(57)【要約】  切換えアンテナ方式は、シンボル誤り率に基づいてアンテナを選択する。
2007508784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレス通信システムで使用するための方法において、
アンテナ・グループ中のアンテナに対するシンボル誤り率を決定する段階と、
前記シンボル誤り率に基づいて後続のワイヤレス通信で使用するアンテナ・グループからアンテナを選択する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
アンテナを選択する前記段階は、最低のシンボル誤り率を有するアンテナを選択する段階を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記シンボル誤り率は、平均シンボル誤り率を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ワイヤレ通信システムは、マルチキャリア・システムであり、
前記平均シンボル誤り率は、複数のサブキャリアに亘って平均される、
ことを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
シンボル誤り率を決定する前記段階は、前記第１アンテナに関連する複数のサブキャリアに対応するシンボル誤り確率を合計することによって、第１アンテナに対する平均シンボル誤り率を決定する段階を含むことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
シンボル誤り率を決定する前記段階は、２つの最も接近した信号の配座ポイント間の誤り確率を使用して、前記第１アンテナに関連する複数のサブキャリアに対応するシンボル誤り確率の合計を推定することによって、第１アンテナに対する平均シンボル誤り率を決定する段階を含むことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項７】
前記ワイヤレス通信システムは、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）を使用することを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項８】
前記ワイヤレス通信システムは、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）に基づくシステムであり、
前記平均シンボル誤り率は、複数のコードに亘って平均される、
ことを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項９】
シンボル誤り率を決定する前記段階は、複数の受信パケットに亘る平均を計算することによって、第１アンテナに対応する第１シンボル誤り率を決定する段階を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１０】
複数のアンテナの１つをワイヤレス通信回路に制御可能に結合するアンテナ・スイッチと、
前記複数のアンテナ中のアンテナに関連するシンボル誤り率に基づいて、ワイヤレス通信をサポートする際に使用するために、前記複数のアンテナから前記ワイヤレス通信回路に結合されるアンテナを選択するスイッチ制御装置と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項１１】
前記スイッチ制御装置は、前記アンテナに関連する前記シンボル誤り率を推定する誤り推定器を含むことを特徴とする請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記シンボル誤り率は、平均シンボル誤り率であることを特徴とする請求項１０記載の装置。
【請求項１３】
前記ワイヤレス通信回路は、マルチキャリア通信をサポートし、
前記平均シンボル誤り率は、複数のサブキャリアに亘って平均される、
ことを特徴とする請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
前記スイッチ制御装置は、前記第１アンテナに関連する複数のサブキャリアに対応するシンボル誤り確率を合計することによって、第１アンテナに対応する平均シンボル誤り率を決定する誤り推定器を含むことを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
前記ワイヤレス通信回路は、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）をサポートし、
前記平均シンボル誤り率は、複数のコードに亘って平均される、
ことを特徴とする請求項１２記載の装置。
【請求項１６】
前記スイッチ制御装置は、前記アンテナ・スイッチのためのスイッチ制御信号を生成することを特徴とする請求項１０記載の装置。
【請求項１７】
前記スイッチ制御装置は、最低の平均シンボル誤り率を有するアンテナを選択することを特徴とする請求項１０記載の装置。
【請求項１８】
前記ワイヤレス通信回路は、ワイヤレス送信機、ワイヤレス受信機、および、ワイヤレス送受信機の１つ、を含むことを特徴とする請求項１０記載の装置。
【請求項１９】
少なくとも１つのダイポール・アンテナを含む複数のアンテナと、
複数のアンテナの１つをワイヤレス通信回路に制御可能に結合するアンテナ・スイッチと、
前記複数のアンテナ中のアンテナに関連するシンボル誤り率に基づいて、ワイヤレス通信をサポートする際に使用するために、前記複数のアンテナから前記ワイヤレス通信回路に結合されるアンテナを選択するスイッチ制御装置と、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項２０】
前記スイッチ制御装置は、前記アンテナに関連する前記シンボル誤り率を推定する誤り推定器を含むことを特徴とする請求項１９記載のシステム。
【請求項２１】
前記シンボル誤り率は、平均シンボル誤り率であることを特徴とする請求項１９記載のシステム。
【請求項２２】
前記ワイヤレス通信回路は、マルチキャリア通信をサポートし、
前記平均シンボル誤り率は、複数のサブキャリアに亘って平均される、
ことを特徴とする請求項１９記載のシステム。
【請求項２３】
前記ワイヤレス通信回路は、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）をサポートし、
前記平均シンボル誤り率は、複数のコードに亘って平均される、
ことを特徴とする請求項１９記載のシステム。
【請求項２４】
前記システムは、ワイヤレス・アクセス・ポイントの一部であることを特徴とする請求項１９記載のシステム。
【請求項２５】
前記システムは、ワイヤレス・ネットワーク・インターフェイス・カード（ＮＩＣ）の一部であることを特徴とする請求項１９記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にワイヤレス通信に関し、さらに詳しくは、そこで使用するためのアンテナ選択技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
切換えアンテナ方式は、ある選択基準に基づいた特定の時間にアンテナのグループから１つのアンテナを選択し、ワイヤレス通信をサポートするシステムである。切換えアンテナ方式は、例えばワイヤレス信号の品質を減少させるマルチパス・フェージングおよび／または他のチャネル効果によって引き起こされる問題を克服するために実施される。切換えアンテナ配列で使用される選択基準は、それを有効にするために、対応システム中で特性を強化させるアンテナをグループ中から信頼性をもって識別することができなければならない。
【発明の開示】
【０００３】
下記詳細な説明では、本発明が実施される特定の実施例を示す添付図面が実施例に従って言及される。これらの実施例は、当業者が本発明を実施することを可能にするために十分詳細に説明される。本発明の様々な実施例は、互いに異なっているが、必ずしも、相互に相容れないものではないと理解されるべきである。例えば、１つの実施例と関連してここに説明された特定の特徴、構造または特性は、本発明の思想および範囲から逸脱せずに、他の実施例内で実施される。さらに、各開示された実施例内における個々の要素の位置または配列は、本発明の思想および範囲から逸脱せずに、修正されることを理解すべきである。従って、下記詳細な説明は、制限する意図で捕らえるべきではなく、本発明の範囲は、添付された請求項によってのみ定義され、請求項が与える全ての均等な範囲に適切に解釈される。図面における類似の数字は、いくつかの図面を通して同じかまたは類似の機能性を言及する。
【０００４】
図１は、本発明の実施例に従う切換えアンテナ配列１０の例を図示するブロック図である。切換えアンテナ配列１０は、異なるワイヤレス装置、システム、およびコンポーネントの広い範囲に亘って実現され、それらは例えばワイヤレス・アクセス・ポイント、ワイヤレス・クライアント装置、ワイヤレス・ネットワーク・インターフェイス・カード（ＮＩＣ）および他のワイヤレス・ネットワーク・インターフェイス構造、セルラー電話および他の携帯型ワイヤレス通信機、ワイヤレスの機能性を有する個人用デジタル情報処理端末、ページャ、無線周波数集積回路（ＲＦＩＣ）および他のものを含む。さらに詳細に説明されるように、切換えアンテナ配列１０は、対応する装置、システムまたはコンポーネントの特性を総合的に改善するためにアンテナ・ダイバーシティ技術を実施することができる。図示されるように、切換えアンテナ配列１０は、複数のアンテナ１２，１４、アンテナ・スイッチ１６、ワイヤレス通信回路１８およびスイッチ制御装置２０の１つ以上を含む。例えば、ワイヤレス通信回路１８は、ワイヤレス受信機、ワイヤレス送信機、または、ワイヤレス送受信機を含む。ワイヤレス通信回路１８は、システム中のベースバンド送信／受信情報を処理するためのベースバンド回路（例えば、受信情報などをデコードする受信チェーン内のデコーダ）を含む。ワイヤレス通信回路１８は、１またはそれ以上のワイヤレス通信標準規格（例えば、ワイヤレス・ネットワーキング標準規格、セルラー標準規格など）に従って形成される。少なくとも１つの実施例では、例えば、ワイヤレス通信回路１８は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａワイヤレス・ネットワーキング標準規格（ＩＥＥＥ標準８０２．１１ａ−１９９９）に従って形成される。他のワイヤレス標準規格および異なる標準規格の組合せが、二者択一的に使用されてもよい。
【０００５】
アンテナ・スイッチ１６は、通信活動をサポートするためにアンテナ１２，１４の選択された１つをワイヤレス通信回路１８に結合するように動作する。図１中では２つのアンテナが図示されているが、任意の数のアンテナ（１以上）が使用されてもよいことが認識されるべきである。さらに、あらゆるタイプのアンテナが使用されてもよく、例えば、ダイポール、パッチ、ヘリックス、アレイおよび他のタイプ、およびこれらの組合せを含む。スイッチ制御装置２０は、アンテナ・スイッチ１６の動作を制御する。すなわち、スイッチ制御装置２０は、アンテナ１２，１４の１つを特定の時間にワイヤレス通信回路１８に結合するべきかを判断し、それに従ってアンテナ・スイッチ１６を指示する。スイッチ制御装置２０は、例えばワイヤレス通信回路１８から受け取られた情報に基づいて、ワイヤレス通信回路１８にどのアンテナを結合すべきかを決める。
【０００６】
本発明の少なくとも１つの実施例では、スイッチ制御装置２０は、システムのアンテナに関連するシンボル誤り率に基づいてアンテナを選択する。すなわち、スイッチ制御装置２０は、利用可能なアンテナの各々（または、利用可能なアンテナのサブセットの各々）に対するシンボル誤り率を評価するための推定器を含み、シンボル誤り率に基づいて通信に使用するアンテナを選択する（例えば、最低のシンボル誤り率などを有するアンテナを選択する）。アンテナに関連したシンボル誤り率を評価するための様々な技術は、当技術中に知られている。計算されるシンボル誤り率は、各々、単一の受信パケットまたは複数の受信パケット（例えば、前回の複数のパケットなどの平均）に基づく。ここに使用されるように、用語「シンボル誤り率」は、率を表現する別の方法およびフォーマットをすべて包含するものと意図される。
【０００７】
本発明の少なくとも１つの実施例では、切換えアンテナの配列は、マルチキャリア通信を使用するワイヤレス通信システム内で実施される。マルチキャリア通信は、データを複数の部分に分割し、次にその部分を複数の個別の狭帯域キャリア（つまりサブキャリア）によってパラレルに送信するデータ送信技術である。マルチキャリア通信は、キャリアのシンボル期間を増加させることにより、すなわち各サブ・チャネルを介して（つまり、各サブキャリアによって）伝送するデータ速度を制限することにより、チャネルのシンボル間干渉を克服するためにしばしば使用される。サブ・チャネルを通して送信されるシンボル期間がチャネルの最大マルチパス遅延より長い場合、シンボル間干渉の影響は著しく低減される。複数のキャリアが使用されるので、マルチキャリア技術を使用して比較的高いデータ速度が全体として達成される。シンボル間干渉の影響は弱められるが、マルチパス・フェージングは依然としてマルチキャリア・システムにおけるデータを歪ませる。例えば、サブキャリアのいくつかは他のものより大きなフェージングを受け、その結果受信機が受信する信号の大きさは、異なるサブキャリア（つまり非同質のキャリア振幅）とは異なる。より大きなレベルのマルチパス・フェージングを経験するキャリアは、典型的には受信機でより低い信号対雑音比（ＳＮＲ）を有することになる。信号中の他のサブキャリアが比較的高いＳＮＲを有するときでさえ、受信信号中のこれらのより低いＳＮＲサブキャリアは正確にデータをそこで検出する受信機の能力を劣化させるおそれがある。したがって、平均信号レベル、ＳＮＲ、または信号対干渉および雑音レベル（ＳＩＮＲ）に基づくアンテナ選択技術は、信頼できないおそれがある。本発明の少なくとも１つの実施例では、アンテナ選択は、マルチキャリア信号のサブキャリア上で得られる平均シンボル誤り率に基づいたマルチキャリア通信システムで行なわれる。
【０００８】
人気が上昇しているマルチキャリア通信の１つの形は、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）である。ＯＦＤＭは、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａ（ＩＥＥＥ  Ｓｔｄ８０２．１１ａ−１９９９）、ＩＥＥＥの８０２．１１ｇ、および他のものを含む様々なワイヤレス通信基準中で使用される。ＯＦＤＭシステムでは、各サブキャリア上の受信信号は、以下のように表わされる。
【０００９】
ｒｋ（ｉ）＝αｋ（ｉ）・ｓ（ｉ）＋ｎｋ（ｉ）  ｉ＝１，２・・・，Ｎ；ｋ＝１，２，・・・，Ｋ
【００１０】
ここで、ｉはサブキャリア指標であり、ｋはアンテナ指標であり、ｓ（ｉ）はｉ番目のサブキャリアの送信信号であり、ｒｋ（ｉ）は、ｉ番目のサブキャリアおよびｋ番目のアンテナの受信信号であり、αｋ（ｉ）は、ｉ番目のサブキャリアおよびｋ番目のアンテナのチャネル・ゲインであり、ｎｋ（ｉ）は、ｉ番目のサブキャリアおよびｋ番目のアンテナの干渉と雑音であり、Ｎはデータを伝送するサブキャリアの数であり、Ｋはアンテナ数である。本発明の少なくとも１つの実施例では、アンテナは、サブキャリア上の最低平均シンボル誤り率（ＳＥＲ）を有するアンテナを識別することにより、マルチキャリア・システムで選択される。これは、以下のように表現することができる。
【００１１】
【数１】
2007508784.tif 000003
【００１２】
ここで、Ｐｒ［ｅｋ（ｉ）］は、ｉ番目のサブキャリア（ＱＡＭは、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａワイヤレス・ネットワーキング標準規格中で使用されるデータ変調技術である）上の直交振幅変調（ＱＡＭ）シンボルに対するシンボル誤り確率である。必要な演算を単純化するために、上記表現は、２つの最も接近している信号の配座ポイント間の誤り確率を以下のように使用して近似できる。
【００１３】
【数２】
2007508784.tif 000004
ここで、
【００１４】
【数３】
2007508784.tif 000005
は、配座における誤りの可能性であり、ｄは、２つの送信されたＱＡＭ配座地点間（つまり、平方形にされたＱＡＭ配座の行または列間隔）の最短距離であり、σｋ（ｉ）は、ｉ番目のサブキャリアおよびｋ番目の受信信号地点（つまり、受信ＱＡＭ配座の間隔）間の最短距離である。上記表現の一層の単純化は、関数Ｑ（ｘ）を近似することにより以下のように達成される。
【００１５】
【数４】
2007508784.tif 000006
【００１６】
上記方程式のうちのいずれも、図１のスイッチ制御装置２０内で、またはシステム内の他の位置で実施される。
【００１７】
図２は、本発明の実施例に従うワイヤレス通信システムにおいてアンテナを選択する際に使用する方法例３０を図示するフローチャートである。信号は、複数のアンテナで受信され（ブロック３２）、また、シンボル誤り率は、対応する受信信号に基づいて複数のアンテナの各々に対して決定される（ブロック３４）。その信号は、すべてが同時に、ある時点では１つに、あるいは他の方法で、複数のアンテナで受信される。同様に、シンボル誤り率は、すべてがアンテナに対して同時に、ある時点では１つ対して、あるいは他の方法で、決定されてもよい。１つの可能なアプローチでは、信号が受信され、また、シンボル誤り率が個々の重要なアンテナに対して次々に決定される。他の技術は、二者択一的に使用されてもよい。
【００１８】
いくつかのシステムでは、単一の非平均シンボル誤り率が、各アンテナに対して決定される。他のシステムでは、各アンテナに対して平均シンボル誤り率が決定される。マルチキャリア・システムでは、例えば、平均シンボル誤り率は、対応する受信信号のサブキャリア上の各アンテナに対して決定される。符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）システムでは、平均シンボル誤り率は、システムの様々なコードに対する各アンテナのために決定される。理解されるように、アンテナに関連したシンボル誤り率を決定するために使用される方法は、典型的には実施の詳細に依存するであろう。
【００１９】
アンテナは、その後以上で決定されたシンボル誤り率に基づいて通信で使用するために選択される（ブロック３６）。例えば、１つの可能なアプローチでは、最低シンボル誤り率を有するアンテナが選択される。選択されたアンテナは、受信アンテナとして、送信アンテナとして、または受信アンテナおよび送信アンテナの両方として使用されてもよい。上記アンテナ選択方法３０は、所定時間で、または予め定める条件（例えば、高い誤り率など）の検出に応答して繰り返されてもよい。少なくとも１つの実施例では、その手順は、各着信パケットに対して（または１パケットおきに、あるいは３つのパケットおきに）繰り返される。少なくとも１つの他の実施例では、シンボル誤り率は、複数の受信パケットに亘って平均される。
【００２０】
図３は、本発明の実施例に従うマルチキャリアのワイヤレス通信システムにおいてアンテナを選択する際に使用する方法４０の例を図示するフローチャートである。少なくとも１つの実施例では、方法４０は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａに基づいたシステム内で実施されるが、他のマルチキャリア・システムが方法４０を実施してもよい。その方法は、最初に、Ｋ個のアンテナの１番目にスイッチする（ブロック４２，４４）。次に、短プリアンブルが第１アンテナを使用して検出される（ブロック４６）。その後、検出されたプリアンブルは、第１アンテナに対する雑音プラス干渉パワーを推定するために使用される（ブロック４８）。その後、チャネル周波数応答が、第１アンテナのために計算される（ブロック５０）。その後、推定された雑音プラス干渉パワーおよびチャネル周波数応答は、検出されたプリアンブルのサブキャリア上での第１アンテナに対する平均シンボル誤り率を推定するために使用される（ブロック５２）。この推定は、例えば、既に議論した方程式の１つを使用して行なわれてもよく、または、他の推定技術が使用されてもよい。次に、平均シンボル誤り率が対象となるアンテナすべてに対して推定されたかどうかが決定される（ブロック５４）。誤り率がすべての対象となるアンテナに対して決定されていない場合、上記手順は次のアンテナのために繰り返される（ブロック５６）。平均シンボル誤り率のすべてが対象となるアンテナに対して生成されると、ワイヤレス通信において使用するアンテナが、平均シンボル誤り率に基づいて選択される（ブロック５８）。その後、同期および位相追跡が、選択されたアンテナに対して行なわれる。アンテナ選択判定中に特定の装置に関連するすべてのアンテナに対して平均シンボル誤り率値を生成する必要はないが、その代り、その装置に関連するアンテナのサブセットに対してだけに生成されてもよいことを認識するべきである。アンテナ選択方法４０は、予め定める時間に、または予め定める条件（例えば、高い誤り率など）の検出に応答して繰り返されてもよい。少なくとも１つの実施例では、その手順は、各着信パケット（または１パケットおきに、あるいは３パケットおき、など）のために繰り返される。少なくとも１つの他の実施例では、シンボル誤り率は、複数の受信パケット上で平均される。
【００２１】
前述の詳細な説明では、本発明の様々な特徴は明細書の流れをスムーズにする目的で１またはそれ以上の個々の実施例中に１つにまとめられている。明細書における本方法は、請求項に記載された発明が各請求項で明示的に述べられた特徴以上のものを要求すると解釈すべきではない。むしろ、以下の請求項で反映するように、発明的な側面は、各開示された実施例のすべての機能より少なくて済む。
【００２２】
本発明は、ある実施例と共に説明されたが、当業者が容易に理解するように、修正および変更は、本発明の思想および範囲から逸脱せずに行なわれることを理解すべきである。そのような修正および変更は、本発明および添付された請求項の範囲および範囲内に含まれると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例に従う切換えアンテナ配列の例を図示するブロック図である。
【図２】本発明の実施例に従うワイヤレス通信システムにおいてアンテナを選択する際に使用するための方法例を図示するフローチャートである。
【図３】本発明の実施例に従うマルチキャリア通信システムにおいてアンテナを選択する際に使用するための方法例を図示するフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2007508784.tif 000011
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