JPH1032530A

JPH1032530A - アンテナ選択制御回路

Info

Publication number: JPH1032530A
Application number: JP9076829A
Authority: JP
Inventors: David Jager Michael; ディヴィッドジャガーマイケル
Original assignee: Nokia Mobile Phones Ltd
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1997-03-28
Publication date: 1998-02-03
Also published as: GB2311693B; EP0798878A3; US6330433B1; EP0798878A2; GB9606779D0; GB2311693A

Abstract

(57)【要約】【課題】少なくとも２つのアンテナで動作する受信器
のアンテナの選択を制御する装置及び方法を提供する。【解決手段】複数のアンテナから１つのアンテナを後
で使用するために選択する装置及び方法が開示される。
選択は、信号の質が最良の後続信号を受信する見込みが
最も高いアンテナの方に偏るようにされる。好ましい実
施形態では、信号の質は、受信信号強度である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも２つの
アンテナに対して動作することのできる受信器のための
アンテナ選択制御装置及び方法に係る。本発明は、特
に、無線電話ネットワークのような通信システムのため
のアンテナ選択制御回路に係るが、これに限定されるも
のではない。

【０００２】

【従来の技術】既存の通信システムは、通信システム内
の送信ユニットと受信ユニットとの間の通信の質を低下
するように作用する多数の影響を受ける。特に、例え
ば、無線電話ネットワークにおいて、複数の移動ステー
ション又は無線電話がベースステーションと通信し、こ
のベースステーションが無線電話ネットワークの別のベ
ースステーションに接続されている場合に、無線電話及
びベースステーションの両方は地上レベルに比較的接近
している。特に都市エリアにおいては、ベースステーシ
ョン及び無線電話が建物や壁のような地上レベルの障害
物に接近しているので、車や人は、それらの間の直接視
線通信が妨げられる。従って、通常は、反射又は回折し
た高周波信号により互いに通信する。多数の反射及び回
折があるために、無線電話又はベースステーションによ
り受け取られる高周波電力は、直接視線通信が可能であ
る場合に逆平方の法則から予想されるレベルよりも相当
に低いものとなる。通常は、電力のロスが式ｄ^-aで表さ
れ、但し、ｄは送信ステーションと受信ステーションと
の間の距離であり、そしてａは３ないし４である。この
電力ロスは、経路ロスとして知られている。

【０００３】経路ロスの問題は、既知の無線電話システ
ムにおいては、ベースステーションがこれと通信する種
々の無線電話から受信した信号の強度を監視し（受信信
号の強度指示ＲＳＳＩ信号を形成し）、そして時々空中
を経て個々の無線電話にその送信電力を増加又は減少す
る要求を発生することにより対処されている。無線電話
は、それに応答して、通常はマイクロプロセッサ制御の
もとにあるその送信増幅器の利得を調整する。一般に、
この増幅器は、出力電力のレベルを変更するためのベー
スステーションからの要求に応答して自動的に選択され
る複数の所定の出力電力レベルの１つにおいて動作する
ことができる。通常、電力レベルは無線電話システムの
仕様で定められる。各電力レベルごとに、公称値が許容
裕度範囲と共に指定される。

【０００４】又、通常のフェージングとしても知られて
いる経路ロスに加えて、レイリーフェージングとして知
られている別の形式のフェージングもある。この形式の
フェージングは、短時間フェージングであり、無線電話
又はベースステーションにより受信される信号の高周波
電力レベルが迅速に変化することを特徴とする。これ
は、反射及び回折により生じる多数の信号経路が、信号
周波数のほぼ半波長間隔でナルになる擬似静止定在波パ
ターンを形成することによって生じる。ユーザがその環
境を通して移動するときには、それらがナルを通して移
動する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】レイリーフェージング
による受信信号電力の周期的なナルの影響は、送信デー
タが失われて送信にエラーを招くことである。無線電話
ネットワークに充分な完全性が存在するよう確保するた
めには、エラー修正コードのような冗長データを送信し
なければならない。これは、ネットワークの情報又はデ
ータ取扱容量の低下を招く。更に、多数の信号パターン
は、特定の無線電話に入射する信号の間に時間遅延を導
入し、記号間干渉を生じさせる。このような記号干渉
は、例えば、１／記号レート≧１０μｓのような比較的
高いデータレートを有する通信システムにおいて特に問
題である。

【０００６】レイリーフェージングの問題は、低速周波
数ホッピング（ＳＦＨ）又は周波数ホッピングとして知
られている技術を用いることにより対処されている。こ
の技術においては、特定の通信チャンネルの搬送波周波
数が、１組の定められた搬送波周波数の個々の搬送波周
波数間で不連続に変化される。異なる周波数における信
号のレイリーフェージングは同じではなく、そして周波
数間の差が大きくなるにつれて益々相違するために、特
定の通信チャンネルに対する周波数ホッピングは、その
通信チャンネルに対するレイリーフェージングの影響を
相当に減少し、レイリーフェージングによるエラーを広
く分散したランダムエラーへと効果的に変換する。別の
利点は、他のセルからの同一チャンネル干渉が減少され
ることである。

【０００７】このような技術は、セルラー無線電話に対
するＧＳＭシステムから知られており、特定の通信チャ
ンネル又はトラフィックチャンネル（ＴＣＨ）を作り上
げる一連のデータバストが、その通信チャンネルを取り
扱うベースステーションにより異なる周波数に繰り返し
指定される。更に、インターリーブとして知られている
技術がＧＳＭシステムに使用される。これは、通常に隣
接するデータグループが異なる時間に送信されるように
送信データをごちゃまぜにし、そして送信された信号を
受信器においてインターリーブ解除することを含む。

【０００８】例えば、≧２５ｋ記号／ｓの比較的低いデ
ータレートのシステムでは、レイリーフェージングによ
る信号強度の周期的な変化が主たる問題となる。このよ
うなシステムは、一般に、非周波数選択即ち「フラッ
ト」なレイリーフェージングの影響を受けると言われ
る。このようなシステムの一例が日本ＲＣＲ無線電話ネ
ットワークである。

【０００９】フラットなレイリーフェージングの影響を
減少するために２つ以上のアンテナを移動ターミナルに
使用することが知られている。これは、一般に、アンテ
ナダイバーシティと称する。各アンテナは、アンテナに
より受信される信号の質を表す種々の基準の比較に基づ
いて使用するように選択される。一般に、アンテナの選
択は、少なくとも２つのアンテナからの受信信号の強度
指示（ＲＳＳＩ）信号の比較に基づく。第１に、最大強
度の信号を受信するアンテナが選択され、そしてその選
択されたアンテナからの信号がスレッシュホールドより
下がる場合に、別のアンテナが選択される。又、ＲＳＳ
Ｉの変化の傾斜を測定し、その後の受信信号レベルを予
想することも知られている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の特徴にお
いては、第１及び第２のアンテナと共に選択的に動作で
きる受信器のためのアンテナ選択装置であって、各第１
及び第２のアンテナの平均受信信号の質を測定するため
の測定手段と、第１及び第２のアンテナの平均受信信号
の質に基づいて第１又は第２のアンテナを後で使用する
ように選択するための選択手段とを備え、この選択手段
は、信号の質が最良の後続信号を受信する所定の見込み
を有する第１又は第２のアンテナの方に偏るようにされ
たアンテナ選択装置が提供される。

【００１１】本発明の第２の特徴においては、アンテナ
と共に動作できる受信器の複数のアンテナからアンテナ
を選択する方法であって、各アンテナに対して平均受信
信号の質を測定し、そして信号の質が最良の後続信号を
受信する所定の見込みを有する第１又は第２のアンテナ
の方に、後で使用するためのアンテナの選択を偏らせる
という方法が提供される。

【００１２】本発明の効果は、最良の質の信号を受信す
る最大の機会をもつときにアンテナが選択されるので、
受信器に対するアンテナダイバーシティ性能が改善され
ることである。これは、情報を受信している間にアンテ
ナを後で切り換えねばならないおそれを減少し、従っ
て、このような切り換えにより位相変化が生じることに
よる受信情報のクリックや他の障害干渉を回避する。更
に、この改善は、信号の比較的簡単な平均化により達成
することができる。加えて、アンテナからの受信信号の
通常の質の変化を考慮に入れ、そしてそのアンテナに向
かってダイバーシティ的に偏らせることができる。この
ような場合の一例は、無線電話が車内モードで動作さ
れ、そして車の外部に取り付けられたアンテナが無線電
話の入力となるときである。このような状況では、両方
のアンテナが外部にあるので、通常は信号に対して互い
に同じ利得又は感度を有する。車の外部に取り付けられ
たアンテナの一方に向かって選択を偏らせる場合には、
他方の車載アンテナにより受信されるおそらく質の高い
信号は利用されないことになる。

【００１３】本発明による実施形態は、アンテナダイバ
ーシティシステムの両方のアンテナが等しい感度を有す
るという通常の仮定とは逆である。たとえ両方のアンテ
ナが同じ利得を有していても、一方は通常は外部にあ
り、そして他方は内部にあるか及び／又はそれとは異な
る位置に配置されるので、アンテナの有効感度即ち利得
は異なる。更に、無線電話のサイズの制約により、内部
アンテナが外部アンテナより小さく、例えば、螺旋アン
テナであり、そして利得が外部アンテナより６ないし１
０ｄＢ低いことが考えられる。更に、例えば、移動ター
ミナルのユーザが移動するにつれて、環境が変化し、こ
れが有効利得に影響を及ぼす。アンテナの有効利得は、
アンテナのＲＳＳＩ値によって指示される。

【００１４】一方のアンテナ通常は外部アンテナは、一
般に、他方の通常は内部のアンテナよりも強度の大きい
信号を受信するので、瞬時ＲＳＳＩ又は他の信号の質の
尺度のみに基づくアンテナ間の簡単な切り換えでは、強
度の低い又は質の低い信号をおそらく受信するアンテナ
が選択されることがある。従って、別のアンテナから実
際に得られるよりも質の低い信号が受信器に入力される
ことになる。

【００１５】好ましい実施形態では、第１のアンテナ
は、信号の質が最良の後続信号を受信する固有の見込み
を有する。これは、通常は、第１のアンテナが、例え
ば、無線電話のような通信装置のハウジングの外部に配
置され、そして第２のアンテナがハウジングの内部に配
置されたときに生じる。

【００１６】アンテナ選択装置は、更に、各第１及び第
２のアンテナに対する長時間平均の受信信号の質を比較
し、そして長時間平均の受信信号の質が最良の第１又は
第２のアンテナを、信号の質が最良の後続信号を受信す
る見込みのあるアンテナとして指定するための比較手段
を備えている。

【００１７】これは、偏らせ動作が、変化する信号環境
に対して最適化され、特定のアンテナに固定する必要が
ないという効果を有する。

【００１８】好ましくは、平均的な受信信号の質の差が
スレッシュホールドを越えるときには、第１及び第２の
アンテナのうち、平均的な質が最大の信号を受信するア
ンテナが、その後に使用するように選択される。これ
は、いかなる形式の変形アンテナ選択も効果的に不能に
し、信号環境が良好であるときに最大の質の信号を受信
するアンテナを選択する。これは、信号の不要な処理を
回避する。

【００１９】選択手段は、次の関係式に基づいて第１又
は第２のアンテナを選択するように動作できるのが適当
である。ＮＯＮＰＲＥＦ＞ＰＲＥＦ＋ｄＳＩＧＮＡＬＱＵＡ
ＬＩＴＹ＊α 但し、ＮＯＮＰＲＥＦは、選択を偏らせない方のアン
テナにより受信される平均的な信号の質であり、ＰＲＥ
Ｆは、選択を偏らせる方のアンテナにより受信される平
均的な信号の質であり、ｄＳＩＧＮＡＬＱＵＡＬＩＴ
Ｙは、両アンテナに対する平均的な受信信号の質の間の
差であり、そしてαは、係数である。従って、選択を偏
らせない方のアンテナ（好ましくないアンテナ）は、平
均的な信号の質（ＮＯＮＰＲＥＦ）が上記条件を満足
する場合だけ選択される。

【００２０】任意であるが、信号の質は、信号対雑音比
又は搬送波対干渉比を含む。信号の質は、受信信号の強
度を含むのが効果的であり、これは、測定が比較的簡単
且つ単純な信号の質であり、多数の処理を必要としな
い。

【００２１】特に適当な実施形態においては、アンテナ
選択装置は、第１及び第２のモードで動作することがで
き、第１のモードは、基準レベルを越える各第１及び第
２のアンテナからの平均受信信号強度に対して動作する
ことができる。

【００２２】基準レベルは、それを越えると、搬送波対
干渉比の作用がアンテナを選択すべきかどうかの判断を
左右するような領域を定めるように設定される。基準レ
ベルは、受信器の感度よりも１５ないし３０ｄＢ高いも
のであり、例えば、ビットエラー率（ＢＥＲ）が約１％
の点である。このようなＢＥＲレベルでは、通信チャン
ネルが質低下し始め、このような質低下は、可聴クリッ
ク音又はポップ音を発生する。

【００２３】基準レベルは、上記範囲内に入ることに限
定されるものではなく、特定の通信システムに対して決
定することができる。

【００２４】第１のモードにおいては、選択手段は、次
の関係式に基づいて第１又は第２のアンテナを選択する
ように動作できる。ＮＯＮＰＲＥＦ＞ＰＲＥＦ−ｄＲＳＳＩ＊θ 第２のモードにおいては、選択手段は、次の関係式に基
づいて第１又は第２のアンテナを選択するように動作で
きる。ＮＯＮＰＲＥＦ＞ＰＲＥＦ＋ｄＲＳＳＩ＊θ 但し、ＮＯＮＰＲＥＦは、選択を偏らせない方のアン
テナにより受信される平均信号強度であり、ＰＲＥＦ
は、選択を偏らせる方のアンテナにより受信される平均
信号強度であり、ｄＲＳＳＩは、両アンテナに対する平
均受信信号強度の間の差であり、そしてθは、係数であ
る。

【００２５】アンテナ選択装置は、当該タイムスロット
及び非当該タイムスロットにおいて信号を受信する時分
割多重（ＴＤＭ）受信器に対して動作することができ、
測定手段及び選択手段は、当該タイムスロット中に後で
使用するための第１又は第２のアンテナを選択するよう
に非当該タイムスロット中に動作できるのが適当であ
る。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の実施形態を一例として詳細に説明する。図１に示す
ポータブル無線電話は、充電型バッテリパックにより付
勢されるセルラー電話１００である。電話１００のユー
ザインターフェイスは、それ自体良く知られた例えば液
晶ディスプレイ１０５のようなディスプレイと、電話１
００の前面のキーパッド１０６とを備えている。ディス
プレイは、通常の仕方でマイクロプロセッサ１０４に接
続されそして調整される。キーパッド１０６は、本質的
に、２つの主たる組のキー、即ちアルファニューメリッ
クデータに関連したアルファニューメリックキーであっ
て、特に電話番号をダイヤルするが、（任意に）例えば
加入者番号インデックスのようなアルファニューメリッ
クデータを電話のメモリに入力するためのアルファニュ
ーメリックキー１０６ａと；種々の所定の機能又は動作
を行えるようにする１組のファンクションキー１０６ｂ
とを備えている。又、電話１００は、電源オン／オフボ
タン１０８と、外部アンテナ１１０（通常は伸縮式のア
ンテナ）と、通常は螺旋又はコイルアンテナである内部
アンテナ１１２も備えている。

【００２７】電話１００は、図１及び２に概略的に示す
ように、トランシーバ１０２と、セルラー電話に通常見
られる他の全ての特徴とを備えている。電話のこれらの
特徴は、本発明に直接関与しないので、これ以上詳細に
説明しないが、単一のマイクロプロセッサ１０４（図
２）を用いて、電話１００の全ての基本的機能が制御さ
れると共に、キーパッド及びディスプレイの機能も制御
される。しかしながら、これとは別に、電話の機能をマ
スターマイクロコンピュータによって制御し、そしてキ
ーパッド及びディスプレイの機能を、このマスターマイ
クロコンピュータと通信するように接続された個別のス
レーブマイクロコンピュータで制御してもよい。

【００２８】各ダイバーシティアンテナに対するフラッ
トレイリーフェージングによるＲＳＳＩの変化、及び異
なる有効感度又は利得を有するアンテナの作用は、以下
の説明から良く理解されよう。

【００２９】図５及び６は、時分割多重アクセス（ＴＤ
ＭＡ）用のダイバーシティアンテナ１１０、１１２のＲ
ＳＳＩを測定して、所望の信号を受信するのにどちらの
アンテナを使用すべきかを決定するための既知の方法を
示している。良く知られたように、ＴＤＭＡシステムに
おいては、各通信チャンネルに個別のタイムスロットが
指定され、これらタイムスロットの間に通信チャンネル
の信号が生じる。このようなシステムでは、送信される
べき情報がパケットに分割される。これらパケットは、
それらが送信されるよう意図された通信チャンネルに基
づき所定のタイムスロットにおいて送信される。ＲＣＲ
システムのような典型的なＴＤＭシステムでは、例え
ば、６．６ｍｓ巾の３つのタイムスロットより成る２０
ｍｓの短時間フレームが形成される。この短時間フレー
ムフォーマットが実質的に連続的に繰り返される。フレ
ームフォーマット内の各タイムスロットは、通信チャン
ネルを定める。一般に、図３に示すような受信器は、そ
の受信器の当該タイムスロット即ち通信チャンネルに含
まれた情報を監視し、デコードしそして適宜処理すると
共に、非当該タイムスロットに含まれた情報を受信はす
るが無視する。通常、連続的な時間フレームフォーマッ
トは、グループ編成とされ、そしてそれらの間に７２０
ｍｓ周期を有し且つ長さ２０ｍｓの３６の短時間フレー
ムより成るスーパーフレームとして知られている。

【００３０】図５において、所望の信号即ちチャンネル
のタイムスロット５０２の前に、非当該信号のための時
間周期５０４がある。しかしながら、時間周期５０４に
生じる信号は、例えば、時間周期５０４の位置５０６、
５０８においてアンテナ１１０、１１２のＲＳＳＩを測
定するのに使用できる。位置５０６、５０８において各
々測定されたＲＳＳＩ値は、次いで、スロット５０２に
生じる所望の信号を受信するのにどのアンテナが使用さ
れるかを決定するのに用いられる。しかしながら、図５
と時間的に相関して図６に示されたＲＳＳＩ対時間のグ
ラフから明らかなように、時間周期５０４におけるＲＳ
ＳＩの瞬時測定値は、所望のスロット５０２におけるＲ
ＳＳＩ値の正確な予想を与えるものではない。アンテナ
１１０、１１２のＲＳＳＩの変化は、軌跡５１０及び５
１２で各々示されている。明らかなように、アンテナ１
１０のＲＳＳＩの測定値５１４は、アンテナ１１２の測
定値５１６よりも低い値のＲＳＳＩを与える。しかしな
がら、当該スロット５０２に生じるアンテナ１１０の信
号のＲＳＳＩ値５１０は、アンテナ１１２のＲＳＳＩ値
５１２より大きい。

【００３１】トランシーバ１０２は、図３に概略底に示
された受信器３０２を備えている。本発明の実施形態に
よれば、図３に示す受信器は、日本ＲＣＲシステムのよ
うな時分割多重（ＴＤＭ）無線電話システムに適してい
る。

【００３２】受信器３０２は復調器３０４を備え、これ
は、受信信号を復調し、そしてその復調された信号を音
声回路のような他の電話機能に出力する。又、受信器３
０２は、その信号入力を受け取るための低ノイズ増幅器
（ＬＮＡ）３０６も備えている。ＬＮＡ３０６の出力
は、中間周波（ＩＦ）ミクサ３０８へ入力され、該ミク
サは、局部発振器３１０（ＬＯ）入力も有する。ＩＦミ
クサ３０８からＩＦ増幅器３１２へ中間周波数が出力さ
れる。ＩＦ増幅器３１２からの出力は、ＩＦフィルタ３
１４へ入力され、そしてフィルタされた信号は、可変増
幅器３１６に入力される。増幅器３１６の出力は、アナ
ログ／デジタルコンバータ３１８においてサンプルされ
る。デジタル信号は、復調器３０４に入力され、そこ
で、フィルタ３２０においてデジタルフィルタされそし
て差動デコーダ３２２においてデコードされる。デコー
ダ３２２の出力は、次いで、スピーチ再現のための音声
回路のような他の電話回路に送られると共に、例えば、
信号情報に関連している場合には電話の制御回路に送ら
れる。

【００３３】又、受信器３０２は、受信信号強度指示
（ＲＳＳＩ）フィルタ３２４も備えている。このＲＳＳ
Ｉフィルタ３２４には、Ａ／Ｄコンバータ３１８からの
デジタル化された受信信号出力が入力される。ＲＳＳＩ
フィルタ３２４は、受信器３０２により受信された信号
の平均強度を表す信号を発生する。ＲＳＳＩフィルタ３
２４は、２つの信号、即ちアンテナ１１０の平均ＲＳＳ
Ｉ３２６と、アンテナ１１２の平均ＲＳＳＩ３２８とを
発生し、これらは、ダイバーシティスイッチ制御ロジッ
ク３３０に入力される。

【００３４】ある実施形態において、各アンテナの平均
ＲＳＳＩは、ある個数の値に対して計算され、例えば、
ＲＣＲシステムのスーパーフレーム（３６個の値）の間
に測定された個数の値に対して計算される。任意である
が、フィルタ３２４は、次の関係式に基づいて動作でき
るデジタルフィルタである。平均ＲＳＳＩ＝（１−β）旧ＲＳＳＩ＋β．現ＲＳＳＩ但し、βは、アナログフィルタの時定数に類似した値で
あり、旧ＲＳＳＩは、ＲＳＳＩの古い平均値であり、そ
して現ＲＳＳＩは、ＲＳＳＩの瞬時又は最も最近の測定
値である。もちろん、フィルタは、簡単なキャパシタ−
抵抗ネットワークでもよい。

【００３５】受信器３０２は、アンテナダイバーシティ
スイッチ３３６を経てダイバーシティアンテナとしてし
ばしば知られているアンテナ１１０、１１２に接続さ
れ、ダイバーシティスイッチ３３６は、ダイバーシティ
スイッチ制御回路３３０により制御されて、アンテナ１
１０、１１２の一方又は他方を信号受信のために選択す
る。

【００３６】ここに述べる実施形態においては、２つの
形式のフェージング環境が考えられる。その第１は、受
信信号が単純なフェージングを受け、従って、２つのア
ンテナが一般に異なる信号強度を受ける場合である。そ
の第２は、受信信号に干渉が存在し、所望の信号と干渉
の両方が有効アンテナ利得を受けるために、いずれのア
ンテナからの信号も等しく良好になる場合である。第２
の状態は、信号レベルが受信器の感度よりも充分に高
く、例えば、受信器の感度より２０ｄＢ高い場合に適用
される。スレッシュホールドは、２０ｄＢ以外の値でも
よいが、スレッシュホールドは、それより大きくなる
と、干渉の存在が信号の質に影響し始めるところの受信
信号強度の境界を定めるように設定されねばならない。
このような状態では、ＲＳＳＩは、もはや、信号の質の
良好な指示子ではない。

【００３７】図３に示されたダイバーシティスイッチ制
御回路３３０は、無線電話１００に通常設けられる専用
のロジック、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）又はマ
イクロコンピュータ１０４を含む。

【００３８】本発明の好ましい実施形態に基づいて動作
するアンテナダイバーシティスイッチ制御回路３３０
は、図４を参照して説明する。この実施形態において、
アンテナ１１２は、内部アンテナであり、外部アンテナ
１１０よりも感度が低いと考えられる。従って、選択
は、アンテナ１１０に向かって偏るようにされる。ここ
に述べる実施形態では、アンテナダイバーシティスイッ
チ制御回路３３０は、日本ＲＣＲシステムのようなＴＤ
ＭＡシステムに対して動作できる。

【００３９】スイッチ制御器３３０の動作は、ステップ
４０２で始まり、そしてステップ４０４において、プレ
モニタ（ＰＲＥ−ＭＯＮ）周期が存在するかどうか決定
される。ＰＲＥ−ＭＯＮ周期は、通常、各アンテナ１１
０、１１２のＲＳＳＩを測定するところの当該スロット
の直前の時間周期であり、これは、図５及び６について
公知技術を説明したときに参照した周期５０４に対応す
る。ＰＲＥ−ＭＯＮ周期が存在しない場合には、制御器
３３０の動作はステップ４０２に復帰し、プロセスが再
び開始される。ステップ４０４の結果がイエスの場合に
は、各アンテナ１１０、１１２のＲＳＳＩが測定され、
そして平均化のためにＲＳＳＩフィルタ３２４に入力さ
れる。ステップ４０６において、アンテナ１１０、１１
２の平均ＲＳＳＩ測定値の間の差（ｄＲＳＳＩ）が２０
ｄＢ未満であるかどうか決定される。ｄＲＳＳＩが２０
ｄＢ以上である場合には、ステップ４０８において、最
も大きい平均ＲＳＳＩを有するアンテナが、当該タイム
スロット５０２の間に使用するように選択される。次い
で、ステップ４１０において、次のスーパーフレームを
待機することにより、アンテナダイバーシティが、例え
ば、所定の時間周期中に不能とされる。次いで、ステッ
プ４０２において、動作が再開される。

【００４０】ステップ４０６のテストは、ＲＳＳＩ値に
基づく必要はなく、搬送波対干渉比（Ｃ／Ｉ）、信号対
雑音比、（Ｅｂ／Ｎｏ）、或いは受信信号又は信号環境
の質の他の適当な尺度に基づいてもよい。ステップ４０
６のテストの性質は、いずれかのアンテナ１１０、１１
２に対し所定の時間、例えば、スーパーフレーム内のフ
ェージングのおそれが受信信号の質を損なわないことを
適度な程度に決定できることを必要とする。

【００４１】ｄＲＳＳＩが２０ｄＢ未満である場合に
は、ステップ４１２において、アンテナ１１０、１１２
の平均ＲＳＳＩが受信器の感度より２０ｄＢ以上高いか
どうか決定される。もしそうでなければ、ステップ４１
４において、次の不等式が適用されるかどうか決定され
る。ＡｖＲＳＳＩ₁₁₂＞ＡｖＲＳＳＩ₁₁₀＋ｄＲＳＳＩ／２（１）但し、ＡｖＲＳＳＩ₁₁₂は、アンテナ１１２の平均ＲＳ
ＳＩ（ｄＢ）であり、ＡｖＲＳＳＩ₁₁₀は、アンテナ１
１０の平均ＲＳＳＩ（ｄＢ）であり、そしてｄＲＳＳＩ
／２は、アンテナ１１０及び１１２の平均ＲＳＳＩの差
の半分（ｄＢ）である。不等式（１）が満足される場合
には、ステップ４１６において、アンテナ１１２が当該
タイムスロットに対して選択され、そしてステップ４０
２で動作が再開される。不等式が満足されない場合に
は、ステップ４１８でアンテナ１１０が選択される。し
かしながら、ステップ４１２でイエスとなった場合に
は、次の不等式がステップ４２０において適用される。ＡｖＲＳＳＩ₁₁₂＞ＡｖＲＳＳＩ₁₁₀−ｄＲＳＳＩ／２（２）不等式（２）が満足される場合には、ステップ４２２に
おいてアンテナ１１２が選択され、そして不等式（２）
が満足されない場合には、ステップ４２４においてアン
テナ１１０が選択される。

【００４２】アンテナの選択が行われた後に、制御器３
３０の動作はステップ４０２に復帰し、アンテナダイバ
ーシティの選択が再び開始される。

【００４３】上記実施形態に基づいて動作するアンテナ
ダイバーシティスイッチ制御器は、当該タイムスロット
中に最も強い信号を受信する可能性が最も高いアンテナ
を、アンテナの平均ＲＳＳＩと、制御器が動作するフェ
ージング環境の性質とに基づいて選択する。

【００４４】当業者に明らかなように、ステップ４０６
及びステップ４１２のスレッシュホールドは、特定の値
に限定されるものではなく、本発明が使用される特定の
受信器又は通信システムの要件に従い試行錯誤ルーチン
により変更しそして決定することができる。同様に、不
等式（１）及び（２）は、本発明の特定の実施形態を参
照して述べた特定の値又は関係に限定されるものではな
く、試行錯誤ルーチンによって決定することもできる。

【００４５】本発明の更に別の実施形態において、ある
アンテナに向かう選択の偏りは、そのアンテナに対する
受信信号環境によって左右される。例えば、アンテナ１
１０及び１１２の長時間平均受信信号の質が決定され、
そして最も大きい長時間平均受信信号の質を有するアン
テナが好ましいアンテナとして指定される。選択手段
は、次いで、その好ましいアンテナを選択するように偏
らせる。

【００４６】図７及び８は、本発明の更に別の実施形態
による制御器３３０の動作を示すフローチャートであ
る。プロセスは、ステップ６０２で始まり、そしてステ
ップ６０４において、プレモニタ周期が存在するかどう
か決定される。ノーの場合は、制御器３３０の動作は、
ステップ６０２へ復帰する。ステップ６０４の結果がイ
エスの場合には、アンテナ１１０、１１２の受信信号強
度が測定され、平均受信信号強度が計算される。ステッ
プ６０６において、アンテナ１１０、１１２の平均受信
信号強度の差が２０ｄＢ未満であるかどうか決定され
る。ノーであれば、最も大きな平均受信信号強度を有す
るアンテナがステップ６０８において選択される。次い
で、プロセスは、ステップ６１０において、次のスーパ
ーフレームが生じるまで休止される。ステップ６０６の
結果がイエスの場合には、動作はステップ６１２へ進
み、各アンテナに対する長時間平均（ＬＴＡ）受信信号
強度が最後に計算されてからスーパーフレームが経過し
たかどうか決定される。

【００４７】ステップ６１２の結果がノーの場合には、
次のステップは、ステップ６２２である。その結果がイ
エスである場合には、ステップ６１４において、ＬＴＡ
受信信号強度が各アンテナに対して決定される。ステッ
プ６１６において、アンテナ１１０がアンテナ１１２よ
りも大きなＬＴＡ受信信号強度を有するかどうか決定さ
れる。イエスの場合には、ステップ６１８において、ア
ンテナ１１０が好ましいアンテナ（ＰＲＥＦ）として指
定され、アンテナ１１２が非好ましいアンテナ（ＮＯＮ
ＰＲＥＦ）として指定される。ノーの場合には、ステ
ップ６２０において、アンテナ１１２が好ましいアンテ
ナとして指定され、アンテナ１１０が非好ましいアンテ
ナとして指定される。

【００４８】好ましいアンテナ及び非好ましいアンテナ
を指定した後に、制御はステップ６２２へ進み、アンテ
ナ１１０、１１２のＲＳＳＩが受信器の感度よりも２０
ｄＢ以上高いかどうか決定される。もしそうでなけれ
ば、ステップ６２４において、次の不等式が適用される
かどうか決定される。ＮＯＮＰＲＥＦ＞ＰＲＥＦ＋ｄＲＳＳＩ／２（３）但し、ＮＯＮＰＲＥＦは、非好ましいアンテナに対す
る平均ＲＳＳＩ（ｄＢ）であり、ＰＲＥＦは、好ましい
アンテナに対する平均ＲＳＳＩ（ｄＢ）であり、そして
ｄＲＳＳＩ／２は、アンテナ１１０及び１１２の平均Ｒ
ＳＳＩの差の半分（ｄＢ）である。不等式（３）が満足
される場合には、ステップ６２８において非好ましいア
ンテナが当該タイムスロットに対して選択され、そして
動作６０２が再開する。不等式が満足されない場合に
は、ステップ６２６において、好ましいアンテナが当該
タイムスロットに対して選択される。しかしながら、ス
テップ６２２の結果がイエスの場合には、ステップ６３
０において、次の不等式が適用される。ＮＯＮＰＲＥＦ＞ＰＲＥＦ−ｄＲＳＳＩ／２（４）不等式（４）が満足される場合には、ステップ６３４に
おいて非好ましいアンテナが選択され、そして不等式
（４）が満足されない場合には、ステップ６３２におい
て好ましいアンテナが選択される。

【００４９】アンテナ選択が行われた後に、制御器３３
０の動作はステップ６０２に復帰しそしてアンテナダイ
バーシティ選択が再び開始される。

【００５０】上記実施形態に基づいて動作するアンテナ
ダイバーシティスイッチ制御器は、アンテナの平均ＲＳ
ＳＩと、制御器が動作するフェージング環境の特性であ
って長時間平均受信信号強度により測定された特性とに
基づき、当該タイムスロット中に最も強い信号を受信す
る見込みの最も高いアンテナを選択する。

【００５１】既に述べたように、上記のスレッシュホー
ルド及び不等式は、本発明の実施形態の単なる例に過ぎ
ず、特定の通信システム又は環境に対して適宜選択する
ことができる。

【００５２】上記説明において、信号の質は、受信信号
の強度である。しかしながら、本発明は、信号対雑音比
又は搬送波対干渉比のような信号の質の他の尺度にも関
連している。このような他の信号の質の尺度を使用する
場合には、図４及び８に各々示された判断ブロック４１
２及び６２２が実際上除去され、そして制御器は、図４
及び８の各々ブロック４１４、４１６、４１８及び６２
４、６２６、６２８に対してのみ動作することができ
る。実際に、ブロック４１２及び６２２は、ブロック４
１４及び６２４に置き換えられる。これは、図４及び８
に破線で示されている。

【００５３】上記実施形態において、アンテナダイバー
シティスイッチは、電話の受信部の前に配置され、従っ
て、１つの受信部しか必要としない。任意であるが、各
アンテナごとに１つづつ、２つの別々の受信経路を設け
てもよい。このような実施形態では、アンテナダイバー
シティスイッチを受信器の後であって且つ音声回路の前
に配置することができる。従って、ダイバーシティスイ
ッチ制御器は、両受信器からの個別の瞬時及び平均ＲＳ
ＳＩ入力と、信号の質を表す個別の信号とを有すること
ができる。本発明は、このような実施形態に適用し、ア
ンテナと各受信器との間の不必要な切り換えを減少する
ことができる。

【００５４】当業者であれば、上記の実施形態に対し、
請求の範囲内に入る種々の変更がなされ得ることが明ら
かであろう。例えば、本発明は、２つ以上のアンテナの
１つを使用のために周期的に選択するＴＤＭＡシステム
以外のシステムにも利用することができる。更に、上記
の不等式（１）、（２）、（３）及び（４）は、単なる
一例に過ぎず、他の値又は関係式を使用してもよい。

【００５５】ここに開示する範囲は、請求の範囲に述べ
る発明に関するものであるか或いは本発明が向けられた
問題のいずれか又は全てを軽減するものであるかに関わ
りなく、明確に又は暗示的に示された新規な特徴又は特
徴の組合せ或いはその一般性も包含するものとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用するのに適した無線電話を示す図
である。

【図２】図１に示す無線電話のブロック図である。

【図３】本発明に使用する受信器及びアンテナ切り換え
回路のブロック図である。

【図４】本発明の実施形態を示すフローチャートであ
る。

【図５】ＴＤＭＡシステムにおけるダイバーシティアン
テナのＲＳＳＩ変化の例を示す図である。

【図６】ＴＤＭＡシステムにおけるダイバーシティアン
テナのＲＳＳＩ変化の例を示す図である。

【図７】本発明の更に別の実施形態を示すフローチャー
トである。

【図８】本発明の更に別の実施形態を示すフローチャー
トである。

【符号の説明】

１００セルラー電話１０２トランシーバ１０４マイクロプロセッサ１０５ディスプレイ１０６キーパッド１０８電源オン／オフボタン１１０外部アンテナ１１２内部アンテナ３０２受信器３０４復調器３０６低ノイズ増幅器３０８中間周波ミクサ３１０局部発振器３１２ＩＦ増幅器３１４ＩＦフィルタ３１８アナログ／デジタルコンバータ３２０フィルタ３２４ＲＳＳＩフィルタ３２２差動デコーダ３３０ダイバーシティスイッチ制御ロジック３３６アンテナダイバーシティスイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１及び第２のアンテナと共に選択的に
動作できる受信器のためのアンテナ選択装置であって、各第１及び第２のアンテナの平均受信信号の質を測定す
るための測定手段と、第１及び第２のアンテナの平均受信信号の質に基づいて
第１又は第２のアンテナを後で使用するように選択する
ための選択手段とを備え、上記選択手段は、信号の質が最良の後続信号を受信する
所定の見込みを有する第１又は第２のアンテナの方に偏
るようにされることを特徴とするアンテナ選択装置。
【請求項２】上記第１アンテナは、信号の質が最良の
後続信号を受信する固有の見込みを有する請求項１に記
載のアンテナ選択装置。
【請求項３】各第１及び第２のアンテナに対する長時
間平均の受信信号の質を比較し、そして長時間平均の受
信信号の質が最良の第１又は第２のアンテナを、信号の
質が最良の後続信号を受信する見込みのあるアンテナと
して指定するための比較手段を更に備えた請求項１に記
載のアンテナ選択装置。
【請求項４】平均受信信号の質の間の差がスレッシュ
ホールドを越えるときは、第１及び第２のアンテナのう
ち、最大の平均信号の質を受け取るアンテナをその後に
使用するために選択する請求項１ないし３のいずれかに
記載のアンテナ選択装置。
【請求項５】上記選択手段は、次の関係式に基づいて
第１又は第２のアンテナを選択するように動作でき、ＮＯＮＰＲＥＦ＞ＰＲＥＦ＋ｄＳＩＧＮＡＬＱＵＡ
ＬＩＴＹ＊α 但し、ＮＯＮＰＲＥＦは、選択を偏らせない方のアン
テナにより受信される平均信号の質であり、ＰＲＥＦ
は、選択を偏らせる方のアンテナにより受信される平均
信号の質であり、ｄＳＩＧＮＡＬＱＵＡＬＩＴＹは、
両アンテナに対する平均受信信号の質の間の差であり、
そしてαは係数である請求項１ないし４のいずれかに記
載のアンテナ選択装置。
【請求項６】上記信号の質は、信号対雑音比又は搬送
波対干渉比である請求項１ないし５のいずれかに記載の
アンテナ選択装置。
【請求項７】上記信号の質は、受信信号強度である請
求項１ないし４のいずれかに記載のアンテナ選択装置。
【請求項８】第１及び第２のモードで動作でき、第１
のモードは、各第１及び第２のアンテナからの平均受信
信号強度が基準レベルを越えるものに対して動作できる
請求項７に記載のアンテナ選択装置。
【請求項９】上記第１のモードにおいては、上記選択
手段は、次の関係式に基づいて第１又は第２のアンテナ
を選択するように動作でき、ＮＯＮＰＲＥＦ＞ＰＲＥＦ−ｄＲＳＳＩ＊θ 但し、ＮＯＮＰＲＥＦは、選択を偏らせない方のアン
テナにより受信される平均信号強度であり、ＰＲＥＦ
は、選択を偏らせる方のアンテナにより受信される平均
信号強度であり、ｄＲＳＳＩは、両アンテナに対する平
均受信信号強度の間の差であり、そしてθは係数である
請求項８に記載のアンテナ選択装置。
【請求項１０】上記第２のモードにおいては、上記選
択手段は、次の関係式に基づいて第１又は第２のアンテ
ナを選択するように動作でき、ＮＯＮＰＲＥＦ＞ＰＲＥＦ＋ｄＲＳＳＩ＊θ 但し、ＮＯＮＰＲＥＦは、選択を偏らせない方のアン
テナにより受信される平均信号強度であり、ＰＲＥＦ
は、選択を偏らせる方のアンテナにより受信される平均
信号強度であり、ｄＲＳＳＩは、両アンテナに対する平
均受信信号強度の間の差であり、そしてθは係数である
請求項８又は９に記載のアンテナ選択装置。
【請求項１１】当該タイムスロット及び非当該タイム
スロットで信号を受信する時分割多重（ＴＤＭ）受信器
に対して動作できるものであって、上記測定及び選択手
段は、当該タイムスロット中に後で使用するための第１
又は第２のアンテナを選択するように非当該タイムスロ
ット中に動作できる請求項１ないし１０のいずれかに記
載のアンテナ選択装置。
【請求項１２】請求項１ないし１１のいずれかに記載
のアンテナ選択装置を含むハウジングを備え、上記第１
アンテナは、ハウジングの外部に配置され、そして上記
第２のアンテナは、ハウジングの内部に配置されること
を特徴とする無線電話。
【請求項１３】アンテナと共に動作できる受信器の複
数のアンテナからアンテナを選択する方法であって、各アンテナに対して平均受信信号の質を測定し、そして
信号の質が最良の後続信号を受信する所定の見込みを有
するアンテナの方に、後で使用するためのアンテナの選
択を偏らせることを特徴とする方法。
【請求項１４】各アンテナに対する長時間平均の受信
信号の質を比較し、そして長時間平均の受信信号の質が
最良のアンテナを、信号の質が最良の後続信号を受信す
る見込みのあるアンテナとして指定する請求項１３に記
載の方法。
【請求項１５】平均受信信号の質の間の差がスレッシ
ュホールドを越えるときは、最大の平均信号の質を受け
取るアンテナをその後に使用するために選択する請求項
１３又は１４に記載の方法。
【請求項１６】次の関係式に基づいて第１又は第２の
アンテナを選択し、ＮＯＮＰＲＥＦ＞ＰＲＥＦ＋ｄＳＩＧＮＡＬＱＵＡ
ＬＩＴＹ＊α 但し、ＮＯＮＰＲＥＦは、選択を偏らせない方のアン
テナにより受信される平均信号の質であり、ＰＲＥＦ
は、選択を偏らせる方のアンテナにより受信される平均
信号の質であり、ｄＳＩＧＮＡＬＱＵＡＬＩＴＹは、
両アンテナに対する平均受信信号の質の間の差であり、
そしてαは係数である請求項１３ないし１５のいずれか
に記載の方法。
【請求項１７】上記信号の質は、信号対雑音比又は搬
送波対干渉比である請求項１３ないし１６のいずれかに
記載の方法。
【請求項１８】上記信号の質は、受信信号強度である
請求項１３ないし１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】第１及び第２のモードで動作でき、各
アンテナからの平均受信信号強度が基準レベルを越える
ときに第１モードで動作する請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】上記第１のモードにおいては、次の関
係式に基づいて第１又は第２のアンテナを選択し、ＮＯＮＰＲＥＦ＞ＰＲＥＦ−ｄＲＳＳＩ＊θ 但し、ＮＯＮＰＲＥＦは、選択を偏らせない方のアン
テナにより受信される平均信号強度であり、ＰＲＥＦ
は、選択を偏らせる方のアンテナにより受信される平均
信号強度であり、ｄＲＳＳＩは、両アンテナに対する平
均受信信号強度の間の差であり、そしてθは係数である
請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】上記第２のモードにおいては、次の関
係式に基づいて第１又は第２のアンテナを選択し、ＮＯＮＰＲＥＦ＞ＰＲＥＦ＋ｄＲＳＳＩ＊θ 但し、ＮＯＮＰＲＥＦは、選択を偏らせない方のアン
テナにより受信される平均信号強度であり、ＰＲＥＦ
は、選択を偏らせる方のアンテナにより受信される平均
信号強度であり、ｄＲＳＳＩは、両アンテナに対する平
均受信信号強度の間の差であり、そしてθは係数である
請求項１９又は２０に記載の方法。
【請求項２２】当該タイムスロット及び非当該タイム
スロットで信号を受信する時分割多重（ＴＤＭ）受信器
に対して動作できるものであって、平均受信信号の質を
測定し、そして非当該タイムスロット中にアンテナを選
択する請求項１３ないし２１のいずれかに記載の方法。