(57)【要約】【課題】  本願課題は、複数のアンテナ素子を用いて無線送信を行なう移動端末の各アンテナ素子に対する重みを効率的に決定することの可能なウエイト決定装置及びウエイト決定方法を提供することである。【解決手段】  本発明によれば、移動端末から無線送信する際に電波を指向させるべきでない禁止領域に設けられた試験波源から放射された試験電波を、複数のアンテナ素子にて受信する受信手段と、アンテナ素子毎に得られた受信信号に基づいて、受信される試験電波を抑制するように各アンテナ素子間の相対的な振幅及び位相を決定する決定手段とを備えるウエイト決定装置が、得られる。別の態様では、禁止領域にプローブを設け、携帯電話機から電波を発信し、定常的な電界応答が求められる。この定常的な電界応答とランダムノイズに基づいて、非定常的な電界応答が求められ、それを解析することでウエイトが決定される。【選択図】  図１
2005167955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動端末から無線送信する際に電波を指向させるべきでない禁止領域に設けられた試験波源から放射された試験電波を、複数のアンテナ素子にて受信する受信手段と、
アンテナ素子毎に得られた受信信号に基づいて、受信される試験電波を抑制するように各アンテナ素子のウエイトを決定する決定手段と
を備えることを特徴とするウエイト決定装置。
【請求項２】
前記試験波源が、任意の方向に偏波した電波を放出し得るように構成されることを特徴とする請求項１記載のウエイト決定装置。
【請求項３】
前記試験波源は、瞬時的にはある方向に偏波しているが、時間平均すると等方的であるような試験電波を放射するランダム波源であることを特徴とする請求項２記載のウエイト決定装置。
【請求項４】
前記試験波源が、３軸ダイポールアンテナ素子より成ることを特徴とする請求項１記載のウエイト決定装置。
【請求項５】
移動端末から無線送信する際に電波を指向させるべきでない禁止領域に設けられた試験波源から、試験電波を放射するステップと、
放射された試験電波を、移動端末に設けられた複数のアンテナ素子にて受信するステップと、
アンテナ素子毎に得られた受信信号に基づいて、受信される試験電波を抑制するように各アンテナ素子間の相対的な振幅及び位相を決定するステップ
より成ることを特徴とするウエイト決定方法。
【請求項６】
複数のアンテナ素子を有する移動端末から無線送信する際に電波を指向させるべきでない禁止領域に設けられ、電波を受信するプローブと、
各アンテナ素子に関する、時間に依存しない定常的な電界応答を求める手段と、
振幅及び位相が時間的にランダムに変化するランダム波形及び前記定常的な電界応答に基づいて、アンテナ素子毎に非定常的な電界応答を求める手段と、
ある期間にわたる前記非定常的な電界応答の確率分布を調べ、前記プローブで受信される電波が抑制されるように、各アンテナ素子に対するウエイトを求める手段と
を備えることを特徴とするウエイト決定装置。
【請求項７】
前記プローブがアンテナ素子毎に放射された電波を受信し、アンテナ素子毎に前記定常的な電界応答が求められることを特徴とする請求項６記載のウエイト決定装置。
【請求項８】
前記プローブが、互いに直交する軸に沿って形成された３軸プローブより成ることを特徴とする請求項６記載のウエイト決定装置。
【請求項９】
複数のアンテナ素子を有する移動端末から無線送信する際に電波を指向させるべきでない禁止領域に設けられたプローブにより、アンテナ素子毎に放射された電波を受信するステップと、
各アンテナ素子に関する、時間に依存しない定常的な電界応答を求めるステップと、
振幅及び位相が時間的にランダムに変化するランダム波形及び前記定常的な電界応答に基づいて、アンテナ素子毎に非定常的な電界応答を求めるステップと、
ある期間にわたる前記非定常的な電界応答の確率分布を調べ、前記プローブで受信される電波が抑制されるように、各アンテナ素子に対するウエイトを求めるステップ
より成ることを特徴とするウエイト決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動通信の技術分野に属し、特に移動端末に設けられた複数の送信アンテナ素子に対する重みを決定する装置及び方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機に代表される移動端末の設計では、無線送信時の送信効率を向上させることが重要関心事の１つである。人体その他の移動端末近辺の物体に起因して、送信電力の一部が失われ、送信効率が低下してしまうからである。送信効率を低下させる原因は、人体に限らず、電波伝搬を妨げる任意の物体であり得る。
【０００３】
適切に振幅及び位相の調整された複数のアンテナ素子を同時に給電し、送信電波の指向方向を調整することで、送信効率は向上することが知られている。各アンテナ素子間の相対的な振幅比及び位相差は、重み、ウエイト、給電ウエイト等として言及される。このような技術については、例えば非特許文献１及び２に開示されている。
【０００４】
従来のウエイト決定方法では、先ず、例えば携帯電話機の複数のアンテナ素子に初期ウエイト（相対的な振幅比及び位相差）が与えられる。次にそれらのアンテナ素子総てを利用して電波を送信し、その放射効率を計算及び／又は実測する。更に、各アンテナ素子に対するウエイトの値を変更し、総てのアンテナ素子から電波を送信し、放射効率（ＳＡＲ）を計算及び／又は実測する。以下同様にして、総てのウエイト（振幅比及び位相差の総ての組合せ）について放射効率が求められる。そして、最良の放射効率を与えるウエイトが、その移動端末の送信アンテナ素子に対するウエイトとして最終的に決定される。
【非特許文献１】西木戸友昭、江川潔、他、“携帯無線機用並行２素子分配給電アンテナ”、信学ソサエティ大会Ｂ−１−１９０，２００３
【非特許文献２】山口良、上林真司、“分散給電による携帯電話の効率改善”、信学ソサエティ大会Ｂ−４−４，２００３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の方法でウエイトを決定するには、位相及び振幅を逐次的に変化させ、可能性のある総てのウエイトが網羅されるように計算及び／又は実測を行なう必要があり、効率的なウエイト決定法とは言えない点で問題がある。また、計算等に要する労力も少なくはない。一般に指向性を高める観点からはアンテナ素子数を増やすことが有利である。しかし、アンテナ素子数が増加すると、それらのウエイトを決定するのに要する演算負担等は顕著に増加するので、速やかなウエイト決定を行なうことが困難になる。例えば、２つのアンテナ素子間の振幅比が０．１から１まで０．１刻みで１０通りあり、位相差が０度から３６０度まで１度刻みで３６０通りあるとする。この場合に、２素子の場合の可能なウエイトの総数は、１０×３６０＝３６１０通りである。３素子の場合は更に３６１０×３６１０通りになり、Ｎ素子の場合は３６１０Ｎ−１通りもの膨大な組合せ数になってしまう（素子数マイナス１のべき乗に依存して演算負担が増えてしまう。）。
【０００６】
本発明は、このような問題点の少なくとも１つに対処しようとするものであり、その課題は、複数のアンテナ素子を用いて無線送信を行なう移動端末の各アンテナ素子に対する重みを効率的に決定することの可能なウエイト決定装置及びウエイト決定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施例によれば、
移動端末から無線送信する際に電波を指向させるべきでない禁止領域に設けられた試験波源から放射された試験電波を、複数のアンテナ素子にて受信する受信手段と、
アンテナ素子毎に得られた受信信号に基づいて、受信される試験電波を抑制するように各アンテナ素子間の相対的な振幅及び位相を決定する決定手段と、
を備えることを特徴とするウエイト決定装置が、使用される。
【０００８】
試験電波を抑制するように設定されたウエイトを用いて送信すると、試験波源に向かう電波を抑制することが可能になる。このようなウエイトは速やかに求めることができるので、各アンテナ素子に対するウエイトが効率的に決定される。従来手法とは異なり、ウエイトの総ての可能な値（振幅及び位相の総ての可能な組合せ）をアンテナ素子に実際に設定して測定等を行なう必要はないので、非常に効率的にウエイトを決定することが可能になる。従って、アンテナ素子数が増加しても効率的にウエイトを決定することが可能になる。
【０００９】
本発明の一実施例によれば、試験波源は、任意の方向に偏波した電波を放出し得るように構成される。これにより、様々な方向に偏波した試験電波を抑制するウエイトを速やかに求めることが可能になる。
【００１０】
本発明の一実施例によれば、試験波源は、瞬時的にはある方向に偏波しているが、時間平均すると等方的であるような試験電波を放射するランダム波源である。これにより、任意の方向に偏波した試験電波を抑制するウエイトを速やかに求めることが可能になる。
【００１１】
本発明の一実施例によれば、ウエイトの決定は、試験電波の受信電力を抑制しようとする適応アルゴリズムを実行することによって行なわれる。
【００１２】
本発明の一実施例によれば、
複数のアンテナ素子を有する移動端末から無線送信する際に電波を指向させるべきでない禁止領域に設けられ、電波を受信するプローブと、
各アンテナ素子に関する、時間に依存しない定常的な電界応答を求める手段と、
振幅及び位相が時間的にランダムに変化するランダム波形及び前記定常的な電界応答に基づいて、アンテナ素子毎に非定常的な電界応答を求める手段と、
ある期間にわたる前記非定常的な電界応答の確率分布を調べ、前記プローブで受信される電波が抑制されるように、各アンテナ素子に対するウエイトを求める手段と
を備えることを特徴とするウエイト決定装置が、使用される。
【００１３】
禁止領域である人体疑似ファントム内に波源を設ける代りに禁止領域にプローブが設けられ、携帯端末から電波が送信される。この実施例によれば、禁止領域内を走査しながら電波を送信する必要がないので、ウエイト決定に要する演算量が減少し、一層効率的にウエイトを決定することが可能になる。
【００１４】
本発明の一実施例によれば、前記プローブがアンテナ素子毎に放射された電波を受信し、アンテナ素子毎に前記定常的な電界応答が求められる。このようにして定常的な電界応答を求め、非定常的な電界応答（電界時間応答）を求めることは、人体疑似ファントム内の総ての走査点を網羅するように試験波源を動かして電界時間応答を求めることと等価である。従って、開始から電界時間応答の確率密度分布の評価に至るまでの演算量及び演算時間が軽減し、ウエイト決定法が更に改善される。
【００１５】
本発明の一実施例によれば、前記プローブが、互いに直交する軸に沿って形成された３軸プローブより成る。これにより、受信電界の各成分を正確に検知することが可能になる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、複数のアンテナ素子を用いて無線送信を行なう移動端末の各アンテナ素子に対する重みを効率的に決定することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本願実施例によるウエイト決定システムの概念図を示す。以下の説明において、「１」から始まる参照番号を有する要素は、最初に図１に登場する要素である。本システムでは、携帯電話機１０２と、試験電波用アンテナ素子１０４と、信号発生器１０６，１０８，１１０と、ウエイト決定部１１２とを有する。携帯電話機１０２には、複数のアンテナ素子１１４，１１６が設けられ、それらは送受信機１１８，１２０に接続される。更に、本システムでは、人体疑似ファントム（ｐｈａｎｔｏｍ）と呼ばれる要素１２２が設けられ、その人体疑似ファントム１２２の中に試験電波用アンテナ素子１０４が設けられている。
【００１８】
携帯電話機１０２は、本システムにてウエイトを決定するアンテナ素子１１４，１１６を備えている。本実施例では、簡単のため、２つのアンテナ素子が設けられることを想定しているが、必要に応じて２以上のアンテナ素子を設けることも可能である。
【００１９】
試験電波用アンテナ素子１０４は、任意の方向に偏波した電波を放出することの可能なアンテナであり、本実施例では、それは図２に示されるような３軸ダイポールアンテナである。３軸ダイポールアンテナは、各々がある軸方向に偏波した電波を送信することの可能な３つのダイポールアンテナを互いに直交するように組み合わせたものである。図２において、λは送信波長を表現し、εｒはファントム１２２の比誘電率を表現する。ここで使用される送信波長は、携帯電話機１０２にて使用される送信波長程度以下に設定される。
【００２０】
図１に戻って、信号発生器１０６−１１０は、試験電波用アンテナ素子１０４の各軸に接続され、各軸方向にてアンテナ素子を励振するように動作する。信号発生器１０６−１１０及び試験電波用アンテナ素子１０４は、試験波源を形成する。本実施例における試験波源は、瞬時的にはある方向に偏波しているが、時間平均すると等方的であるような試験電波を放射するランダム波源である。
【００２１】
図３は、試験電波用アンテナ素子１０４から放射される試験電波の偏波特性（頻度又は確率密度）を示す。放射される試験電波は、瞬時的にはある仰角θ及びある方位角φの方向に偏波した電波に相当する。しかし、偏波方向をランダムに変化させながら試験電波を多数（例えば、８００００回）発生させるので、結果的には偏波方向は等方的に分布する。図３（Ａ），（Ｂ）に示されるように、偏波方向を定める仰角θ及び方位角φは、全方向にわたって一様に発生していることが分かる。本実施例では、偏波方向がこのようにランダムに刻々と変化する試験波源が使用される。言い換えれば、偏波方向がそのように変化する電波を次々と発生することができるように、偏波方向について３つの自由度を有する特殊な試験電波用アンテナ素子１０４が採用されている。
【００２２】
図１に戻って、携帯電話機１０２のアンテナ素子１１４，１１６は、試験電波用アンテナ素子１０４から放射された試験電波をそれぞれ受信する。各アンテナ素子にて受信された受信信号は、各々の送受信機１１８，１２０における受信処理を経てウエイト決定部１１２に与えられる。
【００２３】
ウエイト決定部１１２は、各アンテナ素子１１４，１１６から受信した受信信号に基づいて、各アンテナ素子１１４，１１６に相応しいウエイト（相対的な振幅比及び位相差）を決定する。
【００２４】
人体疑似ファントム１２２は、例えば人体の頭部を代表するような損失性媒体である。簡単のため、本実施例では人体疑似ファントム１２２は１辺約２０ｃｍの立方体形状をしているが、他の任意の形状を採用することも当然に可能である。一例として、人体疑似ファントムの比誘電率εｒは４１であり、導電率σは１．３Ｓ／ｍである。人体疑似ファントムは、携帯電話機から無線送信する際に電波を指向させるべきでない禁止領域を規定する。このような禁止領域を設定する主目的は、以下に説明する手法を通じてその領域における電力損失を少なくすることにある。しかしそれだけではなく、その領域内に電磁干渉すべきでない電子機器が存在する場合にそのような電子機器に影響が及ばないようにするためでもある。
【００２５】
図４は、本願実施例によるアンテナ素子の重みを決定するためのフローチャートを示す。このフローは、ステップ４０２から始まり、ステップ４０４に進む。
【００２６】
ステップ４０４では、人体疑似ファントム内のある場所（初期位置）から試験電波が送信される。試験電波用アンテナ素子１０４から、偏波方向が刻々とランダムに変化する試験電波が放射される。この試験電波は、携帯電話機１０２に備えられている複数のアンテナ素子１１４，１１６の各々で受信される。そして、送受信機１１８，１２０における受信処理を経て、各アンテナ素子毎の受信信号、即ち各アンテナ素子での電界時間応答Ｖ（１）（ｔ），Ｖ（２）（ｔ）としてウエイト決定部１１２に入力される。
【００２７】
ステップ４０６では、各アンテナ素子に対する電界時間応答Ｖ（１）（ｔ），Ｖ（２）（ｔ）が評価される（求められる）。これらは、実験によって求めても良いし、次式の関係式を利用して算出することも可能である。
【００２８】
Ｖ（１）（ｔ）＝Ｅ１ｘ・ｎｘ（ｔ）＋Ｅ１ｙ・ｎｙ（ｔ）＋Ｅ１ｚ・ｎｚ（ｔ）
Ｖ（２）（ｔ）＝Ｅ２ｘ・ｎｘ（ｔ）＋Ｅ２ｙ・ｎｙ（ｔ）＋Ｅ２ｚ・ｎｚ（ｔ）
ここで、ｎｘ（ｔ），ｎｙ（ｔ），ｎｚ（ｔ）は帯域制限された白色雑音ベクトルｎ（ｔ）の各座標成分であり、Ｅ１ｘ，Ｅ１ｙ，Ｅ１ｚは第１のアンテナ素子１１４に対する電界応答の各成分であり、Ｅ２ｘ，Ｅ２ｙ，Ｅ２ｚは第２のアンテナ素子１１６に対する電界応答の各成分である。これらの量が事前に判明しているならば、実験によらず数値的に電界時間応答を求めることが可能である。電界応答又はその成分（Ｅ１ｘ等）は、時間に依存しない定常的なものであり、必要に応じて「定常的な電界応答」として言及される。
【００２９】
ステップ４０８では、人体疑似ファントム内の総ての走査点から試験電波が送信されたか否かが判別され、送信されていなければステップ４１０に進む。
【００３０】
ステップ４１０では、走査点が次の場所に更新され、フローはステップ４０４に進み、新たな場所から試験電波が送信される。以後同様な手順が反復される。ステップ４０８にて、総ての走査点から試験電波が送信されたと判定されたならば、フローはステップ４１２に進む。
【００３１】
ステップ４１２では、ステップ４０６で求められた電界時間応答に関する確率密度分布が評価される。各アンテナ素子に関する電界時間応答から、各アンテナ素子で受信された電波の相対的な振幅比及び位相差のある期間にわたる確率密度分布が求められる。
【００３２】
ステップ４１４では、確率密度分布を評価しながら、各アンテナ素子で受信される電波が抑制されるような振幅比及び位相差（即ち、ウエイト）が求められる。このプロセスの一例としては、先ず、電界時間応答Ｖ（１）（ｔ），Ｖ（２）（ｔ）に基づいて、共分散行列Ｒが算出される。共分散行列Ｒの行列要素Ｒｉｊは、電界時間応答Ｖ（ｉ）（ｔ）とＶ（ｊ）（ｔ）の複素共役との積をある期間にわたって合計したものとして定義される。
【００３３】
Ｒｉｊ＝ΣＶ（ｉ）（ｔ）・Ｖ（ｊ）（ｔ）＊
ただし、＊は、複素共役をとることを意味する。このようにして算出された共分散行列を利用して、受信電力を抑制するようなウエイトが算出される。より一般的は、これら一連の手順を含む適応アルゴリズムを実行することで、試験電波の受信電力を抑制するような所望のウエイトを求めることが可能である。適応アルゴリズムの例としては、例えばパワーインバージョン（ＰＩ：Ｐｏｗｅｒ  Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ）法が挙げられる。
【００３４】
ウエイトが算出されると、フローはステップ４１６に進み、終了する。このようにして決定されたウエイトを、携帯端末の各アンテナ素子に設定すれば、送信時に電波を向けるべきでない禁止領域に電波が送信されることを効果的に抑制することが可能になる。
【００３５】
このように本実施例によれば、人体疑似ファントム１２２内に設けられた試験波源用アンテナ素子１０４から発せられる試験電波を抑制するように、携帯電話機１０２のアンテナ素子１１４，１１６のウエイトが設定される。このウエイトを用いて携帯電話機１０２が複数のアンテナ素子１１４，１１６に給電しながら無線送信すると、人体疑似ファントム１２２による伝搬損失は最小化される。というのは、送受信の可逆性により、携帯電話機１０２にて試験波源用アンテナ素子１０４からの電波が最小化されるということは、同一の周波数で携帯電話から送信する際に、試験波源用アンテナ素子１０４に向かう電波も最小化されるからである。
【００３６】
本実施例によれば、ステップ４０４〜４１０を反復し、総ての走査点が網羅されるように試験波源の場所を逐次変更することで電界時間応答が算出され、その確立密度分布の評価（ステップ４１２）を行なうことで、ウエイトが決定される（ステップ４１４）。走査点数は、アンテナ素子数が増えると急増するような量ではないので、本実施例によれば、従来の手法よりも少ない演算負担で効率的にウエイトを決定することが可能になる（従来の手法によれば、演算負担は、アンテナ素子数のべき乗に依存して急増していた。）。
【００３７】
尚、本実施例では、簡単のために２つのアンテナ素子の相対的な重みを決定することを想定しているが、必要に応じて、それ以上の素子についてのウエイトを決定することも当然に可能である。
【００３８】
図５は、携帯電話機１０２と試験波源用アンテナ素子１０４との位置関係を示す図である。図５（Ａ）及び（Ｂ）は共に、人体疑似ファントム１２２内に試験電波用アンテナ素子１０４が設けられている様子を示す。しかし、図５（Ａ）の状況は、試験電波用アンテナ素子１０４が携帯電話機１０２から遠く離れている点で、その間が極めて接近している図５（Ｂ）の状況と相違する。図５（Ａ）に示される場合には、試験電波用アンテナ素子１０４から到来する電波を単に抑制する観点からは、図中波線に示されるようなアンテナパターン（各アンテナ素子に設定されるウエイトで実現される指向性パターン）もあり得る。しかしながら図示されるようなアンテナパターンでは、携帯電話機１０２近傍の人体疑似ファントムによる電波損失が大きくなり、送信効率を向上させることが困難になる。試験電波用アンテナ素子１０４を、図５（Ｂ）に示されるように携帯電話機１０２に充分に接近させておけば、そのような不都合を回避することが可能になる。即ち、人体疑似ファントム１２２による送信効率の低下を効果的に抑制する観点からは、試験電波用アンテナ素子１０４を携帯電話機１０２（特に、アンテナ素子）の近傍に設けることが望ましい。
【００３９】
図６は、人体疑似ファントム１２２内に４つの試験電波用アンテナ素子１０４を設けた場合の変形例を示す。図示を簡単にするため、ウエイト決定部は描かれていない点に留意を要する。上述したように、試験波源用アンテナ素子１０４と携帯電話機１０２との位置関係は、ウエイト決定に重要な事項である。図示されるように、４つの試験波源から別々に試験電波を放射し、それら総てを抑制するウエイトを求めることで、人体疑似ファントム１２２による放射効率の低下を一層抑制すること（即ち、送信効率をより上昇させること）が可能になる。
【００４０】
ところで、本実施例では、試験波源がランダム波源であった。仮に、試験波源がランダム波源でなく、一定の方向に固定された偏波のみを放射する波源であったとする。この場合は、特定の方向に偏波した電波のみが各アンテナ素子１１４，１１６で受信され、その電波を抑制するようなウエイトがステップ４０８（図４）にて求められる。このウエイトで送信時に抑制される電波は、その特定の方向に偏波した電波である。しかしながら、人体疑似ファントムにおける電波の損失電力Ｐは、Ｐ＝σ（｜Ｅｘ｜２＋｜Ｅｙ｜２＋｜Ｅｚ｜２）１／２により表現される（σは導電率であり、Ｅｘ，Ｅｙ，Ｅｚは電界の各成分である）。従って、ある方向に偏波した電波を抑制できたとしても、他の方向の偏波成分が存在したならば、全体の電力は抑制されていないことになる。ランダム波源からのランダムに偏向する電波を総て抑制するようにウエイトを決定することで、試験電波の受信電力を確実に抑制することが可能になる。
【００４１】
図７は、３軸ダイポールアンテナ１０４の代りに、ループアンテナ１０５が使用される場合の変形例を示す。ランダム波源として機能するならば、３軸ダイポールアンテナに限らず、ループアンテナのような他のアンテナを採用することも可能である。例えば、インピーダンス整合の容易性や製造の容易さ等の観点からは、ループアンテナを採用することが望ましい。また、電界レベルに準拠した解析の容易さの観点からは、ダイポールアンテナを採用することが望ましい。尚、図示してはいないが、３つの軸方向の内、１つの軸方向成分に配慮しなくて済むような場合には、偏波方向の自由度を減らして２次元にすることも可能である（これにより、例えば、電波の伝搬方向成分は他の方向成分に比べて人体疑似ファントム内に侵入しづらいことに配慮することができる。）。
【００４２】
図８は、携帯電話機１０２にて３つのアンテナ素子を設けた場合の変形例を示す。このように、携帯電話機内の各アンテナ素子と試験波源との位置関係が大きく異なり得る場合には、図６に示されるように複数の試験波源を用意することが特に有利である。
【００４３】
図９を参照しながら、本願実施例におけるシミュレーション結果を説明する。シミュレーションに使用された代表的なパラメータは次の通りである。
【００４４】
【表１】
2005167955.tif 000003
試験電波用アンテナとしては、図２に示されるような３軸ダイポールアンテナが使用された。各軸の波源毎に、携帯電話機のアンテナ素子（アンテナ給電部）に対する電界応答Ｅ１＝（Ｅ１ｘ，Ｅ１ｙ，Ｅ１ｚ），Ｅ２＝（Ｅ２ｘ，Ｅ２ｙ，Ｅ２ｚ）が求められ、これらにランダムな時間波形ｎ（ｔ）＝（ｎｘ（ｔ），ｎｙ（ｔ），ｎｚ（ｔ））を乗じることで、受信波形又は電界時間応答Ｖ（１）（ｔ），Ｖ（２）（ｔ）が算出される。
【００４５】
各アンテナ給電部における受信波形が分かれば、それらの間の位相差及び振幅比を求めることが可能である。この位相差及び振幅比は、時間と共に変化するので、一定値とはならずに、とり得る値の範囲内に分布する。
【００４６】
図９（Ａ）は位相差に関する確率密度分布を示し、図９（Ｂ）は振幅比に関する確率密度分布を示す。図９（Ａ）に示されているように、位相差は±１８０度の範囲内に分布し、位相差がプラス１８０度又はマイナス１８０度である場合、即ち２つのアンテナ素子の位相が逆相になっている場合の確率が高く、同相になっている場合の確率は低いことが分かる。また、図９（Ｂ）に示されているように、振幅比は１である場合の確率が高いことが分かる。従って、仮に、試験電波をできるだけ受信するようにするには、２つのアンテナ素子間の位相差を１８０とし、振幅比を１に設定すればよい。逆に、試験電波をできるだけ受信しないようにするには、位相差を０度（同相）とし、振幅比を１に設定すればよいことが分かる。実際に、位相差１８０度で振幅比１とするウエイトを設定した場合、及び位相差０度で振幅比１とした場合の放射効率を評価したところ、前者は１５．１％に過ぎなかったが後者は５７．１％に向上した。尚、本実施例では、アンテナ素子数が２つであるため、比較的容易にウエイトを決定することが可能であったが、３素子以上の一般的な場合には、図４で説明したような受信電力を抑制させる適応アルゴリズムを実行することで、適切なウエイトを決定することができる。
【００４７】
尚、上記の実施例では、複数のアンテナ素子に設定するウエイトは、説明の便宜上、固定的であることを想定していたが、本発明はそれに限定されない。移動端末に適応アレーアンテナが備えられ、複数のアンテナ素子に対するウエイトが適応的に調整される場合にも本発明は有利である。というのは、無線送信する際に電波を指向させるべきでない禁止領域を有する用途では、所望の通信ノードの方向に適応的に指向性を合わせることとは別に、その禁止領域に電波を指向させない必要性が依然として存在するからである。
【００４８】
図１０は、別の実施例によるウエイト決定システムの概念図を示す。本システムでは、携帯電話機１００２と、プローブ１００４と、受信機１００６，１００８，１０１０と、ウエイト決定部１０１２とを有する。携帯電話機１００２には、複数のアンテナ素子１０１４，１０１６が設けられ、それらは送信機１０１８，１０２０に接続される。人体疑似ファントム１０２２の中にプローブ１００４が設けられている。本実施例も、簡単のため、２つのアンテナ素子が設けられることを想定しているが、必要に応じて２以上のアンテナ素子を設けることも可能である。説明の便宜上、携帯電話機１００２側が送信機を備え、プローブ１００４側が受信機を備えるように描かれているが、実際には携帯電話機１００２は送信だけでなく受信する機能も備えている。
【００４９】
本実施例では、試験波源１０４の代りにプローブ１００４が人体疑似ファントム１０２２内に設けられている。このプローブ１００４は、携帯電話機１００２から発せられた電波（電界及び／又は磁界）を受信することの可能な検出用の素子である。本実施例では、３次元の成分を有する電界等を正確に受信するために、互いに直交する軸（例えば、ｘ，ｙ，ｚ軸）に沿って形成された３軸プローブが採用されている。３軸プローブの各軸は、受信機１００６，１００８，１０１０にそれぞれ接続される。
【００５０】
本実施例では、携帯電話機１００２は、各アンテナ素子１０１４，１０１６から電波を別々に発信する。言い換えれば、一方のアンテナ素子（例えば１０１４）のみから所定の振幅及び位相で電波をある期間放射し、その後に他方のアンテナ素子（例えば１０１６）のみから所定の振幅及び位相で電波をある期間放射する。このような信号送信を行なうことで、各アンテナ素子に関する定常的な電界応答を受信機１００６，１００８，１０１０にて求めることが可能になる。定常的な電界応答とは、時間に依存しない電界応答を意味し、後述する時間と供に変化する電界時間応答（又は非定常的な電界応答）と区別される量である。
【００５１】
ウエイト決定部１０１２は、電界時間応答の確率密度分布を評価し、携帯電話機１００２で受信される電波が抑制されるようなウエイト（アンテナ素子間の相対的な振幅比及び位相差）を決定する。
【００５２】
人体疑似ファントム１０２２は、図１にて説明したもの（１２２）と同様であるため説明を省略する。以下、図１０及び図１１を参照しながら、本実施例での動作が説明される。
【００５３】
図１１は、本実施例によるアンテナ素子の重みを決定するウエイト決定方法のフローチャートを示す。フローはステップ１１０２から始まり、ステップ１１０４に進む。
【００５４】
ステップ１１０４では、携帯電話機１００２内の、ある１つのアンテナ素子（例えば、アンテナ素子１０１４）のみから所定の振幅及び位相で、電波が送信される。
【００５５】
ステップ１１０６では、３軸プローブ１００４及び受信機１００６，１００８，１０１０により受信された受信信号が処理される。この受信信号は、１つのアンテナ素子１０１４のみから送信されたものであるので、この受信信号に基づいて、アンテナ素子１０１４に関する電界応答を求めることができる。この電界応答は、時間に依存しない定常的な応答（例えば、Ｅ１ｘ，Ｅ１ｙ，Ｅ１ｚ）である。添え字の「１」は、アンテナ素子１（例えば、アンテナ素子１０１４）に関する量であることを示す。
【００５６】
ステップ１１０８では、総てのアンテナ素子から電波が送信されたか否かが判定され、送信されていなければ、フローはステップ１１０４に進み、別のアンテナ素子（例えば、アンテナ素子１０１６）から電波が送信され、以後同様の手順が反復される。総てのアンテナ素子から電波が送信されたか否かが判定され、送信されたならば、フローはステップ１１１０に進む。
【００５７】
ステップ１１１０では、次式に基づいて電界時間応答Ｖ（１）（ｔ），Ｖ（２）（ｔ）が求められる：
Ｖ（１）（ｔ）＝Ｅ１ｘ・ｎｘ（ｔ）＋Ｅ１ｙ・ｎｙ（ｔ）＋Ｅ１ｚ・ｎｚ（ｔ）
Ｖ（２）（ｔ）＝Ｅ２ｘ・ｎｘ（ｔ）＋Ｅ２ｙ・ｎｙ（ｔ）＋Ｅ２ｚ・ｎｚ（ｔ）
ここで、ｎｘ（ｔ），ｎｙ（ｔ），ｎｚ（ｔ）は帯域制限された白色雑音（又はランダムノイズ）ｎ（ｔ）の各座標成分であり、Ｅ１ｘ，Ｅ１ｙ，Ｅ１ｚは第１のアンテナ素子１０１４に対する定常的な電界応答の各成分であり、Ｅ２ｘ，Ｅ２ｙ，Ｅ２ｚは第２のアンテナ素子１１６に対する定常的な電界応答の各成分である。電界時間応答の算出式に示されるように、定常的な電界応答（Ｅ１ｘ等）は時間に依存しないが、ランダムノイズは振幅及び位相が時間と供にランダムに変化するので、電界時間応答Ｖ（１）（ｔ），Ｖ（２）（ｔ）は時間と供に変化する非定常的な電界応答である。
【００５８】
ステップ１１１２では、電界時間応答に関する確率密度分布が評価される。より具体的には、各アンテナ素子に関する電界時間応答から、各アンテナ素子で受信された電波の相対的な振幅比及び位相差のある期間にわたる確率密度分布が求められる。
【００５９】
ステップ４１４では、確率密度分布を評価しながら、各アンテナ素子で受信される電波が抑制されるような振幅比及び位相差（即ち、ウエイト）が求められる。ウエイト決定法については、パワーインバージョン法やヌルステアリング法のような適応アルゴリズムを利用することが可能である。
【００６０】
ウエイトが算出されると、フローはステップ１１１６に進み、終了する。
【００６１】
尚、本実施例では、簡単のために２つのアンテナ素子の相対的な重みを決定することを想定しているが、必要に応じて、それ以上の素子についてのウエイトを決定することも当然に可能である。
【００６２】
要するに、本実施例では、先ず、各アンテナ素子について定常的な電界応答（Ｅ１ｘ，Ｅ１ｙ，Ｅ１ｚ）が求められる（ステップ１１０９）。１つのアンテナ素子（例えば、素子１）のみから送信された電波がプローブ及び受信機で受信され、定常的な電界応答が求められる。この手順を反復して総てのアンテナ素子について定常的な電界応答が求められる。次に、定常的な電界応答とランダムノイズを利用して非定常的な電界応答Ｖ（１）（ｔ），Ｖ（２）（ｔ）が求められる（即ち、非定常的な電界応答は、定常的な電界応答にランダムな時間関数をオフラインで乗算することによって算出される。）。そして、非定常的な電界応答の確率密度分布を調べ、それが抑制されるようなウエイトが算出される。
【００６３】
送受信の可逆性に起因して、本実施例によっても、携帯電話機から発せられる電波を抑制するように、携帯電話機１００２のアンテナ素子１０１４，１０１６のウエイトを決定することが可能になる。本実施例によれば、高々アンテナ素子数の回数だけステップ１１０４〜１１０８を反復することで定常的な電界応答が算出され、ステップ１１１０にて非定常的な電界応答（電界時間応答）が求められる。言い換えれば、定常的な電界応答を求め（ステップ１１０９）、非定常的な電界応答（電界時間応答）を求めること（ステップ１１１０）は、人体疑似ファントム内の総ての走査点を網羅するように試験波源を動かして電界時間応答を求めること（ステップ４０２〜４１０）と等価である。従って、本実施例によれば、開始（ステップ１１０２）から電界時間応答の確率密度分布の評価（ステップ１１１２）に至るまでの演算量及び演算時間が軽減し、ウエイト決定法が更に改善される。
【００６４】
図１２は、人体疑似ファントム１０２２内に４つの３軸プローブ１００４を設けた場合の変形例を示す。図示を簡単にするため、ウエイト決定部は描かれていない点に留意を要する。図示されるように、４つのプローブで別々に定常的な電界応答を求め、それら合成する又は最良のものを選択することで、より正確に電界応答を求めることが可能になる。
【００６５】
図１３は、３軸プローブ１００４の代りに、ループアンテナ形式のループプローブ１００５が使用される場合の変形例を示す。
【００６６】
尚、図示してはいないが、３つの軸方向の内１つの軸方向成分に配慮しなくて済むような場合には、その軸方向の自由度を減らして２次元にすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本願実施例によるウエイト決定システムの概念図を示す。
【図２】本願実施例で使用される３軸ダイポールアンテナを示す図である。
【図３】試験波源の偏波特性を示す図である。
【図４】本願実施例によるアンテナ素子の重みを決定するウエイト決定方法を示す図である。
【図５】携帯電話機と試験波源用アンテナ素子との位置関係を示す図である。
【図６】人体疑似ファントム内に複数の試験電波用アンテナ素子を設けた場合の変形例を示す図である。
【図７】３軸ダイポールアンテナの代りに、ループアンテナが使用される場合の変形例を示す図である。
【図８】携帯電話機に３つのアンテナ素子を設けた場合の変形例を示す図である。
【図９】本願実施例によるシミュレーション結果を示す図である。
【図１０】別の実施例によるウエイト決定システムの概念図である。
【図１１】別の実施例によるアンテナ素子の重みを決定するウエイト決定方法を示す図である。
【図１２】人体疑似ファントム内に複数のプローブを設けた場合の変形例を示す図である。
【図１３】３軸プローブの代りに、ループプローブが使用される場合の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０２  携帯電話機
１０４  試験電波用アンテナ素子
１０５  ループアンテナ素子
１０６，１０８，１１０  信号発生器
１１２  ウエイト決定部
１１４，１１６  アンテナ素子
１１８，１２０  送受信機
１２２  人体疑似ファントム
１００２  携帯電話機
１００４  プローブ
１００５  ループプローブ
１００６，１００８，１０１０  受信機
１０１２  ウエイト決定部
１０１４，１０１６  アンテナ素子
１０１８，１０２０  送信機
１０２２  人体疑似ファントム
【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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