JP5747177B2 - アンテナ切り替え受信システム及びそれを備えた無線通信器 - Google Patents
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Description
対応する送信システムからは、ビット同期を確立するためのプリアンブルが各ユニークワードの前に送信され、
前記アンテナ切り替え受信システムは、
アンテナの切り替えを制御するアンテナ制御部と、
既知のユニークワードのビット列を予め設定し記憶するユニークワード設定部と、
所定周期でアンテナを切り替えながら受信した無線信号のビット列を検索して、前記ユニークワード設定部によって記憶されているユニークワードと同一のビット列を検出するユニークワード検出部と、
各アンテナ毎に受信した無線信号の品質を比較する信号品質比較部を備え、
前記信号品質比較部は、各アンテナ毎に受信した無線信号のプリアンブルとユニークワードのビット列に対する各アンテナによって受信した無線信号のビット列の誤り数を比較するプリアンブル・ユニークワード誤り数比較部とを備え、
前記ユニークワード検出部がユニークワードを検出したとき、
前記アンテナ制御部は、前記プリアンブル・ユニークワード誤り数比較部によって比較された結果、最もプリアンブル及びユニークワードの誤り数が少ないと判断されるアンテナを選択して、その後のペイロードを受信することを特徴とする。
前記アンテナ切り替え受信システムは、
アンテナの切り替えを制御するアンテナ制御部と、
既知のユニークワードのビット列を予め設定し記憶するユニークワード設定部と、
所定周期でアンテナを切り替えながら受信した無線信号のビット列を検索して、前記ユニークワード設定部によって記憶されているユニークワードと同一のビット列を検出するユニークワード検出部と、
各アンテナ毎に受信した無線信号の品質を比較する信号品質比較部を備え、
搭載されるアンテナ数の2倍の数のプリアンブル及びユニークワードが送信され、各アンテナはプリアンブル及びユニークワードの送信周期の2倍の周期で切り替えられ、
前記ユニークワード検出部がユニークワードを検出したとき、
前記アンテナ制御部は、前記信号品質比較部によって比較された結果、最も信号品質が高いと判断されるアンテナを選択して、その後のペイロードを受信することを特徴とする。
図4は、上記実施形態によるアンテナ切り替え受信システムの変形例の構成を示す。この変形例のシステムは、図1に示したシステムに対して、閾値設定部11をさらに備える。閾値設定部11は、ユニークワードのビット列とアンテナA,Bを切り替えながら受信した無線信号のビット列との一致度に関する閾値を設定する。
図6は、上記実施形態によるアンテナ切り替え受信システムの別の変形例の構成を示す。この変形例のシステムは、図1に示したシステムにおけるユニークワード検出部09の一形態として、複数ユニークワード検出部12を適用している。また、この変形例においては、各アンテナ毎に受信した無線信号の品質を検出し比較する信号品質比較部13をさらに備える。
図10は、上記実施形態によるアンテナ切り替え受信システムのさらに別の変形例の構成を示す。この変形例のシステムは、図6に示したシステムにおける信号品質比較部13の一形態として、受信レベル比較部14を適用している。受信レベル比較部14は、各アンテナの受信レベルを検出し、比較する。アンテナの受信レベルは、例えばRSSI(Received Signal Strength Indication)を検出することによって取得できる。
図12は、上記実施形態によるアンテナ切り替え受信システムのさらに別の変形例の構成を示す。この変形例のシステムは、図6に示したシステムにおける信号品質比較部13の一形態として、ユニークワード誤り数比較部15を適用している。ユニークワード誤り数比較部15は、ユニークワード設定部に記憶されているユニークワードのビット列に対する各アンテナによって受信した無線信号のビット列の誤り数を比較する。上記誤り数は、複数ユニークワード検出部12がユニークワードを検出する際に計数される。
図14は、上記実施形態によるアンテナ切り替え受信システムのさらに別の変形例の構成を示す。この変形例のシステムは、図6に示したシステムにおける信号品質比較部13の一形態として、受信レベル比較部14及びユニークワード誤り数比較部15を適用している。受信レベル比較部14は、各アンテナの受信レベルを検出し、比較する。アンテナの受信レベルは、例えばRSSI(Received Signal Strength Indication)を検出することによって取得できる。ユニークワード誤り数比較部15は、ユニークワード設定部に記憶されているユニークワードのビット列に対する各アンテナによって受信した無線信号のビット列の誤り数を比較する。上記誤り数は、複数ユニークワード検出部12がユニークワードを検出する際に計数される。
図17は、上記実施形態によるアンテナ切り替え受信システムのさらに別の変形例の構成を示す。この変形例のシステムは、図6に示したシステムにおける信号品質比較部13の一形態として、プリアンブル・ユニークワード誤り数比較部16を適用している。プリアンブル・ユニークワード誤り数比較部16は、プリアンブル及びユニークワードのビット列に対する各アンテナによって受信した無線信号のビット列の誤り数を比較する。上記誤り数は、複数ユニークワード検出部12がユニークワードを検出しアンテナを切り替えた後、検出される。
図20は、上記実施形態によるアンテナ切り替え受信システムのさらに別の変形例の構成を示す。この変形例のシステムは、図6に示したシステムにおける信号品質比較部13の一形態として、ユニークワード誤り数比較部15を適用している。また、この変形例においては、第1カウンタ17をさらに備える。第1カウンタ17は、プリアンブルを挟んでその両端のユニークワードの受信間隔に相当する第1所定時間(1つのパケット内であるユニークワードを検出した後、次のユニークワードの先頭を受信するまでの時間)をカウントする。
図22は、上記実施形態によるアンテナ切り替え受信システムのさらに別の変形例の構成を示す。この変形例のシステムは、図6に示したシステムにおける信号品質比較部13の一形態として、ユニークワード誤り数比較部15を適用している。また、この変形例においては、第2カウンタ18をさらに備える。第2カウンタ18は、アンテナを切り替えた後、第2所定時間をカウントする。ここで、第2カウンタ18がカウントする第2所定時間は、少なくとも対応する送信システムがユニークワードを構成するビット列の送信に要する時間とされる。
図26は、上記実施形態によるアンテナ切り替え受信システムの変形例の構成を示す。この変形例のシステムは、図1に示したシステムに対して、パケットエンド検出部19をさらに備える。パケットエンド検出部19は、パケットの終端を検出する。パケットの終端は、例えばペイロードの終端に添付されたパケットエンド信号を検出することにより知得できる。また、受信システムにとってパケット長(又はペイロードのデータ長)が既知である場合は、カウンタでパケット長に相当する時間をカウントしてパケットの終端を検出してもよい。
図28は、上記実施形態によるアンテナ切り替え受信システムの変形例の構成を示す。この変形例のシステムは、図12に示したシステムに対して、ユニークワード誤り数比較部15と第3カウンタ20をさらに備える。第3カウンタ20は、複数ユニークワード検出部12が受信中のパケット内における最後の(ペイロード直前の)ユニークワードを検出した後、第3所定時間をカウントする。
図32は、上記実施形態によるアンテナ切り替え受信システムの変形例の構成を示す。この変形例のシステムは、図1に示したシステムに対して、受信レベル検出部21をさらに備える。受信レベル検出部21は、いずれかのアンテナを介して受信した無線信号のレベルを検出する。
図35は、上記実施形態によるアンテナ切り替え受信システムの変形例の構成を示す。この変形例のシステムは、図1に示したシステムに対して、選択アンテナ記憶部22と通知部23をさらに備える。選択アンテナ記憶部22は、ペイロードを受信する際にアンテナ制御部10によって選択されたアンテナを記憶する。通知部23は、ユーザ(受信システムの管理者を含む)にアンテナに関する情報を、音声又は光等を用いて通知する。
図37は、上記実施形態によるアンテナ切り替え受信システムの変形例の構成を示す。この変形例のシステムは、図1に示したシステムに対して、受信レベル通知部24とダイバーシチオン/オフ切替部(切替機能設定部)24の2をさらに備える。受信レベル通知部24は、受信した無線信号のレベルを検出し、ユーザに音声又は光等を用いて通知する。この通知は、必要に応じて行うものとしてもよく、ユーザからの要求に応じて行うものとしてもよい。ダイバーシチオン/オフ切替部24の2は、ユーザがアンテナ切り替え機能のオン(有効)/オフ(無効)を手動で設定するために設けられる。ユーザは、受信レベル通知部24から出力される通知を確認し、必要に応じてダイバーシチオン/オフ切替部24の2を操作することにより、ダイバーシチすなわちアンテナ切り替え機能の有効/無効を手動で設定できる。
図40は、上記実施形態によるアンテナ切り替え受信システムの変形例の構成を示す。この変形例のシステムは、図1に示したシステムに対して、受信レベル検出部21とダイバーシチオン/オフ制御部(切り替え機能制御部)25をさらに備える。受信レベル検出部21は、図32に示したものと同様に、いずれかのアンテナを介して受信した無線信号のレベルを検出する。ダイバーシチオン/オフ制御部25は、受信レベル検出部21によって検知された受信レベルに基づいて、アンテナ切り替え機能を自動的に無効にする。すなわち、アンテナを切り替えることなく無線信号を受信するのに十分な、所定の第2閾値以上の信号レベルが受信レベル検出部21によって検出されたとき、ダイバーシチオン/オフ制御部25は、アンテナ切り替え機能を自動的に無効にする。
図37又は図40に示したアンテナ切り替え受信システムの変形例でアンテナ切り替え機能が無効である状態において、第4所定時間連続してユニークワードを検出できない場合、切り替え機能制御部はアンテナ切り替え機能を有効にするように構成してもよい。この場合、障害物乃至送信システム又は受信システムのレイアウト変更等によって通信環境に変化が生ずる場合にあっても、自動的にアンテナ切り替え機能が有効な状態に復帰するので、対応可能となる。
また、図37又は図40に示したアンテナ切り替え受信システムの変形例においては、アンテナ切り替え機能を無効としている場合であっても、定期的に該アンテナ切り替え機能を有効に切り替えるように変形されていてもよい。
図44は、本発明のアンテナ切り替え受信システムを適用して構築された無線通信システムの概略を示す。図45は、無線通信システムにおいて、アンテナ切り替え受信システムが実装される無線器によって切り替えられるアンテナ及び各アンテナによって受信及び送信される信号との関係を示す。
09 ユニークワード検出部
10 アンテナ制御部
11 閾値設定部
12 複数ユニークワード検出部
13 信号品質比較部
14 受信レベル比較部
15 ユニークワード誤り数比較部
17 第1カウンタ
18 第2カウンタ
19 パケットエンド検出部
20 第3カウンタ
21 受信レベル検出部
22 選択アンテナ記憶部
23 通知部
24 受信レベル通知部
24の2 ダイバーシチオン/オフ切替部(アンテナ切り替え機能設定部)
25 ダイバーシチオン/オフ制御部(アンテナ切り替え機能制御部)
200 無線器(無線通信器)
Claims (18)
- 複数のアンテナを切り替えて無線信号を受信するアンテナ切り替え受信システムにおいて、
対応する送信システムからは、ビット同期を確立するためのプリアンブルが各ユニークワードの前に送信され、
前記アンテナ切り替え受信システムは、
アンテナの切り替えを制御するアンテナ制御部と、
既知のユニークワードのビット列を予め設定し記憶するユニークワード設定部と、
所定周期でアンテナを切り替えながら受信した無線信号のビット列を検索して、前記ユニークワード設定部によって記憶されているユニークワードと同一のビット列を検出するユニークワード検出部と、
各アンテナ毎に受信した無線信号の品質を比較する信号品質比較部を備え、
前記信号品質比較部は、各アンテナ毎に受信した無線信号のプリアンブルとユニークワードのビット列に対する各アンテナによって受信した無線信号のビット列の誤り数を比較するプリアンブル・ユニークワード誤り数比較部とを備え、
前記ユニークワード検出部がユニークワードを検出したとき、
前記アンテナ制御部は、前記プリアンブル・ユニークワード誤り数比較部によって比較された結果、最もプリアンブル及びユニークワードの誤り数が少ないと判断されるアンテナを選択して、その後のペイロードを受信することを特徴とするアンテナ切り替え受信システム。 - 複数のアンテナを切り替えて無線信号を受信するアンテナ切り替え受信システムにおいて、
前記アンテナ切り替え受信システムは、
アンテナの切り替えを制御するアンテナ制御部と、
既知のユニークワードのビット列を予め設定し記憶するユニークワード設定部と、
所定周期でアンテナを切り替えながら受信した無線信号のビット列を検索して、前記ユニークワード設定部によって記憶されているユニークワードと同一のビット列を検出するユニークワード検出部と、
各アンテナ毎に受信した無線信号の品質を比較する信号品質比較部を備え、
搭載されるアンテナ数の2倍の数のプリアンブル及びユニークワードが送信され、各アンテナはプリアンブル及びユニークワードの送信周期の2倍の周期で切り替えられ、
前記ユニークワード検出部がユニークワードを検出したとき、
前記アンテナ制御部は、前記信号品質比較部によって比較された結果、最も信号品質が高いと判断されるアンテナを選択して、その後のペイロードを受信することを特徴とするアンテナ切り替え受信システム。 - 対応する送信システムからは、相異なるビット列から成る複数のユニークワードが特定の順序でペイロードの前に送信され、
前記送信システムから送信される複数のユニークワードと同一の複数のユニークワードが、前記ユニークワード設定部によって予め設定され記憶されており、
前記ユニークワード検出部は、前記複数のユニークワードを個別に検出する複数ユニークワード検出部であり、
前記複数ユニークワード検出部が、所定のユニークワードを検出したとき、
前記アンテナ制御部は、最もプリアンブル及びユニークワードの誤り数が少ないと判断されるアンテナを選択することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のアンテナ切り替え受信システム。 - 前記信号品質比較部は、
各アンテナによって受信した無線信号のレベルを比較する受信レベル比較部をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載のアンテナ切り替え受信システム。 - 1パケット内のユニークワードの受信間隔に相当する第1所定時間をカウントする第1カウンタをさらに備え、
前記ユニークワード検出部がいずれかのアンテナによって受信した無線信号からユニークワードを検出したとき、前記第1カウンタがカウントを開始し、前記第1所定時間をカウントしたとき、別のアンテナで受信した信号から次のユニークワードを検出することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のアンテナ切り替え受信システム。 - アンテナを切り替えた後、第2所定時間をカウントする第2カウンタをさらに備え、
アンテナを切り替え後、前記第2カウンタが第2所定時間をカウントするまでは、ユニークワードの検出を行わないことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載のアンテナ切り替え受信システム。 - パケットの終端を検出するパケットエンド検出部をさらに備え、
前記パケットエンド検出部がパケットの終端を検出すると、前記アンテナ制御部は、アンテナを所定周期で切り替える制御に自動的に復帰して、次のパケットを受信することを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載のアンテナ切り替え受信システム。 - 前記ユニークワード検出部が受信中のパケット内におけるペイロードより前の最後のユニークワードを検出した後、第3所定時間をカウントする第3カウンタをさらに備え、
前記第3カウンタが第3所定時間をカウントするまでは、ユニークワードの検出を行わないことを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載のアンテナ切り替え受信システム。 - 受信した無線信号のレベルを検出する受信レベル検出部をさらに備え、
前記受信レベル検出部が所定の第1閾値以上の信号レベルを検出した後、前記ユニークワード検出部が、ユニークワードの検索を開始することを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載のアンテナ切り替え受信システム。 - ペイロードを受信する際に前記アンテナ制御部によって選択されたアンテナの情報を記憶する選択アンテナ記憶部と、前記選択アンテナ記憶部に記憶されている情報から、いずれかのアンテナが所定回数連続して前記アンテナ制御部によって選択されている場合、ユーザにその旨を通知する通知部とをさらに備えたことを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか一項に記載のアンテナ切り替え受信システム。
- 搭載されるアンテナ数の2倍の数のプリアンブル及びユニークワードが送信され、各アンテナはプリアンブル及びユニークワードの送信周期の2倍の周期で切り替えられることを特徴とする請求項1、請求項2を引用しない請求項3乃至請求項10のいずれか一項に記載のアンテナ切り替え受信システム。
- 受信した無線信号のレベルを検出し、ユーザに通知する受信レベル通知部と、ユーザがアンテナ切り替え機能の有効/無効を設定するための切り替え機能設定部とをさらに備えたことを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載のアンテナ切り替え受信システム。
- 受信した無線信号のレベルを検出する受信レベル検出部と、
前記受信レベル検出部が所定の第2閾値以上の信号レベルを検出したとき、アンテナ切り替え機能を無効にする切り替え機能制御部とをさらに備えたことを特徴とする請求項1乃至請求項8、請求項9を引用しない請求項10乃至請求項12のいずれか一項に記載のアンテナ切り替え受信システム。 - 前記切り替え機能設定部又は切り替え機能制御部がアンテナ切り替え機能を無効にしたとき、対応する送信システムに対してその旨を通知することを特徴とする請求項12又は請求項13に記載のアンテナ切り替え受信システム。
- アンテナ切り替え機能が無効である状態において、第4所定時間連続してユニークワードを検出できない場合、前記切り替え機能設定部はアンテナ切り替え機能を有効にすることを特徴とする請求項12乃至請求項14のいずれか一項に記載のアンテナ切り替え受信システム。
- ペイロードの受信に成功したとき、対応する送信システムに対してその旨のACKを送信することを特徴とする請求項12乃至請求項15のいずれか一項に記載のアンテナ切り替え受信システム。
- アンテナ切り替え機能が無効である状態においても、定期的にアンテナ切り替え機能を有効にすることを特徴とする請求項12乃至請求項16のいずれか一項に記載のアンテナ切り替え受信システム。
- 請求項1乃至請求項17のいずれか一項に記載のアンテナ切り替え受信システムと、
無線信号を送信する送信部をさらに備え、
ペイロードを受信した後、前記送信部が無線信号を送信するとき、前記アンテナ制御部はペイロードの受信の際に選択されたアンテナを用いることを特徴とする無線通信器。
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