JP5658946B2

JP5658946B2 - アンテナ切替受信システム

Info

Publication number: JP5658946B2
Application number: JP2010190074A
Authority: JP
Inventors: 厳茂住; 辻本　郁夫; 郁夫辻本; 笠井　秀樹; 秀樹笠井
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2010-08-26
Filing date: 2010-08-26
Publication date: 2015-01-28
Anticipated expiration: 2030-08-26
Also published as: JP2012049832A

Description

本発明は、無線通信システムにおいてアンテナを切り替えて受信するアンテナ切替受信システムに関する。

無線通信システムにおいて、マルチパスフェージングによるレベル劣化が課題のひとつとして挙げられる。受信アンテナが受信する信号は、送信アンテナから直接受信アンテナに入力される信号だけではなく、複数の異なる経路を経て入力される信号も存在する。そのため、各々異なる遅延時間を持った信号（マルチパス）も受信アンテナに入力されてしまうため、受信アンテナ端で信号同士が重なり合い、打ち消し合うなどして受信レベルが劣化してしまう。これがマルチパスフェージングによるレベル劣化と称される現象である。

このマルチパスフェージングによるレベル劣化の影響を回避するための代表的な方策として、ＯＦＤＭなどのマルチキャリア伝送技術がある。これは伝送する情報を複数のキャリア（サブキャリア）に分けて広い周波数帯域で伝送するため、マルチパスフェージングによるレベル劣化の影響を低減できるという技術である。しかしながら、ＯＦＤＭ伝送ではフーリエ逆変換及びフーリエ変換により周波数軸と時間軸を変換して処理する複雑な構成が必要となり回路規模が増大してしまうため、低コスト化を図るのが困難であるという欠点があった。

また、複数のアンテナを切り替える「切替ダイバーシチ」、「選択ダイバーシチ」や各アンテナでの受信信号を合成する「合成ダイバーシチ」による対策がある。これらはマルチパスフェージングによる影響は受信器の場所や電波の偏波面などによって異なることを利用した方策である。「選択ダイバーシチ」は、複数のアンテナでの受信レベルを監視しておき、最適なアンテナで信号を受信する技術であるが、アンテナの個数分の受信器が必要となるため回路規模が大きくなるという欠点があった。また、「合成ダイバーシチ」は複数のアンテナで受信した信号の位相を揃えて合成する技術であるが、こちらもアンテナの個数分の受信器及び各信号の位相を合わせる移相器が必要となるため回路規模が大きくなるという欠点があった。

「切替ダイバーシチ」は一方のアンテナでマルチパスフェージングの影響がある場合は、もう一方のアンテナに切り替えることによりマルチパスフェージングの影響を低減するという技術である（例えば、特許文献１参照）。近年、携帯用無線機器の普及により、アンテナ切替部も小型化や低コスト化が要求されており、１つの受信機で構成できるため、開発が容易で回路規模が小さく低コスト化が図れる「切替ダイバーシチ」が様々な無線器に搭載されている。

特開平０６−３０３２１８号公報

しかしながら、「切替ダイバーシチ」においては、切り替え先のアンテナでの受信レベルはアンテナを切り替えるまで分からない。そのため、もし切り替え先のアンテナでの受信レベルがさらに低かった場合には、より劣悪な条件で信号を受信しなければならないという欠点がある。

さらに無線ＬＡＮでは、複数のフレーム（ペイロード信号の一塊）を受信し、エラーが複数のフレームに亘って検出された際にアンテナを切り替えるシステム、つまりエラーが発生した後のアンテナ切り替えを基本としている。発生したエラーに対しては再度同じフレームを送信器に送ってもらうことにより対応している（再送機能）。しかしながら、マルチパスフェージングにより通信環境が劣悪な状況では再送回数が増え、音声や映像など高速で次々に新しいペイロード信号を受信する必要がある機器には不向きとなる。

本発明は、簡素な構成で、マルチパスが多い環境下においても正確に受信レベルの高いアンテナを選択することにより、マルチパスフェージングによるレベル変動の影響を低減できるアンテナ切替受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本発明のアンテナ切替受信システムは、複数のアンテナを切り替えて無線信号を受信するアンテナ切替受信システムにおいて、ペイロード信号を受信する前に、それぞれのアンテナでテスト信号を受信してペイロード信号を受信するアンテナを選択し、前記テスト信号を受信するアンテナは、前記テスト信号の前に検出したアンテナ切替タイミング検出用信号に基づいて切り替えられ、前記アンテナ切替タイミング検出用信号は、１フレーム内で複数回に亘って送信されるものであり、前記アンテナ切替タイミング検出用信号の長さの倍以上の周期の所定期間毎に、アンテナを切り替えるアンテナ定期切替制御部をさらに備えることを特徴とする。

このアンテナ切替受信システムにおいて、前記アンテナ切替タイミング検出用信号は、特定の並びの信号列によって構成されて送信されるものであり、送信される前記アンテナ切替タイミング検出用信号と同一の並びの信号列を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶されている信号列と、受信した前記アンテナ切替タイミング検出用信号の信号列の相関値を算出する相関値算出部を有し、前記アンテナ切替タイミング検出用信号を前記相関値算出部によって算出された相関値に基づいて検出することが好ましい。

このアンテナ切替受信システムにおいて、ペイロード信号と比較して、低い伝送速度で送信された前記アンテナ切替タイミング検出用信号を検出することが好ましい。

このアンテナ切替受信システムにおいて、前記アンテナ切替タイミング検出用信号は、受信レベルに依存せず飽和状態でも復調可能とされていることが好ましい。

このアンテナ切替受信システムにおいて、特定のアンテナ切替基準タイミングから次のアンテナ切替基準タイミングまでの時間をカウントするカウンタ部を備え、前記カウンタ部のカウント値に基づいてアンテナ切替基準タイミングを検出することが好ましい。

このアンテナ切替受信システムにおいて、前記アンテナ切替タイミング検出用信号の検出後、所定期間は前記アンテナ切替タイミング検出用信号の検出を行わないことが好ましい。

このアンテナ切替受信システムにおいて、前記アンテナ切替タイミング検出用信号の検出後、さらにユニークワード信号を検出した後、所定期間は前記アンテナ切替タイミング検出用信号の検出を行わないことが好ましい。

このアンテナ切替受信システムにおいて、前記アンテナ切替タイミング検出信号を検出していない時間をカウントする非検出時間カウンタ部を備え、いずれかのアンテナによって受信中に前記非検出時間カウンタ部が所定の時間をカウントしたときは、別のアンテナに切り替えることが好ましい。

このアンテナ切替受信システムにおいて、前記テスト信号は、特定の並びの信号列によって構成されて送信されるものであり、前記記憶部は、送信される前記テスト信号と同一の並びの信号列をさらに記憶し、前記記憶部に記憶されているテスト信号の信号列と、受信した前記テスト信号の信号列の相関値を算出する第２相関値算出部をさらに有し、前記第２相関値算出部は、算出した相関値に基づいて、前記テスト信号を検出したとき、アンテナ切替を行うことなくペイロード信号を受信することが好ましい。

このアンテナ切替受信システムにおいて、前記テスト信号の数に対応して複数の前記第２相関値算出部を有することが好ましい。

本発明によれば、ペイロード信号を受信する前に、各アンテナでテスト信号を受信してペイロード信号を受信するアンテナを選択するので、簡素な構成でマルチパスフェージングによるレベル変動の影響を低減できる。これにより、マルチパス環境下においてもマルチパスフェージングに起因した受信レベルの劣化によるエラー発生を回避しやすくなる。

本発明の一実施形態によるアンテナ切替受信システムの概略構成を示すブロック図。同アンテナ切替受信システムにおいて、２つのアンテナを用いて受信される信号と、この信号を受信したときの上記アンテナ切替受信システムの動作を示す図。同アンテナ切替受信システムの動作を示すフローチャート。上記実施形態によるアンテナ切替受信システムの変形例の概略構成を示すブロック図。同変形例において、２つのアンテナを用いて受信される信号と、この信号を受信したときの上記アンテナ切替受信システムの動作を示す図。同変形例の動作を示すフローチャート。同アンテナ切替受信システムの別な変形例において、２つのアンテナを用いて受信される信号と、この信号を受信したときの上記アンテナ切替受信システムの動作を示す図。同アンテナ切替受信システムのさらに別な変形例の概略構成を示すブロック図。同変形例において、２つのアンテナを用いて受信されるフレームとカウンタ値の関係を示す図。同変形例において、２つのアンテナを用いて受信されるフレームとカウンタ値の別な関係を示す図。同変形例の動作を示すフローチャート。同アンテナ切替受信システムのさらに別な変形例の概略構成を示すブロック図。同変形例において、２つのアンテナを用いて受信される信号と、この信号を受信したときの上記アンテナ切替受信システムの動作を示す図。同変形例の動作を示すフローチャート。同アンテナ切替受信システムのさらに別な変形例の概略構成を示すブロック図。同変形例において、２つのアンテナを用いて受信される信号と、この信号を受信したときの上記アンテナ切替受信システムの動作を示す図。同変形例の動作を示すフローチャート。同アンテナ切替受信システムのさらに別な変形例の概略構成を示すブロック図。同変形例において、２つのアンテナを用いて受信される信号と、この信号を受信したときの上記アンテナ切替受信システムの動作を示す図。同変形例の動作を示すフローチャート。同アンテナ切替受信システムのさらに別な変形例の概略構成を示すブロック図。同変形例において、２つのアンテナを用いて受信される信号と、この信号を受信したときの上記アンテナ切替受信システムの動作を示す図。同変形例の動作を示すフローチャート。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態によるアンテナ切替受信システムについて図面を参照して説明する。図１はアンテナ切替受信システムの概略構成を示している。アンテナ切替受信システム１０は、２本のアンテナを有するアンテナ部１１と、アンテナ切替部１２と、アンテナ切替タイミング検出部１３と、アンテナ切替判断部１４等によって構成されている。アンテナ切替部１２は、２本のアンテナからいずれかのアンテナに切り替える。アンテナ切替タイミング検出部１３は、例えば、所定レベル以上の信号を検出することにより、アンテナ切替部１２がアンテナを切り替えるタイミングを検出する。アンテナ切替判断部１４は、アンテナ切替部１２を介していずれかのアンテナで受信した信号のＲＳＳＩ（受信信号強度）等に基づいて、ペイロード信号を受信するアンテナを選択し、その旨の制御信号をアンテナ切替部１２に出力する。以下において、アンテナ切替部１２に接続され、切り替えられるアンテナが２本の場合について説明するが、同アンテナは３本以上であってもよい。

図２は、アンテナ切替受信システム１０において、２つのアンテナ、すなわちアンテナＡ及びアンテナＢを用いて受信される信号と、この信号を受信したときの上記アンテナ切替受信システム１０の動作を示している。特に、当初アンテナＡが選択されており、そのアンテナＡによってテスト１信号を受信する場合の例を示している。また、図３は、第１実施形態のアンテナ切替受信システム１０の動作をフローチャートにて示している。

図２に示した信号は、本実施形態のアンテナ切替受信システム１０に対応する送信システムから送信される。送信システムからは、少なくともテスト１信号、テスト２信号及びペイロード信号が送信される。テスト１信号、テスト２信号及びペイロード信号によって１つのフレームが構成される。ペイロード信号の前には、フレーム同期をとるためのユニークワード信号（図示せず）が送信される。

テスト１信号及びテスト２信号は、ペイロード信号を受信するアンテナを選択するために用いられる。テスト１信号は、当初選択されていたアンテナによって受信され、テスト２信号は、切り替えられたアンテナによって受信される。なお、このテスト信号は、アンテナ切替部１２によって切り替えられるアンテナの本数に応じて適宜追加される。ペイロード信号には、例えばヘッダ及び映像や音声及び気温並びに等化器がマルチパス環境を推定するための既知の信号列などの各種データ又は各種の制御信号が含まれる。

図２、３を参照して、第１実施形態のアンテナ切替受信システム１０の動作について説明する。アンテナ切替受信システム１０は、当初待機（＃１）している。アンテナ切替受信システム１０のアンテナ部１１が信号を受信し（＃２）、アンテナ切替タイミング検出部１３が、アンテナ切替タイミングを検出すると（＃３においてＹＥＳ）、アンテナ切替判断部１４が、アンテナＡの受信レベルを検出する（＃４）。ここで受信レベルの検出は、ＲＳＳＩによるものに限られることなく、受信信号を自動利得制御回路によって増幅する際の増幅率によるものであってもよい。そして、アンテナ切替判断部１４は、アンテナＢに切り替えて（＃５）、アンテナＢの受信レベルを検出する（＃６）。アンテナの切り替えは、アンテナ切替タイミング検出部１３によって検出されたアンテナ切替タイミングに基づいてなされる。その後、アンテナ切替判断部１４は、アンテナＡの受信レベルとアンテナＢの受信レベルを比較する（＃７）。アンテナＡの受信レベルのほうが大きいときは（＃８においてＹＥＳ）、アンテナ切替判断部１４は、ペイロード信号を受信するためのアンテナとしてアンテナＡを選択する。すなわち、アンテナ切替判断部１４は、アンテナＡに切り替える制御信号をアンテナ切替部１２に出力し（＃９）、アンテナＡによってペイロード信号を受信する（＃１０）。図２に示す例は、この場合に相当する。アンテナＢの受信レベルのほうが大きいときは（＃８においてＮＯ）、ペイロード信号を受信するためのアンテナとしてアンテナＢを選択する。すなわち、アンテナ切替判断部１４は、アンテナＢに固定したまま、アンテナＢによってペイロード信号を受信する（＃１１）。なお、アンテナＡの受信レベルとアンテナＢの受信レベルが同等である場合には、最後にテスト信号を受信したアンテナＢによってペイロード信号を受信する（＃１１）。

本アンテナ切替受信システム１０によれば、ペイロード信号を受信する前に、各アンテナでテスト信号を受信してペイロード信号を受信するアンテナを選択するので、簡素な構成でマルチパスフェージングによるレベル変動の影響を低減できる。これにより、マルチパス環境下においてもマルチパスフェージングに起因した受信レベルの劣化によるエラー発生を回避できる。また、再送回数を減らしてよりリアルタイムに近い伝送を実現することができる。また、再送が不要な場合にあっては、再送機能を無くして、低コスト化及び小型化に貢献することもできる。

（変形例）
図４は上記第１実施形態のアンテナ切替受信システム１０の変形例の概略構成を示している。このアンテナ切替受信システム１０においては、図１のアンテナ切替タイミング検出部１３の一例として相関値算出部１５が適用されている。また、送信システムからは、テスト１信号の前に、特定の並びの信号列によって構成されるアンテナ切替タイミング検出用信号が送信される。アンテナ切替タイミング検出用信号は、テスト１信号及びテスト２信号を受信する際に、使用するアンテナをアンテナＡ又はアンテナＢに切り替える基準となるタイミングを検出するため信号である。アンテナ切替タイミング検出用信号は、ペイロード信号の伝送速度よりも低い伝送速度で送信される。相関値算出部（記憶部）１５は、送信システムから送信されるアンテナ切替タイミング検出用信号と同一の並びの信号列（レファレンス信号）を記憶する。信号列の例としては、01100101011000101・・・などのランダム信号、若しくは相関特性に優れるＭ系列やそれに類する信号列が挙げられる。相関値算出部１５は、記憶している信号列と、受信したアンテナ切替タイミング検出用信号の信号列の相関値を算出する。本変形例においては、相関値算出部１５によって算出された相関値に基づいてアンテナ切替タイミング検出用信号を検出する。

図５は、本変形例のアンテナ切替受信システム１０において、アンテナＡ及びアンテナＢを用いて受信される信号と、この信号を受信したときの上記アンテナ切替受信システム１０の動作を示している。また、図６は、本変形例のアンテナ切替受信システム１０の動作をフローチャートにて示している。本変形例においては、図３に示す＃３の処理に替えて＃１２が実行される。

送信システムからは、アンテナ切替タイミング検出用信号、テスト１信号、テスト２信号及びペイロード信号が送信される。１フレームを構成するアンテナ切替タイミング検出用信号、テスト１信号、テスト２信号及びペイロード信号のうち、アンテナ切替タイミング検出用信号は、他の信号と比較して、低い伝送速度で送信される。いずれかのアンテナを介して受信した信号は、１サンプルずつずらしながら相関値算出部１５によって記憶されているレファレンス信号と比較され、一致度を順次数値化することにより相関値が算出される。一致度が所定の閾値以上となれば、アンテナ切替タイミング検出用信号を検出したと判断し（＃１２においてＹＥＳ）、アンテナ切替判断部１４が、アンテナＡの受信レベルを検出する（＃４）。以下の処理は、図３と同様であるため、説明を省略する。

このアンテナ切替受信システム１０によれば、アンテナ切替のタイミング検出は、相関値検出により行うので、アンテナ切替タイミング検出用信号とノイズとをより明確に区別することができ、ノイズに対する耐性を強化することが可能となる。また、アンテナ切替を実施したい箇所にアンテナ切替タイミング検出用信号の信号列を挿入するだけでアンテナ切替の判断を任意の箇所で行うことができるので、フレーム構成の自由度を高めることができる。

また、ペイロード信号と比較して低い伝送速度で送信されたアンテナ切替タイミング検出用信号を受信するので、マルチパスによる符号間干渉の影響が回避されるとともに、１ビットあたりの信号のエネルギーが大きくなり高感度となる。そのため、マルチパスフェージング等の通信環境の劣化に起因する受信レベル劣化の影響を受けたアンテナが選択されている場合であっても、もれなくアンテナ切替タイミング検出用信号を検出できるようになる。従って、マルチパスフェージング等の通信環境の劣化に起因する受信レベル劣化の影響を受けたアンテナが選択されている場合であっても、ペイロード信号を受信するアンテナの選択を適確に行えるようになる。例えば、当初選択されたアンテナがマルチパスフェージングに起因するレベル劣化の影響を受けていても、上記影響がより少ないアンテナでペイロードを受信できる。これにより、マルチパスフェージングに起因するレベル劣化の影響による受信エラーを回避することができる。

（変形例）
図７（ａ）は、アンテナ切替受信システム１０のさらに別な変形例のアンテナ切替タイミング検出用信号として送信される信号（変調信号）の例を示す。図７（ｂ）は、レベル調整を行った復調信号の例を、図７（ｃ）は、レベル調整を行わない飽和状態の復調信号の例をそれぞれ示す。アンテナ部１１及びアンテナ切替部１２を介して受信され復調された信号は、自動利得制御部（図示せず）によってレベル調整された後、相関値算出部１５に入力される。ここで、マルチパスフェージングの影響が大きい場合は、図７（ｂ）に示すように、自動利得制御部による利得制御後の復調信号レベルが小さくなる虞がある。そこで、本変形例は、例えば送信信号をＢＰＳＫなどの２値信号とすることにより、利得制御を不要とし、飽和状態でも復調・検出できるように構成されている。

このアンテナ切替受信システム１０においては、送信信号を２値信号とすることにより受信信号を自動利得制御部による利得制御を行わずに相関値算出部１５に入力した場合にも図７（ｃ）に示すように受信レベルに依存しないため飽和状態でも復調可能となる。従って、マルチパスフェージングの影響を少なくし、受信レベルの劣化を抑制することができる。その結果、アンテナ切替タイミング検出用信号の検出確率を向上させて、アンテナの切り替えができなくなる確率を低減できる。また、自動利得制御部による利得を最大に固定することによっても、受信レベルに依存せず飽和状態でも復調可能とされる。

（変形例）
図８は上記第１実施形態のアンテナ切替受信システム１０のさらに別な変形例の概略構成を示している。このアンテナ切替受信システム１０においては、図１のアンテナ切替受信システム１０にカウンタ部１６を加えて構成されている。カウンタ部１６は、特定のアンテナ切替基準タイミングから次のアンテナ切替基準タイミングまでの時間をカウントする。アンテナ切替受信システム１０においては、カウンタ部１６のカウント値に基づいて次のアンテナ切替タイミング基準を検出する。

図９、１０は、本変形例のアンテナ切替受信システム１０において、アンテナＡ及びアンテナＢを用いて受信される信号（フレーム）と、カウンタ部１６の動作を示している。特に、図９はフレームが誤差を伴うことなく一定周期で受信される場合を、図１０はフレームが誤差を伴い一定周期で受信されない場合をそれぞれ示している。また、図１１は、本変形例のアンテナ切替受信システム１０の動作（特に図１０に対応する動作）をフローチャートにて示している。本変形例においては、図３に示す＃３の処理に替えて＃１３、＃１４が実行される。

カウンタ部１６は、最初にアンテナ切替タイミング検出部１３がアンテナ切替タイミング検出用信号を検出したときからカウントを開始する。そして、次のフレームにおけるアンテナ切替の基準となるタイミングに相当するカウント値Ｎまでカウントし、カウンタをリセットする。カウンタ部１６のカウントの開始は、各フレーム内で確定されるタイミングであればよく、テスト２信号の後にフレーム同期をとるためのユニークワード信号の検出によって同期が確立されたタイミングであってもよい。

図９において、フレームが一定周期で受信される場合は、アンテナ切替タイミング検出部１３が次のフレームにおけるアンテナ切替タイミング検出用信号を検出するタイミングとカウンタ部１６がカウント値Ｎをカウントするタイミングを一致させることができる。従って、カウンタ部１６がカウント値Ｎをカウントしたとき、アンテナ切替タイミング検出用信号を検出したとみなすことができる。これにより、次のフレーム以降からアンテナ切替タイミング検出用信号が不要となるため、ペイロード信号の伝送効率を向上させることができる。なお、図９における動作は、図１１における＃１４の処理を省略し＃４に移行したものに相当する。

一方、図１０において、フレームが一定周期で受信できない場合は、カウンタ部１６がカウント値を補助的に使用しながら、アンテナ切替タイミング検出部１３が次のフレームにおけるアンテナ切替タイミング検出用信号を検出する。すなわち、カウンタ部１６のカウント値によっておおよそのアンテナ切替の基準となるタイミングを検出し、その前後の所定時間だけアンテナ切替タイミング検出部１３を動作させる。図１０及び図１１においては、例えば、カウンタ部１６がＮ−４までカウントした後（＃１３においてＹＥＳ）、所定時間に亘ってアンテナ切替タイミング検出部１３を動作させて、アンテナ切替タイミング検出用信号を検出する（＃１４）。これにより、フレームの周期に誤差を含むときであっても、カウンタ部１６のカウント値を補助的に使用することにより、アンテナ切替タイミング検出用信号の検出精度を向上させることができる。例えば、アンテナ切替タイミング検出部１３として相関値算出部１５を適用する場合には、常時アンテナ切替タイミング検出用信号を検出している場合よりも、相関値の演算に伴うアンテナ切替タイミング検出用信号を誤検出する確率を低減することができる。なお、＃１４において、アンテナ切替タイミング検出用信号を検出できたときは（＃１４においてＹＥＳ）、＃４に移行し、できなかったときは（＃１４においてＮＯ）、＃１に戻る。

（変形例）
図１２は上記第１実施形態のアンテナ切替受信システム１０のさらに別な変形例の概略構成を示している。このアンテナ切替受信システム１０においては、図１のアンテナ切替受信システム１０にアンテナ定期切替制御部１７を加えて構成されている。アンテナ定期切替制御部１７は、アンテナ切替タイミング検出用信号の長さの倍以上の周期の所定期間毎に、アンテナを切り替える。これに伴い、アンテナ切替タイミング検出用信号は、１フレーム内で少なくともアンテナ本数の倍以上の複数回に亘って送信される。

図１３は、本変形例のアンテナ切替受信システム１０において、アンテナＡ及びアンテナＢを用いて受信される信号と、この信号を受信するときの上記アンテナ切替受信システム１０の動作を示している。特に、アンテナ切替タイミング検出用信号の長さの倍の周期毎に、アンテナを切り替える場合を示している。また、図１４は、本変形例のアンテナ切替受信システム１０の動作をフローチャートにて示している。本変形例においては、図３に示す＃２，＃３の処理に替えて＃１５乃至＃１８が実行される。

本変形例においては、送信システムから送信されるフレームは、アンテナ切替タイミング検出用信号１乃至４を含んで構成される。アンテナ切替タイミング検出用信号１乃至４は、それぞれ異なる特定の信号列で構成されている。アンテナ切替受信システム１０は、送信システムからフレームが送信されるタイミングとは関係なくアンテナを切り替えるため、いずれのアンテナでどの信号を受信するかについて様々なパターンが考えられる。例えば、図１３に示す３パターンの受信タイミングでアンテナ切替タイミング検出用信号が受信される。

受信タイミング例１においては、受信レベルの劣化やノイズ等によりアンテナ切替タイミング検出用信号１が検出できなかった場合、続けてアンテナ切替タイミング検出用信号２を受信しようとする。ところが、その受信途中にアンテナＡからアンテナＢに切り替えられるため、このアンテナ切替タイミング検出用信号２も検出されない。しかしながら、本変形例においては、アンテナ切替タイミング検出用信号の長さの倍の周期でアンテナを切り替えるため、次のアンテナ切替タイミング検出用信号３の受信途中にアンテナが切り替えられることはない。従って、アンテナＢによってアンテナ切替タイミング検出用信号３を検出することができる。

また、受信タイミング例２においては、まず、アンテナ切替タイミング検出用信号１の受信途中にアンテナＡからアンテナＢに切り替えられるため、このアンテナ切替タイミング検出用信号１は検出されない。その後続けてアンテナ切替タイミング検出用信号２の受信中に受信レベルの劣化やノイズ等によりアンテナ切替タイミング検出用信号２が検出できない場合は、続けてアンテナ切替タイミング検出用信号３を受信しようとする。ところが、その受信途中にアンテナＢからアンテナＡに切り替えられるため、このアンテナ切替タイミング検出用信号３も検出されない。しかしながら、本変形例においては、アンテナ切替タイミング検出用信号の長さの倍の周期でアンテナを切り替えるため、次のアンテナ切替タイミング検出用信号４の受信途中にアンテナが切り替えられることはない。従って、アンテナＡによってアンテナ切替タイミング検出用信号４を検出することができる。

また、受信タイミング例３は、アンテナ切替タイミング検出用信号の受信を開始するタイミングとアンテナを切り替えるタイミングが一致する場合を示している。この場合において、受信レベルの劣化やノイズ等によりアンテナ切替タイミング検出用信号１，２がアンテナＢによって検出できなかった場合、アンテナＡに切り替えて、アンテナ切替タイミング検出用信号３が検出される。

このように、本変形例においては、アンテナ定期切替制御部１７がアンテナを定期的に切り替えながら（＃１５）、アンテナ切替タイミング検出部１３が、アンテナ切替タイミング検出用信号を検出する（＃１６においてＹＥＳ）。アンテナ切替タイミング検出用信号はそれぞれ異なる特定の信号列で構成されているので、アンテナ切替タイミング検出部１３は、検出したアンテナ切替タイミング検出用信号がいずれのアンテナ切替タイミング検出用信号であるかを特定できる。そして、アンテナ定期切替制御部１７は、アンテナ切替タイミング検出部１３によって検出されたアンテナ切替タイミング検出用信号に応じて、テスト１信号を受信するまでの時間をカウントする（＃１７）。例えば、図１３における受信タイミング例１，３の場合、アンテナ定期切替制御部１７は、アンテナ切替タイミング検出用信号４に相当する時間をカウントする。また、仮にアンテナ切替タイミング検出用信号１を検出した場合は、アンテナ切替タイミング検出用信号２乃至４に相当する時間をカウントする。いずれかのアンテナ切替タイミング検出用信号が検出されれば十分であるため、このアンテナ定期切替制御部１７によるカウントの最中は、アンテナ切替タイミング検出部１３によるアンテナ切替タイミングの検出機能は停止される（＃１８）。その後、アンテナ定期切替制御部１７によるカウントが終了すると、＃４に移行する。これ以降の図３と同様であるため、説明を省略する。

このアンテナ切替受信システム１０によれば、アンテナ切替タイミング検出用の信号を複数回受信し、所定周期毎にアンテナを切り替えていずれかのアンテナでアンテナ切替タイミングを検出できるようにしている。そのため、いずれかのアンテナでアンテナ切替タイミング検出用信号を受信中に、瞬時的な受信レベルの落ち込みにより検出不可となった場合にも、別のアンテナでアンテナ切替タイミング検出用信号を検出することができる。

（変形例）
図１５は上記第１実施形態のアンテナ切替受信システム１０のさらに別な変形例の概略構成を示している。このアンテナ切替受信システム１０においては、図１のアンテナ切替受信システム１０にアンテナ切替タイミング検出オン／オフ制御部（アンテナ切替タイミング検出ｏｎ／ｏｆｆ制御部）１８を加えて構成されている。アンテナ切替タイミング検出オン／オフ制御部１８は、アンテナ切替タイミング検出用信号の検出後、所定期間はアンテナ切替タイミング検出用信号の検出を行わないようにアンテナ切替タイミング検出部１３を制御する。

図１６は、本変形例のアンテナ切替受信システム１０において、アンテナＡ及びアンテナＢを用いて受信される信号と、この信号を受信したときの上記アンテナ切替受信システム１０の動作を示している。また、図１７は、本変形例のアンテナ切替受信システム１０の動作をフローチャートにて示している。本変形例においては、図３に示す＃２と＃３の処理の間に＃１９が、＃３と＃４の処理の間に＃２０が、＃１０及び＃１１の処理の後に＃２１、＃２２の処理が実行される。

図１７において、アンテナ部１１が信号を受信すると（＃２）、アンテナ切替タイミング検出オン／オフ制御部１８から出力される信号がオンであると（＃１９においてＹＥＳ）、＃３に移行する。アンテナ切替タイミング検出部１３が、アンテナ切替タイミングを検出すると（＃３においてＹＥＳ）、アンテナ切替タイミング検出オン／オフ制御部１８から出力される信号をオフとする（＃２０）。これにより、図１６に示すように、アンテナ切替タイミング検出機能がオフとなる。その後図３と同様に＃４乃至＃１０又は＃１１の処理を実行し、いずれかのアンテナでペイロード信号を受信した後（＃２１においてＹＥＳ）、アンテナ切替タイミング検出オン／オフ制御部１８から出力される信号をオンとした後（＃２２）、＃１に戻る。なお、アンテナ切替タイミング検出オン／オフ制御部１８から出力される信号がオンでなければ（＃１９においてＮＯ）、＃１に戻る。

このアンテナ切替受信システム１０によれば、アンテナ切替タイミング検出後、ペイロード信号の受信時間を含む所定期間はアンテナ切替タイミングの検出を行わないこととしている。これにより、ランダム信号となるペイロード信号やノイズなどに対してアンテナ切替タイミングの誤検出を抑制できる。従って、ペイロード信号の受信中にアンテナを切り替えることに伴うエラー（アンテナの切り替えには物理的な切り替え時間が必要となり、その間はペイロードを受信できなくなるため）を防ぐことができる。また、いずれかのアンテナのみが受信可能となっている場合において、不要なアンテナの切り替えに伴う受信エラーの発生を防止することができる。さらに等化器などを搭載し、ペイロード信号の送受信中は送受のマルチパス環境を固定しておく必要があるシステムにおいても、ペイロード信号の送受信中のアンテナ切り替えに伴うエラーを抑制できる。すなわち、ペイロード信号の送受信中にマルチパス環境が突然変更され、等化器によるマルチパスのキャンセル機能が正常に動作しなくなることを防ぐことができる。なお、アンテナ切替タイミングの検出を行わない所定期間としては、現フレームのペイロード信号の受信を完了して次のフレームのアンテナ切替タイミング検出信号を受信する直前までの期間を設定してもよい。この場合においては、現フレームのペイロード信号の受信完了後におけるノイズに対するアンテナ切替タイミングの誤検出をも抑制できる。

本変形例においては、ノイズをアンテナ切替タイミング検出用信号として誤って検出した場合にあっても、所定期間アンテナ切替タイミング検出用信号の検出機能が停止される。そこで、アンテナ切替タイミング検出用信号を検出後、さらにその後に送信されるユニークワード信号を検出した場合に、所定期間アンテナ切替タイミング検出用信号の検出を行わないものとして構成されていてもよい。この場合、ユニークワード信号は、例えば、アンテナ切替タイミング検出用信号、テスト１信号、テスト２信号に続けて送信される（段落（００２３）参照）。アンテナ切替タイミング検出用信号を検出後、さらにユニークワードを検出できた場合、先に検出したアンテナ切替タイミング検出用信号が正しかったものと判断できる。一方、ユニークワード信号を検出できなかった場合には、先に検出したアンテナ切替タイミング検出用信号が誤っていたものと判断でき、引き続きアンテナ切替タイミング検出用信号の検出を継続する。この構成によれば、アンテナ切替タイミング検出用信号の検出にユニークワード信号の検出を併用しているので、ノイズをアンテナ切替タイミング検出用信号と誤認する虞を低下できる。

（変形例）
図１８は上記第１実施形態のアンテナ切替受信システム１０のさらに別な変形例の概略構成を示している。このアンテナ切替受信システム１０においては、図４のアンテナ切替受信システム１０に非検出時間カウンタ部２０を加えて構成されている。非検出時間カウンタ部２０は、アンテナ切替タイミング検出信号を検出していない時間をカウントする。このアンテナ切替受信システム１０においては、いずれかのアンテナによって受信中に非検出時間カウンタ部２０が所定の時間をカウントしたときは、別のアンテナに切り替える。

図１９は、本変形例のアンテナ切替受信システム１０において、アンテナＡ及びアンテナＢを用いて受信される信号と、この信号を受信したときの上記アンテナ切替受信システム１０の動作を示している。また、図２０は、本変形例のアンテナ切替受信システム１０の動作をフローチャートにて示している。本変形例においては、図６に示す＃１２においてＮＯのとき、＃２５乃至＃２８の処理が実行される。

本変形例においては、図２０に示すように、アンテナＡによって本来受信されるべきアンテナ切替タイミング検出用信号がフレーム１及びフレーム２に亘って受信できないとき（＃１２においてＮＯ）、以下の動作を行う。すなわち、非検出時間カウンタ部２０が時間をカウント中でなければ（＃２５においてＮＯ）、非検出時間カウンタ部２０にカウントを開始させ（＃２６）、＃１に戻る。非検出時間カウンタ部２０がカウント中であり（＃２５においてＹＥＳ）、非検出時間カウンタ部２０のカウント値が規定値以上でなければ（＃２７においてＮＯ）、＃１に戻る。非検出時間カウンタ部２０のカウント値が規定値以上であれば（＃２７においてＹＥＳ）、カウントを停止させるとともに、所定の時間が経過しているとして別のアンテナＢに切り替える（＃２８）。ここで所定の時間とは、アンテナ及び通信環境が正常であれば、アンテナ切替タイミング信号を少なくとも１回以上検出するのに十分な時間をいう。例えば、図１９においては、フレーム１及びフレーム２の通信に要する時間より長くなるように上記規定値が設定されている。

このアンテナ切替受信システム１０によれば、所定期間信号を受信しても、アンテナ切替タイミング検出用信号の信号列が得られない場合には、別のアンテナに切り替えるようにした。そのため、一方のアンテナでアンテナ切替タイミング検出用信号を待ち続けることがない。従って、一方のアンテナが壊れた場合又は一時的に不調となった場合であっても、別のアンテナでアンテナ切替タイミング検出用信号を受信できるようになる。

（変形例）
図２１は上記第１実施形態のアンテナ切替受信システム１０のさらに別な変形例の概略構成を示している。このアンテナ切替受信システム１０においては、図４のアンテナ切替受信システム１０に第２相関値算出部２２及び第２相関値算出部２３を加えて構成されている。また、送信システムからは、アンテナ切替タイミング検出用信号とは異なる特定の並びの信号列によって構成されるテスト信号が送信される。第２相関値算出部（記憶部）２２は、送信されるテスト１信号と同一の並びの信号列（レファレンス信号）を記憶する。第２相関値算出部２２は、記憶している信号列と、受信したテスト１信号の信号列の相関値を算出することにより、その相関値に基づいてテスト１信号を検出する。同様に、第２相関値算出部（記憶部）２３は、送信されるテスト２信号と同一の並びの信号列（レファレンス信号）を記憶する。第２相関値算出部２３は、記憶している信号列と、受信したテスト２信号の信号列の相関値を算出することにより、その相関値に基づいてテスト２信号を検出する。これにより、アンテナ切替タイミング検出用信号が瞬間的な受信レベルの劣化若しくは瞬間的なノイズの混入により検出できなかった場合であっても、テスト１信号又はテスト２信号を検出することにより、そのフレームのペイロード信号を受信可能となる。

図２２は、本変形例のアンテナ切替受信システム１０において、アンテナＡ及びアンテナＢを用いて受信される信号と、この信号を受信したときの上記アンテナ切替受信システム１０の動作を示している。また、図２３は、本変形例のアンテナ切替受信システム１０の動作をフローチャートにて示している。本変形例においては、図６に示す＃１２においてＮＯのとき、＃３１乃至＃３２の処理が実行される。また、＃１２においてＹＥＳのとき、＃３３の処理が実行される。

第２相関値算出部２２及び第２相関値算出部２３による相関値の算出は、相関値算出部１５による相関値の算出と並行して演算される。図２２に示すように、アンテナ切替タイミング検出用信号に続けてテスト１信号及びテスト２信号が送信される。また、相関値算出部１５がアンテナ切替タイミングを検出したときは（＃１２においてＹＥＳ）、第２相関値算出部２２，２３がテスト１信号又はテスト２信号を検出しないように、その機能を停止させる（＃３３）。この後、図６と同様に、＃４以降の処理、すなわちアンテナを切り替えながらそれぞれのアンテナで検出した受信レベルを比較してペイロード信号を受信するアンテナを決定する。このように、相関値算出部１５がアンテナ切替タイミング検出用信号を検出した際には、テスト１信号を用いての第２相関値算出部２２による相関検出は行わない、又は行っても無効とする。なお、この場合において、＃１０又は＃１１にてペイロード信号を受信した後は、次のフレームの受信に備えて再び第２相関値算出部２２，２３を動作させる。

相関値算出部１５がアンテナ切替タイミングを検出できなかったとき（＃１２においてＮＯ）、第２相関値算出部２２によってテスト１信号が検出されると（＃３１においてＹＥＳ）、現在のアンテナＡでペイロード信号を受信する（＃１０）。第２相関値算出部２２によってテスト１信号が検出されない場合であっても（＃３１においてＮＯ）、第２相関値算出部２３によってテスト２信号が検出されると（＃３２においてＹＥＳ）、現在のアンテナＡでペイロード信号を受信する（＃１０）。なお、第２相関値算出部２３によって所定時間内にテスト２信号が検出されない場合（＃３２においてＮＯ）、＃１に戻る。このように、第２相関値算出部２２がテスト１信号を検出した場合は、アンテナ切替動作は実行せず、テスト２信号が送信されている時間は、別の処理を行うことができる。例えば、ペイロード信号が２値でなく、受信レベルの調整が必要な場合は、自動利得制御の利得調整時間に割り当てることができる。なお、第２相関値算出部２３がテスト２信号を検出した場合は、アンテナ切替動作は実行せず、現在の自動利得制御の値でペイロード信号を受信する。

このアンテナ切替受信システム１０によれば、アンテナ切替タイミング検出用信号を検出できなかった場合、第２相関値算出部２２又は第２相関値算出部２３によってテスト１信号又はテスト２信号を検出する。従って、２段構え又は３段構えでペイロード信号の先頭を検出することができる。これにより、アンテナ切替タイミング検出用信号を受信中にノイズや瞬間的なレベルの落ち込みが発生した場合であっても、テスト１信号又はテスト２信号によってペイロード信号の先頭を検出でき、１フレーム分のペイロード信号を失ってしまう確率を低減できる。なお、テスト信号を検出するための第２相関値算出部は、送信されるテスト信号の数（すなわちアンテナの本数）に応じてさらに増設することも可能である。

なお、本発明は上記実施形態の構成に限られることなく、少なくともペイロード信号を受信する前に、複数のアンテナでテスト信号を受信してペイロード信号を受信するアンテナを選択するように構成されていればよい。また、上述した各実施形態の特徴を適宜組み合わせたアンテナ切替受信システムであってもよい。

１０アンテナ切替受信システム
１１アンテナ部
１２アンテナ切替部
１３アンテナ切替タイミング検出部
１４アンテナ切替判断部
１５相関値算出部
１６カウンタ部
１７アンテナ定期切替制御部
１８アンテナ切替タイミング検出オン／オフ制御部
２０非検出時間カウンタ部
２２第２相関値算出部
２３第２相関値算出部

Claims

複数のアンテナを切り替えて無線信号を受信するアンテナ切替受信システムにおいて、
ペイロード信号を受信する前に、それぞれのアンテナでテスト信号を受信してペイロード信号を受信するアンテナを選択し、
前記テスト信号を受信するアンテナは、前記テスト信号の前に検出したアンテナ切替タイミング検出用信号に基づいて切り替えられ、
前記アンテナ切替タイミング検出用信号は、１フレーム内で複数回に亘って送信されるものであり、
前記アンテナ切替タイミング検出用信号の長さの倍以上の周期の所定期間毎に、アンテナを切り替えるアンテナ定期切替制御部をさらに備えることを特徴とするアンテナ切替受信システム。
前記アンテナ切替タイミング検出用信号は、特定の並びの信号列によって構成されて送信されるものであり、
送信される前記アンテナ切替タイミング検出用信号と同一の並びの信号列を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されている信号列と、受信した前記アンテナ切替タイミング検出用信号の信号列の相関値を算出する相関値算出部を有し、
前記アンテナ切替タイミング検出用信号を前記相関値算出部によって算出された相関値に基づいて検出することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ切替受信システム。
ペイロード信号と比較して、低い伝送速度で送信された前記アンテナ切替タイミング検出用信号を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアンテナ切替受信システム。
前記アンテナ切替タイミング検出用信号は、受信レベルに依存せず飽和状態でも復調可能とされていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のアンテナ切替受信システム。
特定のアンテナ切替基準タイミングから次のアンテナ切替基準タイミングまでの時間をカウントするカウンタ部を備え、前記カウンタ部のカウント値に基づいてアンテナ切替基準タイミングを検出することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のアンテナ切替受信システム。
前記アンテナ切替タイミング検出用信号の検出後、所定期間は前記アンテナ切替タイミング検出用信号の検出を行わないことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のアンテナ切替受信システム。
前記アンテナ切替タイミング検出用信号の検出後、さらにユニークワード信号を検出した後、所定期間は前記アンテナ切替タイミング検出用信号の検出を行わないことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のアンテナ切替受信システム。
前記アンテナ切替タイミング検出信号を検出していない時間をカウントする非検出時間カウンタ部を備え、いずれかのアンテナによって受信中に前記非検出時間カウンタ部が所定の時間をカウントしたときは、別のアンテナに切り替えることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のアンテナ切替受信システム。
前記テスト信号は、特定の並びの信号列によって構成されて送信されるものであり、
前記記憶部は、送信される前記テスト信号と同一の並びの信号列をさらに記憶し、
前記記憶部に記憶されているテスト信号の信号列と、受信した前記テスト信号の信号列の相関値を算出する第２相関値算出部をさらに有し、
前記第２相関値算出部は、算出した相関値に基づいて、前記テスト信号を検出したとき、アンテナ切替を行うことなくペイロード信号を受信することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のアンテナ切替受信システム。
前記テスト信号の数に対応して複数の前記第２相関値算出部を有することを特徴とする請求項９に記載のアンテナ切替受信システム。