JP2008252418A - 携帯無線端末、電力制御方法及び電力制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】複数のアンテナを有する携帯無線端末において、アンテナを切り替える際、次に使用するアンテナに対して適切な電力を供給する。
【解決手段】使用中のアンテナ１と、次の使用候補となるアンテナ２とを含む複数のアンテナと、複数のアンテナを切り替えて送信波を出力するアンテナを設定する切り替え部（アンテナ切り替えスイッチ３）と、アンテナ１からアンテナ２に切り替える場合に、アンテナ１から出力する送信波の送信電力と送信電力に反射する反射波の反射電力とに基づいて、アンテナ２の出力電力を設定する設定出力電力値を算出し、設定出力電力値とアンテナ１の出力電力とを一定に制御する制御部（制御回路１１）とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のアンテナを有する携帯無線端末に関し、特に、アンテナ切り替えにおける電力制御に関する。

近年、携帯無線端末の小型化により携帯無線端末の本体とアンテナとの距離が近づいている。このため、利用者がアンテナを手などで覆うようになり、通信品質の劣化が容易に起こりやすくなっている。

また、従来から、携帯無線端末において、複数のアンテナを切り替えて利用する技術が開発されている。例えば、特許文献１に、アンテナを１本から２本へ増やしアンテナ切り替えを行う手段が開示されている。具体的には、伝送路とアンテナの不整合による反射波を方向性カプラで分岐し、反射波レベルを正常時の反射波レベルと比較する。比較した結果、閾値以上であればアンテナを切り替える。
特開２００５−１５１０５３号公報（第８頁１１〜４４行、図１）

しかしながら、特許文献１の技術では、アンテナ切り替えの前後でパワーアンプより出力される電力を同じ設定にしている。このため、本来の適正電力より大きい電力を輻射してしまい携帯無線端末間の干渉を悪化させていた。これは、主アンテナを使い適正パワーで送信されている携帯無線端末は、人体などの影響によりアンテナ放射電力が低下する。この場合、携帯無線端末は、クローズドループ電力制御によりアンテナ放射電力を増加させ、適正パワーに制御する。これにより、パワーアンプの出力として、正常時より過大な出力が設定されていることが一因である。

また、別の原因として、携帯無線端末は、基地局から遠いためパワーアンプの出力を上げているのか、アンテナ性能が劣化しているためパワーアンプの出力を上げているのか、判断つかなかった。これは、携帯無線端末がアンテナ特性の劣化や、基地局から距離が遠いことによる損失も全て基地局と携帯無線端末との伝播路の伝播損失として扱い、電力制御処理していたからである。

このように、アンテナを切り替えたときに、適切な電力が供給されないために、他の携帯無線端末への干渉が生じていたという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、複数のアンテナを有する携帯無線端末において、アンテナを切り替える際、次に使用するアンテナに対して適切な電力を供給することを目的とする。

本発明に係る携帯無線端末の一態様は、使用中の第一アンテナと、次の使用候補となる第二アンテナとを含む複数のアンテナと、前記複数のアンテナを切り替えて送信波を出力するアンテナを設定する切り替え部と、前記第一アンテナから前記第二アンテナに切り替える場合に、前記第一アンテナから出力する送信波の送信電力と前記送信電力に反射する反射波の反射電力とに基づいて、第二アンテナの出力電力を設定する設定出力電力値を算出し、前記設定出力電力値と前記第一アンテナの出力電力とを一定に制御する制御部と、を備える。

本発明に係る電力制御方法の一態様は、複数のアンテナを備える携帯無線端末の電力制御方法であって、使用中の第一アンテナから、次の使用候補となる第二アンテナへ切り替えることを判断し、前記第一アンテナから前記第二アンテナに切り替える場合に、前記第一アンテナから出力する送信波の送信電力と前記送信電力に反射する反射波の反射電力とに基づいて、第二アンテナの出力電力を設定する設定出力電力値を算出し、前記設定出力電力値と前記第一アンテナの出力電力とが一定になるように制御してアンテナを切り替える。

本発明に係る電力制御プログラムの一態様は、複数のアンテナを備える携帯無線端末の電力制御方法をコンピュータに実行させる電力制御プログラムであって、使用中の第一アンテナから、次の使用候補となる第二アンテナへ切り替えることを判断する手順と、前記第一アンテナから前記第二アンテナに切り替える場合に、前記第一アンテナから出力する送信波の送信電力と前記送信電力に反射する反射波の反射電力とに基づいて、第二アンテナの出力電力を設定する設定出力電力値を算出する手順と、前記設定出力電力値と前記第一アンテナの出力電力とが一定になるように制御してアンテナを切り替える手順と、を少なくともコンピュータに実行させる。

本発明によれば、複数のアンテナを有する携帯無線端末において、アンテナを切り替える際、次に使用するアンテナに対して適切な電力を供給することが可能となる。これにより、携帯無線端末間の干渉を軽減することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において同一の構成または機能を有する構成要素および相当部分には、同一の符号を付し、その説明は省略する。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る携帯無線端末の要部の構成例を示すブロック図である。図１に示す携帯無線端末は、アンテナ１及び２、切り替え部（アンテナ切り替えスイッチ）３、サーキュレータ４、ＡＧＣ（Auto Gain Control）アンプ５、パワーアンプ６、検波回路７、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換部８及び１０、反射波検出部９、制御回路（制御部）１１、記憶回路（記憶部）１２を備える。図１中点線で囲んだ構成要素を送信部１３ということもある。

切り替え部３は、制御回路１１と接続され、制御回路１１から出力される制御信号（切り替え信号）によってアンテナ１とアンテナ２とを切り替える。
サーキュレータ４は、送信波と、アンテナ１またはアンテナ２から入射する送信波の反射波とを分離し、送信波をアンテナ１または２へ、反射波を反射波検出部９へ伝送する。

ＡＧＣアンプ５は、制御回路１１から通知される制御電圧に応じて利得（送信利得）を変化させた高周波信号をパワーアンプ６へ出力する。
パワーアンプ６は、ＡＧＣアンプ５から出力される高周波信号を増幅させ、送信波として検波回路７へ出力する。

検波回路７は、パワーアンプ６から出力される送信波の送信電力を検出する。また、検波回路７は、送信波をサーキュレータ４へ出力し、検出した送信電力をＡ／Ｄ変換部８へ出力する。
Ａ／Ｄ変換部８は、検波回路７が出力した送信電力をディジタル信号に変換し、制御回路１１へ出力する。
反射波検出部９は、サーキュレータ４から伝送された反射波の反射電力を検出し、Ａ／Ｄ変換部１０へ出力する。
Ａ／Ｄ変換部１０は、反射波検出部９が出力した反射電力をディジタル信号に変換し、制御回路１１へ出力する。

制御回路１１は、送信波と反射波とに基づいて、より具体的には、検波回路７が検出した送信電力と反射波検出部９が検出した反射電力に基づいて、ＡＧＣアンプ５の利得、アンテナの切り替え、及び切り替えるアンテナの出力電力（送信電力）を制御する。具体的には、制御回路１１は、送信電力に基づいて、ＡＧＣアンプ５の利得（ＡＧＣ電圧）を制御する。また、制御回路１１は、反射電力を監視し、アンテナを切り替える要否を判断する。さらに、制御回路１１は、送信電力と反射電力に基づいて、切り替える（次に使用する）アンテナから出力する出力電力を算出する。算出した出力電力は、切り替えるアンテナの出力電力として設定することから、設定出力電力値ともいう。

記憶回路１２は、使用中のアンテナから他のアンテナに切り替えるときの判断基準となる閾値（以下、「切替閾値」という）、及び、制御回路１１が算出した設定出力電力値に応じて、ＡＧＣアンプ５のＡＧＣ電圧をアンテナ毎に設定した利得情報を記憶する。例えば、切替閾値は、主とするアンテナから副とするアンテナへの切り替え判断に用いられる値であってもよい。

続いて、本実施形態の携帯無線端末の動作を説明する。図２は、実施形態１の携帯無線端末の動作の一例を示すフローチャートである。

図２に示す携帯無線端末では、送信部１３は、送信する高周波信号を入力し、高周波信号を送信波へ変換（増幅）する処理を行う。次に、切り替え部３が選択するアンテナ１またはアンテナ２は、送信波を送信する。具体的に送信部１３では、次のような動作を行う。ＡＧＣアンプ５は、高周波信号を送信利得に基づいて増幅し、パワーアンプ６は、電力を増幅し、増幅した送信波を検波回路７へ伝送する。検波回路７は、送信波をサーキュレータ４へ伝送するとともに、送信電力を検出し、検出した送信電力をＡ／Ｄへ変換部８へ出力し、ディジタル変換させる。制御回路１１は、送信電力に基づいて、高周波信号を増幅する送信利得を制御する。ここで、通常送信状態においてアンテナ特性が劣化した場合は送信電力の反射が起きる。すなわち、反射波が発生する。これにより、送信波と反射波とは、サーキュレータ４へ入力される。以下、送信電力の反射が発生した場合の動作を図２を用いて説明する。

サーキュレータ４は、反射波と送信波とを分離する。反射波検出部９は、反射波をレベル変換して反射電力を検出し、帯域制限した後、Ａ／Ｄ変換部１０へ出力する。Ａ／Ｄ変換部１０は、反射電力をディジタル化し、制御回路１１へ出力する。このようにして、制御回路１１は、反射電力を検出する（Ｓ１１）。

次に、制御回路１１は、記憶回路１２に記憶する切替閾値と反射電力を比較し、アンテナの切り替えが必要か否かを判断する（Ｓ１２）。制御回路１１は、アンテナの切り替えが必要と判断した場合（Ｓ１２でＹｅｓ）、変更するアンテナを検出（選択）する（Ｓ１３）。制御回路１１は、アンテナが二つの場合は、使用していないアンテナを選択し、二つ以上ある場合は、所定の規則に従って、例えば、予め決められた順番に、切り替えるアンテナを選択する。

制御回路１１は、送信電力と反射電力とから次に使用するアンテナの設定出力電力値を算出する（Ｓ１４）。また、制御回路１１は、算出した設定出力電力値に基づいて記憶回路１２に記憶する利得情報から最適なＡＧＣ電圧を読み出す（Ｓ１５）。例えば、制御回路１１は、アンテナ１からアンテナ２に切り替えようとする場合はアンテナ２用に設定したＡＧＣ電圧を読み出す。

制御回路１１は、アンテナの切り替え動作直前に、ＡＧＣアンプ５に対して送信利得を下げる制御を行う（Ｓ１６）。切り替え動作中は、切り替え部３内で開放端になり送信電力が全反射し、パワーアンプ６の破壊に至る可能性がある。このため、制御回路１１は、予めＡＧＣアンプ５の利得を下げ、パワーアンプ６が破壊されるのを防ぐ。その後、制御回路１１は、切り替え信号を切り替え部３へ出力する。

切り替え部３は、制御回路１１から通知される切り替え信号によってアンテナを切り替える（Ｓ１７）。制御回路１１は、設定出力電力値に対応するＡＧＣ電圧になるように制御電圧を制御してＡＧＣアンプ５へ通知し、ＡＧＣアンプ５は、通知された制御電圧に基づいて送信利得を変更する（Ｓ１８）。制御回路１１は、次の反射電力を検出するまで、ステップＳ１１及びＳ１２の処理を繰り返す。アンテナの切り替えが必要でないと判断した場合（Ｓ１２でＮｏ）、も同様である。

このように、本実施形態では、送信中の送信波の送信電力と反射電力とに基づいて、選択したアンテナに最も適した出力電力を算出し、算出した出力電力に応じてＡＧＣアンプを制御をしている。これにより、携帯無線端末は、アンテナ間で出力電力が一定になるように制御することができる。具体的には、使用中のアンテナから切り替え先のアンテナに切り替わるときに出力電力が一定になるように、例えば、同じ出力電力にあるいは所定の範囲内になるように、制御回路１１はＡＧＣアンプを制御する。従って、アンテナが切り替わったときに、出力電力が大きくなることを防止できるため、携帯無線端末間の干渉を軽減できる。さらに、本実施形態では、アンテナ切り替え動作中は送信利得を下げる処理を行っているので、パワーアンプ６を保護することができる。

なお、上記説明では、切り替え対象とするアンテナの数量を二つとして説明したが、数量を限定せず二以上の複数としてもよい。

（実施形態２）
実施形態２では、その基本的構成は実施形態１と同様であるが、アンテナの特性劣化検出についてさらに工夫した一態様について説明する。

図３は、本発明の実施形態２に係る携帯無線端末の要部の構成例を示すブロック図である。図３に示す携帯無線端末は、図１の構成に、送受信共用器２０、ローノイズアンプ２１、周波数変換回路２２、ＡＧＣアンプ２３を追加した構成となっている。以下に、図１と異なる点を説明する。図３中、ローノイズアンプ２１、周波数変換回路２２、ＡＧＣアンプ２３をを受信部２４ということもある。

送受信共用器２０は、送信波と受信波とを分離する。送受信共用器２０は、送信波用のフィルタと受信波用のフィルタとを備え、それぞれの信号を分離する。図３では、点線より上が送信波、下が受信波を分離している。
ローノイズアンプ２１は、受信波を増幅する。
周波数変換回路２２は、ローノイズアンプ２１が増幅した受信波をベースバンド信号に変換する。
ＡＧＣアンプ２３は、周波数変換回路２２が変換したベースバンド信号を所望の振幅まで増幅する。ＡＧＣアンプ２３の利得は、制御回路１１によって制御される。ＡＧＣアンプ２３は、増幅したベースバンド信号を上位層（図示していない）へ出力する。

また、制御回路１１は、上位層で実施される復調処理において算出される回線品質信号を入力する。回線品質信号は、基地局から端末までの電波の品質状態を示す信号である。回線品質信号は、例えば、エラーレートや電界レベルである。

基本的動作は実施形態１と同様であるが、本実施形態では、図２のステップＳ１１において、制御回路１１は、反射電力の監視に替えて、回線品質信号を監視しアンテナ切り替えを判断する点が異なる。制御回路１１は、回線品質信号を監視し、回線品質信号に基づいて、アンテナの切り替えを制御する。具体的には、制御回路１１は、回線品質信号が所定の閾値を超える場合に、アンテナを切り替えることが必要であると判断する。記憶回路１２は、回線品質信号に対応する所定の閾値を記憶する。制御回路１１においてアンテナの切り替えが必要と判断した場合（Ｓ１２でＹｅｓ）、携帯無線端末は、実施形態１と同様の処理を行う（Ｓ１３〜Ｓ１８）。その他の動作は、実施形態１と同様である。

なお、通常の通信状態において、ＡＧＣアンプ２３は、通信中にベースバンド信号が一定となるように制御している。このため、反射波検出部９とＡ／Ｄ変換部１０は、停止させことが可能である。この場合、アンテナ切り替えが必要と判断された場合（Ｓ１２でＹｅｓ）、携帯無線端末（制御回路１１）は、反射波検出部９とＡ／Ｄ変換部１１を動作させ、アンテナ切り替え処理を行う。

このように、本実施形態によれば、携帯無線端末は、反射電力に替えて回線品質信号を用いてアンテナ切り替え判定を行っても実施形態１と同様な動作が可能となる。これにより、実施形態１と同様の効果を得られる。

なお、本実施形態では、制御回路１１は、回線品質信号に基づいて、アンテナの切り替えを制御する場合を説明したが、制御回路１１は、反射電力と回線品質信号との両方を用いて制御してもよいし、いずれか一方に基づいて制御することを時間分割して切り替えて実施してもよい。制御回路１１は、反射電力と回線品質信号とのいずれか一方、あるいは両方に基づいてアンテナの切り替えを制御する機能を備えていればよい。また、反射電力は反射波から検出し、回線品質信号は、受信波に基づいて算出することより、制御回路１１は、反射波と受信波との少なくとも一方に基づいて切り替え先のアンテナの出力電力を制御しているともいえる。

（その他の実施形態）
上記各実施形態は、アンテナを切り替える際に電力を制御するプログラム（電力制御プログラム）によって実施することも可能である。プログラムは、携帯無線端末内の書き込み専用のメモリ（例えば、ＲＯＭ：Random Access Memory）へ記憶されている。

図１及び図３では明示していないが、制御回路１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、及びメモリを備える。プログラムは、メモリにロードされ、ＣＰＵの制御に基づいて、プログラムの機能として、アンテナを切り替える処理が実行される。メモリは、例えば、プログラムを格納する書き込み専用のメモリ、及びプログラムをロードし実行する際に使用するメモリ（例えば、ＲＡＭ：Random Access Memory）を備える。
プログラムは、上記各実施形態で説明した処理を実行する手順を実行する。

以上説明したように、本発明に係る好適な実施形態によれば、複数本のアンテナを有する携帯無線端末でアンテナ特性の劣化を感知し切り替えた際、過剰な送信電力（出力電力）を出力することなく、携帯無線端末間の干渉を軽減することができる。これは、使用するアンテナを切り替える前にアンテナから輻射している電力を算出し、切り替えるアンテナに合わせて送信電力を設定するためである。送信電力と反射電力の関係からアンテナより輻射される電力を算出することによって、複数本アンテナのどれを選択しても輻射される電力を同様にすることができる。

また、本発明に係る好適な実施形態によれば、切り替えたアンテナの送信電力を適切に設定することによって、切り替え後に制御される送信電力制御時間を短縮することができる。更に、無駄な電力制御および、送信電力を削減できるので、省電力化が図れる。

なお、本発明は上記に示す実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲において、上記実施形態の各要素を、当業者であれば容易に考えうる内容に変更、追加、変換することが可能である。

本発明の実施形態１に係る携帯無線端末の要部の構成例を示すブロック図である。 実施形態１の携帯無線端末の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態２に係る携帯無線端末の要部の構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１、２ アンテナ
３ アンテナ切り替えスイッチ（切り替え部）
４ サーキュレータ
５ ＡＧＣアンプ
６ パワーアンプ
７ 検波回路
８、１０ Ａ／Ｄ変換部
９ 反射波検出部
１１ 制御回路（制御部）
１２ 記憶回路
１３ 送信部
２０ 送受信共用器
２１ ローノイズアンプ
２２ 周波数変換回路
２３ ＡＧＣアンプ
２４ 受信部

Claims (7)

1. 使用中の第一アンテナと、次の使用候補となる第二アンテナとを含む複数のアンテナと、
   前記複数のアンテナを切り替えて送信波を出力するアンテナを設定する切り替え部と、
   前記第一アンテナから前記第二アンテナに切り替える場合に、前記第一アンテナから出力する送信波の送信電力と前記送信電力に反射する反射波の反射電力とに基づいて、第二アンテナの出力電力を設定する設定出力電力値を算出し、前記設定出力電力値と前記第一アンテナの出力電力とを一定に制御する制御部と、を備える携帯無線端末。
2. 前記制御部から通知される制御電圧に応じて前記送信波の利得を変化させるＡＧＣ（Auto Gain Control）アンプを更に備え、
   前記制御部は、前記設定出力電力値に基づいて、前記ＡＧＣアンプへ通知する制御電圧を制御することを特徴とする請求項１記載の携帯無線端末。
3. 出力電力に応じて前記複数のアンテナそれぞれに適応するＡＧＣ電圧を記憶する記憶部を、更に備え、
   前記制御部は、前記算出した設定出力電力値に基づいて前記記憶部からＡＧＣ電圧を読み出し、読み出したＡＧＣ電圧に基づいて、前記制御電圧を制御することを特徴とする請求項２記載の携帯無線端末。
4. 前記制御回路は、前記反射波と、前記第一アンテナから受信する受信波との少なくとも一方に基づいて、前記第二アンテナへ切り替えることを判断し、アンテナを切り替える切り替え信号を前記切り替え部に出力することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の携帯無線端末。
5. 前記制御回路は、前記切り替え部にアンテナの切り替えを指示する前に、前記ＡＧＣアンプの利得を下げることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の携帯無線端末。
6. 複数のアンテナを備える携帯無線端末の電力制御方法であって、
   使用中の第一アンテナから、次の使用候補となる第二アンテナへ切り替えることを判断し、
   前記第一アンテナから前記第二アンテナに切り替える場合に、前記第一アンテナから出力する送信波の送信電力と前記送信電力に反射する反射波の反射電力とに基づいて、第二アンテナの出力電力を設定する設定出力電力値を算出し、
   前記設定出力電力値と前記第一アンテナの出力電力とが一定になるように制御してアンテナを切り替える電力制御方法。
7. 複数のアンテナを備える携帯無線端末の電力制御方法をコンピュータに実行させる電力制御プログラムであって、
   使用中の第一アンテナから、次の使用候補となる第二アンテナへ切り替えることを判断する手順と、
   前記第一アンテナから前記第二アンテナに切り替える場合に、前記第一アンテナから出力する送信波の送信電力と前記送信電力に反射する反射波の反射電力とに基づいて、第二アンテナの出力電力を設定する設定出力電力値を算出する手順と、
   前記設定出力電力値と前記第一アンテナの出力電力とが一定になるように制御してアンテナを切り替える手順と、を少なくともコンピュータに実行させる電力制御プログラム。

Images