WO2007094050A1

WO2007094050A1 - 携帯無線装置

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Publication number: WO2007094050A1
Application number: PCT/JP2006/302553
Authority: WO
Inventors: Kenji Takagi; Toshiteru Hayashi; Tsukasa Takahashi; Yutaka Saito
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2006-02-14
Filing date: 2006-02-14
Publication date: 2007-08-23
Also published as: JPWO2007094050A1; EP1986344A1; US20090267842A1

Abstract

　アンテナ間の電磁結合影響による効率劣化を軽減し、高いダイバーシチ利得、及びＭＩＭＯ方式において高い伝送速度や通信容量を得ることができるようにする。デジタル変調信号を受信する２種類のアンテナ１１Ａ、１１Ｂと、これらのアンテナ１１Ａ、１１Ｂそれぞれに対して個別に設定される整合回路１２Ａ、１２Ｂと、チューナ１３Ａ、１３Ｂと、復調部１４Ａ、１４Ｂと、復調された信号を合成する合成部１５と、各ブランチ及び合成後の受信品質を出力する受信品質判定部１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃを有する携帯無線機において、合成後の受信品質と単ブランチ受信での受信品質を用いてダイバーシチ効果判定を行い、その結果に応じて、アンテナ１１Ａまたはアンテナ１１Ｂの整合回路１２Ａまたは整合回路１２Ｂの整合条件を制御する。

Description

明細書

携帯無線装置

技術分野

[0001] 本発明は、ダイバーシチ受信機を搭載した携帯無線装置、及び多入力多出力方式（Multiple Input Multiple Output方式、または MIMO方式）の受信機を搭載した携帯無線装置に関する。

背景技術

[0002] 携帯無線装置、例えば携帯電話機に搭載されるダイバーシチアンテナは、 2つのァンテナが携帯電話機の筐体に搭載される構成が一般的である。ダイバーシチの主な方法としては、それぞれのアンテナで受信した信号のうち、受信品質が良いほうを選択する選択ダイバーシチ方式と、例えば特許文献 1に示されるような 2ブランチの信号を同時受信し合成する、合成ダイバーシチ方式が挙げられる。一般的に、ダイバーシチアンテナを構成するためには、アンテナ間距離を λ Ζ2( λ；波長)程度離して設置するが、携帯電話機の場合は筐体が小型であるため、アンテナ間距離を確保することは物理的に困難である。このようにアンテナ間距離が短いと、アンテナ間で電磁的に結合し、アンテナ性能が劣化する問題がある。

[0003] この場合、例えば特許文献 2に示すように、選択ダイバーシチ方式では、選択して V、な、方のアンテナの給電用信号線を接地することで、結合劣化を抑えることができる手段が知られている。また、特許文献 3に示すように、一つのアンテナが送受信共用アンテナとして用いられて!/ヽる複数のアンテナで構成される合成ダイバーシチ方式で、送信動作時に受信専用アンテナが送受信共用アンテナに与える影響を、受信専用アンテナに装荷した位相回路により抑えることができる方法が知られている。

[0004] また、近年、通信速度をより増大させる技術や、伝送容量をより増大させる技術の一つとして、 ΜΙΜΟ方式が知られている。この ΜΙΜΟ方式では、送信側及び受信側の双方に複数のアンテナを設けることにより、無線伝搬路を介した多入力多出力系を構成するようになっている。これにより、送信及び受信に使用するアンテナ数を増やすことで、空間の利用効率が高まり、通信速度及び伝送容量の改善を図ることが可能である。一般的に、 MIMO方式のアンテナを用いる場合、複数のアンテナを用いるほど通信速度及び伝送容量の改善度が高い反面、ダイバーシチアンテナを用いる場合と同様に、携帯電話機の場合は筐体が小型であるため、アンテナ間距離を確保することは物理的に困難である。このように、アンテナ間距離が短い場合、アンテナ間で電磁的に結合し、アンテナ性能が劣化するといつた問題がある。

[0005] 特許文献 1：特開 2004— 320528号公報

特許文献 2：特開平 9 - 289483号公報

特許文献 3 : 2005- 151194号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] し力しながら、特許文献 1に記載の 2つのアンテナを同時に動作させる必要がある合成ダイバーシチ方式の場合、両アンテナが常に無線回路インピーダンスで終端されることになり、結合劣化時に一方のアンテナの給電用信号線を接地する結合劣化対策を適用できず、両アンテナの効率が低下するという課題があった。

[0007] また、特許文献 3に記載の位相回路を用いた結合劣化対策では、受信動作時のァンテナ間結合によるアンテナ効率劣化を改善できない課題があった。

[0008] さらに、複数のアンテナを同時に動作させる必要がある MIMO方式の場合、合成ダイバーシチ方式の場合と同様に、複数のアンテナが常に無線回路インピーダンスで終端されることになり、結合劣化時に一方のアンテナの給電用信号線を接地する結合劣化対策を適用できず、相互のアンテナの効率が低下するという問題があった

[0009] 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、アンテナ間結合による効率劣化を軽減し、高いダイバーシチ利得、及び MIMO方式において高い伝送速度及び通信容量を得ることができる携帯無線装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0010] 本発明の携帯無線装置は、複数のアンテナ素子と、前記各アンテナ素子で受信した受信信号を合成する合成ダイバーシチ処理部と、前記各アンテナでの受信品質に応じて、前記各アンテナ素子に個別に設定されている初期整合条件とは異なる、所定の整合条件を前記各アンテナ素子に適用する整合条件切替手段と、を備えるものである。

この構成により、複数のアンテナを同時に動作させつつ、アンテナ間結合による効率劣化を抑えることが可能となる。

[0011] また、本発明の携帯無線装置は、前記整合条件切替手段は、前記各アンテナ素子の整合条件を、前記所定の整合条件に切替える切替手段と、前記合成ダイバーシチ処理部の合成処理動作の動作状態に対応して前記切替手段を制御する制御手段と、を備えるものである。

この構成により、合成ダイバーシチ受信時及び単ブランチ受信時に適したアンテナの整合条件を、合成ダイバーシチ処理部の動作状態に対応して設定することが可能となる。

[0012] また、本発明の携帯無線装置は、前記制御手段は、前記合成ダイバーシチ処理部の合成処理動作が停止しているときに、前記各アンテナ素子に対してそれぞれ前記初期整合条件を適用し、前記合成ダイバーシチ処理部が合成処理動作を行ってヽるときに、前記各アンテナ素子に対して前記初期整合条件とは異なる、前記所定の整合条件を適用するように前記切替手段を制御するものである。

この構成により、合成ダイバーシチ受信時に、所定の整合条件とは異なる所定の整合条件を適用しアンテナ間結合による効率劣化を抑えると共に、単ブランチ受信時には、アンテナ素子個別に対して適した整合条件を適用することが可能となり、合成ダイバーシチ受信時、及び単ブランチ受信時共に高、アンテナ性能を確保することが可能となる。

[0013] また、本発明の携帯無線装置は、複数のアンテナ素子と、前記各アンテナ素子で受信した受信信号を多入力多出力方式 (MIMO方式）により処理する信号処理部と、前記各アンテナでの受信品質に応じて、前記各アンテナ素子に対してそれぞれ個別に設定されている初期整合条件とは異なる、所定の整合条件を前記各アンテナ素子に適用する整合条件切替手段と、を備えるものである。

この構成により、 MIMO方式において、複数のアンテナを同時に動作させつつ、ァンテナ間結合による効率劣化を抑えることが可能となる。 [0014] また、本発明の携帯無線装置は、所定の整合条件切替手段は、前記各アンテナ素子の整合条件を、前記所定の整合条件に切替える切替手段と、前記信号処理部の処理動作の動作状態に対応して前記切替手段を制御する制御手段と、を備えるものである。

この構成により、 MIMO受信時、及び単ブランチ受信時、具体的には単入力多出力（Single Input Multiple Output,または SIMO)または単入力単出力（Single Input S ingle Output,または SISO)受信時に、これに適したアンテナの整合条件を信号処理部の動作状態に対応して設定することが可能となる。

[0015] また、本発明の携帯無線装置の前記制御手段は、前記信号処理部の一部の処理動作が停止しているときに、前記各アンテナ素子に対してそれぞれ前記初期整合条件を適用し、前記信号処理部が処理動作を行っているときに、前記各アンテナ素子に対してそれぞれ個別に設定されている前記初期整合条件とは異なる、前記所定の整合条件を適用するように前記切替手段を制御するものである。

この構成により、 MIMO受信時に、所定の整合条件とは異なる整合回路を適用しアンテナ間結合による効率劣化を抑えると共に、単ブランチ受信時 (SIMOまたは SI SO受信時)または一部のブランチ受信時 (受信本数を減らした MIMO受信時）には、アンテナ素子個別に対して適した整合条件を適用することが可能となり、 MIMO受信時、及び単ブランチ受信時共に高、アンテナ性能を確保することが可能となる。発明の効果

[0016] 本発明によれば、アンテナ間結合による効率劣化を軽減し、高、ダイバーシチ利得、及び MIMO方式にぉ、て高、伝送速度及び通信容量を得ることが可能な携帯無線装置を提供できる。

図面の簡単な説明

[0017] [図 1]本発明の第 1の実施形態に係るダイバーシチ受信機を搭載した携帯無線機の基本構成図

[図 2]同携帯無線機の整合回路の構成図

[図 3]同携帯無線機の整合回路の変形例を示す構成図

[図 4]同携帯無線機の単ブランチ受信時に適用される整合条件を示す周波数対 VS WR特'性のグラフ

[図 5]同携帯無線機のダイバーシチ受信時に適用される整合条件を示す周波数対 V SWR特'性のグラフ

[図 6]同携帯無線機の制御部の構成を示すブロック図

[図 7]同携帯無線機の単ブランチ受信時における動作を示すフローチャート

[図 8]同携帯無線機のダイバーシチ受信時における動作を示すフローチャート

[図 9]同携帯無線機での整合回路の切替えの際のアンテナ効率を示す説明図

[図 10]本発明の第 2の実施形態に係るダイバーシチ受信機を搭載した携帯無線機の基本構成図

[図 11]同携帯無線機の制御部の構成を示すブロック図

[図 12]本発明の第 3の実施形態に係る MIMO方式の受信機を搭載した携帯無線機の基本構成図

符号の説明

10、 20、 30 携帯無線機

11A、 11B、 11C、 11D アンテナ

12A、 12B、 12C、 12D、 21A、 21B、 21C、 21D 整合回路

121A、 121B PINダイオード（高周波スィッチ）

122A、 122B リアクタンス素子

13 A, 13B チューナ

14A、 14B 復調部

15 合成部 (合成ダイバーシチ処理部）

16 誤り訂正部

17A、 17B、 17C、 17D 受信品質判定部

18 制御部 (制御手段）

181 判定パラメータ記憶手段

182 受信方式切替手段

183 ダイバーシチ効果判定手段

31 信号処理回路（MIMOおよび SIMOおよび SISO方式） 32 アプリケーション検出回路

SW、 SW1、 SW2、 SW3、 SW4 スィッチ（切替手段）

発明を実施するための最良の形態

[0019] 以下、本発明について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。

(第 1の実施形態）

本発明の第 1の実施形態に係る携帯無線装置の一つである携帯無線機を図 1に示す。

本実施形態の携帯無線機 10は、デジタル変調信号を受信する複数のアンテナ 11 Aおよび 11Bと、 2種類のアンテナ 11 A、 1 IBのそれぞれに個別に設定された整合回路 12Aおよび整合回路 12Bと、入力されたデジタル信号力も所望のチャンネルの選局を行う複数のチューナ 13Aおよび 13Bと、選局された信号の復調を行う複数の復調部 14Aおよび 14Bと、それぞれの受信系で受信、復調された信号を合成する、合成ダイバーシチ処理部を構成する合成部 15と、誤り訂正処理を行う誤り訂正部 16 と、各ブランチで復調された信号または、合成後の信号から搬送波対雑音比 (Carrie r to Noise Ratio ;以下、「CZN」と表記する）で、受信品質を表す数値 (以下、これを「受信品質値」とよぶ)を算出する受信品質判定部 17A、 17Bおよび 17Cと、受信品質判定部 17A、 17Bおよび 17Cで得られた受信品質値により受信方式の制御及び整合回路 12A、 12Bの整合条件を切替える、制御手段を構成する制御部 18と、制御部 18での判定により単ブランチ受信、および合成ダイバーシチ受信を切替える、切替手段を構成するスィッチ SWで構成される。

[0020] 次に、整合回路 12A (整合回路 12Bについても同様であるので、以下、ここでは括弧書きとする）の構成について、図 2及び図 3を用いて説明する。なお、図 2はリアクタンス素子 122A ( 122B)を直列に装荷した場合の構成を示し、図 3はリアクタンス素子 122A(122B)を並列に装荷した場合の構成を示す。図 2及び図 3のどちらの構成でも同様の効果が得られるため、ここでは、図 2を用いて詳細に説明する。

[0021] 図 2に示す整合回路 12A(12B)は、前述したように、高周波スィッチである PINダィオード 121 A ( 121B)及びリアクタンス素子 122A ( 122B)を直列に装荷した回路構成である。即ち、整合回路 12A(12B)は、コイル又はコンデンサで構成されるリアクタンス素子 XI、 X2及び X3と、受信したデジタル変調信号に対し、インピーダンスが高くデジタル変調信号を遮断するチョークコイル Lと、制御部 18からの直流信号を遮断するコンデンサ C1と、デジタル変調信号に対し低いインピーダンスとなり、信号線 19を高周波的に接地するコンデンサ C2と、コイル又はコンデンサで構成されるリァククンス素子 122A(122B)と、リアクタンス素子 122A (122B)の ONまたは OFF を制御する PINダイオード 121A(121B)と、 PINダイオード 121A(121B)に流れる電流値を調整する抵抗 Rと、を備えている。

[0022] 誤り訂正部 16は、例えば、 DSP(Digital Signal Processor)がビダビ符号やターボ符号などを用いた誤り訂正処理を行う。

[0023] 制御部 18からの信号が ONの場合、 PINダイオード 121A(121B)にデジタル変調信号が流れ、アンテナ Ι ΙΑ(Ι ΙΒ)の整合条件は、リアクタンス素子 XI, X2, X3で設定される。一方、制御部 18からの信号が OFFの場合、アンテナ Ι ΙΑ(Ι ΙΒ)の整合条件は、リアクタンス素子 XI, X2, X3、 122A (122B)で設定される。

[0024] 次に、整合回路 12A、 12Bの整合条件を、図 4及び図 5を用いて説明する。

図 4は、アンテナ性能が最も高く確保できる整合条件を示した、「周波数」対「Voltag e Standing Wave Ratio」（以下、「VSWR」と表記する）についての特性 (以下、「周波数対 VSWR特性」とよぶ)を示すグラフである。共振周波数 f を所望のチャンネルの

0

周波数 f とほぼ等しく設定し、 f における VSWR値が最小となるように整合回路の定 d 0

数を設定する。一方、図 5は、アンテナ性能が最も高く確保できる整合条件 (これを「初期整合条件」とよぶ)とは異なる所定の整合条件を適用されていることを示した周波数対 VSWRについての特性グラフである。共振周波数 f は、所望のチャンネルの

0

周波数 f とだけずらして設定する。

d

[0025] 本発明者らの実験によれば、受信アンテナにホイップアンテナを用い、受信信号の周波数力470MHzから 770MHzの場合、 Δίは 70MHz程度であれば、アンテナ性能が最も高い整合条件 (初期整合条件）に対して、 ldB程度の不整合損失で、かつ他方のアンテナの結合劣化が改善されることを確認している。

[0026] 次に、制御部 18の構成について、図 6を用いて詳細に説明する。

制御部 18は、図 6に示すように、判定パラメータ記憶手段 181と、受信方式切替手段 182と、ダイバーシチ効果判定手段 183と、を備えている。

このうち、判定パラメータ記憶手段 181は、 ROMや RAMで構成される制御に必要なパラメータを予め記憶して、る。

一方、ダイバーシチ効果判定手段 183は、受信品質判定部 17A、 17B、 17Cから算出されたそれぞれの受信品質値、および判定パラメータ記憶手段 181に記録されている効果判定閾値により、ダイバーシチ効果があるかを判定し、判定結果を受信方式切替手段 182へ出力する。

他方、受信方式切替手段 182は、受信品質判定部 17A、 17B、 17Cから算出されたそれぞれの受信品質値、およびダイバーシチ効果判定手段 183からの効果判定結果、判定パラメータ記憶手段 181に記録されている受信状態判定閾値により、受信方式の切替判定を行い、切替が必要と判断された場合には合成部 15の電源の O N又は OFFの切替や、整合回路 12A ( 12B)の整合条件を切替える。

[0027] 以上のように構成された携帯無線機 10につ、て、図 7から図 9を用いてその動作を説明する。

(I)まず、単ブランチ受信時の動作について、図 7を用いて説明する。

初めに、受信品質判定部 17A (または 17B)により、現在受信中のブランチの受信品質値を得る (ステップ S 11)。次に、受信方式切替手段 182によって、得られた受信品質値と、判定パラメータ記憶手段 181に記録されている受信状態判定閾値とを比較する (ステップ S12)。そして、現在の受信品質値が、高レベルの受信状態判定閾値よりも小さい、かつ、低レベルの受信状態判定閾値よりも大きい場合は、ダイバーシチ受信が必要と判断し、ステップ S 13へ移行する。それ以外の場合は、ダイバーシチ受信は不要と判断し、ステップ S 15へ移行する。

[0028] ダイバーシチ受信が必要と判断されると、制御部 18によって、合成部 15の電源を ONする (ステップ S 13)。次に、スィッチ SWを切替え、ダイバーシチ受信を行うと共に、整合回路 12A、 12Bの整合条件を、 PINダイオード 121A (または 121B)を OFFにすることにより、図 5に示す条件に切替える (ステップ S 14)。そして、図 8に示すダイバーシチ受信時の処理を行う。

一方、ダイバーシチ受信は不要と判断されると、そのまま単ブランチ受信時の動作を繰り返す (ステップ S 15)。

[0029] (Π)次にダイバーシチ受信時の動作を、図 8を用いて説明する。

初めに、受信品質判定部 17A、 17B、 17Cにおいてブランチ Α、 Β、および合成後の各受信品質値を得る (ステップ S21)。次に、受信方式切替手段 182によって、得られたブランチ Aとブランチ Bの受信品質を比較し、受信品質の良いブランチを判定する (ステップ S22)。次に、受信品質が良いブランチの受信品質値と、判定パラメータ記憶手段 181に記録されている受信状態判定閾値とを比較する (ステップ S23)。受信品質が良いブランチの受信品質値が高レベル受信状態判定閾値以上、もしくは低レベル受信状態判定閾値以下の場合は、ダイバーシチ受信は不要と判断し、それ以外の場合はダイバーシチ受信が必要と判断する。

[0030] ダイバーシチ受信が不要と判断された場合は、受信品質が良、ブランチへスィッチ SWを切替えると共に、整合回路 12A、 12Bの整合条件を、 PINダイオード 121A、 1 21 Bを ONにすることにより図 4に示す条件に切替え、単ブランチ受信とする (ステップ S24)₀次に制御部 18によって、合成部 15の電源を OFFし、図 7に示す単ブランチ受信時の処理を行う (ステップ S25)。

一方、ダイバーシチ受信が必要と判断された場合には、ダイバーシチ効果判定手段 183によって、受信品質の良いブランチの受信品質値と、合成後の受信品質値の差 (以下、「ダイバーシチ効果」という)を計算する (ステップ S26)。次に、得られたダイバーシチ効果と、判定パラメータ記憶手段 181に記録されている効果判定閾値とを比較する (ステップ S 27)。

[0031] ここで、ダイバーシチ効果が効果判定閾値より小さ!/、場合は、ダイバーシチ受信の効果がないと判断し、ステップ S28へ移行する。即ち、ダイバーシチ効果のない場合は、受信品質が良いブランチへスィッチ SWを切替えると共に、整合回路 12A、 12B の整合条件を、 PINダイオード 121A、 121Bを ONにすることにより、図 4に示す条件に切替え、単ブランチ受信とする (ステップ S28)。次に、制御部 18によって、合成部 15の電源を OFFし、図 7に示す単ブランチ受信時の処理を行う（ステップ S29)。一方、それ以外は、ダイバーシチ受信の効果があると判断し、ステップ S30へ移行する。即ち、ダイバーシチ受信の効果がある場合は、そのままダイバーシチ受信時の処理を行う。

[0032] ここで、図 9を用いて、整合条件の切替えの具体例を説明する。

アンテナ 11 Aとアンテナ 11Bの 2種類のアンテナで構成される合成ダイバーシチ受信機を搭載した携帯無線機 10において、アンテナ間結合による損失が生じる状態で、 2種類のアンテナに図 4の整合条件を適用した場合のアンテナ効率《2は、一方のアンテナがない場合のアンテナ効率 α 1と比較し、アンテナ 11 Αでは効率が△ 7? 1だけ劣化し、アンテナ 11Bでは効率が△ 7? 2だけ劣化したとする。その際、アンテナ効率の低下量△ r? 2が低下量△ 7? 1に対して著しく大きい場合、ブランチ間レベル差が大きくなり、合成ダイバーシチ効果が低くなる。

[0033] そこで、制御部 18により整合回路 12Aの PINダイオード 121Aを ON、整合回路 12 Bの PINダイオード 121Bを OFFに設定することにより、アンテナ間結合による効率劣ィ匕が小さい方のアンテナ 11Aに図 5の整合条件を適用し、かつ、アンテナ 11Bに図 4 の整合条件を適用する。このような整合条件を適用した場合のアンテナ効率を ex 3とする。その際、アンテナ間結合による損失は、アンテナ 11Aで△ 7? 3、アンテナ 11B で△ 7? 4となり、アンテナ効率 α 3のブランチ間レベル差（| rjCl- η C2|)は、

[0034] (数 1)

|r?Cl- 7}C2|< Bl- 7}B2|

但し、 |r?Bl— 7}B2|;アンテナ効率 α2での差

••• (1)

[0035] となる。

また、 2種類のアンテナに図 4の整合条件を適用した場合のアンテナ 11Bでのアンテナ間結合による損失△ 7? 2と、 2種類のアンテナにそれぞれ図 4、図 5の整合条件を適用した場合のアンテナ 11Bでのアンテナ間結合による損失△ 7? 4との間には、

Δη4<Δη 2 ··· (2)

が成立する。

[0036] このように、本実施形態の携帯無線機 10によれば、合成ダイバーシチ起動時のみ、一方又は両方の整合条件を単ブランチ受信時に高、アンテナ性能が得られる条件 (初期整合条件)と異なる所定の整合条件を適用するため、単ブランチ受信時のァンテナ性能を維持しつつ、合成ダイバーシチ起動時のアンテナ間結合劣化を軽減することが可能となる。

[0037] なお、本実施の形態では、 CZN値を閾値に使用した場合にっ、て説明した力パケットエラーやビットエラーなど CZN以外の受信品質を表すパラメータを用いた場合にも、同様の効果が得られる。

また、単ブランチ受信時に、図 4の整合条件 (初期整合条件)を適用するとしたが、受信品質が良い場合は、図 5の整合条件を適用してもよい。また、ダイバーシチ受信時には、片側若しくは両方のアンテナに図 5の整合条件を適用する構成としたが、受信品質が良い場合は図 4の整合条件 (初期整合条件)を適用してもよい。また、図 8 のステップ S24、 S28にて受信品質が良いブランチへ切替える構成とした力アンテナの利得が高い方へ切替えても良い。また、受信品質やダイバーシチ効果判定を算出する際は、瞬時値ではなぐある一定時間の平均値を用いて算出しても良い。また、単ブランチ受信時の利得低下がある程度許容できる場合は、整合条件の切替えを行わなくても、図 5に示すように共振周波数 f を受信チャンネルの周波数 f 力

0 d らずらしておけば、ダイバーシチ受信時は高、利得が得られる。

[0038] また、整合回路 12A、 12Bの整合条件の切替えに PINダイオード 121 A、 121Bを用いたが、バラクタなどの他の可変リアクタンス素子を用いても同様の効果が得られる。また、受信方式切替手段 182の判定結果により、合成部 15の ON, OFFに伴つて、整合条件を切替える構成とした力合成部 15の ON, OFFの切替を行わず、整合条件のみ切替えても同様の効果が得られる。また、受信アンテナが 3種類以上ある場合においても、同様の効果が得られる。

[0039] また、本実施形態では、整合回路 12A、 12Bのリアクタンス素子の数力種類の場合で説明したが、それ以外の数のリアクタンス素子で構成される整合回路でも同様の効果が得られる。また、図 2の整合回路 12A、 12Bにコイル Lとコンデンサ C2を装荷したが、当該素子を装荷しない場合でも同様の効果が得られる。また、抵抗 Rは PIN ダイオード 121A、 121Bに流れる電流を調整できれば、他の箇所に装荷しても同様の効果が得られる。

[0040] (第 2の実施形態）次に、本発明の第 2の実施形態に係る携帯無線機について、説明する。なお、本実施形態において、第 1の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。

まず、本実施形態の携帯無線機の基本構成について図 10を用いて説明する。携帯無線機 20は、図 10に示すように、第 1の実施形態と同じ、 2つのアンテナ 11 A 及び 1 IBと、 2つのチューナ 13Aおよび 13Bと、 2つの復調部 14Aおよび 14Bと、合成部 15と、誤り訂正部 16と、受信品質判定部 17A、 17B及び 17Cと、受信方式の制御を行う制御部 18と、各単ブランチ受信および合成ダイバーシチ受信を切替えるスイッチ SWとの他に、アンテナ 11A及び 11Bのそれぞれに対してアンテナ性能が最も高く確保できる整合条件を適用させる整合回路 21Aおよび整合回路 21Cと、アンテナ 11A及び 11Bのそれぞれに対して設定される整合条件とは異なる所定の整合条件を適用させる整合回路 21Bおよび整合回路 21Dと、制御部 18での判定により整合回路 21Aまたは整合回路 21B、及び整合回路 21Cまたは整合回路 21Dを切替えるスィッチ SW1、スィッチ SW2、スィッチ SW3及びスィッチ SW4と、を備えている。なお、整合回路 21Aと整合回路 21Cは、図 4に示す整合条件を適用する。一方、整合回路 21Bと整合回路 21Dは、図 5に示す整合条件を適用する。

[0041] 次に、制御部 18の構成について、図 11を用いて詳細に説明する。

制御部 18は、図 11に示すように、第 1の実施形態と同一構成のものであり、判定パラメータ記憶手段 181と、受信方式切替手段 182と、ダイバーシチ効果判定手段 18 3と、を備えているが、第 1の実施形態とは異なり、受信方式切替手段 182の出力が、スィッチ SWの他に、スィッチ SW1〜SW4にも接続されている。

[0042] 以上のように構成された携帯無線機 20につ、て、図 7から図 9を用いてその動作を説明する。

初めに、受信品質判定部 17A (または 17B)により、現在受信中のブランチの受信品質値を得る (ステップ S 11)。次に、受信方式切替手段 182によって、得られた受信品質値と、判定パラメータ記憶手段 181に記録されている受信状態判定閾値とを比較する。そして、現在の受信品質値が、高レベルの受信状態判定閾値よりも小さい、かつ、低レベルの受信状態判定閾値よりも大きい場合は、ダイバーシチ受信が必要と判断し、ステップ S 13へ移行する。それ以外の場合は、ダイバーシチ受信は不要と判断し、ステップ S 15へ移行する (ステップ S 12)。

[0043] ダイバーシチ受信が必要と判断されると、制御部 18によって、合成部 15の電源を ONする (ステップ S 13)。次に、スィッチ SWを切替え、ダイバーシチ受信を行うと共に、スィッチ SW1、 SW2、 SW3、 SW4を切替え、図 5に示す整合状態の整合回路 21 B、 21Dに設定する (ステップ S14)。そして、図 8に示すダイバーシチ受信時の処理を行う。

一方、ダイバーシチ受信を不要と判断してステップ S15へ移行すると、そのまま単ブランチ受信時の動作を繰り返す。

[0044] (Π)次にダイバーシチ受信時の動作を、図 8を用いて説明する。

初めに、受信品質判定部 17A、 17B、 17Cによりブランチ A、 B、および合成後の各受信品質値を得る (ステップ S21)。

次に、受信方式切替手段 182によって、得られたブランチ Aとブランチ Bの受信品質を比較し、受信品質の良、ブランチを判定する (ステップ S 22)。

次に、受信品質が良いブランチの受信品質値と、判定パラメータ記憶手段 181に記録されている受信状態判定閾値とを比較する。そして、受信品質が良いブランチの受信品質値が高レベル受信状態判定閾値以上、もしくは低レベル受信状態判定閾値以下の場合は、ダイバーシチ受信は不要と判断し、ステップ S24へ移行する。それ以外の場合は、ダイバーシチ受信が必要と判断し、ステップ S26へ移行する (ステツプ S23)。

[0045] ダイバーシチ受信が不要と判断された場合は、ステップ S24にお、て、受信品質が良いブランチへスィッチ SWを切替えると共に、スィッチ SW1、 SW2、 SW3、 SW4を切替え、図 4に示す整合状態の整合回路 21A、 21Cに設定し、単ブランチ受信とする。次に制御部 18によって、合成部 15の電源を OFFし (ステップ S25)、図 7に示す単ブランチ受信時の処理を行う。

[0046] 一方、ダイバーシチ受信が必要と判断された場合には、ステップ S26において、ダィバーシチ効果判定手段 183によって、前述した「ダイバーシチ効果 (合成後の受信品質値の差)」を計算する。次に、得られたダイバーシチ効果と、判定パラメータ記憶手段 181に記録されている効果判定閾値とを比較する。そして、ダイバーシチ効果が効果判定閾値より小さい場合は、ダイバーシチ受信の効果がないと判断し、そのままステップ S28へ移行する。それ以外は、ダイバーシチ受信の効果があると判断する（ステップ S27)。

[0047] ダイバーシチ効果のな、場合は、受信品質が良、ブランチへスィッチ SWを切替えると共に、スィッチ SW1、 SW2、 SW3、 SW4を切替え、図 4に示す整合状態の整合回路 21A、 21Cに設定し、単ブランチ受信とする (ステップ S28)。次に、制御部 18によって、合成部 15の電源を OFFし、図 7に示す単ブランチ受信時の処理を行う（ステップ S29)。

一方、ダイバーシチ受信の効果がある場合は、そのままダイバーシチ受信時の処理を行う（ステップ S 30)。

[0048] ここで、図 9を用いて、整合条件の切替えの具体例を説明する。

アンテナ 11 Aとアンテナ 11Bの 2種類のアンテナで構成される合成ダイバーシチ受信機を搭載した本実施形態の携帯無線機 20において、アンテナ間結合による損失が生じる状態で、 2種類のアンテナに図 4の整合条件を適用した場合のアンテナ効率 a 2は、一方のアンテナがない場合のアンテナ効率 α 1と比較し、アンテナ 11 Αでは効率が△ 7? 1だけ劣化し、アンテナ 11Bでは効率が△ 7? 2だけ劣化したとする。その際、 Δ 7? 2が Δ 7? 1に対して著しく大きい場合、ブランチ間レベル差が大きくなり、合成ダイバーシチ効果が低くなる。

[0049] そこで、制御部 18によりスィッチ SW1〜SW4を切替え、アンテナ間結合による効率劣化が小さいアンテナ 11Aの方に図 5の整合条件を適用し、かつアンテナ 11Bに図 4の整合条件を適用する。その際、第 1の実施形態と同様に、アンテナ間結合による損失は、アンテナ 11Aで△ 7? 3、アンテナ 11Bで△ 7? 4となり、ブランチ間のアンテナ効率 α 3での差は、前述した（1)式が成立する。

また、第 1の実施形態と同様に、 2種類のアンテナに図 4の整合条件を適用した場合のアンテナ 11Bでのアンテナ間結合による損失△ 7? 2と、 2種類のアンテナにそれぞれ図 4、図 5の整合条件を適用した場合のアンテナ 11Bでのアンテナ間結合による損失△ 7? 4との間には、前述した（2)式が成立する。

[0050] このように、本実施形態の携帯無線機 20によれば、合成ダイバーシチ起動時のみ、一方又は両方の整合条件を単ブランチ受信時に高、アンテナ性能が得られる所定の条件と異なる条件を適用するため、単ブランチ受信時のアンテナ性能を維持しつつ、合成ダイバーシチ起動時のアンテナ間結合劣化を軽減することが可能となる。なお、本実施形態でも、 CZN値を閾値に使用した場合について説明したが、パケットエラーやビットエラーなど CZN以外の受信品質を表すパラメータを用いた場合にも、同様の効果が得られる。

[0051] また、本実施形態でも、単ブランチ受信時に、図 4の整合条件を適用する構成としたが、受信品質が良い場合は、図 5の整合条件を適用してもよい。また、ダイバーシチ受信時には、片側若しくは両方のアンテナに図 5の整合条件を適用する構成としたが、受信品質が良い場合は図 4の整合条件を適用してもよい。また、本実施形態でも、図 8のステップ S24、 S28にて受信品質が良いブランチへ切替える構成とした力アンテナの利得が高い方へ切替えても良い。

また、本実施形態でも、受信品質や、ダイバーシチ効果判定を算出する際は、瞬時値ではなぐある一定時間の平均値を用いて算出しても良い。

また、本実施形態でも、受信方式切替手段 182の判定結果により、合成部 15の O N, OFFに伴って、整合条件を切替えるとした力合成部 15の ON, OFFの切替を行わず、整合条件のみ切替えても同様の効果が得られる。

また、本実施形態でも、受信アンテナが 3種類以上ある場合においても、同様の効果が得られる。

[0052] (第 3の実施形態）

次に、本発明の第 3の実施形態に係る携帯無線機について、図 12を参照しながら説明する。

まず、本実施形態の携帯無線機 30の基本構成について説明する。なお、本発明は複数アンテナを有する MIMO方式の携帯無線機に適応できるものであり、本実施形態では、受信アンテナが 4本とする MIMO方式の受信構成のものを示す。また、本実施形態において、第 1、第 2の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。

[0053] 本実施形態の携帯電話機 30は、図 12に示すように、 4種類のアンテナ 11 A〜 11 Dと、 4種類のアンテナそれぞれに対してアンテナ性能が最も高く確保できる整合条件を設定させる、各アンテナに対応してそれぞれ設けた 4つの整合回路 12A〜 12D と、復調された信号力受信品質を表す CZNまたは通信速度 (スループット)を算出する受信品質判定部 17と、制御部 18とを備えるほか、さらに、 MIMO、 SIMO、 SIS O方式の信号処理回路 31と、アプリケーション検出回路 32とを備えている。

[0054] 受信品質判定部 17では、 CZNまたはスループットの状況を監視しつつ、ユーザが使用しているアプリケーションに必要とされる条件 (通信容量)から、適切な方式を判定する。

例えば、音声などの通信容量が小さい通信を行う場合は SISO方式を判定し、映画などの通信容量が大きい通信を行う場合は MIMO方式を判定する。また、同じアプリケーシヨンにぉ、ても、受信品質により 2 X 2MIMO方式や 4 X 4MIMO方式のように受信本数を減らした受信方式を判定する。また、信号処理負荷や消費電力などの低減を目的とした方式の判定を行ってもよい。また、全体の、または個々のアンテナの受信品質の状況 (受信レベル）に応じて判定を行ってもよい。また、受信信号から携帯無線機 30の移動速度を検出して、その速度に応じて判定を行ってもよい。そして、受信品質判定部 17で判定された受信する方式及びアンテナに応じて、信号処理回路 31および整合回路 12A〜 12Dへ制御信号を送ることで制御する。

[0055] 信号処理回路 31は、入力されたデジタル信号から MIMOまたは SIMOまたは SIS O方式の信号処理を行う。アプリケーション検出回路 32は、ユーザが使用しているァプリケーシヨンの検出を行う。

[0056] 従って、このような本実施形態の携帯無線機 30によれば、合成ダイバーシチ方式の場合と同様に、複数のアンテナを同時に動作させる必要がある MIMO方式の場合、複数のアンテナを用いて MIMO方式の受信時のみ、一部または全ての整合条件を単ブランチ受信時に高いアンテナ性能が得られる所定の条件と異なる条件を適用するため、単ブランチ受信時のアンテナ機能を維持しつつ、 MIMO受信時のアンテナ間結合劣化を軽減することが可能となる。 [0057] 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

産業上の利用可能性

[0058] 本発明は、例えば 2本のアンテナの場合、ダイバーシチ起動時のみ、片側又は両方のアンテナに、アンテナ素子それぞれ個別に対して設定される初期整合条件とは異なる所定の整合条件を適用することにより、単ブランチ受信時のアンテナ性能を維持しつつ、ダイバー起動時のアンテナ間結合劣化を軽減できるという効果を有し、デジタル変調信号をダイバーシチ受信する携帯無線機等として有用である。また、 Ml MO方式の受信機を搭載した携帯無線機にお、ても、アンテナ素子それぞれ個別に対して設定される初期整合条件とは異なる所定の整合条件を適用することにより、単ブランチ受信時 (SIMOまたは SISO受信時)または一部のブランチ受信時 (受信本数を減らした MIMO受信時）のアンテナ性能を維持しつつ、 MIMO動作時のアンテナ間結合劣化を軽減できると!、う効果を有し、デジタル変調信号を MIMO受信する携帯無線機等として有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 複数のアンテナ素子と、

前記各アンテナ素子で受信した受信信号を合成する合成ダイバーシチ処理部と、前記各アンテナでの受信品質に応じて、前記各アンテナ素子に個別に設定されている初期整合条件とは異なる、所定の整合条件を前記各アンテナ素子に適用する整合条件切替手段と、

を備える携帯無線装置。

[2] 前記整合条件切替手段は、

前記各アンテナ素子の整合条件を、前記所定の整合条件に切替える切替手段と、前記合成ダイバーシチ処理部の合成処理動作の動作状態に対応して前記切替手段を制御する制御手段と、

を備える請求項 1記載の携帯無線装置。

[3] 前記制御手段は、

前記合成ダイバーシチ処理部の合成処理動作が停止して!/、るときに、前記各アンテナ素子に対してそれぞれ前記初期整合条件を適用し、

前記合成ダイバーシチ処理部が合成処理動作を行って！/ヽるときに、前記各アンテナ素子に対して前記初期整合条件とは異なる、前記所定の整合条件を適用するように前記切替手段を制御する請求項 2に記載の携帯無線装置。

[4] 複数のアンテナ素子と、

前記各アンテナ素子で受信した受信信号を多入力多出力方式 (MIMO方式）により処理する多入力多出力方式の信号処理部と、

前記各アンテナでの受信品質に応じて、前記各アンテナ素子に対してそれぞれ個別に設定されている初期整合条件とは異なる、所定の整合条件を前記各アンテナ素子に適用する整合条件切替手段と、

を備える携帯無線装置。

[5] 所定の整合条件切替手段は、

前記各アンテナ素子の整合条件を、前記所定の整合条件に切替える切替手段と、前記信号処理部の処理動作の動作状態に対応して前記切替手段を制御する制御手段と、

を備える請求項 4に記載の携帯無線装置。

前記制御手段は、

前記信号処理部の一部の処理動作が停止しているときに、前記各アンテナ素子に対してそれぞれ前記初期整合条件を適用し、

前記信号処理部が処理動作を行っているときに、前記各アンテナ素子に対してそれぞれ個別に設定されている前記初期整合条件とは異なる、前記所定の整合条件を適用するように前記切替手段を制御する請求項 5に記載の携帯無線装置。