(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナを有し、無線端末に接続される無線信号処理装置であって、
前記無線信号処理装置は、前記無線端末からの信号を前記アンテナを介して送信する送信処理と、前記アンテナで受信された信号を前記無線端末側へ出力する受信処理とを行うものであり、
前記無線端末からの信号に基づいて、前記送信のための送信チャネルを把握する送信チャネル把握手段と、
前記把握した送信チャネルの信号に基づいて、前記送信チャネルで送信する送信タイミングを特定する送信タイミング特定手段と、
前記把握した送信チャネルから、受信チャネルを特定する受信チャネル特定手段と、
を有し、
前記把握した送信チャネルおよび前記特定した送信タイミングで前記送信処理を実行し、前記特定した受信チャネルおよび前記送信タイミング以外のタイミングで前記受信処理を実行する、
ことを特徴とする無線信号処理装置。
【請求項２】
前記送信チャネル把握手段は、
前記無線端末からの信号から、各送信チャネル候補の信号を取り出す信号抽出手段と、
前記取り出した各送信チャネル候補の信号の電力を測定する電力測定手段と、
前記電力測定結果に基づき、複数の送信チャネル候補の中から前記送信チャネルを選択する送信チャネル選択手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の無線信号処理装置。
【請求項３】
アンテナを有し、無線端末に接続される無線信号処理装置における無線信号処理方法であって、
前記無線信号処理装置は、前記無線端末からの信号を前記アンテナを介して送信する送信処理と、前記アンテナで受信された信号を前記無線端末側へ出力する受信処理とを行うものであり、
前記無線端末からの信号に基づいて、前記送信のための送信チャネルを把握する過程と、
前記把握した送信チャネルの信号に基づいて、前記送信チャネルで送信する送信タイミングを特定する過程と、
前記把握した送信チャネルから、受信チャネルを特定する過程と、
前記把握した送信チャネルおよび前記特定した送信タイミングで前記送信処理を実行する過程と、
前記特定した受信チャネルおよび前記送信タイミング以外のタイミングで前記受信処理を実行する過程と、
を含むことを特徴とする無線信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナの指向性制御等の無線信号処理を行う無線信号処理装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、無線信号の送受信を行う無線端末に接続する指向性アンテナ装置としては、複数のアンテナ素子を備え、送受信切換手段により送信と受信が区別される信号の中から、固定の送信搬送周波数と受信搬送周波数の信号に対してのみ、それぞれ信号処理を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。その指向性アンテナ装置によれば、無線端末を何等改良することなく、アダプティブアレーアンテナを簡単に取り付けることができる。
【０００３】
また、無線信号の受信のみを行う車載用のラジオ受信機やテレビ受像機に接続するアンテナブースタとしては、アンテナ素子の直下に備えられ、受信信号の中から、アンテナ端子部分からの漏れ信号の搬送周波数の信号のみを増幅するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。そのアンテナブースタによれば、受信のＳ／Ｎ比（信号対雑音比）を改善することができる。
【特許文献１】特開２００１−６８９１８号公報
【特許文献２】特開平１−７８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した従来の指向性アンテナ装置では、固定の送信搬送周波数と受信搬送周波数のみを動作対象にするので、複数の中から適応的に選択又は割り当てられる送信搬送周波数と受信搬送周波数を利用する等、送信搬送周波数及び受信搬送周波数が変化する無線端末に対しては適用することができない。
【０００５】
また、上述した従来のアンテナブースタでは、アンテナ端子部分からの漏れ信号の搬送周波数のみを動作対象にするので、そのような漏れ信号が得られない場合や漏れ信号の電力が十分ではない場合には、受信搬送周波数の検出のための電力増幅器をさらに設ける必要があり、回路規模や消費電力が大きくなる。
【０００６】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、送信チャネル及び受信チャネルが変化する無線通信装置において、その送信チャネル又は受信チャネルの信号の信号処理を適切に行うことを簡易に実現することのできる無線信号処理装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明に係る無線信号処理装置は、アンテナを有し、無線端末に接続される無線信号処理装置であって、前記無線信号処理装置は、前記無線端末からの信号を前記アンテナを介して送信する送信処理と、前記アンテナで受信された信号を前記無線端末側へ出力する受信処理とを行うものであり、前記無線端末からの信号に基づいて、前記送信のための送信チャネルを把握する送信チャネル把握手段と、前記把握した送信チャネルの信号に基づいて、前記送信チャネルで送信する送信タイミングを特定する送信タイミング特定手段と、前記把握した送信チャネルから、受信チャネルを特定する受信チャネル特定手段と、を有し、前記把握した送信チャネルおよび前記特定した送信タイミングで前記送信処理を実行し、前記特定した受信チャネルおよび前記送信タイミング以外のタイミングで前記受信処理を実行する、ことを特徴とする。
【０００９】
前記送信チャネル把握手段は、前記無線端末からの信号から、各送信チャネル候補の信号を取り出す信号抽出手段と、前記取り出した各送信チャネル候補の信号の電力を測定する電力測定手段と、前記電力測定結果に基づき、複数の送信チャネル候補の中から前記送信チャネルを選択する送信チャネル選択手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る無線信号処理方法は、アンテナを有し、無線端末に接続される無線信号処理装置における無線信号処理方法であって、前記無線信号処理装置は、前記無線端末からの信号を前記アンテナを介して送信する送信処理と、前記アンテナで受信された信号を前記無線端末側へ出力する受信処理とを行うものであり、前記無線端末からの信号に基づいて、前記送信のための送信チャネルを把握する過程と、前記把握した送信チャネルの信号に基づいて、前記送信チャネルで送信する送信タイミングを特定する過程と、前記把握した送信チャネルから、受信チャネルを特定する過程と、前記把握した送信チャネルおよび前記特定した送信タイミングで前記送信処理を実行する過程と、前記特定した受信チャネルおよび前記送信タイミング以外のタイミングで前記受信処理を実行する過程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、通信信号以外の制御信号等を用いることなく、送信チャネルの変化を検出するとともに、その検出した送信チャネルに対応する受信チャネルを特定することができる。さらに送信チャネル、受信チャネルに同期した信号処理を行うことができる。これにより、複数の中から適応的に選択又は割り当てられる等、送信チャネル及び受信チャネル（例えば送信搬送周波数及び受信搬送周波数）が変化する無線端末システムにおいて、その送信チャネル又は受信チャネルの信号の信号処理を適切に行うことを簡易に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照し、本発明の各実施形態について説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る無線端末システムの構成を示すブロック図である。図１において、アンテナ素子１は、アンテナ装置２（無線信号処理装置）に接続されている。アンテナ装置２は、無線端末１０（無線通信装置）に接続されている。なお、アンテナ素子１は複数であってもよいし、アンテナ装置２の内部に配置してもよい。また、アンテナ装置２は、無線端末と同梱してもよい。
【００１７】
アンテナ装置２は、アンテナ素子１を介して受信した信号に対する信号処理を行い、その信号処理後の信号を無線端末１０に送信する。また、アンテナ装置２は、無線端末１０から受信した信号に対する信号処理を行い、その信号処理後の信号をアンテナ素子１を介して送信する。アンテナ素子１を介して送受信する信号の送信搬送周波数及び受信搬送周波数と、アンテナ装置２と無線端末１０の間で送受信する信号の送信搬送周波数及び受信搬送周波数とは同じである。
【００１８】
図１に示す無線端末システムは、時分割複信（ＴＤＤ；Time Division Duplex）方式の構成例である。図１において、アンテナ装置２は、送受信切換部３ａ，３ｂと送信搬送周波数検出部４と参照テーブル５と受信搬送周波数選択部６と送信タイミング制御部７と送信信号処理部８ａと受信信号処理部８ｂとＡＧＣ（自動利得制御部）９とを備える。なお、周波数分割複信（ＦＤＤ；Frequency Division Duplex）方式の場合は、送受信切換部３ａ，３ｂ及び送信タイミング制御部７が不要である。
【００１９】
送受信切換部３ａ，３ｂは、送信タイミング制御部７から供給される送受信切換信号に基づき、それぞれラインを切り替える。送受信切換部３ａは、送受信切換信号に基づき、送信指示時にはアンテナ素子１と送信信号処理部８ａからの送信ラインＡを接続し、受信指示時にはアンテナ素子１と受信信号処理部８ｂへの受信ラインＢを接続する。送受信切換部３ｂは、送受信切換信号に基づき、送信指示時には無線端末１０と送信信号処理部８ａへの送信ラインＡを接続し、受信指示時には無線端末１０とＡＧＣ９からの受信ラインＢを接続する。
【００２０】
送信搬送周波数検出部４は、自アンテナ装置２（具体的には送受信切換部３ｂ）と無線端末１０の間で送受信される信号から、送信搬送周波数を検出する。参照テーブル５は、本無線端末システムが適用される無線システムに基づいた複数の送信搬送周波数と受信搬送周波数の対応関係を予め記憶している。受信搬送周波数選択部６は、送信搬送周波数検出部４により検出された送信搬送周波数から、参照テーブル５を参照して対応する受信搬送周波数を選択する。
【００２１】
送信タイミング制御部７は、送信搬送周波数検出部４が送信搬送周波数を検出したタイミングを表す時間情報を蓄積し、その蓄積した時間情報に基づいて無線端末１０の送信タイミングを学習する。送信タイミング制御部７は、その学習により得られた送信タイミングにおいては送受信切換部３ａ，３ｂに対して送受信切換信号により送信を指示し、その送信タイミング以外においては送受信切換部３ａ，３ｂに対して送受信切換信号により受信を指示する。
【００２２】
送信信号処理部８ａは、送信ラインＡ上の信号のうち、送信搬送周波数検出部４により検出された送信搬送周波数の信号のみを対象とした信号処理を行う。受信信号処理部８ｂは、受信ラインＢ上の信号のうち、受信搬送周波数選択部６により検出された受信搬送周波数の信号のみを対象とした信号処理を行う。ＡＧＣ９は、受信信号処理部８ｂにより信号処理された受信信号の電力が、無線端末１０からの送信信号の電力よりも小さくなるように制御する。
【００２３】
図２，図３は、図１に示す送信搬送周波数検出部４の構成例を示すブロック図であり、図２は実施例１、図３は実施例２をそれぞれ示す。
【００２４】
図２に示す実施例１において、送信搬送周波数検出部４は、バンドパスフィルタ１１と電力測定部１２と送信搬送周波数選択部１３を備える。
バンドパスフィルタ１１は、自アンテナ装置２（具体的には送受信切換部３ｂ）と無線端末１０の間で送受信される信号から、参照テーブル５にある各周波数帯の信号又は送信ラインＡの信号を取り出す。電力測定部１２は、バンドパスフィルタ１１により取り出された各信号の電力を測定する。送信搬送周波数選択部１３は、その電力測定値の中で最大の電力測定値が所定の閾値を越えている場合、参照テーブル５に基づき、その最大の電力測定値に対応する送信搬送周波数を選択する。その閾値は、アンテナ素子１が受信して受信信号処理部８ｂにより信号処理された信号の電力と、無線端末１０が送信した信号の電力とを判別する値である。なお、受信信号処理部８ｂにより信号処理された信号の電力は、ＡＧＣ９により無線端末１０からの送信信号の電力よりも小さくなるように制御されるので、該閾値によってその判別が可能になる。
【００２５】
図３に示す実施例２において、送信搬送周波数検出部４は、ＦＦＴ部（高速フーリエ変換部）１４と電力測定部１２と送信搬送周波数選択部１３を備える。
ＦＦＴ部１４は、自アンテナ装置２（具体的には送受信切換部３ｂ）と無線端末１０の間で送受信される信号、又は、送信ラインＡの信号に対して、高速フーリエ変換処理を行い、時間領域から周波数領域の信号に変換する。電力測定部１２は、その周波数領域の信号のうち、参照テーブル５にある各送信搬送周波数を中心とする各周波数帯の信号の電力を測定する。送信搬送周波数選択部１３は、その電力測定値の中で最大の電力測定値が所定の閾値を越えている場合、参照テーブル５に基づき、その最大の電力測定値に対応する送信搬送周波数を選択する。その閾値は、アンテナ素子１が受信して受信信号処理部８ｂにより信号処理された信号の電力と、無線端末１０が送信した信号の電力とを判別する値である。なお、受信信号処理部８ｂにより信号処理された信号の電力は、ＡＧＣ９により無線端末１０からの送信信号の電力よりも小さくなるように制御されるので、該閾値によってその判別が可能になる。
【００２６】
図４，図５は、図１に示す参照テーブル５の構成例を示す図表であり、図４はＴＤＤ方式の場合、図５はＦＤＤ方式の場合である。
図４に示すＴＤＤ方式の場合の参照テーブル５においては、送信搬送周波数と受信搬送周波数は同一である。一方、図５に示すＦＤＤ方式の場合の参照テーブル５においては、送信搬送周波数と受信搬送周波数は異なっている。
【００２７】
図６は、図１に示す送信タイミング制御部７の送信タイミング制御に係る動作を説明するための説明図である。
図６において、送信搬送周波数が検出される時と検出されない時の時間情報を蓄積していくと、少なくとも２フレーム以上の時間情報を蓄積した後に、送信搬送周波数が検出される周期が分かり、送信タイミングの学習が完了する。それ以降は、その判明した周期に基づき、送信搬送周波数が検出される期間には送受信切換部３ａ，３ｂに対して送信を指示し、送信搬送周波数が検出されない期間には送受信切換部３ａ，３ｂに対して受信を指示する。
【００２８】
その後、送受信切換部３ａ，３ｂに対して受信を指示している時に、無線端末１０の送信スロットが変わると、送信搬送周波数が検出されるので、その検出時には、送信タイミングの学習をやり直す。
【００２９】
次に、図７を参照して、本実施形態のアンテナ装置２に係る動作を説明する。
ここでは、アンテナ装置２が無線端末１０の送受信、特に送信に同期して動作する手順を説明する。図７は、図１に示すアンテナ装置２の動作手順を示すフローチャートである。
図７において、無線端末１０の通信開始により、ステップＳ１では、送受信切換部３ａ，３ｂは送信ラインＡを選択し、送信信号処理部８ａは信号処理を行わない。これにより、無線端末１０からの送信信号がそのままアンテナ素子１から送信される。
【００３０】
次いで、ステップＳ２では、自アンテナ装置２（送受信切換部３ｂ）と無線端末１０の間で送受信される信号又は送信ラインＡの信号に関して、予め設定しておく一定の周期で、参照テーブル５にある各送信搬送周波数を中心とする各周波数帯の信号の電力を測定する。
【００３１】
次いで、ステップＳ３では、ステップＳ２で測定した最大の電力が所定の閾値以上か否かを判断する。その結果、閾値以上ならばステップＳ４に進み、参照テーブル５に基づき、その最大の電力に対応する送信搬送周波数を選択する。一方、閾値未満ならばステップＳ２に戻る。
【００３２】
次いで、ステップＳ５では、ステップＳ４で選択した送信搬送周波数に係る送信タイミングの時間情報を蓄積する。
【００３３】
次いで、ステップＳ６では、送信タイミングの学習が完了したかを判断し、学習が完了するまでステップＳ２〜Ｓ５を繰り返す。送信タイミングの学習においては、少なくとも２フレーム以上の期間はステップＳ２〜Ｓ５を繰り返す。
【００３４】
次いで、送信タイミングの学習が完了したならば、ステップＳ７において、ステップＳ４で選択した送信搬送周波数から、参照テーブル５を参照して対応する受信搬送周波数を選択する。
【００３５】
次いで、ステップＳ８では、学習によって得られた送信タイミング情報に基づき、送受信切換部３ａ，３ｂに対する送受切換制御を開始する。
【００３６】
次いで、ステップＳ９では、送信信号処理部８ａはステップＳ４で選択された送信搬送周波数の信号のみを対象とした信号処理を開始し、受信信号処理部８ｂはステップＳ７で選択された受信搬送周波数の信号のみを対象とした信号処理を開始する。
【００３７】
次いで、ステップＳ１０〜Ｓ１２では、ステップＳ２〜Ｓ４と同様の処理を行う。
次いで、ステップＳ１３では、ステップＳ１２で選択した送信搬送周波数から、参照テーブル５を参照して対応する受信搬送周波数を選択する。
【００３８】
次いで、ステップＳ１４では、送信搬送周波数を検出した時に、送受信切換部３ａ，３ｂが送信を選択しているか否かを判断し、送信を選択している場合にはステップＳ９に戻り、現状の送信タイミング制御を維持する。一方、送信を選択していない場合には、無線端末１０の送信タイミングが変わったことに対応するために、ステップＳ１に戻り、最初から処理をやり直す。
【００３９】
上述した第１実施形態によれば、通信信号以外の制御信号等を用いることなく、送信搬送周波数の変化を検出するとともに、その検出した送信搬送周波数に対応する受信搬送周波数を特定することができる。さらに送信タイミングを特定して送信搬送周波数、受信搬送周波数に同期した信号処理を行うことができる。これにより、複数の中から適応的に選択又は割り当てられる等、送信搬送周波数及び受信搬送周波数が変化する無線端末システムにおいて、その送信搬送周波数又は受信搬送周波数の信号の信号処理を適切に行うことを簡易に実現することができる。
【００４０】
［第２実施形態］
図８は、本発明の第２実施形態に係る無線端末システムの構成を示すブロック図である。この図８において図１の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。
図８に示す無線端末システムは、時分割複信・周波数分割多元接続（ＴＤＤ−ＦＤＭＡ（Frequency Division Multiple Access））方式の構成例である。
【００４１】
第２実施形態においては、図８に示されるように、ローカル周波数再生部２１を設けている。ローカル周波数再生部２１は、無線端末１０からの送信信号に基づき、ローカル周波数を再生する。ローカル周波数とは、受信搬送周波数を中心とする周波数帯の信号を受信するために、端末内部で再生する周波数のことをいう。本実施形態では、そのローカル周波数をアンテナ装置２内に設けたローカル周波数再生部２１により再生している。そして、そのローカル周波数により、送信タイミング制御部７、送信信号処理部８ａ及び受信信号処理部８ｂの動作を制御する。
【００４２】
［第３実施形態］
図９は、本発明の第３実施形態に係る無線端末システムの構成を示すブロック図である。この図９において図１の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。
図９に示す無線端末システムは、ＦＤＤ方式の構成例である。
【００４３】
第３実施形態においては、図９に示されるように、アンテナ共用部３１ａ，３１ｂを設けている。アンテナ共用部３１ａ，３１ｂは、送信周波数帯の信号と受信周波数帯の信号を周波数帯によって分離する。これにより、図１に示す送信タイミング制御部７を不要とすることができる。
【００４４】
上述した各実施形態によれば、複数の中から適応的に選択又は割り当てられる等、送信搬送周波数及び受信搬送周波数が変化する無線端末システムにおいて、その送信信号又は受信信号に対する信号処理を適切に行うことを簡易に実現することができる。
【００４５】
なお、上述した各実施形態においては、送信チャネル、受信チャネルとして、送信搬送周波数、受信搬送周波数を利用している。
【００４６】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る無線端末システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す送信搬送周波数検出部４の構成例を示すブロック図である。
【図３】図１に示す送信搬送周波数検出部４の他の構成例を示すブロック図である。
【図４】ＴＤＤ方式の場合の参照テーブル５の構成例を示す図表である。
【図５】ＦＤＤ方式の場合の参照テーブル５の構成例を示す図表である。
【図６】図１に示す送信タイミング制御部７の送信タイミング制御に係る動作を説明するための説明図である。
【図７】図１に示すアンテナ装置２の動作手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態に係る無線端末システムの構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る無線端末システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４８】
１…アンテナ素子、２…アンテナ装置（無線信号処理装置）、３ａ，３ｂ…送受信切換部、４…送信搬送周波数検出部、５…参照テーブル、６…受信搬送周波数選択部、７…送信タイミング制御部、８ａ…送信信号処理部、８ｂ…受信信号処理部、９…ＡＧＣ（自動利得制御部）、１０…無線端末（無線通信装置）、１１…バンドパスフィルタ、１２…電力測定部、１３…送信搬送周波数選択部、１４…ＦＦＴ部（高速フーリエ変換部）、２１…ローカル周波数再生部、３１ａ，３１ｂ…アンテナ共用部
【図１】
0004628926.tif 000002
【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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【図７】
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【図８】
0004628926.tif 000009
【図９】
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