(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
広帯域通信において所定のホッピングパターンで通信周波数を切り替えて信号を送信及び受信する送受信器を備えた無線通信装置であって、
前記広帯域通信の通信帯域に含まれる互いに異なる通信帯域を有する複数の狭帯域アンテナと、
前記所定のホッピングパターンに従って前記複数の狭帯域アンテナの中から少なくとも１つを選択するアンテナ選択手段と、
前記アンテナ選択手段によって選択された狭帯域アンテナが受信した信号のレベルを検出する信号レベル検出手段と、
前記信号レベル検出手段によって検出された信号のレベルに基づいて、前記アンテナ選択手段によって選択された狭帯域アンテナと前記送受信器と間のインピーダンスを整合させるインピーダンス整合手段とを有する無線通信装置。
【請求項２】
信号レベルの差と伝送路インピーダンスとの間の関係を記憶する記憶手段と、
前記信号レベル検出手段によって検出された信号のレベルと所定の基準レベルとの間のレベル差を求めるレベル差算出手段を有し、該レベル差算出手段によって求められた前記レベル差に対応する伝送路インピーダンスを前記記憶手段から取得し、前記インピーダンス整合手段を、前記伝送路インピーダンスに一致するように前記アンテナ選択手段によって選択された狭帯域アンテナと前記送受信器との間のインピーダンスを整合させるよう制御する制御手段とを更に有する、請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記インピーダンス整合手段は、前記複数のアンテナと前記送受信器との間に設けられた可変キャパシタを有し、
前記記憶手段は、前記可変キャパシタの容量と前記伝送路インピーダンスとの間の関係を更に記憶する、請求項２記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記所定のホッピングパターンで通信周波数を切り替える周波数切替手段を更に有し、
前記周波数切替手段は、前記通信周波数を通信帯域に含む狭帯域アンテナを選択するよう前記アンテナ選択手段に指示する、請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記複数の狭帯域アンテナの夫々の通信帯域は、前記所定のホッピングパターンを構成する通信周波数のうちの１以上を含み、
前記インピーダンス整合手段は、前記通信周波数ごとに、前記アンテナ選択手段によって選択された狭帯域アンテナと前記送受信器との間のインピーダンスを整合させる、請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の無線通信装置。
【請求項６】
通信開始からの経過時間又は通信回数を計るカウンタを更に有し、
所定時間が経過するごとに又は所定通信回数ごとに、
前記信号レベル検出手段は、前記アンテナ選択手段によって選択された狭帯域アンテナが受信した信号のレベルを検出し、
前記インピーダンス整合手段は、前記信号レベル検出手段によって検出された信号のレベルに基づいて、前記アンテナ選択手段によって選択された狭帯域アンテナと前記送受信器との間のインピーダンスを整合させる、請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の無線通信装置。
【請求項７】
広帯域通信において所定のホッピングパターンで通信周波数を切り替えて信号を送信及び受信する送受信器と、前記広帯域通信の通信帯域に含まれる互いに異なる通信帯域を有する複数の狭帯域アンテナとを備えた無線通信装置において前記複数の狭帯域アンテナの夫々と前記送受信器との間のインピーダンスを整合させるインピーダンス整合方法であって、
前記所定のホッピングパターンに従って前記複数の狭帯域アンテナの中から少なくとも１つを選択するアンテナ選択ステップと、
前記アンテナ選択ステップで選択された狭帯域アンテナが受信した信号のレベルを検出する信号レベル検出ステップと、
前記信号レベル検出ステップで検出された信号のレベルに基づいて、前記アンテナ選択ステップで選択された狭帯域アンテナと前記送受信器との間のインピーダンスを整合させるインピーダンス整合ステップとを有するインピーダンス整合方法。
【請求項８】
前記信号レベル検出ステップで検出された信号のレベルと所定の基準レベルとの間のレベル差を求めるレベル差算出ステップを更に有し、
インピーダンス整合ステップは、信号レベルの差と伝送路インピーダンスとの間の関係を記憶する前記無線通信装置の記憶手段から前記レベル差算出ステップで求めた前記レベル差に対応する伝送路インピーダンスを取得し、該伝送路インピーダンスに一致するように前記アンテナ選択ステップで選択された狭帯域アンテナと前記送受信器との間のインピーダンスを整合させる、請求項７記載のインピーダンス整合方法。
【請求項９】
前記インピーダンス整合ステップは、前記複数のアンテナと前記送受信器との間に設けられた可変キャパシタの容量を変化させるステップを有する、請求項７又は８記載のインピーダンス整合方法。
【請求項１０】
前記所定のホッピングパターンで通信周波数を切り替える周波数切替ステップを更に有し、
前記アンテナ選択ステップは、前記周波数切替ステップで切り替えられた通信周波数を通信帯域に含む狭帯域アンテナを選択する、請求項７乃至９のうちいずれか一項記載のインピーダンス整合方法。
【請求項１１】
前記複数の狭帯域アンテナの夫々の通信帯域は、前記所定のホッピングパターンを構成する通信周波数のうちの１以上を含み、
前記インピーダンス整合ステップは、前記通信周波数ごとに、前記アンテナ選択手段によって選択された狭帯域アンテナと前記送受信器との間のインピーダンスを整合させる、請求項７乃至１０のうちいずれか一項記載のインピーダンス整合方法。
【請求項１２】
通信開始からの経過時間又は通信回数を計るステップを更に有し、
所定時間が経過するごとに又は所定通信回数ごとに、前記信号レベル検出ステップ及び前記インピーダンス整合ステップを繰り返す、請求項７乃至１１のうちいずれか一項記載のインピーダンス整合方法。
【請求項１３】
広帯域通信において所定のホッピングパターンで通信周波数を切り替えて信号を送信及び受信する送受信器と、前記広帯域通信の通信帯域に含まれる互いに異なる通信帯域を有する複数の狭帯域アンテナとを備えた無線通信装置において前記複数の狭帯域アンテナの夫々と前記送受信器との間のインピーダンスを整合させるインピーダンス整合プログラムであって、
コンピュータに、
前記所定のホッピングパターンに従って前記複数の狭帯域アンテナの中から少なくとも１つを選択するアンテナ選択ステップと、
前記アンテナ選択ステップで選択された狭帯域アンテナが受信した信号のレベルを検出する信号レベル検出ステップと、
前記信号レベル検出ステップで検出された信号のレベルに基づいて、前記アンテナ選択ステップで選択された狭帯域アンテナと前記送受信器との間のインピーダンスを整合させるインピーダンス整合ステップとを実行させるためのインピーダンス整合プログラム。
【請求項１４】
前記コンピュータに、
前記信号レベル検出ステップで検出された信号のレベルと所定の基準レベルとの間のレベル差を求めるレベル差算出ステップを更に実行させ、
インピーダンス整合ステップで、信号レベルの差と伝送路インピーダンスとの間の関係を記憶する前記無線通信装置の記憶手段から前記レベル差算出ステップで求めた前記レベル差に対応する伝送路インピーダンスを取得し、該伝送路インピーダンスに一致するように前記アンテナ選択ステップで選択された狭帯域アンテナと前記送受信器との間のインピーダンスを整合させるステップを実行させるための請求項１３記載のインピーダンス整合プログラム。
【請求項１５】
前記コンピュータに、
前記インピーダンス整合ステップで、前記複数のアンテナと前記送受信器との間に設けられた可変キャパシタの容量を変化させるステップを実行させるための請求項１３又は１４記載のインピーダンス整合プログラム。
【請求項１６】
前記コンピュータに
前記所定のホッピングパターンで通信周波数を切り替える周波数切替ステップを更に実行させ、
前記アンテナ選択ステップで、前記周波数切替ステップで切り替えられた通信周波数を通信帯域に含む狭帯域アンテナを選択するステップを実行させるための請求項１３乃至１５のうちいずれか一項記載のインピーダンス整合プログラム。
【請求項１７】
前記複数の狭帯域アンテナの夫々の通信帯域が、前記所定のホッピングパターンを構成する通信周波数のうちの１以上を含む場合に、前記コンピュータに、
前記インピーダンス整合ステップで、前記通信周波数ごとに、前記アンテナ選択手段によって選択された狭帯域アンテナと前記送受信器との間のインピーダンスを整合させるステップを実行させるための請求項１３乃至１６のうちいずれか一項記載のインピーダンス整合プログラム。
【請求項１８】
前記コンピュータに、
通信開始からの経過時間又は通信回数を計るステップを更に実行させ、
所定時間が経過するごとに又は所定通信回数ごとに、前記信号レベル検出ステップ及び前記インピーダンス整合ステップを繰り返し実行させるための請求項１３乃至１７のうちいずれか一項記載のインピーダンス整合プログラム。
【請求項１９】
請求項１３乃至１８のうちいずれか一項記載のインピーダンス整合プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広帯域通信において所定のホッピングパターンで通信周波数を切り替えて信号を送信及び受信する送受信器を備えた無線通信装置に関する。また、本発明は、広帯域通信において所定のホッピングパターンで通信周波数を切り替えて信号を送信及び受信する送受信器と、前記広帯域通信の通信帯域に含まれる互いに異なる通信帯域を有する複数の狭帯域アンテナとを備えた無線通信装置において前記複数の狭帯域アンテナの夫々と前記送受信器との間のインピーダンスを整合させるインピーダンス整合方法と、そのような方法をコンピュータに実行させるプログラム及びその記録媒体とに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、データを極めて広い周波数帯域に拡散して送受信を行えることから、ＵＷＢ（「超広帯域」を意味する、Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅ  Ｂａｎｄの略。）を利用した無線通信方式が注目されている。
【０００３】
ＵＷＢとは、米国連邦通信委員会（ＦＣＣ）の定義によれば、比帯域幅が中心周波数の２０％以上、又は５００ＭＨｚ以上という極めて広い帯域幅を利用して送受信を行う無線通信方式のことをいう。この無線通信方式を使った規格のひとつである、マイクロソフト（登録商標）、インテル（登録商標）、ソニー（登録商標）などの各社が加盟するＷｉＭｅｄｉａ  Ａｌｌｉａｎｃｅが推奨するＭｕｌｔｉＢａｎｄＯＦＤＭ（デジタル変調方式のひとつである「直交周波数多重分割」を意味する、Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇの略。）方式では、半径数メートル以内の機器同士を無線接続し、３．１ＧＨｚ〜１０．６ＧＨｚの周波数帯を用いて、最大４８０Ｍｂｐｓの通信速度でデータ通信を行うことができる。このＭｕｌｔｉＢａｎｄＯＦＤＭ方式は、有線ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）を無線化する目的で作られたＷｉｒｅｌｅｓｓＵＳＢ規格の物理層規格として、また、次世代Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ  ｖ３．０）の物理層規格として利用されることが決定している。
【０００４】
特に、ＷｉｒｅｌｅｓｓＵＳＢの制御ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）ＩＣは、近年、世界中の半導体メーカーが競って開発している。ＷｉｒｅｌｅｓｓＵＳＢは、ＵＷＢ通信方式の特徴である、広帯域にわたって低電力且つ超高速でデータを伝送することに加えて、有線ＵＳＢの代替としての利用を想定しているため、数ある有線ＵＳＢと干渉することなく、且つセキュアに通信できなければならないように仕様が決められており、プロトコルや物理層の規格が従来の無線規格（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）や無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）等。）よりも厳密且つ高度に作られている。
【０００５】
その一例として、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）でも使われている周波数ホッピング方式という干渉回避技術が採用されるが、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈでの周波数ホッピングは、各パケットに応じて、マスタとデバイスとの間で予め定められた周波数パターンでホッピングするが、ＷｉｒｅｌｅｓｓＵＳＢでの周波数ホッピングは、パケットではなく各シンボルで、ホストとデバイスとの間で予め定められた周波数でホッピングする。パケットとシンボルとの関係を図１４に表す。図１４に示されるように、１パケットは複数のシンボルから構成され、１シンボルは１つのバンドで送信され、例えば、３つの異なるバンド（図１４（ｂ）におけるＢａｎｄ１、Ｂａｎｄ２及びＢａｎｄ３を参照。）を順次に切り替えることによって連続的に送信される。これにより、ＷｉｒｅｌｅｓｓＵＳＢは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈに比べて、同じ帯域を共有している他の信号との干渉に強く、損失するパケット量が少ないという特徴を有する。
【０００６】
しかし、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）とは異なり、ＵＷＢ無線通信で周波数ホッピング方式を採用した場合は、高品質の通信性能を確保することが極めて難しい。これは、空間中若しくは伝送路又は高周波部品の周波数特性が各ホッピング周波数で異なるため、周波数依存性が極めて強いアンテナ及びアンテナ周辺回路において何らかの工夫を必要とすることに因る。特に問題となるのは、広帯域に対応するためのアンテナである。ＵＷＢ無線通信では、周波数帯域の広さから他の無線規格との帯域の重なりは避けられず、そのため厳しい出力規制が設けられている。よって、受信側では極めて微弱な電波を復調することになり、用いられるアンテナには高い受信感度が求められる。使用帯域幅の中心周波数に対する比がほぼ１という条件下では、単一のアンテナで感度を上げることは困難である。加えて、広い周波数帯域の信号を単一のアンテナで送信することは、受信ほどではないにしても容易なことではない。
【０００７】
そこで、広帯域無線通信で高品質の通信性能を確保するために、単一の広帯域アンテナに代えて、複数の狭帯域アンテナを設けることが提案されている（例えば、特開２００５−１２３７５３号公報（特許文献１）。）。複数の狭帯域アンテナの中から受信状態が良好なものを選択することで、微弱電波を効率良く受信することに加え、送信電波を効率よく送信することも可能となる。
【０００８】
図１５は、単一の広帯域アンテナが用いられた場合及び複数の狭帯域アンテナが用いられた場合の夫々について、放射効率及びＶＳＷＲ（「定在波比」を意味する、Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｓｔａｎｄｉｎｇ  Ｗａｖｅ  Ｒａｔｉｏの略。）を示す。
【０００９】
図１５（ａ）は、単一の広帯域アンテナが用いられた場合及び複数の狭帯域アンテナが用いられた場合の夫々について放射効率を示す。アンテナの放射効率は、アンテナの放射電力及び入射電力に比によって表され、アンテナへ入射した電力をどれだけ放射できるかを示す。即ち、放射効率によって、アンテナ本来が持つアンテナとしての基本性能を知ることができる。図において、参照番号１０ａは、単一の広帯域アンテナの放射効率を示し、参照番号１１ａ、１２ａ、１３ａ及び１４ａは、４つの狭帯域アンテナの夫々の放射効率を示す。狭帯域アンテナは夫々、広帯域通信のための通信帯域において互いに異なる通信帯域を有し、無線通信装置は、これらの４つの狭帯域アンテナを用いることで広帯域通信の通信帯域の全体をカバーすることができる。図示されるように、広帯域アンテナの放射効率１０ａは、広帯域通信のための通信帯域の全体（ｆ１〜ｆ２）に及ぶ。一方、狭帯域アンテナの放射効率１１ａ、１２ａ、１３ａ及び１４ａは、いずれも広帯域アンテナの放射効率ａ１１よりも高い。
【００１０】
図１５（ｂ）は、単一の広帯域アンテナが用いられた場合及び複数の狭帯域アンテナが用いられた場合の夫々についてＶＳＷＲを示す。ＶＳＷＲは、定在波の最大振幅及び最小振幅の夫々の絶対値の比によって表される。定在波とは、アンテナへの入力波及びアンテナからの反射波によって発生するものであり、ＶＳＷＲ値は、信号反射を引き起こすアンテナでのインピーダンス不整合がどれだけ生じるかによって定まる。言い換えると、ＶＳＷＲ値は、アンテナに通じる伝送路とアンテナとの間の反射の程度を示す。よって、ＶＳＷＲ値が低くなるほど、信号反射によって生ずる信号損失は低減され、通信品質は改善される。そして、一般的に通信可能なＶＳＷＲ値は"３"とされている。図において、参照番号１０ｂは、単一の広帯域アンテナのＶＳＷＲを示し、参照番号１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ及び１４ｂは、４つの狭帯域アンテナの夫々のＶＳＷＲを示す。図示されるように、広帯域アンテナのＶＳＷＲ１０ｂは、広帯域通信のための通信帯域の全体にわたって"３"よりも低い値をとる。一方、狭帯域アンテナのＶＳＷＲ１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ及び１４ｂは、いずれも広帯域アンテナのＶＳＷＲ１１ｂよりも低い。
【００１１】
このように、一般に通信帯域が広くなるほどアンテナの放射効率及びＶＳＷＲは悪化することが知られており、単一の広帯域アンテナに代えて複数の狭帯域アンテナを設けることは、通信性能を確保するために有効である。
【００１２】
しかし、単一の広帯域アンテナに代えて複数の狭帯域アンテナを設けた場合、受信レベルに応じて複数の狭帯域アンテナの中から１つを選択することから、当該ホッピング周波数に適合していない狭帯域アンテナが選択されることがある。その場合、伝送路を含む送受信器とそのアンテナとの間でインピーダンス不整合が生じ、ＶＳＷＲ値、即ち、送受信器とアンテナとの間の反射が大きくなり、電力損失が発生するという問題がある。
【００１３】
一方、単一の狭帯域アンテナを用いた周波数ホッピング通信において、送受信器とアンテナとの間のインピーダンス整合を確立することで、アンテナ特性を最適化することが提案されている（例えば、特開２００３−２９８４５８号公報（特許文献２）。）。
【特許文献１】特開２００５−１２３７５３号公報
【特許文献２】特開２００３−２９８４５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、特許文献２に記載される狭帯域（８０ＭＨｚ）での周波数ホッピングのためのインピーダンス整合技術をそのまま広帯域での周波数ホッピングに適用することはできない。
【００１５】
受信レベルは、送信器側が元々持っているバンド間の電力差及び空間のマルチパスフェージングによる電力値の変動に起因して、ホッピング周波数ごとに変動する。ホッピング周波数ごとに受信レベルが変動すると、（「自動利得制御」を意味する、Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌの略。入力の電気信号の振幅が変動する場合でさえ一定の出力が得られるよう、自動的に増幅回路の増幅率（即ち、利得。）を調整する回路のことである。）処理が適切に働くことが難しいため、受信に失敗する場合がある。そのため、広帯域での周波数ホッピングでは、受信レベルを可能な限り平坦にしなければならないという問題がある。
【００１６】
本発明は、上記問題を鑑み、複数の狭帯域アンテナを用いた広帯域無線通信装置において受信信号の時間的なレベル変動に追従することができる無線通信装置、インピーダンス整合方法、プログラム及びその記録媒体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】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明の無線通信装置は、広帯域通信において所定のホッピングパターンで通信周波数を切り替えて信号を送信及び受信する送受信器を備えた無線通信装置であって、前記広帯域通信の通信帯域に含まれる互いに異なる通信帯域を有する複数の狭帯域アンテナと、前記所定のホッピングパターンに従って前記複数の狭帯域アンテナの中から少なくとも１つを選択するアンテナ選択手段と、前記アンテナ選択手段によって選択された狭帯域アンテナが受信した信号のレベルを検出する信号レベル検出手段と、前記信号レベル検出手段によって検出された信号のレベルに基づいて、前記アンテナ選択手段によって選択された狭帯域アンテナと前記送受信器との間のインピーダンスを整合させるインピーダンス整合手段とを有することを特徴とする。
【００１８】
これにより、複数の狭帯域アンテナを用いた広帯域無線通信装置において、受信信号の時間的なレベル変動に追従可能な無線通信装置を提供することができる。
【００１９】
望ましくは、本発明の無線通信装置は、信号レベルの差と伝送路インピーダンスとの間の関係を記憶する記憶手段と、前記信号レベル検出手段によって検出された信号のレベルと所定の基準レベルとの間のレベル差を求めるレベル差算出手段を有し、該レベル差算出手段によって求められた前記レベル差に対応する伝送路インピーダンスを前記記憶手段から取得し、前記インピーダンス整合手段を、前記伝送路インピーダンスに一致するように前記アンテナ選択手段によって選択された狭帯域アンテナと前記送受信器との間のインピーダンスを整合させるよう制御する制御手段とを更に有する。
【００２０】
このように受信信号のレベル差を補償するための所望の伝送路インピーダンスを予め記憶することで、インピーダンス整合を行うための複雑な回路を設ける必要がない。
【００２１】
一実施例において、前記インピーダンス整合手段は、前記複数のアンテナと前記送受信器との間に設けられた可変キャパシタを有し、前記記憶手段は、前記可変キャパシタの容量と前記伝送路インピーダンスとの間の関係を更に記憶する。
【００２２】
これにより、キャパシタ容量を変化させて伝送路のインピーダンスを整合させることができる。
【００２３】
望ましくは、本発明の無線通信装置は、前記所定のホッピングパターンで通信周波数を切り替える周波数切替手段を更に有し、前記周波数切替手段は、前記通信周波数を通信帯域に含む狭帯域アンテナを選択するよう前記アンテナ選択手段に指示する。
【００２４】
これにより、単一の広帯域アンテナに代えて複数の狭帯域アンテナを設けた場合にも、ホッピング周波数に対応する適切なアンテナを選択して通信を行うことができる。
【００２５】
望ましくは、前記複数の狭帯域アンテナの夫々の通信帯域は、前記所定のホッピングパターンを構成する通信周波数のうちの１以上を含み、前記インピーダンス整合手段は、前記通信周波数ごとに、前記アンテナ選択手段によって選択された狭帯域アンテナ及び前記送受信器のインピーダンスを整合させる。
【００２６】
これにより、無線通信装置の許容される規模及びコスト、要求される性能、並びに用いられる狭帯域アンテナの特性等に応じて、狭帯域アンテナの数を最適化することができる。
【００２７】
望ましくは、本発明の無線通信装置は、通信開始からの経過時間又は通信回数を計るカウンタを更に有し、所定時間が経過するごとに又は所定通信回数ごとに、前記信号レベル検出手段は、前記アンテナ選択手段によって選択された狭帯域アンテナが受信した信号のレベルを検出し、前記インピーダンス整合手段は、前記信号レベル検出手段によって検出された信号のレベルに基づいて、前記アンテナ選択手段によって選択された狭帯域アンテナと前記送受信器との間のインピーダンスを整合させる。
【００２８】
これにより、時々刻々と変化する空間中の電波伝搬環境に対応可能となり、高い通信品質を保つことができる。
【００２９】
また、上記目的を達成するために、本発明のインピーダンス整合方法は、広帯域通信において所定のホッピングパターンで通信周波数を切り替えて信号を送信及び受信する送受信器と、前記広帯域通信の通信帯域に含まれる互いに異なる通信帯域を有する複数の狭帯域アンテナとを備えた無線通信装置において前記複数の狭帯域アンテナの夫々と前記送受信器との間のインピーダンスを整合させるインピーダンス整合方法であって、前記所定のホッピングパターンに従って前記複数の狭帯域アンテナの中から少なくとも１つを選択するアンテナ選択ステップと、前記アンテナ選択ステップで選択された狭帯域アンテナが受信した信号のレベルを検出する信号レベル検出ステップと、前記信号レベル検出ステップで検出された信号のレベルに基づいて、前記アンテナ選択ステップで選択された狭帯域アンテナと前記送受信器との間のインピーダンスを整合させるインピーダンス整合ステップとを有する。
【００３０】
これにより、複数の狭帯域アンテナを用いた広帯域無線通信装置において受信信号の時間的なレベル変動に追従可能とするインピーダンス整合方法を提供することができる。
【００３１】
また、上記目的を達成するために、本発明のインピーダンス整合プログラムは、広帯域通信において所定のホッピングパターンで通信周波数を切り替えて信号を送信及び受信する送受信器と、前記広帯域通信の通信帯域に含まれる互いに異なる通信帯域を有する複数の狭帯域アンテナとを備えた無線通信装置において前記複数の狭帯域アンテナの夫々と前記送受信器との間のインピーダンスを整合させるインピーダンス整合プログラムであって、コンピュータに、前記所定のホッピングパターンに従って前記複数の狭帯域アンテナの中から少なくとも１つを選択するアンテナ選択ステップと、前記アンテナ選択ステップで選択された狭帯域アンテナが受信した信号のレベルを検出する信号レベル検出ステップと、前記信号レベル検出ステップで検出された信号のレベルに基づいて、前記アンテナ選択ステップで選択された狭帯域アンテナと前記送受信器との間のインピーダンスを整合させるインピーダンス整合ステップとを実行させることができる。
【００３２】
これにより、複数の狭帯域アンテナを用いた広帯域無線通信装置において受信信号の時間的なレベル変動に追従可能とするインピーダンス整合プログラムを提供することができる。
【００３３】
また、一実施形態として、本発明の受信信号レベル調整プログラムは、例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）などのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されても良い。
【発明の効果】
【００３４】
本発明により、上記問題を鑑み、複数の狭帯域アンテナを用いた広帯域無線通信装置において受信信号の時間的なレベル変動に追従可能な無線通信装置、インピーダンス整合方法、プログラム及びその記録媒体を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付の図面を参照して説明する。
【００３６】
［構成］
図１は、本発明の実施形態に従う無線通信装置の構成を表す。
【００３７】
図１の無線通信装置１は、互いに異なる通信帯域を有する４つのアンテナ１００〜１０３と、アンテナ１００〜１０３を介して信号を受信する受信器１０と、アンテナ１００〜１０３を介して信号を送信する送信器２０と、通信相手となる他の無線通信装置との通信規約（例えば、情報フォーマット及び交信手順等。）を定義するとともに、カウンタ１３１を有し、通信開始からの経過時間及び／又は通信回数を監視する制御部１３０と、制御部１３０の処理を司るソフトウェア及びデータを格納した記憶部１２９とを有する。アンテナ１００〜１０３の各通信帯域は、無線通信装置１が行う広帯域通信の通信帯域に含まれ、無線通信装置１は、４つの狭帯域アンテナ１００〜１０３を用いることで広帯域通信の通信帯域の全体をカバーする。
【００３８】
無線通信装置１は、装置１が受信器又は送信器のどちらとして動作するかを選択する送受信切替スイッチ１０６を更に有する。送受信切替スイッチ１０６は、制御部１３０から供給される切替信号に従って、受信パス又は送信パスを形成するよう切り替わる。
【００３９】
また、無線通信装置１は、アンテナ１００〜１０３と送受信切替スイッチ１０６との間にインピーダンス整合器１０４及びアンテナ選択回路１０５を更に有する。アンテナ選択回路１０５は、信号を送信又は受信するために４つのアンテナ１００〜１０３の中から少なくとも１つを選択することができる。インピーダンス整合器１０４は、アンテナ１００〜１０３とアンテナ選択回路１０５との間に挿入され、選択回路１０５によって選択される各アンテナと受信器１０又は送信器２０とのインピーダンスを整合させる。
【００４０】
受信器１０は、低雑音増幅器（ＬＮＡ）１０７と、２つのミキサ１０９及び１１０と、２つの帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）１１２及び１１３と、受信信号強度検出部（ＲＳＳＩ）１１７と、２つの可変利得増幅器１２０及び１２１と、自動利得制御（ＡＧＣ）処理部１２３と、信号レベル検出部１２４と、復調部１２５とを有する。また、受信器１０は、周波数シンセサイザ３０を送信器２０と共有する。
【００４１】
ＬＮＡ１０７は、選択回路１０５によって選択されたアンテナ１００、１０１、１０２又は１０３を介して受信された広帯域無線信号を増幅する。ミキサ１０９及び１１０は、増幅された広帯域無線信号に、周波数シンセサイザ３０で生成された無線通信周波数信号を乗じる信号混合手段であり、これにより、Ｉ及びＱのベースバンド信号を生成することができる。ＢＰＦ１１２及び１１３は、ミキサ１０９及び１１０で生成されたベースバンド信号から所定の周波数帯域を有する信号のみを取り出す。
【００４２】
ＲＳＳＩ１１７は、ＢＰＦ１１２及び１１３でフィルタ処理されたベースバンド信号の直流（ＤＣ）電圧レベルを検出することによって受信信号の強さを検出する信号強度検出手段である。信号レベル検出部１２４は、ＲＳＳＩ１１７によって検出された受信信号の強さに基づき、受信された広帯域無線信号の信号レベルを検出してデジタル値で出力することができる。
【００４３】
ＶＧＡ１２０及び１２１は、利得を数ｄＢステップごとに切り替えることが可能な増幅器である。ＡＧＣ処理部１２３は、信号レベル検出部１２４によって検出された信号レベルに基づき、受信信号の振幅が変動する場合でさえ一定の出力が得られるよう自動的にＶＧＡ１２０及び１２１の増幅率（即ち、利得。）を調整する。従って、ＶＧＡ１２０及び１２１は、ＡＧＣ処理部１２３によって、受信された広帯域無線信号の入力レベル（即ち、振幅。）に応じて利得を切り替えるよう制御され、この利得に従って、ＢＰＦ１１２及び１１３でフィルタ処理されたベースバンド信号を増幅することができる。このようにＶＧＡ１２０及び１２１によって増幅されたベースバンド信号は、復調部１２５へ入力されて復調される。
【００４４】
送信器２０は、電力増幅器（ＰＡ）１０８と、加算器１１１と、ミキサ１１４及び１１５と、変調部１２８とを有する。
【００４５】
他の無線通信装置へ送信されるデータは、制御部１３０によって、通信規約を満たす所定のプロトコルに従って変調部１２８へ送られる。変調部１２８は、そのデータに対して変調処理及び帯域制御を施し、同相成分及び直交成分に分離して、夫々をミキサ１１４又は１１５に入力する。ミキサ１１４及び１１５は、同相成分信号又は直交成分信号に、周波数シンセサイザ３０で生成された無線通信周波数信号を乗じる。加算器１１１は、ミキサ１１４及び１１５の夫々から出力された信号を加算して、ＰＡ１０８へ出力する。ＰＡ１０８は、加算器から出力された信号のレベルを所定の利得で増幅する。増幅された信号は、選択回路１０５によって選択されたアンテナ１００、１０１、１０２又は１０３を介して他の無線通信装置へ送信される。
【００４６】
周波数シンセサイザ３０は、受信器１０のミキサ１０９、１１０及び送信器２０のミキサ１１４、１１５で乗じられる無線通信周波数信号を生成する信号生成手段であって、位相回転部１１６と、位相ロックループ（ＰＬＬ）回路部１１８と、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１９と、水晶発振器１２２とを有する。ＰＬＬ回路部１１８、ＶＣＯ１１１９及び水晶発振器１２２は位相ロックループ（ＰＬＬ）を形成する。位相回転部１１６は、ＰＬＬから出力された信号から、その位相を夫々０度及び９０度回転させた２つの信号を生成し、無線通信周波数信号として夫々のミキサへ入力する。
【００４７】
また、無線通信装置１は、周波数ホッピング方式を採用する場合に、無線通信周波数信号の周波数を受信ホッピング周波数に応じて切り替える周波数切替部１２７を更に有する。周波数切替部１２７は、制御部１３０において他の無線通信装置との間で定義される周波数ホッピングパターンに従って、周波数シンセサイザ３０で生成される無線通信周波数信号の周波数を切り替えるよう、周波数シンセサイザ３０に対して周波数切替信号を供給する。更に、周波数切替部１２７は、周波数ホッピングパターンに従ってアンテナ１００〜１０３の中から少なくとも１つが選択されるよう選択回路１０５に指示するアンテナ選択信号を供給する。
【００４８】
周波数ホッピングパターンは、例えば、図２に示されるような形式で、記憶部１２９に記憶されている。図２で、複数の様々なホッピングパターン２２は、互いに異なるホッピングナンバー（Ｎｏ）２１を付され、それによって識別され得る。用いられる周波数ホッピングパターンは、通信相手となる他の無線通信装置との間で予め行われる接続・認証プロセスにおいて決定される。制御部１３０は、決定された周波数ホッピングパターンに従って、ホッピングする周波数（ここでは「ホッピング周波数」と呼ぶ。）を周波数切替部１２７に通知する。なお、図２に示される形式は例示であり、周波数ホッピングパターンは、特定のホッピングナンバーと関連付けられる限り、テーブル形式に限らず他の態様で記憶部１２９に記憶されても良い。
【００４９】
図３は、周波数切替部１２７の構成の詳細を表す。
【００５０】
図３の周波数切替部１２７は、切替信号生成部３１及び周波数設定記憶部３２を有する。切替信号生成部３１は、生成する無線通信周波数信号の周波数を制御部１３０から通知されたホッピング周波数に切り替えるよう周波数シンセサイザ３０に指示する周波数切替信号と、制御部１３０から通知されたホッピング周波数を含む通信帯域を有するアンテナを選択するよう選択回路１０５に指示するアンテナ選択信号とを生成する。周波数設定記憶部３２は、例えば、図４に示されるような形式で、制御部１３０から通知されたホッピング周波数に対応する設定値及びアンテナ番号に関する情報を記憶する。
【００５１】
図４で、複数の異なるホッピング周波数４１は、夫々、互いに異なる設定値４２を割り当てられている。例えば、３４３２MHｚのホッピング周波数には、設定値０ｘ００が割り当てられている。切替信号生成部３１は、制御部１３０によって通知されたホッピング周波数に対応する設定値を周波数設定記憶部３２から読み出し、この設定値を周波数切替信号として周波数シンセサイザ３０へ、具体的には、ＰＬＬ１１８のレジスタ（図示せず。）に通知する。
【００５２】
また、図４で、複数の異なるホッピング周波数４１は、３つ連続する異なる周波数を組として、組ごとに異なるアンテナ番号を割り当てられている。例えば、３４３２MHｚ、３９６０ＭＨｚ及び４４８８ＭＨｚの３つの連続したホッピング周波数の組には、アンテナ番号１が割り当てられ、５０１６ＭＨｚ、５５４４ＭＨｚ及び６０７２ＭＨｚの３つの連続したホッピング周波数の組には、アンテナ番号２が割り当てられ、６６００ＭＨｚ、７１２８ＭＨｚ及び７６５６ＭＨｚの３つの連続したホッピング周波数の組には、アンテナ番号３が割り当てられ、８１８４ＭＨｚ、８７１２ＭＨｚ及び９２４０ＭＨｚの３つの連続したホッピング周波数の組には、アンテナ番号４が割り当てられている。アンテナ番号１〜４は、夫々、アンテナ１００〜１０３の夫々に対応するとする。切替信号生成部３１は、制御部１３０によって通知されたホッピング周波数に対応するアンテナ番号を周波数設定記憶部３２から読み出し、このアンテナ番号をアンテナ選択信号としてアンテナ選択回路１０５に通知する。従って、アンテナ番号を通知された選択回路１０５によって、アンテナ番号１に対応するアンテナ１００は、ホッピング周波数が３４３２ＭＨｚ、３９６０ＭＨｚ又は４４８８ＭＨｚに設定されている場合に選択され、アンテナ番号２に対応するアンテナ１０１は、ホッピング周波数が５０１６ＭＨｚ、５５４４ＭＨｚ又は６０７２ＭＨｚに設定されている場合に選択され、アンテナ番号３に対応するアンテナ１０２は、ホッピング周波数が６６００ＭＨｚ、７１２８ＭＨｚ又は７６５６ＭＨｚに設定される場合に選択され、アンテナ番号４に対応するアンテナ１０３は、ホッピング周波数が８１８４ＭＨｚ、８７１２ＭＨｚ又は９２４０ＭＨｚに設定されている場合に選択される。
【００５３】
なお、図４に示される形式は例示であり、ホッピング周波数、設定値及びアンテナ番号は、互いに関連付けて記憶される限り、テーブル形式に限らず他の態様で周波数設定記憶部３２に記憶されても良い。
【００５４】
再び図１に戻り、信号レベル検出部１２４は、上述したように、アンテナ選択回路１０５によって選択されたアンテナが受信した信号のレベルを検出する。本例では、１のアンテナに３つのホッピング周波数が割り当てられているので、信号レベル検出部１２４は、ホッピング周波数ごとに、選択されたアンテナが受信する信号のレベルを検出する。
【００５５】
制御部１３０は、信号レベル検出部１２４によって検出された信号のレベルを所定の基準レベルと比較して、その差を求めるレベル差算出部１３２を更に有する。例えば、基準レベルは、信号レベル検出部１２４で検出された信号のレベルの中で最も低いレベルである。この最も低いレベルを示すホッピング周波数以外の他のホッピング周波数で受信される信号のレベルを基準レベルとしての最も低いレベルに合わせるように、制御部１３０は、インピーダンス整合器１０４を、選択回路１０５によって選択されたアンテナと受信器１０又は送信器２０とのインピーダンスを整合させるよう制御する。具体的には、このような制御のために、記憶部１２９には、信号レベルの差と伝送路インピーダンスとの関係が記憶されており、制御部１３０は、レベル差算出部１３２によって算出したレベル差に対応する伝送路インピーダンスを記憶部１２９から取得し、インピーダンス整合器１０４を、この伝送路インピーダンスに一致するように選択回路１０５によって選択されたアンテナと受信器１０又は送信器２０とのインピーダンスを整合させるよう制御する。
【００５６】
図５は、インピーダンス整合器１０４の構成の詳細を表す。
【００５７】
図５のインピーダンス整合器１０４は、図１に示されるようにアンテナ１００〜１０３とアンテナ選択回路１０５との間に挿入されており、可変キャパシタ５１と、キャパシタ５１の静電容量を変化させる電圧を発生させる電圧発生部５２とを有する。電圧発生部５２は、制御部１３０からの制御信号に従ってキャパシタ５１の容量を変化させることによって、選択回路１０５によって選択されたアンテナ及び受信器１０又は送信器２０のインピーダンスを所定の伝送路インピーダンスに一致するように整合させることができる。
【００５８】
また、インピーダンス整合器１０４は、伝送路インピーダンスを無限大とする構成を更に有することができる。この構成は、例えば、各アンテナと選択回路１０５との間の伝送路を開放するスイッチ（図示せず。）を設けることで実現され得る。伝送路インピーダンスが無限大であると、搬送波を全反射させることができるので、データ送信中に瞬間的に空中に電波を送出しないようにすることが可能となる。これは、例えば軍事用等のレーダーを検知した場合に、電波法上の規制により、特定のホッピング周波数帯での電波の送出を即座に中止しなければならない状況において有利である。
【００５９】
図６は、記憶部１２９に記憶されるインピーダンス整合のためのパラメータを示す。
【００６０】
図６に示されるように、記憶部１２９には、アンテナごとに、電圧発生部５２がキャパシタ５１の静電容量を変化させるために発生させる制御電圧６１（単位ミリボルト［ｍＶ］）と、制御電圧６１をデジタルで表す通知レベル６２と、キャパシタ５１の静電容量６３（単位ピコファラッド［ｐＦ］）と、伝送路のインピーダンス６４（単位オーム［Ω］）と、レベル差を補償するための調整値６５（単位デジベル［ｄＢ］）と、受信信号のレベル差６６（単位ミリボルト［ｍＶ］）とが関連付けられて記憶されている。
【００６１】
図６から、レベル差算出部１３２によって算出されたレベル差によって、そのレベル差を補償して、受信信号のレベルを基準レベルと等しくする調整値６５を知ることができる。伝送路インピーダンス６４は、この調整値を得るための、選択されたアンテナと受信器１０又は送信器２０との間の伝送路のインピーダンス値を表す。静電容量６３は、対応する伝送路インピーダンスを実現するための可変キャパシタ５１のキャパシタンス値である。制御部１３０は、電圧発生部５２に、可変キャパシタ５１の静電容量を所望のキャパシタンス値に設定すべく、そのキャパシタンス値に対応する制御電圧６１を表す通知レベル６２を有する制御信号を送信する。
【００６２】
なお、図６では、通知レベル６２が１〜５しかないが、インピーダンス整合器１０４のビット幅を８ビットとした場合には、２５６の通知レベルが可能である。
【００６３】
また、図６に示される形式は例示であり、各パラメータが互いに関連付けて記憶される限り、テーブル形式に限らず他の態様で記憶部１２９に記憶されても良い。例えば、記憶部１２９を、代替的に、図７に示すような各パラメータの対応関係を記憶することができる。
【００６４】
図７（ａ）は、可変キャパシタ５１の静電容量及び伝送路インピーダンスの関係を表し、図７（ｂ）は、伝送路インピーダンス及び伝送損失の関係を表す。図７（ａ）で、横軸は、位ピコファラッド［ｐＦ］で可変キャパシタ５１の静電容量を表し、縦軸は、単位オーム［Ω］で伝送路インピーダンスを表す。図７（ｂ）で、横軸は、単位オーム［Ω］で伝送路インピーダンスを表し、縦軸は、単位デシベル［ｄＢ］で伝送損失を表す。伝送損失は、アンテナの入力インピーダンスが一般的に５０Ωで固定されているために、伝送路インピーダンスが５０Ωである場合は０ｄＢである。しかし、伝送路インピーダンスが５０Ω以外の場合には負の値をとる。言い換えると、伝送路インピーダンスが５０Ω以外の場合は、伝送路に損失が発生し、その損失の分だけ信号レベルは低下する。このことを利用して、信号レベル検出部１２４で検出された信号のレベルの中で最も低いレベルを基準レベルとした場合に、この最も低いレベルを示すホッピング周波数以外の他のホッピング周波数で受信される信号のレベルを基準レベルとしての最も低いレベルに合わせることができる。
【００６５】
以下、図１に示される実施態様における本発明の無線通信装置１の動作を説明する。
【００６６】
［接続・認証動作］
無線通信装置１は、通信相手となる他の無線通信装置との間で信号を送受信するために、最初に接続・認証動作を行う。
【００６７】
制御部１３０は、上位層プロトコルの指示に従って、スキャン動作を開始する。上述したように、アンテナ１００〜１０３は、無線通信装置１が行う広帯域通信の通信帯域において互いに異なる通信帯域を有する。従って、広帯域通信の通信帯域の全体にわたってスキャン動作を行う場合は、アンテナ選択回路１０５が、制御部１３０から周波数切替部１２７を介して供給されるアンテナ選択信号に応じてアンテナ１００〜１０３を選択するよう切り替わる。
【００６８】
スキャン動作時は、通信レートが低く、高い送受信性能を要求されないので、インピーダンス整合器１０４によるインピーダンス整合を行う必要性は低い。従って、この場合は、制御部１３０がインピーダンス整合器１０４にインピーダンス整合を行うよう指示することはなく、インピーダンス整合器１０４はデフォルト設定（例えば、通常のアンテナインピーダンスである５０Ω。）のままである。
【００６９】
スキャン動作によって通信相手となる他の無線通信装置が発見された場合は、無線通信装置１は、その他の無線通信装置との間で通信規約に則った接続・認証プロセスを行う。このとき、無線通信装置１は、他の無線通信装置との間で周波数ホッピングパターンのやり取りも同時に行う。ホッピングパターンは、通常、通信規約に従うパターンナンバーでやり取りされる。図２に示されるように、記憶部１２９には複数の様々なホッピングパターン２２が特定のホッピングナンバーに関連付けられて記憶されているから、制御部１３０は、記憶部１２９を参照して、他の無線通信装置との間でやり取りされて得られたホッピングナンバーから、対応する周波数ホッピングパターンを知ることができる。
【００７０】
［送信動作］
本実施形態の無線通信装置１による送信動作のフローを、一例として図８に示す。
【００７１】
上記の接続・認証プロセスが完了した後、ステップＳ１０１で、制御部１３０は、接続・認証プロセスで決定された周波数ホッピングパターンに従って、ホッピング周波数を周波数切替部１２７に通知する。制御部１３０から通知されたホッピング周波数は、周波数切替部１２７の切替信号生成部３１で受け取られる。
【００７２】
図４に示されるように、周波数切替部１２７の周波数設定記憶部３２には、ホッピング周波数に対応する設定値及びアンテナ番号に関する情報が記憶されている。従って、ステップＳ１０２で、切替信号生成部３１は、制御部１３０によって通知されたホッピング周波数に対応する設定値を周波数記憶部３２から読み出し、この設定値を周波数切替信号として周波数シンセサイザ３０に通知する。これによって、周波数シンセサイザ３０は、ホッピング周波数で無線通信周波数信号を生成することができる。加えて、ステップＳ１０３で、切替信号生成部３１は、制御部１３０によって通知されたホッピング周波数に対応するアンテナ番号を周波数記憶部３２から読み出し、このアンテナ番号をアンテナ選択信号としてアンテナ選択回路１０５に通知する。これによって、アンテナ選択回路１０５は、ホッピング周波数を通信帯域に含むアンテナを選択するよう切り替わることができる。
【００７３】
送信が開始される前に、ステップＳ１０４で、制御部１３０は、送受信切替スイッチ１０６を切替信号によって切り替えて、送信パスを形成する。
【００７４】
送信時には、ステップ１０５で、制御部１３０は、上位層プロトコルから送られてきたデータを、通信規約を満たす所定の通信プロトコルに従って変調部１２８へ送る。ステップＳ１０６で、変調部１２８は、そのデータに対して変調処理及び帯域制御を施し、同相成分及び直交成分に分離して、夫々をミキサ１１４又は１１５に入力する。ステップＳ１０７で、ミキサ１１４及び１１５は、同相成分信号又は直交成分信号に、周波数シンセサイザ３０で生成された無線通信周波数信号（なお、ミキサ１１５に入力される無線通信周波数信号は、ミキサ１１４に入力されるものに対して９０度位相回転されている。）を乗じる。ステップＳ１０８で、加算器１１１は、ミキサ１１４及び１１５の夫々から出力された信号を加算し、ＰＡ１０８は、加算器１１１で加算された信号のレベルを所定の利得で増幅する。ステップＳ１０９で、増幅された信号は、選択回路１０５によって選択されたアンテナ１００、１０１、１０２又は１０３を介して他の無線通信装置へ送信される。
【００７５】
その後、ステップＳ１１０で、送信されるべきデータが依然として存在するならば、ステップＳ１０１乃至Ｓ１０９の一連の処理が繰り返される。
【００７６】
ここで、無線通信装置１は、無線通信装置１が自ら送信する場合においては、ホッピング周波数に応じた適切なアンテナがアンテナ選択回路１０５によって選択されるので、インピーダンス整合器１０４を用いてインピーダンス整合を行う必要性は低い。
【００７７】
［受信動作］
次に、本実施形態の無線通信装置１による受信動作のフローを、一例として図９に示す。
【００７８】
上記の接続・認証プロセスが完了した後、ステップＳ２０１で、制御部１３０は、接続・認証プロセスで決定された周波数ホッピングパターンに従って、ホッピング周波数を周波数切替部１２７に通知する。制御部１３０から通知されたホッピング周波数は、周波数切替部１２７の切替信号生成部３１で受け取られる。
【００７９】
図４に示されるように、周波数切替部１２７の周波数設定記憶部３２には、ホッピング周波数に対応する設定値及びアンテナ番号に関する情報が記憶されている。従って、ステップＳ２０２で、切替信号生成部３１は、制御部１３０によって通知されたホッピング周波数に対応する設定値を周波数記憶部３２から読み出し、この設定値を周波数切替信号として周波数シンセサイザ３０に通知する。これによって、周波数シンセサイザ３０は、ホッピング周波数で無線通信周波数信号を生成することができる。加えて、ステップＳ２０３で、切替信号生成部３１は、制御部１３０によって通知されたホッピング周波数に対応するアンテナ番号を周波数記憶部３２から読み出し、このアンテナ番号をアンテナ選択信号としてアンテナ選択回路１０５に通知する。これによって、アンテナ選択回路１０５は、ホッピング周波数を通信帯域に含むアンテナを選択するよう切り替わることができる。
【００８０】
受信が開始される前に、ステップＳ２０４で、制御部１３０は、送受信切替スイッチ１０６を切替信号によって切り替えて、受信パスを形成する。
【００８１】
ステップＳ２０５で、広帯域無線信号が、アンテナ選択回路１０５によって選択されたアンテナ１００、１０１、１０２又は１０３で受信され、スイッチ、ダイプレクサ及び／またはＢＰＦなど（図示せず。）を経由後、ＬＮＡ１０７に入力される。ステップＳ２０６で、ＬＮＡ１０７で増幅された受信信号は、２つのミキサ１０９及び１１０に入力されて、周波数シンセサイザ３０で生成された無線通信周波数信号（なお、ミキサ１１０に入力される無線通信周波数信号は、ミキサ１０９に入力されるものに対して９０度位相回転されている。）を乗じられる。これによって、Ｉ、Ｑチャネルのベースバンド信号としてのビート（差周波）信号が発生する。これらの信号は、ステップＳ２０７で、夫々、ＢＰＦ１１２及び１１３の夫々に入力され、所定帯域外にある信号成分を除去される。フィルタ処理された２つの信号は、その後ステップＳ２０８で、ＲＳＳＩ１１７によってそのＤＣ電圧レベルを検出される。また、ステップＳ２０９で、フィルタ処理された２つの信号は、夫々、ＶＧＡ１２０及び１２１の夫々によって増幅され、次にステップＳ２１０で、復調部１２５によって復調される。
【００８２】
その後、ステップＳ２１１で、依然として広帯域無線信号が受信されるならば、ステップＳ２０１乃至Ｓ２１０の一連の処理が繰り返される。
【００８３】
しかし、受信時には、通信相手が元々持っているバンド間の電力差及び空間のマルチパスフェージングによる電力値の変動により、ホッピング周波数ごとに受信レベルが変動するという問題がある。従って、無線通信装置１は、受信レベルに応じてインピーダンス整合器１０４を最適化する必要がある。本実施形態の無線通信装置１による受信時のインピーダンス整合動作のフローを、一例として図１０に示す。
【００８４】
広帯域無線信号が受信されると、図９を参照して説明したように、ステップＳ３０１で、ＲＳＳＩ１１７は、（受信信号の強さを表す）ＤＣレベルを検出する。ステップＳ３０２で、信号検出部１２４は、ＲＳＳＩ１１７によって検出された受信信号の強さに基づき、受信された広帯域無線信号の信号レベルを検出してデジタル値で出力する。その後、ステップＳ３０３で、現在の周波数ホッピングパターンに含まれる全てのホッピング周波数について受信信号レベルが検出されるまで、ステップＳ３０１及びＳ３０２の処理が繰り返される。このとき、アンテナ選択回路１０５は、制御部１３０から周波数切替部１２７を介して供給されるアンテナ選択信号に応じて、所定のホッピング周波数を通信帯域に含むアンテナをアンテナ１００〜１０３から選択するよう切り替わる。全てのホッピング周波数について受信信号レベルが検出された後、ステップＳ３０４で、制御部１３０のレベル差算出部１３２は、それらの受信信号レベルの夫々と所定の基準レベルとのレベル差を求める。上述したように、所定の基準レベルは、信号レベル検出部１２４で検出された信号のレベルの中で最も低いレベルでありうる。
【００８５】
図６及び図７に示されるように、記憶部１２９にはレベル差に対応するインピーダンス整合のためのパラメータが記憶されているから、制御部１３０は、ステップＳ３０５で、記憶部１２９を参照して、算出されたレベル差に対応する伝送路インピーダンスを知る。そして、ステップＳ３０６で、制御部１３０は、この伝送路インピーダンスを実現するためにインピーダンス整合器１０４の可変キャパシタ５１の静電容量を所望のキャパシタンス値に設定すべく、そのキャパシタンス値に対応する制御電圧を表す通知レベルを有する制御信号をインピーダンス整合器１０４の電圧発生部５２に送信する。
【００８６】
ステップＳ３０７で、電圧発生部５２は、制御部１３０からの制御信号に従ってキャパシタ５１の容量を変化させることによって、各アンテナと受信器１０とのインピーダンスを所定の伝送路インピーダンスに一致するように整合させる。アンテナのインピーダンスは一般に５０Ωに固定されているため、アンテナ１００〜１０３の夫々と受信器１０又は送信器２０との間の伝送路の特性インピーダンスを５０Ωからずらすことで、アンテナ入力端での反射波の割合が相対的に大きくなり、ＶＳＷＲが悪化する。結果として、基準信号としての最も低いレベルを示すホッピング周波数以外の他のホッピング周波数で受信される信号のレベルはこの最も低いレベルに合わせられ、レベル差が補償される。
【００８７】
このインピーダンス整合動作によって実現されるレベル差補償の概念を図１１に示す。図１１では、説明を簡単にするために、無線通信装置１の４つのアンテナ１００〜１０３の夫々に１つのホッピング周波数が割り当てられているとする。
【００８８】
図１１で、（ａ）は理想的な場合の各アンテナの受信レベルを示し、（ｂ）は実際の各アンテナの受信レベルを示す。各アンテナの受信レベルは、（ａ）に示されるように、理想的には全て等しいが、実際には、（ｂ）に示されるように、ホッピング周波数間での特性の相違に起因して、アンテナごとに異なっている。
【００８９】
図１１（ｃ）は、インピーダンス整合の実行前後の各アンテナのＶＳＷＲを示す。インピーダンス整合の実行前では、各アンテナのＶＳＷＲは全て等しい値を有する。しかし、図１１（ｂ）に示される各アンテナの受信レベルの中で最も低い受信レベルＸに他の受信レベルを合わせるためにインピーダンス整合が行われた結果、最も低い受信レベルＸを示すアンテナ以外の他のアンテナのＶＳＷＲは、インピーダンス整合の程度に応じて悪化している。この結果、図１１（ｄ）に示されるように、各アンテナの受信レベルは、受信レベルＸで全て等しくなる。
【００９０】
なお、このようにして最適化されたインピーダンス整合器１０４をそのまま用いて送信動作を行っても良い。しかし、送信も受信も行っていない状態では、インピーダンス整合器１０４はデフォルトの状態（即ち、インピーダンス＝５０Ω。）に移行するよう制御部１３０によって制御される。
【００９１】
良好な通信性能を得るためには、大抵の場合において、通信を行う双方の装置が何らかの同じ手段を備えることが必要である。しかし、上記の実施形態から明らかなように、本発明の無線通信装置では、通信相手となる他の装置が当該無線通信装置と同じ構成を有する必要はない。
【００９２】
［所定時間経過又は所定通信回数ごとのインピーダンス整合動作の実施］
図１に示されるように、無線通信装置１は、制御部１３０にカウンタ１３１を有する。このカウンタ１３１によって通信開始からの経過時間及び／又は通信回数を計ることによって、図１０を参照して説明されたインピーダンス整合動作を所定時間が経過するごとに及び／又は所定通信回数ごとに行うことが可能となる。
【００９３】
本実施形態の無線通信装置１による所定時間経過及び所定通信回数ごとのインピーダンス整合動作のフローを、一例として図１２に示す。
【００９４】
最初にステップＳ４０１で、無線通信装置１は、制御部１３０に定められた通信規約に従って、送信側装置（図示せず。）との間で通信を開始する。
【００９５】
ステップＳ４０２で、制御部１３０は、送信側装置との間の通信を監視し、通信が成立しているかどうかを判断する。例えば、送信側装置からのデータ送信の完了等により、ステップＳ４０２の時点で通信が不成立である場合には、ステップＳ４０８で、制御部１３０は通信終了処理を行う。
【００９６】
一方、通信が成立している場合には、ステップＳ４０３で、制御部１３０は、カウンタ１３１によって、送信側装置との間で通信が開始されてから経過した時間を計る。加えて、ステップＳ４０４で、制御部１３０は、カウンタ１３１によって、送信側装置から受信したパケットの数をカウントする。
【００９７】
その後ステップＳ４０５で、制御部１３０は、カウンタ１３１を参照して、所定時間が経過したかどうかを判断する。所定時間が経過した場合には、ステップＳ４０７で、制御部１３０は、無線通信装置１の各部を制御して図１にフロー図として示されるようなインピーダンス整合動作を行う。
【００９８】
所定時間がまだ経過していない場合には、ステップＳ４０６で、制御部１３０は、カウンタ１３１を参照して、受信されたパケット数が所定数に達したかどうかを判断する。所定数のパケットが受信された場合には、制御部１３０は、ステップＳ４０７で、制御部１３０は、無線通信装置１の各部を制御して、図１０に示されるようなインピーダンス整合動作を行う。
【００９９】
なお、無線通信装置１は、通信開始からの経過時間又は通信回数のいずれか一方のみに基づいて、インピーダンス整合動作を行っても良い。
【０１００】
このようにカウンタを設けて所定時間経過又は所定通信回数ごとにインピーダンス整合動作を実施することで、時々刻々と変化する空間中の電波伝搬環境に対応可能となり、高い通信品質を保つことができる。
【０１０１】
［変形例］
以上、発明を実施するための最良の形態について説明を行ったが、本発明は、この最良の形態で述べた実施の形態に限定されるものではない。本発明の主旨を損なわない範囲で変更することが可能である。
【０１０２】
例えば、一例として挙げられている上記の実施形態では、無線通信装置は４つの狭帯域アンテナを用いることで広帯域無線通信の通信帯域の全体をカバーした。しかし、用いられるアンテナの数は、無線通信装置の許容される規模及びコスト、要求される性能、並びに狭帯域アンテナの特性等に応じて、適切に選択され得る。例えば、アンテナは、装置規模に余裕があり、高い通信品質を要求される場合には、ホッピング周波数ごとに１つずつ設けられ得る。一方、装置規模及びコストの増大が問題となる場合には、アンテナ特性が許す範囲で１つのアンテナに複数の連続したホッピング周波数が割り当てられ得る。
【０１０３】
また、本発明のインピーダンス整合動作は、情報処理装置のハードディスク（ＨＤＤ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、又は、例えばコンパクトディスク（ＣＤ）のようなコンピュータ読み取り可能な記録媒体等のメモリに格納されたプログラムによって、あるいは、情報処理装置においてハードウェアとして実現されても良い。例えば、本発明のインピーダンス整合プログラムを実行するコンピュータの構成を図６に表す。
【０１０４】
図１３のコンピュータ２００は、バス７０によって相互に接続されたドライブ装置６０と、補助記憶装置６２と、メモリ装置６４と、マイクロプロセッサ等の演算処理装置６６と、インターフェース装置６８とを有する。
【０１０５】
ドライブ装置６０は、記録媒体３００を読み取るための装置である。コンピュータ２００での処理を実現するプログラム（即ち、インピーダンス整合プログラム。）を記録した記録媒体３００がドライブ装置６０にセットされると、プログラムが記録媒体３００からドライブ装置６０を介して補助記憶装置６２にインストールされる。
【０１０６】
インターフェース装置６８は、コンピュータ２００を外部ネットワークへ接続するための装置である。コンピュータ２００は、外部ネットワークを介してサーバ又はインターネットからプログラムを取得することもできる。あるいは、コンピュータ２００は、内蔵するメモリに予めプログラムを記録されている場合もある。
【０１０７】
補助記憶装置６２は、インストールされた又はネットワークを介して取得されたプログラムを格納すると共に、必要なファイル及びデータ等を格納する装置である。メモリ装置６４は、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置６２からプログラムを読み出して格納する装置である。演算処理装置６６は、メモリ装置６４に格納されたプログラムに従う機能をコンピュータ２００に実行させる装置である。
【０１０８】
あるいは、演算処理装置６６は、本発明に従う光強度検出のための専用の半導体ＩＣであっても良い。その場合には、演算処理装置６６は、その内部又は外部のメモリに記録されたプログラムを実行して、インピーダンス整合動作を行う。
【０１０９】
このように、プログラムによって、コンピュータに本発明のインピーダンス整合方法を実行させることができる。
【０１１０】
最後に、本発明は、広帯域無線通信に対応した無線通信装置に適用され得、ＷｉｒｅｌｅｓｓＵＳＢに限らず、受信信号における時間的なレベル変動が問題となっている他の無線通信システムにとっても有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の実施形態に従う無線通信装置の構成を表す。
【図２】周波数ホッピングパターンの例を示す。
【図３】図１の周波数切替部の構成の詳細を表す。
【図４】図３の周波数設定記憶部の内容を表す。
【図５】図１のインピーダンス整合器の構成の詳細を表す。
【図６】図１の記憶部にテーブル形式で記憶されるインピーダンス整合のためのパラメータを表す。
【図７】図１の記憶部に他の形式で記憶されるインピーダンス整合のためのパラメータを表す。
【図８】本実施形態の無線通信装置による送信動作のフローを示す。
【図９】本実施形態の無線通信装置による受信動作のフローを示す。
【図１０】本実施形態の無線通信装置による受信時のインピーダンス整合動作のフローを示す。
【図１１】本実施形態の無線通信装置によるインピーダンス整合動作によって実現されるレベル差補償の概念を示す。
【図１２】本実施形態の無線通信装置による所定時間経過及び所定通信回数ごとのインピーダンス整合動作のフローを示す。
【図１３】本発明のインピーダンス整合プログラムを実行するコンピュータの構成例を表す。
【図１４】無線通信におけるパケットとシンボルとの関係を表す。
【図１５】単一の広帯域アンテナが用いられた場合及び複数の狭帯域アンテナが用いられた場合の夫々について放射効率及びＶＳＷＲを示す。
【符号の説明】
【０１１２】
１      無線通信装置
１０    受信器
２０    送信器
１００〜１０３  アンテナ
１０４  インピーダンス整合器
１０５  アンテナ選択回路
１２４  信号レベル検出部
１２７  周波数切替部
１２９  記憶部
１３０  制御部
１３１  カウンタ
１３２  レベル差算出部
５１    可変キャパシタ
５２    電圧発生部
２００  コンピュータ
３００  記録媒体
６６    演算処理装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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