(57)【要約】【課題】  複数のアンテナを備える無線通信装置において、良好な受信レベルが得られるアンテナを正しく選択できる方法および構成を提供する。【解決手段】  無線通信装置１００は、アンテナ１ａ、１ｂを備える。可変利得アンプ４は、アンテナ１aまたは１ｂを介して受信した信号を増幅する。ＡＧＣ回路５は、可変利得アンプ４の利得を制御する。ダイバーシティ制御部７は、パケット受信の開始時に、各アンテナ１ａ、１ｂの受信レベルをモニタすることによって使用すべきアンテナを選択する。ＡＧＣ回路５は、ダイバーシティ制御部７がアンテナを選択している期間、可変利得アンプ４の利得を固定する。【選択図】      図１
2005244561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナと、
上記複数のアンテナの中の任意のアンテナを介して受信した信号を増幅する可変利得アンプと、
上記可変利得アンプの利得を制御する利得制御手段と、
使用すべきアンテナを選択するダイバーシティ制御手段、を有し、
上記利得制御手段は、使用すべきアンテナを選択するために各アンテナの受信レベルがモニタされる期間は、上記可変利得アンプの利得を固定する
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
上記ダイバーシティ制御手段は、各アンテナについて順番に受信レベルをモニタしていく過程で所定値以上の受信レベルが得られたときは、その所定値以上の受信レベルが得られたアンテナをパケット受信のために使用するアンテナとして選択し、
上記利得制御手段は、上記所定値以上の受信レベルが得られた後は、上記可変利得アンプの利得を動的に制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
複数のアンテナを備える無線通信装置において使用されるダイバーシティ制御方法であって、
パケット受信開始時に、アンテナを切り替えながら、各アンテナを介して得られる信号を可変利得アンプを用いて増幅した増幅信号についてそれぞれ受信レベルをモニタするステップと、
上記モニタの結果に基づいてパケットを受信すべきアンテナを選択するステップと、
上記選択されたアンテナを介して受信する信号を上記可変利得アンプに導くステップ、を有し、
上記受信レベルをモニタするステップ中に上記可変利得アンプの利得を固定する
ことを特徴とするダイバーシティ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアンテナを備える無線通信装置、及びそのような無線通信装置におけるアンテナ選択方法に係わる。
【背景技術】
【０００２】
無線通信装置は、しばしば、劣悪な通信環境下で使用される。このため、劣悪な通信環境下で信号を受信するための技術の１つとして、ダイバーシティ技術が開発および実用化されている。ここで、ダイバーシティとは、一義的ではないが、同一の情報を運ぶ複数の信号を受信し、それらの中から最適な信号を選択することにより、あるいはそれらの信号を適切に合成することにより受信特性を改善する技術である。
【０００３】
ダイバーシティ技術の１つの形態として、複数のアンテナを利用してそれぞれ信号を受信し、それらの中から最も受信レベルの高い信号を取り込む方式が知られている。すなわち、各アンテナの受信レベルに応じて実際に使用すべきアンテナを切り替える方式が知られている。（例えば、非特許文献１参照。）
【非特許文献１】８０２．１１高速無線ＬＡＮ教科書  松江英明、守倉正博監修  １９８〜１９９ページ  ＩＤＧジャパン  ISBN4-87280-490-2
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のアンテナ選択をパケット毎に実行しようとすると、パケットの先頭を検出する毎に各アンテナについてそれぞれ受信レベルをモニタし、それらの中で最も良好な受信レベルが得られるアンテナを選択する必要がある。
ところが、無線通信装置は、一般に、伝送路上で減衰した受信信号を増幅するための可変利得アンプを備えている。そして、この可変利得アンプは、復調部にとって適切な所定の振幅が得られるように受信信号を増幅する。このため、パケットが到着すると、可変利得アンプの入力は、無信号状態から信号入力状態に変化するので、これに伴って可変利得アンプの利得も変化する。すなわち、パケットが到着した直後の期間は、可変利得アンプの利得が大きく変化することになる。
【０００５】
したがって、使用すべきアンテナを選択するために、パケットが到着した直後の期間に各アンテナについてそれぞれ受信レベルをモニタしようとしても、その期間は可変利得アンプの利得が変動しているので、各アンテナの受信レベルを正しく比較できないおそれがある。すなわち、従来技術においては、パケットを受信するために適切なアンテナを選択できないおそれがある。この問題は、特に、パケット毎にアンテナ選択を行う場合に顕著である。
【０００６】
本発明の課題は、複数のアンテナを備える無線通信装置において、良好な受信レベルが得られるアンテナを正しく選択できる方法および構成を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の無線通信装置は、複数のアンテナと、上記複数のアンテナの中の任意のアンテナを介して受信した信号を増幅する可変利得アンプと、上記可変利得アンプの利得を制御する利得制御手段と、使用すべきアンテナを選択するダイバーシティ制御手段を有する。そして、上記利得制御手段は、使用すべきアンテナを選択するために各アンテナの受信レベルがモニタされる期間は、上記可変利得アンプの利得を固定する。
【０００８】
実際に信号を受信するためのアンテナは、各アンテナの受信レベルを比較することにより選択される。このため、アンテナを選択する動作中に可変利得アンプの利得が変動すると、各アンテナの受信レベルを正当に比較できない。このため、本発明の無線通信装置の利得制御手段は、使用すべきアンテナを選択するために各アンテナの受信レベルがモニタされる期間は、可変利得アンプの利得を固定する。
【０００９】
上記無線通信装置において、上記ダイバーシティ制御手段は、各アンテナについて順番に受信レベルをモニタしていく過程で所定値以上の受信レベルが得られたときは、その所定値以上の受信レベルが得られたアンテナをパケット受信のために使用するアンテナとして選択してもよい。そして、上記利得制御手段は、上記所定値以上の受信レベルが得られた後は、上記可変利得アンプの利得を動的に制御するようにしてもよい。この場合、ダイバーシティ制御手段は、複数のアンテナの中の一部について受信レベルをモニタした段階でモニタ処理を終了できる。また、利得制御手段は、上記一部のアンテナについて受信レベルをモニタした時点で、通常の利得制御動作に戻る。
【００１０】
本発明のダイバーシティ制御方法は、複数のアンテナを備える無線通信装置において使用されることを前提とし、パケット受信開始時にアンテナを切り替えながら各アンテナを介して得られる信号を可変利得アンプを用いて増幅した増幅信号についてそれぞれ受信レベルをモニタするステップと、上記モニタの結果に基づいてパケットを受信すべきアンテナを選択するステップと、上記選択されたアンテナを介して受信する信号を上記可変利得アンプに導くステップ、を有する。そして、上記受信レベルをモニタするステップ中に上記可変利得アンプの利得を固定する。この方法の作用は、基本的に、上述した無線通信装置における作用と同じである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、アンテナを選択する処理が行われる期間は、可変利得アンプの利得が固定されるので、各アンテナの受信レベルを正当に比較できる。よって、信号を受信するために最適なアンテナが正しく選択されるので、受信特性の低下を回避できる。
また、所定値以上の受信レベルが得られた時点でアンテナ選択処理を終了する構成においては、アンテナを選択するために要する時間を短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の実施形態の無線通信装置の構成を示す図である。なお、図１では、本発明に直接的に係わる部分のみを描いている。また、図１に示す無線通信装置１００は、特に限定されるものではないが、ここでは、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１により規定される無線ＬＡＮのために使用される装置であるものとする。さらに、無線通信装置１００は、複数のアンテナが取り付けられており、それら複数のアンテナの中から信号受信のためのアンテナを選択するダイバーシティ機能を備えている。
【００１３】
アンテナ１ａ、１ｂは、それぞれ、無線信号を受信する。なお、これらのアンテナは、信号を送信するためにも使用される。スイッチ２は、ダイバーシティ制御部７により生成されるアンテナ切替え信号に従ってアンテナ１ａまたはアンテナ１ｂの一方を選択し、その選択したアンテナを介して受信した信号をローノイズアンプ３に導く。
【００１４】
ローノイズアンプ３は、アンテナ１ａまたはアンテナ１ｂを介して受信した信号を増幅する。また、可変利得アンプ４は、ローノイズアンプ３により増幅された信号をさらに増幅する。ＡＧＣ回路（利得制御手段）５は、可変利得アンプ４により増幅される信号の振幅が予め決められた振幅（または、電力）に保持されるようにその利得を制御する。
【００１５】
復調部６は、可変利得アンプ４によって増幅された信号を復調する。ここで、復調部６は、受信信号と予め用意されている所定のコードとの相関をモニタする機能（例えば、マッチドフィルタ）を備えている。そして、復調部６は、その相関値が所定値を越えた時、あるいはその相関値が所定回数繰り返して所定値を越えた時に、受信パケットについて同期が確立したものとみなして同期検出信号を出力する。なお、復調部６の他の機能については説明を省略する。
【００１６】
ダイバーシティ制御部（ダイバーシティ制御手段）７は、パケットの受信開始時に、そのパケットを受信すべきアンテナを選択する。そして、その選択したアンテナを指示するアンテナ切替え信号を生成してスイッチ２に与える。なお、ＡＧＣ回路５およびダイバーシティ制御部７は、アンテナ選択時に互いに協調して動作する。
【００１７】
ＭＡＣ（Medium Access Control）部８は、パケットの衝突を回避するために送信タイミングを決定する機能、アクセスポイントと端末間あるいは端末間のやり取りを管理する機能等を提供する。
上記構成の無線通信装置１００において、ダイバーシティ制御部７は、アンテナ切替え信号を生成して出力する。そして、スイッチ２は、そのアンテナ切替え信号により指示されたアンテナ１ａまたは１ｂを選択する。これにより、アンテナ切替え信号が指示するアンテナを介して受信した信号が復調部６へ導かれる。
【００１８】
図２は、ダイバーシティ動作を説明する図である。ここでは、時刻Ｔ０以前は、無線通信装置１００はパケットの待受け状態であるものとする。そして、時刻Ｔ０においてパケットの受信が開始されるものとする。
時刻Ｔ０以前は、パケットの待受け状態であり、無線通信装置１００は、ノイズ以外には実質的に全く信号を受信していない。すなわち、入力信号のレベルは極めて小さい状態になっている。ところが、ＡＧＣ回路５は、可変利得アンプ４の出力の振幅（または、電力）が所定の値に保持されるようにフィードバック制御を行う。このため、この期間は、ＡＧＣ回路５は、可変利得アンプ４が大きな利得で入力信号を増幅するように、利得制御信号の電圧を大きくする。
【００１９】
時刻Ｔ０においてパケットの先頭が無線通信装置１００に到着すると、以降、アンテナ１ａまたは１ｂを介して受信する信号がローノイズアンプ３および可変利得アンプ４により増幅されて復調部６へ導かれる。この実施例では、時刻Ｔ０において、アンテナ切替え信号によりアンテナ１ａが選択されているものとする。なお、図２において、アンテナ切替え信号がＨレベルのときはアンテナ１ａが選択され、アンテナ切替え信号がＬレベルのときはアンテナ１ｂが選択されるものとする。
【００２０】
復調部６は、時刻Ｔ０以降、アンテナ１ａを介して受信する信号と予め用意されている所定のコードとの相関をモニタする。そして、時刻Ｔ１においてその相関値が所定値を越えると、受信パケットについて同期が確立したものとみなし、同期検出信号をＬレベルからＨレベルに変化させる。
【００２１】
時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間は、可変利得アンプ４の出力に基づいて受信レベルをモニタする。ここで、この期間は、アンテナ１ａが選択されている。すなわち、この期間は、アンテナ１ａを介して受信した信号の受信レベルがモニタされる。なお、ここでいう受信レベルは、可変利得アンプ４により増幅された信号の振幅または電力を意味するものとする。また、受信レベルをモニタする処理は、特に限定されるものではないが、たとえば、ＡＧＣ回路５、復調部６、またはダイバーシティ制御部７により実行される。
【００２２】
時刻Ｔ２において、アンテナ切替え信号がＨレベルからＬレベルに変化する。ここで、アンテナ切替え信号は、基本的には、切替えタイミング信号の立上りエッジのタイミングで変化する。ここで、切替えタイミング信号は、同期検出信号の立上りエッジのタイミングから第１の所定時間が経過した時（図２では、時刻Ｔ２）、および同期検出信号の立上りエッジのタイミングから第２の所定時間が経過した時（図２では、時刻Ｔ３）にパルスを有する信号であり、例えば、カウンタ等を利用して生成される。なお、ここでは、後述するアンテナ確定信号はＬレベルであるものとする。
【００２３】
アンテナ切替え信号がＬレベルである期間は、アンテナ１ｂが選択される。すなわち、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの期間は、アンテナ１ｂを介して受信した信号の受信レベルがモニタされる。
時刻Ｔ３において、アンテナ１ａを介して受信した信号の受信レベルとアンテナ１ｂを介して受信した信号の受信レベルとが比較され、良好な受信レベルが得られるアンテナが決定される。そして、ダイバーシティ制御部７は、上記比較により決定したアンテナを指示するためのアンテナ切替え信号を生成して出力する。ここでは、アンテナ１ａを介して受信した信号の受信レベルの方が良好である場合が示されている。すなわち、時刻Ｔ３以降、アンテナ切替え信号がＨレベルに保持されている。これにより、以降、アンテナ１ａが選択され、そのアンテナ１ａを介して受信する信号が復調部６に送られる。
【００２４】
上記ダイバーシティ動作と並行して、可変利得アンプ４の利得は、ＡＧＣ回路５によって制御される。すなわち、時刻Ｔ０においてパケットの受信が開始されると、以降、ＡＧＣ回路５は、可変利得アンプ４により増幅された信号の振幅または電力が一定の値に保持されるように、利得制御信号を時間経過とともに小さくしていく。これにより、可変利得アンプ４の利得は、時間経過とともに小さくなっていく。
【００２５】
ところが、ＡＧＣ回路５は、パケットを受信すべきアンテナを選択するために各アンテナの受信レベルをモニタする期間は、可変利得アンプ４の利得を固定（ホールド）する。ここで、図２に示す例では、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間は、アンテナ１ａを介して受信した信号の受信レベルがモニタされ、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの期間は、アンテナ１ｂを介して受信した信号の受信レベルがモニタされる。すなわち、ＡＧＣ回路５は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ３までの期間は、可変利得アンプ４の利得を固定する。なお、時刻Ｔ１は、同期検出信号により認識できる。また、時刻Ｔ３は、切替えタイミング信号により認識できる。
【００２６】
時刻Ｔ３以降は、ＡＧＣ回路５は、可変利得アンプ４の利得を固定する状態を終了し、通常のフィードバック制御に戻る。
このように、実施形態の無線通信装置においては、ＡＧＣ回路５およびダイバーシティ制御部７が協調して動作し、パケットを受信すべきアンテナを選択するために各アンテナの受信レベルをモニタする期間は、可変利得アンプ４の利得が固定される。このため、各アンテナの受信レベルをそれぞれ正確にモニタできる。また、各アンテナについて、互いに同じ条件（すなわち、同じ利得）の下で受信レベルがモニタされるので、最適なアンテナを正しく選択できる。
【００２７】
図３は、ＡＧＣ回路５及びダイバーシティ制御部７の一例のブロック図である。なお、この実施例では、ＡＧＣ回路５は、デジタル信号を処理する構成であるものとする。
可変利得アンプ４の出力は、Ａ／Ｄコンバータ１１によりデジタル信号に変換されてＡＧＣ回路５に与えられる。検波部２１は、例えば包絡線検波回路であり、受信信号の電力を算出する。演算回路２２は、検波部２１の出力と予め用意されている基準値との誤差を算出する。ローパスフィルタ２３は、演算回路２２の出力の高周波成分を除去する。ラッチ回路２４は、ダイバーシティ制御部７からの指示に従って、ローパスフィルタ２３の出力を一時的に保持する。ＡＧＣ回路５の出力は、Ｄ／Ａコンバータによりアナログ信号に変換され、利得制御信号として可変利得アンプ４に与えられる。
【００２８】
このフィードバック系は、演算回路２２の出力がゼロになるように制御される。したがって、可変利得アンプ４の出力は、基準値に一致するように調整されることになる。
カウンタ３１には、図２における時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間を規定するタイマ値Ａ、および時刻Ｔ１から時刻Ｔ３までの期間を規定するタイマ値Ｂが設定されている。そして、カウンタ３１は、同期検出信号がＬレベルからＨレベルに変化することにより起動され、タイマ値Ａおよびタイマ値Ｂが満了したタイミングでそれぞれその旨を表すパルスを生成する。なお、これらのパルスは、切替えタイミング信号として受信レベルモニタ部３２および切替え信号生成部３３に与えられる。
【００２９】
受信レベルモニタ部３２は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間、および時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの期間、それぞれ、検波部２１の出力に基づいて受信レベルをモニタする。
切替え信号生成部３３は、以下の動作に従ってアンテナ切替え信号を生成する。
（１）パケットの受信開始を検出すると（時刻Ｔ０）、アンテナ切替え信号をＨレベルにする。
（２）同期検出信号を受信すると（時刻Ｔ１）、ローパスフィルタ２３に対しては動作停止を指示し、ＡＧＣ回路５のラッチ回路２４に対してはデータ保持を指示するホールド信号を与える。
（３）カウンタ３１においてタイマ値Ａが満了すると（時刻Ｔ２）、アンテナ切替え信号をＬレベルにする。
（４）カウンタ１３においてタイマ値Ｂが満了すると（時刻Ｔ３）、最も良好な受信レベルが得られるアンテナを選択するようにアンテナ切替え信号を設定する。また、ローパスフィルタ２３に対しては動作停止を解除し、ラッチ回路２４に対してはデータ保持を解除する解除信号を与える。
【００３０】
上記構成のＡＧＣ回路５およびダイバーシティ制御部７によれば、パケット同期が確立して同期検出信号が立ち上がると、ローパスフィルタ２３及びラッチ回路２４にホールド信号が与えられる。そうすると、ローパスフィルタ２３は動作を停止し、ラッチ回路２４は、以降、解除信号を受信するまで、ホールド信号を受信したタイミングにおけるローパスフィルタ２３の出力を保持する。これにより、可変利得アンプ４の利得は固定される。
【００３１】
続いて、カウンタ３１においてタイマ値Ｂが満了すると、ローパスフィルタ２３及びラッチ回路２４に解除信号が与えられる。そうすると、ローパスフィルタ２３はホールド信号を受信した時点の状態から動作を再開し、ラッチ回路２４は、ラッチを解除し、ローパスフィルタ２３の出力をそのままＤ／Ａコンバータ１２へ送る。これにより、可変利得アンプ４の利得は、可変利得アンプ４の出力が基準値に対応するレベルに一致するようにフィードバック制御により動的に調整されるようになる。
【００３２】
このように、実施形態の無線通信装置１００においては、パケット受信のためのアンテナを選択する処理を行っている期間は、ダイバーシティ制御部７が生成するホールド信号により可変利得アンプ４の利得が固定される。これにより、ダイバーシティ制御部７は、可変利得アンプ４の利得が固定された状態で各アンテナについて受信レベルをモニタできる。したがって、最も良好な受信レベルが得られるアンテナが正しく選択され、受信特性の低下を回避できる。
【００３３】
なお、図２に示す例では、アンテナ１ａが選択されているが、アンテナ１ｂが選択された場合には、時刻Ｔ３において切替えタイミング信号のパルスが生成されても、アンテナ切替え信号はＬレベルのままである。
また、上述の実施例では、受信モードにおいて、アンテナ１ａ、１ｂを順番に選択しながらそれぞれ対応する受信レベルを検出し、その検出結果に従ってパケット受信のために使用するアンテナを選択しているが、本発明はこの手順に限定されるものではない。すなわち、図４に示すように、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間にアンテナ１ａを介して受信した信号の受信レベルをモニタした際、その信号レベルが十分に良好なレベルであった場合には、他のアンテナの受信レベルをチェックする必要はない。この場合、アンテナ１ｂを介して受信した信号の受信レベルをモニタすることなく、パケットを受信するためのアンテナとしてアンテナ１ａが指定される。また、アンテナ１ａの受信レベルが十分に良好であったことが検出されると、アンテナ確定信号が立ち上がり、それに伴って解除信号が生成され、ローパスフィルタ２３は動作を再開し、ラッチ回路２４はラッチを解除する。この結果、ＡＧＣ回路５は、時刻Ｔ３を待つことなくフィードバック制御を再開するので、ループの収束時間が短くなる。
【００３４】
さらに、上述の実施例では、同期検出信号の立上りタイミング（時刻Ｔ１）から使用すべきアンテナが選択されるタイミング（時刻Ｔ３）までの全期間に渡って可変利得アンプ４の利得が固定されているが、本発明は、必ずしもこの方式に限定されるものではなく、上記期間の一部において可変利得アンプ４の利得が固定されるようにしてもよい。
【００３５】
さらに、上述の実施例では、無線通信装置１００が２本のアンテナを備える構成について説明したが、本発明は３本以上のアンテナを備える無線通信装置にも適用可能である。
さらに、上述の実施例では、無線ＬＡＮ（特に、ＩＥＥＥ８０２．１１に準拠する無線ＬＡＮ）に使用される無線通信装置について説明したが、本発明は他の無線通信装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態の無線通信装置の構成を示す図である。
【図２】ダイバーシティ動作を説明する図（その１）である。
【図３】ＡＧＣ回路およびダイバーシティ制御部の一例のブロック図である。
【図４】ダイバーシティ動作を説明する図（その２）である。
【符号の説明】
【００３７】
１ａ、１ｂ  アンテナ
２      スイッチ
３      ローノイズアンプ
４      可変利得アンプ
５      ＡＧＣ回路
６      復調部
７      ダイバーシティ制御部
８      ＭＡＣ部
１１    Ａ／Ｄコンバータ
１２    Ｄ／Ａコンバータ
２１    検波部
２２    演算回路
２３    ローパスフィルタ
２４    ラッチ回路
３１    カウンタ
３２    受信レベルモニタ部
３３    切替え信号生成部
１００  無線通信装置
【図１】
2005244561.tif 000003
【図２】
2005244561.tif 000004
【図３】
2005244561.tif 000005
【図４】
2005244561.tif 000006