JP2003309501A - 無線受信機及び無線受信方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ５ＧＨｚ帯のＴＤＭＡフレームを受信する際
のアンテナ選択、並びに、プリアンブル中に抽出しなけ
ればならないＡＧＣ、ＡＦＣ等制御情報を的確に抽出す
ることができる無線受信機及び無線受信方法を提供す
る。 【解決手段】 無線受信機及び無線受信方法は、現在ま
でのフレームの一部を用いて最適と決定されたアンテナ
への切り替えを、次のフレームで行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フレーム構成を用
いた通信方式により無線通信を行う無線受信機及び無線
受信方法に関し、特に、ＴＤＭＡ（Time Division Mult
iple Access）システムにおけるアンテナ選択あるい
は、ＡＧＣ、ＡＦＣ等の制御を行うための情報抽出方法
の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に無線システムでは、電波が複数の
伝播経路（マルチパス）を通って受信機に到達した場合
に、異なる伝播経路の信号同士が干渉し、受信信号レベ
ルが変動するフェージングと呼ばれる現象が発生する。
特に、マイクロ波帯を使用する無線ＬＡＮ（Local Area
Network）では、屋内等の多数のマルチパスが発生し易
い場所で使用した場合に、受信信号帯域内の特定の周波
数のみ受信レベルが低下する周波数選択性フェージング
が発生し易い。

【０００３】このような環境下で、一般的なシングルキ
ャリア方式の変調方式を、無線システムに採用した場
合、周波数選択性フェージングにより、受信信号の品質
が大きく劣化する。このため、周波数選択性フェージン
グの発生し易い環境下での使用を想定した無線ＬＡＮで
は、周波数選択性フェージングへの耐性の高い、マルチ
キャリア変調方式の１つであるＯＦＤＭ（Orthogonal F
requency Division Multiplexing：直交周波数分割多
重）変調方式が採用されている。

【０００４】ＯＦＤＭ変調は、一般には、周波数領域の
複数のサブキャリアのそれぞれを比較的低レートで１６
ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）などの一
次変調を加え、二次変調にＯＦＤＭを使用して、一次変
調を加えられた周波数領域情報をＩＦＦＴ（Inverse Fa
st Fourier Transform：高速逆フーリエ変換）すること
により得られる時間領域信号波形を伝送し、総合的に高
レートの伝送容量を実現する。

【０００５】また、５ＧＨｚ帯を用いるディジタル無線
通信技術においてＯＦＤＭが使用されることが、日米欧
などで規格化されている。このＯＦＤＭという方式はキ
ャリアを数十から数千本用いてデータを通信する方式で
あり、誤り訂正技術などと組み合わせることにより、周
波数選択性フェージング等に非常に強い無線通信技術で
あると言われている。これは、キャリアを複数用いてい
ることで、周波数選択性フェージングの影響で特性が悪
い劣化したキャリアにのせられたデータは復調できなく
ても、特性の良いキャリアが残るため、そのデータを用
いて特性が悪いキャリアにのせらたデータも、誤り訂正
により復元できることに起因している。

【０００６】前述のように５ＧＨｚ帯に用いる無線通信
技術としてはＯＦＤＭであることが規格化されている
が、無線へのアクセス技術としては、ＣＳＭＡ／ＣＡ
（Carrier Sense Multiple Access ／Collision Avoida
nce）、ＴＤＭＡ（Time DivisionMultiple Access）の
２方式が規格化されている。簡単に説明すると、前者は
送信したい端末が、送信する前に媒体の状態（５ＧＨｚ
帯の通信の場合は、５ＧＨｚ帯の電波の使用状態）を調
査し、媒体を使用している端末がないと判断した場合に
送信を開始する方式である。それに対し後者は、ＡＰ
（Access Point）等がすべての通信を制御する方式で、
定められた周期のフレームを構成し、フレーム中の定め
られたタイミングで制御情報などを送信し、ＡＰに付属
する端末はその制御情報により送受信する方式である。
主に米国ではＣＳＭＡ／ＣＡ方式を、欧州ではＴＤＭＡ
方式を採用している。その他の変復調の諸元について
は、米欧で違いはなく、同じものとなっている。具体的
には、キャリア数は５２波、誤り訂正方式は、畳み込み
／ビタビ（Viterbi）復号、パイロットキャリアの位
置、並びに本数、プリアンブル長等がそれに該当する。
但し、プリアンブルのパターンについては、米欧方式で
異なるものとなっており、システムの識別に使用される
構成となっている。ＯＦＤＭの送受信方式については、
一般的なものであるので、ここでは省略する。

【０００７】５ＧＨｚ帯の通信においては、ＣＳＭＡ／
ＣＡの場合は、パケットの先頭において、送受信機間で
既知のプリアンブルを送信する。同様に、ＴＤＭＡシス
テムにおいても、制御情報を送信する前に同様プリアン
ブルが送信される。前述したうにプリアンブルはシステ
ムの識別のためにも使用されるが、その他に、受信機で
のゲインを調整するＡＧＣ（Automatic Gain Control）
のため、送受信機間でのローカル周波数のずれを推定す
るＡＦＣ（Automatic Frequency Control）のため、伝
播路を推定するため、ＯＦＤＭシンボル同期等に使用さ
れる。

【０００８】５ＧＨｚ帯の通信では、スループットをで
きるだけ多く確保するため、このプリアンブル長は短く
なっており、各処理を行うのに十分な長さがあるとは言
い難く、各処理を高速に行う必要がある。もちろん、所
定の長さに決められたプリアンブルをどのように時間的
に切り分けて使用するかはプリアンブルのパターンに依
存するが、５ＧＨｚ帯に使用されるプリアンブルを前提
に一例を挙げると、プリアンブルの時間長１６μｓ中
４μｓをＡＧＣに、４μｓを粗い周波数オフセット推
定、並びにシステムの識別に、残りの８μｓを伝播路推
定、細かい周波数オフセット推定、ＯＦＤＭシンボル同
期に使用することが考えられる。

【０００９】一般的にＯＦＤＭは誤り訂正と組み合わせ
ることにより周波数選択性フェージングに強いと記した
が、それは伝播路環境に対し最適なパラメータを選択し
た場合に十分効果を発揮するという意味であり、通信が
利用される伝播路環境によっては十分でない場合が多
い。５ＧＨｚ帯ディジタル無線通信の規格の場合も、使
用される伝播路によっては、良好な通信が行えない場合
がある。この場合の解決策として、アンテナを複数た
て、最適の受信ができるアンテナを選択するというダイ
バーシティ受信（送信でも良い）することが簡単な解決
策である。例えば、従来の無線受信技術としては以下の
ようなものがある。

【００１０】(1)ＣＳＭＡのシステムにおいては、ダイ
バーシティ受信する方法として、パケット単位でアンテ
ナを切り替える方法がある。これは、パケットを受信す
る際、前に受信したアンテナでの受信感度、あるいは、
パケット受信の成功、失敗から今回受信するアンテナを
選択する方法である。すなわち、前回のパケット受信の
際、データ復調に使用したアンテナの受信電力が正常に
受信するには低すぎる場合や、パケット受信に失敗した
場合は、今回のデータ受信に関しては、別のアンテナを
使用するといった方法である。

【００１１】(2)また、受信系統をアンテナの数に対応
する数だけ用意するといった方法もある。全ての受信動
作を全てのアンテナで同様に行い、最適なものを選択す
るという方法、また、それらを合成してノイズに対する
特性を改善するといった方法等がある。

【００１２】(3)別の例としては、アンテナをプリアン
ブル中にスイッチングする方法もあり、その場合、規格
化されている５ＧＨｚのシステムに当てはめると、次の
ようなタイミングダイアグラムが考えられる。プリアン
ブル１６μｓ中、２μｓでアンテナ１の受信電力を測
定、アンテナをアンテナ２に切り替え、次の２μｓでア
ンテナ２の受信電力を測定、次の２μｓで復調に使用す
るアンテナを選択、次の２μｓでＡＧＣ、次の２μｓで
ＡＦＣ、そして残りの８μｓで、伝播路推定、ＯＦＤＭ
シンボル同期、周波数オフセット推定を行うといったも
のが考えられる。

【００１３】図８は、従来のアンテナ選択等のタイミン
グダイアグラムを示す図である。図８に示すように、受
信パケットの先頭には、ＡＧＣ用プリアンブルＯＦＤＭ
シンボル、伝播路推定用プリアンブルＯＦＤＭシンボル
が配置されるが、これらは既知の値である。その後ろ
に、データがのせられた複数のペイロードＯＦＤＭシン
ボルから構成されるペイロード部が続く形で構成され
る。ＯＦＤＭ信号パケットは、その先頭に位置するＯＦ
ＤＭ信号検出及びＡＧＣ及びダイバーシティ選択及び粗
い周波数オフセット推定及び時間同期に使用されるプリ
アンブル（本明細書では、これをプリアンブルＡと称し
ている）と、伝播路推定及び細かい周波数オフセット推
定に使用されるプリアンブル（本明細書では、これをプ
リアンブルＢと称している）と、データ部分とから構成
される。図８の例ではアンテナが２本、各フレーム毎に
各アンテナの受信電力を測定し、電力の強いアンテナを
選択している。ｎ−１フレーム及びｎ＋１フレームでは
アンテナ１が、ｎフレームではアンテナ２が選択されて
いる。

【００１４】(4)また、ＴＤＭＡで通信しているシステ
ムでは、ＡＰが他の端末に送信している電波を測定し、
アンテナを切り替えるという方法もある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の無線
受信機にあっては、以下のような問題点があった。上記
(１)で述べたパケット単位でアンテナを切り替える方法
では、送受信間隔が長くなった場合は、伝播路の状況が
推移することによって、伝播路が異なることにより、ア
ンテナダイバーシティの意味をなさないことが大きな問
題となる。また、アンテナが３本以上ある場合は次に選
択するアンテナが適切に選択できないといった問題があ
る。また、上記(２)で述べた受信系統をアンテナの数に
対応する数だけ用意する方法では、ＲＦ回路が複数系統
になることにより、コストアップ、あるいは消費電力が
増えるといった問題がある。

【００１６】また、上記(3)で述べたアンテナをプリア
ンブル中にスイッチングする方法では、机上の計算では
アンテナのスイッチングは可能となるが、デバイスの遅
延等を精密に考慮すると非常にシビアなタイミングダイ
アグラムであることは明白であり、仮に実現できたとし
てもたかだかアンテナは２本が限度となってしまう。例
えば、図８のｎ−１番目のフレームにおいて、プリアン
ブル１６μｓ中、２μｓでアンテナ１の受信電力RSS_１
(n-1)を測定し、次の２μｓでアンテナ１をアンテナ２
に切り替え、次の２μｓでアンテナ２の受信電力RSS_2
(n-1)を測定し、次の２μｓでこれら受信電力測定結果
から復調に使用するアンテナを選択（この場合は受信ア
ンテナ１）する。以下続いて、ＡＧＣ、ＡＦＣ、伝播路
推定、ＯＦＤＭシンボル同期等が開始されるため、受信
電力測定及びアンテナ選択に割ける時間は殆どない。

【００１７】また、上記(４)で述べたＴＤＭＡシステム
で実現されている、ＡＰが他の端末に送信している電波
を元にアンテナを制御する方法では、ＰＨＳ（Personal
Handy-Phone System）のようにフレーム構成が一意的
に定まっているものでは容易であるが、５ＧＨｚ帯のＴ
ＤＭＡシステムのようにＤＳＡ（Dynamic Slot Assignm
ent）を使用している場合（これはフレーム毎に、ＭＴ
（移動端末）に対する割り当てやアップリンク、ダウン
リンクの長さが適応的に変化する方法である）、ＡＰが
他局に送信するタイミングまで考慮する必要があり、処
理が多くなること、また、５ＧＨｚ帯の通信のようにブ
ロードキャスト情報が大半を占めると想定されるような
サービス形態では効果が望めなくなる。

【００１８】本発明は、このような課題に鑑みてなされ
たものであって、５ＧＨｚ帯のＴＤＭＡフレームを受信
する際のアンテナ選択、並びに、プリアンブル中に抽出
しなければならないＡＧＣ、ＡＦＣ等制御情報を的確に
抽出することができる無線受信機及び無線受信方法を提
供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の無線受信機は、
フレーム構成を用いて通信を行う通信方式の無線受信機
であって、複数のアンテナから最適アンテナを選択し
て、フレームを受信する無線受信機において、現在まで
のフレームの少なくとも一部を用いて最適なアンテナを
決定し、該決定されたアンテナを用いて次のフレーム受
信を行うことを特徴としている。

【００２０】また、現在のフレームを用いて最適と決定
したアンテナを用いて次のフレームの受信を行うもので
あってもよい。また、現在までの複数フレームにおける
各アンテナの受信電力を平均して、該平均電力を基に最
適アンテナを選択するものであってもよい。また、現在
の受信アンテナの受信電力が所定の閾値を下回ったこと
に基づいて、前記最適アンテナを選択するものであって
もよい。

【００２１】また、より好ましくは、フレーム受信に使
用していない１以上のアンテナを、１フレーム内で順次
切り替えて各アンテナの受信電力を測定し、該測定結果
を基に最適アンテナを選択するものであってもよい。ま
た、所定のフレーム単位毎に最適アンテナの選択を行う
ものであってもよく、所定のフレーム単位毎に、前記最
適アンテナの選択、ＡＧＣ制御、又はＡＦＣ制御のうち
少なくとも１つを行うものであってもよい。また、より
好ましい具体的な態様としては、前記フレーム内のプリ
アンブルの受信電力に基づいて、前記最適アンテナを選
択することを特徴とする。また、前記フレームは、ＴＤ
ＭＡフレームであってもよい。

【００２２】本発明の無線受信方法は、複数のアンテナ
から最適アンテナを選択して、フレームを受信するフレ
ーム構成を用いて通信を行う無線受信方法において、ｎ
（ｎは、０を除く自然数）フレームの少なくとも一部を
用いて最適なアンテナを決定するステップと、決定され
たアンテナを用いてｎ＋１フレームの受信を行うステッ
プとを順次実行することを特徴としている。

【００２３】以上のように構成された本発明の無線受信
機及び無線受信方法では、アンテナの切り替え時間が節
約され、ＡＧＣ、ＡＦＣ等の制御に時間が十分にあてる
ことができる。また、通常毎フレームで制御しているＡ
ＧＣ、ＡＦＣ等の制御を間引くことにより、時間が節約
され、アンテナ選択のための動作に時間を十分あてるこ
とが可能になる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の好適な無線受信機及び無線受信方法の実施の形態
について詳細に説明する。

【００２５】第１の実施の形態 以下の説明において、ＴＤＭＡフレームを送信する端末
をＡＰ、ＡＰに従属して通信を行う端末をＭＴと呼び、
ＡＰがＡＰに従属するＭＴすべてに送信する制御情報は
フレームの先頭で送信されるものとし、同じくプリアン
ブルは制御情報より前に送信されることを前提としてい
る。

【００２６】ＡＰが送信するフレームを、ＭＴが認識す
る過程を初期同期過程、初期同期過程終了後、フレーム
の先頭に送信される制御情報をフレーム毎に復調できる
状態にある過程をフレーム同期過程と定義する。ＭＴの
アンテナはＭ（Ｍは任意の正の整数）個あるとしてい
る。

【００２７】また、プリアンブルを、後述する図２に示
すようにＡ、Ｂ領域２つに分け、Ａ領域ではＡＧＣ制御
（ＡＧＣコントロール）、粗いＡＦＣ制御情報抽出（図
２中では粗い周波数制御）、Ｂ領域では伝播路推定、精
度の高いＡＦＣ制御情報抽出（図２中では細かい周波数
制御）する必要があるとしている。このＡ、Ｂの領域の
分け方についてはプリアンブルの構成に依存するが、５
ＧＨｚ帯システムの場合を例に採ると、Ａ領域ではＡＧ
Ｃを精度よくかけることができるように振幅変動が少な
い信号が選択されており、かつ、ＡＦＣ情報抽出のため
に繰り返し信号となっている。また、それぞれの長さは
８μｓである。以下の説明では、ｍフレームにおけるア
ンテナＸでの受信電力をRSS_x(m)で表わしている。

【００２８】フレーム同期過程にある端末は、受信する
直前のフレームにおいて、受信するフレームの受信電力
がもっとも大きくなると予想されるアンテナを決定し、
各フレームにおいては、データ復調に使用しないＮ（Ｎ
≦Ｍ−１）（Ｎは任意の正の整数）個のアンテナの受信
電力をプリアンブル中に測定し、最後に受信するアンテ
ナに切り替え制御情報を抽出し、フレームの復調を行う
ことを特徴としている。したがって、制御情報を抽出す
るアンテナは最後に選択されたアンテナのみであり、Ａ
ＧＣ制御についても、そのアンテナを使用した時のみ行
われる。

【００２９】図１は、本発明の第１の実施の形態の無線
受信機の無線受信方法を説明するフローチャートであ
る。図中、Ｓはフローの各ステップを示す。このフロー
では、アンテナの総数をＭ本、受信に使用するアンテナ
をS_A（Selected Antenna）、選択候補のアンテナをSet
A（Ｎ本のアンテナ）、予備のアンテナをSet B（Ｍ−
Ｎ−１本のアンテナ）としている。

【００３０】まず、ステップＳ１で初期同期がアンテナ
Ｘaを用いて完了したとする。次のフレームからフレー
ム受信に入るが、これに際し、ステップＳ２でS_AにＸ
a、Set AにアンテナＸ₁からＸ_N、Set BにアンテナＸ_N+1
からＸ_Mを分類する。この分類の方法はここでは特定し
ないので、Ｘaのアンテナ以外はランダムに番号をふっ
ても問題はない。

【００３１】次いで、ステップＳ３でフレームの先頭に
おいて、Set Aに分類されたアンテナの受信電力を測定
する。その際の順番については、いかなる順序でも問題
はない。その後、ステップＳ４でアンテナをS_Aに設定
されるアンテナに切り替え、受信電力を測定し、各制御
情報を抽出する。このように、フレーム受信に使用する
アンテナを最後に配置することにより、それを全く考慮
しない場合に比べて、アンテナの切り替え時間を節約す
ることが可能となる。

【００３２】続いて、ステップＳ６でフレームを受信し
復調が完了した後、ステップＳ７でＸa及び、Ｘ₁からＸ
_Nのアンテナにおいて、受信電力が最大となるアンテナ
（MaxP）と最小となるアンテナ（Min P）を選択する。
その後、S_A＝Max P、Set A＝｛Ｘ₁，…，Ｘ_N，Ｘa，Ｘ
b｝、Set B＝｛Ｘ_N+1，…，Ｘ_M，Min P｝と分類しなお
す。これは、次のフレームの受信に使用されるアンテナ
がMax Pに、Set AからはMax P、Min Pが削除され、Ｘa
及び、Set BからＸbが加わり、逆にSet BからはＸbが削
除され、Min Pが加わっていることを意味している。Ｘb
の選択の方法についてもここでは明記しないが、第５の
実施の形態で後述する。

【００３３】ステップＳ８では、フレーム同期過程にお
い受信アンテナの選択を終えたか否かを判別し、受信ア
ンテナの選択したときは本フローを終了し、受信アンテ
ナの選択を終えていないときはステップＳ３に戻って上
記処理を繰り返す。

【００３４】フレーム同期過程においてはこの選択を繰
り返すことにより、最適なアンテナを選ぶことが可能と
なる。また、このフローにおいてはMin PをSet Aから必
ず削除しているが、閾値を定め、その閾値を下回った場
合に入れ替えを行うようにしても良い。この場合、閾値
としては、そのシステムの最小受信感度（システムが破
綻しない最小の受信電力）とするのが妥当であると考え
られる。

【００３５】さらに具体化して示すために、Ｍ＝４、Ｎ
＝２の場合を例に採り説明する。図２は、アンテナ選択
等のタイミングダイアグラムを示す図である。図８のタ
イミングダイアグラムに対応する。また、図２中に（←
→）で、その間でのアクションを示しているが、その
処理に要する期間と矢印の長さとの相関はなく、便宜上
の分割をしただけのものである。

【００３６】図２では、アンテナはＸ１〜Ｘ４までであ
り、ｎ−１番目の受信でＸ３が選択され、Ｘ４は使用さ
れていない場合の例である。ｎ−１番目のフレーム（以
下、単にｎ−１フレームという）において、プリアンブ
ル１６μｓ中、２μｓでアンテナ１の受信電力RSS_１(n
-1)を測定し、アンテナ１をアンテナ２に切り替え、次
の２μｓでアンテナ２の受信電力RSS_2(n-1)を測定し、
アンテナ１をアンテナ２に切り替え、次の２μｓでアン
テナ３の受信電力RSS_3(n-1)を測定する。この場合の受
信電力の測定結果はRSS_2＞RSS_3＞RSS_1となってお
り、この測定結果からは受信アンテナ２が選択されるべ
きであるが、本フレーム（ｎ−１番目のフレーム）で
は、受信電力の測定のみを行って選択動作はせず、最後
に測定したアンテナ（この場合は受信アンテナ３）を本
フレームにおける復調に使用するアンテナとする。

【００３７】ｎ番目のフレーム受信では、ｎ−１番目の
フレームで最適と決定されたアンテナ２が受信アンテナ
として選択され、ｎ−１番目のフレームの場合と同様に
して、RSS_1、RSS_3の順（RSS_3、RSS_1の順でも可）で
測定された後、RSS_2の測定を行い、フレームの処理に
入っている。また、ｎ番目のフレーム（以下、単にｎフ
レームという）での各アンテナによる受信電力測定の結
果はRSS_3＞RSS_2≫RSS_1となっており（≫はRSS_1の値
が最小受信感度より低くなっていることを示す）、ｎ＋
１番目のフレーム（以下、単にｎ＋１フレームという）
の受信ではアンテナ３が同様の手順でフレーム受信に使
用され、かつアンテナ１が使用されないアンテナに、ア
ンテナ４が受信電力を測定されるアンテナになってい
る。

【００３８】すなわち、ｎ−１フレームにおいては、各
アンテナを切り替えて各アンテナの受信電力の測定のみ
を行い、ｎフレーム受信では、ｎ−１フレームの測定結
果で最適と決定されたアンテナを受信アンテナとして選
択するとともに、ｎ＋１フレームにおける受信アンテナ
選択のために各アンテナの受信電力の測定を行う。図８
に示す従来例では、受信電力の測定と受信アンテナの選
択とを同一フレーム内で行っていたため、実装の困難
性、アンテナ数の制限があったが、本実施の形態では、
受信アンテナの選択は次のフレームまでに行えばよいの
で、最適アンテナ選択までの時間的余裕を得ることがで
き、上記不具合が解消される。また、選択に際して精度
の高い制御を行うことが可能になる。

【００３９】図３は、本実施の形態の無線受信機の構成
を示す図である。図１に示す無線受信機は、ＴＤＭＡシ
ステムの受信器に適用した例である。図３において、無
線受信機１００は、複数（ここでは４本）のアンテナ１
〜４、アンテナ選択部（Antenna Switch部）５、バンド
パスフィルタ（ＢＰＦ）６，９、局部発振器（Local OS
C）７，１１、ミキサ８，１２、ＡＧＣアンプ１０、ロ
ーパスフィルタ（ＬＰＦ）１３，１７、Ａ／Ｄ変換器１
４，１８、受信用ロジックからなる復調部（Demodulate
部）１５、受信電力の強さを電圧値に変換する受信電力
測定部（Measure RSS部）１６、及びアンテナ選択ロジ
ックからなるアンテナ選択部（Select Antenna部）１９
を備えて構成される。

【００４０】以下、上述のように構成された無線受信機
１００の動作を説明する。アンテナ選択部５でアンテナ
１〜４が選択され、アンテナ選択部５で選択されたアン
テナで受信した信号は、不要波をバンドパスフィルタ６
で除去された後、ミキサ部８にてＩＦ（中間周波数）帯
にダウンコンバートされ、ローカル周波数のもれ、イメ
ージ等の不要波がバンドパスフィルタ９にて除去され
る。ＩＦにコンバートされた信号は、ＡＧＣアンプ１０
で増幅された後、ミキサ１２により、ベースバンド信号
にダウンコンバートされ、Ａ／Ｄ変換器１４でディジタ
ル信号に変換される。このディジタル信号は、復調部１
５に入力され、復調部１５で初期同期、フレーム同期、
及びフレームのデータ復調が行われる。

【００４１】一方、ＡＧＣアンプ１０の前段のＩＦ信号
は、受信電力測定部１６に入力され、受信電力に応じた
電圧信号に変換される。その信号はノイズを除去するた
めのローパスフィルタ１７に入力された後、Ａ／Ｄ変換
器１８でディジタル信号に変換された後、アンテナ選択
部１９に入力され、その信号を使ってアンテナ選択部１
９でアンテナ制御信号が生成される。

【００４２】上記無線受信機１００を、上述した図１及
び図２の受信動作に適用した場合の動作について説明す
る。図２に示すｎ−１フレームの受信において、アンテ
ナ選択部１９の制御により、プリアンブルの受信に際
し、アンテナ選択部５によりアンテナをアンテナ１、ア
ンテナ２、アンテナ３の順序で選択する。そして、受信
電力測定部１６により、各アンテナでの受信電力が、ア
ンテナ選択部１９に保存され、次のフレームのアンテナ
選択の順序に使用される。本実施の形態では、ｎ−１フ
レームでの受信電力が、RSS_2(n-1)＞RSS_3(n-1)＞RSS_
１(n-1)であったため、ｎフレームではアンテナ２がフ
レームを受信するアンテナとして選択され、ｎフレーム
でのアンテナ選択の順序は、アンテナ１、アンテナ３、
アンテナ２となっている。

【００４３】同様に、ｎ＋１フレームの受信において
は、ｎフレームでの受信電力を基に選択順序が決定され
る。本実施の形態を含め、後述する各実施の形態でもア
ンテナ切り替えに必要となる時間については明記してい
ないが、切り替えによるノイズ等の影響まで考慮する
と、数百ｎｓと考えるのが妥当である。

【００４４】以上説明したように、第１の実施の形態に
係る無線受信機及び無線受信方法は、現在までのフレー
ムの一部を用いて最適と決定されたアンテナへの切り替
えを、次のフレームで行うようにしているので、アンテ
ナの切り替え時間が節約され、ＡＧＣ、ＡＦＣ等の制御
に時間が十分にあてることができるという効果が得られ
る。

【００４５】したがって、５ＧＨｚ帯システムのように
プリアンブルが短く、アンテナ選択に十分に時間がとれ
ないような場合でも、効率よく最適なアンテナを選択す
ることが可能となり、送受信特性の改善を図ることがで
きる。

【００４６】第２の実施の形態 第１の実施の形態は、直前のフレームにおける各アンテ
ナの受信電力をアンテナ切り替えの判定手段としている
が、現在までのフレームの少なくとも一部を用いて最適
と決定されたアンテナを用いて次のフレーム受信を行う
ものであれば、どのような態様でもよい。第２の実施の
形態では、直前数フレームの各アンテナの受信電力を平
均してその平均電力が最大のアンテナを選択する例を示
したものである。

【００４７】図４は、本発明の第２の実施の形態の無線
受信機のアンテナ選択等のタイミングダイアグラムを示
す図である。図２のタイミングダイアグラムと同一部分
には同一符号を付している。また、図１の簡易フローチ
ャート及び、図３の無線受信機は、第１の実施の形態と
概略同じであるため説明を省略する。

【００４８】第１の実施の形態との違いは、アンテナを
選択する基準として、過去２フレームの電力を平均して
いることである。すなわち、図４のｎフレームに示すよ
うに、ｎ＋１フレームの受信に際し、ｎ−１フレーム、
及びｎフレームでの受信電力を平均化し、ｎ＋１フレー
ムにおいてアンテナを選択している。本実施の形態で
は、受信電力の平均値はアンテナ２が最大であったた
め、ｎ＋１フレーム目の受信においては、アンテナ２を
用いることとし、アンテナ選択の順序としては、アンテ
ナ１、アンテナ３、アンテナ２となっている。

【００４９】このように本実施の形態では、現在までの
複数フレーム（ここでは２フレーム）における各アンテ
ナの受信電力を平均して、該平均電力を基に最適アンテ
ナを選択するので、第１の実施の形態に比べて受信電力
測定の際に発生するノイズに対する誤差を軽減すること
ができ、より一層特性改善の効果が得られる。

【００５０】第３の実施の形態 本実施の形態は、フレーム同期過程において使用してい
るアンテナの受信電力が所定の閾値を下回った場合、次
のフレーム受信で各アンテナの受信電力を測定し、その
次のフレームにおいて受信電力が最大となるアンテナを
選択する例を示したものである。

【００５１】図５は、本発明の第３の実施の形態の無線
受信機のアンテナ選択等のタイミングダイアグラムを示
す図であり、Ｍ＝３、Ｎ＝２の例である。図２のタイミ
ングダイアグラムと同一部分には同一符号を付してい
る。また、図１の簡易フローチャート及び、図３の無線
受信機は、第１の実施の形態と概略同じであるため説明
を省略する。

【００５２】本実施の形態では、所定の閾値をThresh_p
owerとしている。Thresh_powerはシステムが許容する最
小受信感度より、数ｄＢ高いことが望ましい。図５にお
いて、ｎ−２番目のフレーム（以下、単にｎ−２フレー
ムという）では使用しているアンテナ３の受信電力がTh
resh_powerを越えているが、ｎ−１フレームでは、Thre
sh_powerを下回っている。受信電力が所定の閾値Thresh
_powerが下回った場合は、該当するアンテナの受信電力
が十分ではないと考えられる。そこで、ｎフレームでは
その他のアンテナ、すなわちアンテナ１、アンテナ２で
の受信電力を測定し、３本のうち受信電力が最大となる
アンテナを（ここでは、アンテナ２）選択して、ｎ＋１
フレーム目を復調することになる。

【００５３】第１の実施の形態では、最適アンテナを決
定するための動作をフレーム毎に行っていたが、本実施
の形態では、現在の受信アンテナの受信電力が所定の閾
値を下回ったときに最適アンテナを決定する。したがっ
て、図５のｎ−２フレーム，ｎ＋１フレームのように受
信電力が所定の閾値Thresh_powerを超えてアンテナの受
信電力が十分である場合には、決定動作をスキップする
ことができる。これにより、決定動作を行わない通常の
フレームにおいては、ＡＧＣ等の制御値の抽出にプリア
ンブル期間の大半をあてることが可能となるので、ＡＧ
Ｃ制御，ＡＦＣ制御等の実効を図ってより正確な制御が
可能となる。

【００５４】第４の実施の形態 第１乃至第３の実施の形態では、毎フレーム受信するア
ンテナにおいて、アンテナの選択、かつ選択に必要とな
る情報抽出、ＡＧＣ制御、ＡＦＣ制御値抽出を行ってい
る。本実施の形態では、フレーム単位で、行う制御、あ
るいは制御値の抽出項目を限定するものである。これに
より、フレーム内の制御、制御値の抽出の正確性が向上
する。これは、アンテナを複数使用する場合の各アンテ
ナでの受信電力や、送受信機間で発生する周波数オフセ
ットが高速には変化しないことを利用している。各アン
テナの受信電力を測定すると、アンテナを切り替える必
要が発生し、短いプリアンブル中では周波数制御情報ま
で抽出していると、時間が不十分である。そこで、本実
施の形態では、各アンテナの電力を測定するフレーム
と、周波数制御情報を抽出するフレームを分ける。図６
は、本発明の第４の実施の形態の無線受信機のアンテナ
選択等のタイミングダイアグラムを示す図である。図２
のタイミングダイアグラムと同一部分には同一符号を付
している。

【００５５】本実施の形態では、フレーム単位で制御、
あるいは制御値の抽出項目を限定する例として、１フレ
ームおきに制御を変更する例である。また、各アンテナ
の受信電力を測定するフレーム、粗い周波数オフセット
を推定するフレームに分けている。ＡＧＣ制御はどちら
のフレームでも行うことにしている。

【００５６】ｎ−２フレーム目まではアンテナ３でフレ
ームの受信処理を行っており、n-２フレーム目は各アン
テナの電力測定フレームとなっている。その結果、アン
テナ２による受信電力が最大であることが分かり、ｎ−
１フレームではアンテナ２によりフレームの送受信処理
を行うことになる。ｎフレームでは再度各アンテナの受
信電力を測定しており、アンテナ３による受信電力が最
大となっている。本フレームはアンテナ２で復調し、次
のｎ＋１フレームの送受信処理はアンテナ３を用いて行
うことになる。また、各アンテナの電力を測定するフレ
ームでは、粗い周波数オフセット推定値として、以前抽
出した値を使用することとする。本例においてはｎフレ
ーム目の粗い周波数オフセット推定値としては、ｎ−１
フレームで抽出した値を用いることになる。

【００５７】このように本実施の形態では、各アンテナ
の電力を測定するフレームと、周波数制御情報を抽出す
るフレームを分けるようにしているので、フレーム内の
制御、制御値の抽出の正確性が向上する。これは、アン
テナを複数使用する場合の各アンテナでの受信電力や、
送受信機間で発生する周波数オフセットが高速には変化
しないことを利用している。各アンテナの受信電力を測
定すると、アンテナを切り替える必要が発生し、短いプ
リアンブル中では周波数制御情報まで抽出していると、
時間が不十分である。

【００５８】また、上記フレーム単位毎に最適アンテナ
の選択を行うことに加え、さらにフレーム単位毎に、最
適アンテナの選択、ＡＧＣ制御、又はＡＦＣ制御のうち
少なくとも１つを行うようにしてもよい。すなわち、通
常毎フレームで制御しているＡＧＣ、ＡＦＣ等の制御を
間引くことで、時間が節約され、アンテナ選択のための
動作に時間を十分あてることが可能になる。

【００５９】なお、本実施の形態では、１フレームおき
に制御を変更しているが、これは一例に過ぎず、任意の
フレームおきに制御を変更してもよいことは言うまでも
ない。この場合、フレームおきに、最適アンテナの選
択、ＡＧＣ制御、又はＡＦＣ制御の内容を変えてもよ
い。

【００６０】また、本実施の形態の制御と前記各実施の
形態の制御を組み合わせる、又は使用条件に応じて選択
して用いても良い。特に、制御内容は、図１の簡易フロ
ーに示すソフトウェアで実現可能であるため、各種制御
の組み合わせの自由度は高い。また、特別な部材の追加
や従来装置の大幅な設計変更を招くことなく実施できる
ため、低コストで実現できる。

【００６１】第５の実施の形態 第１の実施の形態においてアンテナが指向性を持ち、面
的な展開をしている場合、Ｎ個のアンテナの選択方法と
しては、面的に近いアンテナを優先的に処理することが
好ましい。これにより、制御しなくてはならないアンテ
ナの本数が減少し、精度が向上する。

【００６２】図７は、セクタアンテナの指向性を平面的
に示した図である。図７に示すような指向性を持つ８本
アンテナAnt１〜Ant８で構成され、Ｍ＝８となる場合
で、プリアンブルの長さの関係でＮ＝３の場合を考え
る。アンテナ３を使用してフレームの送受信をしている
場合、次に選ばれる候補として、隣接するアンテナ、す
なわち、Ant２あるいはAnt４を優先的に選択するように
することにより、アンテナ選択の効率がよくなることは
明白である。これは、前記図１のフローにおいて、Set
Aのアンテナを選ぶ際、第１の実施の形態ではランダム
に選ぶとしているが、物理的配置を考慮し、本実施の形
態のように面的配置をしている場合は、隣接するアンテ
ナを選択することを意味している。例えば、第３の実施
の形態のようなケースを考える。Ant３の受信電力が閾
値Thresh_powerを下回った場合、ランダムにアンテナを
選択すると効率が悪くなる場合がある。この場合、面的
に隣接するAnt２、Ant４を次候補として選択すると、受
信電力が閾値Thresh_powerを上回る確率が非常に高く、
効率的なアンテナ選択を行うことが可能になる。すなわ
ち、本実施の形態はアンテナ選択にアンテナの物理的配
置を考慮し、使用しているアンテナに隣接するアンテナ
に優先度を持たせるものである。

【００６３】ところで、前記第４の実施の形態では、現
在までのフレームを用いて次フレームの受信の最適アン
テナを決定する場合、さらにＡＧＣ、ＡＦＣを場合によ
って間引くことによりアンテナ選択のための動作時間を
長くとることが可能であるが、ＡＧＣ、ＡＦＣを場合に
よって間引くことによって、アンテナ選択のための動作
時間を長くとる思想は図８の従来例のようにアンテナ選
択のための動作が同じフレームである場合にも適用でき
る。

【００６４】なお、上記各実施の形態に係る無線受信機
では、無線受信機の受信に適用した例であるが、二次変
調から復調するＯＦＤＭ変調に適用してもよいことは勿
論であり、また二次変調はＯＦＤＭ変調には限定されな
い。例えば無線及び有線の送受信機、中継器、ＴＶの映
像検波回路等の各種復調装置に適用できることは言うま
でもない。

【００６５】また、上記各実施の形態では、無線受信
機、無線受信方法の名称を用いているが、これは説明の
便宜上であり、例えばＴＤＭＡ受信機、ＯＦＤＭ無線シ
ステム、マルチキャリア通信装置、受信電力による受信
方法等でもよく、また、通信装置等の一部に組み込まれ
たものであってもよい。さらに、上記無線受信機を構成
する受信電力測定部、復調部、アンテナ選択部等の種
類、数などは上述した各実施の形態に限られない。

【００６６】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によれ
ば、フレーム構成を用いた通信方式で、受信する際、複
数のアンテナを効率よく選択することができ、また、Ａ
ＧＣ、ＡＦＣ等の制御に割り当てる時間も長くすること
ができる。

【００６７】特に、５ＧＨｚ帯のＴＤＭＡフレームを受
信する際のアンテナ選択、並びに、プリアンブル中に抽
出しなければならないＡＧＣ、ＡＦＣ等制御情報を的確
に抽出することができ、送受信特性の改善を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の無線受信機の無線
受信方法を説明するフローチャートである。

【図２】本実施の形態の無線受信機のアンテナ選択等の
タイミングダイアグラムを示す図である。

【図３】本実施の形態の無線受信機の構成を示す図であ
る。

【図４】本発明の第２の実施の形態の無線受信機のアン
テナ選択等のタイミングダイアグラムを示す図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態の無線受信機のアン
テナ選択等のタイミングダイアグラムを示す図である。

【図６】本発明の第４の実施の形態の無線受信機のアン
テナ選択等のタイミングダイアグラムを示す図である。

【図７】セクタアンテナの指向性を平面的に示した図で
ある。

【図８】従来のアンテナ選択等のタイミングダイアグラ
ムを示す図である。

【符号の説明】

１〜４ アンテナ ５ アンテナ選択部（Antenna Switch部） ６，９ バンドパスフィルタ（ＢＰＦ） ７，１１ 局部発振器（Local OSC） ８，１２ ミキサ １０ ＡＧＣアンプ １３，１７ ローパスフィルタ（ＬＰＦ） １４，１８ Ａ／Ｄ変換器 １５ 復調部（Demodulate部） １６ 受信電力測定部（Measure RSS部） １９ アンテナ選択部（Select Antenna部） １００ 無線受信機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 窪田 稔 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 5K028 AA11 BB06 CC02 HH00 KK01 KK12 MM05 5K059 CC03 DD02 DD12 DD27 EE02 5K067 AA02 BB04 BB21 CC02 CC04 CC08 CC24 EE02 EE10

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレーム構成を用いて通信を行う通信方
   式の無線受信機であって、複数のアンテナから最適アン
   テナを選択して、フレームを受信する無線受信機におい
   て、 現在までのフレームの少なくとも一部を用いて最適なア
   ンテナを決定し、該決定されたアンテナを用いて次のフ
   レーム受信を行うことを特徴とする無線受信機。
2. 【請求項２】 現在のフレームを用いて最適と決定した
   アンテナを用いて次のフレームの受信を行うことを特徴
   とする請求項１記載の無線受信機。
3. 【請求項３】 現在までの複数フレームにおける各アン
   テナの受信電力を平均して、該平均電力を基に最適アン
   テナを選択することを特徴とする請求項１記載の無線受
   信機。
4. 【請求項４】 現在の受信アンテナの受信電力が所定の
   閾値を下回ったことに基づいて、前記最適アンテナを選
   択することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項
   に記載の無線受信機。
5. 【請求項５】 フレーム受信に使用していない１以上の
   アンテナを、１フレーム内で順次切り替えて各アンテナ
   の受信電力を測定し、該測定結果を基に最適アンテナを
   選択することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一
   項に記載の無線受信機。
6. 【請求項６】 所定のフレーム単位毎に最適アンテナの
   選択を行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか
   一項に記載の無線受信機。
7. 【請求項７】 所定のフレーム単位毎に、前記最適アン
   テナの選択、ＡＧＣ制御、又はＡＦＣ制御のうち少なく
   とも１つを行うことを特徴とする請求項１乃至６のいず
   れか一項に記載の無線受信機。
8. 【請求項８】 前記フレーム内のプリアンブルの受信電
   力に基づいて、前記最適アンテナを選択することを特徴
   とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の無線受信
   機。
9. 【請求項９】 前記フレームは、ＴＤＭＡフレームであ
   ることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記
   載の無線受信機。
10. 【請求項１０】 複数のアンテナから最適アンテナを選
    択して、フレームを受信するフレーム構成を用いて通信
    を行う無線受信方法において、 ｎ（ｎは、０を除く自然数）フレームの少なくとも一部
    を用いて最適なアンテナを決定するステップと、 決定されたアンテナを用いてｎ＋１フレームの受信を行
    うステップとを順次実行することを特徴とする無線受信
    方法。