(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの信号受信機および複数のアンテナを含むベースサイトにおける、前記複数のアンテナの内から通信信号を受信すべき２つのアンテナを選択する方法であって、
（ａ）前記複数のアンテナの内の第１のアンテナから受信された通信信号に対する第１の信号品質メトリックおよび前記複数のアンテナの内の第２のアンテナから受信された通信信号に対する第２の信号品質メトリックを測定する段階、
（ｂ）前記第１の信号品質メトリックがあるしきい値だけ前記第２の信号品質メトリックと異なる場合に、前記少なくとも２つの信号受信機の内の１つの信号受信機を前記複数のアンテナの内の第３のアンテナに結合する段階であって、前記第１の信号品質メトリックおよび前記第２の信号品質メトリックの間の差の関数によって得られる時間の間前記１つの信号受信機を前記第３のアンテナに結合し、前記第１および第２の信号品質メトリックの間の差が大きくなる程前記結合する時間が長くなる、段階、
（ｃ）前記第３のアンテナから受信された通信信号に対する第３の信号品質メトリックを測定する段階、そして
（ｄ）前記第１の信号品質メトリック、前記第２の信号品質メトリック、および前記第３の信号品質メトリックにもとづき、受信すべき主アンテナおよび２次アンテナを選択する段階、
を具備する複数のアンテナの内から通信信号を受信すべき２つのアンテナを選択する方法。
【請求項２】
さらに、
（ｇ）前記主アンテナを第１の信号受信機に結合する段階、そして
（ｈ）前記２次アンテナを第２の信号受信機に結合する段階、
を具備する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記段階（ａ）は、
（ｃ１）前記第１の信号品質メトリックおよび前記第２の信号品質メトリックを第１の時間インターバルの間に測定する段階、
（ｃ２）前記第１のアンテナから受信された通信信号に対する第３の信号品質メトリックおよび前記第２のアンテナから受信された通信信号に対する第４の信号品質メトリックを前記第１の時間インターバルに続く第２の時間インターバルの間に測定する段階、
（ｃ３）前記第３の信号品質メトリックから第１の信号品質メトリックを減算して第１の品質メトリックのスロープを生成する段階、そして
（ｃ４）前記第４の信号品質メトリックから前記第２の信号品質メトリックを減算して第２の品質メトリックのスロープを生成する段階、
を具備する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
さらに、前記第１のアンテナから受信された通信信号に対するレベル交差レートを測定する段階を具備する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記段階（ｂ）はさらに、前記レベル交差レートの関数によって得られる期間の間前記信号受信機を前記第３のアンテナに結合する段階を具備し、前記レベル交差レートが高くなる程前記結合する期間が短くなる、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
第１の信号受信機および第２の信号受信機を含むダイバシティ受信機と複数のアンテナとを含むベースサイトにおける、前記複数のアンテナの内から通信信号を受信すべき２つのアンテナを選択する方法であって、
（ａ）前記第１の信号受信機において、前記複数のアンテナの内の第１のアンテナから前記通信信号を受信する段階、
（ｂ）前記第２の信号受信機において、前記複数のアンテナの内の第２のアンテナから前記通信信号を受信する段階、
（ｃ）前記第１の時間インターバルの間に前記第１のアンテナから受信された通信信号に対する第１の信号品質メトリックおよび前記第２のアンテナから受信された通信信号に対する第２の信号品質メトリックを測定する段階、
（ｄ）前記第１の時間インターバルに続く第２の時間インターバルの間に前記第１のアンテナから受信された通信信号に対する第３の信号品質メトリックおよび前記第２のアンテナから受信された通信信号に対する第４の信号品質メトリックを測定する段階、
（ｅ）前記第３の信号品質メトリックから前記第１の信号品質メトリックを減算して第１の品質メトリックのスロープを生成する段階、
（ｆ）前記第４の信号品質メトリックから前記第２の信号品質メトリックを減算して第２の品質メトリックのスロープを生成する段階、
（ｇ）前記第３の信号品質メトリックが前記第４の信号品質メトリックからあるしきい値だけ異なる場合および前記第１の品質メトリックのスロープが前記第２の品質メトリックのスロープより大きい場合に、前記第２の信号受信機を前記複数のアンテナの内の第３のアンテナに結合する段階、
（ｈ）前記第３のアンテナから受信された通信信号に対する第３の信号品質メトリックを測定する段階、そして
（ｉ）前記第１の信号品質メトリック、前記第２の信号品質メトリック、および前記第３の信号品質メトリックに基づき、受信すべき主アンテナおよび２次アンテナを選択する段階、
を具備する複数のアンテナの内から通信信号を受信すべき２つのアンテナを選択する方法。
【請求項７】
ベースサイトであって、
複数のアンテナ、
前記複数のアンテナの内の第１のアンテナに結合された、通信信号を受信する第１の信号受信機、
前記複数のアンテナの内の第２のアンテナに結合された、通信信号を受信する第２の信号受信機、
前記第１の信号受信機および前記第２の信号受信機に結合され、前記第１の信号受信機において受信された通信信号に対する第１の信号品質メトリックおよび前記第２の信号受信機において受信された通信信号に対する第２の信号品質メトリックを測定するための検出器手段、そして
前記複数のアンテナ、前記第２の信号受信機および前記検出器手段に結合され、前記第１の信号品質メトリックが前記第２の信号品質メトリックとあるしきい値だけ異なる場合に前記第２の信号受信機を前記複数のアンテナの内の第３のアンテナに結合するためのスイッチング手段、
を具備するベースサイト。
【請求項８】
前記スイッチング手段はさらに前記第１の信号受信機に結合され、前記ベースサイトはさらに前記検出器手段および前記スイッチング手段に結合され、測定された信号品質メトリックに基づき前記スイッチング手段に前記第１の信号受信機を前記複数のアンテナの内の主アンテナにかつ前記第２の信号受信機を前記複数のアンテナの内の２次アンテナに結合させる選択手段を具備する、請求項７に記載のベースサイト。
【請求項９】
ベースサイトであって、
複数のアンテナ、
前記複数のアンテナの内の第１のアンテナに結合され、通信信号を受信する第１の信号受信機、
前記複数のアンテナの内の第２のアンテナに結合され、前記通信信号を受信する第２の信号受信機、
前記第１の信号受信機および前記第２の信号受信機に結合され、前記第１の信号受信機において受信された通信信号に対する第１の信号品質メトリックおよび前記第２の信号受信機において受信された通信信号に対する第２の信号品質メトリックを測定するための信号品質メトリック検出器、
前記複数のアンテナ、前記第１の信号受信機、前記第２の信号受信機、および前記信号品質メトリック検出器に結合され、前記第１の信号品質メトリックが前記第２の信号品質メトリックからあるしきい値だけ異なる場合に前記第２の信号受信機を前記複数のアンテナの内の第３のアンテナに結合するためのスイッチマトリクス、そして
前記信号品質メトリック検出器および前記スイッチングマトリクスに結合され、測定された信号品質メトリックに基づき前記スイッチングマトリクスに前記第１の信号受信機を前記複数のアンテナの内の主アンテナにかつ前記第２の信号受信機を前記複数のアンテナの内の２次アンテナに結合させるためのアンテナセレクタ、
を具備するベースサイト。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は一般にダイバシティ受信機を導入したベースサイトまたは基地局に関し、かつ、より特定的には、ベースサイトにおいて複数のアンテナから通信信号を受信すべき２つのアンテナを選択するための方法および装置に関する。
発明の背景
セルラ通信システムは複数の受信アンテナを有するベースサイトを含むものとして知られている。おのおののベースサイトは典型的には複数の領域、またはセクタ、に分割される対応するカバレージ領域、またはセル、にサービスを行う。各セクタは典型的には１つまたはそれ以上のベースサイト受信アンテナによってサービスが行われる。例えば、６セクタセルにおいては、各セクタは典型的には該ベースサイトにおける１つの方向性受信アンテナによってサービスを受ける。しかしながら、２方向通信環境においてはマルチパスフェーディングが顕著な現象であるため、ベースサイトは典型的には到来通信信号のマルチパスフェーディングに対処するため、選択ダイバシティのような、ダイバシティ技術を使用する。選択ダイバシティを使用する場合、それぞれのセクタにサービスを行うために第２の受信アンテナが選択される。上述の６セクタセルにおいては、特定のセクタの第２のアンテナは典型的には隣接セクタの方向性アンテナである。従って、特定のセクタにサービスを行う２つのアンテナは該特定のセクタに向けられたアンテナおよび該特定のセクタに隣接するセクタに向けられたアンテナを含む。ある特定のセクタにサービスを行う２つのアンテナは一般に１次または主アンテナおよび２次アンテナと称され、この場合主アンテナはより良好な信号品質（例えば、より高い受信信号強度）を有する信号を受信するアンテナである。
これもまた知られているように、選択ダイバシティは２つまたはそれ以上の信号受信分岐を有するダイバシティ受信機を必要とする。２つの信号受信分岐の場合、おのおのの信号受信分岐は前記２つのサービスを行うアンテナの内の対応する１つに接続される。従って、主アンテナが１つの信号受信分岐に結合され、一方２次アンテナが他の信号受信分岐に結合される。通常の構成では、ダイバシティ受信機はオーディオ処理のために主アンテナによって受信された信号を使用しかつ２次アンテナによって受信された信号の信号品質を監視する。２次アンテナによって受信された信号の信号品質が主アンテナによって受信された信号の信号品質より良好になった場合には、ダイバシティ受信機はオーディオ処理のために２次アンテナによって受信された信号を選択しかつ前記主アンテナによって受信された信号の信号品質を監視する（すなわち、古い２次アンテナが新しい主または１次アンテナになり、かつ古い主アンテナが新しい２次アンテナになる）。
通信の間に、移動通信ユニット（例えば、セルラ電話）は典型的にはある特定のベースサイトによってサービスを受けるセルにわたり移動する。従って、該通信にサービスしている主および２次アンテナは通信ユニットがセル内でその位置を変更するに応じて変化する傾向となる。ある特定の時間にダイバシティを提供するためにどのアンテナが使用されるべきかを決定するため、ベースサイトは通常現在通信にサービスを行っていないアンテナによって受信された通信信号の信号品質を測定するのに使用される複数の専用の走査受信機（ｓｃａｎｎｉｎｇ  ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ）を含む。専用の走査受信機は新しい主および２次アンテナの正確な選択を可能にするが、ベースサイトの構造内にそれらが存在することは該ベースサイトの複雑さおよびコストを増大させる。
走査受信機を使用することに代わる手法はベースサイトにおいて代わりのアンテナによって受信される信号の信号品質を監視するために現在の２次アンテナに結合された信号受信分岐を周期的に使用することである。この手法はヨーロッパ特許庁によって公開番号０４５４３６８Ａ２のもとで１９９１年１０月３０日に公開されかつ参照のため本明細書に導入されるヨーロッパ特許出願第９１３０３５０８．５号に詳細に説明されている。この技術はベースサイトにおいて専用の走査受信機の必要性を除去するが、現在の主アンテナに結合された信号受信分岐によって受信された通信信号の信号品質にかかわりなく周期的な時間インターバルで前に述べた信号受信分岐を使用する。従って、この手法は主アンテナによって受信されている信号品質の方向および変化率を無視し、それによってダイバシティ受信機によって受信される信号をダイバシティ劣化を受けやすいものとし、特に主アンテナによって受信される信号の信号品質が選択された信号受信分岐を別のアンテナに結合する前に急速に低下している場合にその傾向が大きい。
従って、前記代わりのアンテナの走査プロセスの間におけるダイバシティ受信機のダイバシティ劣化を受けやすい傾向を最小にしながら、ベースサイトにおいて専用の走査受信機の必要性を除去しベースサイトにおける複数のアンテナの内そこから通信信号を受信すべき２つのアンテナを選択する方法および装置の必要性が存在する。さらに、前記代わりのアンテナを監視するための時間を最大にする方法および装置があれば従来技術に対して改善となる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の好ましい実施形態に係わるベースサイトを示す。
図２は、図１のベースサイトによってサービスを受ける複数セクタのカバレージ領域を示す。
図３は、本発明に係わるダイバシティ受信機によって実行されるステップの例示的な論理的流れ図を示す。
好ましい実施例の説明
一般に、本発明はベースサイトにおける複数のアンテナの内そこから通信信号を受信すべき２つを選択する方法および装置を含む。ベースサイトに含まれるダイバシティ受信機は第１の信号受信機および第２の信号受信機を含む。第１の信号受信機は第１のアンテナからの通信信号を受信しかつ第２の信号受信機は第２のアンテナからの通信信号を受信する。前記ダイバシティ受信機は次に前記第１のアンテナから受信された通信信号に対する第１の信号品質メトリック（ｍｅｔｒｉｃ）および前記第２のアンテナから受信された通信信号に対する第２の信号品質メトリックを測定する。前記第１の信号品質メトリックが前記第２の信号品質メトリックとあるしきい値だけ異なる場合、前記第２の受信機が第３のアンテナに結合されかつ前記ダイバシティ受信機は該第３のアンテナから受信された通信信号に対する第３の信号品質メトリックを測定する。これら３つの信号品質メトリックにもとづき、ダイバシティ受信機は通信信号を受信すべき主および２次アンテナを選択する。このようにして主および２次アンテナを選択することにより、本発明はダイバシティ受信機におけるダイバシティ性能の大幅な劣化を導入することなく付加的なアンテナから受信された通信信号の信号品質を測定するために第２の信号受信機が使用できる時間量を最大にする。
本発明は図１〜図３を参照してより完全に説明することができる。図１は、ベースサイト１００を示し、該ベースサイト１００は本発明の好ましい実施形態に従って、複数のアンテナ１０１〜１０６、スイッチマトリクス１０８、およびダイバシティ受信機１１０を含む。該ダイバシティ受信機１１０は２つの信号受信機１１２，１１３、信号品質メトリック（ＳＱＭ）検出器１１５、アンテナセレクタ１１７、および２つのスイッチ１２２，１２４を含む。図示のごとく、スイッチマトリクス１０８はアンテナ（例えば、１０２，１０３）を信号受信機１１２，１１３に結合する電子的に制御可能なスイッチ１１９，１２０を含む。
おのおののアンテナ１０１〜１０６は好ましくはほぼ６０度の半値ビーム幅（ｈａｌｆ−ｐｏｗｅｒ  ｂｅａｍｗｉｄｔｈ）を備えたアンテナパターンを有する方向性アンテナからなる。しかしながら、別の実施形態では、おのおののアンテナ１０１〜１０６は０〜１２０度の範囲内の任意の角度の半値ビーム幅を備えたアンテナパターンを有するものとすることもできる。ベースサイト１００において使用されるアンテナ１０１〜１０６の数は特定のアンテナ１０１〜１０６のアンテナパターンに依存することに注目すべきである。従って、図１に示されたアンテナ１０１〜１０６の数は所望のアンテナ構成に応じて増大しまたは低減することができる。
好ましい実施形態では、スイッチマトリクス１０８は６個すべてのアンテナ１０１〜１０６を信号受信機１１２，１１３のおのおのに接続可能にする単一の受信アンテナ用スイッチマトリクスから構成される。別の実施形態では、該スイッチマトリクス１０８は２つの受信アンテナ用スイッチマトリクスを備え、おのおののアンテナスイッチマトリクスは信号受信機１１２，１１３のおのおのを前記６個のアンテナ１０１〜１０６の内の３つに接続できるようにすることができる。例えば、第１の受信アンテナ用スイッチマトリクスはアンテナ１０１，１０３および１０５を信号受信機１１２に結合するために使用され、一方第２の受信アンテナ用スイッチマトリクスはアンテナ１０２，１０４および１０６を信号受信機１１３に結合するために使用される。スイッチマトリクス１０８内に含まれるスイッチ１１９，１２０は好ましくはよく知られたＰＩＮダイオードスイッチング回路から構成される。
信号受信機１１２，１１３のおのおのは、フィルタ、周波数ダウンコンバータ、アナログ−デジタル変換器、および信号処理回路（例えば、マイクロプロセッサまたはテジタル信号プロセッサ）のような、よく知られた受信機フロントエンドおよびバックエンド回路を具備する。前記ＳＱＭ検出器１１５およびセレクタ１１７は好ましくはデジタル信号プロセッサを使用して構成され、もちろん、マイクロプロセッサと組み合わせたアナログ−デジタル変換器のような、他のタイプの信号処理装置も代わりに使用することができる。
ベースサイト１００の概略的な動作は次のように行われる。この説明のため、信号受信機１１２は始めはアンテナ１０２から通信信号を受信しており、かつ信号受信機１１３は始めはアンテナ１０３から該通信信号を受信しているものと仮定する。該通信信号は好ましくは周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）信号から構成される。別の実施形態では、前記通信信号はデジタル的に変調された時分割多元接続（ＴＤＭＡ）信号、例えば、グループスペシャルモービル（ＧＳＭ）汎ヨーロッパセルラシステム、合衆国デジタルセルラ（ＵＳＤＣ）システム（すなわち、ＩＳ−５４）、およびパーソナルデジタルセルラ（ＰＤＣ）システムの標準に記載されたタイプの信号からなるものでもよい。さらに別の実施形態では、前記通信信号は、ＩＳ−９５セルラ標準に記載されたタイプの信号のような、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）信号からなるものとすることができる。
それらのそれぞれの通信信号を受信すると、信号受信機１１２，１１３は該信号の復調されたサンプルをＳＱＭ検出器１１５に供給する。ＳＱＭ検出器１１５は、それぞれの信号受信機１１２，１１３によって受信された通信信号に対し、受信信号強度指示（ＲＳＳＩ）、ビットエラー率、またはキャリア対妨害プラスノイズ比のような、信号品質メトリックを測定する。測定された信号品質メトリックにもとづき、ＳＱＭ検出器１１６はスイッチ１２４に、よく知られた選択ダイバシティ技術に従って、ベースサイト１００においてさらにオーディオ処理を行うためにより良好な信号品質を有する通信信号（例えば、アンテナ１０２からの信号）を選択するよう指令する。より良好な信号品質を提供するアンテナ１０２は主アンテナまたは１次アンテナと称され、一方ダイバシティのために使用されるアンテナ１０３は２次アンテナと称される。
主アンテナ１０２から受信された通信信号に対する信号品質メトリック（例えば、ＲＳＳＩ）が２次アンテナ１０３から受信された通信信号に対する信号品質メトリックに対しあるしきい値（例えば、１ｄＢ）だけ超え、あるいはさもなければ異なる場合は、ＳＱＭ検出器１１５は、制御ライン１１８の１つを介して、スイッチ１１９に他のアンテナ１０１，１０４〜１０６を信号受信機１１３に結合し始めるよう指令する。信号品質メトリックの相違は２次アンテナ１０３に入射する通信信号が主アンテナ１０２に入射する通信信号と比較してフェードを受けている（ｉｎ  ａ  ｆａｄｅ）ことを示す。従って、主アンテナ１０２から受信される通信信号がオーディオ処理のために使用され続け、一方信号受信機１１３は他のアンテナ１０１，１０４〜１０６によって受信される信号のための信号品質情報を得るために使用される。別の実施形態では、ダイバシティ受信機１１０はさらに前記しきい値が達成されたときに作動される第３の信号受信機（図示せず）を含むことができることに注目すべきである。該第３の信号受信機は信号受信機１１３を使用する代わりに別のアンテナ１０１，１０４〜１０６から受信された通信信号に対する信号品質メトリックを測定するために使用される。
前記制御スイッチ１１９を制御するため、ＳＱＭ検出器１１５は好ましくは信号受信機１１３が通信信号を受信すべきアンテナに対応するＰＩＮダイオードを作動させる直流制御電圧１１８を提供する。例えば、信号受信機１１３がアンテナ１０１から通信信号を受信すべき場合には、アンテナ１０２を信号受信機１１３に結合するＰＩＮダイオードに印加される電圧が除去または低減されてアンテナ１０２を切り離し、一方正の電圧がアンテナ１０１に関連するＰＩＮダイオードに印加されてアンテナ１０１を信号受信機１１３に結合する。このようにして、スイッチ１１９はどのアンテナが信号受信機１１３に結合されるかを効果的に切り替える。同様の方法で、他のアンテナを信号受信機１１２に結合するためスイッチ１２０を制御することができる。
信号受信機１１３が他のアンテナ１０１，１０４〜１０６を監視するために使用される時間量は前記主および２次アンテナ１０２，１０３から受信される信号に関連する信号品質メトリックの間の差に依存するのが好ましい。例えば、主アンテナ１０２から受信された通信信号に対するＲＳＳＩが、平均して、２次アンテナ１０３から受信された通信信号に対するＲＳＳＩよりも３ｄＢ良好であれば、利用可能な信号受信機１１３は他のアンテナ１０１，１０４〜１０６から受信される信号をダイバシティ受信機１１０のダイバシティ性能を大幅に低下させることなく少なくとも１５ミリセカンド（ｍｓ）の期間の間監視する。１つのアンテナから他のものへ切り替えかつＲＳＳＩ測定を得るために必要な時間はほぼ２ｍｓであるから、前記利用可能な１５ｍｓは４つすべての別のアンテナ１０１，１０４〜１０６から受信される通信信号に関してＲＳＳＩを行うのに十分な時間を意味する。しかしながら、もし主アンテナ１０２から受信された通信信号に対するＲＳＳＩと２次アンテナ１０３から受信された通信信号に対するＲＳＳＩとの間の平均差がより大きければ（例えば、３ｄＢより大きければ）、代わりのアンテナ１０１，１０４〜１０６を監視するのにより長い時間が利用可能であり、一方より小さな平均差（例えば、３ｄＢより小さい場合）はすべての代わりのアンテナ１０１，１０４〜１０６よりも短い監視時間に対応する。該時間量はあるいは、後に説明するように、主アンテナ１０２から受信される通信信号のレベル交差レート（ｌｅｖｅｌ  ｃｒｏｓｓｉｎｇ  ｒａｔｅ）に依存するものとすることができる。
スイッチ１１９が他のアンテナ１０１，１０４〜１０６を信号受信機１１３に結合すると、ＳＱＭ検出器１１５はこれらのアンテナ１０１，１０４〜１０６から受信される通信信号に関連する信号品質メトリックを測定しかつ記憶する。代わりのアンテナ１０１，１０４〜１０６を監視する時間が経過したとき、ＳＱＭ検出器１１５は前記測定した信号品質メトリックをセレクタ１１７に供給する。好ましい実施形態では、セレクタ１１７は前記信号品質メトリックを比較しかつ最善の信号品質メトリックを有する通信信号を受信しているアンテナを新しい主アンテナとして選択し、かつより良好な信号品質メトリックを有する前記主アンテナによってサービスを受けるものに隣接するセクタの１つにサービスするアンテナを新しい２次アンテナとして選択する。信号ソース（例えば、移動または携帯用無線電話）の移動に応じて、新しい主および２次アンテナはもとの主および２次アンテナ（すなわち、１０２，１０３）のままであってもよい。別の実施形態では、セレクタ１１７は新しい主および２次アンテナを選択する前にいくつかの引き続く測定サイクルにわたりＳＱＭ検出器１１５から受信した信号品質メトリックを平均することができる。さらに別の実施形態では、セレクタ１１７は新しい２次アンテナが新しい主アンテナによってサービスを受けるものに隣接するセクタにサービスしているアンテナであることを要求する代わりに、２番目に最善の信号品質メトリックを有する通信信号を受信しているアンテナを新しい２次アンテナとして選択することもできる。
新しい主および２次アンテナの選択に応じて、スイッチ１２２はセレクタ１１７を制御ライン１１８に結合する。セレクタ１１７は次に、この特定の実施形態ではＤＣ電圧である、適切な制御信号を提供してスイッチ１１９，１２０に新しい主および２次アンテナを通信信号の引き続く受信のために信号受信機１１２，１１３に結合させる。
図２は、図１のベースサイト１００によってサービスを受ける好ましいカバレージ領域２００を示す。図示のごとく、カバレージ領域２００は六角形の形状を有しかつ６つのセクタ（１〜６）に分割されている。それぞれのセクタは前記全体のカバレージ領域２００の内のほぼ６０度を占有しかつ主アンテナおよび２次アンテナによってサービスを受ける。例えば、セクタ１に所在する通信ユニット２０１（例えば、移動無線電話）は矢印の方向に移動する前に主アンテナ１０２および２次アンテナ１０３によってサービスを受けることができる。
本発明の方法をさらに説明するため、通信ユニット２０１は矢印の方向に移動しておりかつ現在主アンテナ１０２および２次アンテナ１０３によってサービスを受けているものと仮定する。前に述べたように、２次アンテナ１０３から受信される通信信号が主アンテナ１０２から受信される通信信号の信号品質メトリックに対してあるしきい値だけ劣る信号品質メトリックを有する場合、始めに２次アンテナ１０３を使用している信号受信機は信号品質メトリックの差にもとづく時間の間代わりのアンテナ１０１，１０４〜１０６に結合される。代わりのアンテナ１０１，１０４〜１０６から受信された通信信号に対する信号品質メトリックを得た後、最善の信号品質メトリックを提供する２つのアンテナが選択されかつ信号受信機に結合される。例えば、もし通信ユニット２０１が前記測定時間の間にセクタ１およびセクタ６の間の境界近くを進行しかつアンテナ１０２から受信された信号が最善の品質を有し、一方アンテナ１０１から受信される信号が２番目に最善の信号品質を有していれば、アンテナ１０１は今や新しい２次アンテナとなりかつアンテナ１０２は主アンテナに留まる。しかしながら、もし引き続くアンテナ走査手順の間に、通信ユニット２０１がセクタ６に入りかつアンテナ１０１から受信された信号が最善の信号品質を有し、一方アンテナ１０２から受信された信号が２番目に良好な信号品質を有していれば、アンテナ１０１が新しい主アンテナとなりかつアンテナ１０２が新しい２次アンテナとなる。
以上の説明は本発明を６セクタセルにおける応用にしぼったが、ここに開示された方法は３セクタセルにおいても等しく適用できる。３セクタセルにおいては、各セクタは全カバレージ領域２００の内の１２０度を占有しかつ好ましくはセクタごとに２つのダイバシティアンテナ（すなわち、主および２次アンテナ）によってサービスされ、両方のアンテナはそれらの特定のセクタに向けられる。この場合、２次アンテナから受信された通信信号があるしきい値だけ主アンテナから受信された通信信号の信号品質メトリックより劣る信号品質メトリックを有する場合、始めに２次アンテナを使用していた信号受信機は、上に述べたように、信号品質メトリックの差にもとづきある期間の間代わりのアンテナ（すなわち、他の２つの１２０度のセクタに向けられかつサービスしているアンテナ）に結合される。前記代わりのアンテナの内の特定の１つに対する信号品質メトリックが主アンテナの信号品質メトリックよりすぐれている場合は、前記特定の代わりのアンテナは新しい主アンテナになりかつ新しい主アンテナとして同じセクタにサービスしているダイバシティアンテナは新しい２次アンテナになる。
本発明は、ダイバシティ受信機における２次信号受信機が代わりのアンテナから受信される通信信号の信号品質を監視するために利用できるようにするアンテナ走査技術を提供する。主および２次信号受信機で受信された信号の間の信号品質の差にかかわりなく代わりのアンテナを監視するために２次信号受信機を周期的に使用する従来技術と比較して、本発明は主および２次信号受信機によって受信された通信信号の信号品質の間に十分な差が存在する場合にのみ２次信号受信機を使用する。このようにして、本発明は前記代わりのアンテナを監視するための時間インターバルの間の信号のフェーディングから生じ得る主信号受信機で受信された信号の信号品質の劣化の可能性を低減する。
図３は、本発明に係わるダイバシティ受信機によって実行されるステップの例示的な論理流れ図を示す。上の説明と同様に、ベースサイトは複数のアンテナおよび２つの信号受信機を有するダイバシティ受信機を含む。通信信号が第１のアンテナから第１の信号受信機においてかつ第２のアンテナから第２の信号受信機において受信される（３０１）。この説明のために該第１のアンテナは現在の主アンテナでありかつ第２のアンテナは現在の２次アンテナであるものと仮定する。ダイバシティ受信機は次に第１の信号受信機で受信された通信信号のレベル交差レート（ｌｅｖｅｌ  ｃｒｏｓｓｉｎｇ  ｒａｔｅ）を測定する（３０３）。技術的に知られているように、レベル交差レートは受信通信信号の振幅が単位時間あたり（例えば、毎秒）、増大する方向の正の極性で、あるしきい値（例えば、前記信号の予期される２乗平均（ａｎｔｉｃｉｐａｔｅｄ  ｒｏｏｔ  ｍｅａｎ  ｓｑｕａｒｅ）レベル）を通過する回数である。レベル交差レートはベースサイトのカバレージ領域内で進行する通信ユニットの速度を近似するための手段を提供する。
第１の信号受信機において受信される信号のレベル交差レートを測定することに加えて、ダイバシティ受信機は第１の時間インターバルの間に第１および第２の信号受信機において受信された信号に対する第１の信号品質メトリック（例えば、ＲＳＳＩ）を測定する（３０５）。従って、ダイバシティ受信機は、おのおのの信号受信機で受信された各信号に対して１つずつ、２つの信号品質メトリック（ＳＱＭ）を測定する。好ましい実施形態では、前記測定時間インターバルはほぼ５００ミリセカンドである。同様にして、ダイバシティ受信機は次に第２の時間インターバルの間に第１および第２の信号受信機で受信された信号に対する第２の信号品質メトリックを測定する（３０７）。好ましい実施形態では、第２の時間インターバルは第１の時間インターバルに続く５００ミリセカンドの期間からなる。
前記２つの時間インターバルの間に信号受信機で受信された信号に対する信号品質メトリックを得ると、ダイバシティ受信機はおのおのの信号受信機に対する品質メトリックのスロープを決定する（３０９）。品質メトリック（ＱＭ）のスロープは前記第１の時間インターバルの間に測定された信号品質メトリックを前記第２の時間インターバルの間に測定されたそれぞれの信号品質メトリックから減算することによって決定される。すなわち、
ＱＭスロープ１＝ＳＱＭ１（第２インターバル）
−ＳＱＭ１（第１インターバル）、および
ＱＭスロープ２＝ＳＱＭ２（第２インターバル）
−ＳＱＭ２（第１インターバル）
この場合、下付き文字は特定の信号受信機に対応する。これらのスロープはそれぞれの信号受信機で受信された信号の信号品質が改善しつつあるかあるいは劣化しつつあるかを示す。従って、品質メトリックスロープが大きくなればなるほど、受信信号の予期される信号品質はより良好になる。
前記ＱＭスロープを測定した後、ダイバシティ受信機は前記第２の時間インターバルの間に測定された信号品質メトリックがあるしきい値だけ異なるか否かを判定する（３１１）。好ましい実施形態では、この判定は第２の時間インターバルの間に各々の信号に対して測定されたＲＳＳＩを比較しかつ現在の主アンテナから受信された信号に対するＲＳＳＩが現在の２次アンテナから受信された信号に対するＲＳＳＩより、上に述べたように、前記しきい値だけ大きいか否かを決定することとなる。この条件が満たされたとき、ダイバシティ受信機は前記第１の品質メトリックのスロープが第２の品質メトリックのスロープより大きいか否かを判定する（３１３）。数値的により大きな第１の品質メトリックのスロープは、現在の２次アンテナによって受信された信号の信号品質が現在の主アンテナによって受信された信号の信号品質に対して劣化しつつあるか、より低い程度で劣化しつつあるか、あるいはより低い程度で改善しつつあるかを示す。例えば、もしＱＭスロープ１＝−３およびＱＭスロープ２＝−７であれば、現在の主アンテナによって受信された信号の信号品質は現在の２次アンテナによって受信された信号の信号品質よりもより低い程度で劣化しつつある。同様にして、もしＱＭスロープ１＝５およびＱＭスロープ２＝３であれば、現在の２次アンテナによって受信された信号の信号品質は現在の主アンテナによって受信された信号の信号品質に対するものよりもより低い程度で改善しつつある。
前記第１の品質メトリックのスロープが前記第２の品質メトリックのスロープより大きい場合、ダイバシティ受信機は前記第１の品質メトリックのスロープが正（ｐｏｓｉｔｉｖｅ）であるか否かを判定する（３１５）。正のスロープは現在の主アンテナによって受信された信号の信号品質が改善しつつあることを示し、それによってアンテナ走査の目的で第２の信号受信機を使用するための適切な時間を指示する。好ましい実施形態では、第２の信号受信機が前記代わりのアンテナに結合される（３１７）前に前記判断ブロック（３１１，３１３，３１５）に対する肯定的な応答が必要とされる。肯定的な応答は現在の２次アンテナによって受信されている信号が現在の主アンテナによって受信されている信号に関してフェードを受けた状態に入りつつあることを示す。２次アンテナによって受信されている信号がフェードに入りつつあるとき第２の信号受信機を代わりのアンテナに結合することにより、本発明はダイバシティ受信機のダイバシティ性能をひどく劣化させることなく他のアンテナによって受信される信号の信号品質を測定するために最大量の時間を当てることができる。好ましい実施形態では、前記判断ブロック（３１１，３１３，３１５）のいずれか１つに対する応答が否定的である場合、論理フローは終了する（３２５）。しかしながら、図１に関して上に述べたように、本発明はまたそれほど切迫していない条件のもとで従来技術に対して改善を与える（例えば、現在の主アンテナによって受信される信号の信号品質が現在の２次アンテナによって受信される信号の信号品質よりもあるしきい値だけ良好である場合および／または現在の主アンテナによって受信される信号に関連する品質メトリックのスロープが現在の２次アンテナによって受信される信号に関連する品質メトリックのスロープより大きい場合）。
前記３つの条件（３１１，３１３，３１５）が適合する場合、第２の信号受信機は現在の２次アンテナから切り離されかつ引き続きベースサイトにおいて代わりの受信アンテナに結合される（３１７）。第２の信号受信機が前記代わりのアンテナに結合された状態に留まっている時間の長さは、図１に関して説明したように、信号品質メトリックの差、あるいは第１の信号受信機において受信された信号のレベル交差レートに依存することができる。後者の場合、より高いレベル交差レートは前記代わりのアンテナを監視するためのより短い量の時間に対応する。前記第２の信号受信機を前記代わりのアンテナに結合すると、ダイバシティ受信機は前記代わりのアンテナによって受信された信号に対する信号品質メトリック（例えば、ＲＳＳＩ）を測定する（３１９）。代わりのアンテナの測定期間の経過に応じて、ダイバシティ受信機は次にすべての測定されたアンテナからの信号品質メトリックを比較し（３２１）かつ最も高い信号品質メトリックを有する信号を提供するアンテナを新しい主アンテナとして選択しかつ２番目に最も高い信号品質メトリックを備えた信号を提供するアンテナを新しい２次アンテナとして選択する（３２１）。特定の状況（例えば、通信ユニットの速度）に応じて、この選択は主および２次アンテナの変更を生じる結果とならないかもしれない。
いったん新しい主および２次アンテナが選択されると、第１の信号受信機が新しい主アンテナに結合され（３２３）、かつ第２の信号受信機が新しい２次アンテナに結合される（３２３）。しかしながら、別の実施形態では、第２の信号受信機は新しい主アンテナに結合され、一方第１の信号受信機が第２の信号受信機に結合されてもよい。ダイバシティ受信機は次に新しい主および２次アンテナを使用して通信信号の受信を続けかつ論理フローは終了する（３２５）。
本発明は通信信号をそこから受信すべき２つのアンテナを複数のアンテナから選択する方法および装置を含む。この発明によれば、２つの分岐ダイバシティ受信機の内の１つの信号受信機分岐が主アンテナから通信信号を受信するために使用でき、一方他の信号受信機分岐はダイバシティ受信機のダイバシティ性能に大幅な劣化を導入することなく他のアンテナによって受信された信号の信号品質を監視するために効果的に使用される。従来技術の周期的な走査技術と比較して、本発明は走査動作が行われる前に１つの信号受信機によって受信された信号の信号品質が他の信号受信機によって受信された信号の信号品質とあるしきい値だけ異なることを要求する。このようにして、本発明は選択された信号受信機が通信信号を受信し続けるべき２つの最適なアンテナを識別する試みにおいて他のアンテナを監視する一方で、ダイバシティ受信機によって受信されかつ処理のために使用される信号が十分な信号品質レベルに留まるより高い確率を与える。さらに、選択された信号受信機を他のアンテナに結合するための判定を相対的な信号品質の差を基礎とすることによって、本発明はダイバシティ性能を維持する一方で他のアンテナを監視するための最大の時間量を可能にする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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