(57)【要約】アンテナシステム（２０５）は、アンテナ構造（２１５）、受信機（２２０）、およびアンテナシステムコントローラ（２２５）を備えている。アンテナ構造は、アンテナ配列（２３７）、信号結合器（２４０）およびスイッチマトリクス（２３５）を備えている。アンテナ配列は、非常に低密度の散乱環境から最大密度散乱環境まで変化する電磁環境の種類の対応するセットに傍受無線信号の最小の相関係数を与えるように最適化された、アンテナ素子のセットの間隔を有するように設計される。アンテナ配列のアンテナ（２３０）（２３１）（２３２）（２３３）（２３４）の各々は、共通の偏波を有する少なくとも一つの素子を有している。二偏波アンテナである少なくとも１つのアンテナがある。アンテナシステムは、システムが動作している環境の種類に対応するアンテナ素子の対を選択し、それにより最良の結合信号を受け取る。
2007516675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調無線信号を回復するためのアンテナ配列の使用方法であって、
電磁散乱環境の種類のセットのうちの１つとして、ある電磁散乱環境の種類を特定すること；
前記電磁散乱環境の種類に基づいて、アンテナ配列から最良の素子の組み合わせを選択すること；および
前記最良の素子の組み合わせによって傍受された無線信号を組み合わせること；
から成る方法。
【請求項２】
前記電磁散乱環境の種類を特定することは、素子の組み合わせのセットのうちの最良の素子の組み合わせの各々にて受け取られた無線信号を用いて生成された相関係数測定値の現在のセットと、前記電磁散乱環境の種類のセットを使用して得られた以前の情報とを用いることからなる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
変調無線信号を回復するためのアンテナ配列の使用方法であって、
相関係数のセットを測定することであって、各相関係数は、第１の偏波方向を有する対応する素子の組み合わせの各要素で傍受された無線信号を使用して決定され、該対応する素子の組み合わせの各々はアンテナ配列内の２つの素子から形成されること；
前記相関係数のセットの最小の相関係数を決定すること；
最小の相関係数が閾値より低い値を有している場合に、最小の相関係数に対応する素子の組み合わせによって傍受された無線信号を組み合わせること；
最小の相関係数が閾値より高い値を有している場合に、アンテナ配列の２つの直交方向の素子によって傍受された無線信号を組み合わせること；
からなる方法。
【請求項４】
アンテナ構造を備えたアンテナシステムであって、
該アンテナ構造が、
共通の偏波を有する少なくとも一つの素子を各アンテナが有し、少なくとも一つのアンテナが二偏波アンテナである、アンテナ配列；
素子の組み合わせによって傍受された無線信号を、結合無線信号へと組み合わせる信号結合器；
アンテナ配列の最良の素子の組み合わせを選択するスイッチマトリクス；
を有している、アンテナシステム。
【請求項５】
前記アンテナ配列が、電磁環境の種類の対応するセットに最小の相関係数を与えるように最適化されたアンテナ間隔のセットによって特徴付けられる、請求項４に記載のアンテナシステム。
【請求項６】
最良の素子の組み合わせは、二偏波素子の組み合わせおよび離間された素子の組み合わせのうちの１つであり、前記二偏波素子の組み合わせは、アンテナ配列内に二偏波アンテナであるアンテナの２つの直交素子を含み、前記離間された素子の組み合わせは、アンテナ配列の２つのアンテナから選択された同じ偏波を有する２つの要素を含む、請求項４に記載のアンテナシステム。
【請求項７】
アンテナ配列に結合され、結合無線信号から復調信号を生成する信号受信機；および
信号受信機およびアンテナ構造に結合され、電磁散乱環境の種類のセットから特定された電磁散乱環境の種類に基づいて最良の素子の組み合わせを選択するアンテナシステムコントローラ；
をさらに備えた、請求項４に記載のアンテナシステム。
【請求項８】
信号受信機に結合され、前記復調信号を処理してデバイスコントローラによって実行される少なくとも１つのアプリケーションに使用される情報を回復するデバイスコントローラ；
をさらに備えた、請求項７に記載のアンテナシステム。
【請求項９】
アンテナ配列に結合され、前記結合無線信号から復調信号を生成する信号受信機；および
信号受信機およびアンテナ構造に結合され、素子の組み合わせのセットの各素子の組み合わせで受け取られた無線信号を使用して生成された相関係数測定値に基づいて最良の素子の組み合わせを選択する、アンテナシステムコントローラ；
をさらに備えた、請求項４に記載のアンテナシステム。
【請求項１０】
ダイバーシティアンテナ配列によって傍受される変調無線信号を回復するための、最適なダイバーシティアンテナ配列の確立方法であって、
特定の周波数範囲に対する個別の無線環境を有する電磁環境の種類のセットを特定すること；
最適アンテナ環境の種類のセットに対して最適アンテナ間隔のセットを決定することであって、各最適アンテナの間隔は最小の相関係数を提供すること；および
最適アンテナ間隔のセットにより決定された複数のアンテナ間隔を提供すると共に少なくとも１本の二偏波アンテナを含むアンテナ配列を決定することにより、最適なダイバーシティアンテナ配列を確立すること；
から成る方法。
【請求項１１】
装置であって、
電磁散乱環境の種類のセットのうちの１つとして、ある電磁散乱環境の種類を特定する手段；
前記電磁散乱環境の種類に基づいて、アンテナ配列から最良の素子の組み合わせを選択する手段；および
前記最良の素子の組み合わせによって傍受された無線信号を組み合わせる手段；
から成る装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は適応型ダイバーシティアンテナシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
受信アンテナ位置に到着する最中の無線信号が環境中の物体により散乱され、複数の信号の組み合わせである受信機における信号が、そのような物体によって反射または送信されるか、そのような物体によって回折されるか、またはそのような物体を通って減衰されるか、の少なくともいずれか一つになり得ることがよく知られている。そのような環境は電磁散乱環境と呼ばれている。
【０００３】
従来の無線信号受信機は、そのような散乱信号から成る受信信号の質を改善するためにアンテナダイバーシティを使用することがあり、通常、異なる偏波を有する２本のアンテナ、または、例えば搬送周波数の波長だけ離間された２本のアンテナを使用する。２本のアンテナによって傍受された信号を組み合わせるために、種々の方法が使用されている。それらのアンテナ間の低コストの切り替え方法は、いくつかの状況においてかなりの改善を提供することができる。無線周波数結合器を使用する高コストの信号結合方法は、通常、それに等しいか、より優れた結果を提供する。従来のダイバーシティアンテナシステムでは、２本のアンテナ間の間隔は、各アンテナで受け取られる信号の相関を最小にするように通常選択される。一部のセルラシステムは固定設備に対して２本のアンテナのダイバーシティシステムを使用しており、搬送波波長によって決定される２本のアンテナの間隔が性能の改善を提供する。離間ダイバーシティの別の例は、米国電気電子通信学会（ＩＥＥＥ）により発布された８０２．１１（ｂ）基準に従って作動する無線ルータに見出される。これらのシステムの一部では、固定のルータユニットが一定距離を隔てた２本のアンテナを有しており、アンテナは回転し、その相対的な偏波を変更することができる。
【０００４】
偏波ダイバーシティは、二偏波アンテナの使用により得ることができ、これは必要な収容体積がより少なくて済むと共に、携帯無線機の性能の改善を提供する。上述のアプローチは、多くの状況で非ダイバーシティアンテナよりも良好な改善を提供すべく選択された、固定の物理的配列を利用している。しかし、新しい無線通信システムに使用される搬送周波数が増加するにつれ、環境中の物体による電磁エネルギの散乱は、受信される無線信号に、より悪影響を及ぼし、遠く離れていない固定位置間では電磁散乱環境が実質的に異なる可能性がある。このような状況では、２本のダイバーシティアンテナの固定の物理的配列によって提供される改善が少なくなり、より良いアプローチが必要とされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本発明は、一例として示されており、添付図面によって限定されるものではない。添付図面において、同様な参照番号は同様な要素を示す。
図中の要素は単純化と明確化のための示されたものであり、必ずしも一定の比率で描かれていないことは当業者にとって明らかである。例えば、図中の要素のいくつかの寸法を、本発明の実施態様の理解を高めるために役立つように、他の要素に対して誇張する場合がある。
【０００６】
本発明による特定のアンテナダイバーシティ技術について詳細に記述する前に注意すべきことは、本発明は主として、ダイバーシティアンテナシステムに関連する方法の工程の組み合わせおよび装置の素子の組み合わせにあることである。従って、適当な場合、装置の要素および方法の工程は図中に従来の記号によって表わされ、本明細書の記載を利用できる当業者に容易に見出される詳細によって本開示が不明瞭にならないように、本発明の理解に関連するそれらの要素や工程の特定の詳細だけを示す。
【０００７】
当該技術分野においてよく知られているように、離間された２本のアンテナ素子からの信号は、アンテナダイバーシティとして知られている技術で結合され、この結合信号は、一方のアンテナによって傍受された信号よりも、元の情報を回復するためのより優れた信号であり得る。
【０００８】
従来のダイバーシティアンテナの間隔は通常は固定され、通常は、例えば散乱環境が均質である時の間隔のように、簡単な理論上の結論に基づいている。本発明は、散乱環境は実際には不均質であると共に、RicianやRayleighのような視線を始めとする環境モデルにのみ依存する従来技術により決定されたダイバーシティアンテナ間隔は、特に散乱環境では最適なアンテナダイバーシティ配列を予測するとは限らないという、最近得られた新たな理解を利用している。所与の周波数帯域に対するダイバーシティの改善を達成するアンテナ配列は、その所与の周波数帯域で顕著な散乱の密度や種類によって特徴付けられる個々に異なる種類の実際の電磁環境またはモデル化された電磁環境における信号の相関測定値を使用して、より良好に最適化され得ることが最近判明した。ダイバーシティ信号の最適な結合を提供するそのような最適なアンテナ配列のアンテナ素子の選択は、電磁環境の種類を特定するか、またはアンテナ配列を使用してその場で行われる相関測定により、行われることも判明した。電磁環境の種類の特定は、アンテナ配列が使用されている実際の場所の環境モデリングを用いて、または経験豊富なＲＦ科学者によりその場で行われる測定に基づいて、行われ得る。
【０００９】
図１に、アンテナ素子対に対する相関係数の略プロットが、５つの電磁環境（ＥＭＥ）の種類のセットについて示されており、これはアンテナ配列によって傍受される変調無線信号を回復するための最適なダイバーシティアンテナ配列の確立方法について説明するために使用される。１つの送信機によって送信された無線信号と、２つのアンテナ素子によって傍受された無線信号との２つのバージョンを結合するダイバーシティは、２つの信号間の位相および振幅の相関が最小の場合に２つの信号のいずれか一方を受け取ることよりも、良好な改善を提供する。これは２つの信号の相関係数により特徴付けられる。相関係数は０の値から１．０の値まで変化するが、値が低いと相関が低い（従って結果が良好である）ことを示している。いくつかの周波数帯域については、７つまでの個別のＥＭＥの種類が特定されたが、本発明の原理は７つかまたはそれより少ないＥＭＥの種類を使用した場合に、等しく適用可能である。図１に関して説明した例におけるＥＭＥは、高散乱Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，およびＩＶとして特定される。ＥＭＥタイプＩＶは、送信機からのエネルギを傍受するアンテナ配列を使用している受信機の近くに、（送信周波数帯域で）有効な散乱物体がほとんど無い電磁環境を表わす。広域ネットワークの場合、これは地方の状況を表し得、電磁場ゼロが遠く離れている状況である。ＥＭＥタイプＩＩＩ，ＩＩ，およびＩは、受信機の近くにますます有効で密度の高い散乱物体がある電磁環境を表わし、電磁界ゼロは顕著で互いにより接近している。「高散乱」は、ゼロが非常に緊密に離間されている場所で受信機の無線信号が多くの散乱コンポーネントによって形成される電磁環境を表わす。
【００１０】
アンテナの対の各々のアンテナ素子により傍受された無線信号の最小の相関係数（ＣＣ）を決定することにより、最適なアンテナ素子間隔のセットが、ＥＭＥの種類のセットに対して決定される。ここで、アンテナ素子は同じ（共通の）偏波を有している。最適な間隔は、ＣＣの最小値が生じるアンテナ対の間隔（したがって素子の間隔）を見つけることにより決定される。これは電磁気モデリング技術またはフィールド試験によって行うことができる。いずれの方法も同じ結果を提供することが示されている。個別のＥＭＥの種類はＥＭＥの種類に対する最適アンテナ間隔において異なる値のＣＣを有すること、および最適アンテナ間隔は各ＥＭＥタイプで異なることがわかっている。これは相関係数４０９，４１０，４１２，４１３によって図１に示されており、水平軸に示されるように、それらは「高散乱」のＥＭＥの種類に対する最適ＣＣである。
【００１１】
測定またはモデル化された各相関係数は、素子の組み合わせ（対）を示す命名法により図１に示されている。この例では、素子の組み合わせはＡ−ＡP   、Ａ−Ｂ、Ａ−Ｃ、Ａ−ＤおよびＡ−Ｅである。組み合わせＡ−ＡP   は、例えば９０または１２０度だけ離れて偏波され得る二偏波アンテナ（アンテナＡ）の偏波素子の対を示す。組み合わせＡ−Ｂ、Ａ−Ｃ、Ａ−ＤおよびＡ−Ｅは、共通の偏波と増加する間隔を有するアンテナ素子の組み合わせを示す。例えばＡ−Ｃは、同じ偏波を有するアンテナ素子の組み合わせ、つまりアンテナＡからの素子およびアンテナＣの素子を示す。高散乱環境以外のＥＭＥの種類の各々に対し、相関係数（ＣＣ）の最適な（最小の）到達範囲を表す相関係数価値４１０，４１１，４１２，４１３の範囲がある。各ＥＭＥの種類に対するＣＣの最適な到達範囲は、同じ偏波を有するアンテナ素子の最適間隔（これは上述の命名法により特定）において得られる。ＣＣは電磁気モデリングまたはフィールド試験のいずれによっても決定することができ、それらは変化する統計学的測定値であるため、それらは複数の範囲である。この範囲は、図１に、最適値に対する楕円高さによって表わされる。
【００１２】
最適ＣＣ値４１０，４１１，４１２，４１３は、ＥＭＥの種類が地方／低散乱から都市へと変化するにつれて減少することが理解されよう。同じ偏波の素子の組み合わせが、その組み合わせが理想的なもの以外である環境のＣＣを測定するために使用される場合、得られるＣＣ（実際にはＣＣの範囲）は最適な間隔で素子が到達する最適値よりも当然ながら悪い。例えば、間隔Ａ−Ｂ、Ａ−ＤおよびＡ−Ｅに対するＣＣ４１４，４１５，４１６はＥＭＥの種類ＩＩのアンテナ素子間隔Ａ−Ｃに対する最適ＣＣよりも大きい。ＥＭＥの種類ＩＶの場合、アンテナ素子間隔Ａ−Ｂ、Ａ−ＣおよびＡ−Ｄはこの例ではすべて１．０に近いＣＣ値４１７に悪化している。しかしながら、散乱が厳しくなると、相関係数４１０を実質的に１よりも低い値に減少させるのに有効な、同じ偏波を有する素子の特定の間隔はない。これは、信号が独立したバージョンであるべきものを傍受する、非常に小さな間隔にある２つの素子を提供することが不可能であることにより得る。このような状況では、直交偏波を有する２つの素子の変化が、信号回復の改善をしばしば提供するであろうことが知られている。これは相関係数値４０９によって示される。一般に、従来のアンテナ配列および従来のダイバーシティアンテナ配列の場合に当てはまるように、最適ＣＣのための間隔Ａ−Ｂ、Ａ−Ｃ、Ａ−ＤおよびＡ−Ｅは、必ずしも互いに線形に関連している必要もなければ、周波数帯域の波長に線形に関連している必要もない。
【００１３】
一旦電磁環境の種類のセットに対する最適なアンテナ間隔のセットが決定されると、アンテナ配列は受信機の種類に対して考案され、動作設定のために使用され得る。電磁気モデリングおよび／またはフィールド試験によって得られた間隔を使用して、最適な性能は得られ得るが、物理的制約によりそれらの理想的な間隔には変更が必要とされる場合もある。特に、製品のサイズが過度に大きくなるのを回避するために、最大の最適間隔の間隔を小さくすること（または可能な場合には無くすこと）が必要とされ得る。
【００１４】
要約すると、ダイバーシティアンテナ配列によって傍受される変調無線信号を回復するための、最適なダイバーシティアンテナ配列の確立方法は、１）特定の周波数範囲に対する個別の無線環境を有する電磁環境の種類のセットを特定し、２）その電磁環境の種類のセットに対する最適アンテナ間隔のセットを決定することであって、各最適アンテナ間隔は最小の相関を提供することと、３）最適アンテナ距離のセットにより決定された複数のアンテナ間隔を提供すると共に少なくとも１本の二偏波アンテナを含むアンテナ配列を決定することにより、最適なダイバーシティアンテナ配列を確立することを含む。間隔のセットは、周波数または波長と必ずしも線形に関連していない。
【００１５】
図２に、本発明の好ましい実施形態によるアンテナダイバーシティを使用した電子装置２００の一部分のブロック図が示されている。電子装置２００は、無線周波数（ＲＦ）を使用して通信し、かつ静止しているか比較的静止状態に近い（すなわち装置が作動している周波数の波長に対してゆっくり動いている）任意の電子装置であってよい。いくつかの例として、アンテナ配列を受け取るネットワーク、セルラ電話、携帯情報端末、ローカルエリアネットワークまたはハーソナルエリアネットワークの無線通信ルータ、およびアプライアンス制御受信機がある。本発明の利点は１ＧＨｚより低い値で動作する装置にて生じ得るが、１Ｇｚより高い値で作動する電子装置でも実現され得る。その理由は、かかる装置は定位置からより移動されやすく、かつ電子装置が静止している間に変化する電磁気散乱環境に存在しやすいためである。図２に示されている電子装置２００の一部分は、アンテナコントローラ入力信号２１１，２２７によってデバイスコントローラ２１０に二方向に結合されたアンテナシステム２０５を含む。電子装置２００は、通常、電子装置２００の種類に依存して、ディスプレイ、キー、スイッチ、外部コネクタおよびバッテリのような他のコンポーネントを含むだろう。デバイスコントローラ２１０は、格納プログラムコントローラプロセッサまたは状態マシンであってもよいし、または、格納プログラムコントローラプロセッサまたは状態マシンの一部分であってもよい。デバイスコントローラ２１０は、ユーザインタフェース機能、位置発見機能、速度検知機能、ハンドオフアルゴリズム、ゲームおよびインターネットブラウジング機能のようなアプリケーションを含んでよい。アンテナコントローラ入力信号２２７はアンテナシステム２０５により傍受されたＲＦ信号から得られた復調信号を含む。アンテナコントローラ入力信号２１１は、信号２２７に含まれる復調信号に含まれた情報を使用するアプリケーションの識別情報を備えていてもよく、いくつかの実施形態ではさらにＥＭＥの種類の識別情報を含んでいてもよい。
【００１６】
アンテナシステム２０５はアンテナ構造２１５、受信機２２０およびアンテナコントローラ（アンテナシステムコントローラ）２２５を備えている。１実施形態では、アンテナコントローラ２２５はデジタル信号プロセッサであるが、別の実施形態では、格納プログラム制御型マイクロプロセッサ、コンピュータ、ニューラルネットワークプロセッサ等の任意のプロセシング装置の組み合わせであってよく、デバイスコントローラ２１０または電子装置２００中の別のコントローラと結合され得る。アンテナ構造２１５は、複数のアンテナの配列（以下、アンテナ配列）２３７（図２に示された実施形態では二偏波アンテナ２３０，２３１，２３２，２３３，２３４を含む）と、アンテナ配列２３７およびアンテナシステムコントローラ２２５が結合されたスイッチマトリクス２３５と、スイッチマトリクス２３５およびアンテナシステムコントローラ２２５が結合された結合器２４０とを備えている。スイッチマトリクス２３５は、アンテナ配列の素子の選択された部分集合によって生成された信号の部分集合を結合器２４０に結合し、その素子の選択された部分集合由来の信号ではない信号を拒否する。例えばその拒否は、拒否信号をアースすることや、または拒否信号に本質的な開回路をもたらすことによる場合がある。部分集合は、アンテナコントローラシステムから結合された部分集合選択信号２２６によって選択される。いくつかの実施形態では、部分集合は１つかまたは２つのアンテナ素子であり、この２つの要素は「アンテナ素子の組み合わせ」または「素子の組み合わせ」とも称される。アンテナシステムコントローラ２２５は相関係数が測定されている時に、一度にただ１つのアンテナ素子を選択する。
【００１７】
結合器２４０は非構成の（non-configurable）装置であってもよく（すなわち、すなわちスイッチマトリクス２３５によって選択された信号の部分集合の組み合わせを遂行するのに制御信号を必要としない）、この場合、結合器２４０はアンテナコントローラ２２５に結合されない場合がある。スイッチマトリクス２３５および結合器２４０は１つの機能コンポーネントへ組み合わされてもよい。結合器２４０は、選択されたアンテナ素子からの信号を、ＲＦ結合信号２４１へ組み合わせる。（１つの信号だけが選択されている場合には、当然ながら結合はない）。個々の二偏波アンテナの各々２３０，２３１，２３２，２３３，２３４、スイッチマトリクス２３５、および結合器２４０は、従来技術またはその他の技術を使用して設計され、製作され得る。例えば、アンテナ構造２１５のアンテナは、集積回路中のワイヤまたはチューブ要素（特に１ＧＨｚより低い周波数で）、プリント基板ランナー、または金属堆積物のような、任意の従来の構造であってよい。各アンテナは、アンテナ配列２３７の複数のアンテナにおいて共通の（同じ）偏波を有する少なくとも一つの素子を有する。アンテナの最大数は、電子装置内のスペース、および／または、コスト／利点の考慮事項により制限され得る。アンテナ配列２３７のアンテナのすべてが二偏波アンテナとは限らなくてもよいが、少なくとも一つが二偏波アンテナであることが望ましい。本発明のアンテナ配列２３７のアンテナの間隔は、図１に関して上述したように、固有に決定される。図２に示された電子装置２００のアンテナ配列２３７は５本のアンテナを含み、これらは離間されて図１に関して上述した間隔Ａ−Ｂ、Ａ−Ｃ、Ａ−Ｄ、Ａ−Ｅを与え得る。結合器２４０によって生成された結合ＲＦ信号２４１には受信機２２０が結合される。結合ＲＦ信号２４１は、帯域外エネルギを除去するバンドパスフィルタ２４５に結合される。その後、フィルタされた信号は、フィルタされた信号を増幅するアンプ２５０に結合される。複合ミキサ２５５は、位相内の増幅信号と、局部発振器２６０によって生成された局部発振器信号から位相シフタ２６５によって生成された直交位相局部発振器信号とを混合する。複合ミキサ２５５はアナログベースバンド位相内（Ｉ）直交（Ｑ）信号を生成し、これはデュアルＡＤ変換器２７０に結合され、変換器２７０は、ディジタルサンプリングされた位相内（Ｉ’）直交（Ｑ’）信号を生成し、これは復調器２２８に結合され、復調器２２８は復調信号２２７を生成し、この信号２２７はアンテナコントローラ２２５およびデバイスコントローラ２１０に結合される。アンテナコントローラ２２５は復調信号２２７を使用して、ＲＦ結合信号の特性、例えば部分集合選択信号２２６を決定する１つの基礎として使用されるエンベロープを評価する。ある実施形態では、復調器２２８およびアンテナコントローラ２２５の機能は同じプロセッサまたはインテリジェントネットワークによって行なわれる。別の実施形態では、Ｉ’およびＱ’信号はアンテナコントローラ２２５に結合されて、アンテナコントローラ２２５にて部分集合の選択のために使用され、また、Ｉ’およびＱ’信号はデバイスコントローラ２１０に結合され、デバイス��ントローラ２１０にて復調され得る。デバイスコントローラ２１０は復調信号からデジタル情報を抽出する。かくして情報はＲＦ結合信号２４１から抽出される。受信機２２０の他のコンポーネント、例えばフィルタ、出力分配回路は、図２に示されていない。本発明の別の実施形態では、多くの他のタイプの受信機を使用して、ＲＦ結合信号のエンベロープ評価用に、アンテナコントローラ２２５によって分析可能なＲＦ結合信号から１または複数の信号を生成することができる。アンテナコントローラ２２５は、ＲＦ結合信号のエンベロープを評価するだけでもよく、デジタル情報は、電子装置２００の別のコントローラにて抽出されてもよい。説明した例では、図１に関して説明した間隔Ａ−Ｂ、Ａ−Ｃ、Ａ−Ｄ、およびＡ−Ｅのような４つの間隔を与えるために５本のアンテナが使用されている。この例では、最適間隔Ａ−Ｂを得るべくアンテナＢを配置していることから、アンテナ間隔Ａ−Ｄは間隔Ｂ−Ｅとほとんど同じであるといっていいほどに近い。この状況ではアンテナＤは必要ではない場合があり、素子の組み合わせＢ−Ｅが代わりに使用され得る。このように、通常、アンテナ配列におけるアンテナの数は、一つの「ベース」アンテナ（すなわちアンテナＡ）を含めていかなる要素の組み合わせでも常に得られるよりも、より多くの間隔を提供することが可能である。
【００１８】
図３に、本発明の実施形態によるアンテナダイバーシティを使用した電子装置が示された建物３００のある階の一部分の平面図を示す。建物３００の一部分には、無線周波数（ＲＦ）信号を送信する送信アンテナ３１５が位置する。ＲＦ信号はＲＦ帯域幅内の情報を含むように変調されている。建物３００の一部分は、配管や配線のような他のアイテムと、ＲＦ帯域幅内の周波数を電磁散乱するものとして作用する事務所および小部屋（何人かの事務所３１０およびキュービクル（パーティション間仕切りで小さく区切ったオフィスのこと）３０５のような構造とを備えている。電子装置３２０，３２５は建物３００の一部分内の２つの異なる位置に位置する。電子装置３２０，３２５の各々は、ＲＦ無線信号を傍受するために使用されるアンテナシステム内のアンテナ配列を備えており、それにより変調されたＲＦ信号内の情報の回復を促進する（単に変調無線信号の回復とも称される）。ＲＦ帯域幅内のＲＦ周波数は、好ましくは、アンテナ配列が有効なアンテナを含み、かつ、アンテナ配列が１本の有効なアンテナに必要とされる体積を超えて電子装置３２０，３２５が占める体積を本質的に増加させないような状態である。例えば、５ＧＨｚ以上では、１波長までの間隔で離れたアンテナを有するアンテナ配列は、最大寸法で６センチメートルよりも小さくなり得る。図２で示されるアンテナシステム２０５（５つの位置に二偏波アンテナがある）は、電子装置３２０，３２５内で使用され得るシステムの例であるが、アンテナ配列はその内部により多くのアンテナを備えても、より少ないアンテナを備えてもよい。
【００１９】
本発明は、選択された素子の組み合わせを使用して回復される結合信号を最適化するアンテナ素子の組み合わせを、アンテナ配列から選択するための固有の技術を含んでいる。様々な位置で使用されることが意図される受信機３２０，３２５にとって、アンテナ素子の選択を最適化する能力は有利である。その理由は、１つの種類の設備（アンテナ配列を含む）の受信機を同一に製造することができ、手動による設定を必要としないためである。本発明は、アンテナ配列が受信機と比較して物理的に大きい低周波数でも当然適用可能であり、環境によっては（例えば散乱環境が時間とともに実質的に変化すると予想される場合）顕著な長所を有し得る。
【００２０】
アンテナ素子の最適なセットを選択するための１つの技術は、装置３２０，３２５によって受け取られる外部情報２１２（図２）を使用する。外部情報２１２は電磁散乱環境（ＥＭＥ）の種類を特定する。そのような外部情報２１２の２つの例は、オペレータ入力およびシミュレーション入力であり、これらは決定を行うソースによる外部情報の分類である。外部情報は、キーボードのような局部手段により、または電子装置３２０，３２５に送信されるメッセージにより、伝えられ得る。外部情報はデバイスコントローラ２１０によって受け取られ、アンテナコントローラ信号２１１内のアンテナシステムコントローラ２２５に渡される。アンテナシステムコントローラ２２５は外部情報２１２と、最良のアンテナ素子の組み合わせをＥＭＥの種類に相関させる情報を格納するテーブルとを使用する。最良のアンテナ素子の組み合わせは、図１に関して説明したアンテナ素子の最適間隔に最も近い間隔を有しており、好ましくはその最適間隔と等しいが、装置３２０，３２５の物理的な設計上の制約のため異なる間隔を有していてもよい。最良の素子の組み合わせであるアンテナ素子からの無線信号が組み合わされ、復調信号２２７を生成するために使用される。復調信号２２７は、デバイスコントローラによって実行される少なくとも１つのアプリケーションによって使用される情報を回復するために、ほとんどの装置３２０，３２５で使用される。アプリケーションの例は、方向検知、位置発見、速度検知およびハンドオフアルゴリズムである。最良のアンテナ素子の選択は、どのアプリケーションが復調無線信号２２７を使用しているかによって有益に修正することができる。そのため、いくつかの実施形態では、デバイスコントローラ２１０は復調無線信号２２７を使用しているアプリケーションをアンテナシステムコントローラ２２５に対して特定し、アンテナシステムコントローラ２２５はその一アプリケーションと電磁散乱環境の種類の識別情報を使用して、最良の素子の組み合わせを選択する。
【００２１】
アンテナ素子の最良のセットを選択するための別の技術は、１セットの素子の組み合わせの各素子の組み合わせで受け取られた復調無線信号２２７から決定された相関係数測定値を使用する。図１および２に関して上述した例のアンテナ配列の場合、これは、アンテナＡ−Ｂ、Ａ−Ｃ、Ａ−ＤおよびＡ−Ｅで同じ偏波を有するアンテナ素子の相関係数の測定値に匹敵する。その後、アンテナシステムコントローラ２２５は、最小の相関係数が閾値未満の場合には、同じ偏波を有する素子の最小の相関係数を有する素子の組み合わせを選択し、そうでない場合には、直交に偏波された素子の組み合わせを選択する。閾値は例えば０．８０であってもよい。
【００２２】
アンテナ素子の最良のセットを選択するためのさらに別の技術では、以前に説明された技術のように、復調無線信号２２７から決定された現在の相関係数測定値が測定される。しかしながら、この技術では、デバイスコントローラ２１０は、復調無線信号２２７を使用しているアプリケーションをアンテナシステムコントローラ２２５に対して特定し、アンテナシステムコントローラ２２５は、その特定されたアプリケーションを測定された相関係数および以前の情報と組み合わせて使用して、最良の素子の組み合わせを決定する。この技術では、より迅速でよりよい選択を提供するために、アンテナコントローラはファジー理論プロセッサまたはニューラルネットのようなインテリジェントネットワークを備え得る。また、設計段階で各ＥＭＥの種類に対して決定された測定された相関係数またはシミュレートされた相関係数をすべて含む以前の情報を使用して、最良の素子の組み合わせを選択する。
【００２３】
以上の明細書において、本発明とその利点ならびに効果を特定の実施形態を参照して説明してきた。しかし、当業者であれば、特許請求の範囲に記載される本発明の範囲から逸脱することなく、種々の改変と変更が行えることが理解される。したがって、明細書と図面は、制限的な意味ではなく例証的な意味で解釈され、そのような改変はすべて、本発明の範囲内に含まれるものとする。何らかの利点、効果または解決方法をもたらしたり、より顕著にしたりすることができるそのような利点、効果、問題の解決方法、および任意の要素は、任意のまたはすべての請求項の重要な、必要なまたは本質的な機能または要素と解釈すべきではない。
【００２４】
本明細書で使用する場合、「備える、含む（comprises ）」、「備えている、含んでいる（comprising）」という用語またはその任意の他の変形は、構成要素のリストから成るプロセス、方法、物品または装置が、それらの構成要素を含むばかりでなく、リストに明示されていないかそれらの構成要素に内在する他の要素を含むことができるように、非排他的な内容を含む。
【００２５】
「複数の」という用語は、本明細書では、２つまたは３つ以上として定義される。「別の」という用語は、本明細書では、少なくとも第２または第３以降のものとして定義される。「含む」、「備える」、および／または「有する」（including, have ）という用語は、comprisingとして定義される。「プログラム」という用語は、本明細書では、コンピュータシステムで実行するように設計された命令シーケンスとして定義される。「プログラム」または「コンピュータプログラム」には、サブルーチン、関数、プロシージャ、オブジェクトメソッド、オブジェクトの実施、実行可能アプリケーション（アプリケーション）、アプレット、サーブレット、ソースコード、オブジェクトコード、共有ライブラリ／動的ロードライブラリ、および／または、コンピュータシステム上で実行するように設計された他の命令シーケンスが含まれ得る。「セット」という用語は、本明細書では、空ではないセット（すなわち本明細書で定義されるセットの場合、少なくとも一つの部材を含む）を意味する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態による５つの電磁環境（ＥＭＥ）の種類のセットについてのアンテナ素子対に対する相関係数の略プロット。
【図２】本発明の好ましい実施形態によるアンテナダイバーシティを使用する電子装置の一部分のブロック図。
【図３】本発明の実施形態によるダイバーシティを使用した電子装置が使用された建物のある階の一部分の平面図。
【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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