最適なアンテナを判断しているため、判断の時刻と実際のデータを受信する時刻が近く、受信電力の変動はほとんどない。そのため、データ受信時刻から離れたパケット間などで判断をする場合に比べて高い精度でアンテナを選択することができる。

また、特許文献２には、プリアンブル領域における拡散符号の相関値を求め、アンテナを切り替える技術が示されている。

特表２００７−５２９１６０号公報 特開２０００−１７４６７９号公報

しかしながら、上記特許文献１に示される技術においては、単に受信電力を比較するだけでは、常に最適なアンテナを選択できないことがある。これは、ＧＨｚ帯などの高い周波数帯では、十分に受信電力のレベルが高い場合でも、物体に反射して遅延したマルチパスの影響により波形が歪むことがあるからである。また、受信電力のレベルが低い場合でも感度以上のレベルを得ていて、かつマルチパスの影響が少ない場合も存在する。また、上記特許文献２に示された技術にあっては、拡散符号を使用しているため、スペクトラム拡散技術を使用することが前提となる。このスペクトラム拡散技術は、信号を広帯域に拡散して通信する技術であり、同一の帯域を複数で使用する必要があるため、強力な妨害出力の近くでは受信できなくなるという遠近問題に弱いという問題がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、遠近問題の際にはチャネル変更により対応可能であり、アンテナの切り替えを最適に行うことにより、無線通信の信頼性を高めることができるダイバーシチ受信装置及びダイバーシチ通信システム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請求項１の発明は、無線信号を受信する複数のアンテナと、前記複数のアンテナのうちいずれかを選択し動作させるアンテナ制御手段と、前記アンテナ制御手段によって選択されたアンテナによって受信された無線信号のビットエラーを検出するビットエラー検出手段とを備え、前記無線信号は、ヘッダ部とペイロード部を含むパケットに分割され、前記ビットエラー検出手段は、前記パケットに含まれるヘッダ部のデータ列を１ビットずつずらしながら、所定のデータ列と比較してビットエラーレートを算出し、このビットエラーレートが第１閾値未満であり、かつ前記第１閾値よりも小さい第２閾値以上であるとき、前記アンテナ制御手段は、前記動作させるアンテナを切り替えることを特徴とするダイバーシチ受信装置である。

請求項２の発明は、請求項１に記載のダイバーシチ受信装置において、前記選択されたアンテナによって前記ヘッダ部のすべてのデータが受信される前に、前記ビットエラー検出手段が前記ビットエラーを検出し、前記アンテナ制御手段がいずれかのアンテナを選択し動作させることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１に記載のダイバーシチ受信装置において、各パケットは、終端にパケットエンド信号が付加されて送信され、前記パケットエンド信号を検出するパケットエンド検出手段をさらに備え、前記アンテナ制御手段は、前記パケットエンド検出手段が前記パケットエンド信号を検出してから次のパケット信号の受信を開始するまでに、前記選択するアンテナを切り替えることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１に記載のダイバーシチ受信装置において、各パケットは、ヘッダ部とペイロード部との間にダミービット信号が付加されて送信され、前記ダミービット信号を検出するダミービット検出手段をさらに備え、前記アンテナ制御手段は、いずれかのアンテナが前記ダミービット信号を受信している間に、前記選択するアンテナを切り替えることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のダイバーシチ受信装置と、前記ダイバーシチ受信装置に無線信号を送信する送信装置を備えたことを特徴とするダイバーシチ通信システムである。

請求項６の発明は、請求項５に記載のダイバーシチ通信システムにおいて、前記送信装置は、前記パケットに含まれるペイロード部のデータを誤り訂正符号化する誤り訂正符号化手段を有し、前記ダイバーシチ受信装置は、前記誤り訂正符号化手段によって誤り訂正符号化されたペイロード部のデータを復号することにより誤りを訂正する誤り訂正復号化手段を有することを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項６に記載のダイバーシチ通信システムにおいて、前記ダイバーシチ受信装置は、受信した信号の品質レベルを測定する信号品質測定手段と、前記信号品質測定手段によって測定された品質レベルに応じて符号化率を決定し対応する符号化率信号を出力する符号化率決定手段と、前記符号化率決定手段によって出力された符号化率信号を前記送信装置に送信する符号化率信号送信手段を有し、前記送信装置は、前記符号化率信号送信手段によって送信された符号化率信号を受信する符号化率信号受信手段を有し、前記誤り訂正符号化手段は、前記符号化率信号受信手段によって受信された符号化率信号に応じて、前記誤り訂正符号化手段による誤り訂正符号化率を変更することを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項７に記載のダイバーシチ通信システムにおいて、前記アンテナ制御手段は、前記符号化率決定手段から出力された符号化率信号に基づいて、前記第２閾値を変更することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、ビットエラー検出手段が算出したビットエラーレートが第１閾値以上であれば、比較したヘッダ部のデータ列と所定のデータ列との相関がとれていないものと判断して、ビットエラー検出手段は、ヘッダ部のデータ列を１ビットずらす。これを繰り返すことにより、ヘッダ部のデータ列と上記所定のデータ列との相関をとることができる。また、ヘッダ部のデータ列と上記所定のデータ列との相関がとれた状態でビットエラーレートが第２閾値以上であれば、そのとき動作中のアンテナが通信に最適なものではないと判断して、アンテナ制御手段はアンテナを切り替える。これにより、受信レベルだけで判断するよりも、アンテナの切り替えを最適に行うことができ、無線通信の信頼性を高めることが可能となる。また、ヘッダ部のデータ列と上記所定のデータ列との相関がとれるまでアンテナを切り替えないので、無用なアンテナの切り替えを防止できる。さらに、変調方式を問わず、またチャネル毎に信号を完全に分けることができるため、遠近問題の際にはチャネル変更により対応可能である。

請求項２の発明によれば、選択されたアンテナによってヘッダ部のすべてのデータが受信される前に、アンテナの切り替えが完了し、次に選択されたアンテナの動作が開始するので、ペイロード部のデータを受信中にアンテナが切り替わることがなくなる。これにより、ペイロード部のデータを連続的に受信することが可能となり、通信エラーの発生を防止できる。

請求項３の発明によれば、パケットエンド検出手段がパケットエンド信号を検出してから次のパケットの受信に移行する前に、アンテナ制御手段がアンテナを切り替えるので、ヘッダ部又はペイロード部のデータを受信中にアンテナが切り替わることがなくなる。これにより、ヘッダ部又はペイロード部のデータを連続的に受信することが可能となり、通信エラーの発生を防止できる。

請求項４の発明によれば、いずれかのアンテナがダミービット信号を受信している間、すなわちペイロード部のデータの受信を開始する前に、アンテナ制御手段がアンテナを切り替えるので、ペイロード部のデータを受信中にアンテナが切り替わることがなくなる。これにより、ペイロード部のデータを連続的に受信することが可能となり、通信エラーの発生を防止できる。

請求項５の発明によれば、無線通信の信頼性を高めたダイバーシチ通信システムを容易に構築することができる。

請求項６の発明によれば、複数アンテナのうち一本を監視し、通信状態の劣化を判断してアンテナを切り替えることにより、より良いアンテナでの受信を試みているため、誤り訂正符号化手段による誤り訂正能力をフルに使用しなくとも訂正可能となる。これにより、他のノイズに対しての対応の度合いが向上し、送信装置とダイバーシチ受信装置との間で信頼性の高い通信を行えるようになる。また、例えば映像信号の伝送においては、誤り訂正機能が無い場合は第２閾値を小さくして、映像の乱れを抑える必要があったが、誤り訂正機能を搭載することにより、この第２閾値をより大きい値に設定してアンテナ切り替えの条件を緩和することができる。

請求項７の発明によれば、ダイバーシチ受信装置によって受信された信号の品質レベルに応じて符号化率を機動的に変更するので、通信環境等の変化に柔軟に対応できる信頼性の高い無線通信を行うことが可能となる。

請求項８の発明によれば、符号化率を変更することに伴い、アンテナ切り替えを判定するための第２閾値を併せて変更するので、無用なアンテナ切り替えを防ぎ、信号品質の劣化を防ぐことができる。

本発明の第1実施形態によるダイバーシチ通信システムの構成を示すブロック図。 同ダイバーシチ通信システムにおいて、送信装置からダイバーシチ受信装置に送信される無線信号を示す図。 同ダイバーシチ受信装置におけるアンテナ切り替え動作を示すフローチャート。 同ダイバーシチ受信装置において、ビットエラー検出部がビットエラーレートを検出する手法を示す図。 本発明の第２実施形態によるダイバーシチ通信システムの構成を示すブロック図。 同ダイバーシチ通信システムにおいて、送信装置からダイバーシチ受信装置に送信される無線信号を示す図。 同ダイバーシチ受信装置におけるアンテナ切り替え動作を示すフローチャート。 本発明の第３実施形態によるダイバーシチ通信システムの構成を示すブロック図。 同ダイバーシチ通信システムにおいて、送信装置からダイバーシチ受信装置に送信される無線信号を示す図。 同ダイバーシチ受信装置におけるアンテナ切り替え動作を示すフローチャート。 本発明の第４実施形態によるダイバーシチ通信システムの構成を示すブロック図。 同ダイバーシチ通信システムにおいて、送信装置からダイバーシチ受信装置に送信される無線信号を示す図。 同ダイバーシチ受信装置におけるアンテナ切り替え動作を示すフローチャート。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態によるダイバーシチ受信装置及びダイバーシチ通信システムについて図面を参照して説明する。図１はダイバーシチ通信システムの構成を示している。ダイバーシチ通信システム１は、送信装置２とダイバーシチ受信装置３等を有している。

送信装置２は、無線送信するデータを符号化する誤り訂正符号部（誤り訂正符号化手段）２０と、誤り訂正符号部２０によって符号化されたデータを送信するアンテナ２１等を有している。

ダイバーシチ受信装置３は、無線信号を受信する複数のアンテナ１１ａ、１１ｂと、アンテナスイッチ１２と、ＲＦ部（ＲＸ）１３と、ベースバンド（ＢＢ）信号処理部１４と、ビットエラー検出部（ビットエラー検出手段）１５と、アンテナスイッチ制御部（アンテナ制御手段）１６等を有している。アンテナ数は、２本に限られることなく、ダイバーシチ通信システム１が設置される通信環境に応じて適宜増やしてもよい。

アンテナ１１ａ、１１ｂは、送信装置２のアンテナ２１を介して送信された無線信号を受信する。アンテナスイッチ１２は、アンテナスイッチ制御部１６から出力された制御信号に基づいてアンテナ１１ａ、１１ｂを選択的に切り替えて動作させる。ＲＦ部１３は、アンテナ１１ａ、１１ｂによって受信された信号を復調し、ベースバンド信号処理部１４に出力する。ベースバンド信号処理部１４は、ＲＦ部１３によって復調された信号に対し復号化等の信号処理を実施する。ベースバンド信号処理部１４は、誤り訂正符号部２０によって符号化されたデータ列を復号化する誤り訂正復号部１４１を有している。ビットエラー検出部１５は、アンテナ選択のためのデータ列におけるビットエラーレートを検出する。アンテナスイッチ制御部１６は、ビットエラー検出部１５から出力されたビットエラーレート情報に基づいて制御信号を出力し、アンテナスイッチ１２を制御する。

図２は、ダイバーシチ通信システム１において、送信装置２からダイバーシチ受信装置３に送信される無線信号を示している。無線信号は、パケット１、パケット２、パケット３、パケット４、．．．、パケット５９、パケット６０に分割されて繰り返し送信される。それぞれのパケットは、ヘッダ部とペイロード部を含んでいる。ヘッダ部は、それぞれのパケットの頭部分に設けられ、シンボルクロック再生同期を確立するためのプリアンブル５２と、ペイロード部のデータ５４の先頭を検出するためのユニークワード５３等によって構成されている。プリアンブル５２のデータ列の具体例としては、例えば、０１０１０１・・・が、ユニークワード５３のデータ列の具体例としては、例えば、００１０００１・・・が挙げられる。プリアンブル５２は、ユニークワード５３と兼用であってもよい。なお、例えば、ＤＱＰＳＫ（Differential Quadrature Phase Shift Keying）の変調方式などシンボルクロック再生同期を必要としないシステムにおいては、プリアンブル５２が無くても通信が成立する。ペイロード部は、伝送すべきデータ（例えば、画像データ等）５４によって構成されている。データ５４は、誤り訂正符号部２０によって誤り訂正符号化されたデータ列となっており、ベースバンド信号処理部１４が備えている誤り訂正復号部１４１により復号化される。

図３は、ダイバーシチ受信装置３におけるアンテナ切り替え動作を示している。当初、ダイバーシチ受信装置３は待受状態となっており（＃１）、アンテナスイッチ１２によって２本のアンテナのうちいずれかのアンテナ１１ａ又は１１ｂが選択されている。ここでは、アンテナ１１ａが選択されているものとする。アンテナ１１ａがパケット１、２、．．．を受信すると（＃２）、ＲＦ部１３により復調され（＃３）、その復調信号がベースバンド信号処理部１４に入力される。ベースバンド信号処理部１４では、パケット先頭のプリアンブル５２によりシンボルクロック再生同期を確立し、ユニークワード５３でデータ５４の先頭を検出し、誤り訂正部１４１によりデータ５４の復号化処理をおこなう。本実施形態においては、ユニークワード５３をアンテナ切り替えの判定を行うためのデータ列としても用いる。これにより、アンテナ切り替えの判定を行うためのデータ列を別途設ける必要がなくなり、伝送効率の向上を図ることができる。

ビットエラー検出部１５は、誤り訂正部１４１により復号化されたパケットに含まれるユニークワード５３と、予め記憶しているユニークワードとを比較して、これらの不一致ビットをカウントし、ビットエラーレートとしてアンテナスイッチ制御部１６に出力する（＃４）。アンテナスイッチ制御部１６は、ビットエラー検出部１５によって検出されたビットエラーレートが所定の閾値の範囲内にあるとき（＃５においてＹＥＳ）、アンテナ１１ｂに切り替えてペイロード部のデータ５４を受信する（＃６）。ここで、ビットエラーレートが所定の閾値の範囲内にあるとは、ビットエラーレートが予め記憶している第１閾値未満でかつ第２閾値以上である場合をいうものとする（第１閾値未満及び第２閾値については後述する）。また、アンテナの切り替えは、ユニークワード５３のすべてのデータが受信される前に、完了させるものとする。一方、ビットエラー検出部１５によって検出されたビットエラーレートが所定の閾値の範囲内にないとき（＃５においてＮＯ）、アンテナスイッチ制御部１６は、現行のアンテナ１１ａのままペイロード部のデータ５４を受信する（＃７）。

図４は、上記＃４においてビットエラーレートを検出する手法を示している。ビットエラー検出部１５は、誤り訂正部１４１により復号化されて入力されたパケットのヘッダ部（入力データ列）を予め記憶しているユニークワード（検出用データ列）と比較し、不一致度（ビットエラーレート）を検出する。このとき、ビットエラー検出部１５は、入力データ列をシフトレジスタにより１ビットずつ送っていき、その都度、検出用データ列と比較して一致度を確認する。

図４上段に示すように、当初は、入力データ列のうちプリアンブルのデータが検出用データ系列と比較されるので、不一致ビットが極端に多くビットエラーレートは高くなる。アンテナスイッチ制御部１６は、ビットエラー検出部１５によって検出されたビットエラーレートと第１閾値と比較することにより、検出用データ列と比較された入力データ列がユニークワード５３であるかを判断する。ここで、第１閾値の値は、例えばユニークワード５３が６４ビットである場合は、８ビット程度が適当とされる。入力データ列が図中左側に繰り返しずらされ、図４中段に示す状態を経て図４下段に示す状態となると、入力データ列のユニークワード５３の先頭ビットが検出用データ列の先頭ビットと一致し、通信状態が完全であれば不一致ビットはゼロとなる。また、受信電力の低下などによりユニークワード５３に数個のエラービットが発生した場合は、数個の不一致ビットが観測されることになるが、ビットエラーレートが第１閾値未満であれば、ユニークワード５３の先頭ビットが検出され、入力データ列のユニークワード５３と検出用データ列の相関がとれたと判断できる。

図４下段に示す状態で検出したビットエラーレートは、送信装置２とダイバーシチ受信装置３との間の通信状態の良否を示している。アンテナスイッチ制御部１６は、第１閾値閾値よりも小さい第２閾値を用いて通信状態の良否を判定する。すなわち、ビットエラーレートが第２閾値よりも小さいときは、通信状態が良好であると判断して、アンテナ１１ａ、１１ｂの切り替えは行わない。一方、ビットエラーレートが第２閾値よりも大きいときは、通信状態が悪化している判断して、その改善を図るべく別のアンテナ１１ａ又は１１ｂに切り替える旨の制御信号をアンテナスイッチ１２に出力する。

ビットエラーレートが第２閾値よりも大きい場合であっても、ペイロード部のデータ５４の誤りは、通常、誤り訂正復号部１４１によって訂正されるため、直ちに通信に影響を及ぼすことはない。しかしながら、今後通信状態がさらに悪化した場合において、誤り訂正復号部１４１によって誤りが十分に訂正できなくなることが予想される。そこで、ビットエラーレートが第２閾値よりも大きい場合においては、アンテナスイッチ制御部１６は、アンテナスイッチ１２を制御して、もう一方のアンテナ１１ａ又は１１ｂに切り替える。上記第２閾値としては、例えば誤り訂正機能の訂正能力が６４ビット中の８ビットまでのエラー訂正が可能とした場合に、ユニークワード６４ビットに対して７ビット程度に設定される。

以上のように、本第１実施形態のダイバーシチ通信システム１によれば、ビットエラー検出部１５が算出したビットエラーレートが第１閾値以上であれば、比較したヘッダ部の入力データ列と検出用データ列との相関がとれていないものと判断して、ビットエラー検出部１５は、入力データ列を１ドットずらす。これを繰り返すことにより、ヘッダ部の入力データ列と検出用データ列との相関をとることができる。また、ヘッダ部のデータ列と検出用データ列との相関がとれた状態でビットエラーレートが第２閾値以上であれば、そのとき動作中のアンテナ１１ａ又は１１ｂが通信に最適なものではないと判断して、アンテナスイッチ制御部１６はアンテナ１１ａ、１１ｂを切り替える。これにより、受信レベルだけで判断するよりも、アンテナ１１ａ、１１ｂの切り替えを最適に行うことができ、無線通信の信頼性を高めることが可能となる。

また、選択されたアンテナ１１ａ又は１１ｂによってユニークワード５３のすべてのデータが受信される前に、アンテナの切り替えが完了し、次に選択されたアンテナ１１ａ又は１１ｂの動作が開始するので、ペイロード部のデータ５４を受信中にアンテナ１１ａ、１１ｂが切り替わることがなくなる。これにより、ペイロード部のデータ５４を連続的に受信することが可能となり、通信エラーの発生を防止できる。また、ダイバーシチ受信装置３が受信するペイロード部のデータ５４は、通信に最適なアンテナ１１ａ又は１１ｂを用いて受信されたものであることから、その中に含まれる誤りを誤り訂正部１４１によって訂正可能な程度にまで低減することができる。これにより、送信装置２とダイバーシチ受信装置３との間で信頼性の高い通信を行えるようになる。また、ヘッダ部の入力データ列と検出用データ列との相関がとれるまでアンテナを切り替えないので、無用なアンテナの切り替えを防止できる。さらに、変調方式を問わず、またチャネル毎に信号を完全に分けることができるため、遠近問題の際にはチャネル変更により対応可能である。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態によるダイバーシチ受信装置及びダイバーシチ通信システムについて図面を参照して説明する。図５は、ダイバーシチ通信システム１０２及びダイバーシチ受信装置３２の構成を示している。ダイバーシチ受信装置３２は、パケットエンド検出部（パケットエンド検出手段）１７を備えた点において、第１実施形態のダイバーシチ受信装置３と相違する。

図６は、本第２実施形態によるダイバーシチ通信システム１０２において、送信装置２からダイバーシチ受信装置３２に送信される無線信号を示している。本第２実施形態において、各パケットは、終端にパケットエンド信号５５が付加されて送信部２から送信される。パケットエンド信号（ポストアンブル）５５のデータ列の具体例としては、例えば、１００１０・・・が挙げられる。パケットエンド信号５５のデータ列の長さは、アンテナ１１ａ、１１ｂの切り替えに要する時間に応じて設定される。パケットエンド信号５５は、パケットエンド検出部１７によって検出される。パケットエンド検出部１７によってパケットエンド信号５５が検出されると、アンテナスイッチ制御部１６は、次のパケット信号の受信を開始するまでの間に、選択するアンテナ１１ａ、１１ｂを切り替える。

図７は、ダイバーシチ受信装置３２におけるアンテナ切り替え動作を示している。＃１乃至＃５及び＃７については、図３と同等であるので説明を省略する。ビットエラー検出部１５によって検出されたビットエラーレートが所定の閾値の範囲内にあるとき（＃５においてＹＥＳ）、パケットエンド検出部１７は、パケットエンド信号５５を検出するまで、パケット内のパケットエンド信号５５を検索する（＃１１、＃１２においてＮＯ）。パケットエンド信号５５が検出されると（＃１２においてＹＥＳ）、次のパケット信号の受信を開始するまでの間に、アンテナスイッチ制御部１６がアンテナ１１ａからアンテナ１１ｂに切り替えて、ダイバーシチ受信装置３２はその後送信されるペイロード部のデータ５４を受信する（＃６）。

本第２実施形態のダイバーシチ受信装置３２によれば、パケットエンド検出部１７がパケットエンド信号５５を検出した後次のパケットの受信に移行する前に、アンテナスイッチ制御部１６がアンテナ１１ａ、１１ｂを切り替えるので、ヘッダ部又はペイロード部のデータ５４を受信中にアンテナが切り替わることがなくなる。これにより、ヘッダ部又はペイロード部のデータ５４を連続的に受信することが可能となり、通信エラーの発生を防止できる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態によるダイバーシチ受信装置及びダイバーシチ通信システムについて図面を参照して説明する。図８は、ダイバーシチ通信システム１０３及びダイバーシチ受信装置３３の構成を示している。ダイバーシチ受信装置３３は、ダミービット検出部（ダミービット検出手段）１８を備えた点において、第１実施形態のダイバーシチ受信装置３と相違する。

図９は、本第３実施形態によるダイバーシチ通信システム１０３において、送信装置２からダイバーシチ受信装置３３に送信される無線信号を示している。本第３実施形態において、各パケットは、ヘッダ部とペイロード部との間にダミービット信号５６が付加されて送信部２から送信される。ダミービット信号５６のデータ列の具体例としては、例えば、１１０１０・・・が挙げられる。ダミービット信号５６のデータ列の長さは、アンテナ１１ａ、１１ｂの切り替えに要する時間に応じて設定される。ダミービット信号５６は、ダミービット検出部１８によって検出される。ダミービット検出部１８によってダミービット信号５６が検出されると、アンテナスイッチ制御部１６は、ダミービット検出部１８が引き続きダミービット信号５６を検出している間に、選択するアンテナ１１ａ、１１ｂを切り替える。

図１０は、ダイバーシチ受信装置３３におけるアンテナ切り替え動作を示している。＃１乃至＃５及び＃７については、図３と同等であるので説明を省略する。ビットエラー検出部１５によって検出されたビットエラーレートが所定の閾値の範囲内にあるとき（＃５においてＹＥＳ）、ダミービット検出部１８は、ダミービット信号５６を検出するまで、パケット内のダミービット信号５６を検索する（＃２１、＃２２においてＮＯ）。ダミービット信号５６が検出されると（＃２２においてＹＥＳ）、アンテナスイッチ制御部１６は、アンテナ１１ｂに切り替えてペイロード部のデータ５４を受信する（＃２３）。

本第３実施形態によるダイバーシチ通信システム１０３においては、ビットエラー検出部１５が、ユニークワード５３の相関、すなわちビットエラーレートを検出した直後にアンテナスイッチ制御部１６がアンテナ１１ａ、１１ｂを切り替えるようにしてもよい。すなわち、図９に示すようにユニークワード５３とデータ５４の間にダミービット信号５６を入れて送信装置２からダイバーシチ受信装置３３に送信し、いずれかのアンテナがダミービット信号５６を受信している間に（ペイロード部のデータ５４を受信する前に）、アンテナ１１ａ、１１ｂを切り替えるようにしてもよい。これにより、ダミービット信号を検出することなくダミービット信号の受信中にアンテナを切り替え可能となり、図８に示す構成からダミービット検出部１８を省くことができる。また、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）回路を搭載した場合、アンテナ切り替え後に利得が変化してしまった場合でもダミービット信号５６を伝送している時間分ＡＧＣが安定する時間を確保できる。そのため、振幅が読み込み可能な一定レベルにＡＧＣが安定してからデータを読み始めることができるため、アンテナ切り替えによるレベル変動によるビットエラーを低減できる。さらに、ダミービット信号５６の送信時間を十分に長く設定することにより、ビットエラーをなくすことも可能となる。

本第３実施形態のダイバーシチ受信装置３３によれば、いずれかのアンテナがダミービット信号５６を受信している間、すなわちペイロード部のデータ５４を受信する前に、アンテナスイッチ制御部１６がアンテナ１１ａ、１１ｂを切り替えるので、ペイロード部のデータ５４を受信中にアンテナが切り替わることがなくなる。これにより、ペイロード部のデータ５４を連続的に受信することが可能となり、通信エラーの発生を防止できる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態によるダイバーシチ受信装置及びダイバーシチ通信システムについて図面を参照して説明する。図１１は、ダイバーシチ通信システム１０４及びダイバーシチ受信装置３４の構成を示している。ダイバーシチ通信システム１０４は、送信装置２４及びダイバーシチ受信装置３４等を有している。送信装置２４は、ＲＦ部（符号化率信号受信手段）２２を有する点で送信装置２とは相違する。ダイバーシチ受信装置３４は、信号品質測定部（信号品質測定手段）４１と、符号化率決定部（符号化率決定手段）４２と、ＲＦ部（符号化率信号送信手段）４３を有する点でダイバーシチ受信装置３とは相違する。

信号品質測定部４１は、アンテナ１１ａ、１１ｂを介して受信した信号の品質レベルを測定する。符号化率決定部４２は、信号の品質レベルと符号化率とを関連づけた対応表を参照し、信号品質測定部４１によって測定された品質レベルに応じて符号化率を決定し対応する符号化率信号を誤り訂正復号部１４１、ＲＦ部４３等に出力する。誤り訂正復号部１４１は、誤り訂正符号部２０によって符号化されたデータ列を符号化率決定部４２によって決定された符号化率で復号する。ＲＦ部４３は、符号化率決定部４２によって決定された符号化率信号をアンテナ１１ａ、１１ｂを介して送信装置２４に送信する。ＲＦ部２２は、ＲＦ部４３によって送信された符号化率信号をアンテナ２１を介して受信して誤り訂正符号部２０に出力する。誤り訂正符号部２０は、ＲＦ部２２によって受信された符号化率信号に応じてデータ列を符号化し、アンテナ２１を介して送信する。本実施形態において、符号化されるデータ列の符号化率は、信号品質測定部４１によって測定された品質レベルに応じて可変とされる。すなわち、通信環境が悪化し、受信した信号の品質レベルが低下傾向にある場合には、符号化率を下げ、受信信号の品質を維持する。一方、通信環境が良好である場合には、符号化率を上げ、信号の伝送効率を向上させる。

図１２は、本第４実施形態によるダイバーシチ通信システム１０４において、送信装置２４からダイバーシチ受信装置３４に送信される無線信号を示している。本第４実施形態において、各パケットは、終端にＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）符号５７が付加されて送信部２から送信される。受信信号の品質は、各パケットに付加されたＣＲＣ符号５７を用い、パケットエラーレートを測定する方法やＲＳＳＩ機能により受信レベルを測定する方法などが挙げられる。

図１３は、ダイバーシチ受信装置３４におけるアンテナ切り替え動作を示している。＃１乃至＃６及び＃７については、図３と同等であるので説明を省略する。いずれかのアンテナ１１ａ又は１１ｂにてデータ５４及びＣＲＣ符号５７を受信すると、信号品質測定部４１が受信した信号の品質を測定し、対応する信号を符号化率決定部４２に出力する（＃３１）。符号化率決定部４２は、信号品質測定部４１によって測定された品質が劣化していると判断すると（＃３２においてＹＥＳ）、符号化率決定部４２が符号化率を決定し、ＲＦ部４３、アンテナ１１ａ又は１１ｂを介して送信装置２４に送信する（＃３３）。そして送信装置２４の誤り訂正符号部２０は、ＲＦ部２２によって受信された符号化率信号に応じて符号化率を変更する（＃３４）。このとき、誤り訂正復号部１４１における誤り訂正復号化の際に必要な符号化率も変更される。そして、符号化率の変更に併せて、上述した入力データ列と検出用データ列とを比較する際の第２閾値の値を変更する（＃３５）。これは符号化率の変更によりビットエラーに対する耐性が影響を受けるためである。

例えば符号化率が１／２の場合と３／４の場合を考える。符号化率が１／２とは受信したデータ５４のうち１／２が実際に送信したいデータであり、３／４とは受信したデータ５４のうち３／４が実際に送信したいデータであることを示す。データ５４を２０Ｍビットとすると、符号化率が１／２の場合は、１０Ｍビットが実際に送信したいデータで、残りの１０Ｍビットがパリティ（誤り訂正を行うための冗長ビット）である。同様に、符号化率が３／４の場合は、１５Ｍビットが実際に送信したいデータで、残りの５Ｍビットがパリティとなる。誤り訂正はパリティが多い方が、すなわち符号化率が低い方が訂正能力が高く、この場合は符号化率１／２の方が高い訂正能力を持つ。

その結果、例えば符号化率が３／４の場合、ユニークワード５３におけるビットエラーが４ビット以下であれば完全に訂正が可能であった場合において、符号化率を１／２に変更すると８ビットまで完全に訂正が可能となる誤り訂正機能を用いたとする。このとき、ユニークワード５３におけるビットエラーレートの第２閾値を４ビットとした状態のままで、符号化率を３／４から１／２に変更すると、実際は８ビットまでのエラーが訂正可能であるにもかかわらず５ビットのエラーでアンテナを切り替えてしまう事態が発生する。切り替え後のアンテナから受信された信号品質が良好であれば問題は無いが、信号品質が悪い場合は、無駄に信号品質を劣化させてしまう虞が生ずる。よって、このような不具合を防ぐために、符号化率を変更した場合には、同時にユニークワード５３のビットエラーレートの第２閾値を符号化率に対応したものに変更し、信号品質の劣化を防ぐ。より具体的には、符号化率を低めた場合には第２閾値を高く設定し、符号化率を高めた場合には第２閾値を低く設定する。

本第４実施形態のダイバーシチ通信システム１０４によれば、ダイバーシチ受信装置３４によって受信された信号の品質レベルに応じて符号化率を機動的に変更するので、通信環境等の変化に柔軟に対応できる信頼性の高い無線通信を行うことが可能となる。また、符号化率を変更することに伴い、アンテナ切り替えのきっかけ（トリガ）となるユニークワード５３のビットエラーレートに対する第２閾値を併せて変更するようにしたため、無用なアンテナ切り替えを防ぎ、信号品質の劣化を防ぐことができる。

なお、本発明は上記実施形態の構成に限られることなく、少なくともビットエラー検出部１５が、パケットに含まれるヘッダ部のユニークワード５３の入力データ列を１ビットずつずらしながら、検出用データ列と比較してビットエラーレートを決定し、このビットエラーレートが第２閾値以上かつ第１閾値未満の範囲内にあるとき、アンテナスイッチ制御部１６が動作させるアンテナ１１ａ又は１１ｂを切り替えるように構成されていればよい。

１ ダイバーシチ通信システム
２ 送信装置
３ ダイバーシチ受信装置
１１ａ、１１ｂ アンテナ
１４ ベースバンド信号処理部
１５ ビットエラー検出部（ビットエラー検出手段）
１６ アンテナスイッチ制御部（アンテナ制御手段）
１７ パケットエンド検出部（パケットエンド検出手段）
１８ ダミービット検出部（ダミービット検出手段）
２０ 誤り訂正符号部（誤り訂正符号化手段）
２２ ＲＦ部（符号化率信号受信手段）
４１ 信号品質測定部（信号品質測定手段）
４２ 符号化率決定部（符号化率決定手段）
４３ ＲＦ部（符号化率信号送信手段）
５５ パケットエンド信号
５６ ダミービット信号

Claims (8)

1. 無線信号を受信する複数のアンテナと、前記複数のアンテナのうちいずれかを選択し動作させるアンテナ制御手段と、前記アンテナ制御手段によって選択されたアンテナによって受信された無線信号のビットエラーを検出するビットエラー検出手段とを備え、
   前記無線信号は、ヘッダ部とペイロード部を含むパケットに分割され、
   前記ビットエラー検出手段は、前記パケットに含まれるヘッダ部のデータ列を１ビットずつずらしながら、所定のデータ列と比較してビットエラーレートを算出し、このビットエラーレートが第１閾値未満であり、かつ前記第１閾値よりも小さい第２閾値以上であるとき、前記アンテナ制御手段は、動作させるアンテナを前記選択されたアンテナとは異なるアンテナに切り替えることを特徴とするダイバーシチ受信装置。
2. 前記アンテナ制御手段は、前記選択されたアンテナによって前記ヘッダ部のすべてのデータが受信される前に、前記ビットエラー検出手段が前記ビットエラーを検出し、前記選択するアンテナを切り替えることを特徴とする請求項１に記載のダイバーシチ受信装置。
3. 各パケットは、終端にパケットエンド信号が付加されて送信され、
   前記パケットエンド信号を検出するパケットエンド検出手段をさらに備え、
   前記アンテナ制御手段は、前記パケットエンド検出手段が前記パケットエンド信号を検出してから次のパケット信号の受信を開始するまでに、前記選択するアンテナを切り替えることを特徴とする請求項１に記載のダイバーシチ受信装置。
4. 各パケットは、ヘッダ部とペイロード部との間にダミービット信号が付加されて送信され、
   前記ダミービット信号を検出するダミービット検出手段をさらに備え、
   前記アンテナ制御手段は、いずれかのアンテナが前記ダミービット信号を受信している間に、前記選択するアンテナを切り替えることを特徴とする請求項１に記載のダイバーシチ受信装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のダイバーシチ受信装置と、前記ダイバーシチ受信装置に無線信号を送信する送信装置を備えたことを特徴とするダイバーシチ通信システム。
6. 前記送信装置は、前記パケットに含まれるペイロード部のデータを誤り訂正符号化する誤り訂正符号化手段を有し、
   前記ダイバーシチ受信装置は、前記誤り訂正符号化手段によって誤り訂正符号化されたペイロード部のデータを復号することにより誤りを訂正する誤り訂正復号化手段を有することを特徴とする請求項５に記載のダイバーシチ通信システム。
7. 前記ダイバーシチ受信装置は、受信した信号の品質レベルを測定する信号品質測定手段と、前記信号品質測定手段によって測定された品質レベルに応じて符号化率を決定し対応する符号化率信号を出力する符号化率決定手段と、前記符号化率決定手段によって出力された符号化率信号を前記送信装置に送信する符号化率信号送信手段を有し、
   前記送信装置は、前記符号化率信号送信手段によって送信された符号化率信号を受信する符号化率信号受信手段を有し、
   前記誤り訂正符号化手段は、前記符号化率信号受信手段によって受信された符号化率信号に応じて、前記誤り訂正符号化手段による誤り訂正符号化率を変更することを特徴とする請求項６に記載のダイバーシチ通信システム。
8. 前記アンテナ制御手段は、前記符号化率決定手段から出力された符号化率信号に基づいて、前記第２閾値を変更することを特徴とする請求項７に記載のダイバーシチ通信システム。

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