(57)【要約】【課題】通信速度の高速化を実現する無線通信システムを提供する。【解決手段】第１のアンテナ１０と第２のアンテナ２０との間で無線通信を行う無線通信システム１であって、第１のアンテナ１０及び第２のアンテナ２０は、それぞれ複数のアンテナ素子１１、２１からなり、該複数のアンテナ素子１１、２１は、３軸方向に互いに直交する偏波面をそれぞれ形成し、第１のアンテナ１０における各アンテナ素子１１が形成する偏波面が、第２のアンテナ２０の各アンテナ素子２１が形成する偏波面に対して相対向する位置に、第１のアンテナ１０及び第２のアンテナ２０が配置され、第１のアンテナ１０及び第２のアンテナ２０は、互いに相対向する位置に偏波面を形成する各アンテナ素子１１、２１との間で通信を行う。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のアンテナと第２のアンテナとの間で無線通信を行う無線通信システムであって、
上記第１のアンテナは、３軸方向に互いに直交する偏波面をそれぞれ形成する複数のアンテナ素子からなり、
上記第２のアンテナは、３軸方向に互いに直交する偏波面をそれぞれ形成する複数のアンテナ素子からなり、
上記第１のアンテナ及び上記第２のアンテナは、上記第１のアンテナにおける各アンテナ素子が形成する偏波面が、上記第２のアンテナの各アンテナ素子が形成する偏波面に対して相対向する位置に配置され、互いに相対向する位置に偏波面を形成する各アンテナ素子との間で互いに独立して通信を行うことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
上記第１のアンテナ又は上記第２のアンテナにおける少なくとも一方のアンテナには、異なる軸方向の電波による干渉を補正する補正手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項３】
３軸方向に互いに直交する偏波面をそれぞれ形成する複数のアンテナ素子を有するアンテナを用いて無線通信を行う無線通信システムの通信方法であって、
第１のアンテナにおける各アンテナ素子が形成する偏波面が、第２のアンテナの各アンテナ素子が形成する偏波面に対して相対向する位置に、上記第１のアンテナ及び上記第２のアンテナを配置し、
上記第１のアンテナ及び上記第２のアンテナが、互いに相対向する位置に偏波面を形成する各アンテナ素子との間で互いに独立して通信を行うことを特徴とする無線通信システムの通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアンテナを用いて無線通信を行う無線通信システム及びその通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信機能は、パーソナルコンピュータ等の情報処理機器や、携帯電話機及びＰＤＡ(Personal Digital Assistance)等の通信端末機器に限らず、オーディオ機器、ビデオ機器、カメラ機器、及びプリンタにも搭載されている。無線通信機能が様々な機器に搭載されるのに伴って、電波を送受信するアンテナに関して、様々な形態・特性を有するものが要求されている。
【０００３】
このような無線通信機能を有する機器には、送信側の無線機器と受信側の無線機器との間の通信速度を速くするため、複数のアンテナを搭載して異なる偏波により送信又は受信するものがある。複数の異なる偏波により通信を行う場合には、理論上偏波面が少しでも異なれば、それぞれの偏波面に対応するアンテナを用いて通信を行うことができるが、実際には各偏波面同士に生じる干渉を抑えるため互いの偏波面が直交になるように、それぞれの偏波面に対応したアンテナを無線機器に搭載しなければならない。
【０００４】
このような機器ではアンテナの占有領域が大きくなってしまう。特許文献１には、このような問題を解決するため、固体電解質からなる基板の両面に、互いに直交する偏波を受信及び／又は送信する２つの導電性プラスチック製のアンテナパターンが配設されてなるアンテナ装置が記載されている。
【０００５】
続いて、送信用アンテナ及び受信用アンテナによって形成される偏波面に応じた通信感度の変化に関して説明する。例えば、図１４に示すように、ＸＹＺ軸からなる直交三次元座標上において、Ｚ軸上に離れた設置点Ｇ及び設置点Ｈに、それぞれ送信用アンテナ３０及び受信用アンテナ４０を設置して通信を行うものとする。
【０００６】
ここで、各設置点において、各ＸＹＺ軸方向を長手方向として互いに直交する３つのアンテナ素子を設置した場合には、送信用アンテナ３０の各アンテナ素子が形成する偏波面に対して、受信用アンテナ４０の各アンテナ素子が形成する偏波面を相対向させて、受信側及び送信側にある３つのアンテナ素子の間で独立した３つの偏波により通信を行うことができると考えられる。
【０００７】
しかしながら、Ｚ軸方向を長手方向とした送信用アンテナ３０のアンテナ素子から送信される電波の伝搬成分は、送信用アンテナ３０と受信用アンテナ４０の位置がＺ軸方向の同一直線延長上であるため、設置点Ｈに到達するまでに大きく減衰して、受信用アンテナ４０のアンテナ素子で受信することができない。したがって、通信を行うのに有効に用いられる偏波面は、Ｘ軸を中心軸とした放射方向及びＹ軸を中心とした放射方向に形成されるため、受信側及び送信側にある２つのアンテナ素子の間で互いに独立して通信を行うことになる。
【０００８】
また、通信に用いられている波長の数倍程度に離間された位置に送信用アンテナと受信用アンテナを配置した近距離通信を行う場合、及び、この波長に対して十分離れた距離に離間して送信用アンテナと受信用アンテナを配置した長距離通信を行う場合のいずれにも、上述したように互いに独立した偏波を用いた通信が行われている。
【０００９】
そして、このような近距離通信では、コネクタ等で接触させて電気的に接続した通信の代わりとして、例えば非接触型ＩＣカードなどがあり、長距離通信にはない特長をいかした通信速度の高速化が望まれる。
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−１８４５６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、従来の二次元直交偏波を用いた通信方法よりもさらに通信速度の高速化を実現する無線通信システム及びその通信方法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】
【００１２】
上述の課題を解決するために、本発明に係る無線通信システムは、第１のアンテナと第２のアンテナとの間で無線通信を行う無線通信システムであって、上記第１のアンテナは、３軸方向に互いに直交する偏波面をそれぞれ形成する複数のアンテナ素子からなり、上記第２のアンテナは、３軸方向に互いに直交する偏波面をそれぞれ形成する複数のアンテナ素子からなり、上記第１のアンテナ及び上記第２のアンテナは、上記第１のアンテナにおける各アンテナ素子が形成する偏波面が、上記第２のアンテナの各アンテナ素子が形成する偏波面に対して相対向する位置に配置され、互いに相対向する位置に偏波面を形成する各アンテナ素子との間で互いに独立して通信を行うことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る無線通信システムの通信方法は、３軸方向に互いに直交する偏波面をそれぞれ形成する複数のアンテナ素子を有するアンテナを用いて無線通信を行う無線通信システムの通信方法であって、第１のアンテナにおける各アンテナ素子が形成する偏波面が、第２のアンテナの各アンテナ素子が形成する偏波面に対して相対向する位置に、上記第１のアンテナ及び上記第２のアンテナを配置し、上記第１のアンテナ及び上記第２のアンテナが、互いに相対向する位置に偏波面を形成する各アンテナ素子との間で互いに独立して通信を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、上記第１のアンテナ及び上記第２のアンテナがそれぞれ互いに偏波面が直交する状態で３軸方向に形成されたアンテナ素子からなり、さらに上記第１のアンテナの各アンテナ素子が形成する偏波面が、上記第２のアンテナの各アンテナ素子が形成する偏波面に対して相対向する位置に上記第１のアンテナ及び上記第２のアンテナを配置することにより、同一周波数で３つの独立した偏波により通信することにより、通信速度を高速化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
まず、本実施の形態に係る無線通信システム１の構成と動作について説明する。無線通信システム１は、図１〜３に示すＸＹＺ軸からなる直交三次元座標に設置されてなる送信用アンテナ１０と受信用アンテナ２０とからなり、これらのアンテナ間で信号の伝送を行うものである。
【００１７】
送信用アンテナ１０は、中心点１０ａから各ＸＹＺ軸方向をそれぞれ長手方向とした送信素子１１ｘ、１１ｙ、１１ｚ（以下、個別に説明する場合を除いて送信素子１１と総称する。）から構成される。各送信素子１１は、指向性をもつアンテナ素子であって、例えばダイポールアンテナを用いると、送信素子１１ｘがＸ軸を中心軸とした放射方向に、送信素子１１ｙがＹ軸を中心軸とした放射方向に、送信素子１１ｚがＺ軸を中心軸とした放射方向に、それぞれ偏波面を形成する。よって、送信用アンテナ１０は、互いに直交した３つの偏波面を形成するので、３つの独立した偏波を送信することができる。
【００１８】
また、各送信素子１１は、全て同一の周波数の電波を放出するものとする。このようにすることで、送信用アンテナ１０は、全て同一の特性を持つアンテナ素子を用いることができ、異なる周波数毎に複数の搬送波生成回路を備える必要がない。このように、複数の互いに独立した偏波を用いて通信を行う場合には、一般的に上述した利点により、同一の周波数の電波が用いられている。
【００１９】
ここで、アンテナの特性上、送信素子１１ｘ、１１ｙ、１１ｚから放出される電波の伝搬成分が、それぞれＸ軸延長上、Ｙ軸延長上、Ｚ軸延長上に近づくにつれて０に収束する。このように、各送信素子１１は、その長手方向延長上へ電波を放出することができない。
【００２０】
受信用アンテナ２０は、中心点２０ａから各ＸＹＺ軸方向をそれぞれ長手方向とする受信素子２１ｘ、２１ｙ、２１ｚ（以下、個別に説明する場合を除いて受信素子２１と総称する。）から構成される。また、各受信素子２１は、例えばダイポールアンテナ等の指向性をもつアンテナ素子であって、受信素子２１ｘがＸ軸を中心軸とした放射方向に、受信素子２１ｙがＹ軸を中心軸とした放射方向に、受信素子２１ｚがＺ軸を中心軸とした放射方向に、それぞれ偏波面を形成する。このように、受信用アンテナ２０では、互いに直交した３つの偏波面を形成するので、３つの独立した偏波を受信することができる。また、各受信素子２１は、全て同一の周波数の電波を放出するものとする。
【００２１】
ここで、アンテナの特性上、受信素子２１ｘ、２１ｙ、２１ｚから放出される電波の伝搬成分が、それぞれＸ軸延長上、Ｙ軸延長上、Ｚ軸延長上に近づくにつれて０に収束する。このように、各受信素子２１は、その長手方向延長上から伝搬してくる電波を受信することができない。
【００２２】
次に、ＸＹＺ軸からなる直交三次元座標上において、図１〜３に示される位置関係に送信用アンテナ１０及び受信用アンテナ２０を設置した場合の通信感度に関して、以下説明する。本実施形態では、アンテナ間の距離が、通信に用いられる波長の数倍程度に離れた近距離での通信に注目し、送信用アンテナ１０と受信用アンテナ２０との間での通信速度を高速化することを目的とする。
【００２３】
まず、図１に示すように、送信用アンテナ１０の設置位置を原点（０、０、０）とし、受信用アンテナ２０が原点に対して波長λの数倍程度離れた位置、すなわち座標が（０、０、４λ）となるように配置する。この場合、送信素子１１ｘの長手方向が受信素子２１ｘの長手方向に対して平行な位置に、及び、送信素子１１ｙの長手方向が受信素子２１ｙの長手方向に対して平行な位置になる。したがって、送信素子１１ｘ及び受信素子２１ｘがそれぞれ形成する偏波面が相対向するとともに、送信素子１１ｙ及び受信素子２１ｙがそれぞれ形成する偏波面が相対向するので、２つの独立した偏波により通信を行うことができる。しかしながら、送信素子１１ｚの長手方向と受信素子２１ｚの長手方向とが同一直線延長上に位置するため、送信素子１１ｚと受信素子２１ｚとの間では通信することができない。
【００２４】
これに対して、図２に示すように、送信用アンテナ１０の設置位置を原点（０、０、０）とし、受信用アンテナ２０の設置位置の座標が（４λ、４λ、４λ）となるように配置する。この場合には、各送信素子１１の長手方向が各受信素子２１の長手方向に対してそれぞれ平行となるため、互いに独立した３つの偏波で通信を行うことができる。
【００２５】
また、図３に示すように、例えば、送信用アンテナ１０の設置位置を原点（０、０、０）として、受信用アンテナ２０の設置位置の座標が（４λ、０、４λ）となるように配置されている場合も同様に、各送信素子１１の長手方向が各受信素子２１の長手方向に対してそれぞれ平行となるため、互いに独立した３つの偏波によって通信を行うことができる。
【００２６】
したがって、例えば、１つの偏波でｋ［ｂｐｓ］のデータレートで情報を送れるとすると、図１及び上述した従来の無線通信で用いられる配置では、無線通信システム１全体のデータレートが２ｋ［ｂｐｓ］となるが、図２及び図３に示す配置では無線通信システム１全体のデータレートが３ｋ［ｂｐｓ］となる。
【００２７】
よって、図２及び図３に示すように送信用アンテナ１０及び受信用アンテナ２０を配置した場合には、従来のアンテナの配置位置に比べて、通信用のチャンネルを１つ増加するので、無線通信システム１全体での通信速度を高速化することができる。
【００２８】
また、図１に示すアンテナの配置では、送信素子１１ｚの長手方向と受信素子２１ｚの長手方向が同一直線延長上に位置するため、送信素子１１ｚと受信素子２１ｚとの間では通信を行うことができないが、Ｘ軸に直交する平面、すなわちＹＺ平面上に反射素子を用いることによって、送信素子１１ｚと受信素子２１ｚとの偏波面を相対向させて、３つの独立した偏波で通信可能とすることもできる。
【００２９】
さらに、上述したような、３つの独立した偏波を用いて通信を行うことを可能とする送信用アンテナ１０と受信用アンテナ２０の配置は、個々のアンテナ素子を異なる場所に設置するようにしても良い。例えば、図４に示すように、送信用アンテナ１０の設置位置ＡをＸＹＺ座標の原点（０、０、０）として、受信用アンテナ２０のアンテナ素子２１ｚを座標Ｂ１（４λ、０、０）に、アンテナ素子２１ｘ、２１ｙを座標Ｂ２（０、０、４λ）に設置しても、各送信素子１１の長手方向に対して各受信素子２１の長手方向が平行となり、無線通信システム１全体でデータレート３ｋ［ｂｐｓ］で通信を行うことができる。
【００３０】
また、送信用アンテナ１０及び受信用アンテナ２０では、図５（Ａ）のように配置することもできる。すなわち、図５（Ａ）に示すような配置は、図３に示す送信用アンテナ１０の位置及び姿勢を固定した状態において、受信素子２１ｙを軸として、受信素子２１ｘ、２１ｚを１８０°回転させたものである。このような姿勢に変更した無線通信システム１は、送信素子１１ｙ及び受信素子２１ｙの長手方向に対して垂直な断面図である図５（Ｂ）が示すように、送信素子１１ｘの長手方向が各受信素子２１ｘの長手方向に対して平行となるので通信を行うことができる。また、この無線通信システム１では、送信素子１１ｙ、１１ｚの長手方向に対して受信素子２１ｙ、２１ｚの長手方向がそれぞれ平行となるので、互いに直交する偏波により通信を行うことができる。
【００３１】
さらに、無線通信システム１は、図５（Ｂ）に示す配置の変形として、図６のように送信用アンテナ１０及び受信用アンテナ２０を配置しても、互いに独立した３つの偏波によって通信を行うことができる。すなわち、図５（Ｂ）に示す受信用アンテナ２０を受信素子２１ｙの長手方向を軸として１８０°回転させるとともに、受信素子２１ｙを送信素子１１ｙに距離を近づける。さらに、送信素子１１ｘ、１１ｚをそれぞれ受信素子２１ｘ、２１ｚに対して平行となるようにするため、送信素子１１ｘ、１１ｚとの位置を、送信素子１１ｙから受信素子２１ｙへの電波の伝搬方向に対して垂直方向に平行移動させる。このようにして、この無線通信システム１では、３つの独立した偏波により通信を行うことができる。
【００３２】
上述したような位置・姿勢にアンテナ素子を配置した状態で、数波長程度、本実施形態では便宜上約４波長離間するように送信用アンテナ１０と受信用アンテナ２０とを配置した場合には、三次元直交座標上に３つの独立した偏波を用いて通信することが可能である。
【００３３】
しかしながら、各アンテナから数波長程度の範囲内にアンテナ素子を配置する場合には、たとえ互いに独立した３軸の位置及び姿勢にアンテナ素子を配置しても、受信用アンテナ２０が複数の偏波成分を受信して干渉を起こしてしまう。このような干渉は、通信データを受信する際の誤りの原因となるので除去することが望ましい。
【００３４】
そこで、無線通信システム１は、送信用アンテナ１０及び受信用アンテナ２０に加えて、図７に示すように、偏波間の干渉を補正する干渉補正回路３０を備えることとする。
【００３５】
干渉補正回路３０は、図７に示すように、受信用アンテナ２０の各受信素子２１ｘ、２１ｙ、２１ｚから受信された３つの受信信号が供給され、これらの３つの信号に補正を施して、干渉の影響を低減した信号を出力するものである。ここで、送信用アンテナ１０と受信用アンテナ２０との間で実際の通信信号の伝送を開始する前に、まず、送信用アンテナ１０を備える送信装置及び受信用アンテナ２０を備える受信装置がともに既知の信号パターンを、送信用アンテナ１０から受信用アンテナ２０へ送信する。そして、干渉補正回路３０は、この信号パターンに基づいて補正処理を行うため必要となるパラメータを求める。
【００３６】
例えば、送信用アンテナ１０から既知の信号パターンに基づいて、（送信素子１１ｘ）→（送信素子１１ｙ）→（送信素子１１ｚ）の順番で異なる偏波を送信するものとする。この場合に、受信用アンテナ２０は、既知の信号パターンに基づいて、最初に送信素子１０ｘから信号が受信したと判断することができる。そして、干渉補正回路３０は、送信素子１１ｘからの信号に応じて干渉を補正する各受信素子１１ｘ、１１ｙ、１１ｚの補正パラメータａｘｘ、ａｘｙ、ａｘｚをそれぞれ算出する。続いて、送信素子１１ｙ及び送信素子１１ｚから送信される信号に応じて、同様に補正パラメータを算出する。その後、３つの偏波が同時に送信されても、干渉補正回路３０は、以上のように算出された補正パラメータに基づいて、補正を行うことにより干渉の影響のない信号を出力することができる。
【００３７】
以上のように、無線通信システム１が、干渉補正回路３０を備えることにより、各偏波の伝搬成分の干渉を補正しない場合に比べて、受信用アンテナ２０で誤って通信データが受信される確率が低下するので通信の信頼性を向上することができる。
【００３８】
なお、干渉補正回路３０は、上述した受信側に設けられる場合に限らず、送信側で各偏波が干渉しないような信号を生成するための干渉補正回路を備えるようにしても良い。
【００３９】
続いて、本実施形態に係る無線通信システム１の具体例として、送信用アンテナ１０をデバイス１００の表面近傍に内蔵され、受信用アンテナ２０がデバイス２００の表面近傍に内蔵されたものを説明する。
【００４０】
具体的に、各デバイス１００、２００に内蔵された送信用アンテナ１０及び受信用アンテナ２０は、送信素子１１ｘ、１１ｙをスロットアンテナ、送信素子１１ｚをループアンテナとしてそれぞれ構成されているものとし、受信素子２１ｘ、２１ｙをスロットアンテナ、受信素子２１ｚをループアンテナとしてそれぞれ構成されているものとする。そして、デバイス１００は、各送信素子１１を介してデバイス２００へ所定の信号を送信するものとし、デバイス２００は、デバイス１００から送信された信号を各受信素子２１を介して受信するものとする。
【００４１】
送信素子１１及び受信素子２１をダイポールアンテナで実現した場合には、送信素子１１及び受信素子２１がそれぞれ互いに直交する３軸方向に配置され、各送信素子１１に対して平行となる位置に各受信素子２１が配置されれば、３つの独立した偏波で通信を行うことができることを示した。以下に示す実施例では、各送信素子１１及び各受信素子２１が互いに性質の異なるループアンテナとスロットアンテナにより実現されるため、これらの素子の配置に関して上述したダイポールアンテナの場合と異なる条件が必要となるが、各送信素子１１及び各受信素子２１のそれぞれが互いに直交する３つの偏波面を形成し、さらに、各送信素子１１が形成する３つ偏波面が、各受信素子２１が形成する３つの偏波面にそれぞれ相対向する位置・姿勢となるように、送信用アンテナ１０及び受信用アンテナ２０が設置されれば、３つの独立した偏波により通信を行うことができる。
【００４２】
なお、このような配置に関する条件が満たされれば、具体例として挙げたダイポールアンテナ、ループアンテナ、スロットアンテナ以外のアンテナ素子を用いても、３つの独立した偏波を用いて通信することが可能である。
【００４３】
続いて、３つの独立した偏波により通信を行うために必要となる送信素子１１及び受信素子２１の具体的な配置について、以下に説明する。
【００４４】
まず、デバイス１００、２００内に、どのように送信素子１１ｚ及び受信素子２１ｚをそれぞれ配置するかについて説明する。
【００４５】
図８（Ａ）は、デバイス１００の表面Ｅ及びデバイス２００の表面Ｆ、すなわちＸＹ平面を互いに接するようにした場合の断面図である。デバイス１００は、図８（Ａ）に示すように、その表面近傍において、二層構造からなるグランド層１０３、１０４と、グランド層１０３、１０４とを接合するスルーホール１０５とからなり、他の表面近傍部分が誘導体１０６となっている。ここで、送信素子１１ｚは、グランド層１０３、１０４及びスルーホール１０５に囲まれた領域内に配置される。
【００４６】
デバイス２００も、デバイス１００と同様に、その表面近傍において、二層構造からなるグランド層２０３、２０４と、グランド層２０３、２０４を接合するスルーホール２０５とからなり、他の表面近傍部分が誘導体２０６となっている。ここで、受信素子２１ｚは、グランド層２０３、２０４及びスルーホール２０５に囲まれた領域内に配置される。
【００４７】
ここで、送信素子１１ｚから送信される電波は、デバイス１００の表面Ｅとデバイス２００表面Ｆとの間のＥ−Ｆ層を伝搬して、受信素子２１ｚによって受信される。また、デバイス１００のグランド層１０３及びデバイス２００のグランド層２０３は、送信素子１１ｚから受信素子２１ｚに亘る範囲以外に電波が伝搬されるのを防止することによって、送信素子１１ｚから送信される電波が、受信素子２１ｚ以外の受信素子によって受信されるのを抑制している。
【００４８】
図８（Ｂ）は、Ｅ−Ｆ層に対する垂直上方向、すなわち−Ｚ軸方向からデバイス１００を見た正面図である。送信素子１１ｚ及び受信素子２１ｚがそれぞれ形成する偏波面は、図８（Ｂ）に示すように、共にＸＹ平面であって相対向しているので、デバイス１００とデバイス２００とが接する面に対して垂直な伝搬方向、すなわち−Ｚ軸方向に伝搬する電波によって通信を行う。
【００４９】
次に、デバイス１００及びデバイス２００の接触面に凹凸形状が形成された変形例を図９に示す。具体的には、送信素子１１ｚが内設されるデバイス１００の表面、及び、受信素子２１ｚが内設されるデバイス２００の表面をそれぞれ突起させた凸部１０７ａ、２０７ａを形成する。また、デバイス１００の凸部１０７ａに係合可能な凹部２０７ｂをデバイス２００の表面上に形成するとともに、デバイス２００の凸部２０７ａに係合可能な凹部１０７ｂをデバイス１００の表面上に形成する。ここで、デバイス１００及びデバイス２００に形成される凹部１０７ｂ、２０７ｂは、グランド層１０３とグランド層１０４との間に形成されている誘電体、及び、グランド層２０３とグランド層２０４との間に形成されている誘電体がそれぞれ取り除かれることによって形成されるものである。このような誘電体が取り除かれた部分の周囲には、デバイス１００及びデバイス２００の内部に二層構造からなるグランド層が形成されているため、当該周囲外へ送信素子１１ｚから放出される電波が漏れにくくなっている。
【００５０】
このように、デバイス１００及びデバイス２００の表面に凹凸形状を設けて係合可能とすることによって、デバイス１００とデバイス２００とを容易に位置合わせを行うことができる。さらに、送信素子１１ｚが配設されている凸部１０７ａから受信素子２１ｚが配設されている凸部２０７ａに亘る係合部分において、誘電体が存在しないので、図８（Ｂ）の接触面に比べて、送信素子１１ｚから受信素子２１ｚへ電波が伝搬する際に生じる誘電体損失が軽減され、各送信素子１１と各受信素子２１との間で通信感度を向上することができる。
【００５１】
次に、送信素子１１ｘ、１１ｙ及び受信素子２１ｘ、２１ｙに注目して、その配置と通信に関して説明する。図１０は、図８（Ｂ）と同様に、デバイス１００のＥ−Ｆ層に対する垂直上方向、すなわち、−Ｚ軸方向からデバイス１００を眺めた図である。
【００５２】
送信素子１１ｘ、１１ｙは、ともにデバイス１００の表面に対して平行に配設する。また、送信素子１１ｘ、１１ｙは、その長手方向が互いに垂直となるように配設する。
【００５３】
受信素子２１ｘ、２１ｙは、ともにデバイス１００の表面に対して平行に配設する。また、受信素子２１ｘ、２１ｙは、それぞれ送信素子１１ｘ、１１ｙに相対向する位置に配置されている。図１０では、受信素子２１ｘ、２１ｙがそれぞれ送信素子１１ｘ、１１ｙに重なる位置に配置されているものとする。
【００５４】
ここで、ループ型送信素子１１ｚ及びループ型受信素子２１ｚが形成する磁界が共にデバイス同士が接する表面すなわち、ＸＹ平面に垂直である。そして、送信素子１１ｘ及び受信素子２１ｘとの間では、これらの偏波面を共にＸＹ平面上に相対向させて通信を行う。また、送信素子１１ｙと受信素子２１ｙとの間では、送信素子１１ｘと直交する偏波面で共にＸＹ平面に相対向させて通信を行う。
【００５５】
以上のように、送信用アンテナ１０及び受信用アンテナ２０を、それぞれデバイス１００及びデバイス２００に内蔵させることによって、互いに独立した３つの偏波を用いて通信を行うことができる。
【００５６】
なお、図９において、受信素子２１ｘ、２１ｙがそれぞれ送信素子１１ｘ、１１ｙに重なる位置に配置されているが、このような位置に限定されるものではない。具体的には、受信素子２１ｘ、２１ｙのそれぞれの長手方向が、同一直線延長上を除く、送信素子１１ｘ、１１ｙの長手方向に対して平行となる位置に配置されていればよい。例えば、受信素子２１ｘがＹ軸方向に水平移動し、受信素子２１ｙがＺ軸方向に水平移動しても、それぞれの偏波面が相対向するので、３つの偏波が互いに独立して通信することができる。
【００５７】
また、本実施例では、デバイス１００に３つの送信素子１１ｘ、１１ｙ、１１ｚが内蔵され、デバイス２００に３つの送信素子２１ｘ、２１ｙ、２１ｚが内蔵されており、デバイス１００からデバイス２００への片方向通信を行うような構成となっているが、このような構成に限られるものではない。具体的には、デバイス１００が２つの送信素子及び１つの受信素子を備えるとともに、デバイス２００が１つの送信素子及び２つの受信素子を備え、デバイス１００とデバイス２００との間で双方向通信を行うこともできる。
【００５８】
続いて、本実施形態に係る無線通信システム１の用途をさらに明確にするために、具体的な情報機器等に用いた使用例について説明する。上述したように、３つの独立した偏波により通信を行うには、送信用アンテナ１０と受信用アンテナ２０とが離間した距離が数波長程度であることが条件となる。この点を考慮すると、例えば、デバイス１００及びデバイス２００を携帯型の情報機器に内蔵する場合には、これらのデバイス及び携帯端末機器の大きさに鑑みてアンテナ間の距離が数ｃｍ程度である必要がある。
【００５９】
具体的に、アンテナ間の距離が２０ｍｍ前後であって、この距離を４波長分とした場合には、約５ｍｍの波長を用いることになる。そして、この波長に応じてアンテナ素子を設計する場合、例えば、ダイポールアンテナ素子を用いると、アンテナ素子の長手方向は波長の半分の長さ、本具体例の場合２．５ｍｍ程度となる。このような長さのアンテナ素子は、携帯端末機器等に内蔵することが十分に可能な大きさであるといえる。よって、上述した３つの独立した偏波を用いた無線通信システム１として最も適した用途の一つとして、携帯用機器等に用いられることが考えられる。
【００６０】
以下では、偏波の波長を５ｍｍ程度、すなわち６５ＧＨｚの通信周波数を用いて機器間で無線接続を行うことを想定した使用例を示す。なお、上述したように、デバイス１００及びデバイス２００間での通信は、片方向でもよいし、双方向であっても良い。
【００６１】
まず、第１の使用例として、デバイス１００がノートＰＣ１１０（Personal Computer）に内設されており、デバイス２００が携帯端末機器２１０に内設されているものとし、これらの機器間においてデバイス１００とデバイス２００との間で通信を行うものとする。
【００６２】
一般的なノートＰＣ１１０には、図１１（Ａ）に示すように、ディスプレイ１１２とキーボード１１３とマウスパット１１４とが備えられている。また、デバイス１００は、ノートＰＣ１１０において、ユーザがキーボード１１３をタイプする際にユーザの掌を載せることを主な目的として、マウスパット１１４の両脇に何も設けられていない表面の近傍に内設されているものとする。以下では、便宜上、通常ユーザの左の掌が載せられる表面を通信面１１６ａとし、また、右の掌が載せられる表面を通信面１１６ｂと呼ぶことにする。
【００６３】
ここで、上述したように、デバイス１００とデバイス２００との間で互いに独立した３つの偏波によって通信を行うには、デバイス１００、２００にそれぞれ内設されているアンテナ素子の位置を正確に合わせる必要がある。このような正確な位置合わせは、図９に示したように、デバイスの表面が係合するような凹凸形状を、通信面１１６及び携帯端末機器２１０に設けることによって、容易に実現することができる。しかしながら、通信面１１６には、従来から掌を載せるという主な機能を果たしているため、凹凸形状を形成することは望ましくない。したがって、通信面１１６が平面状であっても、正確なアンテナ素子の位置合わせを容易に行うことが望まれる。
【００６４】
そこで、本使用例では、図１１（Ｂ）に示すように、通信面１１６ａに携帯端末機器２１０を置いたときに、デバイス１００とデバイス２００との間の通信状態をノートＰＣ１１０が計測して、その結果をディスプレイ１１２に表示するものとする。本使用例では、ディスプレイ１１２に表示された結果に基づいて、ユーザが最適な位置合わせを行うものとする。このように、本使用例では、ディスプレイ１１２に表示された視覚情報に応じて、ユーザが容易にデバイス１００とデバイス２００との位置合わせを行うことができる。
【００６５】
次に、第２の使用例として、図１２（Ａ）に示すように、デバイス１００が携帯電話機、ＰＤＡ等の携帯端末機器１２０に内設され、デバイス２００が携帯端末機器１２０を保持するクレードル機器２２０に内設されるものについて説明する。
【００６６】
まず、従来の携帯端末機器の底面部には、クレードル機器と電気的に接続するためのコネクタが設けられている。一方、クレードル機器には、携帯端末機器が装着可能な凹部が形成されている。凹部は携帯端末機器の底面部の外周に合わせた形状に形成されており、その底面部に携帯端末機器のコネクタと電気的に接続する凸形状のコネクタが設けられている。このように、従来の携帯端末機器とクレードル機器とでは、コネクタを抜き差しする構造が必要であり、コネクタの配設位置が制約される。
【００６７】
これに対して、本使用例では、コネクタを用いて電気的に機器間を接続する代わりに、デバイス１００とデバイス２００との間で無線接続されるので、上述したコネクタの抜き差し動作を行う必要がなく、デバイス１００及びデバイス２００の配置位置の制約が緩和され、機器の形状を設計する際の自由度が高くなる。
【００６８】
具体的に、図１２（Ｂ）は、本使用例において、携帯端末機器１２０の姿勢が水平面に対して斜方向となるようにクレードル機器２２０に装着した際の、デバイス１００及びデバイス２００の間で無線接続を行う要部を示す断面図である。また、図１２（Ｃ）は、携帯端末機器１２０の姿勢が略鉛直上方となるようにクレードル機器２２０に装着した際の、デバイス１００及びデバイス２００の間で無線接続を行う要部を示す断面図である。図１２（Ｂ）及び図１２（Ｃ）が示すように、デバイス１００は、携帯端末機器１２０の背面部に配設することができる。一方、デバイス２００は、クレードル機器２２０の側面部、すなわち、デバイス１００に相対向する位置に配設することができる。
【００６９】
さらに、従来の携帯無線機器とクレードル機器との接続で用いられるコネクタは、経年変化により接触面が劣化して通信の信頼性が低下する。これに対して、本使用例に係る携帯端末機器１２０及びクレードル機器２２０では、機器間での接続を行うアンテナ素子が内蔵され、上述したような接触不良等を考慮しなくても良いといった利点がある。
【００７０】
ところで、携帯端末機器は、外力から保護や美観のため、その外周を覆うケースに入れられて使用される場合がある。このようなケースには、携帯端末機器がクレードル機器とコネクタを介して電気的に接続できるようにするため、コネクタの接続部に該当する位置に穴を空けておく必要があった。これに対して、本使用例に係る携帯端末機器１１０では、コネクタを用いて電気的に接続される代わりに、機器間で無線通信することができるので、上述したケースに穴を空ける必要がない。
【００７１】
しかし、ケースの厚みにより、携帯端末機器１２０をクレードル機器２２０に装着したときに、デバイス１００とデバイス２００との位置がずれてしまい、これに伴って通信感度が大きく劣化してしまう虞がある。
【００７２】
具体的には、図１３（Ａ）に示すように、ケース１２１の厚みによって、デバイス１００とデバイス２００との間で予め設定されている位置に合わせることができない。
【００７３】
そこで、予めケース１２１の厚みに応じて、デバイス１００及びデバイス２００にそれぞれ内設されているアンテナ素子を傾けて配置する本使用例の変形例を以下に示す。
【００７４】
図１３（Ｂ）はケース１２１の厚みにより、携帯端末機器１２０及びクレードル機器２２０の装着位置が変化した場合の模式的な断面図である。図１３（Ｂ）に示すＹ軸方向の変位は、クレードル機器２２０の底面部に対する携帯端末機器１２０の底面部の変位である。また、図１３（Ｂ）に示すＸ軸方向の変位は、クレードル機器２２０の側面部に対する携帯端末機器１２０の背面部の変位である。
【００７５】
ここで、例えば、ケース１２１の厚みが一様であれば、携帯端末機器１２０及びクレードル機器２２０の接地面において、図１３（Ｂ）に示すＸ軸方向及びＹ軸方向の変位が等しいものとなる。したがって、このような場合には、デバイス１００内の各アンテナ素子の姿勢をＹＺ平面に対する垂直方向を軸として４５°下方向、すなわち、−Ｙ軸方向に傾けるとともに、デバイス２００内の各アンテナ素子の姿勢をＹＺ平面に対する垂直方向を軸として４５°上方向すなわち、＋Ｙ軸方向に傾けることによって、デバイス１００及びデバイス２００との間がケース１２１により隔てられても、それぞれのアンテナ素子の偏波面を相対向させて通信を行うことができる。なお、この場合には、図１３（Ｃ）に示すように、ケース１２１を用いない場合でも互いの偏波面を相対向するようにして通信を行うことができるので、ケース１２１の有無に応じて通信感度が大きく変化することなく使用することができる。
【００７６】
なお、本発明は、上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】送信用アンテナ及び受信用アンテナの配置を模式的に示す斜視図である。
【図２】送信用アンテナ及び受信用アンテナの配置を模式的に示す斜視図である。
【図３】送信用アンテナ及び受信用アンテナの配置を模式的に示す斜視図である。
【図４】送信用アンテナ及び受信用アンテナの配置を模式的に示す斜視図である。
【図５】送信用アンテナ及び受信用アンテナの配置を模式的に示す斜視図（Ａ）、及び、Ｃ−Ｄ層に対して垂直方向にデバイスの断面を示す断面図（Ｂ）である。
【図６】送信用アンテナ及び受信用アンテナの配置を模式的に示す断面図である。
【図７】干渉補正回路の構成と動作を示すブロック図である。
【図８】互いのデバイスの表面を接触させた場合の、送信用アンテナと受信用アンテナとの配置を示す断面図（Ａ）、及び、デバイス表面に対する鉛直下方向から当該デバイス表面を見た正面図（Ｂ）である。
【図９】互いのデバイスの表面に凹凸形状を形成して互いに係合させた場合の、送信用アンテナと受信用アンテナとの配置を示す断面図である。
【図１０】デバイス表面に対する鉛直下方向から当該デバイス表面を見た正面図である。
【図１１】ノートＰＣの構成を示す斜視図（Ａ）とノートＰＣと携帯端末機器との間で通信を行う使用例を示した斜視図（Ｂ）である。
【図１２】携帯端末機器にクレードル機器を装着させた斜視図（Ａ）と、携帯端末機器の背面部とクレードル機器の正面部との間での接触面に対して垂直な断面図（Ｂ）と、携帯端末機器の背面部とクレードル機器の正面部との間での接触面に対して垂直な断面図（Ｃ）である。
【図１３】ケースに入れられた携帯端末機器の背面部とクレードル機器の正面部との間での接触面に対して垂直な断面図（Ａ）と、断面図（Ａ）の接触面を拡大した断面図（Ｂ）と、ケースにいられていない携帯端末機器の背面部とクレードル機器の正面部との間での接触面に対して垂直な断面を示した断面図（Ｃ）である。
【図１４】従来のアンテナの配置位置を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００７８】
１  無線通信システム、１０  送信用アンテナ、１１  送信素子、２０  受信用アンテナ、２１  受信素子、１００、２００  デバイス、１１０  ノートＰＣ、１２０、２１０  携帯端末機器、２２０  クレードル機器
【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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