(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ素子を備える携帯無線通信装置であって、
矩形形状の第１の導体部と、
前記第１の導体部と所定の間隔で平行に配置された、前記第１の導体部と同一形状の第２の導体部と、
前記第１の導体部のいずれか３辺と、当該３辺と対向する前記第２の導体部の３辺とを、それぞれ電気的に接続する３つの短絡導体部と、
前記第１の導体部と所定の距離だけ離れた接地導体部と、
無線通信回路とを備え、
前記３つの短絡導体部が接続されない１辺の長さが、通信信号波長の１／２の長さに設定され、
前記第１の導体部と前記接地導体部との間に設けられた第１の給電部を介して、前記第１の導体部上の第１の給電点と前記無線通信回路とを接続することで、前記第１の導体部及び前記接地導体部を第１のアンテナ素子として動作させ、
前記第１の導体部と前記第２の導体部との間に設けられた第２の給電部を介して、前記第２の導体部上の第２の給電点と前記無線通信回路とを接続することで、前記第１の導体部、前記第２の導体部、及び前記３つの短絡導体部を第２のアンテナ素子として動作させ、
前記第１のアンテナ素子から放射される放射電波の電界の向きと、前記第２のアンテナ素子から放射される放射電波の電界の向きが直交している、携帯無線通信装置。
【請求項２】
導電性材料で形成されている前記携帯無線通信装置のケースの一部を、前記第１の導体部として用いていることを特徴とする、請求項１に記載の携帯無線通信装置。
【請求項３】
前記無線通信回路が、前記第１の導体部上に実装されていることを特徴とする、請求項１に記載の携帯無線通信装置。
【請求項４】
前記第１及び第２のアンテナ素子で受信された無線信号にアダプティブ制御処理をそれぞれ実行し、アダプティブ制御された無線信号を合成するアダプティブ制御回路と、
前記合成された無線信号を復調すると共に、前記第１のアンテナ素子単体で受信された無線信号及び前記第２のアンテナ素子単体で受信された無線信号をそれぞれ復調する復調回路と、
前記合成された無線信号を復調して得られる信号品位と、前記第１及び第２のアンテナ素子で受信された無線信号を復調して得られる各信号品位とを比較し、当該比較によって判断された最良の信号品位を有する無線信号を受信するように前記アダプティブ制御回路を制御する装置制御回路とをさらに備える、請求項１に記載の携帯無線通信装置。
【請求項５】
前記第１及び第２のアンテナ素子で受信された無線信号にアダプティブ制御処理を実行する第１の処理回路と、
前記第１及び第２のアンテナ素子で受信された無線信号に選択ダイバーシチ処理を実行する第２の処理回路と、
前記第１の処理回路から出力される無線信号の信号品位と、前記第２の処理回路から出力される無線信号の信号品位とを比較し、良好な信号品位を有する信号を選択して出力す
る選択回路とをさらに備える、請求項１に記載の携帯無線通信装置。
【請求項６】
前記第１及び第２のアンテナ素子で受信された無線信号にアダプティブ制御処理をそれぞれ実行し、アダプティブ制御された無線信号を合成するアダプティブ制御回路と、
前記第１及び第２のアンテナ素子で受信された各無線信号の位相及び振幅を検出し、無線信号を最大比合成するように前記アダプティブ制御回路を制御する装置制御回路とをさらに備える、請求項１に記載の携帯無線通信装置。
【請求項７】
前記第１及び第２のアンテナ素子で受信された無線信号にそれぞれＭＩＭＯ復調処理を実行し、１つの復調信号を出力するＭＩＭＯ復調回路をさらに備える、請求項１に記載の携帯無線通信装置。
【請求項８】
複数のアンテナ素子を備える携帯無線通信装置であって、
矩形形状の第１の導体部と、
前記第１の導体部と所定の間隔で平行に配置された、前記第１の導体部と同一形状の第２の導体部と、
前記第１の導体部の隣接するいずれか２辺と、当該２辺と対向する前記第２の導体部の２辺とを、それぞれ電気的に接続する２つの短絡導体部と、
前記第１の導体部と所定の距離だけ離れた接地導体部と、
無線通信回路とを備え、
前記２つの短絡導体部が接続されない２辺の長さの合計長が、通信信号波長の１／２の長さに設定され、
前記第１の導体部と前記接地導体部との間に設けられた第１の給電部を介して、前記第１の導体部上の第１の給電点と前記無線通信回路とを接続することで、前記第１の導体部及び前記接地導体部を第１のアンテナ素子として動作させ、
前記第１の導体部と前記第２の導体部との間に設けられた第２の給電部を介して、前記第２の導体部上の第２の給電点と前記無線通信回路とを接続することで、前記第１の導体部、前記第２の導体部、及び前記２つの短絡導体部を第２のアンテナ素子として動作させ、
前記第１のアンテナ素子から放射される放射電波の電界の向きと、前記第２のアンテナ素子から放射される放射電波の電界の向きが直交している、携帯無線通信装置。
【請求項９】
導電性材料で形成されている前記携帯無線通信装置のケースの一部を、前記第１の導体部として用いていることを特徴とする、請求項８に記載の携帯無線通信装置。
【請求項１０】
前記無線通信回路が、前記第１の導体部上に実装されていることを特徴とする、請求項８に記載の携帯無線通信装置。
【請求項１１】
前記第１及び第２のアンテナ素子で受信された無線信号にアダプティブ制御処理をそれぞれ実行し、アダプティブ制御された無線信号を合成するアダプティブ制御回路と、
前記合成された無線信号を復調すると共に、前記第１のアンテナ素子単体で受信された無線信号及び前記第２のアンテナ素子単体で受信された無線信号をそれぞれ復調する復調回路と、
前記合成された無線信号を復調して得られる信号品位と、前記第１及び第２のアンテナ素子で受信された無線信号を復調して得られる各信号品位とを比較し、当該比較によって判断された最良の信号品位を有する無線信号を受信するように前記アダプティブ制御回路を制御する装置制御回路とをさらに備える、請求項８に記載の携帯無線通信装置。
【請求項１２】
前記第１及び第２のアンテナ素子で受信された無線信号にアダプティブ制御処理を実行する第１の処理回路と、
前記第１及び第２のアンテナ素子で受信された無線信号に選択ダイバーシチ処理を実行する第２の処理回路と、
前記第１の処理回路から出力される無線信号の信号品位と、前記第２の処理回路から出力される無線信号の信号品位とを比較し、良好な信号品位を有する信号を選択して出力する選択回路とをさらに備える、請求項８に記載の携帯無線通信装置。
【請求項１３】
前記第１及び第２のアンテナ素子で受信された無線信号にアダプティブ制御処理をそれぞれ実行し、アダプティブ制御された無線信号を合成するアダプティブ制御回路と、
前記第１及び第２のアンテナ素子で受信された各無線信号の位相及び振幅を検出し、無線信号を最大比合成するように前記アダプティブ制御回路を制御する装置制御回路とをさらに備える、請求項８に記載の携帯無線通信装置。
【請求項１４】
前記第１及び第２のアンテナ素子で受信された無線信号にそれぞれＭＩＭＯ復調処理を実行し、１つの復調信号を出力するＭＩＭＯ復調回路をさらに備える、請求項８に記載の携帯無線通信装置。
【請求項１５】
複数のアンテナ素子を備える携帯無線通信装置であって、
矩形形状の第１の導体部と、
前記第１の導体部と所定の間隔で平行に配置された、前記第１の導体部と同一形状の第２の導体部と、
前記第１の導体部の隣接するいずれか２辺と、当該２辺と対向する前記第２の導体部の２辺との間に設けられる、２つの短絡導体部と、
前記第１の導体部の他の１辺と、当該他の１辺と対向する前記第２の導体部の他の１辺との間に設けられるインダクタとキャパシタとが並列接続された並列共振回路と、
前記第１の導体部と所定の距離だけ離れた接地導体部と、
無線通信回路とを備え、
前記並列共振回路は、前記第１の導体部と前記第２の導体部とを、第１周波数の信号に関しては電気的に接続し、かつ第２周波数の信号に関しては電気的に開放し、
前記第１の導体部と前記接地導体部との間に設けられた第１の給電部を介して、前記第１の導体部上の第１の給電点と前記無線通信回路とを接続することで、前記第１の導体部及び前記接地導体部を第１のアンテナ素子として動作させ、
前記第１の導体部と前記第２の導体部との間に設けられた第２の給電部を介して、前記第２の導体部上の第２の給電点と前記無線通信回路とを接続することで、前記第１の導体部、前記第２の導体部、前記並列共振回路、及び前記２つの短絡導体部を第２のアンテナ素子として動作させ、
前記第１のアンテナ素子から放射される放射電波の電界の向きと、前記第２のアンテナ素子から放射される放射電波の電界の向きが直交している、携帯無線通信装置。
【請求項１６】
前記第１及び第２のアンテナ素子で受信された無線信号にアダプティブ制御処理をそれぞれ実行し、アダプティブ制御された無線信号を合成するアダプティブ制御回路と、
前記合成された無線信号を復調すると共に、前記第１のアンテナ素子単体で受信された無線信号及び前記第２のアンテナ素子単体で受信された無線信号をそれぞれ復調する復調回路と、
前記合成された無線信号を復調して得られる信号品位と、前記第１及び第２のアンテナ素子で受信された無線信号を復調して得られる各信号品位とを比較し、当該比較によって判断された最良の信号品位を有する無線信号を受信するように前記アダプティブ制御回路を制御する装置制御回路とをさらに備える、請求項１５に記載の携帯無線通信装置。
【請求項１７】
前記第１及び第２のアンテナ素子で受信された無線信号にアダプティブ制御処理を実行する第１の処理回路と、
前記第１及び第２のアンテナ素子で受信された無線信号に選択ダイバーシチ処理を実行する第２の処理回路と、
前記第１の処理回路から出力される無線信号の信号品位と、前記第２の処理回路から出力される無線信号の信号品位とを比較し、良好な信号品位を有する信号を選択して出力す
る選択回路とをさらに備える、請求項１５に記載の携帯無線通信装置。
【請求項１８】
前記第１及び第２のアンテナ素子で受信された無線信号にアダプティブ制御処理をそれぞれ実行し、アダプティブ制御された無線信号を合成するアダプティブ制御回路と、
前記第１及び第２のアンテナ素子で受信された各無線信号の位相及び振幅を検出し、無線信号を最大比合成するように前記アダプティブ制御回路を制御する装置制御回路とをさらに備える、請求項１５に記載の携帯無線通信装置。
【請求項１９】
前記第１及び第２のアンテナ素子で受信された無線信号にそれぞれＭＩＭＯ復調処理を実行し、１つの復調信号を出力するＭＩＭＯ復調回路をさらに備える、請求項１５に記載の携帯無線通信装置。
【請求項２０】
複数のアンテナ素子を備える携帯無線通信装置であって、
矩形形状の第１の導体部と、
前記第１の導体部と所定の間隔で平行に配置された、前記第１の導体部と同一形状の第２の導体部と、
前記第１の導体部の隣接するいずれか２辺と、当該２辺と対向する前記第２の導体部の２辺との間に設けられる、２つの短絡導体部と、
前記第１の導体部の他の１辺と、当該他の１辺と対向する前記第２の導体部の他の１辺との間に設けられる、スイッチ回路と、
前記第１の導体部と所定の距離だけ離れた接地導体部と、
無線通信回路と、
第１周波数の信号を受信する際には、前記スイッチ回路を短絡し、第２周波数の信号を受信する際には、前記スイッチ回路を開放する制御部とを備え、
前記第１の導体部と前記接地導体部との間に設けられた第１の給電部を介して、前記第１の導体部上の第１の給電点と前記無線通信回路とを接続することで、前記第１の導体部及び前記接地導体部を第１のアンテナ素子として動作させ、
前記第１の導体部と前記第２の導体部との間に設けられた第２の給電部を介して、前記第２の導体部上の第２の給電点と前記無線通信回路とを接続することで、前記第１の導体部、前記第２の導体部、前記スイッチ回路、及び前記２つの短絡導体部を第２のアンテナ素子として動作させ、
前記第１のアンテナ素子から放射される放射電波の電界の向きと、前記第２のアンテナ素子から放射される放射電波の電界の向きが直交している、携帯無線通信装置。
【請求項２１】
前記第１及び第２のアンテナ素子で受信された無線信号にアダプティブ制御処理をそれぞれ実行し、アダプティブ制御された無線信号を合成するアダプティブ制御回路と、
前記合成された無線信号を復調すると共に、前記第１のアンテナ素子単体で受信された無線信号及び前記第２のアンテナ素子単体で受信された無線信号をそれぞれ復調する復調回路と、
前記合成された無線信号を復調して得られる信号品位と、前記第１及び第２のアンテナ素子で受信された無線信号を復調して得られる各信号品位とを比較し、当該比較によって判断された最良の信号品位を有する無線信号を受信するように前記アダプティブ制御回路を制御する装置制御回路とをさらに備える、請求項２０に記載の携帯無線通信装置。
【請求項２２】
前記第１及び第２のアンテナ素子で受信された無線信号にアダプティブ制御処理を実行する第１の処理回路と、
前記第１及び第２のアンテナ素子で受信された無線信号に選択ダイバーシチ処理を実行する第２の処理回路と、
前記第１の処理回路から出力される無線信号の信号品位と、前記第２の処理回路から出力される無線信号の信号品位とを比較し、良好な信号品位を有する信号を選択して出力する選択回路とをさらに備える、請求項２０に記載の携帯無線通信装置。
【請求項２３】
前記第１及び第２のアンテナ素子で受信された無線信号にアダプティブ制御処理をそれぞれ実行し、アダプティブ制御された無線信号を合成するアダプティブ制御回路と、
前記第１及び第２のアンテナ素子で受信された各無線信号の位相及び振幅を検出し、無線信号を最大比合成するように前記アダプティブ制御回路を制御する装置制御回路とをさらに備える、請求項２０に記載の携帯無線通信装置。
【請求項２４】
前記第１及び第２のアンテナ素子で受信された無線信号にそれぞれＭＩＭＯ復調処理を実行し、１つの復調信号を出力するＭＩＭＯ復調回路をさらに備える、請求項２０に記載の携帯無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話機等を用いた移動体通信において、通信容量を増大させて高速通信を実現しつつ通信品質を良好に保つように制御される無線通信装置用のアンテナ装置に関し、特にＭＩＭＯアンテナやアダプティブアレーアンテナを備えた無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のアンテナを用いて複数のチャンネルの無線信号を同時に送受信するＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）技術を採用したアンテナ装置として、例えば特許文献１に開示されたＭＩＭＯアンテナ装置がある。
【０００３】
特許文献１に記載の従来のＭＩＭＯアンテナ装置は、等間隔に配置された４つのアンテナ素子群と、本体部とにより構成されている。各アンテナ素子群は、互いに異なる偏波方向を有する４つのアンテナ素子をそれぞれ備えて構成される。一方、本体部は、各アンテナ素子に接続されたスイッチ部と、スイッチ部を介して受信信号を受信する信号受信部と、スイッチ部に対する制御信号を生成するアンテナ制御部と、アンテナ素子の組み合わせを生成し、選択素子情報をアンテナ制御部に通知するアンテナ選択部と、アンテナ選択部によって生成されたアンテナ素子によって受信された受信信号に基づいて、特定のアンテナ素子の組み合わせを決定し、決定素子情報をアンテナ制御部に通知するアンテナ決定部とで構成される。
【０００４】
この従来のＭＩＭＯアンテナ装置は、この構成により、各アンテナ素子群から１つずつアンテナ素子を選択するようにアンテナ素子の組み合わせを決定することで、アンテナ素子間の相関を低減し、伝送容量を十分に確保することを目的としている。
【０００５】
すなわち、従来のＭＩＭＯアンテナ装置では、複数のアンテナ素子が同時に動作して各アンテナ素子ができるだけ大きな受信電力を得ることが、ＭＩＭＯ復調した後の複数の信号系列に係る合計の伝送速度の高速化につながる。特許文献１に記載のＭＩＭＯアンテナ装置では、ＭＩＭＯの同時通信チャンネル数より多くのアンテナ素子を備え、そのうちの受信信号強度の大きいアンテナ素子を選択してＭＩＭＯ復調を行うことにより、このことを達成している。
【０００６】
このようなアンテナ素子の選択は、移動体通信において、移動局（使用者）の移動や周囲環境の時間的変化により主偏波及び交差偏波の信号強度が時間的に変化したり到来角度が変化したりする場合に、特に有効である。また、偏波特性の異なるアンテナ素子を用いることで偏波方向の変化に対処し、アンテナ素子を切り替えるように制御することにより時間的変化を克服することができる。
【０００７】
以上により、特許文献１に記載のＭＩＭＯアンテナ装置は、複数のアンテナ素子によりそれぞれ構成された複数のアンテナ素子群を備え、スイッチ部を用いて、最も相関の低いアンテナ素子の組み合わせ、もしくは最も伝送容量の大きいアンテナ素子の組み合わせを選択することにより、アンテナ素子間の相関を低減し、伝送容量を向上させることが可能となる。
【０００８】
さらに、特許文献２及び３を参照して、携帯無線装置の一部をアンテナとして用いる携帯無線装置の一例について説明する。
【０００９】
特許文献２に記載の携帯無線装置は、携帯無線装置の一部の筺体導体をアンテナの一部として動作させることで、アンテナとしての専用部品を必要とすることなく、部品点数を削減して製造コストを軽減し、薄型化及び軽量化することを目的としている。さらに、筺体の自体をアンテナとすることにより、より大きなアンテナを構成することが可能になり、アンテナの高感度化が期待できる。このように特許文献２に記載の携帯無線装置によれば、小型化が望まれる携帯端末において、筺体導体をアンテナの一部として動作させることにより、高品位な無線通信を実現することが期待できる。
【００１０】
特許文献３に記載の携帯電話機は、使用者の手の状態による利得変化を小さくすることを目的とし、折り畳み可能な携帯電話機１において、上部ケース３内のシールドボックス１４と下部ケース４内の送信回路１５の出力端子とをフレキシブルケーブル９で接続し、シールドボックス１４をアンテナとして使用する構成が開示されている（特許文献３の図３）。このように、シールドボックス１４をアンテナとして使用する構成とすることで、使用者の手の状態による利得変化を小さくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−３１２３８１号公報
【特許文献２】特開２００４−２７４７３０号公報
【特許文献３】特許第３８３０７７３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１に記載の従来のＭＩＭＯアンテナ装置には、以下のような問題があった。
この従来のＭＩＭＯアンテナ装置は、できるだけ大きな受信電力を得るために、前述のように、ＭＩＭＯの同時通信チャンネル数より多くのアンテナ素子を備え、そのうちの受信信号強度の大きいアンテナ素子を選択してＭＩＭＯ復調を行う構成を有している。しかし、携帯電話機のような１波長もしくはそれ以下のサイズの小型機器には、複数のアンテナ素子群を搭載する場合にはアンテナ間隔が近くなり、偏波の揃ったアンテナ間でアレーを構成することでＭＩＭＯ通信を行うために、アンテナ間の相互結合による放射効率の劣化が問題になる。
【００１３】
一方、特許文献２に記載の従来の携帯無線装置には、以下のような問題があった。
この従来の携帯無線装置では、筺体導体の一部をアンテナとして用いることで小型化を図り、かつ、アンテナ単体もしくはスロットアンテナとの切り替えダイバーシチに適した構造を提案している。しかしながら、切り替えダイバーシチにおいても動作するアンテナが１つであり、アンテナ間の相互結合は問題にならないため、相互結合を低減させるアンテナ構成について考慮されていない。すなわち、同時に動作する複数のアンテナが必要となるＭＩＭＯアンテナやアダプティブアレーアンテナにおいて、特許文献２に記載の携帯無線装置をＭＩＭＯアンテナに用いることはできない。
【００１４】
また、特許文献３に記載の携帯電話機に記載の従来のアンテナにおいても、アンテナ単体のみの動作を想定しており、複数のアンテナを同時に動作するＭＩＭＯアンテナやアダプティブアレーアンテナの構成は考慮されていない。
【００１５】
それ故に、本発明の目的は、小型形状であっても、複数の給電アンテナ素子が同時に良好な受信状態を維持するようにアンテナ間の相互結合が小さい移動体用の無線通信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、複数のアンテナ素子を備える携帯無線通信装置に向けられている。そして、上記目的を達成するために、本発明の一態様は、矩形形状の第１の導体部と、第１の導体部と所定の間隔で平行に配置された、第１の導体部と同一形状の第２の導体部と、第１の導体部のいずれか３辺と、この３辺と対向する第２の導体部の３辺とを、それぞれ電気的に接続する３つの短絡導体部と、第１の導体部と所定の距離だけ離れた接地導体部と、無線通信回路とを備え、第１の導体部と接地導体部との間に設けられた第１の給電部を介して、第１の導体部上の第１の給電点と無線通信回路とを接続することで、第１の導体部及び接地導体部を第１のアンテナ素子として動作させ、第１の導体部と第２の導体部との間に設けられた第２の給電部を介して、第２の導体部上の第２の給電点と無線通信回路とを接続することで、第１の導体部、第２の導体部、及び短絡導体部を第２のアンテナ素子として動作させる。
【００１７】
３つの短絡導体部が接続されない１辺の長さを、通信信号波長の１／２の長さに設定すれば、第２のアンテナ素子を１／２波長スロットアンテナとして動作させることができる。なお、隣接する２つの短絡導体部だけを第１及び第２の導体部に接続し、２つの短絡導体部が接続されない２辺の長さの合計長を、通信信号波長の１／２の長さを設定しても構わない。また、導電性材料で形成されている携帯無線通信装置のケースの一部を、第１の導体部として用いてもよい。また、無線通信回路が、第１の導体部上に実装されていてもよい。
【００１８】
なお、異なる２つの周波数で１つの第２のアンテナ素子を動作させたい場合には、各周波数に応じていずれか１つの短絡導体部を切り換え制御すればよい。この場合のいずれか１つの短絡導体部には、インダクタとキャパシタによる並列共振回路や、制御部で制御されるスイッチ回路等が考えられる。
【００１９】
ここで、第１及び第２のアンテナ素子で受信された無線信号にアダプティブ制御処理をそれぞれ実行し、アダプティブ制御された無線信号を合成するアダプティブ制御回路と、合成された無線信号を復調すると共に、第１のアンテナ素子単体で受信された無線信号及び第２のアンテナ素子単体で受信された無線信号をそれぞれ復調する復調回路と、合成された無線信号を復調して得られる信号品位と、第１及び第２のアンテナ素子で受信された無線信号を復調して得られる各信号品位とを比較し、当該比較によって判断された最良の信号品位を有する無線信号を受信するようにアダプティブ制御回路を制御する装置制御回路とをさらに備えれば、本発明の携帯無線通信装置をアダプティブアンテナとして動作させることができる。
【００２０】
また、第１及び第２のアンテナ素子で受信された無線信号にアダプティブ制御処理を実行する第１の処理回路と、第１及び第２のアンテナ素子で受信された無線信号に選択ダイバーシチ処理を実行する第２の処理回路と、第１の処理回路から出力される無線信号の信号品位と、第２の処理回路から出力される無線信号の信号品位とを比較し、良好な信号品位を有する信号を選択して出力する選択回路とをさらに備えれば、本発明の携帯無線通信装置を選択ダイバーシチアンテナとして動作させることができる。
【００２１】
また、第１及び第２のアンテナ素子で受信された無線信号にアダプティブ制御処理をそれぞれ実行し、アダプティブ制御された無線信号を合成するアダプティブ制御回路と、第１及び第２のアンテナ素子で受信された各無線信号の位相及び振幅を検出し、無線信号を最大比合成するようにアダプティブ制御回路を制御する装置制御回路とをさらに備えれば、本発明の携帯無線通信装置を合成ダイバーシチアンテナとして動作させることができる。
【００２２】
さらには、第１及び第２のアンテナ素子で受信された無線信号にそれぞれＭＩＭＯ復調処理を実行し、１つの復調信号を出力するＭＩＭＯ復調回路をさらに備えれば、本発明の携帯無線通信装置をＭＩＭＯアンテナとして動作させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
上記本発明によれば、アンテナの部品点数を大幅に増加させることなく、アレーアンテナを小型端末に実現することが可能になる。また、筺体自体をアンテナとすることでアンテナを極力大型化することが可能になる。また、スロットアンテナの短絡辺を筺体アンテナの給電部に面するように配置することで、アンテナ間の相互結合の低減が実現できる。さらに、アンテナの放射指向性を異なるように配置することにより、アンテナ間の相関係数を下げることができる。これにより、アレーアンテナとしての性能向上が期待でき、よりよいＭＩＭＯアンテナやアダプティブアレーアンテナの動作を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る携帯無線通信装置の内部構成を示す図
【図２】筺体アンテナ２０の構成を示す図
【図３】筺体アンテナ２０の電流の向き、電界の向き、及び放射パターンの概略図
【図４】１／２波長スロットアンテナ３０の構成を示す図
【図５】１／２波長スロットアンテナ３０に励起される電界の向き及び放射パターンの概略図
【図６】筺体アンテナ２０の試作例を説明する図
【図７】図６の筺体アンテナ２０のインピーダンス特性を示す図
【図８】図６の筺体アンテナ２０の放射パターンを示す図
【図９】１／２波長スロットアンテナ３０の試作例を説明する図
【図１０】図９の１／２波長スロットアンテナ３０のインピーダンス特性を示す図
【図１１】図９の１／２波長スロットアンテナ３０の放射パターンを示す図
【図１２】両アンテナを組み合わせたアンテナアレーの試作例を示す図
【図１３】図１２のアンテナアレーのインピーダンス特性を示す図
【図１４】図１２のアンテナアレーの反射特性と相互結合特性を示す図
【図１５】アンテナアレーにおける筺体アンテナ２０の放射指向性を示す図
【図１６】アンテナアレーにおける１／２波長スロットアンテナ３０の放射指向性を示す図
【図１７】本発明の第１の実施形態に係る他の携帯無線通信装置の内部構成を示す図
【図１８】本発明の第２の実施形態に係る携帯無線通信装置に用いられる短絡導体部１２の具体的な回路例を示す図
【図１９】図１８に示す回路のスミスチャート
【図２０】短絡導体部１２を実現するための他の具体的な回路例を示す図
【図２１】本発明の第３の実施形態に係るアダプティブアンテナ装置の構成を示す図
【図２２】図２１のコントローラ１０３によって実行されるアダプティブ制御処理を示すフローチャート
【図２３】本発明の第４の実施形態に係る選択ダイバーシチアンテナ装置の構成を示す図
【図２４】本発明の第５の実施形態に係る合成ダイバーシチアンテナ装置の構成を示す図
【図２５】本発明の第６の実施形態に係るＭＩＭＯアンテナ装置の構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、本発明の実施形態を説明するための図面全体にわたり、同様の作用を有する構成要素は同一の符号を付与し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２６】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る携帯無線通信装置の内部構成を示す正面図及び側面図である。図１において、第１の実施形態に係る携帯無線通信装置は、第１及び第２の給電部２及び３と、無線通信回路４と、第１及び第２の給電線路６及び５と、第１及び第２の導体部７及び８と、接地導体部９と、３つの短絡導体部１０〜１２とを備える。第１の導体部７と第２の導体部８とは、同一の矩形形状をしている。
【００２７】
この第１の実施形態に係る携帯無線通信装置は、筺体導体の一部をアンテナとして用いる筺体アンテナと、この筺体導体の一部を地板とする１／２波長スロットアンテナとを、アンテナアレーの構成で備えている。第１の給電部２は、第１の給電線路６を介して筺体アンテナに電源を供給する給電部である。第２の給電部３は、第２の給電線路５を介して１／２波長スロットアンテナに電源を供給する給電部である。第１及び第２の給電部２及び３は、無線通信回路４に接続され、無線通信を可能にする。この無線通信回路４には、フィルタや増幅器や周波数変換ミキサー等の高周波回路、及び変調器や復調器等のベースバンド回路が含まれている。
【００２８】
まず、図２及び図３を用いて筐体アンテナ２０の動作を、図４及び図５を用いて１／２波長スロットアンテナ３０の動作を、それぞれ説明する。
【００２９】
図２に、筐体アンテナ２０の概略構成を示す。この筐体アンテナ２０は、第１の導体部７、接地導体部９、及び第１の給電部２で構成される。第１の導体部７は、二つ折り携帯電話の上側筺体の地板である。接地導体部９は、二つ折り携帯電話の下側筺体の地板である。第１の給電部２は、第１の導体部７と接地導体部９とを接続するヒンジ部分に設けられる。
【００３０】
図３に、筺体アンテナ２０の電流の向き、電界の向き、及び放射パターンの概略図を示す。図３に示したように、筺体アンテナ２０には、第１の導体部７と接地導体部９とに高周波電流２４が流れ、これにより電波が放射される。電流の流れ方はダイポールアンテナと同様であるため、紙面（ＺＹ面）に対して８の字指向性２５となり、紙面に垂直な面（ＸＹ面）において無指向性となる、放射指向性が得られる。なお、放射電波の電界の向き２６は、高周波電流２４と平行である。
【００３１】
図４に、１／２波長スロットアンテナ３０の構成を示す。この１／２波長スロットアンテナ３０は、第１の導体部７、第２の導体部（上面導体部）８、３つの短絡導体部１０〜１２、及び第２の給電部３で構成される。第１の導体部７は、第２の導体部８と所定の間隔を空けて平行に配置され、この所定の間隔を幅とする３つの短絡導体部１０〜１２を通じて、３辺がそれぞれ電気的に接続されている。すなわち、１／２波長スロットアンテナ３０は、短絡導体部１０を底面とし、短絡導体部１１、短絡導体部１２、第１の導体部７、及び第２の導体部８を側面とする升型の形状をしている。第２の給電部３は、第１の導体部７と第２の導体部８との間において給電を行う。この１／２波長スロットアンテナ３０では、短絡導体部１０〜１２が接続されていない第１の導体部７（又は第２の導体部８）の１辺の長さ（線ａ）が、通信信号波長の１／２の長さに設計される。
【００３２】
なお、本第１の実施形態では、升型形状の１／２波長スロットアンテナ３０を説明しているが、短絡導体部１１又は短絡導体部１２を無くすことができる。すなわち、短絡導体部１０及び１２が接続されていない第１の導体部７の２辺の長さ（線ａと線ｂ）の合計長を通信信号波長の１／２の長さに設計すれば、短絡導体部１１は不要となる。また、短絡導体部１０及び１１が接続されていない第１の導体部７の２辺の長さ（線ａと線ｃ）の合計長を通信信号波長の１／２の長さに設計すれば、短絡導体部１２は不要となる。
【００３３】
図５に、１／２波長スロットアンテナ３０に励起される電界の向き及び放射パターンの概略図を示す。図５に示したように、１／２波長スロットアンテナ３０には、第２の給電部３による給電で、第１の導体部７と第２の導体部８との間に電界３５が生じ、かつ短絡導体部１０が反射板として動作するため、Ｚ方向に強い放射指向性３６が得られる。
【００３４】
次に、図６〜図１１を用いて筐体アンテナ２０及び１／２波長スロットアンテナ３０の試作例を、それぞれ説明する。
【００３５】
図６は、筺体アンテナ２０の試作例である。この試作例では、第１の導体部７及び接地導体部９の形状を共に４５ｍｍ×９０ｍｍの長方形とし、第１の導体部７と接地導体部９との間を５ｍｍとしている。また、図７及び図８に、インピーダンス特性（入力ＶＳＷＲ）及び放射パターン（ＸＹ面）を示す。図７から、筺体アンテナ２０が１．４ＧＨｚで共振していることがわかる。なお、図８は、周波数が１．６ＧＨｚである場合の放射パターンである。この図８から、Ｘ方向に若干強い指向性が得られていることがわかる。これは、給電部がアンテナに対して対称でないためである。しかしながら、ほぼ無指向性が得られていることがわかる。
【００３６】
図９は、１／２波長スロットアンテナ３０の試作例である。この試作例では、第１の導体部７及び第２の導体部８を４５ｍｍ×９０ｍｍの長方形と、短絡導体部１０を９０ｍｍ×５ｍｍの長方形と、短絡導体部１１及び１２を４５ｍｍ×５ｍｍの長方形としている。また、図１０及び図１１に、インピーダンス特性（入力ＶＳＷＲ）及び放射パターン（ＸＹ面）を示す。図１０から、１／２波長スロットアンテナ３０が１．６ＧＨｚで共振していることがわかる。図１１は、周波数が１．６ＧＨｚである場合の放射パターンである。この図１１から、Ｙ方向に若干強い指向性が得られていることがわかる。これは、図５に示したように、短絡導体部１０が反射板として動作するためである。
【００３７】
以上のように、筺体アンテナ２０と１／２波長スロットアンテナ３０とは、放射指向性が異なるためにアンテナ間の相関係数が低いことが想定される。従って、ＭＩＭＯアンテナやアダプティブアレーアンテナ、及び最大比合成等のアレーアンテナとして良好なアレー特性が得られることが期待できる。
【００３８】
次に、筺体アンテナ２０と１／２波長スロットアンテナ３０とを組み合わせて構成したアンテナアレーを説明する。
図１２は、図６の筺体アンテナ２０と図９の１／２波長スロットアンテナ３０とを組み合わせて構成したアンテナアレーの試作例である。また、図１３に、両アンテナのインピーダンス特性（入力ＶＳＷＲ）を示し、図１４に、両アンテナの反射特性と相互結合特性（アンテナ間通過特性）を示す。
【００３９】
図１３から、アンテナアレーが１．６ＧＨｚで共振していることがわかる。図１３を図７及び図１０と比較すると、アンテナアレーのインピーダンス特性は、単体のインピーダンス特性とほとんど変化していないことがわかる。すなわち、アンテナアレーを構成する２つのアンテナは、他方のアンテナからの影響を相互に受け難いことがわかる。これは、筺体アンテナ２０の第１の給電部２と１／２波長スロットアンテナ３０の第２の給電部３との間に設けた短絡導体部１０〜１２によって、遮蔽効果が向上したためである。
【００４０】
これにより、アンテナを単体ごとに設計することが可能になり、設計の容易性が増す効果がある。さらに、図１４から、相互結合特性は−３５ｄＢ以下であることがわかる。従って、一方のアンテナの電力が他方のアンテナに吸収される電力は１／１０以下となり、一方のアンテナの放射効率の劣化は−０．５ｄＢ以下となって、劣化の少ない良好な放射効率が得られる。
【００４１】
図１５及び図１６に、アンテナアレー時の筺体アンテナ２０及び１／２波長スロットアンテナ３０の放射指向性を示す。単体時と比較すると、図１６の１／２波長スロットアンテナ３０の放射指向性が若干小さくなっているが、筺体アンテナ２０共に単体時と同様の指向性が得られ、アンテナアレー化による指向性の変化は小さいことがわかる。
【００４２】
以上のように、本発明の第１の実施形態に係る携帯無線通信装置によれば、アンテナ間相互結合が小さく、指向性が異なり良好なアレー特性が得られ、かつ、小型携帯無線装置に最適なアンテナを実現できる。
【００４３】
なお、上記第１の実施形態では、無線通信回路４が接地導体部９上に実装されている例を説明した。しかし、図１７に示すように、無線通信回路４は、第１の導体部７上に実装されてもよい。このような構成にすることにより、第２の給電部３へ配線される第２の給電線路５が短くなるという効果がある。また、第１の導体部７が、第１の給電部２及び第２の給電部３の共通グランドとなるため、グランドの安定化及び構造の簡素化を実現できるという利点もある。
【００４４】
また、上記第１の実施形態では、図１に示す二つ折り構造の携帯無線通信装置を一例に挙げて説明したが、他の様々な構造（ストレート型やスライド型）の携帯無線通信装置にも、本発明のアンテナアレー構成を適用可能である。
さらに、携帯無線通信装置のケースの一部が導電性材料で形成されていれば、この一部を第１の導体部７として用いることも可能である。
【００４５】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る携帯無線通信装置は、上記第１の実施形態に係る携帯無線通信装置の短絡導体部１２（又は短絡導体部１１。以下同じ）を切り換えることで、１／２波長スロットアンテナ３０を、異なる２つの周波数で共振させるようにしたものである。
【００４６】
２つの周波数による共振を実現するために、１／２波長スロットアンテナ３０の短絡導体部１２は、第１の周波数で共振させる場合には開放となり、第２の周波数で共振させる場合には短絡となる動作を行う。これにより、２つの直交する共振を実現することが可能になる。
【００４７】
図１８に、短絡導体部１２の具体的な回路例を示す。
図１８は、インダクタ４１とキャパシタ４２とによる並列共振回路であり、共振周波数でインピーダンスが無限大となり開放状態になる。このときのスミスチャートを図１９に示す。この例では、第１の周波数ｆ１で共振するようにインダクタ４１及びキャパシタ４２の大きさを定めており、第１の周波数ｆ１で開放状態となり、第１の周波数ｆ１よりも高い第２の周波数ｆ２で低インピーダンスとなり短絡状態になる。
【００４８】
一方、図２０に示すスイッチ４３を短絡導体部１２に置き換えて用いることも可能である。この場合、第１の周波数で動作させるときには、スイッチ４３を接続し、第２の周波数で動作させるときには、スイッチ４３を開放する。
【００４９】
以上のように、本発明の第２の実施形態に係る携帯無線通信装置によれば、周波数によってインピーダンスを変化させる回路を、短絡導体部１２に用いることにより、１つの装置における２つの周波数による共振動作が可能となる。
【００５０】
（第３の実施形態）
図２１は、本発明の第３の実施形態に係るアダプティブアンテナ装置の構成を示す図である。図２１において、第３の実施形態に係るアダプティブアンテナ装置は、４本のアンテナ素子１００ａ〜ｄと、アナログ／ディジタル変換回路（Ａ／Ｄ変換回路）１０１と、アダプティブ制御回路１０２と、コントローラ１０３と、判定器１０９と、復調器１０７とを備える。この４本のアンテナ素子１００ａ〜ｄのうちのいずれか２本には、上記第１の実施形態で説明した筐体アンテナ２０及び１／２波長スロットアンテナ３０が用いられる。
【００５１】
図２１において、各アンテナ素子１００ａ〜ｄで受信された無線信号は、Ａ／Ｄ変換回路１０１及びアダプティブ制御回路１０２にそれぞれ入力される。Ａ／Ｄ変換回路１０１は、各アンテナ素子１００ａ〜ｄに対応したＡ／Ｄ変換器を備えており、各アンテナ素子１００ａ〜ｄで受信されたアナログ無線信号をそれぞれディジタル信号に変換した後、コントローラ１０３に出力する。
【００５２】
アダプティブ制御回路１０２は、４個の可変増幅器１０４ａ〜ｄと、４個の可変移相器１０５ａ〜ｄと、信号合成器１０６とで構成される。可変増幅器１０４ａ〜ｄの可変振幅量及び可変移相器１０５ａ〜ｄの移相量は、コントローラ１０３によって制御される。アンテナ素子１００ａで受信された無線信号は、可変増幅器１０４ａ及び可変移相器１０５ａを介して、アンテナ素子１００ｂで受信された無線信号は可変増幅器１０４ｂ及び可変移相器１０５ｂを介して、アンテナ素子１００ｃで受信された無線信号は可変増幅器１０４ｃ及び可変移相器１０５ｃを介して、アンテナ素子１００ｄで受信された無線信号は可変増幅器１０４ｄ及び可変移相器１０５ｄを介して、それぞれ信号合成器１０６に出力される。信号合成器１０６は、入力される４個の無線信号を合成（加算）して復調器１０７に出力する。
【００５３】
復調器１０７は、信号合成器１０６から入力される合成無線信号を所定のディジタル復調方式で復調信号であるベースバンド信号に復調して、出力端子１０８及び判定器１０９に出力する。判定器１０９は、入力されるベースバンド信号に含まれかつ予め決められた参照パターン期間内の参照パターンに基づいて、誤り率を測定して、コントローラ１０３に出力する。コントローラ１０３は、詳細後述するアダプティブ制御方法を用いて、最良の信号品位を有する無線信号を受信して復調するように、アダプティブ制御回路１０２を制御する。
【００５４】
なお、図２１では、無線信号を処理するための基本的構成、高周波フィルタ、高周波増幅器、高周波回路、中間周波数回路、及び信号処理回路等は、省略している。すなわち、このアダプティブ制御回路１０２では、搬送波周波数で処理を実行してもよいし、中間周波数で処理を実行してもよい。また、アダプティブ制御回路１０２において、可変増幅器１０４ａ〜ｄと可変移相器１０５ａ〜ｄとの構成順序は、逆であっても構わない。
【００５５】
まず、アダプティブアンテナ装置のアダプティブ制御方法について以下に説明する。
アダプティブアンテナ装置は、所望の電波が到来してくる方向にアンテナの放射パターンを最大にし（すなわち、アンテナの放射パターンのうちの主ビームを所望波方向に実質的に向け）、妨害となる干渉波の方向に放射パターンにＮＵＬＬを向けて（すなわち、アンテナの放射パターンのうちのＮＵＬＬを実質的に干渉波方向に向けて）、安定した無線通信を実現するアダプティブ制御技術を用いている。通常、アダプティブアンテナ装置は、各アンテナ素子１００ａ〜ｄで受信された無線信号（又は、無線信号から周波数変換された中間周波信号）に振幅差と位相差を与えることにより、最大の所望信号電力と最小の干渉信号電力とを得られるように制御する。
【００５６】
各アンテナ素子１００ａ〜ｄでは、通常、所望波と共に熱雑音成分も受信される。さらに、隣接基地局から発せられる同一周波数の同一チャンネル干渉波や、所望波であるが大きな経路を経由して到来したために時間的な遅れを生じる遅延波も受信される場合がある。遅延波は、テレビジョン放送やラジオ放送等のアナログ無線通信システムにおいて、例えばテレビジョン受像機で表示されるゴーストとして画面表示の品質を劣化させる。一方、ディジタル無線通信システムでは、熱雑音成分、同一チャンネル干渉波や遅延波は、いずれもビット誤りとして影響を及ぼし、直接的に信号品位を劣化させる。ここで、所望波電力をＣとし、熱雑音電力をＮとし、同一チャンネル干渉波と遅延波を含む干渉波電力をＩとすると、アダプティブアンテナ装置は、好ましくは、信号品位を改善させるために、Ｃ／（Ｎ＋Ｉ）を最大にするようにアダプティブ制御する。
【００５７】
次に、具体的にアダプティブアンテナ装置のアダプティブ制御動作を説明する。
各アンテナ素子１００ａ〜ｄで受信された無線信号は、Ａ／Ｄ変換回路１０１においてディジタル信号ｘ（ｔ）（本実施例では４つの要素を持つ信号ベクトル）に変換され、コントローラ１０３に入力される。コントローラ１０３は、アダプティブ制御回路１０２から出力される無線信号ｙ（ｔ）が最も信号品位が良くなるような、アダプティブ制御回路１０２内の可変増幅器１０４ａ〜ｄの振幅量と、可変移相器１０５ａ〜ｄの移相量を決定する。
【００５８】
これらの振幅量と移相量とを含む重み付け係数の算出方法を以下に示す。なお、重み付け係数Ｗｉは振幅量Ａｉと移相量φｉにより、次式（１）により定義される。
Ｗｉ＝Ａｉ×ｅｘｐ（ｊ×φｉ）    …  （１）
ここで、ｊは虚数単位である。また、ｉは１〜４の値をとり、それぞれ、各アンテナ素子１００ａ〜ｄで受信された無線信号を処理する系統に対応する。重み付け係数Ｗｉを要素とする重み付け係数ベクトルＷを定義して、以下に、重み付け係数Ｗｉを求める方法について示す。
【００５９】
重み付け係数Ｗｉを求める方法にはいくつか方法があるが、ここでは最急降下法（ＬＭＳ：Ｌｅａｓｔ  Ｍｅａｎｓ  Ｓｑｕａｒｅｓ）を用いた例を示す。この手法では、アダプティブアンテナ装置は、既知の所望波に含まれる信号系列である参照信号ｒ（ｔ）を予め格納しており、受信された無線信号に含まれる信号系列が参照信号ｒ（ｔ）に近くなるように制御する。ここでは、一例としてコントローラ１０３に参照信号ｒ（ｔ）が予め格納されている場合を示す。具体的には、コントローラ１０３は、無線ディジタル信号ｘ（ｔ）に対して、振幅量及び移相量の成分を持った重み付け係数ｗ（ｔ）を乗算するようにアダプティブ制御回路１０２を制御する。この重み付け係数ｗ（ｔ）を無線ディジタル信号ｘ（ｔ）に乗算した乗算結果と参照信号ｒ（ｔ）との残差ｅ（ｔ）を、次式（２）を用いて求める。
ｅ（ｔ）＝ｒ（ｔ）−Ｗ（ｔ）×ｘ（ｔ）    …  （２）
【００６０】
ここで、残差ｅ（ｔ）は正又は負の値をとる。従って、上記式（２）により求めた残差ｅ（ｔ）の２乗した値の最小値な漸化的に繰り返し計算により求める。すなわち、複数（ｍ＋１）回目の繰り返し計算により得られた重み付け係数ｗ（ｔ，ｍ＋１）はｍ回目の重み付け係数ｗ（ｔ，ｍ）を用いて次式（３）により得られる。
Ｗ（ｔ，ｍ＋１）＝Ｗ（ｔ，ｍ）＋ｕ×ｘ（ｔ）×ｅ（ｔ，ｍ）    …  （３）
【００６１】
ここで、ｕはステップサイズと呼ばれ、ステップサイズｕが大きいと重み付け係数ｗが最小値に収束する繰り返し計算回数が少なくなるという利点があるが、ステップサイズｕが大き過ぎると最小値付近で振動してしまうという欠点がある。従って、ステップサイズｕの選定にはシステムにより十分注意する必要がある。逆に、ステップサイズｕを小さくすることにより重み付け係数ｗは安定して最小値に収束する。しかしながら、繰り返し計算回数は増加する。繰り返し計算数が増加すると重み付け係数を求めるのに長い時間がかかる。仮に、重み付け係数ｗの算出時間が周囲環境の変化時間（例えば、数ミリ秒）よりも遅い場合には、この重み付け係数ｗによる信号品位の改善は不可能となる。そこで、ステップサイズｕを決定する場合にはできるだけ高速かつ安定な収束の条件を選ぶ必要がある。また、残差ｅ（ｔ，ｍ）は次式（４）により定義される。
ｅ（ｔ，ｍ）＝ｒ（ｔ）−Ｗ（ｔ，ｍ）×ｘ（ｔ）    …  （４）
【００６２】
この式（４）の値を用いて式（３）を漸化的に更新する。なお、重み付け係数ｗを求めるための最大繰り返し計算回数は、重み付け係数算出時間が無線システムの切り替え時間よりも遅くならないように設定する。
【００６３】
ここでは、一例として最急降下法に基づく無線通信システムのアダプティブ制御のための判定法を説明したが、本発明はこれに限らず、例えばより早く判定が可能なＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ  Ｌｅａｓｔ−Ｓｑｕａｒｅｓ）法、ＳＭＩ（Ｓａｍｐｌｅ  Ｍａｔｒｉｘ  ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ）法を用いることも可能である。この方法により判定は早くなるが、判定器１０９における計算が複雑になる。また、信号系列の変調方式がディジタル位相変調のような一定の包絡線を持つような定包絡線変調である場合には、ＣＭＡ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｍｏｄｕｌｕｓ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）を使用することも可能である。
【００６４】
図２２は、図２１のコントローラ１０３によって実行されるアダプティブ制御処理を示すフローチャートである。
図２２において、まず、コントローラ１０３は、Ａ／Ｄ変換回路１０１から各アンテナ素子１００ａ〜ｄの受信データを取得する（ステップＳ１）。次に、コントローラ１０３は、取得した受信データに基づいて、アダプティブ制御に要求される振幅量及び移相量を計算し（ステップＳ２）、この計算された振幅量と移相量に基づいて、アダプティブ制御回路１０２を制御する（ステップＳ３）。復調器１０７は、アダプティブ制御回路１０２から出力される受信信号を復調する（ステップＳ４）。判定器１０９は、復調器１０７で復調された受信信号の信号品位を判定する（ステップＳ４）。コントローラ１０３は、判定器１０９で判定された信号品位、すなわち誤り率を取得する（ステップＳ４）。そして、コントローラ１０３は、取得した誤り率が所定のしきい値以上であるか否かを判断する（ステップＳ５）。
【００６５】
ステップＳ５において誤り率が１０-5以上であると判断された場合、コントローラ１０３は、Ａ／Ｄ変換回路１０１から各アンテナ素子１００ａ〜ｄの受信データを再度取得する（ステップＳ１）。一方、ステップＳ５において誤り率が１０-5未満であると判断された場合、コントローラ１０３は、アダプティブ制御回路１０２を制御し、各アンテナ素子１００ａ〜ｄ単体時の誤り率を判定器１０９からそれぞれ取得する（ステップＳ６）。
【００６６】
ここで、各アンテナ素子１００ａ〜ｄ単体時とは、アンテナ素子１００ａ〜ｄのいずれか１つだけを動作させた状態を言う。例えば、アンテナ素子１００ａ単体時とは、アンテナ素子１００ａのみを動作させて、アンテナ素子１００ｂ〜ｄを非動作にさせることを意味する。この場合、具体的には、可変増幅器１０４ａの増幅度を「１」かつ可変移相器１０５ａの移相量を「０」とし、可変増幅器１０４ｂ〜ｄの増幅度を「０」として設定する。
【００６７】
最後に、コントローラ１０３は、アダプティブ制御合成出力時の誤り率と各アンテナ素子１００ａ〜ｄ単体時の受信信号の誤り率とをそれぞれ比較し、最良の誤り率を選択して、選択された最良の誤り率を有する受信信号を受信するようにアダプティブ制御回路１０２を制御する（ステップＳ７）。
なお、図２２において、ステップＳ５からステップＳ１に戻る場合や、ステップＳ７からステップＳ１に戻る際には、所定の時間だけ待機することが好ましい。
【００６８】
以上のように、本発明の第３の実施形態に係るアダプティブアンテナ装置によれば、４本のアンテナ素子１００ａ〜ｄを用いてアダプティブ制御をしながら誤り率をチェックし、誤り率が所定のしきい値未満となったときに、各アンテナ素子１００ａ〜ｄ単体時の各受信信号の誤り率を測定し、最良の誤り率を有する受信信号を受信するようにアダプティブ制御回路１０２を制御する。このように、アダプティブ制御と各アンテナ素子単体時との切り替え制御を行うことにより、常に最良の信号品位を有する受信信号を選択することが可能になる。
【００６９】
（第４の実施形態）
図２３は、本発明の第４の実施形態に係る選択ダイバーシチアンテナ装置の構成を示す図である。図２３において、第４の実施形態に係る選択ダイバーシチアンテナ装置は、２本のアンテナ素子２０１及び２０２と、２つの処理回路２０３及び２０４と、信号品位モニタ回路２０７と、選択回路２０８とを備えている。この２本のアンテナ素子２０１及び２０２には、上記第１の実施形態で説明した筐体アンテナ２０及び１／２波長スロットアンテナ３０が用いられる。
【００７０】
まず、アンテナ素子２０１及び２０２で受信された各無線信号は、処理回路２０３及び２０４にそれぞれ入力される。処理回路２０３は、入力された無線信号に対してアダプティブ制御処理を実行した後、検波器２０５及び信号品位モニタ回路２０７に出力する。ここで、処理回路２０３は、受信された無線信号における干渉波を抑圧することで、信号品位を良好に保つ。すなわち、遅延波や隣接基地局からの同一チャンネル干渉波が到来する場合に、大きな効果がある。また、処理回路２０４は、入力された無線信号に対して選択ダイバーシチ処理を実行した後、検波器２０６及び信号品位モニタ回路２０７に出力する。ここで、処理回路２０４は、アンテナ素子２０１及び２０２によりそれぞれ受信された各無線信号のうち、より大きな受信電力を有する無線信号を選択することで、信号品位を良好に保つ。すなわち、フェージングのような受信電力の変動が大きいときに、大きな効果を発揮する。
【００７１】
ここで、信号品位モニタ回路２０７は、処理回路２０３によってアダプティブ制御された無線信号を復調したベースバンド信号の信号品位と、処理回路２０４により選択ダイバーシチ処理が行われた無線信号の信号品位とを、判定する。そして、選択回路２０８は、信号品位モニタ回路２０７の判定結果に基づいて、より良好な信号品位を有する信号に対応する検波器２０５又は２０６からのベースバンド信号を選択し、選択されたベースバンド信号を出力端子２０９に出力する。
【００７２】
以上のように、本発明の第４の実施形態に係る選択ダイバーシチアンテナ装置によれば、移動体通信システムにおける受信信号の信号品位劣化における２つの大きな要因である干渉波とフェージングとの両方を解決できる。
【００７３】
（第５の実施形態）
図２４は、本発明の第５の実施形態に係る合成ダイバーシチアンテナ装置の構成を示す図である。図２４において、第５の実施形態に係る合成ダイバーシチアンテナ装置は、３本のアンテナ素子４０１ａ〜ｃと、可変増幅器４０２ａ〜ｃと、可変移相器４０３ａ〜ｃと、信号合成器４０６と、受信信号検波器４０４ａ〜ｃと、コントローラ４０５とを備えている。可変増幅器４０２ａ〜ｃは、正又は負の増幅度を有する増幅器であり、減衰器としても動作可能である。この３本のアンテナ素子４０１ａ〜ｃのうちのいずれか２本には、上記第１の実施形態で説明した筐体アンテナ２０及び１／２波長スロットアンテナ３０が用いられる。
【００７４】
図２４において、各アンテナ素子４０１ａ〜ｃで受信された無線信号は、可変増幅器４０２ａ〜ｃ及び受信信号検波器４０４ａ〜ｃにそれぞれ入力される。各受信信号検波器４０４ａ〜ｃは、各無線信号の位相及び振幅を検出し、その検出データをコントローラ４０５に出力する。コントローラ４０５は、公知の適応制御方法を用いて、アンテナ素子４０１ａ〜ｃで受信された３つの無線信号を最大比合成するように、可変増幅器４０２ａ〜ｃの増幅度と、可変移相器４０３ａ〜ｃの移相量とを制御する。すなわち、可変増幅器４０２ａ〜ｃが、無線信号間の比率に応じた増幅又は減衰を無線信号に与え、その一方では、可変移相器４０３ａ〜ｃが、無線信号の位相を揃えて、信号合成器４０６に出力する。信号合成器４０６は、入力される３つの無線信号を最大比合成で同相合成した後、出力端子４０７に出力する。
【００７５】
以上のように、本発明の第５の実施形態に係る合成ダイバーシチアンテナ装置によれば、安定した受信電力の取得が可能になる。
【００７６】
（第６の実施形態）
図２５は、本発明の第６の実施形態に係るＭＩＭＯアンテナ装置の構成を示す図である。図２５において、第６の実施形態に係るＭＩＭＯ装置は、３つの給電アンテナ素子５０１ａ〜ｃと、アナログ／ディジタル変換回路（Ａ／Ｄ変換回路）５０２と、ＭＩＭＯ復調回路５０３と、信号レベル比較回路５０４と、コントローラ５０５と、無線送信回路５０６と、送信アンテナ素子５０７とを備えている。この３本の給電アンテナ素子５０１ａ〜ｃのうちのいずれか２本には、上記第１の実施形態で説明した筐体アンテナ２０及び１／２波長スロットアンテナ３０が用いられる。
【００７７】
３つの給電アンテナ素子５０１ａ〜ｃは、ＭＩＭＯ送信側基地局装置（図示せず）から所定のＭＩＭＯ変調方式を用いて送信された３つの異なる無線信号をそれぞれ受信するために設けられている。給電アンテナ素子５０１ａ〜ｃは、受信された各無線信号をＡ／Ｄ変換回路５０２に入力する。Ａ／Ｄ変換回路５０２は、入力された各無線信号に対応して３つのＡ／Ｄ変換器を備えており、これらのＡ／Ｄ変換器により各無線信号に対して別個にＡ／Ｄ変換処理を実行して、処理後の各信号（以下、受信信号という）をＭＩＭＯ復調回路５０３と信号レベル比較回路５０４とにそれぞれ出力する。
【００７８】
ＭＩＭＯ復調回路５０３は、３つの受信信号にＭＩＭＯ復調処理を実行して、１つの復調信号を出力する。信号レベル比較回路５０４は、３つの受信信号の信号レベルを互いに比較し、比較結果の情報をコントローラ５０５に出力する。コントローラ５０５は、ＭＩＭＯ適応制御処理の結果によっては、ＭＩＭＯ送信側基地局装置及びＭＩＭＯ復調回路５０３で使用されているＭＩＭＯ通信方式を変更させてもよい。すなわち、コントローラ５０５は、無線送信回路５０６及び送信アンテナ素子５０７を用いて、ＭＩＭＯ送信側基地局装置におけるＭＩＭＯ変調方式を変更させるようにＭＩＭＯ送信側基地局装置に要求する制御信号を送信し、それと共にＭＩＭＯ復調回路５０３で使用されているＭＩＭＯ復調方式を変更させる。
【００７９】
本第６の実施形態に係るＭＩＭＯアンテナ装置は、Ａ／Ｄ変換回路５０２の前段において、給電アンテナ素子５０１ａ〜ｃで受信された各無線信号から所定の周波数の信号を分離する高周波フィルタと、信号を増幅するための高周波増幅器とを必要に応じて備えることが好ましい。また、本第６の実施形態に係るＭＩＭＯアンテナ装置は、ＭＩＭＯ復調回路５０３の前段において、Ａ／Ｄ変換回路５０２から出力された各受信信号の周波数を変換するためのミキサー等の高周波回路や、中間周波数回路及び信号処理回路等を必要に応じて備えることが好ましい。なお、上記構成要素は、本願明細書及び図面では説明の簡単化のために省略した。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、ＭＩＭＯアンテナやアダプティブアレーアンテナを備えた無線通信装置等に利用可能であり、特に携帯電話機等を用いた移動体通信において通信容量を増大させて高速通信を実現しながら通信品質を良好に保つように制御する場合等に適している。
【符号の説明】
【００８１】
２、３  給電部
４  無線通信回路
５、６  給電線路
７、８  導体部
９  接地導体部
１０〜１２  短絡導体部
２０  筐体アンテナ
３０  スロットアンテナ
４１  インダクタ
４２  キャパシタ
４３  スイッチ
１００ａ〜ｄ、２０１、２０２、４０１ａ〜ｃ、５０１ａ〜ｃ、５０７  アンテナ素子
１０１、５０２  Ａ／Ｄ変換回路
１０２  アダプティブ制御回路
１０３、４０５、５０５  コントローラ
１０４ａ〜ｄ、４０２ａ〜ｃ  可変増幅器
１０５ａ〜ｄ、４０３ａ〜ｃ  可変移相器
１０６、４０６  信号合成器
１０７  復調器
１０９  判定器
２０３、２０４  処理回路
２０５、２０６  検波器
２０７  信号品位モニタ回路
２０８  選択回路
４０４ａ〜ｃ  受信信号検波器
５０３  ＭＩＭＯ復調回路
５０４  信号レベル比較回路
５０６  無線送信回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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