ダイバーシチ装置
【課題】ブランチ合成ダイバーシチにおいて、少ないブランチ数で受信感度を改善することができるダイバーシチ装置を提供すること。
【解決手段】Ｎ（≧２）ブランチの合成ダイバーシチ装置１００は、アンテナ１０１〜１０４、アンテナ選択回路１１０、ブランチ１受信部１２１、ブランチ２受信部１２２、ブランチ１受信品質測定回路１３１、ブランチ２受信品質測定回路１３２、合成部１４０、受信品質測定回路１５０、及び制御部１６０を備え、制御部１６０は、合成後の受信品質が所定以上劣化した場合、Ｎ個のブランチ中、受信状態が悪い１ブランチを選択するとともに、未使用のＭ−Ｎ個のブランチ中、１つのブランチを選択し、これら２ブランチの可変利得合成を行うように制御する。
【解決手段】Ｎ（≧２）ブランチの合成ダイバーシチ装置１００は、アンテナ１０１〜１０４、アンテナ選択回路１１０、ブランチ１受信部１２１、ブランチ２受信部１２２、ブランチ１受信品質測定回路１３１、ブランチ２受信品質測定回路１３２、合成部１４０、受信品質測定回路１５０、及び制御部１６０を備え、制御部１６０は、合成後の受信品質が所定以上劣化した場合、Ｎ個のブランチ中、受信状態が悪い１ブランチを選択するとともに、未使用のＭ−Ｎ個のブランチ中、１つのブランチを選択し、これら２ブランチの可変利得合成を行うように制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体通信システムにおける携帯電話機等の移動局やこの移動局と無線通信を行う基地局に用いて好適なダイバーシチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信システムの移動局と基地局との通信においては、様々な電波伝搬環境により受信信号レベルが変動するフェージングを生じる場合が多い。フェージングに対する効果的な対策としてアンテナ選択ダイバーシチや合成ダイバーシチがある。アンテナ選択ダイバーシチでは、通常アンテナを複数個設置して、フェージングで受信状態が悪化したときに条件の良いアンテナを選択して通信を行う。例えば、同一周波数を時分割して複数ユーザで共有するＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）通信方式におけるアンテナ選択ダイバーシチ装置がある。このアンテナ選択ダイバーシチ装置では、受信部に関係のないタイムスロットの期間中にアンテナの受信信号強度をサンプルし、受信部に関係のあるタイムスロットの受信前に最も良好なアンテナを選択することによりダイバーシチを実現している。他方、合成ダイバーシチ装置では、アンテナと受信系の一部又は全部を２系統用意し、この２系統を同相合成することにより合成利得を得るようにしている。アンテナ選択ダイバーシチ装置では、電波伝搬環境が良いアンテナを使用して、また合成ダイバーシチ装置では、受信２系統を合成して、通信ができるので、通信性能の向上が見込める。
【０００３】
特許文献１には、前方指向性アンテナセットと後方指向性アンテナセットのように指向性の異なるアンテナセットを用意し、受信状態が劣化したとき、使用するアンテナセットを切り替えて用いるダイバーシチ受信装置が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、合成ダイバーシチにおいて、基準以下の受信品質になったブランチのアンテナを切り、未使用アンテナを検索し、所定の条件を満たす未使用アンテナが見つかればそれと切り替える車載デジタル信号受信装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２７４７２６号公報
【特許文献２】特開２００５−６５００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような従来のダイバーシチ装置にあっては、以下の問題がある。
【０００７】
（１）合成ダイバーシチにおいて、ブランチ数を多くすれば受信感度が向上するものの、回路規模、消費電力が比例して大きくなる。
【０００８】
（２）アンテナ切り替えと合成ダイバーシチを組み合わせれば受信ブランチ数は小さくできる。しかし、アンテナを切り替えることにより改善するかどうかは分らない。
【０００９】
（３）受信品質が悪いアンテナを切り替えたとしても、切り離した時点で合成後の受信品質は確実に劣化してしまう。
【００１０】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ブランチ合成ダイバーシチにおいて、少ないブランチ数で受信感度を改善することができるダイバーシチ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】
【００１１】
本発明のダイバーシチ装置は、Ｎ（≧２）ブランチの合成ダイバーシチ装置であって、Ｍ（＞Ｎ）個のアンテナと、前記Ｍ（＞Ｎ）個のアンテナそれぞれを選択可能なアンテナ選択手段と、前記アンテナ選択手段で選択された前記アンテナにより捉えられた無線信号を受信するＮブランチ受信手段と、前記Ｎ個のブランチの受信品質を測定する受信品質測定手段と、前記Ｎブランチ受信手段それぞれから出力される受信信号を同相合成する合成手段と、受信していたブランチの受信品質が低下した場合、今まで受信していた１ブランチと非受信であったＭ−Ｎ個のブランチのうち１つを選択し、該２ブランチの可変利得合成を行うように制御する制御手段と、を備える構成を採る。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ブランチ合成ダイバーシチにおいて、少ないブランチ数で受信感度を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１に係るダイバーシチ装置の概略構成を示すブロック図
【図２】上記実施の形態１に係るダイバーシチ装置のＮ（≧２）ブランチＡ，Ｂの利得合成を説明する図
【図３】上記実施の形態１に係るダイバーシチ装置のダイバーシチ動作を説明するフロー図
【図４】本発明の実施の形態２に係るダイバーシチ装置のダイバーシチ動作を説明するフロー図
【図５】本発明の実施の形態３に係るダイバーシチ装置のダイバーシチ動作を説明するフロー図
【図６】上記実施の形態３に係るダイバーシチ装置の他のダイバーシチ動作を説明するフロー図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
（原理説明）
本発明の基本的な考え方について説明する。
【００１６】
Ｎ（≧２）ブランチの合成ダイバーシチ受信機において、Ｍ（≧Ｎ）個のアンテナを用意する。まず、任意のＮ個のアンテナを使用して合成ダイバーシチ受信を行う。
【００１７】
合成後の受信品質が劣化した場合、残るＭ−Ｎ個のアンテナのうち１つを選択し、使用中のアンテナの１つと可変利得合成を行う。
【００１８】
上記アンテナ選択アルゴリズムは、使用中のＮ個のブランチのうち最も受信品質、もしくは受信レベルが低いブランチを選び、これと現在未使用のアンテナのうち１つと可変利得合成を行う。
【００１９】
上記可変利得合成の制御アルゴリズムは、Ｍ−Ｎ＋１個のブランチのうち、今まで受信していた１ブランチと非受信であったＭ−Ｎ個のブランチのうち１つを選択し、２ブランチの可変利得合成とし、非受信であったブランチの重みを少しずつ増やし、良化した場合にさらに重みつけを増やしていく。すなわち、合成後の受信品質が劣化した場合、受信品質が劣化したブランチのアンテナを、未使用アンテナに単に（一律に全部）切り替えてしまうのではなく、受信品質が劣化したブランチのアンテナの受信信号についてはブランチの重みは下げつつも残して使用し、次に切り替え使用する未使用アンテナのブランチと可変利得合成する。
【００２０】
アンテナを一気に切り替える従来のダイバーシチ受信機の場合、未使用アンテナの受信品質が切り替え前のアンテナの受信品質以上の場合はダイバーシチの効果は発揮できるものの、仮に未使用アンテナの受信品質が、切り替え前のアンテナの受信品質より劣化した場合には、アンテナ選択によってさらに受信状態が悪化してしまう。しかも上記アンテナ選択を行った結果ではじめて、未使用アンテナに切り替えなかった方が良いことが判明する。
【００２１】
本発明は、受信品質が劣化したブランチのアンテナの受信信号の利得は残し、次に切り替え使用する未使用アンテナの利得と可変利得合成を行うことで、受信品質が劣化したブランチのアンテナを未使用アンテナに徐々に切り替える。これにより、アンテナ選択が失敗だった場合のリスクを分散することで、アンテナ選択による受信感度の意図しない劣化を未然に防止する。
【００２２】
受信していたブランチと非受信であったブランチとの可変利得合成は、どのような方法でもよい。例えば、非受信であったブランチの重みを少しずつ増やし、良化した場合にさらに重みつけを増やしていく。具体的には、追加したアンテナに対する利得は、まずは低い値に設定しておき、受信品質が改善した場合は、追加したアンテナの利得比率を増加させていく。受信品質が改善しない場合は、利得を下げ、利得０となったら、別の未使用アンテナを選択する。
【００２３】
また、未使用アンテナのうち、どのアンテナを選択するかは、（１）ランダムに選択する方法、（２）合成後の受信品質が良い時に、アンテナ切り替えを実施し、各アンテナの受信状態をあらかじめ調べておく方法、（２）合成後の受信品質が切り替え不要な時に、アンテナ切り替えを実施し、各アンテナの受信状態をあらかじめ調べておく方法が考えられる。
【００２４】
これらの方法であれば、最も受信品質が良いアンテナは常時受信となるため、切り替え時に受信信号が途切れることはない。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は、上記基本的な考え方に基づく本発明の実施の形態１に係るダイバーシチ装置の概略構成を示すブロック図である。本実施の形態のダイバーシチ装置は、移動体通信システムの携帯電話機等の移動局に適用した例である。
【００２６】
図１に示すように、ダイバーシチ装置１００は、４本のアンテナ１０１〜１０４、アンテナ選択回路１１０、ブランチ１受信部１２１、ブランチ２受信部１２２、ブランチ１受信品質測定回路１３１、ブランチ２受信品質測定回路１３２、合成部１４０、受信品質測定回路１５０、及び制御部１６０を備えて構成される。
【００２７】
全アンテナ数Ｍは４、ブランチ数は２である。また、Ｍ（≧Ｎ）個中Ｎ（≧２）個のアンテナを選択する。可変利得合成をするブランチは３以上であってもよい。
【００２８】
４本のアンテナ１０１〜１０４は、それぞれ無線信号の受信に用いられる。
【００２９】
アンテナ選択回路１１０は、制御部１６０からの切り替え信号に従って内部接点（図示略）をそれぞれオン／オフし、アンテナ１０１〜１０４の出力をブランチ１受信部１２１又はブランチ２受信部１２２のいずれかに切り替える。
【００３０】
ブランチ１受信部１２１及びブランチ２受信部１２２は、アンテナ１０１〜１０４で捉えられた無線信号を増幅、選別及び復調等を行い、受信信号として出力する。
【００３１】
ブランチ１受信品質測定回路１３１及びブランチ２受信品質測定回路１３２は、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）測定等により受信電界強度を測定し、ブランチ１及びブランチ２からの受信信号の受信品質を測定する。受信品質を示す指標として、ＲＳＳＩなどの受信電界強度を用いたが、受信したビットデータ列におけるビット誤り率（ＢＥＲ（Bit Error Rate））、ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）、又はアンテナ端の入力パワーレベルの測定などを推定して用いてもよい。
【００３２】
合成部１４０は、ブランチ１受信部１２１からの受信信号とブランチ２受信部１２２からの受信信号とを同相合成し、その結果を出力する。
【００３３】
受信品質測定回路１５０は、ＲＳＳＩ測定等により合成部１４０の合成結果の受信電界強度を測定し、合成後の受信品質を測定する。
【００３４】
制御部１６０は、ＣＰＵ、プログラムメモリ、ワークメモリ等から構成され、装置各部を制御する。また、マイクロプロセッサ等で構成する場合は、ダイバーシチ装置１００を搭載する携帯端末装置が、本体機能として備えるＣＰＵ等の資源を使用してもよい。
【００３５】
制御部１６０は、ブランチ１受信品質測定回路１３１、ブランチ２受信品質測定回路１３２、及び受信品質測定回路１５０の受信品質を基に、合成ダイバーシチ受信制御を行う。特に、制御部１６０は、Ｎ（≧２）ブランチの合成ダイバーシチにおいて、Ｍ（≧Ｎ）個のアンテナを使って受信するとき受信状態の良いＮ−１個のブランチは１００％受信、残るＭ−Ｎ＋１個のブランチは合成部１４０で可変利得合成を行うように制御する。制御部１６０は、合成後の受信品質が劣化した場合、残るＭ−Ｎ個のアンテナのうち１つを選択し、使用中のアンテナの１つと可変利得合成を行う。上記アンテナ選択アルゴリズムは、使用中のＮ個のブランチのうち最も受信品質、もしくは受信レベルが低いブランチを選び、これと現在未使用のアンテナのうち１つと可変利得合成を行う。上記可変利得合成の制御アルゴリズムは、Ｍ−Ｎ＋１個のブランチのうち、今まで受信していた１ブランチと非受信であったＭ−Ｎ個のブランチのうち１つを選択し、２ブランチの可変利得合成とし、非受信であったブランチの重みを少しずつ増やし、良化した場合にさらに重みつけを増やしていく。
【００３６】
以下、上述のように構成されたダイバーシチ装置１００のダイバーシチ動作について説明する。
【００３７】
図２は、Ｎ（≧２）ブランチＡ，Ｂの利得合成を説明する図である。図中、実線はブランチＢに切り替えた方が良い場合、破線はブランチＡのままが良い場合、鎖線はブランチＡとブランチＢを合成した方が良い場合をそれぞれ示し、線上の丸印はその場合の目標とするアンテナ比率点（追い込みたいアンテナ比率点）を示す。ａは、ブランチＢのアンテナ比率であり、図３のフローにより後述する。なお、移動中は、図２のグラフの形が刻々と変化する場合がある。
【００３８】
図３は、ダイバーシチ装置１００のダイバーシチ動作を説明するフローチャートであり、制御部１６０により所定タイミングで繰り返し実行される。図中、Ｓはフローの各ステップを示す。
【００３９】
ステップＳ１では、Ｎ個のアンテナでＮブランチの合成ダイバーシチ受信する。
【００４０】
ステップＳ２では、合成後の受信品質が悪いか否かを判別し、合成後の受信品質が悪くなければ上記ステップＳ１で合成ダイバーシチ受信を継続する。合成後の受信品質の悪いことは、受信品質測定回路１５０により測定された合成結果の受信電界強度が所定の閾値以下となる場合に受信品質が悪いと判定する。
【００４１】
合成後の受信品質が悪い場合は、ステップＳ３で制御部１６０は、Ｎ個のブランチ中、受信状態が悪い１ブランチ（ここではブランチＡ）を選択する（図２参照）。
【００４２】
ステップＳ４では、制御部１６０は、未使用のＭ−Ｎ個のブランチ中、１つのブランチ（ここではブランチＢ）を選択する（図２参照）。
【００４３】
ステップＳ５では、制御部１６０は、ブランチＢのアンテナ比率ａをΔａに設定する（ａ＝Δａ）。
【００４４】
ステップＳ６では、制御部１６０は、ブランチＡとブランチＢの割合を、１−ａ：ａの割合で利得合成を実施する。
【００４５】
ステップＳ７では、制御部１６０は、合成後の受信品質が良化したか否かを判別する。合成後の受信品質の悪化は、受信品質測定回路１５０により測定された合成結果の受信電界強度が前回の測定値より大きい場合に受信品質の良化と判定する。
【００４６】
合成後の受信品質が良化した場合は、ステップＳ８で制御部１６０は、ブランチＢの割合を、Δａ増加させる（ａ→ａ＋Δａ）。
【００４７】
ステップＳ９では、制御部１６０は、増加後のブランチＢのアンテナ比率ａが１か（ａ＝１か）否かを判別する。
【００４８】
ａ＝１でない場合は、上記ステップＳ６に戻ってブランチＡとブランチＢの割合を、１−ａ：ａの割合で利得合成を実施する。
【００４９】
ａ＝１の場合は、ステップＳ１０で制御部１６０は、ブランチＢの割合増加が終了したと判断して合成後の受信品質が良いか否かを判別する。合成後の受信品質が良いことは、受信品質測定回路１５０により測定された合成結果の受信電界強度が所定の閾値より大きい場合に受信品質が良いと判定する。
【００５０】
合成後の受信品質が良くない場合は、ステップＳ１１で制御部１６０は、未使用のＭ−Ｎ−１個のブランチ中１つのブランチ（この場合はブランチＡ）を選択してステップＳ６に戻る。
【００５１】
上記ステップＳ１０で合成後の受信品質が良い場合は、上記ステップＳ１に戻り、Ｎ個のアンテナでＮブランチの合成ダイバーシチ受信を継続する。
【００５２】
一方、上記ステップＳ７で合成後の受信品質が良化しなかった場合は、ステップＳ１２で制御部１６０は、ブランチＢの割合を、Δａ減少せる（ａ→ａ−Δａ）。
【００５３】
ステップＳ１３では、制御部１６０は、減少後のブランチＢのアンテナ比率ａが０か（ａ＝１か）否かを判別する。
【００５４】
ａ＝０でない場合は、上記ステップＳ６に戻ってブランチＡとブランチＢの割合を、１−ａ：ａの割合で利得合成を実施する。
【００５５】
ａ＝０の場合は、ステップＳ１４で制御部１６０は、ブランチＢの割合増加が終了したと判断して合成後の受信品質が良いか否かを判別する。
【００５６】
合成後の受信品質が良くない場合は、ステップＳ１５で制御部１６０は、未使用のＭ−Ｎ−１個のブランチ中１つのブランチ（この場合はブランチＢ）を選択してステップＳ６に戻る。
【００５７】
上記ステップＳ１４で合成後の受信品質が良い場合は、上記ステップＳ１に戻り、Ｎ個のアンテナでＮブランチの合成ダイバーシチ受信を継続する。
【００５８】
上記フローを実行することにより、Ｎ個のブランチ中、受信状態が悪い１ブランチ（ここではブランチＡ）を選択し、未使用のＭ−Ｎ個のブランチ中、１つのブランチ（ここではブランチＢ）を選択する場合、ブランチＡとブランチＢの割合が１−ａ：ａの割合で利得合成が実施される。例えば、従来例ではブランチＡとブランチＢに１００％（１００：０）で切り替わっていた。これに対し、本実施の形態では、９０：１０，８０：２０，…，１０：９０と合成比率が徐々に切り替わる。図２では、実線に示すブランチＢに切り替えた方が良い場合、又は破線に示すブランチＡのままが良い場合から、目標とするアンテナ比率点（追い込みたいアンテナ比率点）に線形で合成比率を変える状態に対応する。本実施の形態は、図２の縦軸上の一端から他端の追い込みたいアンテナ比率点（図２丸印参照）に、ブランチＢのアンテナ比率ａをΔａずつ、増減させる。
【００５９】
以上のように、本実施の形態によれば、Ｎ（≧２）ブランチの合成ダイバーシチ装置１００は、アンテナ１０１〜１０４、アンテナ選択回路１１０、ブランチ１受信部１２１、ブランチ２受信部１２２、ブランチ１受信品質測定回路１３１、ブランチ２受信品質測定回路１３２、合成部１４０、受信品質測定回路１５０、及び制御部１６０を備え、制御部１６０は、合成後の受信品質が所定以上劣化した場合、Ｎ個のブランチ中、受信状態が悪い１ブランチを選択するとともに、未使用のＭ−Ｎ個のブランチ中、１つのブランチを選択し、これら２ブランチの可変利得合成を行うように制御する。追加したアンテナに対する利得は、まずは低い値に設定しておき、受信品質が改善したならば、追加したアンテナの利得比率を増加させていく。改善しないのであれば、利得を下げ、利得０となったら、別の未使用アンテナを選択する。
【００６０】
ダイバーシチ装置１００は、Ｍ（＞Ｎ）個中Ｎ個のアンテナを選択し、受信感度を改善するので、ブランチ数を増やすことなく、受信感度を向上させることができる。
【００６１】
また、本実施の形態のダイバーシチ動作では、受信品質が劣化したブランチのアンテナを未使用アンテナに徐々に切り替える。アンテナの合成比率が徐々に切り替わることで、アンテナの受信品質がより悪いアンテナに切り替えられた場合であっても、切り替えによる受信品質の劣化を最小限に抑えることができる。すなわち、アンテナ選択が失敗だった場合の受信品質の劣化を未然に防止することができる。但し、切り替え先のアンテナの受信品質が良好であった場合には、本実施の形態ではアンテナの合成比率が徐々に切り替わるが故に、受信品質の向上には遅れが生じる。その対策として、合成後の受信品質が良い時に、アンテナ切り替えを実施し、各アンテナの受信状態をあらかじめ調べておき、アンテナ切り替え時にはあらかじめ調べておいた情報を基に、最も受信品質が良いアンテナを選択する。このように構成すれば、切り替え時に受信信号が途切れることはなく、受信感度を改善することができる。
【００６２】
また、本実施の形態では、合成後の受信品質が所定以上劣化した場合、上述したダイバーシチ動作を実施することから、常時合成ダイバーシチを使用する場合と比べて低消費電力化を図ることができる。
【００６３】
（実施の形態２）
実施の形態２は、制御アルゴリズムとして、２分法を使用して可変利得制御する例である。
【００６４】
図４は、実施の形態１に係るダイバーシチ装置のダイバーシチ動作を説明するフローチャートである。図３と同一ステップには同一符号を付している。
【００６５】
ハード的構成は図１のダイバーシチ装置１００と同様である。
【００６６】
ステップＳ１では、Ｎ個のアンテナでＮブランチの合成ダイバーシチ受信する。
【００６７】
ステップＳ２では、合成後の受信品質が悪いか否かを判別し、合成後の受信品質が悪くなければ上記ステップＳ１で合成ダイバーシチ受信を継続する。合成後の受信品質の悪いことは、受信品質測定回路１５０により測定された合成結果の受信電界強度が所定の閾値以下となる場合に受信品質が悪いと判定する。
【００６８】
合成後の受信品質が悪い場合は、ステップＳ３で制御部１６０は、Ｎ個のブランチ中、受信状態が悪い１ブランチ（ここではブランチＡ）を選択する（図２参照）。
【００６９】
ステップＳ４では、制御部１６０は、未使用のＭ−Ｎ個のブランチ中、１つのブランチ（ここではブランチＢ）を選択する（図２参照）。
【００７０】
ステップＳ２１では、制御部１６０は、ブランチＢのアンテナ比率ａを０．５に設定する（ａ＝０．５）。
【００７１】
ステップＳ６では、制御部１６０は、ブランチＡとブランチＢの割合を、１−ａ：ａの割合で利得合成を実施する。
【００７２】
ステップＳ７では、制御部１６０は、合成後の受信品質が良化したか否かを判別する。合成後の受信品質の悪化は、受信品質測定回路１５０により測定された合成結果の受信電界強度が前回の測定値より大きい場合に受信品質の良化と判定する。
【００７３】
合成後の受信品質が良化した場合は、ステップＳ２２で制御部１６０は、ブランチＢの割合を、ａ／２増加させる（ａ→ａ＋ａ／２）。
【００７４】
ステップＳ２３では、制御部１６０は、増加後のブランチＢのアンテナ比率ａが（１−ε）より大きいか（ａ＞１−εか）否かを判別する。２分法の場合、ブランチＢのアンテナ比率ａは、１／２であるため最小値は０ではない。そこで下限値εを設定し、ブランチＢのアンテナ比率ａを（１−ε）又はεと比較することで、利得割合の実施の継続の有無を判定している。
【００７５】
ａ≦１−εの場合は、上記ステップＳ６に戻ってブランチＡとブランチＢの割合を、１−ａ：ａの割合で利得合成を実施する。
【００７６】
ａ＞１−εの場合は、ステップＳ１０で制御部１６０は、ブランチＢの割合増加が終了したと判断して合成後の受信品質が良いか否かを判別する。合成後の受信品質が良いことは、受信品質測定回路１５０により測定された合成結果の受信電界強度が所定の閾値より大きい場合に受信品質が良いと判定する。
【００７７】
合成後の受信品質が良くない場合は、ステップＳ１１で制御部１６０は、未使用のＭ−Ｎ−１個のブランチ中１つのブランチ（この場合はブランチＡ）を選択してステップＳ６に戻る。
【００７８】
上記ステップＳ１０で合成後の受信品質が良い場合は、上記ステップＳ１に戻り、Ｎ個のアンテナでＮブランチの合成ダイバーシチ受信を継続する。
【００７９】
一方、上記ステップＳ７で合成後の受信品質が良化しなかった場合は、ステップＳ２４で制御部１６０は、ブランチＢの割合を、ａ／２減少させる（ａ→ａ−ａ／２）。
【００８０】
ステップＳ２５では、制御部１６０は、増加後のブランチＢのアンテナ比率ａがａより小さいか（ａ＜εか）否かを判別する。
【００８１】
ａ≧εの場合は、上記ステップＳ６に戻ってブランチＡとブランチＢの割合を、１−ａ：ａの割合で利得合成を実施する。
【００８２】
ａ＜εの場合は、ステップＳ１４で制御部１６０は、ブランチＢの割合増加が終了したと判断して合成後の受信品質が良いか否かを判別する。
【００８３】
合成後の受信品質が良くない場合は、ステップＳ１５で制御部１６０は、未使用のＭ−Ｎ−１個のブランチ中１つのブランチ（この場合はブランチＢ）を選択してステップＳ６に戻る。
【００８４】
上記ステップＳ１４で合成後の受信品質が良い場合は、上記ステップＳ１に戻り、Ｎ個のアンテナでＮブランチの合成ダイバーシチ受信を継続する。
【００８５】
上記フローを実行することにより、Ｎ個のブランチ中、受信状態が悪い１ブランチ（ここではブランチＡ）を選択し、未使用のＭ−Ｎ個のブランチ中、１つのブランチ（ここではブランチＢ）を選択する場合、ブランチＡとブランチＢの割合が１−ａ：ａの割合で利得合成が実施される。
【００８６】
実施の形態１は、図２の縦軸上の一端から他端の追い込みたいアンテナ比率点（図２丸印参照）に、ブランチＢのアンテナ比率ａをΔａずつ、増減させている。このため、９０：１０，８０：２０，…，１０：９０と合成比率が徐々に切り替わる。
【００８７】
本実施の形態は、２分法を適用している。このため、ブランチＢのアンテナ比率ａを中間１／２に設定し、この１／２位置から図２の縦軸上のいずれかの端の追い込みたいアンテナ比率点（図２丸印参照）に、ブランチＢのアンテナ比率ａをａ／２ずつ、増減させる。このため、実施の形態１と同様の効果を得た上で、実施の形態１に比較してより高速性を確保することができる。
【００８８】
（実施の形態３）
上記各実施の形態１，２は、合成後の受信品質が劣化したときに、ダイバーシチ動作を行う例である。
【００８９】
実施の形態３は、合成後の受信品質に拘らずダイバーシチ動作を行う例である。
【００９０】
ハード的構成は図１のダイバーシチ装置１００と同様である。本実施の形態では、制御部１２０は、受信品質測定回路１５０により測定された合成後の受信品質を使用しない。このため、本実施の形態では、ダイバーシチ装置１００は、受信品質測定回路１５０を除くことが可能である。
【００９１】
また、本実施の形態は、実施の形態１，２のいずれにも適用することができる。
【００９２】
図５は、実施の形態３に係るダイバーシチ装置のダイバーシチ動作を説明するフローチャートであり、図３のフローに対応する。図３と同一ステップには同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
【００９３】
ステップＳ１でＮ個のアンテナでＮブランチの合成ダイバーシチ受信すると、合成後の受信品質の判定を行うことなく、ステップＳ３に進む。
【００９４】
また、ステップＳ９で増加後のブランチＢのアンテナ比率ａが、ａ＝１でない場合は、ステップＳ６に戻ってブランチＡとブランチＢの割合を、１−ａ：ａの割合で利得合成を実施する。
【００９５】
ａ＝１の場合は、合成後の受信品質の判定を行うことなく、ステップＳ１１に進む。
【００９６】
ステップＳ１１で制御部１６０は、未使用のＭ−Ｎ−１個のブランチ中１つのブランチ（この場合はブランチＡ）を選択してステップＳ６に戻る。
【００９７】
また、ステップＳ１３で減少後のブランチＢのアンテナ比率ａが、ａ＝０でない場合は、ステップＳ６に戻ってブランチＡとブランチＢの割合を、１−ａ：ａの割合で利得合成を実施する。
【００９８】
ａ＝０の場合は、合成後の受信品質の判定を行うことなく、ステップＳ１５に進む。
【００９９】
ステップＳ１５で制御部１６０は、未使用のＭ−Ｎ−１個のブランチ中１つのブランチ（この場合はブランチＢ）を選択してステップＳ６に戻る。
【０１００】
上記フローに示すように、合成後の受信品質を条件分岐の判定要素としない。このため、合成後の受信品質に拘らず、常動でダイバーシチ動作を行うことになる。
【０１０１】
図６は、実施の形態３に係るダイバーシチ装置の他のダイバーシチ動作を説明するフローチャートであり、図４のフローに対応する。図４と同一ステップには同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
【０１０２】
ステップＳ１でＮ個のアンテナでＮブランチの合成ダイバーシチ受信すると、合成後の受信品質の判定を行うことなく、ステップＳ３に進む。
【０１０３】
また、ステップＳ２３で増加後のブランチＢのアンテナ比率ａが（１−ε）より大きい（ａ≦１−ε）場合は、ステップＳ６に戻ってブランチＡとブランチＢの割合を、１−ａ：ａの割合で利得合成を実施する。
【０１０４】
ａ＞１−εの場合は、合成後の受信品質の判定を行うことなく、ステップＳ１１に進む。
【０１０５】
ステップＳ１１で制御部１６０は、未使用のＭ−Ｎ−１個のブランチ中１つのブランチ（この場合はブランチＡ）を選択してステップＳ６に戻る。
【０１０６】
また、ステップＳ２５で減少後のブランチＢのアンテナ比率ａが、ａ≧εの場合は、ステップＳ６に戻ってブランチＡとブランチＢの割合を、１−ａ：ａの割合で利得合成を実施する。
【０１０７】
ａ＜εの場合は、合成後の受信品質の判定を行うことなく、ステップＳ１５に進む。
【０１０８】
ステップＳ１５で制御部１６０は、未使用のＭ−Ｎ−１個のブランチ中１つのブランチ（この場合はブランチＢ）を選択してステップＳ６に戻る。
【０１０９】
本フローは、図５のフローと同様に、合成後の受信品質を条件分岐の判定要素としない。このため、合成後の受信品質に拘らず、常動状態でダイバーシチ動作を行うことになる。
【０１１０】
このように、本実施の形態によれば、実施の形態１，２と同様に、Ｎ個のブランチ中、受信状態が悪い１ブランチ（ブランチＡ）を選択し、未使用のＭ−Ｎ個のブランチ中、１つのブランチ（ブランチＢ）を選択する場合、ブランチＡとブランチＢの合成比率が徐々に切り替わる。したがって、実施の形態１，２と同様の効果を得ることができる。
【０１１１】
本実施の形態は、合成後の受信品質に拘らず、常時、上述したダイバーシチ動作を実施することから、合成後の受信品質が劣化した場合に上述したダイバーシチ動作を実施する実施の形態１，２に比べて受信感度をより改善することができる。
【０１１２】
本実施の形態は、図２の鎖線に示すように、目標とするアンテナ比率点（追い込みたいアンテナ比率点）が下に凸の曲線の底部にあって、このアンテナ比率点に常時近づくようにダイバーシチ動作である。
【０１１３】
以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。
【０１１４】
例えば、上記各実施の形態では、アンテナを４本用いた場合であったが、３本以上であればその数に限定はなく、同様の作用効果が得られる。
【０１１５】
また、上記各実施の形態では、受信品質測定回路１３１，１３２，１５０でＲＳＳＩを測定する形態を示したが、信号対雑音比ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）や信号対干渉信号比ＳＩＲ（Signal to Interference Ratio）などの指標を測定する形態やこれらの指標を組み合わせた形態でも構わない。
【０１１６】
また、Ｎ（≧２）ブランチの合成ダイバーシチ装置であればどのような装置にも適用できる。例えば、携帯電話機／ＰＨＳ（Personal Handy-Phone System）は勿論のこと、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）等の携帯情報端末、ノート型パソコン等の情報処理装置にも適用可能である。
【０１１７】
また、上記各実施の形態では、ダイバーシチ装置という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、合成ダイバーシチ受信機等でもよいことは勿論である。
【０１１８】
また、上記ダイバーシチ装置を構成する各回路部の種類、数及び接続方法などは前述した実施の形態に限られない。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明に係るダイバーシチ装置は、アンテナ選択機能付き合成ダイバーシチ受信装置に汎用に適用することができる。ＴＤＭＡ通信方式、またＴＤＭＡ以外の通信方式や、ＨＳＤＰＡ(High Speed Downlink Packet Access)のような通信状態の良化が特に望まれる通信方式を採用した移動体通信システムの携帯電話機等の移動局やこの移動局と無線通信を行う基地局に適用して好適である。
【符号の説明】
【０１２０】
１００ ダイバーシチ装置
１０１〜１０４ アンテナ
１１０ アンテナ選択回路
１２１ ブランチ１受信部
１２２ ブランチ２受信部
１３１ ブランチ１受信品質測定回路
１３２ ブランチ２受信品質測定回路
１４０ 合成部
１５０ 受信品質測定回路
１６０ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体通信システムにおける携帯電話機等の移動局やこの移動局と無線通信を行う基地局に用いて好適なダイバーシチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信システムの移動局と基地局との通信においては、様々な電波伝搬環境により受信信号レベルが変動するフェージングを生じる場合が多い。フェージングに対する効果的な対策としてアンテナ選択ダイバーシチや合成ダイバーシチがある。アンテナ選択ダイバーシチでは、通常アンテナを複数個設置して、フェージングで受信状態が悪化したときに条件の良いアンテナを選択して通信を行う。例えば、同一周波数を時分割して複数ユーザで共有するＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）通信方式におけるアンテナ選択ダイバーシチ装置がある。このアンテナ選択ダイバーシチ装置では、受信部に関係のないタイムスロットの期間中にアンテナの受信信号強度をサンプルし、受信部に関係のあるタイムスロットの受信前に最も良好なアンテナを選択することによりダイバーシチを実現している。他方、合成ダイバーシチ装置では、アンテナと受信系の一部又は全部を２系統用意し、この２系統を同相合成することにより合成利得を得るようにしている。アンテナ選択ダイバーシチ装置では、電波伝搬環境が良いアンテナを使用して、また合成ダイバーシチ装置では、受信２系統を合成して、通信ができるので、通信性能の向上が見込める。
【０００３】
特許文献１には、前方指向性アンテナセットと後方指向性アンテナセットのように指向性の異なるアンテナセットを用意し、受信状態が劣化したとき、使用するアンテナセットを切り替えて用いるダイバーシチ受信装置が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、合成ダイバーシチにおいて、基準以下の受信品質になったブランチのアンテナを切り、未使用アンテナを検索し、所定の条件を満たす未使用アンテナが見つかればそれと切り替える車載デジタル信号受信装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２７４７２６号公報
【特許文献２】特開２００５−６５００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような従来のダイバーシチ装置にあっては、以下の問題がある。
【０００７】
（１）合成ダイバーシチにおいて、ブランチ数を多くすれば受信感度が向上するものの、回路規模、消費電力が比例して大きくなる。
【０００８】
（２）アンテナ切り替えと合成ダイバーシチを組み合わせれば受信ブランチ数は小さくできる。しかし、アンテナを切り替えることにより改善するかどうかは分らない。
【０００９】
（３）受信品質が悪いアンテナを切り替えたとしても、切り離した時点で合成後の受信品質は確実に劣化してしまう。
【００１０】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ブランチ合成ダイバーシチにおいて、少ないブランチ数で受信感度を改善することができるダイバーシチ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】
【００１１】
本発明のダイバーシチ装置は、Ｎ（≧２）ブランチの合成ダイバーシチ装置であって、Ｍ（＞Ｎ）個のアンテナと、前記Ｍ（＞Ｎ）個のアンテナそれぞれを選択可能なアンテナ選択手段と、前記アンテナ選択手段で選択された前記アンテナにより捉えられた無線信号を受信するＮブランチ受信手段と、前記Ｎ個のブランチの受信品質を測定する受信品質測定手段と、前記Ｎブランチ受信手段それぞれから出力される受信信号を同相合成する合成手段と、受信していたブランチの受信品質が低下した場合、今まで受信していた１ブランチと非受信であったＭ−Ｎ個のブランチのうち１つを選択し、該２ブランチの可変利得合成を行うように制御する制御手段と、を備える構成を採る。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ブランチ合成ダイバーシチにおいて、少ないブランチ数で受信感度を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１に係るダイバーシチ装置の概略構成を示すブロック図
【図２】上記実施の形態１に係るダイバーシチ装置のＮ（≧２）ブランチＡ，Ｂの利得合成を説明する図
【図３】上記実施の形態１に係るダイバーシチ装置のダイバーシチ動作を説明するフロー図
【図４】本発明の実施の形態２に係るダイバーシチ装置のダイバーシチ動作を説明するフロー図
【図５】本発明の実施の形態３に係るダイバーシチ装置のダイバーシチ動作を説明するフロー図
【図６】上記実施の形態３に係るダイバーシチ装置の他のダイバーシチ動作を説明するフロー図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
（原理説明）
本発明の基本的な考え方について説明する。
【００１６】
Ｎ（≧２）ブランチの合成ダイバーシチ受信機において、Ｍ（≧Ｎ）個のアンテナを用意する。まず、任意のＮ個のアンテナを使用して合成ダイバーシチ受信を行う。
【００１７】
合成後の受信品質が劣化した場合、残るＭ−Ｎ個のアンテナのうち１つを選択し、使用中のアンテナの１つと可変利得合成を行う。
【００１８】
上記アンテナ選択アルゴリズムは、使用中のＮ個のブランチのうち最も受信品質、もしくは受信レベルが低いブランチを選び、これと現在未使用のアンテナのうち１つと可変利得合成を行う。
【００１９】
上記可変利得合成の制御アルゴリズムは、Ｍ−Ｎ＋１個のブランチのうち、今まで受信していた１ブランチと非受信であったＭ−Ｎ個のブランチのうち１つを選択し、２ブランチの可変利得合成とし、非受信であったブランチの重みを少しずつ増やし、良化した場合にさらに重みつけを増やしていく。すなわち、合成後の受信品質が劣化した場合、受信品質が劣化したブランチのアンテナを、未使用アンテナに単に（一律に全部）切り替えてしまうのではなく、受信品質が劣化したブランチのアンテナの受信信号についてはブランチの重みは下げつつも残して使用し、次に切り替え使用する未使用アンテナのブランチと可変利得合成する。
【００２０】
アンテナを一気に切り替える従来のダイバーシチ受信機の場合、未使用アンテナの受信品質が切り替え前のアンテナの受信品質以上の場合はダイバーシチの効果は発揮できるものの、仮に未使用アンテナの受信品質が、切り替え前のアンテナの受信品質より劣化した場合には、アンテナ選択によってさらに受信状態が悪化してしまう。しかも上記アンテナ選択を行った結果ではじめて、未使用アンテナに切り替えなかった方が良いことが判明する。
【００２１】
本発明は、受信品質が劣化したブランチのアンテナの受信信号の利得は残し、次に切り替え使用する未使用アンテナの利得と可変利得合成を行うことで、受信品質が劣化したブランチのアンテナを未使用アンテナに徐々に切り替える。これにより、アンテナ選択が失敗だった場合のリスクを分散することで、アンテナ選択による受信感度の意図しない劣化を未然に防止する。
【００２２】
受信していたブランチと非受信であったブランチとの可変利得合成は、どのような方法でもよい。例えば、非受信であったブランチの重みを少しずつ増やし、良化した場合にさらに重みつけを増やしていく。具体的には、追加したアンテナに対する利得は、まずは低い値に設定しておき、受信品質が改善した場合は、追加したアンテナの利得比率を増加させていく。受信品質が改善しない場合は、利得を下げ、利得０となったら、別の未使用アンテナを選択する。
【００２３】
また、未使用アンテナのうち、どのアンテナを選択するかは、（１）ランダムに選択する方法、（２）合成後の受信品質が良い時に、アンテナ切り替えを実施し、各アンテナの受信状態をあらかじめ調べておく方法、（２）合成後の受信品質が切り替え不要な時に、アンテナ切り替えを実施し、各アンテナの受信状態をあらかじめ調べておく方法が考えられる。
【００２４】
これらの方法であれば、最も受信品質が良いアンテナは常時受信となるため、切り替え時に受信信号が途切れることはない。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は、上記基本的な考え方に基づく本発明の実施の形態１に係るダイバーシチ装置の概略構成を示すブロック図である。本実施の形態のダイバーシチ装置は、移動体通信システムの携帯電話機等の移動局に適用した例である。
【００２６】
図１に示すように、ダイバーシチ装置１００は、４本のアンテナ１０１〜１０４、アンテナ選択回路１１０、ブランチ１受信部１２１、ブランチ２受信部１２２、ブランチ１受信品質測定回路１３１、ブランチ２受信品質測定回路１３２、合成部１４０、受信品質測定回路１５０、及び制御部１６０を備えて構成される。
【００２７】
全アンテナ数Ｍは４、ブランチ数は２である。また、Ｍ（≧Ｎ）個中Ｎ（≧２）個のアンテナを選択する。可変利得合成をするブランチは３以上であってもよい。
【００２８】
４本のアンテナ１０１〜１０４は、それぞれ無線信号の受信に用いられる。
【００２９】
アンテナ選択回路１１０は、制御部１６０からの切り替え信号に従って内部接点（図示略）をそれぞれオン／オフし、アンテナ１０１〜１０４の出力をブランチ１受信部１２１又はブランチ２受信部１２２のいずれかに切り替える。
【００３０】
ブランチ１受信部１２１及びブランチ２受信部１２２は、アンテナ１０１〜１０４で捉えられた無線信号を増幅、選別及び復調等を行い、受信信号として出力する。
【００３１】
ブランチ１受信品質測定回路１３１及びブランチ２受信品質測定回路１３２は、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）測定等により受信電界強度を測定し、ブランチ１及びブランチ２からの受信信号の受信品質を測定する。受信品質を示す指標として、ＲＳＳＩなどの受信電界強度を用いたが、受信したビットデータ列におけるビット誤り率（ＢＥＲ（Bit Error Rate））、ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）、又はアンテナ端の入力パワーレベルの測定などを推定して用いてもよい。
【００３２】
合成部１４０は、ブランチ１受信部１２１からの受信信号とブランチ２受信部１２２からの受信信号とを同相合成し、その結果を出力する。
【００３３】
受信品質測定回路１５０は、ＲＳＳＩ測定等により合成部１４０の合成結果の受信電界強度を測定し、合成後の受信品質を測定する。
【００３４】
制御部１６０は、ＣＰＵ、プログラムメモリ、ワークメモリ等から構成され、装置各部を制御する。また、マイクロプロセッサ等で構成する場合は、ダイバーシチ装置１００を搭載する携帯端末装置が、本体機能として備えるＣＰＵ等の資源を使用してもよい。
【００３５】
制御部１６０は、ブランチ１受信品質測定回路１３１、ブランチ２受信品質測定回路１３２、及び受信品質測定回路１５０の受信品質を基に、合成ダイバーシチ受信制御を行う。特に、制御部１６０は、Ｎ（≧２）ブランチの合成ダイバーシチにおいて、Ｍ（≧Ｎ）個のアンテナを使って受信するとき受信状態の良いＮ−１個のブランチは１００％受信、残るＭ−Ｎ＋１個のブランチは合成部１４０で可変利得合成を行うように制御する。制御部１６０は、合成後の受信品質が劣化した場合、残るＭ−Ｎ個のアンテナのうち１つを選択し、使用中のアンテナの１つと可変利得合成を行う。上記アンテナ選択アルゴリズムは、使用中のＮ個のブランチのうち最も受信品質、もしくは受信レベルが低いブランチを選び、これと現在未使用のアンテナのうち１つと可変利得合成を行う。上記可変利得合成の制御アルゴリズムは、Ｍ−Ｎ＋１個のブランチのうち、今まで受信していた１ブランチと非受信であったＭ−Ｎ個のブランチのうち１つを選択し、２ブランチの可変利得合成とし、非受信であったブランチの重みを少しずつ増やし、良化した場合にさらに重みつけを増やしていく。
【００３６】
以下、上述のように構成されたダイバーシチ装置１００のダイバーシチ動作について説明する。
【００３７】
図２は、Ｎ（≧２）ブランチＡ，Ｂの利得合成を説明する図である。図中、実線はブランチＢに切り替えた方が良い場合、破線はブランチＡのままが良い場合、鎖線はブランチＡとブランチＢを合成した方が良い場合をそれぞれ示し、線上の丸印はその場合の目標とするアンテナ比率点（追い込みたいアンテナ比率点）を示す。ａは、ブランチＢのアンテナ比率であり、図３のフローにより後述する。なお、移動中は、図２のグラフの形が刻々と変化する場合がある。
【００３８】
図３は、ダイバーシチ装置１００のダイバーシチ動作を説明するフローチャートであり、制御部１６０により所定タイミングで繰り返し実行される。図中、Ｓはフローの各ステップを示す。
【００３９】
ステップＳ１では、Ｎ個のアンテナでＮブランチの合成ダイバーシチ受信する。
【００４０】
ステップＳ２では、合成後の受信品質が悪いか否かを判別し、合成後の受信品質が悪くなければ上記ステップＳ１で合成ダイバーシチ受信を継続する。合成後の受信品質の悪いことは、受信品質測定回路１５０により測定された合成結果の受信電界強度が所定の閾値以下となる場合に受信品質が悪いと判定する。
【００４１】
合成後の受信品質が悪い場合は、ステップＳ３で制御部１６０は、Ｎ個のブランチ中、受信状態が悪い１ブランチ（ここではブランチＡ）を選択する（図２参照）。
【００４２】
ステップＳ４では、制御部１６０は、未使用のＭ−Ｎ個のブランチ中、１つのブランチ（ここではブランチＢ）を選択する（図２参照）。
【００４３】
ステップＳ５では、制御部１６０は、ブランチＢのアンテナ比率ａをΔａに設定する（ａ＝Δａ）。
【００４４】
ステップＳ６では、制御部１６０は、ブランチＡとブランチＢの割合を、１−ａ：ａの割合で利得合成を実施する。
【００４５】
ステップＳ７では、制御部１６０は、合成後の受信品質が良化したか否かを判別する。合成後の受信品質の悪化は、受信品質測定回路１５０により測定された合成結果の受信電界強度が前回の測定値より大きい場合に受信品質の良化と判定する。
【００４６】
合成後の受信品質が良化した場合は、ステップＳ８で制御部１６０は、ブランチＢの割合を、Δａ増加させる（ａ→ａ＋Δａ）。
【００４７】
ステップＳ９では、制御部１６０は、増加後のブランチＢのアンテナ比率ａが１か（ａ＝１か）否かを判別する。
【００４８】
ａ＝１でない場合は、上記ステップＳ６に戻ってブランチＡとブランチＢの割合を、１−ａ：ａの割合で利得合成を実施する。
【００４９】
ａ＝１の場合は、ステップＳ１０で制御部１６０は、ブランチＢの割合増加が終了したと判断して合成後の受信品質が良いか否かを判別する。合成後の受信品質が良いことは、受信品質測定回路１５０により測定された合成結果の受信電界強度が所定の閾値より大きい場合に受信品質が良いと判定する。
【００５０】
合成後の受信品質が良くない場合は、ステップＳ１１で制御部１６０は、未使用のＭ−Ｎ−１個のブランチ中１つのブランチ（この場合はブランチＡ）を選択してステップＳ６に戻る。
【００５１】
上記ステップＳ１０で合成後の受信品質が良い場合は、上記ステップＳ１に戻り、Ｎ個のアンテナでＮブランチの合成ダイバーシチ受信を継続する。
【００５２】
一方、上記ステップＳ７で合成後の受信品質が良化しなかった場合は、ステップＳ１２で制御部１６０は、ブランチＢの割合を、Δａ減少せる（ａ→ａ−Δａ）。
【００５３】
ステップＳ１３では、制御部１６０は、減少後のブランチＢのアンテナ比率ａが０か（ａ＝１か）否かを判別する。
【００５４】
ａ＝０でない場合は、上記ステップＳ６に戻ってブランチＡとブランチＢの割合を、１−ａ：ａの割合で利得合成を実施する。
【００５５】
ａ＝０の場合は、ステップＳ１４で制御部１６０は、ブランチＢの割合増加が終了したと判断して合成後の受信品質が良いか否かを判別する。
【００５６】
合成後の受信品質が良くない場合は、ステップＳ１５で制御部１６０は、未使用のＭ−Ｎ−１個のブランチ中１つのブランチ（この場合はブランチＢ）を選択してステップＳ６に戻る。
【００５７】
上記ステップＳ１４で合成後の受信品質が良い場合は、上記ステップＳ１に戻り、Ｎ個のアンテナでＮブランチの合成ダイバーシチ受信を継続する。
【００５８】
上記フローを実行することにより、Ｎ個のブランチ中、受信状態が悪い１ブランチ（ここではブランチＡ）を選択し、未使用のＭ−Ｎ個のブランチ中、１つのブランチ（ここではブランチＢ）を選択する場合、ブランチＡとブランチＢの割合が１−ａ：ａの割合で利得合成が実施される。例えば、従来例ではブランチＡとブランチＢに１００％（１００：０）で切り替わっていた。これに対し、本実施の形態では、９０：１０，８０：２０，…，１０：９０と合成比率が徐々に切り替わる。図２では、実線に示すブランチＢに切り替えた方が良い場合、又は破線に示すブランチＡのままが良い場合から、目標とするアンテナ比率点（追い込みたいアンテナ比率点）に線形で合成比率を変える状態に対応する。本実施の形態は、図２の縦軸上の一端から他端の追い込みたいアンテナ比率点（図２丸印参照）に、ブランチＢのアンテナ比率ａをΔａずつ、増減させる。
【００５９】
以上のように、本実施の形態によれば、Ｎ（≧２）ブランチの合成ダイバーシチ装置１００は、アンテナ１０１〜１０４、アンテナ選択回路１１０、ブランチ１受信部１２１、ブランチ２受信部１２２、ブランチ１受信品質測定回路１３１、ブランチ２受信品質測定回路１３２、合成部１４０、受信品質測定回路１５０、及び制御部１６０を備え、制御部１６０は、合成後の受信品質が所定以上劣化した場合、Ｎ個のブランチ中、受信状態が悪い１ブランチを選択するとともに、未使用のＭ−Ｎ個のブランチ中、１つのブランチを選択し、これら２ブランチの可変利得合成を行うように制御する。追加したアンテナに対する利得は、まずは低い値に設定しておき、受信品質が改善したならば、追加したアンテナの利得比率を増加させていく。改善しないのであれば、利得を下げ、利得０となったら、別の未使用アンテナを選択する。
【００６０】
ダイバーシチ装置１００は、Ｍ（＞Ｎ）個中Ｎ個のアンテナを選択し、受信感度を改善するので、ブランチ数を増やすことなく、受信感度を向上させることができる。
【００６１】
また、本実施の形態のダイバーシチ動作では、受信品質が劣化したブランチのアンテナを未使用アンテナに徐々に切り替える。アンテナの合成比率が徐々に切り替わることで、アンテナの受信品質がより悪いアンテナに切り替えられた場合であっても、切り替えによる受信品質の劣化を最小限に抑えることができる。すなわち、アンテナ選択が失敗だった場合の受信品質の劣化を未然に防止することができる。但し、切り替え先のアンテナの受信品質が良好であった場合には、本実施の形態ではアンテナの合成比率が徐々に切り替わるが故に、受信品質の向上には遅れが生じる。その対策として、合成後の受信品質が良い時に、アンテナ切り替えを実施し、各アンテナの受信状態をあらかじめ調べておき、アンテナ切り替え時にはあらかじめ調べておいた情報を基に、最も受信品質が良いアンテナを選択する。このように構成すれば、切り替え時に受信信号が途切れることはなく、受信感度を改善することができる。
【００６２】
また、本実施の形態では、合成後の受信品質が所定以上劣化した場合、上述したダイバーシチ動作を実施することから、常時合成ダイバーシチを使用する場合と比べて低消費電力化を図ることができる。
【００６３】
（実施の形態２）
実施の形態２は、制御アルゴリズムとして、２分法を使用して可変利得制御する例である。
【００６４】
図４は、実施の形態１に係るダイバーシチ装置のダイバーシチ動作を説明するフローチャートである。図３と同一ステップには同一符号を付している。
【００６５】
ハード的構成は図１のダイバーシチ装置１００と同様である。
【００６６】
ステップＳ１では、Ｎ個のアンテナでＮブランチの合成ダイバーシチ受信する。
【００６７】
ステップＳ２では、合成後の受信品質が悪いか否かを判別し、合成後の受信品質が悪くなければ上記ステップＳ１で合成ダイバーシチ受信を継続する。合成後の受信品質の悪いことは、受信品質測定回路１５０により測定された合成結果の受信電界強度が所定の閾値以下となる場合に受信品質が悪いと判定する。
【００６８】
合成後の受信品質が悪い場合は、ステップＳ３で制御部１６０は、Ｎ個のブランチ中、受信状態が悪い１ブランチ（ここではブランチＡ）を選択する（図２参照）。
【００６９】
ステップＳ４では、制御部１６０は、未使用のＭ−Ｎ個のブランチ中、１つのブランチ（ここではブランチＢ）を選択する（図２参照）。
【００７０】
ステップＳ２１では、制御部１６０は、ブランチＢのアンテナ比率ａを０．５に設定する（ａ＝０．５）。
【００７１】
ステップＳ６では、制御部１６０は、ブランチＡとブランチＢの割合を、１−ａ：ａの割合で利得合成を実施する。
【００７２】
ステップＳ７では、制御部１６０は、合成後の受信品質が良化したか否かを判別する。合成後の受信品質の悪化は、受信品質測定回路１５０により測定された合成結果の受信電界強度が前回の測定値より大きい場合に受信品質の良化と判定する。
【００７３】
合成後の受信品質が良化した場合は、ステップＳ２２で制御部１６０は、ブランチＢの割合を、ａ／２増加させる（ａ→ａ＋ａ／２）。
【００７４】
ステップＳ２３では、制御部１６０は、増加後のブランチＢのアンテナ比率ａが（１−ε）より大きいか（ａ＞１−εか）否かを判別する。２分法の場合、ブランチＢのアンテナ比率ａは、１／２であるため最小値は０ではない。そこで下限値εを設定し、ブランチＢのアンテナ比率ａを（１−ε）又はεと比較することで、利得割合の実施の継続の有無を判定している。
【００７５】
ａ≦１−εの場合は、上記ステップＳ６に戻ってブランチＡとブランチＢの割合を、１−ａ：ａの割合で利得合成を実施する。
【００７６】
ａ＞１−εの場合は、ステップＳ１０で制御部１６０は、ブランチＢの割合増加が終了したと判断して合成後の受信品質が良いか否かを判別する。合成後の受信品質が良いことは、受信品質測定回路１５０により測定された合成結果の受信電界強度が所定の閾値より大きい場合に受信品質が良いと判定する。
【００７７】
合成後の受信品質が良くない場合は、ステップＳ１１で制御部１６０は、未使用のＭ−Ｎ−１個のブランチ中１つのブランチ（この場合はブランチＡ）を選択してステップＳ６に戻る。
【００７８】
上記ステップＳ１０で合成後の受信品質が良い場合は、上記ステップＳ１に戻り、Ｎ個のアンテナでＮブランチの合成ダイバーシチ受信を継続する。
【００７９】
一方、上記ステップＳ７で合成後の受信品質が良化しなかった場合は、ステップＳ２４で制御部１６０は、ブランチＢの割合を、ａ／２減少させる（ａ→ａ−ａ／２）。
【００８０】
ステップＳ２５では、制御部１６０は、増加後のブランチＢのアンテナ比率ａがａより小さいか（ａ＜εか）否かを判別する。
【００８１】
ａ≧εの場合は、上記ステップＳ６に戻ってブランチＡとブランチＢの割合を、１−ａ：ａの割合で利得合成を実施する。
【００８２】
ａ＜εの場合は、ステップＳ１４で制御部１６０は、ブランチＢの割合増加が終了したと判断して合成後の受信品質が良いか否かを判別する。
【００８３】
合成後の受信品質が良くない場合は、ステップＳ１５で制御部１６０は、未使用のＭ−Ｎ−１個のブランチ中１つのブランチ（この場合はブランチＢ）を選択してステップＳ６に戻る。
【００８４】
上記ステップＳ１４で合成後の受信品質が良い場合は、上記ステップＳ１に戻り、Ｎ個のアンテナでＮブランチの合成ダイバーシチ受信を継続する。
【００８５】
上記フローを実行することにより、Ｎ個のブランチ中、受信状態が悪い１ブランチ（ここではブランチＡ）を選択し、未使用のＭ−Ｎ個のブランチ中、１つのブランチ（ここではブランチＢ）を選択する場合、ブランチＡとブランチＢの割合が１−ａ：ａの割合で利得合成が実施される。
【００８６】
実施の形態１は、図２の縦軸上の一端から他端の追い込みたいアンテナ比率点（図２丸印参照）に、ブランチＢのアンテナ比率ａをΔａずつ、増減させている。このため、９０：１０，８０：２０，…，１０：９０と合成比率が徐々に切り替わる。
【００８７】
本実施の形態は、２分法を適用している。このため、ブランチＢのアンテナ比率ａを中間１／２に設定し、この１／２位置から図２の縦軸上のいずれかの端の追い込みたいアンテナ比率点（図２丸印参照）に、ブランチＢのアンテナ比率ａをａ／２ずつ、増減させる。このため、実施の形態１と同様の効果を得た上で、実施の形態１に比較してより高速性を確保することができる。
【００８８】
（実施の形態３）
上記各実施の形態１，２は、合成後の受信品質が劣化したときに、ダイバーシチ動作を行う例である。
【００８９】
実施の形態３は、合成後の受信品質に拘らずダイバーシチ動作を行う例である。
【００９０】
ハード的構成は図１のダイバーシチ装置１００と同様である。本実施の形態では、制御部１２０は、受信品質測定回路１５０により測定された合成後の受信品質を使用しない。このため、本実施の形態では、ダイバーシチ装置１００は、受信品質測定回路１５０を除くことが可能である。
【００９１】
また、本実施の形態は、実施の形態１，２のいずれにも適用することができる。
【００９２】
図５は、実施の形態３に係るダイバーシチ装置のダイバーシチ動作を説明するフローチャートであり、図３のフローに対応する。図３と同一ステップには同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
【００９３】
ステップＳ１でＮ個のアンテナでＮブランチの合成ダイバーシチ受信すると、合成後の受信品質の判定を行うことなく、ステップＳ３に進む。
【００９４】
また、ステップＳ９で増加後のブランチＢのアンテナ比率ａが、ａ＝１でない場合は、ステップＳ６に戻ってブランチＡとブランチＢの割合を、１−ａ：ａの割合で利得合成を実施する。
【００９５】
ａ＝１の場合は、合成後の受信品質の判定を行うことなく、ステップＳ１１に進む。
【００９６】
ステップＳ１１で制御部１６０は、未使用のＭ−Ｎ−１個のブランチ中１つのブランチ（この場合はブランチＡ）を選択してステップＳ６に戻る。
【００９７】
また、ステップＳ１３で減少後のブランチＢのアンテナ比率ａが、ａ＝０でない場合は、ステップＳ６に戻ってブランチＡとブランチＢの割合を、１−ａ：ａの割合で利得合成を実施する。
【００９８】
ａ＝０の場合は、合成後の受信品質の判定を行うことなく、ステップＳ１５に進む。
【００９９】
ステップＳ１５で制御部１６０は、未使用のＭ−Ｎ−１個のブランチ中１つのブランチ（この場合はブランチＢ）を選択してステップＳ６に戻る。
【０１００】
上記フローに示すように、合成後の受信品質を条件分岐の判定要素としない。このため、合成後の受信品質に拘らず、常動でダイバーシチ動作を行うことになる。
【０１０１】
図６は、実施の形態３に係るダイバーシチ装置の他のダイバーシチ動作を説明するフローチャートであり、図４のフローに対応する。図４と同一ステップには同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
【０１０２】
ステップＳ１でＮ個のアンテナでＮブランチの合成ダイバーシチ受信すると、合成後の受信品質の判定を行うことなく、ステップＳ３に進む。
【０１０３】
また、ステップＳ２３で増加後のブランチＢのアンテナ比率ａが（１−ε）より大きい（ａ≦１−ε）場合は、ステップＳ６に戻ってブランチＡとブランチＢの割合を、１−ａ：ａの割合で利得合成を実施する。
【０１０４】
ａ＞１−εの場合は、合成後の受信品質の判定を行うことなく、ステップＳ１１に進む。
【０１０５】
ステップＳ１１で制御部１６０は、未使用のＭ−Ｎ−１個のブランチ中１つのブランチ（この場合はブランチＡ）を選択してステップＳ６に戻る。
【０１０６】
また、ステップＳ２５で減少後のブランチＢのアンテナ比率ａが、ａ≧εの場合は、ステップＳ６に戻ってブランチＡとブランチＢの割合を、１−ａ：ａの割合で利得合成を実施する。
【０１０７】
ａ＜εの場合は、合成後の受信品質の判定を行うことなく、ステップＳ１５に進む。
【０１０８】
ステップＳ１５で制御部１６０は、未使用のＭ−Ｎ−１個のブランチ中１つのブランチ（この場合はブランチＢ）を選択してステップＳ６に戻る。
【０１０９】
本フローは、図５のフローと同様に、合成後の受信品質を条件分岐の判定要素としない。このため、合成後の受信品質に拘らず、常動状態でダイバーシチ動作を行うことになる。
【０１１０】
このように、本実施の形態によれば、実施の形態１，２と同様に、Ｎ個のブランチ中、受信状態が悪い１ブランチ（ブランチＡ）を選択し、未使用のＭ−Ｎ個のブランチ中、１つのブランチ（ブランチＢ）を選択する場合、ブランチＡとブランチＢの合成比率が徐々に切り替わる。したがって、実施の形態１，２と同様の効果を得ることができる。
【０１１１】
本実施の形態は、合成後の受信品質に拘らず、常時、上述したダイバーシチ動作を実施することから、合成後の受信品質が劣化した場合に上述したダイバーシチ動作を実施する実施の形態１，２に比べて受信感度をより改善することができる。
【０１１２】
本実施の形態は、図２の鎖線に示すように、目標とするアンテナ比率点（追い込みたいアンテナ比率点）が下に凸の曲線の底部にあって、このアンテナ比率点に常時近づくようにダイバーシチ動作である。
【０１１３】
以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。
【０１１４】
例えば、上記各実施の形態では、アンテナを４本用いた場合であったが、３本以上であればその数に限定はなく、同様の作用効果が得られる。
【０１１５】
また、上記各実施の形態では、受信品質測定回路１３１，１３２，１５０でＲＳＳＩを測定する形態を示したが、信号対雑音比ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）や信号対干渉信号比ＳＩＲ（Signal to Interference Ratio）などの指標を測定する形態やこれらの指標を組み合わせた形態でも構わない。
【０１１６】
また、Ｎ（≧２）ブランチの合成ダイバーシチ装置であればどのような装置にも適用できる。例えば、携帯電話機／ＰＨＳ（Personal Handy-Phone System）は勿論のこと、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）等の携帯情報端末、ノート型パソコン等の情報処理装置にも適用可能である。
【０１１７】
また、上記各実施の形態では、ダイバーシチ装置という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、合成ダイバーシチ受信機等でもよいことは勿論である。
【０１１８】
また、上記ダイバーシチ装置を構成する各回路部の種類、数及び接続方法などは前述した実施の形態に限られない。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明に係るダイバーシチ装置は、アンテナ選択機能付き合成ダイバーシチ受信装置に汎用に適用することができる。ＴＤＭＡ通信方式、またＴＤＭＡ以外の通信方式や、ＨＳＤＰＡ(High Speed Downlink Packet Access)のような通信状態の良化が特に望まれる通信方式を採用した移動体通信システムの携帯電話機等の移動局やこの移動局と無線通信を行う基地局に適用して好適である。
【符号の説明】
【０１２０】
１００ ダイバーシチ装置
１０１〜１０４ アンテナ
１１０ アンテナ選択回路
１２１ ブランチ１受信部
１２２ ブランチ２受信部
１３１ ブランチ１受信品質測定回路
１３２ ブランチ２受信品質測定回路
１４０ 合成部
１５０ 受信品質測定回路
１６０ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ（≧２）ブランチの合成ダイバーシチ装置であって、
Ｍ（＞Ｎ）個のアンテナと、
前記Ｍ（＞Ｎ）個のアンテナそれぞれを選択可能なアンテナ選択手段と、
前記アンテナ選択手段で選択された前記アンテナにより捉えられた無線信号を受信するＮブランチ受信手段と、
前記Ｎ個のブランチの受信品質を測定する受信品質測定手段と、
前記Ｎブランチ受信手段それぞれから出力される受信信号を同相合成する合成手段と、
受信していたブランチの受信品質が低下した場合、今まで受信していた１ブランチと非受信であったＭ−Ｎ個のブランチのうち１つを選択し、該２ブランチの可変利得合成を行うように制御する制御手段と、
を備えるダイバーシチ装置。
【請求項２】
前記制御手段は、使用中のＮ個のブランチのうち最も受信品質が低いブランチを選択し、これと現在未使用のアンテナのうち１つと可変利得合成を行う請求項１記載のダイバーシチ装置。
【請求項３】
前記制御手段は、非受信であったアンテナの利得を低い値に設定しておき、受信品質の良化／悪化に従って、前記非受信であったアンテナの利得比率を増加／減少させる請求項１記載のダイバーシチ装置。
【請求項４】
前記制御手段は、非受信であったアンテナの利得を中間値に設定しておき、受信品質の良化／悪化に従って、前記非受信であったアンテナの利得比率を増加／減少させる請求項１記載のダイバーシチ装置。
【請求項５】
前記制御手段は、受信品質が良化しない場合、前記非受信であったアンテナの利得比率を下げ、該利得比率が０となったとき、別の未使用アンテナを選択する請求項１記載のダイバーシチ装置。
【請求項６】
前記合成手段により合成された合成後の受信品質を測定する合成後受信品質測定手段を備え、
前記制御手段は、合成後の受信品質が所定以上劣化した場合、今まで受信していた１ブランチと、非受信であったＭ−Ｎ個のブランチのうち１つを選択し、該２ブランチの可変利得合成を行う請求項１記載のダイバーシチ装置。
【請求項７】
前記合成手段により合成された合成後の受信品質を測定する合成後受信品質測定手段を備え、
前記制御手段は、合成後の受信品質が良い場合にアンテナ切り替えを実施して、各アンテナの受信状態をあらかじめ調べておき、未使用アンテナを選択時に、最も受信品質が良いアンテナを選択する請求項１記載のダイバーシチ装置。
【請求項１】
Ｎ（≧２）ブランチの合成ダイバーシチ装置であって、
Ｍ（＞Ｎ）個のアンテナと、
前記Ｍ（＞Ｎ）個のアンテナそれぞれを選択可能なアンテナ選択手段と、
前記アンテナ選択手段で選択された前記アンテナにより捉えられた無線信号を受信するＮブランチ受信手段と、
前記Ｎ個のブランチの受信品質を測定する受信品質測定手段と、
前記Ｎブランチ受信手段それぞれから出力される受信信号を同相合成する合成手段と、
受信していたブランチの受信品質が低下した場合、今まで受信していた１ブランチと非受信であったＭ−Ｎ個のブランチのうち１つを選択し、該２ブランチの可変利得合成を行うように制御する制御手段と、
を備えるダイバーシチ装置。
【請求項２】
前記制御手段は、使用中のＮ個のブランチのうち最も受信品質が低いブランチを選択し、これと現在未使用のアンテナのうち１つと可変利得合成を行う請求項１記載のダイバーシチ装置。
【請求項３】
前記制御手段は、非受信であったアンテナの利得を低い値に設定しておき、受信品質の良化／悪化に従って、前記非受信であったアンテナの利得比率を増加／減少させる請求項１記載のダイバーシチ装置。
【請求項４】
前記制御手段は、非受信であったアンテナの利得を中間値に設定しておき、受信品質の良化／悪化に従って、前記非受信であったアンテナの利得比率を増加／減少させる請求項１記載のダイバーシチ装置。
【請求項５】
前記制御手段は、受信品質が良化しない場合、前記非受信であったアンテナの利得比率を下げ、該利得比率が０となったとき、別の未使用アンテナを選択する請求項１記載のダイバーシチ装置。
【請求項６】
前記合成手段により合成された合成後の受信品質を測定する合成後受信品質測定手段を備え、
前記制御手段は、合成後の受信品質が所定以上劣化した場合、今まで受信していた１ブランチと、非受信であったＭ−Ｎ個のブランチのうち１つを選択し、該２ブランチの可変利得合成を行う請求項１記載のダイバーシチ装置。
【請求項７】
前記合成手段により合成された合成後の受信品質を測定する合成後受信品質測定手段を備え、
前記制御手段は、合成後の受信品質が良い場合にアンテナ切り替えを実施して、各アンテナの受信状態をあらかじめ調べておき、未使用アンテナを選択時に、最も受信品質が良いアンテナを選択する請求項１記載のダイバーシチ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２３８０３（Ｐ２０１１−２３８０３Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６４７２１（Ｐ２００９−１６４７２１）
【出願日】平成２１年７月１３日（２００９．７．１３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１３日（２００９．７．１３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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