WO2003096574A1

WO2003096574A1 - Mobile communication apparatus

Info

Publication number: WO2003096574A1
Application number: PCT/JP2003/005207
Authority: WO
Inventors: Makoto Mochizuki; Tadahisa Kamiya; Masato Shinomiya
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-05-09
Filing date: 2003-04-23
Publication date: 2003-11-20
Anticipated expiration: 2004-11-09
Also published as: CN1663146A; US20050176382A1; EP1503521A1; JP2003332940A; AU2003235108A1

Description

PC謂細 07 明細書移動体通信装置 <技術分野 >

本発明は、送受信同時動作が可能な移動体通信装置に関し、詳しくは、アンテナと送信系及び受信系とを切換接続するアンテナ切換部の構成に関する。

<背景技術 >

移動局端末として携帯電話機等を用いた移動体通信システムでは、音声通話の他にバケツト通信によるデータ通信などが可能となっている。無線によるパケット通信として、最近では、送信と受信とを同時に可能にしてデータ転送レートを向上させたものが用いられつつある。例えば、 T D MA (時分割多重接続）方式でパケット通信を行う際に、時分割多重を行う一単位である 1サブフレームにおいて、基地局から移動局端末への下り方向のデ一夕転送を行うスロットを複数使用可能とし、スロッ卜が空いている場合に移動局端末において連続的に受信動作を行うようにした非対称バケツト通信が提案されている。このような非対称パケット通信によって下り方向のデ一夕転送レートを向上できる。

上記のようなデータ通信が可能な移動体通信システムにおいては、移動局端末に用いる携帯型の移動体通信装置として、送受信同時動作に対応したものが市場から要求されている。

送受信同時動作に対応した移動体通信装置は、送信系と受信系で同時に同じァンテナを使用する状態が発生するので、送信系と受信系が相互に及ぼす影響を除去するために、送信側及び受信側にフィル夕を備えたアンテナ共用器が必要となる。

図 4は送受信同時動作に対応した移動体通信装置の構成例を示すブロック図である。この移動体通信装置は、アンテナ 1 0 1に送信側フィルタ 1 0 3と受信側フィル夕 1 0 4とを備えたアンテナ共用器 1 0 2を接続した構成となっている。アンテナ共用器 1 0 2の送信側フィルタ 1 0 3には送信部 1 0 5が接続され、受信側フィルタ 1 0 4には受信部 1 0 6が接続されている。この構成において、ァンテナ 1 0 1は常時送信系及び受信系と接続されており、送信と受信の同時動作が可能となっている。このとき、送信部 1 0 5からの送信信号は受信側フィル夕 1 0 4で遮断されて受信系へ入力しないように、また、アンテナ 1 0 1からの受信信号は送信側フィル夕 1 0 3で遮断されて送信系へ入力しないようになっている。

上記のような送受信同時動作に対応した移動体通信装置において、パケット通信などで送受信同時動作を行う場合、受信系と送信系とが接続された状態になるため、送信系の出力インピーダンスの影響で、受信系の入力インピーダンスにズレが生じ、受信感度が劣化するおそれがあった。またこの場合、受信系の入カインピ一ダンスの影響で、送信系の出力インピーダンスにズレが生じ、歪み特性が劣化するおそれがあった。これは、送信側から見た受信系のインピーダンス及び受信側から見た送信系のインピーダンスは、アンテナ共用器のフィル夕によっても通信周波数において完全に無限大とはならず、理想的なオープン状態とはならないためである。

また、図 4のようなアンテナ共用器を設けた構成において、受信ダイバ一シチを行うには受信系に第 2のアンテナ及び切換器を設けることで比較的容易に実現可能であるが、送信ダイバ一シチを行ったり、送受信同時動作時において送信系と受信系でそれぞれダイバーシチを行うことは困難であった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、送受信同時動作が可能な移動体通信装置において、同時送受信が行われていないときの受信感度の向上を図ることが可能な移動体通信装置を提供することにある。

また、他の目的は、送信と受信とでそれそれ独立して複数のアンテナから一つを選択することができ、ダイバーシチ動作による受信性能または送信性能の向上を図ることが可能な移動体通信装置を提供することにある。

<発明の開示 >

本発明の移動体通信装置は、送信信号を処理する送信系と、受信信号を処理する受信系と、前記送信系及び前記受信系に接続される複数のアンテナとを備え、送受信同時動作が可能な移動体通信装置であって、前記複数のアンテナを前記送信系及び前記受信系に対して選択的に接続するスィツチを有して構成され、送信を行うタイミングでは前記送信系と前記複数のアンテナのいずれかとを接続し、受信を行うタイミングでは前記受信系と前記複数のアンテナのいずれかとを接続し、送受信を同時に行うタイミングでは前記送信系における送信側フィル夕及び前記受信系における受信側フィル夕を前記複数のアンテナのいずれかと接続してアンテナ共用器を構成するか、または前記送信系と前記受信系を前記複数のアンテナのうちの別々のアンテナに接続するアンテナ切換手段を備えたことを特徴とする。

上記構成によれば、送信を行うタイミングでは送信系のみをアンテナと接続し、受信を行うタイミングでは受信系のみをアンテナと接続し、送受信を同時に行うタイミングでは送信系及び受信系をアンテナと接続して送信側フィル夕及び受信側フィル夕によりアンテナ共用器を構成することが可能となる。これにより、同時送受信が行われていないときの損失を低減して受信感度の向上を図れる。

また、前記アンテナ切換手段は、制御信号として前記送信を行うタイミングを示す送信タイミング信号と、前記受信を行うタイミングを示す受信タイミング信号とを用い、前記複数のアンテナと前記送信系及び前記受信系との接続制御を行うことを特徴とする。

上記構成によれば、送信タイミング信号と受信タイミング信号とを用いてアンテナと送信系及び受信系との接続切換を行うことにより、同時送受信が行われていないときには送信系または受信系の一方をアンテナから確実に切り離すことが可能であり、損失を低減して受信感度の向上を図れる。

また、前記アンテナ切換手段は、制御信号として前記送信を行う際のアンテナ選択を示す送信アンテナ切換信号と、前記受信を行う際のアンテナ選択を示す受信アンテナ切換信号とを用い、前記送信と前記受信と少なくとも一方において独立してダイバーシチ動作を行うことを特徴とする。

上記構成によれば、送信アンテナ切換信号と受信アンテナ切換信号とを用いてアンテナの選択切換を行うことにより、送受信を同時に行う場合であっても送信と受信とでそれそれ独立して複数のアンテナから一つを選択することができ、送信ダイバーシチと受信ダイバーシチとが可能となる。これにより、ダイバ一シチ動作による受信性能または送信性能の向上を図れる。

<図面の簡単な説明 >

図 1は、本発明の一実施形態に係る移動体通信装置の主要部の構成を示すプロック図であり、

図 2は、音声通信時と非対称バケツト通信時におけるそれそれの送信及び受信夕イミングを示すタイムチャートであり、

図 3は、アンテナ切換器における各スィツチの接続組み合わせを表形式で示した動作説明図であり、

図 4は、送受信同時動作に対応した移動体通信装置の構成例を示すプロック図である。

なお、図中の符号、 1 1はアンテナ A、 1 2はアンテナ B、 1 3はアンテナ切換器、 1 4は送信側フィル夕、 1 5は受信側フィル夕、 1 6は送信部、 1 7は受信部、 1 9は切換制御部、 2 1はスイッチ A、 2 2はスイッチ B、 2 3はスィヅチ〇、 2 4はスイッチ B、 3 1は送信タイミング信号、 3 2は受信タイミング信号、 3 3は送信アンテナ切換信号、 3 4は受信アンテナ切換信号である。

<発明を実施するための最良の形態 >

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図 1は本発明の一実施形態に係る移動体通信装置の主要部の構成を示すプロック図である。

本実施形態では、本発明に係る移動体通信装置の一例として、移動体通信システムの移動局端末に用いられる携帯電話機の送受信部とアンテナとの接続部の構成を示す。本実施形態の移動体通信装置は、 T D MA (時分割多重接続）方式での音声通話及びバケツト通信などに対応し、パケット通信の場合などに送受信同時動作が可能に構成されている。

図 1に示すように、本実施形態の移動体通信装置は、無線信号の送信及び受信を行う第 1のアンテナ A 1 1と第 2のアンテナ B 1 2とを備え、これらのアンテナ 1 1 , 1 2の接続を切り換えるアンテナ切換器 1 3が接続されている。アンテナ切換器 1 3には、アンテナ共用器を構成する送信側フィル夕 1 4と受信側フィル夕 1 5とが接続されている。送信側フィル夕 1 4はアンテナ 1 1 , 1 2で受信した受信信号が送信系へ流れないように遮断するものであり、この送信側フィル夕 1 4には送信信号の変調、増幅等を行う送信部 1 6が接続されている。受信側フィル夕 1 5は送信部 1 6からアンテナ 1 1， 1 2に出力された送信信号が受信系へ流れないように遮断するものであり、この受信側フィル夕 1 5には受信信号の増幅、復調等を行う受信部 1 7が接続されている。

アンテナ切換器 1 3は、アンテナ A 1 1と送信系とを接続するスィツチ A 2 1、アンテナ A 1 1と受信系とを接続するスィツチ B 2 1、アンテナ B 1 2と送信系とを接続するスィツチ C 2 3、アンテナ B 1 2と受信系とを接続するスィヅチ D 2 4を有して構成される。また、アンテナ切換器 1 3のスイッチ 2 1， 2 2 , 2 3 , 2 4の接続及び未接続の切換制御を行う切換制御部 1 9が設けられている。このスィッチ 2 1〜 2 4の切換制御は、切換制御部 1 9からの制御信号によって行われる。アンテナを切り換えるための制御信号としては、後述する送信夕イミング信号 3 1、受信タイミング信号 3 2、送信アンテナ切換信号 3 3、受信アンテナ切換信号 3 4を用いる。

次に、本実施形態の移動体通信装置における動作を、アンテナ切換器 1 3の動作を中心に説明する。

まず、ダイバ一シチ動作を行わずに第 1のアンテナ A l 1のみを使用する場合で送信及び受信動作を説明する。

音声通信や通常のパケット通信（以下、シングルパケット通信と呼ぶ）を行う場合などにおいて送信のみを行うタイミングでは、アンテナ切換器 1 3のスイツチ A 2 1のみが接続される。このとき、送信部 1 6において変調などが行われた後にパワーアンプで増幅されて出力される送信信号は、送信側フィル夕 1 4、ァンテナ切換器 1 3のスィヅチ A 2 1を介してアンテナ A 1 1より図示しない基地局へ送信出力される。

音声通信やシングルパケット通信を行う場合などにおいて受信のみを行うタイミングでは、アンテナ切換器 1 3のスィツチ B 2 2のみが接続される。このとき、アンテナ A 1 1で受信される受信信号は、アンテナ切換器 1 3のスイッチ B 2 2 を介して受信側フィル夕 1 5に入力され、妨害波の除去がなされた後、受信部 1 7に入力されて増幅や復調などの受信処理が行われる。

T D MA方式で複数の受信スロットを用いた非対称パケット通信を行う場合は、スロットに空きがあるときは受信系を連続的に動作させる。この場合、送信スロットと受信スロットが時間的に重なり、送信系と受信系が同時動作状態となる夕ィミングが生じ、アンテナ切換器 1 3のスィヅチ A 2 1とスィツチ B 2 2の両方が接続される。すなわち、アンテナ A 1 1に送信側フィル夕 1 4と受信側フィル夕 1 5とによるアンテナ共用器が接続された状態となり、送信系と受信系の両方がアンテナ共用器を介してアンテナ A 1 1に接続される。

このとき、送信部 1 6から出力される送信信号は、送信側フィルタ 1 4、アンテナ切換器 1 3のスィツチ A 2 1を介してアンテナ A 1 1より図示しない基地局へ送信出力される。ここで、送信側から見た受信系のインピーダンスは受信側フィル夕 1 5によってほぼ無限大となっており、送信信号は受信側フィル夕 1 5で遮断され、受信系には流れないようになつている。また、アンテナ A l lで受信される受信信号は、アンテナ切換器 1 3のスィッチ B 2 2、受信側フィル夕 1 5 を介して妨害波の除去がなされた後、受信部 1 7に入力される。ここで、受信側から見た送信系のインピーダンスは送信側フィル夕 1 4によってほぼ無限大となつており、受信信号は送信側フィル夕 1 4で遮断され、送信系には流れないようになっている。

ここで、図 2を参照しながら非対称パケット通信における送信及び受信の各ス口ットのタイミングについて説明する。図 2は音声通信時と非対称バケツト通信時におけるそれぞれの送信及び受信タイミングを示すタイムチャートである。図 2の例では、 1サブフレームを 3つのスロットに分割し、送信スロット T X —0 , T X— 1， T X— 2、受信スロット R X— 0 , R X— 1 , R X— 2を設けている。基地局においては、図 2 ( A ) に示すように下りの送信動作と上りの受信動作とがそれそれ連続して全スロットで行われ、送受信動作が同時に並列的に行われる。移動局端末においては、音声通話やシングルパケット通信を行う場合、図 2 ( B ) に示すように端末に割り当てられた 1つの受信スロット及び送信スロヅト（図示例では R X— 0 , T X_0 ) を用いて送信動作と受信動作が交互に時分割で行われる。

非対称パケット通信は、基地局から移動局端末への下り方向のデータ転送を行うスロットを複数使用可能とし、スロッ卜が空いている場合に移動局端末において連続的に受信動作を行うものである。移動局端末において非対称パケット通信を行う場合は、図 2 ( C ) に示すように、下りの受信動作はスロットに空きがある場合は複数スロット（図示例では R X— 0 , R X— 1 , R X— 2の全て）を用いて連続して行われる。また、上りの送信動作は、音声通話の場合と同様に端末に割り当てられた 1つの送信スロット（図示例では Τ Χ— 0 ) を用いて間欠的に行われる。このような非対称の通信によって、通常の T D M A方式で行われるシングルパケット通信に比べて下り方向のデータ転送レートを約 3倍に向上させることができる。

非対称バケツト通信時には、送信スロッ卜と受信スロットとが重なるタイミング（図示例では Τ Χ— 0と R X— 2 ) において送受信同時動作状態となる。本実施形態では、切換制御部 1 9によってこの期間のみアンテナ切換器 1 3のスイツチ Α 2 1とスィツチ Β 2 2の両方を接続する。これにより、送信側フィル夕 1 4 及び受信側フィル夕 1 5をアンテナ A 1 1に接続してアンテナ共用器を構成し、 1つのアンテナ A 1 1を送信系と受信系に接続する。一方、これ以外の期間は、送信または受信動作に対応してアンテナ切換器 1 3のスィツチ A 2 1とスィツチ B 2 2のいずれか一方を接続し、送信系または受信系をアンテナ A 1 1に接続する。

上記のアンテナ選択切換動作のために、制御信号として送信タイミング信号 3 1、受信タイミング信号 3 2を用いる。送信タイミング信号 3 1は送信を行う夕イミングでオン（例えばハイレベル）となる信号であり、受信タイミング信号 3 2は受信を行うタイミングでオン（例えばハイレベル）となる信号である。この送信タイミング信号 3 1と受信タイミング信号 3 2により、送信系と受信系をそれそれ独立してアンテナ A 1 1に接続することができる。

上述したように、非対称パケット通信は、連続受信を行うために同時に送信と受信を行うことがあるため、送信側フィル夕と受信側フィル夕とアンテナを接続したアンテナ共用器が必要となる。しかしながら、アンテナ共用器を構成した場合、アンテナからの受信信号は送信系と受信系への 2分配構成となるため、送信系の入力インピーダンスが受信周波数に対して完全に無限大でない限り、受信信号に損失が生じてしまう。なお、非対称パケット通信の場合、自端末宛の受信デ —夕は基地局が接続された移動体通信網側の混雑状況によつて転送頻度が異なつており、常に同時送受信を行うとは限らない。そこで本実施形態では、同時送受信を行うときは必須となるアンテナ共用器を構成するが、同時送受信を行わないときは送信側フィル夕の影響を無視できるように送信側フィルタを切り離してしまうことにより、損失を抑えて受信感度を改善する。

次に、第 1のアンテナ A l 1及び第 2のアンテナ B 1 2を使用してダイバーシチ動作を行う場合を説明する。

本実施形態の構成では、音声通信、シングルパケット通信、非対称パケット通信のいずれにおいても、アンテナ切換器 1 3のスィツチ 2 1〜2 4の組み合わせによって送信と受信でそれそれ独立してダイバ一シチ動作が可能になっている。例えば、送信時と受信時で、それぞれ 2つのアンテナ 1 1 , 1 2の中から送信特性や受信特性が良い方（信号レベルが大きい方）のアンテナを選択する。

このアンテナ選択切換動作のために、制御信号として送信アンテナ切換信号 3 3、受信アンテナ切換信号 3 4を用いる。送信アンテナ切換信号 3 3は送信時のアンテナ選択を示す信号であり、例えばアンテナ A 1 1を選択するときはハイレベル、アンテナ B 1 2を選択するときは口一レベルとなる。受信アンテナ切換信号 3 4は受信時のアンテナ選択を示す信号であり、例えばアンテナ A 1 1を選択するときはハイレベル、アンテナ B 1 2を選択するときはローレベルとなる。図 3はアンテナ切換器における各スィツチの接続組み合わせを表形式で示した動作説明図である。この図 3において、送信時と受信時それそれで一方のアンテナを選択する際のスィヅチ 2 1〜2 4のオン、オフの組み合わせが示されている。移動局端末の通信環境に応じて、例えば、送信時にアンテナ A 1 1、受信時にァンテナ B 1 2を選択する場合には、アンテナ切換器 1 3のスィッチ A 2 1をオン、スィッチ B 2 2をオフ、スィッチ C 2 3をオフ、スィッチ D 2 4をオンにする。これにより、送信系がスィツチ A 2 1に、受信系がアンテナ B 1 2に接続される。この場合は、送受信同時動作状態であっても送信系と受信系が分離されるため、受信感度の劣化や送信歪み特性の劣化を常時抑制可能である。

このように送信ダイバ一シチと受信ダイバ一シチを行うことによって、送信時と受信時それそれにおいて適切なアンテナを選択でき、より好適な通信環境を得ることができる。

そしてさらに、送信アンテナ切換信号 3 3及び受信アンテナ切換信号 3 4と送信タイミング信号 3 1及び受信タイミング信号 3 2とを組み合わせてアンテナ選択切換動作を行うことにより、送受信同時動作状態でないときの送受信特性の劣化を防く、ことができる。この場合、まず送信アンテナ切換信号 3 3及び受信アンテナ切換信号 3 4によるアンテナ選択に応じて図 3に示すようにスィツチ 2 1 - 2 4のオン、オフを設定する。そしてこの状態で、受信タイミング信号 3 2に基づいて受信を行うタイミングにのみ選択されたスィツチ B 2 2またはスィツチ D 2 4をオンして接続し、送信タイミング信号 3 1に基づいて送信を行うタイミングにのみ選択されたスィヅチ A 1 1またはスィツチ C 2 3をオンして接続する。なお、アンテナ A 1 1とアンテナ B 1 2の選択は、送信時、受信時それそれにおいて随時任意に変更可能である。ここで、アンテナ切換器 1 3の制御方法としては、例えば複数の制御信号の論理を組み合わせてスィッチ 2 1〜2 4を制御すればよい。

このように本実施形態では、音声通話時やシングルパケット通信時には、アンテナ切換器によって送信側フィル夕と受信側フィル夕が接続されることなくそれそれ独立に 2つのアンテナを選択して接続することができる。非対称パケット通信時には、アンテナ切換器によって送信側フィル夕と受信側フィル夕とを接続して同一のアンテナを選択するか、または送信側フィル夕と受信側フィル夕とを接続せずにそれぞれ独立にアンテナを選択することができる。また、送信アンテナ切換信号と受信アンテナ切換信号の独立した 2つの制御信号を用いることによつて、非対称バケツト通信時の送信と受信両方においてアンテナダイバーシチが可能となる。

したがって、非対称パケット通信時に同時送受信が行われる場合にはアンテナ切換器を介して送信側フィルタと受信側フィル夕とを接続してアンテナ共用器を構成し、同時送受信が行われていない場合には送信側フィル夕をアンテナ切換器によって切り離すことによって、損失を低減して受信感度を改善することができる。また、音声通話時やシングルパケット通信時にも同様に、アンテナ切換器によつて送信側フィル夕と受信側フィル夕を接続させない構成をとることができるため、音声通話時などには送信側フィルタを介さないように切換スィッチを追加する構成よりもスィツチ数を削減でき、装置の小型化が可能となる。

また、送信と受信でそれそれ独立してアンテナを選択して接続できるため、受信だけでなく送信においても、特に同時送受信を行う非対称パケット通信時においてもアンテナダイバーシチによる通信品質の改善が可能となる。本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとつて明らかである。本出願は、 2002年 5月 9 日出願の日本特許出願 No.2002-134300に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

<産業上の利用可能性 >

以上説明したように本発明によれば、送受信同時動作が可能な移動体通信装置において、同時送受信が行われていないときの受信感度の向上を図ることができる。また、送信と受信とでそれぞれ独立して複数のアンテナから一つを選択することができ、ダイバーシチ動作による受信性能または送信性能の向上を図ることができる。

Claims

請求の範囲

1 . 送信信号を処理する送信系と、受信信号を処理する受信系と、前記送信系及び前記受信系に接続される複数のアンテナとを備え、送受信同時動作が可能な移動体通信装置であって、

前記複数のアンテナを前記送信系及び前記受信系に対して選択的に接続するスイッチを有して構成され、送信を行うタイミングでは前記送信系と前記複数のァンテナのいずれかとを接続し、受信を行うタイミングでは前記受信系と前記複数のアンテナのいずれかとを接続し、送受信を同時に行うタイミングでは前記送信系における送信側フィル夕及び前記受信系における受信側フィル夕を前記複数のアンテナのいずれかと接続してアンテナ共用器を構成するか、または前記送信系と前記受信系を前記複数のアンテナのうちの別々のアンテナに接続するアンテナ切換手段を備えたことを特徴とする移動体通信装置。

2 . 前記アンテナ切換手段は、制御信号として前記送信を行うタイミングを示す送信タイミング信号と、前記受信を行うタイミングを示す受信タイミング信号とを用い、前記複数のアンテナと前記送信系及び前記受信系との接続制御を行うことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の移動体通信装置。

3 . 前記アンテナ切換手段は、制御信号として前記送信を行う際のアンテナ選択を示す送信アンテナ切換信号と、前記受信を行う際のアンテナ選択を示す受信アンテナ切換信号とを用い、前記送信と前記受信との少なくとも一方において独立してダイバーシチ動作を行うことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の移動体通信装置。