JP2007529160A - ダイバーシティ受信装置およびそれを用いた無線受信装置 - Google Patents

Abstract

ダイバーシティ受信装置は、パターン信号を受信する全部または一部の期間において、ゲイン制御部にゲインアンプ部のゲインを固定させ、平均化周期に同期するアンテナ切り替え周期でアンテナ切り替え部にアンテナの選択を順次切り替えさせ、平均化部によって測定された平均化周期毎の平均電力の大きさに基づいて、パケットに含まれるデータを受信するアンテナを決定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ダイバーシティ受信装置およびそれを用いた無線受信装置に関し、より特定的には、複数のアンテナから信号を受信すべきアンテナを選択するためのアンテナ選択ダイバーシティ受信装置およびそれを用いた無線受信装置に関する。

無線ＬＡＮ等の移動体通信では、電波の反射や散乱が原因で受信電界強度が激しく変動するフェージング現象によって、受信性能が著しく劣化することが知られている。このようなフェージング現象の影響を軽減する受信技術として、複数の受信系から得られる受信信号から復調すべき信号を選択するダイバーシティ受信方式が知られている。ダイバーシティ受信方式には、複数のアンテナから信号を受信すべきアンテナを選択するアンテナ選択ダイバーシティ受信方式がある。

特開平９−１４８９７３号公報には、従来のアンテナ選択ダイバーシティ方式が開示されている。図１０は、特開平９−１４８９７３号公報に開示されている従来のアンテナ選択ダイバーシティ受信装置９００の機能的構成を示すブロック図である。

図１０に示すアンテナ選択ダイバーシティ受信装置９００において、アンテナ切り替え部９０３は、第１および第２のアンテナ９０１，９０２で受信した受信信号を、制御部９０８からの指示に応じて、選択する。ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路９０４は、アンテナ切り替え部９０３で選択された受信信号の出力信号レベルが一定となるように、制御電圧生成部（以下、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｉｌｌａｔｏｒ）という）９０５からの制御電圧に基づいて、利得を制御する。ＶＣＯ９０５は、ＡＧＣ回路９０４からの出力信号に基づいて、ＡＧＣ回路９０４の利得を制御するための制御電圧をＡＧＣ回路９０４に入力する。制御部９０８は、ＶＣＯ９０５からの制御電圧に基づいて、受信信号の電力レベルを判定する。制御部９０８は、たとえば、第１のアンテナ９０１で信号を受信している場合に、受信信号の電力レベルを判定したら、次に、第２のアンテナ９０２で信号を受信するようアンテナ切り替え部９０３にアンテナを切り替えさせる。そして、制御部９０８は、ＶＣＯ９０５からの制御電圧に基づいて、第２のアンテナ９０２で受信した受信信号の電力レベルを判定する。その後、制御部９０８は、第１のアンテナ９０１で受信したときの電力レベルと第２のアンテナ９０２で受信したときの電力レベルとを比較して、比較結果に基づいて、第１および第２のアンテナ９０１，９０２の内、適切な電力レベルで受信している方のアンテナを選択するよう、アンテナ切り替え部９０３に指示する。Ａ／Ｄ変換部９０６は、受信信号をＡ／Ｄ変換する。復調回路９０７は、Ａ／Ｄ変換部９０６からのデジタル信号を復調する。このように、従来のアンテナ選択ダイバーシティ受信装置９００は、受信性能の変化に応じて、適切なアンテナを選択し、受信性能の著しい劣化に対応することができる。

しかし、上記従来の構成では、ＡＧＣ回路９０４とＶＣＯ９０５とからなるフィードバックループが収束しなければ、正確な受信電力が判定できなかった。したがって、制御部９０８は、電力比較のために、フィードバックループが収束するまでの時間を必要としていた。また、二つのアンテナでの受信電力に大きな差がある場合、アンテナを切り替えた瞬間、ＡＧＣ回路９０４に入力される電力が急激に変動するので、フィードバックループの収束に、さらなる時間が必要であった。

無線ＬＡＮなどの高速無線パケット通信では、複数の端末が任意の時刻に無線パケットを送信する。無線パケットのプリアンブルは、数μｓｅｃしかない。したがって、受信側では、数μｓｅｃのプリアンブル期間内に、アンテナの選択を行わなければならないこととなるが、上記のような従来の構成では、受信電力比較のためのＡＧＣに長時間かかるので、アンテナの選択に長時間必要となり、数μｓｅｃのプリアンブル期間内に、アンテナの選択を行うことはできない。

それゆえ、本発明の目的は、到来する無線パケット毎に、受信電力レベルが最も大きくなるアンテナを短時間で素早く選択することができるダイバーシティ受信装置およびそれを用いる無線受信装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明は、以下のような特徴を有する。本発明は、予め定められた所定のパターンを有するパターン信号を複数回繰り返すシンボルが挿入されたパケットを受信するダイバーシティ受信装置であって、複数のアンテナと、複数のアンテナの中から一つのアンテナを選択して、選択したアンテナが受信した信号を受信信号として出力するアンテナ切り替え部と、アンテナ切り替え部から出力される受信信号を増幅して出力するゲインアンプ部と、ゲインアンプ部のゲインを制御するゲイン制御部と、ゲインアンプ部からの出力信号の瞬時電力を測定する電力測定部と、パターン信号の一周期分と同じ時間長を有する平均化周期毎に、電力測定部が測定した瞬時電力を平均化し、平均電力を測定する平均化部と、ゲインアンプ部が所望のゲインとなるようにゲイン制御部を制御すると共に、アンテナ切り替え部でのアンテナの選択を制御する制御部とを備える。制御部は、パターン信号を受信する全部または一部の期間において、ゲイン制御部にゲインアンプ部のゲインを固定させ、平均化周期に同期するアンテナ切り替え周期でアンテナ切り替え部にアンテナの選択を順次切り替えさせ、平均化部によって測定された平均化周期毎の平均電力の大きさに基づいて、パケットに含まれるデータを受信するアンテナを決定する。

好ましい実施形態では、制御部は、 パターン信号の待ち受け時、ゲインアンプ部が第１の固定ゲインで受信信号を増幅するように、ゲイン制御部を制御すると共に、アンテナ切り替え部にアンテナ切り替え周期で各アンテナの選択を順次切り替えさせ、パターン信号の待ち受け時に平均化部によって測定された平均電力の大きさが第１の閾値を超えた場合、最も大きい平均電力を測定した平均化周期において選択されていたアンテナを、データを受信するアンテナとして決定するとよい。

このような実施形態では、制御部は、パターン信号の待ち受け時に平均化部によって測定された平均電力の大きさが第１の閾値を超えた場合、第１の閾値を超えた平均電力と、第１の閾値を超えた平均電力を測定した平均化周期の後の平均化周期において測定された平均電力とを比較して、最も大きい平均電力を測定した平均化周期において選択されていたアンテナを、データを受信するアンテナとして決定するとよい。

さらに、制御部は、パターン信号の待ち受け時に平均化部によって測定された平均電力の大きさが第１の閾値よりも大きい第２の閾値を超えた場合、ゲインアンプ部が第１の固定ゲインよりも低い第２の固定ゲインで増幅するように、ゲイン制御部を制御すると共に、複数のアンテナが全て選択されるように、アンテナ切り替え部にアンテナ切り替え周期で各アンテナの選択を順次切り替えさせ、第２のゲインを用いて測定された全ての平均電力の中で、最も大きい平均電力を測定した平均化周期において選択されていたアンテナを、データを受信するアンテナとして決定するとよい。

さらに、ダイバーシティ受信装置は、ゲインアンプ部から出力される信号とパターン信号との間の相関値を求める相関部と、相関部によって求められた相関値と平均化部によって測定された平均電力とに基づいて、パターン信号を受信したタイミングを検出する相関検出部とを備える。制御部は、パターン信号の待ち受け時に平均化部によって測定された平均電力の大きさが第１の閾値よりも小さく、かつ相関検出部によってパターン信号の受信が検出された場合、ゲインアンプ部が第１の固定ゲインよりも高い第３の固定ゲインで増幅するように、ゲイン制御部を制御すると共に、複数のアンテナが全て選択されるように、アンテナ切り替え部にアンテナ切り替え周期で各アンテナの選択を順次切り替えさせ、第３のゲインを用いて測定された全ての平均電力の中で、最も大きい平均電力を測定した平均化周期において選択されていたアンテナを、データを受信するアンテナとして決定するとよい。

好ましい実施形態では、制御部は、パターン信号の待ち受け時、ゲインアンプ部が第１の固定ゲインで受信信号を増幅するように、ゲイン制御部を制御すると共に、アンテナ切り替え部にアンテナ切り替え周期で各アンテナの選択を順次切り替えさせ、パターン信号の待ち受け時に平均化部によって測定された平均電力の大きさが第２の閾値を超えた場合、ゲインアンプ部が第１の固定ゲインよりも低い第２の固定ゲインで増幅するように、ゲイン制御部を制御すると共に、複数のアンテナが全て選択されるように、アンテナ切り替え部にアンテナ切り替え周期で各アンテナの選択を順次切り替えさせ、第２のゲインを用いて測定された全ての平均電力の中で、最も大きい平均電力を測定した平均化周期において選択されていたアンテナを、データを受信するアンテナとして決定するとよい。

好ましい実施形態では、さらに、ダイバーシティ受信装置は、ゲインアンプ部から出力される信号とパターン信号との間の相関値を求める相関部と、相関部によって求められた相関値のピークと平均化部によって測定された平均電力とに基づいて、パターン信号を受信したタイミングを検出する相関検出部とを備える。制御部は、パターン信号の待ち受け時、ゲインアンプ部が第１の固定ゲインで受信信号を増幅するように、ゲイン制御部を制御すると共に、アンテナ切り替え部にアンテナ切り替え周期で各アンテナの選択を順次切り替えさせ、パターン信号の待ち受け時に平均化部によって測定された平均電力の大きさが第１の閾値よりも小さく、かつ相関検出部によってパターン信号の受信が検出された場合、ゲインアンプ部が第１の固定ゲインよりも高い第３の固定ゲインで増幅するように、ゲイン制御部を制御すると共に、複数のアンテナが全て選択されるように、アンテナ切り替え部にアンテナ切り替え周期で各アンテナの選択を順次切り替えさせ、第３のゲインを用いて測定された全ての平均電力の中で、最も大きい平均電力を測定した平均化周期において選択されていたアンテナを、データを受信するアンテナとして決定するとよい。

好ましい実施形態では、制御部は、パターン信号の待ち受け時、ゲインアンプ部が第１の固定ゲインで受信信号を増幅するように、ゲイン制御部を制御すると共に、アンテナ切り替え部にアンテナ切り替え周期で各アンテナの選択を順次切り替えさせ、パターン信号の待ち受け時に平均化部によって測定された平均電力の大きさが第２の閾値を超えた場合、第２の閾値を超えた平均電力を測定した平均化周期において選択されていたアンテナを、データを受信するアンテナとして決定するとよい。

好ましい実施形態では、さらに、ダイバーシティ受信装置は、ゲインアンプ部から出力される信号とパターン信号との間の相関値を求める相関部と、相関部によって求められた相関値のピークと平均化部によって測定された平均電力とに基づいて、パターン信号を受信したタイミングを検出する相関検出部とを備える。制御部は、パターン信号の待ち受け時、ゲインアンプ部が第１の固定ゲインで受信信号を増幅するように、ゲイン制御部を制御すると共に、アンテナ切り替え部にアンテナ切り替え周期で各アンテナの選択を順次切り替えさせ、パターン信号の待ち受け時に平均化部によって測定された平均電力の大きさが第１の閾値よりも小さく、かつ相関検出部によってパターン信号の受信が検出された場合、第１の閾値よりも小さい平均電力を測定した平均化周期において選択されていたアンテナを、データを受信するアンテナとして決定するとよい。

好ましい実施形態では、ゲイン制御部は、制御部によって決定されたアンテナで受信された信号の平均電力に基づくゲイン値を利用して、ゲインアンプ部のゲインを制御するとよい。

また、本発明は、予め定められた所定のパターンを有するパターン信号を複数回繰り返すシンボルが挿入されたパケットを受信するための無線受信装置であって、アンテナを選択してパケットを受信するダイバーシティ受信装置と、ダイバーシティ受信装置が受信した信号を復調する復調部とを備える。ダイバーシティ受信装置は、複数のアンテナと、複数のアンテナの中から一つのアンテナを選択して、選択したアンテナが受信した信号を受信信号として出力するアンテナ切り替え部と、アンテナ切り替え部から出力される受信信号を周波数変換後または周波数変換前において増幅して出力するゲインアンプ部と、ゲインアンプ部のゲインを制御するゲイン制御部と、ゲインアンプ部からの出力信号の瞬時電力を測定する電力測定部と、パターン信号の一周期分と同じ時間長を有する平均化周期毎に、電力測定部が測定した瞬時電力を平均化した平均電力を測定する平均化部と、ゲインアンプ部が所望のゲインとなるようにゲイン制御部を制御すると共に、アンテナ切り替え部でのアンテナの選択を制御する制御部とを含む。制御部は、パターン信号を受信する全部または一部の期間において、ゲイン制御部にゲインアンプ部のゲインを固定させ、平均化周期に同期するアンテナ切り替え周期でアンテナ切り替え部にアンテナの選択を順次切り替えさせ、平均化部によって測定された平均化周期毎の平均電力の大きさに基づいて、パケットに含まれるデータを受信するアンテナを決定する。

本発明のダイバーシティ受信装置によれば、同じパターンを有するパターン信号を受信する全部または一部の期間において、ゲインが固定されて、各アンテナを用いたときの受信信号の平均電力が求められる。そして、平均電力の大きさに基づいて、データを受信するアンテナが決定される。したがって、各アンテナを用いたときの受信信号の平均電力を求めるために、フィードバックループの収束を待つ必要がないので、短期間で平均電力の測定が行えるようになる。また、ゲインが固定されているので、平均電力の大小比較が容易となる。さらに、平均電力を求めるための平均化周期は、パターン信号の一周期分と同じ時間長であるので、ダイバーシティ受信装置は、如何なるタイミングで平均化を行ったとしても、各平均化周期では同じ波形の平均電力を求めることができるので、より正確に平均電力を比較することができる。

受信信号のレベルが大きすぎる場合、ゲインを下げて、改めて、平均電力が測定され、選択すべきアンテナが決定されることとなる。また、受信信号のレベルが小さすぎる場合、ゲインを上げて、改めて、平均電力が測定され、選択すべきアンテナが決定されることとなる。よって、弱電界から強電界までの広い範囲での電力比較が短時間で正確に行える。

したがって、到来する無線パケット毎に、受信電力が最も大きくなるアンテナを高速に選択できるため、伝搬環境の変動に対しても安定して通信することが可能となる。また複数の端末から送信される無線パケットの受信においても、それぞれの無線パケットに対してアンテナを選択することができるので、安定した通信が可能となる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るダイバーシティ受信装置１の機能的構成を示すブロック図である。図１において、ダイバーシティ受信装置１は、複数のアンテナ（たとえば、第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２）と、アンテナ切り替え部１０３と、ゲインアンプ１０４と、電力測定部１０５と、平均化部１０６と、保持部１０７と、パケット到来検出部１１２と、制御部１１０と、ゲイン制御部１１１とを備える。

図２は、第１の実施形態に係るダイバーシティ受信装置１が受信するパケットのフレーム構成を示す図である。一つのパケットは、プリアンブル部３０１と、データ部３０２とを含む。プリアンブル部３０１は、予め定められた所定の波形であるパターンＰを有するパターン信号を複数回繰り返している。図２では、説明のために、最初に到来するパターン信号を“Ｐ１”と表記し、次に到来するパターン信号を“Ｐ２”と表記し、以下、同様に、ｎ番目に到来するパターン信号を“Ｐｎ”と表記することとする。パターンＰとして、任意の波形を使用することができるが、より好ましくは自己相関特性が高いＰＮ系列やチャープ波形などが用いられるとよい。データ部３０２には、送受信したいデータが格納されている。なお、図２では、パターン信号は、プリアンブル部３０１に含まれていることとしたが、パターン信号が含まれる領域は、これに限られるものではない。データを含むパケットにおいて、データよりも前の領域に、パターン信号を複数回繰り返すシンボルが挿入されていればよい。

パケットの受信待ち受け状態時、すなわち、パターン信号の待ち受け時、制御部１１０は、周期的に選択するアンテナを切り替えさせるためのアンテナ切り替え信号Ｓ１をアンテナ切り替え部１０３に入力する。アンテナ切り替え部１０３は、アンテナ切り替え信号Ｓ１に応じて、複数のアンテナの選択を順次切り替えながらパケットの到来を待つ。以下、アンテナ切り替え信号Ｓ１で指定されるアンテナを切り替える所定の周期のことをアンテナ切り替え周期という。アンテナ切り替え周期の特徴については、後述する。

さらに、パターン信号の待ち受け時、制御部１１０は、第１の固定ゲインでゲインアンプ１０４を動作させることを示す第１のゲイン切り替え信号Ｓ２をゲイン制御部１１１に入力する。ゲイン制御部１１１は、第１のゲイン切り替え信号Ｓ２に従って、第１の固定ゲインを示すゲイン制御信号Ｓ３をゲインアンプ１０４に入力する。ゲインアンプ１０４は、ゲイン制御信号Ｓ３に従って、アンテナ切り替え部１０３から入力される受信信号を、第１の固定ゲインで増幅し、出力する。

電力測定部１０５は、ゲインアンプ１０４の出力信号の瞬時電力Ｓ４を測定し、平均化部１０６に入力する。

平均化部１０６は、電力測定部１０５から入力される瞬時電力Ｓ４を所定の周期において平均化する。当該所定の周期は、パターンＰの長さと同じ、すなわち、パターン信号の一周期分と同じ時間長となっている。これにより、瞬時電力Ｓ４が平均化される当該所定の周期での信号のパターンがそれぞれ同じになる。以下、当該所定の周期のことを平均化周期という。

図３は、平均化周期がパターン信号の一周期分と同じ時間長であれば、どのようなタイミングで平均化を行ったとしても、同じパターンの信号の平均電力を求めることができることを説明するための模式図である。図３では、理解を容易にするために、パターンＰを数列“１，２，３，４，５”で表している。タイミングＡでは、平均化部１０６は、平均化周期Ａ１において、“２，３，４，５，１”というパターンの信号の電力を繰り返し平均化することとなる。タイミングＢでは、平均化周期Ｂ１において、平均化部１０６は、“３，４，５，１，２”というパターンの信号の電力を繰り返し平均化することとなる。このように、平均化周期がパターン信号の一周期分と同じ時間長であれば、平均化部１０６は、平均化を如何なるタイミングでスタートしたとしても、同じパターンの信号の電力を各平均化周期において平均化することができる。

アンテナ切り替え信号Ｓ１で指定されるアンテナ切り替え周期は、パターンＰと同じ長さを有し、平均化周期に同期している。しかし、アンテナ切り替え部１０３が、アンテナ切り替え信号Ｓ１に基づいて、アンテナを切り替える場合、若干の遅延時間が生じる。したがって、アンテナが実際に切り替わる期間は、パターンＰよりも少し長くなる場合がある。しかし、アンテナ切り替え信号と平均化周期とは同期しているので、一つの平均化周期において測定される平均電力は、ほぼ、ある一つのアンテナによって受信された瞬時電力の平均となる。したがって、ある一つの平均化周期において選択されたアンテナとして、ある一つのアンテナを特定することは可能である。

平均化部１０６は、平均電力Ｓ５を制御部１１０、保持部１０７、ゲイン制御部１１１、およびパケット到来検出部１１２に入力する。

保持部１０７は、アンテナが切り替えられる度に、アンテナ毎に対応する平均電力Ｓ５を保持する。なお、図示していないが、保持部１０７には、制御部１１０からアンテナ切り替え信号Ｓ１が入力され、保持部１０７は、アンテナ切り替え信号Ｓ１に従って、平均電力Ｓ５を保持するタイミングを制御する。なお、保持部１０７は、平均化周期毎に、平均電力Ｓ５を保持するとしてもよい。

パケット到来検出部１１２は、平均化部１０６から入力される平均電力Ｓ５が所定の第１の閾値を超えるか否かを判断する。平均電力Ｓ５が第１の閾値ＴＨ１を超える場合、パケット到来検出部１１２は、パケットが到来したと判断し、パケット到来信号Ｓ７を制御部１１０に入力する。

制御部１１０は、パケット到来検出部１１２からのパケット到来信号Ｓ７に基づいて、パケットの到来を検出し、パケットの到来を検出したら、パケットの到来を検出したときの（平均電力Ｓ５が第１の閾値ＴＨ１を超えたときの）平均電力と、それ以後に測定される平均電力とを比較して、最も大きい平均電力が測定された平均化周期において選択されたアンテナを、データを受信すべきアンテナとして決定する。以後、制御部１１０は、受信中のパケットが終了するまで、選択したアンテナに固定することを示すアンテナ切り替え信号Ｓ１をアンテナ切り替え部１０３に入力する。続いて、制御部１１０は、選択したアンテナでの受信信号の平均電力がデータ復調部（図示せず）に適した所定の値となるように、可変ゲインとしてゲインアンプ１０４を動作させることを示す第２のゲイン切り替え信号Ｓ８をゲイン制御部１１１に入力する。

ゲイン制御部１１１は、第２のゲイン切り替え信号Ｓ８が入力されると、平均化部１０６から出力される平均電力Ｓ５が、データ復調部（図示せず）に適した所定の値になるように、ゲイン制御信号Ｓ３をゲインアンプ１０４に入力し、ゲインアンプ１０４のゲインを可変させながら、平均電力Ｓ５が所定の値となるように制御する。これにより、ゲインアンプ１０４の出力がある所定の値に収束していく。

ゲインを制御されたゲインアンプ１０４の出力信号は、その後、データ復調部（図示せず）に入力され、パケットのデータ部分の復調が行われる。データ部分の復調が終了すれば、制御部１１０は、再び、受信待ち受け状態に戻り、上記動作を繰り返す。

以下、アンテナが二本であるとして、具体例を参照しながら、ダイバーシティ受信装置１における各部の動作について詳述する。

図４は、図１に示すダイバーシティ受信装置１における主要部での信号の相互関係を示すタイミングチャートである。ここでは、第１のアンテナ１０１の受信電力の方が第２のアンテナ１０２の受信電力よりも大きいとして説明するが、逆の場合であっても、同様に、ダイバーシティ受信装置１が動作することは容易に理解できる。

パターン信号の受信待ち受けの間（時刻Ｔ（１）からＴ（３）までの間）、受信信号は、ダイバーシティ受信装置１に入力されない。受信待ち受けの間、制御部１１０は、アンテナ切り替え信号Ｓ１を所定のアンテナ切り替え周期でトグルする。ここでは説明を簡単にするため、実際にアンテナが切り替わる間隔もパターンＰと同じ長さであるとする。また、図４では、アンテナ切り替え周期の開始時とパターン信号の開始時とが一致するように記載されているが、一致していなくても、図３に示した場合と同様の原理で、アンテナを切り替える毎に、同じパターンの信号が受信されることが分かる。図４において、アンテナ切り替え信号Ｓ１がＬレベルの場合、アンテナ切り替え部１０３は、第１のアンテナ１０１を選択するものとする。アンテナ切り替え信号Ｓ１がＨレベルの場合、アンテナ切り替え部１０３は、第２のアンテナ１０２を選択するものとする。アンテナ切り替え周期、平均化周期Ｔ（ｋ＋１）−Ｔ（ｋ）は、パターンＰの長さである。ここで、ｋは、一以上の整数とする。

制御部１１０は、第１のゲイン切り替え信号Ｓ２をゲイン制御部１１１に入力する。それに応じて、ゲイン制御部１１１は、第１の固定ゲインとするためのゲイン制御信号Ｓ３をゲインアンプ１０４に入力する。このようにゲインを固定することで、固定ゲイン期間中に測定される平均電力は、受信信号の電力と単純に比例することとなるので、第１のアンテナ１０１に切り替えたときの受信電力と第２のアンテナ１０２に切り替えたときの受信電力との客観的な比較が可能となる。

まず、時刻Ｔ（１）から時刻Ｔ（２）の間、第１のアンテナ１０１にアンテナが切り替えられている。電力測定部１０５および平均化部１０６は、この期間の平均電力を測定する。平均化周期の長さは、一つのパターン信号の長さと同じであるので、平均化部１０６は、同じ波形（パターン）における平均電力をアンテナ毎に求めることとなる。よって、短時間の間に正確に、第１のアンテナ１０１で受信した信号の電力と第２のアンテナ１０２で受信した信号の電力との大小を比較することができる。時刻Ｔ（１）から時刻Ｔ（２）の間、信号がないので、第１のアンテナ１０１からの瞬時電力Ｓ４は、０であるので、時刻Ｔ（２）で求めた時刻Ｔ（１）から時刻Ｔ（２）の間の平均電力Ｓ５も、０である。なお、図４において、平均電力は、黒点で示されている。時刻Ｔ（２）において、時刻Ｔ（１）から時刻Ｔ（２）までの平均電力Ｓ５が求まると、パケット到来検出部１１２は、平均電力Ｓ５と第１の閾値ＴＨ１とを比較する。平均電力Ｓ５が第１の閾値ＴＨ１を超える場合、パケット到来検出部１１２は、パケットが到来したと判断して、パケットが到来した旨のパケット到来信号Ｓ７を制御部１１０に入力する。ここでは、平均電力Ｓ５は、第１の閾値ＴＨ１を超えないので、パケット到来検出部１１２は、パケットが到来していないと判定する。この場合、制御部１１０は、そのまま、ゲイン制御部１１１に第１の固定ゲインを維持させておく。その後、平均化部１０６によって測定された平均電力Ｓ５は、保持部１０７に保持される。保持部１０７は、保持した平均電力Ｓ５を前回の平均化周期の平均電力Ｓ６として出力する。

次に、時刻Ｔ（２）から時刻Ｔ（３）の間において、アンテナ切り替え部１０３は、第２のアンテナ１０２にアンテナを切り替える。そして、同様に、ゲインアンプ１０４は、第１の固定ゲインで受信信号を増幅して出力する。電力測定部１０５および平均化部１０６は、時刻Ｔ（３）での平均電力Ｓ５を求めて、出力する。この期間においても、信号がないので、時刻Ｔ（３）では、第２のアンテナ１０２の出力の平均電力Ｓ５は、０である。パケット到来検出部１１２は、第１の閾値ＴＨ１と第２のアンテナ１０２の平均電力Ｓ５とを比較する。平均電力Ｓ５は、第１の閾値ＴＨ１を超えないので、パケット到来検出部１１２は、パケットが到来していないと判断する。この場合、制御部１１０は、そのまま、ゲイン制御部１１１に第１の固定ゲインを維持させておく。平均化部１０６によって測定された平均電力Ｓ５は、保持部１０７に保持される。このように、パケットの到来が検出されるまで、ダイバーシティ受信装置１は、第１の固定ゲインを用いて、二つのアンテナを所定のアンテナ切り替え周期で順次切り替えて、受信信号の平均電力を求めて、保持していく。

時刻Ｔ（３）の後、パケットが入力されたとする。時刻Ｔ（１）から時刻Ｔ（３）までと同様に、時刻Ｔ（３）から時刻Ｔ（４）の間、アンテナ切り替え部１０３は、第１のアンテナ１０１にアンテナを切り替える。そして、同様に、ゲインアンプ１０４は、第１の固定ゲインで受信信号を増幅して出力する。時刻Ｔ（３）から時刻Ｔ（４）までの瞬時電力Ｓ４は、増加傾向にある。平均化部１０６は、時刻Ｔ（４）で時刻Ｔ（３）から時刻Ｔ（４）までの平均電力Ｓ５ａを求めて、出力する。このとき、平均電力Ｓ５ａが第１の閾値ＴＨ１を超えると想定する。したがって、パケット到来検出部１１２は、パケットが到来した旨のパケット検出信号Ｓ７を制御部１１０に入力する。

パケット検出信号Ｓ７に応じて、制御部１１０は、どちらの受信アンテナを選択すべきかの決定処理を開始する。具体的には、まず、時刻Ｔ（４）の時点で測定された第１のアンテナ１０１の平均電力Ｓ５ａが、平均電力Ｓ６ａとして保持部１０７に保持される。次に、制御部１１０は、第２のアンテナ１０２にアンテナを切り替える。そして、アンテナ切り替え周期の間、すなわち、時刻Ｔ（４）から時刻Ｔ（５）の間、第２のアンテナ１０２からの信号の瞬時電力Ｓ４が電力測定部１０５によって測定される。平均化部１０６は、時刻Ｔ（５）の時点で、時刻Ｔ（４）から時刻Ｔ（５）までの平均電力Ｓ５ｂを求めて、制御部１１０に入力する。制御部１１０は、保持部１０７が保持している時刻Ｔ（３）から時刻Ｔ（４）の間の平均電力Ｓ６ａと、平均化部１０６から入力される時刻Ｔ（４）から時刻Ｔ（５）の間の平均電力Ｓ５ｂとを比較する。ここでは、平均電力Ｓ６ａの方が、平均電力Ｓ５ｂよりも大きいので、制御部１１０は、第１のアンテナ１０１の方が第２のアンテナ１０２よりも大きな受信電力を得ることができるとして、第１のアンテナ１０１を時刻Ｔ（５）以降選択すると決定する。

このように、ダイバーシティ受信装置１は、時刻Ｔ（３）から時刻Ｔ（５）までの期間において、ゲインアンプ１０４のゲインを固定させ、アンテナの選択を順次切り替えさせることによって、各アンテナを用いたときの受信信号の平均電力を求め、求めた平均電力の大きさに基づいて、データを受信するアンテナを決定している。時刻Ｔ（３）から時刻Ｔ（５）までの期間のように、アンテナを決定するために各アンテナを用いたときの受信信号の平均電力を求める期間のことを、アンテナ選択期間ということにする。

制御部１１０は、第１のアンテナ１０１を選択すると、以降、パケットの受信が終了するまで、アンテナ選択信号Ｓ１を第１のアンテナ１０１を選択するためのＬレベルに固定する。次に、制御部１１０は、ゲイン制御部１１１に対して、ゲインアンプ１０４を可変ゲインとするための第２のゲイン切り替え信号Ｓ８を入力する。ゲイン制御部１１１は、第２のゲイン切り替え信号Ｓ８に応じて、選択されたアンテナの受信平均電力がデータ部復調（図示せず）に適した所定の値になるように、平均化部１０６から出力される平均電力Ｓ５を参照しながら、ゲインアンプ１０４のゲインを調整していくフィードバック制御を行う。これによって、平均電力Ｓ５がある所定の値に収束する。

以上、第１の実施形態において、ダイバーシティ受信装置１は、アンテナ選択期間において、ゲインを固定して、各アンテナを用いたときの受信信号の平均電力を求め、平均電力の大きさに基づいて、データを受信するアンテナを選定する。したがって、各アンテナを用いたときの受信信号の平均電力を求めるために、フィードバックループの収束を待つ必要がないので、短期間で平均電力の測定が行えるようになる。また、ゲインが固定されているので、平均電力の大小比較が容易となる。さらに、平均電力を求めるための平均化周期は、パターン信号の一周期分と同じ時間長であるので、ダイバーシティ受信装置１は、如何なるタイミングで平均化を行ったとしても、各平均化周期では同じ波形の平均電力を求めることができるので、より正確に平均電力を比較することができる。したがって、到来する無線パケット毎に、受信電力レベルが最も大きくなるアンテナを短時間に素早く選択することができるダイバーシティ受信装置が提供されることとなる。

なお、第１の実施形態では、保持部１０７が前回の平均化周期において測定された平均電力を保持しており、制御部１１０は、保持部１０７の保持内容と今回の平均化周期で測定された平均電力とを比較して、どちらの平均電力が大きいかを認識することとしたが、各平均化周期における平均電力が比較できるのであれば、保持部１０７はなくてもよい。たとえば、制御部１１０は、平均化部１０６から平均電力が入力される毎に、平均電力に関する情報を記憶しておいて、アンテナを決定する段階で、いずれの平均電力が最も大きいかを判断し、アンテナを決定してもよい。また、制御部１１０は、平均電力が入力される度に、平均電力の大小を判断して、大きい平均電力に関する情報を記憶しておき、アンテナを決定する段階で、記憶している大きい平均電力に関する情報に対応するアンテナに決定してもよい。

なお、第１の実施形態では、平均電力が第１の閾値ＴＨ１を超えたときの平均化周期（時刻Ｔ（３）から時刻Ｔ（４）まで）と当該平均周期の後の平均化周期とがアンテナ選択期間とされたが、アンテナ選択期間は、パターン信号を受信する全部または一部の期間内であれば、これに限られるものではない。たとえば、平均電力が第１の閾値ＴＨ１を超えた後、第１の固定ゲインのまま、改めて、ダイバーシティ受信装置１は、全てのアンテナをアンテナ切り替え部１０３に順次選択させ、得られる平均電力の中で、最大の平均電力に対応するアンテナをデータを受信すべきアンテナとして決定してもよい。また、平均電力が第１の閾値ＴＨ１を超えた後、一定期間の経過後に、アンテナ選択期間があってもよい。とにかく、平均電力が第１の閾値ＴＨ１を超えた場合、最も大きい平均電力を測定した平均化周期において選択されていたアンテナをデータを受信するアンテナとして決定すればよい。

なお、上記では、アンテナが二本である場合を中心に動作説明を行ったが、アンテナが三本以上である場合も、ダイバーシティ受信装置は、上記と同様に動作する。具体的には、アンテナ切り替え部は、アンテナの数に応じて異なるレベルを持つアンテナ切り替え信号に応じて、複数のアンテナの中から一つのアンテナを選択して、選択したアンテナが受信した信号を受信信号として出力する。制御部は、パターン信号の待ち受け時、ゲインアンプが第１の固定ゲインで動作するように、ゲインアンプを制御すると共に、アンテナ切り替え部に複数のアンテナを順次切り替えさせる。パターン信号の待ち受け時に、第１の閾値を超える平均電力が測定された場合、制御部は、アンテナ選択期間において、第１の閾値を超えた平均電力と、当該平均電力の後測定された平均電力とを比較して、最も大きい平均電力を測定した平均化周期において選択されたアンテナをデータを受信するアンテナとして決定する。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係るダイバーシティ受信装置のブロック構成は、第１の実施形態と同様であるので、図１を援用することとする。第１の実施形態を用いた場合、受信電力が非常に大きい場合、第１の固定ゲインでゲインアンプ１０４が受信信号を増幅したら、電力測定部１０５において、測定値が飽和してしまい、正確に瞬時電力が求められない場合がある。そこで、第２の実施形態では、制御部１１０は、受信電力が非常に大きい場合、第１の固定ゲインよりも小さい第２の固定ゲインに切り替えて、電力測定部１０５で測定値が飽和しないように調整して、各アンテナを選択したときの平均電力を求めることとする。

図５は、第２の実施形態に係るダイバーシティ受信装置における主要部での信号の相互関係を示すタイミングチャートである。以下、図５を参照しながら、第２の実施形態に係るダイバーシティ受信装置の動作について説明する。なお、以下では、説明を簡単にするために、アンテナが二本の場合について説明する。

時刻Ｔ（１）から時刻Ｔ（３）の間、ダイバーシティ受信装置は、第１の実施形態と同様に、アンテナの切り替え毎に、平均電力Ｓ５を測定して、保持部１０７に保持させておく。

ここで、非常に大きな信号が、時刻Ｔ（３）から時刻Ｔ（４）の間に入力されたとする。電力測定部１０５は、時刻Ｔ（３）から時刻Ｔ（４）までの間の瞬時電力Ｓ４を測定する。平均化部１０６は、時刻Ｔ（４）において、第１のアンテナ１０１が受信した信号の時刻Ｔ（３）から時刻Ｔ（４）までの間の平均電力Ｓ５ｃを測定する。制御部１１０は、時刻Ｔ（４）で得られた第１のアンテナ１０１の平均電力Ｓ５ｃが第１の閾値ＴＨ１よりも大きい第２の閾値ＴＨ２を超えるか否かを判断する。たとえば、第２の閾値ＴＨ２は、正確な平均電力の値が得ることができる限界の値に設定するとよい。ここでは、平均電力Ｓ５ｃは、第２の閾値ＴＨ２を超えているとしている。このように、平均電力が第２の閾値ＴＨ２を超えている場合、制御部１１０は、第１の固定ゲインを用いたのでは、平均電力を正確に測定することができない程の非常に大きな信号が入力されたと判断する。そこで、制御部１１０は、ゲインを下げて平均電力の再測定を行うように、ゲイン制御部１１１およびアンテナ切り替え部１０３を制御する。

具体的には、まず、制御部１１０は、他のアンテナに切り替えることのないようにアンテナ切り替え信号Ｓ１をそのままにしておく。次に、制御部１１０は、第１の固定ゲインよりも小さい第２の固定ゲインを用いることを示す第３のゲイン切り替え信号Ｓ９をゲイン制御部１１１に入力する。ゲイン制御部１１１は、第３のゲイン切り替え信号Ｓ９が入力されたら、第２の固定ゲインまで、ゲインアンプ１０４のゲインを下げる。これにより、電力測定部１０５は、飽和することなく瞬時電力を測定することができる。

時刻Ｔ（４）から時刻Ｔ（５）の間、電力測定部１０５は、第１のアンテナ１０１からの信号の瞬時電力Ｓ４を測定する。そして、時刻Ｔ（５）において、平均化部１０６は、第１のアンテナ１０１からの信号の時刻Ｔ（４）から時刻Ｔ（５）までの間の平均電力Ｓ５ｄを測定する。時刻Ｔ（５）において、第１のアンテナ１０１からの信号の平均電力Ｓ５ｄが求まれば、平均化部１０６は、平均電力Ｓ５ｄを平均電力Ｓ６ｄとして、保持部１０７に保持させる。

次に、制御部１１０は、アンテナ切り替え信号Ｓ１をＨレベルにして、アンテナ切り替え部１０３にアンテナを第２のアンテナ１０２に切り替えさせる。そして、電力測定部１０５は、時刻Ｔ（５）から時刻Ｔ（６）までの間、第２の固定ゲインでゲインアンプ１０４によって増幅された信号の瞬時電力Ｓ４を測定する。平均化部１０６は、時刻Ｔ（６）において、第２のアンテナ１０２からの信号の時刻Ｔ（５）から時刻Ｔ（６）までの間の平均電力Ｓ５ｅを測定する。時刻Ｔ（６）での第２のアンテナ１０２からの信号の平均電力Ｓ５ｅが求まった時点で、制御部１１０は、保持部１０７に保持されている前回のアンテナ切り替え周期における平均電力Ｓ６ｄと今回のアンテナ切り替え周期における平均電力Ｓ５ｅとの大小を比較する。ここでは、平均電力Ｓ５ｅの方が平均電力Ｓ６ｄよりも大きいので、制御部１１０は、第２のアンテナ１０２を選択する。第２の実施形態では、第２の固定ゲインを用いて各アンテナの平均電力を測定する期間が、アンテナ選択期間となる。

制御部１１０は、受信アンテナを選択すると、以降パケットの受信が終了するまでアンテナ切り替え信号Ｓ１を第２のアンテナ１０２を選択するＨレベルに固定する。次に、制御部１１０は、第２のゲイン切り替え信号Ｓ８をゲイン制御部１１１に入力する。ゲイン制御部１１１は、第２のゲイン切り替え信号Ｓ８に応じて、選択されたアンテナでの受信平均電力がデータ復調部（図示せず）に適した所定の値になるように、平均化部１０６から出力される平均電力Ｓ５を参照しながら、ゲインアンプ１０４のゲインを調整していくフィードバック制御を行う。これによって、平均電力Ｓ５がある所定の値に収束する。

以上、第２の実施形態において、ダイバーシティ受信装置は、パターン信号の待ち受け時、第１の固定ゲインでパターン信号を受信して平均電力を測定する。平均電力が第２の閾値を超えている場合、ダイバーシティ受信装置は、受信信号のレベルが大きすぎるとして、第１の固定ゲインよりも小さい第２の固定ゲインにゲインを下げる。そして、ダイバーシティ受信装置は、アンテナ選択期間において、第２の固定ゲインを用いたときの各アンテナの平均電力を求め、平均電力の大きさに基づいて、データを受信するアンテナを選定する。したがって、第１の実施形態における効果に加え、電力が大きな信号が入力された場合であっても、固定ゲインを下げて平均電力を再測定することができるので、電力測定部が飽和することなく正確に電力測定を行うことができ、より大きな受信電力が得られるアンテナを正確に選択することができるという効果を有することとなる。

なお、第２の実施形態では、平均電力が第２の閾値ＴＨ２を超えたとき以降がアンテナ選択期間とされたが、アンテナ選択期間は、パターン信号を受信する全部または一部の期間内であれば、これに限られるものではない。たとえば、平均電力が第２の閾値ＴＨ２を超えた後、一定時間の経過後に、アンテナ選択期間があってもよい。とにかく、平均電力が第２の閾値ＴＨ２を超えた場合に、固定ゲインを用いて全てのアンテナの選択が改めて行われ、アンテナ毎の平均電力が測定され、平均電力の比較に基づいて、アンテナが決定されればよい。

なお、上記では、アンテナが二本である場合を中心に動作説明を行ったが、アンテナが三本以である場合も、ダイバーシティ受信装置は、上記と同様に動作する。具体的には、ダイバーシティ受信装置の制御部は、パターン信号の待ち受け時、ゲインアンプ部が第１の固定ゲインで受信信号を増幅するように、ゲイン制御部を制御する。さらに、制御部は、アンテナ切り替え部にアンテナ切り替え周期で各アンテナの選択を順次切り替えさせる。制御部は、パターン信号の待ち受け時に平均化部によって測定された平均電力の大きさが第２の閾値を超えた場合、ゲインアンプ部が第１の固定ゲインよりも低い第２の固定ゲインで受信信号を増幅するように、ゲイン制御部を制御する。加えて、制御部は、複数のアンテナが全て選択されるように、アンテナ切り替え部にアンテナ切り替え周期で各アンテナの選択を順次切り替えさせる。この場合、全てのアンテナの切り替えが行われる期間が、アンテナ選択期間となる。そして、制御部は、アンテナ選択期間において、第２のゲインを用いて測定された全ての平均電力の中で、最も大きい平均電力を測定した平均化周期において選択されていたアンテナを、データを受信するアンテナとして決定する。

なお、第２の実施形態に係る処理を、第１の実施形態に係るダイバーシティ受信装置に組み込んでもよいことは言うまでもない。すなわち、最初に第１の閾値ＴＨ１を超える平均電力が測定され、当該平均電力が第１の閾値ＴＨ１を超えるが第２の閾値ＴＨ２を超えない場合、ダイバーシティ受信装置は、第１の実施形態に係る処理を実行する。一方、当該平均電力が、第２の閾値ＴＨ２も超える場合、ダイバーシティ受信装置は、第２の実施形態に係る処理を実行する。

なお、第２の実施形態では、平均電力が第２の閾値ＴＨ２を超えた場合、より大きな受信電力が得られるアンテナを選択するために、ゲインを下げて、アンテナ選択期間において、全てのアンテナの平均電力を再測定することとした。しかし、第２の閾値ＴＨ２を超えた平均電力を測定した平均化周期において選択されたアンテナによって十分大きな平均電力を得ることができる訳であるから、ダイバーシティ受信装置は、第２の閾値ＴＨ２を超えた平均電力を測定した平均化周期において選択されたアンテナを、データを受信するアンテナとして決定してもよい。これにより、より短時間でアンテナを選択することができる。

（第３の実施形態）
図６は、本発明の第３の実施形態に係るダイバーシティ受信装置３の機能的構成を示すブロック図である。図６において、第１の実施形態と同様の機能を有する部分については、同一の参照符号を付し、説明を省略することとする。図６において、ダイバーシティ受信装置３は、複数のアンテナ（たとえば、第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２）と、アンテナ切り替え部１０３と、ゲインアンプ１０４と、電力測定部１０５と、平均化部１０６と、保持部１０７と、相関部１０８と、相関検出部１０９と、制御部１１０ａと、ゲイン制御部１１１ａとを備える。

第１の実施形態を用いた場合、受信電力が非常に小さいと、第１の固定ゲインでゲインアンプ１０４が受信信号を増幅したとしても、受信信号がノイズレベルに埋もれてしまい、電力測定部１０５によって瞬時電力の測定が正確に行われない場合がある。そこで、第３の実施形態において、制御部１１０ａは、受信電力が非常に小さい場合、第１の固定ゲインよりも大きい第３の固定ゲインに切り替えて、電力測定部１０５で瞬時電力を測定できるようにする。

図７は、第３の実施形態に係るダイバーシティ受信装置３における主要部での信号の相互関係を示すタイミングチャートである。以下、図７を参照しながら、第３の実施形態に係るダイバーシティ受信装置３の動作について説明する。

相関部１０８は、予めパターンＰの波形を認識しており、パターンＰをアンテナ切り替え周期または平均化周期でスイープさせて、ゲインアンプ１０４の出力とパターンＰとの相関を求め、相関値Ｓ１１を出力する。相関値Ｓ１１は、パターンＰと受信信号内のパターンＰｋとが一致するタイミングでピークを有する。ここで、ｋは、１〜ｎの任意の整数である。

相関検出部１０９は、相関値Ｓ１１と平均化部１０６が出力する平均電力Ｓ５とを比較して、相関値Ｓ１１のピークが現れるタイミングを検出し、当該タイミングで、パターン信号の到来を示す相関検出信号Ｓ１２を出力する。具体的には、相関検出部１０９は、相関値Ｓ１１が平均電力Ｓ５よりも大きくなるタイミングを検出し、大きくなるタイミングで相関値Ｓ１１がピークになっていると判断して、当該タイミングで、相関検出信号Ｓ１２を出力する。相関値Ｓ１１が一定の閾値を超えるか否かに基づいて、パターン信号の到来を検出したのでは、受信レベルが小さい場合に相関値も小さくなって、パターン信号の到来を検出できない。しかし、上記のように、相関値が平均電力を超えるか否かに基づいて、パターン信号の到来を検出するようにすれば、アンテナ毎の受信電力の大小に関係なく、正確に相関値Ｓ１１のピークを検出することができる。

時刻Ｔ（１）から時刻Ｔ（３）の間、ダイバーシティ受信装置３は、第１の実施形態と同様に、アンテナの切り替え毎に、平均電力Ｓ５の測定して、平均電力Ｓ５を保持部１０７に保持させておく。この間、受信信号が入力されていないので、相関値Ｓ１１および相関検出信号Ｓ１２も出力されない。

ここで、非常に小さな信号が、時刻Ｔ（３）で入力されたとする。電力測定部１０５は、時刻Ｔ（３）から時刻Ｔ（４）までの間の瞬時電力Ｓ４を測定する。平均化部１０６は、時刻Ｔ（４）において、第１のアンテナ１０１が受信した信号の時刻Ｔ（３）から時刻Ｔ（４）までの間の平均電力Ｓ５ｆを測定する。ここでは、第１のアンテナの平均電力Ｓ５ｆは、第１の閾値ＴＨ１を超えないとしているので、第１の実施形態に係るパケット到来検出部１１２では、パケットが到来したと認識されることはない。しかし、第３の実施形態では、相関部１０８によって、ゲインアンプ１０４の出力とパターンＰとの相関値Ｓ１１が検出され、相関値Ｓ１１が平均電力Ｓ５以上となっていれば、相関検出部１０９によって、相関検出信号Ｓ１２が出力される。制御部１１０ａは、相関検出信号Ｓ１２が相関検出部１０９から入力されたら、非常に小さい電力の信号が入力されていると判定し、ゲインを上げて平均電力の再測定を行うようゲイン制御部１１１ａに指示するための第４のゲイン切り替え信号Ｓ１０をゲイン制御部１１１ａに入力する。第４のゲイン切り替え信号Ｓ１０を出力する際、制御部１１０ａは、アンテナ切り替え信号Ｓ１をＬレベルのままにしておく。

ゲイン制御部１１１ａは、第４のゲイン制御信号Ｓ１０に応じて、ゲインアンプ１０４を第３の固定ゲインで動作させるためのゲイン制御信号Ｓ３をゲインアンプ１０４に入力する。第３の固定ゲインは、第１の固定ゲインよりも大きい。これに応じて、ゲインアンプ１０４が第３の固定ゲインで信号を増幅することによって、電力測定部１０５は、ノイズレベルに埋もれることなく、小さい受信信号の瞬時電力Ｓ４を測定することができる。このようにして、時刻Ｔ（４）から時刻Ｔ（５）の間までの瞬時電力Ｓ４が想定され、平均化部１０６は、時刻Ｔ（５）で、第１のアンテナ１０１からの信号の時刻Ｔ（４）から時刻Ｔ（５）までの間の平均電力Ｓ５ｇを測定することができる。平均化部１０６は、時刻Ｔ（５）で測定した平均電力Ｓ５ｇを、平均電力Ｓ６ｇとして、保持部１０７に保持させる。

次に、制御部１１０ａは、第１のアンテナ１０１から第２のアンテナ１０２にアンテナが切り替わるように、アンテナ切り替え信号Ｓ１をＨレベルにする。時刻Ｔ（５）から時刻Ｔ（６）の間、電力測定部１０５は、瞬時電力Ｓ４を測定する。平均化部１０６は、時刻Ｔ（６）で、時刻Ｔ（５）から時刻Ｔ（６）までの第２のアンテナ１０２からの信号の平均電力Ｓ５ｈを測定する。次に、制御部１１０ａは、保持部１０７に保持されている前回のアンテナ切り替え周期における平均電力Ｓ６ｇと今回のアンテナ切り替え周期における平均電力Ｓ５ｈとの大小を比較する。ここでは、平均電力Ｓ６ｇの方が大きいので、制御部１１０ａは、第１のアンテナ１０１を選択する。第３の実施形態では、第３の固定ゲインを用いて各アンテナの平均電力を測定する期間が、アンテナ選択期間となる。

制御部１１０ａは、受信アンテナを選択すると、以降パケットの受信が終了するまでアンテナ切り替え信号Ｓ１を第１のアンテナ１０１を選択するＬレベルに固定する。次に、制御部１１０ａは、第２のゲイン切り替え信号Ｓ８をゲイン制御部１１１ａに入力する。ゲイン制御部１１１ａは、第２のゲイン切り替え信号Ｓ８に応じて、選択されたアンテナでの受信平均電力がデータ復調部（図示せず）に適した所定の値になるように、平均化部１０６から出力される平均電力Ｓ５を参照しながら、ゲインアンプ１０４のゲインを調整していくフィードバック制御を行う。これによって、平均電力Ｓ５がある所定の値に収束する。

以上、第３の実施形態において、ダイバーシティ受信装置は、パターン信号の待ち受け時、第１の固定ゲインでパターン信号を受信して、平均電力および相関値を求める。平均電力が第１の閾値を超えないものの相関値が平均電力を超えている場合、ダイバーシティ受信装置は、受信レベルが小さいパターン信号が入力されたと判断して、第１の固定ゲインよりも大きい第３の固定ゲインにゲインを上げる。そして、ダイバーシティ受信装置は、アンテナ選択期間において、第３の固定ゲインを用いたときの各アンテナの平均電力を求め、平均電力の大きさに基づいて、データを受信するアンテナを選定する。したがって、第１の実施形態における効果に加え、電力が小さな信号が入力された場合であっても、固定ゲインを上げて平均電力を再測定することとができるので、ノイズレベルに埋もれることなく正確に電力測定を行うことができ、より大きな受信電力を得られるアンテナを正確に選択することができるという効果を有することとなる。

なお、第３の実施形態では、相関が検出された時点以降がアンテナ選択期間とされたが、アンテナ選択期間は、パターン信号を受信する全部または一部の期間内であれば、これに限られるものではない。たとえば、相関が検出された後、一定期間の経過後に、アンテナ選択期間があってもよい。とにかく、相関が検出された場合に、固定ゲインを用いて全てのアンテナの選択が改めて行われ、アンテナ毎の平均電力が測定され、平均電力の比較に基づいて、アンテナが決定されればよい。

なお、上記では、アンテナが二本である場合を中心に動作説明を行ったが、アンテナが三本以上である場合も、ダイバーシティ受信装置は、上記と同様に動作する。具体的には、ダイバーシティ受信装置３の制御部１１０ａは、パターン信号の待ち受け時、ゲインアンプ１０４が第１の固定ゲインで受信信号を増幅するように、ゲイン制御部１１１ａを制御する。さらに、制御部１１０ａは、アンテナ切り替え部１０３にアンテナ切り替え周期で各アンテナの選択を順次切り替えさせる。制御部１１０ａは、パターン信号の待ち受け時に平均化部１０６によって測定された平均電力の大きさが第１の閾値よりも小さく、かつ相関検出部１０９によってパターン信号の受信が検出された場合、ゲインアンプ１０４が第１の固定ゲインよりも高い第３の固定ゲインで受信信号を増幅するように、ゲイン制御部１１１ａを制御する。さらに、制御部１１０ａは、複数のアンテナが全て選択されるように、アンテナ切り替え部１０３にアンテナ切り替え周期で各アンテナの選択を順次切り替えさせる。そして、制御部１１０ａは、第３のゲインを用いて測定された全ての平均電力の中で、最も大きい平均電力を測定した平均化周期において選択されていたアンテナを、データを受信するアンテナとして決定する。

なお、第３の実施形態に係る処理を、第１の実施形態に係るダイバーシティ受信装置および第２の実施形態に係るダイバーシティ受信装置に組み込んでもよいことは言うまでもない。すなわち、最初に第１の閾値ＴＨ１を超える平均電力が測定され、当該平均電力が第１の閾値ＴＨ１を超えるが第２の閾値ＴＨ２を超えない場合、ダイバーシティ受信装置は、第１の実施形態に係る処理を実行する。一方、当該平均電力が、第２の閾値ＴＨ２も超える場合、ダイバーシティ受信装置は、第２の実施形態に係る処理を実行する。また、平均電力が第１の閾値ＴＨ１を超えないが、相関値によってパターン信号の受信が検出された場合、ダイバーシティ受信装置は、第３の実施形態に係る処理を実行する。

なお、第３の実施形態では、平均電力が第１の閾値ＴＨ１を下回り、かつパターンＰの相関ピークが検出された時、より大きな受信電力が得られるアンテナを選択するためにゲインを上げて全てのアンテナの平均電力を再測定することとした。しかし、相関ピークが検出された段階で、相関ピークを検出したアンテナを介して、パケットが受信できると判定できる訳であるから、ダイバーシティ受信装置は、相関ピークを検出した段階での平均電力を測定した平均化周期において選択されていたアンテナを、データを受信するアンテナとして決定してもよい。これにより、より短時間でアンテナを選択することができる。

（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態に係るダイバーシティ受信装置のブロック構成は、第１の実施形態と同様であるので、図１を援用することとする。第４の実施形態では、受信アンテナ選択後におけるゲインの制御の仕方が第１の実施形態と異なる。

図８は、第４の実施形態に係るダイバーシティ受信装置における主要部での信号の相互関係を示すタイミングチャートである。以下、図４および図８を比較しながら、第４の実施形態に係るダイバーシティ受信装置の動作について説明する。

第４の実施形態においても、時刻Ｔ（５）までは、第１の実施形態と同様にして、受信アンテナが選択される。ここでは、第１のアンテナ１０１が選択されたとする。

図４に示すように、第１の実施形態では、選択されたアンテナでの受信平均電力がデータ復調に適した所定の値になるように、ゲイン制御部１１１は、ゲインアンプ１０４のゲインをフィードバック制御によって変化させながら、平均電力が所定の値に収束するようにしていた。しかし、時刻Ｔ（５）の時点までは、固定ゲインとなっているので、フィードバックループを収束させるまでに、ある程度の時間が必要となる。つまり、時刻Ｔ（５）での固定ゲイン値に対して、選択したアンテナの受信電力が非常に大きい、あるいは非常に小さい場合、現在の固定ゲイン値と収束後のゲイン値との差が大きくなるので、フィードバック制御を用いたのでは、ゲインの収束までに時間がかかってしまう。

そこで、第４の実施形態に係る制御部１１０は、アンテナを選択した時刻Ｔ（５）の段階において、受信信号の平均電力Ｓ５に基づいて、収束後のゲイン値を直接求めて、求めたゲイン値でゲインアンプ１０４が動作するように、第５のゲイン切り替え信号Ｓ１３をゲイン制御部１１１に入力する。より詳しくは、受信に必要な信号電力（以下、リファレンス電力という）は、予め決まっている。受信信号の平均電力をリファレンス電力にするためのゲイン値は、計算等で求めることができる。したがって、上述のように、受信信号の平均電力Ｓ５に基づいて、収束後のゲイン値を直接求めることができる。

ゲイン制御部１１１は、制御部１１０から指示された収束後のゲイン値を利用して、ゲインアンプ１０４が動作するようにゲインアンプ１０４を制御する。

以上、第４の実施形態では、アンテナ選択期間が終了した時刻Ｔ（５）以後、フィードバックループの収束を待つことなく短期間に正確に信号を受信することができる。

なお、第５のゲイン切り替え信号は、選択した受信アンテナで測定した平均電力であってもよい。この場合、制御部１１０は、現在のアンテナで測定した平均電力値Ｓ４と保持部１０７で保持している他のアンテナで測定した平均電力値Ｓ５とに基づいて、受信アンテナとして選択したアンテナで測定した平均電力値を求め、当該平均電力値をゲイン制御部１１１に出力する。ゲイン制御部１１１は、第５のゲイン切り替え信号に基づいて、選択した受信アンテナの平均電力値から収束後のゲイン値を求め、当該ゲイン値をゲイン制御信号Ｓ３として、ゲインアンプ１０４に入力する。ゲインアンプ１０４は、ゲイン制御信号Ｓ３で指定されているゲイン値を利用して、ゲインを調整する。

いずれの場合であっても、求めた収束後のゲイン値を初期値として利用して、ゲイン制御部は、フィードバック制御によって、ゲインを収束させるようにしてもよい。これにより、短期間でフィードバック制御を収束させることができる。

なお、第４の実施形態の処理を第１、第２、第３の実施形態に組み合わせてもよいことは、言うまでもない。

（第５の実施形態）
図９は、本発明の第５の実施形態に係る無線受信装置５の機能的構成を示すブロック図である。図９において、無線受信装置５は、ダイバーシティ受信装置５００と、周波数変換部５０１と、復調部５０２とを備える。ここでは、ダイバーシティ受信装置５００は、第１の実施形態に係るダイバーシティ受信装置１と同様の構成を有することとし、同様の機能を有する部分については、同一の参照符号を付すこととする。なお、ダイバーシティ受信装置５００は、第２〜第４の実施形態のいずれのダイバーシティ受信装置に置き換わってもよい。

制御部１１０によってアンテナが選択された後、アンテナによって受信された無線パケットは、周波数変換部５０１によってダウンコンバートされ、ゲインアンプ１０４に入力される。ゲインアンプ１０４は、ダウンコンバート後の信号を増幅して、復調部５０２に入力する。復調部５０２は、入力された信号を復調して、データを出力する。

なお、図９では、周波数変換部５０１によってダウンコンバートされた信号をゲインアンプ１０４によって増幅することとしたが、アンテナで受信された信号をゲインアンプ１０４によって増幅し、その後、周波数変換部５０１によってダウンコンバートしてもよい。

なお、第１〜第４の実施形態に係るダイバーシティ受信装置または第５の実施形態に係る無線受信装置は、集積回路であるＬＳＩとして実現されてもよい。これらの機能ブロックは、１チップ化されていてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されていてもよい。たとえば、電力測定部１０５、平均化部１０６、保持部１０７、制御部１１０、パケット到来検出部１１２、ゲイン制御部１１１、相関部１０８、相関検出部１０９、復調部５０２の全部または一部は、ＬＳＩとして実現される。ここでは、ＬＳＩといったが、集積度の違いによっては、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと称呼されることもある。また、集積回路化の手法は、ＬＳＩに限られるものではなく、専用回路または汎用プロセッサで集積回路化を行ってもよい。また、ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを用いてもよい。さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックを集積化してもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてあり得る。

本発明にかかるダイバーシティ受信装置は、各アンテナの受信電力の比較に同じパターン波形で測定する平均電力を用い、また、ゲイン切り替えを同時に制御することで弱電界から強電界まで広い範囲での電力比較が短時間で正確に行えるため、高速無線パケット通信装置等に用いるものとして有用である。

本発明の第１の実施形態に係るダイバーシティ受信装置１の機能的構成を示すブロック図 第１の実施形態に係るダイバーシティ受信装置１が受信するパケットのフレーム構成を示す図 平均化周期がパターン信号の一周期分と同じ時間長であれば、どのようなタイミングで平均化を行ったとしても、同じパターンの信号の平均電力を求めることができることを説明するための模式図 図１に示すダイバーシティ受信装置１における主要部での信号の相互関係を示すタイミングチャート 第２の実施形態に係るダイバーシティ受信装置における主要部での信号の相互関係を示すタイミングチャート 本発明の第３の実施形態に係るダイバーシティ受信装置３の機能的構成を示すブロック図 第３の実施形態に係るダイバーシティ受信装置３における主要部での信号の相互関係を示すタイミングチャート 第４の実施形態に係るダイバーシティ受信装置における主要部での信号の相互関係を示すタイミングチャート 本発明の第５の実施形態に係る無線受信装置５の機能的構成を示すブロック図 特開平９−１４８９７３号公報に開示されている従来のアンテナ選択ダイバーシティ受信装置９００の機能的構成を示すブロック図

Claims (11)

1. 予め定められた所定のパターンを有するパターン信号を複数回繰り返すシンボルが挿入されたパケットを受信するダイバーシティ受信装置であって、
   複数のアンテナと、
   前記複数のアンテナの中から一つのアンテナを選択して、選択した前記アンテナが受信した信号を受信信号として出力するアンテナ切り替え部と、
   前記アンテナ切り替え部から出力される前記受信信号を増幅して出力するゲインアンプ部と、
   前記ゲインアンプ部のゲインを制御するゲイン制御部と、
   前記ゲインアンプ部からの出力信号の瞬時電力を測定する電力測定部と、
   前記パターン信号の一周期分と同じ時間長を有する平均化周期毎に、前記電力測定部が測定した前記瞬時電力を平均化し、平均電力を測定する平均化部と、
   前記ゲインアンプ部が所望のゲインとなるように前記ゲイン制御部を制御すると共に、前記アンテナ切り替え部でのアンテナの選択を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記パターン信号を受信する全部または一部の期間において、前記ゲイン制御部に前記ゲインアンプ部のゲインを固定させ、前記平均化周期に同期するアンテナ切り替え周期で前記アンテナ切り替え部に前記アンテナの選択を順次切り替えさせ、前記平均化部によって測定された前記平均化周期毎の前記平均電力の大きさに基づいて、前記パケットに含まれるデータを受信するアンテナを決定することを特徴とする、ダイバーシティ受信装置。
2. 前記制御部は、
   前記パターン信号の待ち受け時、前記ゲインアンプ部が第１の固定ゲインで前記受信信号を増幅するように、前記ゲイン制御部を制御すると共に、前記アンテナ切り替え部に前記アンテナ切り替え周期で各前記アンテナの選択を順次切り替えさせ、
   前記パターン信号の待ち受け時に前記平均化部によって測定された前記平均電力の大きさが第１の閾値を超えた場合、最も大きい平均電力を測定した平均化周期において選択されていたアンテナを、前記データを受信するアンテナとして決定することを特徴とする、請求項１に記載のダイバーシティ受信装置。
3. 前記制御部は、前記パターン信号の待ち受け時に前記平均化部によって測定された前記平均電力の大きさが前記第１の閾値を超えた場合、前記第１の閾値を超えた平均電力と、前記第１の閾値を超えた平均電力を測定した平均化周期の後の平均化周期において測定された平均電力とを比較して、最も大きい平均電力を測定した平均化周期において選択されていたアンテナを、前記データを受信するアンテナとして決定することを特徴とする、請求項２に記載のダイバーシティ受信装置。
4. 前記制御部は、
   前記パターン信号の待ち受け時に前記平均化部によって測定された前記平均電力の大きさが前記第１の閾値よりも大きい第２の閾値を超えた場合、前記ゲインアンプ部が前記第１の固定ゲインよりも低い第２の固定ゲインで増幅するように、前記ゲイン制御部を制御すると共に、前記複数のアンテナが全て選択されるように、前記アンテナ切り替え部に前記アンテナ切り替え周期で各前記アンテナの選択を順次切り替えさせ、
   前記第２のゲインを用いて測定された全ての平均電力の中で、最も大きい平均電力を測定した平均化周期において選択されていたアンテナを、前記データを受信するアンテナとして決定することを特徴とする、請求項２に記載のダイバーシティ受信装置。
5. さらに、前記ゲインアンプ部から出力される信号と前記パターン信号との間の相関値を求める相関部と、
   前記相関部によって求められた前記相関値と前記平均化部によって測定された前記平均電力とに基づいて、前記パターン信号を受信したタイミングを検出する相関検出部とを備え、
   前記制御部は、
   前記パターン信号の待ち受け時に前記平均化部によって測定された前記平均電力の大きさが前記第１の閾値よりも小さく、かつ前記相関検出部によって前記パターン信号の受信が検出された場合、前記ゲインアンプ部が前記第１の固定ゲインよりも高い第３の固定ゲインで増幅するように、前記ゲイン制御部を制御すると共に、前記複数のアンテナが全て選択されるように、前記アンテナ切り替え部に前記アンテナ切り替え周期で各前記アンテナの選択を順次切り替えさせ、
   前記第３のゲインを用いて測定された全ての平均電力の中で、最も大きい平均電力を測定した平均化周期において選択されていたアンテナを、前記データを受信するアンテナとして決定することを特徴とする、請求項４に記載のダイバーシティ受信装置。
6. 前記制御部は、
   前記パターン信号の待ち受け時、前記ゲインアンプ部が第１の固定ゲインで前記受信信号を増幅するように、前記ゲイン制御部を制御すると共に、前記アンテナ切り替え部に前記アンテナ切り替え周期で各前記アンテナの選択を順次切り替えさせ、
   前記パターン信号の待ち受け時に前記平均化部によって測定された前記平均電力の大きさが第２の閾値を超えた場合、前記ゲインアンプ部が前記第１の固定ゲインよりも低い第２の固定ゲインで増幅するように、前記ゲイン制御部を制御すると共に、前記複数のアンテナが全て選択されるように、前記アンテナ切り替え部に前記アンテナ切り替え周期で各前記アンテナの選択を順次切り替えさせ、
   前記第２のゲインを用いて測定された全ての平均電力の中で、最も大きい平均電力を測定した平均化周期において選択されていたアンテナを、前記データを受信するアンテナとして決定することを特徴とする、請求項１に記載のダイバーシティ受信装置。
7. さらに、前記ゲインアンプ部から出力される信号と前記パターン信号との間の相関値を求める相関部と、
   前記相関部によって求められた前記相関値のピークと前記平均化部によって測定された前記平均電力とに基づいて、前記パターン信号を受信したタイミングを検出する相関検出部とを備え、
   前記制御部は、
   前記パターン信号の待ち受け時、前記ゲインアンプ部が第１の固定ゲインで前記受信信号を増幅するように、前記ゲイン制御部を制御すると共に、前記アンテナ切り替え部に前記アンテナ切り替え周期で各前記アンテナの選択を順次切り替えさせ、
   前記パターン信号の待ち受け時に前記平均化部によって測定された前記平均電力の大きさが第１の閾値よりも小さく、かつ前記相関検出部によって前記パターン信号の受信が検出された場合、前記ゲインアンプ部が前記第１の固定ゲインよりも高い第３の固定ゲインで増幅するように、前記ゲイン制御部を制御すると共に、前記複数のアンテナが全て選択されるように、前記アンテナ切り替え部に前記アンテナ切り替え周期で各前記アンテナの選択を順次切り替えさせ、
   前記第３のゲインを用いて測定された全ての平均電力の中で、最も大きい平均電力を測定した平均化周期において選択されていたアンテナを、前記データを受信するアンテナとして決定することを特徴とする、請求項１に記載のダイバーシティ受信装置。
8. 前記制御部は、
   前記パターン信号の待ち受け時、前記ゲインアンプ部が第１の固定ゲインで前記受信信号を増幅するように、前記ゲイン制御部を制御すると共に、前記アンテナ切り替え部に前記アンテナ切り替え周期で各前記アンテナの選択を順次切り替えさせ、
   前記パターン信号の待ち受け時に前記平均化部によって測定された前記平均電力の大きさが第２の閾値を超えた場合、前記第２の閾値を超えた平均電力を測定した平均化周期において選択されていたアンテナを、前記データを受信するアンテナとして決定することを特徴とする、請求項１に記載のダイバーシティ受信装置。
9. さらに、前記ゲインアンプ部から出力される信号と前記パターン信号との間の相関値を求める相関部と、
   前記相関部によって求められた前記相関値のピークと前記平均化部によって測定された前記平均電力とに基づいて、前記パターン信号を受信したタイミングを検出する相関検出部とを備え、
   前記制御部は、
   前記パターン信号の待ち受け時、前記ゲインアンプ部が第１の固定ゲインで前記受信信号を増幅するように、前記ゲイン制御部を制御すると共に、前記アンテナ切り替え部に前記アンテナ切り替え周期で各前記アンテナの選択を順次切り替えさせ、
   前記パターン信号の待ち受け時に前記平均化部によって測定された前記平均電力の大きさが第１の閾値よりも小さく、かつ前記相関検出部によって前記パターン信号の受信が検出された場合、前記第１の閾値よりも小さい平均電力を測定した平均化周期において選択されていたアンテナを、前記データを受信するアンテナとして決定することを特徴とする、請求項１に記載のダイバーシティ受信装置。
10. 前記ゲイン制御部は、前記制御部によって決定された前記アンテナで受信された信号の平均電力に基づくゲイン値を利用して、前記ゲインアンプ部のゲインを制御することを特徴とする、請求項１に記載のダイバーシティ受信装置。
11. 予め定められた所定のパターンを有するパターン信号を複数回繰り返すシンボルが挿入されたパケットを受信するための無線受信装置であって、
    アンテナを選択して前記パケットを受信するダイバーシティ受信装置と、
    前記ダイバーシティ受信装置が受信した信号を復調する復調部とを備え、
    前記ダイバーシティ受信装置は、
    複数のアンテナと、
    前記複数のアンテナの中から一つのアンテナを選択して、選択した前記アンテナが受信した信号を受信信号として出力するアンテナ切り替え部と、
    前記アンテナ切り替え部から出力される前記受信信号を周波数変換後または周波数変換前において増幅して出力するゲインアンプ部と、
    前記ゲインアンプ部のゲインを制御するゲイン制御部と、
    前記ゲインアンプ部からの出力信号の瞬時電力を測定する電力測定部と、
    前記パターン信号の一周期分と同じ時間長を有する平均化周期毎に、前記電力測定部が測定した瞬時電力を平均化した平均電力を測定する平均化部と、
    前記ゲインアンプ部が所望のゲインとなるように前記ゲイン制御部を制御すると共に、前記アンテナ切り替え部でのアンテナの選択を制御する制御部とを含み、
    前記制御部は、前記パターン信号を受信する全部または一部の期間において、前記ゲイン制御部に前記ゲインアンプ部のゲインを固定させ、前記平均化周期に同期するアンテナ切り替え周期で前記アンテナ切り替え部に前記アンテナの選択を順次切り替えさせ、前記平均化部によって測定された前記平均化周期毎の前記平均電力の大きさに基づいて、前記パケットに含まれるデータを受信するアンテナを決定することを特徴とする、無線受信装置。

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