JP4823462B2 - 周期的なテストを用いるダイバーシティ受信 - Google Patents

Description

【０００１】
関係する出願に対する参照
本願は（１）２０００年４月２６日に出願された米国仮特許出願第６０／１９９，７１２号および（２）２００１年２月６日に出願された米国特許出願第０９／７７７，３３８号に基づき、米国特許法（３５ ＵＳＣ）１１９条（ｅ）による優先権を主張する。
【０００２】
発明の分野
この発明は、概して無線通信システムに関し、より詳しくは複数のアンテナを持つ無線通信装置における受信アンテナの選択に関する。
【０００３】
発明の背景
無線通信システムはこの分野においてよく知られている。このようなシステムでは、無線通信装置は通常１つまたはそれ以上の無線チャネル、例えば無線周波数（ＲＦ）チャネルを通して、互いに情報（音声やデータなど）をやり取りする。しかしながら、情報を伝えるために使用されるこの無線チャネルは通常いろいろな雑音源や干渉源の影響を受けることから、このような無線システムに対する基本的なパフォーマンスの限界が生じる。無線チャネルに対するこれらの障害は、例えば無線受信機により復調される信号にエラー（誤り）を入り込ませることにより、総合的なシステムのパフォーマンスを低下させる。このようなパフォーマンスの低下はいろいろな技術により訂正および／または軽減され得るが、システム設計者たちは、この問題と闘うための新しい取り組み方を開発し続けている。
【０００４】
この点に関する１つの良く知られた技術は、よくダイバーシティ受信と呼ばれる。このようなダイバーシティ受信機は、一般的に、ある１つの送信信号を受信するために複数の受信源を備えた単一の受信器（この場合には、複数の受信信号を比較することができる装置を意味する）を含む。１つの方式のダイバーシティ受信機は、一貫して最も信頼できる受信源、すなわち最も優良に受信される信号を選ぶことを試みる。したがって、ある受信源のパフォーマンスが間欠的に低下する場合には、ダイバーシティ受信機は、より優良な信号源を最適な方法で決定し、それによって受信器のパフォーマンスを維持するかまたは改善しようとする。
【０００５】
ダイバーシティ受信機の利点は、１つには複数の受信源の間の空間的な多様性のおかげで与えられる。例えば、広域通信システムにおいては、ダイバーシティ受信機はしばしば複数の地理的に多様な受信機に接続された比較器と呼ばれるデバイスを含む。この比較器は多様な受信機の各々から受信される複数の信号を連続的に比較し、最良の信号を選択しようとする。比較器によるその結果の信号出力は常時最良の信号を最もよく表す。
【０００６】
この技術のいろいろな変形が、携帯または移動通信装置に使用されている。移動用途には、地理的に多様な受信機による空間的な多様性は利用できない。その代わりに、携帯または移動可能な装置に複数の指向性アンテナを装備することにより、空間的な多様性が実現される。この分野で知られているように、全ての方向に等しい受信能力を提供する全方向性アンテナと対照的に、指向性アンテナは特定の方向に最高の受信能力を提供する。指向性アンテナの最高受信経路をいろいろな方向に向けることにより、その無線装置が少なくとも１つの満足できる信号源を受信する可能性は大きくなる。そうするのが適当なときにアンテナを切り替えることにより、いつでも最良の信号が得られる。この理由のために、この技術はしばしばアンテナ切替えと呼ばれる。ここに説明されるアンテナ切替えは、反射された信号がいたる所に存在することが予想されるような用途、例えば屋内の用途において特に効果がある。
【０００７】
ダイバーシティ受信はシステムのパフォーマンスを改善するために用いられるが、ダイバーシティ受信機を実現するときの耐えざる難問は、受信エラーを確実に最少にするためには、ある特定の時にどの信号源を使うべきかをどのようにして決定するかということである。例えば、現在使用されている信号源が悪化したとき、受信機は理想的には最良の使用可能な信号源に切り替えるべきである。しかしながら、現在の信号源は実際にはその時の最良の使用可能な信号源であり、切替えはパフォーマンスを低下させるだけかもしれない。逆に、現在の信号源が満足できるものであっても、現在パフォーマンスがさらによい別の信号源に切り替えたほうが有利かもしれない。総合的にいえば、アンテナの切替えを含む、すべてのダイバーシティ受信企画の目標は、受信機で発生するエラーの数を最小にすることである。理想的には、このようなエラーの数はゼロであろう。しかしながら、実際にはこの目標はダイバーシティ受信、特にアンテナの切替え、だけを用いては達成できない。なぜならば無線チャネルが信号の受信中にひどく悪化し、それにより完全には予測できないエラーが発生することが、完全にあり得るからである。したがってダイバーシティ受信のこの目標は、実際には、検出されるエラーの数を、検出できない、したがって避けることができないエラーの数まで減少させることである。システムの設計者がこの目標を達成するのを助ける技術は、この分野の進歩を表しているであろう。
【０００８】
発明の概要
本発明は、無線通信装置が複数の信号源の中から、それからペイロード・データを受信するための信号源を選択するための技術を提供する。好ましくは、各信号源は指向性のアンテナである。各信号源は実際上は１つの受信チャネルを表す。各受信信号源に対応するチャネルの品質は、部分的にテスト・データの受信中に収集されたデータを調べることにより決定される。ほぼ同時に、少なくとも１つの信号源のチャネルの品質を評価するために、ペイロード・データも使われる。したがって、あるどれかの信号源のために計算される品質メトリックは、テスト・データおよびペイロード・データにたいして行われた測定の結果であることが好ましい。本発明の１つの実施の形態では、品質メトリックを計算するために使われるパラメータは、２組のパラメータ、すなわちテスト・データに基づくパラメータとペイロード・データに基づくパラメータ、に分けられる。第１の組のパラメータの種類は、第２の組のパラメータの種類と同じではないことが好ましい。信号源の品質メトリックを決定するために使うのに好ましいパラメータは、ジッタ、受信信号強度、ＣＲＣエラーおよび同期エラーである。新しい信号源の選択は、現在のペイロード信号源が閾値に比べて悪いときにだけ起こることが好ましい。テスト・データおよびペイロード・データの両方に基づいて品質メトリックを連続的に更新することにより、使われているいろいろな信号源についてよりいっそう信頼性が高い評価を行うことができる。その結果、信号源の選択がそれに比例して信頼性が高まり、受信信号の品質を向上させる。これらのそして他の利点は、この後の詳しい説明から明らかになるであろう。
【０００９】
好ましい実施の形態の詳細な説明
本発明は、図１〜９を参照してより完全に説明されることができるであろう。図１は、少なくとも１つの無線チャネル１０３を通して互いに通信する無線送信装置１０２と無線受信装置１０４を含む無線通信システム１００のブロック線図を示す。ただ１つの送信装置とただ１つの受信装置だけが示されているが、このようなシステムは通常複数の送信装置および受信装置を含む。送信装置１０２および受信装置１０４は、固定または移動装置またはその両方を含んでもよく、そして、１つの好ましい実施の形態では、両方とも宅内環境で使用される移動装置を含む。簡単化のために、無線通信を容易にするためによく使用される種々の基盤装置（例えば、中継器、基地局、その他）は、図１に示されていない。しかしながら、本発明は、そのような基盤装置を用いる無線通信システムにも、等しく適用され得ることは理解されるであろう。少なくとも１つの無線チャネル１０３は、１つまたは複数の赤外搬送波、ＲＦ搬送波、その他を含む、ただしそれに限定されない、どんな無線媒体を含んでもよい。さらに、本発明は、少なくとも１つの無線チャネル１０３が変調される方式により限定されない。１つの好ましい実施の形態では、少なくとも１つの無線チャネル１０３は、５．１５〜５．３５ＧＨｚおよび５．７２５〜５．８２５ＧＨｚのいわゆる無免許全米情報インフラ（Ｕ−ＮＩＩ）バンド内の周波数変調ＲＦ搬送波を含む。
【００１０】
受信装置１０４はまたダイバーシティ受信のために使用される複数のアンテナ１０６を含むことが好ましい。任意の数のアンテナが使用できるが、複数のアンテナ１０６は、少なくとも１つの送信アンテナと複数の受信アンテナを含むことが好ましい。さらに、どんな１種類のアンテナまたはどんな複数の種類のアンテナの組合せでも使用できるが、送信アンテナは全指向性のアンテナを含むことが好ましく、受信アンテナは線形偏波または円偏波パッチアンテナのような指向性のアンテナを含むことが好ましい。本発明の１つの実施の形態では、複数のアンテナ１０６は、１つの全指向性の送信アンテナと４つの線形偏波パッチ受信アンテナを含む。指向性のアンテナが使用される場合には、それらの個々の相対的な向きは、設計上の選択の問題である。しかしながら、１つの好ましい実施の形態では、それらは最も大きく方向が異なるように、すなわち、各アンテナのそれぞれの最高効率の受信方向の間のユークリッド距離が最大になるように、かつすべての潜在受信ベクトル（すなわち３６０度）がそれらの指向性アンテナでカバーされるように向けられる。４つの同等の指向性アンテナの場合には、これは、各指向性アンテナが少なくとも９０度のビーム幅を持つことを意味する。
【００１１】
本発明は、主として複数のアンテナについて説明される。しかしながら、この分野における通常の技術を持つ人々は、アンテナは信号源と呼ばれ得るものの１つであることを理解するであろう。本発明の説明においては、信号源は、ダイバーシティ受信に使用するために送信信号がそれにより提供される任意の手段と定義され得る。そういうものであるため、信号源は、アンテナ切替器を介して単一の無線受信器に接続されるアンテナを含んでもよい。または、信号源は、ダイバーシティ受信解析のためのベースバンド・データを供給する複数の無線受信器（各々が１つまたはそれ以上のアンテナを持つ）を含んでもよい。信号源のさらに他の例は、この分野における通常の技術を持つ人々には容易にわかるであろう。本発明はこの後アンテナに関して説明されているけれども、ここで広く定義されているような信号源を、等しく代用できることは理解されるであろう。
【００１２】
次に図２に目を転じて、本発明による無線通信装置２００のブロック線図が示されている。無線通信装置２００は、図示のように構成された、上述された複数のアンテナ１０６、アンテナ切替器２０２、無線受信器２０４、無線送信器２０６、および制御および信号処理ユニット２０８を含む。アンテナ切替器２０２は、少なくともアンテナ入力のどれかをその受信出力に伝えるようにするソリッドステートまたは機械式の切替デバイスから成る。１つ以上の送信アンテナがあるときは、アンテナ切替器２０２は、同様に、１つまたはそれ以上の送信器（１つだけが図示されている）からの信号を送信アンテナのどれかに伝えてもよい。無線受信器２０４は、アンテナ切替器２０２を介して受け取った信号を復調する。１つの好ましい実施の形態では、無線受信器２０４はＵ−ＮＩＩバンド内で動作するＲＦ受信器である。しかしながら、他の種類の受信器もこの分野でよく知られており、等しく使用できる。同様に、無線送信器２０６は無線搬送波、好ましくはＵ−ＮＩＩバンド内のＲＦ搬送波を変調する。送信器２０６と受信器２０４の両方に対して、いろいろなよく知られた変調および復調技術のどれでも使用できる。本発明は、この点に関しては限定されない。
【００１３】
制御および信号処理ユニット２０８は、破線で示されるように、アンテナ切替器２０２そして、随意であるが、受信器２０４と送信器２０６の制御を提供することが好ましい。しかしながら、このような制御は、他の構成要素、例えば受信器２０４または送信器２０６またはその両方、によって提供されかつその内部に組み込まれていてもよいし、または共有されてもよいことは理解される。制御および信号処理ユニット２０８によって具体化される制御機能および信号処理機能は、１つの信号デバイスではなく、複数の別個のデバイスに組み込まれていてもよい。
【００１４】
制御および信号処理ユニット２０８は、この分野で知られているように、揮発性または不揮発性のディジタル記憶デバイスまたはその両方に記憶されたソフトウェアおよび動作データの制御のもとに動作するマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ディジタル・シグナル・プロセッサ、その他の同種類のもの、またはそのような装置の組合せでもよい。しかしながら、１つの好ましい実施の形態では、制御および信号処理ユニット２０８は、少なくとも一部分は、例えば１つまたはそれ以上の特定用途専用集積回路（ＡＳＩＣ）またはフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）を使ってハードウェアで実現される。このようなハードウェアによる実現のより詳しい説明が、図３に関して以下にさらに行われる。
【００１５】
制御および信号処理ユニット２０８は、無線通信装置２００のための制御および処理機能を実行する。その一部として、制御および信号処理ユニット２０８、およびそれが行う機能は、受信器２０４からの復調されたベースバンド・データを入力として受け取り、処理されたデータを出力として与えるように動作する。復調されたベースバンド・データに行われる処理は、この分野でよく知られており、エラー訂正復号などが含まれる。特に、以下に説明するように、復調されたベースバンド・データに対する処理は、アンテナ切替えのために使用される解析も含む。このタイプの処理の幾分かまたは全ては、設計上の選択の問題として、受信器２０４に組み込まれてもよい。反対向きに、制御および信号処理ユニット２０８は、送信されるべきデータを入力として受け取り、その送信データを既知の技術（例えば、エラー訂正符号化）に従って処理した後、無線搬送波上で変調するためにその送信データを送信器２０６に供給する。再度、この機能の幾らかまたは全ては、設計上の選択の問題として、送信器２０６に組み込まれてもよい。
【００１６】
本発明による無線通信器のフロントエンド３００のさらに詳しい説明図が、図３に示されている。図示されているように、無線通信器のフロントエンド３００は、アンテナ切替器３０２に接続された、上述された種類の複数の受信アンテナ３０１を含む。アンテナ切替器３０２は、制御信号３１０により決められるとおりに選択的にアンテナ３０１から受信された入力信号を出力３０３として与える。アンテナ切替器３０２は復調器３０４に接続され、復調器３０４は信号処理器３０８に接続されている。信号処理器３０８は制御信号３０９とデータ出力３１０を供給する。実現されるときは、復調器３０４と信号処理器３０８によって表される機能は、複数の要素に分散されてもよいし、その全体または一部が、１つまたはそれ以上の要素内に組み合わされてもよい。図２を参照して説明すると、復調器３０４は受信器２０４によって完全に実現されてもよいし、信号処理器３０８は制御および信号処理ユニット２０８内で完全に実現されてもよい。または、受信器２０４は信号処理器３０８の機能の一部を実行してもよく、または制御および信号処理２０８は復調器３０４の機能の一部を実行してもよい。この分野における通常の技術を持つ人々は、図３に示される機能の実現は設計上の選択の問題であること、そして本発明はこの点に関して限定されないことを理解するであろう。
【００１７】
この分野において知られているように、復調器３０４は無線搬送波信号上で変調されたデータを取り出す働きをする。どのように実現されるかによらず、復調器３０４は受信変調搬送波信号３０３を入力として受け取り、受信ベースバンド信号３０５を出力として供給する。さらに、現在の１つの好ましい実施の形態では、復調器３０４はまた受信無線搬送波の信号強度を示す受信信号強度データ３０６を出力として与える。実際には、復調器３０４の機能を実現するためのいろいろな技術がこの分野ではよく知られており、通常は搬送波信号が変調される方法に依存する。
【００１８】
信号処理器３０８は、受信ベースバンド信号３０５、そして好ましくは受信信号強度データ３０６に対して、アンテナ切替器３０２を制御するために使用される制御出力３０９を与えるように処理を加える。すなわち、制御出力３０９は、アンテナ切替器３０２に、アンテナうちの１つによって供給される信号を選択的にその出力３０３に伝えさせる。本発明は、データ出力３１０が最良受信データを最もよく表わすように、制御出力３０９の決定を改善する。これがなされる方法は、図４〜９を参照してさらに説明される。さらにまた、１つの好ましい実施の形態では、少なくともアンテナ切替に関係する信号処理器３０８内の機能は、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣその他を使ってハードウェアで実現される。任意であり、また図３に示される実現に示されているように、信号処理器３０８は、元の送信された情報を表わす再構成された情報を含むデータ出力３０９を与える。この目的のために、信号処理器３０８は、暗号解読、エラー訂正復号、信号調整（例えばフィルタリング）などの、この分野でよく知られているいろいろな機能を実行してもよい。
【００１９】
次に図４を参照すると、本発明にしたがってアンテナを選択するための一般化された方法が示されている。特に、ステップ４０２から４１０は、品質メトリックがＮ個の異なる受信アンテナに対して連続的に決定されそして評価される連続ループを説明する。特に、本発明は、ある特定の品質メトリックＱ_ｊがテスト・データおよびペイロード・データに基づいて決定され、それによってｊ番目の受信アンテナによって供給される信号の「品質」のより信頼できる指標を与える技術を提供する。これ以降、変数Ｔはテスト・データの受信により現在テストされているアンテナを示すために使われ、変数Ｐはペイロード・データを受信するために現在使用されているアンテナ、すなわちペイロード受信中にその信号が現にアンテナ切替器の出力に伝えられているアンテナを示すために使われる。ここでの使い方では、テスト・データは、１つの受信アンテナによって提供されるチャネルの品質をテストする目的のために使用されるデータを指す。それ以外には、テスト・データは受信機における再構成またはユーザによる消費を意図された情報を伝えない。それに対して、ペイロード・データは、受信機において消費のために再構成されるであろうという意図のもとに伝達される、そして、本発明によれば、受信アンテナにより提供されるチャネルの品質をテストするためにも使われる情報である。
【００２０】
したがって、ステップ４０２において、テスト・データを受信するために現在選択されているアンテナ（テスト・アンテナ）の品質メトリックＱ（Ｔ）が、受信されたテスト・データに基づいて更新され、そしてステップ４０４において、ペイロード・データを受信するために現在選択されているアンテナ（ペイロード・アンテナ）の品質メトリックＱ（Ｐ）が、受信されたペイロード・データに基づいて更新される。チャネルの状態は急激に変わり得るので、ステップ４０２と４０４はできるかぎり時間的に近接して実行することが好ましい。さらにＴとＰは同じ値を持つことができる。その場合には、現在テストされているアンテナがペイロード・データを受信するために使われているアンテナと同じであることを意味する。
【００２１】
ステップ４０６において、ペイロード・アンテナの品質メトリックが現在優良であるかどうか決定される。本発明においては、優良な品質メトリックは、その品質メトリックに対応するアンテナによって提供されるチャネルで、信頼できるデータ出力、例えばデータ出力３０９を与えるほど十分によいパフォーマンスが得られていることを示す。このステップは、信頼できるデータ出力（すなわちほぼエラーが無い）がもはや補償され得ないところまでそのパフォーマンスが低下するまで良チャネルが放棄されないように、含まれることが好ましい。Ｑ（Ｐ）が現在優良であるなら、処理はステップ４１０に続き、そこでＴが増値されてこの過程が繰り返される。しかしながら、Ｑ（Ｐ）がもはや優良でなくなったときは、処理はステップ４０８に続き、現在の品質メトリックの全てに基づいて新しいアンテナＰが選択される。換言すれば、現在のペイロード・アンテナのパフォーマンスが十分に低下したときは、品質メトリックの現在の状態に基づいて新しいペイロード・アンテナが選択される。その後、Ｔは、品質メトリックを更新する過程が続くように増値される。ステップ４０６の閾値テストは実行されることが好ましいが、ステップ４０６は省略されることができ、その場合にはテスト・データの各繰り返しに対して新しいペイロード・アンテナが選択されることが可能である。
【００２２】
それにもかかわらず、ステップ４０２から４１０の順番は、設計上の選択の問題として変えられてもよい。すなわちステップ４０２と４０４の順番は逆にしても殆どまたは全く影響がない。もう１つの例として、ステップ４０６と４０８はステップ４０２と４０４に対していつでも、ステップ４０２と４０４の間にさえも、実行することができる。本質的に、品質メトリックを評価しそれに基づいてペイロード・アンテナを選択する処理過程の連続性のために、これらのステップが実行される順番は任意に変えられる。１つの現在好ましい実施の形態では、ステップ４０４におけるペイロード・データの受信の前に、ステップ４０２において各アンテナのための全てのテスト・データが順次に受信される。この実施の形態では、ステップ４０６における決定は、すべてのテスト・データの受信後に１度、そしてペイロード・データの受信後にもう１度、の２回行われる。この好ましい実施の形態は、この後に、図６を参照してさらに詳しく説明される。
【００２３】
次に図５を参照すると、本発明によるアンテナを選択するための方法の１実施の形態が示されている。特に、図５に示される方法は、各ペイロード・パケットの前にテスト・データ・パケットが送信される、パケット化されたデータ送信の使用に頼っている。パケット・データ・システムの使用はこの分野において良く知られており、さらに詳しく説明する必要はない。
【００２４】
ステップ５０２において、テスト・パケットを受信するために現在選択されているアンテナＡｎｔ（ｔ）は、テスト・パケットの受信に基づいて評価される。本発明では、この評価は、受信されたテスト・データに基づいていろいろな受信パラメータの値を測定および／または計算することからなる。その現在好ましい実施の形態がこの後に非常に詳しく説明される。好ましくは、ステップ５０２において測定される／計算されるパラメータは、第１の組のパラメータを構成する。この第１の組のパラメータを使って、ステップ５０４においてそのテスト・アンテナの品質メトリックＱ（Ｔ）が更新され、そして記憶される。その後、ステップ５０６において、次のテスト・パケットを予期してＴが増値される。テスト・アンテナの識別値は連続的に増値されるので、本発明においては品質メトリックが連続的に更新され、それにより品質メトリックを使ってアンテナを選択するときにより大きな信頼性を与える。
【００２５】
ステップ５０８において、ステップ４０６に関して上述したのと同様に、現在のペイロード・アンテナの品質メトリックＱ（ｐ）が優良であるかどうかが決定される。もし優良でない場合には、ステップ５１２において、現在の品質メトリック値の全てに基づいて、新しいペイロード・アンテナＰが選択される。新しいアンテナの選択は次にアンテナ切替器を制御するために使用される制御信号の発出により示されてもよい。１つの好ましい実施の形態では、品質メトリックの値は一定の範囲、例えば０から１０２３、ここで０の値は最良の（最優の）品質メトリックを表しかつ１０２３の値は最悪の（最劣の）品質メトリックを表す、の範囲内で変動してもよい。したがって、図５に示されているように、Ｐは、ｊ＝１からＮに対して最小の品質メトリックＱ（ｊ）を見つけることに基づくｊの値に設定される。
【００２６】
処理は、ステップ５１２においてＰに新しい値を選択した後またはステップ５０８においてＱ（Ｐ）が優良であることを決定した後に、ステップ５１０に続く。ステップ５１０において、現在ペイロード・アンテナとして選択されているアンテナＡｎｔ（Ｐ）は、ペイロード（すなわちデータ）パケットの受信に基づいて評価される。本発明の１つの実施の形態では、ペイロード・パケットとテスト・パケットの両方に基づくテストがほぼ同時に行われるように、ペイロード・パケットはテスト・パケットの直後に発生する。上と同様に、ペイロード・パケットの評価は、受信されたペイロード・データに基づいていろいろなパラメータの値を測定および／または計算することからなる。その現在好ましい実施の形態が以下に非常に詳しく説明される。ステップ５１０において測定／計算されるパラメータは、ステップ５０２において測定／計算される第１の組のパラメータとパラメータのタイプが同じでない第２の組のパラメータを構成することが好ましい。この第２の組のパラメータを使って、ステップ５１４において、そのペイロード・アンテナの品質メトリックＱ（Ｐ）が更新されて記憶される。その後、処理は、新しいテスト・パケットおよびペイロード・パケットを予想して、ステップ５０２に続く、図５に示される方法は、ペイロード・データの完全性を保証するために前方エラー訂正（ＦＥＣ）が使われない実現に特に適する。しかしながら、実際には、無線通信システムにＦＥＣを実施することは望ましく、またしばしば必要である。
【００２７】
次に図６を参照すると、本発明によるアンテナ選択方法の好ましい実施の形態が示されている。上述したように、図６に示される方法はＡＳＩＣ、ＦＰＧＡその他を使ってハードウェアで実現されることが好ましい。図６に示される方法は、ＦＥＣを組み込んだ、構造化されたパケットが使用されるパケット・データ・システムに使用するのに特に適している。パケットの構造の１つの好ましい形が図７に示されている。
【００２８】
図７に示されるように、１つの構造化されたパケット７００はパケットｓｙｎｃセグメント７０２と複数のペイロード・セグメント７０４を含む。この構造化されたパケット７００は、パケットｓｙｎｃセグメントとそれに続いて複数のペイロード・セグメントの各々を順に送ることにより、送信されるかまたは別の方法で伝えられることが好ましい。パケットｓｙｎｃセグメント７０２は、その先頭にアンテナ切替バッファ期間７０６、そしてそれに続いてパケットｓｙｎｃ７０８、閉ループ・リフレッシュ期間７１０および複数のアンテナ・テスト・パケット７１２を含む。アンテナ切替バッファ期間７０６は、その間はデータが実際には送信されない時間であり、アンテナ切替器がある特定のアンテナ入力をアンテナ切替器の出力に接続するように確実に設定されることができる休止時間を提供する。１つの現在好ましい実施の形態では、バッファ期間７０６は、４バイトのデータを送信するために通常必要とされる時間に等しい持続長を持つ。実際には、バッファ期間の長さは、データ送信レートとアンテナ切替器の最小安定時間の関数である。
【００２９】
パケットｓｙｎｃ７０８は、既知のデータを含む、予め決められた長さ（好ましくは、８バイト）のデータ・フィールドである。パケットｓｙｎｃ７０８は、構造化されたパケット７００全体のための大域的な同期を提供する。構造化されたパケット７００の残りの部分は、パケットｓｙｎｃ７０８が見つからなければ受信できない。パケットｓｙｎｃ７０８は既知の周期性を持たせて送信および受信されるので、パケットｓｙｎｃ７０８の全体を完全な正確さで受信する必要はない。１つの好ましい実施の形態では、パケットｓｙｎｃ７０８はどちらかの方向に２ビットずらせてもよく（アンテナを切り替えることにより引き起こされる位相シフトを補償するため）、それでもなお検出できる。この５ビットの窓は、パケットｓｙｎｃ７０８がチャネルのパフォーマンス低下に対して強くなり、なお高い信頼性で受信されることを可能にする。
【００３０】
バッファ期間７０６と同様に、閉ループ・リフレッシュ期間７１０の間はデータは送信されない。リフレッシュ期間７１０の持続時間は、送信器および受信器の実現上の問題である。１つの好ましい実施の形態では、リフレッシュ期間は１４１バイトのデータの送信時間に等しい。これは、送信器における７５μｓｅｃの閉ループ・リフレッシュと、受信器における１５μｓｅｃの位相ロック・ループのプログラムおよび待ち時間に対応する。リフレッシュ期間７１０の長さは設計に依り、特定の実現の必要性に従って調整され得ることが理解されるであろう。
【００３１】
パケットｓｙｎｃセグメント７０２は、複数のアンテナ・テスト・パケット７１２で終わる。１つの好ましい実施の形態では、４つのアンテナ・テスト・パケット（各アンテナに対して１つ）が送信される。これより多いまたは少ない数のテスト・パケットも、設計上の選択の問題として使用できる。一般的には、各テスト・パケット７１２（図４および５に示される実施の形態において使用されるものも含む）は少なくとも既知のデータを含まなければならない。１つのテスト・パケットの間に受信されたデータをそのテスト・パケットに対応する既知のデータと比較することにより、ある特定のアンテナのパフォーマンスが評価できる。アンテナ・テスト・パケット７１２の各々のための１つの好ましい構造が図８に示されている。各フィールドに対して示されているビット長は、現在好ましい長さを表しているが、実際には、このような長さは設計上の選択の問題である。
【００３２】
図８に示されるように、各アンテナ・テスト・パケットは第１の待ち、すなわちバッファ期間８０２で始まる。この期間中は、所望のテスト・アンテナへの切り替えを可能にするために、情報は送信されない。１つの好ましい実施の形態では、この第１の待ち期間の長さは、４バイトのデータを送信するために必要とされる時間である。プリアンブル８０４は、情報を伝えない連続した交互ビット（１６進数表記ではＡＡＡＡ）から成る。それらは、この分野で知られているように、受信器が送信器にロックオンしてクロック信号を復元することを可能にする。パケットｓｙｎｃ７０８と同様に、アンテナまたはテストｓｙｎｃ８０６は、送信されたビット流に受信器を合わせるために正確に受信される必要のある一連のビットである。アンテナｓｙｎｃ８０６が見つからない場合には、パケットの中の情報は見つからない。以下にずっと詳しく説明されるように、アンテナｓｙｎｃ８０６はアンテナの品質メトリックの計算に役立つパラメータを得るためにも使われる。テスト・ワード８１０は、例えば値（１６進数表記で）Ａ５Ａ６Ｂ６５４Ｄ５９２９Ａ５Ａを持つ、既知の固定されたビット・パターンである。以下にさらに詳しく説明されるように、テスト・ワード８１０の結果予想可能な性質が、いろいろな測定を行われることを可能にし、それによりテストされているアンテナに対して品質メトリックが決定されることを可能にする。最後に、アンテナまたはテスト巡回冗長検査８１２がテスト・ワード８１０に基づいて決定され、テスト・ワード８１０中にエラーがあるかどうかを決定するための方法として含められる。一般的なＣＲＣの使い方はこの分野でよく知られており、ここではこれ以上詳しく説明しない。
【００３３】
再び図７を参照すると、構造化されたパケット７００は、好ましい数（１２）のペイロード・セグメントを含むことが示されている。好ましくは、ペイロード・セグメントの各々は、図７に示されるように、他のすべてのペイロード・セグメントと同じ構造から成る。各ペイロード・セグメントは、パケットｓｙｎｃセグメント７０２と最初のペイロード・セグメントの間のアンテナの切替え、またはペイロード・セグメント間のアンテナの切替えを可能にするための、同一のバッファ期間７０６で始まる。このバッファ期間の後にセグメントｓｙｎｃ７１４が続く。好ましくは、セグメントｓｙｎｃ７１４は１バイトの長さを持つ既知のビット・パターンである。パケットｓｙｎｃ７０８およびテストｓｙｎｃ８０６と同様に、セグメントｓｙｎｃ７１４は、受信器が確実に送信ビット流に合っているようにする。１バイトのヘッダ７１６が各ペイロード・セグメントに含まれることが好ましい。各ヘッダ７１６は送信されているパケットの種類に関する情報と、任意の、バージョン情報から成る。各ヘッダ７１６の後に１つのペイロード・セグメント７１８が続く。各ペイロード・セグメント７１８は、２０７バイトの交互配置されたデータとパリティ情報を含むことが好ましい。パリティ情報はＦＥＣ符号化の結果であり、受信データにおけるエラーを訂正するために役立つ。最後に、各ペイロード・セグメントはセグメントＣＲＣ７２０で終わる。セグメントＣＲＣ７２０はペイロード・セグメント７１８に関して決められる。セグメントＣＲＣ７２０は、以下に詳しく説明されるように、アンテナ・テスト・パケット７１２の受信中に決定される品質メトリックを更新するための手段として役立つ。
【００３４】
図６を詳しく説明する前に、それに示されている方法は、受信アンテナの品質メトリックを決定するために使われる幾つかの品質パラメータに基づくことが注意される。特に、使われる品質パラメータには、同期（Ｓｙｎｃ）エラー・パラメータ、相関品質（ＣＱ）パラメータ、受信信号強度（ＲＳＳ）パラメータおよびアンテナまたはテスト巡回冗長符号（ａＣＲＣ）エラー・パラメータおよびセグメント巡回冗長符号（ｓＣＲＣ）エラー・パラメータが含まれる。この分野における通常の技術を持つ人々は、ここに説明されるパラメータの代わりに、またはそれらに加えて、他のパラメータが使用できることを理解するであろう。使用されるパラメータの種類にかかわらず、このようなパラメータの１つの完全な組が、各アンテナのために保持される。これらのパラメータの各々の測定は、Ｓｙｎｃ、ＣＱ、ＲＳＳおよびａＣＲＣパラメータの場合には、テスト・データに基づき、ｓＣＲＣパラメータの場合には、ペイロード・データに基づくことが好ましい。この分野における通常の知識を持つ人々は、テスト・データおよびペイロード・データの他の組合せが、いろいろなパラメータを決定するために使用できることを理解するであろう。これらのパラメータの各々と、品質メトリックがこれらのパラメータに基づいて計算される方法が、以下に詳しく説明される。これらのパラメータの実現に関するいろいろな値および閾値が、以下に代表例として説明される。しかしながら、他の値も設計上の選択の問題として同様に使用できることは理解されるであろう。下記のペナルティー・アダーなどの使用は、品質メトリックが、小さい値は優良および大きな値は不良である、小さい値から大きな値の範囲を変動することを仮定している。しかしながら、他の比較法も使用できる。例えば、大きな値は優良、小さい値は不良と考えることもできる。この場合には、ペナルティー・アダーを用いる代わりに、ペナルティ・サブトラクタを使用できる。この分野における通常の技術を持つ人々は、疑いなく、本発明の範囲から逸脱することなくこのような方法をいろいろ考案することができるであろう。さらに、それ以前回のパラメータの値の記憶を保持するための特別の技術が以下に説明される。しかしながら、いろいろな方法がこのような記憶を実現するために使用できることは理解されるであろう。
【００３５】
Ｓｙｎｃエラー・パラメータは、受信されたアンテナｓｙｎｃ８０６中に検出されたエラーの数に基づく。エラーの発生と数を決定する技術はこの分野でよく知られている。Ｓｙｎｃパラメータの好ましい最大値は５１１である。さらに、本発明によれば、Ｓｙｎｃエラー・パラメータは、以前回の値の記憶を組み入れるランニング・サム（移動和）として保持されることが好ましい。この目的のために、Ｓｙｎｃエラーが検出された（すなわちテスト・パケットが見つからない）ときは、検出されたビット・エラーの数の６４倍に等しい値がランニング・サムのそれまでの値の２分の１に加えられる。エラーが検出されない最良の場合には、Ｓｙｎｃパラメータに対する更新はランニング・サムを２で割ることに決められている。１つの現在好ましい実施の形態によれば、テスト・パケット中のエラーの数が１２よりも少ない場合にはテスト・パケットが検出されることに注意されたい。
【００３６】
各テスト・パケットの受信中、受信されたテスト・ワードと既知のテスト・ワードの間の相関が、ＣＱパラメータを決定するために測定される。現在の１つの好ましい実施の形態では、受信テスト・ワードの各ビットは８倍でオーバーサンプリングされる。したがって、受信されたテスト・ワードの各ビットは、理想的には、８つのサンプルを含むであろう。それらのサンプルは、もし完全に正確に受信されたならば、既知のテスト・ワード中の対応するビットの２つのサンプルと正確に相関するであろう。受信されたテスト・ワードのサンプルを既知のテスト・ワードのサンプルと比較することにより、その受信テスト・ワード中の、チャネルにより引き起こされたジッタの測定値を得ることが可能になる。したがって、受信されたテスト・ワード中の各ビットのサンプルは１組として扱われ、理想的なテスト・ワードからの対応する組と比較される。連続したエラー（すなわち、合致しないサンプル）の数は、各組ごとに数えられる。これは、既知のテスト・ワード９０２と受信テスト・ワード９０４を表す波形が示されている図９に説明されている。特に、各波形の２つのビット９０６と９０８が示されている。破線は、各ビットのための１組のサンプルを得るために各ビットに対して行われる８倍のオーバーサンプリングを示す。第１のビット９０６に関しては、サンプルの１つ９１０が誤っている。また第２のビット９０８に関しては、２つの連続したビット９１２が誤っている。この連続エラーは第２のビット９０８の始端部に示されているけれども、実際には連続エラーは１つのパルス期間内のどこにでも発生し得る。各組から発生する連続エラーの数にしたがって、その数に対応するペナルティー値が、ＣＱパラメータに加算される。各ペナルティー値は、受信端が期待される端からどれだけ遠く離れているかを表す。代表的なペナルティー値が下の表１に示されている。表１に示される値は、ＣＱが８ビットの数であること、およびＣＱが２５５を越えるようなペナルティー値は無視されるものとしている。
【００３７】
【表１】

【００３８】
テストは、ＣＱがビット・エラーを予言することを示した。しかしながら、その値がパケット間で非常に高い値から非常に低い値にジャンプし得ることは煩わしい傾向がある。アンテナが、エラーのあるデータ・パケットの前回の数パケット高いＣＱを持ち、その不良パケットの直前回の非常に低いＣＱがそれに続くことがあり得る。高いＣＱの記憶がいくらか保持される場合には、ビット・エラーが検出される前に悪いアンテナを切り離すことが時々可能であることが、テストによりわかった。したがって、古い（それ以前回の）ＣＱの値のランニング・サムを保持することが好ましい。特に、すべてのアンテナ・テストの後、ランニング・サムはまず２で割られ、次にＣＱの現在の値がそのランニング・サムに加えられる。このやり方よれば、受信アンテナの選択に対して古い値が連続的に低下する影響を持つ。この記憶のもう１つの利点はＣＱ因子の平滑化であり、かなりの不必要なアンテナの切替えを防止できる。
【００３９】
その名前が暗示するように、受信信号強度パラメータは、現在テストされているチャネルを通して受信される信号の強さを表す。受信された信号の強さを評価する技術は、この分野ではよく知られている。１つの現在好ましい実施の形態では、ＲＳＳの０が理想的に無信号に対応し、ＲＳＳの２４０が理想的に非常に強い信号に対応する。この値の範囲はそれぞれの実現に依存し、本質的に、任意の範囲であることに注意されたい。他の値の範囲も、設計上の選択の問題として、同様に使うことができる。ＲＳＳの値がアナログ信号のディジタル信号への変換に基づいて決められる場合には、アナログ・ディジタル変換器に対する電圧基準値を変えることで、測定されるＲＳＳの値のダイナミック・レンジを増大させることができる。それにもかかわらず、ＲＳＳの値は、本質的にはペナルティー値である受信信号強度品質（ＲＱ）因子を得るために使用される。テストにより、受信信号の強度の変化は、強まりつつあるか弱まりつつあるかによらず、悪いチャネル品質の有力な指標であることが示された。１つの現在好ましい実施の形態では、ＲＱ因子は次のようにして決められる。まず、下の式１に示されるように、前回のＲＳＳと現在のＲＳＳの差の絶対値から、雑音のための余裕を与えるために１を引いた値が決められる。
【００４０】
｜RSSI_k-1 −RSSI_k|−1 式（１）
ＲＱを決定するには、式１から得られる値に定数をかけることによりＲＱが決定される。ＲＳＳの値に変化がない（すなわち、前回のＲＳＳの値が現在のＲＳＳの値と同じである）ときはＲＱがゼロに設定されることに注意されたい。そうでないときは、乗数の定数は現在のＲＳＳの値に基づいて選択される。代表的な乗数の定数が下の表２に示されている。
【００４１】
【表２】

【００４２】
表２に示される値は、ＲＱが８ビットの数であること、およびＲＱが２５５を越えるような差の値または乗数は無視されるものとしている。さらにＲＱパラメータは、他のパラメータと同様に、ランニング・サムとして保持され、新しいＲＱペナルティーがランニング・サムの２分の１に加えられて、新しいランニング・サムが算出される。
【００４３】
使用されているチャネルがただ１つのテストまたはデータ・パケット内で変化する可能性もある。この場合には、そのデータが不良であるだろうということを前もって通知することはできない。したがって、このタイプのエラーは、アンテナの切替えでは避けることができない。しかしながら、ビット・エラーを含むパケットはまとまってやって来る傾向があるので、アンテナ切替えアルゴリズムが別のアンテナに切り替えるようにするために、ビット・エラーを含むデータを受信したアンテナはペナルティーを科されるべきである。この状態は、ａＣＲＣエラー・パラメータによってある程度対応される。各テスト・パケット７１２に含まれるアンテナＣＲＣ８１２は、ａＣＲＣパラメータのための基礎として役立つ。ＣＲＣエラーの発生を決定するための技術は、この分野でよく知られている。本発明によれば、ａＣＲＣパラメータは、ランニング・サムを使って、以前回の値の記憶を保持することが好ましい。この目的のために、テスト・パケットの受信中にＣＲＣエラーが検出されたときは、ａＣＲＣエラー・パラメータを表すランニング・サムが１２８だけ増やされることが好ましい。ただしＣＲＣエラー・パラメータの最大値は２５５に設定される。テスト・パケットがＣＲＣエラー無しに受信されるたびに、ａＣＲＣエラー・パラメータを表すランニング・サムは２で割られるのが好ましい。
【００４４】
本発明は、最適なアンテナを選択するためにアンテナを評価するためのアンテナ・テスト・パケット７１２の使用を含むが、チャネルの状態は、とりわけペイロード・データの受信中に、急激に変わり得ることが知られている。この目的のために、セグメントＣＲＣ７２０を使ってｓＣＲＣエラー・パラメータが求められる。以下に説明されるように、ｓＣＲＣエラー・パラメータは、ペイロード・データを受信するために使われるアンテナに対応する品質メトリックを更新するために使われる。本発明によれば、ａＣＲＣエラー・パラメータは、ランニング・サムを使って以前回の値の記憶を保持するのが好ましい。この目的のために、ペイロード・セグメント７１８の受信中にＣＲＣエラーが検出されたときは、ｓＣＲＣエラー・パラメータを表すランニング・サムが６４増やされることが好ましい。ただしｓＣＲＣエラー・パラメータの最大値は２５５に設定される。テスト・パケットがＣＲＣエラー無しに受信されるたびに、ｓＣＲＣエラー・パラメータを表すランニング・サムは２で割られるのが好ましい。さらに、以下に説明されるように、ｓＣＲＣエラー・パラメータは、セグメントｓｙｎｃ７１４の検出の失敗を反映する手段としても使われる。この目的のためには、セグメントｓｙｎｃ７１４が見つからないときは、ｓＣＲＣエラー・パラメータを表すランニング・サムが３２増やされることが好ましい。セグメントｓｙｎｃ７１４の受信中のエラーをｓＣＲＣエラー・パラメータ中に反映させることは現在のところ好ましいが、このようなエラーは他の別のパラメータに反映させられることは理解されであろう。
【００４５】
各アンテナの品質メトリック（Ｑ）はすべてのペナルティー・アダー（パラメータ）の和であることが好ましいが、パラメータの他の組合せも使用できることは理解されるであろう。１つの好ましい実施の形態では、各品質メトリックは１０ビットの数で表される。この実施の形態では、因子の和が１０２３より大きいかどうかによらず、各品質メトリックは１０２３に制限される。低い品質メトリックが高い品質メトリックよりも優良であるというプロトコル（実施要項）に従うときは、最初は、最も優良なアンテナが最低のＱを持つアンテナとして選択されるであろう。以後は、最低の品質メトリックを持つアンテナが連続的に特定されて選択される。１つの好ましい実施の形態では、現在のアンテナの品質メトリックが閾値との比較で十分に不良になったときにだけ、このような選択が起きる。これは、品質メトリック中のノイズに原因する非常に優良なアンテナからそれよりも優良でないアンテナへの切替えを防止するために実施されることが好ましい。
【００４６】
再び図６を参照して、本発明のより詳細な実施の形態がここに説明される。パケットに基づく通信システムでは、図７に示されている構造化されたパケット７００のようなあるデータの受信を予想することができる。したがって、ステップ６０２において、インデックスＰによって示されるアンテナがパケットｓｙｎｃ７０８を検出するために使われる。パケットｓｙｎｃ７０８が１回検出されなかったときは、それは無視され、パケット７００の残りを受信するための試みがなされる。しかしながら、２つの連続するパケット７００に対してパケットｓｙｎｃ７０８が検出されない場合には、サーチ・モードに入り、図６の方法は無視される。パケットｓｙｎｃ７０８が見つかったとすると、処理はステップ６０４に続き、そこでリフレッシュ期間７１０が終わることが許される。ステップ６０６において、テスト・アンテナのインデックスが初期化される。１つの好ましい実施の形態では、使われている４つのアンテナは論理的に０から３のラベルがつけられ、インデックスＴが０に初期化されてその後増値される。もちろん、他のインデキシングの仕方も、設計上の選択の問題として使うことができる。ステップ６０８において、各アンテナのｓＣＲＣエラー・パラメータを表すランニング・サムがゼロに初期化される。ステップ６０６と６０８は、ステップ６０４に続いて実行されるよりむしろ、ステップ６０４と同時に実行されてもよい。
【００４７】
それには関係なく、ステップ６１０において、そしてリフレッシュ期間７０１の経過後、受信装置は、予め決められた時間にテスト・パケットを探すことを知っている。特に、受信装置は、現在のテスト・アンテナ（Ｔ）で受信されたベースバンド・データを調べて、新しい受信テスト・パケットの始めを示すプリアンブル８０４および同期８０６フィールドを探す。ステップ６１２でテスト・パケットが見つからないときは、処理はステップ６１４に続き、そこでそのテスト・アンテナのＳｙｎｃパラメータが１つの好ましい値５１１増やされる（ペナルティーを科される）。さらに、同期フィールドの検出の失敗は、ＣＲＣパラメータと同じく、ＲＱおよびＣＱパラメータにも影響を及ぼす。とくに、ＲＱおよびＣＱパラメータ（図６にそれぞれｏｌｄＲＱおよびｏｌｄＣＱとして示されている）を表すランニング・サムが、上で説明されたように更新される。例えば、ランニング・サムは２で割られ、さらに好ましい値の１２８増やされる。このようにして、テスト・パケットの同期フィールドの受信の失敗は、現在テストされているアンテナにかなりのペナルティーを科す。処理は次にステップ６３０に続き、そこでａＣＲＣパラメータが２で割られる。これはａＣＲＣパラメータとＳｙｎｃパラメータが互いに独立であることを保証するのを助け、それによりテストＳｙｎｃの受信失敗がアンテナに２重にペナルティーを科すのを防止する。続いて、ステップ６３２において、テストされているアンテナの品質メトリックＱ（Ｔ）は、ｓＣＲＣパラメータとともに更新されたＲＱ，ＣＱ，ａＣＲＣ及びＳｙｎｃパラメータに基づいて更新される。
【００４８】
再びステップ６１２を参照して、テスト・パケットが見つかったとき、すなわちその同期フィールドが正しく受信されたときは、処理はステップ６１６に続き、検出されたテストｓｙｎｃ中にエラーが見つかったかどうかが決定される。見つからなかったときは、ステップ６２２において、そのテスト・アンテナのＳｙｎｃパラメータが２で割られる。処理は次に６２０に続き、そこでＣＱおよびＲＳＳ／ＲＱパラメータの現在の値が上述したようにして決定される。その後、ステップ６２４において、ＣＱ（ｏｌｄＣＱ）およびＲＱ（ｏｌｄＲＱ）パラメータのランニング・サムが更新される。しかしながら、ステップ６１８において、検出されたテストｓｙｎｃ中にエラーが見つかったときは、見つかったビット・エラーの数が６４倍され、その積がテスト・アンテナのＳｙｎｃパラメータを表すランニング・サムの２分の１に加えられる。その後ステップ６２０および６２４が先述したように実行される。
【００４９】
ステップ６２０において、テスト・パケットの受信中にＣＲＣエラーが検出されたかどうかが決定される。この目的のために、テストＣＲＣ８１２が受信され、受信されたテスト・ワード８１０に基づいて計算されたＣＲＣ値と比較される。ＣＲＣエラーが検出されたときは、ステップ６２８において、そのテスト・アンテナのａＣＲＣパラメータが好ましい値の１２８増やされる。ＣＲＣエラーが検出されなかったときは、ステップ６３０においてａＣＲＣパラメータが２で割られる。その後、先述したように、ステップ６３２に従ってそのテスト・アンテナの品質メトリックが更新される。
【００５０】
ステップ６３４において、すべてのアンテナがテストされたかどうかが決定される。換言すれば、テスト・パケット７１２の全てが受信されたかどうかが決定される。そうでないときは、次のテスト・パケットを使って別のアンテナをテストするために、ステップ６３６においてテスト・インデックスＴが増値される。ステップ６３４は、設計上の選択の問題として、図６に示されている一連のステップの中の他の場所で実行されることもできることは注意されたい。
【００５１】
上述したように、現在のペイロード・アンテナのパフォーマンスが十分に不良でなければ新しいペイロード・アンテナが選択されない（品質メトリックに基づいて）ことは、本発明の１つの特長である。このことは、ステップ６３８において、現在のペイロード・アンテナの品質メトリックＱ（Ｐ）の予め決められた閾値に対する比較として示されている。（いつでも同じ値を取ることができるけれども、ペイロード・アンテナのインデックスＰはテスト・アンテナのインデックスＴとは独立であることを思い出されたい。）１つの好ましい実施の形態では、閾値は１２７に設定される。したがって、品質メトリックがこの閾値より大きくなく、現在選択されているペイロード・アンテナを通じた優良チャネルを示しているときは、ステップ６４０でそのペイロード・アンテナは替えられない。品質メトリックがこの閾値より大きく、不良なチャネルであることを示しているときは、処理はステップ６４２に続き、新しいペイロード・アンテナが選択される。１つの好ましい実施の形態では、この選択は、受信アンテナの各々の品質メトリックを比較し、最小の値を持つ品質メトリックに対応するアンテナを選択することにより行われる。このようにして新しいアンテナＰを選択したら、アンテナ切替器の制御に使うために制御信号が発生されてもよい。先に注意したように、最小値および最大値の品質メトリックをそれぞれ優良および不良のアンテナのパフォーマンスに対応させることは単に１つの可能な構成に過ぎず、この分野における通常の技術を持つ人々は、本発明の範囲内において、容易に他のこのような構成を案出することができる。
【００５２】
ペイロード・アンテナのインデックスＰが新しく選択された値か、先に使われていた値であるかにかかわらず、インデックスＰにより指定されるペイロード・アンテナに切り替える（必要に応じて）ことにより、処理はステップ６４０に続く。ステップ６１０におけるテスト・パケットと同様に、受信装置は次にステップ６４４においてペイロード・セグメントを探す（図６Ｂ）。ペイロード・セグメント７０４はパケットｓｙｎｃセグメント７０２の直後に発生する。これは両者に基づく評価がほぼ同時に起こるようにするためである。本発明においては、「ほぼ同時」は、テスト・データおよびペイロード・データを持つパケットにより決められる期間内を意味する。ペイロード・セグメントを探しながら、受信装置は、ペイロード・アンテナを通して受信したベースバンド・データを調べ、新しく受信されたペイロード・セグメントの初めの部分を示すセグメントｓｙｎｃ７１４を探す。ステップ６４６でセグメントｓｙｎｃ７１４が見つからないときは、処理はステップ６５０に続き、そこでそのペイロード・アンテナのｓＣＲＣパラメータが好ましい値の３２増やされる（ペナルティーが科される）。１つの好ましい実施の形態では、セグメントｓｙｎｃの検出に関して５ビットの窓がある、すなわち、セグメントｓｙｎｃは期待される位置から＋／−２ビットにあれば検出できる。この窓内に見つからないときは、アルゴリズムは、デフォルトで、そのデータを受信することを試みるときセグメントｓｙｎｃは期待される位置にあると見なす。
【００５３】
セグメントｓｙｎｃ７１４が検出されたとき、またはその検出の失敗に対するペナルティーを科された後、処理はステップ６４８に続き、ペイロード・セグメント７１８を受信するための試みがなされる。そのペイロード・セグメントが受信された後、セグメントＣＲＣ７２０が受信される。ＣＲＣ８１２のテストと同様に、セグメントＣＲＣ７２０は、受信されたペイロード・セグメント７１８に基づいて計算されたＣＲＣと比較される。ステップ６５２においてこの比較によりエラーが検出されたときは、処理はステップ６５８に続き、そこでそのペイロード・アンテナのｓＣＲＣパラメータが好ましい値の６４増やされる（ペナルティーが科される）。逆に、ＣＲＣエラーが検出されなかったときは、処理はステップ６５４に続き、そのペイロード・アンテナのｓＣＲＣパラメータを表すランニング・サムが、セグメントｓｙｎｃ７１４が以前に検出されたということを条件として、２で割られる。セグメントｓｙｎｃが以前に検出されておらず、かつＣＲＣエラーが検出されなかったときは、ｓＣＲＣパラメータは変えられない。換言すれば、ステップ６４６におけるセグメントｓｙｎｃの発見の失敗は、ステップ６５０にけるペナルティーを引き起こす。そして、セグメントＣＲＣのエラーの無い受信がランニング・サムを割り算することを可能にすることは、セグメントｓｙｎｃ７１４の受信の失敗のためのペナルティーを効果的に取り消すであろう。
【００５４】
セグメントＣＲＣのエラーの有無にかかわらず、処理はステップ６５６に続き、そこでｓＣＲＣパラメータの今更新された値と、ＣＱ，ＲＱ，ＣＱ，ａＣＲＣおよびＳｙｎｃパラメータの以前回の値に基づいて、そのペイロード・アンテナの品質メトリックＱ（Ｐ）が更新される。前述したように、テスト・アンテナの品質メトリックは、ＣＱ，ＲＱ，ａＣＲＣ，ｓＣＲＣおよびＳｙｎｃパラメータ（すべてランニング・サムで表される）の和として計算されることが好ましい。
【００５５】
ペイロード・セグメントの受信の結果である更新された品質メトリックを組み込むことにより、ステップ６３８から６４２に関係する上述の決定および選択過程が、ステップ６６０から６６４で繰り返される。すなわち、現在のペイロード・アンテナの品質メトリックＱ（Ｐ）が予め決められた閾値と比較して優良ならば、そのペイロード・アンテナは替えられない。品質メトリックＱ（Ｐ）が閾値と比較して優良でなければ、最小の（最も優良な）値を持つ品質メトリックに対応する新しいペイロード・アンテナが選択される。このようにして新しいアンテナＰを選択したときは、アンテナ切替器の制御に使うために制御信号を発生させてもよい。
【００５６】
最後に、ステップ６６６において、すべてのペイロード・セグメント７１８が受信されたかどうかが決定される。１つの好ましい実施の形態では、各構造化されたパケット７００は１２のペイロード・セグメントを含むことを思い出されたい。まだペイロード・セグメントが残っているときは、処理はステップ６４４に続き、そこで次のペイロード・セグメントが探される。このように、各ペイロード・セグメントはｓＣＲＣパラメータを更新する機会、そして、結果的に、現在のペイロード・チャネルが悪化しているときペイロード・アンテナを切り替える機会を提供する。しかしながら、すべてのセグメントがすでに受信されているときは、処理はステップ６０２に続き、そこで次の構造化されたパケット７００が探される。
【００５７】
本発明は、無線通信装置が、複数のアンテナの中から、ペイロード・データを受信するためのアンテナを選択するための技術を提供する。テスト・データおよびペイロード・データを使うことにより、複数のアンテナの各々の品質メトリックが決定される。品質メトリックは次にペイロード・データを受信するためのアンテナを選択するために使われる。テスト・データおよびペイロード・データの両方に基づいて品質メトリックを連続的に更新することにより、使われているいろいろなアンテナについて、より信頼できる評価をすることができる。その結果、アンテナ選択の信頼性がそれに比例して高まり、それにより受信信号の品質が向上する。
【００５８】
上記の詳しい説明は本発明の現在好ましい実施の形態を発表するが、ここに開示された実施の形態に対して、本発明の真の精神と範囲から逸脱することなく、多くの変形がなされ得ることは理解されるであろう。本発明のこの真の趣旨と範囲は、上記の明細書に照らして解釈されるべき添付のクレームによって明確にされている。
【図面の簡単な説明】
本発明の現在好ましい実施の形態の詳細な説明において、下記の図から成る図面に対して参照が行われる。それらの図においては、類似の参照番号はいろいろな図における類似の要素を指している。
【図１】 図１は本発明による無線通信システムのブロック線図である。
【図２】 図２は本発明による無線通信装置のブロック線図である。
【図３】 図３は本発明による無線受信機のフロントエンドのブロック線図である。
【図４】 図４は本発明によるアンテナ選択のための一般化された方法を説明するフローチャートである。
【図５】 図５は本発明によるアンテナ選択のための方法の１実施の形態を説明するフローチャートである。
【図６】 図６Ａ及び図６Ｂは本発明によるアンテナ選択のための方法の好ましい実施の形態を説明するフローチャートである。
【図７】 図７は図６Ａ及び図６Ｂにおいて説明される方法を実施するために使われる、本発明による構造化されたパケットを示す。
【図８】 図８は本発明の好ましい実施の形態によるテスト・パケットを示す。
【図９】 図９は本発明による品質メトリックを決めるために使われるパラメータ決定するための波形の例である。

Claims (22)

1. 複数の信号源のうちの少なくとも１つのテスト信号源に一意的に対応する少なくとも１つのテスト品質メトリックを決定し、但し前記少なくとも１つのテスト品質メトリックは、無線通信装置により受信された信号に含まれるテスト・データから測定されるステップと、
   前記複数の信号源のうちのペイロード信号源に一意的に対応する少なくとも１つのペイロード品質メトリックを、前記少なくとも１つのテスト品質メトリックを決定するステップとほぼ同時に、決定し、但し前記少なくとも１つのペイロード品質メトリックは、前記無線通信装置により受信された前記信号に含まれるペイロード・データから測定されるステップと、
   少なくとも、前記少なくとも１つのテスト品質メトリックと前記少なくとも１つのペイロード品質メトリック、に基づいて前記複数の信号源のうちの少なくともいくつかを評価するステップと、
   を含む、無線通信装置において複数の信号源のうちの信号源を評価するための方法。
2. 前記複数の信号源が複数のアンテナを含む請求項１記載の方法。
3. 少なくとも、前記少なくとも１つのテスト品質メトリックと前記少なくとも１つのペイロード品質メトリック、に基づいて前記複数の信号源から新しいペイロード信号源を選択するステップをさらに含む請求項１記載の方法。
4. 前記選択するステップが、少なくとも、閾値と比較して優良でない前記ペイロード信号源に対応する前回のペイロード品質メトリック、に基づいて前記新しいペイロード信号源を選択することをさらに含む請求項３記載の方法。
5. 前記選択するステップが、少なくとも、閾値と比較して優良でない前記少なくとも１つのペイロード品質メトリック、に基づいて前記新しいペイロード信号源を選択することをさらに含む請求項３記載の方法。
6. 前記少なくとも１つのテスト品質メトリックが、少なくともテスト・データの前記受信中に測定されたジッタ値に基づく請求項１記載の方法。
7. 前記少なくとも１つのテスト品質メトリックが、少なくともテスト・データの前記受信中に測定された受信信号強度の値に基づく請求項１記載の方法。
8. 前記少なくとも１つのテスト品質メトリックが、少なくとも、前回のテスト・データの前記受信中に測定された少なくとも１つの前回の前ジッタ値、前記前回のテスト・データの前記受信中に測定された少なくとも１つの前回の受信信号強度値、前記前回のテスト・データの前記受信中に計算された少なくとも１つの前回のＣＲＣエラー値、および前記前回のテスト・データの前記受信中に計算された少なくとも１つの前回の同期エラー値のうちのどれか、に基づく請求項１記載の方法。
9. 前記少なくとも１つのペイロード品質メトリックが、少なくともペイロード・データの前記受信中に計算されたエラー値に基づく請求項１記載の方法。
10. 前記少なくとも１つのペイロード品質メトリックが少なくともペイロード・データの前記受信中に計算された同期エラー値に基づく請求項１記載の方法。
11. 前記少なくとも１つのペイロード品質メトリックが、少なくとも、前回のペイロード・データの前記受信中に計算された少なくとも１つの前回のＣＲＣエラー値、および前回のペイロード・データの前記受信中に計算された少なくとも１つの前回の同期エラー値のどれか、に基づく請求項１記載の方法。
12. 複数のアンテナと、
    前記複数のアンテナに操作可能に結合され、前記複数のアンテナのうちの少なくとも１つのテスト・アンテナに一意的に対応する少なくとも１つのテスト品質メトリックと、前記複数のアンテナのうちのペイロード・アンテナに一意的に対応する少なくとも１つのペイロード品質メトリックをほぼ同時に決定し、かつ少なくとも、前記少なくとも１つのテスト品質メトリックと前記少なくとも１つのペイロード品質メトリック、に基づいて前記複数のアンテナから１つの新しいペイロード・アンテナを選択し、但し前記少なくとも１つのテスト品質メトリックは、無線通信装置により受信された信号に含まれるテスト・データから測定され、前記少なくとも１つのペイロード品質メトリックは、前記無線通信装置により受信された前記信号に含まれるペイロード・データから測定される信号処理ユニットと、
    を含む無線通信装置。
13. 前記信号処理ユニットが、少なくとも、閾値に比べて劣る前記ペイロード・アンテナに対応する前回のペイロード品質メトリック、に基づいて前記新しいペイロード・アンテナを選択する請求項１２記載の無線通信装置。
14. 前記信号処理ユニットが、少なくとも、閾値より劣る前記少なくとも１つのペイロード品質メトリック、に基づいて前記新しいペイロード・アンテナを選択する請求項１２記載の無線通信装置。
15. 前記複数のアンテナおよび前記信号処理ユニットに操作可能に結合され、Ｕ−ＮＩＩバンドで動作する無線受信器をさらに含む請求項１２記載の無線通信装置。
16. 前記複数のアンテナの少なくともいくつかが指向性アンテナである請求項１２記載の無線通信装置。
17. 前記複数のアンテナが少なくとも１つの全方向性送信アンテナを含む請求項１２記載の無線通信装置。
18. 少なくとも１つの信号源入力と、
    前記少なくとも１つの信号源入力に結合され、複数の信号源のうちの少なくとも１つのテスト信号源に一意的に対応する少なくとも１つの品質メトリックと、前記複数の信号源のうちの１つのペイロード信号源に一意的に対応する少なくとも１つのペイロード品質メトリックをほぼ同時に決定し、但し前記少なくとも１つのテスト品質メトリックは、無線通信装置により受信された信号に含まれるテスト・データから測定され、前記少なくとも１つのペイロード品質メトリックは、前記無線通信装置により受信された前記信号に含まれるペイロード・データから測定される手段と、
    前記決定する手段に結合され、少なくとも、前記少なくとも１つのテスト品質メトリックと前記少なくとも１つのペイロード品質メトリック、に基づいて前記複数の信号源から新しいペイロード信号源を選択する手段と、
    を含む、複数の信号源のうちからの１つの信号源の選択に使用するための集積回路。
19. 前記選択する手段が、少なくとも、閾値に比べて劣る前記ペイロード信号源に対応する前回のペイロード品質メトリック、に基づいて前記新しいペイロード信号源を選択する請求項１８記載の集積回路。
20. 前記選択する手段が、少なくとも、閾値に比べて劣る少なくとも１つのペイロード品質メトリック、に基づいて前記新しいペイロード信号源を選択する請求項１８記載の集積回路。
21. 前記決定する手段がテスト・データの前記受信中にジッタ値を測定し、かつ前記少なくとも１つのテスト品質メトリックが少なくともそのジッタ値に基づく請求項１８記載の集積回路。
22. 前記決定する手段に結合され、前記少なくとも１つのテスト品質メトリックがそれを通して受け取られた受信信号強度値に基づく信号強度入力をさらに含む請求項１８記載の集積回路。

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