(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
時分割されたタイムスロット内でフレームを受信するいずれか選択可能な複数のアンテナと、
第１のアンテナで受信したフレームの始まりを示す識別符号の受信エラーを、当該識別符号を受信した直後に検出可能な受信エラー検出部と、
前記受信エラー検出部によって受信エラーが検出されると、当該受信エラーが検出された前記フレームの受信中に、当該フレームの受信に用いるアンテナを前記第１のアンテナから前記第２のアンテナに切り替えるアンテナ切替制御部と、
前記アンテナ切替制御部によるアンテナ切替の前後の、前記第１のアンテナおよび前記第２のアンテナそれぞれが受信した前記フレームの信号強度を取得する信号強度取得部と、
前記アンテナ切替の前後の信号強度の比較に基づいて、前記第１のアンテナまたは前記第２のアンテナのいずれかを前記アンテナ切替制御部に選択させ、当該アンテナ切替制御部にて選択されたアンテナに前記フレームの次のフレームを受信させる判断部と、
を含むことを特徴とする無線通信端末。
【請求項２】
前記判断部は、前記第２のアンテナによって受信された前記フレームの信号強度が、前記第１のアンテナによって受信された前記フレームの信号強度より、所定の閾値を超える差を有して大きい場合に、前記第２のアンテナを前記アンテナ切替制御部に選択させることを特徴とする請求項１に記載の無線通信端末。
【請求項３】
前記受信エラーはユニークワードエラーであることを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信端末。
【請求項４】
いずれか選択可能な複数のアンテナのうち第１のアンテナを用いて、時分割されたタイムスロット内でフレームを受信するフレーム受信工程と、
前記第１のアンテナによって受信された前記フレームの信号強度を取得する第１の信号強度取得工程と、
前記フレームの始まりを示す識別符号の受信エラーを、当該識別符号を受信した直後に検出する受信エラー検出工程と、
受信エラーが検出されると、当該受信エラーが検出された前記フレームの受信中に、当該フレームの受信に用いるアンテナを前記第１のアンテナから前記第２のアンテナに切り替えるアンテナ切替工程と、
前記第２のアンテナによって受信された前記フレームの信号強度を取得する第２の信号強度取得工程と、
第１および第２の信号強度取得工程で取得した信号強度の比較に基づいて、前記第１のアンテナまたは前記第２のアンテナのいずれかを選択し、当該選択したアンテナに前記フレームの次のフレームを受信させる判断工程と、
を含むことを特徴とする無線通信方法。
【請求項５】
前記判断工程では、前記第２のアンテナによって受信された前記フレームの信号強度が、前記第１のアンテナによって受信された前記フレームの信号強度より、所定の閾値を超える差を有して大きい場合に、前記第２のアンテナを選択することを特徴とする請求項４に記載の無線通信方法。
【請求項６】
前記受信エラーはユニークワードエラーであることを特徴とする請求項４または５に記載の無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアンテナからいずれかのアンテナを選択して、時分割されたタイムスロット内でフレームを受信するアンテナダイバーシティを行う無線通信端末および無線通信方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話機やＰＨＳ等の無線通信端末は、マルチパス・フェージング等による送受信感度を改善するために、複数のアンテナを備え、いずれかのアンテナを選択して信号の送受信を行う、いわゆるアンテナダイバーシティを行っている。
【０００３】
例えば特許文献１には、各アンテナで受信した受信信号の信号強度を測定し、各受信信号強度の時間微分係数を得、上記の信号強度および時間微分係数に基づき、受信時刻における各アンテナの平均受信誤り率を推定し、最も誤り率の低いアンテナを選択するアンテナダイバーシティ方式が記載されている。
【０００４】
また、例えば特許文献２には、受信期間ごとのバースト信号の立ち上がり期間において、接続するアンテナ切替を行い、切替前後の受信レベルに基づいてその受信期間における接続アンテナを決定する方式が記載されている。
【０００５】
さらに、特許文献３には、移動機のアンテナで検出されるユニークワードエラー（Unique Word Error）が、移動機の再発呼型再接続動作を原因とするものであることを検出する技術が開示されている。この技術によれば、ＵＷエラーがかかる原因であることを検出した場合、チャネル切替動作指示を移動機に行ったり、空きチャネルの確保を行ったりするなどの無線資源の無駄を生じない。
【特許文献１】特開平４−１０７２４号公報
【特許文献２】特開２００２−３６８６６０号公報
【特許文献３】特開２０００−２３２３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１や特許文献３に記載のようなアンテナダイバーシティ受信方式では、多くのフレームを受信した後に、統計による推定やエラー数のカウントを行ってアンテナを選択しているため、リアルタイム性に欠けている。
【０００７】
また、特許文献２に記載の方法では、受信期間毎のバースト信号の立ち上がり期間から受信までという極めて短い期間にアンテナを選択して切り替える必要があるため、通信端末が高い処理速度を有していなければ、実現が困難である。
【０００８】
本発明はこのような課題に鑑み、受信状態の良好なアンテナに切り替えるタイミングがリアルタイム性に優れていて、無線通信端末の処理速度にも依存せずにアンテナダイバーシティを行う無線通信端末および無線通信方法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】
【０００９】
上述の課題を解決するために、本発明による無線通信端末の代表的な構成は、時分割されたタイムスロット内でフレームを受信するいずれか選択可能な複数のアンテナと、第１のアンテナで受信したフレームの始まりを示す識別符号の受信エラーを、当該識別符号を受信した直後に検出可能な受信エラー検出部と、受信エラー検出部によって受信エラーが検出されると、当該受信エラーが検出されたフレームの受信中に、当該フレームの受信に用いるアンテナを第１のアンテナから第２のアンテナに切り替えるアンテナ切替制御部と、アンテナ切替制御部によるアンテナ切替の前後の、第１のアンテナおよび第２のアンテナそれぞれが受信したフレームの信号強度を取得する信号強度取得部と、アンテナ切替の前後の信号強度の比較に基づいて、第１のアンテナまたは第２のアンテナのいずれかをアンテナ切替制御部に選択させ、当該アンテナ切替制御部にて選択されたアンテナにこのフレームの次のフレームを受信させる判断部と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
上記の構成によれば、フレームの受信中にエラーを検出した場合、そのフレームを良好なアンテナの選択に利用する。すなわち、アンテナを切り替え、切替前後のそれぞれのアンテナの信号強度を取得して、それらを比較することにより受信状態が良好と考えられるアンテナを選択する。かかるアンテナダイバーシティは、１つのフレームの受信中に行われるため、次のフレームを、受信状態がより良好と考えられる、切り替えられたアンテナによって受信できるため、リアルタイム性が高い。
【００１１】
上述の判断部は、第２のアンテナによって受信されたフレームの信号強度が、第１のアンテナによって受信されたフレームの信号強度より、所定の閾値を超える差を有して大きい場合に、第２のアンテナをアンテナ切替制御部に選択させるとよい。
【００１２】
かかる構成によれば、切替後のアンテナの信号強度が、切替前のアンテナの信号強度と比較して、閾値を超える差を有して大きい場合に限り、切替後のアンテナが選択されることとなる。したがって、受信エラー検出後に一旦切り替えられたアンテナが、元のアンテナに再度切り替えられることも生じる。
【００１３】
このように、切替前後のアンテナの信号強度の差が閾値を超えない場合は、その差は信号強度の取得タイミングに応じた変動にすぎないと判断し、切替前のアンテナの状態は同等であるとして、切替前のアンテナが引き続き選択されることとなる。これにより、確実に受信状態が劣化した場合にのみアンテナを切り替えることができる。
【００１４】
上述の受信エラーはユニークワードエラー（Unique Word Error）（以下「ＵＷエラー」と略称する）とするとよい。
【００１５】
本発明は、ＵＷエラーなどのエラーレートと信号強度とは反比例するとの考えに基づき、信号強度が高いアンテナであれば、エラーレートも低いとの予測の下、アンテナを切り替えている。したがって、切替後のアンテナは、良好な受信状態で、次に到来するフレームを受信することとなる可能性が高い。すなわち、アンテナの切替が無駄になる可能性が低い。
【００１６】
また、本発明による無線通信方法の代表的な構成は、いずれか選択可能な複数のアンテナのうち第１のアンテナを用いて、時分割されたタイムスロット内でフレームを受信するフレーム受信工程と、第１のアンテナによって受信されたフレームの信号強度を取得する第１の信号強度取得工程と、フレームの始まりを示す識別符号の受信エラーを、当該識別符号を受信した直後に検出する受信エラー検出工程と、受信エラーが検出されると、当該受信エラーが検出されたフレームの受信中に、当該フレームの受信に用いるアンテナを第１のアンテナから第２のアンテナに切り替えるアンテナ切替工程と、第２のアンテナによって受信されたフレームの信号強度を取得する第２の信号強度取得工程と、第１および第２の信号強度取得工程で取得した信号強度の比較に基づいて、第１のアンテナまたは第２のアンテナのいずれかを選択し、当該選択したアンテナにフレームの次のフレームを受信させる判断工程と、を含むことを特徴とする。
【００１７】
上記の構成によれば、アンテナダイバーシティは、１つのフレームの受信中に行われるため、リアルタイム性が高い。
【００１８】
上述の判断工程では、第２のアンテナによって受信されたフレームの信号強度が、第１のアンテナによって受信されたフレームの信号強度より、所定の閾値を超える差を有して大きい場合に、第２のアンテナを選択するとよい。これにより、確実に受信状態が劣化した場合にのみアンテナを切り替えることができる。
【００１９】
上述の受信エラーはユニークワードエラーとするとよい。ＵＷエラーなどのエラーレートと信号強度とは反比例するとの考えに基づき、信号強度が高いアンテナを選択すれば、エラーレートが低くなることが予想されるからである。すなわち、アンテナの切替が無駄になる可能性が低いからである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、フレームの受信中にエラーを検出すると、そのフレームからは、情報の取得は行わないものの、アンテナを切り替え、切替前後のそれぞれのアンテナの信号強度を取得して、より受信状態が良好と考えられるアンテナを選択する。これにより、次に到来するフレームを正常に受信できる確率が高まり、エラーレートを低減でき、再送回数も減少させることができる。
【００２１】
また、１つのフレームの受信中にかかるアンテナダイバーシティが行われるため、リアルタイム性が高い。
【００２２】
さらに、アンテナの切替は、受信したフレームの立ち上がり期間に限定されないため、無線通信端末の処理速度にも依存しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に添付図面を参照して本発明による無線通信端末および無線通信方法の実施形態を詳細に説明する。図中、本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。また、同様の要素は同一の参照符号によって表示する。なお、以下の実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。
【００２４】
（無線通信端末）
図１は本発明による無線通信端末の実施形態であるＰＨＳ（Personal Handy-phone System）のブロック図である。ＰＨＳ１００は、時分割多元接続（ＴＤＭＡ；Time Division Multiplex Access）方式におけるＴＤＭＡフレームを受信するいずれか選択可能な２つのアンテナＡ、Ｂを有する。なお、ＴＤＭＡ以外であっても、時分割されたタイムスロット内でフレームを受信するアンテナであればよい。ＰＨＳ１００は、選択されたいずれかのアンテナを通じて、ＴＤＭＡフレームを断続的に受信する。なお本実施形態ではアンテナの数は２つだけであるが、３つ以上設けてもよい。アンテナＡ、Ｂはセレクタ１０２によって選択される。
【００２５】
アンテナＡ、Ｂのいずれかで受信された信号は、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）１０４、ミキサ１０６、中間周波数増幅器１０８によって低周波に変換され、ＤＣ変換回路１１０によって直流変換される。この結果、ＤＣ変換回路１１０から出力される信号１１２の電圧波形は、図２に示すような平滑化されたものとなる。
【００２６】
ＰＨＳ１００はまた、アンテナＡ、Ｂのいずれかが受信したＴＤＭＡフレームの信号強度ＲＳＳＩを取得する信号強度取得部１２０を含む。図２は、図１のＤＣ変換回路１１０から出力される１つのＴＤＭＡフレームの受信中に、信号強度取得部１２０が行う動作を示すタイミング図である。図２（ａ）は正常なＴＤＭＡフレームの受信をした場合に行われるＲＳＳＩ（Receive Signal Strength Indicator）の測定タイミングと、ＲＳＳＩの測定を行うアンテナとを示す。
【００２７】
信号強度取得部１２０は、図２（ａ）に示すように、受信したＴＤＭＡフレームがＵＷエラーを含むか否かに拘らず、現行のアンテナＡによって、ＴＤＭＡフレームの信号波形が立ち上がった直後の時点Ｔ１に、ＴＤＭＡフレームのＲＳＳＩを取得する。その後もＵＷエラーの検出は試みられるが、ＵＷエラーが検出されない場合は、図２（ａ）に示すように、ＲＳＳＩの取得やアンテナの切替は一切行わない。
【００２８】
図２（ｂ）は、本実施形態に係るＰＨＳが、ＵＷエラーを含むＴＤＭＡフレームを受信した場合のＲＳＳＩの測定タイミングと、ＲＳＳＩの測定を行うアンテナとを示す。信号強度取得部１２０は、信号波形の立ち上がり中に現行のアンテナＡが他のアンテナＢに切り替えられると、その直後の時点Ｔ２でも、ＴＤＭＡフレームのＲＳＳＩを取得する。
【００２９】
図２（ｂ）に示すように、ＴＤＭＡフレームの受信中にＵＷエラーを検出すると、切替候補のアンテナＢに切り替えてＲＳＳＩの計測を行うのが本実施形態の特徴である。すなわち、１つのＴＤＭＡフレームの受信中に複数の時点でそれぞれ異なるアンテナについてＲＳＳＩを取得し、これらを比較する。
【００３０】
上記のアンテナ切替のトリガとなるのは、ＰＨＳ１００に含まれるＵＷエラー検出部１３０である。ＵＷエラー検出部１３０は、ＴＤＭＡフレーム１１２から受信エラー（本実施形態ではＵＷエラー）を検出可能である。図２に示すＴＤＭＡフレーム１１２は、基準バーストおよび複数のデータバーストで構成され、各バーストにユニークワード（ＵＷ）が含まれている。ユニークワードは、その位置がバーストの始まりであることを示す識別符号である。
【００３１】
本実施形態は、ＵＷエラーなどのエラーレートとＲＳＳＩとは反比例するとの考えに基づき、ＲＳＳＩの値が高いアンテナであれば、エラーレートも低いとの予測の下、アンテナを切り替えている。したがって、切替後のアンテナは、良好な受信状態で、次に到来するＴＤＭＡフレームを受信することとなる可能性が高い。すなわち、アンテナの切替が無駄になる可能性が低い。
【００３２】
ＰＨＳ１００はアンテナ切替制御部１４０を含み、これは、セレクタ１０２を切り替えることによって、アンテナＡ、Ｂを自在に切替可能である。アンテナ切替制御部１４０は、ＵＷエラー検出部１３０によってＵＷエラーが検出されると、ＴＤＭＡフレームの受信中に、現行のアンテナＡを他のアンテナＢに切り替える。
【００３３】
さらにＰＨＳ１００は、現行のアンテナＡでＴＤＭＡフレームの信号波形が立ち上がった直後の時点Ｔ１、および、信号波形の立ち上がり中に現行のアンテナＡが他のアンテナＢに切り替えられた直後の時点Ｔ２に信号強度検出部１２０によって検出されたＲＳＳＩを比較し、いずれかのアンテナを、フレーム受信中の時点Ｔ３においてアンテナ切替制御部１４０に選択させて次のＴＤＭＡフレームを受信させる判断部１５０を含む。
【００３４】
上記の構成によれば、ＴＤＭＡフレームの受信中にＵＷエラーを検出すると、アンテナを切り替え、切替前後のそれぞれのアンテナのＲＳＳＩを取得して、それらを比較することにより受信状態が良好と考えられるアンテナを選択する。かかるアンテナダイバーシティは、１つのＴＤＭＡフレームの受信中に行われるため、次のＴＤＭＡフレームを受信するアンテナは、より受信状態が良好と考えられるアンテナに切り替わる。このように本実施形態は、リアルタイム性が高いアンテナダイバーシティを行うことができる。
【００３５】
なお本実施形態では無線通信端末としてＰＨＳ１００を用いているが、これに限定されず、携帯電話、ＰＤＡ等の携帯端末や、テレビ電話等の家庭用機器等、様々な電子機器を用いてよい。
【００３６】
（ＲＳＳＩの比較・アンテナ選択）
図３は図２（ｂ）にてアンテナＡ、Ｂでそれぞれ取得されたＲＳＳＩの値Ｘ１とＹ１とを比較した図である。本実施形態では、判断部１５０は、比較されるＲＳＳＩの値、すなわちＸ１とＹ１とに所定の閾値αを超える差があった場合に限り、より大きいＲＳＳＩを有するアンテナを、アンテナ切替制御部１４０に選択させる。
【００３７】
すなわち、アンテナＡのＲＳＳＩ＝Ｘ１、アンテナＢのＲＳＳＩ＝Ｙ１、その差をＺとした場合、Ｚ＞αが成り立つとき、アンテナＢを選択し、Ｚ≦αが成り立つとき、アンテナＢを選択する。
【００３８】
かかる構成によれば、切替後のアンテナＢのＲＳＳＩが、切替前のアンテナＡのＲＳＳＩと比較して、閾値αを超える差を有して大きい場合に限り、切替後のアンテナが選択されることとなる。したがって、ＵＷエラー検出後にアンテナＢに一旦切り替えられたものの、元のアンテナＡに再度切り替えられることも生じる。
【００３９】
（閾値）
図４は図３にて述べた閾値αについて説明する図である。同程度のＲＳＳＩの値であっても、計測するタイミングによってわずかな差が生じる（図４の値Ｘ、Ｙ）ことから、その差を包含するように閾値αを設定する。この閾値αは経験的に定めてよい。
【００４０】
このように、切替前後のアンテナのＲＳＳＩの差が閾値を超えない場合は、その差はＲＳＳＩの取得タイミングに応じた変動にすぎないと判断し、切替前のアンテナの状態は同等であり、これまで通信を行うことができていた切替前のアンテナを引き続き選択するものである。これにより、確実に受信状態が劣化した場合にのみアンテナを切り替えることができる。
【００４１】
（無線通信方法）
図５は図１のＰＨＳが行う無線通信方法を示すフローチャートである。以下、無線通信方法の流れについて説明する。ＰＨＳ１００は、いずれか選択可能な複数のアンテナＡ、Ｂのうち、現行のアンテナＡでＴＤＭＡフレームを受信するフレーム受信工程Ｓ２００を行う。
【００４２】
ＴＤＭＡフレームの信号波形が立ち上がった直後、ＴＤＭＡフレーム１１２のＲＳＳＩを取得する第１のＲＳＳＩ取得工程Ｓ２１０を信号強度取得部１２０によって行い、ＴＤＭＡフレーム１１２からＵＷエラーを検出するＵＷエラー検出工程Ｓ２２０をＵＷエラー検出部１３０によって行う。
【００４３】
ステップＳ２３０にて、ＵＷエラー検出部１３０がＵＷエラーを検出した場合、ＵＷエラー検出部１３０はアンテナ切替制御部１４０へ信号を送り、ＴＤＭＡフレーム１１２の受信中に、アンテナ切替制御部１４０は、現行のアンテナＡを他のアンテナＢに切り替えるアンテナ切替工程Ｓ２４０を行う。一方、ステップＳ２３０にてＵＷエラーがない場合は、ＴＤＭＡフレームの受信が終了するまで、ＵＷエラーの検出を続行する（ステップＳ２３２）。そして図２（ａ）に示すように、フレームの受信終了までＵＷエラーが検出されなかった場合は、アンテナの切替等を一切行わずに終了し、次のＴＤＭＡフレームの受信に備える。
【００４４】
信号波形の立ち上がり中に行われるアンテナ切替工程Ｓ２４０の直後には、ＴＤＭＡフレーム１１２のＲＳＳＩを取得する第２のＲＳＳＩ取得工程Ｓ２５０が、信号強度取得部１２０によって行われる。
【００４５】
続いて、判断部１５０は、第１および第２のＲＳＳＩ取得工程Ｓ２１０、Ｓ２５０で取得したＲＳＳＩを比較し、いずれかのアンテナを選択して次のＴＤＭＡフレームを受信させる判断工程Ｓ２６０を行う。
【００４６】
この判断工程Ｓ２６０では、既に述べたように、比較するＲＳＳＩのいずれかが、他のＲＳＳＩより、所定の閾値αを超える差を有して大きい場合に限り、いずれかのＲＳＳＩを有するアンテナを選択する（ステップＳ２７０）。これにより、確実に受信状態が劣化した場合にのみアンテナを切り替えることができる。
【００４７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、複数のアンテナからいずれかのアンテナを選択して、時分割されたタイムスロット内でフレームを受信するアンテナダイバーシティを行う無線通信端末および無線通信方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明による無線通信端末の実施形態であるＰＨＳのブロック図である。
【図２】図１のＤＣ変換回路から出力される１つのＴＤＭＡフレームの受信中に、信号強度取得部が行う動作を示すタイミング図である。
【図３】図２（ｂ）にてアンテナＡ、Ｂでそれぞれ取得されたＲＳＳＩの値Ｘ１とＹ１とを比較した図である。
【図４】図３にて述べた閾値について説明する図である。
【図５】図１のＰＨＳが行う無線通信方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５０】
１００  ＰＨＳ
１１０  ＤＣ変換回路
１２０  信号強度取得部
１３０  ＵＷエラー検出部
１４０  アンテナ切替制御部
１５０  判断部
Ａ、Ｂ  アンテナ
【図１】
0004860569.tif 000002
【図２】
0004860569.tif 000003
【図３】
0004860569.tif 000004
【図４】
0004860569.tif 000005
【図５】
0004860569.tif 000006