(57)【要約】  初期合成指向特性を有するように可変指向性アンテナ装置（１０）を制御したときにＲＳＳＩを測定し、測定されたＲＳＳＩに基づいて強電界グループ又は弱電界グループを選択し、選択された合成指向特性グループに含まれる各合成指向特性を有するように、可変指向性アンテナ装置（１０）を制御したときに、当該各合成指向特性に関するＰＥＲをそれぞれ測定し、測定されたＰＥＲに基づいて、選択された合成指向特性グループに含まれる各合成指向特性の中から１つの合成指向特性を選択し、選択された合成指向特性を有するように可変指向性アンテナ装置（１０）を制御する。
2009144930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの可変指向性アンテナ素子を備え、上記少なくとも１つの可変指向性アンテナ素子の各指向特性を重ね合わせた複数の合成指向特性を有する可変指向性アンテナ装置と、
上記各合成指向特性を上記可変指向性アンテナ装置によって受信された無線信号の品質レベルを示す第１のパラメータを用いて設定される複数の合成指向特性グループに分類した合成指向特性分類情報を予め記憶する記憶手段と、
上記第１のパラメータ、及び上記無線信号の品質レベルを示しかつ上記第１のパラメータとは異なる第２のパラメータに基づいて、上記複数の合成指向特性の中から１つの合成指向特性を選択し、当該選択された合成指向特性を有するように上記可変指向性アンテナ装置の合成指向特性を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
上記制御手段は、
（ａ）上記複数の合成指向特性のうちの所定の１つの合成指向特性を有するように上記可変指向性アンテナ装置を制御したときに、上記第１のパラメータを測定し、上記測定された第１のパラメータに基づいて、上記合成指向特性分類情報を参照して、上記複数の合成指向特性グループの中から１つの合成指向特性グループを選択し、
（ｂ）上記選択された合成指向特性グループに含まれる各合成指向特性を有するように上記可変指向性アンテナ装置を制御したときに、当該各合成指向特性に関する上記第２のパラメータをそれぞれ測定し、上記測定された各第２のパラメータに基づいて、上記選択された合成指向特性グループに含まれる合成指向特性の中から１つの合成指向特性を選択し、
（ｃ）上記選択された合成指向特性を有するように上記可変指向性アンテナ装置を制御することを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
上記制御手段は、上記選択された合成指向特性を有するように上記可変指向性アンテナ装置を制御したときに、上記無線信号の品質レベルを示す第３のパラメータを測定し、上記測定された第３のパラメータが所定の第１のしきい値以下か否かを判断し、上記測定された第３のパラメータが上記第１のしきい値以下であることを検出したときに、上記選択された合成指向特性とは別の合成指向特性を有するように上記可変指向性アンテナ装置を制御することを特徴とする請求項２記載の無線通信装置。
【請求項４】
上記制御手段は、上記測定された第３のパラメータが上記第１のしきい値以下であるとことを、所定のしきい値回数だけ連続して検出したときに、上記選択された合成指向特性とは別の合成指向特性を有するように上記可変指向性アンテナ装置を制御することを特徴とする請求項３記載の無線通信装置。
【請求項５】
上記制御手段は、上記選択された合成指向特性を有するように上記可変指向性アンテナ装置を制御したときに、上記第１のパラメータを測定し、当該制御の開始直後に測定された第１のパラメータに基づいて基準の第１のパラメータを算出し、上記検出の直前に測定された第１のパラメータに基づいて最新の第１のパラメータを算出し、上記算出された基準の第１のパラメータと最新の第１のパラメータとの間の差の大きさが所定の第２のしきい値以上のときは、全ての上記複数の合成指向特性の中から上記別の合成指向特性を選択し、上記算出された基準の第１のパラメータと最新の第１のパラメータとの間の差の大きさが所定の第２のしきい値未満のときは、上記選択された合成指向特性グループに含まれかつ上記選択された合成指向特性以外の合成指向特性の中から上記別の合成指向特性を選択することを特徴とする請求項４記載の無線通信装置。
【請求項６】
上記第３のパラメータは上記第２のパラメータと同一であることを特徴とする請求項２から請求項５までのうちの１つの請求項記載の無線通信装置。
【請求項７】
上記所定の１つの合成指向特性は実質的に無指向であることを特徴とする請求項１から請求項６までのうちの１つの請求項記載の無線通信装置。
【請求項８】
上記第１のパラメータは上記無線信号の受信信号レベルを示すことを特徴とする請求項１から請求項７までのうちの１つの請求項記載の無線通信装置。
【請求項９】
上記合成指向特性分類情報は、上記各合成指向特性毎に、上記各可変指向性アンテナ素子の指向特性のデータ及び上記複数の合成指向特性グループのうち当該合成指向特性が含まれる合成指向特性グループのデータを含むことを特徴とする請求項１から請求項８までのうちの１つの請求項記載の無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置に関し、特に、電波伝搬環境の変動に応じて可変指向性アンテナ装置の指向特性を変化する無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報端末どうしを相互に接続するネットワーク形態の中で、無線通信を用いたネットワークは、有線通信を用いたネットワークに比較して、情報端末の可搬性及び配置の自由度の点で優れていること及び情報端末間の接続のための有線ケーブルを省くことにより情報端末を軽量化できることなどの利点を有する。これにより、無線通信装置は、従来のパーソナルコンピュータ間でのデータ伝送に利用されるのみならず、現在では、多くの家電製品にも搭載され、当該家電製品間での映像音声データの伝送のために利用されるようになってきた。【０００３】
しかしながら、無線通信装置は上記のような利点を有する反面、空間に電磁波を放射して通信を行うので、多数の反射物が設置されているような空間に設置される場合、物体に反射して到来する遅延波によって引き起こされるフェージングの影響により伝送特性の劣化が起きて、データ伝送を正常に行えないことがあった。従来、フェージングに対する対策として、送受信アンテナの指向性制御及び様々なダイバーシチ処理などの制御方法が提案されている。電波伝搬環境の時間変化に応じて無線信号を受信する従来技術に係る無線通信装置は、例えば特許文献１〜特許文献３に記載されている。【０００４】
特許文献１に記載のアンテナ指向性制御システムにおいて、受信装置は、指向性可変受信アンテナの各アンテナ素子の合成指向性のビーム幅が最も広くなるように制御しながら、送信装置からの電波伝搬遅延時間を要求するための計測信号を無線受信する。さらに、受信装置は、受信された計測信号を直接波と遅延波とに分離し、分離した直接波と各遅延波成分との遅延時間を計測し、各遅延波成分の遅延時間の広がりを演算し、当該演算結果に基づいて、遅延波の到来方向に対して受信感度を鈍くするように、指向性可変受信アンテナの指向性パターンを制御する。これにより、多数の遅延波が存在する環境であってもその影響を低減して通信を行うことが可能である。【０００５】
また、特許文献２に記載のアンテナ選択ダイバーシチ装置は複数のアンテナを備え、アンテナ情報格納部は当該複数のアンテナを選択するための優先順位のデータを格納する。アンテナ選択部は、特定のアンテナを現使用アンテナとして通信を行う定常状態において、数フレームに１回、現使用アンテナとは別の待機アンテナを選択するようにアンテナ選択スイッチを制御する。選択された待機アンテナは測定アンテナとなる。待機アンテナはアンテナ情報格納部が保持している優先順位のデータに従って、順次測定アンテナとして選択される。アンテナ選択部は、現使用アンテナでの受信レベルが測定アンテナでの受信レベルよりも小さいことが数回連続して起こるときは、当該測定アンテナを新たな現使用アンテナとして選択するように、アンテナ選択スイッチを制御する。そうでなければ、次の優先順位の待機アンテナを測定アンテナとして同様の処理を繰り返す。これにより、通信を行っている伝搬環境に最適なアンテナを短時間で選択することが可能となる。【０００６】
さらに、特許文献３に記載のアンテナ選択ダイバーシチ装置は、特許文献２に記載のアンテナ選択ダイバーシチ装置とは異なり、アンテナと検波器と相関検出器とをそれぞれ有する複数のダイバーシチ枝で受信された各信号に基づいて、最適なアンテナ装置を選択する。各相関検出器は、送信装置からのフレーム同期信号の既知パターンを予め記憶する。また、各相関検出器は、各アンテナで受信された信号とフレーム同期信号の既知パターンとの相関係数を、信号処理装置にそれぞれ出力する。信号処理装置は、最大の相関係数を有するダイバーシチ枝を選択する。これにより、従来のアンテナ選択ダイバーシチに簡単なハードウェアを追加することでマルチパスフェージングを克服し、スループットの低下を防ぐことが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１３４０２３号公報。
【特許文献２】特開２００５−１４２８６６号公報。
【特許文献３】特開平８−１７２４２３号公報。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載のアンテナ指向性制御システムにおいて、遅延波の影響を軽減するようにアンテナの指向性パターンを制御するために、送信装置は計測信号を定期的に受信装置に送信する。このため、電波伝搬環境の時間変動が大きい環境においては、その変動に追随するために頻繁に計測信号を送信する必要があり、送受信すべきデータ以外の制御データのデータ量が増大してスループットの低下につながった。【０００９】
また、特許文献２に記載のアンテナ選択ダイバーシチ装置において、特許文献１における計測信号は送信されないが、現使用アンテナが決定された定常状態でも、定期的に別の待機アンテナに切り換えて通信を行い、受信レベルを得る必要があるので、不必要なアンテナ制御が発生しスループットが低下することがあった。【００１０】
第４世代の携帯電話機やデジタルテレビジョン放送信号を受信する携帯無線端末装置のように広帯域の無線信号を送受信する携帯無線端末装置においては、より高い信号品質が求められるため、送信機及び受信機においてそれぞれ複数のアンテナ素子を用いて、同じ周波数帯域内で同時に送信された複数の信号系列を空間的に多重化することによって伝送容量を増大させ、ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）復号化後の複数の信号系列に係る合計伝送速度の増大を図る技術であるＭＩＭＯ通信システムの使用が有効である。しかしながら、特許文献２又は特許文献３に記載のアンテナ選択ダイバーシチ装置を、ＭＩＭＯ通信システムに用いる場合、受信装置において複数の上記アンテナ選択ダイバーシチ装置を設ける必要があり、受信装置が大型化するという課題があった。【００１１】
本発明の目的は以上の問題点を解決し、電波伝搬環境が変動するときにも、従来技術に比較してデータ信号を高速かつ安定して送受信できる無線通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る無線通信装置は、少なくとも１つの可変指向性アンテナ素子を備え、上記少なくとも１つの可変指向性アンテナ素子の各指向特性を重ね合わせた複数の合成指向特性を有する可変指向性アンテナ装置と、
上記各合成指向特性を上記可変指向性アンテナ装置によって受信された無線信号の品質レベルを示す第１のパラメータを用いて設定される複数の合成指向特性グループに分類した合成指向特性分類情報を予め記憶する記憶手段と、
上記第１のパラメータ、及び上記無線信号の品質レベルを示しかつ上記第１のパラメータとは異なる第２のパラメータに基づいて、上記複数の合成指向特性の中から１つの合成指向特性を選択し、当該選択された合成指向特性を有するように上記可変指向性アンテナ装置の合成指向特性を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。【００１３】
上記無線通信装置において、上記制御手段は、
（ａ）上記複数の合成指向特性のうちの所定の１つの合成指向特性を有するように上記可変指向性アンテナ装置を制御したときに、上記第１のパラメータを測定し、上記測定された第１のパラメータに基づいて、上記合成指向特性分類情報を参照して、上記複数の合成指向特性グループの中から１つの合成指向特性グループを選択し、
（ｂ）上記選択された合成指向特性グループに含まれる各合成指向特性を有するように上記可変指向性アンテナ装置を制御したときに、当該各合成指向特性に関する上記第２のパラメータをそれぞれ測定し、上記測定された各第２のパラメータに基づいて、上記選択された合成指向特性グループに含まれる合成指向特性の中から１つの合成指向特性を選択し、
（ｃ）上記選択された合成指向特性を有するように上記可変指向性アンテナ装置を制御することを特徴とする。【００１４】
また、上記無線通信装置において、上記制御手段は、上記選択された合成指向特性を有するように上記可変指向性アンテナ装置を制御したときに、上記無線信号の品質レベルを示す第３のパラメータを測定し、上記測定された第３のパラメータが所定の第１のしきい値以下か否かを判断し、上記測定された第３のパラメータが上記第１のしきい値以下であることを検出したときに、上記選択された合成指向特性とは別の合成指向特性を有するように上記可変指向性アンテナ装置を制御することを特徴とする。【００１５】
さらに、上記無線通信装置において、上記制御手段は、上記測定された第３のパラメータが上記第１のしきい値以下であるとことを、所定のしきい値回数だけ連続して検出したときに、上記選択された合成指向特性とは別の合成指向特性を有するように上記可変指向性アンテナ装置を制御することを特徴とする。【００１６】
またさらに、上記無線通信装置において、上記制御手段は、上記選択された合成指向特性を有するように上記可変指向性アンテナ装置を制御したときに、上記第１のパラメータを測定し、当該制御の開始直後に測定された第１のパラメータに基づいて基準の第１のパラメータを算出し、上記検出の直前に測定された第１のパラメータに基づいて最新の第１のパラメータを算出し、上記算出された基準の第１のパラメータと最新の第１のパラメータとの間の差の大きさが所定の第２のしきい値以上のときは、全ての上記複数の合成指向特性の中から上記別の合成指向特性を選択し、上記算出された基準の第１のパラメータと最新の第１のパラメータとの間の差の大きさが所定の第２のしきい値未満のときは、上記選択された合成指向特性グループに含まれかつ上記選択された合成指向特性以外の合成指向特性の中から上記別の合成指向特性を選択することを特徴とする。【００１７】
また、上記無線通信装置において、上記第３のパラメータは上記第２のパラメータと同一であることを特徴とする。【００１８】
さらに、上記無線通信装置において、上記所定の１つの合成指向特性は実質的に無指向であることを特徴とする。【００１９】
またさらに、上記無線通信装置において、上記第１のパラメータは上記無線信号の受信信号レベルを示すことを特徴とする。【００２０】
また、上記無線通信装置において、上記合成指向特性分類情報は、上記各合成指向特性毎に、上記各可変指向性アンテナ素子の指向特性のデータ及び上記複数の合成指向特性グループのうち当該合成指向特性が含まれる合成指向特性グループのデータを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る無線通信装置によれば、各合成指向特性を可変指向性アンテナ装置によって受信された無線信号の品質レベルを示す第１のパラメータを用いて設定される複数の合成指向特性グループに分類した合成指向特性分類情報を予め記憶する記憶手段と、第１のパラメータ、及び無線信号の品質レベルを示しかつ第１のパラメータとは異なる第２のパラメータに基づいて、複数の合成指向特性の中から１つの合成指向特性を選択し、当該選択された合成指向特性を有するように可変指向性アンテナ装置の合成指向特性を制御する制御手段とを備える。従って、電波伝搬環境が変動するときにも、従来技術に比較してデータ信号を高速かつ安定して送受信できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る無線通信装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の合成指向特性テーブルメモリ２ｍに格納された合成指向特性テーブルの一例を示す図である。
【図３】図２の合成指向特性テーブルの合成指向特性Ｐａ〜Ｐｆの一例を示す図である。
【図４】図１のコントローラ２によって実行される指向特性制御処理を示すフローチャートである。
【図５】図４の合成指向特性グループ選択処理Ｓ２を示すフローチャートである。
【図６】図４の合成指向特性選択処理Ｓ４を示すフローチャートである。
【図７】図４の基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）算出処理Ｓ７を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係る合成指向特性選択処理Ｓ４Ａを示すフローチャートである。
【図９】本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係る合成指向特性選択処理Ｓ４Ａを示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第１の実施形態の第３の変形例に係る合成指向特性選択処理Ｓ４Ａを示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る指向特性制御処理を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第２の実施形態の第１の変形例において合成指向特性テーブルメモリ２ｍに格納された合成指向特性分類情報を示す概念図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態において合成指向特性テーブルメモリ２ｍに格納された合成指向特性分類情報を示す概念図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係る指向特性制御処理を示すフローチャートの第１の部分である。
【図１５】本発明の第３の実施形態に係る指向特性制御処理を示すフローチャートの第２の部分である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
【００２４】
第１の実施形態．
図１は本発明の第１の実施形態に係る無線通信装置１の構成を示すブロック図である。本実施形態において、合成指向特性テーブルメモリ２ｍは、可変指向性アンテナ装置１０の合成指向特性分類情報を、当該合成指向特性分類情報を含むテーブル形式で記憶する。図２は図１の合成指向特性テーブルメモリ２ｍに格納された合成指向特性テーブルの一例を示す図である。また、図３は図２の合成指向特性テーブルの合成指向特性Ｐａ〜Ｐｆの一例を示す図である。さらに、図４は、図１のコントローラ２によって実行される指向特性制御処理を示すフローチャートであり、図５〜図７はそれぞれ、図４の合成指向特性グループ選択処理Ｓ２、合成指向特性選択処理Ｓ４及び基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）算出処理Ｓ７を示すフローチャートである。なお、図１の無線通信装置１の構成は、以下の各実施形態及び各変形例に適用される。
【００２５】
ここで、詳細後述するように、無線通信装置１は、複数Ｎ個の可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎを備え、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの各指向特性を重ね合わせた複数の合成指向特性を有する可変指向性アンテナ装置１０と、可変指向性アンテナ装置１０によって受信された無線信号の受信信号レベルを示す第１のパラメータである受信信号強度表示（Received Signal Strength Indicator；以下、ＲＳＳＩという。）と上記無線信号の品質レベルを示す第２のパラメータであるパケットエラーレート（Packet Error Rate；以下、ＰＥＲという。）とに基づいて、上記可変指向性アンテナ装置１０の合成指向特性を制御するコントローラ２と、上記各合成指向特性毎に、上記各可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの指向特性のデータ及びＲＳＳＩを用いて設定される複数の合成指向特性グループ（強電界グループと弱電界グループである。）のうち当該合成指向特性が含まれる合成指向特性グループのデータである合成指向特性分類情報を含む合成指向特性テーブルを予め記憶する合成指向特性テーブルメモリ２ｍとを備える。コントローラ２は、上記複数の合成指向特性のうちの合成指向特性Ｐａを有するように可変指向性アンテナ装置１０を制御する（図５のステップＳ２１）ことにより、ＲＳＳＩを測定し、上記測定されたＲＳＳＩに基づいて、上記合成指向特性テーブルを参照して、上記複数の合成指向特性グループの中から１つの合成指向特性グループを選択し（図５の合成指向特性グループ選択処理）、上記選択された合成指向特性グループに含まれる各合成指向特性を有するように可変指向性アンテナ装置１０を制御したときに、当該各合成指向特性に関するＰＥＲをそれぞれ測定し、上記測定された各ＰＥＲに基づいて、上記選択された合成指向特性グループに含まれる合成指向特性の中から１つの合成指向特性を選択し（図６の合成指向特性選択処理）、上記選択された合成指向特性を有するように可変指向性アンテナ装置１０を制御する（図４のステップＳ６）ことを特徴としている。
【００２６】
また、コントローラ２は、上記選択された合成指向特性を有するように可変指向性アンテナ装置１０を制御したときに、ＰＥＲを測定し、上記測定されたＰＥＲが所定のしきい値ＰＥＲ２未満か否かを判断し（図４のステップＳ１２）、上記測定されたＰＥＲが所定のしきいＰＥＲ２以上であることを検出したときに、上記選択された合成指向特性とは別の合成指向特性を有するように可変指向性アンテナ装置１０を制御することを特徴としている。
【００２７】
さらに、コントローラ２は、上記測定されたＰＥＲが所定のしきいＰＥＲ２以上であることを、所定のしきい値回数Ｐｅｃだけ連続して検出したとき（図４のステップＳ１４においてＹＥＳのとき）に、上記選択された合成指向特性とは別の合成指向特性を有するように可変指向性アンテナ装置１０を制御することを特徴としている。
【００２８】
またさらに、コントローラ２は、上記選択された合成指向特性を有するように可変指向性アンテナ装置１０を制御したときに、ＲＳＳＩを測定し、当該制御の開始直後に測定されたＲＳＳＩに基づいて基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）を算出し（図７の基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）算出処理）、上記検出の直前に測定されたＲＳＳＩに基づいて最新のＲＳＳＩの平均値ＲＳＳＩｂを算出し、基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）とＲＳＳＩｂとの間の差の大きさが所定のしきい値ΔＲｃ以上のとき（図４のステップＳ１６においてＹＥＳのとき）は、全ての合成指向特性の中から上記別の合成指向特性を選択し、基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）とＲＳＳＩｂとの間の差の大きさが所定のしきい値ΔＲｃ未満のとき（図４のステップＳ１６においてＮＯのとき）は、選択された合成指向特性グループに含まれかつ上記選択された合成指向特性以外の合成指向特性の中から上記別の合成指向特性を選択することを特徴としている。
【００２９】
まず、無線通信装置１の構成及び動作を説明する。図１において、ＭＩＭＯ伝送方式の無線通信装置１は、他の無線通信装置からパケット伝送された映像音声データなどのデータ信号を、可変指向性アンテナ装置１０を介して無線受信する。ここで、無線通信装置１は、可変指向性アンテナ装置１０と、複数Ｎ個の高周波処理回路５−１，５−２，…，５−Ｎと、ベースバンド処理回路６と、ＭＡＣ（Media Access Control）処理回路７と、これらの装置及び回路５−１，５−２，…，５−Ｎ，６，７及び１０の動作を制御するコントローラ２と、可変指向性アンテナ装置１０の複数の合成指向特性Ｐａ〜Ｐｆを予め記憶する合成指向特性テーブルメモリ２ｍとを備えて構成される。
【００３０】
図１において、可変指向性アンテナ装置１０は、複数Ｎ個の可変指向性アンテナ素子４−１，４−２，…，４−Ｎと、各可変指向性アンテナ素子４−１，４−２，…，４−Ｎに接続された複数Ｎ個の指向性コントローラ３−１，３−２，…，３−Ｎとを備えて構成される。指向性コントローラ３−１〜３−Ｎはそれぞれ、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎに接続されたリアクタンス素子を含み、コントローラ２からの制御信号に基づいて当該リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの各電気長を変化して、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの指向特性を制御する。可変指向性アンテナ素子４−１，４−２，…，４−Ｎによって受信された各無線信号は、高周波処理回路５−１，５−２，…，５−Ｎにそれぞれ入力される。なお、本明細書において、可変指向性アンテナ素子４−１，４−２，…，４−Ｎの各指向特性を重ね合わせた指向特性を、可変指向性アンテナ装置１０の合成指向特性という。
【００３１】
また、図１において、高周波処理回路５−１，５−２，…，５−Ｎはそれぞれ、入力された無線信号に対して所定の帯域通過処理を行う高周波バンドパスフィルタと、帯域通過処理後の無線信号を増幅する低雑音増幅器と、増幅後の無線信号をベースバンド信号に直接的に復調するダイレクトコンバージョン方式の復調器と、ベースバンド信号に所定の帯域通過処理を行うベースバンドフィルタとを備える。高周波処理回路５−１，５−２，…，５−Ｎはそれぞれ、帯域通過処理後のベースバンド信号をコントローラ２及びベースバンド処理回路６に出力する。
【００３２】
さらに、図１において、ベースバンド処理回路６は、高周波処理回路５−１，５−２，…，５−Ｎから入力される各ベースバンド信号の信号レベルが実質的に一定になるように制御する複数Ｎ個のＡＧＣ（Automatic Gain Control）回路と、ＡＧＣ回路からのベースバンド信号に対してＭＩＭＯ復号化処理を行うことにより復号化信号を発生してＭＡＣ処理回路７に出力するＭＩＭＯ復号化回路とを備える。ここで、ベースバンド処理回路６は、データパケットの受信時に、各ＡＧＣ回路から出力される制御電圧である各ＡＧＣ電圧に基づいて、各ベースバンド信号に係るＲＳＳＩを算出し、各ＲＳＳＩの平均値を算出してコントローラ２に出力する。さらに、ベースバンド処理回路６は、データパケットの受信時に、各ベースバンド信号に係る総送信信号電力対雑音比（以下、Signal to Noise Ratio；以下、ＳＮＲという。）を算出し、各ＳＮＲの平均値を算出してコントローラ２に出力する。また、ＭＡＣ処理回路７は、復号化信号に含まれるデータパケットに基づいて、当該データパケットが無線通信装置１宛か否かを判断し、無線通信装置１宛であるときはベースバンド処理回路６からの復号化信号に対して所定のＭＡＣ処理を行った後、無線通信装置１からの出力信号として出力する。さらに、ＭＡＣ処理回路７は、最初のデータパケットを受信すると、パケット受信の開始を通知するパケット通信開始通知信号をコントローラ２に対して出力する一方、最後のデータパケットを受信すると、パケット受信の終了を通知するパケット通信終了通知信号をコントローラ２に対して出力する。
【００３３】
コントローラ２は、ベースバンド処理回路６からのＳＮＲに基づいて、ＳＮＲとＰＥＲとの間の所定の換算式を用いてＰＥＲを算出する。また、コントローラ２は、図４〜図７を参照して詳細後述する指向特性制御処理を実行することによって、合成指向特性Ｐａ〜Ｐｆのうちの１つの合成指向特性を選択する。さらに、コントローラ２は、可変指向性アンテナ装置１０が選択された合成指向特性を有するように、指向性コントローラ３−１〜３−Ｎを用いて可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの各指向特性を制御する。
【００３４】
次に、図２及び図３を参照して、コントローラ２の合成指向特性テーブルメモリ２ｍに予め格納される合成指向特性テーブルを、Ｎが３の場合について説明する。図２において、合成指向特性テーブルメモリ２ｍは、可変指向性アンテナ装置１０の各合成指向特性Ｐａ〜Ｐｆと、ＲＳＳＩに従って分類される２つの合成指向特性グループ（強電界グループと弱電界グループ）との間の関係を示す合成指向特性テーブルを記憶する。ここで、合成指向特性Ｐａ〜Ｐｆはそれぞれ、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−３の各指向特性を含む。また、合成指向特性テーブルメモリ２ｍは、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−３の指向特性毎に、コントローラ２から各指向性コントローラ３−１〜３−３に出力される制御信号に関するデータを記憶する。
【００３５】
図２に示すように、合成指向特性Ｐａは、詳細後述する初期合成指向特性であり、弱電界グループに含まれる。合成指向特性Ｐａにおいて、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−３はそれぞれ、指向特性Ｐａ１〜Ｐａ３を有する。また、合成指向特性Ｐｂは、強電界グループ及び弱電界グループに含まれ、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−３はそれぞれ、指向特性Ｐｂ１〜Ｐｂ３を有する。さらに、合成指向特性Ｐｃは強電界グループ及び弱電界グループに含まれ、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−３はそれぞれ、指向特性Ｐｃ１〜Ｐｃ３を有する。またさらに、合成指向特性Ｐｄは強電界グループに含まれ、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−３はそれぞれ、指向特性Ｐｄ１〜Ｐｄ３を有する。また、合成指向特性Ｐｅは強電界グループに含まれ、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−３はそれぞれ、指向特性Ｐｅ１〜Ｐｅ３を有する。さらに、合成指向特性Ｐｆは強電界グループに含まれ、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−３はそれぞれ、指向特性Ｐｆ１〜Ｐｆ３を有する。
【００３６】
次に、図３を参照して、各合成指向特性Ｐａ〜Ｐｆの具体例を説明する。図３に示すように、初期合成指向特性Ｐａにおいて、各可変指向性アンテナ素子４−１〜４−３は、実質的に無指向の指向特性Ｐａ１〜Ｐａ３をそれぞれ有する。合成指向特性Ｐｂにおいて、可変指向性アンテナ素子４−１は約９０度のビーム幅及び約２２０度のビーム方位角を有する指向特性Ｐｂ１を有し、可変指向性アンテナ素子４−２は約９０度のビーム幅及び約１００度のビーム方位角を有する指向特性Ｐｂ２を有し、可変指向性アンテナ素子４−３は約９０度のビーム幅及び約３４０度のビーム方位角を有する指向特性Ｐｂ３を有する。また、合成指向特性Ｐｃにおいて、可変指向性アンテナ素子４−１は約９０度のビーム幅及び約２３０度のビーム方位角を有する指向特性Ｐｃ１を有し、可変指向性アンテナ素子４−２は約９０度のビーム幅及び約１３０度のビーム方位角を有する指向特性Ｐｃ２を有し、可変指向性アンテナ素子４−３は約１２０度のビーム幅及び約０度のビーム方位角を有する指向特性Ｐｂ３を有する。さらに、合成指向特性Ｐｄにおいて、可変指向性アンテナ素子４−１は約７０度のビーム幅及び約２２５度のビーム方位角を有する指向特性Ｐｄ１を有し、可変指向性アンテナ素子４−２は約７０度のビーム幅及び約１３５度のビーム方位角を有する指向特性Ｐｄ２を有し、可変指向性アンテナ素子４−３は約７０度のビーム幅及び約０度のビーム方位角を有する指向特性Ｐｄ３を有する。またさらに、合成指向特性Ｐｅにおいて、可変指向性アンテナ素子４−１は約７０度のビーム幅及び約２１５度のビーム方位角を有する指向特性Ｐｅ１を有し、可変指向性アンテナ素子４−２は約７０度のビーム幅及び約１１５度のビーム方位角を有する指向特性Ｐｅ２を有し、可変指向性アンテナ素子４−３は約７０度のビーム幅及び約３４０度のビーム方位角を有する指向特性Ｐｅ３を有する。また、合成指向特性Ｐｆにおいて、可変指向性アンテナ素子４−１は約７０度のビーム幅及び約２５０度のビーム方位角を有する指向特性Ｐｆ１を有し、可変指向性アンテナ素子４−２は約７０度のビーム幅及び約１４０度のビーム方位角を有する指向特性Ｐｆ２を有し、可変指向性アンテナ素子４−３は約７０度のビーム幅及び約２０度のビーム方位角を有する指向特性Ｐｆ３を有する。
【００３７】
すなわち、図３に示すように、合成指向特性Ｐａは実質的に無指向である。また、合成指向特性Ｐｂ，Ｐｃにおいて、各可変指向性アンテナ素子４−１〜４−３の各指向特性Ｐｂ１〜Ｐｂ３及びＰｃ１〜Ｐｃ３の各ビーム幅は互いにほぼ同一である。さらに、合成指向特性Ｐｄ，Ｐｅ，Ｐｆにおいて、各可変指向性アンテナ素子４−１〜４−３の各指向特性Ｐｄ１〜Ｐｄ３，Ｐｅ１〜Ｐｅ３，Ｐｆ１〜Ｐｆ３の各ビーム幅は互いにほぼ同一であり、合成指向特性Ｐｂ，Ｐｃにおける各可変指向性アンテナ素子４−１〜４−３の各指向特性Ｐｂ１〜Ｐｂ３及びＰｃ１〜Ｐｃ３の各ビーム幅より狭い。すなわち、合成指向特性Ｐｄ〜Ｐｆは、合成指向特性Ｐｂ，Ｐｃに比較して、指向性が高い。
【００３８】
次に、図４〜図７を参照して、コントローラ２によって実行される指向特性制御処理を説明する。はじめに、コントローラ２は、データパケットの受信を行っていない受信待機状態において、可変指向性アンテナ装置１０が初期合成指向特性Ｐａを有するように、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの各指向特性を制御する。
【００３９】
次に、図４の指向特性制御処理のステップＳ１において、ＭＡＣ処理回路７からパケット通信開始通知信号を受信したか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ２の合成指向特性グループ選択処理に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１に戻る。
【００４０】
図５の合成指向特性グループ選択処理のステップＳ２１において、可変指向性アンテナ装置１０が、合成指向特性Ｐａ〜Ｐｆのうち、最も無指向に近い初期合成指向特性Ｐａを有するように、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの各指向特性を制御する。そして、ステップＳ２２において、パケット数Ｐにゼロを代入し、ステップＳ２３においてデータパケットを受信し、さらに、ステップＳ２４において、パケット数Ｐに１を加算する。次に、ステップＳ２５において、ベースバンド処理回路６から入力されたＲＳＳＩを記憶した後、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６において、パケット数Ｐが所定のパケット数Ｐ１以上か否かが判断され、ＮＯのときはステップＳ２３に戻る一方、ＹＥＳのときはステップＳ２７に進む。ステップＳ２７において、記憶されたＰ１個のＲＳＳＩの平均値ＲＳＳＩａが算出され、ステップＳ２８において、算出された平均値ＲＳＳＩａが所定のしきい値Ｒｐより小さいか否かが判断される。ステップＳ２８においてＹＥＳのときは、ステップＳ２９に進み、合成指向特性テーブルメモリ２ｍにおける弱電界グループを選択して図４の指向特性制御処理に戻る。一方、ステップＳ２８においてＮＯのときは、ステップＳ３０に進み、合成指向特性テーブルメモリ２ｍにおける強電界グループを選択して図４の指向特性制御処理に戻る。
【００４１】
図４の指向特性制御処理に戻り、ステップＳ３に進む。ステップＳ３の第１の候補設定処理において、合成指向特性テーブルを参照して、合成指向特性グループ選択処理によって選択された合成指向特性グループに含まれるすべての合成指向特性を、合成指向特性候補に設定し、ステップＳ４の合成指向特性選択処理に進む。
【００４２】
図６の合成指向特性選択処理のステップＳ３１において、パケット数Ｐにゼロを代入する。そして、ステップＳ３２において、合成指向特性候補の中から最初の候補を選択し、ステップＳ３３において、可変指向性アンテナ装置１０が選択された合成指向特性候補を有するように、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの指向特性を制御し、ステップＳ３４に進む。次に、ステップＳ３４において、データパケットを受信し、ステップＳ３５において、ベースバンド処理回路６から入力されたＳＮＲに基づいてＰＥＲを算出し、記憶する。さらに、ステップＳ３６において、現在選択されている合成指向特性が最後の合成指向特性候補であるか否かが判断され、ＮＯのときはステップＳ３７に進んで次の合成指向特性候補を選択し、ステップＳ３３に戻る。一方、ステップＳ３６においてＹＥＳのときは、ステップＳ３８においてパケット数Ｐに１を加算し、そして、ステップＳ３９においてパケット数Ｐが所定のパケット数Ｐ２以上か否かが判断される。ステップＳ３９においてＮＯのときはステップＳ３２に戻る一方、ＹＥＳのときはステップＳ４０に進む。
【００４３】
図６のステップＳ４０において、記憶されたＰＥＲに基づいて、合成指向特性候補毎に、記憶されたＰ２個のＰＥＲの平均値を算出し、ステップＳ４１において、算出されたＰＥＲの平均値が最も大きい合成指向特性を、合成指向特性候補から削除してステップＳ４２に進む。ステップＳ４２において、現在残っている合成指向特性候補の数が１つであるか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ４３に進む一方、ＮＯのときはステップＳ４５に進む。そして、ステップＳ４３において、最後に残った合成指向特性候補を選択し、ステップＳ４４において、合成指向特性を選択できたか否かを示すフラグＩＦに１を代入して図４の指向特性制御処理に戻る。
【００４４】
一方、ステップＳ４５において、算出されたＰＥＲの平均値が所定のしきい値ＰＥＲ１以上である合成指向特性候補が候補から削除され、ステップＳ４６において、現在残っている合成指向特性候補の数が１つであるか否かが判断される。ステップＳ４６においてＹＥＳのときはステップＳ４３に進む一方、ＮＯのときはステップＳ４７に進む。さらに、ステップＳ４７において、現在残っている合成指向特性候補の数がゼロ個であるか否かが判断され、ＮＯのときはステップＳ３１に戻る一方、ＹＥＳのときはステップＳ４８に進む。ステップＳ４８において、フラグＩＦに０を代入し、図４の指向特性制御処理に戻る。
【００４５】
図４の指向特性制御処理に戻り、ステップＳ５に進み、フラグＩＦが１であるか否か（すなわち、合成指向特性を選択できたか否か）が判断され、ＮＯのときはステップＳ２の合成指向特性グループ選択処理に戻る一方、ＹＥＳのときはステップＳ６に進む。
【００４６】
ここで、図４において、後述するステップＳ６〜Ｓ１４の処理は、合成指向特性選択処理によって選択された合成指向特性を有するように可変指向性アンテナ装置１０を制御したときに、パケット通信を行う定常状態における受信処理である。
【００４７】
図４のステップＳ６において、可変指向性アンテナ装置１０が選択された合成指向特性を有するように、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの各指向特性を制御し、ステップＳ７の基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）算出処理に進む。
【００４８】
図７の基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）算出処理のステップＳ５１においてパケット数Ｐにゼロを代入し、ステップＳ５２においてデータパケットを受信した後、ステップＳ５３においてパケット数Ｐに１を加算する。そして、ステップＳ５４において、ベースバンド処理回路６から入力されたＲＳＳＩを記憶した後、ステップＳ５５に進む。ステップＳ５５において、パケット数Ｐが所定のパケット数Ｐ３以上か否かが判断され、ＮＯのときはステップＳ５２に戻る一方、ＹＥＳのときはステップＳ５６に進む。ステップＳ５６において、記憶されたＰ３個のＲＳＳＩの平均値が基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）として算出され、図４の指向特性制御処理に戻る。
【００４９】
図４の指向特性制御処理に戻り、ステップＳ７において基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）算出処理を終了した後、ステップＳ８においてパケット数Ｐｅにゼロを代入し、ステップＳ９においてデータパケットを受信する。次に、ステップＳ１０において、ベースバンド処理回路６から入力されたＲＳＳＩを記憶するとともに、ベースバンド処理回路６から入力されたＳＮＲに基づいてＰＥＲを算出して記憶し、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１において、ＭＡＣ処理回路７からパケット通信終了通知信号を受信したか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ１に戻る一方、ＮＯのときはステップＳ１２に進む。ステップＳ１２において、最新のＰＥＲが所定のしきい値ＰＥＲ２より小さいか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ８に戻る一方、ＮＯのときはステップＳ１３に進む。そして、ステップＳ１３において、パケット数Ｐｅに１を加算しステップＳ１４に進む。ステップＳ１４において、パケット数Ｐｅが所定のしきい値Ｐｅｃ以上か否かが判断され、ＮＯのときはステップＳ９に戻る一方、ＹＥＳのときはステップＳ１５に進む。すなわち、電波伝搬環境の変化などによって無線信号の信号品質レベルが低下し、所定のパケット数Ｐｅｃ個だけ連続して、ＰＥＲが所定のしきい値ＰＥＲ２より小さくなったとき、定常状態における受信処理を終了してステップＳ１５に進む。
【００５０】
図４のステップＳ１５において、最新のＰｅｃ個のパケットにおけるＲＳＳＩの平均値ＲＳＳＩｂが算出され、ステップＳ１６に進む。そして、ステップＳ１６において、ＲＳＳＩの平均値ＲＳＳＩｂと、定常状態における基準ＲＳＳＩｒとの間の差の大きさが所定のしきい値ΔＲｃ以上か否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ２に戻る一方、ＮＯのときはステップＳ１７に進む。ステップＳ１７の第２の候補設定処理において、合成指向特性テーブルを参照して、現在選択されている合成指向特性グループに含まれ選択されている合成指向特性以外の合成指向特性を、合成指向特性候補に設定して、ステップＳ４に戻る。
【００５１】
すなわち、図４において、コントローラ２は、まず、合成指向特性グループ選択処理（ステップＳ２）によって、無線信号の信号レベルを示すＲＳＳＩに基づいて強電界グループ又は弱電界グループを選択する。次に、合成指向特性選択処理（ステップＳ４）によって、無線信号の信号品質レベルを示すＰＥＲに基づいて、選択された合成指向特性グループ内の合成指向特性から１つの合成指向特性を選択し、定常状態における受信処理（ステップＳ４〜ステップＳ１４）に進む。定常状態において、可変指向性アンテナ装置１０が選択された合成指向特性を有するように、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの各指向特性を制御したときに（ステップＳ６）、基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）算出処理（ステップＳ７）によって、定常状態における基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）を算出する。そして、ＰＥＲの時間変化に基づいて、定常状態における受信処理を開始したとき（ステップＳ６）に比較して、電波伝搬環境の変化などによって無線信号の信号品質レベルが所定のレベルに低下したことを検出する（ステップＳ１４）と、定常状態における受信処理を終了する。その後、コントローラ２は、定常状態における基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）と、最新のＲＳＳＩの平均値ＲＳＳＩｒと差の大きさが所定のしきい値ΔＲｃ以上か否かを判断する（ステップＳ１６）。ここで、電波伝搬経路を人が横切ったときの電波伝搬環境の変化のように、瞬間的で微小の電波伝搬環境の変化が起きた場合は、最新のＲＳＳＩの平均値ＲＳＳＩｂと基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）との差の大きさは、所定のしきい値ΔＲｃ未満であり、コントローラ２は、現在選択されている合成指向特性グループに含まれ選択されている合成指向特性以外の合成指向特性の中から、合成指向特性選択処理によって、別の合成指向特性を選択する（ステップＳ１７，Ｓ４，Ｓ５）。一方、電波伝搬環境が比較的大きく変化した場合は、最新のＲＳＳＩの平均値ＲＳＳＩｂと基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）との差の大きさは、所定のしきい値ΔＲｃ以上であり、コントローラ２は、合成指向特性テーブルメモリ２ｍ内の全ての合成指向特性Ｐａ〜Ｐｆの中から、別の合成指向特性を選択する（ステップＳ２〜ステップＳ５）。
【００５２】
なお、図４におけるステップＳ６、図５におけるステップＳ２１、図６におけるステップＳ３３における可変指向性アンテナ装置１０の指向特性の制御は、パケット通信において、可変指向性アンテナ装置１０の合成指向特性を切り換えるのに必要な時間期間を確保できるタイミングで行われる。例えば、無線通信装置１が、受信したデータパケットに対する肯定応答信号を含むパケットを送信側の無線通信装置に対して送信し、次のデータパケットを受信するまでの時間期間に、可変指向性アンテナ装置１０の合成指向特性を切り換えればよい。
【００５３】
次に、コントローラ２による指向特性制御処理の一例を、Ｎが３の場合について説明する。例えば、図５の合成指向特性グループ選択処理のステップＳ２８において、ＲＳＳＩの平均値ＲＳＳＩａが所定のしきい値Ｒｐより小さいとき、ステップＳ２９において弱電界グループが選択される。そして、図４のステップＳ３（第１の候補設定処理）において、弱電界グループに含まれる合成指向特性Ｐａ〜Ｐｃが、合成指向特性候補に設定される。次に、図６の合成指向特性選択処理において、１パケット毎に、合成指向特性を合成指向特性Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃの間で変化させながら、各合成指向特性について、所定のパケット数Ｐ２個だけＰＥＲを記憶する。次に、合成指向特性Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ毎に、記憶されたＰ２個のＰＥＲの平均値を算出する。ここで、例えば、合成指向特性Ｐｃに係るＰＥＲの平均値が最も大きいときは、合成指向特性Ｐｃを合成指向特性候補から削除する。さらに、残りの合成指向特性候補Ｐａ，Ｐｂに係るＰＥＲの平均値が所定のしきい値ＰＥＲ１未満のとき、１パケット毎に、合成指向特性を合成指向特性Ｐａ，Ｐｂの間で変化させながら、各合成指向特性について、所定のパケット数Ｐ２個だけＰＥＲを記憶する。そして、合成指向特性Ｐａ，Ｐｂ毎に、記憶されたＰ２個のＰＥＲの平均値を算出する。ここで、合成指向特性Ｐａに係るＰＥＲの平均値が合成指向特性Ｐｂに係るＰＥＲの平均値より大きいとき、合成指向特性Ｐｂが選択され、合成指向特性選択処理を終了する。
【００５４】
次に、図４の定常状態における受信処理において、可変指向性アンテナ装置１０が合成指向特性Ｐｂを有するように、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの各指向特性を制御したときに、基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）を算出する。そして、電波伝搬環境の変化などによって無線信号の信号品質レベルが低下し、所定のパケット数Ｐｅｃ個だけ連続して、ＰＥＲが所定のしきい値ＰＥＲ２より小さくなったとき、定常状態における受信処理を終了する。ここで、基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）と、最新のＰｅｃ個のデータパケットにおけるＲＳＳＩの平均値ＲＳＳＩｂとの差の大きさが所定のしきい値ΔＲｃ未満のときは、弱電界グループに含まれ、現在選択されている合成指向特性Ｐｂ以外の合成指向特性Ｐａ，Ｐｃが合成指向特性候補に設定される。さらに、合成指向特性選択処理によって、合成指向特性候補Ｐａ，Ｐｃから合成指向特性を選択し直す。
【００５５】
本実施形態に係る無線通信装置１によれば、合成指向特性選択処理において選択された合成指向特性を有するように可変指向性アンテナ装置１０を制御する定常状態における受信処理において、データパケット受信時の無線受信信号の信号品質レベルであるＰＥＲに基づいて、無線受信信号の品質レベルが所定のレベル以下まで低下したか否かを判断する。従って、特許文献１に記載のアンテナ指向性制御システムとは異なり、定常状態において電波伝搬環境の変化を検出するための計測信号の送受信及びアンテナ制御を行う必要が無く、スループットの低下を回避できる。さらに、無線受信信号の品質レベルが所定のレベルに低下したときにのみ、可変指向性アンテナ装置１０の合成指向特性を変化させるように制御するので、特許文献２に記載のアンテナ選択ダイバーシチ装置に比較とは異なり、電波伝搬環境の変化を検出するためのアンテナ制御を行う必要が無く、スループットの低下を回避できる。従って、本実施形態に係る無線通信装置１によれば、従来技術に比較して、電波伝搬環境が変動するときにもデータ信号を高速かつ安定して送受信できる。
【００５６】
また、本実施形態に係る無線通信装置１によれば、コントローラ２は、基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）と最新のＲＳＳＩとの差の大きさが所定のしきい値ΔＲｃ以上のときは、合成指向特性グループ選択処理（ステップＳ２）と、第１の候補設定処理（ステップＳ３）と、合成指向特性選択処理（ステップＳ４）とを実行することにより別の合成指向特性を選択し、上記差の大きさが所定のしきい値ΔＲｃ未満のときは、第２の候補設定処理（ステップＳ１７）と、合成指向特性選択処理（ステップＳ４）とを実行することにより別の合成指向特性を選択する。従って、上記差の大きさが所定のしきい値ΔＲｃ未満のときは、合成指向特性グループ選択処理は行われないので、従来技術に比較して、現在の電波伝搬環境において最適な合成指向特性の選択に必要な時間を短縮でき、電波伝搬環境の変動に対してより早く追随する。
【００５７】
さらに、本実施形態によれば、１つの可変指向性アンテナ素子で複数の指向特性を実現できるので、従来技術に比較して、ＭＩＭＯ伝送方式の無線通信装置を小型化できる。
【００５８】
第１の実施形態の第１の変形例．
図８は、本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係る合成指向特性選択処理Ｓ４Ａを示すフローチャートである。第１の変形例は、上記第１の実施形態に比較して、図１のコントローラ２によって実行される合成指向特性選択処理Ｓ４（図６）を、合成指向特性選択処理Ｓ４Ａに置き換えたものである。
【００５９】
図８において、始めに、ステップＳ３２において、合成指向特性候補の中から最初の候補を選択し、ステップＳ３３において、可変指向性アンテナ装置１０が選択された合成指向特性候補を有するように、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの指向特性を制御する。次に、ステップＳ３１において、パケット数Ｐにゼロを代入する。そして、ステップＳ３４において、データパケットを受信し、ステップＳ３５において、ベースバンド処理回路６から入力されたＳＮＲに基づいてＰＥＲを算出し、記憶する。さらに、ステップＳ３８においてパケット数Ｐに１を加算し、ステップＳ３９においてパケット数Ｐが所定のパケット数Ｐ２以上か否かが判断される。ステップＳ３９においてＮＯのときはステップＳ３４に戻る一方、ＹＥＳのときはステップＳ３６に進む。また、ステップＳ３６では、現在選択されている合成指向特性が最後の合成指向特性候補であるか否かが判断され、ＮＯのときはステップＳ３７に進んで次の合成指向特性候補を選択し、ステップＳ３３に戻る。一方、ステップＳ３６においてＹＥＳのときは、ステップＳ４０に進む。ステップＳ４０以降は、図６の合成指向特性選択処理Ｓ４におけるステップＳ４０〜Ｓ４７と同じ処理を行う。
【００６０】
第１の変形例は、上述の第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【００６１】
第１の実施形態の第２の変形例．
図９は、本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係る合成指向特性選択処理Ｓ４Ａを示すフローチャートである。第２の変形例は、上記第１の実施形態に比較して、図１のコントローラ２によって実行される合成指向特性選択処理Ｓ４（図６）を、合成指向特性選択処理Ｓ４Ｂに置き換えたものである。
【００６２】
図９において、まず、図６の合成指向特性選択処理Ｓ４と同様に、ステップＳ３１〜Ｓ４０の処理を行う。そして、ステップＳ４０に引き続き、ステップＳ４９において、ＰＥＲの平均値が最も小さい合成指向特性候補を選択し、ステップＳ４４において、合成指向特性を選択できたか否かを示すフラグＩＦに１を代入して図４の指向特性制御処理に戻る。
【００６３】
第２の変形例に係る合成指向特性選択処理Ｓ４Ｂは、第１の実施形態に係る合成指向特性選択処理Ｓ４に比較して、ステップＳ４１〜Ｓ４８を、ステップＳ４４，Ｓ４９に置き換えたので、合成指向特性候補を早く、確実に選択できる。さらに、合成指向特性候補を必ず選択できるので、図４のステップＳ５における判断処理を省略できる。
【００６４】
第１の実施形態の第３の変形例．
図１０は、本発明の第１の実施形態の第３の変形例に係る合成指向特性選択処理Ｓ４Ａを示すフローチャートである。第３の変形例は、第２の変形例に比較して、図１のコントローラ２によって実行される合成指向特性選択処理Ｓ４Ｂ（図９）を、合成指向特性選択処理Ｓ４Ｃに置き換えたものである。
【００６５】
図１０において、第１の変形例に係る合成指向特性選択処理Ｓ４Ａ（図８）と同様に、始めに、ステップＳ３２において、合成指向特性候補の中から最初の候補を選択し、ステップＳ３３において、可変指向性アンテナ装置１０が選択された合成指向特性候補を有するように、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの指向特性を制御する。次に、ステップＳ３１において、パケット数Ｐにゼロを代入する。そして、ステップＳ３４において、データパケットを受信し、ステップＳ３５において、ベースバンド処理回路６から入力されたＳＮＲに基づいてＰＥＲを算出し、記憶する。さらに、ステップＳ３８においてパケット数Ｐに１を加算し、ステップＳ３９においてパケット数Ｐが所定のパケット数Ｐ２以上か否かが判断される。ステップＳ３９においてＮＯのときはステップＳ３４に戻る一方、ＹＥＳのときはステップＳ３６に進む。また、ステップＳ３６では、現在選択されている合成指向特性が最後の合成指向特性候補であるか否かが判断され、ＮＯのときはステップＳ３７に進んで次の合成指向特性候補を選択し、ステップＳ３３に戻る。一方、ステップＳ３６においてＹＥＳのときは、ステップＳ４０に進む。ステップＳ４０において、記憶されたＰＥＲに基づいて、合成指向特性候補毎に、記憶されたＰ２個のＰＥＲの平均値を算出する。
【００６６】
そして、第２の変形例に係る合成指向特性選択処理Ｓ４Ｂ（図９）と同様に、ステップＳ４０に引き続き、ステップＳ４９において、ＰＥＲの平均値が最も小さい合成指向特性候補を選択し、ステップＳ４４において、合成指向特性を選択できたか否かを示すフラグＩＦに１を代入して図４の指向特性制御処理に戻る。
【００６７】
第３の変形例は、第２の変形例と同様の効果を奏する。
【００６８】
第２の実施形態．
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る指向特性制御処理を示すフローチャートである。本実施形態に係る指向特性制御処理は、第１の実施形態に係る指向特性制御処理（図４参照。）に比較して、定常状態における受信処理中に第２のパラメータであるＰＥＲに代えて可変指向性アンテナ装置１０によって受信された無線信号の品質レベルである第３のパラメータであるＰＨＹレートを測定したことを特徴としている。具体的には、図１１の合成指向特性選択処理は、図４の合成指向特性処理のステップＳ１０及びＳ１２の各処理をステップＳ１０Ａ及びステップＳ１２Ａの各処理にそれぞれ置き換えたものである。
【００６９】
本実施形態において、ベースバンド処理回路６は、データパケットの受信時に、各ベースバンド信号に係るパケットの物理伝送速度（以下、ＰＨＹレートという。）を算出し、各ＰＨＹレートの平均値を算出してコントローラ２に出力する。例えば、ＩＥＥＥ（Ｔｈｅ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，  Ｉｎｃ．）によって規格化されているＩＥＥＥ８０２．１１系の無線ＬＡＮシステムでは、パケットを送信する端末が、過去の伝送状況に応じてパケットのＰＨＹレートを決定して送信する。このとき、パケットを受信する端末は、受信信号を正しく復調するために当該パケットのＰＨＹレート、すなわち、変調方式及び符号化率の情報を必要とする。このため、パケットを送信する端末は当該パケットの先頭部にあるシグナル領域にパケットのＰＨＹレートに関する情報を付加し、受信する端末が信号を復調できるようにしている。ベースバンド処理回路６は、パケット受信信号のシグナル領域を処理することにより各ベースバンド信号に係るＰＨＹレートを算出する。コントローラ２は、ステップＳ１０Ａにおいて、ベースバンド処理回路６から入力されたＲＳＳＩ及びＰＨＹレートを記憶する。そして、ステップＳ１２Ａにおいて、最新のＰＨＹレートが所定のしきい値ＰＨＹ１より大きいか否かが判断される。
【００７０】
本実施形態は、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【００７１】
第２の実施形態の第１の変形例．
図１２は、本発明の第２の実施形態の第１の変形例において合成指向特性テーブルメモリ２ｍに格納された合成指向特性分類情報を示す概念図である。第１及び第２の実施形態において、合成指向特性テーブルメモリ２ｍは、可変指向性アンテナ装置１０の合成指向特性分類情報を、当該合成指向特性分類情報を含むテーブル形式で記憶した。本変形例では、図１２に示すように、合成指向特性テーブルメモリ２ｍは、可変指向性アンテナ装置１０の合成指向特性分類情報を、当該合成指向特性分類情報を含む３階層のツリー形式で記憶する。本変形例は、第１の実施形態及び第２の実施形態と同様の効果を奏する。
【００７２】
第３の実施形態．
図１３は、本発明の第３の実施形態において合成指向特性テーブルメモリ２ｍに格納された合成指向特性分類情報を示す概念図である。また、図１４及び図１５は、本発明の第３の実施形態に係る指向特性制御処理を示すフローチャートである。本実施形態は、第２の実施形態に比較して、可変指向性アンテナ装置１０の合成指向特性分類情報を、当該合成指向特性分類情報を含む４階層のツリー形式で記憶したことを特徴としている。
【００７３】
図１３に示すように、合成指向特性テーブルメモリ２ｍは、可変指向性アンテナ装置１０の合成指向特性分類情報を、当該合成指向特性分類情報を含む４階層のツリー形式で記憶する。図１３において、合成指向特性Ｐａ〜Ｐｐは、合成指向特性Ｐａ〜Ｐｈを含むグループＡ及び合成指向特性Ｐｉ〜Ｐｐを含むグループＢに分類される。また、グループＡに含まれる合成指向特性Ｐａ〜Ｐｈは、合成指向特性Ｐａ〜Ｐｄを含むサブグループＡ１及び合成指向特性Ｐｅ〜Ｐｈを含むサブグループＡ２に分類される。さらに、グループＢに含まれる合成指向特性Ｐｉ〜Ｐｐは、合成指向特性Ｐｉ〜Ｐｌを含むサブグループＢ１及び合成指向特性Ｐｍ〜Ｐｐを含むサブグループＢ２に分類される。ここで、合成指向特性Ｐａは第１の初期合成指向特性であり、合成指向特性Ｐｈ及びＰｐは第２の初期合成指向特性である。
【００７４】
なお、本実施形態において、ベースバンド処理回路６は、データパケットの受信時に、各ＡＧＣ回路から出力される制御電圧である各ＡＧＣ電圧に基づいて、可変指向性アンテナ素子４−１を用いて受信された無線信号のベースバンド信号に係るＲＳＳＩ１及び可変指向性アンテナ素子４−２を用いて受信された無線信号のベースバンド信号に係るＲＳＳＩ２を算出してコントローラ２に出力する。
【００７５】
図１４のステップＳ１において、ＭＡＣ処理回路７からパケット通信開始通知信号を受信したか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ２Ａの合成指向特性グループ選択処理に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１に戻る。
【００７６】
ステップＳ２Ａの合成指向特性グループ選択処理は、図５の合成指向特性グループ選択処理において、ステップＳ２１における「初期合成指向特性Ｐａ」を「第１の初期合成指向特性Ｐａ」に置き換え、ステップＳ２７における「ＲＳＳＩ」を「ＲＳＳＩ１」に置き換え、ステップＳ２９における「弱電界グループ」を「グループＡ」に置き換え、ステップＳ３０における「強電界グループ」を「グループＢ」に置き換えたものである。すなわち、合成指向特性グループ選択処理によって、ＲＳＳＩ１に基づいてグループＡ又はグループＢが選択される。
【００７７】
次に、ステップＳ２Ｂにおける合成指向特性サブグループ選択処理が実行される。合成指向特性サブグループ選択処理では、ステップＳ２Ａの合成指向特性グループ選択処理と同様に、ＲＳＳＩ２に基づいてステップＳ２Ａにおいて選択されたグループ内のサブグループが選択される。例えば、ステップＳ２ＡにおいてグループＡが選択されたときは、第２の初期合成指向特性Ｐｈを用いてＲＳＳＩ２に基づいてサブグループＡ１又はＡ２が選択される。また、ステップＳ２ＡにおいてグループＢが選択されたときは、第２の初期合成指向特性Ｐｐを用いてＲＳＳＩ２に基づいてサブグループＢ１又はＢ２が選択される。
【００７８】
次に、ステップＳ３Ａの第１の候補設定処理において、合成指向特性テーブルメモリ２ｍを参照して、合成指向特性サブグループ選択処理によって選択されたサブグループに含まれるすべての合成指向特性を、合成指向特性候補に設定し、ステップＳ４の合成指向特性選択処理に進む。ステップＳ４の合成指向特性選択処理では、第１及び第２の実施形態と同様に、合成指向特性候補の中から１つの合成指向特性が選択され、もしくは選択されない。
【００７９】
ステップＳ４に引き続き、ステップＳ５において、フラグＩＦが１であるか否か（すなわち、合成指向特性を選択できたか否か）が判断され、ＮＯのときはステップＳ２Ｂの合成指向特性サブグループ選択処理に戻る一方、ＹＥＳのときはステップＳ６に進む。
【００８０】
ステップＳ６において、可変指向性アンテナ装置１０が選択された合成指向特性を有するように、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの各指向特性を制御し、ステップＳ７の基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩ１ｒ、ＲＳＳＩ２ｒ）算出処理に進む。ステップＳ７において、図７の基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）算出処理と同様に、直前のＰ３個のパケットのＲＳＳＩ１の平均値である基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩ１ｒ）及び直前のＰ３個のパケットのＲＳＳＩ２の平均値である基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩ２ｒ）が算出される。
【００８１】
引き続き、ステップＳ８においてパケット数Ｐｅにゼロを代入し、ステップＳ９においてデータパケットを受信する。次に、ステップＳ１０Ｂにおいて、ベースバンド処理回路６から入力されたＲＳＳＩ１、ＲＳＳＩ２及びＰＨＹレートを記憶し、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１において、ＭＡＣ処理回路７からパケット通信終了通知信号を受信したか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ１に戻る一方、ＮＯのときはステップＳ１２Ａに進む。ステップＳ１２Ａにおいて、最新のＰＨＹレートが所定のしきい値ＰＨＹ１より大きいか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ８に戻る一方、ＮＯのときはステップＳ１３に進む。そして、ステップＳ１３において、パケット数Ｐｅに１を加算しステップＳ１４に進む。ステップＳ１４において、パケット数Ｐｅが所定のしきい値Ｐｅｃ以上か否かが判断され、ＮＯのときはステップＳ９に戻る一方、ＹＥＳのときはステップＳ１５Ａに進む。
【００８２】
ステップＳ１５Ａにおいて、最新のＰｅｃ個のパケットにおけるＲＳＳＩ２の平均値ＲＳＳＩ２ｂが算出され、ステップＳ１６Ａに進む。そして、ステップＳ１６Ａにおいて、ＲＳＳＩ２の平均値ＲＳＳＩ２ｂと、定常状態における基準ＲＳＳＩ２ｒとの間の差の大きさが所定のしきい値ΔＲ２ｃ以上か否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ１６Ｂに進む一方、ＮＯのときはステップＳ１７Ａに進む。ステップＳ１７Ａの第２の候補設定処理において、合成指向特性テーブルメモリ２ｍを参照して、現在選択されているサブグループに含まれ選択されている合成指向特性以外の合成指向特性を、合成指向特性候補に設定して、ステップＳ４に戻る。
【００８３】
ステップＳ１６Ｂでは、最新のＰｅｃ個のパケットにおけるＲＳＳＩ１の平均値ＲＳＳＩ１ｂが算出され、算出された平均値ＲＳＳＩ１ｂと、定常状態における基準ＲＳＳＩ１ｒとの間の差の大きさが所定のしきい値ΔＲ１ｃ以上か否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ２Ａに戻る一方、ＮＯのときはステップＳ２Ｂに戻る。
【００８４】
本実施形態によれば、第２の実施形態に比較して多くの合成指向特性Ｐａ〜Ｐｐの中から効率的に合成指向特性を選択できる。なお、本実施形態において、可変指向性アンテナ装置１０の合成指向特性分類情報を、当該合成指向特性分類情報を含む４階層のツリー形式で記憶したが、本発明はこれに限られず、５階層以上の複数階層のツリー形式で記憶してもよい。
【００８５】
なお、上記各実施形態及び各変形例において、図４、図１１及び図１５のステップＳ１４におけるパケット数の所定のしきい値Ｐｅｃ、図５のステップＳ２６における所定のパケット数Ｐ１、図６，図８〜図１０のステップＳ３９における所定のパケット数Ｐ２及び図７のステップＳ５５における所定のパケット数Ｐ３はそれぞれ、例えば、ＲＳＳＩの平均値を適正に算出するために必要な期間に対応するパケット数に設定される。好ましくは、図４、図１１及び図１５のステップＳ１４におけるパケット数の所定のしきい値Ｐｅｃと図７のステップＳ５５における所定のパケット数Ｐ３は同じ値を有する。また、図４のステップＳ１２におけるＰＥＲの所定のしきい値ＰＥＲ２、図１１及び図１５のステップＳ１２ＡにおけるＰＨＹレートのしきい値ＰＨＹ１、及び図６，図８のステップＳ４５におけるＰＥＲの所定のしきい値ＰＥＲ１はそれぞれ、例えば、所定の無線通信規格によって要求されるＰＥＲの最大値などの、所定の無線通信品質に基づいて設定される。
【００８６】
また、上記各実施形態及び各変形例において、図４、図１１及び図１５のステップＳ１４を、ステップＳ７の終了後からの経過時間がＲＳＳＩの平均値を適正に算出するために必要な時間（以下、時間Ｔｒｓｓｉという。）以上か否かを判断するステップに置き換えてもよく、図５のステップＳ２６を、ステップＳ２１の終了後からの経過時間がＴｒｓｓｉ以上か否かを判断するステップに置き換えてもよく、図６，図８〜図１０のステップＳ３９を、合成指向特性選択処理の開始からの経過時間がＴｒｓｓｉ以上か否かを判断するステップに置き換えてもよく、図７のステップＳ５５を、基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）算出処理の開始からの経過時間がＴｒｓｓｉ以上か否かを判断するステップに置き換えてもよい。この場合、無線通信装置は、上記経過時間の測定のためのタイマ回路をさらに備える。
【００８７】
また、上記各実施形態及び各変形例において、図５のステップＳ２８における、弱電界グループと強電界グループ（図２及び図３参照）との間でいずれを選択するかを決定するために用いられるＲＳＳＩの所定のしきい値Ｒｐ及び図４及び図１１のステップＳ１６における所定のしきい値ΔＲｃは、例えば、各合成指向特性Ｐａ〜Ｐｆを有するように可変指向性アンテナ装置１０を制御したときに、所定の無線通信品質（例えば、所定のＰＥＲ）を得るために必要な各ＲＳＳＩに基づいて設定される。例えば、弱電界グループと強電界グループ（図３参照）との間でいずれを選択するかを決定するために用いられるＲＳＳＩの所定のしきい値Ｒｐを、合成指向特性Ｐｂを有するように可変指向性アンテナ装置１０を制御したときに所定のＰＥＲを得るために必要なＲＳＳＩに設定してもよい。また、図４及び図１１のステップＳ１６における所定のしきい値ΔＲｃ、図１４のステップＳ１６Ａにおける所定のしきい値ΔＲ２ｃ及び図１４のステップＳ１６Ｂにおける所定のしきい値ΔＲ１ｃを、合成指向特性Ｐｂを有するように可変指向性アンテナ装置１０を制御したときに所定のＰＥＲを得るために必要なＲＳＳＩと、合成指向特性Ｐａを有するように可変指向性アンテナ装置１０を制御したときに所定のＰＥＲを得るために必要なＲＳＳＩとの差の値に設定してもよい。
【００８８】
またさらに、上記各実施形態及び各変形例において、合成指向特性テーブルメモリ２ｍは、２つの合成指向特性グループの合成指向特性を記憶したが、本発明はこれに限られず、３つ以上の複数の合成指向特性グループの合成指向特性を記憶してもよい。
【００８９】
また、上記各実施形態及び各変形例において、ＭＡＣ処理回路７がパケット通信開始通知信号及びパケット通信終了開始通知信号を発生してコントローラ２に出力した。しかしながら、本発明はこれに限らず。例えば、高周波処理回路５−１〜５−Ｎ、ベースバンド処理回路６又はさらに上位層のプロトコル処理回路（図示しない）が、パケット通信開始通知信号及びパケット通信終了開始通知信号を発生してコントローラ２に出力してもよい。
【００９０】
さらに、上記各実施形態及び各変形例において、ベースバンド処理回路６がＲＳＳＩを算出してコントローラ２に出力した。しかしながら、本発明はこれに限らず、例えば、高周波処理回路５−１〜５−Ｎが各ベースバンド信号の電力レベルに基づいてＲＳＳＩを算出した後、コントローラ２に出力し、コントローラ２が入力される各ＲＳＳＩの平均値を算出して、図４及び図１１の各指向特性制御処理に用いてもよい。
【００９１】
またさらに、コントローラ２、合成指向特性テーブルメモリ２ｍ及び指向性コントローラ３−１〜３−Ｎをそれぞれ、ハードウェア又はソフトウェアのいずれで実現してもよい。また、可変指向性アンテナ装置１０は、上記各実施形態における構成に限られず、合成指向特性を変化できる構成を有していればよい。例えば、可変指向性アンテナ装置１０は、１つの可変指向性アンテナ素子のみを含んでもよい。
【００９２】
上記各実施形態及び各変形例において、指向性コントローラ３−１〜３−Ｎはそれぞれ、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎに接続されたリアクタンス素子を含み、コントローラ２からの制御信号に基づいて当該リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの各電気長を変化して、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの指向特性を制御した。しかしながら、本発明はこれに限らず、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎはそれぞれ、給電アンテナ素子と無給電アンテナ素子とを備え、指向性コントローラ３−１〜３−Ｎはそれぞれ、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの各無給電素子にそれぞれ接続されたＰＩＮダイオードを含み、コントローラ２からの制御信号によってＰＩＮダイオードに所定のバイアス電圧を印加することにより、当該ＰＩＮダイオードに接続された無給電素子を反射器として動作させることで、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの指向特性を制御してもよい。
【００９３】
また、図５の合成指向特性グループ選択処理において、合成指向特性Ｐａ〜Ｐｆのうち、最も無指向に近い初期合成指向特性Ｐａを有するように、可変指向性アンテナ装置１０の可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの指向特性を制御したときにＲＳＳＩを測定し、測定されたＲＳＳＩに基づいて弱電界グループ又は強電界グループのいずれかを選択した。しかしながら、本発明はこれに限らず、初期合成指向特性Ｐａに代えて、ＲＳＳＩの測定に適した、実質的に無指向である合成指向特性を用いてもよい。また、初期合成指向特性Ｐａに代えて、合成指向特性テーブルに含まれない、実質的に無指向である他の合成指向特性を用いてもよい。
【００９４】
さらに、上記第１の実施形態及び各変形例において、第１のパラメータを用いて合成指向特性グループ選択処理（図５参照。）を行うことにより弱電界グループ及び強電界グループの内の１つのグループを選択した。そして、第２のパラメータを用いて合成指向特性選択処理（図６，図８，図９及び図１０参照。）を行うことにより、選択されたグループに含まれる合成指向特性の中から１つの合成指向特性を選択した。さらに、定常状態における受信処理（図４及び図１１参照。）では、第３のパラメータを用いて無線信号の品質レベルが所定の品質レベル以下に低下したことを検出した。ここで、第１の実施形態では第１、第２及び第３のパラメータはそれぞれＲＳＳＩ、ＰＥＲ及びＰＥＲであり、第２の実施形態では第１、第２及び第３のパラメータはそれぞれＲＳＳＩ、ＰＥＲ及びＰＨＹレートであった。しかしながら、本発明はこれに限られず、第１乃至第３のパラメータは、可変指向性アンテナ装置１０によって受信された無線信号の品質レベルをそれぞれ示し、かつ第１のパラメータと第２のパラメータとが互いに異なればよい。また、第２のパラメータと第３のパラメータとは互いに同一であっても、異なっていてもよい。例えば、ベースバンド処理回路６において各ＡＧＣ回路から出力される制御電圧である各ＡＧＣ電圧の平均値などの、可変指向性アンテナ装置１０によって受信された無線信号の信号レベルを示す値、ＳＮＲ、ビットエラーレート（Bit Error Rate:BER）、シンボル誤り率（Symbol Error Rate:SER）又は、ＭＩＭＯ通信システムにおけるチャンネル間相関、アンテナ間相関若しくは相関行列の固有値などの、可変指向性アンテナ装置１０によって受信された無線信号の信号品質レベルを示す値の中から、第１及び第２のパラメータが互いに異なるように、第１乃至第３のパラメータを選択すればよい。
【００９５】
またさらに、上記各実施形態及び各変形例において、可変指向性アンテナ装置１０によって受信された無線信号の信号レベルを示す第１のパラメータであるＲＳＳＩに代えて、当該無線信号の品質レベルを示す、ＭＩＭＯ通信システムにおけるアンテナ間相関（チャンネル間相関ともいう。）を用いてもよい。このとき、上記無線信号の品質レベルを示す第２のパラメータはＰＥＲである。また、合成指向特性テーブルは、可変指向性アンテナ装置１０各合成指向特性毎に、各可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの指向特性のデータ及び上記第１のパラメータを用いて設定される複数の合成指向特性グループのうち当該合成指向特性が含まれる合成指向特性グループのデータを含む。ここで、上記複数の合成指向特性グループは、上記第１のパラメータを測定するための所定の合成指向特性を含む第１の合成指向特性グループと、上記所定の合成指向特性より指向性が小さい合成指向特性を含む第１の合成指向特性グループと、上記所定の合成指向特性より指向性が大きい合成指向特性を含む第３の合成指向特性グループとを含む。さらに、コントローラ２は、合成指向特性グループ選択処理において、上記所定の合成指向特性を有するように可変指向性アンテナ装置１０を制御したときにアンテナ間相関を測定する。そして、コントローラ２は、測定された第１のパラメータが所定のしきい値より大きいときには、第２の合成指向特性グループを選択することによりアンテナ間相関を小さくするように制御し、測定された第１のパラメータが所定のしきい値以下のときには、第３の合成指向特性グループを選択することにより、より大きい受信電力を確保するように制御する。
【００９６】
また、第２の実施形態において、ステップＳ４の合成指向特性選択処理を第１の実施形態の第１乃至第３の変形例に係る合成指向特性選択処理に置き換えてもよい。
【００９７】
さらに、上記第１の実施形態において、合成指向特性テーブルメモリ２ｍは、各合成指向特性毎に、各可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの指向特性のデータ及びＲＳＳＩを用いて設定される複数の合成指向特性グループ（強電界グループと弱電界グループである。）のうち当該合成指向特性が含まれる合成指向特性グループのデータである合成指向特性分類情報を予め記憶した。しかしながら、本発明はこれに限られず、合成指向特性テーブルメモリ２ｍは、各合成指向特性を可変指向性アンテナ装置に１０よって受信された無線信号の品質レベルを示す第１のパラメータを用いて設定される複数の合成指向特性グループに分類した合成指向特性分類情報を予め記憶すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
以上詳述したように、本発明に係る無線通信装置によれば、各合成指向特性を可変指向性アンテナ装置によって受信された無線信号の品質レベルを示す第１のパラメータを用いて設定される複数の合成指向特性グループに分類した合成指向特性分類情報を予め記憶する記憶手段と、第１のパラメータ、及び無線信号の品質レベルを示しかつ第１のパラメータとは異なる第２のパラメータに基づいて、複数の合成指向特性の中から１つの合成指向特性を選択し、当該選択された合成指向特性を有するように可変指向性アンテナ装置の合成指向特性を制御する制御手段とを備える。従って、電波伝搬環境が変動するときにも、従来技術に比較してデータ信号を高速かつ安定して送受信できる。【００９９】
本発明に係る無線通信装置は、例えば、ＭＩＭＯ伝送方式を利用してＡＶストリームデータなどの大容量のデータ信号を転送する無線通信機器などに利用できる。
【符号の説明】
【０１００】
１…無線通信装置、
２…コントローラ、
２ｍ…合成指向特性テーブルメモリ、
３−１，３−２，…，３−Ｎ…指向性コントローラ、
４−１，４−２，…，４−Ｎ…可変指向性アンテナ素子、
５−１，５−２，…，５−Ｎ…高周波処理回路、
６…ベースバンド処理回路、
７…ＭＡＣ処理回路、
１０…可変指向性アンテナ装置。
【図１】
2009144930.tif 000003
【図２】
2009144930.tif 000004
【図３】
2009144930.tif 000005
【図４】
2009144930.tif 000006
【図５】
2009144930.tif 000007
【図６】
2009144930.tif 000008
【図７】
2009144930.tif 000009
【図８】
2009144930.tif 000010
【図９】
2009144930.tif 000011
【図１０】
2009144930.tif 000012
【図１１】
2009144930.tif 000013
【図１２】
2009144930.tif 000014
【図１３】
2009144930.tif 000015
【図１４】
2009144930.tif 000016
【図１５】
2009144930.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成22年12月2日(2010.12.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置に関し、特に、電波伝搬環境の変動に応じて可変指向性アンテナ装置の指向特性を変化する無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報端末どうしを相互に接続するネットワーク形態の中で、無線通信を用いたネットワークは、有線通信を用いたネットワークに比較して、情報端末の可搬性及び配置の自由度の点で優れていること及び情報端末間の接続のための有線ケーブルを省くことにより情報端末を軽量化できることなどの利点を有する。これにより、無線通信装置は、従来のパーソナルコンピュータ間でのデータ伝送に利用されるのみならず、現在では、多くの家電製品にも搭載され、当該家電製品間での映像音声データの伝送のために利用されるようになってきた。
【０００３】
しかしながら、無線通信装置は上記のような利点を有する反面、空間に電磁波を放射して通信を行うので、多数の反射物が設置されているような空間に設置される場合、物体に反射して到来する遅延波によって引き起こされるフェージングの影響により伝送特性の劣化が起きて、データ伝送を正常に行えないことがあった。従来、フェージングに対する対策として、送受信アンテナの指向性制御及び様々なダイバーシチ処理などの制御方法が提案されている。電波伝搬環境の時間変化に応じて無線信号を受信する従来技術に係る無線通信装置は、例えば特許文献１〜特許文献３に記載されている。
【０００４】
特許文献１に記載のアンテナ指向性制御システムにおいて、受信装置は、指向性可変受信アンテナの各アンテナ素子の合成指向性のビーム幅が最も広くなるように制御しながら、送信装置からの電波伝搬遅延時間を要求するための計測信号を無線受信する。さらに、受信装置は、受信された計測信号を直接波と遅延波とに分離し、分離した直接波と各遅延波成分との遅延時間を計測し、各遅延波成分の遅延時間の広がりを演算し、当該演算結果に基づいて、遅延波の到来方向に対して受信感度を鈍くするように、指向性可変受信アンテナの指向性パターンを制御する。これにより、多数の遅延波が存在する環境であってもその影響を低減して通信を行うことが可能である。
【０００５】
また、特許文献２に記載のアンテナ選択ダイバーシチ装置は複数のアンテナを備え、アンテナ情報格納部は当該複数のアンテナを選択するための優先順位のデータを格納する。アンテナ選択部は、特定のアンテナを現使用アンテナとして通信を行う定常状態において、数フレームに１回、現使用アンテナとは別の待機アンテナを選択するようにアンテナ選択スイッチを制御する。選択された待機アンテナは測定アンテナとなる。待機アンテナはアンテナ情報格納部が保持している優先順位のデータに従って、順次測定アンテナとして選択される。アンテナ選択部は、現使用アンテナでの受信レベルが測定アンテナでの受信レベルよりも小さいことが数回連続して起こるときは、当該測定アンテナを新たな現使用アンテナとして選択するように、アンテナ選択スイッチを制御する。そうでなければ、次の優先順位の待機アンテナを測定アンテナとして同様の処理を繰り返す。これにより、通信を行っている伝搬環境に最適なアンテナを短時間で選択することが可能となる。
【０００６】
さらに、特許文献３に記載のアンテナ選択ダイバーシチ装置は、特許文献２に記載のアンテナ選択ダイバーシチ装置とは異なり、アンテナと検波器と相関検出器とをそれぞれ有する複数のダイバーシチ枝で受信された各信号に基づいて、最適なアンテナ装置を選択する。各相関検出器は、送信装置からのフレーム同期信号の既知パターンを予め記憶する。また、各相関検出器は、各アンテナで受信された信号とフレーム同期信号の既知パターンとの相関係数を、信号処理装置にそれぞれ出力する。信号処理装置は、最大の相関係数を有するダイバーシチ枝を選択する。これにより、従来のアンテナ選択ダイバーシチに簡単なハードウェアを追加することでマルチパスフェージングを克服し、スループットの低下を防ぐことが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１３４０２３号公報。
【特許文献２】特開２００５−１４２８６６号公報。
【特許文献３】特開平８−１７２４２３号公報。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載のアンテナ指向性制御システムにおいて、遅延波の影響を軽減するようにアンテナの指向性パターンを制御するために、送信装置は計測信号を定期的に受信装置に送信する。このため、電波伝搬環境の時間変動が大きい環境においては、その変動に追随するために頻繁に計測信号を送信する必要があり、送受信すべきデータ以外の制御データのデータ量が増大してスループットの低下につながった。
【０００９】
また、特許文献２に記載のアンテナ選択ダイバーシチ装置において、特許文献１における計測信号は送信されないが、現使用アンテナが決定された定常状態でも、定期的に別の待機アンテナに切り換えて通信を行い、受信レベルを得る必要があるので、不必要なアンテナ制御が発生しスループットが低下することがあった。
【００１０】
第４世代の携帯電話機やデジタルテレビジョン放送信号を受信する携帯無線端末装置のように広帯域の無線信号を送受信する携帯無線端末装置においては、より高い信号品質が求められるため、送信機及び受信機においてそれぞれ複数のアンテナ素子を用いて、同じ周波数帯域内で同時に送信された複数の信号系列を空間的に多重化することによって伝送容量を増大させ、ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）復号化後の複数の信号系列に係る合計伝送速度の増大を図る技術であるＭＩＭＯ通信システムの使用が有効である。しかしながら、特許文献２又は特許文献３に記載のアンテナ選択ダイバーシチ装置を、ＭＩＭＯ通信システムに用いる場合、受信装置において複数の上記アンテナ選択ダイバーシチ装置を設ける必要があり、受信装置が大型化するという課題があった。
【００１１】
本発明の目的は以上の問題点を解決し、電波伝搬環境が変動するときにも、従来技術に比較してデータ信号を高速かつ安定して送受信できる無線通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る無線通信装置は、少なくとも１つの可変指向性アンテナ素子を備え、上記少なくとも１つの可変指向性アンテナ素子の各指向特性を重ね合わせた複数の合成指向特性を有する可変指向性アンテナ装置と、
上記各合成指向特性を上記可変指向性アンテナ装置によって受信された無線信号の品質レベルを示す第１のパラメータを用いて設定される複数の合成指向特性グループに分類した合成指向特性分類情報を予め記憶する記憶手段と、
上記第１のパラメータ、及び上記無線信号の品質レベルを示しかつ上記第１のパラメータとは異なる第２のパラメータに基づいて、上記複数の合成指向特性の中から１つの合成指向特性を選択し、当該選択された合成指向特性を有するように上記可変指向性アンテナ装置の合成指向特性を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
上記無線通信装置において、上記制御手段は、
（ａ）上記複数の合成指向特性のうちの所定の１つの合成指向特性を有するように上記可変指向性アンテナ装置を制御したときに、上記第１のパラメータを測定し、上記測定された第１のパラメータに基づいて、上記合成指向特性分類情報を参照して、上記複数の合成指向特性グループの中から１つの合成指向特性グループを選択し、
（ｂ）上記選択された合成指向特性グループに含まれる各合成指向特性を有するように上記可変指向性アンテナ装置を制御したときに、当該各合成指向特性に関する上記第２のパラメータをそれぞれ測定し、上記測定された各第２のパラメータに基づいて、上記選択された合成指向特性グループに含まれる合成指向特性の中から１つの合成指向特性を選択し、
（ｃ）上記選択された合成指向特性を有するように上記可変指向性アンテナ装置を制御することを特徴とする。
【００１４】
また、上記無線通信装置において、上記制御手段は、上記選択された合成指向特性を有するように上記可変指向性アンテナ装置を制御したときに、上記無線信号の品質レベルを示す第３のパラメータを測定し、上記測定された第３のパラメータが所定の第１のしきい値以下か否かを判断し、上記測定された第３のパラメータが上記第１のしきい値以下であることを検出したときに、上記選択された合成指向特性とは別の合成指向特性を有するように上記可変指向性アンテナ装置を制御することを特徴とする。
【００１５】
さらに、上記無線通信装置において、上記制御手段は、上記測定された第３のパラメータが上記第１のしきい値以下であることを、所定のしきい値回数だけ連続して検出したときに、上記選択された合成指向特性とは別の合成指向特性を有するように上記可変指向性アンテナ装置を制御することを特徴とする。
【００１６】
またさらに、上記無線通信装置において、上記制御手段は、上記選択された合成指向特性を有するように上記可変指向性アンテナ装置を制御したときに、上記第１のパラメータを測定し、当該制御の開始直後に測定された第１のパラメータに基づいて基準の第１のパラメータを算出し、上記検出の直前に測定された第１のパラメータに基づいて最新の第１のパラメータを算出し、上記算出された基準の第１のパラメータと最新の第１のパラメータとの間の差の大きさが所定の第２のしきい値以上のときは、全ての上記複数の合成指向特性の中から上記別の合成指向特性を選択し、上記算出された基準の第１のパラメータと最新の第１のパラメータとの間の差の大きさが所定の第２のしきい値未満のときは、上記選択された合成指向特性グループに含まれかつ上記選択された合成指向特性以外の合成指向特性の中から上記別の合成指向特性を選択することを特徴とする。
【００１７】
また、上記無線通信装置において、上記第３のパラメータは上記第２のパラメータと同一であることを特徴とする。
【００１８】
さらに、上記無線通信装置において、上記所定の１つの合成指向特性は実質的に無指向であることを特徴とする。
【００１９】
またさらに、上記無線通信装置において、上記第１のパラメータは上記無線信号の受信信号レベルを示すことを特徴とする。
【００２０】
また、上記無線通信装置において、上記合成指向特性分類情報は、上記各合成指向特性毎に、上記各可変指向性アンテナ素子の指向特性のデータ及び上記複数の合成指向特性グループのうち当該合成指向特性が含まれる合成指向特性グループのデータを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る無線通信装置によれば、各合成指向特性を可変指向性アンテナ装置によって受信された無線信号の品質レベルを示す第１のパラメータを用いて設定される複数の合成指向特性グループに分類した合成指向特性分類情報を予め記憶する記憶手段と、第１のパラメータ、及び無線信号の品質レベルを示しかつ第１のパラメータとは異なる第２のパラメータに基づいて、複数の合成指向特性の中から１つの合成指向特性を選択し、当該選択された合成指向特性を有するように可変指向性アンテナ装置の合成指向特性を制御する制御手段とを備える。従って、電波伝搬環境が変動するときにも、従来技術に比較してデータ信号を高速かつ安定して送受信できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る無線通信装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の合成指向特性テーブルメモリ２ｍに格納された合成指向特性テーブルの一例を示す図である。
【図３】図２の合成指向特性テーブルの合成指向特性Ｐａ〜Ｐｆの一例を示す図である。
【図４】図１のコントローラ２によって実行される指向特性制御処理を示すフローチャートである。
【図５】図４の合成指向特性グループ選択処理Ｓ２を示すフローチャートである。
【図６】図４の合成指向特性選択処理Ｓ４を示すフローチャートである。
【図７】図４の基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）算出処理Ｓ７を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係る合成指向特性選択処理Ｓ４Ａを示すフローチャートである。
【図９】本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係る合成指向特性選択処理Ｓ４Ｂを示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第１の実施形態の第３の変形例に係る合成指向特性選択処理Ｓ４Ｃを示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る指向特性制御処理を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第２の実施形態の第１の変形例において合成指向特性テーブルメモリ２ｍに格納された合成指向特性分類情報を示す概念図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態において合成指向特性テーブルメモリ２ｍに格納された合成指向特性分類情報を示す概念図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係る指向特性制御処理を示すフローチャートの第１の部分である。
【図１５】本発明の第３の実施形態に係る指向特性制御処理を示すフローチャートの第２の部分である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
【００２４】
第１の実施形態．
図１は本発明の第１の実施形態に係る無線通信装置１の構成を示すブロック図である。本実施形態において、合成指向特性テーブルメモリ２ｍは、可変指向性アンテナ装置１０の合成指向特性分類情報を、当該合成指向特性分類情報を含むテーブル形式で記憶する。図２は図１の合成指向特性テーブルメモリ２ｍに格納された合成指向特性テーブルの一例を示す図である。また、図３は図２の合成指向特性テーブルの合成指向特性Ｐａ〜Ｐｆの一例を示す図である。さらに、図４は、図１のコントローラ２によって実行される指向特性制御処理を示すフローチャートであり、図５〜図７はそれぞれ、図４の合成指向特性グループ選択処理Ｓ２、合成指向特性選択処理Ｓ４及び基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）算出処理Ｓ７を示すフローチャートである。なお、図１の無線通信装置１の構成は、以下の各実施形態及び各変形例に適用される。
【００２５】
ここで、詳細後述するように、無線通信装置１は、複数Ｎ個の可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎを備え、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの各指向特性を重ね合わせた複数の合成指向特性を有する可変指向性アンテナ装置１０と、可変指向性アンテナ装置１０によって受信された無線信号の受信信号レベルを示す第１のパラメータである受信信号強度表示（Received Signal Strength Indicator；以下、ＲＳＳＩという。）と上記無線信号の品質レベルを示す第２のパラメータであるパケットエラーレート（Packet Error Rate；以下、ＰＥＲという。）とに基づいて、上記可変指向性アンテナ装置１０の合成指向特性を制御するコントローラ２と、上記各合成指向特性毎に、上記各可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの指向特性のデータ及びＲＳＳＩを用いて設定される複数の合成指向特性グループ（強電界グループと弱電界グループである。）のうち当該合成指向特性が含まれる合成指向特性グループのデータである合成指向特性分類情報を含む合成指向特性テーブルを予め記憶する合成指向特性テーブルメモリ２ｍとを備える。コントローラ２は、上記複数の合成指向特性のうちの合成指向特性Ｐａを有するように可変指向性アンテナ装置１０を制御する（図５のステップＳ２１）ことにより、ＲＳＳＩを測定し、上記測定されたＲＳＳＩに基づいて、上記合成指向特性テーブルを参照して、上記複数の合成指向特性グループの中から１つの合成指向特性グループを選択し（図５の合成指向特性グループ選択処理）、上記選択された合成指向特性グループに含まれる各合成指向特性を有するように可変指向性アンテナ装置１０を制御したときに、当該各合成指向特性に関するＰＥＲをそれぞれ測定し、上記測定された各ＰＥＲに基づいて、上記選択された合成指向特性グループに含まれる合成指向特性の中から１つの合成指向特性を選択し（図６の合成指向特性選択処理）、上記選択された合成指向特性を有するように可変指向性アンテナ装置１０を制御する（図４のステップＳ６）ことを特徴としている。
【００２６】
また、コントローラ２は、上記選択された合成指向特性を有するように可変指向性アンテナ装置１０を制御したときに、ＰＥＲを測定し、上記測定されたＰＥＲが所定のしきい値ＰＥＲ２未満か否かを判断し（図４のステップＳ１２）、上記測定されたＰＥＲが所定のしきいＰＥＲ２以上であることを検出したときに、上記選択された合成指向特性とは別の合成指向特性を有するように可変指向性アンテナ装置１０を制御することを特徴としている。
【００２７】
さらに、コントローラ２は、上記測定されたＰＥＲが所定のしきいＰＥＲ２以上であることを、所定のしきい値回数Ｐｅｃだけ連続して検出したとき（図４のステップＳ１４においてＹＥＳのとき）に、上記選択された合成指向特性とは別の合成指向特性を有するように可変指向性アンテナ装置１０を制御することを特徴としている。
【００２８】
またさらに、コントローラ２は、上記選択された合成指向特性を有するように可変指向性アンテナ装置１０を制御したときに、ＲＳＳＩを測定し、当該制御の開始直後に測定されたＲＳＳＩに基づいて基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）を算出し（図７の基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）算出処理）、上記検出の直前に測定されたＲＳＳＩに基づいて最新のＲＳＳＩの平均値ＲＳＳＩｂを算出し、基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）とＲＳＳＩｂとの間の差の大きさが所定のしきい値ΔＲｃ以上のとき（図４のステップＳ１６においてＹＥＳのとき）は、全ての合成指向特性の中から上記別の合成指向特性を選択し、基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）とＲＳＳＩｂとの間の差の大きさが所定のしきい値ΔＲｃ未満のとき（図４のステップＳ１６においてＮＯのとき）は、選択された合成指向特性グループに含まれかつ上記選択された合成指向特性以外の合成指向特性の中から上記別の合成指向特性を選択することを特徴としている。
【００２９】
まず、無線通信装置１の構成及び動作を説明する。図１において、ＭＩＭＯ伝送方式の無線通信装置１は、他の無線通信装置からパケット伝送された映像音声データなどのデータ信号を、可変指向性アンテナ装置１０を介して無線受信する。ここで、無線通信装置１は、可変指向性アンテナ装置１０と、複数Ｎ個の高周波処理回路５−１，５−２，…，５−Ｎと、ベースバンド処理回路６と、ＭＡＣ（Media Access Control）処理回路７と、これらの装置及び回路５−１，５−２，…，５−Ｎ，６，７及び１０の動作を制御するコントローラ２と、可変指向性アンテナ装置１０の複数の合成指向特性Ｐａ〜Ｐｆを予め記憶する合成指向特性テーブルメモリ２ｍとを備えて構成される。
【００３０】
図１において、可変指向性アンテナ装置１０は、複数Ｎ個の可変指向性アンテナ素子４−１，４−２，…，４−Ｎと、各可変指向性アンテナ素子４−１，４−２，…，４−Ｎに接続された複数Ｎ個の指向性コントローラ３−１，３−２，…，３−Ｎとを備えて構成される。指向性コントローラ３−１〜３−Ｎはそれぞれ、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎに接続されたリアクタンス素子を含み、コントローラ２からの制御信号に基づいて当該リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの各電気長を変化して、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの指向特性を制御する。可変指向性アンテナ素子４−１，４−２，…，４−Ｎによって受信された各無線信号は、高周波処理回路５−１，５−２，…，５−Ｎにそれぞれ入力される。なお、本明細書において、可変指向性アンテナ素子４−１，４−２，…，４−Ｎの各指向特性を重ね合わせた指向特性を、可変指向性アンテナ装置１０の合成指向特性という。
【００３１】
また、図１において、高周波処理回路５−１，５−２，…，５−Ｎはそれぞれ、入力された無線信号に対して所定の帯域通過処理を行う高周波バンドパスフィルタと、帯域通過処理後の無線信号を増幅する低雑音増幅器と、増幅後の無線信号をベースバンド信号に直接的に復調するダイレクトコンバージョン方式の復調器と、ベースバンド信号に所定の帯域通過処理を行うベースバンドフィルタとを備える。高周波処理回路５−１，５−２，…，５−Ｎはそれぞれ、帯域通過処理後のベースバンド信号をコントローラ２及びベースバンド処理回路６に出力する。
【００３２】
さらに、図１において、ベースバンド処理回路６は、高周波処理回路５−１，５−２，…，５−Ｎから入力される各ベースバンド信号の信号レベルが実質的に一定になるように制御する複数Ｎ個のＡＧＣ（Automatic Gain Control）回路と、ＡＧＣ回路からのベースバンド信号に対してＭＩＭＯ復号化処理を行うことにより復号化信号を発生してＭＡＣ処理回路７に出力するＭＩＭＯ復号化回路とを備える。ここで、ベースバンド処理回路６は、データパケットの受信時に、各ＡＧＣ回路から出力される制御電圧である各ＡＧＣ電圧に基づいて、各ベースバンド信号に係るＲＳＳＩを算出し、各ＲＳＳＩの平均値を算出してコントローラ２に出力する。さらに、ベースバンド処理回路６は、データパケットの受信時に、各ベースバンド信号に係る総送信信号電力対雑音比（以下、Signal to Noise Ratio；以下、ＳＮＲという。）を算出し、各ＳＮＲの平均値を算出してコントローラ２に出力する。また、ＭＡＣ処理回路７は、復号化信号に含まれるデータパケットに基づいて、当該データパケットが無線通信装置１宛か否かを判断し、無線通信装置１宛であるときはベースバンド処理回路６からの復号化信号に対して所定のＭＡＣ処理を行った後、無線通信装置１からの出力信号として出力する。さらに、ＭＡＣ処理回路７は、最初のデータパケットを受信すると、パケット受信の開始を通知するパケット通信開始通知信号をコントローラ２に対して出力する一方、最後のデータパケットを受信すると、パケット受信の終了を通知するパケット通信終了通知信号をコントローラ２に対して出力する。
【００３３】
コントローラ２は、ベースバンド処理回路６からのＳＮＲに基づいて、ＳＮＲとＰＥＲとの間の所定の換算式を用いてＰＥＲを算出する。また、コントローラ２は、図４〜図７を参照して詳細後述する指向特性制御処理を実行することによって、合成指向特性Ｐａ〜Ｐｆのうちの１つの合成指向特性を選択する。さらに、コントローラ２は、可変指向性アンテナ装置１０が選択された合成指向特性を有するように、指向性コントローラ３−１〜３−Ｎを用いて可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの各指向特性を制御する。
【００３４】
次に、図２及び図３を参照して、コントローラ２の合成指向特性テーブルメモリ２ｍに予め格納される合成指向特性テーブルを、Ｎが３の場合について説明する。図２において、合成指向特性テーブルメモリ２ｍは、可変指向性アンテナ装置１０の各合成指向特性Ｐａ〜Ｐｆと、ＲＳＳＩに従って分類される２つの合成指向特性グループ（強電界グループと弱電界グループ）との間の関係を示す合成指向特性テーブルを記憶する。ここで、合成指向特性Ｐａ〜Ｐｆはそれぞれ、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−３の各指向特性を含む。また、合成指向特性テーブルメモリ２ｍは、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−３の指向特性毎に、コントローラ２から各指向性コントローラ３−１〜３−３に出力される制御信号に関するデータを記憶する。
【００３５】
図２に示すように、合成指向特性Ｐａは、詳細後述する初期合成指向特性であり、弱電界グループに含まれる。合成指向特性Ｐａにおいて、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−３はそれぞれ、指向特性Ｐａ１〜Ｐａ３を有する。また、合成指向特性Ｐｂは、強電界グループ及び弱電界グループに含まれ、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−３はそれぞれ、指向特性Ｐｂ１〜Ｐｂ３を有する。さらに、合成指向特性Ｐｃは強電界グループ及び弱電界グループに含まれ、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−３はそれぞれ、指向特性Ｐｃ１〜Ｐｃ３を有する。またさらに、合成指向特性Ｐｄは強電界グループに含まれ、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−３はそれぞれ、指向特性Ｐｄ１〜Ｐｄ３を有する。また、合成指向特性Ｐｅは強電界グループに含まれ、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−３はそれぞれ、指向特性Ｐｅ１〜Ｐｅ３を有する。さらに、合成指向特性Ｐｆは強電界グループに含まれ、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−３はそれぞれ、指向特性Ｐｆ１〜Ｐｆ３を有する。
【００３６】
次に、図３を参照して、各合成指向特性Ｐａ〜Ｐｆの具体例を説明する。図３に示すように、初期合成指向特性Ｐａにおいて、各可変指向性アンテナ素子４−１〜４−３は、実質的に無指向の指向特性Ｐａ１〜Ｐａ３をそれぞれ有する。合成指向特性Ｐｂにおいて、可変指向性アンテナ素子４−１は約９０度のビーム幅及び約２２０度のビーム方位角を有する指向特性Ｐｂ１を有し、可変指向性アンテナ素子４−２は約９０度のビーム幅及び約１００度のビーム方位角を有する指向特性Ｐｂ２を有し、可変指向性アンテナ素子４−３は約９０度のビーム幅及び約３４０度のビーム方位角を有する指向特性Ｐｂ３を有する。また、合成指向特性Ｐｃにおいて、可変指向性アンテナ素子４−１は約９０度のビーム幅及び約２３０度のビーム方位角を有する指向特性Ｐｃ１を有し、可変指向性アンテナ素子４−２は約９０度のビーム幅及び約１３０度のビーム方位角を有する指向特性Ｐｃ２を有し、可変指向性アンテナ素子４−３は約１２０度のビーム幅及び約０度のビーム方位角を有する指向特性Ｐｃ３を有する。さらに、合成指向特性Ｐｄにおいて、可変指向性アンテナ素子４−１は約７０度のビーム幅及び約２２５度のビーム方位角を有する指向特性Ｐｄ１を有し、可変指向性アンテナ素子４−２は約７０度のビーム幅及び約１３５度のビーム方位角を有する指向特性Ｐｄ２を有し、可変指向性アンテナ素子４−３は約７０度のビーム幅及び約０度のビーム方位角を有する指向特性Ｐｄ３を有する。またさらに、合成指向特性Ｐｅにおいて、可変指向性アンテナ素子４−１は約７０度のビーム幅及び約２１５度のビーム方位角を有する指向特性Ｐｅ１を有し、可変指向性アンテナ素子４−２は約７０度のビーム幅及び約１１５度のビーム方位角を有する指向特性Ｐｅ２を有し、可変指向性アンテナ素子４−３は約７０度のビーム幅及び約３４０度のビーム方位角を有する指向特性Ｐｅ３を有する。また、合成指向特性Ｐｆにおいて、可変指向性アンテナ素子４−１は約７０度のビーム幅及び約２５０度のビーム方位角を有する指向特性Ｐｆ１を有し、可変指向性アンテナ素子４−２は約７０度のビーム幅及び約１４０度のビーム方位角を有する指向特性Ｐｆ２を有し、可変指向性アンテナ素子４−３は約７０度のビーム幅及び約２０度のビーム方位角を有する指向特性Ｐｆ３を有する。
【００３７】
すなわち、図３に示すように、合成指向特性Ｐａは実質的に無指向である。また、合成指向特性Ｐｂ，Ｐｃにおいて、各可変指向性アンテナ素子４−１〜４−３の各指向特性Ｐｂ１〜Ｐｂ３及びＰｃ１〜Ｐｃ３の各ビーム幅は互いにほぼ同一である。さらに、合成指向特性Ｐｄ，Ｐｅ，Ｐｆにおいて、各可変指向性アンテナ素子４−１〜４−３の各指向特性Ｐｄ１〜Ｐｄ３，Ｐｅ１〜Ｐｅ３，Ｐｆ１〜Ｐｆ３の各ビーム幅は互いにほぼ同一であり、合成指向特性Ｐｂ，Ｐｃにおける各可変指向性アンテナ素子４−１〜４−３の各指向特性Ｐｂ１〜Ｐｂ３及びＰｃ１〜Ｐｃ３の各ビーム幅より狭い。すなわち、合成指向特性Ｐｄ〜Ｐｆは、合成指向特性Ｐｂ，Ｐｃに比較して、指向性が高い。
【００３８】
次に、図４〜図７を参照して、コントローラ２によって実行される指向特性制御処理を説明する。はじめに、コントローラ２は、データパケットの受信を行っていない受信待機状態において、可変指向性アンテナ装置１０が初期合成指向特性Ｐａを有するように、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの各指向特性を制御する。
【００３９】
次に、図４の指向特性制御処理のステップＳ１において、ＭＡＣ処理回路７からパケット通信開始通知信号を受信したか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ２の合成指向特性グループ選択処理に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１に戻る。
【００４０】
図５の合成指向特性グループ選択処理のステップＳ２１において、可変指向性アンテナ装置１０が、合成指向特性Ｐａ〜Ｐｆのうち、最も無指向に近い初期合成指向特性Ｐａを有するように、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの各指向特性を制御する。そして、ステップＳ２２において、パケット数Ｐにゼロを代入し、ステップＳ２３においてデータパケットを受信し、さらに、ステップＳ２４において、パケット数Ｐに１を加算する。次に、ステップＳ２５において、ベースバンド処理回路６から入力されたＲＳＳＩを記憶した後、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６において、パケット数Ｐが所定のパケット数Ｐ１以上か否かが判断され、ＮＯのときはステップＳ２３に戻る一方、ＹＥＳのときはステップＳ２７に進む。ステップＳ２７において、記憶されたＰ１個のＲＳＳＩの平均値ＲＳＳＩａが算出され、ステップＳ２８において、算出された平均値ＲＳＳＩａが所定のしきい値Ｒｐより小さいか否かが判断される。ステップＳ２８においてＹＥＳのときは、ステップＳ２９に進み、合成指向特性テーブルメモリ２ｍにおける弱電界グループを選択して図４の指向特性制御処理に戻る。一方、ステップＳ２８においてＮＯのときは、ステップＳ３０に進み、合成指向特性テーブルメモリ２ｍにおける強電界グループを選択して図４の指向特性制御処理に戻る。
【００４１】
図４の指向特性制御処理に戻り、ステップＳ３に進む。ステップＳ３の第１の候補設定処理において、合成指向特性テーブルを参照して、合成指向特性グループ選択処理によって選択された合成指向特性グループに含まれるすべての合成指向特性を、合成指向特性候補に設定し、ステップＳ４の合成指向特性選択処理に進む。
【００４２】
図６の合成指向特性選択処理のステップＳ３１において、パケット数Ｐにゼロを代入する。そして、ステップＳ３２において、合成指向特性候補の中から最初の候補を選択し、ステップＳ３３において、可変指向性アンテナ装置１０が選択された合成指向特性候補を有するように、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの指向特性を制御し、ステップＳ３４に進む。次に、ステップＳ３４において、データパケットを受信し、ステップＳ３５において、ベースバンド処理回路６から入力されたＳＮＲに基づいてＰＥＲを算出し、記憶する。さらに、ステップＳ３６において、現在選択されている合成指向特性が最後の合成指向特性候補であるか否かが判断され、ＮＯのときはステップＳ３７に進んで次の合成指向特性候補を選択し、ステップＳ３３に戻る。一方、ステップＳ３６においてＹＥＳのときは、ステップＳ３８においてパケット数Ｐに１を加算し、そして、ステップＳ３９においてパケット数Ｐが所定のパケット数Ｐ２以上か否かが判断される。ステップＳ３９においてＮＯのときはステップＳ３２に戻る一方、ＹＥＳのときはステップＳ４０に進む。
【００４３】
図６のステップＳ４０において、記憶されたＰＥＲに基づいて、合成指向特性候補毎に、記憶されたＰ２個のＰＥＲの平均値を算出し、ステップＳ４１において、算出されたＰＥＲの平均値が最も大きい合成指向特性を、合成指向特性候補から削除してステップＳ４２に進む。ステップＳ４２において、現在残っている合成指向特性候補の数が１つであるか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ４３に進む一方、ＮＯのときはステップＳ４５に進む。そして、ステップＳ４３において、最後に残った合成指向特性候補を選択し、ステップＳ４４において、合成指向特性を選択できたか否かを示すフラグＩＦに１を代入して図４の指向特性制御処理に戻る。
【００４４】
一方、ステップＳ４５において、算出されたＰＥＲの平均値が所定のしきい値ＰＥＲ１以上である合成指向特性候補が候補から削除され、ステップＳ４６において、現在残っている合成指向特性候補の数が１つであるか否かが判断される。ステップＳ４６においてＹＥＳのときはステップＳ４３に進む一方、ＮＯのときはステップＳ４７に進む。さらに、ステップＳ４７において、現在残っている合成指向特性候補の数がゼロ個であるか否かが判断され、ＮＯのときはステップＳ３１に戻る一方、ＹＥＳのときはステップＳ４８に進む。ステップＳ４８において、フラグＩＦに０を代入し、図４の指向特性制御処理に戻る。
【００４５】
図４の指向特性制御処理に戻り、ステップＳ５に進み、フラグＩＦが１であるか否か（すなわち、合成指向特性を選択できたか否か）が判断され、ＮＯのときはステップＳ２の合成指向特性グループ選択処理に戻る一方、ＹＥＳのときはステップＳ６に進む。
【００４６】
ここで、図４において、後述するステップＳ６〜Ｓ１４の処理は、合成指向特性選択処理によって選択された合成指向特性を有するように可変指向性アンテナ装置１０を制御したときに、パケット通信を行う定常状態における受信処理である。
【００４７】
図４のステップＳ６において、可変指向性アンテナ装置１０が選択された合成指向特性を有するように、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの各指向特性を制御し、ステップＳ７の基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）算出処理に進む。
【００４８】
図７の基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）算出処理のステップＳ５１においてパケット数Ｐにゼロを代入し、ステップＳ５２においてデータパケットを受信した後、ステップＳ５３においてパケット数Ｐに１を加算する。そして、ステップＳ５４において、ベースバンド処理回路６から入力されたＲＳＳＩを記憶した後、ステップＳ５５に進む。ステップＳ５５において、パケット数Ｐが所定のパケット数Ｐ３以上か否かが判断され、ＮＯのときはステップＳ５２に戻る一方、ＹＥＳのときはステップＳ５６に進む。ステップＳ５６において、記憶されたＰ３個のＲＳＳＩの平均値が基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）として算出され、図４の指向特性制御処理に戻る。
【００４９】
図４の指向特性制御処理に戻り、ステップＳ７において基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）算出処理を終了した後、ステップＳ８においてパケット数Ｐｅにゼロを代入し、ステップＳ９においてデータパケットを受信する。次に、ステップＳ１０において、ベースバンド処理回路６から入力されたＲＳＳＩを記憶するとともに、ベースバンド処理回路６から入力されたＳＮＲに基づいてＰＥＲを算出して記憶し、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１において、ＭＡＣ処理回路７からパケット通信終了通知信号を受信したか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ１に戻る一方、ＮＯのときはステップＳ１２に進む。ステップＳ１２において、最新のＰＥＲが所定のしきい値ＰＥＲ２より小さいか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ８に戻る一方、ＮＯのときはステップＳ１３に進む。そして、ステップＳ１３において、パケット数Ｐｅに１を加算しステップＳ１４に進む。ステップＳ１４において、パケット数Ｐｅが所定のしきい値Ｐｅｃ以上か否かが判断され、ＮＯのときはステップＳ９に戻る一方、ＹＥＳのときはステップＳ１５に進む。すなわち、電波伝搬環境の変化などによって無線信号の信号品質レベルが低下し、所定のパケット数Ｐｅｃ個だけ連続して、ＰＥＲが所定のしきい値ＰＥＲ２以上になったとき、定常状態における受信処理を終了してステップＳ１５に進む。
【００５０】
図４のステップＳ１５において、最新のＰｅｃ個のパケットにおけるＲＳＳＩの平均値ＲＳＳＩｂが算出され、ステップＳ１６に進む。そして、ステップＳ１６において、ＲＳＳＩの平均値ＲＳＳＩｂと、定常状態における基準ＲＳＳＩｒとの間の差の大きさが所定のしきい値ΔＲｃ以上か否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ２に戻る一方、ＮＯのときはステップＳ１７に進む。ステップＳ１７の第２の候補設定処理において、合成指向特性テーブルを参照して、現在選択されている合成指向特性グループに含まれ選択されている合成指向特性以外の合成指向特性を、合成指向特性候補に設定して、ステップＳ４に戻る。
【００５１】
すなわち、図４において、コントローラ２は、まず、合成指向特性グループ選択処理（ステップＳ２）によって、無線信号の信号レベルを示すＲＳＳＩに基づいて強電界グループ又は弱電界グループを選択する。次に、合成指向特性選択処理（ステップＳ４）によって、無線信号の信号品質レベルを示すＰＥＲに基づいて、選択された合成指向特性グループ内の合成指向特性から１つの合成指向特性を選択し、定常状態における受信処理（ステップＳ４〜ステップＳ１４）に進む。定常状態において、可変指向性アンテナ装置１０が選択された合成指向特性を有するように、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの各指向特性を制御したときに（ステップＳ６）、基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）算出処理（ステップＳ７）によって、定常状態における基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）を算出する。そして、ＰＥＲの時間変化に基づいて、定常状態における受信処理を開始したとき（ステップＳ６）に比較して、電波伝搬環境の変化などによって無線信号の信号品質レベルが所定のレベルに低下したことを検出する（ステップＳ１４）と、定常状態における受信処理を終了する。その後、コントローラ２は、定常状態における基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）と、最新のＲＳＳＩの平均値ＲＳＳＩｒと差の大きさが所定のしきい値ΔＲｃ以上か否かを判断する（ステップＳ１６）。ここで、電波伝搬経路を人が横切ったときの電波伝搬環境の変化のように、瞬間的で微小の電波伝搬環境の変化が起きた場合は、最新のＲＳＳＩの平均値ＲＳＳＩｂと基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）との差の大きさは、所定のしきい値ΔＲｃ未満であり、コントローラ２は、現在選択されている合成指向特性グループに含まれ選択されている合成指向特性以外の合成指向特性の中から、合成指向特性選択処理によって、別の合成指向特性を選択する（ステップＳ１７，Ｓ４，Ｓ５）。一方、電波伝搬環境が比較的大きく変化した場合は、最新のＲＳＳＩの平均値ＲＳＳＩｂと基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）との差の大きさは、所定のしきい値ΔＲｃ以上であり、コントローラ２は、合成指向特性テーブルメモリ２ｍ内の全ての合成指向特性Ｐａ〜Ｐｆの中から、別の合成指向特性を選択する（ステップＳ２〜ステップＳ５）。
【００５２】
なお、図４におけるステップＳ６、図５におけるステップＳ２１、図６におけるステップＳ３３における可変指向性アンテナ装置１０の指向特性の制御は、パケット通信において、可変指向性アンテナ装置１０の合成指向特性を切り換えるのに必要な時間期間を確保できるタイミングで行われる。例えば、無線通信装置１が、受信したデータパケットに対する肯定応答信号を含むパケットを送信側の無線通信装置に対して送信し、次のデータパケットを受信するまでの時間期間に、可変指向性アンテナ装置１０の合成指向特性を切り換えればよい。
【００５３】
次に、コントローラ２による指向特性制御処理の一例を、Ｎが３の場合について説明する。例えば、図５の合成指向特性グループ選択処理のステップＳ２８において、ＲＳＳＩの平均値ＲＳＳＩａが所定のしきい値Ｒｐより小さいとき、ステップＳ２９において弱電界グループが選択される。そして、図４のステップＳ３（第１の候補設定処理）において、弱電界グループに含まれる合成指向特性Ｐａ〜Ｐｃが、合成指向特性候補に設定される。次に、図６の合成指向特性選択処理において、１パケット毎に、合成指向特性を合成指向特性Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃの間で変化させながら、各合成指向特性について、所定のパケット数Ｐ２個だけＰＥＲを記憶する。次に、合成指向特性Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ毎に、記憶されたＰ２個のＰＥＲの平均値を算出する。ここで、例えば、合成指向特性Ｐｃに係るＰＥＲの平均値が最も大きいときは、合成指向特性Ｐｃを合成指向特性候補から削除する。さらに、残りの合成指向特性候補Ｐａ，Ｐｂに係るＰＥＲの平均値が所定のしきい値ＰＥＲ１未満のとき、１パケット毎に、合成指向特性を合成指向特性Ｐａ，Ｐｂの間で変化させながら、各合成指向特性について、所定のパケット数Ｐ２個だけＰＥＲを記憶する。そして、合成指向特性Ｐａ，Ｐｂ毎に、記憶されたＰ２個のＰＥＲの平均値を算出する。ここで、合成指向特性Ｐａに係るＰＥＲの平均値が合成指向特性Ｐｂに係るＰＥＲの平均値より大きいとき、合成指向特性Ｐｂが選択され、合成指向特性選択処理を終了する。
【００５４】
次に、図４の定常状態における受信処理において、可変指向性アンテナ装置１０が合成指向特性Ｐｂを有するように、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの各指向特性を制御したときに、基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）を算出する。そして、電波伝搬環境の変化などによって無線信号の信号品質レベルが低下し、所定のパケット数Ｐｅｃ個だけ連続して、ＰＥＲが所定のしきい値ＰＥＲ２より小さくなったとき、定常状態における受信処理を終了する。ここで、基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）と、最新のＰｅｃ個のデータパケットにおけるＲＳＳＩの平均値ＲＳＳＩｂとの差の大きさが所定のしきい値ΔＲｃ未満のときは、弱電界グループに含まれ、現在選択されている合成指向特性Ｐｂ以外の合成指向特性Ｐａ，Ｐｃが合成指向特性候補に設定される。さらに、合成指向特性選択処理によって、合成指向特性候補Ｐａ，Ｐｃから合成指向特性を選択し直す。
【００５５】
本実施形態に係る無線通信装置１によれば、合成指向特性選択処理において選択された合成指向特性を有するように可変指向性アンテナ装置１０を制御する定常状態における受信処理において、データパケット受信時の無線受信信号の信号品質レベルであるＰＥＲに基づいて、無線受信信号の品質レベルが所定のレベル以下まで低下したか否かを判断する。従って、特許文献１に記載のアンテナ指向性制御システムとは異なり、定常状態において電波伝搬環境の変化を検出するための計測信号の送受信及びアンテナ制御を行う必要が無く、スループットの低下を回避できる。さらに、無線受信信号の品質レベルが所定のレベルに低下したときにのみ、可変指向性アンテナ装置１０の合成指向特性を変化させるように制御するので、特許文献２に記載のアンテナ選択ダイバーシチ装置に比較とは異なり、電波伝搬環境の変化を検出するためのアンテナ制御を行う必要が無く、スループットの低下を回避できる。従って、本実施形態に係る無線通信装置１によれば、従来技術に比較して、電波伝搬環境が変動するときにもデータ信号を高速かつ安定して送受信できる。
【００５６】
また、本実施形態に係る無線通信装置１によれば、コントローラ２は、基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）と最新のＲＳＳＩとの差の大きさが所定のしきい値ΔＲｃ以上のときは、合成指向特性グループ選択処理（ステップＳ２）と、第１の候補設定処理（ステップＳ３）と、合成指向特性選択処理（ステップＳ４）とを実行することにより別の合成指向特性を選択し、上記差の大きさが所定のしきい値ΔＲｃ未満のときは、第２の候補設定処理（ステップＳ１７）と、合成指向特性選択処理（ステップＳ４）とを実行することにより別の合成指向特性を選択する。従って、上記差の大きさが所定のしきい値ΔＲｃ未満のときは、合成指向特性グループ選択処理は行われないので、従来技術に比較して、現在の電波伝搬環境において最適な合成指向特性の選択に必要な時間を短縮でき、電波伝搬環境の変動に対してより早く追随する。
【００５７】
さらに、本実施形態によれば、１つの可変指向性アンテナ素子で複数の指向特性を実現できるので、従来技術に比較して、ＭＩＭＯ伝送方式の無線通信装置を小型化できる。
【００５８】
第１の実施形態の第１の変形例．
図８は、本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係る合成指向特性選択処理Ｓ４Ａを示すフローチャートである。第１の変形例は、上記第１の実施形態に比較して、図１のコントローラ２によって実行される合成指向特性選択処理Ｓ４（図６）を、合成指向特性選択処理Ｓ４Ａに置き換えたものである。
【００５９】
図８において、始めに、ステップＳ３２において、合成指向特性候補の中から最初の候補を選択し、ステップＳ３３において、可変指向性アンテナ装置１０が選択された合成指向特性候補を有するように、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの指向特性を制御する。次に、ステップＳ３１において、パケット数Ｐにゼロを代入する。そして、ステップＳ３４において、データパケットを受信し、ステップＳ３５において、ベースバンド処理回路６から入力されたＳＮＲに基づいてＰＥＲを算出し、記憶する。さらに、ステップＳ３８においてパケット数Ｐに１を加算し、ステップＳ３９においてパケット数Ｐが所定のパケット数Ｐ２以上か否かが判断される。ステップＳ３９においてＮＯのときはステップＳ３４に戻る一方、ＹＥＳのときはステップＳ３６に進む。また、ステップＳ３６では、現在選択されている合成指向特性が最後の合成指向特性候補であるか否かが判断され、ＮＯのときはステップＳ３７に進んで次の合成指向特性候補を選択し、ステップＳ３３に戻る。一方、ステップＳ３６においてＹＥＳのときは、ステップＳ４０に進む。ステップＳ４０以降は、図６の合成指向特性選択処理Ｓ４におけるステップＳ４０〜Ｓ４７と同じ処理を行う。
【００６０】
第１の変形例は、上述の第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【００６１】
第１の実施形態の第２の変形例．
図９は、本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係る合成指向特性選択処理Ｓ４Ｂを示すフローチャートである。第２の変形例は、上記第１の実施形態に比較して、図１のコントローラ２によって実行される合成指向特性選択処理Ｓ４（図６）を、合成指向特性選択処理Ｓ４Ｂに置き換えたものである。
【００６２】
図９において、まず、図６の合成指向特性選択処理Ｓ４と同様に、ステップＳ３１〜Ｓ４０の処理を行う。そして、ステップＳ４０に引き続き、ステップＳ４９において、ＰＥＲの平均値が最も小さい合成指向特性候補を選択し、ステップＳ４４において、合成指向特性を選択できたか否かを示すフラグＩＦに１を代入して図４の指向特性制御処理に戻る。
【００６３】
第２の変形例に係る合成指向特性選択処理Ｓ４Ｂは、第１の実施形態に係る合成指向特性選択処理Ｓ４に比較して、ステップＳ４１〜Ｓ４８を、ステップＳ４４，Ｓ４９に置き換えたので、合成指向特性候補を早く、確実に選択できる。さらに、合成指向特性候補を必ず選択できるので、図４のステップＳ５における判断処理を省略できる。
【００６４】
第１の実施形態の第３の変形例．
図１０は、本発明の第１の実施形態の第３の変形例に係る合成指向特性選択処理Ｓ４Ｃを示すフローチャートである。第３の変形例は、第２の変形例に比較して、図１のコントローラ２によって実行される合成指向特性選択処理Ｓ４Ｂ（図９）を、合成指向特性選択処理Ｓ４Ｃに置き換えたものである。
【００６５】
図１０において、第１の変形例に係る合成指向特性選択処理Ｓ４Ａ（図８）と同様に、始めに、ステップＳ３２において、合成指向特性候補の中から最初の候補を選択し、ステップＳ３３において、可変指向性アンテナ装置１０が選択された合成指向特性候補を有するように、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの指向特性を制御する。次に、ステップＳ３１において、パケット数Ｐにゼロを代入する。そして、ステップＳ３４において、データパケットを受信し、ステップＳ３５において、ベースバンド処理回路６から入力されたＳＮＲに基づいてＰＥＲを算出し、記憶する。さらに、ステップＳ３８においてパケット数Ｐに１を加算し、ステップＳ３９においてパケット数Ｐが所定のパケット数Ｐ２以上か否かが判断される。ステップＳ３９においてＮＯのときはステップＳ３４に戻る一方、ＹＥＳのときはステップＳ３６に進む。また、ステップＳ３６では、現在選択されている合成指向特性が最後の合成指向特性候補であるか否かが判断され、ＮＯのときはステップＳ３７に進んで次の合成指向特性候補を選択し、ステップＳ３３に戻る。一方、ステップＳ３６においてＹＥＳのときは、ステップＳ４０に進む。ステップＳ４０において、記憶されたＰＥＲに基づいて、合成指向特性候補毎に、記憶されたＰ２個のＰＥＲの平均値を算出する。
【００６６】
そして、第２の変形例に係る合成指向特性選択処理Ｓ４Ｂ（図９）と同様に、ステップＳ４０に引き続き、ステップＳ４９において、ＰＥＲの平均値が最も小さい合成指向特性候補を選択し、ステップＳ４４において、合成指向特性を選択できたか否かを示すフラグＩＦに１を代入して図４の指向特性制御処理に戻る。
【００６７】
第３の変形例は、第２の変形例と同様の効果を奏する。
【００６８】
第２の実施形態．
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る指向特性制御処理を示すフローチャートである。本実施形態に係る指向特性制御処理は、第１の実施形態に係る指向特性制御処理（図４参照。）に比較して、定常状態における受信処理中に第２のパラメータであるＰＥＲに代えて可変指向性アンテナ装置１０によって受信された無線信号の品質レベルである第３のパラメータであるＰＨＹレートを測定したことを特徴としている。具体的には、図１１の合成指向特性選択処理は、図４の合成指向特性処理のステップＳ１０及びＳ１２の各処理をステップＳ１０Ａ及びステップＳ１２Ａの各処理にそれぞれ置き換えたものである。
【００６９】
本実施形態において、ベースバンド処理回路６は、データパケットの受信時に、各ベースバンド信号に係るパケットの物理伝送速度（以下、ＰＨＹレートという。）を算出し、各ＰＨＹレートの平均値を算出してコントローラ２に出力する。例えば、ＩＥＥＥ（Ｔｈｅ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，  Ｉｎｃ．）によって規格化されているＩＥＥＥ８０２．１１系の無線ＬＡＮシステムでは、パケットを送信する端末が、過去の伝送状況に応じてパケットのＰＨＹレートを決定して送信する。このとき、パケットを受信する端末は、受信信号を正しく復調するために当該パケットのＰＨＹレート、すなわち、変調方式及び符号化率の情報を必要とする。このため、パケットを送信する端末は当該パケットの先頭部にあるシグナル領域にパケットのＰＨＹレートに関する情報を付加し、受信する端末が信号を復調できるようにしている。ベースバンド処理回路６は、パケット受信信号のシグナル領域を処理することにより各ベースバンド信号に係るＰＨＹレートを算出する。コントローラ２は、ステップＳ１０Ａにおいて、ベースバンド処理回路６から入力されたＲＳＳＩ及びＰＨＹレートを記憶する。そして、ステップＳ１２Ａにおいて、最新のＰＨＹレートが所定のしきい値ＰＨＹ１より大きいか否かが判断される。
【００７０】
本実施形態は、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【００７１】
第２の実施形態の第１の変形例．
図１２は、本発明の第２の実施形態の第１の変形例において合成指向特性テーブルメモリ２ｍに格納された合成指向特性分類情報を示す概念図である。第１及び第２の実施形態において、合成指向特性テーブルメモリ２ｍは、可変指向性アンテナ装置１０の合成指向特性分類情報を、当該合成指向特性分類情報を含むテーブル形式で記憶した。本変形例では、図１２に示すように、合成指向特性テーブルメモリ２ｍは、可変指向性アンテナ装置１０の合成指向特性分類情報を、当該合成指向特性分類情報を含む３階層のツリー形式で記憶する。本変形例は、第１の実施形態及び第２の実施形態と同様の効果を奏する。
【００７２】
第３の実施形態．
図１３は、本発明の第３の実施形態において合成指向特性テーブルメモリ２ｍに格納された合成指向特性分類情報を示す概念図である。また、図１４及び図１５は、本発明の第３の実施形態に係る指向特性制御処理を示すフローチャートである。本実施形態は、第２の実施形態に比較して、可変指向性アンテナ装置１０の合成指向特性分類情報を、当該合成指向特性分類情報を含む４階層のツリー形式で記憶したことを特徴としている。
【００７３】
図１３に示すように、合成指向特性テーブルメモリ２ｍは、可変指向性アンテナ装置１０の合成指向特性分類情報を、当該合成指向特性分類情報を含む４階層のツリー形式で記憶する。図１３において、合成指向特性Ｐａ〜Ｐｐは、合成指向特性Ｐａ〜Ｐｈを含むグループＡ及び合成指向特性Ｐｉ〜Ｐｐを含むグループＢに分類される。また、グループＡに含まれる合成指向特性Ｐａ〜Ｐｈは、合成指向特性Ｐａ〜Ｐｄを含むサブグループＡ１及び合成指向特性Ｐｅ〜Ｐｈを含むサブグループＡ２に分類される。さらに、グループＢに含まれる合成指向特性Ｐｉ〜Ｐｐは、合成指向特性Ｐｉ〜Ｐｌを含むサブグループＢ１及び合成指向特性Ｐｍ〜Ｐｐを含むサブグループＢ２に分類される。ここで、合成指向特性Ｐａは第１の初期合成指向特性であり、合成指向特性Ｐｈ及びＰｐは第２の初期合成指向特性である。
【００７４】
なお、本実施形態において、ベースバンド処理回路６は、データパケットの受信時に、各ＡＧＣ回路から出力される制御電圧である各ＡＧＣ電圧に基づいて、可変指向性アンテナ素子４−１を用いて受信された無線信号のベースバンド信号に係るＲＳＳＩ１及び可変指向性アンテナ素子４−２を用いて受信された無線信号のベースバンド信号に係るＲＳＳＩ２を算出してコントローラ２に出力する。
【００７５】
図１４のステップＳ１において、ＭＡＣ処理回路７からパケット通信開始通知信号を受信したか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ２Ａの合成指向特性グループ選択処理に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１に戻る。
【００７６】
ステップＳ２Ａの合成指向特性グループ選択処理は、図５の合成指向特性グループ選択処理において、ステップＳ２１における「初期合成指向特性Ｐａ」を「第１の初期合成指向特性Ｐａ」に置き換え、ステップＳ２７における「ＲＳＳＩ」を「ＲＳＳＩ１」に置き換え、ステップＳ２９における「弱電界グループ」を「グループＡ」に置き換え、ステップＳ３０における「強電界グループ」を「グループＢ」に置き換えたものである。すなわち、合成指向特性グループ選択処理によって、ＲＳＳＩ１に基づいてグループＡ又はグループＢが選択される。
【００７７】
次に、ステップＳ２Ｂにおける合成指向特性サブグループ選択処理が実行される。合成指向特性サブグループ選択処理では、ステップＳ２Ａの合成指向特性グループ選択処理と同様に、ＲＳＳＩ２に基づいてステップＳ２Ａにおいて選択されたグループ内のサブグループが選択される。例えば、ステップＳ２ＡにおいてグループＡが選択されたときは、第２の初期合成指向特性Ｐｈを用いてＲＳＳＩ２に基づいてサブグループＡ１又はＡ２が選択される。また、ステップＳ２ＡにおいてグループＢが選択されたときは、第２の初期合成指向特性Ｐｐを用いてＲＳＳＩ２に基づいてサブグループＢ１又はＢ２が選択される。
【００７８】
次に、ステップＳ３Ａの第１の候補設定処理において、合成指向特性テーブルメモリ２ｍを参照して、合成指向特性サブグループ選択処理によって選択されたサブグループに含まれるすべての合成指向特性を、合成指向特性候補に設定し、ステップＳ４の合成指向特性選択処理に進む。ステップＳ４の合成指向特性選択処理では、第１及び第２の実施形態と同様に、合成指向特性候補の中から１つの合成指向特性が選択され、もしくは選択されない。
【００７９】
ステップＳ４に引き続き、ステップＳ５において、フラグＩＦが１であるか否か（すなわち、合成指向特性を選択できたか否か）が判断され、ＮＯのときはステップＳ２Ｂの合成指向特性サブグループ選択処理に戻る一方、ＹＥＳのときはステップＳ６に進む。
【００８０】
ステップＳ６において、可変指向性アンテナ装置１０が選択された合成指向特性を有するように、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの各指向特性を制御し、ステップＳ７Ａの基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩ１ｒ、ＲＳＳＩ２ｒ）算出処理に進む。ステップＳ７Ａにおいて、図７の基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）算出処理と同様に、直前のＰ３個のパケットのＲＳＳＩ１の平均値である基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩ１ｒ）及び直前のＰ３個のパケットのＲＳＳＩ２の平均値である基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩ２ｒ）が算出される。
【００８１】
引き続き、ステップＳ８においてパケット数Ｐｅにゼロを代入し、ステップＳ９においてデータパケットを受信する。次に、ステップＳ１０Ｂにおいて、ベースバンド処理回路６から入力されたＲＳＳＩ１、ＲＳＳＩ２及びＰＨＹレートを記憶し、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１において、ＭＡＣ処理回路７からパケット通信終了通知信号を受信したか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ１に戻る一方、ＮＯのときはステップＳ１２Ａに進む。ステップＳ１２Ａにおいて、最新のＰＨＹレートが所定のしきい値ＰＨＹ１より大きいか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ８に戻る一方、ＮＯのときはステップＳ１３に進む。そして、ステップＳ１３において、パケット数Ｐｅに１を加算しステップＳ１４に進む。ステップＳ１４において、パケット数Ｐｅが所定のしきい値Ｐｅｃ以上か否かが判断され、ＮＯのときはステップＳ９に戻る一方、ＹＥＳのときはステップＳ１５Ａに進む。
【００８２】
ステップＳ１５Ａにおいて、最新のＰｅｃ個のパケットにおけるＲＳＳＩ２の平均値ＲＳＳＩ２ｂが算出され、ステップＳ１６Ａに進む。そして、ステップＳ１６Ａにおいて、ＲＳＳＩ２の平均値ＲＳＳＩ２ｂと、定常状態における基準ＲＳＳＩ２ｒとの間の差の大きさが所定のしきい値ΔＲ２ｃ以上か否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ１６Ｂに進む一方、ＮＯのときはステップＳ１７Ａに進む。ステップＳ１７Ａの第２の候補設定処理において、合成指向特性テーブルメモリ２ｍを参照して、現在選択されているサブグループに含まれ選択されている合成指向特性以外の合成指向特性を、合成指向特性候補に設定して、ステップＳ４に戻る。
【００８３】
ステップＳ１６Ｂでは、最新のＰｅｃ個のパケットにおけるＲＳＳＩ１の平均値ＲＳＳＩ１ｂが算出され、算出された平均値ＲＳＳＩ１ｂと、定常状態における基準ＲＳＳＩ１ｒとの間の差の大きさが所定のしきい値ΔＲ１ｃ以上か否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ２Ａに戻る一方、ＮＯのときはステップＳ２Ｂに戻る。
【００８４】
本実施形態によれば、第２の実施形態に比較して多くの合成指向特性Ｐａ〜Ｐｐの中から効率的に合成指向特性を選択できる。なお、本実施形態において、可変指向性アンテナ装置１０の合成指向特性分類情報を、当該合成指向特性分類情報を含む４階層のツリー形式で記憶したが、本発明はこれに限られず、５階層以上の複数階層のツリー形式で記憶してもよい。
【００８５】
なお、上記各実施形態及び各変形例において、図４、図１１及び図１５のステップＳ１４におけるパケット数の所定のしきい値Ｐｅｃ、図５のステップＳ２６における所定のパケット数Ｐ１、図６，図８〜図１０のステップＳ３９における所定のパケット数Ｐ２及び図７のステップＳ５５における所定のパケット数Ｐ３はそれぞれ、例えば、ＲＳＳＩの平均値を適正に算出するために必要な期間に対応するパケット数に設定される。好ましくは、図４、図１１及び図１５のステップＳ１４におけるパケット数の所定のしきい値Ｐｅｃと図７のステップＳ５５における所定のパケット数Ｐ３は同じ値を有する。また、図４のステップＳ１２におけるＰＥＲの所定のしきい値ＰＥＲ２、図１１及び図１５のステップＳ１２ＡにおけるＰＨＹレートのしきい値ＰＨＹ１、及び図６，図８のステップＳ４５におけるＰＥＲの所定のしきい値ＰＥＲ１はそれぞれ、例えば、所定の無線通信規格によって要求されるＰＥＲの最大値などの、所定の無線通信品質に基づいて設定される。
【００８６】
また、上記各実施形態及び各変形例において、図４、図１１及び図１５のステップＳ１４を、ステップＳ７の終了後からの経過時間がＲＳＳＩの平均値を適正に算出するために必要な時間（以下、時間Ｔｒｓｓｉという。）以上か否かを判断するステップに置き換えてもよく、図５のステップＳ２６を、ステップＳ２１の終了後からの経過時間がＴｒｓｓｉ以上か否かを判断するステップに置き換えてもよく、図６，図８〜図１０のステップＳ３９を、合成指向特性選択処理の開始からの経過時間がＴｒｓｓｉ以上か否かを判断するステップに置き換えてもよく、図７のステップＳ５５を、基準ＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｒ）算出処理の開始からの経過時間がＴｒｓｓｉ以上か否かを判断するステップに置き換えてもよい。この場合、無線通信装置は、上記経過時間の測定のためのタイマ回路をさらに備える。
【００８７】
また、上記各実施形態及び各変形例において、図５のステップＳ２８における、弱電界グループと強電界グループ（図２及び図３参照）との間でいずれを選択するかを決定するために用いられるＲＳＳＩの所定のしきい値Ｒｐ及び図４及び図１１のステップＳ１６における所定のしきい値ΔＲｃは、例えば、各合成指向特性Ｐａ〜Ｐｆを有するように可変指向性アンテナ装置１０を制御したときに、所定の無線通信品質（例えば、所定のＰＥＲ）を得るために必要な各ＲＳＳＩに基づいて設定される。例えば、弱電界グループと強電界グループ（図３参照）との間でいずれを選択するかを決定するために用いられるＲＳＳＩの所定のしきい値Ｒｐを、合成指向特性Ｐｂを有するように可変指向性アンテナ装置１０を制御したときに所定のＰＥＲを得るために必要なＲＳＳＩに設定してもよい。また、図４及び図１１のステップＳ１６における所定のしきい値ΔＲｃ、図１４のステップＳ１６Ａにおける所定のしきい値ΔＲ２ｃ及び図１４のステップＳ１６Ｂにおける所定のしきい値ΔＲ１ｃを、合成指向特性Ｐｂを有するように可変指向性アンテナ装置１０を制御したときに所定のＰＥＲを得るために必要なＲＳＳＩと、合成指向特性Ｐａを有するように可変指向性アンテナ装置１０を制御したときに所定のＰＥＲを得るために必要なＲＳＳＩとの差の値に設定してもよい。
【００８８】
またさらに、上記各実施形態及び各変形例において、合成指向特性テーブルメモリ２ｍは、２つの合成指向特性グループの合成指向特性を記憶したが、本発明はこれに限られず、３つ以上の複数の合成指向特性グループの合成指向特性を記憶してもよい。
【００８９】
また、上記各実施形態及び各変形例において、ＭＡＣ処理回路７がパケット通信開始通知信号及びパケット通信終了開始通知信号を発生してコントローラ２に出力した。しかしながら、本発明はこれに限らず。例えば、高周波処理回路５−１〜５−Ｎ、ベースバンド処理回路６又はさらに上位層のプロトコル処理回路（図示しない）が、パケット通信開始通知信号及びパケット通信終了開始通知信号を発生してコントローラ２に出力してもよい。
【００９０】
さらに、上記各実施形態及び各変形例において、ベースバンド処理回路６がＲＳＳＩを算出してコントローラ２に出力した。しかしながら、本発明はこれに限らず、例えば、高周波処理回路５−１〜５−Ｎが各ベースバンド信号の電力レベルに基づいてＲＳＳＩを算出した後、コントローラ２に出力し、コントローラ２が入力される各ＲＳＳＩの平均値を算出して、図４及び図１１の各指向特性制御処理に用いてもよい。
【００９１】
またさらに、コントローラ２、合成指向特性テーブルメモリ２ｍ及び指向性コントローラ３−１〜３−Ｎをそれぞれ、ハードウェア又はソフトウェアのいずれで実現してもよい。また、可変指向性アンテナ装置１０は、上記各実施形態における構成に限られず、合成指向特性を変化できる構成を有していればよい。例えば、可変指向性アンテナ装置１０は、１つの可変指向性アンテナ素子のみを含んでもよい。
【００９２】
上記各実施形態及び各変形例において、指向性コントローラ３−１〜３−Ｎはそれぞれ、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎに接続されたリアクタンス素子を含み、コントローラ２からの制御信号に基づいて当該リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの各電気長を変化して、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの指向特性を制御した。しかしながら、本発明はこれに限らず、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎはそれぞれ、給電アンテナ素子と無給電アンテナ素子とを備え、指向性コントローラ３−１〜３−Ｎはそれぞれ、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの各無給電素子にそれぞれ接続されたＰＩＮダイオードを含み、コントローラ２からの制御信号によってＰＩＮダイオードに所定のバイアス電圧を印加することにより、当該ＰＩＮダイオードに接続された無給電素子を反射器として動作させることで、可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの指向特性を制御してもよい。
【００９３】
また、図５の合成指向特性グループ選択処理において、合成指向特性Ｐａ〜Ｐｆのうち、最も無指向に近い初期合成指向特性Ｐａを有するように、可変指向性アンテナ装置１０の可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの指向特性を制御したときにＲＳＳＩを測定し、測定されたＲＳＳＩに基づいて弱電界グループ又は強電界グループのいずれかを選択した。しかしながら、本発明はこれに限らず、初期合成指向特性Ｐａに代えて、ＲＳＳＩの測定に適した、実質的に無指向である合成指向特性を用いてもよい。また、初期合成指向特性Ｐａに代えて、合成指向特性テーブルに含まれない、実質的に無指向である他の合成指向特性を用いてもよい。
【００９４】
さらに、上記第１の実施形態及び各変形例において、第１のパラメータを用いて合成指向特性グループ選択処理（図５参照。）を行うことにより弱電界グループ及び強電界グループの内の１つのグループを選択した。そして、第２のパラメータを用いて合成指向特性選択処理（図６，図８，図９及び図１０参照。）を行うことにより、選択されたグループに含まれる合成指向特性の中から１つの合成指向特性を選択した。さらに、定常状態における受信処理（図４及び図１１参照。）では、第３のパラメータを用いて無線信号の品質レベルが所定の品質レベル以下に低下したことを検出した。ここで、第１の実施形態では第１、第２及び第３のパラメータはそれぞれＲＳＳＩ、ＰＥＲ及びＰＥＲであり、第２の実施形態では第１、第２及び第３のパラメータはそれぞれＲＳＳＩ、ＰＥＲ及びＰＨＹレートであった。しかしながら、本発明はこれに限られず、第１乃至第３のパラメータは、可変指向性アンテナ装置１０によって受信された無線信号の品質レベルをそれぞれ示し、かつ第１のパラメータと第２のパラメータとが互いに異なればよい。また、第２のパラメータと第３のパラメータとは互いに同一であっても、異なっていてもよい。例えば、ベースバンド処理回路６において各ＡＧＣ回路から出力される制御電圧である各ＡＧＣ電圧の平均値などの、可変指向性アンテナ装置１０によって受信された無線信号の信号レベルを示す値、ＳＮＲ、ビットエラーレート（Bit Error Rate:BER）、シンボル誤り率（Symbol Error Rate:SER）又は、ＭＩＭＯ通信システムにおけるチャンネル間相関、アンテナ間相関若しくは相関行列の固有値などの、可変指向性アンテナ装置１０によって受信された無線信号の信号品質レベルを示す値の中から、第１及び第２のパラメータが互いに異なるように、第１乃至第３のパラメータを選択すればよい。
【００９５】
またさらに、上記各実施形態及び各変形例において、可変指向性アンテナ装置１０によって受信された無線信号の信号レベルを示す第１のパラメータであるＲＳＳＩに代えて、当該無線信号の品質レベルを示す、ＭＩＭＯ通信システムにおけるアンテナ間相関（チャンネル間相関ともいう。）を用いてもよい。このとき、上記無線信号の品質レベルを示す第２のパラメータはＰＥＲである。また、合成指向特性テーブルは、可変指向性アンテナ装置１０各合成指向特性毎に、各可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの指向特性のデータ及び上記第１のパラメータを用いて設定される複数の合成指向特性グループのうち当該合成指向特性が含まれる合成指向特性グループのデータを含む。ここで、上記複数の合成指向特性グループは、上記第１のパラメータを測定するための所定の合成指向特性を含む第１の合成指向特性グループと、上記所定の合成指向特性より指向性が小さい合成指向特性を含む第２の合成指向特性グループと、上記所定の合成指向特性より指向性が大きい合成指向特性を含む第３の合成指向特性グループとを含む。さらに、コントローラ２は、合成指向特性グループ選択処理において、上記所定の合成指向特性を有するように可変指向性アンテナ装置１０を制御したときにアンテナ間相関を測定する。そして、コントローラ２は、測定された第１のパラメータが所定のしきい値より大きいときには、第２の合成指向特性グループを選択することによりアンテナ間相関を小さくするように制御し、測定された第１のパラメータが所定のしきい値以下のときには、第３の合成指向特性グループを選択することにより、より大きい受信電力を確保するように制御する。
【００９６】
また、第２の実施形態において、ステップＳ４の合成指向特性選択処理を第１の実施形態の第１乃至第３の変形例に係る合成指向特性選択処理に置き換えてもよい。
【００９７】
さらに、上記第１の実施形態において、合成指向特性テーブルメモリ２ｍは、各合成指向特性毎に、各可変指向性アンテナ素子４−１〜４−Ｎの指向特性のデータ及びＲＳＳＩを用いて設定される複数の合成指向特性グループ（強電界グループと弱電界グループである。）のうち当該合成指向特性が含まれる合成指向特性グループのデータである合成指向特性分類情報を予め記憶した。しかしながら、本発明はこれに限られず、合成指向特性テーブルメモリ２ｍは、各合成指向特性を可変指向性アンテナ装置に１０よって受信された無線信号の品質レベルを示す第１のパラメータを用いて設定される複数の合成指向特性グループに分類した合成指向特性分類情報を予め記憶すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
以上詳述したように、本発明に係る無線通信装置によれば、各合成指向特性を可変指向性アンテナ装置によって受信された無線信号の品質レベルを示す第１のパラメータを用いて設定される複数の合成指向特性グループに分類した合成指向特性分類情報を予め記憶する記憶手段と、第１のパラメータ、及び無線信号の品質レベルを示しかつ第１のパラメータとは異なる第２のパラメータに基づいて、複数の合成指向特性の中から１つの合成指向特性を選択し、当該選択された合成指向特性を有するように可変指向性アンテナ装置の合成指向特性を制御する制御手段とを備える。従って、電波伝搬環境が変動するときにも、従来技術に比較してデータ信号を高速かつ安定して送受信できる。
【００９９】
本発明に係る無線通信装置は、例えば、ＭＩＭＯ伝送方式を利用してＡＶストリームデータなどの大容量のデータ信号を転送する無線通信機器などに利用できる。
【符号の説明】
【０１００】
１…無線通信装置、
２…コントローラ、
２ｍ…合成指向特性テーブルメモリ、
３−１，３−２，…，３−Ｎ…指向性コントローラ、
４−１，４−２，…，４−Ｎ…可変指向性アンテナ素子、
５−１，５−２，…，５−Ｎ…高周波処理回路、
６…ベースバンド処理回路、
７…ＭＡＣ処理回路、
１０…可変指向性アンテナ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの可変指向性アンテナ素子を備え、上記少なくとも１つの可変指向性アンテナ素子の各指向特性を重ね合わせた複数の合成指向特性を有する可変指向性アンテナ装置と、
上記各合成指向特性を上記可変指向性アンテナ装置によって受信された無線信号の品質レベルを示す第１のパラメータを用いて設定される複数の合成指向特性グループに分類した合成指向特性分類情報を予め記憶する記憶手段と、
上記第１のパラメータ、及び上記無線信号の品質レベルを示しかつ上記第１のパラメータとは異なる第２のパラメータに基づいて、上記複数の合成指向特性の中から１つの合成指向特性を選択し、当該選択された合成指向特性を有するように上記可変指向性アンテナ装置の合成指向特性を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
上記制御手段は、
（ａ）上記複数の合成指向特性のうちの所定の１つの合成指向特性を有するように上記可変指向性アンテナ装置を制御したときに、上記第１のパラメータを測定し、上記測定された第１のパラメータに基づいて、上記合成指向特性分類情報を参照して、上記複数の合成指向特性グループの中から１つの合成指向特性グループを選択し、
（ｂ）上記選択された合成指向特性グループに含まれる各合成指向特性を有するように上記可変指向性アンテナ装置を制御したときに、当該各合成指向特性に関する上記第２のパラメータをそれぞれ測定し、上記測定された各第２のパラメータに基づいて、上記選択された合成指向特性グループに含まれる合成指向特性の中から１つの合成指向特性を選択し、
（ｃ）上記選択された合成指向特性を有するように上記可変指向性アンテナ装置を制御することを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
上記制御手段は、上記選択された合成指向特性を有するように上記可変指向性アンテナ装置を制御したときに、上記無線信号の品質レベルを示す第３のパラメータを測定し、上記測定された第３のパラメータが所定の第１のしきい値以下か否かを判断し、上記測定された第３のパラメータが上記第１のしきい値以下であることを検出したときに、上記選択された合成指向特性とは別の合成指向特性を有するように上記可変指向性アンテナ装置を制御することを特徴とする請求項２記載の無線通信装置。
【請求項４】
上記制御手段は、上記測定された第３のパラメータが上記第１のしきい値以下であることを、所定のしきい値回数だけ連続して検出したときに、上記選択された合成指向特性とは別の合成指向特性を有するように上記可変指向性アンテナ装置を制御することを特徴とする請求項３記載の無線通信装置。
【請求項５】
上記制御手段は、上記選択された合成指向特性を有するように上記可変指向性アンテナ装置を制御したときに、上記第１のパラメータを測定し、当該制御の開始直後に測定された第１のパラメータに基づいて基準の第１のパラメータを算出し、上記検出の直前に測定された第１のパラメータに基づいて最新の第１のパラメータを算出し、上記算出された基準の第１のパラメータと最新の第１のパラメータとの間の差の大きさが所定の第２のしきい値以上のときは、全ての上記複数の合成指向特性の中から上記別の合成指向特性を選択し、上記算出された基準の第１のパラメータと最新の第１のパラメータとの間の差の大きさが所定の第２のしきい値未満のときは、上記選択された合成指向特性グループに含まれかつ上記選択された合成指向特性以外の合成指向特性の中から上記別の合成指向特性を選択することを特徴とする請求項４記載の無線通信装置。
【請求項６】
上記第３のパラメータは上記第２のパラメータと同一であることを特徴とする請求項２から請求項５までのうちの１つの請求項記載の無線通信装置。
【請求項７】
上記所定の１つの合成指向特性は実質的に無指向であることを特徴とする請求項２から請求項６までのうちの１つの請求項記載の無線通信装置。
【請求項８】
上記第１のパラメータは上記無線信号の受信信号レベルを示すことを特徴とする請求項１から請求項７までのうちの１つの請求項記載の無線通信装置。
【請求項９】
上記合成指向特性分類情報は、上記各合成指向特性毎に、上記各可変指向性アンテナ素子の指向特性のデータ及び上記複数の合成指向特性グループのうち当該合成指向特性が含まれる合成指向特性グループのデータを含むことを特徴とする請求項１から請求項８までのうちの１つの請求項記載の無線通信装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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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【国際調査報告】
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2009144930.tif 000034
2009144930.tif 000035
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