(57)【要約】【課題】  ダイバーシティが必要な無線通信システムとダイバーシティが必要でない無線通信システムのような２つの無線通信システムの両方に対応できるようにする。【解決手段】  複数のアンテナ２１，２２で受信した無線信号が入力されるアレーアンテナ動作部２５，２６，２７、３０と、複数のアンテナ２１，２２で受信した無線信号が入力されるダイバーシティ動作部３０と、アレーアンテナ動作部２５，２６，２７、３０又はダイバーシティ動作部３０を切り替えるスイッチ２３，２４，２８，２９とを有し、上記無線信号の通信システムに応じて、上記スイッチ２３，２４，２８，２９によるアレーアンテナ動作部２５，２６，２７、３０又はダイバーシティ動作部３０の切り替えが制御される構成とした。ここで上記通信システムは、アレーアンテナ動作を必要とする通信システム又はダイバーシティを必要とする通信システムである。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナで受信した無線信号が入力されるアレーアンテナ動作部と、
前記複数のアンテナで受信した無線信号が入力されるダイバーシティ動作部と、
前記アレーアンテナ動作部又は前記ダイバーシティ動作部を切り替えるスイッチとを有し、
前記無線信号の通信システムに応じて、前記スイッチによる前記アレーアンテナ動作部又は前記ダイバーシティ動作部の切り替えが制御される
ことを特徴とする受信回路。
【請求項２】
前記通信システムがアレーアンテナ動作を必要とする通信システムである場合に選択される前記アレーアンテナ動作部は、
前記複数のアンテナから受信した信号に所定の移相量を付加する複数の移相器と、
各移相器より出力される複数の信号を合成する電力合成器と、
前記電力合成器からの出力される信号が入力され、また各移相器の移相量を制御する信号を送出する受信部とから構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の受信回路。
【請求項３】
前記通信システムがダイバーシティ動作を必要とする通信システムである場合に選択される前記ダイバーシティ動作部は、
前記複数のアンテナから受信した信号を合成する受信部とから構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の受信回路。
【請求項４】
複数のアンテナと、
前記複数のアンテナで受信した無線信号が入力されるアレーアンテナ動作部と、前記複数のアンテナで受信した無線信号が入力されるダイバーシティ動作部と、前記アレーアンテナ動作部又は前記ダイバーシティ動作部を切り替えるスイッチとを備える受信回路と、
前記無線信号の通信システムに応じて前記スイッチの切り替えを制御する制御部とから構成される
ことを特徴とする携帯無線端末。
【請求項５】
前記通信システムがアレーアンテナ動作を必要とする通信システムである場合に選択される前記アレーアンテナ動作部は、
前記複数のアンテナから受信した信号に所定の移相量を付加する複数の移相器と、
各移相器より出力される複数の信号を合成する電力合成器と、
前記電力合成器からの出力される信号が入力され、また前記制御部からの制御信号に基づいて各移送器の移送量を制御する信号を送出する受信部とから構成される
ことを特徴とする請求項４に記載の携帯無線端末。
【請求項６】
前記通信システムがダイバーシティ動作を必要とする通信システムである場合に選択される前記ダイバーシティ動作部は、
前記複数のアンテナから受信した信号を合成する受信部とから構成される
ことを特徴とする請求項４に記載の携帯無線端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信回路及び携帯無線端末に関し、特に複数のアンテナを有しそれらのアンテナを介して通信を行なう受信回路、及びその受信回路を搭載した携帯無線端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のアンテナを持ちそれらのアンテナを使用してアレーアンテナを構成する無線機、あるいは複数のアンテナを用いてダイバーシティを構成する無線機が多数存在している。
さらには、アレーアンテナにおいてフェージング補償等のダイバーシティ効果を有し、耐干渉性と感度の高い伝送が可能な適応アレーアンテナなどが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−２６４４１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献１に記載のものは、一つの無線通信システムにしか対応していない。そのため、機器に設けられた複数のアンテナをアレーアンテナとダイバーシティの双方に用いることはなかった。また、アンテナ本数やウェイトが多くなり回路構成が複雑であった。
【０００４】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、例えばダイバーシティが必要な無線通信システムとダイバーシティが必要でない無線通信システムのような２つの無線通信システムの両方に対応できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明は、複数のアンテナで受信した無線信号が入力されるアレーアンテナ動作部と、複数のアンテナで受信した無線信号が入力されるダイバーシティ動作部と、アレーアンテナ動作部又はダイバーシティ動作部を切り替えるスイッチとを有し、上記無線信号の通信システムに応じて、上記スイッチによるアレーアンテナ動作部又はダイバーシティ動作部の切り替えが制御される構成とした。
上記通信システムは、アレーアンテナ動作を必要とする通信システム又はダイバーシティを必要とする通信システムである。
【０００６】
上述の構成によれば、通信システムに応じてスイッチの動作を制御するようにしたので、通信システムに応じて、アレーアンテナ動作部とダイバーシティ動作部が切り替えられる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ダイバーシティが必要な無線通信システムとダイバーシティが必要でない無線通信システムの２つの無線通信システムの両方に対応できる受信回路、及びその受信回路を搭載した携帯無線端末を提供することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下本発明を実施するための最良の形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
【０００９】
まず、一般的なアレーアンテナ構成の受信システムについて、図１を参照して説明する。
図１において、受信アンテナ１と受信アンテナ２により無線信号を受信し、その受信信号がそれぞれ移相器３と移相器４を介して電力合成部５に入力される。そして電力合成器５でそれぞれの受信信号の電力合成が行われ、受信部６に入力される。その際、受信信号が最適になるように受信部６から移相器制御線７と移相器制御線８を通して、それぞれ移相器３と移相器４の移相量を制御する信号が出力される。
このアレーアンテナ構成の受信システムは、移相器３，４により移相を動かして、アンテナの指向性パターンを操作することにより、アンテナ利得が増加するとともに干渉波や遅延波などの不要な信号を除去することができる。なお受信アンテナの本数は少なくとも２本以上であればよい。
【００１０】
図１において、電力合成器５は移相器３，４を経た各受信アンテナ１，２の受信信号を合成する。
また、受信部６は電力合成器５から出力された信号を受信し、所定の信号処理を行なうとともに、移相器制御線７，８を通じて移相器３，４で行われる振幅・移相シフト量を制御するものである。
【００１１】
次に、一般的なダイバーシティ受信システムについて、図２を参照して説明する。
ここではレイク受信機のような電力合成によるダイバーシティを考える。図２において、ダイバーシティ受信部１３に受信アンテナ１１と受信アンテナ１２の２つのアンテナが接続されて、それぞれの受信アンテナで受信した信号をダイバーシティ受信部１３で電力合成している。
このダイバーシティ受信システムは、例えば受信アンテナを物理的に異なる位置に設置し、受信状況に応じて受信アンテナを切り替えることができる。受信アンテナの本数は少なくとも２本以上であればよい。
【００１２】
ダイバーシティ受信部１３は、図示しないがダイバーシティ回路及びダイバーシティ用電力合成器などから構成される。ダイバーシティ回路におけるダイバーシティブランチの合成は、例えば選択合成法、等利得合成法又は最大比合成法などを用いて行われる。またこの合成処理を検波前に行なうか又は検波後に行なう構成とするかは、合成方法などの諸条件による。
【００１３】
以下に述べる本発明の最良な実施の形態例は、上記アレーアンテナ構成の受信システムの機能と上記ダイバーシティ受信システムの機能を併せ持ち、これらを無線通信システムに応じて切り替えるようにしたものである。
【００１４】
図３は、本発明の一実施の形態例に係る受信回路の構成を示す。各スイッチの位置はアレーアンテナを構成している場合（アレーアンテナ動作状態）の位置を示している。
図３において、受信アンテナ２１と受信アンテナ２２で受信された信号は、それぞれスイッチ２３，２４を通って移相器２５，２６へ入力される。移相器２５，２６の出力は電力合成器２７に入力され電力合成される。そして、電力合成器２７の出力はスイッチ２８を介して受信部３０へ入力される。その際、受信信号が最適となるように、受信部３０から移動器制御線３１と移相器制御線３２を通してそれぞれ移相器２５と移相器２６の移相量を制御する信号が出力される。
アレーアンテナを構成しているときは、スイッチ２３の端子２３ｂとスイッチ２８ｂ、及びスイッチ２４の端子２４ｂとスイッチ２９の端子２９ｂは短絡接続している。図３に示す回路は、図１に示した回路と等価であり、アレーアンテナ構成の受信システム（アレーアンテナ動作部）を構成している。
【００１５】
図３において、スイッチ２３，２４，２８，２９は、それぞれ受信回路２０のアレーアンテナ動作及びダイバーシティ動作を切り替える。この例では、スイッチ２３，２４，２８，２９はそれぞれ端子２３ａ，２４ａ，２８ａ，２９ａが選択されている。
【００１６】
この受信回路２０の電力合成器２７は図１と同様に、移相器２５，２６を経た各受信アンテナ２１，２２の受信信号を合成する。
受信部３０は、図示を省略するがアレーアンテナ用受信部とダイバーシティ用受信部から構成されている。通信を行なう無線通信システムに応じて受信回路制御信号が入力され、アレーアンテナ用受信部又はダイバーシティ用受信部のいずれかが選択される。
上記受信部３０のアレーアンテナ用受信部は、図１の受信部と同機能を有し、電力合成器２７から出力された信号を受信し、所定の信号処理を行なうとともに移相器制御線３１，３２を通じて移相器２５，２６で行われる振幅・移相シフト量を制御する。
またダイバーシティ用受信部は、図２のダイバーシティ受信部１３と同機能を有し、図示しないがダイバーシティ回路及びダイバーシティ用電力合成器などから構成される。ダイバーシティ回路におけるダイバーシティブランチの合成は、例えば選択合成法、等利得合成法又は最大比合成法などを用いて行われる。またこの合成処理を検波前に行なうか又は検波後に行なう構成とするかは、合成方法などの諸条件による。
【００１７】
図３の例では、ダイバーシティ動作でないことを明示的に表すために、受信部３０の入力の片側を開放状態にして表現している。実際には、開放状態としない場合、受信回路制御信号に基づいて受信回路３０内でダイバーシティをオフすることにより実現できる。この受信回路制御信号は、受信回路２０を搭載する受信機（図示せず）に設置された制御部から出力される制御信号である。
【００１８】
上記受信回路２０を構成するスイッチ２３，２４，２８，２９と、電力合成器２７と、受信部３０は、１チップ構成の集積回路内に組み込まれる。あるいは、通信を行なう無線通信システムの周波数によっては移相器２５，２６が１チップ構成に収まらないこともあり、その場合にはこの限りではない。
【００１９】
図４は、図３の各スイッチ２３，２４，２８，２９を反対側に倒した状態を示す。スイッチ２３，２４，２８，２９は、図示しない制御部からの受信回路制御信号により、それぞれ端子２３ｂ，２４ｂ，２８ｂ，２９ｂに切り替えられる。この状態は、図２と等価であり、ダイバーシティ受信システム（ダイバーシティ動作部）を構成している。
【００２０】
図４において、受信アンテナ２１と受信アンテナ２２で受信された信号は、それぞれスイッチ２３及びスイッチ２８、スイッチ２４及びスイッチ２９を介して受信部３０へ入力され、電力合成される。
【００２１】
図３及び図４に示すとおり、スイッチ２３，２４，２８，２９を切り替えることにより、アレーアンテナ動作部とダイバーシティ動作部を切り替えて使用することができる受信回路を簡単な構成で実現することができる。このアレーアンテナ動作部とダイバーシティ動作部の切り替えは、図示しない制御部が、通信を行なう無線通信システムに応じて受信回路制御信号を出力し、スイッチを切り替えることにより行っている。またこのとき、受信部３０にも受信回路制御信号が入力され、無線通信システムに合わせて受信部３０内部で各システムに対応するための所定の切り替えが行われる。
【００２２】
ここで、上記無線通信システムの切り替えについて具体的に説明する。
現在、日本の携帯電話会社により、ＣＤＭＡ２０００  １ｘＥＶ−ＤＯ（以下、「ＥＶ−ＤＯ」と称する。）方式を利用して下り最大２．４Ｍｂｐｓの高速なデータ通信が可能な携帯電話サービスが、提供されている。ＥＶ−ＤＯ方式は、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）技術を応用した携帯電話方式のｃｄｍａ２０００規格に含まれるデータ通信専用の技術仕様の一つであり、この技術は、データ通信に特化して飛躍的に通信速度を高めた仕様になっている。これを利用すると、従来のＣＤＭＡ２０００  １ｘＭＣ（以下、「１ｘ」と称する。）（最高１４４ｋｂｐｓ）と１．２５ＭＨｚの帯域を使って、最高２．４Ｍｂｐｓのデータ通信が可能となる。
【００２３】
上記携帯電話サービスは、ＫＤＤＩ（ａｕ）社によりＣＤＭＡ  １ｘＷＩＮのサービス名で行われている。このサービスは、データ通信時には、ＥＶＤＯ方式による通信が行われる。この場合、ＣＮ比（搬送波対雑音比）を良くしてデータレートを上げるため、一般的な携帯電話端末においては２本の受信アンテナを用いてダイバーシティが行われる。
また、データ通信時以外、例えば通話時は１ｘ方式による通信が行われ、ダイバーシティが行われていないのが一般的である。これは、データレートを一定としているために受信信号のＣＮ比を良くしても通話品質が良くならないという理由からである。
【００２４】
ところで、一般にアレーアンテナはダイバーシティと比較した場合、受信信号の品質向上にあまり寄与しない。ダイバーシティが受信状況の良いアンテナを選択するのに対して、アレーアンテナはビーム（指向性）を動かしているからである。アンテナの指向性は大きく動くものではないが、コンマ数度単位の角度でも指向性が変化できると、受信状態が向上することがある。例えばビル群に駐車した車の中で通話するような携帯無線端末が静止している状態においては、アレーアンテナを駆使してビームを振ることで、受信電力・受信性能が向上するということが一般に知られている。
【００２５】
しかし、市販されているほとんどの携帯無線端末はデータ通信時のダイバーシティ用に２本の受信システムが搭載されているが、アレーアンテナを利用した受信機能は搭載されていない。本例では、ダイバーシティを行なう受信システムでは、元々用意されている２本のアンテナが使用して、通話時などデータ通信時以外のダイバーシティを行わないときにアレーアンテナによる受信を行い２本の受信アンテナを有効に活用する。
【００２６】
上述の実施の形態例を、例えばＣＤＭＡ  １ｘＷＩＮの携帯無線サービスに適用した場合、データ通信時（ＥＶＤＯ方式）には図４に示したダイバーシティ動作部に切り替え、データ通信以外（１ｘ方式）では図３に示したアレーアンテナ動作部に切り替えるように制御内容をプログラムしておくことにより、無線通信システムに応じてアレーアンテナ動作部とダイバーシティ動作部の切り替えが行われる。
このように、無線通信システムに応じて受信回路内のスイッチを切り替えることにより、ダイバーシティが必要なときはダイバーシティ受信システムとして、またダイバーシティが必要でないときは２つのアンテナを用いてアレーアンテナを構成して受信性能の向上が実現される。
【００２７】
図５は、集積回路構成とした受信回路４０を用いて携帯無線端末５０を構成した例を示す。図３及び図４では既存の構成に付加することを前提としていたが、図５の例は本発明の構成を説明するための最良の形態の例である。
図５おいて、携帯無線端末５０は、受信アンテナ２１及び送受信アンテナ４３と、これらのアンテナより受信した信号が入力される１チップ構成の受信回路４０と、無線通信システムに応じて受信回路４０に受信回路制御信号を送出する制御部４６と、送信回路４５と、送受信アンテナ４３を受信信号及び送信信号に分波するアンテナ共用器４４を備える。
【００２８】
この受信回路４０の電力合成部４１は、アレーアンテナとダイバーシティの双方で動作する。アレーアンテナ動作時に移相器２５，２６を介して入力される受信信号を合成し、ダイバーシティ動作時には受信アンテナ２１，送受信アンテナ４３より入力された受信信号を合成する。この電力合成部４１で合成された電力が受信部３２へ入力される。
【００２９】
受信部４２は、電力合成部４１から入力される信号を受信する。アレーアンテナ動作時は、図１の受信部６と同様に機能する。受信部４２は電力合成部４１から出力された信号を受信し、所定の信号処理を行なうとともに、制御部４６からの受信回路制御信号に基づいて移相器制御線３１，３２を通じて移相器２５，２６で行われる振幅・移相シフト量を制御する。
ダイバーシティ動作時は、受信部４２は電力合成部４１からの出力された信号を受信し、所定の信号処理を行なう。
【００３０】
制御部４６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサからなり、通信する無線通信システム及び受信電波の状態に応じて、各スイッチ２３，２４，２８，２９及び受信部４２に受信回路制御信号を送出する。その他携帯無線端末５０全体の制御を司る。
【００３１】
なお、周波数や集積回路製造プロセスの問題で図５に示した受信回路４０の一部を集積回路外部に構成する（例えば移相器を外部に構成する）可能性を考えた場合、実施形態の構成例が多数考えられるが、ここではその一例のみ表記する。
【００３２】
上述のように構成された携帯電話端末５０によれば、無線通信システムに応じて制御部４６から出力される受信回路制御信号に従いスイッチ２３，２４，２８，２９を切り替えることにより、アレーアンテナ動作部とダイバーシティ動作部を切り替えて使用することができる。これにより２本のアンテナを有効に利用して受信性能の向上が実現される。
【００３３】
図６は、図５においてダイバーシティ動作時に移相器の移相量を固定させることでスイッチ２３，２４，２８，２９を削減した構成例を示す。
アレーアンテナ動作状態では、携帯無線端末７０の受信部４２が制御部４６からの受信回路制御信号を受信し、受信回路６０をアレーアンテナ動作状態とする。そして、受信部４２から移相器制御線３１，３２を通してそれぞれ移相器２５，２６の移相量を制御する信号が出力される。
一方、ダイバーシティ動作状態では、携帯無線端末７０の受信部４２が制御部４６からの受信信号制御信号を受信し、受信回路６０をダイバーシティ動作状態とする。そして、受信部４２から移相器制御線３１，３２を通してそれぞれ移相器２５，２６の移相量を固定させる。移相器２５，２６の移相量を固定した状態で、ダイバーシティにより受信アンテナ２１及び送受信アンテナ４３から無線信号を受信する。
【００３４】
上述の構成とした場合、図３及び図４、図５の例と同様の効果に加え、受信部４２の内部で切り替えを行ない、また移相器の移相量を固定することによりスイッチを削減することができるので設計自由度が向上する。
【００３５】
なお、本発明は、上述した各実施の形態例に限定されるものではなく、受信アンテナの本数、その本数に応じて必要となるスイッチ及び移相器の構成など、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】一般的なアレーアンテナ構成の受信システム例を示す図である。
【図２】一般的なダイバーシティ受信システム例を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態例に係る受信回路（アレーアンテナ動作時）を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態例に係る受信回路（ダイバーシティ動作時）を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態例に係る携帯無線端末を示す図である。
【図６】本発明の他の実施の形態例による携帯無線端末を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
２０…受信回路、２１，２２…受信アンテナ、２３，２４，２８，２９…スイッチ、２５，２６…移相器、２７…電力合成器、３０…受信部、３１，３２…移相器制御線、４０，６０…受信回路、４１…電力合成部、４２…受信部、４３…送受信アンテナ、４４…アンテナ共用器、４６…制御部、５０，７０…携帯無線端末
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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