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技術 無線通信端末及びその制御方法

出願人 日本電気株式会社
発明者 石原剛
出願日 2003年9月3日 (17年4ヶ月経過) 出願番号 2003-311588
公開日 2005年3月24日 (15年9ヶ月経過) 公開番号 2005-080203
状態 特許登録済
技術分野 増幅器の制御の細部、利得制御 選局回路、自動同調制御回路 受信機の回路一般 移動無線通信システム
主要キーワード 誤差周波数 目的電圧 検波電圧値 目的周波数 無線受信回路 電波強度測定 掛算器 ウェークアップ
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図面 (10)

課題

フェージングに関する電波環境が変化しても、受信特性等を最良の状態に維持することを可能とする。

解決手段

GPS受信回路106等により携帯電話機100の現在位置を検出し、その現在位置に対応したフェージングに関する電波環境の類型を類型別領域テーブル114から検索し、その類型に対応したパラメータパラメータテーブル115から検索し、そのパラメータに対応したループゲイン自動利得制御及び自動周波数制御を行い、その類型に対応した間欠待ち時間及びウェークアップ時間を時間テーブル116から検索し、それらの時間に従って電波強度測定等の着呼待ち動作を行う。

概要

背景

携帯電話機等の無線通信端末は様々な状況での使用が考えられる。一方、電波環境は、無線通信端末の状態により、大きく変化する。受信AGC(Automatic Gain Control)の特性は、受信の動特性を決める重要な機能であるが、そのパラメータの設定は、実使用時の全体的な特性から判断して決められてきた。

一方、電波環境(フェージング環境)は、その端末の位置により、大きく変わるため、パラメータの値を固定としてしまうと、全ての電波環境での受信特性の最適化は、困難であった。

本発明に関連する先行技術文献としては以下のものがある。
特開2000−59158号公報
特開2003−017961号公報
特開2003−101427号公報

概要

フェージングに関する電波環境が変化しても、受信特性等を最良の状態に維持することを可能とする。GPS受信回路106等により携帯電話機100の現在位置を検出し、その現在位置に対応したフェージングに関する電波環境の類型を類型別領域テーブル114から検索し、その類型に対応したパラメータをパラメータテーブル115から検索し、そのパラメータに対応したループゲイン自動利得制御及び自動周波数制御を行い、その類型に対応した間欠待ち時間及びウェークアップ時間を時間テーブル116から検索し、それらの時間に従って電波強度測定等の着呼待ち動作を行う。

目的

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、フェージングに関する電波環境が変化しても、受信特性等を最良の状態に維持することを可能とする無線通信端末及びその制御方法を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

当該無線通信端末の位置を検出する検出手段と、前記位置に対応したフェージングに関する電波環境に従って、無線回路の動作を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする無線通信端末。

請求項2

請求項1に記載の無線通信端末において、前記位置に対応した前記電波環境の類型検索する第1の検索手段と、前記電波環境の類型に対応したパラメータを検索する第2の検索手段と、を更に備え、前記制御手段は、前記パラメータに従って、前記無線回路の動作を制御することを特徴とする無線通信端末。

請求項3

請求項1に記載の無線通信端末において、前記無線回路は自動利得制御の機能を備え、前記制御手段は、前記位置に対応したフェージングに関する前記電波環境に従って、前記無線回路の自動利得制御のループゲインを制御することを特徴とする無線通信端末。

請求項4

請求項1に記載の無線通信端末において、前記無線回路は自動周波数制御の機能を備え、前記制御手段は、前記位置に対応したフェージングに関する前記電波環境に従って、前記無線回路の自動周波数制御のループゲインを制御することを特徴とする無線通信端末。

請求項5

請求項1に記載の無線通信端末において、前記無線回路は間欠待ち受けの機能を備え、前記制御手段は、前記位置に対応したフェージングに関する前記電波環境に従って、前記間欠待ち受けの周期を制御することを特徴とする無線通信端末。

請求項6

請求項1に記載の無線通信端末において、前記無線回路は間欠待ちの機能を備え、前記制御手段は、前記位置に対応したフェージングに関する前記電波環境に従って、前記ウェークアップの時間を制御することを特徴とする無線通信端末。

請求項7

無線回路を備える無線通信端末の制御方法において、前記無線通信端末の位置を検出する検出ステップと、前記位置に対応したフェージングに関する電波環境に従って、前記無線回路の動作を制御する制御ステップと、を有することを特徴とする無線通信端末の制御方法。

請求項8

請求項7に記載の無線通信端末の制御方法において、前記位置に対応した前記電波環境の類型を検索する第1の検索ステップと、前記電波環境の類型に対応したパラメータを検索する第2の検索ステップと、を更に有し、前記制御ステップは、前記パラメータに従って、前記無線回路の動作を制御することを特徴とする無線通信端末の制御方法。

請求項9

請求項7に記載の無線通信端末の制御方法において、前記無線回路は自動利得制御の機能を備え、前記制御ステップは、前記位置に対応したフェージングに関する前記電波環境に従って、前記無線回路の自動利得制御のループゲインを制御することを特徴とする無線通信端末の制御方法。

請求項10

請求項7に記載の無線通信端末の制御方法において、前記無線回路は自動周波数制御の機能を備え、前記制御ステップは、前記位置に対応したフェージングに関する前記電波環境に従って、前記無線回路の自動周波数制御のループゲインを制御することを特徴とする無線通信端末の制御方法。

請求項11

請求項7に記載の無線通信端末の制御方法において、前記無線回路は間欠待ち受けの機能を備え、前記制御ステップは、前記位置に対応したフェージングに関する前記電波環境に従って、前記間欠待ち受けの周期を制御することを特徴とする無線通信端末の制御方法。

請求項12

請求項7に記載の無線通信端末の制御方法において、前記無線回路は間欠待ちの機能を備え、前記制御ステップは、前記位置に対応したフェージングに関する前記電波環境に従って、前記ウェークアップの時間を制御することを特徴とする無線通信端末の制御方法。

技術分野

0001

本発明は、携帯電話機携帯情報端末等の無線通信端末に関し、特に、フェージングの影響を受ける無線通信端末に関する。

背景技術

0002

携帯電話機等の無線通信端末は様々な状況での使用が考えられる。一方、電波環境は、無線通信端末の状態により、大きく変化する。受信AGC(Automatic Gain Control)の特性は、受信の動特性を決める重要な機能であるが、そのパラメータの設定は、実使用時の全体的な特性から判断して決められてきた。

0003

一方、電波環境(フェージング環境)は、その端末の位置により、大きく変わるため、パラメータの値を固定としてしまうと、全ての電波環境での受信特性の最適化は、困難であった。

0004

本発明に関連する先行技術文献としては以下のものがある。
特開2000−59158号公報
特開2003−017961号公報
特開2003−101427号公報

発明が解決しようとする課題

0005

特許文献1の発明は、AGCのループゲイン可変とするものであるが、検波電圧値と目的収束値との間の差分値に応じてループゲインを変化させるので、携帯電話機の存在する場所の電波環境に応じたループゲインの制御をすることができない。

0006

特許文献2の発明は、第1のモードで通常通りのAGC動作を行い、第2のモードでAGCの制御電圧前値ルドするものであるが、携帯電話の存在する場所の電波環境に応じたループゲインの制御をすることができない。

0007

特許文献3の発明は、フェージング速度推定し、推定されたフェージング速度に応じてAGCのループゲインを可変とするものである。これは、電波環境が既知でない場所においては有効な発明であるが、電波環境が既知である場所においては既知の電波環境を用いた発明と比較すると性能が劣る。

0008

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、フェージングに関する電波環境が変化しても、受信特性等を最良の状態に維持することを可能とする無線通信端末及びその制御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

本発明によれば、当該無線通信端末の位置を検出する検出手段と、前記位置に対応したフェージングに関する電波環境に従って、無線回路の動作を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする無線通信端末が提供される。

0010

上記の無線通信端末は、前記位置に対応した前記電波環境の類型検索する第1の検索手段と、前記電波環境の類型に対応したパラメータを検索する第2の検索手段と、を更に備え、前記制御手段は、前記パラメータに従って、前記無線回路の動作を制御してもよい。

0011

上記の無線通信端末において、前記無線回路は自動利得制御の機能を備え、前記制御手段は、前記位置に対応したフェージングに関する前記電波環境に従って、前記無線回路の自動利得制御のループゲインを制御してもよい。

0012

上記の無線通信端末において、前記無線回路は自動周波数制御の機能を備え、前記制御手段は、前記位置に対応したフェージングに関する前記電波環境に従って、前記無線回路の自動周波数制御のループゲインを制御してもよい。

0013

上記の無線通信端末において、前記無線回路は間欠待ち受けの機能を備え、前記制御手段は、前記位置に対応したフェージングに関する前記電波環境に従って、前記間欠待ち受けの周期を制御してもよい。

0014

上記の無線通信端末において、前記無線回路は間欠待ちの機能を備え、前記制御手段は、前記位置に対応したフェージングに関する前記電波環境に従って、前記ウェークアップの時間を制御してもよい。

発明の効果

0015

本発明によれば、位置に従ったフェージングに関する電波環境に従って無線回路の動作を制御するので、無線通信端末が各所に移動しても、無線回路はフェージングに関する電波環境に適応した最適な動作をすることができる。

発明を実施するための最良の形態

0016

本発明の実施形態においては、無線通信端末の例として携帯電話機を取り上げて説明をする。

0017

本実施形態では、携帯電話機の無線部の受信AGC動作において、GPS(Global Positioning System)受信回路により携帯電話機の位置を計算して、その携帯電話機の電波環境(フェージングパターン)に適応した受信AGCのパラメータを用いることで、携帯電話機の電波環境によらず、受信品質を高める。

0018

図1を参照して本実施形態による携帯端末機を説明する。本携帯電話機100は、無線アンテナ101、無線受信回路102、ベースバンド処理部103、CPU(Central Processing Unit)104、GPSアンテナ105、GPS受信回路106及びGPS信号処理部107を備える。無線受信回路102には、可変利得増幅器111が存在する。可変利得増幅器111には利得制御用の制御電圧112がベースバンド処理部103から与えられる。また、プログラムを実行するCPU104は、GPSアンテナ105が受信した信号を基に携帯電話機100の位置を計算する位置計算部113を実現する。

0019

また、携帯電話機100は、類型別領域テーブル114、パラメータテーブル115及び時間テーブル116を備える。

0020

類型別領域テーブル114は、図2に示すようなものであり、各類型とその類型に属する領域の各地点緯度及び経度対応関係を保持する。類型は、フェージングの特性に関するものであり、図2に示すように、例えば、都市001、都市002、…、田舎001、田舎001、…等に分けられ、地域の住宅の密集度建物の高さ等により決定される。また、類型別領域テーブル114は、領域毎の輪郭を表す数式を保持したものであってもよい。類型別領域テーブル114は、例えば、領域の輪郭を多角形近似し、各辺を表す一次式を保持する。CPU104は、携帯電話機100の位置と数式を用いて、携帯電話機100の位置が属する領域を算出することができる。

0021

パラメータテーブル115は、図3に示すようなものであり、各類型とパラメータとの対応関係を保持する。ここでいうパラメータとは、AGCのループゲインを決定するためのパラメータやAFC(Automatic Frequency Control)のループゲインを決定するためのパラメータである。

0022

時間テーブル116は、図4に示すようなものであり、各類型と間欠待ち時間及びウェークアップ時間との間の対応関係を保持する。間欠待ち時間とは、無線携帯端末が、着呼待ち受けの最中に間欠的に無線受信回路102を起動する周期のことである。ウェークアップ時間とは、無線携帯端末が着呼待ち受けの最中に間欠的に無線受信回路102を起動した際に無線受信回路102を動作させている期間のことである。

0023

位置計算部113は、GPS衛星から受信した電波を基に無線通信端末の緯度、経度を計算し、CPU104は、その緯度、経度に対応する類型を類型別領域テーブル114から検索し、検索された類型に対応するパラメータをパラメータテーブル115から検索し、検索された類型に対応する間欠待ち時間及びウェークアップ時間を時間テーブル116から検索する。

0024

ベースバンド処理部103は、受信をしている最中にAGCに関するパラメータに従って、AGCの制御電圧を調整し、AFCに関するパラメータに従って、AFCの制御電圧を調整する。

0025

ここで、AGC回路及びAFC回路について説明する。

0026

図5はAGC回路の原理図である。AGC回路は、可変利得増幅器301(図1の可変利得増幅器111に対応する。)、減算器302及びフィードバック部303を備える。入力電圧V1は、可変利得増幅器301で電圧AV1に増幅される。減算器302は、電圧AV1から目的電圧V0を差し引いた差ΔV(=AV1−V0)を出力する。差ΔVは誤差電圧である。フィードバック部303は、誤差電圧ΔVに基づいて制御電圧Vagc(図1の制御電圧112に対応する。)を決定し、可変利得増幅器301に供給する。可変利得増幅器301は、制御電圧Vagcにより決められるゲインAで入力電圧を増幅する。

0027

図6はAFC回路の原理図である。AFC回路は、掛算器311、掛算器312、フィードバック部313及び電圧制御発振器(VOC)314を備える。掛算器311は、周波数f1の入力信号と周波数f2の電圧制御発振器314の出力を掛け合わせて、周波数がf1−f2の信号を出力する。掛算器312は、周波数がf1−f2の信号と周波数が目的周波数f0の信号を掛け合わせて、周波数がΔf(=(f1−f2)−f0)の信号を出力する。周波数Δfは誤差周波数である。フィードバック部313は、誤差周波数Δfに基づいて制御電圧Vafcを決定し、電圧制御発振器314に供給する。電圧制御発振器314は、制御電圧Vafcにより決められる周波数f2の信号を出力する。

0028

次に、図1を参照して無線通信端末100の動作を説明する。

0029

無線アンテナ101により受信された電波は、無線受信回路102にてベースバンド信号に変換され、ベースバンド処理部103にてデコードされる。ここで、ベースバンド処理部103に入力されるベースバンド信号のレベルが常に一定となるように、可変利得増幅器111は制御電圧112により制御される。ベースバンド処理部103は、入力してくる信号の電圧を計算し、その電圧が常に一定となるような制御電圧112を計算する。つまり、ベースバンド処理部103は、入力してくる信号の電圧Vaを計算して、電圧Vaと目標電圧V0との間の差分を求め、その差分を基に制御電圧112を決定する。AGCでは、上述したような帰還ループが構成される。ここで帰還ループの特性が例えば(1)式で表されているとする。

0030

Vagc(n+1)
=Vagc(n)+F(Va,V0,α,β,γ,…) …(1)
ここで、Vagc(n)は、あるタイミングにおける制御電圧112の値、Vagc(n+1)はその次のタイミングにおける制御電圧112の値である。ここで、あるタイミングとその次のタイミングの間の期間は一定であり、適切に定められている。帰還ループの特性を決める関数Fは、Va(可変利得増幅器出力電圧)、V0(目標電圧)、パラメータα、β、γ…を変数にもつ。簡単な例として(2)式を例に本実施形態の動作を説明する。

0031

Vagc(n+1)
=Vagc(n)+α(Va−V0) …(2)
(2)式の場合、可変利得増幅器出力電圧Vaと目標電圧V0との差に変数αを乗じている。そして、Vagc値を計算するのに可変利得増幅器出力電圧Vaと目標電圧V0との差に比例した値を現在のVagc値に加算している。ここで変数αの値が大きいと、帰還量も大きくなるため、AGCの応答過敏となり、またαが小さくなるとAGCの応答は鈍感となる。応答特性を決めるαの最適値は、電波環境により異なるが、一般に実験等を行い最適なものが設定される。

0032

一般にビルなどの多い都会においては、フェージングが発生しやすく電波環境がダイナミックに変化するため、変数αの値を大きくし、AGCの応答を早くし、フェージングに早く追随できるようにすることが望ましい。一方、ビルの少ない田舎においてはフェージングが発生しにくいため、外来ノイズの影響でAGCが発散しないように変数αの値を小さく設定した方が有効と考えられる。

0033

ここで、携帯電話機100では、GPS機能により計算した携帯電話機100の位置情報から、その環境における電波環境の予測して、予測された電波環境を基に制御電圧112を更新するためのパラメータα、β、γ…を最適に設定する。携帯電話機100はGPS機能を搭載しているため、位置情報を知ることができる。携帯電話機100では、GPS機能により得た携帯電話機100の位置を基に、その位置が属する領域のフェージングに関する類型を検索し、その類型に対応するパラメータを検索し、そのパラメータをAGCのゲインコントロールに利用する。

0034

次に、本実施形態による位置に対応したフェージングに関する電波環境に応じたAGCのゲインコントロールの方法について図7を参照して説明する。

0035

まず、GPSアンテナ105、GPS受信回路106、GPS信号処理部107及び位置計算部113が無線通信端末の現在位置を検出する(ステップS201)。次に、CPU104は、ステップS201で検出した現在位置が属する領域の類型を類型別領域テーブル114から検索する(ステップS202)。次に、CPU104は、ステップS202で検索した類型に対応するパラメータをパラメータテーブル115から検索する(ステップS203)。次に、CPU104及びベースバンド処理部103は、ステップS203で検索したパラメータをAGCに設定する(ステップS204)。

0036

他方、ステップS201〜S204と同時にAGCを行う(ステップS211)。ステップS211のAGCにおいては、ステップS204が実行される度に更新されるパラメータを利用する。

0037

本発明の実施形態においては、AGCの帰還ループのパラメータを位置情報により可変する例を述べたが、AGCの更新周期を位置情報により可変とした場合でも、本発明で説明した効果と同様な効果が期待できる。すなわち、位置情報により、フェージングの発生しやすい都会ではAGCの更新周期を短くしてAGCの収束を早くし、フェージングに追随できるようにする。一方、フェージングの発生しにくい田舎ではAGCの更新周期を長くしてAGCの収束を遅くし、外来ノイズに強くする。

0038

また、本実施形態では、AGCの場合と同様の方法で、AFCを行う。

0039

次に、本実施形態による位置に対応したフェージングに関する電波環境に応じたAFCのゲインコントロールの方法について図8を参照して説明する。

0040

まず、GPSアンテナ105、GPS受信回路106、GPS信号処理部107及び位置計算部113が無線通信端末の現在位置を検出する(ステップS201)。次に、CPU104は、ステップS201で検出した現在位置が属する領域の類型を類型別領域テーブル114から検索する(ステップS202)。次に、CPU104は、ステップS202で検索した類型に対応するパラメータをパラメータテーブル115から検索する(ステップS203)。次に、CPU104及びベースバンド処理部103は、ステップS203で検索したパラメータをAGCに設定する(ステップS204)。

0041

他方、ステップS201〜S204と同時にAFCを行う(ステップS212)。ステップS212のAFCにおいては、ステップS204が実行される度に更新されるパラメータを利用する。

0042

また、本実施形態では、位置に対応したフェージングに関する電波環境に応じて、間欠待ち時間及びウェークアップ時間を制御する。

0043

フェージングが大きいときに間欠待ち時間を短くすることにより、頻繁に変化する電界強度追従して、電界強度を測定することができるようになる。他方、フェージングが小さいときに間欠待ち時間を長くすることにより、消費電力を抑え、バッテリ駆動時間を長くすることができる。

0044

フェージングが大きいときにウェークアップ時間を長くすることにより、正確に電界強度を測定することができる。他方、フェージングが小さいときにウェークアップ時間を短くすることにより、消費電力を抑え、バッテリ駆動時間を長くすることができる。

0045

次に、本実施形態による位置に対応したフェージングに関する電波環境に応じた間欠待ち時間及びウェークアップ時間の制御方法について図9を参照して説明する。

0046

まず、GPSアンテナ105、GPS受信回路106、GPS信号処理部107及び位置計算部113が無線通信端末の現在位置を検出する(ステップS201)。次に、CPU104は、ステップS201で検出した現在位置が属する領域の類型を類型別領域テーブル114から検索する(ステップS202)。次に、CPU104は、ステップS202で検索した類型に対応する間欠待ち時間を時間テーブル116から検索する(ステップS221)。次に、CPU104は、ステップS221で検索した間欠待ち時間をCPU104のレジスタメインメモリの所定の領域に設定する(ステップS222)。次に、CPU104は、ステップS202で検索した類型に対応するウェークアップ時間を時間テーブル116から検索する(ステップS223)。次に、CPU104は、ステップS223で検索したウェークアップ時間をCPU104のレジスタやメインメモリの所定の領域に設定する(ステップS224)。

0047

他方、受信待機中に、ステップS201、S202、S221〜S224と同時にステップS225〜S232を実行する。

0048

まず、自走タイマーtを0に初期化する(ステップS225)。次に、無線受信回路102の電源を入れる(ステップS226)。次に、無線受信回路102及びCPU104が受信電界レベルを測定する(ステップS227)。次に、自走タイマーtの値がステップS224で設定したウェークアップ時間を超えているか否かを判断する(ステップS228)。自走タイマーtの値がステップS224で設定したウェークアップ時間以下であれば、ステップS227に戻り、受信電界レベルの測定を継続する。自走タイマーtの値がステップS224で設定したウェークアップ時間を超えていれば、無線受信回路102の電源を切断する(ステップS229)。次に、登録位置を更新する(ステップS230)。ここでいう登録位置とは、受信電波により判別できる登録位置のことであり、GPSにより判別できる位置とは異なる。次に、自走タイマーtを再度0に初期化する(ステップS231)。次に、自走タイマーtの値がステップS222で設定した間欠待ち時間を超えているか否かを判断する(ステップS232)。自走タイマーtの値がステップS222で設定した間欠待ち時間以下であれば、ステップS232を繰返し、更に、待ち続ける。自走タイマーtの値がステップS222で設定した間欠待ち時間を超えれば、ステップS225に戻る。

0049

間欠待ち時間はステップS222を実行するたびに更新されており、ウェークアップ時間はステップS224を実行するたびに更新されている。そして、ステップS228では、最新のウェークアップ時間を利用し、ステップS232では最新の間欠待ち時間を利用する。

0050

本発明は、携帯電話機等の無線通信端末のフェージングに応じた受信動作に利用することができる。

図面の簡単な説明

0051

本発明の実施形態による携帯電話機の構成を示すブロック図である。
図1に示す類型別領域テーブルの構成を示す図である。
図1に示すパラメータテーブルの構成を示す図である。
図1に示す時間テーブルの構成を示す図である。
AGC回路の原理図である。
AFC回路の原理図である。
本発明の実施形態による携帯電話機の制御方法のうちAGCに関するものを示すフローチャートである。
本発明の実施形態による携帯電話機の制御方法のうちAFCに関するものを示すフローチャートである。
本発明の実施形態による携帯電話機の制御方法のうち間欠待ち時間及びウェークアップ時間に関するものを示すフローチャートである。

符号の説明

0052

100携帯電話機
101無線アンテナ
102無線受信回路
103ベースバンド
104 CPU
105GPSアンテナ
106GPS受信回路
107GPS信号処理部
111可変利得増幅器
112制御電圧
113位置計算部
114類型別領域テーブル
115パラメータテーブル
116 時間テーブル

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