(57)【要約】【課題】逐次変動する環境であってもアンテナ素子間の相関を低減しつつ伝送容量を十分に確保することが可能な電波送受信装置を提供すること。【解決手段】この電波送受信装置１は、異なる偏波方向を有する複数のアンテナ素子１０１ａ〜１０４ａ、１０１ｂ〜１０４ｂ、１０１ｃ〜１０４ｃ、１０１ｄ〜１０４ｄにより構成されるアンテナ素子群を空間的に分離して複数備える電波送受信装置であって、受信信号を受信する信号受信部２０２と、制御信号を生成するアンテナ制御部２０３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２０３に通知するアンテナ選択部２０４と、アンテナ選択部２０４によって生成されたアンテナ素子の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２０３に通知するアンテナ決定部２０５とを備える。【選択図】  図１
2004312381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる偏波方向を有する複数のアンテナ素子により構成されるアンテナ素子群を空間的に分離して複数備える電波送受信装置であって、
前記アンテナ素子の受信信号を受信する信号受信手段と、
前記アンテナ素子のそれぞれと前記信号受信手段とを接続するための制御信号を生成し、前記アンテナ素子を前記信号受信手段に接続するアンテナ制御手段と、
前記複数のアンテナ素子の中から複数のアンテナ素子を選択することによってアンテナ素子の組み合わせを複数生成し、それぞれのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための選択素子情報を前記アンテナ制御手段に通知し、それぞれのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を前記信号受信手段に接続させるアンテナ選択手段と、
前記アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子の受信信号に基づいて、前記複数のアンテナ素子の組み合わせの中から特定のアンテナ素子の組み合わせを決定し、当該決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための決定素子情報を前記アンテナ制御手段に通知し、当該決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を前記信号受信手段に接続させるアンテナ決定手段と
を備える電波送受信装置。
【請求項２】
それぞれのアンテナ素子群のアンテナ素子数は同一であるとともに、全てのアンテナ素子はアンテナ素子群間で同一の偏波方向であり、前記アンテナ選択手段は、それぞれの前記アンテナ素子群から同数かつ同一の偏波方向のアンテナ素子をアンテナ素子の組み合わせとして生成する請求項１に記載の電波送受信装置。
【請求項３】
送信側のアンテナ素子数の情報を受信する情報受信手段をさらに備え、
前記信号受信手段における信号処理方式がＭＩＭＯであり、前記情報受信手段によって受信された送信側のアンテナ素子数が電波送受信装置の全アンテナ素子数以下である場合には、アンテナ選択手段は、生成するアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子数を送信側のアンテナ素子数と同数とし、前記情報受信手段によって受信された送信側のアンテナ素子数が電波送受信装置の全アンテナ素子数より大きい場合には、アンテナ選択手段は、生成するアンテナ素子の組み合わせを電波送受信装置の全アンテナ素子の組み合わせとする請求項１又は２に記載の電波送受信装置。
【請求項４】
前記アンテナ決定手段は、前記アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれる全てのアンテナ素子の受信信号に基づいて、それぞれのアンテナ素子の組み合わせにおける２つのアンテナ素子間の相関係数を計算し、前記相関係数が最小である特定のアンテナ素子の組み合わせを決定する請求項１〜３のいずれか一項に記載の電波送受信装置。
【請求項５】
前記アンテナ決定手段は、前記アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれる全てのアンテナ素子の受信信号に基づいて、それぞれのアンテナ素子の組み合わせにおいて前記信号受信手段によって受信される受信信号の伝送容量を計算し、前記伝送容量が最大である特定のアンテナ素子の組み合わせを決定する請求項１〜３のいずれか一項に記載の電波送受信装置。
【請求項６】
前記アンテナ選択手段は、それぞれの前記アンテナ素子群から１本ずつのアンテナ素子の組み合わせ、及び互いに偏波方向の直交する２本ずつのアンテナ素子の組み合わせを複数生成し、
前記アンテナ決定手段は、前記アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれる全てのアンテナ素子の受信信号に基づいて、それぞれのアンテナ素子の組み合わせにおける２つのアンテナ素子間の相関係数を計算し、前記相関係数が最小である特定のアンテナ素子の組み合わせを決定する請求項１又は２に記載の電波送受信装置。
【請求項７】
前記アンテナ選択手段は、それぞれの前記アンテナ素子群から１本ずつのアンテナ素子の組み合わせ、及び互いに偏波方向の直交する２本ずつのアンテナ素子の組み合わせを複数生成し、
前記アンテナ決定手段は、前記アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれる全てのアンテナ素子の受信信号に基づいて、それぞれのアンテナ素子の組み合わせにおいて前記信号受信手段によって受信される受信信号の伝送容量を計算し、前記伝送容量が最大である特定のアンテナ素子の組み合わせを決定する請求項１又は２に記載の電波送受信装置。
【請求項８】
前記アンテナ選択手段は、それぞれの前記アンテナ素子群から１本ずつのアンテナ素子の組み合わせであって、全てのアンテナ素子の偏波方向が同一のものを第１の組み合わせとして複数生成し、
前記アンテナ決定手段は、前記第１の組み合わせの中から特定のアンテナ素子群におけるアンテナ素子の受信信号が最大のアンテナ素子を含む第２の組み合わせをさらに選択し、前記第２の組み合わせに含まれる全てのアンテナ素子の受信信号より到来波広がりを計算し、前記到来波広がりが特定の閾値より大きい場合は前記第２の組み合わせを特定のアンテナ素子の組み合わせとして決定する請求項４〜７のいずれか１項に記載の電波送受信装置。
【請求項９】
前記アンテナ選択手段は、それぞれの前記アンテナ素子群から選択された水平偏波及び垂直偏波の２本のアンテナ素子の組み合わせである第３の組み合わせを生成し、
前記アンテナ決定手段は、前記第３の組み合わせに含まれる特定のアンテナ素子群におけるアンテナ素子の受信信号より交差偏波識別度を計算し、前記交差偏波識別度が特定の閾値より小さい場合は前記第３の組み合わせを特定のアンテナ素子の組み合わせとして決定する請求項４〜７のいずれか１項に記載の電波送受信装置。
【請求項１０】
前記アンテナ選択手段は、それぞれの前記アンテナ素子群から１本ずつのアンテナ素子の組み合わせであって、全てのアンテナ素子の偏波方向が同一のものを第１の組み合わせとして複数生成するとともに、それぞれの前記アンテナ素子群から選択された水平偏波及び垂直偏波の２本のアンテナ素子の組み合わせである第３の組み合わせを生成し、
前記アンテナ決定手段は、前記第１の組み合わせの中から特定のアンテナ素子群におけるアンテナ素子の受信信号が最大のアンテナ素子を含む第２の組み合わせをさらに選択し、前記第２の組み合わせに含まれる全てのアンテナ素子の受信信号より到来波広がりを計算し、前記第３の組み合わせに含まれる特定のアンテナ素子群におけるアンテナ素子の受信信号より交差偏波識別度を計算し、前記交差偏波識別度が前記到来波広がりから求められた特定の閾値より小さい場合は前記第３の組み合わせを、前記交差偏波識別度が前記到来波広がりから求められた特定の閾値より大きい場合は前記第２の組み合わせを特定のアンテナ素子の組み合わせとして決定する請求項１又は２に記載の電波送受信装置。
【請求項１１】
送信側のアンテナ素子数の情報を受信する情報受信手段と、
前記情報受信手段により受信された前記アンテナ数と、前記信号受信手段により受信された受信信号と、前記アンテナ決定手段により計算された前記交差偏波識別度及び前記到来波広がりとに基づいてダイバシチ、アダプティブアレイ、ＭＩＭＯのいずれかを信号処理方式として選択し、前記信号受信手段を前記信号処理方式に基づいて動作させる受信制御手段とをさらに有し、
前記アンテナ決定手段は、前記受信制御手段により信号処理方式としてダイバシチ又はアダプティブアレイが選択された場合には、前記第２の組み合わせを特定のアンテナ素子の組み合わせとして決定する請求項１０に記載の電波送受信装置。
【請求項１２】
異なる偏波方向を有する複数のアンテナ素子により構成されるアンテナ素子群を空間的に分離して複数備える電波送受信装置における電波受信方法であって、
信号受信手段が、前記アンテナ素子の受信信号を受信する信号受信ステップと、
アンテナ制御手段が、前記アンテナ素子のそれぞれと前記信号受信手段とを接続するための制御信号を生成し、前記アンテナ素子を前記信号受信手段に接続するアンテナ制御ステップと、
アンテナ選択手段が、前記複数のアンテナ素子の中から複数のアンテナ素子を選択することによってアンテナ素子の組み合わせを複数生成し、それぞれのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための選択素子情報を前記アンテナ制御手段に通知し、それぞれのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を前記信号受信手段に接続させるアンテナ選択ステップと、
アンテナ決定手段が、前記アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子の受信信号に基づいて、前記複数のアンテナ素子の組み合わせの中から特定のアンテナ素子の組み合わせを決定し、当該決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための決定素子情報を前記アンテナ制御手段に通知し、当該決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を前記信号受信手段に接続させるアンテナ決定ステップと
を備える電波送受信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電波送受信装置及び電波送受信方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の無線通信技術の発達に伴い、複数のアンテナ素子を用いた通信方法として、アダプティブアレイ、ダイバシチ、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ−ｏｕｔｐｕｔ）等の技術が多く利用されるようになっている。これらの無線通信技術においては、アンテナ素子間の相関を低減することにより受信側においてノイズやフェージングによる影響の少ない通信が可能となっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このようにアンテナ素子間の相関が低減された通信を実現するために、アンテナ素子間の距離をある程度大きくして設置する方法、異なる偏波方向を有するアンテナ素子を組み合わせる方法が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−２５９９５０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した異なる偏波方向を有するアンテナ素子を利用した技術においては、各アンテナ素子の偏波方向は予め定められており、送信側アンテナと受信側アンテナ間の環境によっては、受信側アンテナ素子によって受信される電波の偏波方向が変動するため受信される受信電力が十分得られない場合があった。また、空間的に分離された受信側アンテナ素子間において受信される電波の偏波面が一様でなく、アンテナ素子の偏波方向と受信電波の偏波方向がずれて受信電力が十分得られない場合もあった。このように受信電力が低下すると、結果として伝送容量が低下してしまうという問題があった。
【０００６】
上記問題点を解決する為、予め環境に合わせてそれぞれのアンテナ素子の偏波方向を調整して設置することも考えられるが、この場合、一時的に受信電力は確保できても、逐次変動する環境に適応的に対応して受信電力を確保することは困難である。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、逐次変動する環境であってもアンテナ素子間の相関を低減しつつ伝送容量を十分に確保することが可能な電波送受信装置及び電波送受信方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明者らは様々な検討を行った。本発明者らは受信環境に応じて効率的な受信を行うために、アンテナ素子間の距離をある程度大きくして設置する方法、異なる偏波方向を有するアンテナ素子を組み合わせる方法を使い分けることに着目した。すなわち、受信信号に基づいて最適なアンテナ素子を自動的に選択することにより、効率的な電波の受信が可能であることを見出した。本発明はこれらの知見に基づいてなされたものである。
【０００９】
本発明の電波送受信装置は、異なる偏波方向を有する複数のアンテナ素子により構成されるアンテナ素子群を空間的に分離して複数備える電波送受信装置であって、アンテナ素子の受信信号を受信する信号受信手段と、アンテナ素子のそれぞれと信号受信手段とを接続するための制御信号を生成し、アンテナ素子を信号受信手段に接続するアンテナ制御手段と、複数のアンテナ素子の中から複数のアンテナ素子を選択することによってアンテナ素子の組み合わせを複数生成し、それぞれのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための選択素子情報をアンテナ制御手段に通知し、それぞれのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を信号受信手段に接続させるアンテナ選択手段と、アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子の受信信号に基づいて、複数のアンテナ素子の組み合わせの中から特定のアンテナ素子の組み合わせを決定し、当該決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための決定素子情報をアンテナ制御手段に通知し、当該決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を信号受信手段に接続させるアンテナ決定手段とを備える。
【００１０】
本発明の電波受信方法は、異なる偏波方向を有する複数のアンテナ素子により構成されるアンテナ素子群を空間的に分離して複数備える電波送受信装置における電波受信方法であって、信号受信手段が、アンテナ素子の受信信号を受信する信号受信ステップと、アンテナ制御手段が、アンテナ素子のそれぞれと信号受信手段とを接続するための制御信号を生成し、アンテナ素子を信号受信手段に接続するアンテナ制御ステップと、アンテナ選択手段が、複数のアンテナ素子の中から複数のアンテナ素子を選択することによってアンテナ素子の組み合わせを複数生成し、それぞれのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための選択素子情報をアンテナ制御手段に通知し、それぞれのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を信号受信手段に接続させるアンテナ選択ステップと、アンテナ決定手段が、アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子の受信信号に基づいて、複数のアンテナ素子の組み合わせの中から特定のアンテナ素子の組み合わせを決定し、当該決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための決定素子情報をアンテナ制御手段に通知し、当該決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を信号受信手段に接続させるアンテナ決定ステップとを備える。
【００１１】
本発明の電波送受信装置及び電波送受信方法によれば、アンテナ選択手段が種々の偏波方向を有する複数のアンテナ素子の組み合わせを生成し、アンテナ決定手段が生成されたアンテナ素子の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、アンテナ制御手段がその決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子と信号受信手段とを接続するための制御信号を生成することによりそのアンテナ素子を信号受信手段に接続し、信号受信手段がそれらのアンテナ素子の受信信号を受信する。これにより、受信環境に応じて最適なアンテナ素子の組み合わせを選択して電波を受信することができる。
【００１２】
また、本発明の電波送受信装置では、それぞれのアンテナ素子群のアンテナ素子数は同一であるとともに、全てのアンテナ素子はアンテナ素子群間で同一の偏波方向であり、アンテナ選択手段は、それぞれのアンテナ素子群から同数かつ同一の偏波方向のアンテナ素子をアンテナ素子の組み合わせとして生成することも好ましい。異なる偏波方向のアンテナ素子を空間的に分散して配置し、各アンテナ素子群から同数かつ同一偏波方向のアンテナ素子を選択して受信信号を受信することにより、相関が低減されたアンテナ素子の組み合わせのバリエーションが増加するとともに、容易に受信環境に応じた最適なアンテナ素子の組み合わせを選択して電波を受信することができる。
【００１３】
また、本発明の電波送受信装置では、送信側のアンテナ素子数の情報を受信する情報受信手段をさらに備え、信号受信手段における信号処理方式がＭＩＭＯであり、情報受信手段によって受信された送信側のアンテナ素子数が電波送受信装置の全アンテナ素子数以下である場合には、アンテナ選択手段は、生成するアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子数を送信側のアンテナ素子数と同数とし、情報受信手段によって受信された送信側のアンテナ素子数が電波送受信装置の全アンテナ素子数より大きい場合には、アンテナ選択手段は、生成するアンテナ素子の組み合わせを電波送受信装置の全アンテナ素子の組み合わせとすることも好ましい。情報受信手段が送信側のアンテナ素子数を受信し、信号処理方式がＭＩＭＯである場合にはアンテナ選択手段はアンテナ素子の組み合わせ中のアンテナ素子数を送信側のアンテナ素子数に近くなるように選択する。これにより、全てのアンテナ素子の組み合わせを選択する場合に比べて計算量を低減することにより即時に使用するアンテナ素子を決定することができると同時に、無駄なアンテナ素子による電力の浪費を防ぐことができる。
【００１４】
また、本発明の電波送受信装置では、アンテナ決定手段は、アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれる全てのアンテナ素子の受信信号に基づいて、それぞれのアンテナ素子の組み合わせにおける２つのアンテナ素子間の相関係数を計算し、相関係数が最小である特定のアンテナ素子の組み合わせを決定することも好ましい。アンテナ決定手段が、生成されたアンテナ素子の組み合わせの中からそれぞれのアンテナ素子間の相関係数を計算して使用する組み合わせを決定するので、受信環境に応じてアンテナ素子間の相関を確実に低減することが可能となる。
【００１５】
また、本発明の電波送受信装置では、アンテナ決定手段は、アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれる全てのアンテナ素子の受信信号に基づいて、それぞれのアンテナ素子の組み合わせにおいて信号受信手段によって受信される受信信号の伝送容量を計算し、伝送容量が最大である特定のアンテナ素子の組み合わせを決定することも好ましい。アンテナ決定手段が、生成されたアンテナ素子の組み合わせの中から伝送容量を計算して使用する組み合わせを決定するので、受信環境に応じて伝送容量が十分確保された電波の受信を実現することできる。
【００１６】
また、本発明の電波送受信装置では、アンテナ選択手段は、それぞれのアンテナ素子群から１本ずつのアンテナ素子の組み合わせ、及び互いに偏波方向の直交する２本ずつのアンテナ素子の組み合わせを複数生成し、アンテナ決定手段は、アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれる全てのアンテナ素子の受信信号に基づいて、それぞれのアンテナ素子の組み合わせにおける２つのアンテナ素子間の相関係数を計算し、相関係数が最小である特定のアンテナ素子の組み合わせを決定することも好ましい。アンテナ選択手段が、相関の確実に低減される組み合わせに限定してアンテナ素子の組み合わせを生成する。そして、アンテナ決定手段はその限定された組み合わせについてのみ相関係数を計算する。これにより、全てのアンテナ素子の組み合わせを生成する場合に比べて計算量を低減することにより即時に使用するアンテナ素子を決定することができると同時に、アンテナ素子間の相関を十分に低減することができる。
【００１７】
また、本発明の電波送受信装置では、アンテナ選択手段は、それぞれのアンテナ素子群から１本ずつのアンテナ素子の組み合わせ、及び互いに偏波方向の直交する２本ずつのアンテナ素子の組み合わせを複数生成し、アンテナ決定手段は、アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれる全てのアンテナ素子の受信信号に基づいて、それぞれのアンテナ素子の組み合わせにおいて信号受信手段によって受信される受信信号の伝送容量を計算し、伝送容量が最大である特定のアンテナ素子の組み合わせを決定することも好ましい。アンテナ選択手段が、相関の確実に低減される組み合わせに限定してアンテナ素子の組み合わせを生成する。そして、アンテナ決定手段はその限定された組み合わせについてのみ受信信号の伝送容量を計算する。これにより、全てのアンテナ素子の組み合わせを生成する場合に比べて計算量を低減することにより即時に使用するアンテナ素子を決定することができると同時に、伝送容量を十分に確保することができる。
【００１８】
また、本発明の電波送受信装置では、アンテナ選択手段は、それぞれのアンテナ素子群から１本ずつのアンテナ素子の組み合わせであって、全てのアンテナ素子の偏波方向が同一のものを第１の組み合わせとして複数生成し、アンテナ決定手段は、第１の組み合わせの中から特定のアンテナ素子群におけるアンテナ素子の受信信号が最大のアンテナ素子を含む第２の組み合わせをさらに選択し、第２の組み合わせに含まれる全てのアンテナ素子の受信信号より到来波広がりを計算し、到来波広がりが特定の閾値より大きい場合は第２の組み合わせを特定のアンテナ素子の組み合わせとして決定することも好ましい。アンテナ選択手段が相関の確実に低減される単一偏波のアンテナ素子の組み合わせを生成し、アンテナ決定手段が受信電力が最大である単一偏波のアンテナ素子の組み合わせをさらに選択し、到来波広がりを計算する。そして、アンテナ決定手段はその到来波広がりに基づいて単一偏波のアンテナ素子の組み合わせにおける垂直水平偏波のアンテナ素子の組み合わせに対する受信信号の伝送容量の優位性を判断する。これにより、交差偏波識別度の変化が少ない環境であって到来波広がりが大きい環境においては、全てのアンテナ素子の組み合わせを生成する場合に比べて計算量を低減することにより即時に使用するアンテナ素子を決定することができると同時に、伝送容量を十分に確保することができる。
【００１９】
また、本発明の電波送受信装置では、アンテナ選択手段は、それぞれのアンテナ素子群から選択された水平偏波及び垂直偏波の２本のアンテナ素子の組み合わせである第３の組み合わせを生成し、アンテナ決定手段は、第３の組み合わせに含まれる特定のアンテナ素子群におけるアンテナ素子の受信信号より交差偏波識別度を計算し、交差偏波識別度が特定の閾値より小さい場合は第３の組み合わせを特定のアンテナ素子の組み合わせとして決定することも好ましい。アンテナ選択手段が相関の確実に低減される水平偏波及び垂直偏波のアンテナ素子の組み合わせを生成し、アンテナ決定手段が交差偏波識別度を計算する。そして、アンテナ決定手段はその交差偏波識別度に基づいて水平偏波及び垂直偏波のアンテナ素子の組み合わせにおける受信信号の伝送容量の優位性を判断する。これにより、到来波広がりの変化が少ない環境であって交差偏波識別度が小さい環境においては、全てのアンテナ素子の組み合わせを選択する場合に比べて計算量を低減することにより即時に使用するアンテナ素子を決定することができると同時に、伝送容量を十分に確保することができる。
【００２０】
また、本発明の電波送受信装置では、アンテナ選択手段は、それぞれのアンテナ素子群から１本ずつのアンテナ素子の組み合わせであって、全てのアンテナ素子の偏波方向が同一のものを第１の組み合わせとして複数生成するとともに、それぞれのアンテナ素子群から選択された水平偏波及び垂直偏波の２本のアンテナ素子の組み合わせである第３の組み合わせを生成し、アンテナ決定手段は、第１の組み合わせの中から特定のアンテナ素子群におけるアンテナ素子の受信信号が最大のアンテナ素子を含む第２の組み合わせをさらに選択し、第２の組み合わせに含まれる全てのアンテナ素子の受信信号より到来波広がりを計算し、第３の組み合わせに含まれる特定のアンテナ素子群におけるアンテナ素子の受信信号より交差偏波識別度を計算し、交差偏波識別度が到来波広がりから求められた特定の閾値より小さい場合は第３の組み合わせを、交差偏波識別度が到来波広がりから求められた特定の閾値より大きい場合は第２の組み合わせを特定のアンテナ素子の組み合わせとして決定することも好ましい。アンテナ選択手段が水平偏波及び垂直偏波のアンテナ素子の組み合わせ、並びに単一偏波のアンテナ素子の組み合わせを相関の確実に低減される組み合わせとして生成する。そして、アンテナ決定手段が受信電力が最大である単一偏波のアンテナ素子の組み合わせをさらに選択し、到来波広がりと交差偏波識別度を計算する。アンテナ決定手段はその到来波広がりと交差偏波識別度に基づいて水平偏波及び垂直偏波のアンテナ素子の組み合わせと単一偏波のアンテナ素子の組み合わせにおける受信信号の伝送容量の優位性を判断する。これにより、到来波広がり及び交差偏波識別度が変化する環境であっても、全てのアンテナ素子の組み合わせを生成する場合に比べて計算量を低減することにより即時に使用するアンテナ素子を決定することができると同時に、伝送容量を十分に確保することができる。
【００２１】
また、本発明の電波送受信装置では、送信側のアンテナ素子数の情報を受信する情報受信手段と、情報受信手段により受信されたアンテナ数と、信号受信手段により受信された受信信号と、アンテナ決定手段により計算された交差偏波識別度及び到来波広がりとに基づいてダイバシチ、アダプティブアレイ、ＭＩＭＯのいずれかを信号処理方式として選択し、信号受信手段を信号処理方式に基づいて動作させる受信制御手段とをさらに有し、アンテナ決定手段は、受信制御手段により信号処理方式としてダイバシチ又はアダプティブアレイが選択された場合には、第２の組み合わせを特定のアンテナ素子の組み合わせとして決定することも好ましい。情報受信手段が送信側のアンテナ素子数を受信し、アンテナ決定手段が第２及び第３の組み合わせに含まれるアンテナ素子の受信信号に基づいて交差偏波識別度及び到来波広がりを計算する。そして、アンテナ決定手段が送信側のアンテナ素子数と受信信号と交差偏波識別度と到来波広がりとに基づいてダイバシチ、アダプティブアレイ、ＭＩＭＯのうちから信号処理方式を選択する。これにより、受信環境に最適な信号処理方式を選択することができる。また、アンテナ決定手段は、信号処理方式としてダイバシチ又はアダプティブアレイが選択された場合には、受信電力が最大となる単一偏波のアンテナ素子の組み合わせを使用するアンテナ素子の組み合わせとして決定する。これにより、ダイバシチ又はアダプティブアレイが信号処理方式として選択された場合に、計算量を低減することにより即時に使用するアンテナ素子を決定することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態にかかる電波送受信装置について図面を参照して説明する。なお、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００２３】
［第１実施形態］
まず、第１実施形態にかかる電波送受信装置の構成について説明する。図１は、本実施形態にかかる電波送受信装置の概略構成図である。本実施形態にかかる電波送受信装置１は、４つのアンテナ素子群１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄと本体部２０とを含んで構成されている。
【００２４】
４つのアンテナ素子群１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、その中心点が等間隔であり、地面から同一の高さになるように配置されている。また、隣接する各アンテナ素子群間の距離は隣接するアンテナ素子群に含まれるアンテナ素子間の相関を十分低減できる距離となっている。
【００２５】
アンテナ素子群１０ａは、それぞれ４つのアンテナ素子１０１ａ〜１０４ａから構成されている。アンテナ素子１０１ａ〜１０４ａは、直線型の導体素子から成るダイポールアンテナであり、その偏波方向は導体素子の長手方向と一致している。アンテナ素子１０１ａはその偏波方向が地面に対して垂直方向（以下、単に垂直方向という）であり、アンテナ素子１０３ａはその偏波方向が地面に対して水平方向（以下、単に平行方向という）となるように設置されている。また、アンテナ素子１０１ａ、１０２ａ、１０３ａ、１０４ａは地面に垂直な同一平面上に沿って設置されおり、それらの中心部において互いに支持されている。アンテナ素子１０２ａはその偏波方向が水平方向からアンテナ素子１０１ａ、１０３ａを含む平面に沿って４５°傾いており、アンテナ素子１０４ａはその偏波方向が水平方向からアンテナ素子１０２ａとは逆方向に４５°傾いている。その他のアンテナ素子群１０ｂ、１０ｃ、１０ｄも、アンテナ素子群１０ａと同様の構成となっており、それぞれアンテナ素子１０１ｂ〜１０４ｂ、１０１ｃ〜１０４ｃ、１０１ｄ〜１０４ｄにより構成されている。さらに、全てのアンテナ素子１０１ａ〜１０４ａ、１０１ｂ〜１０４ｂ、１０１ｃ〜１０４ｃ、１０１ｄ〜１０４ｄは同一平面上に沿うように設置されている。
【００２６】
図２は、アンテナ素子群がアンテナ固定部により支持された状態を部分的に示す斜視図である。図２に示すように、アンテナ素子群１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、アンテナ固定部１０６により所望の方向に向くように固定されている。アンテナ素子群１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄはそれぞれ、その中心部が円柱状のアンテナ支持部材１０５ａ〜１０５ｄの一端により固定されている。アンテナ固定部１０６は、短手方向に延びる溝が長手方向に等間隔に複数設けられた棒状の固定部材１０７と、その溝を覆うようにしてアンテナ支持部材１０５ａ〜１０５ｄを圧着して固定するための圧着部材１０８ａ〜１０８ｄにより構成されている。アンテナ支持部材１０５ａ〜１０５ｄの他端部は、アンテナ固定部１０６の溝に沿うようにアンテナ固定部１０６と固定部材１０８ａ〜１０８ｄの間に貫通されている。このようにして、アンテナ素子群１０ａ〜１０ｄは、アンテナ固定部１０６と固定部材１０８ａ〜１０８ｄとが圧着されることにより、所望の方向に支持される。このような構成によって、アンテナ素子群１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを、アンテナ支持部材１０７が貫通される溝を変更することによって、様々な間隔で設置することが可能となる。
【００２７】
図１に戻って、本体部２０は、それぞれのアンテナ素子１０１ａ〜１０４ａ、１０１ｂ〜１０４ｂ、１０１ｃ〜１０４ｃ、１０１ｄ〜１０４ｄによって受信された受信信号の中から選択して信号処理を行う部分である。また、本体部２０は、機能的な構成要素として、図１に示すように、スイッチ部２０１と、信号受信部２０２（信号受信手段）と、アンテナ制御部２０３（アンテナ制御手段）と、アンテナ選択部２０４（アンテナ選択手段）と、アンテナ決定部２０５（アンテナ決定手段）とを備えて構成される。アンテナ素子１０１ａ〜１０４ａ、１０１ｂ〜１０４ｂ、１０１ｃ〜１０４ｃ、１０１ｄ〜１０４ｄとスイッチ部２０１とは、アンテナ素子１０１ａ〜１０４ａ、１０１ｂ〜１０４ｂ、１０１ｃ〜１０４ｃ、１０１ｄ〜１０４ｄのそれぞれから伸びる信号線をスイッチ部２０１の入力ポートに接続することにより電気的に接続されている。以下、本体部２０の各構成要素について詳細に説明する。
【００２８】
スイッチ部２０１は、アンテナ制御部２０３の制御信号に基づいて、それぞれのアンテナ素子１０１ａ〜１０４ａ、１０１ｂ〜１０４ｂ、１０１ｃ〜１０４ｃ、１０１ｄ〜１０４ｄと信号受信部２０２との接続や切断を行うスイッチである。ここで、図１に示すように、アンテナ素子素子１０１ａ〜１０４ａ、１０１ｂ〜１０４ｂ、１０１ｃ〜１０４ｃ、１０１ｄ〜１０４ｄから伸びる信号線は、それぞれ、スイッチ部における入力ポート♯１〜♯１６に接続されている。スイッチ部２０１はこれらの入力ポートと信号受信部２０２が接続されている出力ポートとの接続や切断を行う。
【００２９】
信号受信部２０２は、スイッチ部２０１を介して接続されたアンテナ素子１０１ａ〜１０４ａ、１０１ｂ〜１０４ｂ、１０１ｃ〜１０４ｃ、１０１ｄ〜１０４ｄの受信信号を受信し、それらの受信信号を選択あるいは重畳させることにより信号処理を行う部分である。信号受信部２０２は、その信号処理方式として、ダイバシチ、アダブティブアレイ、ＭＩＭＯの各方式を使用することができる。
【００３０】
アンテナ制御部２０３は、アンテナ素子１０１ａ〜１０４ａ、１０１ｂ〜１０４ｂ、１０１ｃ〜１０４ｃ、１０１ｄ〜１０４ｄのそれぞれと信号受信部２０２とを接続するための制御信号を生成しスイッチ部２０１に送出する部分である。スイッチ部２０１は、この制御信号を受信しアンテナ素子１０１ａ〜１０４ａ、１０１ｂ〜１０４ｂ、１０１ｃ〜１０４ｃ、１０１ｄ〜１０４ｄのそれぞれを信号受信部２０２に接続する。より具体的には、アンテナ制御部２０３は、アンテナ選択部２０４から選択素子情報（詳細は後述する。）を受信し、アンテナ決定部２０５から決定素子情報（詳細は後述する。）を受信する。その後、選択素子情報または決定素子情報により特定されたアンテナ素子を信号受信部２０２と接続し、上記情報に含まれないアンテナ素子を信号受信部２０２から切断するための制御信号を生成し送出する。
【００３１】
アンテナ選択部２０４は、アンテナ素子１０１ａ〜１０４ａ、１０１ｂ〜１０４ｂ、１０１ｃ〜１０４ｃ、１０１ｄ〜１０４ｄの中から複数のアンテナ素子を選択することによって複数のアンテナ素子の組み合わせを生成する部分である。この選択は、アンテナ素子群１０ａ〜１０ｄからそれぞれ１本ずつのアンテナ素子の組み合わせ、及びアンテナ素子群１０ａ〜１０ｄからそれぞれ２本ずつであって互いに直交するアンテナ素子の組み合わせであって、選択しうる全ての組み合わせについて行う。例えば、このようなアンテナ素子の組み合わせとしては、１本ずつのアンテナ素子の組み合わせとしては、アンテナ素子１０１ａ、１０２ｂ、１０１ｃ、１０１ｄの組み合わせが挙げられる。また、２本ずつの直交するアンテナ素子の組み合わせとしては、アンテナ素子１０１ａ、１０３ａ、１０２ｂ、１０４ｂ、１０１ｃ、１０３ｃ、１０２ｄ、１０４ｄの組み合わせが挙げられる。アンテナ選択部２０４は、１組のアンテナ素子の組み合わせの生成の都度、そのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための選択素子情報をアンテナ制御部２０３に通知する。これにより、アンテナ制御部２０３がスイッチ部２０１に制御信号を生成して送出することにより、そのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子が信号受信部２０２に接続される。その後、処理をアンテナ決定部２０５に移す。より具体的に、アンテナ選択部２０４が、アンテナ素子の組み合わせとしてアンテナ素子１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄを選択した場合を想定する。この場合は、選択素子情報として、スイッチ部２０１における入力ポート情報♯１〜♯１６の中からアンテナ素子１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄに対応する入力ポート「＃３」「＃７」「＃１１」「＃１５」が選択されるように選択素子情報を生成する。次に、アンテナ決定部２０５からの応答信号が受信された後、次のアンテナ素子の組み合わせを選択し、同様の動作を繰り返す。
【００３２】
アンテナ決定部２０５は、アンテナ選択部２０４によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子の受信信号を信号受信部２０２を介して受信し、それぞれのアンテナ素子の組み合わせにおける２つのアンテナ素子間の相関係数を計算する。アンテナ決定部２０５は、アンテナ選択部２０４によって生成された全てのアンテナ素子の組み合わせについて相関係数を計算する。計算された相関係数が最小であるアンテナ素子の組み合わせを特定して決定する。決定したアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための決定素子情報を生成しアンテナ制御部２０３に通知する。決定素子情報は、選択素子情報と同様に、決定したアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子の入力ポート情報を含んでいる。
【００３３】
続いて、本実施形態にかかる電波送受信装置１の動作について説明し、併せて、本発明の実施形態にかかる電波送受信方法について説明する。図３は、本実施形態にかかる電波送受信装置１の動作を示すフローチャートである。
【００３４】
まず、アンテナ選択部２０４により、アンテナ素子１０１ａ〜１０４ａ、１０１ｂ〜１０４ｂ、１０１ｃ〜１０４ｃ、１０１ｄ〜１０４ｄのうちからアンテナ素子の組み合わせが生成される（ステップＳ０１）。ここで、アンテナ素子の組み合わせの生成は、アンテナ素子群１０ａ〜１０ｄからそれぞれ１本ずつのアンテナ素子の組み合わせ、及びアンテナ素子群１０ａ〜１０ｄからそれぞれ２本ずつであって互いに直交するアンテナ素子の組み合わせの中から、１組ずつ行う。
【００３５】
次に、選択されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための選択素子情報がアンテナ制御部２０３に通知され、スイッチ部２０１が制御される。これにより、信号受信部２０２と、選択されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子とが接続される（ステップＳ０２）。
【００３６】
信号受信部２０２により、接続されたアンテナ素子の受信信号が受信され、アンテナ決定部２０５に送出される（ステップＳ０３）。
【００３７】
アンテナ決定部２０５により、全ての受信信号が受信されると全ての２つのアンテナ素子間の相関係数ρが計算される（ステップＳ０４）。なお、相関係数は一方の受信信号をｓ１（ｔ）、他方の受信信号をｓ２（ｔ）とすると、式（１）によって求められる。
【数１】
2004312381.tif 000003
「ここで、＊は共役複素数、＜＞は時間平均値を表す」
求められた全ての２つのアンテナ素子間の相関係数ρ１〜ρＮ（Ｎは、２つのアンテナ素子の可能な組み合わせ数を示す）の中から最大値ρｍａｘを特定する（ステップＳ０５）。
【００３８】
次に、アンテナ選択部２０４により全てのアンテナ素子の組み合わせが生成されたかどうかが判定され、全てのアンテナ素子の組み合わせが生成されていない場合には（ステップＳ０６：ＮＯ）、次のアンテナ素子の組み合わせについてステップＳ０１〜ステップＳ０５の動作を繰り返す。全てのアンテナ素子の組み合わせが生成されている場合には（ステップＳ０６：ＹＥＳ）、処理をステップＳ０７に移行する。これにより、全てのアンテナ素子の組み合わせに対して相関係数の最大値ρｍａｘ（１）〜ρｍａｘ（Ｋ）（Ｋは、アンテナ選択部２０４で生成されたアンテナ素子の組み合わせ数を示す）が導き出される。
【００３９】
上記のようにして、それぞれのアンテナ素子の組み合わせに対して相関係数の最大値ρｍａｘ（１）〜ρｍａｘ（Ｋ）が導き出された後、アンテナ決定部２０５により相関係数の最大値ρｍａｘ（１）〜ρｍａｘ（Ｋ）が最小であるアンテナ素子の組み合わせが決定される（ステップＳ０７）。アンテナ決定部２０５により、決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子の入力ポート情報で構成される決定素子情報が、アンテナ制御部２０３に通知される。これにより、アンテナ決定部２０５によりアンテナ素子の組み合わせとして決定されたアンテナ素子が信号受信部２０２に接続される（ステップＳ０８）。
【００４０】
以上のような手順により、信号受信部２０２による信号処理が開始される。
【００４１】
以上説明した第１実施形態によれば、アンテナ選択部２０４が種々の偏波方向を有する複数のアンテナ素子の組み合わせを生成し、アンテナ決定部２０５が生成されたアンテナ素子の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する。アンテナ制御部２０３がその決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子と信号受信部２０２とを接続するための制御信号を生成することによりそのアンテナ素子を信号受信手段に接続する。そして、信号受信部２０２がそれらのアンテナ素子の受信信号を受信する。これにより、受信環境に応じて最適なアンテナ素子の組み合わせを選択して電波を受信することができる。アンテナ選択部２０４が、相関の確実に低減される組み合わせに限定してアンテナ素子の組み合わせを生成する。そして、アンテナ決定部２０５はその限定された組み合わせについてのみ相関係数を計算する。これにより、全てのアンテナ素子の組み合わせを生成する場合に比べて計算量を低減することにより即時に使用するアンテナ素子を決定することができると同時に、アンテナ素子間の相関を十分に低減することができる。
【００４２】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態における電波送受信装置２の基本的構成は、第１実施形態における電波送受信装置１の構成と同様であるので、各構成要素には同一の符合を付しその説明は省略すると共に、以下において第１実施形態との相違点について詳述する。
【００４３】
信号受信部２０２は、その信号処理方式として、ＭＩＭＯを採用して信号処理を行う。
【００４４】
また、アンテナ選択部２０４は、各アンテナ素子群１０ａ〜１０ｄから１本ずつのアンテナ素子の組み合わせであって、そのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子の偏波方向が同一のもの（第１の組み合わせ）を生成する機能をさらに有する。例えば、このような第１の組み合わせの例としては、アンテナ素子１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄの組み合わせ、アンテナ素子１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄの組み合わせ等が挙げられる。
【００４５】
アンテナ決定部２０５は、上記第１の組み合わせのうちマスタ素子群としてのアンテナ素子群１０ａに含まれるアンテナ素子１０１ａ〜１０４ａの受信信号を、信号受信部２０２を介して順に受信する。ここで、マスタ素子群とは、アンテナ素子群１０ａ〜１０ｄの中から予め特定しておいた１つのアンテナ素子群である。そして、第１の組み合わせの中から受信信号の平均値が最大であるアンテナ素子１０１ａ〜１０４ａを含むアンテナ素子の組み合わせ（第２の組み合わせ）を選択する。例えば、アンテナ素子１０１ａ〜１０４ａのうち、アンテナ素子１０１ａの受信信号の平均値が最大である場合は、アンテナ素子１０１ａを含むアンテナ素子の組み合わせである（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ）を第１の組み合わせの中から選択する。その後、第２の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための選択素子情報（例えば、「＃１」、「＃５」、「＃９」、「＃１３」を含む情報）をアンテナ制御部２０３に通知し、スイッチ部２０１を制御する。そして、第２の組み合わせに含まれるアンテナ素子の４つの受信信号より、到来方向推定を行い、その標準偏差を計算することにより到来波広がりＳＡを算出する。この到来波広がりＳＡと、予め設定されている到来波広がり閾値ＳＡＴｈとの比較を行い、第２の組み合わせの垂直と水平の偏波方向のアンテナ素子の組み合わせ（垂直水平偏波素子）に対する受信信号の伝送容量の優位性を判断する。
【００４６】
到来波広がり閾値ＳＡＴｈの設定は以下のようにして行う。図４は、交差偏波識別度（Γ）の変化が十分小さい環境であって、各アンテナ素子群１０ａ〜１０ｄの中心点間の距離が５λ（λは受信電波の波長を示す）の場合の、第２の組み合わせ（単一偏波素子）及び垂直と水平の偏波方向のアンテナ素子の組み合わせ（垂直水平偏波素子）における到来波広がりＳＡとＭＩＭＯにおける受信信号の伝送容量Ｃとの関係を示す図である。交差偏波識別度Γは、アンテナ設置箇所で垂直水平偏波素子により事前に測定することにより知ることができる。図４の例によれば、交差偏波識別度Γ＝６ｄＢで一定である受信環境においては、ＳＡが１．２°以上であれば単一偏波素子の方が垂直水平偏波素子より伝送容量が大きいことから、第１の組み合わせの垂直水平偏波素子に対する伝送容量の優位性が高いと判断できる。従って、この場合は到来波広がり閾値ＳＡＴｈ＝１°と設定しておく。
【００４７】
アンテナ決定部２０５は、このようにして設定された到来波広がり閾値ＳＴｈと到来波広がりＳＡとの比較を行い、ＳＡ＞ＳＡＴｈである場合には第２の組み合わせが垂直水平偏波素子に対して伝送容量において優位であると判定し、第２の組み合わせをアンテナ素子の組み合わせとして決定する。
【００４８】
続いて、第２実施形態にかかる電波送受信装置の動作について説明し、併せて、本発明の第２実施形態にかかる電波送受信方法について説明する。以下、図５を参照して本実施形態における電波送受信装置２の動作を説明する。図５に示すステップＳ３１〜Ｓ３８の各処理は、第１実施形態において詳述したステップＳ０１〜Ｓ０８の各処理（図３参照）と、それぞれ同一であるので、第１実施形態とは異なるステップＳ２１〜Ｓ３０の処理について説明する。
【００４９】
まず、アンテナ選択部２０４により、偏波方向が同一である第１の組み合わせが１組ずつ生成される（ステップＳ２１）。ここでは、（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ）、（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ）、（１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄ）、（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄ）のうち１つの組み合わせが選択され生成される。
【００５０】
次に、生成されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための選択素子情報がアンテナ制御部２０３に通知され、スイッチ部２０１が制御される。これにより、信号受信部２０２と、生成されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子とが接続される（ステップＳ２２）。例えば、アンテナ素子１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄの組み合わせが生成されれば、アンテナ素子１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄが信号受信部２０２に接続される。
【００５１】
アンテナ決定部２０５により、接続されたアンテナ素子のうちマスタ素子群であるアンテナ素子群１０ａに含まれるアンテナ素子（例えば、１０１ａ）の受信信号が受信され、その受信信号の時間平均値＜ｓ（ｔ）＞が算出される（ステップＳ２３）。
【００５２】
次に、アンテナ選択部２０４により全てのアンテナ素子の組み合わせが生成されたかどうかが判定され、全てのアンテナ素子の組み合わせが生成されていない場合には（ステップＳ２４：ＮＯ）、次のアンテナ素子の組み合わせ（例えば、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ）についてステップＳ２１〜ステップＳ２３の動作を繰り返す。全てのアンテナ素子の組み合わせが生成されている場合には（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、処理をステップＳ２５に移行する。これにより、全てのアンテナ素子の組み合わせに対してアンテナ素子群１０ａの受信信号の時間平均値＜ｓ１０１ａ（ｔ）＞、＜ｓ１０２ａ（ｔ）＞、＜ｓ１０３ａ（ｔ）＞＜ｓ１０４ａ（ｔ）＞が算出される（ｓ１０１ａ（ｔ）、ｓ１０２ａ（ｔ）、ｓ１０３ａ（ｔ）、ｓ１０４ａ（ｔ）は、それぞれアンテナ素子１０１ａ、１０２ａ、１０３ａ、１０４ａの受信信号を示す）。
【００５３】
アンテナ決定部２０５により、これらの受信信号の時間平均値の中から最大値が特定され、第１の組み合わせの中からその最大値の受信信号が受信されたアンテナ素子１０１ａ〜１０４ａを含むアンテナ素子の組み合わせを第２の組み合わせとして選択する。例えば、＜ｓ１０１ａ（ｔ）＞が最大値であった場合は、アンテナ素子１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄを第２の組み合わせとして選択する（ステップＳ２５）。
【００５４】
次に、アンテナ決定部２０５によって第２の組み合わせに含まれるアンテナ素子の入力ポート情報で構成される選択素子情報（例えば、「＃１」、「＃５」、「＃９」、「＃１３」を含む情報）が、アンテナ制御部２０３に通知され、スイッチ部２０１が制御される（ステップＳ２６）。これにより、信号受信部２０２を介して第２の組み合わせに含まれるアンテナ素子の受信信号が受信される（ステップＳ２７）。受信されたこれらの受信信号により到来波広がりＳＡが計算される（ステップＳ２８）。
【００５５】
アンテナ決定部２０５により、このようにして計算された到来波広がりＳＡと予め定められた到来波広がり閾値ＳＴｈとが比較される（ステップＳ２９）。ここで、ＳＡ＞ＳＡＴｈである場合は（ステップＳ２９：ＹＥＳ）、第２の組み合わせを使用するアンテナ素子の組み合わせとして決定される。一方、ＳＡ≦ＳＡＴｈである場合は（ステップＳ２９：ＮＯ）、第１実施形態の電波送受信装置１のステップＳ０１〜Ｓ０８における動作と同様にして、使用するアンテナ素子の組み合わせが決定される（ステップＳ３１〜Ｓ３８）。
【００５６】
以上のような手順により、信号受信部２０２による信号処理が開始される。
【００５７】
以上説明した第２実施形態によれば、アンテナ選択部２０４が相関の確実に低減される単一偏波のアンテナ素子の組み合わせを生成し、アンテナ決定部２０５が受信電力が最大である単一偏波のアンテナ素子の組み合わせをさらに選択し、到来波広がりを計算する。そして、アンテナ決定部２０５はその到来波広がりに基づいて単一偏波のアンテナ素子の組み合わせにおける垂直水平偏波のアンテナ素子の組み合わせに対する受信信号の伝送容量の優位性を判断する。これにより、交差偏波識別度の変化が少ない環境であって到来波広がりが大きい環境においては、全てのアンテナ素子の組み合わせを生成する場合に比べて計算量を低減することにより即時に使用するアンテナ素子を決定することができると同時に、伝送容量を十分に確保することができる。
【００５８】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図６は、本実施形態にかかる電波送受信装置の構成図である。本実施形態における電波送受信装置３の基本的構成は、第１実施形態における電波送受信装置１の構成と同様であるので、各構成要素には同一の符合を付しその説明は省略すると共に、以下において第１実施形態との相違点について詳述する。
【００５９】
なお、本実施形態は、送信側のアンテナ素子（図示せず）の偏波方向が垂直あるいは水平である場合に適用した時の本発明の適用例である。
【００６０】
信号受信部２０２は、その信号処理方式として、ＭＩＭＯを採用して信号処理を行う。
【００６１】
また、アンテナ選択部２０４は、各アンテナ素子群１０ａ〜１０ｄから１本ずつのアンテナ素子の組み合わせであって、そのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子の偏波方向が同一のもの（第１の組み合わせ）を複数生成する機能をさらに有する。ここでは、（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ）、（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ）、（１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄ）、（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄ）のうち１つの組み合わせが選択され生成される。また、アンテナ選択部２０４は、各アンテナ素子群１０ａ〜１０ｄから選択された垂直偏波及び水平偏波の２本のアンテナ素子の組み合わせ（第３の組み合わせ）を選択する機能も有する。ここでは、（１０１ａ、１０３ａ、１０１ｂ、１０３ｂ、１０１ｃ、１０３ｃ、１０１ｄ、１０３ｄ）が選択され第３の組み合わせとして生成される。
【００６２】
アンテナ決定部２０５は、上記第１の組み合わせのうちマスタ素子群としてのアンテナ素子群１０ａに含まれるアンテナ素子１０１ａ〜１０４ａの受信信号を、信号受信部２０２を介して順に受信する。ここで、マスタ素子群とは、アンテナ素子群１０ａ〜１０ｄの中から予め特定しておいた１つのアンテナ素子群である。そして、第１の組み合わせの中から受信信号の平均値が最大であるアンテナ素子１０１ａ〜１０４ａを含むアンテナ素子の組み合わせ（第２の組み合わせ）を選択する。例えば、アンテナ素子１０１ａ〜１０４ａのうち、アンテナ素子１０１ａの受信信号の平均値が最大である場合は、アンテナ素子１０１ａを含むアンテナ素子の組み合わせである（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ）を第１の組み合わせの中から選択する。その後、第２の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための選択素子情報（例えば、「＃１」、「＃５」、「＃９」、「＃１３」を含む情報）をアンテナ制御部２０３に通知し、スイッチ部２０１を制御する。そして、第２の組み合わせに含まれるアンテナ素子の４つの受信信号より、到来方向推定を行い、その標準偏差を計算することにより到来波広がりＳＡを算出する。この、到来方向推定は、例えば「アレーアンテナによる適応信号処理、菊間信良著、科学技術出版（１９９８）」に記載された方法を用いることができる。
【００６３】
さらに、アンテナ決定部２０５は、上記第３の組み合わせのうちマスタ素子群のアンテナ素子群１０ａに含まれるアンテナ素子１０１ａ、１０３ａの受信信号を信号受信部２０２を介して受信する。そして、２つの受信信号の比から交差偏波識別度Γ［ｄＢ］を算出する。
【００６４】
アンテナ決定部２０５は、上記のようにして算出された到来波広がりＳＡと交差偏波識別度Γとに基づいて第２の組み合わせと第３の組み合わせとの伝送容量優位性を判断する。優位性の判断は、閾値格納部２０６に格納されたデータに基づいて行う。
【００６５】
図７は、閾値格納部２０６に格納されたデータの構成図の一例を示す。閾値格納部２０６には、交差偏波識別度閾値ΓＴｈが到来波広がりＳＡに関連づけて格納されている。図７の例によれば、各アンテナ素子群１０ａ〜１０ｄの中心点間の距離が５λ（λは受信電波の波長を示す）である場合の、第２の組み合わせ（単一偏波素子）と第３の組み合わせ（垂直水平偏波素子）とのＭＩＭＯにおける伝送容量Ｃの優位性を判断するための交差偏波識別度閾値ΓＴｈが格納されている。より具体的には、ＳＡ＝１［ｄＢ］である場合には、Γ≦６．０であれば、垂直水平偏波素子が伝送容量Ｃにおいて優位であり、Γ＞６．０であれば、単一偏波素子が伝送容量Ｃにおいて優位であることを意味している。この閾値ΓＴｈは、図４と同様にして、到来波広がりＳＡ及び交差偏波識別度Γと受信信号の伝送容量Ｃとの関係により求め、予め閾値格納部２０６に格納しておく。
【００６６】
図６に戻って、アンテナ決定部２０５は、求められた到来波広がりＳＡに基づいて閾値格納部２０６を参照し、到来波広がりＳＡが一致するレコードを検索する。そのレコードに格納された交差偏波識別度閾値ΓＴｈを取得する。その後、取得された交差偏波識別度閾値ΓＴｈと求められた交差偏波識別度値Γとの比較を行い、Γ≦ΓＴｈである場合には第３の組み合わせが優位であると判定し、第２の組み合わせを使用するアンテナ素子の組み合わせとして決定する。逆に、Γ＞ΓＴｈである場合には第２の組み合わせが優位であると判定し、第２の組み合わせを使用するアンテナ素子の組み合わせとして決定する。
【００６７】
続いて、第３実施形態にかかる電波送受信装置の動作について説明し、併せて、本発明の第３実施形態にかかる電波送受信方法について説明する。以下、図８を参照して本実施形態における電波送受信装置３の動作を説明する。図８に示すステップＳ４１〜Ｓ４８の各処理は、第２実施形態において詳述したステップＳ２１〜Ｓ２８の各処理（図５参照）と、それぞれ同一であるので、第２実施形態とは異なるステップＳ４９〜Ｓ５６の処理について説明する。
【００６８】
ステップＳ４８により到来波広がりＳＡが計算された後、各アンテナ素子群１０ａ〜１０ｄから垂直及び水平の偏波方向の２本のアンテナ素子を選択した組み合わせ（第３の組み合わせ）（１０１ａ、１０３ａ、１０１ｂ、１０３ｂ、１０１ｃ、１０３ｃ、１０１ｄ、１０３ｄ）が選択される（ステップＳ４９）。
【００６９】
次に、選択されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子１０１ａ、１０３ａ、１０１ｂ、１０３ｂ、１０１ｃ、１０３ｃ、１０１ｄ、１０３ｄを特定するための選択素子情報がアンテナ制御部２０３に通知され、スイッチ部２０１が制御される。これにより、信号受信部２０２と、選択されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子１０１ａ、１０３ａ、１０１ｂ、１０３ｂ、１０１ｃ、１０３ｃ、１０１ｄ、１０３ｄとが接続される（ステップＳ５０）。
【００７０】
アンテナ決定部２０５により、接続されたアンテナ素子１０１ａ、１０３ａ、１０１ｂ、１０３ｂ、１０１ｃ、１０３ｃ、１０１ｄ、１０３ｄのうちマスタ素子群であるアンテナ素子群１０ａに含まれるアンテナ素子１０１ａ、１０３ａの受信信号Ｓ１０１ａ（ｔ）及びＳ１０３ａ（ｔ）が受信される（ステップＳ５１）。
【００７１】
次に、アンテナ決定部２０５により、２つ受信信号の時間平均値の比から交差偏波識別度Γ［ｄＢ］が計算される（ステップＳ５２）。
【００７２】
その後、アンテナ決定部２０５により、ステップＳ４８で算出された到来波広がりＳＡに基づいて閾値格納部２０６を参照することにより交差偏波識別度閾値ΓＴｈが取得される。取得された交差偏波識別度閾値ΓＴｈとステップＳ５２で算出された交差偏波識別度Γとの比較が行われる（ステップＳ５３）。アンテナ決定部２０５による比較の結果、Γ≦ΓＴｈと判定された場合には（ステップＳ５３：ＹＥＳ）、使用するアンテナ素子の組み合わせとして第３の組み合わせ（１０１ａ、１０３ａ、１０１ｂ、１０３ｂ、１０１ｃ、１０３ｃ、１０１ｄ、１０３ｄ）に決定される（ステップＳ５６）。逆に、アンテナ決定部２０５による比較の結果、Γ＞ΓＴｈと判定された場合には（ステップＳ５３：ＮＯ）、使用するアンテナ素子の組み合わせとして第２の組み合わせに決定される（ステップＳ５５）。
【００７３】
第２の組み合わせが使用するアンテナ素子の組み合わせとして決定された場合には、アンテナ決定部２０５からアンテナ制御部２０３に対して、決定素子情報が送出され、スイッチ部２０１が制御される（ステップＳ５６）。その結果、第２の組み合わせに含まれるアンテナ素子と信号受信部２０２が接続される。例えば、第３の組み合わせが決定された場合は、アンテナ素子１０１ａ、１０３ａ、１０１ｂ、１０３ｂ、１０１ｃ、１０３ｃ、１０１ｄ、１０３ｄが信号受信部２０２に接続される。
【００７４】
以上のような手順により、信号受信部２０２による信号処理が開始される。
【００７５】
以上説明した第３実施形態によれば、アンテナ選択部２０４が水平偏波及び垂直偏波のアンテナ素子の組み合わせ、並びに単一偏波のアンテナ素子の組み合わせを相関の確実に低減される組み合わせとして生成する。そして、アンテナ決定部２０５が受信電力が最大である単一偏波のアンテナ素子の組み合わせをさらに選択し、到来波広がりと交差偏波識別度を計算する。アンテナ決定部２０５はその到来波広がりと交差偏波識別度に基づいて水平偏波及び垂直偏波のアンテナ素子の組み合わせと単一偏波のアンテナ素子の組み合わせにおける受信信号の伝送容量の優位性を判断する。これにより、到来波広がり及び交差偏波識別度が変化する環境であっても、全てのアンテナ素子の組み合わせを生成する場合に比べて計算量を低減することにより即時に使用するアンテナ素子を決定することができると同時に、伝送容量を十分に確保することができる。
【００７６】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図９は、本実施形態にかかる電波送受信装置の構成図である。本実施形態における電波送受信装置４の基本的構成は、第１実施形態における電波送受信装置１の構成と同様であるので、各構成要素には同一の符合を付しその説明は省略すると共に、以下において第１実施形態との相違点について詳述する。
【００７７】
信号受信部２０２は、その信号処理方式として、ＭＩＭＯを採用して信号処理を行う。
【００７８】
情報受信部２０７は、信号受信部２０２を介して送信側からのパイロット信号に含まれる送信側のアンテナ素子数ＮＴを含む情報を受信し、アンテナ選択部２０４に送出する機能を有する。
【００７９】
アンテナ選択部２０４は、送信側のアンテナ素子数ＮＴが電波送受信装置４の全アンテナ素子数以下である場合には、生成するアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子数をＮＴとなるように選択する。一方、アンテナ選択部２０４は、送信側のアンテナ素子数ＮＴが電波送受信装置４の全アンテナ素子数ＮＲより大きい場合には、選択するアンテナ素子の組み合わせを電波送受信装置４の全アンテナ素子１０１ａ〜１０４ａ、１０１ｂ〜１０４ｂ、１０１ｃ〜１０４ｃ、１０１ｄ〜１０４ｄの組み合わせとする。ここで、受信信号の伝送容量は式（２）に示すように送信側のアンテナ素子数と受信側のアンテナ素子数の小さいほうにより制限される。従って、このように選択することにより、受信側のアンテナ素子を無駄なく選択することが可能となる。
【００８０】
続いて、第４実施形態にかかる電波送受信装置の動作について説明し、併せて、本発明の第４実施形態にかかる電波送受信方法について説明する。以下、図１０を参照して本実施形態における電波送受信装置４の動作を説明する。
【００８１】
図１０は、この場合の電波送受信装置の動作を示すフローチャートである。
まず、情報受信部２０７により、送信側パイロット信号が受信され（ステップＳ６１）、その信号から復号化された情報に含まれる送信側のアンテナ素子数ＮＴが特定される。その後、送信側のアンテナ素子数ＮＴの情報がアンテナ選択部２０４に送出され、アンテナ選択部２０４により、送信側のアンテナ素子数ＮＴと電波送受信装置４の全アンテナ素子数ＮＲ（図９の場合ＮＲ＝１６）とが比較される（ステップＳ６３）。
【００８２】
ＮＴ＞ＮＲである場合には（ステップＳ６３：ＮＯ）、アンテナ選択部２０４により、全てのアンテナ素子１０１ａ〜１０４ａ、１０１ｂ〜１０４ｂ、１０１ｃ〜１０４ｃ、１０１ｄ〜１０４ｄが選択され、アンテナ素子の組み合わせとして決定され（ステップＳ６４）、処理をステップＳ７２に移行する。
【００８３】
一方、ＮＴ≦ＮＲである場合には（ステップＳ６３：ＮＯ）、アンテナ素子数がＮＲとなるようにアンテナ素子を選択することにより、アンテナ素子の組み合わせが生成される（ステップＳ６５）。なお、アンテナ素子の選択は、複数のアンテナ素子群から均等に選ぶことが好ましい。例えば、ＮＴ＝８であれば、各アンテナ素子群１０ａ〜１０ｄのそれぞれから２本ずつ、ＮＴ＝７であれば各アンテナ素子群１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄからそれぞれ２本、２本、２本、１本ずつ選ぶ。これにより、アンテナ素子間の相関をより低減することができる。
【００８４】
その後、第１実施形態におけるステップＳ０２〜ステップＳ０８の動作と同様にして、使用するアンテナ素子の組み合わせを決定し、切り替えが行われる（ステップＳ６６〜ステップＳ７２）。
【００８５】
以上説明した第４実施形態によれば、情報受信部２０７が送信側のアンテナ素子数を受信し、信号処理方式がＭＩＭＯである場合にはアンテナ選択部２０４はアンテナ素子の組み合わせ中のアンテナ素子数を送信側のアンテナ素子数に近くなるように選択する。これにより、全てのアンテナ素子の組み合わせを選択する場合に比べて計算量を低減することにより即時に使用するアンテナ素子を決定することができると同時に、無駄なアンテナ素子による電力の浪費を防ぐことができる。
【００８６】
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について説明する。図１１は、本実施形態にかかる電波送受信装置の構成図である。本実施形態における電波送受信装置５の基本的構成は、第３実施形態における電波送受信装置３の構成と同様であるので、各構成要素には同一の符合を付しその説明は省略すると共に、以下において第３実施形態との相違点について詳述する。
【００８７】
信号受信部２０２は、その信号処理方式として、ＭＩＭＯ、ダイバシチ、アダプティブアレイの中から選択して信号処理を行う。
【００８８】
情報受信部２０７は、信号受信部２０２を介して送信側からのパイロット信号に含まれる送信側のアンテナ素子数ＮＴを含む情報を受信し、アンテナ選択部２０４に送出する機能を有する。
【００８９】
また、受信制御部２０８は、情報受信部２０７により受信されたアンテナ素子数ＮＴと、信号受信部２０２により受信された受信信号と、アンテナ決定部２０５により計算された到来波広がりＳＡ及び交差偏波識別度Γとに基づいて信号処理方式を決定する部分である。また、受信制御部２０８は、信号処理方式をＭＩＭＯ、ダイバシチ、アダプティブアレイのいずれかに決定して、信号受信部２０２に通知し信号処理部２０２をその信号処理方式を用いて動作させる。また、受信制御部２０８は、決定された信号処理方式をアンテナ決定部２０５に通知する機能も有する。
【００９０】
また、アンテナ決定部２０５は、受信制御部２０８により信号処理方式としてダイバシチ又はアダプティブアレイに決定された場合に、使用するアンテナ素子の組み合わせとして単一偏波素子である第２の組み合わせに決定する。
【００９１】
続いて、第５実施形態にかかる電波送受信装置の動作について説明し、併せて、本発明の第５実施形態にかかる電波送受信方法について説明する。以下、図１２を参照して本実施形態における電波送受信装置５の動作を説明する。図１２に示すステップＳ８１〜Ｓ９２、ステップＳ１０４〜Ｓ１０７の各処理は、第３実施形態において詳述したステップＳ４１〜Ｓ５２、ステップＳ５３〜Ｓ５６の各処理（図８参照）と、それぞれ同一であるので、第３実施形態とは異なるステップＳ９３〜Ｓ１０３の処理について説明する。
【００９２】
アンテナ決定部２０５におけるステップＳ９２までの動作が終わると、マスタ素子群における各アンテナ素子１０１ａ〜１０４ａの受信信号と、計算された到来波広がりＳＡ及び交差偏波識別度Γとが受信制御部２０８に出力される。
【００９３】
その後、情報受信部２０７により、送信側のパイロット信号が受信され（ステップＳ９３）、その信号から復号化された情報に含まれる送信側のアンテナ素子数ＮＴが特定され、受信制御部２０８に出力される（ステップＳ９４）。
【００９４】
次に、受信制御部２０８により、そのアンテナ素子数ＮＴが２以上であるかが判定される（ステップＳ９５）。アンテナ素子数ＮＴが１である場合には（ステップＳ９５：ＮＯ）、ＭＩＭＯは適していないため、信号処理方式としてダイバシチが決定され、信号受信部２０２の処理方式をダイバシチとして動作させる（ステップＳ９７）。その後、処理をステップＳ１０２に移行する。
【００９５】
アンテナ素子数ＮＴが２以上である場合には（ステップＳ９５：ＹＥＳ）、各アンテナ素子１０１ａ〜１０４ａの受信信号のうちその時間平均値が最大のものＳｍａｘが特定される（ステップＳ９６）。そして、その最大値Ｓｍａｘが所定の値Ｓ０以上であるかが判定される（ステップＳ９８）。Ｓｍａｘ＜Ｓ０であると判定された場合には（ステップＳ９８：ＮＯ）、ＭＩＭＯは適していないため、信号処理方式としてアダプティブアレイが選択される（ステップＳ１０１）。その後、処理をステップＳ１０２に移行する。
【００９６】
一方、Ｓｍａｘ≧Ｓ０であると判定された場合には（ステップＳ９８：ＹＥＳ）、交差偏波識別度Γが所定の値Γ０以上であり、かつ到来波広がりＳＡが所定の値ＳＡ０以下であるかどうかが判定される（ステップＳ９９）。Γ≧Γ０、かつＳＡ≦ＳＡ０であると判定された場合には（ステップＳ９９：ＹＥＳ）、ＭＩＭＯは適していないため、信号処理方式としてアダプティブアレイが決定される（ステップＳ１０１）。その後、処理をステップＳ１０２に移行する。
【００９７】
一方、Γ＜Γ０、またはＳＡ＞ＳＡ０であると判定された場合には（ステップＳ９９：ＮＯ）、信号処理方式としてＭＩＭＯが決定される（ステップＳ１００）。以下、第３実施形態における動作と同様にして、第２の組み合わせと第３の組み合わせから使用するアンテナ素子の組み合わせが決定される（ステップＳ１０４〜ステップＳ１０５）。
【００９８】
これに対して、受信制御部２０８により、信号処理方式としてダイバシチ又はアダプティブアレイに決定された場合には、アンテナ決定部２０５により、第２の組み合わせが、使用するアンテナ素子の組み合わせとして決定される（ステップ１０２）。その後、アンテナ決定部２０５からアンテナ制御部２０３に対して、決定素子情報が送出され、スイッチ部２０１が制御される（ステップＳ１０３）。その結果、第２の組み合わせに含まれるアンテナ素子と信号受信部２０２が接続される。
【００９９】
以上説明した第５実施形態によれば、情報受信部２０７が送信側のアンテナ素子数ＮＴを受信し、アンテナ決定部２０５が第２及び第３の組み合わせに含まれるアンテナ素子の受信信号に基づいて交差偏波識別度Γ及び到来波広がりＳＡを計算する。そして、アンテナ決定部２０５が送信側のアンテナ素子数ＮＴと受信信号と交差偏波識別度Γと到来波広がりＳＡとに基づいてダイバシチ、アダプティブアレイ、ＭＩＭＯのうちから信号処理方式を選択する。これにより、受信環境に最適な信号処理方式を選択することができる。また、アンテナ決定部２０５は、信号処理方式としてダイバシチ又はアダプティブアレイが選択された場合には、受信電力が最大となる単一偏波のアンテナ素子の組み合わせを使用するアンテナ素子の組み合わせとして決定する。これにより、ダイバシチ又はアダプティブアレイが信号処理方式として選択された場合に、計算量を低減することにより即時に使用するアンテナ素子を決定することができる。
【０１００】
上記第１〜第５実施形態にかかる電波送受信装置においては、アンテナ素子として、ダイポールアンテナを使用していたが、同じ偏波方向を有するアンテナであればこれらに限られない。例えば、ループアンテナ、八木アンテナ、モノポールアンテナ等をこれに代えて使用することも可能である。
【０１０１】
また、上記第１〜第５実施形態にかかる電波送受信装置においては、所定の同一平面上に設置されている所定の傾き及び本数のアンテナ素子が使用されていたが、この傾きや本数のバリエーションは、受信環境に応じてチューニングしても良いし、複数の平面上に設置されていても良い。これにより受信環境に応じて最適な信号処理を実現することが可能となる。また、アンテナ素子の本数のバリエーションを確保するため、スイッチ部２０１に設けられている入力ポートを増設分も含めて用意しておくことも好ましい。
【０１０２】
上記第１実施形態にかかる電波送受信装置においては、アンテナ選択部２０４により選択されたアンテナ素子の組み合わせに対して相関係数の最大値ρｍａｘ（１）〜ρｍａｘ（Ｋ）が導き出された後、アンテナ決定部２０５により相関係数の最大値ρｍａｘ（１）〜ρｍａｘ（Ｋ）が最小であるアンテナ素子の組み合わせが特定されていたが、これは、以下のような方法によりアンテナ素子の組み合わせを特定しても良い。すなわち、アンテナ選択部２０４により選択されたアンテナ素子の組み合わせに含まれる２つのアンテナ素子間の相関係数ρを計算し、その平均値ρａｖを計算する。その後、アンテナ決定部２０５により相関係数の平均値ρａｖ（１）〜ρａｖ（Ｋ）が最小となるアンテナ素子の組み合わせを特定する。
【０１０３】
上記第１実施形態にかかる電波送受信装置においては、アンテナ選択部２０４により選択されたアンテナ素子の組み合わせにおける相関係数ρが計算され、使用するアンテナ素子の組み合わせを決定していたが、これは式（２）により伝送容量Ｃを計算し、伝送容量が最大であるアンテナ素子の組み合わせを使用するアンテナ素子の組み合わせとしても良い。
【数２】
2004312381.tif 000004
「ここで、ｄｅｔは行列式、Ｈはチャンネル応答行列、Ｈ＊はその共役転置行列、Ｉｎはｎ行ｎ列の単位行列、ｍｉｎ（ｘ，ｙ）はｘとｙのうちの最小値、ρｒは受信アンテナ素子におけるＳＮ比を表す」
【０１０４】
これにより、全てのアンテナ素子の組み合わせを選択する場合に比べて計算量を低減することにより即時に使用するアンテナ素子を決定することができると同時に、伝送容量を十分に確保することができる。
【０１０５】
上記第２実施形態にかかる電波送受信装置においては、第２の組み合わせである単一偏波素子の受信信号により到来波広がりＳＡを計算し、ＳＡと到来波広がり閾値ＳＡＴｈとを比較することにより受信信号の伝送容量Ｃの優位なアンテナ素子の組み合わせを判定していたが、送信側のアンテナ素子の偏波方向が垂直あるいは水平である場合には以下のようにして判定しても良い。つまり、第３の組み合わせである垂直水平偏波素子の受信信号により交差偏波識別度Γを計算し、第３の組み合わせの単一偏波素子に対する伝送容量の優位性を判定することも可能である。
【０１０６】
図１３は、この場合の電波送受信装置の動作を示すフローチャートである。
【０１０７】
まず、アンテナ選択部２０４により垂直水平偏波素子の第３の組み合わせが生成される（ステップＳ１２１）。
【０１０８】
次に、選択素子情報がアンテナ制御部２０３に送出されることにより、信号受信部２０２と、生成されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子１０１ａ、１０３ａ、１０１ｂ、１０３ｂ、１０１ｃ、１０３ｃ、１０１ｄ、１０３ｄとが接続される（ステップＳ１２２）。アンテナ決定部２０５により、信号受信部２０２を介して、第３の組み合わせに含まれるアンテナ素子１０１ａ、１０３ａ、１０１ｂ、１０３ｂ、１０１ｃ、１０３ｃ、１０１ｄ、１０３ｄのうち、マスタ素子群としてのアンテナ素子群１０ａに含まれるアンテナ素子１０１ａ、１０３ａの受信信号が受信される（ステップＳ１２３）。
【０１０９】
アンテナ決定部２０５により、この２つの受信信号により交差偏波識別度Γが計算される（ステップＳ１２４）。この交差偏波識別度Γと予め定められた交差偏波識別度閾値ΓＴｈが比較される（ステップＳ１２５）。Γ＜ΓＴｈと判定された場合には（ステップＳ１２５：ＹＥＳ）、第３の組み合わせをアンテナ素子の組み合わせとして決定する（ステップＳ１２６）。一方、Γ≧ΓＴｈと判定された場合には（ステップＳ１２５：ＹＥＳ）、第１実施形態の電波送受信装置１のステップＳ０１〜Ｓ０８における動作と全く同様にして、使用するアンテナ素子の組み合わせが決定される（ステップＳ１２７〜Ｓ１３４）。
【０１１０】
ここで、交差偏波識別度閾値ΓＴｈの設定は以下のようにして行う。図１４は、到来波広がりＳＡの変化が十分小さい環境であって、各アンテナ素子群１０ａ〜１０ｄの中心点間の距離が５λ（λは受信電波の波長を示す）の場合の、第２の組み合わせ（単一偏波素子）及び第３の組み合わせ（垂直水平偏波素子）における交差偏波識別度ΓとＭＩＭＯにおける受信信号の伝送容量Ｃとの関係を示す図である。図１４の例によれば、到来波広がりＳＡ＝１°で一定である受信環境においては、Γが６ｄＢより小さければ垂直水平偏波素子の方が単一偏波素子より伝送容量Ｃが大きいことから、第３の組み合わせの第２の組み合わせに対する伝送容量の優位性が高いと判断できる。従って、この場合は交差偏波識別度閾値ΓＴｈ＝６ｄＢと設定しておく。
【０１１１】
これにより、アンテナ選択部２０４が相関の確実に低減される水平偏波及び垂直偏波のアンテナ素子の組み合わせを生成し、アンテナ決定部２０５が交差偏波識別度Γを計算する。そして、アンテナ決定部２０５はその交差偏波識別度Γに基づいて水平偏波及び垂直偏波のアンテナ素子の組み合わせにおける受信信号の伝送容量Ｃの優位性を判断する。これにより、到来波広がりの変化が少ない環境であって交差偏波識別度が小さい環境においては、全てのアンテナ素子の組み合わせを選択する場合に比べて計算量を低減することにより即時に使用するアンテナ素子を決定することができると同時に、伝送容量を十分に確保することができる。
【０１１２】
また、上記第３実施形態にかかる電波送受信装置においては、閾値格納部２０６に到来波広がりＳＡに対する交差偏波識別度閾値ΓＴｈを予め格納しておき、これを参照することにより使用するアンテナ素子の組み合わせを決定していたが、これは以下のようにしても良い。つまり、閾値格納部２０６に、予め複数の交差偏波識別度Γに対する到来波広がり閾値ＳＡＴｈをその交差偏波識別度Γに関連づけて格納しておく。これをアンテナ決定部２０５において、計算された交差偏波識別度Γに基づいて到来波広がり閾値ＳＡＴｈを取得する。この到来波広がり閾値ＳＡＴｈと計算された到来波広がりＳＡを比較することにより使用するアンテナ素子の組み合わせを決定することができる。
【０１１３】
また、上記第４実施形態及び第５実施形態にかかる電波送受信装置においては、情報受信部２０７が、信号受信部２０７を介して受信する受信信号に含まれるパイロット信号を復号することによって、送信側のアンテナ素子数ＮＴが特定されていたが、これは、他の様々な伝達手段により、特定することが可能である。例えば、電話回線、インターネット、別の無線通信手段等が挙げられる。
【０１１４】
【発明の効果】
本発明の電波送受信装置及び電波送受信方法によれば、種々の偏波方向を有する複数のアンテナ素子の組み合わせを生成し、生成されたアンテナ素子の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する。また、その決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子と信号受信手段とを接続するための制御信号を生成することによりそのアンテナ素子を信号受信手段に接続し、それらのアンテナ素子の受信信号を受信する。これにより、受信環境に応じて最適なアンテナ素子の組み合わせを選択して電波を受信することができる。その結果、逐次変動する環境であってもアンテナ素子間の相関を低減しつつ伝送容量を十分に確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態における電波送受信装置の構成図である。
【図２】アンテナ素子群がアンテナ固定部により支持された状態を部分的に示す斜視図である。
【図３】第１実施形態における電波送受信装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】単一偏波素子及び垂直水平偏波素子における到来波広がりと伝送容量との関係を示す図である。
【図５】第２実施形態における電波送受信装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】第３実施形態における電波送受信装置の構成図である。
【図７】図６の閾値格納部に格納されたデータの構成図である。
【図８】第３実施形態における電波送受信装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】第４実施形態における電波送受信装置の構成図である。
【図１０】第４実施形態における電波送受信装置の動作を示すフローチャートである。
【図１１】第５実施形態における電波送受信装置の構成図である。
【図１２】第５実施形態における電波送受信装置の動作を示すフローチャートである。
【図１３】その他の実施形態における電波送受信装置の動作を示すフローチャートである。
【図１４】単一偏波素子及び垂直水平偏波素子における交差偏波識別度と伝送容量との関係を示す図である。
【符号の説明】
１…電波送受信装置、１０ａ〜１０ｄ…アンテナ素子群、１０１ａ〜１０４ａ、１０１ｂ〜１０４ｂ、１０１ｃ〜１０４ｃ、１０１ｄ〜１０４ｄ…アンテナ素子、２０２…信号受信部、２０３…アンテナ制御部、２０４…アンテナ選択部、２０５…アンテナ決定部。
【図１】
2004312381.tif 000005
【図２】
2004312381.tif 000006
【図３】
2004312381.tif 000007
【図４】
2004312381.tif 000008
【図５】
2004312381.tif 000009
【図６】
2004312381.tif 000010
【図７】
2004312381.tif 000011
【図８】
2004312381.tif 000012
【図９】
2004312381.tif 000013
【図１０】
2004312381.tif 000014
【図１１】
2004312381.tif 000015
【図１２】
2004312381.tif 000016
【図１３】
2004312381.tif 000017
【図１４】
2004312381.tif 000018