(57)【要約】アンテナ・ダイバーシチ受信機は、スイッチ（５３２，５３４）を通じて２つのアンテナ（１０２ａ，１０２ｂ）に結合されたゼロＩＦ受信機より成る。両アンテナからの信号品質の同時測定は、第１アンテナ（１０２ａ）からの信号を第１ミキサ（１０６）とチャネル・フィルタ（１１６）を通じて配信し、第２アンテナ（１０２ｂ）からの信号を第１ミキサ（１０８）とチャネル・フィルタ（１１８）を通じて配信することにより行い得る。ダイバーシチ・コントローラ（５３６）は、データ・プレアンブルの間にアンテナ（１０２ａ，１０２ｂ）から受信した信号品質を比較し、好ましいアンテナを選択し、その好ましいアンテナからの信号がミキサ（１０６，１０８）の両者に入力されるようにスイッチ（５３２，５３４）を調整する。選択されなかったアンテナに結合される増幅器（１０４ａ，１０４ｂ）は、データ受信中はオフに切り替えられ、余分な電力消費を最小にする。このようなアンテナ・ダイバーシチ受信機は、非常に短いプレアンブルしか受信機に供給されないブルートゥースのようなシステムであっても、実行されるべき効果的なアンテナ選択を可能にする。
2004503128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同相および直交チャネルを有するアンテナ・ダイバーシチ受信機であって、第１および第２アンテナに結合された手段と、第１アンテナからの信号が同相チャネルに配信され、第２アンテナからの信号が直交チャネルに配信される第１状態と、前記第１アンテナからの信号が同相および直交チャネルの両者に配信される第２状態と、前記第２アンテナからの信号が同相および直交チャネルの両者に配信される第３状態とを実現する切替手段と、前記切替手段が前記第１状態にある場合に、前記同相および直交チャネルで受信した信号の相対的な品質を判定する信号品質比較手段と、前記信号品質比較手段で判定された相対的な信号品質に依存して前記切替手段の状態を制御するダイバーシチ制御手段とを有することを特徴とするアンテナ・ダイバーシチ受信機。
【請求項２】
前記受信機がゼロＩＦ受信機であることを特徴とする請求項１記載の受信機。
【請求項３】
前記信号品質比較手段が、各信号についての受信信号強度インジケータを判定する手段を有することを特徴とする請求項１または２記載の受信機。
【請求項４】
前記第１および第２アンテナの各々からの信号を増幅する第１および第２の増幅手段が設けられ、前記ダイバーシチ制御手段は、前記切替手段が前記第２または第３状態にある場合に不使用のアンテナに対応する増幅手段をオフに切り替える手段を有することを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の受信機。
【請求項５】
集積回路として実現されることを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載の受信機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［技術分野］
本発明は無線通信システムで使用するアンテナ・ダイバーシチ受信機に関する。本発明は、特にブルートゥース・システムに関連して説明されるが、アンテナ・ダイバーシチを利用することの可能な他の通信システムに広く応用することが可能である。
【０００２】
［背景技術］
無線通信システムではマルチパス伝搬の影響を頻繁に受け、送信機からの複数の個々の経路を通じて送信信号が受信機に到達する。（存在する可能性のある直接経路以外の）各経路は、１つ又はそれ以上の障害物により反射され、各経路は異なる長さを有する。利用可能な総ての経路からの信号は、アンテナで再結合され、受信機に供給される。経路長の瞬時的な組み合わせ（ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ ｓｅｔ）に依存して、受信信号はアンテナにおいて破壊的に又は非破壊的な干渉を受ける。
【０００３】
破壊的な干渉の場合は、瞬時信号強度は、直接経路の信号強度と比較して２０ｄＢまたはそれ以上減少し得る。この問題は、屋内で使用するシステムで特に深刻であり、そこでは一般に様々な散乱障害物が密集して存在し、その一部は静止していない。極端な場合、受信機は使用するのに充分な強度の信号を受信することができず、このことはヌル（ｎｕｌｌ）と呼ばれている。
【０００４】
この問題に対する１つの解はアンテナ・ダイバーシチであり、２つ又はそれ以上の受信アンテナが受信機に設けられる。アンテナは充分に分離され、一方のアンテナで受信した信号は、他方で受信したものと実質的に相互作用しないものと仮定し、一方のアンテナがヌルにある場合に他方は良好な信号を受信することが可能になる。
【０００５】
アンテナ・ダイバーシチを利用する無線通信システムの例は、ブルートゥース・ネットワークであり、これはブルートゥース特定業界グループ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｉｎｔｅｒｅｓｅｔ Ｇｒｏｕｐ）で定められる規格に従って動作する。このようなネットワークが意図することは、移動体ＰＣ，移動電話および携帯用であるか否かによらない他の装置の間における低価格の短距離無線リンクを提供することである。ブルートゥース・ネットワークにおける通信は、２．４５ＧＨｚ近辺のライセンスされていないＩＳＭ帯域で行われる。そのような周波数では、数ｃｍ程度のアンテナ分離は、良好なダイバーシチ動作を行うためには充分である。
【０００６】
例えばＵＳ−Ａ−５，９４０，４５２に開示されているようなアンテナ・ダイバーシチ受信機では、ほとんど一般的にＲＳＳＩ（受信信号強度インジケータ）である信号品質の測定に従って、最良の信号を与えるアンテナをダイバーシチ・コントローラが選択する。チャネル品質の他の測定値も利用であり、例えば、ＤＥＣＴ（ディジタル支援コードレス・テレコミュニケーション）における場合に、チェックサムが利用され得る。データがパケットで伝送される無線通信システムでは、ダイバーシチ・コントローラが、パケット毎に最適なアンテナを選択することが好ましい。これは特にブルートゥースのような周波数ホッピング・システムにおいて好ましい。なぜなら、連続的なパケットは、相関しない異なる周波数で送信されるからである。
【０００７】
しかしながら、パケットに基づくアンテナ・ダイバーシチを実現するには、（一般的に現実的な解決手段ではないところの複数の受信機が設けられないならば）各アンテナから順に信号品質の測定値を必要とする。このため、特に各パケットに対するプレアンブル（ｐｒｅａｍｂｌｅ）が短い場合には（例えば、ブルートゥースでは４μｓ長に過ぎない）、既存の受信機で使用される連続的なＲＳＳＩ測定プロセスは、長すぎる。
【０００８】
［発明の開示］
本発明は、複数の受信機を必要とせずに、２つのアンテナからの信号品質の同時比較を可能にするアンテナ・ダイバーシチ受信機を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明によれば、同相および直交チャネルを有するアンテナ・ダイバーシチ受信機であって、第１および第２アンテナに結合された手段と、第１アンテナからの信号が同相チャネルに配信され、第２アンテナからの信号が直交チャネルに配信される第１状態と、前記第１アンテナからの信号が同相および直交チャネルの両者に配信される第２状態と、前記第２アンテナからの信号が同相および直交チャネルの両者に配信される第３状態とを実現する切替手段と、前記切替手段が前記第１状態にある場合に、前記同相および直交チャネルで受信した信号の相対的な品質を判定する信号品質比較手段と、前記信号品質比較手段で判定された相対的な信号品質に依存して前記切替手段の状態を制御するダイバーシチ制御手段とを有するアンテナ・ダイバーシチ受信機が提供される。
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら例として本発明の実施例を説明する。
【００１１】
［発明の実施の形態］
従来のゼロＩＦ受信機のブロック図が図１に示されている。その動作は、図２ないし図４を参照して説明され、それらは受信信号および受信機におけるフィルタ処理後の信号を示すグラフである。無線周波数（ＲＦ）信号は、アンテナ１０２で受信され、低雑音増幅器（ＬＮＡ）１０４で増幅される。この段階におけるＲＦ信号は図２に示されており、その図は周波数ｆに対する信号の振幅のグラフである。第１周波数帯域２０２は所望の信号（Ｗ）を含む一方、第２および第３周波数帯域２０４，２０６が不要な隣接チャネル信号Ａ１，Ａ２を含む。
【００１２】
ＬＮＡ１０４の出力は、直交関係にあるミキサ１０６，１０８の対に供給され、それらには同相（Ｉ）および直交（Ｑ）局部発振（ＬＯ）信号がそれぞれ提供される。ＬＯ信号は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）により生成され、安定的な参照信号源１１４を有する周波数シンセサイザ（ＳＹＮ）１１２により駆動される。ＬＯ信号は、周波数帯域２０２の中心と同一の周波数であり、この帯域は所望の信号を含み、ミキサ１０６，１０８は、この周波数近辺に折り返される受信スペクトルを利用して、信号をゼロＩＦ周波数に混合する。その信号は図３に示され、より低い周波数帯域３０２がゼロ周波数付近に重なる所望の信号を含み、上側の周波数帯域３０４は重ね合わせられた隣接チャネル信号Ａ１，Ａ２を含む。
【００１３】
ＩおよびＱミキサ１０６，１０８からの出力信号は、ロー・パスＩ，Ｑチャネル・フィルタ１１６，１１８でフィルタ処理され、上側の周波数帯域３０４を減少させる。図４は、理想的なフィルタ特性４０２を利用した結果の信号を示し、上側の周波数帯域３０４が除去されている。チャネル・フィルタ１１６，１１８からの出力信号は、Ｉ，Ｑリミッタ１２０，１２２を通じて処理され、その後にＩ，Ｑシングル・ビット・アナログ・ディジタル変換器（ＡＤＣ）１２４，１２６でディジタル信号に変換される。リミッタ１２０，１２２は、ＡＤＣ１２４，１２６への入力に先立って振幅情報を除去する。ディジタル信号はその後周波数弁別器（ＤＩＳＣ）１２８を通じてベースバンド処理ブロック（ＢＢ）１３０に伝送され、復調される。折り重なったスペクトルの影響は、Ｉ，Ｑチャネルを利用するベースバンド処理によって除去され得る。
【００１４】
図１の受信機は、ＬＮＡ１０４の前にスイッチを追加して、２つのアンテナ１０２を利用して動作するよう変形し、ダイバーシチ切替を行わせ、一方のアンテナ１０２からの信号を選択することが可能である。各アンテナ１０２からの信号品質の指標（ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）は、例えば、送信データのプレアンブルの期間に順に導出される。この測定値が得られると、例えばより高いＲＳＳＩのような良好な信号を提供するアンテナ１０２が選択される。
【００１５】
このような技術は良好に使用されてきたが、一度に１つの信号しか受信されないということは、測定プロセスが比較的長期間を要することを意味する。ＤＥＣＴシステムでは、そのような測定を完了させるためにプレアンブルを長期化する選択肢が用意されている。しかしながら、ブルートゥースのようなシステムにおける測定プロセスに対しては充分ではなく、プレアンブルが非常に短く４μｓしかない。また、２つの別個の受信機を設けて、信号品質の同時測定を可能にすることも考えられるが、そのような受信機は経済的観点から現実的ではない。
【００１６】
本発明は、単独の受信機を利用して信号品質の同時測定を可能にする課題に対する解決手段を提供する。本発明による受信機のブロック図は図５に示されている。受信機の大半は図１におけるものと同様であるため、繰り返しになる説明を省略する。
【００１７】
受信機は、第１，第２ＬＮＡ１０４ａ，１０４ｂにそれぞれ結合された第１，第２アンテナ１０２ａ，１０２ｂを有する。ＬＮＡ１０４ａ，１０４ｂの出力は、第１，第２の２方向スイッチ５３２，５３４を介して直交関係にあるミキサ１０６，１０８に接続される。さらに、ダイバーシチ・コントローラ（ＤＣ）５３６が設けられ、受信信号品質を比較し、それに従ってスイッチ５３２，５３４およびＬＮＡ１０４ａ，１０４ｂを制御する。両スイッチ５３２，５３４が、図５に示されるように「上」側の位置にある場合、受信機は、第１アンテナ１０２ａからの信号を受信する図１に示されるような従来のゼロＩＦ受信機と同様に振舞う。同様に、両スイッチ５３２，５３４が「下」側の位置にある場合は、第２アンテナ１０２ｂから信号が受信される。
【００１８】
信号品質の同時測定（または比較）は、第１スイッチ５３２が「上」側の位置にあり、第２スイッチが「下」側の位置にある場合に行われる。第１アンテナ１０２ａからの信号は、Ｉミキサ１０６に供給され、ゼロ周波数に落とされ、フィルタ処理される。結果の信号は図４に示されるようなゼロ周波数近辺に重なり、復調されないが、有効な信号強度測定は行われ得る。同様に、第２アンテナ１０２ｂからの信号はＱミキサ１０８に供給され、それらの強度が測定され、フィルタ処理される。第１アンテナ１０２ａからの信号は同相ＬＯ信号と混合され、第２アンテナ１０２ｂからのものは直交ＬＯ信号と混合されることは、測定される信号強度に影響を与えないので、許容される。
【００１９】
ダイバーシチ・コントローラ５３６は、送信データのプレアンブル期間に２つのアンテナから信号品質を比較し、データの残りについて使用するアンテナ１０２ａ，１０２ｂが何れであるかを判定する。その判定がなされると、それに従ってスイッチ５３２，５３４が設定され、受信機は通常のゼロＩＦ受信機として機能する。使用されないアンテナ１０２ａ，１０２ｂに接続されるＬＮＡ１０４ａ，１０４ｂは、データを受信する間はオフに切り替えられ、受信機の電力消費を抑制する。
【００２０】
従来のゼロＩＦ受信機と比較して、本発明による受信機は、僅かな量の外部回路（図示した実施例では１つのＬＮＡと２つのスイッチ）を要するに過ぎず、上述したデータ受信の間に余分なＬＮＡがオフに切り替えられるならば、受信機における電力消費の増加も小さくし得る。
【００２１】
図５に示すような受信機の設計に関しては変形が可能である。例えば、リミッタ１２０，１２２を除去して、シングル・ビットＡＤＣ１２４，１２６をマルチ・ビットＡＤＣで置換し、受信機のディジタル部分から直接的に信号強度測定を実行可能にすることが可能である。本発明による受信機の本質的な特徴は、通常の動作を行うために２つのチャネル（通常はＩおよびＱ）を要するが、信号品質測定又は比較の間は各チャネルに別々の信号が供給され得ることである。
【００２２】
上記の実施例は直接変換（ダイレクト・コンバージョン）受信機であり、ＲＦ信号がゼロ周波数に直接落とされた。しかしながら、本発明は、２段階のダウン・コンバージョンを行うような他のゼロＩＦ構成にも利用可能である。また、多相フィルタを利用するローＩＦ（ｌｏｗ ＩＦ）構成に適用することも可能であるが、このような構成で実現するには更なる付加回路を要する。特に、ミキサ１０６，１０８の間の各Ｉ，Ｑチャネルから信号を導出し、図５のチャネル・フィルタ１１６，１１８を多相フィルタに置換する必要がある。これらの信号の各々は、別々のチャネル・フィルタを通じて伝送され、隣接チャネル信号をフィルタ処理し、その後に信号品質測定が行われる。
【００２３】
本発明は、非常に短いプレアンブルを有するブルートゥース・システムまたは他のシステムに関して説明されてきたが、２つのアンテナからの信号強度の同時測定は、極めて有利であり、例えばＵＭＴＳ（ユニバーサル移動テレコミュニケーション・システム），ＧＳＭ（移動通信用グローバル・システム）またはＤＥＣＴのような広範にわたる無線通信システムに適用することが可能である。
【００２４】
本願の説明により、当業者にとって他の変形が可能なことは明白であろう。そのような変形は、アンテナ・ダイバーシチ受信機およびその一部を設計、製造および使用する技術分野で既知の他の特徴と、上記の特徴に加えて又はそれに代えて使用される他の特徴とを含む。本願において各請求項は特定事項の組み合わせの形式で記載されており、先に記載された請求項と同一の関係にあるか否かによらず、本願と同一の技術的課題をの全部又は一部を解決するか否かによらず、本発明の開示範囲には、明示的な若しくは暗黙的な又はそれら一般の新規な特徴または新規な特徴の組み合わせが包含される。本願および付随する出願の権利化において、新たな請求項は、そのような特徴および／またはその組み合わせに形成される。
【００２５】
本願の原文の明細書および請求の範囲において、要素に先行する用語「ａ」または「ａｎ」は、そのような要素が複数存在することを排除しない。さらに、用語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」は、列記されたもの以外の他の要素またはステップの存在を排除しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、ゼロＩＦ無線受信機のブロック図である。
【図２】
図２は、受信した所望のチャネル信号および隣接チャネルを示すグラフである。
【図３】
図３は、ゼロＩＦに混合する図２の信号を示すグラフである。
【図４】
図４は、チャネル・フィルタ処理後の図３の信号を示すグラフである。
【図５】
図５は、本発明により形成されたアンテナ・ダイバーシチ・ゼロＩＦ無線受信機のブロック図である。
【国際公開パンフレット】
2004503128.tif 000003
2004503128.tif 000004
2004503128.tif 000005
2004503128.tif 000006
2004503128.tif 000007
2004503128.tif 000008
2004503128.tif 000009
2004503128.tif 000010
2004503128.tif 000011
2004503128.tif 000012
2004503128.tif 000013
【国際調査報告】
2004503128.tif 000014
2004503128.tif 000015