(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのアンテナと、
前記アンテナと通信する少なくとも１つのトランシーバと、
前記アンテナとトランシーバとの間の通信路内に存在する整合ネットワークと、
を備え、前記整合ネットワークが少なくとも第１の整合要素の組を含み、該第１の整合要素の組は、前記組内の少なくとも第１の整合要素が前記通信路内に存在しない第１の構成と、前記第１の整合要素が前記通信路内に存在する第２の構成との間で切り替え可能であり、
前記整合ネットワークを制御して、前記第１及び第２の構成を確立するとともに第１及び第２のそれぞれの性能尺度を求め、性能尺度が最も良い前記構成を確立するプロセッサをさらに備え、
前記第１の整合要素の組は、第１の交差線に接続され、前記第２の整合要素の組は、第２の交差線に接続され、当該第１及び第２の交差線それぞれの第１の端部は、前記第１及び第２の構成を確立するスイッチに接続され、当該第１及び第２の交差線それぞれの第２の端部は、デュプレクサ又は送／受信機（Ｔ／Ｒ）スイッチに接続され、当該第１及び第２の交差線それぞれは、前記第１の端部と前記第２の端部との間で接地されていることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記整合要素がキャパシタである、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記整合要素がインダクタ又は抵抗器である、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記性能尺度が受信信号強度表示（ＲＳＳＩ）である、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記性能尺度が平均ＲＳＳＩである、
ことを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記システムは、少なくとも第１及び第２の周波数帯域内で動作することができ、前記整合ネットワークは、少なくとも第２の整合要素の組をさらに含み、前記第１の整合要素の組は、前記システムが前記第１の周波数帯域内で動作しているときに前記プロセッサにより選択され、前記第２の整合要素の組は、前記システムが前記第２の周波数帯域内で動作しているときに前記プロセッサにより選択される、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記トランシーバが受信機及び送信機を含み、該送信機が、前記第１及び第２の構成を考慮するように較正される、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記第１及び第２の整合要素の組が、π構成又は「Ｔ」構成又は「Ｌ」構成を確立する、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１及び第２の周波数帯域が、ＰＣＳ、ＴＤＭＡ、ＧＳＭ、Ｅｄｇｅ、ＵＴＭＳ、ＣＤＭＡ  １ｘ−ＲＴＴ、１Ｘ−ＥＶＤＯ、８０２．１１ａ、８０２．１１ｂ、８０２．１１ｇ、８０２．１１ｎ、Ｗｉｍａｘ、ＬＴＥから選択される、
ことを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項１０】
少なくとも１つのアンテナと、
前記アンテナと通信する、受信機及び送信機を含む少なくとも１つのトランシーバと、
前記アンテナとトランシーバとの間の通信路内に存在する整合回路と、
を備え、前記整合回路が少なくとも第１の整合要素の組を含み、該第１の整合要素の組は、前記組内の少なくとも第１の整合要素が前記通信路内に存在しない第１の構成と、前記第１の整合要素が前記通信路内に存在する第２の構成との間で切り替え可能であり、
前記整合回路を制御して、前記第１及び第２の構成を確立するとともに第１及び第２のそれぞれの性能尺度を求め、性能尺度が最も良い前記構成を確立するプロセッサをさらに備え、前記送信機は、全二重モードで用いられるように構成され、
前記第１の整合要素の組は、交差線に接続され、当該交差線は、前記第１及び第２の構成を確立するスイッチに接続され、さらに、デュプレクサ又は送／受信機（Ｔ／Ｒ）スイッチに接続され、当該交差線は、当該デュプレクサ又は送／受信機（Ｔ／Ｒ）スイッチと前記第１の整合要素との間のインダクタを介して接地されていることを特徴とするシステム。
【請求項１１】
前記整合要素がキャパシタである、
ことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記性能尺度が受信信号強度表示（ＲＳＳＩ）である、
ことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記プロセッサが、前記トランシーバがアクティブにコールを受信又は送信しているときには前記整合回路を決して再構成しない、
ことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
前記システムは、少なくとも第１及び第２の周波数帯域内で動作することができ、前記整合回路は、少なくとも第２の整合要素の組をさらに含み、前記第１の整合要素の組は、前記システムが前記第１の周波数帯域内で動作しているときに前記プロセッサにより選択され、前記第２の整合要素の組は、前記システムが前記第２の周波数帯域内で動作しているときに前記プロセッサにより選択される、
ことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
前記第１の整合要素の組が、π構成又は「Ｔ」構成又は「Ｌ」構成を確立する、
ことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１６】
前記第１及び第２の周波数帯域が、ＰＣＳ、ＴＤＭＡ、ＧＳＭ、Ｅｄｇｅ、ＵＴＭＳ、ＣＤＭＡ  １ｘ−ＲＴＴ、１Ｘ−ＥＶＤＯ、８０２．１１ａ、８０２．１１ｂ、８０２．１１ｇ、８０２．１１ｎ、Ｗｉｍａｘ、ＬＴＥから選択される、
ことを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
受信機の受信機性能指数が閾値を下回るかどうかを判定するステップと、
前記指数が前記閾値を下回った場合にのみ、無線アンテナと通信するインピーダンス整合回路の複数の構成を確立するステップと、
個々の構成ごとに受信機性能指数を求めるステップと、
前記受信機性能指数を求める行為に基づいて、回路内で前記構成のうちの１つを確立するステップと、
を含み、
前記インピーダンス整合回路は、第１の整合要素の組と少なくとも２つの構成を確立する構成スイッチとを少なくとも含み、前記第１の整合要素の組は、交差線に接続され、当該交差線は、前記構成スイッチに接続され、さらに、デュプレクサ又は送／受信機（Ｔ／Ｒ）スイッチに接続され、当該交差線は、当該構成スイッチと前記第１の整合要素との間のインダクタを介して接地されていることを特徴とする方法。
【請求項１８】
前記インピーダンス整合回路の影響を考慮するよう前記受信機に関連する送信機の較正を確立するステップを含む請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記受信機との接続において現在使用されている変調を求めるステップを含み、閾値は、該現在使用されている変調に依存することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に無線機におけるインピーダンスを適応的に整合させるための回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、無線ノートパソコン、携帯電話機などの無線家電装置では無線機を使用してネットワークへの無線接続を提供する。本明細書で理解されるように、装置にユーザの手を置くこと及びその他の近くの物体により無線アンテナのインピーダンスが影響を受けることがあり、これらは無線性能を劣化させる場合がある。
【０００３】
本明細書でさらに理解されるように、上述の問題に対処するだけでなく、アンテナの受信機側のインピーダンスの変化により必ずしも送信機の性能が影響を受けるわけではない半二重モードのみならず、通常アンテナのインピーダンスが変化すると送信機の性能が影響を受ける全二重モードでも同様に機能する方法でこの問題に対処することにも利点がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
システムが、アンテナと通信するトランシーバと、アンテナとトランシーバとの間の通信路内に存在する整合ネットワークとを有する。この整合ネットワークは少なくとも第１の整合要素の組を含み、この第１の整合要素の組は、組内の少なくとも第１の整合要素が通信路内に存在しない第１の構成と、第１の整合要素が通信路内に存在する第２の構成との間で切り替え可能である。プロセッサがこの整合ネットワークを制御して、第１及び第２の構成を確立するとともに第１及び第２のそれぞれの性能尺度を求める。プロセッサは、性能尺度が最も良い構成を確立する。
【０００５】
整合要素は、キャパシタ、インダクタ、又は抵抗器であってもよい。いくつかの実施形態では、性能尺度が受信信号強度表示（ＲＳＳＩ）であり、より具体的には平均ＲＳＳＩであってもよい。
【０００６】
いくつかの例は、システムが少なくとも第１及び第２の周波数帯域内で動作できることを想定する。この場合、整合ネットワークは、少なくとも第２の整合要素の組を含むことができ、第１の整合要素の組は、システムが第１の周波数帯域内で動作しているときにプロセッサにより選択され、第２の整合要素の組は、システムが第２の周波数帯域内で動作しているときにプロセッサにより選択される。
【０００７】
以下でより完全に説明するように、第１及び第２の構成を考慮して、整合ネットワークを使用している間の全二重モード動作を容易にするように送信機を較正することができる。整合要素の組は、π構成又は「Ｔ」構成又は「Ｌ」構成を確立することができ、本原理を、以下に限定されるわけではないが、ＰＣＳ、ＴＤＭＡ、ＧＳＭ、Ｅｄｇｅ、ＵＴＭＳ、ＣＤＭＡ  １ｘ−ＲＴＴ、１Ｘ−ＥＶＤＯ、８０２．１１ａ、８０２．１１ｂ、８０２．１１ｇ、８０２．１１ｎ、Ｗｉｍａｘ、ＬＴＥとともに使用することができる。
【０００８】
別の態様では、システムが、アンテナと通信するトランシーバを含む。トランシーバは、受信機及び送信機を含む。アンテナとトランシーバとの間の通信路内には整合回路が存在する。この整合回路は第１の整合要素の組を含み、この第１の整合要素の組は、組内の少なくとも第１の整合要素が通信路内に存在しない第１の構成と、第１の整合要素が通信路内に存在する第２の構成との間で切り替え可能である。プロセッサが、この整合回路を制御して第１及び第２の構成を確立するとともに、第１及び第２のそれぞれの性能尺度を求める。プロセッサは、性能尺度が最も良い構成を確立する。整合回路を全二重モードにおいて有用となるように考慮するように送信機を構成することができる。
【０００９】
さらに別の態様では、方法が、受信機の受信機性能指数が閾値を下回るかどうかを判定するステップを含む。指数が閾値を下回った場合にのみ、方法は、無線アンテナと通信するインピーダンス整合回路の複数の構成を確立するステップと、個々の構成ごとの受信機性能指数を求めるステップとを含む。方法は、受信機性能指数を求める行為に基づいて回路の構成のうちの１つを確立するステップを含む。
【００１０】
受信機がデータコールをアクティブに受信していない場合にのみ、複数の構成を確立する行為を実行することができる。また、インピーダンス整合回路の影響を考慮するように、受信機に関連する送信機の較正を確立することができる。さらに、非限定的な例では、方法は、受信機との接続において現在使用されている変調を求めるステップを含むことができ、閾値は、この現在使用されている変調に依存する。
【００１１】
同じ参照番号が同じ部分を示す添付図面を参照することにより、本発明の詳細をその構造及び動作の両方に関して最も良く理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本整合回路を備えた例示的な無線機のブロック図である。
【図２】本原理による例示的な整合回路のブロック図である。
【図３】整合回路により具体化される例示的な論理のフロー図である。
【図４】閾値ルックアップテーブルの概略図である。
【図５】代替の整合回路を示す図である。
【図６】代替の整合回路を示す図である。
【図７】代替の整合回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
まず図１を参照すると、ポータブルコンピュータ又は無線電話などの携帯用電子機器１１に組み込むことができる無線機１０が、整合回路１４との間で信号を送受信するアンテナ１２を含んでおり、この整合回路１４の例については図２を参照しながら以下でさらに説明する。整合回路１４は、デュプレクサなどの１又はそれ以上のフィルタ型の構成要素に接続することができる。図示の例では、整合回路１４が、携帯電話デュプレクサ１６、パーソナル通信サービス（ＰＣＳ）デュプレクサ１８、及びロングタームエボリューション（ＬＴＥ）デュプレクサ又は送／受信機（Ｔ／Ｒ）スイッチ２０と通信する。
【００１４】
さらに、構成要素１６〜２０の各々は、無線周波数（ＲＦ）トランシーバ２４の受信機／ダウンコンバータ２２と通信する。この受信機／ダウンコンバータは、ＲＦ領域内の信号を中間周波数（ＩＦ）に変換する。その信号はＩＦをベースバンドに復調するためのホストプロセッサ２６の受信機Ｉ＆Ｑ復調装置２５へ送信される。復調はホストプロセッサにより処理される。
【００１５】
これまでに開示した装置は送信機側も有しており、より具体的には、プロセッサ２６内にベースバンド信号をＩＦに変調するための送信機Ｉ＆Ｑ変調器２８が設けられる。この信号はトランシーバ２４内のアップコンバータ３０によりＲＦ領域にアップコンバートされる。図２の限定的でない例に示すように３つの送信方式が想定される場合、アップコンバータ３０は、携帯電話の電力増幅器３４と通信する携帯電話フィルタ３２へＲＦ信号を送信する。このフィルタ３２は、さらに携帯電話の方向性結合器３６に接続される。図の通り、携帯電話の方向性結合器３６は、携帯電話デュプレクサ１６と通信する。
【００１６】
また、アップコンバータ３０は、ＰＣＳ電力増幅器４０と通信するＰＣＳフィルタ３８へＲＦ信号を送信し、このフィルタ３８がさらにＰＣＳ方向性結合器４２と通信することができる。図の通り、ＰＣＳ方向性結合器４２は、ＰＣＳデュプレクサ１８と通信する。図２の例では、アップコンバータ３０が、ＬＴＥ電力増幅器４６と通信するＬＴＥフィルタ４４へＲＦ信号を送信する。このフィルタ４４は、さらにＬＴＥ方向性結合器４８と通信することができる。図の通り、このＬＴＥ方向性結合器４８は、ＬＴＥデュプレクサ又はＴ／Ｒスイッチ２０と通信する。簡単に開示すれば、必要な場合には３つ全てのカプラ３６、４２、４８が互いに通信することができ、少なくとも１つのカプラ４８がトランシーバ２４内のパワー検出器５０と通信することができる。
【００１７】
図１の説明の締めくくりとして、ホストプロセッサ２６は、整合回路１４を以下の原理に基づいて構成するようスイッチ制御レジスタ又はＩ／Ｏ５２を実行することができる。また、プロセッサ２６は、特に、以下でさらに説明するルックアップテーブルを記憶することができるディスクベースのメモリ又はフラッシュメモリ５４などのソリッドステートメモリのようなメモリにアクセスすることができる。
【００１８】
次に図２を参照すると、例示的な整合回路１４の詳細を見ることができる。整合回路１４は、整合要素の組を１つだけ有することもできるが、図の例では、整合回路１４は、整合要素６２の３つの組５６、５８、６０を有し、図の通り、１つの組がそれぞれのデュプレクサ１６〜２０と通信する。プロセッサ２６によって制御されるスイッチ６４は、整合要素のいずれの組５６〜６０がアンテナ１２と通信するかを定める。プロセッサ２６は、無線機１０が動作する特定のモードに適するようにスイッチ６４を設定するということが容易に理解されよう。このようにして、それぞれの整合要素の組５６〜６０は、携帯電話、ＰＣＳ、又はＬＴＥなどのたまたま対応する周波数帯域にしか適合しないようにする必要があることにより、これらを都合良く小型化することができるので、１つの大きな比較的かさばりやすいものとなるはずの整合要素の組が避けられる。
【００１９】
図２の例では、１つの組内の整合要素はキャパシタであり、これら整合要素は、図の通り、互いに並列に接続され、π形の構成を確立する。或いは、図５〜図７を参照しながら以下でさらに説明するように、整合要素に「Ｔ」形の構成又は「Ｌ」形の構成を使用することができる。キャパシタを用いた場合を比較して好ましくはないが、キャパシタの代わりに、インダクタ又は抵抗器を整合要素として使用することができる。整合要素の個々の組５６〜６０は、図の通り、それぞれの対向するインダクタ「Ｉ」を通じて接地することができる。必要であれば、整合回路１４の構成の一部として、インダクタ「Ｉ」を回路内に及び回路外に切り替えることもできる。
【００２０】
整合回路１４の構成におけるプロセッサ２６の例示的な論理を図３に示す。いくつかの実施形態では、この論理は、電源が入りネットワークに接続した状態６６から開始して、アクティブなコール又はその他のデータ通信が無線機１０を通じて進行中であるかどうかを判定するための判定区画６８へ移ることができる。また、カウンタ「ｎ」をゼロに初期化することもできる。
【００２１】
コールが進行中の場合、論理はブロック７０へ移り、コールが終わるまで後述する同調処理を阻止して、整合回路１４内の整合要素のネットワークにデフォルト構成を設定することができる。他の実施形態では、コールがアクティブであるかどうかに関わらず同調処理が行われてもよい。
【００２２】
図示の例では、コールがアクティブでない場合（又は電源を入れた直後に判定区画６８におけるアクティブコールテストを省いた場合）、論理はブロック７２へ移り性能尺度をチェックする。１つの実施形態では、プロセッサ２６が、トランシーバ内の受信信号強度表示（ＲＳＳＩ）を求める。別の実施構成では、信号対雑音比、ビット誤り率などのその他の性能尺度を使用することができる。
【００２３】
ブロック７２においても、プロセッサ２６は、現在使用中の変調プロトコルを求める。図１及び図２の例では、現在のプロトコルは、携帯電話又はＰＣＳ又はＬＴＥとなる。
【００２４】
判定区画７４へ進み、プロセッサ２６は、使用中の変調プロトコルに関して、（ＲＳＳＩなどの）性能尺度が感度閾値に反しているかどうかを判定する。これは、メモリ５４にアクセスして、現在使用中の変調プロトコルに関してＲＳＳＩ閾値の値をルックアップテーブルに入力することにより行うことができる。例示的なテーブルについては、図４を参照しながら以下でさらに説明する。必要であれば、ルックアップされる閾値を現在の瞬間的なＲＳＳＩと比較することができるが、図３に示す例では、判定区画７４において、プロセッサ２６が、２回又はそれ以上などの複数のサイクルを通じて平均ＲＳＳＩを計算し、この実際の平均ＲＳＳＩを閾値と比較する。
【００２５】
いくつかの実施構成では、実際のＲＳＳＩが、過剰な処理を制限するための閾値に反していない場合、論理は判定区画７６へ移り、判定区画７４における直近のＲＳＳＩテストの数字が２などの閾値の数字に等しいかどうかを判定することができる。等しくない場合、ブロック７８において、「ｎ」が１だけ増分され、論理はブロック７２へループして戻る。一方、「ｎ」が閾値を満たす場合には、論理はブロック７０へ移る。
【００２６】
判定区画７４において、ＲＳＳＩ値が閾値を満たしていない場合、いくつかの実施形態では、論理は、判定区画８０において、受信機の低雑音増幅器（ＬＮＡ）利得がその最も高い状態に設定されているかどうかを判定するための別のテストを含むことができる。最も高い状態に設定されていなければ、論理は、ブロック８２において、低雑音増幅器（ＬＮＡ）利得を最も高い状態に設定する。いずれにせよ、整合回路１４内の選択した整合要素６２の組５６〜６０の同調がブロック８４において開始される。ブロック８６において、第１の整合要素６２は回路内に切り替えられ、ＲＳＳＩが記録される。その後、整合要素としてＲＳＳＩ値を記録する第２の要素なども、１つずつ回路内へ切り替えられる。先の実施例と比較して好ましくない実施例ではあるが、必要であれば、この段階的な切り替えが、一度に２又はそれ以上の要素６２の切り替えを含むことができる。このようにして全ての整合要素６２が切り替えられると、ブロック８８において、最も高いＲＳＳＩの構成が選択される。従って、ブロック８８において、例えば最初の３つの要素６２のＲＳＳＩが最も高い場合、そのＲＳＳＩが整合回路１４のために選択された構成となる。この処理は状態８９において終了する。
【００２７】
媒体５４に記憶できるとともに上述のようなブロック７４において使用できる例示的な限定的でないルックアップテーブル９０を図４に示す。
【００２８】
本原理は、以下に限定されるわけではないが、ＰＣＳ、ＴＤＭＡ、ＧＳＭ、Ｅｄｇｅ、ＵＴＭＳ、ＣＤＭＡ  １ｘ−ＲＴＴ、１Ｘ−ＥＶＤＯ、８０２．１１ａ、８０２．１１ｂ、８０２．１１ｇ、８０２．１１ｎ、Ｗｉｍａｘ、ＬＴＥを含む数多くの通信プロトコルで使用することを想定されている。また、本原理は、半二重モード及び全二重モードの両方において使用することも想定されており、この後者の場合、整合回路１４の影響を送信機較正ルーチンに組み入れることにより、送信機性能の低下が避けられる。
【００２９】
具体的には、送信機の較正中に、上述の受信機の整合要素が回路内及び回路外に単独及びグループなどの様々な組み合わせで切り替えられる。この結果、送信機のインピーダンスが変化し、この変化がさらに送信機の出力パワー、利得、スプリアス発射などに影響を与えることができる。従って、較正中に個々の整合要素の組み合わせに対して送信機が同調されて、送信機性能が最適化されるようになる。個々の整合要素の組み合わせによって提供される個々のインピーダンスごとに特定の利得、入力パワーなどを確立することにより、送信機系を同調させることができる。個々のインピーダンスごとの送信機の設定を較正テーブルに記憶することができる。較正テーブルは動作中にアクセスされる。これにより、受信機内の整合要素が上述したように回路内及び回路外に切り替えられる。そして、関連するインピーダンスに対応する送信機の設定が変更され、送信機性能が最適化される。
【００３０】
図５は、一方の端部がスイッチに接続され、他方の端部がデュプレクサ又はＴ／Ｒスイッチに接続された共通の交差線１０６に整合要素の２つの組１０２、１０４が接続された「Ｔ」形の整合回路１００を示している。図６及び図７には、スイッチ及びデュプレクサ又はＴ／Ｒスイッチに接続された交差線１１０に整合回路１０８が接続された「Ｌ」形の回路を示している。図６と図７の差違は、図６では、交差線１１０がデュプレクサ／Ｔ／Ｒスイッチ側のインダクタ１１２を通じて接地されているのに対し、図７では、これがスイッチ側のインダクタ１１２を通じて接地されている点である。
【００３１】
本明細書では、特定の無線機における適応的インピーダンス整合のための整合回路を示し、これについて詳細に説明したが、本発明に含まれる主題は特許請求の範囲によってのみ限定されることを理解されたい。
【００３２】
例えば、整合回路１４の全て又は一部をトランシーバの集積回路内に移すことができる。さらに、図３の論理の全て又は一部をソフトウェアルーチンの一部として実現することもできる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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