(57)【要約】  アンテナ間の電磁結合影響による効率劣化を軽減し、高いダイバーシチ利得、及びＭＩＭＯ方式において高い伝送速度や通信容量を得ることができるようにする。デジタル変調信号を受信する２種類のアンテナ１１Ａ、１１Ｂと、これらのアンテナ１１Ａ、１１Ｂそれぞれに対して個別に設定される整合回路１２Ａ、１２Ｂと、チューナ１３Ａ、１３Ｂと、復調部１４Ａ、１４Ｂと、復調された信号を合成する合成部１５と、各ブランチ及び合成後の受信品質を出力する受信品質判定部１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃを有する携帯無線機において、合成後の受信品質と単ブランチ受信での受信品質を用いてダイバーシチ効果判定を行い、その結果に応じて、アンテナ１１Ａまたはアンテナ１１Ｂの整合回路１２Ａまたは整合回路１２Ｂの整合条件を制御する。
2007094050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ素子と、
前記各アンテナ素子で受信した受信信号を合成する合成ダイバーシチ処理部と、
前記各アンテナでの受信品質に応じて、前記各アンテナ素子に個別に設定されている初期整合条件とは異なる、所定の整合条件を前記各アンテナ素子に適用する整合条件切替手段と、
を備える携帯無線装置。
【請求項２】
前記整合条件切替手段は、
前記各アンテナ素子の整合条件を、前記所定の整合条件に切替える切替手段と、
前記合成ダイバーシチ処理部の合成処理動作の動作状態に対応して前記切替手段を制御する制御手段と、
を備える請求項１記載の携帯無線装置。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記合成ダイバーシチ処理部の合成処理動作が停止しているときに、前記各アンテナ素子に対してそれぞれ前記初期整合条件を適用し、
前記合成ダイバーシチ処理部が合成処理動作を行っているときに、前記各アンテナ素子に対して前記初期整合条件とは異なる、前記所定の整合条件を適用するように前記切替手段を制御する請求項２に記載の携帯無線装置。
【請求項４】
複数のアンテナ素子と、
前記各アンテナ素子で受信した受信信号を多入力多出力方式（ＭＩＭＯ方式）により処理する多入力多出力方式の信号処理部と、
前記各アンテナでの受信品質に応じて、前記各アンテナ素子に対してそれぞれ個別に設定されている初期整合条件とは異なる、所定の整合条件を前記各アンテナ素子に適用する整合条件切替手段と、
を備える携帯無線装置。
【請求項５】
所定の整合条件切替手段は、
前記各アンテナ素子の整合条件を、前記所定の整合条件に切替える切替手段と、
前記信号処理部の処理動作の動作状態に対応して前記切替手段を制御する制御手段と、
を備える請求項４に記載の携帯無線装置。
【請求項６】
前記制御手段は、
前記信号処理部の一部の処理動作が停止しているときに、前記各アンテナ素子に対してそれぞれ前記初期整合条件を適用し、
前記信号処理部が処理動作を行っているときに、前記各アンテナ素子に対してそれぞれ個別に設定されている前記初期整合条件とは異なる、前記所定の整合条件を適用するように前記切替手段を制御する請求項５に記載の携帯無線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイバーシチ受信機を搭載した携帯無線装置、及び多入力多出力方式（Multiple Input Multiple Output方式、またはＭＩＭＯ方式）の受信機を搭載した携帯無線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯無線装置、例えば携帯電話機に搭載されるダイバーシチアンテナは、２つのアンテナが携帯電話機の筐体に搭載される構成が一般的である。ダイバーシチの主な方法としては、それぞれのアンテナで受信した信号のうち、受信品質が良いほうを選択する選択ダイバーシチ方式と、例えば特許文献１に示されるような２ブランチの信号を同時受信し合成する、合成ダイバーシチ方式が挙げられる。一般的に、ダイバーシチアンテナを構成するためには、アンテナ間距離をλ／２(λ；波長)程度離して設置するが、携帯電話機の場合は筐体が小型であるため、アンテナ間距離を確保することは物理的に困難である。このようにアンテナ間距離が短いと、アンテナ間で電磁的に結合し、アンテナ性能が劣化する問題がある。【０００３】
この場合、例えば特許文献２に示すように、選択ダイバーシチ方式では、選択していない方のアンテナの給電用信号線を接地することで、結合劣化を抑えることができる手段が知られている。また、特許文献３に示すように、一つのアンテナが送受信共用アンテナとして用いられている複数のアンテナで構成される合成ダイバーシチ方式で、送信動作時に受信専用アンテナが送受信共用アンテナに与える影響を、受信専用アンテナに装荷した位相回路により抑えることができる方法が知られている。【０００４】
また、近年、通信速度をより増大させる技術や、伝送容量をより増大させる技術の一つとして、ＭＩＭＯ方式が知られている。このＭＩＭＯ方式では、送信側及び受信側の双方に複数のアンテナを設けることにより、無線伝搬路を介した多入力多出力系を構成するようになっている。これにより、送信及び受信に使用するアンテナ数を増やすことで、空間の利用効率が高まり、通信速度及び伝送容量の改善を図ることが可能である。一般的に、ＭＩＭＯ方式のアンテナを用いる場合、複数のアンテナを用いるほど通信速度及び伝送容量の改善度が高い反面、ダイバーシチアンテナを用いる場合と同様に、携帯電話機の場合は筐体が小型であるため、アンテナ間距離を確保することは物理的に困難である。このように、アンテナ間距離が短い場合、アンテナ間で電磁的に結合し、アンテナ性能が劣化するといった問題がある。【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３２０５２８号公報
【特許文献２】特開平９−２８９４８３号公報
【特許文献３】２００５−１５１１９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の２つのアンテナを同時に動作させる必要がある合成ダイバーシチ方式の場合、両アンテナが常に無線回路インピーダンスで終端されることになり、結合劣化時に一方のアンテナの給電用信号線を接地する結合劣化対策を適用できず、両アンテナの効率が低下するという課題があった。【０００７】
また、特許文献３に記載の位相回路を用いた結合劣化対策では、受信動作時のアンテナ間結合によるアンテナ効率劣化を改善できない課題があった。【０００８】
さらに、複数のアンテナを同時に動作させる必要があるＭＩＭＯ方式の場合、合成ダイバーシチ方式の場合と同様に、複数のアンテナが常に無線回路インピーダンスで終端されることになり、結合劣化時に一方のアンテナの給電用信号線を接地する結合劣化対策を適用できず、相互のアンテナの効率が低下するという問題があった。【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、アンテナ間結合による効率劣化を軽減し、高いダイバーシチ利得、及びＭＩＭＯ方式において高い伝送速度及び通信容量を得ることができる携帯無線装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の携帯無線装置は、複数のアンテナ素子と、前記各アンテナ素子で受信した受信信号を合成する合成ダイバーシチ処理部と、前記各アンテナでの受信品質に応じて、前記各アンテナ素子に個別に設定されている初期整合条件とは異なる、所定の整合条件を前記各アンテナ素子に適用する整合条件切替手段と、を備えるものである。
この構成により、複数のアンテナを同時に動作させつつ、アンテナ間結合による効率劣化を抑えることが可能となる。【００１１】
また、本発明の携帯無線装置は、前記整合条件切替手段は、前記各アンテナ素子の整合条件を、前記所定の整合条件に切替える切替手段と、前記合成ダイバーシチ処理部の合成処理動作の動作状態に対応して前記切替手段を制御する制御手段と、を備えるものである。
この構成により、合成ダイバーシチ受信時及び単ブランチ受信時に適したアンテナの整合条件を、合成ダイバーシチ処理部の動作状態に対応して設定することが可能となる。【００１２】
また、本発明の携帯無線装置は、前記制御手段は、前記合成ダイバーシチ処理部の合成処理動作が停止しているときに、前記各アンテナ素子に対してそれぞれ前記初期整合条件を適用し、前記合成ダイバーシチ処理部が合成処理動作を行っているときに、前記各アンテナ素子に対して前記初期整合条件とは異なる、前記所定の整合条件を適用するように前記切替手段を制御するものである。
この構成により、合成ダイバーシチ受信時に、所定の整合条件とは異なる所定の整合条件を適用しアンテナ間結合による効率劣化を抑えると共に、単ブランチ受信時には、アンテナ素子個別に対して適した整合条件を適用することが可能となり、合成ダイバーシチ受信時、及び単ブランチ受信時共に高いアンテナ性能を確保することが可能となる。【００１３】
また、本発明の携帯無線装置は、複数のアンテナ素子と、前記各アンテナ素子で受信した受信信号を多入力多出力方式（ＭＩＭＯ方式）により処理する信号処理部と、前記各アンテナでの受信品質に応じて、前記各アンテナ素子に対してそれぞれ個別に設定されている初期整合条件とは異なる、所定の整合条件を前記各アンテナ素子に適用する整合条件切替手段と、を備えるものである。
この構成により、ＭＩＭＯ方式において、複数のアンテナを同時に動作させつつ、アンテナ間結合による効率劣化を抑えることが可能となる。【００１４】
また、本発明の携帯無線装置は、所定の整合条件切替手段は、前記各アンテナ素子の整合条件を、前記所定の整合条件に切替える切替手段と、前記信号処理部の処理動作の動作状態に対応して前記切替手段を制御する制御手段と、を備えるものである。
この構成により、ＭＩＭＯ受信時、及び単ブランチ受信時、具体的には単入力多出力（Single Input Multiple Output、またはＳＩＭＯ）または単入力単出力（Single Input Single Output、またはＳＩＳＯ）受信時に、これに適したアンテナの整合条件を信号処理部の動作状態に対応して設定することが可能となる。【００１５】
また、本発明の携帯無線装置の前記制御手段は、前記信号処理部の一部の処理動作が停止しているときに、前記各アンテナ素子に対してそれぞれ前記初期整合条件を適用し、前記信号処理部が処理動作を行っているときに、前記各アンテナ素子に対してそれぞれ個別に設定されている前記初期整合条件とは異なる、前記所定の整合条件を適用するように前記切替手段を制御するものである。
この構成により、ＭＩＭＯ受信時に、所定の整合条件とは異なる整合回路を適用しアンテナ間結合による効率劣化を抑えると共に、単ブランチ受信時（ＳＩＭＯまたはＳＩＳＯ受信時）または一部のブランチ受信時（受信本数を減らしたＭＩＭＯ受信時）には、アンテナ素子個別に対して適した整合条件を適用することが可能となり、ＭＩＭＯ受信時、及び単ブランチ受信時共に高いアンテナ性能を確保することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、アンテナ間結合による効率劣化を軽減し、高いダイバーシチ利得、及びＭＩＭＯ方式において高い伝送速度及び通信容量を得ることが可能な携帯無線装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るダイバーシチ受信機を搭載した携帯無線機の基本構成図
【図２】同携帯無線機の整合回路の構成図
【図３】同携帯無線機の整合回路の変形例を示す構成図
【図４】同携帯無線機の単ブランチ受信時に適用される整合条件を示す周波数対ＶＳＷＲ特性のグラフ
【図５】同携帯無線機のダイバーシチ受信時に適用される整合条件を示す周波数対ＶＳＷＲ特性のグラフ
【図６】同携帯無線機の制御部の構成を示すブロック図
【図７】同携帯無線機の単ブランチ受信時における動作を示すフローチャート
【図８】同携帯無線機のダイバーシチ受信時における動作を示すフローチャート
【図９】同携帯無線機での整合回路の切替えの際のアンテナ効率を示す説明図
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るダイバーシチ受信機を搭載した携帯無線機の基本構成図
【図１１】同携帯無線機の制御部の構成を示すブロック図
【図１２】本発明の第３の実施形態に係るＭＩＭＯ方式の受信機を搭載した携帯無線機の基本構成図
【符号の説明】
【００１８】
１０、２０、３０  携帯無線機
１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ  アンテナ
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ  整合回路
１２１Ａ、１２１Ｂ  ＰＩＮダイオード（高周波スイッチ）
１２２Ａ、１２２Ｂ  リアクタンス素子
１３Ａ、１３Ｂ  チューナ
１４Ａ、１４Ｂ  復調部
１５  合成部（合成ダイバーシチ処理部）
１６  誤り訂正部
１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄ  受信品質判定部
１８  制御部(制御手段)
１８１  判定パラメータ記憶手段
１８２  受信方式切替手段
１８３  ダイバーシチ効果判定手段
３１  信号処理回路（ＭＩＭＯおよびＳＩＭＯおよびＳＩＳＯ方式）
３２  アプリケーション検出回路
ＳＷ、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４  スイッチ（切替手段）
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
(第１の実施形態)
本発明の第１の実施形態に係る携帯無線装置の一つである携帯無線機を図１に示す。
本実施形態の携帯無線機１０は、デジタル変調信号を受信する複数のアンテナ１１Ａおよび１１Ｂと、２種類のアンテナ１１Ａ、１１Ｂのそれぞれに個別に設定された整合回路１２Ａおよび整合回路１２Ｂと、入力されたデジタル信号から所望のチヤンネルの選局を行う複数のチューナ１３Ａおよび１３Ｂと、選局された信号の復調を行う複数の復調部１４Ａおよび１４Ｂと、それぞれの受信系で受信、復調された信号を合成する、合成ダイバーシチ処理部を構成する合成部１５と、誤り訂正処理を行う誤り訂正部１６と、各ブランチで復調された信号または、合成後の信号から搬送波対雑音比（Carrier to Noise Ratio；以下、「Ｃ／Ｎ」と表記する）で、受信品質を表す数値（以下、これを「受信品質値」とよぶ）を算出する受信品質判定部１７Ａ、１７Ｂおよび１７Ｃと、受信品質判定部１７Ａ、１７Ｂおよび１７Ｃで得られた受信品質値により受信方式の制御及び整合回路１２Ａ、１２Ｂの整合条件を切替える、制御手段を構成する制御部１８と、制御部１８での判定により単ブランチ受信、および合成ダイバーシチ受信を切替える、切替手段を構成するスイッチＳＷで構成される。【００２０】
次に、整合回路１２Ａ（整合回路１２Ｂについても同様であるので、以下、ここでは括弧書きとする）の構成について、図２及び図３を用いて説明する。なお、図２はリアククンス素子１２２Ａ（１２２Ｂ）を直列に装荷した場合の構成を示し、図３はリアクタンス素子１２２Ａ（１２２Ｂ）を並列に装荷した場合の構成を示す。図２及び図３のどちらの構成でも同様の効果が得られるため、ここでは、図２を用いて詳細に説明する。【００２１】
図２に示す整合回路１２Ａ（１２Ｂ）は、前述したように、高周波スイッチであるＰＩＮダイオード１２１Ａ（１２１Ｂ）及びリアクタンス素子１２２Ａ（１２２Ｂ）を直列に装荷した回路構成である。即ち、整合回路１２Ａ（１２Ｂ）は、コイル又はコンデンサで構成されるリアクタンス素子Ｘ１、Ｘ２及びＸ３と、受信したデジタル変調信号に対し、インピーダンスが高くデジタル変調信号を遮断するチョークコイルＬと、制御部１８からの直流信号を遮断するコンデンサＣ１と、デジタル変調信号に対し低いインピーダンスとなり、信号線１９を高周波的に接地するコンデンサＣ２と、コイル又はコンデンサで構成されるリアククンス素子１２２Ａ（１２２Ｂ）と、リアククンス素子１２２Ａ（１２２Ｂ）のＯＮまたはＯＦＦを制御するＰＩＮダイオード１２１Ａ（１２１Ｂ）と、ＰＩＮダイオード１２１Ａ（１２１Ｂ）に流れる電流値を調整する抵抗Ｒと、を備えている。【００２２】
誤り訂正部１６は、例えば、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)がビダビ符号やターボ符号などを用いた誤り訂正処理を行う。【００２３】
制御部１８からの信号がＯＮの場合、ＰＩＮダイオード１２１Ａ（１２１Ｂ）にデジタル変調信号が流れ、アンテナ１１Ａ（１１Ｂ）の整合条件は、リアクタンス素子Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３で設定される。一方、制御部１８からの信号がＯＦＦの場合、アンテナ１１Ａ（１１Ｂ）の整合条件は、リアクタンス素子Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３、１２２Ａ（１２２Ｂ）で設定される。【００２４】
次に、整合回路１２Ａ、１２Ｂの整合条件を、図４及び図５を用いて説明する。
図４は、アンテナ性能が最も高く確保できる整合条件を示した、「周波数」対「Voltage Standing Wave Ratio」（以下、「ＶＳＷＲ」と表記する）についての特性(以下、「周波数対ＶＳＷＲ特性」とよぶ)を示すグラフである。共振周波数ｆ０を所望のチャンネルの周波数ｆｄとほぼ等しく設定し、ｆ０におけるＶＳＷＲ値が最小となるように整合回路の定数を設定する。一方、図５は、アンテナ性能が最も高く確保できる整合条件（これを「初期整合条件」とよぶ）とは異なる所定の整合条件を適用されていることを示した周波数対ＶＳＷＲについての特性グラフである。共振周波数ｆ０は、所望のチャンネルの周波数ｆｄと△ｆだけずらして設定する。【００２５】
本発明者らの実験によれば、受信アンテナにホイップアンテナを用い、受信信号の周波数が４７０ＭＨｚから７７０ＭＨｚの場合、△ｆは７０ＭＨｚ程度であれば、アンテナ性能が最も高い整合条件（初期整合条件）に対して、１ｄＢ程度の不整合損失で、かつ他方のアンテナの結合劣化が改善されることを確認している。【００２６】
次に、制御部１８の構成について、図６を用いて詳細に説明する。
制御部１８は、図６に示すように、判定パラメータ記憶手段１８１と、受信方式切替手段１８２と、ダイバーシチ効果判定手段１８３と、を備えている。
このうち、判定パラメータ記憶手段１８１は、ＲＯＭやＲＡＭで構成される制御に必要なパラメータを予め記憶している。
一方、ダイバーシチ効果判定手段１８３は、受信品質判定部１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃから算出されたそれぞれの受信品質値、および判定パラメータ記憶手段１８１に記録されている効果判定閾値により、ダイバーシチ効果があるかを判定し、判定結果を受信方式切替手段１８２へ出力する。
他方、受信方式切替手段１８２は、受信品質判定部１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃから算出されたそれぞれの受信品質値、およびダイバーシチ効果判定手段１８３からの効果判定結果、判定パラメータ記憶手段１８１に記録されている受信状態判定閾値により、受信方式の切替判定を行い、切替が必要と判断された場合には合成部１５の電源のＯＮ又はＯＦＦの切替や、整合回路１２Ａ（１２Ｂ）の整合条件を切替える。【００２７】
以上のように構成された携帯無線機１０について、図７から図９を用いてその動作を説明する。
（Ｉ）まず、単ブランチ受信時の動作について、図７を用いて説明する。
初めに、受信品質判定部１７Ａ（または１７Ｂ）により、現在受信中のブランチの受信品質値を得る（ステップＳ１１）。次に、受信方式切替手段１８２によって、得られた受信品質値と、判定パラメータ記憶手段１８１に記録されている受信状態判定閾値とを比較する（ステップＳ１２）。そして、現在の受信品質値が、高レベルの受信状態判定閾値よりも小さい、かつ、低レベルの受信状態判定閾値よりも大きい場合は、ダイバーシチ受信が必要と判断し、ステップＳ１３へ移行する。それ以外の場合は、ダイバーシチ受信は不要と判断し、ステップＳ１５へ移行する。【００２８】
ダイバーシチ受信が必要と判断されると、制御部１８によって、合成部１５の電源をＯＮする(ステップＳ１３)。次に、スイッチＳＷを切替え、ダイバーシチ受信を行うと共に、整合回路１２Ａ、１２Ｂの整合条件を、ＰＩＮダイオード１２１Ａ（または１２１Ｂ）をＯＦＦにすることにより、図５に示す条件に切替える(ステップＳ１４)。そして、図８に示すダイバーシチ受信時の処理を行う。
一方、ダイバーシチ受信は不要と判断されると、そのまま単ブランチ受信時の動作を繰り返す（ステップＳ１５）。【００２９】
（ＩＩ）次にダイバーシチ受信時の動作を、図８を用いて説明する。
初めに、受信品質判定部１７Ａ、１７Ｂ、１７ＣにおいてブランチＡ、Ｂ、および合成後の各受信品質値を得る(ステップＳ２１)。次に、受信方式切替手段１８２によって、得られたブランチＡとブランチＢの受信品質を比較し、受信品質の良いブランチを判定する(ステップＳ２２)。次に、受信品質が良いブランチの受信品質値と、判定パラメータ記憶手段１８１に記録されている受信状態判定閾値とを比較する(ステップＳ２３)。
受信品質が良いブランチの受信品質値が高レベル受信状態判定閾値以上、もしくは低レベル受信状態判定閾値以下の場合は、ダイバーシチ受信は不要と判断し、それ以外の場合はダイバーシチ受信が必要と判断する。【００３０】
ダイバーシチ受信が不要と判断された場合は、受信品質が良いブランチヘスイッチＳＷを切替えると共に、整合回路１２Ａ、１２Ｂの整合条件を、ＰＩＮダイオード１２１Ａ、１２１ＢをＯＮにすることにより図４に示す条件に切替え、単ブランチ受信とする(ステップＳ２４)。次に制御部１８によって、合成部１５の電源をＯＦＦし、図７に示す単ブランチ受信時の処理を行う(ステップＳ２５)。
一方、ダイバーシチ受信が必要と判断された場合には、ダイバーシチ効果判定手段１８３によって、受信品質の良いブランチの受信品質値と、合成後の受信品質値の差(以下、「ダイバーシチ効果」という)を計算する(ステップＳ２６)。次に、得られたダイバーシチ効果と、判定パラメータ記憶手段１８１に記録されている効果判定閾値とを比較する(ステップＳ２７)。【００３１】
ここで、ダイバーシチ効果が効果判定閾値より小さい場合は、ダイバーシチ受信の効果がないと判断し、ステップＳ２８へ移行する。即ち、ダイバーシチ効果のない場合は、受信品質が良いブランチヘスイッチＳＷを切替えると共に、整合回路１２Ａ、１２Ｂの整合条件を、ＰＩＮダイオード１２１Ａ、１２１ＢをＯＮにすることにより、図４に示す条件に切替え、単ブランチ受信とする（ステップＳ２８）。次に、制御部１８によって、合成部１５の電源をＯＦＦし、図７に示す単ブランチ受信時の処理を行う（ステップＳ２９）。
一方、それ以外は、ダイバーシチ受信の効果があると判断し、ステップＳ３０へ移行する。即ち、ダイバーシチ受信の効果がある場合は、そのままダイバーシチ受信時の処理を行う。【００３２】
ここで、図９を用いて、整合条件の切替えの具体例を説明する。
アンテナ１１Ａとアンテナ１１Ｂの２種類のアンテナで構成される合成ダイバーシチ受信機を搭載した携帯無線機１０において、アンテナ間結合による損失が生じる状態で、２種類のアンテナに図４の整合条件を適用した場合のアンテナ効率α２は、一方のアンテナがない場合のアンテナ効率α１と比較し、アンテナ１１Ａでは効率が△η１だけ劣化し、アンテナ１１Ｂでは効率が△η２だけ劣化したとする。その際、アンテナ効率の低下量△η２が低下量△η１に対して著しく大きい場合、ブランチ間レベル差が大きくなり、合成ダイバーシチ効果が低くなる。【００３３】
そこで、制御部１８により整合回路１２ＡのＰＩＮダイオード１２１ＡをＯＮ、整合回路１２ＢのＰＩＮダイオード１２１ＢをＯＦＦに設定することにより、アンテナ間結合による効率劣化が小さい方のアンテナ１１Ａに図５の整合条件を適用し、かつ、アンテナ１１Ｂに図４の整合条件を適用する。このような整合条件を適用した場合のアンテナ効率をα３とする。その際、アンテナ間結合による損失は、アンテナ１１Ａで△η３、アンテナ１１Ｂで△η４となり、アンテナ効率α３のブランチ間レベル差（|ηＣ１−ηＣ２|）は、【００３４】
（数１）
|ηＣ１−ηＣ２|＜|ηＢ１−ηＢ２|
但し、|ηＢ１−ηＢ２|；アンテナ効率α２での差
・・・（１）【００３５】
となる。
また、２種類のアンテナに図４の整合条件を適用した場合のアンテナ１１Ｂでのアンテナ間結合による損失△η２と、２種類のアンテナにそれぞれ図４、図５の整合条件を適用した場合のアンテナ１１Ｂでのアンテナ間結合による損失△η４との間には、
△η４＜△η２                                    ・・・（２）
が成立する。【００３６】
このように、本実施形態の携帯無線機１０によれば、合成ダイバーシチ起動時のみ、一方又は両方の整合条件を単ブランチ受信時に高いアンテナ性能が得られる条件（初期整合条件）と異なる所定の整合条件を適用するため、単ブランチ受信時のアンテナ性能を維持しつつ、合成ダイバーシチ起動時のアンテナ間結合劣化を軽減することが可能となる。【００３７】
なお、本実施の形態では、Ｃ／Ｎ値を閾値に使用した場合について説明したが、パケットエラーやビットエラーなどＣ／Ｎ以外の受信品質を表すパラメータを用いた場合にも、同様の効果が得られる。
また、単ブランチ受信時に、図４の整合条件（初期整合条件）を適用するとしたが、受信品質が良い場合は、図５の整合条件を適用してもよい。また、ダイバーシチ受信時には、片側若しくは両方のアンテナに図５の整合条件を適用する構成としたが、受信品質が良い場合は図４の整合条件（初期整合条件）を適用してもよい。また、図８のステップＳ２４、Ｓ２８にて受信品質が良いブランチヘ切替える構成としたが、アンテナの利得が高い方へ切替えても良い。また、受信品質やダイバーシチ効果判定を算出する際は、瞬時値ではなく、ある一定時間の平均値を用いて算出しても良い。
また、単ブランチ受信時の利得低下がある程度許容できる場合は、整合条件の切替えを行わなくても、図５に示すように共振周波数ｆ０を受信チャンネルの周波数ｆｄからずらしておけば、ダイバーシチ受信時は高い利得が得られる。【００３８】
また、整合回路１２Ａ、１２Ｂの整合条件の切替えにＰＩＮダイオード１２１Ａ、１２１Ｂを用いたが、バラクタなどの他の可変リアクタンス素子を用いても同様の効果が得られる。また、受信方式切替手段１８２の判定結果により、合成部１５のＯＮ，ＯＦＦに伴って、整合条件を切替える構成としたが、合成部１５のＯＮ，ＯＦＦの切替を行わず、整合条件のみ切替えても同様の効果が得られる。また、受信アンテナが３種類以上ある場合においても、同様の効果が得られる。【００３９】
また、本実施形態では、整合回路１２Ａ、１２Ｂのリアクタンス素子の数が４種類の場合で説明したが、それ以外の数のリアクタンス素子で構成される整合回路でも同様の効果が得られる。また、図２の整合回路１２Ａ、１２ＢにコイルＬとコンデンサＣ２を装荷したが、当該素子を装荷しない場合でも同様の効果が得られる。また、抵抗ＲはＰＩＮダイオード１２１Ａ、１２１Ｂに流れる電流を調整できれば、他の箇所に装荷しても同様の効果が得られる。
【００４０】
(第２の実施形態)
次に、本発明の第２の実施形態に係る携帯無線機について、説明する。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
まず、本実施形態の携帯無線機の基本構成について図１０を用いて説明する。
携帯無線機２０は、図１０に示すように、第１の実施形態と同じ、２つのアンテナ１１Ａ及び１１Ｂと、２つのチューナ１３Ａおよび１３Ｂと、２つの復調部１４Ａおよび１４Ｂと、合成部１５と、誤り訂正部１６と、受信品質判定部１７Ａ、１７Ｂ及び１７Ｃと、受信方式の制御を行う制御部１８と、各単ブランチ受信および合成ダイバーシチ受信を切替えるスイッチＳＷとの他に、アンテナ１１Ａ及び１１Ｂのそれぞれに対してアンテナ性能が最も高く確保できる整合条件を適用させる整合回路２１Ａおよび整合回路２１Ｃと、アンテナ１１Ａ及び１１Ｂのそれぞれに対して設定される整合条件とは異なる所定の整合条件を適用させる整合回路２１Ｂおよび整合回路２１Ｄと、制御部１８での判定により整合回路２１Ａまたは整合回路２１Ｂ、及び整合回路２１Ｃまたは整合回路２１Ｄを切替えるスイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ３及びスイッチＳＷ４と、を備えている。
なお、整合回路２１Ａと整合回路２１Ｃは、図４に示す整合条件を適用する。一方、整合回路２１Ｂと整合回路２１Ｄは、図５に示す整合条件を適用する。【００４１】
次に、制御部１８の構成について、図１１を用いて詳細に説明する。
制御部１８は、図１１に示すように、第１の実施形態と同一構成のものであり、判定パラメータ記憶手段１８１と、受信方式切替手段１８２と、ダイバーシチ効果判定手段１８３と、を備えているが、第１の実施形態とは異なり、受信方式切替手段１８２の出力が、スイッチＳＷの他に、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４にも接続されている。【００４２】
以上のように構成された携帯無線機２０について、図７から図９を用いてその動作を説明する。
（Ｉ）まず、単ブランチ受信時の動作について、図７を用いて説明する。
初めに、受信品質判定部１７Ａ（または１７Ｂ）により、現在受信中のブランチの受信品質値を得る（ステップＳ１１）。次に、受信方式切替手段１８２によって、得られた受信品質値と、判定パラメータ記憶手段１８１に記録されている受信状態判定閾値とを比較する。そして、現在の受信品質値が、高レベルの受信状態判定閾値よりも小さい、かつ、低レベルの受信状態判定閾値よりも大きい場合は、ダイバーシチ受信が必要と判断し、ステップＳ１３へ移行する。それ以外の場合は、ダイバーシチ受信は不要と判断し、ステップＳ１５へ移行する（ステップＳ１２）。【００４３】
ダイバーシチ受信が必要と判断されると、制御部１８によって、合成部１５の電源をＯＮする(ステップＳ１３)。次に、スイッチＳＷを切替え、ダイバーシチ受信を行うと共に、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４を切替え、図５に示す整合状態の整合回路２１Ｂ、２１Ｄに設定する(ステップＳ１４)。そして、図８に示すダイバーシチ受信時の処理を行う。
一方、ダイバーシチ受信を不要と判断してステップＳ１５へ移行すると、そのまま単ブランチ受信時の動作を繰り返す。【００４４】
（ＩＩ）次にダイバーシチ受信時の動作を、図８を用いて説明する。
初めに、受信品質判定部１７Ａ、１７Ｂ、１７ＣによりブランチＡ、Ｂ、および合成後の各受信品質値を得る(ステップＳ２１)。
次に、受信方式切替手段１８２によって、得られたブランチＡとブランチＢの受信品質を比較し、受信品質の良いブランチを判定する(ステップＳ２２)。
次に、受信品質が良いブランチの受信品質値と、判定パラメータ記憶手段１８１に記録されている受信状態判定閾値とを比較する。そして、受信品質が良いブランチの受信品質値が高レベル受信状態判定閾値以上、もしくは低レベル受信状態判定閾値以下の場合は、ダイバーシチ受信は不要と判断し、ステップＳ２４へ移行する。それ以外の場合は、ダイバーシチ受信が必要と判断し、ステップＳ２６へ移行する(ステップＳ２３)。【００４５】
ダイバーシチ受信が不要と判断された場合は、ステップＳ２４において、受信品質が良いブランチヘスイッチＳＷを切替えると共に、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４を切替え、図４に示す整合状態の整合回路２１Ａ、２１Ｃに設定し、単ブランチ受信とする。次に制御部１８によって、合成部１５の電源をＯＦＦし(ステップＳ２５)、図７に示す単ブランチ受信時の処理を行う。【００４６】
一方、ダイバーシチ受信が必要と判断された場合には、ステップＳ２６において、ダイバーシチ効果判定手段１８３によって、前述した「ダイバーシチ効果（合成後の受信品質値の差）」を計算する。次に、得られたダイバーシチ効果と、判定パラメータ記憶手段１８１に記録されている効果判定閾値とを比較する。そして、ダイバーシチ効果が効果判定閾値より小さい場合は、ダイバーシチ受信の効果がないと判断し、そのままステップＳ２８へ移行する。それ以外は、ダイバーシチ受信の効果があると判断する(ステップＳ２７)。【００４７】
ダイバーシチ効果のない場合は、受信品質が良いブランチヘスイッチＳＷを切替えると共に、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４を切替え、図４に示す整合状態の整合回路２１Ａ、２１Ｃに設定し、単ブランチ受信とする（ステップＳ２８）。次に、制御部１８によって、合成部１５の電源をＯＦＦし、図７に示す単ブランチ受信時の処理を行う（ステップＳ２９）。
一方、ダイバーシチ受信の効果がある場合は、そのままダイバーシチ受信時の処理を行う（ステップＳ３０）。【００４８】
ここで、図９を用いて、整合条件の切替えの具体例を説明する。
アンテナ１１Ａとアンテナ１１Ｂの２種類のアンテナで構成される合成ダイバーシチ受信機を搭載した本実施形態の携帯無線機２０において、アンテナ間結合による損失が生じる状態で、２種類のアンテナに図４の整合条件を適用した場合のアンテナ効率α２は、一方のアンテナがない場合のアンテナ効率α１と比較し、アンテナ１１Ａでは効率が△η１だけ劣化し、アンテナ１１Ｂでは効率が△η２だけ劣化したとする。その際、Δη２がΔη１に対して著しく大きい場合、ブランチ間レベル差が大きくなり、合成ダイバーシチ効果が低くなる。【００４９】
そこで、制御部１８によりスイッチＳＷ１〜ＳＷ４を切替え、アンテナ間結合による効率劣化が小さいアンテナ１１Ａの方に図５の整合条件を適用し、かつアンテナ１１Ｂに図４の整合条件を適用する。その際、第１の実施形態と同様に、アンテナ間結合による損失は、アンテナ１１Ａで△η３、アンテナ１１Ｂで△η４となり、ブランチ間のアンテナ効率α３での差は、前述した（１）式が成立する。
また、第１の実施形態と同様に、２種類のアンテナに図４の整合条件を適用した場合のアンテナ１１Ｂでのアンテナ間結合による損失△η２と、２種類のアンテナにそれぞれ図４、図５の整合条件を適用した場合のアンテナ１１Ｂでのアンテナ間結合による損失△η４との間には、前述した（２）式が成立する。【００５０】
このように、本実施形態の携帯無線機２０によれば、合成ダイバーシチ起動時のみ、一方又は両方の整合条件を単ブランチ受信時に高いアンテナ性能が得られる所定の条件と異なる条件を適用するため、単ブランチ受信時のアンテナ性能を維持しつつ、合成ダイバーシチ起動時のアンテナ間結合劣化を軽減することが可能となる。
なお、本実施形態でも、Ｃ／Ｎ値を閾値に使用した場合について説明したが、パケットエラーやビットエラーなどＣ／Ｎ以外の受信品質を表すパラメータを用いた場合にも、同様の効果が得られる。【００５１】
また、本実施形態でも、単ブランチ受信時に、図４の整合条件を適用する構成としたが、受信品質が良い場合は、図５の整合条件を適用してもよい。また、ダイバーシチ受信時には、片側若しくは両方のアンテナに図５の整合条件を適用する構成としたが、受信品質が良い場合は図４の整合条件を適用してもよい。また、本実施形態でも、図８のステップＳ２４、Ｓ２８にて受信品質が良いブランチヘ切替える構成としたが、アンテナの利得が高い方へ切替えても良い。
また、本実施形態でも、受信品質や、ダイバーシチ効果判定を算出する際は、瞬時値ではなく、ある一定時間の平均値を用いて算出しても良い。
また、本実施形態でも、受信方式切替手段１８２の判定結果により、合成部１５のＯＮ，ＯＦＦに伴って、整合条件を切替えるとしたが、合成部１５のＯＮ，ＯＦＦの切替を行わず、整合条件のみ切替えても同様の効果が得られる。
また、本実施形態でも、受信アンテナが３種類以上ある場合においても、同様の効果が得られる。
【００５２】
(第３の実施形態)
次に、本発明の第３の実施形態に係る携帯無線機について、図１２を参照しながら説明する。
まず、本実施形態の携帯無線機３０の基本構成について説明する。なお、本発明は複数アンテナを有するＭＩＭＯ方式の携帯無線機に適応できるものであり、本実施形態では、受信アンテナが４本とするＭＩＭＯ方式の受信構成のものを示す。また、本実施形態において、第１、第２の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。【００５３】
本実施形態の携帯電話機３０は、図１２に示すように、４種類のアンテナ１１Ａ〜１１Ｄと、４種類のアンテナそれぞれに対してアンテナ性能が最も高く確保できる整合条件を設定させる、各アンテナに対応してそれぞれ設けた４つの整合回路１２Ａ〜１２Ｄと、復調された信号から受信品質を表すＣ／Ｎまたは通信速度（スループット）を算出する受信品質判定部１７と、制御部１８とを備えるほか、さらに、ＭＩＭＯ、ＳＩＭＯ、ＳＩＳＯ方式の信号処理回路３１と、アプリケーション検出回路３２とを備えている。【００５４】
受信品質判定部１７では、Ｃ／Ｎまたはスループットの状況を監視しつつ、ユーザが使用しているアプリケーションに必要とされる条件（通信容量）から、適切な方式を判定する。
例えば、音声などの通信容量が小さい通信を行う場合はＳＩＳＯ方式を判定し、映画などの通信容量が大きい通信を行う場合はＭＩＭＯ方式を判定する。また、同じアプリケーションにおいても、受信品質により２×２ＭＩＭＯ方式や４×４ＭＩＭＯ方式のように受信本数を減らした受信方式を判定する。また、信号処理負荷や消費電力などの低減を目的とした方式の判定を行ってもよい。また、全体の、または個々のアンテナの受信品質の状況（受信レベル）に応じて判定を行ってもよい。また、受信信号から携帯無線機３０の移動速度を検出して、その速度に応じて判定を行ってもよい。そして、受信品質判定部１７で判定された受信する方式及びアンテナに応じて、信号処理回路３１および整合回路１２Ａ〜１２Ｄへ制御信号を送ることで制御する。【００５５】
信号処理回路３１は、入力されたデジタル信号からＭＩＭＯまたはＳＩＭＯまたはＳＩＳＯ方式の信号処理を行う。アプリケーション検出回路３２は、ユーザが使用しているアプリケーションの検出を行う。【００５６】
従って、このような本実施形態の携帯無線機３０によれば、合成ダイバーシチ方式の場合と同様に、複数のアンテナを同時に動作させる必要があるＭＩＭＯ方式の場合、複数のアンテナを用いてＭＩＭＯ方式の受信時のみ、一部または全ての整合条件を単ブランチ受信時に高いアンテナ性能が得られる所定の条件と異なる条件を適用するため、単ブランチ受信時のアンテナ機能を維持しつつ、ＭＩＭＯ受信時のアンテナ間結合劣化を軽減することが可能となる。【００５７】
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、例えば２本のアンテナの場合、ダイバーシチ起動時のみ、片側又は両方のアンテナに、アンテナ素子それぞれ個別に対して設定される初期整合条件とは異なる所定の整合条件を適用することにより、単ブランチ受信時のアンテナ性能を維持しつつ、ダイバー起動時のアンテナ間結合劣化を軽減できるという効果を有し、デジタル変調信号をダイバーシチ受信する携帯無線機等として有用である。また、ＭＩＭＯ方式の受信機を搭載した携帯無線機においても、アンテナ素子それぞれ個別に対して設定される初期整合条件とは異なる所定の整合条件を適用することにより、単ブランチ受信時（ＳＩＭＯまたはＳＩＳＯ受信時）または一部のブランチ受信時（受信本数を減らしたＭＩＭＯ受信時）のアンテナ性能を維持しつつ、ＭＩＭＯ動作時のアンテナ間結合劣化を軽減できるという効果を有し、デジタル変調信号をＭＩＭＯ受信する携帯無線機等として有用である。
【図１】
2007094050.tif 000003
【図２】
2007094050.tif 000004
【図３】
2007094050.tif 000005
【図４】
2007094050.tif 000006
【図５】
2007094050.tif 000007
【図６】
2007094050.tif 000008
【図７】
2007094050.tif 000009
【図８】
2007094050.tif 000010
【図９】
2007094050.tif 000011
【図１０】
2007094050.tif 000012
【図１１】
2007094050.tif 000013
【図１２】
2007094050.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成19年6月12日(2007.6.12)
【手続補正１】
【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】
複数のアンテナ素子と、
前記各アンテナ素子で受信した受信信号を合成する合成ダイバーシチ処理部と、
前記各アンテナでの受信品質に応じて、前記各アンテナ素子に個別に設定されている初期整合条件とは異なる、所定の整合条件を前記各アンテナ素子に適用する整合条件切替手段と、
を備え、
前記整合条件切替手段は、
前記各アンテナ素子の整合条件を、前記所定の整合条件に切替える切替手段と、
前記合成ダイバーシチ処理部の合成処理動作の動作状態に対応して前記切替手段を制御する制御手段と、
を備える携帯無線装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記合成ダイバーシチ処理部の合成処理動作が停止しているときに、前記各アンテナ素子に対してそれぞれ前記初期整合条件を適用し、
前記合成ダイバーシチ処理部が合成処理動作を行っているときに、前記各アンテナ素子に対して前記初期整合条件とは異なる、前記所定の整合条件を適用するように前記切替手段を制御する請求項１に記載の携帯無線装置。
【請求項３】
複数のアンテナ素子と、
前記各アンテナ素子で受信した受信信号を多入力多出力方式（ＭＩＭＯ方式）により処理する多入力多出力方式の信号処理部と、
前記各アンテナでの受信品質に応じて、前記各アンテナ素子に対してそれぞれ個別に設定されている初期整合条件とは異なる、所定の整合条件を前記各アンテナ素子に適用する整合条件切替手段と、
を備え、
所定の整合条件切替手段は、
前記各アンテナ素子の整合条件を、前記所定の整合条件に切替える切替手段と、
前記信号処理部の処理動作の動作状態に対応して前記切替手段を制御する制御手段と、
を備える携帯無線装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記信号処理部の一部の処理動作が停止しているときに、前記各アンテナ素子に対してそれぞれ前記初期整合条件を適用し、
前記信号処理部が処理動作を行っているときに、前記各アンテナ素子に対してそれぞれ個別に設定されている前記初期整合条件とは異なる、前記所定の整合条件を適用するように前記切替手段を制御する請求項３に記載の携帯無線装置。
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
（削除）
【手続補正書】
【提出日】平成19年7月17日(2007.7.17)
【手続補正１】
【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】
複数のアンテナ素子と、
前記各アンテナ素子で受信した受信信号を合成する合成ダイバーシチ処理部と、
前記各アンテナでの受信品質に応じて、前記各アンテナ素子に個別に設定されている初期整合条件とは異なる、所定の整合条件を前記各アンテナ素子に適用する整合条件切替手段と、
を備え、
前記整合条件切替手段は、
前記各アンテナ素子の整合条件を、前記所定の整合条件に切替える切替手段と、
前記合成ダイバーシチ処理部の合成処理動作の動作状態に対応して前記切替手段を制御する制御手段と、
を備える携帯無線装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記合成ダイバーシチ処理部の合成処理動作が停止しているときに、前記各アンテナ素子に対してそれぞれ前記初期整合条件を適用し、
前記合成ダイバーシチ処理部が合成処理動作を行っているときに、前記各アンテナ素子に対して前記初期整合条件とは異なる、前記所定の整合条件を適用するように前記切替手段を制御する請求項１に記載の携帯無線装置。
【請求項３】
複数のアンテナ素子と、
前記各アンテナ素子で受信した受信信号を多入力多出力方式（ＭＩＭＯ方式）により処理する多入力多出力方式の信号処理部と、
前記各アンテナでの受信品質に応じて、前記各アンテナ素子に対してそれぞれ個別に設定されている初期整合条件とは異なる、所定の整合条件を前記各アンテナ素子に適用する整合条件切替手段と、
を備え、
所定の整合条件切替手段は、
前記各アンテナ素子の整合条件を、前記所定の整合条件に切替える切替手段と、
前記信号処理部の処理動作の動作状態に対応して前記切替手段を制御する制御手段と、
を備える携帯無線装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記信号処理部の一部の処理動作が停止しているときに、前記各アンテナ素子に対してそれぞれ前記初期整合条件を適用し、
前記信号処理部が処理動作を行っているときに、前記各アンテナ素子に対してそれぞれ個別に設定されている前記初期整合条件とは異なる、前記所定の整合条件を適用するように前記切替手段を制御する請求項３に記載の携帯無線装置。
【手続補正２】
【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、ダイバーシチ受信機を搭載した携帯無線装置、及び多入力多出力方式（Multiple Input Multiple Output方式、またはＭＩＭＯ方式）の受信機を搭載した携帯無線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯無線装置、例えば携帯電話機に搭載されるダイバーシチアンテナは、２つのアンテナが携帯電話機の筐体に搭載される構成が一般的である。ダイバーシチの主な方法としては、それぞれのアンテナで受信した信号のうち、受信品質が良いほうを選択する選択ダイバーシチ方式と、例えば特許文献１に示されるような２ブランチの信号を同時受信し合成する、合成ダイバーシチ方式が挙げられる。一般的に、ダイバーシチアンテナを構成するためには、アンテナ間距離をλ／２(λ；波長)程度離して設置するが、携帯電話機の場合は筐体が小型であるため、アンテナ間距離を確保することは物理的に困難である。このようにアンテナ間距離が短いと、アンテナ間で電磁的に結合し、アンテナ性能が劣化する問題がある。
【０００３】
この場合、例えば特許文献２に示すように、選択ダイバーシチ方式では、選択していない方のアンテナの給電用信号線を接地することで、結合劣化を抑えることができる手段が知られている。また、特許文献３に示すように、一つのアンテナが送受信共用アンテナとして用いられている複数のアンテナで構成される合成ダイバーシチ方式で、送信動作時に受信専用アンテナが送受信共用アンテナに与える影響を、受信専用アンテナに装荷した位相回路により抑えることができる方法が知られている。
【０００４】
また、近年、通信速度をより増大させる技術や、伝送容量をより増大させる技術の一つとして、ＭＩＭＯ方式が知られている。このＭＩＭＯ方式では、送信側及び受信側の双方に複数のアンテナを設けることにより、無線伝搬路を介した多入力多出力系を構成するようになっている。これにより、送信及び受信に使用するアンテナ数を増やすことで、空間の利用効率が高まり、通信速度及び伝送容量の改善を図ることが可能である。一般的に、ＭＩＭＯ方式のアンテナを用いる場合、複数のアンテナを用いるほど通信速度及び伝送容量の改善度が高い反面、ダイバーシチアンテナを用いる場合と同様に、携帯電話機の場合は筐体が小型であるため、アンテナ間距離を確保することは物理的に困難である。このように、アンテナ間距離が短い場合、アンテナ間で電磁的に結合し、アンテナ性能が劣化するといった問題がある。
【特許文献１】特開２００４−３２０５２８号公報
【特許文献２】特開平９−２８９４８３号公報
【特許文献３】２００５−１５１１９４号公報
【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、特許文献１に記載の２つのアンテナを同時に動作させる必要がある合成ダイバーシチ方式の場合、両アンテナが常に無線回路インピーダンスで終端されることになり、結合劣化時に一方のアンテナの給電用信号線を接地する結合劣化対策を適用できず、両アンテナの効率が低下するという課題があった。
【０００６】
また、特許文献３に記載の位相回路を用いた結合劣化対策では、受信動作時のアンテナ間結合によるアンテナ効率劣化を改善できない課題があった。
【０００７】
さらに、複数のアンテナを同時に動作させる必要があるＭＩＭＯ方式の場合、合成ダイバーシチ方式の場合と同様に、複数のアンテナが常に無線回路インピーダンスで終端されることになり、結合劣化時に一方のアンテナの給電用信号線を接地する結合劣化対策を適用できず、相互のアンテナの効率が低下するという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、アンテナ間結合による効率劣化を軽減し、高いダイバーシチ利得、及びＭＩＭＯ方式において高い伝送速度及び通信容量を得ることができる携帯無線装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の携帯無線装置は、複数のアンテナ素子と、前記各アンテナ素子で受信した受信信号を合成する合成ダイバーシチ処理部と、前記各アンテナでの受信品質に応じて、前記各アンテナ素子に個別に設定されている初期整合条件とは異なる、所定の整合条件を前記各アンテナ素子に適用する整合条件切替手段と、を備えるものである。
この構成により、複数のアンテナを同時に動作させつつ、アンテナ間結合による効率劣化を抑えることが可能となる。
【００１０】
また、本発明の携帯無線装置は、前記整合条件切替手段は、前記各アンテナ素子の整合条件を、前記所定の整合条件に切替える切替手段と、前記合成ダイバーシチ処理部の合成処理動作の動作状態に対応して前記切替手段を制御する制御手段と、を備えるものである。
この構成により、合成ダイバーシチ受信時及び単ブランチ受信時に適したアンテナの整合条件を、合成ダイバーシチ処理部の動作状態に対応して設定することが可能となる。
【００１１】
また、本発明の携帯無線装置は、前記制御手段は、前記合成ダイバーシチ処理部の合成処理動作が停止しているときに、前記各アンテナ素子に対してそれぞれ前記初期整合条件を適用し、前記合成ダイバーシチ処理部が合成処理動作を行っているときに、前記各アンテナ素子に対して前記初期整合条件とは異なる、前記所定の整合条件を適用するように前記切替手段を制御するものである。
この構成により、合成ダイバーシチ受信時に、所定の整合条件とは異なる所定の整合条件を適用しアンテナ間結合による効率劣化を抑えると共に、単ブランチ受信時には、アンテナ素子個別に対して適した整合条件を適用することが可能となり、合成ダイバーシチ受信時、及び単ブランチ受信時共に高いアンテナ性能を確保することが可能となる。
【００１２】
また、本発明の携帯無線装置は、複数のアンテナ素子と、前記各アンテナ素子で受信した受信信号を多入力多出力方式（ＭＩＭＯ方式）により処理する信号処理部と、前記各アンテナでの受信品質に応じて、前記各アンテナ素子に対してそれぞれ個別に設定されている初期整合条件とは異なる、所定の整合条件を前記各アンテナ素子に適用する整合条件切替手段と、を備えるものである。
この構成により、ＭＩＭＯ方式において、複数のアンテナを同時に動作させつつ、アンテナ間結合による効率劣化を抑えることが可能となる。
【００１３】
また、本発明の携帯無線装置は、所定の整合条件切替手段は、前記各アンテナ素子の整合条件を、前記所定の整合条件に切替える切替手段と、前記信号処理部の処理動作の動作状態に対応して前記切替手段を制御する制御手段と、を備えるものである。
この構成により、ＭＩＭＯ受信時、及び単ブランチ受信時、具体的には単入力多出力（Single Input Multiple Output、またはＳＩＭＯ）または単入力単出力（Single Input Single Output、またはＳＩＳＯ）受信時に、これに適したアンテナの整合条件を信号処理部の動作状態に対応して設定することが可能となる。
【００１４】
また、本発明の携帯無線装置の前記制御手段は、前記信号処理部の一部の処理動作が停止しているときに、前記各アンテナ素子に対してそれぞれ前記初期整合条件を適用し、前記信号処理部が処理動作を行っているときに、前記各アンテナ素子に対してそれぞれ個別に設定されている前記初期整合条件とは異なる、前記所定の整合条件を適用するように前記切替手段を制御するものである。
この構成により、ＭＩＭＯ受信時に、所定の整合条件とは異なる整合回路を適用しアンテナ間結合による効率劣化を抑えると共に、単ブランチ受信時（ＳＩＭＯまたはＳＩＳＯ受信時）または一部のブランチ受信時（受信本数を減らしたＭＩＭＯ受信時）には、アンテナ素子個別に対して適した整合条件を適用することが可能となり、ＭＩＭＯ受信時、及び単ブランチ受信時共に高いアンテナ性能を確保することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、アンテナ間結合による効率劣化を軽減し、高いダイバーシチ利得、及びＭＩＭＯ方式において高い伝送速度及び通信容量を得ることが可能な携帯無線装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
(第１の実施形態)
本発明の第１の実施形態に係る携帯無線装置の一つである携帯無線機を図１に示す。
本実施形態の携帯無線機１０は、デジタル変調信号を受信する複数のアンテナ１１Ａおよび１１Ｂと、２種類のアンテナ１１Ａ、１１Ｂのそれぞれに個別に設定された整合回路１２Ａおよび整合回路１２Ｂと、入力されたデジタル信号から所望のチヤンネルの選局を行う複数のチューナ１３Ａおよび１３Ｂと、選局された信号の復調を行う複数の復調部１４Ａおよび１４Ｂと、それぞれの受信系で受信、復調された信号を合成する、合成ダイバーシチ処理部を構成する合成部１５と、誤り訂正処理を行う誤り訂正部１６と、各ブランチで復調された信号または、合成後の信号から搬送波対雑音比（Carrier to Noise Ratio；以下、「Ｃ／Ｎ」と表記する）で、受信品質を表す数値（以下、これを「受信品質値」とよぶ）を算出する受信品質判定部１７Ａ、１７Ｂおよび１７Ｃと、受信品質判定部１７Ａ、１７Ｂおよび１７Ｃで得られた受信品質値により受信方式の制御及び整合回路１２Ａ、１２Ｂの整合条件を切替える、制御手段を構成する制御部１８と、制御部１８での判定により単ブランチ受信、および合成ダイバーシチ受信を切替える、切替手段を構成するスイッチＳＷで構成される。
【００１７】
次に、整合回路１２Ａ（整合回路１２Ｂについても同様であるので、以下、ここでは括弧書きとする）の構成について、図２及び図３を用いて説明する。なお、図２はリアククンス素子１２２Ａ（１２２Ｂ）を直列に装荷した場合の構成を示し、図３はリアクタンス素子１２２Ａ（１２２Ｂ）を並列に装荷した場合の構成を示す。図２及び図３のどちらの構成でも同様の効果が得られるため、ここでは、図２を用いて詳細に説明する。
【００１８】
図２に示す整合回路１２Ａ（１２Ｂ）は、前述したように、高周波スイッチであるＰＩＮダイオード１２１Ａ（１２１Ｂ）及びリアクタンス素子１２２Ａ（１２２Ｂ）を直列に装荷した回路構成である。即ち、整合回路１２Ａ（１２Ｂ）は、コイル又はコンデンサで構成されるリアクタンス素子Ｘ１、Ｘ２及びＸ３と、受信したデジタル変調信号に対し、インピーダンスが高くデジタル変調信号を遮断するチョークコイルＬと、制御部１８からの直流信号を遮断するコンデンサＣ１と、デジタル変調信号に対し低いインピーダンスとなり、信号線１９を高周波的に接地するコンデンサＣ２と、コイル又はコンデンサで構成されるリアククンス素子１２２Ａ（１２２Ｂ）と、リアククンス素子１２２Ａ（１２２Ｂ）のＯＮまたはＯＦＦを制御するＰＩＮダイオード１２１Ａ（１２１Ｂ）と、ＰＩＮダイオード１２１Ａ（１２１Ｂ）に流れる電流値を調整する抵抗Ｒと、を備えている。
【００１９】
誤り訂正部１６は、例えば、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)がビダビ符号やターボ符号などを用いた誤り訂正処理を行う。
【００２０】
制御部１８からの信号がＯＮの場合、ＰＩＮダイオード１２１Ａ（１２１Ｂ）にデジタル変調信号が流れ、アンテナ１１Ａ（１１Ｂ）の整合条件は、リアクタンス素子Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３で設定される。一方、制御部１８からの信号がＯＦＦの場合、アンテナ１１Ａ（１１Ｂ）の整合条件は、リアクタンス素子Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３、１２２Ａ（１２２Ｂ）で設定される。
【００２１】
次に、整合回路１２Ａ、１２Ｂの整合条件を、図４及び図５を用いて説明する。
図４は、アンテナ性能が最も高く確保できる整合条件を示した、「周波数」対「Voltage Standing Wave Ratio」（以下、「ＶＳＷＲ」と表記する）についての特性(以下、「周波数対ＶＳＷＲ特性」とよぶ)を示すグラフである。共振周波数ｆ０を所望のチャンネルの周波数ｆｄとほぼ等しく設定し、ｆ０におけるＶＳＷＲ値が最小となるように整合回路の定数を設定する。一方、図５は、アンテナ性能が最も高く確保できる整合条件（これを「初期整合条件」とよぶ）とは異なる所定の整合条件を適用されていることを示した周波数対ＶＳＷＲについての特性グラフである。共振周波数ｆ０は、所望のチャンネルの周波数ｆｄと△ｆだけずらして設定する。
【００２２】
本発明者らの実験によれば、受信アンテナにホイップアンテナを用い、受信信号の周波数が４７０ＭＨｚから７７０ＭＨｚの場合、△ｆは７０ＭＨｚ程度であれば、アンテナ性能が最も高い整合条件（初期整合条件）に対して、１ｄＢ程度の不整合損失で、かつ他方のアンテナの結合劣化が改善されることを確認している。
【００２３】
次に、制御部１８の構成について、図６を用いて詳細に説明する。
制御部１８は、図６に示すように、判定パラメータ記憶手段１８１と、受信方式切替手段１８２と、ダイバーシチ効果判定手段１８３と、を備えている。
このうち、判定パラメータ記憶手段１８１は、ＲＯＭやＲＡＭで構成される制御に必要なパラメータを予め記憶している。
一方、ダイバーシチ効果判定手段１８３は、受信品質判定部１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃから算出されたそれぞれの受信品質値、および判定パラメータ記憶手段１８１に記録されている効果判定閾値により、ダイバーシチ効果があるかを判定し、判定結果を受信方式切替手段１８２へ出力する。
他方、受信方式切替手段１８２は、受信品質判定部１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃから算出されたそれぞれの受信品質値、およびダイバーシチ効果判定手段１８３からの効果判定結果、判定パラメータ記憶手段１８１に記録されている受信状態判定閾値により、受信方式の切替判定を行い、切替が必要と判断された場合には合成部１５の電源のＯＮ又はＯＦＦの切替や、整合回路１２Ａ（１２Ｂ）の整合条件を切替える。
【００２４】
以上のように構成された携帯無線機１０について、図７から図９を用いてその動作を説明する。
（Ｉ）まず、単ブランチ受信時の動作について、図７を用いて説明する。
初めに、受信品質判定部１７Ａ（または１７Ｂ）により、現在受信中のブランチの受信品質値を得る（ステップＳ１１）。次に、受信方式切替手段１８２によって、得られた受信品質値と、判定パラメータ記憶手段１８１に記録されている受信状態判定閾値とを比較する（ステップＳ１２）。そして、現在の受信品質値が、高レベルの受信状態判定閾値よりも小さい、かつ、低レベルの受信状態判定閾値よりも大きい場合は、ダイバーシチ受信が必要と判断し、ステップＳ１３へ移行する。それ以外の場合は、ダイバーシチ受信は不要と判断し、ステップＳ１５へ移行する。
【００２５】
ダイバーシチ受信が必要と判断されると、制御部１８によって、合成部１５の電源をＯＮする(ステップＳ１３)。次に、スイッチＳＷを切替え、ダイバーシチ受信を行うと共に、整合回路１２Ａ、１２Ｂの整合条件を、ＰＩＮダイオード１２１Ａ（または１２１Ｂ）をＯＦＦにすることにより、図５に示す条件に切替える(ステップＳ１４)。そして、図８に示すダイバーシチ受信時の処理を行う。
一方、ダイバーシチ受信は不要と判断されると、そのまま単ブランチ受信時の動作を繰り返す（ステップＳ１５）。
【００２６】
（ＩＩ）次にダイバーシチ受信時の動作を、図８を用いて説明する。
初めに、受信品質判定部１７Ａ、１７Ｂ、１７ＣにおいてブランチＡ、Ｂ、および合成後の各受信品質値を得る(ステップＳ２１)。次に、受信方式切替手段１８２によって、得られたブランチＡとブランチＢの受信品質を比較し、受信品質の良いブランチを判定する(ステップＳ２２)。次に、受信品質が良いブランチの受信品質値と、判定パラメータ記憶手段１８１に記録されている受信状態判定閾値とを比較する(ステップＳ２３)。
受信品質が良いブランチの受信品質値が高レベル受信状態判定閾値以上、もしくは低レベル受信状態判定閾値以下の場合は、ダイバーシチ受信は不要と判断し、それ以外の場合はダイバーシチ受信が必要と判断する。
【００２７】
ダイバーシチ受信が不要と判断された場合は、受信品質が良いブランチヘスイッチＳＷを切替えると共に、整合回路１２Ａ、１２Ｂの整合条件を、ＰＩＮダイオード１２１Ａ、１２１ＢをＯＮにすることにより図４に示す条件に切替え、単ブランチ受信とする(ステップＳ２４)。次に制御部１８によって、合成部１５の電源をＯＦＦし、図７に示す単ブランチ受信時の処理を行う(ステップＳ２５)。
一方、ダイバーシチ受信が必要と判断された場合には、ダイバーシチ効果判定手段１８３によって、受信品質の良いブランチの受信品質値と、合成後の受信品質値の差(以下、「ダイバーシチ効果」という)を計算する(ステップＳ２６)。次に、得られたダイバーシチ効果と、判定パラメータ記憶手段１８１に記録されている効果判定閾値とを比較する(ステップＳ２７)。
【００２８】
ここで、ダイバーシチ効果が効果判定閾値より小さい場合は、ダイバーシチ受信の効果がないと判断し、ステップＳ２８へ移行する。即ち、ダイバーシチ効果のない場合は、受信品質が良いブランチヘスイッチＳＷを切替えると共に、整合回路１２Ａ、１２Ｂの整合条件を、ＰＩＮダイオード１２１Ａ、１２１ＢをＯＮにすることにより、図４に示す条件に切替え、単ブランチ受信とする（ステップＳ２８）。次に、制御部１８によって、合成部１５の電源をＯＦＦし、図７に示す単ブランチ受信時の処理を行う（ステップＳ２９）。
一方、それ以外は、ダイバーシチ受信の効果があると判断し、ステップＳ３０へ移行する。即ち、ダイバーシチ受信の効果がある場合は、そのままダイバーシチ受信時の処理を行う。
【００２９】
ここで、図９を用いて、整合条件の切替えの具体例を説明する。
アンテナ１１Ａとアンテナ１１Ｂの２種類のアンテナで構成される合成ダイバーシチ受信機を搭載した携帯無線機１０において、アンテナ間結合による損失が生じる状態で、２種類のアンテナに図４の整合条件を適用した場合のアンテナ効率α２は、一方のアンテナがない場合のアンテナ効率α１と比較し、アンテナ１１Ａでは効率が△η１だけ劣化し、アンテナ１１Ｂでは効率が△η２だけ劣化したとする。その際、アンテナ効率の低下量△η２が低下量△η１に対して著しく大きい場合、ブランチ間レベル差が大きくなり、合成ダイバーシチ効果が低くなる。
【００３０】
そこで、制御部１８により整合回路１２ＡのＰＩＮダイオード１２１ＡをＯＮ、整合回路１２ＢのＰＩＮダイオード１２１ＢをＯＦＦに設定することにより、アンテナ間結合による効率劣化が小さい方のアンテナ１１Ａに図５の整合条件を適用し、かつ、アンテナ１１Ｂに図４の整合条件を適用する。このような整合条件を適用した場合のアンテナ効率をα３とする。その際、アンテナ間結合による損失は、アンテナ１１Ａで△η３、アンテナ１１Ｂで△η４となり、アンテナ効率α３のブランチ間レベル差（|ηＣ１−ηＣ２|）は、
【００３１】
（数１）
|ηＣ１−ηＣ２|＜|ηＢ１−ηＢ２|
但し、|ηＢ１−ηＢ２|；アンテナ効率α２での差
・・・（１）
【００３２】
となる。
また、２種類のアンテナに図４の整合条件を適用した場合のアンテナ１１Ｂでのアンテナ間結合による損失△η２と、２種類のアンテナにそれぞれ図４、図５の整合条件を適用した場合のアンテナ１１Ｂでのアンテナ間結合による損失△η４との間には、
△η４＜△η２                                    ・・・（２）
が成立する。
【００３３】
このように、本実施形態の携帯無線機１０によれば、合成ダイバーシチ起動時のみ、一方又は両方の整合条件を単ブランチ受信時に高いアンテナ性能が得られる条件（初期整合条件）と異なる所定の整合条件を適用するため、単ブランチ受信時のアンテナ性能を維持しつつ、合成ダイバーシチ起動時のアンテナ間結合劣化を軽減することが可能となる。
【００３４】
なお、本実施の形態では、Ｃ／Ｎ値を閾値に使用した場合について説明したが、パケットエラーやビットエラーなどＣ／Ｎ以外の受信品質を表すパラメータを用いた場合にも、同様の効果が得られる。
また、単ブランチ受信時に、図４の整合条件（初期整合条件）を適用するとしたが、受信品質が良い場合は、図５の整合条件を適用してもよい。また、ダイバーシチ受信時には、片側若しくは両方のアンテナに図５の整合条件を適用する構成としたが、受信品質が良い場合は図４の整合条件（初期整合条件）を適用してもよい。また、図８のステップＳ２４、Ｓ２８にて受信品質が良いブランチヘ切替える構成としたが、アンテナの利得が高い方へ切替えても良い。また、受信品質やダイバーシチ効果判定を算出する際は、瞬時値ではなく、ある一定時間の平均値を用いて算出しても良い。
また、単ブランチ受信時の利得低下がある程度許容できる場合は、整合条件の切替えを行わなくても、図５に示すように共振周波数ｆ０を受信チャンネルの周波数ｆｄからずらしておけば、ダイバーシチ受信時は高い利得が得られる。
【００３５】
また、整合回路１２Ａ、１２Ｂの整合条件の切替えにＰＩＮダイオード１２１Ａ、１２１Ｂを用いたが、バラクタなどの他の可変リアクタンス素子を用いても同様の効果が得られる。また、受信方式切替手段１８２の判定結果により、合成部１５のＯＮ，ＯＦＦに伴って、整合条件を切替える構成としたが、合成部１５のＯＮ，ＯＦＦの切替を行わず、整合条件のみ切替えても同様の効果が得られる。また、受信アンテナが３種類以上ある場合においても、同様の効果が得られる。
【００３６】
また、本実施形態では、整合回路１２Ａ、１２Ｂのリアクタンス素子の数が４種類の場合で説明したが、それ以外の数のリアクタンス素子で構成される整合回路でも同様の効果が得られる。また、図２の整合回路１２Ａ、１２ＢにコイルＬとコンデンサＣ２を装荷したが、当該素子を装荷しない場合でも同様の効果が得られる。また、抵抗ＲはＰＩＮダイオード１２１Ａ、１２１Ｂに流れる電流を調整できれば、他の箇所に装荷しても同様の効果が得られる。
【００３７】
(第２の実施形態)
次に、本発明の第２の実施形態に係る携帯無線機について、説明する。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
まず、本実施形態の携帯無線機の基本構成について図１０を用いて説明する。
携帯無線機２０は、図１０に示すように、第１の実施形態と同じ、２つのアンテナ１１Ａ及び１１Ｂと、２つのチューナ１３Ａおよび１３Ｂと、２つの復調部１４Ａおよび１４Ｂと、合成部１５と、誤り訂正部１６と、受信品質判定部１７Ａ、１７Ｂ及び１７Ｃと、受信方式の制御を行う制御部１８と、各単ブランチ受信および合成ダイバーシチ受信を切替えるスイッチＳＷとの他に、アンテナ１１Ａ及び１１Ｂのそれぞれに対してアンテナ性能が最も高く確保できる整合条件を適用させる整合回路２１Ａおよび整合回路２１Ｃと、アンテナ１１Ａ及び１１Ｂのそれぞれに対して設定される整合条件とは異なる所定の整合条件を適用させる整合回路２１Ｂおよび整合回路２１Ｄと、制御部１８での判定により整合回路２１Ａまたは整合回路２１Ｂ、及び整合回路２１Ｃまたは整合回路２１Ｄを切替えるスイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ３及びスイッチＳＷ４と、を備えている。
なお、整合回路２１Ａと整合回路２１Ｃは、図４に示す整合条件を適用する。一方、整合回路２１Ｂと整合回路２１Ｄは、図５に示す整合条件を適用する。
【００３８】
次に、制御部１８の構成について、図１１を用いて詳細に説明する。
制御部１８は、図１１に示すように、第１の実施形態と同一構成のものであり、判定パラメータ記憶手段１８１と、受信方式切替手段１８２と、ダイバーシチ効果判定手段１８３と、を備えているが、第１の実施形態とは異なり、受信方式切替手段１８２の出力が、スイッチＳＷの他に、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４にも接続されている。
【００３９】
以上のように構成された携帯無線機２０について、図７から図９を用いてその動作を説明する。
（Ｉ）まず、単ブランチ受信時の動作について、図７を用いて説明する。
初めに、受信品質判定部１７Ａ（または１７Ｂ）により、現在受信中のブランチの受信品質値を得る（ステップＳ１１）。次に、受信方式切替手段１８２によって、得られた受信品質値と、判定パラメータ記憶手段１８１に記録されている受信状態判定閾値とを比較する。そして、現在の受信品質値が、高レベルの受信状態判定閾値よりも小さい、かつ、低レベルの受信状態判定閾値よりも大きい場合は、ダイバーシチ受信が必要と判断し、ステップＳ１３へ移行する。それ以外の場合は、ダイバーシチ受信は不要と判断し、ステップＳ１５へ移行する（ステップＳ１２）。
【００４０】
ダイバーシチ受信が必要と判断されると、制御部１８によって、合成部１５の電源をＯＮする(ステップＳ１３)。次に、スイッチＳＷを切替え、ダイバーシチ受信を行うと共に、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４を切替え、図５に示す整合状態の整合回路２１Ｂ、２１Ｄに設定する(ステップＳ１４)。そして、図８に示すダイバーシチ受信時の処理を行う。
一方、ダイバーシチ受信を不要と判断してステップＳ１５へ移行すると、そのまま単ブランチ受信時の動作を繰り返す。
【００４１】
（ＩＩ）次にダイバーシチ受信時の動作を、図８を用いて説明する。
初めに、受信品質判定部１７Ａ、１７Ｂ、１７ＣによりブランチＡ、Ｂ、および合成後の各受信品質値を得る(ステップＳ２１)。
次に、受信方式切替手段１８２によって、得られたブランチＡとブランチＢの受信品質を比較し、受信品質の良いブランチを判定する(ステップＳ２２)。
次に、受信品質が良いブランチの受信品質値と、判定パラメータ記憶手段１８１に記録されている受信状態判定閾値とを比較する。そして、受信品質が良いブランチの受信品質値が高レベル受信状態判定閾値以上、もしくは低レベル受信状態判定閾値以下の場合は、ダイバーシチ受信は不要と判断し、ステップＳ２４へ移行する。それ以外の場合は、ダイバーシチ受信が必要と判断し、ステップＳ２６へ移行する(ステップＳ２３)。
【００４２】
ダイバーシチ受信が不要と判断された場合は、ステップＳ２４において、受信品質が良いブランチヘスイッチＳＷを切替えると共に、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４を切替え、図４に示す整合状態の整合回路２１Ａ、２１Ｃに設定し、単ブランチ受信とする。次に制御部１８によって、合成部１５の電源をＯＦＦし(ステップＳ２５)、図７に示す単ブランチ受信時の処理を行う。
【００４３】
一方、ダイバーシチ受信が必要と判断された場合には、ステップＳ２６において、ダイバーシチ効果判定手段１８３によって、前述した「ダイバーシチ効果（合成後の受信品質値の差）」を計算する。次に、得られたダイバーシチ効果と、判定パラメータ記憶手段１８１に記録されている効果判定閾値とを比較する。そして、ダイバーシチ効果が効果判定閾値より小さい場合は、ダイバーシチ受信の効果がないと判断し、そのままステップＳ２８へ移行する。それ以外は、ダイバーシチ受信の効果があると判断する(ステップＳ２７)。
【００４４】
ダイバーシチ効果のない場合は、受信品質が良いブランチヘスイッチＳＷを切替えると共に、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４を切替え、図４に示す整合状態の整合回路２１Ａ、２１Ｃに設定し、単ブランチ受信とする（ステップＳ２８）。次に、制御部１８によって、合成部１５の電源をＯＦＦし、図７に示す単ブランチ受信時の処理を行う（ステップＳ２９）。
一方、ダイバーシチ受信の効果がある場合は、そのままダイバーシチ受信時の処理を行う（ステップＳ３０）。
【００４５】
ここで、図９を用いて、整合条件の切替えの具体例を説明する。
アンテナ１１Ａとアンテナ１１Ｂの２種類のアンテナで構成される合成ダイバーシチ受信機を搭載した本実施形態の携帯無線機２０において、アンテナ間結合による損失が生じる状態で、２種類のアンテナに図４の整合条件を適用した場合のアンテナ効率α２は、一方のアンテナがない場合のアンテナ効率α１と比較し、アンテナ１１Ａでは効率が△η１だけ劣化し、アンテナ１１Ｂでは効率が△η２だけ劣化したとする。その際、Δη２がΔη１に対して著しく大きい場合、ブランチ間レベル差が大きくなり、合成ダイバーシチ効果が低くなる。
【００４６】
そこで、制御部１８によりスイッチＳＷ１〜ＳＷ４を切替え、アンテナ間結合による効率劣化が小さいアンテナ１１Ａの方に図５の整合条件を適用し、かつアンテナ１１Ｂに図４の整合条件を適用する。その際、第１の実施形態と同様に、アンテナ間結合による損失は、アンテナ１１Ａで△η３、アンテナ１１Ｂで△η４となり、ブランチ間のアンテナ効率α３での差は、前述した（１）式が成立する。
また、第１の実施形態と同様に、２種類のアンテナに図４の整合条件を適用した場合のアンテナ１１Ｂでのアンテナ間結合による損失△η２と、２種類のアンテナにそれぞれ図４、図５の整合条件を適用した場合のアンテナ１１Ｂでのアンテナ間結合による損失△η４との間には、前述した（２）式が成立する。
【００４７】
このように、本実施形態の携帯無線機２０によれば、合成ダイバーシチ起動時のみ、一方又は両方の整合条件を単ブランチ受信時に高いアンテナ性能が得られる所定の条件と異なる条件を適用するため、単ブランチ受信時のアンテナ性能を維持しつつ、合成ダイバーシチ起動時のアンテナ間結合劣化を軽減することが可能となる。
なお、本実施形態でも、Ｃ／Ｎ値を閾値に使用した場合について説明したが、パケットエラーやビットエラーなどＣ／Ｎ以外の受信品質を表すパラメータを用いた場合にも、同様の効果が得られる。
【００４８】
また、本実施形態でも、単ブランチ受信時に、図４の整合条件を適用する構成としたが、受信品質が良い場合は、図５の整合条件を適用してもよい。また、ダイバーシチ受信時には、片側若しくは両方のアンテナに図５の整合条件を適用する構成としたが、受信品質が良い場合は図４の整合条件を適用してもよい。また、本実施形態でも、図８のステップＳ２４、Ｓ２８にて受信品質が良いブランチヘ切替える構成としたが、アンテナの利得が高い方へ切替えても良い。
また、本実施形態でも、受信品質や、ダイバーシチ効果判定を算出する際は、瞬時値ではなく、ある一定時間の平均値を用いて算出しても良い。
また、本実施形態でも、受信方式切替手段１８２の判定結果により、合成部１５のＯＮ，ＯＦＦに伴って、整合条件を切替えるとしたが、合成部１５のＯＮ，ＯＦＦの切替を行わず、整合条件のみ切替えても同様の効果が得られる。
また、本実施形態でも、受信アンテナが３種類以上ある場合においても、同様の効果が得られる。
【００４９】
(第３の実施形態)
次に、本発明の第３の実施形態に係る携帯無線機について、図１２を参照しながら説明する。
まず、本実施形態の携帯無線機３０の基本構成について説明する。なお、本発明は複数アンテナを有するＭＩＭＯ方式の携帯無線機に適応できるものであり、本実施形態では、受信アンテナが４本とするＭＩＭＯ方式の受信構成のものを示す。また、本実施形態において、第１、第２の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
【００５０】
本実施形態の携帯電話機３０は、図１２に示すように、４種類のアンテナ１１Ａ〜１１Ｄと、４種類のアンテナそれぞれに対してアンテナ性能が最も高く確保できる整合条件を設定させる、各アンテナに対応してそれぞれ設けた４つの整合回路１２Ａ〜１２Ｄと、復調された信号から受信品質を表すＣ／Ｎまたは通信速度（スループット）を算出する受信品質判定部１７と、制御部１８とを備えるほか、さらに、ＭＩＭＯ、ＳＩＭＯ、ＳＩＳＯ方式の信号処理回路３１と、アプリケーション検出回路３２とを備えている。
【００５１】
受信品質判定部１７では、Ｃ／Ｎまたはスループットの状況を監視しつつ、ユーザが使用しているアプリケーションに必要とされる条件（通信容量）から、適切な方式を判定する。
例えば、音声などの通信容量が小さい通信を行う場合はＳＩＳＯ方式を判定し、映画などの通信容量が大きい通信を行う場合はＭＩＭＯ方式を判定する。また、同じアプリケーションにおいても、受信品質により２×２ＭＩＭＯ方式や４×４ＭＩＭＯ方式のように受信本数を減らした受信方式を判定する。また、信号処理負荷や消費電力などの低減を目的とした方式の判定を行ってもよい。また、全体の、または個々のアンテナの受信品質の状況（受信レベル）に応じて判定を行ってもよい。また、受信信号から携帯無線機３０の移動速度を検出して、その速度に応じて判定を行ってもよい。そして、受信品質判定部１７で判定された受信する方式及びアンテナに応じて、信号処理回路３１および整合回路１２Ａ〜１２Ｄへ制御信号を送ることで制御する。
【００５２】
信号処理回路３１は、入力されたデジタル信号からＭＩＭＯまたはＳＩＭＯまたはＳＩＳＯ方式の信号処理を行う。アプリケーション検出回路３２は、ユーザが使用しているアプリケーションの検出を行う。
【００５３】
従って、このような本実施形態の携帯無線機３０によれば、合成ダイバーシチ方式の場合と同様に、複数のアンテナを同時に動作させる必要があるＭＩＭＯ方式の場合、複数のアンテナを用いてＭＩＭＯ方式の受信時のみ、一部または全ての整合条件を単ブランチ受信時に高いアンテナ性能が得られる所定の条件と異なる条件を適用するため、単ブランチ受信時のアンテナ機能を維持しつつ、ＭＩＭＯ受信時のアンテナ間結合劣化を軽減することが可能となる。
【００５４】
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、例えば２本のアンテナの場合、ダイバーシチ起動時のみ、片側又は両方のアンテナに、アンテナ素子それぞれ個別に対して設定される初期整合条件とは異なる所定の整合条件を適用することにより、単ブランチ受信時のアンテナ性能を維持しつつ、ダイバー起動時のアンテナ間結合劣化を軽減できるという効果を有し、デジタル変調信号をダイバーシチ受信する携帯無線機等として有用である。また、ＭＩＭＯ方式の受信機を搭載した携帯無線機においても、アンテナ素子それぞれ個別に対して設定される初期整合条件とは異なる所定の整合条件を適用することにより、単ブランチ受信時（ＳＩＭＯまたはＳＩＳＯ受信時）または一部のブランチ受信時（受信本数を減らしたＭＩＭＯ受信時）のアンテナ性能を維持しつつ、ＭＩＭＯ動作時のアンテナ間結合劣化を軽減できるという効果を有し、デジタル変調信号をＭＩＭＯ受信する携帯無線機等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るダイバーシチ受信機を搭載した携帯無線機の基本構成図
【図２】同携帯無線機の整合回路の構成図
【図３】同携帯無線機の整合回路の変形例を示す構成図
【図４】同携帯無線機の単ブランチ受信時に適用される整合条件を示す周波数対ＶＳＷＲ特性のグラフ
【図５】同携帯無線機のダイバーシチ受信時に適用される整合条件を示す周波数対ＶＳＷＲ特性のグラフ
【図６】同携帯無線機の制御部の構成を示すブロック図
【図７】同携帯無線機の単ブランチ受信時における動作を示すフローチャート
【図８】同携帯無線機のダイバーシチ受信時における動作を示すフローチャート
【図９】同携帯無線機での整合回路の切替えの際のアンテナ効率を示す説明図
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るダイバーシチ受信機を搭載した携帯無線機の基本構成図
【図１１】同携帯無線機の制御部の構成を示すブロック図
【図１２】本発明の第３の実施形態に係るＭＩＭＯ方式の受信機を搭載した携帯無線機の基本構成図
【符号の説明】
【００５７】
１０、２０、３０  携帯無線機
１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ  アンテナ
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ  整合回路
１２１Ａ、１２１Ｂ  ＰＩＮダイオード（高周波スイッチ）
１２２Ａ、１２２Ｂ  リアクタンス素子
１３Ａ、１３Ｂ  チューナ
１４Ａ、１４Ｂ  復調部
１５  合成部（合成ダイバーシチ処理部）
１６  誤り訂正部
１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄ  受信品質判定部
１８  制御部(制御手段)
１８１  判定パラメータ記憶手段
１８２  受信方式切替手段
１８３  ダイバーシチ効果判定手段
３１  信号処理回路（ＭＩＭＯおよびＳＩＭＯおよびＳＩＳＯ方式）
３２  アプリケーション検出回路
ＳＷ、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４  スイッチ（切替手段）
【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】
2007094050.tif 000015
【図２】
2007094050.tif 000016
【図３】
2007094050.tif 000017
【図４】
2007094050.tif 000018
【図５】
2007094050.tif 000019
【図６】
2007094050.tif 000020
【図７】
2007094050.tif 000021
【図８】
2007094050.tif 000022
【図９】
2007094050.tif 000023
【図１０】
2007094050.tif 000024
【図１１】
2007094050.tif 000025
【図１２】
2007094050.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成20年12月4日(2008.12.4)
【手続補正１】
【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】
複数のアンテナ素子と、
前記各アンテナ素子で受信した受信信号を合成する合成ダイバーシチ処理部と、
前記各アンテナでの受信品質に応じて、前記各アンテナ素子に個別に設定されている初期整合条件とは異なる、所定の整合条件を前記各アンテナ素子に適用する整合条件切替手段と、
を備え、
前記整合条件切替手段は、
前記各アンテナ素子の整合条件を、前記所定の整合条件に切替える切替手段と、
前記合成ダイバーシチ処理部の合成処理動作の動作状態に対応して前記切替手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記合成ダイバーシチ処理部の合成処理動作が停止しているときに、前記各アンテナ素子に対してそれぞれ前記初期整合条件を適用し、前記合成ダイバーシチ処理部が合成処理動作を行っているときに、前記各アンテナ素子に対して前記初期整合条件とは異なる、前記所定の整合条件を適用するように前記切替手段を制御する携帯無線装置。
【請求項２】
複数のアンテナ素子と、
前記各アンテナ素子で受信した受信信号を合成する合成ダイバーシチ処理部と、
前記各アンテナでの受信品質に応じて、前記各アンテナ素子に個別に設定されている初期整合条件とは異なる、所定の整合条件を前記各アンテナ素子に適用する整合条件切替手段と、
を備え、
前記整合条件切替手段は、
前記各アンテナ素子の整合条件を、前記所定の整合条件に切替える切替手段と、
前記合成ダイバーシチ処理部の合成処理動作の動作状態に対応して前記切替手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
合成ダイバーシチ受信時には、前記所定の整合条件とは異なる所定の整合条件を適用し、かつ、単ブランチ受信時には、アンテナ素子個別に対して適した整合条件を適用するように制御する携帯無線装置。
【請求項３】
複数のアンテナ素子と、
前記各アンテナ素子で受信した受信信号を多入力多出力方式（ＭＩＭＯ方式）により処理する多入力多出力方式の信号処理部と、
前記各アンテナでの受信品質に応じて、前記各アンテナ素子に対してそれぞれ個別に設定されている初期整合条件とは異なる、所定の整合条件を前記各アンテナ素子に適用する整合条件切替手段と、
を備え、
所定の整合条件切替手段は、
前記各アンテナ素子の整合条件を、前記所定の整合条件に切替える切替手段と、
前記信号処理部の処理動作の動作状態に対応して前記切替手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記信号処理部の一部の処理動作が停止しているときに、前記各アンテナ素子に対してそれぞれ前記初期整合条件を適用し、前記信号処理部が処理動作を行っているときに、前記各アンテナ素子に対してそれぞれ個別に設定されている前記初期整合条件とは異なる、前記所定の整合条件を適用するように前記切替手段を制御する携帯無線装置。
【請求項４】
複数のアンテナ素子と、
前記各アンテナ素子で受信した受信信号を多入力多出力方式（ＭＩＭＯ方式）により処理する多入力多出力方式の信号処理部と、
前記各アンテナでの受信品質に応じて、前記各アンテナ素子に対してそれぞれ個別に設定されている初期整合条件とは異なる、所定の整合条件を前記各アンテナ素子に適用する整合条件切替手段と、
を備え、
所定の整合条件切替手段は、
前記各アンテナ素子の整合条件を、前記所定の整合条件に切替える切替手段と、
前記信号処理部の処理動作の動作状態に対応して前記切替手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
ＭＩＭＯ受信時には、前記所定の整合条件とは異なる整合回路を適用し、かつ、単ブランチ受信時（ＳＩＭＯまたはＳＩＳＯ受信時）または一部のブランチ受信時（受信本数を減らしたＭＩＭＯ受信時）には、アンテナ素子個別に対して適した整合条件を適用するように制御する携帯無線装置。
【国際調査報告】
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