〔第1の実施の形態〕
図1は、第1の実施の形態に係る携帯端末装置の一例を示している。この携帯端末装置2の無線部4には、複数のアンテナ(以下「ANT」と称する)としてたとえば、二つのANT6−1、6−2、ANT切替部8および増幅部10が備えられる。
各ANT6−1、6−2は基地局と無線信号の送受に用いられ、ANT切替部8によって切り替えられる。
ANT切替部8は制御部12によりANT6−1、6−2を切り替え、増幅部10の出力を接続中のANT6−1またはANT6−2に供給する。
増幅部10は、信号源14からの送信信号を増幅し、電力信号を出力する。この増幅部10は制御部12の利得制御により、ANT6−1、6−2のうち動作中のたとえば、ANT6−1のインピーダンス変化に応じ利得を増加または減少させる。
制御部12は既述の増幅部10の利得の制御に加え、ANT切替部8のANT切替えを制御する。このANT6−1、6−2の切替え制御に関し、制御部12では、ANT6−1、6−2が基準となるたとえば、人体影響を受けていない場合の増幅部10の設定値と、動作中の増幅部10の設定値とを比較し、両者の差分ΔGを求める。この差分ΔGが大きい場合、制御部12は動作中のたとえば、ANT6−1から休止中のANT6−2に切り替える。この場合、増幅部10の各設定値はたとえば、増幅部10の利得である。
図2は、ANT6−1、6−2の切替え手順を示している。この手順は本開示のANT切り替え方法の一例である。
この処理手順において、制御部12は、無線部4に接続中のたとえば、ANT6−1のインピーダンス変化を受けて増幅部10の利得を増加させまたは減少させる(S1)。
制御部12は、動作中の増幅部10の利得と設定値との差分ΔGを求める(S2)。制御部12にはANT6−1、6−2が基準となるたとえば、人体干渉の影響を受けていない場合の増幅部10の設定値を保持する。この設定値の保持にはたとえば、記憶手段を用いればよい。
制御部12では、求められた差分ΔGと閾値Grefとを比較する(S3)。ΔG>Grefであれば(S3のYES)、ANTの接続を切り替える(S4)。ANT6−1、6−2のうち、動作中のANT6−1であれば、休止中のANT6−2に切り替えられる。
ΔG≦Grefであれば(S3のNO)、ANTの接続を切り替えることなく、接続中のANTを維持する(S5)。
このように、携帯端末装置2では、無線部4に接続されたANT6−1、6−2のインピーダンスに応じて増幅部10の利得Gが制御され、利得Gの変化に応じてアンテナ切替えが行われる。
<第1の実施の形態の効果>
(1) 増幅部10の利得を監視し、ANT6−1、6−2が人体干渉を受けていない場合の増幅部10の設定値との差分ΔGが閾値Grefを超えたとき、ANT6−1、6−2を切り替えることができる。
(2) このようなANT6−1、6−2の切替えでは、動作中のANT6−1またはANT6−2が人体の影響を受けていたとしても、設定値と増幅部10の利得との差分ΔGが小さければ、動作中のANT6−1またはANT6−2が維持される。このため、無駄なアンテナ切替えを防止できる。
〔第2の実施の形態〕
図3は、第2の実施の形態に係る携帯端末装置2の一例を示している。図3において、図1と同一部分には同一符号を付してある。
無線部4には、ANT切替部8の一例であるRFスイッチ(RF−SW)15、送信部16、受信部17、デュプレクサ(DUP:Duplexer)18が備えられている。送信部16にはDUP18およびRF−SW15を介してANT6−1、6−2が接続されている。RF−SW15はこの例では、ANT6−1、6−2のいずれか一方に切替え、送信電力をDUP18を介して接続中のANT6−1、6−2のANT給電点にいずれか一方に送出する。接続中のANT6−1、6−2のいずれか一方で受けた受信信号はRF−SW15およびDUP18を介して受信部17に加えられる。
制御部12にはプロセッサの一例としてCPU(Central Processing Unit )20、メモリ部22、データ処理部24、ANT切替制御部26が備えられている。
CPU20はOS(Operating System)や電力制御プログラムなどの情報処理を行う。データ処理部24はCPU20の制御により、ANT6−1、6−2による無線信号の送受信および送信電力の制御を行う。
メモリ部22のプログラム記憶部222にはOSや既述のプログラムが格納されている。データ記憶部224には情報処理に必要な各種のデータが格納されている。RAM(Random-Access Memory)226は既述の電力制御プログラムを展開し、情報処理のワークエリアに用いられる。
図4は、無線部4および制御部12の一例を示している。図4において、図3と同一部分には同一符号を付してある。
送信部16では、信号処理部28の送信信号処理部(以下「TX部」と称する)29からの出力信号が変調器30で変調された後、増幅部10に加えられる。増幅部10には利得可変増幅器としてたとえば、AGCAMP(Automatic Gain Control Amplifier)32および電力増幅器としてPA(Power Amplifier )34が含まれる。AGCAMP32は、APC(Automatic Power Control:自動電力制御)回路部36から出力により、利得を増加させまたは減少させることができる増幅器である。
PA34の出力は方向性結合器38およびDUP18を通過させ、RF−SW15に送出される。方向性結合器38は、PA34の出力に検波器40を結合させている。検波器40はPA34の出力を検波しレベル信号を出力する。DUP18は、送信部16からの送信信号と、受信部17に対する受信信号とを選択する。
受信部17には増幅器の一例としてLNA(Low Noise Amplifier )42が備えられ、このLNA42で増幅された受信信号が復調器44に加えられ、受信信号から音声などのデータが復調される。この復調器44の出力は信号処理部28の受信信号処理部(以下「RX部」と称する)46に加えられる。
データ処理部24には既述の信号処理部28、APC回路部36、出力電力設定部48、APC設定部50が備えられている。信号処理部28のTX部29はCPU20からのデータを受けて送信信号を生成し、送信部16に出力する。RX部46は受信部17からの受信信号を受けてデータを復調し、CPU20にデータ出力を行う。
APC回路部36は、増幅部10に利得を出力し、出力電力設定部48で設定された設定値たとえば、+24〔dBm〕、+20〔dBm〕、+10〔dBm〕などの値にANT6−1、6−2の給電点電力を制御する。
ANT切替制御部26には減算器52、判定部54、カウンタ部56が含まれる。減算器52にはAPC回路部36からAGCAMP32の利得の設定値と、APC設定部50から現在のAGCAMP32の利得が加えられている。APC回路部36からAGCAMP32に設定される利得の設定値はANT6−1、6−2が手などの人体干渉を受けていない場合の値である。APC設定部50からの出力は、動作中のAGCAMP32の増幅利得を表す。減算器52では、設定値と動作中の利得とを比較、減算を行い、既述の差分ΔGが求められる。この差分ΔGは、設定値と動作中の利得の大小関係であり、両者が大小により正負の値を取る。そこで、この極性を除くため、判定部54には絶対値変換部の一例として、ABS(Auto Band Selection )部58が備えられている。このABS部58に差分を通過させることにより、差分ΔGを表す絶対値が求められる。
この絶対値は、判定部54のコンパレータ60の非反転入力端子(+)に加えられる。コンパレータ60の反転入力端子(−)には、ANT切替閾値設定部62からANT切替閾値Grefが設定されている。判定部54では、コンパレータ60によりANT切替閾値Grefより差分ΔGが大きいかが判定される。コンパレータ60では差分ΔGがANT切替閾値Gref以上であれば、コンパレータ60の出力が反転し、この反転出力がANT切替信号として出力される。
このANT切替信号はカウンタ部56のD−フリップフロップ(Flip-Flop:D−FF)64のクロック入力CLKに加えられている。このD−FF64の出力Qがインバータ66で反転されてデータ入力Dに加えられている。したがって、D−FF64の出力QからRF−SW15に対するSPDT(Single Pole Double Throw:単極双投)制御信号が得られる。
斯かる構成によれば、動作中のアンテナをたとえば、ANT6−1とすれば、ANT6−1のインピーダンス変化に応じてAGCAMP32の利得が制御され、ANT6−1には送信出力が加えられる。これに対し、ANT6−1に対する人体影響などによるインピーダンス変化を受け、AGCAMP32の利得の変化が一定の値を超えて増減した場合には、動作中のANT6−1から休止中のANT6−2に切り替えられる。
<APC回路部36>
図5は、APC回路部36の一例を示している。このAPC回路部36では、出力電力設定部48で設定された出力電力が出力電力・検波電圧変換部68で検波電圧に変換される。この実施の形態では、出力電力・検波電圧変換部68がディジタル回路で構成されているため、ディジタル信号である検波電圧をディジタル/アナログ(D/A)コンバータ70でアナログ信号に変換する。コンパレータ72の非反転端子(+)にはD/Aコンバータ70から検波電圧が加えられ、その反転端子(−)には検波器40の検波出力が加えられている。検波器40の検波出力には、PA34の出力電力の相対値を表す直流成分が得られる。
コンパレータ72では、検波器40で得られる直流成分と、出力電力・検波電圧変換部68からの検波電圧が比較され、この検波電圧に対する検波器40側の直流成分に応じたレベルを表すコンパレータ出力が得られる。このコンパレータ出力は、積分回路の一例であるLPF(Low-Pass Filter)74により変動成分が積分されて直流成分に変換される。
このLPF74の直流出力が、APC回路部36の出力としてAGCAMP32および減算器52に加えられる。AGCAMP32には、出力電力・検波電圧変換部68からの検波電圧を基準値として、PA34の出力電力のレベルに応じた利得に調整される。つまり、PA34の出力電力のレベルが基準値より大きければ、その大きさに応じて利得を低減させ、PA34の出力電力のレベルが基準値より小さければ、その大きさに応じて利得を増加させる。
この実施の形態のAPC回路部36では、出力電力・検波電圧変換部68がディジタル部、コンパレータ72およびLPF74がアナログ部である。アナログ部は、ディジタル回路で形成することが可能である。この場合、検波器40の出力をA/Dコンバータ72でディジタル変換し、LPF74の出力をD/Aコンバータでアナログ変換すればよい。このようにディジタル処理すれば、出力電力・検波電圧変換部68のディジタル出力を直接用いることができ、D/Aコンバータ70は省略できる。
図6は、検波器40の入出力関係を示している。図6において、横軸はPA34の出力(dBm)、縦軸は検波器40の検波出力電圧(V)を表す。
検波器40には方向性結合器38からPA34の出力が入力される。このPA34の出力から、検波器40には図6に示すように、PA34の出力電力の相対値として直流成分である検波器出力が得られる。
図7は、ANT給電点出力に対する検波器出力の関係を示している。図7において、横軸はANT給電点出力(dBm)、縦軸に検波器出力(V)を表す。
図7に示すように、PA34の出力とANT給電点との間には方向性結合器38、DUP18およびRF−SW15が存在している。これらにより、出力電力に一定の減衰を生じ、ANT給電点出力はPA34の出力より低くなる。方向性結合器38、DUP18およびRF−SW15による減衰量は変化しないので、PA34の出力を方向性結合器38で検波器40に入力し、検波器40で得られる直流成分を用いれば、ANT給電点電力を導き出すことができる。図7では方向性結合器38、DUP18、RF−SW15による減衰量がたとえば、1〔dB〕である場合の検波器出力とANT給電点出力の関係を示している。
図8のAは、出力電力・検波電圧テーブル76を示している。この出力電力・検波電圧テーブル76はメモリ部22のデータ記憶部224に設定され、ANT給電点出力と検波器出力の関係を離散的に格納している。この出力電力・検波電圧テーブル76には、ANT給電点出力(dBm)の設定値78およびD/Aコンバータ70への設定値80が格納されている。APC回路部36の出力電力・検波電圧変換部68では、出力電力・検波電圧テーブル76が用いられ、各ANT給電点出力時の検波器出力(検波電圧)であるANT給電点出力(dBm)の設定値78からD/Aコンバータ70の設定値80に変換される。この設定値80はディジタルデータであるコードである。
図8のBは、D/Aコンバータ70の入出力テーブル82を示している。この入出力テーブル82は、D/Aコンバータ入力(コード)84に関係付けられたD/Aコンバータ出力86が格納されている。
これらにより、出力電力設定部48からANT給電点の出力電力値の設定値たとえば、+24〔dBm〕、+20〔dBm〕、+10〔dBm〕などがAPC回路部36に送られる。たとえば、+19〔dBm〕であれば、出力電力・検波電圧テーブル76では、D/Aコンバータ70に対し、出力コード「1010」で表される出力に変換され、D/Aコンバータ70に出力電圧1.5〔V〕が得られる。
D/Aコンバータ出力86はコンパレータ72に入力され、検波器出力と比較される。コンパレータ72では、検波器出力がD/Aコンバータ出力86より低ければHレベル、高ければLレベルが出力される。このコンパレータ出力はLPF74に入力され、LPF74がコンパレータ出力の直流成分を出力する。このLPF74の出力がAGCAMP32の制御端子に入力される。
図9は、AGCAMP32の制御電圧に対する利得の可変機能を示している。AGCAMP32は、LPF74の出力電圧を制御電圧とし、この制御電圧に対応した利得が設定される。
PA34、方向性結合器38、検波器40、コンパレータ72、LPF74およびAGCAMP32によるフィードバックループが構成されている。たとえば、+19〔dBm〕設定では、D/Aコンバータ70の出力と、検波器40の出力が等しくなるようにAGCAMP32の利得設定が行われる。これにより、出力電力設定部48からANT給電点での出力電力の設定値が一例として、+19〔dBm〕とすれば、ANT給電点での出力電力は+19〔dBm〕に制御される。
<APC設定部50>
図10は、APC設定部50の一例を示している。APC設定部50ではAPC設定値テーブル88およびD/Aコンバータ90が用いられる。
APC設定部50には、出力電力設定部48からAPC回路部36に対する設定値と同値の設定値が入力される。APC設定値テーブル88から入力設定値に対応するAGCAMP32の制御電圧が得られる。この制御電圧はD/Aコンバータ90でアナログ制御電圧に変換される。
図11のAは、APC設定値テーブル88を示している。このAPC設定値テーブル88はメモリ部22のデータ記憶部224に格納されている。このAPC設定値テーブル88には手などの人体干渉を受けていない場合のANT6−1、6−2の各ANT給電点電力(dBm)の設定値と、AGCAMP32の制御電圧データとが格納される。
このAPC設定値テーブル88では、ANT給電点電力の設定値92と、この設定値92に関係付けられたD/Aコンバータ90への設定値94が格納されている。
図11のBは、D/Aコンバータ90の入出力テーブル96を示している。この入出力テーブル96には、D/Aコンバータ90の入力98と、この入力98に関係付けられたD/Aコンバータ90の出力100が格納されている。
したがって、このAPC設定値テーブル88から手などの人体干渉を受けていない場合のANT6−1、6−2の各ANT給電点電力の設定値に対応するAGCAMP32の制御電圧が得られる。
図12は、AGCAMP32の制御電圧と、ANT給電点電力の関係を示している。このような関係からAGCAMP32の制御電圧によりANT給電点電力が決定される。
<ANT設置例>
図13は、ANT6−1、6−2を備える携帯端末装置2の一例を示している。この携帯端末装置2の筐体102には、複数のアンテナの一例として2つのANT6−1、6−2が筐体102の縁部長手方向に設置されている。この例では、人の手で一方のたとえば、ANT6−1が覆われても他方のANT6−2が覆われない位置を想定した配置である。動作中のANT6−1が人体干渉の影響を受けた場合には、動作中のANT6−1から休止中のANT6−2に接続および送受信が切り替えられる。
<ANT給電点インピーダンスの変化>
図14は、ANT6−1、6−2とRF−SW15の接続を示している。各ANT6−1、6−2では、自由空間を含めANT給電点104−1、104−2のインピーダンスが50〔Ω〕に設定される。ANT給電点104−1、104−2に接続された各信号ライン106−1、106−2の特性インピーダンスは50〔Ω〕に設定されている。このようにANT給電点インピーダンスZを設定すると、図15に示すように、スミスチャート上の50〔Ω〕の位置にANT給電点インピーダンスZが位置づけされる。
図15は、ANT6−1、6−2に遮蔽がない場合のANT給電点104−1、104−2のインピーダンスを示している。人体などの遮蔽がない場合には、ANT6−1、6−2の各ANT給電点インピーダンスZは、Z=50〔Ω〕の位置となる。
図16は、ANT6−1、6−2に遮蔽がある場合のANT給電点104−1、104−2のインピーダンスの変化を示している。人体などの遮蔽がある場合には、ANT6−1、6−2の各ANT給電点インピーダンスZは、Z≠50〔Ω〕となる。図16において、矢印はインピーダンスZの変化方向を示している。
ANT給電点インピーダンスZをANT6−1、6−2の自由空間に対して50〔Ω〕に設定しても、ANT6−1、6−2が手などの人体干渉の影響を受けると、遮蔽物の影響を受け、Z≠50〔Ω〕のインピーダンスに変化する。これは、増幅部10の出力に掛かるインピーダンスを変化させ、その変化が増幅部10のAGCAMP32の利得を変化させる。
図17は、増幅部10のPA34のロードプルの一例である。複数の等高線L1、L2、L3、L4、L5、L6は、PA34の出力に係るインピーダンスにより、AGCAMP32の利得変化を示している。この場合、L1=15〔dB〕、L4=18〔dB〕、L6=20〔dB〕を示している。
この場合、人体干渉を受けることにより、ANT給電点インピーダンスZが破線の位置から実線で示す位置のインピーダンスZ’に変化すると、PA34の出力に掛かるインピーダンスが増加することとなり、PA34の利得が15〔dB〕から20〔dB〕に増大する。
人体干渉を受けた場合、PA34に掛かるインピーダンスが人体干渉の無い場合と比較し、PA34の利得がたとえば、5〔dB〕大きくなれば、このPA34の出力を一定に保つようにAPC回路部36が機能する。この場合、APC回路部36は、PA34の利得増加分だけ、AGCAMP32の利得を5〔dB〕下げる制御を行う。これにより、ANT6−1、6−2の遮蔽(人体干渉)の有無がAGCAMP32の設定値の差分を求めることにより、この差分をANT6−1、6−2の切替え判定に用いる。
APC設定値テーブル88には、ANT6−1、6−2が手などの人体干渉を受けていないときのAGCAMP32の設定値を各出力電力に対して保持している。出力電力設定部48は、設定すべき出力電力をAPC回路部36とAPC設定値テーブル88へ通知する。
APC設定値テーブル88からは、ANT6−1、6−2が手などによる人体干渉を受けていないときのAGCAMP32の設定値を出力し、APC回路部36は、出力電力設定部50からの設定出力電力に保つように、AGCAMP32へ設定値を出力する。
ANT6−1、6−2が手などによる人体干渉を受けている場合には、ANT給電点のインピーダンスは、遮蔽物の影響で50〔Ω〕以外のインピーダンスとなるため、PA34の利得が変わり、APC設定値テーブル88とAPC回路部36の設定値が異なることになる。
減算器52にて、APC設定値テーブル88とAPC回路部36のデルタ値を算出し、ABS部58で絶対値に変換する。インピーダンスにより、PA34の利得が増加する場合と減少する場合があり、基準値に対して極性の異なる値が得られる。つまり、この極性の相違による弊害を絶対値変換により解消している。
コンパレータ60では、反転入力端子(−)に設定されたANT切替閾値と、非反転入力端子(+)に入力されたABS部58の出力とを比較する。この場合、ANT切替閾値GrefをANT6−1、6−2を切り替えるPA34の利得変化量とすれば、ABS部58の絶対値変換後の出力ΔGがANT切替閾値Grefを超えれば、コンパレータ60の出力は「H」となる。つまり、ABS部58の絶対値変換後の出力ΔGがANT切替閾値Grefを超えなければ、コンパレータ60の出力は「L」となる。
カウンタ部56はコンパレータ60出力「H」または「L」を受け、カウンタ出力をHレベルからLレベル、LレベルからHレベルに変更する。
RF−SW15がカウンタ部56からLレベル出力を受けると、接続中のたとえば、ANT6−1の接続を維持し、このANT6−1とDUP18の接続を維持し、送受信をANT6−1で継続する。これに対し、RF−SW15がカウンタ部56からHレベル出力を受けると、接続中のたとえば、ANT6−1からANT6−2に切り替え、ANT6−2をDUP18に接続し、送受信をANT6−2で行う。
このように、ANT6−1、6−2が手などの人体干渉の影響を受けているかどうかをPA34の利得変化から判定し、ANT6−1、6−2の切替えが行われる。
<ANT切替えの処理手順>
図18は、ANT切替えの処理手順の一例を示している。この処理手順では、データ処理部24の出力電圧値の決定処理を含んでいる。このデータ処理部24の出力電圧値の決定には、APC回路部36の処理(S11)と、APC設定部50の処理(S12)が含まれる。
APC回路部36では、出力電圧が出力電力設定部48からの設定値になるように制御する(S11)。この処理(S11)には、出力電圧に対するフィードバックループによる処理(S13)と、AGCAMP32の制御電圧を減算器52へ出力する出力処理(S14)が含まれる。フィードバックループには、既述したように、PA34、方向性結合器38、検波器40、コンパレータ72、LPF74およびAGCAMP32が含まれる。これらの機能については既述したので割愛する。
APC設定部50の処理(S12)では、特定の出力電力を得る場合に、動作中のANT6−1またはANT6−2が人体干渉などの影響を受けていないときのAGCAMP32の制御電圧を出力する。
減算器52では、人体干渉などの影響を受けていないときのAGCAMP32の制御電圧と、現在のAGCAMP32の制御電圧との減算が行われる(S15)。この減算の結果、両者の大小により正負の符号を持つ差分±ΔGが得られる。ABS部58では、この差分の絶対値化の処理を行い、負符号を削除した絶対値ΔGが求められる(S16)。
コンパレータ60では、ANT切替閾値設定部62で設定されたANT切替閾値Grefと、既述の絶対値ΔGとが比較され、絶対値ΔGがANT切替閾値Grefより大きいかが判定される(S17)。ΔG>Grefであれば(S17のYES)、ANTを切り替える(S18)。ΔG≦Grefであれば(S17のNO)、ANTを切り替えない(S19)。この処理の後、S11、S12に戻る。
図19は、ANT切替えのタイムチャートを示している。現在、ANT6−1が接続中で送受信を行っているとする。コンパレータ60から図19のAに示すように、時点t1、t2、t3・・・でコンパレータ出力が得られる。
時点t1の到達前では、ANT6−1が人体干渉の影響を受けていないので、カウンタ部56はLレベル出力となっている。時点t1で、ANT6−1が人体干渉の影響を受けていると判定され、コンパレータ出力の前縁の立ち上がりにより、図19のBに示すように、カウンタ部56の出力がLレベルからHレベルに切り替わる。これにより、図19のCに示すように、時点t1で接続中のANT6−1から休止中のANT6−2に接続が切替えられ、ANT6−2で送受信が行われる。
そして、時点t2の到達前では、ANT6−2が人体干渉の影響を受けていないので、カウンタ部56はHレベル出力となっている。時点t2で、ANT6−2が人体干渉の影響を受けていると判定され、コンパレータ出力の前縁の立ち上がりにより、図19のBに示すように、カウンタ出力がHレベルからLレベルに切り替わる。これにより、図19のCに示すように、時点t2で接続中のANT6−2から休止中のANT6−1に接続が所定時間毎に切替えられ、ANT6−1で送受信が行われる。
このようなコンパレータ出力に応じたカウンタ出力により、人体干渉の影響が継続した場合に人体干渉の影響のないANT6−1またはANT6−2に切替えられるので、通信品質が維持される。
<基地局による携帯端末装置2の電力制御動作>
図20は、複数の携帯端末装置2と基地局108の通信を示している。基地局108のサービスエリアには、複数の携帯端末装置2が在圏し、多数の携帯端末装置2が基地局108と通信している。
たとえば、W−CDMA(Wideband Code Division Multiple Access:3世代携帯電話通信方式)システムでは、基地局108は携帯端末装置2から基地局108に到達する電力が数〔dB〕の範囲内で一致するように、各携帯端末装置2の出力電力を制御する処理が実行される。基地局108は、任意の値としてX〔dB〕だけ出力電力を「UP」(上げる)命令または「DOWN」(下げる)命令を各携帯端末装置2に送出する。
図21のAおよび図21のBは一例として、W−CDMAのスロット/フレーム構造を示している。W−CDMAの例では、上り信号UP−Sと下り信号DN−Sのデータは、タイム・スロットとフレームに分割されている。上り信号は、携帯端末装置2から基地局108に向けて送信する無線信号である。下り信号は、基地局108から携帯端末装置2が受信する無線信号である。スロット長は666.667〔μsec〕で、タイム・スロットが15個の組み合わせで、フレーム(10〔msec〕)の単位となっている。電力制御情報は、すべてのスロットで基地局108から送信される。
図22は、各携帯端末装置2の無線部4および制御部12の動作を示している。基地局108から送出された無線信号が携帯端末装置2のたとえば、ANT6−1からDUP18、LNA42、復調器44を経由し、データ処理部24の信号処理部28のRX部46に入力される。復調器44はたとえば、直交復調器である。信号処理部28には無線信号から抽出されたI信号およびQ信号が入力される。
RX部46では、復調器44から入力信号を受け、図21に示すスロット/フレーム構造の抽出を行い、データをスロット単位に分解し、さらに音声などのデータや、電力制御情報に分解する。音声などのデータはCPU20で処理され、スピーカからの出力や画面表示などを行う。
携帯端末装置2の上り信号UP−Sは、図21に示すスロット/フレーム構造で基地局108に送信する必要があるため、信号処理部28のRX部46からのスロット/フレームタイミングを利用し、スロット/フレーム構造が構築される。
基地局108から送出された電力制御情報は、任意の値であるX〔dB〕の出力電力を「UP」(上げる)命令または「DOWN」(下げる)命令の状態である。データ処理部24の出力電力設定部48は、任意の値X〔dB〕の出力電力を「UP」(上げる)または「DOWN」(下げる)の情報に基づき、ANT給電点電力を設定する。
各携帯端末装置2の最大送信電力が規定されており、単純に任意の値XdBの出力電力を「上げる」または「下げる」という情報のみで送信電力を制御すると、設定値は+40〔dBm〕であっても、実際の出力は+25〔dBm〕ということが生じる。この状態で「1〔dB〕下げる」制御が行われた場合に電力設定値は+39〔dBm〕となり、実際の出力は+25〔dBm〕である。これを基地局108から見ると、電力制御が行われていないと判断される。携帯端末装置2の実際の出力電力をどの程度(何〔dBm〕)出力しているかをデータ処理部24の出力電力設定部48を備えることにより、電力制御の状態を把握する。
この場合、W−CDMAフレーム(10〔msec〕)では、図21のBに示すように、各フレーム番号0、1、2・・・14で特定されるスロット境界部tnで、出力電力の変更が実行される。
<第2の実施の形態の効果>
(1) 通信中の送信出力はAPC機能により常に設定された出力レベルになるように制御されている。動作中のANT6−1、6−2が手などで覆わるような人体干渉の影響を受けると、ANT給電点104−1、104−2のインピーダンスが変化し、PA34の出力負荷が変わり、PA34の利得が変化する。このとき、APC動作により出力レベルを一定に保とうとAGCAMP32の利得を増減させるので、ANT6−1、6−2への人体干渉の有無でAGCAMP32の利得が異なる。この利得の差、設定の差を人体干渉の有無の判定に用いて、ANT6−1、6−2の切替えを行うことができる。
(2) 携帯端末装置2の送信電力の可変範囲において、ANT6−1、6−2への人体干渉の無い場合の出力電力に対する利得制御レベルをAPC設定部50に基準値として持たせ、送信電力に対する実際の利得制御レベルと、APC設定部50の基準値である設定値とを比較し、ANT切替閾値Grefを超えた場合にANT6−1、6−2を切り替える。ANT6−1、6−2間の切替えは、動作中のたとえば、ANT6−1から休止中のANT6−2に切り替える。ANT6−2が動作中であれば、休止中のANT6−1に切り替えられる。
(3) 上記実施の形態では、人体干渉の影響により消費電流が下がり、利得も下がる場合であっても送信出力を一定に保った状態で、人体干渉の有無を判定でき、ANT6−1、6−2を切り替えることができる。ANT6−1、6−2の切替えの必要時、ANT6−1、6−2が切り替わらない不都合を防止できる。ANT6−1、6−2の切替えの信頼性が高められ、通信品質を高めることかできる。
〔第3の実施の形態〕
図23は、第3の実施の形態に係る携帯端末装置2の一例を示している。図23において、図4に示す携帯端末装置2と同一部分には同一符号を付してある。
この実施の形態では、データ処理部24にANT切替制御信号生成部110が備えられる。このANT切替制御信号生成部110は、データ処理部24側のスロット/フレームタイミング(Slot/Frame Timing )信号と、カウンタ部56からのカウンタ出力とを受け、アンテナ切替えの有効または無効を表すANT切替制御信号を生成する。
ANT切替制御部26には、コンパレータ60とカウンタ部56との間にAND回路112が備えられている。このAND回路112では、既述のANT切替制御信号と、コンパレータ60の出力との論理積が取られる。
斯かる構成では、コンパレータ60の出力と、ANT切替制御信号とを受け、ANT切替制御が有効な場合のみ、たとえばANT切替制御信号がHレベルとなるとき、ANT切替えが実行される。これにより、ANT切替えが頻繁に行われるなどの誤動作を防止できる。その他の構成は図4と同一であるので、その説明を割愛する。
図24は、ANT6−1、6−2の双方に人体影響がある場合の動作を示している。
各ANT6−1、6−2に人体影響がある場合には、ANT6−1からANT6−2に切り替えても、人体影響があると、コンパレータ60の出力がHレベルとなる。このため、ANT6−2からANT6−1に切り替える状態となる。このような誤動作を防止するには、ANT切替制御信号の有無により、ANT切替え動作を制御すればよい。
この場合、データ処理部24からは、送信出力時にANT6−1、6−2を切り替えるタイミングを出力する。図24のAに示すように、無線1slotに一回、または数秒に一回など、ANT切替制御信号をHレベルとする。図24のCに示すように、このANT切替制御信号と、図24のBに示すコンパレータ60の出力との論理積を取り、図24のDに示すように、カウンタ部56にANT切替信号を出力させる。
カウンタ部56は、AND回路112の出力の立ち上がり信号を受け、出力をHレベルからLレベル、LレベルからHレベルに出力を切り替える。RF−SW15は、Lレベルを受けると、ANT6−1をDUP18に接続し、Hレベルを受けると、アンテナ6−2をDUP18に接続する。これにより、図24のEに示すように、ANT切替えを行うことにより、ANT切替えの誤動作を防止できる。
また、この例では、さらに、ANT切替制御信号の停止により、ANT切替え動作を解除してもよい。図24の例では、ANT切替制御信号の停止により、その停止時点でDUP18に接続されているたとえば、ANT6−1の接続を維持し、ANT切替えの誤動作を防止している。
また、常にアンテナを切り替えてしまう場合、カウンタ部56の出力をデータ処理部24に入力し、たとえば、LレベルからHレベルへの変化が連続して5回など検出した場合に、ANT切替制御信号をある一定時間Lレベルとしてもよい。このように制御すれば、ANT6−1、6−2を頻繁に切り替える誤動作を防止できる。
送信停止時、ANT切替え動作は行えないため、判定回路120が誤動作する場合がある。このような誤動作を防止するには、ANT切替制御信号の取込みを停止すれば、誤動作を防止できる。
図25は、送信停止時の動作を示している。データ処理部24には送信出力時、図25のAに示すように、ANT6−1、6−2を切り替えるタイミングを表すANT切替制御信号が出力される。このANT切替制御信号は無線1slotに一回、または数秒に一回などのタイミングでHレベルとなる。AND回路112では、このANT切替制御信号と、図25のBに示すコンパレータ出力との論理積が取られ、図25のCに示す出力が得られる。カウンタ部56にはこのAND回路112の出力を受け、図25のDに示す出力が得られる。この出力がANT切替信号としてRF−SW15に入力される。
カウンタ部56は、AND回路112の出力の立ち上がり信号を受け出力をHレベルからLレベル、このLレベルからHレベルに出力レベルを変化する。RF−SW15は、カウンタ部56から入力されるANT切替信号がLレベルであれば、ANT6−1がDUP18の出力に接続され、Hレベルであれば、ANT6−2がDUP18の出力に接続される。
そして、図25のCに示すように送信停止区間で、データ処理部24よりANT切替制御信号をLレベルに固定させる。AND回路112によりカウンタ部56の入力はLレベル固定となる。これにより、カウンタ部56の出力は送信停止区間で、図25のDに示すように、送信停止前の出力状態が維持され、ANT切替えが停止される。この場合、送信停止前にアンテナ6−2が接続されているので、図25のEに示すように、このアンテナ6−2の接続状態が維持されることとなり、アンテナ切替えの誤動作を防止できる。送信停止前にアンテナ6−1が接続されていれば、アンテナ6−1の接続が維持されることになり、同様にアンテナ切替えの誤動作を防止することができる。
<ANT切替制御信号の生成>
図26のAは、ANT切替制御信号生成部110のハードウェアの一例を示している。このANT切替制御信号生成部110には、RX部46からの既述のSlot/Frame Timing 信号と、TX部29からの送信ON/OFF判定値出力の論理積を取るAND回路114が備えられる。TX部29ではデータを送信するか否かを判定しているので、送信をONにしているか、それをOFFにしているかの状態を外部に出力することが可能である。
斯かる構成によれば、RX部46で得られるSlot/Frame Timing 信号と、TX部29の送信ON/OFF判定値出力の論理積が取られ、AND回路114から無線1slotで一回だけHレベルとなるANT切替制御信号が生成される。このANT切替制御信号の生成は、図26のAに示すハードウェアで行ってもよいし、ソフトウェアで行ってもよい。
図26のBは、無線1slotで一回だけHレベルとなるANT切替制御信号を生成させる処理を示している。
この処理手順では、データ処理部24の信号処理(S21)の信号処理には、RX部46からSlot/Frame Timing 信号の生成(S22)、TX部29では送信ON/OFF判定値信号(ON:Hレベル、OFF:Lレベル)の生成(S23)が行われる。これらの出力のAND(論理積)を取れば(S24)、無線1slotで一回だけHレベルとなるANT切替制御信号を生成させることができる(S25)。
図27のAは、ANT切替制御信号生成部110のハードウェアの変形例を示している。この例では、ANT切替制御信号生成部110にカウンタ116およびAND回路118が備えられる。カウンタ116は、データ処理部24で得られる内部CLKをカウントし、一定回数のカウントでHレベル出力を発生した後、リセット状態となる。AND回路118では、カウンタ116の出力と、TX部29の送信ON/OFF判定値出力の論理積が取られる。
斯かる構成によれば、ANT切替制御信号生成部110のAND回路118には、数秒に一回などの時間間隔でHレベルとなるANT切替制御信号が生成される。
図27のBは、数秒に一回などの時間間隔でHレベルとなるANT切替制御信号を生成させる処理を示している。
この処理手順では、データ処理部24の信号処理を行う(S31)。このデータ処理部24では、内部CLKが生成され(S32)、TX部29では送信ON/OFF判定値信号(ON:Hレベル、OFF:Lレベル)が生成(S33)される。カウンタ116では、この内部CLKをカウントし、内部CLKをXX回カウントしたらHレベルを出力させ、そのカウント値をリセットする(S34)。
これらの出力をAND回路118でAND(論理積)が取られ(S35)、数秒に一回などの時間間隔でHレベルとなるANT切替制御信号がAND回路118から生成される。
このANT切替制御信号の生成には図27のAに示すハードウェアを用いてもよいし、ソフトウェア処理によって実現してもよい。
図28は、ANT切替制御信号生成部110のハードウェアの変形例を示している。図28において、図23と同一部分には同一符号を付してある。このANT切替制御信号生成部110ではカウント処理部120およびAND回路122が備えられる。カウント処理部120には、エッジ検出回路124、判定回路126、カウンタ128およびタイマ130が備えられる。
エッジ検出回路124では、カウンタ部56の出力パルスを受け、この出力パルスのエッジを検出する。判定回路126では、エッジ検出回路124のエッジ検出出力と、Slot/Frame Timing 信号を受け、Slot/Frame Timing 信号がHレベルのとき、エッジ検出出力がHレベルであるかを判定する。この判定の結果、判定回路126は、Slot/Frame Timing 信号がHレベルで、エッジ検出出力がHレベルの場合にカウント信号が出力され、それ以外の場合にリセット信号を出力する。
カウンタ128は、判定回路126からカウント信号を受け、このカウント信号をカウントし、そのカウント値が判定回路126からのリセット信号でリセットされる。タイマ130はカウント値に応じたタイマ信号を生成する。
そして、AND回路122は、タイマ130からのタイマ信号と、Slot/Frame Timing 信号とを受け、これらの論理積を取る。これにより、AND回路122には、Slot/Frame Timing 信号がHレベルでタイマ信号によりANT切替制御有効信号が生成される。この場合、Slot/Frame Timing 信号がLレベルであれば、ANT切替制御無効信号が生成される。
このようなANT切替制御信号生成部110を備え、ANT切替制御を行えば、一定値としてたとえば、5回の出力レベル変化が連続して生じた場合にANT切替制御信号を切り替え、頻繁にANT6−1、6−2が切り替えられるのを防止できる。
図29は、カウント5回を想定したANT切替制御信号の生成の処理手順を示している。この処理手順では、ANT切替制御信号生成部110のエッジ検出回路124がカウンタ部56の出力を受け、この出力のエッジ検出を行う(S41)。このエッジ検出ではH→LまたはL→H時にHレベルを出力(通常L)を発生する。
判定回路126では、エッジ検出回路124の出力と、Slot/Frame Timing 信号とを用いて、Slot/Frame Timing 信号がHレベルのとき、エッジ検出回路124の出力がHレベルかの判定を行う(S42)。
Slot/Frame Timing 信号がHレベルのとき、エッジ検出回路124の出力がHレベルであれば(S42のYES)、カウント信号を出力する(S43)。この場合、たとえば、通常レベルをLとし、Hレベルを出力する。Slot/Frame Timing 信号がHレベルのとき、エッジ検出回路124の出力がHレベルでなければ(S42のNO)、リセット信号を出力する(S44)。
カウンタ128は、判定回路126からのカウント信号をカウントし、カウント数が一定値たとえば、5回になれば、Hレベル出力を発生し、そのカウンタ値をリセットし、Lレベル出力を発生する(S45)。また、このカウンタ128は、判定回路126からリセット信号を受けた場合、カウント数をリセットする(S46)。
そして、カウンタ128からHレベルを受け、タイマ130を起動し、タイマ130は一定の設定時間の経過前、Lレベル出力とし、設定時間の経過後にHレベル出力に復帰する(S47)。このタイマ出力がAND回路122に加えられる。
このようなタイマ出力を用いることにより、所定時間の経過を待ってANT切替制御信号のレベルを切り替えることができる。
図30は、ANT切替制御信号生成のタイムチャートを示している。
カウンタ部56は一例として図30のAに示す出力を発生する。エッジ検出回路124はカウンタ部56の出力を受け、図30のBに示すように、カウンタ部出力の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジを検出する。
図30のCはSlot/Frame Timing 信号を示している。このSlot/Frame Timing 信号は、信号処理部28のRX部46から出力される一定周期のクロックパルス信号である。判定回路126は、Slot/Frame Timing 信号およびエッジ検出出力を受け、Slot/Frame Timing 信号がHレベルのとき、エッジ検出回路124の出力がHレベルであれば、図30のDに示すカウント信号を出力する。また、Slot/Frame Timing 信号がHレベルのとき、エッジ検出回路118の出力がHレベルでなければ、図30のEに示すリセット信号を出力する。カウンタ128は、これらカウント信号およびリセット信号を受け、カウント信号であれば、図30のFに示す内部出力2、図30のGに示す内部出力1、図30のHに示す内部出力0を生成し、図30のIに示すカウンタ出力を生じる。
タイマ130の出力はカウンタ出力により、図30のJに示すように、カウンタ出力の立ち上がりエッジに同期して出力をHレベル出力からLレベル出力に変化する。そして、このタイマ130の出力はLレベル出力が設定された一定時間後、Hレベルに戻る。
<第3の実施の形態の効果>
(1) 上記実施の形態によれば、通信中にアンテナ実装箇所を手などで覆うような人体干渉の影響を受けた場合、人体干渉の影響を受けていないANTに切替え動作を行うことで、通信品質の劣化を防ぐことができる。
(2) 人体干渉の影響により消費電流が下がり、利得も下がる場合でも、出力を一定に保った状態で、人体干渉の有無を判定し、アンテナを切り替えることができるため、アンテナを切り替える必要があるのに切り替わらないという問題は発生しない。
(3) 判定部54を停止させることにより、アンテナが人体干渉などの影響を受けているとの誤判定を防止できる。各ANT6−1、6−2が人体干渉などの影響を受けている場合にANT6−1、6−2が切り替わらない不都合や、ANT6−1、6−2が頻繁に切り替えられる不都合を防止できる。
〔他の実施の形態〕
(1) 無線1スロットに一回、HレベルとなるANT切替制御信号を生成するには、データがスロット/フレーム構造を有するので、既述のSlot/Frame Timing 信号を利用すればよい。このSlot/Frame Timing 信号を用いて、既述のANT切替制御信号生成部110でアンテナ切替えの有効または無効を表すANT切替制御信号を生成してもよい。
(2) 数秒に一回など、ANT切替制御信号をHレベルにするには、携帯端末装置2が基地局108との通信において、1〔GHz〕〜2〔GHz〕の周波数で通信を行うので、携帯端末装置2内には基準信号が生成される。上記実施の形態に代え、任意のタイミング間隔でANT切替制御信号をHレベルにすることが可能である。
(3) 上記実施の形態では、切り替え可能な複数のアンテナとして2つのANT6−1、6−2を例示したが、3以上のアンテナを備えてもよいし、アンテナ切替えの他の形態としてひとつのアンテナに切替えにより他のエレメントを付加して別のアンテナとする構成であってもよい。
以上説明したように、本開示の技術の最も好ましい実施の形態などについて説明した。本開示の技術は、上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、または発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。