(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線信号をそれぞれ受信する少なくとも３つのアンテナ素子と、
上記アンテナ素子のうちの少なくとも２つで受信された無線信号をＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）方式で復調する復調手段とを備えたＭＩＭＯアンテナ装置において、
上記各アンテナ素子でそれぞれ受信された各無線信号の受信信号レベルを検出する検出手段と、
上記アンテナ素子のうちの少なくとも２つを上記復調手段に接続するスイッチ手段と、
上記少なくとも３つのアンテナ素子間の電磁的結合量を予め格納する格納手段と、
上記検出手段で検出された受信信号レベルと上記格納手段に格納された電磁的結合量とに基づいて上記スイッチ手段を制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、上記検出手段で検出された受信信号レベルに基づき現在の伝送容量を計算し、上記検出手段で検出された受信信号レベルと上記格納手段に格納された電磁的結合量とに基づき、現在上記復調手段に接続されているアンテナ素子のうちの少なくとも１つを上記復調手段に接続されていない異なるアンテナ素子に切り換えた場合の推定された伝送容量を計算し、上記現在の伝送容量が上記推定された伝送容量未満になったとき、上記異なるアンテナ素子を上記復調手段に接続するように上記スイッチ手段を制御することを特徴とするＭＩＭＯアンテナ装置。
【請求項２】
上記少なくとも３つのアンテナ素子は、初期状態において上記復調手段に接続されない１つの予備アンテナ素子を含み、
上記制御手段は、現在上記復調手段に接続されているアンテナ素子のうちのいずれか１つを上記予備アンテナ素子に切り換えた場合の推定された伝送容量を計算し、上記現在の伝送容量が上記推定された伝送容量未満になったとき、上記予備アンテナ素子を上記復調手段に接続するように上記スイッチ手段を制御することを特徴とする請求項１記載のＭＩＭＯアンテナ装置。
【請求項３】
上記少なくとも３つのアンテナ素子は、互いに異なる少なくとも２種類のアンテナ素子を含むことを特徴とする請求項１記載のＭＩＭＯアンテナ装置。
【請求項４】
上記少なくとも３つのアンテナ素子は、モノポールアンテナとスロットアンテナとを含むことを特徴とする請求項３記載のＭＩＭＯアンテナ装置。
【請求項５】
上記少なくとも３つのアンテナ素子のうち、互いに最も遠隔した２つのアンテナ素子はそれぞれモノポールアンテナであり、他のアンテナ素子はスロットアンテナであることを特徴とする請求項３記載のＭＩＭＯアンテナ装置。
【請求項６】
上記少なくとも３つのアンテナ素子のうち、互いに最も遠隔した２つのアンテナ素子はそれぞれスロットアンテナであり、他のアンテナ素子はモノポールアンテナであることを特徴とする請求項３記載のＭＩＭＯアンテナ装置。
【請求項７】
上記ＭＩＭＯアンテナ装置は少なくとも４つのアンテナ素子を備え、
上記少なくとも４つのアンテナ素子のうち、互いに最も遠隔した２つのアンテナ素子に挟まれた内側の複数のアンテナ素子は、互いに異なる少なくとも２種類のアンテナ素子を含むことを特徴とする請求項３記載のＭＩＭＯアンテナ装置。
【請求項８】
上記内側の複数のアンテナ素子は、モノポールアンテナとスロットアンテナとを含むことを特徴とする請求項７記載のＭＩＭＯアンテナ装置。
【請求項９】
上記制御手段は、上記ＭＩＭＯアンテナ装置の電源投入時又はＭＩＭＯ通信開始時に、上記少なくとも３つのアンテナ素子のうち、互いに最も遠隔した２つのアンテナ素子を上記復調手段に接続するように上記スイッチ手段を制御することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１つに記載のＭＩＭＯアンテナ装置。
【請求項１０】
上記制御手段は、上記ＭＩＭＯアンテナ装置の電源投入時又はＭＩＭＯ通信開始時に、上記検出手段で検出された受信信号レベルと上記格納手段に格納された電磁的結合量とに基づき、上記復調手段に接続可能なアンテナ素子のすべての組み合わせについて、推定された伝送容量をそれぞれ計算し、最良の伝送容量を達成するアンテナ素子の組み合わせを選択して上記復調手段に接続するように上記スイッチ手段を制御することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１つに記載のＭＩＭＯアンテナ装置。
【請求項１１】
上記制御手段は、上記ＭＩＭＯアンテナ装置の電源投入時に選択されたアンテナ素子の組み合わせの履歴情報を記録し、最も選択された回数の多いアンテナ素子の組み合わせを選択して上記復調手段に接続するように上記スイッチ手段を制御することを特徴とする請求項１０記載のＭＩＭＯアンテナ装置。
【請求項１２】
上記制御手段は、ＭＩＭＯ通信開始時に選択されたアンテナ素子の組み合わせの履歴情報を記録し、最も選択された回数の多いアンテナ素子の組み合わせを選択して上記復調手段に接続するように上記スイッチ手段を制御することを特徴とする請求項１０記載のＭＩＭＯアンテナ装置。
【請求項１３】
上記制御手段は、ＭＩＭＯ通信開始時に選択されたアンテナ素子の組み合わせの履歴情報をアプリケーション毎に記録し、使用するアプリケーションに対して最も選択された回数の多いアンテナ素子の組み合わせを選択して上記復調手段に接続するように上記スイッチ手段を制御することを特徴とする請求項１０記載のＭＩＭＯアンテナ装置。
【請求項１４】
上記制御手段は、検出クロック時間毎に、上記現在の伝送容量及び上記推定された伝送容量を計算し、上記現在の伝送容量が上記推定された伝送容量未満になったとき、上記異なるアンテナ素子を上記復調手段に接続するように上記スイッチ手段を制御することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１つにＭＩＭＯアンテナ装置。
【請求項１５】
上記検出クロック時間は、上記受信される無線信号のパイロット信号であることを特徴とする請求項１４記載のＭＩＭＯアンテナ装置。
【請求項１６】
上記復調手段は、ＭＩＭＯ方式で変調された無線信号をさらに生成する変復調手段であり、
上記制御手段は、無線信号の送信時において、上記少なくとも３つのアンテナ素子のうち、無線信号の受信時に使用されたアンテナ素子を上記変復調手段に接続するように上記スイッチ手段を制御することを特徴とする請求項１乃至１５のうちのいずれか１つに記載のＭＩＭＯアンテナ装置。
【請求項１７】
複数の給電点をそれぞれ有し、無線信号をそれぞれ受信する少なくとも２つのアンテナ素子と、
上記少なくとも２つのアンテナ素子でそれぞれ受信された無線信号をＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）方式で復調する復調手段とを備えたＭＩＭＯアンテナ装置において、
上記各アンテナ素子でそれぞれ受信された各無線信号の受信信号レベルを検出する検出手段と、
上記各アンテナ素子において、上記複数の給電点のうちのいずれか１つを上記復調手段にそれぞれ接続するスイッチ手段と、
上記復調手段に接続可能な上記給電点の組み合わせ毎に、上記少なくとも２つのアンテナ素子間の電磁的結合量を予め格納する格納手段と、
上記検出手段で検出された受信信号レベルと上記格納手段に格納された電磁的結合量とに基づいて上記スイッチ手段を制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、上記検出手段で検出された受信信号レベルに基づき現在の伝送容量を計算し、上記検出手段で検出された受信信号レベルと上記格納手段に格納された電磁的結合量とに基づき、現在上記復調手段に接続されているアンテナ素子の給電点のうちの少なくとも１つを同じアンテナ素子の他の給電点に切り換えた場合の推定された伝送容量を計算し、上記現在の伝送容量が上記推定された伝送容量未満になったとき、上記他の給電点を上記復調手段に接続するように上記スイッチ手段を制御することを特徴とするＭＩＭＯアンテナ装置。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のうちのいずれか１つに記載のＭＩＭＯアンテナ装置を備えたことを特徴とする無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話機等を用いた移動体通信において通信容量を増大させて高速通信を実現しながら通信品質を良好に保つように制御される無線通信装置のためのアンテナ装置に関し、特にＭＩＭＯアンテナ装置及びそれを備えた無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のアンテナ素子を選択的に切り換えて用いるアンテナ装置（ダイバーシティアンテナ装置）として、特許文献１記載のアンテナ装置及び特許文献２記載のアダプティブアレイ無線装置が知られている。
【０００３】
特許文献１記載のアンテナ装置は、電波を送受信するアンテナ素子を備え、上記アンテナ素子は所定部位に第一の給電部及び第一の接地部を有し、他の部位に第二の給電部及び第二の接地部を有し、上記アンテナ素子に対する給電時には上記第一の接地部を接地して上記第一の給電部から給電するか或いは上記第二の接地部を接地して上記第二の給電部から給電するかを切り替える切替手段を備える。特に、携帯電話機のアンテナ部として構成されたアンテナ装置は、逆Ｆ型アンテナの構成及び機能を有する棒状エレメントとしてのアンテナ素子を備えている。棒状エレメントは、その一端に第一の給電部及び第一の接地部を有し、その他端に第二の給電部及び第二の接地部を有する。スイッチ部（切替手段）は、棒状エレメントに給電する給電部を、２つの給電部のうちのいずれかに切り替える。このアンテナ装置は、２つの給電部がスイッチ部を介して切り替わることにより、互いに異なる指向性特性を有する２つのアンテナとしての機能を実現する。特許文献１のアンテナ装置によれば、アンテナの小型化を図るとともに、棒状エレメントとしてのアンテナ素子における２つの給電部を切り替えて放射指向性を変化させることにより、ダイバーシティ効果を向上させることが可能なダイバーシティアンテナを提供することができる。
【０００４】
さらに、特許文献２記載のアダプティブアレイ無線装置は、３本以上のアンテナ群からなるアレイアンテナを有するアダプティブアレイ無線装置であって、アンテナ選択信号に応じて、上記アンテナ群のうち２本のアンテナの組み合わせを選択するアンテナ選択手段と、上記選択されたアンテナの組み合わせで受信された信号に所定の無線信号処理を施す２つの信号受信手段と、上記信号受信手段で所定の無線信号処理が施された信号にアダプティブアレイ受信処理を施して所望信号を抽出するアダプティブアレイ信号処理手段と、上記アンテナ選択信号を制御して、上記アンテナ選択手段で選択される２本のアンテナの組み合わせを変更するアンテナ選択制御手段と、上記アンテナ選択手段で選択された２本のアンテナの組み合わせ毎に対応して、上記信号受信手段で所定の無線信号処理が施された信号のアンテナ相関値を推定して記録する相関値推定手段と、上記アンテナ相関値が最低となる２本のアンテナの組み合わせを決定して上記アンテナ選択制御手段に選択させるアンテナ組み合わせ決定手段とを備える。これにより、信号受信手段を増設することなく、アダプティブアレイ受信性能の向上を図ることができる。すなわち、特許文献２に開示された構成によれば、アンテナを切り替え制御することにより、２つの信号受信手段を備えたアダプティブアンテナを実現している。これにより、小消費電力と小型形状とを両立することができる。
【０００５】
一方、複数のアンテナを用いて複数のチャンネルの無線信号を同時に送受信するＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）技術を採用したアンテナ装置が存在する。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−４０５５４号公報。
【特許文献２】特開２００４−２８９４０７号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１及び２のアンテナ装置をＭＩＭＯアンテナ装置として利用しようとすると、以下のような課題があった。
【０００８】
特許文献１に記載されたダイバーシティアンテナでは、できるだけ大きな受信電力を得るために、受信信号の大きさのみを検出して受信電力が大きい給電部を選択する構成を示している。しかしながら、ＭＩＭＯアンテナ装置では、受信された複数の無線信号の受信電力が大きくても受信電力差が大きい場合には、ＭＩＭＯ復調結果が劣化する。さらに、ＭＩＭＯアンテナ装置では、アンテナ間の相関係数が大きく１に近い場合に、ＭＩＭＯ復調が不可能になる。すなわち、ＭＩＭＯアンテナ装置では、受信電力のみに基づくアンテナ選択を行うだけではＭＩＭＯ復調性能を向上させることはきわめて困難であった。
【０００９】
一方、特許文献２の複数のアンテナから２つのアンテナを選択するアダプティブアレイ無線装置は、アンテナ間の相関係数のみに従って復調回路に接続されるアンテナを選択することで干渉波抑圧効果を向上させる構成を有する。しかしながら、ＭＩＭＯアンテナ装置では、複数の信号を空間的に多重化することにより高速無線通信を実現する技術であるので、アンテナ間の相関係数が低いのみならず、低い誤り率を得るために高い受信電力も必要になる。すなわち、相関係数のみに基づくアンテナ選択を行うだけでは、ＭＩＭＯ復調性能を向上させることはきわめて困難であった。
【００１０】
本発明の目的は、以上の問題点を解決し、小型形状であっても、複数のアンテナ素子でそれぞれ受信される各無線信号の受信電力が高く、かつ受信電力差が小さく、かつ電磁的結合の低い受信状態を維持することにより、伝送容量及び伝送品位が高いＭＩＭＯ通信を行うことが可能なＭＩＭＯアンテナ装置、及びそれを備えた移動体用の無線通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様に係るＭＩＭＯアンテナ装置によれば、
無線信号をそれぞれ受信する少なくとも３つのアンテナ素子と、
上記アンテナ素子のうちの少なくとも２つで受信された無線信号をＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）方式で復調する復調手段とを備えたＭＩＭＯアンテナ装置において、
上記各アンテナ素子でそれぞれ受信された各無線信号の受信信号レベルを検出する検出手段と、
上記アンテナ素子のうちの少なくとも２つを上記復調手段に接続するスイッチ手段と、
上記少なくとも３つのアンテナ素子間の電磁的結合量を予め格納する格納手段と、
上記検出手段で検出された受信信号レベルと上記格納手段に格納された電磁的結合量とに基づいて上記スイッチ手段を制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、上記検出手段で検出された受信信号レベルに基づき現在の伝送容量を計算し、上記検出手段で検出された受信信号レベルと上記格納手段に格納された電磁的結合量とに基づき、現在上記復調手段に接続されているアンテナ素子のうちの少なくとも１つを上記復調手段に接続されていない異なるアンテナ素子に切り換えた場合の推定された伝送容量を計算し、上記現在の伝送容量が上記推定された伝送容量未満になったとき、上記異なるアンテナ素子を上記復調手段に接続するように上記スイッチ手段を制御することを特徴とする。
【００１２】
上記ＭＩＭＯアンテナ装置において、
上記少なくとも３つのアンテナ素子は、初期状態において上記復調手段に接続されない１つの予備アンテナ素子を含み、
上記制御手段は、現在上記復調手段に接続されているアンテナ素子のうちのいずれか１つを上記予備アンテナ素子に切り換えた場合の推定された伝送容量を計算し、上記現在の伝送容量が上記推定された伝送容量未満になったとき、上記予備アンテナ素子を上記復調手段に接続するように上記スイッチ手段を制御することを特徴とする。
【００１３】
また、上記ＭＩＭＯアンテナ装置において、上記少なくとも３つのアンテナ素子は、互いに異なる少なくとも２種類のアンテナ素子を含むことを特徴とする。
【００１４】
さらに、上記ＭＩＭＯアンテナ装置において、上記少なくとも３つのアンテナ素子は、モノポールアンテナとスロットアンテナとを含むことを特徴とする。
【００１５】
またさらに、上記ＭＩＭＯアンテナ装置において、上記少なくとも３つのアンテナ素子のうち、互いに最も遠隔した２つのアンテナ素子はそれぞれモノポールアンテナであり、他のアンテナ素子はスロットアンテナであることを特徴とする。
【００１６】
また、上記ＭＩＭＯアンテナ装置において、上記少なくとも３つのアンテナ素子のうち、互いに最も遠隔した２つのアンテナ素子はそれぞれスロットアンテナであり、他のアンテナ素子はモノポールアンテナであることを特徴とする。
【００１７】
さらに、上記ＭＩＭＯアンテナ装置は少なくとも４つのアンテナ素子を備え、
上記少なくとも４つのアンテナ素子のうち、互いに最も遠隔した２つのアンテナ素子に挟まれた内側の複数のアンテナ素子は、互いに異なる少なくとも２種類のアンテナ素子を含むことを特徴とする。
【００１８】
またさらに、上記ＭＩＭＯアンテナ装置において、上記内側の複数のアンテナ素子は、モノポールアンテナとスロットアンテナとを含むことを特徴とする。
【００１９】
また、上記ＭＩＭＯアンテナ装置において、上記制御手段は、上記ＭＩＭＯアンテナ装置の電源投入時又はＭＩＭＯ通信開始時に、上記少なくとも３つのアンテナ素子のうち、互いに最も遠隔した２つのアンテナ素子を上記復調手段に接続するように上記スイッチ手段を制御することを特徴とする。
【００２０】
さらに、上記ＭＩＭＯアンテナ装置において、上記制御手段は、上記ＭＩＭＯアンテナ装置の電源投入時又はＭＩＭＯ通信開始時に、上記検出手段で検出された受信信号レベルと上記格納手段に格納された電磁的結合量とに基づき、上記復調手段に接続可能なアンテナ素子のすべての組み合わせについて、推定された伝送容量をそれぞれ計算し、最良の伝送容量を達成するアンテナ素子の組み合わせを選択して上記復調手段に接続するように上記スイッチ手段を制御することを特徴とする。
【００２１】
またさらに、上記ＭＩＭＯアンテナ装置において、上記制御手段は、上記ＭＩＭＯアンテナ装置の電源投入時に選択されたアンテナ素子の組み合わせの履歴情報を記録し、最も選択された回数の多いアンテナ素子の組み合わせを選択して上記復調手段に接続するように上記スイッチ手段を制御することを特徴とする。
【００２２】
また、上記ＭＩＭＯアンテナ装置において、上記制御手段は、ＭＩＭＯ通信開始時に選択されたアンテナ素子の組み合わせの履歴情報を記録し、最も選択された回数の多いアンテナ素子の組み合わせを選択して上記復調手段に接続するように上記スイッチ手段を制御することを特徴とする。
【００２３】
さらに、上記ＭＩＭＯアンテナ装置において、上記制御手段は、ＭＩＭＯ通信開始時に選択されたアンテナ素子の組み合わせの履歴情報をアプリケーション毎に記録し、使用するアプリケーションに対して最も選択された回数の多いアンテナ素子の組み合わせを選択して上記復調手段に接続するように上記スイッチ手段を制御することを特徴とする。
【００２４】
またさらに、上記ＭＩＭＯアンテナ装置において、上記制御手段は、検出クロック時間毎に、上記現在の伝送容量及び上記推定された伝送容量を計算し、上記現在の伝送容量が上記推定された伝送容量未満になったとき、上記異なるアンテナ素子を上記復調手段に接続するように上記スイッチ手段を制御することを特徴とする。
【００２５】
また、上記ＭＩＭＯアンテナ装置において、上記検出クロック時間は、上記受信される無線信号のパイロット信号であることを特徴とする。
【００２６】
さらに、上記ＭＩＭＯアンテナ装置において、
上記復調手段は、ＭＩＭＯ方式で変調された無線信号をさらに生成する変復調手段であり、
上記制御手段は、無線信号の送信時において、上記少なくとも３つのアンテナ素子のうち、無線信号の受信時に使用されたアンテナ素子を上記変復調手段に接続するように上記スイッチ手段を制御することを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の第２の態様に係るＭＩＭＯアンテナ装置によれば、
複数の給電点をそれぞれ有し、無線信号をそれぞれ受信する少なくとも２つのアンテナ素子と、
上記少なくとも２つのアンテナ素子でそれぞれ受信された無線信号をＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）方式で復調する復調手段とを備えたＭＩＭＯアンテナ装置において、
上記各アンテナ素子でそれぞれ受信された各無線信号の受信信号レベルを検出する検出手段と、
上記各アンテナ素子において、上記複数の給電点のうちのいずれか１つを上記復調手段にそれぞれ接続するスイッチ手段と、
上記復調手段に接続可能な上記給電点の組み合わせ毎に、上記少なくとも２つのアンテナ素子間の電磁的結合量を予め格納する格納手段と、
上記検出手段で検出された受信信号レベルと上記格納手段に格納された電磁的結合量とに基づいて上記スイッチ手段を制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、上記検出手段で検出された受信信号レベルに基づき現在の伝送容量を計算し、上記検出手段で検出された受信信号レベルと上記格納手段に格納された電磁的結合量とに基づき、現在上記復調手段に接続されているアンテナ素子の給電点のうちの少なくとも１つを同じアンテナ素子の他の給電点に切り換えた場合の推定された伝送容量を計算し、上記現在の伝送容量が上記推定された伝送容量未満になったとき、上記他の給電点を上記復調手段に接続するように上記スイッチ手段を制御することを特徴とする。
【００２８】
さらに、本発明によれば、上記ＭＩＭＯアンテナ装置を備えたことを特徴とする無線通信装置が提供される。
【発明の効果】
【００２９】
本願発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。本願発明によれば、小型形状であっても、複数のアンテナ素子でそれぞれ受信される各無線信号の受信電力が高く、かつ受信電力差が小さく、かつ電磁的結合の低い受信状態を維持することにより、伝送容量及び伝送品位が高いＭＩＭＯ通信を行うことが可能なＭＩＭＯアンテナ装置、及びそれを備えた移動体用の無線通信装置を提供することができる。特に、本願発明では、複数のアンテナ素子とＭＩＭＯ変復調回路とを備えた無線通信装置において、各アンテナ素子で受信された受信信号の信号レベルに基づいて、アンテナ素子を切り換えるスイッチ手段を制御する。ここで、いずれかのアンテナ素子に係る受信信号が劣化した場合に、アンテナ素子の相互間距離が短くなるようにアンテナ素子を選択する。アンテナ素子間の電磁的結合に基づいて上述の制御を行い、不等中央値（アンテナ素子間の受信電力差）の低減と電磁的結合を考慮することで、ＭＩＭＯ通信特性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、本発明の実施形態を説明するため図面の全体にわたり、同様の機能を有する構成要素は同一の符号を付与し、その繰り返しの説明は省略する。
【００３１】
図１は、本発明の実施形態に係るＭＩＭＯアンテナ装置の構成の一例を示すブロック図である。以下、図１を参照しながら、本実施形態に係るＭＩＭＯアンテナ装置について説明する。図１において、ＭＩＭＯアンテナ装置は、４つのアンテナ素子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄと、スイッチ回路２と、ＭＩＭＯ変復調回路３と、信号レベル検出回路４と、コントローラ５と、結合量メモリ６とを備えて構成される。スイッチ回路２は、アンテナ素子１ａ，１ｂ及びＭＩＭＯ変復調回路３に接続されたスイッチ２ａと、アンテナ素子１ｃ，１ｄ及びＭＩＭＯ変復調回路３に接続されたスイッチ２ｂとを備え、コントローラ５の制御に従って、アンテナ素子１ａ，１ｂのいずれか一方と、アンテナ素子１ｃ，１ｄのいずれか一方とをＭＩＭＯ変復調回路３に接続する。信号レベル検出回路４は、アンテナ素子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに接続され、ＭＩＭＯ送信側基地局装置（図示せず。）から所定のＭＩＭＯ変調方式を用いて送信されて各アンテナ素子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに到来した無線信号の信号電力のレベル（以下「信号レベル」という。）をそれぞれ検出し、検出結果をコントローラ５に送る。結合量メモリ６は、予め測定された各アンテナ素子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ間の電磁的な結合量を格納する。コントローラ５は、信号レベル検出回路４の検出結果と、結合量メモリ６に格納された各アンテナ素子間の電磁的な結合量とに基づいて後述のＭＩＭＯアンテナ制御処理を実行し、スイッチ回路２を制御する。ＭＩＭＯ変復調回路３は、受信時には、アンテナ素子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄのうちの２つで受信された受信信号に対してＭＩＭＯ復調処理を実行して１つの復調信号を出力する一方、送信時には、入力されたベースバンド信号に対してＭＩＭＯ変調処理を実行して２つの送信信号を生成し、生成された送信信号はアンテナ素子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄのうちの２つを介して送信される。
【００３２】
本実施形態に係るＭＩＭＯアンテナ装置は、ＭＩＭＯ変復調回路３とスイッチ回路２との間において、受信信号から所定の周波数の信号を分離する高周波フィルタ、受信信号及び送信信号を増幅するための高周波増幅器、周波数を変換するためのミキサー等の高周波回路や、中間周波数回路、信号処理回路等を必要に応じて備えることが好ましい。以上に列挙した構成要素は、本願明細書及び図面では説明の簡単化のために省略した。本明細書に添付された他のＭＩＭＯアンテナ装置の構成を示す図においても同様である。
【００３３】
ここでは一例として、アンテナ素子数が４つであり、かつＭＩＭＯ変復調回路３に接続されるアンテナ素子が２つの場合を例に説明を行うが、アンテナ素子数が３つもしくは５つ以上の構成や、さらにはＭＩＭＯ変復調回路３に３つ以上のアンテナ素子を接続する構成も可能である。
【００３４】
次に、図２を参照して、本実施形態に係るＭＩＭＯアンテナ装置を携帯無線通信装置として実装する例について説明する。図２は、本発明の実施形態の実装例に係る、ＭＩＭＯアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置の構成の一例を示す透視図である。本実装例の携帯無線通信装置は、ほぼ直方体形状の上部筐体１１と下部筐体１２とを備え、これらがヒンジ部１３により連結された折りたたみ型の携帯電話機として構成されている。下部筐体１２の内部には、スイッチ回路２、ＭＩＭＯ変復調回路３、信号レベル検出回路４、コントローラ５及び結合量メモリ６が設けられるが、図２及び後続の図面では、簡単化のために、これらのうちスイッチ回路２及びＭＩＭＯ変復調回路３のみを図示する。さらに、好ましくは、上部筐体１１はスピーカとディスプレイを備え、下部筐体１２はキーボードとマイクロホンを備えて構成されるが、これらの構成要素の図示は省略する。上部筐体１１の内部には、携帯無線通信装置の長手方向とそれぞれ平行になるようにストリップ導体にてなる４つのアンテナ素子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが設けられ、互いに所定間隔を有して上部筐体１１の左側から右側に向かって並ぶように配置される。アンテナ素子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、それぞれモノポールアンテナである。アンテナ素子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、下部筐体１２内のスイッチ回路２及び信号レベル検出回路４（図２には図示せず。）に接続される。
【００３５】
以上説明した本実施形態に係るＭＩＭＯアンテナ装置によれば、コントローラ５が、信号レベル検出回路４で検出された信号レベルに基づき現在の伝送容量を計算し、信号レベル検出回路４で検出された信号レベルと結合量メモリ６に格納された電磁的結合量とに基づき、ＭＩＭＯ変復調回路３に現在接続されているアンテナ素子のうちの少なくとも１つをＭＩＭＯ変復調回路３に接続されていない異なるアンテナ素子に切り換えた場合の推定された伝送容量を計算し、現在の伝送容量が推定された伝送容量未満になったとき、上記異なるアンテナ素子をＭＩＭＯ変復調回路３に接続するようにスイッチ回路２を制御する。これにより、小型形状であっても、複数のアンテナ素子でそれぞれ受信される各無線信号の受信電力が高く、かつ受信電力差が小さく、かつ電磁的結合の低い受信状態を維持することにより、伝送容量及び伝送品位が高いＭＩＭＯ通信を行うことが可能なＭＩＭＯアンテナ装置を提供することができる。
【００３６】
以下、本実施形態に係るＭＩＭＯアンテナ装置の動作原理について説明する。なお、本明細書において、イメージ入力された数式とテキスト入力された数式とを混在させて用いており、各数式を識別するために、それら各数式の最後部に記載した一連の通し番号（１），（２），…を用いて「式（１），式（２），…」等と呼ぶこととする。
【００３７】
ＭＩＭＯ通信システムは、送信機及び受信機においてそれぞれ複数のアンテナ素子を用いて、同じ周波数帯域内で同時に送信された複数の信号系列を空間的に多重化することによって伝送容量を増大させ、ＭＩＭＯ復調後の複数の信号系列に係る合計伝送速度の増大を図る技術である。ここでは一例として、固有モード伝送方式をもとに説明を行う。送信機及び受信機のアンテナ素子の数をそれぞれｎ個とすると、受信信号ｙは次式で表すことができる。
【００３８】
［数１］
ｙ＝Ｈｘ＋ｗ          （１）
【００３９】
ここで、受信信号を表すｙは、サイズがｎのベクトルであり、その各要素は受信機の各アンテナ素子で受信された信号を表す。Ｈはサイズがｎ×ｎの行列であり、チャンネル行列と呼ばれ、その各要素Ｈｉｊは、送信機のｊ番目のアンテナ素子と受信機のｉ番目のアンテナ素子との間の伝搬係数、すなわち、これらのアンテナ素子間で送受信される信号の位相回転量及び振幅減衰量を表す。また、送信信号を表すｘは、サイズがｎのベクトルであり、その各要素ｘｉは、送信機の各アンテナ素子から送信される信号であって、互いに直交する信号を表す。ｗはサイズがｎのベクトルであり、その各要素は受信機の各アンテナ素子で受信された熱雑音を表す。
【００４０】
受信機においてチャンネル行列Ｈを取得するために、受信機は所定のパイロット信号ｘを予め記憶し、送信機はこの既知のパイロット信号ｘを受信機に伝送し、受信機は、予め記憶したパイロット信号ｘと、受信信号ｙ（すなわち伝送されたパイロット信号ｘ）とに基づいて、式（１）からチャンネル行列Ｈを計算する。
【００４１】
ここで、チャンネル行列Ｈに対する特異値分解（Ｓｉｎｇｌａｒ  Ｖａｌｕｅ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＳＶＤ）を行うと、次式のようになる。
【００４２】
【数１】
0005073517.tif 000002
【００４３】
式（２）において、Ｕ，Σ，Ｖはそれぞれサイズがｎ×ｎの行列であり、Σはそのｉ行目ｉ列目の要素がσｉ（０≦ｉ≦ｑ）でありかつその他の要素が０である行列である。また、ｕｉとｖｉはそれぞれ行列ＵとＶのｉ番目の列ベクトルであり、それぞれ他の列ベクトルと直交している。ｑはチャンネル行列Ｈのランクであり、以下の説明ではｑ＝ｎであるとする。上付き添字Ｈは複素共役転置を表す。ここで、行列ＵとＶは、サイズがｎ×ｎの単位行列Ｉｎに対して次式を満足する。
【００４４】
［数２］
ＵＨＵ＝Ｉｎ          （３）
［数３］
ＶＨＶ＝Ｉｎ          （４）
【００４５】
さらに、固有値分解（Ｅｉｇｅｎｖａｌｕｅ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＥＶＤ）を行うと、次式が求まる。
【００４６】
【数２】
0005073517.tif 000003
【００４７】
式（５）において、λｉはチャンネル行列の積ＨＨＨの固有値であり、λｉ＝σｉ２である。
【００４８】
ベクトルｕｉＨは、行列ＵＨの要素となる他の行ベクトルと互いに直交しており、送信機の各アンテナ素子から送信される信号のウエイト（振幅と位相）に使用され、ベクトルｕｉは、行列Ｕの要素となる他の列ベクトルと互いに直交しており、受信機の各アンテナ素子において受信される信号のウエイトに使用される。このようにウエイトを使用することにより直交した指向性が得られる。
【００４９】
ここで、式（１）より、受信信号電力はＨｘ（Ｈｘ）Ｈ＝ＨＨＨｘｘＨとなる。行列ｘｘＨは送信信号電力を表す。ただし、ベクトルｘの各要素は互いに直交した信号であるので、行列ｘｘＨは対角行列ｄｉａｇ［ｘ１ｘ１＊，ｘ２ｘ２＊，…，ｘｎｘｎ＊］となる。一方、行列ＨＨＨは対角行列ｄｉａｇ［λ１，λ２，…，λｑ］となる。すなわち、送信機及び受信機の各アンテナ素子において直交したウエイトを使用することにより複数の伝搬経路を分離することができ、このときの受信信号電力はλｉｘｉｘｉ＊となる。信号ｘｉがすべて等しい場合、各伝搬経路における受信信号電力は固有値λｉの比になる。
【００５０】
ここで、送信機のアンテナ素子数が２個であり、かつ受信機のアンテナ素子数が２個であるＭＩＭＯ通信システムを一例として、受信信号電力の導出について具体的に説明する。この場合、チャンネル行列Ｈと、送信機のアンテナ素子から送信された送信信号ベクトルｘとは、以下の式で表される。
【００５１】
【数３】
0005073517.tif 000004
【数４】
0005073517.tif 000005
【００５２】
ここで、ｗを、受信機のアンテナ素子で受信された雑音ベクトル（送信信号ベクトルｘに対する振幅比）であるとすると、受信信号ベクトルｙは以下の式で求められる。
【００５３】
【数５】
0005073517.tif 000006
【００５４】
次に、受信信号ベクトルの共分散行列Ｒｙｙを次式により求める。
【００５５】
【数６】
0005073517.tif 000007
【００５６】
上式で、ベクトルｙＨは以下の式で表される。
【００５７】
【数７】
0005073517.tif 000008
【００５８】
通常、ＭＩＭＯ通信システムでは、送信機の異なるアンテナ素子から送信される異なる信号は互いに無相関である。ここで送信信号が無相関であるということについて説明する。送信信号系列は「−１」と「１」の要素からなる１次元信号系列であるものとする。例えば、送信信号ベクトルｘ１，ｘ２がそれぞれ４つの要素を有する場合の一例を以下に示す。
【００５９】
［数４］
ｘ１＝（１，−１，１，１）          （１１）
［数５］
ｘ２＝（１，１，−１，１）          （１２）
【００６０】
相関とは、信号系列の要素毎の積の和を系列数で割ったものと定義すると、送信信号ベクトルｘ１とｘ２の相関値Ｒ１２は次式で表される。
【００６１】
［数６］
Ｒ１２＝（１・１＋（−１）・１＋１・（−１）＋１・１）／４＝０
（１３）
【００６２】
すなわち、相関値Ｒ１２が０となる場合に無相関となる。逆に、相関値が１となるのは、ｘ１＝ｘ２の場合である。また、雑音ベクトルは送信信号ベクトルと無相関であり、かつ、異なるアンテナ素子で受信される雑音ベクトルも互いに無相関である。
【００６３】
以上より、式（９）の共分散行列Ｒｙｙの期待値を受信信号電力として次式のように計算することができる。
【００６４】
【数８】
0005073517.tif 000009
【００６５】
ここで、送信信号ベクトルについての仮定より、次式を用いた。
【００６６】
【数９】
0005073517.tif 000010
【００６７】
以上説明したＭＩＭＯアンテナ装置の動作原理によれば、ＭＩＭＯ通信システムの伝送容量は次式で与えられる。
【００６８】
【数１０】
0005073517.tif 000011
【００６９】
ここで、ＳＮＲは総送信信号電力対雑音比であり、すなわちＳＮＲ／ｎ＝ｘｉｘｉ＊である。ＣＭＩＭＯの単位は［ビット／秒／Ｈｚ］である。一方、送信機において１つのアンテナ素子を用い、かつ受信機において１つのアンテナ素子を用いる通常の一対一通信（Ｓｉｎｇｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  Ｓｉｎｇｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ：ＳＩＳＯ）の場合には、伝送容量は以下の式で得られる。
【００７０】
【数１１】
0005073517.tif 000012
【００７１】
式（１７）において、ｈは伝搬係数であり、ＣＳＩＳＯの単位は［ビット／秒／Ｈｚ］である。
【００７２】
例えば、式（１６）と式（１７）の比較を簡単化するため、ｈｈ＊＝λｉ＝λとし、ＳＮＲ・λ／ｎ≫１とする。このとき、式（１６）の伝送容量は、次式のように計算される。
【００７３】
［数７］
ＣＭＩＭＯ＝ｎ・（ｌｏｇ２（ＳＮＲ・λ）−ｌｏｇ２（ｎ））      （１８）
【００７４】
一方、式（１７）の伝送容量は、次式のように計算される。
【００７５】
［数８］
ＣＳＩＳＯ＝ｌｏｇ２（ＳＮＲ・λ）      （１９）
【００７６】
例えば、ｎ＝４、ＳＮＲ・λ＝１０２４の場合には、ＭＩＭＯ伝送容量ＣＭＩＭＯ＝４・（１０−２）＝３２［ビット／秒／Ｈｚ］であり、ＳＩＳＯ伝送容量ＣＳＩＳＯ＝１０［ビット／秒／Ｈｚ］であり、ＭＩＭＯ伝送容量はＳＩＳＯ伝送容量よりも増加していることがわかる。
【００７７】
以上のように、ＭＩＭＯアンテナ装置では、互いに直交する指向性を複数の信号系列に割り振ることで空間的に信号を多重させ伝送容量を増加させ、それにより、ＭＩＭＯ復調後の複数の信号系列の合計の伝送速度の高速化を達成することができる。
【００７８】
式（１６）によれば、チャンネル行列Ｈから計算される固有値λｉが大きいほど、ＭＩＭＯ伝送容量は増加することがわかる。固有値λｉはチャンネル行列Ｈの各要素により求まるので、上記のことは、チャンネル行列Ｈの各要素が大きいほど高速伝送が可能であることを意味している。また、式（１）に記したように、受信された信号には熱雑音ベクトルｗが含まれる。実際の受信機では熱雑音成分を除去することができないので、このことがチャンネル行列Ｈから固有値λｉを計算する際の誤差要因となる。従って、できるだけ大きな受信信号電力を得ることが、ＭＩＭＯアンテナ装置における伝送速度の高速化につながる。またチャンネル行列Ｈには、伝搬損失の他に送信機のアンテナ素子及び受信機のアンテナ素子の利得が含まれる。従って、同じ伝搬環境であればアンテナ素子の利得の高い方が望ましいことがわかる。
【００７９】
このように、ＭＩＭＯアンテナ装置は複数のアンテナ素子によりそれぞれ受信される各受信信号が同時に良好な受信状態である必要がある。しかしながら、特に携帯電話機等の人体に近接させて使用するような無線通信装置では、人体の影響等により複数のアンテナ素子の中でいくつかのアンテナ素子の指向性が劣化するおそれがある。これにより、ＭＩＭＯアンテナ装置の本来の高速無線通信が実行不可能になるおそれがある。
【００８０】
以下、ユーザが携帯無線通信装置を手で保持したことにより生じた放射特性の著しい劣化を低減し、ＭＩＭＯ通信特性を向上させるための方法を説明する。
【００８１】
まず、複数のアンテナ素子が送信アンテナアレーとして動作する場合を例にして、アンテナ素子間の電磁的結合について説明する。電磁的結合とは、送信アンテナアレーのうちの１つのアンテナ素子から放射される電波のうち、送信アンテナアレーのうちの他のアンテナ素子で受信される割合により定義される。すなわち、本来であれば、送信アンテナアレー内の１つのアンテナ素子に入力される電力は、すべて遠方の受信アンテナで受信される電波となるように放射されることが望ましいが、放射される電波は、送信アンテナアレー内のそのアンテナ素子に近接した送信アンテナアレー内の他のアンテナ素子により部分的に受信されうるので、アンテナ素子に入力される電力のうち１００％の電力が放射に寄与するわけではない。すなわち、放射される電波の電力をＰｒａｄ［Ｗ］とし、アンテナ素子に入力される電力をＰｉｎ［Ｗ］とし、電磁的結合をＣｅｍとすると、次式の関係が得られる。
【００８２】
［数９］
Ｐｒａｄ＝（１−Ｃｅｍ）Ｐｉｎ      （２０）
【００８３】
すなわち、（１−Ｃｅｍ）が放射効率を示す。このとき、電磁的結合Ｃｅｍが大きいほど電力Ｐｒａｄは小さくなり、放射効率は小さくなる。
【００８４】
ここまでアンテナからの電波の送信をもとにアンテナ素子間の電磁的結合を説明したが、アンテナ特性の可逆性（これは電気回路論における相反定理に相当し、当業者には「アンテナの可逆定理」として知られる。）により受信時も同様であり、電磁的結合が大きければアンテナの効率が下がり、従って受信電力が小さくなる。電磁的結合はアンテナ素子間の距離に大きく依存し、距離が遠いほど電磁的結合は小さくなる。
【００８５】
次に、図２乃至図５を参照し、ユーザが本実施形態に係る携帯無線通信装置を手で保持したときの放射特性の劣化について説明する。図２の携帯無線通信装置はアンテナ素子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを備えているが、外側のアンテナ素子１ａ，１ｄが互いに最も離隔し、アンテナ素子１ａ，１ｄ間の電磁的結合が最小である。逆に、内側のアンテナ素子１ｂ，１ｃ間の距離が最小であり、電磁的結合が最大になる。すなわち、電磁的結合が最小であるアンテナ素子１ａ，１ｄをＭＩＭＯ変復調回路３に接続すべきアンテナ素子として選択することにより、より高速なＭＩＭＯ無線通信が可能になる。ここで、図２の携帯無線通信装置を手に保持する場合を考える。図３は、図２の携帯無線通信装置をユーザの手１４が保持した状態の一例を示す透視図である。例えば図３に示すように携帯無線通信装置を右手で保持する場合、親指がアンテナ素子１ｄに近接する可能性が高い。アンテナ素子に指が非常に近く近接した場合や、アンテナ素子が手で覆い隠された場合には非常に大きな損失が生じるので、大きく受信電力が低化する。図３の例では、アンテナ素子１ａは指が近接していないために手の保持による損失はほとんどないが、アンテナ素子１ｄは大きな劣化を伴う。図４及び図５に、例示的な所定のヘリカルアンテナに指が近接したときの放射パターンの変化を示す。図４は、ヘリカルアンテナの水平面内放射特性の一例を示す放射パターン図であり、図５は、図４のヘリカルアンテナにユーザの指が接触したときの水平面内放射特性の一例を示す放射パターン図である。図４及び図５によれば、ユーザの指がアンテナに接触したことによる放射効率の大きな劣化が確認できる。本実施形態に係るＭＩＭＯアンテナ装置では、劣化の大きいアンテナ素子１ｄをスイッチ回路２によりアンテナ素子１ｃに切り換える。アンテナ素子１ｃは、アンテナ素子１ｄに比べて内部に設けられているので、指の影響が小さい。その一方で、アンテナ素子１ｃは、アンテナ素子１ａとの距離が近いためにアンテナ素子１ａとの電磁的結合が大きくなり、放射効率が劣化する可能性がある。
【００８６】
本実施形態に係るＭＩＭＯアンテナ装置は、アンテナ素子１ａ，１ｄを用いて受信していたときにアンテナ素子１ｄに指が接近したことによりアンテナ素子１ｄの受信信号が劣化した場合、アンテナ素子１ｄの受信信号の劣化量（測定値）と、アンテナ素子１ａ，１ｃを用いて受信するときのアンテナ素子１ａ，１ｃ間の電磁的結合量による劣化量（推定値）とを比較し、比較結果に基づいて、ＭＩＭＯ変復調回路３に接続すべきアンテナ素子を決定する。これにより、本実施形態に係るＭＩＭＯアンテナ装置では、より高速なＭＩＭＯ無線通信を実現することができる。
【００８７】
図６は、ＭＩＭＯアンテナ装置の伝送容量の一例を示すグラフである。図６では、例示的な２素子のＭＩＭＯアンテナ装置について、信号レベル差（すなわち電力差）ΔＰに対するＭＩＭＯ伝送容量の関係と、アイソレーションに対するＭＩＭＯ伝送容量の関係とを示す。図６のシミュレーションにおいて用いたＭＩＭＯアンテナ装置の２つのアンテナ素子は対称構造であり放射効率が等しく、従って、信号レベル差の存在は、指の存在により一方のアンテナ素子で電力低下が生じたことを示している。すなわち、指による電力低下が大きいほど信号レベル差は大きくなる。一方、アイソレーションはアンテナ素子間の電磁的結合を表している。アイソレーションは電磁的結合量の逆数であり、電磁的結合量が大きいほどアイソレーションは小さくなる。図６より、信号レベル差が大きくなるほど伝送容量が低下し、アイソレーションが小さいほど伝送容量が低下することがわかる。例えば、信号レベル差が３ｄＢ以上となったとき、ＭＩＭＯ伝送容量は８．２５ｂｐｓ／Ｈｚ以下となる。一方、アイソレーションが６ｄＢ以上であれば、ＭＩＭＯ伝送容量は８．２５ｂｐｓ／Ｈｚ以上となる。すなわち、本実施形態に係るＭＩＭＯアンテナ装置に関していえば、アンテナ素子１ａ，１ｃ間のアイソレーションが６ｄＢ以上ある場合、アンテナ素子１ａ，１ｄを用いて受信していたときにアンテナ素子１ｄの受信信号が指の存在により３ｄＢ以上劣化したならば、アンテナ素子１ｄをアンテナ素子１ｃに切り換えることで、より高速なＭＩＭＯ通信を実現できることになる。このように、本実施形態に係るＭＩＭＯアンテナ装置では、各アンテナ素子での受信電力のみならず、アンテナ素子間の電磁的結合量を加味することで、より精度の高い制御が可能になる。
【００８８】
以下、本実施形態で用いた伝送容量の計算方法について説明する。簡単化のために、アンテナ素子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄで受信される各受信信号が互いに無相関であると仮定する。この場合、チャンネル行列Ｈから計算される固有値は、各アンテナ素子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに係る受信電力Ｐｒｉ（ｉ＝１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）となる。従って、伝送容量は次式で表される。
【００８９】
【数１２】
0005073517.tif 000013
【００９０】
ここで、Ｐｎは、ｋがボルツマン係数であり、Ｂが周波数帯域幅［Ｈｚ］であり、Ｔが絶対温度［ｋ］であるときに、Ｐｎ＝ｋＢＴで定義されるノイズ電力であり、ノイズ電力Ｐｎは、ＭＩＭＯアンテナ装置の実装に応じて予め算出できる量である。ＭＩＭＯ変復調回路３に接続されていないアンテナ素子の受信電力Ｐｒｉは０になる。以下の例示的な説明では、アンテナ素子１ａ，１ｄを用いて受信していたときにアンテナ素子１ｄの受信電力が小さい場合を示す。この場合、アンテナ素子１ｄを内側のアンテナ素子１ｃに切り換えたときの受信電力を推定する。アンテナ素子１ａ，１ｄの受信電力Ｐｒ１ａ，Ｐｒ１ｄの最大値をＰｒｍａｘとする。また、外側のアンテナ素子１ａ，１ｄ間の結合量Ｃｅｍ＿ａｄとし、外側のアンテナと内側のアンテナ素子１ａ，１ｃ間の結合量Ｃｅｍ＿ａｃとする。このとき、使用するアンテナ素子を１ａ，１ｄから１ａ，１ｃに切り換えたと仮定したときの受信電力の推定値Ｐｒ１ａ’及びＰｒ１ｃ’は、次式で得られる。
【００９１】
［数１０］
Ｐｒ１ａ’＝Ｐｒｍａｘ（１−Ｃｅｍ＿ａｃ＋Ｃｅｍ＿ａｄ）      （２２）
［数１１］
Ｐｒ１ｃ’＝Ｐｒｍａｘ（１−Ｃｅｍ＿ａｃ＋Ｃｅｍ＿ａｄ）      （２３）
【００９２】
上式では、簡単化のために電力Ｐｒｍａｘを受信電力の基準とした。このとき、現在の伝送容量ＣＭＩＭＯ＿ａｄは、現在の受信電力Ｐｒ１ａ及びＰｒ１ｄを式（２１）に代入することにより、以下の式（２４）で表される。また、使用するアンテナ素子を１ａ，１ｄから１ａ，１ｃに切り換えたと仮定したときの伝送容量ＣＭＩＭＯ＿ａｃは、受信電力の推定値Ｐｒ１ａ’及びＰｒ１ｃ’を式（２１）に代入することにより、以下の式（２５）で表される。
【００９３】
【数１３】
0005073517.tif 000014
【数１４】
0005073517.tif 000015
【００９４】
式（２４）及び（２５）の２つの伝送容量を比較し、伝送容量の大きいほうを選択する。
【００９５】
なお、アンテナ素子１ａ，１ｄの受信電力がＰｒ１ａ＜Ｐｒ１ｄになるときは、使用するアンテナ素子を１ａ，１ｄから１ｂ，１ｄに切り換えたと仮定したときの受信電力及び伝送容量を推定し、同様の比較及び選定を行う。
【００９６】
変形例として、式（２４）及び（２５）の計算を行うことなく、近似的に、受信電力の比較（すなわち、電力Ｐｒ１ａ＋Ｐｒ１ｄと、電力Ｐｒ１ａ’＋Ｐｒ１ｃ’との比較）に基づいてアンテナ素子を選択することも可能である。
【００９７】
以下、図７及び図８を参照して、図１のコントローラ５によって実行されるＭＩＭＯアンテナ制御処理の一例を示す。
【００９８】
図７は、図１のコントローラ５によって実行される第１のＭＩＭＯアンテナ制御処理の一例を示すフローチャートである。まずステップＳ１において、コントローラ５は、スイッチ回路２を制御し、初期状態としてアンテナ素子１ａ，１ｄをＭＩＭＯ変復調回路３に接続し、ステップＳ２において、信号レベル検出回路４により各受信信号の信号レベルを検出する。次にステップＳ３において、コントローラ５は、検出された各受信信号の信号レベルに基づき、アンテナ素子１ｄの受信電力Ｐｒ１ｄがアンテナ素子１ａの受信電力Ｐｒ１ａより大きいか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ４に進み、ＮＯのときはステップＳ８に進む。コントローラ５は、ステップＳ４において、結合量メモリ６から、アンテナ素子１ａ，１ｄの結合量Ｃｅｍ＿ａｄと、アンテナ素子１ｂ，１ｄの結合量Ｃｅｍ＿ｂｄとを読み出す。コントローラ５は、次いでステップＳ５において、検出された信号レベルに基づく受信電力値から、式（２１）を用いて、現在の伝送容量ＣＭＩＭＯ＿ａｄを計算するとともに、検出された信号レベルと読み出された結合量とに基づく受信電力の推定値から、式（２１）を用いて、使用するアンテナ素子を１ａ，１ｄから１ｂ，１ｄに切り換えたと仮定したときの伝送容量ＣＭＩＭＯ＿ｂｄ（「推定された伝送容量」という。）を計算する（式（２１）乃至（２５）を参照）。次にステップＳ６において、コントローラ５は、推定された伝送容量ＣＭＩＭＯ＿ｂｄが現在の伝送容量ＣＭＩＭＯ＿ａｄよりも大きいか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ７に進み、ＮＯのときはステップＳ１２に進む。ステップＳ７において、コントローラ５はスイッチ回路２を制御し、アンテナ素子１ａに代えてアンテナ素子１ｂをＭＩＭＯ変復調回路３に接続し、ステップＳ１２に進む。一方、ステップＳ３がＮＯのとき、ステップＳ８において、コントローラ５は、結合量メモリ６から、アンテナ素子１ａ，１ｄの結合量Ｃｅｍ＿ａｄと、アンテナ素子１ａ，１ｃの結合量Ｃｅｍ＿ａｃとを読み出す。コントローラ５は、次いでステップＳ９において、検出された信号レベルに基づく受信電力値から、式（２１）を用いて、現在の伝送容量ＣＭＩＭＯ＿ａｄを計算するとともに、検出された信号レベルと読み出された結合量とに基づく受信電力の推定値から、式（２１）を用いて、使用するアンテナ素子を１ａ，１ｄから１ａ，１ｃに切り換えたと仮定したときの伝送容量（すなわち、推定された伝送容量）ＣＭＩＭＯ＿ａｃを計算する（式（２１）乃至（２５）を参照）。次にステップＳ１０において、コントローラ５は、推定された伝送容量ＣＭＩＭＯ＿ａｃが現在の伝送容量ＣＭＩＭＯ＿ａｄよりも大きいか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ１１に進み、ＮＯのときはステップＳ１２に進む。ステップＳ１１において、コントローラ５はスイッチ回路２を制御し、アンテナ素子１ｄに代えてアンテナ素子１ｃをＭＩＭＯ変復調回路３に接続し、ステップＳ１２に進む。コントローラ５は、ステップＳ１２において検出クロック時間が経過したと判断されるまでスイッチ回路２の状態を保持し、検出クロック時間が経過したときステップＳ１に戻る。なお、ステップＳ１２において、検出クロック時間が経過するまでスイッチ回路２の状態を保持するとしているが、検出クロック時間は、周囲環境及び使用者の移動速度によるフェージングの変化の速度よりも十分長くする必要がある。検出クロック時間としては、受信信号のパイロット信号のクロック時間（例えば０．１ミリ秒）を用いてもよい。さらに好ましくは、検出クロック時間として、例えば１秒程度、あるいはそれ以上の時間を用いてもよい。
【００９９】
図８は、図１のコントローラ５によって実行される第２のＭＩＭＯアンテナ制御処理の一例を示すフローチャートである。図８の処理では、図７の処理に加えて、アンテナ素子１ａ，１ｄの両方がともに指の影響で劣化する場合においても対処できることを特徴とする。図８のステップＳ２１乃至Ｓ２３は図７のステップＳ１乃至Ｓ３と同様であり、ステップＳ３においてＹＥＳのときはステップＳ２４に進み、ＮＯのときはステップＳ２８に進む。コントローラ５は、ステップＳ２４において、結合量メモリ６から、アンテナ素子１ａ，１ｄの結合量Ｃｅｍ＿ａｄと、アンテナ素子１ｂ，１ｄの結合量Ｃｅｍ＿ｂｄと、アンテナ素子１ｂ，１ｃの結合量Ｃｅｍ＿ｂｃとを読み出す。コントローラ５は、次いでステップＳ２５において、検出された信号レベルに基づく受信電力値から、式（２１）を用いて、現在の伝送容量ＣＭＩＭＯ＿ａｄを計算し、検出された信号レベルと読み出された結合量Ｃｅｍ＿ａｄ及びＣｅｍ＿ｂｄとに基づく受信電力の推定値から、式（２１）を用いて、使用するアンテナ素子を１ａ，１ｄから１ｂ，１ｄに切り換えたと仮定したときの伝送容量（すなわち、推定された伝送容量）ＣＭＩＭＯ＿ｂｄを計算し、さらに、検出された信号レベルと読み出された結合量Ｃｅｍ＿ａｄ及びＣｅｍ＿ｂｃとに基づく受信電力の推定値から、式（２１）を用いて、使用するアンテナ素子を１ａ，１ｄから１ｂ，１ｃに切り換えたと仮定したときの伝送容量（すなわち、推定された伝送容量）ＣＭＩＭＯ＿ｂｃを計算する（式（２１）乃至（２５）を参照）。ステップＳ２６において、コントローラ５は、計算された伝送容量を比較し、現在の伝送容量ＣＭＩＭＯ＿ａｄが最大のときはステップＳ３３に進み、推定された伝送容量ＣＭＩＭＯ＿ｂｄが最大のときはステップＳ２７に進み、推定された伝送容量ＣＭＩＭＯ＿ｂｃが最大のときはステップＳ３２に進む。ステップＳ２７において、コントローラ５はスイッチ回路２を制御し、アンテナ素子１ａに代えてアンテナ素子１ｂをＭＩＭＯ変復調回路３に接続し、ステップＳ３３に進む。一方、ステップＳ３３がＮＯのとき、ステップＳ２８において、コントローラ５は、結合量メモリ６から、アンテナ素子１ａ，１ｄの結合量Ｃｅｍ＿ａｄと、アンテナ素子１ａ，１ｃの結合量Ｃｅｍ＿ａｃと、アンテナ素子１ｂ，１ｃの結合量Ｃｅｍ＿ｂｃとを読み出す。コントローラ５は、次いでステップＳ２９において、検出された信号レベルに基づく受信電力値から、式（２１）を用いて、現在の伝送容量ＣＭＩＭＯ＿ａｄを計算し、検出された信号レベルと読み出された結合量Ｃｅｍ＿ａｄ及びＣｅｍ＿ａｃとに基づく受信電力の推定値から、式（２１）を用いて、使用するアンテナ素子を１ａ，１ｄから１ａ，１ｃに切り換えたと仮定したときの伝送容量（すなわち、推定された伝送容量）ＣＭＩＭＯ＿ａｃと、検出された信号レベルと読み出された結合量Ｃｅｍ＿ａｄ及びＣｅｍ＿ｂｃとに基づく受信電力の推定値から、式（２１）を用いて、使用するアンテナ素子を１ａ，１ｄから１ｂ，１ｃに切り換えたと仮定したときの伝送容量（すなわち、推定された伝送容量）ＣＭＩＭＯ＿ｂｃとを計算する（式（２１）乃至（２５）を参照）。ステップＳ３０において、コントローラ５は、計算された伝送容量を比較し、現在の伝送容量ＣＭＩＭＯ＿ａｄが最大のときはステップＳ３３に進み、推定された伝送容量ＣＭＩＭＯ＿ａｃが最大のときはステップＳ３１に進み、推定された伝送容量ＣＭＩＭＯ＿ｂｃが最大のときはステップＳ３２に進む。ステップＳ３１において、コントローラ５はスイッチ回路２を制御し、アンテナ素子１ｄに代えてアンテナ素子１ｃをＭＩＭＯ変復調回路３に接続し、ステップＳ３３に進む。ステップＳ３２において、コントローラ５はスイッチ回路２を制御し、アンテナ素子１ａ，１ｄに代えてアンテナ素子１ｂ，１ｃをＭＩＭＯ変復調回路３に接続し、ステップＳ３３に進む。コントローラ５は、ステップＳ３３において検出クロック時間が経過したと判断されるまでスイッチ回路２の状態を保持し、検出クロック時間が経過したときステップＳ３１に戻る。以上説明したように、図８の処理によれば、アンテナ素子１ｂ，１ｃ間の電磁的結合量を読み出し（ステップＳ２４及びＳ２８）、その推定された伝送容量を計算し（ステップＳ２５及びＳ２９）、他の伝送容量と比較する（ステップＳ２６及びＳ３０）ことにより、アンテナ素子１ａ，１ｄの両方がともに指の影響で劣化する場合であってもアンテナ素子１ｂ，１ｃの組を選択する制御が可能となり、可能な限りの高速ＭＩＭＯ無線通信を実現できる。
【０１００】
また、コントローラ５によるＭＩＭＯ伝送容量の計算方法は、計算量削減の観点からは、例えば、受信レベルと伝送容量の関係、電磁的結合量と伝送容量の関係を予め求めておき、それを元に計算する方法が望ましい。この場合、伝送容量は、近似曲線を用いて計算したり、あるいは受信レベルや電磁的結合量の区間を例えば１ｄＢ毎と決めて、１ｄＢ毎の伝送容量を予め計算して結合量メモリ６に保存しておき、これらの伝送容量を呼び出すことにより決定したりすることも可能である。さらに、受信レベルによる伝送容量の計算のみを受信信号から式（１６）を用いて直接的に計算することも可能である。この場合、計算量が増加する欠点もあるが、伝送容量の計算の精度が向上する利点がある。
【０１０１】
以下、図９乃至図１２を参照して、本発明の実施形態の変形例に係るＭＩＭＯアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置について説明する。
【０１０２】
図９は、本発明の実施形態の第１の変形例に係る、ＭＩＭＯアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置の構成の一例を示す透視図である。本実施形態に係るＭＩＭＯアンテナ装置によれば、少なくとも１つのアンテナ素子に、又はアンテナ素子毎に複数の給電点を備え、各アンテナ素子を励振させる給電点を切り換えることによりＭＩＭＯ通信特性を向上させる構成も可能である。図９の携帯無線通信装置は、図２のアンテナ素子１ａ，１ｂに代えて、それらよりも広い幅を有するストリップ導体のアンテナ素子１Ａａを備え、アンテナ素子１ｃ，１ｄに代えて、それらよりも広い幅を有するストリップ導体のアンテナ素子１Ａｂを備えて構成される。アンテナ素子１Ａａは、当該アンテナ素子１Ａａ上に互いに所定間隔を有して設けられた給電点Ｆａ，Ｆｂを備え、アンテナ素子１Ａｂは、当該アンテナ素子１Ａｂ上に互いに所定間隔を有して設けられた給電点Ｆｃ，Ｆｄを備え、スイッチ回路２は、給電点Ｆａ，ＦｂのいずれかをＭＩＭＯ変復調回路３に接続するとともに、給電点Ｆｃ，ＦｄのいずれかをＭＩＭＯ変復調回路３に接続する。本変形例において、結合量メモリ６は、ＭＩＭＯ変復調回路３に接続可能な給電点の組み合わせ毎に（すなわち、組み合わせ「Ｆａ及びＦｄ」、「Ｆａ及びＦｃ」、「Ｆｂ及びＦｄ」、ならびに「Ｆｂ及びＦｃ」のそれぞれについて）、アンテナ素子１Ａａ，１Ａｂ間の電磁的結合量を予め格納する。また、本変形例において、コントローラ５は、信号レベル検出回路４で検出された信号レベルに基づき現在の伝送容量を計算し、信号レベル検出回路４で検出された信号レベルと結合量メモリ６に格納された電磁的結合量とに基づき、現在ＭＩＭＯ変復調回路３に接続されているアンテナ素子の給電点のうちの少なくとも１つを同じアンテナ素子の他の給電点に切り換えた場合の推定された伝送容量を計算し、現在の伝送容量が推定された伝送容量未満になったとき、上記他の給電点をＭＩＭＯ変復調回路３に接続するようにスイッチ回路２を制御する。携帯電話機のような小型の端末装置の場合、搭載可能なアンテナ素子のサイズに制限が生じるが、本変形例の構成により、限られたスペースを有する端末装置にも本発明を適用することが可能になるという利点がある。
【０１０３】
図１０は、本発明の実施形態の第２の変形例に係る、ＭＩＭＯアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置の構成の一例を示す透視図である。また、本実施形態に係るＭＩＭＯアンテナ装置によれば、内側のアンテナ素子に複数の給電点を備え、これを切り換えることによりＭＩＭＯ通信性能を向上させる構成も可能である。図９の携帯無線通信装置は、図２のアンテナ素子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに代えて、携帯無線通信装置の長手方向とそれぞれ平行になるように互いに所定間隔を有して上部筐体１１の左側から右側に向かって並ぶように配置された、それぞれストリップ導体にてなる３つのアンテナ素子１Ｂａ，１Ｂｂ，１Ｂｃを備え、図２のスイッチ回路２に代えてスイッチ回路２Ａを備えて構成される。アンテナ素子１Ｂａ，１Ｂｂ，１Ｂｃは、それぞれモノポールアンテナである。本変形例では、内側のアンテナ素子１Ｂｂは、スイッチ回路２Ａの内部接続によって、２つ分の給電点を備えたアンテナ素子として動作する。詳しくは、スイッチ回路２Ａは、アンテナ素子１Ｂａ，１ＢｂのいずれかをＭＩＭＯ変復調回路３に接続するとともに、アンテナ素子１Ｂｂ，１ＢｃのいずれかをＭＩＭＯ変復調回路３に接続する。アンテナ素子１Ｂｂは、初期状態ではＭＩＭＯ変復調回路３に接続されず、アンテナ素子１Ｂｂ，１Ｂｃのいずれかの受信信号が劣化したときに、劣化した受信信号に係るアンテナ素子の代わりとしてＭＩＭＯ変復調回路３に接続するための予備アンテナ素子として利用される。携帯電話機のような小型の端末装置の場合、搭載可能なアンテナ素子のサイズに制限が生じるが、本変形例の構成により、限られたスペースを有する端末装置にも本発明を適用することが可能になるという利点がある。さらに、図１０の変形例では、受信信号が劣化したときにアンテナ素子を別のアンテナ素子に切り換えることが可能になり、図９の変形例とは異なり、アンテナ素子の全体が覆われたときであってもＭＩＭＯ通信特性を向上させるように制御することができる。
【０１０４】
以上説明した実施形態においては、同一のアンテナ素子を複数用いてＭＩＭＯアンテナ装置を構成する場合を例に挙げて説明したが、これに限られるものではなく、励振方法が異なる少なくとも２種類のアンテナ素子を含んでもよい。図１１は、本発明の実施形態の第３の変形例に係る、ＭＩＭＯアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置の構成の一例を示す透視図である。本変形例の携帯無線通信装置は、図１０のアンテナ素子１Ｂａ，１Ｂｃと同様のアンテナ素子１Ｃａ，１Ｃｃと、アンテナ素子１Ｃａ，１Ｃｃの間に設けられたスロットアンテナ１Ｃｂとを備えて構成される。言い換えると、本変形例の構成は、図１０の内側のアンテナ素子１Ｂｂに代えてスロットアンテナを備えたことを特徴とする。スロットアンテナ１Ｃｂは、例えば、携帯無線通信装置内部の基板（図示せず。）にスロットパターンを形成することによって、又は導体にてなる上部筐体１１にスロットを設けることによって構成され、スロットアンテナ１Ｃｂ上の所定の位置に接続された給電線又はストリップ線路（いずれも図示せず。）を介して給電されることが可能である。アンテナ素子１Ｃａ，１Ｃｃは、好ましくは、スロットパターンを形成した基板又は上部筐体１１に対して、通話時にユーザから遠隔する側に設けられる。本変形例によれば、アンテナ素子１Ｃａとスロットアンテナ１Ｃｂとの間で偏波特性が異なり、アンテナ素子１Ｃｃとスロットアンテナ１Ｃｂとの間で偏波特性が異なり、そのため、図９及び図１０の場合よりもアンテナ間の電磁的結合及び相関が低下し、アンテナ間の独立性も向上する。従って、受信信号が劣化したときに偏波特性の異なるアンテナに切り換えることにより、アンテナ間の低い相関を維持しながら、よりＭＩＭＯ通信特性を向上させることが可能になる。
【０１０５】
なお、図１１の変形例では、外側のアンテナ素子（すなわち、互いに最も遠隔したアンテナ素子）１Ｃａ，１Ｃｃをモノポールアンテナとして構成し、これらに挟まれた内側のアンテナ素子をスロットアンテナ１Ｃｂとして構成したが、逆に、外側のアンテナ素子をスロットアンテナとして構成し、内側のアンテナ素子をモノポールアンテナとして構成してもよい。
【０１０６】
図１２は、本発明の実施形態の第４の変形例に係る、ＭＩＭＯアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置の構成の一例を示す透視図である。本変形例の携帯無線通信装置は、図２のアンテナ素子１ａ，１ｃ，１ｄと同様のアンテナ素子１Ｄａ，１Ｄｃ，１Ｄｄと、アンテナ素子１Ｄａ，１Ｄｃの間に設けられたスロットアンテナ１Ｄｂとを備えて構成される。すなわち、本変形例の構成は、図２の内側のアンテナ素子１ｂに代えてスロットアンテナを備え、従って、外側のアンテナ素子（互いに最も遠隔したアンテナ素子）１Ｄａ，１Ｄｄに挟まれた内側のアンテナ素子１Ｄｂ，１Ｄｃが、励振方法が異なる少なくとも２種類のアンテナ素子（すなわち、モノポールアンテナ及びスロットアンテナ）を含むことを特徴とする。本変形例によれば、図１１の変形例と同様に、アンテナ素子１Ｄａとスロットアンテナ１Ｄｂとの間で偏波特性が異なり、アンテナ素子１Ｄｃとスロットアンテナ１Ｄｂとの間で偏波特性が異なり、そのため、図２の場合よりもアンテナ間の電磁的結合及び相関が低下し、アンテナ間の独立性も向上する。従って、受信信号が劣化したときに偏波特性の異なるアンテナに切り換えることにより、アンテナ間の低い相関を維持しながら、よりＭＩＭＯ通信特性を向上させることが可能になる。さらに、スロットアンテナ１Ｄｂはアンテナ素子１ｃと異なる励振方法であって、アンテナ間の電磁的結合量が小さくなるので、図８の処理を実行中にアンテナ素子１ａ，１ｄの両方が劣化し、ステップＳ３２においてアンテナ素子１ｂ，１ｃの組み合わせを選択する場合にも、良好なＭＩＭＯ通信特性が得られる。
【０１０７】
さらに、本実施形態に係るＭＩＭＯアンテナ装置の電源投入時又はＭＩＭＯ通信開始時において、相互間距離の遠いアンテナ素子を選択するように制御することにより、より電磁的結合量の小さなアンテナを選択することが可能になる。これにより、初期状態として、よりＭＩＭＯ通信特性のよい組み合わせを選択する可能性が高くなる。
【０１０８】
さらに、ＭＩＭＯアンテナ装置の電源投入時にアンテナ素子をサーチして最も伝送容量のよい組み合わせを選択するように制御する構成も可能である。これは、信号レベル検出回路４によりすべてのアンテナ素子に係る受信信号の信号レベルを取得し、コントローラ５により、取得された信号レベルと結合量メモリ６に格納された電磁的結合量とに基づき、ＭＩＭＯ変復調回路３に接続可能なすべてのアンテナ素子の組み合わせに係る推定された伝送容量を計算して（式（２１）乃至式（２５）を参照）、最も高い伝送容量を実現するアンテナ素子の組み合わせを初期状態として選択することにより実現できる。これにより、常に初期状態のアンテナ素子の組み合わせを最適化することが可能になる。
【０１０９】
また、コントローラ５内のメモリ（図示せず。）に、ＭＩＭＯアンテナ装置の電源投入時又はＭＩＭＯ通信開始時に選択されたアンテナ素子組み合わせの履歴情報を記録し、最も選択された回数の多いアンテナ素子の組を初期状態として選択するように制御してもよい。これにより、ＭＩＭＯ通信開始時の最適なアンテナの組み合わせを選ぶ確率が増える。
【０１１０】
さらに、コントローラ５内のメモリにＭＩＭＯ通信開始時のアンテナ素子の組み合わせをアプリケーション毎に複数記録し、使用するアプリケーションに対して最も選択された回数の多いアンテナ素子の組を選択するように制御することも可能である。例えば、携帯無線通信装置が携帯電話機であるとき、通話時であれば人体の頭に近接して保持され、またインターネットやゲーム、テレビ等のマルチメディアを利用する際は人体の前方に保持されるので、使用するアプリケーションによって携帯電話機の保持姿勢が異なる。すなわち、アプリケーション毎に、最も選択された回数の多いアンテナ素子の組を選択するように制御することで、最適なアンテナの組み合わせを選ぶ確率が増えるという利点がある。
【０１１１】
また、選択すべきアンテナ素子をＭＩＭＯ受信時に決定し、ＭＩＭＯ送信時において、受信時に決定されたアンテナ素子を再選択することも可能である。初期状態でＭＩＭＯ送信動作を行う場合には、外側のアンテナ素子を選択し、ＭＩＭＯ受信動作を行った後の最初のＭＩＭＯ送信動作の際に、ＭＩＭＯ受信時と同じアンテナ素子を選択する。これにより、ＭＩＭＯ送信時においても良好な特性が得られるという利点がある。
【０１１２】
なお、信号レベル検出回路４は、ベースバンド信号ではアナログ／デジタル変換回路で構成し、ＲＦもしくはＩＦ帯における高周波においては高速アナログ／デジタル変換回路もしくはＡＧＣ（オートゲインコントロール）の制御電圧ＲＳＳＩを利用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
以上に示したように、本実施形態に係るＭＩＭＯアンテナ装置によれば、受信信号の信号レベルと電磁的結合量とから計算される伝送容量に従って複数のアンテナ素子を切り換える構成を備えたことにより、伝送レートの高速化を実現することができる。さらに、小型形状であっても、複数のアンテナ素子でそれぞれ受信される各無線信号の受信電力が高く、かつ受信電力差が小さく、かつ電磁的結合の低い受信状態を維持することにより、伝送容量及び伝送品位が高いＭＩＭＯ通信を行うことが可能なＭＩＭＯアンテナ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の実施形態に係るＭＩＭＯアンテナ装置の一例の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態の実装例に係る、ＭＩＭＯアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置の構成の一例を示す透視図である。
【図３】図２の携帯無線通信装置をユーザの手１４が保持した状態の一例を示す透視図である。
【図４】ヘリカルアンテナの水平面内放射特性の一例を示す放射パターン図である。
【図５】図４のヘリカルアンテナにユーザの指が接触したときの水平面内放射特性の一例を示す放射パターン図である。
【図６】ＭＩＭＯアンテナ装置の伝送容量の一例を示すグラフである。
【図７】図１のコントローラ５によって実行される第１のＭＩＭＯアンテナ制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】図１のコントローラ５によって実行される第２のＭＩＭＯアンテナ制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態の第１の変形例に係る、ＭＩＭＯアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置の構成の一例を示す透視図である。
【図１０】本発明の実施形態の第２の変形例に係る、ＭＩＭＯアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置の構成の一例を示す透視図である。
【図１１】本発明の実施形態の第３の変形例に係る、ＭＩＭＯアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置の構成の一例を示す透視図である。
【図１２】本発明の実施形態の第４の変形例に係る、ＭＩＭＯアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置の構成の一例を示す透視図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１Ａａ，１Ａｂ，１Ｂａ，１Ｂｂ，１Ｂｃ，１Ｃａ，１Ｃｄ，１Ｄａ，１Ｄｂ，１Ｄｃ，１Ｄｄ…アンテナ素子、
１Ｃｂ，１Ｄｂ…スロットアンテナ、
２，２Ａ…スイッチ回路、
２ａ，２ｂ，２Ａａ，２Ａｂ…スイッチ、
３…ＭＩＭＯ変復調回路、
４…信号レベル検出回路、
５…コントローラ、
６…結合量メモリ、
１１…上部筐体、
１２…下部筐体、
１３…ヒンジ部、
１４…ユーザの手、
Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃ，Ｆｄ…給電点。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0005073517.tif 000022
【図１１】
0005073517.tif 000023
【図１２】
0005073517.tif 000024
【図４】
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【図５】
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【図６】
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