(57)【要約】本発明は、第一及び第二のアンテナ素子を含むアンテナダイバシティに関するものであり、第一のアンテナ素子は、アクティブモードで動作し、第二のアンテナ素子は、無給電モードで動作する。本発明は、第一のアンテナ素子とトランシーバとの間のアクティブパスでの電磁信号について予め決定された信号品質を最大にすることを可能にしつつ、不整合の量を最小にする。第二のアンテナ素子に接続される最適な調節可能なインピーダンスを選択するため、セレクションユニット１４０だけでなくプレセレクションユニット１３０を提供することで、該不整合の量が予め決定された閾値以下となり、同時に、送受信された電磁信号について予め決定された品質基準が、許容できる不整合により決定される範囲内で最良に満たされることが保証される。本発明は、かかるアンテナダイバシティを動作するための方法に関する。
2005535243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクティブモードで動作するために配置され、電磁信号を送受信する電子装置のトランシーバに第一のアンテナ素子を接続するためのコネクションを含む第一のアンテナ素子と、電磁結合により該第一のアンテナ素子のインピーダンスを干渉することにより無給電モードで動作するために配置される第二のアンテナ素子とを有するアンテナダイバシティであって、
該無給電モードにおける該第二のアンテナ素子は、調節可能なインピーダンスにより終端され、
該アクティブモードにおけるアンテナ素子のインピーダンスと該トランシーバのインピーダンスとの間の不整合の量が予め決定された閾値以下であることを保証する調節可能なインピーダンスを調節するプレセレクションユニットと、
送受信される電磁信号について予め決定された受信信号の品質基準を最良に満たすため、該プレセレクションユニットにより決定された範囲内で調節可能なインピーダンスを調節するセレクションユニットとを有する、
ことを特徴とするアンテナダイバシティ。
【請求項２】
アンテナダイバシティを動作する方法であって、該アンテナダイバシティは、第一のアンテナ素子と第二のアンテナ素子とを含み、該第一のアンテナ素子は、電磁信号を送受信するトランシーバに接続されることによりアクティブモードで動作し、該第二のアンテナ素子は、該第一のアンテナ素子への電磁結合により該第一のアンテナ素子のインピーダンスを干渉することにより無給電モードで動作し、
該アクティブモードにおけるアンテナ素子のインピーダンスと該トランシーバのインピーダンスとの間の不整合の量が予め決定された閾値以下であることを保証する調節可能なインピーダンスを調節するステップと、
送受信される電磁信号について予め決定された受信信号の品質基準を最良に満たすため、プレセレクションユニットにより決定された範囲内で調節可能なインピーダンスを選択するステップとを有する、
ことを特徴とする方法。
【請求項３】
該調節するステップ及び選択するステップは、場合によって繰り返されるか、予め決定された時間間隔の後に繰り返されるか、不整合における変化の後に繰り返されるか、若しくは受信された信号品質の変化の後に繰り返される、
請求項２記載の方法。
【請求項４】
該調節可能なインピーダンスを調節するステップは、
該第二のアンテナ素子の調節可能なインピーダンスをｎ１個の異なる量に順次に変化させ、該第一のアンテナ素子のインピーダンスと該トランシーバのインピーダンスとの間の不整合の調整された量、及び該第一のアンテナ素子により送受信される電磁信号の信号品質の基準に関する調整された性能の程度を検出するサブステップを含む、
請求項２又は３記載の方法。
【請求項５】
トランシーバと、
電磁信号を送受信するためにトランシーバに第一のアンテナ素子を接続する第一の入力と、
電磁結合により該第一のアンテナ素子のインピーダンスを干渉することによる無給電モードにおける動作のために配置される第二のアンテナ素子を接続する第二の入力と、
該第二のアンテナ素子を終端するために該第二の入力に接続される調節可能なインピーダンスとを有し、
該第一の入力に接続され、該調節可能なインピーダンスを調整するための出力を有するプレセレクションユニットであって、アクティブモードにおけるアンテナ素子のインピーダンスと該トランシーバのインピーダンスとの間の不整合の量が予め決定された閾値以下であることを保証するために動作可能なプレセレクションユニットと、
該プレセレクションユニットと、受信された信号の品質情報を提供する該トランシーバの出力とに接続されるセレクションユニットであって、送受信された電磁信号について予め決定された受信信号の品質基準を最良に満たすため、該プレセレクションユニットにより決定された範囲内で該調節可能なインピーダンスを調節するために動作可能なセレクションユニットとをさらに有する、
ことを特徴とする集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナダイバシティに関し、アンテナダイバシティは、第一及び第二のアンテナ素子を有しており、第一のアンテナ素子は、アクティブモードで動作するために配置され、電磁信号を送受信するための電子装置のトランシーバに該第一のアンテナ素子を接続するためのコネクションを有しており、第二のアンテナ素子は、電磁結合により該第一のアンテナ素子のインピーダンスを干渉することにより無給電モードで動作するために配置され、無給電モードにおけるアンテナ素子は、調節可能なインピーダンスにより終端される。
【０００２】
また、本発明は、アンテナダイバシティを動作するための方法に関し、かかるダイバシティは、第一及び第二のアンテナ素子を含んでおり、第一のアンテナ素子は、電磁信号を送受信するためのトランシーバに接続されることによりアクティブモードで動作し、第二のアンテナ素子は、該第一のアンテナ素子への電磁結合により第一のアンテナ素子のインピーダンスを干渉することにより無給電モードで動作する。
【背景技術】
【０００３】
アンテナダイバシティは、従来技術で実質的に知られている。単一のアンテナに比較して、アンテナダイバシティは、エンハンスされた音質、呼び出しの抜け落ちの低さ、及びビルディング、テーブル、椅子、木等に対する無線信号の反射又は偏向を引き起こす過酷な信号環境においてさえも拡大されたレンジを可能にする。
【０００４】
公知のアンテナダイバシティの例は、Scott,  N.L.,  Leonard-Taylor,  M.O.及びVaughan  R.  Gによる論文“Diversity  gain  from  a  single-port  adaptive  antenna  using  switched  parasitic  elements  illustrated  with  a  wire  and  monopole  prototype”,  IEEE  Trans.  on  A  &  P,  vol  47,  No.6,  p.1066-1070,  June  1999で開示されている。かかる論文で開示されているアンテナダイバシティが図２に示されており、以下に簡単に説明される。
【０００５】
図２によれば、アンテナダイバシティは、１つのアクティブアンテナ２１を有しており、以下ではアクティブモードで動作するアンテナ素子とも呼ばれる。ダイバシティは、無給電アンテナ２２をさらに有しており、以下では無給電モードで動作するアンテナ素子とも呼ばれる。アクティブアンテナ２１がトランシーバ２３に接続されており、無給電アンテナ２２は、かかるトランシーバ２３には接続されていない。しかし、無給電アンテナ２２及びアクティブアンテナ２１は、互いに接近して位置されており、無給電アンテナ２２とアクティブアンテナ２１との間に電磁結合が存在する。アクティブアンテナ２１は、固定されたインピーダンス（図示せず）を本来有している。無給電アンテナ２２に接続されるインピーダンス２４は、アクティブアンテナ２１を介して送受信された信号の放射パターンが最適化されるように、すなわちアンテナに関して低い相関をもつ信号のみが存在するように、制御ユニット２５を介して調節可能である。
【０００６】
より詳細には、制御ユニット２５は、以下のように動作する。無給電アンテナ２２に接続されるインピーダンス２４を調節することで、制御ユニット２５は、無給電アンテナ２２に接続される異なるインピーダンスを、アクティブアンテナ２１の放射パターンへのそれらの影響に関してチェックする。
【０００７】
信号強度について検出された値は、メモリに記憶される。最後に、最適な放射パターンを表すインピーダンスの組み合わせが制御ユニット２５により選択及び調整される。最適な放射パターンを保証するインピーダンスを検出するため、無給電アンテナ２２に接続される異なるインピーダンスを検査するという記載されるプロセスは、必要であれば、無給電アンテナの調節されたインピーダンスを更新するために時々繰り返される。
【０００８】
図２では、インピーダンス２４の調整は、３つのインピーダンスの状態を選択するスイッチとして実現されるように示されている。インピーダンス２４における変化は、無給電アンテナとアクティブアンテナとの間の電磁結合を通して、アクティブアンテナにより見たインピーダンスに変化することになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、図２に係るアンテナダイバシティの動作の間、アクティブアンテナ２１のインピーダンスとトランシーバ２３のインピーダンスとの間に望まれない不適合が残る。
本発明の目的は、アクティブアンテナとトランシーバとの間のアクティブパスの電磁信号について予め決定された信号品質を最大にしつつ、不適合の量をさらに最小にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、請求項１の内容により解決される。より詳細には、この目的は、アクティブモードにおけるアンテナ素子のインピーダンスとトランシーバのインピーダンスとの間の不適合の量が予め決定された閾値以下であることを保証する、調節可能なインピーダンスを調節するプレセレクションユニット、送受信される電磁信号について予め決定された受信信号の品質基準を最良に満たすため、プレセレクションユニットにより決定される範囲内に該調節可能なインピーダンスを調整するセレクションユニットにより解決される。
【００１１】
予め決定された信号品質の基準は、たとえば、最大の信号−雑音比及び／又は最大の信号強度及び／又は最大の信号−干渉比及び／又は最大の信号−雑音＋干渉比として定義される場合がある。
【００１２】
無給電アンテナ素子はアクティブアンテナ素子に接近して配置されるため、無給電アンテナの終端インピーダンスにおける変化は、アクティブアンテナ素子に大きな影響を有する。このことは、信号品質の要求に加えて、アクティブアンテナ素子とトランシーバの整合に関する要求もまた満たされなければならないことを意味する。Scott,  N.L.,  Leonard-Taylor,  M.O.及びVaughan  R.  Gによる論文“Diversity  gain  from  a  single-port  adaptive  antenna  using  switched  parasitic  elements  illustrated  with  a  wire  and  monopole  prototype”,  IEEE  Trans.  on  A  &  P,  vol  47,  No.6,  p.1066-1070,  June  1999では、このことは問題としておらず、それは、無給電アンテナ素子のうちの終端インピーダンスがアクティブアンテナ素子とトランシーバとの間の整合に関して実質上の影響を有さないように、アンテナ素子が互いに離れて分離されているためである。
【００１３】
本発明の記載される実施の形態は、最終的に選択される特定のコンフィギュレーションに従う調節のため、２つの要件が実質的に同時に達成されるという利点を有している。第一に、望まれない不適合が最小化、すなわち、予め決定された閾値以下となり、その結果として、第二に、アクティブパスの送受信された電磁信号の信号品質基準に関するパフォーマンスの程度が最大になる。
【００１４】
さらに、インピーダンスの変動、すなわち制御ユニットにより引き起こされる無給電モードにおけるアンテナ素子のインピーダンスの変化は、予め決定された閾値以下に保持することができ、結果的に、従来技術とは対照的に、アクティブアンテナのインピーダンスに対して何らの悪影響をも殆ど有さず、結果的に、除去されたものと考えることができる。
【００１５】
また、本発明の技術的な教示は、第一のグループのアンテナ素子と第二のグループのアンテナ素子に適用される場合があり、第一のグループのアンテナ素子は、無給電モードで動作し、第二のグループのアンテナ素子は、アクティブモードで同時に動作する。
【００１６】
先に確認された本発明の目的は、請求項２に記載される独立な請求項の内容によりさらに解決される。かかる方法の請求項に関する利点は、請求項１に関して先に説明された利点に対応している。
【００１７】
有利なことに、無給電アンテナ素子のインピーダンスの調節は、場合によって繰り返されるか、又は予め決定された時間間隔で繰り返されるか、不適合における変化の後に繰り返されるか、若しくは、受信された信号品質の変化の後に繰り返される。これらの繰返しにより、アクティブパスの電磁信号の予め決定された信号品質の基準のパフォーマンスの程度が常に最大となるように、選択されて調整されたインピーダンスのコンフィギュレーションの適切な適応が有利にも可能となる。また、たとえば、アクティブアンテナの近くの物体の存在における変化のため、不適合における変化又は受信された信号品質における変化が検出されたとき、適切な受信を保証するために調整を行うことができる。
【００１８】
本発明の更なる有利な実施の形態は、残りの従属の請求項の内容である。
要するに、本発明は、第一のアンテナ素子とトランシーバとの間のアクティブパスの電磁信号について予め決定された信号品質を最大にすることができる一方で、不適合の量を最小にするものである。第二のアンテナ素子に接続される最適に調節可能なインピーダンスを選択するため、セレクションユニット１４０だけでなくプレセレクションユニット１３０を提供することで、かかる不適合の量が予め決定された閾値以下であり、同時に、送受信された電磁信号について予め決定された品質基準が、許容可能な不適合により決定される範囲内で最良に満たされることが保証される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
実施の形態は４つの図面を参照して説明される。以下、図１を参照することで本発明の好適な実施の形態が説明される。
図１は、電話又はページャ等のような、特にワイヤレス及びセルラー端末であり電磁装置のアンテナダイバシティを示している。アンテナダイバシティは、アクティブモードで動作する第一のアンテナ素子１１０ａ、無給電モードで動作する第二のアンテナ素子１１０ｂを有している。アクティブモード及び無給電モードは、図２を参照して先に既に説明されている。
【００２０】
本発明のアンテナダイバシティは、プレセレクションユニット１３０をさらに有しており、このプレセレクションユニットは、アンテナダイバシティに関する全ての利用可能なコンフィギュレーションを検査し、全ての検査されたコンフィギュレーションから、アクティブモードにおけるアンテナ素子のインピーダンス（図示せず）とアンテナダイバシティのトランシーバ１６０のインピーダンスとの間の不整合の量が予め決定された閾値以下であることを保証するＮ個のコンフィギュレーションを選択する。ユニット１３０の詳細な説明は、以下に与えられる。
【００２１】
用語「コンフィギュレーション」とは、無給電モードで動作するアンテナ素子に関する
選択又は調節されたインピーダンスの量を表すパラメータを意味している。
【００２２】
さらに、アンテナダイバシティは、セレクションユニット１４０を有しており、このセレクションユニット１４０は、複数であるＮ個のコンフィギュレーションのうちから１つの特定のコンフィギュレーションを選択するか、又は送受信された電磁信号について予め決定された信号の品質基準を最良に満たすプレセレクションユニット１３０により提供されるコンフィギュレーションの範囲から１つの特定のコンフィギュレーションを選択する。
【００２３】
以下では、プレセレクションユニット１３０の動作がさらに詳細に説明される。特に、かかる動作は、以下のステップを有している。ａ１）アクティブモードで第一のアンテナ素子を動作させ、無給電モードで第二のアンテナ素子を動作させるステップ。ａ２）第二のアンテナ素子に接続されるインピーダンスをｎ１の異なる量に順次に変化させ、第一のアンテナ素子により送受信された電磁信号の信号品質基準のパフォーマンスに関する調整された程度だけでなく、第一のアンテナ素子のインピーダンスとトランシーバ１６０のインピーダンスとの間の不整合に関する調整された量を検出するステップ。ｂ）Ｎ≦ｎ１であるｎ１個のコンフィギュレーションの範囲のうちからＮ個のコンフィギュレーションを選択し、予め決定された閾値以下であるインピーダンスの不整合の量を供給するステップ。
【００２４】
図３は、無給電アンテナに接続される調節可能なインピーダンスの関数としてアクティブアンテナのリターンロスを示している。無給電アンテナに接続された調節されたインピーダンスは、Ｒ＋ｊＸで表すことができる複素インピーダンスを有している。図３は、複素平面におけるインピーダンスＲ＋ｊＸの関数としてアクティブアンテナのリターンロスの２次元プロットを示している。許容できる受信のため、少なくとも−８ｄＢのインピーダンス整合が望まれる。セレクションユニットは、調節可能なインピーダンスの可能な今フィギュレーションの範囲を得るために、図３に示されるような情報を決定する。可能なコンフィギュレーションの範囲は、複素平面における１以上のエリアからなり、この場合、対応するリターンロスは、所定の閾値以下である。これらのエリアに含まれるＲ＋ｊＸの値は、調節可能なインピーダンスについて可能なコンフィギュレーションの範囲を形成している。
【００２５】
図４は、パッシブアンテナに接続される調節可能なインピーダンスの関数として、受信された信号品質を示している。図４に示されるデータは、信号品質を直接プロットしたものではないが、調節可能なインピーダンスがＺ＝ｊ５０で一定に保持されたときに受信された信号と、調節可能なインピーダンスがＺ＝Ｒ＋ｊＸに変化されたときに受信された信号との間の相関に関するプロットであり、Ｒ及びｊＸは、図４におけるプロットの軸を形成している。アンテナダイバシティにとって受信された信号間でできるだけ相関がないことが有利であるため、低い値の相関が望まれる。
【００２６】
ここで、セレクションユニットは、コンフィギュレーションの範囲、すなわち、調節可能なインピーダンスのＲ＋ｊＸの値が許容可能なリターンロス（及び許容可能なミスマッチ）を招く図３のプロットにおけるエリアと、図４におけるプロットにおける低い相関値のエリアとを比較し、リターンロスデータから決定されるコンフィギュレーションの範囲内で相関が最も低いコンフィギュレーションを選択する。これは、不整合と受信された信号品質との間の最良の妥協を表している。図３におけるエリアとして示されている、調節可能なインピーダンスの多数のコンフィギュレーションの範囲が許容できるリターンロス値を有し、多数のコンフィギュレーションが匹敵する受信信号の品質を提供する場合、１つのコンフィギュレーションを選択するために、更なる選択の基準が使用されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係るアンテナダイバシティに関する好適な実施の形態を示す図である。
【図２】従来技術で知られているアンテナダイバシティを示す図である。
【図３】パッシブアンテナに接続される調整可能なインピーダンスの関数としてアクティブアンテナのリターンロスを示す図である。
【図４】パッシブアンテナに接続される調節可能なインピーダンスの関数として受信された信号品質を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2005535243.tif 000007
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