(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２本以上のアンテナと共に使用され、低ＩＦ受信モードおよびダイバーシティ選択モードで動作するように構成されたアンテナ・ダイバーシティ受信機であって、
複数のＩＦチャネルと、
前記受信モード時に前記アンテナのうちの１本を前記チャネルへ結合するスイッチ構成と、
前記ダイバーシティ選択モード中に異なるアンテナから同時に受信する信号の品質を比較し、前記比較に応じて前記受信モード時に前記スイッチ構成による選択を制御するダイバーシティ制御器とを有し、
所望の信号へのプリアンブルが受信される前の搬送波の受信中は前記選択モードで動作するように構成されている、受信機。
【請求項２】
前記チャネルが、前記チャネル間に制御可能な交差結合のある、前記受信モード時に濾波されたチャンネル信号を非対称的に出力するための複素フィルタを有し、前記制御器が、前記選択モード時には前記比較のために、前記チャネル間に前記交差結合のない独立した低域通過フィルタで濾波されたチャンネル信号を使用するように構成されている、請求項１に記載の受信機。
【請求項３】
前記複素フィルタが、低ＩＦ周辺を中心とする非対称の周波数応答を有する多相フィルタであり、前記制御器が、前記選択モード中は前記交差結合が抑制される前記多相フィルタの出力を使用するように構成されている、請求項２に記載の受信機。
【請求項４】
前記ダイバーシティ制御器が、選択された前記アンテナからの受信された前記信号の前記信号品質を前記受信モードで測定するように構成された請求項１乃至３のいずれかに記載の受信機。
【請求項５】
前記ダイバーシティ制御器が、前記受信モード時の前記信号品質が閾値よりも下である場合、前記スイッチ構成に前記アンテナのうちのもう１本のアンテナを前記チャネルへ結合させるように構成されている、請求項４に記載の受信機。
【請求項６】
前記多相フィルタの通過帯域が、前記選択モード中広げられる、請求項３乃至５のいずれかに記載の受信機。
【請求項７】
前記ダイバーシティ制御器が、所定の時間間隔に従って前記選択モードと前記受信モードの間の切り替えを制御するように構成されている請求項１乃至６のいずれかに記載の受信機。
【請求項８】
ブルートゥース規格に適合する、請求項１乃至７のいずれかに記載の受信機。
【請求項９】
前記制御器が、各信号の受信信号強度表示を決定するように構成されている請求項１乃至８のいずれかに記載の受信機。
【請求項１０】
前記各アンテナからの信号を増幅し、前記受信モードでは前記アンテナの使用していない方に対応する増幅器のスイッチを切ることができるように構成された増幅器を有する請求項１乃至９のいずれかに記載の受信機。
【請求項１１】
前記アンテナからの前記信号を直交混合する局部発振器を有し、前記局部発振器が、前記選択モード用に異なる周波数を有し、それによりゼロＩＦ動作が可能となるように構成されている請求項１乃至１０のいずれかに記載の受信機。
【請求項１２】
前記制御器が、前記フィルタの前で前記チャンネル信号を使用し、前記信号品質を決定するためにそれらのそれぞれに低域通過濾波を適用するように構成されている請求項２または３に記載の受信機。
【請求項１３】
前記ダイバーシティ制御器は、前記異なるアンテナから異なるチャネルに信号を供給するために、前記ダイバーシティ選択モードにおける前記スイッチ構成を制御するように動作することを特徴とする請求項１に記載の受信機。
【請求項１４】
１つまたは複数の集積回路として実装されている請求項１〜１３のいずれかに記載の受信機。
【請求項１５】
２以上のアンテナと、前記アンテナに結合された請求項１乃至１３のいずれかに記載の受信機と、前記受信機によって受信されるデータを処理するために前記受信機に結合された処理装置とを有する、携帯端末。
【請求項１６】
請求項１５の前記端末を使用する通信サービスを提供する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ・ダイバーシティ受信機、そのような受信機を有する端末、およびそのような端末間での通信サービスの実施方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムは、しばしば、送信信号が複数の異なった経路を経て送信機から受信機に到達する多重伝搬の影響を受ける。この問題の一解決方法は、アンテナ・ダイバーシティであり、アンテナ・ダイバーシティでは、２本以上の受信アンテナが受信機に設けられる。あるアンテナで受信される信号が別のアンテナで受信される信号と実質的に相関関係がないようにアンテナが十分に分離されているとすると、あるアンテナがヌルにあるとき、別のアンテナは良好な信号を受信する可能性が高い。アンテナ・ダイバーシティを利用できる無線通信システムの一例は、ブルートゥース・ネットワーク（Bluetooth network）であり、ブルートゥース特別利益団体（Special Interest Group）によって定義された仕様に従って実施される。そのようなネットワークは、携帯式であるか無いかにかかわらす、モバイルＰＣ間、携帯電話間、およびその他の機器間の、低コストの短距離無線リンクを提供することを目的としている。ブルートゥース・ネットワークでの通信は、２．４５ＧＨｚ付近にある免許不要（unlicensed）のＩＳＭ帯で行われる。そのような周波数では、ダイバーシティ動作を良好にするのに、アンテナ同士を数ｃｍ程度分離させれば十分である。
【０００３】
例えば、米国特許第５、９４０、４５２号に開示のアンテナ・ダイバーシティ受信機では、ダイバーシティ制御器は、最も一般的にはＲＳＳＩ（受信信号強度表示）である信号品質測定に従って最良の信号を提供するアンテナを選択する。チャネル品質のための他の手段を使用することもできる。例えば、ＤＥＣＴ（Digital Enhanced Cordless Telecommunications）システムにおけるいくつかの場合では、検査合計を使用することができる。データをパケットに分けて送信する無線通信システムでは、ダイバーシティ制御器が、パケット毎（packet-by-packet basis）に最適なアンテナを選択することが好ましい。ブルートゥースのような周波数ホッピング・システムの場合は特にそうである。というのは、連続するパケットが、周波数特性に相関関係のない異なる周波数で送信されるからである。
【０００４】
しかし、パケット毎にアンテナ・ダイバーシティを実施するには、（通常は現実的な解決方法ではない、複数の受信機を設けなければ）各アンテナからの信号の品質を次々に測定することが必要となる。その結果、公知の受信機で使用される連続して行われるＲＳＳＩ測定処理は、特に各パケットのプリアンブルが短い場合（例えば、ブルートゥースでは、わずか４μｓ）に、時間がかかりすぎることがある。したがって、複数の受信機を必要とせずに、２本のアンテナからの信号の品質を同時に比較することを可能にするアンテナ・ダイバーシティ受信機を提供することが、国際特許出願公開第ＷＯ０２０３５７０号で提案された。これは、第１のアンテナからの信号か第２のアンテナからの信号かを選択し、同相チャネルおよび直交チャネルの両方に信号を結合させるスイッチを修正するというものであった。修正されたスイッチは、第１のアンテナからの信号を一方のチャネルに送り、第２のアンテナからの信号をもう一方のチャネルに送ることができる。その結果得られる信号は、ゼロ周波数付近に畳み込まれ、したがって復調することができないが、それでも各アンテナに対して有効な信号強度測定を行うことはできる。ダイバーシティ制御器は、送信データ内のプリアンブル中に２本のアンテナからの信号の品質を比較し、残りのデータ用にどちらのアンテナを使用するべきかを決定することができる。
【０００５】
同じ特許出願は、低域通過フィルタではなく多相フィルタを使用する低ＩＦ（中間周波数）アーキテクチャでは、信号が多相フィルタを通過する前にＩチャネルおよびＱチャネルそれぞれから信号を引き出すために、追加の回路が必要であることを示唆している。次いで、隣接するチャンネル信号を除去するために、これらの引き出された各信号を別々のチャネルフィルタに通す必要があり、その後、信号品質の測定を行うことができる。これには、より多くのコストと複雑さが必要である。いずれにせよ、プリアンブルが短いために、プリアンブル中に選択が不規則雑音の影響を非常に受けやすいので、どのアンテナを使用すべきかの選択は、依然として不十分なものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上記の課題に対処する改善された装置または方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、２本以上のアンテナと共に使用され、低ＩＦ受信モードおよびダイバーシティ選択モードで動作するように構成されたアンテナ・ダイバーシティ受信機が提供される。この受信機は、ＩＦチャネルと、受信モード時にアンテナのうちの１本をＩＦチャネルへ結合するスイッチ構成と、ダイバーシティ選択モード中に異なるアンテナから同時に受信する信号の品質を比較し、その比較に応じて受信モード時にスイッチ構成による選択を制御するダイバーシティ制御器とを有する。この受信機は、所望の信号へのプリアンブルを受信する前の搬送波の受信中は、選択モードで動作するように構成されている。
【０００８】
プリアンブルだけでなく、変調しなくてもよい搬送波を測定に用いることにより、特に、より良好な信号品質測定を行える時間が増える可能性がある。時間が増えると、時間をかけて良好な平均化ができるようになり、したがって、雑音による影響を受けにくくなる。また、時間が増えると、より速度の遅いまたはより許容度の低い構成要素を用いることができるようになり、コストを下げることができる。
【０００９】
ゼロＩＦ（中間周波数）受信機では、この結果を同じ様に達成することができない。というのは、無変調搬送波が、２台のチャネルフィルタの出力に存在する望ましくないＤＣオフセットと適切に区別することができないＤＣ受信信号を生成するからである。
【００１０】
注目すべきことに、両方または全てのアンテナからの信号を、同時に測定することができ、このことには、あるアンテナから別のアンテナへと連続して測定する従来の方式に勝る利点がある。これは、所要時間を、典型的には半分に短縮できることを意味する。この結果、消費電力を減少させることができる。このことは、電池を電源とする小型受信機にとって特に重要である。また、同時に測定することにより、所要時間全体に占める各信号に対する測定時間が増加するので、より長い期間にわたって測定を平均化することができる。それにより、信号強度が時間と共に変動する場合、ノイズに対するより強い耐性とより高い精度を信号に与えることができる。また、同時に測定することにより、両方のアンテナへの信号強度が測定期間中に変動することによる不正確さも生じない。
【００１１】
注目すべきことに、プリアンブルの前に必ずしも測定を完了しなければならないわけではない。プリアンブルの前にどのアンテナで最強の信号を受信するかを決定することができなかった場合、プリアンブル中も測定を続けることができる。もちろん、受信機が受信モードに切り替えられるまでは、プリアンブル（または信号の任意の部分）の受信を確認することができない。
【００１２】
いくつかの実施形態の追加の一特徴は、チャネルが、チャネル間に交差結合（cross coupling）のある、受信モード時に濾波されたチャンネル信号を非対称的に出力するための複素フィルタを有し、制御器が、選択モード時には比較のために、チャネル間に結合のない独立した低域通過フィルタで濾波されたチャンネル信号を使用するように構成されていることである。
【００１３】
原理上は、他のフィルタ構成または他の比較用信号を使用することも可能であるが、それらはそれほど好都合ではなく、したがって実施するには費用がかかる。
【００１４】
いくつかの実施形態の追加の一特徴は、フィルタが、チャネル間で制御可能な交差結合のある、低ＩＦ周辺を中心とする非対称の周波数応答を有する複素フィルタの形態の多相フィルタであり、制御器が、選択モード中は交差結合が抑制される多相フィルタの出力を使用するように構成されていることである。
【００１５】
このことは、追加の回路の大きさを小さいままにしておくことができ、したがって低いコストと小さいサイズを維持できるので、特に有用である。また、選択モード時に交差結合の電源が切られる場合、この特徴により、多相フィルタの消費電力を減らすこともできる。多相フィルタの結合されていない部分が低域通過特性を有するので、比較に使用するチャンネル信号に別の低域通過フィルタリングを行う必要はない。
【００１６】
いくつかの実施形態の追加の一特徴は、選択されたアンテナからの受信された信号の信号品質を受信モード時に測定するようにダイバーシティ制御器が構成されていることである。選択モードでの無変調搬送波で行われた測定を確認するために、この特徴を利用することができる。
【００１７】
いくつかの実施形態の追加の一特徴は、受信モード時の信号品質が閾値よりも下である場合、スイッチ構成にアンテナのうちのもう１本のアンテナをチャネルへ結合させるように、ダイバーシティ制御器が構成されていることである。受信信号に行われる測定の方が搬送波の測定よりも干渉の影響を大きく受ける場合に、この特徴を役立てることができる。
【００１８】
いくつかの実施形態の追加の一特徴は、選択モード中、多相フィルタの通過帯域が広げられることである。この特徴は、信号の一部が測定される前にフィルタによって抑制されることにより測定精度が低下しないようにするのに有用である。この測定精度の低下は、プリアンブル前の搬送波を定数「１」を用いて変調するなどの極端な場合や、中間周波数が信号の帯域幅よりもかなり高い場合に起こることがある。
【００１９】
いくつかの実施形態の追加の一特徴は、所定の時間間隔に従って選択モードと受信モードの間の切り替えを制御するようにダイバーシティ制御器が構成されていることである。この一特徴は、通常、受信機の型に応じて規格に適合するように構成される。原理上、それの代替方法または追加方法は、受信信号からタイミングを決定することである。
【００２０】
いくつかの実施形態の追加の一特徴は、受信機がブルートゥース規格（Bluetooth standard）に適合していることである。ブルートゥース規格は、商業的に有益な、より重要な規格の１つである。
【００２１】
いくつかの実施形態の追加の一特徴は、制御器が、各信号の受信信号強度表示を決定するように構成されていることである。この受信信号強度表示は、一般的に用いられる適当な基準である。
【００２２】
いくつかの実施形態の追加の一特徴は、受信モードでは使用していない方のアンテナに対応する増幅器のスイッチを切ることができるように構成された、各アンテナからの信号を増幅する増幅器である。この特徴によって、消費電力を低く維持することができるようになり、このことは、特に電池を電源とする小型携帯端末にとって重要である。
【００２３】
いくつかの実施形態の追加の一特徴は、アンテナからの信号を直交混合する局部発振器を有していることである。この局部発振器は、選択モード用の異なる周波数を有し、それによりゼロＩＦ動作が可能となるように構成されている。これは、フィルタの交差結合を切断することの代替方法であるが、速度が遅くなること、および回路を大きくする必要があり、そのためより高価になることがあるという欠点がある。別の代替方法は、選択モード時に、２本のアンテナからの信号が２個の低域通過フィルタの帯域幅内で最適に通過するように、選択モード中、交差結合の切断と併せてより低い局部発振周波数を使用することである。受信モード中は、より高い中間周波数を、より高い局部発振周波数と共に使用できる。
【００２４】
いくつかの実施形態の追加の一特徴は、制御器がフィルタの前でチャンネル信号を使用し、信号品質を決定するために各チャンネル信号に低域通過フィルタリングを適用するように構成されていることである。この特徴は、交差結合を切断する別の代替方法であるが、より大きな回路を必要とするという欠点がある。
【００２５】
いくつかの実施形態の追加の一特徴は、受信機が、１つまたは複数の集積回路として実施されることである。
【００２６】
本発明の別の態様は、アンテナと、アンテナに結合されたいずれかの前記請求項の受信機と、受信機によって受信されるデータを処理するために受信機に結合された処理装置とを有する携帯端末を提供することである。良好な端末を可能にすることにより、受信機構成要素のみの価値よりも非常に大きな付加価値を与えることができる利点として、このことを明確に請求する。
【００２７】
本発明の別の態様は、上記の端末を使用する通信サービスの提供方法を提供することである。改善されたサービスを提供することにより、受信機構成要素のみの価値よりも非常に大きな付加価値を与えることができる利点として、さらにこのことも明確に請求する。
【００２８】
当業者には明らかなように、追加の諸特徴のいずれか同士を一緒に組み合わせることができ、また本発明の諸態様のいずれかと組み合わせることもできる。他の利点、特に本発明者が周知していない他の従来技術に勝る利点が当業者には明らかであろう。
【００２９】
次に、本発明の諸実施形態を、添付の図面を参照して例として説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１  ネットワークに結合された受信機の実施形態
図１は、どのような型の装置にも組み込むことができる、無線リンクにより別の無線端末３と接続された受信機６０の一実施形態を示している。無線リンクは、ブルートゥース・リンクまたは他の方式にすることができる。もう１台の端末は、１台のスタンドアローン装置内に置く、あるいは単一または複数のネットワーク９０に接続させることができる。具体的な一用途は、ネットワークを通じてオペレータによって提供される、例えば音声サービスまたは情報サービスなどの通信サービスに関連するデータの受信用である。原理上、受信機を基地局内で利用することもできるが、この例の受信機は携帯端末７０内に組み込んでいる。この携帯端末は、空間的に多様な受信に適した１対のアンテナ１、２を含む。ユーザ・インターフェース、データまたは音声処理機能等の携帯端末の他の部分は、部分８０で表わしている。この受信機は、どのような型の端末にも利用できる。通常、受信機は送受信機内に組み込まれるが、明確にするために送信機部分は示さない。
【００３１】
この受信機は、スイッチ配置１０、ＩチャネルおよびＱチャネル２０、３０、およびダイバーシティ制御器５０を含む。オプションとして、チャネルのベースバンド処理部分などの図示しない受信機の他の部分もある。この受信機の一特徴は、通常の受信用に２つのチャネル（通常、ＩおよびＱ）を必要とするが、信号品質の測定および比較期間中、各チャネルに異なる信号を送ることができることである。受信モード時に１本のアンテナを両方のチャネルに結合するように、スイッチをアンテナに結合する。選択モードでは、それぞれの信号品質を同時に測定および比較することができるように、各アンテナからの信号は別々に処理される。受信モードでは、受信状態がより良好な方のアンテナが使用される。特に携帯端末が移動している場合、ダイバーシティ制御器は、受信状態が変化するのにつれて選択を更新するのに必要なだけ、しばしば選択モードに入る。例えば各パケットの前または一連のパケットの前にそれを繰り返すことができる。
【００３２】
図示のように、受信モードで使用されるものと同じＩチャネルとＱチャネルを切り替え、信号の処理に使用して信号品質測定を行うことができる。あるいは、回路およびコストを追加することになるが、原理上は二重チャネルを使うこともできる。この受信機は、集積回路として実施することができる。
【００３３】
図２  受信機の動作
図２は、図１の受信機の動作時のステップを示している。左側の列には、アンテナでの信号の状態が示してある。中央の列には、スイッチ構成の状態が示してある。右側の列には、ダイバーシティ制御器の動作が示してある。１行目では、受信する信号は、無変調搬送波信号またはその他の不要な信号、あるいは所望の信号間の信号である。ダイバーシティ制御器は、スイッチ構成を制御するように動作して、異なるチャネルに異なるアンテナ信号を供給させる。制御器は、信号を測定し信号品質を比較する。後に続く所望の信号を受信するためにどのアンテナを使用するべきかという決定に達するまで、決定が平均品質に基づいたものとなるように、この測定をある期間にわたって行うことができる。図２の２列目に示すように、所望の信号をプリアンブルの後にすることができる。プリアンブルの前またはプリアンブル中の任意の時間に、信号品質測定が行われた後で、制御器はモードを選択モードから受信モードに変える。プリアンブルとは、受信機内でのタイミング同期化および／または所望の信号認識の目的で、信号の情報部分の先頭に追加する一連の受信信号であると定義することができる。
【００３４】
２列目に示すスイッチ構成を変化させて、それにより１本のアンテナ（前の選択モードの結果、選択されたアンテナ）が両方のチャネルに接続されるようにする。プリアンブルは、エア・インターフェース規格に応じて、復調信号の実際の信号強度を測定できるようにするのに十分な時間を提供することができる。復調信号の実際の信号強度は、ブルートゥースまたは他の無線仕様において定義されるＲＳＳＩに置き換えて測定することができる。あるいは、その他の任意の信号強度基準を使用して、ダイバーシティ制御器を駆動するまたは必要に応じて求めるＲＳＳＩフォーマットへそれらを変換することができる。オプションとして、信号強度の測定を制御器によって実施し、閾値と比較することができる。値が低すぎる場合は、制御器は、所望の信号が到着する前に他のアンテナへの切り替えを試みることができる。３列目は、アンテナに到達する、通信サービスに関連するパケット・データ（a packet of data）の形態をした所望の信号を示している。ダイバーシティ制御器は、受信されるべきすべてのパケットを受信機が受信するのに合わせて受信モードとなる。選択されたアンテナが両方のチャネルに結合されるように、スイッチ構成が設定される。パケットまたは一連のパケットの受信後、制御器は選択モードに戻ることができる。
【００３５】
図３、図４  選択モード時の受信機の実施形態
選択モード時の受信機の一実施形態の概略ブロック図を図３に示す。受信モード時の同じ実施形態は、対応する参照番号を使用して図５に示す。受信機は、図１の受信機例または他の受信機にすることができる。無線周波数（ＲＦ）信号は、第１および第２のアンテナ１００、１１０によって受信され、アンテナフィルタ１２０、１３０を通過し、各低雑音増幅器（ＬＮＡ）１７０、１６０によって増幅される。この段階でＲＦ信号は、所望の信号を含む第１の周波数帯を含み、第２および第３の周波数帯は、隣接する不要なチャンネル信号を含む。
【００３６】
ＬＮＡの出力は、受信信号の品質を比較するダイバーシティ制御器（ＤＣ）２３０によって制御される第１および第２の２路スイッチ１８０、１９０の形態のスイッチ構成を介して直交関連混合器（quadrature-related mixer）２２０、２１０に接続される。受信モードで使用しないどちらかのＬＮＡの電源を切るために、ＤＣもＬＮＡに結合させる。後述する図５に示すように両スイッチが「上」の位置にあるとき、受信機は、第１のアンテナからの信号を受信し処理する従来の低ＩＦ受信機と同様の挙動を示す。同様に、両スイッチが「下」の位置にあるとき、信号は第２のアンテナだけで受信される。２本のアンテナを例示したが、例えば多重比較を実行するために多路スイッチとより複雑なＤＣを用いて、２本以上のアンテナを有することも全く可能である。
【００３７】
１対の直交関連混合器には、それぞれ同相（Ｉ）局部発振（ＬＯ）信号と直交（Ｑ）局部発振信号が供給される。ＬＯ信号は、安定した基準信号源１４０を有する周波数シンセサイザ（ＳＹＮ）１５０によって駆動される電圧制御発振器（ＶＣＯ）２００によって生成される。ＬＯ信号は所望の信号を含む周波数帯の中心からオフセットされているので、混合器は信号を中間周波数へと混合する。この段階で、信号は、隣接するチャンネル信号を含む他の周波数帯が上下にある、所望の信号を含む周波数帯を有する。
【００３８】
次いで、I混合器およびＱ混合器からの出力信号をＩＦ増幅器２５０、２４０によって増幅し、次に多相Ｉ／Ｑチャネルフィルタ２６０によって濾波する。このフィルタは、受信モード時はチャネルフィルタとして、選択モード時は１対の低域通過フィルタとして働く。多相フィルタは、図６に示すように低い中間周波数を中心とする非対称の周波数応答を有する能動複素フィルタ（complex active filter）である。受信信号を交流結合する（ac-couple）コンデンサをただ加えるだけで、不要なＤＣオフセットを復調装置の出力において遮断する低ＩＦ受信機で使用できるので、能動複素フィルタは有用である。通常、ＤＣリセット回路よりも多相フィルタの方が、典型的なゼロＩＦ受信機内で容易に実施できる（またはＤＣオフセットを許容するよりも好都合である）。多相フィルタは、通常、演算増幅器と抵抗器を用いて実施されるか、または図７に示すようにジャイレータとコンデンサを用いて実施される。どちらの場合も、多相フィルタは、Ｉ経路およびＱ経路それぞれにある実在の低域通過フィルタと、ＩをＱに、ＱをＩに交差結合させる構成要素とで構成される。これにより、２個の実在の低域通過フィルタのサイズのみが２倍となる。周波数応答を所望のＩＦへと偏移させるのは交差結合である。交差結合が切断されるまたは電源が切られる場合、図４に示すように、通過帯域の中心周波数はゼロＩＦに偏移し、後述するように、帯域幅は変更されない限り同じままである。
【００３９】
第１のスイッチ１８０が「上」の位置にあり第２のスイッチ１９０が「下」の位置にあるときには、同時の信号品質測定（または比較）を行うことができる。第１のアンテナからの信号は、Ｉ混合器２２０へ供給され、混合されてＩＦ周波数へと周波数を下げられ、濾波される。その結果生じる信号は復調することはできないが、有効な信号強度測定を行うことはまだできる。同様に、第２のアンテナからの信号は、Ｑ混合器２１０へ供給され、濾波の後で信号強度を測定することができる。第１のアンテナからの信号を同相ＬＯ信号と混合し、第２のアンテナからの信号を直交ＬＯ信号と混合することは、測定される信号強度に対して少しも影響を及ぼさないので全く重要でない。
【００４０】
ダイバーシティ制御器は、送信データ内のプリアンブルの前に２本のアンテナからの信号品質を比較し、残りのデータにはどのアンテナを使用するべきかを決定することができる。選択モードから受信モードへのモードの変化のタイミングは、エア・インターフェース規格によってあらかじめ定めた間隔に従って設定することができる。ブルートゥースの場合、いつパケットが来るかということ、およびパケットの前にプリアンブルがどれくらい続くかということが、受信機にはある許容差の範囲内でわかる。これらのタイミングは、ＤＣによって監視されている。比較が時間内に完了しない場合、ＤＣはプリアンブルに入っても選択モードを続けることを選択することができる。
【００４１】
通常、プリアンブル前の受信信号は、典型的にはプリアンブルよりも非常に長く、おそらくはパケットよりもさらに長い。少なくともブルートゥース信号の場合はそうである。これは、許される許容範囲内の必要とする周波数に送信用局部発振器を固定するのに長い時間を要するからであり、受信機の電力増幅器（power amplifier）の電源を入れることによりしばしば局部発振器ＬＯが周波数から外れるので、ＰＡがオンの間はＬＯを（微）調整する必要があり、したがって、この間、送信用局部発振器が何かを送信し、受信機がその信号を確認することができるからである。
【００４２】
図５、図６  受信モード時の受信機の実施形態
図５は、受信モード時における、図３の実施形態と同じ実施形態を示している。アンテナからの信号の比較が完了し決定がなされると、ＤＣは、図５に示すように受信モードに入り、したがってスイッチを設定し、受信機が通常の低ＩＦ受信機として機能するように多相フィルタを制御する。ＤＣは、使用していないアンテナに接続するＬＮＡのスイッチがデータ受信中は切れるように各ＬＡＮも制御し、それにより受信機の消費電力を最小にする。ＤＣの諸機能は、アナログ部品およびデジタル部品を有する従来の回路、例えば受信機の他の部分と同じ集積回路で実施することができる。
【００４３】
受信モードでは、多相フィルタからの出力信号は、ＩおよびＱのシングル・ビット・アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）３３０、３２０によってデジタル信号に変換される前に、コンデンサ２９０、２８０によってＩリミッタおよびＱリミッタ３００、３１０に加えられる。リミッタは、ＡＤＣへの入力の前に振幅情報を除去する。次いで、デジタル信号は、それらが復調されるベースバンド処理ブロック（ＢＢ）３４０に渡される。スペクトル・フォールディング（spectrum folding）の影響は、ＩチャネルおよびＱチャネルを使用してベースバンドを処理することにより除去することができる。
【００４４】
従来の低ＩＦ受信機と比較すると、図示した本実施形態の受信機は、わずかな回路の追加（図示の実施形態での１個のＬＮＡおよび２個のスイッチ）だけを必要とし、受信機の消費電力をわずかに増加（特に、上で示唆したように、データ受信中に追加のＬＮＡのスイッチが切られる場合）させるだけである。
【００４５】
受信機の諸代替構造も考えることができ、例えば、信号を復調してからベースバンド・セクションへ渡すこともできる。例えばリミッタ、交流結合器（ac-coupling）、およびＡＤＣなどとして記述したパーツは、全て所望の実施形態に応じて選択できる。
【００４６】
図７  多相フィルタ
図７は、上述の諸実施形態またはその他の実施形態で使用する多相フィルタの一例を示している。多相フィルタは、ジャイレータおよびコンデンサを使用する２個の低域通過フィルタ構成によって形成され、両構成間は交差結合されている。ジャイレータは、インダクタンスをシミュレートするものとして周知であり、トランジスタおよびコンデンサで構成されている。ジャイレータは、誘導子とは異なり、集積回路内に容易に形成することができる。この図では、各低域通過フィルタ構成は、各ジャイレータの入力部を横断する並列に結合されたコンデンサ４５０を有するジャイレータ４００から成る１本のチェーンによって形成されている。交差結合は、各ジャイレータの入力部を他の構成のチェーン内のそれに対応するジャイレータと結合させるリンクによって提供される。別のジャイレータ４２０は、両交差結合リンクそれぞれに設けられる。各チェーンの入力部は、信号源４３０および入力インピーダンス４４０も提示している。チェーンの長さは、確立された原理に伴う所望のフィルタ特性に従って選択することができる。多相フィルタを切換可能にするために、交差結合を抑制する機構を設ける。単に交差結合リンク内のジャイレータ４２０への電力供給を減らすまたはなくす、あるいはリンク内のスイッチなどの他の手段によってこれを達成することもできる。
【００４７】
多相フィルタの周波数応答を、上述のように図４および図６に示す。更なる一改善方法（enhancement）は、選択モードのための通過帯域を広げるために周波数応答を変更することである。これは、プリアンブル前の信号を定数「１」を用いて変調するような極端な場合の問題に対処するのに有用である。この場合、信号が現在の低域通過フィルタの帯域外へ持っていかれることがあり、したがって信号強度が弱まることがあるので、測定精度が低くなる。同じことが両方のアンテナに起こるので、比較はまだ有効である。また、測定可能なＲＳＳＩは、役に立つように復調することができる信号レベルの十分下（すなわち感度信号強度（Sensitivity signal strength）の下）にあるので、例えば１６ｄＢ低下した場合でも、測定するには十分である。しかし、多相フィルタの帯域幅を広げる一方で、選択モード時には多相フィルタを低域通過フィルタにすることによって、この問題を回避できる。通常、処理を広げるために何らかの方法でフィルタを最適に調整することができる、帯域幅を変化させる手段が内蔵されている。確立された設計原理に従って、多相フィルタの構成要素を内または外に切り替えることによってこれを行うことができる。
【００４８】
その他の変形形態およびまとめ（concluding remarks）
受信機の設計において諸変形形態が考えられる。例えば、リミッタを取り除き、シングル・ビットＡＤＣをマルチビットＡＤＣで置き換かえることができ、それにより受信機のデジタル部から直接的に信号強度測定を行うことができる。先に開示した実施形態は、ＲＦ信号が直接的に中間周波数へと混合されて周波数を下げる直接変換受信機である。しかし、２段式周波数逓降を使用するアーキテクチャのような他の低ＩＦアーキテクチャにも本発明を適用できる。ここで示した要素のチェーンのすべてまたは一部によって、諸請求項のチャネルを実施することができる。
【００４９】
各実施形態はブルートゥース仕様に関連して説明されたが、アンテナ・ダイバーシティを使用する他の通信システム、例えばＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunication System）、ＧＳＭ（Global System for Mobile communications）、またはＤＥＣＴにも適用できることが明らかであろう。
【００５０】
説明した多相フィルタを用いる場合に起こりうる１つの現実的な欠点は、２個の低域通過フィルタとして動作するように切り替えられると、負の隣接チャネル内の干渉信号をもはや排除しないということである。隣接する負の信号がある場合、アンテナの選択は所望の信号と干渉信号の組合せに基づくものとなる。干渉信号が所望の信号よりも非常に強力な場合、所望の信号にとって最良のアンテナが干渉信号のＲＳＳＩを評価することによって選択され、そのため間違ったアンテナが選択されることがある。通常、干渉信号は変調され、所望の信号は変調されないので、干渉信号は、フィルタによって所望の信号よりも強度が弱められる。ブルートゥース・チャネルが７９あるとすると、ブルートゥース受信機内で干渉信号が問題を起こす可能性は低く、発生する最悪のことは、最適でないアンテナが時々選択されるということである。ブルートゥースの場合、予想される到達時間が±１０ｕｓの誤差を生じることがあるので、システムは、（受信モード、すなわち単一アンテナＩＱモードの場合）少なくとも１０ｕｓ前に準備ができているべきである。隣接する負の強力な干渉信号のために間違ったアンテナが選択された場合、所望の信号を適切に受信すると、測定されたＲＳＳＩは低下する。ＲＳＳＩが感度レベルよりも低下すると、信号を受信することができない。ブルートゥース信号が早く到着しない場合でも、おそらくはＲＳＳＩを測定する時間はまだある。ＲＳＳＩが低すぎる場合には、より良好であることを期待してもう１本のアンテナに切り換える。この改善は、この干渉問題を緩和するのを助けることができる。
【００５１】
更なる一オプションは、受動多相フィルタである。これは、受動部品だけを使用する、すなわち電流を使用しない別の種類の多相フィルタである。受動多相フィルタは、低域通過周波数応答がない。その代わりに、受動多相フィルタは、負の周波数のみを排除し、正の周波数を全て通過させる。そのため、能動多相フィルタの前か後に、選択モードでも受信モードでも違いがなく信号が受動多相フィルタを通過する場合、受動多相フィルタは、受信モードでは何の影響も及ぼさない（おそらくは、低品質なＩＱの不均衡から生じるイメージを減少させるのを助けることを除いて）が、選択モードでは、隣接する負のチャネルを排除し、したがって、隣接する負の強力な干渉信号に基づいてアンテナを選択する問題を解消する。受動多相フィルタを実施するにはより大きな回路が必要となるが、少なくとも追加の電流は必要としない。
【００５２】
ここまで説明してきたように、アンテナ・ダイバーシティ受信機は、低ＩＦ受信モードおよびダイバーシティ選択モードを有し、受信モード時には一方のアンテナをＩＦチャネルに結合させ、選択モード時には各チャネルを別々のアンテナに結合させるスイッチ構成も有している。ダイバーシティ制御器は、選択モード中に異なるアンテナから同時に受信する信号の品質を比較し、より良好なアンテナを使用するように、受信モード時にスイッチ構成を制御する。所望の信号へのプリアンブルを受信する前の搬送波の受信中に品質測定を行うので、より良好な信号品質測定を行う時間が増え、時間をかけてより良好な平均化を行えるようになる。チャネルは１個の多相フィルタを有し、チャネル間に切換可能な交差結合があるので、選択モード時には、多相フィルタが２個の独立した低域通過フィルタとして働く。特許請求の範囲内の他の変形形態および例も、当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】無線リンクおよびネットワークに使用する受信機の一実施形態を示す図である。
【図２】受信機の動作を示す図である。
【図３】選択モード時の受信機の一実施形態を示す図である。
【図４】選択モード時の切換可能な多相フィルタの周波数応答を示すグラフである。
【図５】受信モード時の受信機の一実施形態を示す図である。
【図６】受信モード時の多相フィルタの周波数応答を示すグラフである。
【図７】多相フィルタの一例を示す図である。
【図１】
0004459816.tif 000002
【図２】
0004459816.tif 000003
【図３】
0004459816.tif 000004
【図４】
0004459816.tif 000005
【図５】
0004459816.tif 000006
【図６】
0004459816.tif 000007
【図７】
0004459816.tif 000008