(57)【要約】アンテナ制御インタフェース（１６）が、無線送受信機またはベースバンド・モデム信号処理制御ロジックなどの一般の集積回路部品と一体化されている。このアンテナ制御インタフェースは、ワイヤレス通信システム装置と共に使用される適応アンテナ・アレー（２０）の動作を制御する。
2005519516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ・ネットワーク装置の別の機能回路と一体化されたアンテナ制御インタフェースを備えたワイヤレス・データ・ネットワーク装置であって、
このアンテナ制御インタフェースが１つまたは複数の制御信号を提供して、前記制御信号の状態を変えることによって適応アンテナ・アレーを制御する、ワイヤレス・データ・ネットワーク装置。
【請求項２】
請求項１において、前記制御信号が、適応アンテナ・アレーの種類を決定するように状態情報を提供する、ワイヤレス・データ・ネットワーク装置。
【請求項３】
請求項１において、前記アンテナ制御インタフェースが、一組のパラレルな双方向デジタル信号線を含むワイヤレス・データ・ネットワーク装置。
【請求項４】
請求項１において、前記アンテナ制御インタフェースが、少なくとも１本のシリアルな入力／出力信号線を含むワイヤレス・データ・ネットワーク装置。
【請求項５】
請求項１において、前記アンテナ制御インタフェースが、一組のパラレルなアナログ入力／出力制御信号線を含むワイヤレス・データ・ネットワーク装置。
【請求項６】
請求項５において、前記アナログ制御信号が、前記適応アンテナ・アレーの素子の位相パラメータを制御するワイヤレス・データ・ネットワーク装置。
【請求項７】
請求項５において、前記アナログ制御信号が、前記アンテナ・アレーの素子の振幅パラメータを制御するワイヤレス・データ・ネットワーク装置。
【請求項８】
請求項５において、前記アナログ制御信号が、前記アンテナ・アレーの素子のインピーダンス・パラメータを制御するワイヤレス・データ・ネットワーク装置。
【請求項９】
請求項１において、前記ワイヤレス・データ・ネットワークが、ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワークであるワイヤレス・データ・ネットワーク装置。
【請求項１０】
請求項１において、前記ワイヤレス・データ・ネットワークが、セルラー・ワイヤレス・ネットワークであるワイヤレス・データ・ネットワーク装置。
【請求項１１】
請求項１において、前記アンテナ制御インタフェースが、回路基板上で別のワイヤレス・データ・アクセス回路と一体化されるワイヤレス・データ・ネットワーク装置。
【請求項１２】
請求項１１において、前記別のワイヤレス・データ・アクセス回路が、ワイヤレス無線送／受信回路を備えるワイヤレス・データ・ネットワーク装置。
【請求項１３】
請求項１１において、前記別のワイヤレス・データ・アクセス回路が、ワイヤレス・データ・モデム回路を備えるワイヤレス・データ・ネットワーク装置。
【請求項１４】
請求項１において、前記ワイヤレス・データ・ネットワーク装置が、ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワークにおけるアクセス・ポイントであるワイヤレス・データ・ネットワーク装置。
【請求項１５】
請求項１において、前記ワイヤレス・データ・ネットワーク装置が、局装置であるワイヤレス・データ・ネットワーク装置。
【請求項１６】
請求項１において、前記制御インタフェースおよび別のワイヤレス・データ部品が、ＰＣＭＣＩＡカードに実装されているワイヤレス・データ・ネットワーク装置。
【請求項１７】
請求項１において、前記制御インタフェースが、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理アレー（ＰＬＡ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレー（ＦＰＧＡ）、または複合プログラマブル論理デバイス（ＣＰＬＤ）の１つとして実装されているワイヤレス・データ・ネットワーク装置。
【請求項１８】
請求項３において、前記制御線が、アンテナ・アレーの存在または非存在を示すようにバイアス抵抗に接続されているワイヤレス・データ・ネットワーク装置。
【請求項１９】
請求項１８において、前記バイアス抵抗が、アンテナ・アレー形態情報を示すワイヤレス・データ・ネットワーク装置。
【請求項２０】
適応アンテナ・アレーの別の機能の実行と一体化する方法で制御信号の状態を変更することによって前記適応アンテナ・アレーを制御し、
前記適応アンテナ・アレーにより受信可能な形式の前記制御信号を出力する、適応アンテナ・アレーの制御方法。
【請求項２１】
請求項２０において、さらに、前記制御信号に基づいて前記適応アンテナ・アレーの種類を決定する、適応アンテナ・アレーの制御方法。
【請求項２２】
請求項２０において、さらに、パラレルな双方向デジタル信号を使用して前記適応アンテナ・アレーと通信する、適応アンテナ・アレーの制御方法。
【請求項２３】
請求項２０において、さらに、少なくとも１つのシリアルな入力／出力信号を使用して前記適応アンテナ・アレーと通信する、適応アンテナ・アレーの制御方法。
【請求項２４】
請求項２０において、さらに、パラレルなアナログ入力／出力制御信号を使用して前記適応アンテナ・アレーと通信する、適応アンテナ・アレーの制御方法。
【請求項２５】
請求項２４において、前記アナログ制御信号が、前記適応アンテナ・アレー素子の位相パラメータを制御する、適応アンテナ・アレーの制御方法。
【請求項２６】
請求項２４において、前記アナログ制御信号が、前記適応アンテナ・アレー素子の振幅パラメータを制御する、適応アンテナ・アレーの制御方法。
【請求項２７】
請求項２４において、前記アナログ制御信号が、前記適応アンテナ・アレーの素子のインピーダンス・パラメータを制御する、適応アンテナ・アレーの制御方法。
【請求項２８】
請求項２０において、ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）において用いられる、適応アンテナ・アレーの制御方法。
【請求項２９】
請求項２０において、セルラー・ワイヤレス・ネットワークにおいて用いられる、適応アンテナ・アレーの制御方法。
【請求項３０】
請求項２０において、制御信号の状態の変更が、別のワイヤレス・データ・アクセス機能を達成する回路基板上で実行される、適応アンテナ・アレーの制御方法。
【請求項３１】
請求項３０において、前記別のワイヤレス・データ・アクセス機能が、ワイヤレス無線送／受信機能を含む、適応アンテナ・アレーの制御方法。
【請求項３２】
請求項３０において、前記別のワイヤレス・データ・アクセス機能が、ワイヤレス・データ・モデム機能を含む、適応アンテナ・アレーの制御方法。
【請求項３３】
請求項２０において、ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワークのアクセス・ポイントにおいて用いられる、適応アンテナ・アレーの制御方法。
【請求項３４】
請求項２０において、前記ワイヤレス・データ・ネットワーク装置が局装置である、適応アンテナ・アレーの制御方法。
【請求項３５】
請求項２０において、別のワイヤレス・データ機能と共にＰＣＭＣＩＡカードに実装される、適応アンテナ・アレーの制御方法。
【請求項３６】
請求項２０において、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理アレー（ＰＬＡ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレー（ＦＰＧＡ）、または複合プログラマブル論理デバイス（ＣＰＬＤ）の少なくとも１つに実装されている、適応アンテナ・アレーの制御方法。
【請求項３７】
請求項２２において、さらに、アンテナ・アレーの存在または非存在を決定するように、前記制御信号を観測する、適応アンテナ・アレーの制御方法。
【請求項３８】
請求項３７において、前記観測された制御信号の状態がアンテナ・アレー形態情報を示す、適応アンテナ・アレーの制御方法。
【請求項３９】
ワイヤレス・データ・ネットワーク装置の別の機能回路と一体化されたアンテナ制御インタフェース手段であって、このインタフェース手段が１つまたは複数の制御信号を提供して適応アンテナ・アレーを制御する、アンテナ制御インタフェース手段と、
前記制御信号の状態を変更する変更手段とを備えた、ワイヤレス・データ・ネットワーク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モバイル・コンピュータに通信リンクを提供するのに用いられるワイヤレス無線モデムで使用するアンテナ・システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、2002年3月1日に出願された先行の米国特許仮出願第60/361,418号の発明の名称「適応アンテナ・アレーを制御するＡＳＩＣインタフェース」、および2002年9月30日に出願された先行の米国特許仮出願第60/415,265号の発明の名称「適応アンテナ・アレーを制御するインテリジェンス・インタフェース」に対する優先権を主張する。これら先行の両仮出願における全内容は、参照により本明細書に引用したものとする。
【０００３】
デスクトップ型パーソナル・コンピュータだけでなく、携帯型ラップトップ・コンピュータおよび携帯情報端末（ＰＤＡ）を含むデータ処理装置の利用についての要求は、増加し続けている。小型データ処理装置の急増の明らかな傾向の１つは、それら装置を相互に接続する必要性であり、一般の人々は、それら装置を、ワイヤレス・ネットワーク装置を通じて接続するという選択肢を持つことを、強く希望するようになっている。このような装置の特定のものは、既存の携帯電話ネットワーク、およびベースバンドデータ信号に携帯電話と互換性のある変調を適用する特殊な無線モデムを利用する。セルラー(携帯電話）・デジタル・パケット・データ（ＣＤＰＤ）、汎用無線システム（ＧＰＲＳ）、および提案されているデータ形態のいわゆる第３世代（３Ｇ）システムのなどの、既存および提案されているいくつかのシステムが、この機能を提供するものと期待されている。
【０００４】
しかしながら、最も幅広く採用されるワイヤレス通信システム方式は、ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）と見込まれている。この構成においては、通常、モバイル・コンピュータのそれぞれが、共通のパーソナルコンピュータ・メモリカード国際協会（ＰＣＭＣＩＡ）インタフェースの形式を有するワイヤレス・モデム・カードを使用する。このクレジットカード・サイズのデバイスは、ラップトップおよびその他の携帯型コンピュータ装置に装着された業界標準のスロットに、容易に挿入できる。次に、このようなＰＣＭＣＩＡカードは、ネットワーク・インタフェース・カード（ＮＩＣ）として機能することにより、別の同様に装備された対等な装置との、または別のネットワーク（例えば、インターネットへの有線接続）へのゲートウェイとして機能する中央ワイヤレス・アクセス・ポイント（ＡＰ）などとのＷＬＡＮにおける接続を可能にする。
【０００５】
最も普及しているＷＬＡＮ装置は、いわゆる「８０２．１１ａ」、「８０２．１１ｂ」、「８０２．１１ｇ」、「ＷｉＦｉ」、および同種の装置など、米国電気電子学会（ＩＥＥＥ）によって公表された各種の規格に準拠して作動する。これら装置は、米国においては、２ギガヘルツ（ＧＨｚ）の範囲および５ＧＨｚの範囲にある認可不要の無線周波数帯で作動することが許可されており、これがこのような装置が普及した理由ともなっている。ＷＬＡＮ装置によるワイヤレス・データ接続を実現するのに、専用サービス・プロバイダに対して設定を行い、月々の契約料を支払う必要はない。
【０００６】
ＷＬＡＮ通信に使用されるＰＣＭＣＩＡカードは、必然的に、無線送信機、無線受信機、モデム・プロセッサ、およびワイヤレス通信に必要なその他の回路、ならびに特定のアンテナを含む。利用可能なアンテナ形態のいくつかは、きわめて小型であるが、動作においてほぼ無指向性であり、ＰＣＭＣＩＡカードに恒久的に取り付けられている。
【０００７】
ワイヤレス・モデム形態に別のアンテナ機構も存在する。ただし、これらの機構は通常、例えば、単一送受信機を２つのアンテナ素子の１つに接続する機能の一部分のみを制御する。これらアンテナ素子のそれぞれは、単純な無指向性素子であり、指向性を備えるのに、または干渉阻止の強化を実現するのに適合していない。
【発明の開示】
【０００８】
本発明は、ワイヤレス・データ通信システムにおいて用いられる適応アンテナ・アレーを制御する制御ロジックを備えたインタフェースとして具現化できる。詳細には、アンテナ制御インタフェースは、例えばＰＣＭＣＩＡカードのようなＷＬＡＮモデム装置など、ワイヤレス・データ通信機および／またはモデムの他の構成要素と一体化されることができる。アンテナ制御インタフェースおよびワイヤレス・データ・モデム部品は、ＰＣＭＣＩＡカードに、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理アレー（ＰＬＡ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレー（ＦＰＧＡ）、または複合プログラマブル論理デバイス（ＣＰＬＤ）として実装することができる。
【０００９】
さらに、アンテナ制御インタフェースは、ＷＬＡＮ装置の他の部分と有利に一体化できる他の電子回路形態に実装することも可能である。例えば、アンテナ制御インタフェースを、ベースバンド信号処理チップまたはマイクロコントローラ・プロセッサの汎用入／出力（ＧＰＩＯ）ピンを使用して実装することも可能である。
【００１０】
アンテナ制御インタフェースは、他のデータ処理装置の部分と一体化することも可能である。例えば、アンテナ制御インタフェースを、データ処理補助装置によって、ＵＳＢシリアル‐パラレル・インタフェースなどの一部分内に備えることができる。この構成においては、ＵＳＢインタフェースが、データ処理装置からの／データ処理装置へのアンテナ制御信号を供給し、次いでデータ処理装置が、アンテナの制御を調整し、あるいは少なくともアンテナ制御器からの接続性を可能にする。この構成は一般に、携帯型およびデスクトップ型の両方のデータ処理装置、ならびにＰＣＭＣＩＡインタフェース・スロットを備えていない、および／または特定用途のＰＣＭＣＩＡカードが使用できないアクセス・ポイント（ＡＰ）および他の種類のＷＬＡＮ装置に対して、より広く用いることができる。
【００１１】
電気的機能の観点から、本発明の原理を用いるワイヤレス・データ・ネットワーク装置は、アンテナ制御インタフェースを指向性アンテナの存在および種類を自動的に検出する技法と一体化して、アンテナ方向操作アルゴリズムを有効または無効にできる。さらに詳細には、複数（Ｎ）のアナログ、シリアル、またはパラレル・デジタル信号線を使用して、アンテナ制御インタフェースによって方向操作可能アンテナの制御を実行し、アレー中のアンテナ素子の制御状態を決定する。
【００１２】
アンテナ制御インタフェースは、指向性アンテナの存在、およびアンテナの形態および／または種類の自動検出を可能にするような方法で実現できる。例えば、アンテナ制御インタフェース用の信号を、双方向信号として制御装置から送出することができる。Ｎ本のデジタル信号線のそれぞれは、弱いプルダウン抵抗を備えることにより、外部接続が存在しないときに論理値「０」を発生できる。方向操作可能なアンテナは、各制御線にプルアップ抵抗を備えることにより、制御装置に接続されたときに論理値「１」を発生できる。
【００１３】
このように、制御装置の電源投入手順の際に、あるいは周期的に、制御装置はＮ本の制御線を入力に設定し、読み出し動作を実行して各制御線の論理状態を決定できる。例えば、Ｎ本の制御線のすべてが論理値「０」である場合、方向操作可能アンテナは接続されていない。同じ例において、Ｎ本の制御線のいずれかが論理値「１」を返した場合、方向操作可能アンテナが接続されており、論理値「１」にある制御線の本数が、アンテナの形態を決定する。逆の論理値を使用して、方向操作可能アンテナが接続されているか否かを判断し、アンテナ形態を識別することもできる。
【００１４】
この結果、方向操作可能アンテナが接続されている場合に、アンテナ方向操作アルゴリズムを有効にでき、この場合、アンテナ方向操作アルゴリズムはアンテナ形態データを利用して、適正にアンテナを方向操作できる。一方、方向操作可能アンテナが接続されていない場合には、アンテナ方向操作アルゴリズムは無効となる。
【００１５】
これに反して、既存のシステムは、通常、特定種類の方向操作可能アンテナが存在すると仮定している。別の既存の技法では、アンテナ方向操作アルゴリズムを有効／無効にするのに、ユーザが設定するジャンパを使用する必要がある。これに対して本発明は、アンテナ方向操作アルゴリズムを適正に設定するための自動化方法を提供し、自動化しない場合の人為的ミスの可能性を排除する。この人為的ミスは、エンドユーザによって適正に設定される必要があるジャンパの設定および／またはスイッチの設定において生じうるものである。
【００１６】
さらに、アンテナ制御インタフェースのＷＬＡＮ装置への組込みは、コストの削減を可能にすると同時に、適応アンテナ・アレーを用いても用いなくても、単一設計に柔軟性をもたらす。
【００１７】
本発明の原理を用いるワイヤレス・ネットワーク装置は、局（例えば、加入者）装置およびアクセス・ポイント装置の両者において使用することができる。
【００１８】
アンテナ制御インタフェースは、比較的簡単なデジタルまたはアナログの制御信号構造を利用して、モデム・チップから直接制御できる。したがって、きわめて低コストが達成され、大規模市場に適しており、フェーズド・アレー、寄生アレー、あるいは指向特性を示す他のアンテナ・アレーである制御可能アンテナの費用対効果の向上が可能になる。
【００１９】
実装は、例えばＩＥＥＥ  ８０２．１１ａ、８０２．１１ｂ、または８０２．１１ｇ規格、あるいは、いわゆるＷｉＦｉに準拠して動作するワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）など、種々の形式のワイヤレス装置に適合させることができる。さらに、本発明は、セルラー（３Ｇ）ハイ・データ・レート（ＨＤＲ）、従来のセルラー・デジタル・パケット・データ（ＣＤＰＤ）、または、汎用パケット無線サービス（“ＧＰＲＳ”）、あるいは、指向性アンテナ・ユニットの一体化制御による利益を受ける可能性がある他の形式のワイヤレス・データ通信システムに適合させることも可能である。
【００２０】
本発明の前述およびその他の目的、特徴、および利点は、添付図面に示す本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明で明らかになるであろう。図面では、同一参照符号は異なる図面においても同一部品を指す。図面は必ずしも縮尺通りではなく、本発明の原理を示すことに重点が置かれている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００２２】
図１Ａに、ラップトップ・コンピュータ１０などの携帯型コンピュータ装置を、適応アンテナ・アレー２０を使用してワイヤレス・データ・ネットワークと通信させる構成が示されている。好ましい実施形態において、ラップトップ・コンピュータ１０は、パーソナルコンピュータ・メモリカード国際協会（ＰＣＭＣＩＡ）互換のスロット１２など、業界標準の周辺機器用スロット１２を有している。このＰＣＭＣＩＡスロット１２は、内部にＰＣＭＣＩＡモデム・カード１４を有する。このモデム・カード１４は、すぐに詳細がより明らかになるが、（１）ワイヤレス・データ・モデム回路、（２）制御可能アンテナ・アレー２０のパラメータを設定するアンテナ制御インタフェース１６、および（３）無線送受信装置を備えている。特に興味深いのはアンテナ制御インタフェース１６であり、このアンテナ制御インタフェース１６を用いて、アレー２０のパラメータを制御するのに用いる制御信号を生成できる。このような制御信号および無線周波信号は、ＰＣＭＣＩＡカード１４とアンテナ・アレー２０との間を、適切なケーブル１８を介して伝達される。次に、ケーブル１８が、制御信号および無線信号の両方をアンテナ・アレー２０の２つまたはそれ以上の素子２２に供給する。
【００２３】
デジタル制御信号の特定の状態および／またはアナログ制御信号の特定の電圧を選択することにより、受動アレー２０の場合には各素子のインピーダンスを変えることによって、フェーズド・アレー２０の場合には各素子の位相または振幅の設定を変えることによって、アンテナ・アレー２０の素子２２をさまざまな状態に設定することができる。
【００２４】
中央の能動素子および周囲の反射素子を使用する受動アレーの構成の一例が、本発明者らによって2001年5月16日に出願され、本出願の譲受人でもあるタンティヴィ・コミュニケーションズ社（Tantivy Communications,Inc.）に譲渡された、発明の名称「ワイヤレス通信システムで使用する適応アンテナ」の現在係属中の米国特許出願第09/859,001号に記載されている。前記出願の全内容も参照により本明細書に引用したものとする。ただし、別の構成のアンテナ・アレーも本発明の利点を、複数の受動アンテナ素子を有する指向性アンテナ・アセンブリに対して利用できる。この場合、一度に1つの受動アンテナ素子をアクティブにできる（2003年2月4日に特許された、発明の名称「ワイヤレス通信システムで使用する適応アンテナ」の米国特許第6,515,635号明細書を参照、この特許の全内容も参照により本明細書に引用したものとする）。
【００２５】
図２は、アンテナ・アレー２０の1つの可能な実施形態に関する機械的構成をより詳細に示した図である。アンテナ・アレー２０は、カバー３０、ベース３２、１つまたは複数の支持構造体３４、および回路基板３６を含む複数の構成部品から物理的に具体化できる。支持構造体３４は、図示の実施形態においては平面回路基板部材であり、１つまたは複数のアンテナ素子２２を支持するのに用いられる。この実施形態においては、アンテナ素子２２自体が、プリント回路基板上に、この基板内に取付け面３４に対して垂直向きの導電性Ｔ字片として形成されている。回路基板３６は回路３８を保持することができ、この回路には、ここで最も重要な回路のアンテナ制御インタフェース１６または他の位相重み付け回路、あるいは個々のアンテナ素子２２のそれぞれが送受信する信号に変化をもたらす他の回路が含まれる。最後に、ベース３２は、ケーブル１８（図１）から制御信号を受け取るための１つまたは複数のコネクタ４０、ならびに、支持座４４および／または取付けねじ４６など、アンテナ・アレー２０のアセンブリ全体を一体に保持するための機械的取付け部材を備えることができる。
【００２６】
図３は、ＰＣＭＣＩＡカード１４およびアンテナ・アレー２０についてのより詳細な電気回路図である。ＰＣＭＣＩＡカード１４は、アンテナ制御インタフェース１６、モデム５０、受信チェーン回路５２、送信チェーン回路５４、および送受切換器５６を備える。ＰＣＭＣＩＡカードは、平板状の取外し可能な回路基板であって、ＰＣＭＣＩＡインタフェース６０などの業界標準のコンピュータ・インタフェースを利用できる。
【００２７】
公知の技法によれば、送信または受信するデータ信号を表わしているデジタル・コンピュータ信号が、ＰＣＭＣＩＡインタフェース６０を介してコンピュータ装置１０の残りの部分に結合される。送信方向におけるモデム５０がこれら信号をフォーマットし、利用する特定のワイヤレス・データ・ネットワークを介するこれら信号の送信に適するように変調する。
【００２８】
例えば、データ信号の搬送にワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）が使用される場合、信号は、米国電気電子学会（ＩＥＥＥ）の規格である８０２．１１（ａ）、８０２．１１（ｂ）、または８０２．１１（ｇ）によって規定されたとおり、スペクトル拡散直交周波数分割多重アクセス無線信号としてフォーマットされる。ネットワークが、汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）ネットワークなどの、他の方式のワイヤレス・ネットワークである場合には、信号は時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）形式の信号であってもよい。３Ｇ（第３世代）方式のネットワークの場合には、信号は符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）方式の変調によってフォーマットできる。ここで認識しておくべき重要な点は、特定の方式のワイヤレス変調は本発明にとって重要性を持たないことである。
【００２９】
いずれにせよ、送信される信号は送信回路５４に供給され、送信回路５４が信号を適切な無線周波（ＲＦ）の搬送波にアップコンバートして、送受切換器５６に送る。送受切換器は、送信（ＴＸ）ポートにおいて送信すべき信号を受け取り、アンテナ（ＡＮＴ）ポートにおいて出力する。次に信号は、無線周波（ＲＦ）信号配線などインタフェース配線の１つに供給され、アンテナ・アレー２０に送られる。次に、図示の実施形態においては、信号は中央放射Ａ５素子２２−５に供給され、素子２２−５から放射される。
【００３０】
アンテナ制御インタフェース１６は、好ましくはワイヤレス装置の他の部分と一体化された１つまたは複数の回路構成部品内に実装することができる。例えば、アンテナ制御インタフェース１６自体は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理アレー（ＰＬＡ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレー（ＦＰＧＡ）、複合プログラマブル論理デバイス（ＣＰＬＤ）であってもよい。ここで注意しておくべき重要な点は、アンテナ制御インタフェース１６は、アンテナ・アレー・アセンブリ２０内ではなく、ＷＬＡＮ無線機５２、５４、５６およびモデム５０回路を含む、同一のＰＣＭＣＩＡカード１４上に配置できる点である。アンテナ制御インタフェース１６は、ＰＣＭＣＩＡカード１４の外部およびアンテナ・アレー・アセンブリ２０の外部に配置することができ、さらに、他の機能回路と一体化することも考えられる。
【００３１】
本発明の特に好ましい実施形態の構成によれば、アンテナ制御インタフェース１６は、４つのアンテナ素子２２−１、２２−２、２２−３、および２２−４のそれぞれに重みを与えることにより、アレー２０により放射される信号に影響を与えることができる。例えば、与えられた重みによって、それぞれの各素子２２とグラウンドやその他の基準電圧（図示せず）との間を、オープン接続またはクローズ接続のような、異なる接続とすることができる。あるいは、別の実施形態（図３には示さず）においては、重み付け回路５８が信号に位相または振幅を与えることができる。
【００３２】
したがって、インタフェース・ケーブル１８は対応する１つまたは複数の重み付け回路５８のそれぞれに、１つまたは複数の制御信号（Ｄ０、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）を送って、アンテナ・アレー２０によって放射される信号の種々の特性を制御する。制御信号Ｄ０〜Ｄ３は、モデム５０、無線送信機および受信機５２および５４、ならびに他のＲＦ部品５６などと同一ＰＣＭＣＩＡカード１４に搭載されてアンテナ制御インタフェース１６上の回路によって、生成される。
【００３３】
一実施形態においては、ケーブル１８に供給される他の信号Ｄ４、Ｄ５、およびＤ６を、アンテナ・アレー２０からアンテナ制御インタフェース１６に送り返される設定信号として使用できる。詳細には、これら信号は、アンテナ・アレー・アセンブリ２０内のＰＣ基板３８上にある制御回路６２によって生成および／または送信できる。これら制御信号はアンテナ制御インタフェース１６に設定情報を提供することにより、このインタフェースが制御信号Ｄ０〜Ｄ３の生成に関して特定の選択ができるようになる。
【００３４】
例えば、形態信号Ｄ４〜Ｄ６はアンテナ・アレー２０内の素子の特定の数を指定してもよい。これにより、同一アンテナ制御インタフェース１６および／またはＰＣＭＣＩＡカード１４に形態の異なるアンテナ・アレーを適用することができるようになり、別の装置の購入および／または別の装置への再設定の必要がなくなる。さらに、形態信号Ｄ４〜Ｄ６によって、ユーザの介在なくアレーをアンテナ制御インタフェース１６によって自動的に設定する方法も可能になる。さらに、例えばアレーに設定できる角度の数のような他のパラメータは、形態信号Ｄ４〜Ｄ６によって提供できる。
【００３５】
好ましい実施形態においては、通信は双方向であり、信号はアンテナ・アレー２０の素子２２で受信され、2001年5月16日出願の米国特許出願第09/859,001号「ワイヤレス通信システムにおいて使用する適応アンテナ」に記載の手法によって、重み付け回路５８の設定の関数として能動素子２２−５のＲＦ信号と合成される。なお、この米国特許出願の全内容、参照により本明細書に引用したものとする。次に、信号はケーブル１８を介して送受切換器５６のＡＮＴポートに供給され、その後、送受切換器５６の受信ポートＲＸに供給される。信号は、送受切換器５６から受信チェーン回路５２に供給され、次いで、モデム５０の受信部に供給される。その後、モデム５０が受信信号から変調を取り除き、この受信信号をデータ信号としてＰＣＭＣＩＡインタフェース６０を介して送出する。
【００３６】
本発明の形態はまた、アンテナ・アレー２０を制御するためにインタフェース６０を使用するプロセスを意図する。詳細には、無指向性構成に設定され、ＲＦ線を介して受信機５２に供給される場合などの、初期状態において、アンテナ・アレー２０によって初期無線信号を受信できる。受信した無線信号をモデム５０に、つまりアンテナ制御インタフェース１６に送る受信機５２は、例えば信号強度のような、受信した無線信号の特定パラメータを決定できる。次に、このパラメータによってアンテナ制御インタフェース１６が、重み付け回路５８に加えられる重みの新しい組を設定するなどの別の処理を実行し、この重み付けの新しい組を、制御線Ｄ０〜Ｄ３上の送出デジタルまたはアナログ信号により重み付け回路５８に加えることができる。この結果、後続の信号が受信されたとき、この信号がアレー２０によって新しい設定を用いて処理されるように、アレー２０が設定変更される。
【００３７】
ここまで、通常はワイヤレス・モデム機能のみを備える集積回路を拡張して、適応アンテナ・アレー２０の動作を直接制御する集積制御回路を実現する方法を明らかにしてきた。詳細には、インタフェースを介して制御信号Ｄ０〜Ｄ３を送り、このような制御信号の値を決定するのに用いられる制御アルゴリズムを、通常のモデム機能を実行するモデム５０と同一チップセット上に一体化された回路によって生成または実行することができる。これによりさらに、モデム５０内に一体化されたプロトコル特有かつ／またはリンク・メトリック測定機能を利用して、ケーブル１８を通る制御信号Ｄ０〜Ｄ３の選択を支援できる。
【００３８】
インタフェース・カード１４は、デジタル・ビットのパラレルなセットの形式と仮定される、重み付け回路５８を制御するための制御信号Ｄ０〜Ｄ３を含むことができ、この場合においては、重み付け回路５８は受動素子を基準電圧に接続するスイッチのようなオン‐オフ状態デバイスである、と理解すべきである。別の実施形態においては、制御信号はアナログ電圧のようなアナログ信号の形式と仮定でき、この場合においては、重み付け回路５８は移相器であり、例えばインピーダンス・パラメータあるいは調整可能振幅パラメータである。
【００３９】
アンテナ制御機能を、モデムおよび／または少なくともモデム機能を含む同一インタフェース・カード１４に一体化することにより、大幅なコスト低減および信号設計の柔軟性が実現できる。さらにこの設計により、アンテナ・アレー２０から供給される形態信号を検知できるプログラム可能なエンティティとして制御機能を単に一体化するだけで、１つまたは複数の異なるアンテナ構成を同一モデム・インタフェース回路で利用することが可能になる。
【００４０】
別の実施形態においては、ＲＦ信号に対して別々のインタフェースを提供し、一方の接続上で送信信号を送信し、他方の接続上で受信信号を送るようにすることができる。アンテナ・アレー２０とＰＣＭＣＩＡカード１４との間の物理的接続において、別の形態も可能である。例えば、図１Ｂの形態が考えられる。この場合には、前記と同様、アンテナ制御インタフェース１６はＰＣＭＣＩＡカード１４上に実装される。ただし、インタフェース・ケーブル１８はＰＣＭＣＩＡカード１４まで接続されていない。代わりに、アンテナ制御信号は、汎用シリアル・バス（ＵＳＢ）ポート８６などの補助的なインタフェースに提供される。したがって、この実施形態においては、ＵＳＢインタフェース８２がＵＳＢ信号をアンテナ・アレー２０による使用に適した制御信号に変換する。なお、この実施形態においては、前置ＲＦ処理回路などの追加の回路８０を設けることができる。
【００４１】
さらに、ＰＣＭＣＩＡカード１４は、アンテナ制御インタフェース１６の特定の１つの具体化にすぎず、モデム回路５０およびアンテナ制御インタフェース１６の別の物理的および／または電気的形態が可能であることは、理解されるべきである。
【００４２】
次に図４に注目すると、アンテナ・インタフェースは、指向性アンテナの存在およびアンテナの形態／種類を自動検出可能にするように具体化できる。アンテナ制御インタフェース１６から出るインタフェースのためのＮ本の制御信号線Ｄ０〜ＤＮ−１は、双方向性として設計できる。ここでは、Ｎ本のデジタル信号線のそれぞれが対応する弱いプルダウン抵抗９７を有することにより、外部接続が存在しないときに論理値「０」を生じる。
【００４３】
さらに、方向操作可能なアンテナ・モジュール２０が各制御線Ｄ０〜ＤＮ−１にプルアップ抵抗を有することにより、対応する制御線がアンテナ制御インタフェース１６に接続されたときに論理値「１」を生じる。
【００４４】
このようにして、アンテナ制御インタフェース１６の電源投入手順の際に、あるいは周期的に、アンテナ制御インタフェース１６が、Ｎ本の制御線を入力として設定して読み出し動作を実行し、各制御線の論理状態を決定する。Ｎ本の制御線のすべてが論理値「０」である場合、方向操作可能アンテナは接続されていない。一方、Ｎ本の制御線のいずれかが論理値「１」を送り返した場合、方向操作可能アンテナは接続されている。論理値「１」を送り返した制御線の本数を、アンテナの形態を決定するための指標として利用できる。
【００４５】
なお、論理値「１」および論理値「０」を逆にして、アンテナの接続および形態を表示できる。
【００４６】
したがって、方向操作可能アンテナが接続されている場合、アンテナ方向操作アルゴリズムを有効にすることができ、この場合には、アンテナ方向操作アルゴリズムはアンテナ形態データを利用して、適切なアンテナ方向操作ができる。一方、方向操作可能アンテナが接続されていない場合には、アンテナ方向操作アルゴリズムは無効にされる。
【００４７】
本発明を好ましい実施形態により図示し、詳細に説明してきたが、当業者には、添付の特許請求の範囲に包含される本発明の範囲から逸脱することなく、形態または細部にさまざまな変更を加えるのが可能であることは理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１Ａ】適応アンテナ・アレーを制御する、本発明によるインタフェースを利用する携帯型コンピュータ装置の図である。
【図１Ｂ】携帯型コンピュータ装置の別の構成の図であり、制御信号によるアンテナ・アレーへのアクセスが、汎用シリアル・バス（ＵＳＢ）ポートによってなされる。
【図２】本発明において使用することができる特定の適応アンテナ・アレーの等角分解図である。
【図３】アンテナ・アレー・インタフェースの１つの好ましい実施形態の詳細ブロック図である。
【図４】本発明によるインタフェースの双方向の具体化を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１６  アンテナ制御インタフェース
２０  適応アンテナ・アレー
【図１Ａ】
2005519516.tif 000003
【図１Ｂ】
2005519516.tif 000004
【図２】
2005519516.tif 000005
【図３】
2005519516.tif 000006
【図４】
2005519516.tif 000007
【国際調査報告】
2005519516.tif 000008