(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信用の装置であって：
無線信号を送信する１又は複数の送信機と；
無線信号を受信する受信機と；
前記受信機、及び前記送信機のうち少なくとも１つは、第一の複数の鎖、及び第二の複数のアンテナを含むことと；
各々の鎖を選択されたアンテナに選択的に接続するための複数の鎖と複数のアンテナの間のアンテナ選択部と；
選択されるアンテナの組み合わせは、受信した無線信号から得られる基準に基づいて選択され、受信機における無線のフェーディングを低減するために、受信鎖に接続したアンテナ構成が形成されることと；を備え、
前記選択されるアンテナの組み合わせは、前記無線信号の受信情報の想定される時系列に基づいて変更される装置。
【請求項２】
前記無線通信用の装置は、無線ＬＡＮを含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記無線ＬＡＮは、８０２．１１ｘのいずれかの標準規格に準拠して設計された無線ＬＡＮであることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記送信機、及び前記受信機は、複数入力複数出力システムを含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記受信機は、最大比合成方式によるシステムを含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記受信機は：
第一の複数の受信鎖、及び第二の複数のアンテナを含み；
各々の受信鎖は、選択されたアンテナに選択的に接続できる；
ことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記受信機は：
メディアアクセス制御チップを含み；
全ての前記受信鎖は、前記メディアアクセス制御チップに接続される；
ことを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
各々の受信鎖は、物理層チップと、独立整合変成器と、低雑音増幅器と、帯域通過フィルタとを順に含み、前記物理層チップは前記メディアアクセス制御チップに接続され、前記帯域通過フィルタはアンテナに接続されることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
さらに１つまたはそれ以上の電子スイッチを前記帯域通過フィルタと前記アンテナの間に含み、前記１つまたはそれ以上の電子スイッチはメディアアクセス制御チップによって制御される、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
さらに前記受信鎖と前記アンテナの間に位置する電子スイッチを含む、請求項６に記載の装置。
【請求項１１】
前記スイッチは、全ての前記鎖と全ての前記アンテナに接続することのできる１つのスイッチを含み；
いずれの鎖も、いずれのアンテナとも接続できる；
ことを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記スイッチは、複数の個別のスイッチを含み、各々の鎖は関連付けられた１つのスイッチに接続され、各々のスイッチはあるアンテナに接続され、スイッチと関連付けられた鎖は、各々の個別のスイッチによって、スイッチと接続したいずれのアンテナとも接続できることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記受信機は、どのアンテナと各々の受信鎖とを前記スイッチによって接続すべきかを、それぞれ採り得るアンテナ構成について前記受信信号の特性を測定し、最適なアンテナ構成を選択して判定するようにプログラムされることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
前記受信機は、各々の鎖の信号品質と、全体信号品質と、ビットエラー率と、パケットエラー率とを測定することを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記送信機は、第一の複数の送信鎖と、第二の複数のアンテナとを含み、各々の送信鎖は、選択されたアンテナに選択的に接続できることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
さらに前記送信鎖と前記アンテナの間に位置する電子スイッチを含む、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記１つまたはそれ以上のスイッチは、全ての前記鎖と全ての前記アンテナに接続することのできる１つのスイッチを含み；
いずれの鎖も、いずれのアンテナとも接続できる；
ことを特徴とする、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記１つまたはそれ以上のスイッチは、複数の個別のスイッチを含み、各々の鎖は関連付けられた１つのスイッチに接続され、各々のスイッチはあるアンテナに接続され、スイッチと関連付けられた鎖は、各々の個別のスイッチによって、スイッチと接続したいずれのアンテナとも接続できることを特徴とする、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
無線通信用の装置であって：
無線信号を送信する送信機と；
無線信号を受信する受信機と；
前記受信機は、第一の複数の受信鎖及び第二の複数のアンテナを含み、または前記送信機は、第三の複数の送信鎖及び第四の複数のアンテナを含み、またはその両方を含むことと；
各々の鎖を選択されたアンテナに選択的に接続する手段と；
複数の鎖に接続すべき前記アンテナの組み合わせを、受信した無線信号から得られる基準に基づいて選択し、受信機における無線のフェーディングを低減するために、前記鎖に接続したアンテナ構成を形成する手段と；を備え、
アンテナの組み合わせの選択は、前記無線信号の受信情報の想定される時系列に基づいて変更される装置。
【請求項２０】
各々の受信鎖または送信鎖を選択されたアンテナに選択的に接続する前記手段は、前記受信鎖または前記送信鎖と前記アンテナの間に位置する電子スイッチを含むことを特徴とする、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記スイッチは、前記全ての受信鎖または送信鎖と前記全てのアンテナに接続し、いずれの鎖もいずれのアンテナとも接続できることを特徴とする、請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
前記スイッチは、複数の個別のスイッチを含み、各々の鎖は関連付けられた１つのスイッチに接続され、各々のスイッチはあるアンテナに接続され、スイッチと関連付けられた鎖は、各々の個別のスイッチによって、スイッチと接続したいずれのアンテナとも接続できることを特徴とする、請求項１９に記載の装置。
【請求項２３】
各々の鎖に接続すべき前記アンテナを選択する前記手段は、どのアンテナと各々の受信鎖とを前記スイッチによって接続すべきかを、それぞれ採り得るアンテナ構成について前記受信信号の特性を測定し、最適なアンテナ構成を選択して判定するようにプログラムされた制御部を含むことを特徴とする、請求項１９に記載の装置。
【請求項２４】
前記受信機は、各々の鎖の信号品質と、全体信号品質と、ビットエラー率と、パケットエラー率とを測定することを特徴とする、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
無線通信システムにおいて送信機からの無線信号を受信する受信機であって：
第一の複数の受信鎖と；
第二の複数のアンテナと；
各々の受信鎖は、選択されたアンテナに選択的に接続できることと；
前記アンテナは、様々なアンテナ構成について受信信号を測定することで得られる基準に基づいて選択され、受信機における無線のフェーディングを低減するために、受信鎖に接続したアンテナ構成を形成することと；を備え、
前記受信機は、アンテナの組み合わせを選択し、前記無線信号の受信情報の想定される時系列に応じて前記選択を変更するように構成されている受信機。
【請求項２６】
さらに前記受信鎖と前記アンテナの間に位置する電子スイッチを含む、請求項２５に記載の受信機。
【請求項２７】
無線通信システムにおいてフェーディングを低減する方法であって：
第一の複数の受信鎖及び第二の複数のアンテナを有する受信機、または第三の複数の送信鎖及び第四の複数のアンテナを有する送信機、またはその両方を備え；
各々の鎖に接続すべき最適なアンテナの組み合わせを、受信した無線信号から得られる基準及び受信した無線信号の受信情報の想定される時系列に基づいて選択し、受信機における無線のフェーディングを低減するために、前記鎖に接続したアンテナ構成を形成し；
前記選択したアンテナを各々の鎖に接続する；
方法。
【請求項２８】
前記各々の鎖に接続すべき最適なアンテナは、それぞれ採り得るアンテナ構成について受信信号の特性を測定し、最適なアンテナ構成を選択することによって選択されることを特徴とする、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記受信鎖、または前記送信鎖は、電子スイッチを介して前記選択されたアンテナと接続されることを特徴とする、請求項２７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連する出願の参照】
【０００１】
適用なし。
【連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載】
【０００２】
適用なし。
【提出されたコンパクトディスクへの参照】
【０００３】
適用なし。
【著作権保護下にある内容に関する注意】
【０００４】
本特許文献の内容の一部は、米国及びその他の国の著作権法による著作権保護の対象である。著作権者は、特許商標局による特許ファイルまたは記録としての特許文書または特許の開示の複製の場合を除き、著作権に関する全ての権利を留保する。著作権者は、本特許文献を秘密として維持する権利を放棄するものではなく、米国特許法施行規則１．１４条に基づく権利を制限なく保持する。
【技術分野】
【０００５】
本発明は、一般的に無線通信に関し、特に無線通信システムにおける無線のフェーディングの低減に関する。
【背景技術】
【０００６】
無線通信は、近年その機動性と便利さにより普及してきている。無線通信の基本的な特徴は、線を介さず空中を通して無線信号を送受信することであり、しばしば基地局と基地局の間で行われる。１つの独特な無線通信システムの形態は、無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）である。無線ＬＡＮは、数多くの標準規格、特に８０２．１１ｘという複数のＩＥＥＥの標準規格に準拠して構築される。情報は、典型的にはパケットとして送信され、識別情報、実質的な情報、及びエラー情報を含む。また、完全なメッセージは、多くの分かれたパケットに含まれる可能性がある。
【０００７】
どういった形態の無線システムが用いられたとしても、共通的な要求または目標となるのは、高い性能である。これら全てのシステムは、無線の電波に関する性能の問題に直面する。無線の電波の問題による信号のばらつき（ｖａｒｉａｔｉｏｎ）は、システム性能に負の影響を与え得る。
【０００８】
無線の電波（例えば、８０２．１１による無線ＬＡＮから送信される信号の電波）は、空間的かつ経時的なフェーディングに遭遇する。フェーディングの原因には、無線が複数の経路を通ること、及び環境内の物体の動きに起因する無線の建設的干渉と相殺的干渉が含まれる。こうしたフェーディングは、少しでも距離が変わると無線信号の強度が数デシベルも変化し、さらに単一の場所でも信号強度が経時的に変化することの原因となり得る。
【０００９】
無線のフェーディングは、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ：複数入力複数出力）などの技術に基づく無線システムの問題である。ＭＩＭＯなどのシステムでは、１つの周波数チャネルにおける容量を増加させるために、空間的多重化が用いられる。２つまたはそれ以上のアンテナから同時にデータが送信され、各アンテナからのデータはそれぞれ異なったデータである。例えば、３つの送信アンテナ（Ｔｘ）と３つの受信アンテナ（Ｒｘ）を用いると、８０２．１１によるチャネルのスペクトル効率（即ち容量）は、３倍に増加する可能性がある。しかし、ＭＩＭＯシステムの性能は、各３つの受信アンテナが、各３つの送信アンテナから受信した信号の性質に依存する。理想的には、各送信アンテナから各受信アンテナへの経路には相関性が無く、受信機において信頼性のある逆多重化ができる程度に十分なＳＮ比（ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ：ＳＮＲ）を持つ。しかしながら、受信機の３つのアンテナのうち１つまたはそれ以上において信号が低いＳＮ比を持つ可能性があり、少しでも（例えば３インチ）離れた場所なら十分に高いＳＮ比の信号が存在するかも知れないにも関わらず、ＭＩＭＯシステムにおいて、望まれるデータ率（例えば７２Ｍｂｐｓ）を維持できない可能性がある。
【００１０】
無線のフェーディングは、ＭＩＭＯまたはＳＩＭＯ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｓｉｎｇｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ：単一入力複数出力）システムで使用することのできる最大比合成方式（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｒａｔｉｏ  Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ：ＭＲＣ）を採用したような、受信機において一貫した合成方法を用いる無線ＬＡＮにとっても問題となる。ＭＩＭＯと共に最大比合成方式による処理が行われる場合では、データは送信機の２つまたはそれ以上のアンテナから同時に送信されるが、送信アンテナ上のデータは同じシーケンスであって、恐らく固定的な時間の遅延によるオフセットのみが存在する。ここで、受信機におけるＳＮ比を向上させるために追加的な（＞１）受信機が用いられ、空間的に離れた受信アンテナによりフェーディングを回避することが試みられる。
【００１１】
フェーディングが発生している間、受信機の性能は、単純に受信機をその近辺で動かすことによって改善できることがある。しかしながら、それは受信機が大きく動かせない物体の一部である場合には実践的ではなく、携帯端末の利用者でも性能向上のためにどの方向へどう受信機を正確に動かすべきか明確ではないことがよくあるため、使い勝手もよくない。
【００１２】
ＭＩＭＯ及びＭＲＣ型のシステムにおけるフェーディングの緩和に役立てるために、追加の受信経路が通常加えられる。追加された受信鎖（Ｒｘ  ｃｈａｉｎ）は、専用アンテナだけでなく、専用の低雑音増幅器、物理層チップ（無線及びデジタル処理用）、及び他のコンポーネントを含む。追加された各アンテナ（処理経路）からの信号は、受信機によって処理される。もともとシステムに存在する鎖とは並列にこれら追加的な処理の鎖を
加えることにより、空間的に離れた場所から無線をサンプリングしながら、受信機は受信信号のＳＮ比を改善することができ、つまり全てのアンテナに同時に作用するフェーディングの可能性を低減する。従って、追加されたアンテナは、ＭＩＭＯ及びＭＲＣ型の無線システムにおける性能を改善する、空間ダイバーシティ、偏波ダイバーシティ、指向性ダイバーシティ、及びその他の形態のダイバーシティをもたらすことができる。しかしながら、このアプローチの問題は、並行に追加的な処理の鎖を加えることが計算上複雑で、より多くのコンポーネントを追加することになり、より高価で、実装するには小型さに欠けることになる。
【００１３】
従って、無線通信システムにおける無線のフェーディングを低減するためのよりよい方法及び装置が提供されることが望ましい。
【発明の開示】
【００１４】
本発明の１つの特徴は、無線信号を送信する送信機と無線信号を受信する受信機を有する無線通信装置である。前記受信機は、第一に複数の受信鎖を、第二に複数のアンテナを含む。各受信鎖は、アンテナに選択的に接続できる。前記アンテナは受信した無線信号から得られる基準に基づいて選択され、受信機における無線のフェーディング低減のために、受信鎖に接続したアンテナ構成が形成される。
【００１５】
本発明は、無線ＬＡＮに適用されるものであり、その無線ＬＡＮには、８０２．１１ｘのどの標準規格に準拠して設計された無線ＬＡＮをも含む。本発明は、送信機と受信機を備えるＭＩＭＯシステムとして無線システム、及びＭＲＣシステムとしての受信機に適用される。
【００１６】
本発明の他の特徴は、受信機が、アンテナと受信鎖とを接続する電子スイッチを含むことである。受信機は、どのアンテナと各受信鎖とをスイッチによって接続すべきかを、それぞれ採り得るアンテナ構成について受信信号の特性を測定し、最適なアンテナ構成を選択して判定するようプログラムされる。
【００１７】
本発明のさらに別の特徴は、無線通信装置であって、無線信号を送信する送信機と、無線信号を受信する受信機であって第一に複数の受信鎖と第二に複数のアンテナとを含む受信機と、選択したアンテナに各受信鎖を接続する手段と、受信した無線信号から得られる基準に基づいて各受信鎖と接続すべきアンテナを選択し受信機における無線のフェーディング低減のための受信鎖に接続したアンテナ構成を形成する手段と、からなる無線通信装置である。
【００１８】
本発明のまたさらに別の特徴は、無線通信システムにおけるフェーディングを低減させる方法であって、第一に複数の受信鎖、第二に複数のアンテナを含む受信機を備え、受信した無線信号から得られる基準に基づいて各受信鎖と接続すべきアンテナを選択し、受信機における無線のフェーディング低減のための受信鎖に接続したアンテナ構成を形成し、各受信鎖に選択したアンテナを接続する方法である。各鎖に最適なアンテナの選択は、それぞれ採り得るアンテナ構成について受信信号の特性を測定し、最適なアンテナ構成を選択することにより行われる。
【００１９】
本発明は、アンテナを選択するためにスイッチを通して複数の送信鎖と接続する送信機にも適用することができる。
【００２０】
本明細書における詳細な説明は、本発明の好適な実施形態について十分に開示することを目的としており、何ら制限を課すことなく、これ以降の本明細書における記述から本発明の特徴はさらに導かれるだろう
【００２１】
説明のためにより具体的に図面を参照すると、本発明は一般的に、図１から図５に示したような装置及び方法に具体化される。ここで記載する基本的な概念から外れることなく、装置における構成や部品の詳細を変更してもよく、方法における特定のステップや順序について変更してもよいことは、理解されるであろう。
【００２２】
本発明は、無線による信号の伝播のためのシステムに適用され、そこには特に、８０２．１１準拠の無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）によって送信される無線信号の伝播を含む。これらの形態のシステムの基本的な構造と運用は、当該技術領域においてよく知られている。システムは送信機と受信機を含み、または送受信機の組合せであって、アンテナと関連付けられている。システムは、一般的に、様々な変調方式及び復調方式によって運用される。情報は、典型的には、パケットの中で伝送される。
【００２３】
無線システムの送信機と受信機は、様々な方法で通信経路を確立するよう構成することができる。４つの形態として挙げられるのは、単一入力単一出力であるＳＩＳＯ；単一入力複数出力であるＳＩＭＯ；複数入力単一出力であるＭＩＳＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｓｉｎｇｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）；複数入力複数出力であるＭＩＭＯであり、これらは送信機及び受信機上に１つ、またはそれ以上のアンテナを持つかどうかによって決まる。送信機及び受信機上により多くのアンテナを持つことは、より多くの経路が存在することになる。
【００２４】
最大比合成方式（ＭＲＣ）は、各受信信号に重み付けを行う技術である。システムは、アンテナアレイの受信アンテナにそれぞれ結合した多重ゲイン増幅器を含む。各受信信号は、その信号のＳＮ比の値に比例して重み付けされる。そして、重み付けされた値が合計される。
【００２５】
本発明は、こうした無線システムの空間的かつ経時的なフェーディングの低減を目指している。フェーディングは、無線が複数の経路を通ること、及び環境内の物体の動きに起因する無線の建設的干渉と相殺的干渉を原因として起こり得る。またこれらフェーディングは、少しの距離の変化で無線信号の強度が大きく変化し、または強度が経時的に変化することの原因となり得る。つまり、利用者が受信する信号は、利用者が移動した場合、または静止している場合であっても大きく変化し得るのである。こうした信号の変化は、システム性能を劣化させる可能性がある。
【００２６】
本発明が適用される無線システムには、限定としてではないが、ＭＩＭＯ（複数入力複数出力）などの技術に基づくシステムが含まれる。このＭＩＭＯシステムにおいては、１つのチャネルの容量を増加させるために、空間的多重化が用いられる。異なるデータが複数のアンテナから同時に送信される。例えば、Ｎｔ＞１、Ｎｒ＞１として、Ｎｔ個の送信アンテナとＮｒ個の受信アンテナを用いることで、８０２．１１チャネルのスペクトル効率（つまり容量）を向上させることができる。しかしながら、ＭＩＭＯシステムの性能は、Ｎｒ個の各受信アンテナにおいてＮｔ個の各送信アンテナから受信した信号に依存する。理想的には、各送信アンテナから各受信アンテナへの経路には相関性が無く、受信機において信頼性のある逆多重化ができる程度に十分なＳＮ比を持つ。しかしながら、受信機のＮｒ個のアンテナのうち１つまたはそれ以上において、同じアンテナで適正な信号を受信するための適当なＳＮ比が得られる場所が非常に近くにありながら、信号のＳＮ比が十分なデータ率（例えば７２Ｍｂｐｓ）を提供できない低い範囲内となる可能性がある。
【００２７】
無線のフェーディングは、例えば最大比合成方式（ＭＲＣ）を採用したような、受信機において一貫した合成方法を用いる無線ＬＡＮにとっても問題となる。ＭＲＣシステムは、ＭＩＭＯまたはＳＩＭＯシステムとすることができる。ＭＩＭＯと共にＭＲＣによる処理が行われる場合では、データは送信機の２つまたはそれ以上のアンテナから同時に送信されるが、送信アンテナ上のデータは全て同じシーケンスであって、恐らく固定的な時間の遅延によるオフセットのみが存在する。ここで、受信機におけるＳＮ比を向上させるために追加的な受信機が用いられ、空間的に離れた受信アンテナによりフェーディングを回避することが試みられる。
【００２８】
本発明において、ＭＩＭＯ及びＭＲＣ型のシステムには２つの段階があり、第一段階はアンテナを選択する段階、第二段階は実質的な信号処理の段階である。以下の例は、無線受信機に基づくものであるが、無線送信機にも同じように応用できる。一般的に、１つの受信鎖と１つまたはそれ以上のアンテナの間には電子スイッチが置かれ、その電子スイッチは、時間によらず受信鎖を多くても１つのアンテナにのみ接続できる。３つの受信鎖を持つＭＩＭＯまたはＭＲＣ型のシステムには、各受信鎖と１つまたはそれ以上のアンテナの間に電子スイッチがある。少なくとも１つの受信鎖は、受信鎖自体と1つ以上のアンテナの間に電子スイッチを持つ。よって、３つの受信鎖を持つシステムは、４つまたはそれ以上のアンテナを持つことになる。
【００２９】
図１は、３つの受信鎖（第一、第二、第三）１１、１２、１３を有する受信機１０の無線先端部（ＲＦ  ｆｒｏｎｔ  ｅｎｄ）の詳細を示している。各受信鎖１１、１２、１３は、物理層（ＰＨＹ）チップ１４（無線回路網を含む）、バラン回路（ＢＡＬＵＮ：独立整合変成器）１５、低雑音増幅器（ＬＮＡ）１６、及び帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）１７が順次接続されて形成される。各受信鎖の物理層チップ１４は、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）チップ１８に接続される。メディアアクセス制御チップ１８及び物理層チップ１４は併せて、受信機の無線チップセット（ＰＨＹ／ＭＡＣ）１９を形成する。これら個々のコンポーネントは、当該技術領域においてよく知られている。受信機１０は、無線信号を送信機２４から受信する。これらコンポーネントのうち複数が物理的に１つのコンポーネント／パッケージにまとめられてもよく、図示されているものは、実施される機能の一例である。
【００３０】
受信鎖１１、１２、１３の各帯域通過フィルタ１７はそれぞれ電子スイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３）２１、２２、２３と接続され、各スイッチは空間的に離れた一組のアンテナ（ＡＮＴ）２０と接続される。ＳＷ１はＡＮＴ１及びＡＮＴ２；ＳＷ２はＡＮＴ３及びＡＮＴ４；ＳＷ３はＡＮＴ５及びＡＮＴ６と接続される。スイッチ２１、２２、２３は、無線チップセット１９によって制御される。スイッチ２１、２２、２３により、関連付けられたアンテナ２０のどのアンテナも、それぞれ対応する受信鎖１１、１２、１３に接続させることができる。運用においては、接続されたアンテナ２０は無線信号を受信し、無線信号はそれぞれ受信鎖１１、１２、１３を通って無線チップセット１９に到達して処理される。受信機１０は、最良の受信信号を提供するために、最適なアンテナの組合せを選択する。
【００３１】
図１に例示されている実施形態において、各受信鎖は２つのアンテナに接続される可能性があり、６つのアンテナ体系を形成する。各受信鎖の２つの受信アンテナはそれぞれ、無線チップセット（ＰＨＹ／ＭＡＣ）によって制御可能な電子スイッチに接続される。このスイッチを使って、受信機のチップセットは、２つのアンテナのどちらをデータ受信に用いるべきかを受信機ごとに判定する。（また、どの１つまたはそれ以上のアンテナを、この装置からの送信の間に使用するべきかをも判定する。同じ装置が送信機としても使用され得るためである（通常は使用される）が、同時に送受信に使用されることは無い。）
【００３２】
単純に受信鎖ごとに２つのスイッチを用いる図１の実施形態の代わりとなるスイッチの配置を使用してもよい。図２は、空間的に離れた複数のアンテナ（ＡＮＴ１・・・ＡＮＴＮ）３２とより複雑なスイッチ３３を介して接続した複数の受信鎖（第一・・・第Ｍ）３１を有する受信機３０を示している。スイッチ３３により、アンテナ３２のどれを受信鎖３１のどの受信鎖に接続することもできる。受信機３０の詳細は受信機１０と同様であり、繰り返し記述することはしない。一般的に、本発明は、望む通りにいくつのアンテナを用いていくつの受信鎖と接続してもよく、どのようなスイッチの配置で実装してもよい。
【００３３】
これによって、無線のフェーディングを回避するシステムの能力が、受信機の複雑さ／コストの大幅な増加を避けながら改善される。図１の例によれば、ＬＮＡやＰＨＹの数、及びＰＨＹとＭＡＣが６つの受信鎖を同時にサポートする複雑さを増大させる代わりに、比較的低コストである３つのスイッチのみが必要となる。システムの残りの部分は元の３つの鎖のシステムのままだが、単純に３つのスイッチと３つの追加アンテナから選択してできる３つの鎖の様々な体系によって、本発明は、効率的に６つの鎖からなるシステムのような形を作り出した。
【００３４】
ここで問題となるのは、パケットの受信中に、各受信鎖に接続するアンテナとして２つのアンテナのうちのどちらを選択すべきか、というものである。各アンテナは、ＭＩＭＯの性能のため、及びフェーディングの影響の低減のために重要な空間的ダイバーシティを備えるように、空間的に離れていることに注意して欲しい。加えて、各アンテナは、システム性能の全体を改善させるための他の形のダイバーシティを持つ可能性がある。そうしたダイバーシティには、偏波ダイバーシティ、及び指向性ダイバーシティが含まれる。以下の方法は、各スイッチに接続するアンテナを選択し、切り替えるために用いられる。
【００３５】
図３は、到着した信号をどのアンテナで受信するかを選択するための、本発明に係る方法を描いている。その方法は、例えば８０２．１１（または他の無線）によるＰＨＹ及びＭＡＣの内部などのように、本発明に係る装置において、図１の受信機１０のチップセット１９の中に実装される。本発明を実装するために必要な指標を測定、計算する基本的な機能は、当該技術領域においてよく知らおり、事実として、ほとんどの８０２．１１のチップセットの供給元により実装されている。これまで実装されていないのは、ここで説明している複数のアンテナの実装、必要とされるスイッチ、及び測定、計算された指標に基づくアンテナ選択に関する高水準の論理である。
【００３６】
受信機が最初に新しい遠隔装置との関わりを持つ際（即ち無線信号を受信する際）、図３のステップ４０に示されているように、受信機は信号のある特徴またはパラメータを測定する。好適には、本発明によれば、（遠隔装置からの送信されるパケットごとの）各受信鎖の信号品質（即ちＳＮ比（ＳＮＲ））、全体信号品質（全体信号品質  ＝  ＭＲＣの処理後に現れる最終的な信号のＳＮ比）、符号化されないビットエラー率（Ｂｉｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ：ＢＥＲ）、及び／またはパケットエラー率（Ｐａｃｋｅｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ：ＰＥＲ）が、受信したパケット全体ごとに、各受信鎖のアンテナの組合せのぞれぞれ（またはいくつか）について、ステップ４１に示されたように測定される。これについて、好適には全ての指標が用いられることになるが、うち１つまたはそれ以上の指標が利用できない場合は、システムにおいて他の指標のみ機能させてもよい。現在説明している、３つの受信鎖がそれぞれ２つのアンテナのみと接続する場合においては、最大で８つの接続の仕方（ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｉｅｓ）がある。しかしながら、より多くの接続の仕方を得ることもできる。例えば、６つのアンテナが全て３つの異なるスイッチに接続され得る任意の構成においては、１２０の接続の仕方がある。この場合、ステップ４２に示したような、特定のアンテナの組合せのみを精査する演繹的知識を用いてもよい。最適なアンテナ構成は、ステップ４３に示されたとおり、この情報または受信信号から得られる“選択基準”に基づいて選択される。
【００３７】
最適なアンテナの組合せが、アンテナのＳＮ比、リード・ソロモン復号化前の生データのビットエラー率（及び／または最終的なパケットエラー率）に基づいて一度選択されると、そのアンテナ選択は、遠隔装置から全てを受信する間維持される。これは、受信機がただ１つの送信機のみからデータを受信するという、例えば家庭のＡＶ用ネットワークにおける映像クライアントのような場合には許容できるものである。このステップは、ステップ４４、４５及び４６に示されている。受信機は、ステップ４５で到着した無線信号を受信している間、選択された構成をステップ４４として維持し、伝送情報を得るために、ステップ４６にてこれらの信号を処理する。
【００３８】
受信機が１つよりも多くの受信機をサポートしなければならない場合は、システムの要求に依存して複数の選択肢が存在する。第一の選択肢は、受信装置の物理的な姿勢、装置上のアンテナの位置、及びシステムが用いられる環境において、演繹的に全体の構成として最適と見なされる構成に、受信に用いるべきアンテナを単純に固定化することである。第二の選択肢は、最後に受信したパケットの送信元であった送信機からのパケット受信を最適化するように、受信アンテナを選択することである。第三の選択肢は、受信情報として想定される時系列に従って、アンテナ構成を変化させることである。例えば、第一のパケットが第一の受信機からのものであり、５０パケットが第一の受信機から来ると想定される場合は、５０パケットを受信するまで、アンテナの選択を第一の受信機に向けて最適化された状態に維持する。これらは、追加的に可能な選択肢である。
【００３９】
受信機で用いるべきアンテナの組合せを知得するための前述の方法に加えて、またはその代わりとして、受信機は、ステップ４７に示したとおり、よりよい受信アンテナの組合せを利用できるかを判定するために、受信アンテナの組合せを周期的に変化させることができる。これは、送信機からの実データの受信中に行ってもよいし、ステップ４８に示したとおり、この目的のためだけに伝送されるパケットを受信する間に行ってもよい。加えて、環境内の物体の移動などに起因する経時的フェーディングが原因となり得るような、ある受信アンテナの組合せにおいてパケット受信を失敗した際（閾値に依存し、1回または複数回失敗した際）に、そうした新しい組合せの探索を行ってもよい。アンテナ構成の変更を行うための受信機からのエラー信号の取得は、ステップ４９に示されている。
【００４０】
これまで受信について述べているが、送信に使用すべきアンテナの組合せを知得し選択することにも、同様の方法を用いることができる。図４及び図５に示している通り、送信及び受信のための回路図は、“受信鎖”が“送信鎖”に置き換えられ、低雑音増幅器（ＬＮＡ）が電力増幅器（ＰＡ）に置き換えられている点を除いて、基本的に同じものである。図４において、送信機２５は３つの送信鎖２７、２８、２９からなり、各鎖のＬＮＡ１６がＰＡ３６に置き換わっている点を除いて、図１の受信鎖１１、１２、１３と同様である。残りのコンポーネントは図１と同様で、同じ数字の符号を付している。送信機２５は、無線信号を受信機２６に送信する。図５は、より複雑なスイッチ３３を介してアンテナ３２に接続した複数の受信鎖（第一・・・第Ｍ）３５を有する送信機３４を、図２と同じように示している。
【００４１】
前述の例では、３つの鎖と鎖ごとに２つのアンテナを持つシステムについて考察しているが、他の構成を用いてもよい。鎖ごとに２つより多くのアンテナの候補を用いてもよい。図２は、より複雑なスイッチの構成について示している。
【００４２】
異なる無線技術をサポートしてもよい（例えば８０２．１１ｘ、８０２．１６など）。本発明は、一般的に、いかなる無線システムにおけるフェーディングの問題にも適用される。
【００４３】
前述の説明は多くの詳細な記述を含んでいるものの、それにより本発明の技術的範囲を制限するように解釈するべきではなく、単に本発明に係る実施形態のうち現時点で好適ないくつかについての説明を提供しているのみである。それ故、本発明の技術的範囲は、いわゆる当業者にとって明白となる他の実施形態を広く包含するものであり、従って本発明の技術的範囲は添付した特許請求の範囲以外のいかなるものによっても制限されるべきではない。ここでの単数の要素への言及は、特にそう記述した場合を除いて“１つ、またはただ１つ”を意味するものではなく、“１つまたはそれ以上”を意味する。前述の好適な実施形態の要素と構造的、化学的または機能的に同等であって、いわゆる当業者に知られた全ての要素は、ここでの言及に明確に含まれ、本発明の特許請求の範囲に包含されるように意図する。さらに、任意の装置または方法は、本発明が解決しようとする各課題の全てに取り組むことを要さずとも、本特許請求の範囲に包含される。また、本開示範囲内のどのような要素、コンポーネント、または方法におけるステップも、その要素、コンポーネント、または方法におけるステップが特許請求の範囲において明記されているかに関わらず、公衆に開放されることを意図するものではない。また、ここでの特許請求の範囲のどの要素も、“する手段（ｍｅａｎｓ  ｆｏｒ）”という句を用いて明記した場合でない限り、米国特許法第１１２条第６項の既定に従って解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
本発明は、単に説明目的としての以下の図面を参照することで、より十分に理解されるだろう。
【図１】本発明に係るアンテナのスイッチングの１つの実施形態を含む、無線システムの受信機の無線先端部の回路図である。
【図２】本発明に係るアンテナのスイッチングの他の実施形態を示している。
【図３】本発明に従って受信鎖においてアンテナを選択する方法のフローチャートである。
【図４】本発明に係るアンテナのスイッチングの１つの実施形態を含む、無線システムの送信機の無線先端部の回路図である。
【図５】本発明に係る送信機向けのアンテナのスイッチングの他の実施形態を示している。
【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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