JP2004128847A

JP2004128847A - アンテナアレイを備えた携帯通信装置及びその方法

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Publication number: JP2004128847A
Application number: JP2002289741A
Authority: JP
Inventors: Gabami Mohamad; モハマド　ガバミ
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-10-02
Filing date: 2002-10-02
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】環境が変化しても有効に動作できる移動通信用のアンテナアレイを備える携帯情報端末装置を提供する。
【解決手段】表示部１ａとキーパッド部１ｂを含む携帯情報端末装置１。表示部１ｂは４つのアンテナ素子２１乃至２４を含むアンテナアレイを備える。アンテナアレイは少なくとも２つのアンテナ素子を用いて信号を受信し、受信信号の到達方向を推定する。推定された到達方向に基づいてアンテナアレイの指向性パターンが設定される。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は通信用携帯情報端末に関し、特に無線通信に使用する携帯情報端末のアンテナアレイおよびそのアンテナアレイの利用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のセルラー無線システムはその移動携帯情報端末に無指向性アンテナを使用するが、これは特定のセルにサービス提供する単一基地局への良好なリンクが存在する場合、基地局へのアクセス容易性の点で有利と考えられるからである。最新のセルラーシステムの容量を制約しその性能に影響を及ぼす最も重要な要因の一つは多重アクセス干渉（ＭＡＩ：　ｍｕｌｔｉ　ａｃｃｅｓｓ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）である。このＭＡＩ成分を解消する方法の一つは適応型アンテナアレイと干渉キャンセラを使用することである。
【０００３】
適応型アレイアンテナに使用される適応ビーム形成技術はそれぞれの利用者に対してより高い信号対干渉＋雑音比（ＳＩＮＲ：ｓｉｇｎａｌ　ｔｏ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｐｌｕｓ　ｎｏｉｓｅｒａｔｉｏ）を得る助けとなる。適応ビーム形成器用の重みベクトルを見出す幾つかのアルゴリズムが提案されている（Ｌｉｂｅｒｔｉ，　Ｊ．Ｃ．　ａｎｄ　Ｔ．Ｓ．　Ｒａｐｐａｐｏｒｔ，　”Ｓｍａｒｔ　Ａｎｔｅｎｎａ　ｆｏｒ　Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ”：　ＩＳ−９５およびＴｈｉｒｄ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ＣＤＭＡ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，　Ｐｒｅｎｔｉｃｅ　Ｈａｌｌ，　１９９９；　Ｋａｎｇ，　Ｙ．Ｇ．，　Ｈ−Ｒ，　Ｐａｒｋ，　Ｂ−Ｙ．　Ａｈｎ　ａｎｄＫ−Ｊ．　Ｌｅｅ，　”Ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ　ｆｏｒ　ＣＤＭＡ　ｓｙｓｔｅｍ”，　ｉｎ　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ＩＴＣ−ＣＳＣＣ，　ｖｏｌ．　２，　Ｊｕｌｙ　１９９８，　ｐｐ．１５０５−１５０８）。
【０００４】
無線通信チャンネルの角度特性がスマートアンテナシステムの設計選択および性能決定に重要でなる（Ｌｉｂｅｒｔｉ，　Ｊ．Ｃ．　ａｎｄ　Ｔ．Ｓ．　Ｒａｐｐａｐｏｒｔ，　”Ｓｍａｒｔ　Ａｎｔｅｎｎａ　ｆｏｒ　Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ”；　ＩＳ−９５　ａｎｄ　Ｔｈｉｒｄ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ＣＤＭＡ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，　Ｐｒｅｎｔｉｃｅ　Ｈａｌｌ，　１９９９）。
【０００５】
無線チャンネルの時間変化特性はそのチャンネル内における対象物の移動により生じる。セルラーシステムにおける到達信号方向（ＤＯＡ：　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｒｒｉｖａｌ）の分布はセル内の加入者の分布と各加入者周辺の拡散要素の分布とに依存すること　（Ｒｏｏｙｅｎ，　Ｐ．　ｖ．，　Ｍ．　Ｌｏｅｔｔｅｒ，　Ｄ．　ｖ．　Ｗｙｋ，　”Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｆｏｒ　ＣＤＭＡ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ”，　Ｋｌｕｗｅｒ　Ａｃａｄｅｍｉｃ　Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，　２０００）。
【０００６】
完全適応型ビーム形成法を用いれば各利用者の方向に指向されたビームを送出しあるいは特定方向から到達する信号の直接受信が可能になり、よって無指向型方法に対してリンク経済性が改善される。目標受信部に指向された信号を最大化することに加えて、また前記システムは他の信号源からの干渉を減衰する。そのアレイがヌルステアリング可能に設計されていれば共用チャンネル干渉あるいはチャンネル間干渉を効率的に解消できる。無駄なエネルギを放射する代わりに特定の利用者に向けてビームを制御、送出させることにより、前記システムは使用可能な無線帯域のより効率的でノイズの少ない利用を創出する。
【０００７】
受信信号の角度伝播が比較的小さい場合にはビーム形成法とヌルステアリング法の両者が有効である。多数の散乱オブジェクトと広域角度伝播を有するチャンネルの場合には、例えばＳＩＮＲ強調法のようなその他の方法が使用できる。これらの方法においては、通常の独立マルチパスフェ‐ディングチャンネルを想定したアンテナダイバーシティが採用され、幾つかのアーキテクチャやスキームが既に提案されている　（Ｃｈａｎ，　Ｐ．　Ｗ．　Ｃ．，　Ｒ．　Ｓ．　Ｃｈｅｎｇ．　ａｎｄ　Ｃ．　Ｃ．　Ｌｉｎｇ，　”Ｌｏｗ−ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ　ａｎｔｅｎｎａ　ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ　ｆｏｒ　ＷＣＤＭＡ　ｈａｎｄｓｅｔｓ”，　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，　Ｖｏｌ．　３，　１９９９，　ｐｐ．１９０１−１９０５；　Ｂｒａｕｎ，　Ｃ．，　Ｇ．　Ｅｎｇｂｌｏｍ　ａｎｄ　Ｃ．　Ｂｅｅｋｍａｎ，　”Ａｎｔｅｎｎａ　ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｆｏｒ　ｍｏｂｉｌｅ　ｔｅｌｅｐｈｏｎｅｓ”，ｉｎ　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＩＥＥＥ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　ｏｆ　Ａｎｔｅｎｎａ　ａｎｄ　Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ　Ｓｏｃｉｅｔｙ，　Ｖｏｌ．　４，　１９９８，　ｐｐ．　２２２０−２２２３）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように従来技術において各種方法が開示されているが、携帯情報端末装置用にアンテナアレイはいまだ実用化されていない。アンテナアレイの実用化を妨げる理由の一つは移動通信応用における携帯情報端末装置の移動により発生する環境変化の問題である。このような環境変化には信号の到達方向に対するアンテナアレイの位置変化が含まれる。例えば、利用者が携帯情報端末装置を通信に用いるかあるいは携帯情報端末装置の表示部に表示された情報を閲覧するために用いるかによってそのアンテナアレイは異なる位置（姿勢）をとる。
【０００９】
本発明は上述した従来技術に係わる課題に鑑みてなされたものであり、環境が変化しても有効に作用する移動通信用のアンテナアレイを備えた携帯情報端末装置、および携帯情報端末装置のアンテナアレイ設定および制御方法を提供することが望ましい。
【００１０】
さらに、通信性能の改善のために携帯情報端末アレイに採用すべきアンテナアレイ制御スキーム（条件）の選択を可能にする移動通信用アンテナアレイを備えた携帯情報端末装置と、その携帯情報端末装置に採用すべきアンテナアレイ制御スキームの選択方法を提供することが望ましい。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の実施形態によれば、アンテナ部、受信部および送信部を含む無線通信用の装置が提供される。前記アンテナ部は少なくとも２つのアンテナ素子を含むアンテナアレイと、前記少なくとも２つのアンテナ素子からの信号を受けて到達信号の方向を推定し、前記到達信号の推定方向を用いて前記アンテナアレイの指向性パターンを設定するアレイ制御器とを備える。
【００１２】
上記実施形態において、前記アレイ制御器が前記アンテナ素子に接続する複数の移相器を備え、前記移相器においてシフトされるべき位相量を決定することにより前記アンテナアレイの指向性パターンを設定するよう構成されていても良い。
【００１３】
また、前記アレイ制御器がアンテナアレイの指向性パターン設定のために前記アンテナアレイに適用できる複数のパターン設定条件を記憶するデータ記憶部をさらに備え、前記アレイ制御器が受信信号の品質情報を受けて、前記品質情報に基づき前記パターン設定条件の一つを選択しても良い。
【００１４】
また、前記データ記憶部が複数の位相組み合わせをさらに記憶し、前記各位相組み合わせが前記複数の移相器のそれぞれにおいてシフトされるべき位相の集合であり、前記パターン設定条件のそれぞれに対して与えられるものであって、前記アレイ制御器が前記品質情報に基づいて選択されたパターン設定条件に対して前記複数の位相組み合わせの一つを選択するよう構成されていても良い。
さらにまた、前記アンテナ部がアンテナアレイ面が垂直方向および水平方向のいずれか一方により近いかを検出する検出器をさらに具備し、前記アレイ制御器が前記品質情報と前記検出結果とに基づき、前記パターン設定条件の一つを選択しても良い。
【００１５】
また、前記パターン設定条件にビーム形成条件およびヌルステアリング条件のいずれか一方を前記アンテナアレイにおいて実現するためのプログラムが含まれているよう構成されていても良い。
【００１６】
またさらに、前記アレイ制御器により決定された到達信号の推定方角を示す情報を表示する表示部をさらに具備してもよい。
【００１７】
また、前記通信装置が携帯電話装置である場合には、前記アンテナ素子が前記携帯電話装置で通話時に利用者が面する側とは異なる側に配置されることがより望ましい。
【００１８】
本発明の他の実施形態によれば、アンテナ部、受信部および送信部を含む通信装置が提供される。本通信装置の前記アンテナ部は、Ｎ個のアンテナ素子（Ｎは２以上の整数）と、前記アンテナ素子により受信された信号の位相をシフトさせるためのＮ−１個の移相器を含む位相部と、前記Ｎ−１個の移相器のそれぞれにおいてシフトされるべきＮ−１個の値を含む位相値の組み合わせを複数組記憶するメモリと、通信の品質を検出する品質検出器と、前記アンテナアレイに対して設定すべき位相値の組み合わせを順次設定し、前回と異なる位相値の組み合わせが適用される度に通信品質をチェックし、前記通信品質が最大となる位相値の組み合わせを用いて前記アンテナアレイの指向性パターンを設定するコントローラとを具備することを特徴とする。
【００１９】
本発明のさらに他の実施形態によれば、少なくとも２つのアンテナ素子を含むアンテナアレイの指向性パターンを設定する方法が提供される。本方法においては、（イ）前記アンテナアレイの指向性パターンを設定するための前記アンテナアレイに適用可能な複数のパターン設定条件を記憶し、（ロ）前記記憶されたパターン設定条件の一つを採用した場合の通信品質を検出し、（ハ）前記記憶されたパターン設定条件のうち他の条件が採用された場合の通信品を検出し、（二）前記検出された２つの通信品質を比較し、（ホ）前記比較により、通信品質がよい方のパターン設定条件を選択して前記アンテナアレの指向性パターンを設定する。
【００２０】
また、上記方法においては、前記アンテナアレイの面が垂直方向および水平方向のいずれか一方により近いかをさらに検出し、前記パターン設定条件が前記品質比較結果と前記アンテナアレイ面の位置検出結果に基づき選択される構成としても良い。
【００２１】
さらにまた、前記パターン設定条件はビーム形成条件およびヌルステアリング条件のいずれか一方を前記アンテナアレイにおいて設定するための条件を含む構成としても良い。
【００２２】
本発明のさらに他の実施形態によれば、限定された数のアンテナ素子からなるアンテナアレイを有する携帯情報端末装置が提供される。その環境状況に基づき、ビーム形成、ヌル（ｎｕｌｌ）ステアリングあるいは信号対干渉および雑音比（ＳＩＮＲ）改善強化のようなアレイ制御スキーム（諸条件）の一つを達成するために２つ、３つあるいは４つのアンテナ（素子）が採用される。ビーム形成あるいはヌル
（ｎｕｌｌ）生成に必要な移相器や数値処理部の設計を単純化するために、複数の移相器で設定されるべき位相の組み合わせの予め複数組用意しておき、これらを順次切替えていくことで、ビーム形成あるいはヌル位置の設定を行う、ビームあるいはヌル切り替えが使用される。更に、出力信号強度に基づき、予め用意された指向性に関するオプションから最良のビーム方位あるいはヌル方位が選択される。これらオプションの何れによっても改善が達成されない場合には、２つのアンテナ素子を用いた従来のダイバーシティ法を適用してもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（Ａ）携帯情報端末装置の構成
本発明の一実施形態による移動通信用携帯情報端末装置を以下に説明する。
【００２４】
従来の携帯情報端末用アンテナの多くは無指向性である単一素子を使用している。図１は単一アンテナ素子を有する、携帯電話機に代表される一般的な携帯情報端末を示す。携帯情報端末の面積が限られ且つアンテナが人間の指でできるだけ覆われてはならないとの制約から、多数のアンテナ素子を採用するのが難しく且つ不可能でさえあったりする。更に、いわゆる第３世代移動通信システム用の現状の信号周波数帯、例えば約２ＧＨｚ帯と、１／２波長の定格アンテナ間隔、即ち約７．５ｃｍとがアンテナ素子の数を制約する。
【００２５】
本発明の一実施形態によれば、例えば図２に示すような限定された数の素子を有するアンテナアレイを備えた携帯情報端末装置１が提供される。以下に、図２乃至図４を参照してその携帯情報端末装置１の詳細を説明する。
【００２６】
本実施形態において、その携帯情報端末装置１は折り畳み式（開閉型）構造を有しており、表示部１ａとキーパッド部１ｂとからなる。その表示部１ａは表示装置３９０（図３）とアンテナ素子２１乃至２４を含むアンテナアレイ２０とを具備する。そのアンテナ素子２１乃至２４は長方形構造の表示部１ａの裏側隅部に配置されている。そのキーパッド部１ｂはキーパッド３６０を具備する。一般的に、ユーザはキーパッド部１ｂの裏側を保持しながら携帯情報端末装置１を操作する。
【００２７】
携帯情報端末装置の形態は図２に示す折り畳み式構成に限られないことに留意すべきである。全てのアンテナ素子が同様な装置部材に配置されていれば開放型（棒状）あるいはその他の構成を備える携帯情報端末でも使用できる。
【００２８】
図３は携帯情報端末装置１の概略ブロック図を示す。携帯情報端末装置１は更に送信処理部３２０、受信処理部３３０、送信／受信処理部へのアンテナ素子２１乃至２４接続を制御するアレイ制御器３１０、メモリ３４０、主制御器３５０、スピーカ３７１、マイクロホン３７２、スピーカ３７１から出力する音声を生成しマイクロホン３７２で検出した音声信号を受ける音声データ処理部３７０、および表示装置３９０上に表示する画像イメージを生成する画像データ処理部３８０とからなる。
【００２９】
アレイ制御器３１０はアンテナ素子２１乃至２４の次段の送信／受信処理部への接続を制御する。アレイ制御器３１０はアンテナ素子２１乃至２４からの信号間に位相差を生じさせることのできる複数の移相器からなる。アレイ制御器３１０の詳細を以下に述べる。
【００３０】
メモリ３４０はアレイ制御器３１０の機能制御に必要となる多様なデータを記憶する。記憶されるデータには移相器のそれぞれが利用できる位相値の集合が含まれる。メモリ３４０に記憶されるデータの詳細を以下に述べる。
【００３１】
表示装置３９０はＬＣＤ（液晶）パネルあるいはその他の携帯情報端末装置に適切な表示装置からなる。図４はＬＣＤパネル３９０ａ上に表示される画像の例を示す。その画像は受信信号強度を示すシンボル３９１、通信中に受信したデータ３９３、および到達信号の推定ＤＯＡ（到達方角）を示すシンボル（記号等）３９２を含んでもよい。本実施形態においてＤＯＡはコンパス矢印で示されているが、そのようなシンボルあるいは画像が表示パネル３９０ａ上に単一方角を示すことができれば、いかなる任意のシンボルあるいは画像イメージを採用してもよい。
【００３２】
主制御器３５０は携帯情報端末装置の通信機能を制御するためのシステムコントローラ３５３と、信号対干渉比（ＳＩＲ）検出用のＳＩＲ検出器３５２と、セレクタ３５１とからなる。そのセレクタはＳＩＲ値のような検波信号品質値に基づき、利用できるオプションから一つのアレイ制御スキームと信号処理アルゴリズムを選択して、アレイ制御器３１０に命令信号を送りその機能を制御する。その命令信号にはアレイ制御器３１０の移相器においてシフトすべき位相値を設定する命令信号が含まれる。
【００３３】
システム内に用意された信号処理アルゴリズムはその携帯情報端末装置の利用形態により実行される。本実施形態においては、通話時および閲覧時において２種類のアプリケーションが適用される。
【００３４】
図５に示すような通話時の通話姿勢においては、通常は携帯情報端末装置１に備えられたボタン・キーパッドのいずれも押されていない。更に、通話姿勢においては、表示部１ｂはほぼ垂直でありキーパッド部１ｂがユーザに把持された状態である。図５に概略的に示すように、４つのアンテナ素子２１乃至２４は同一のほぼ垂直面内にある。到達信号および・あるいは送信信号は３次元角座標系で処理することができる。本実施形態においては、３次元ビーム形成と３次元ＤＯＡ推定がこの状況において利用できる基本機能となる。
【００３５】
閲覧時の閲覧姿勢では、データ入力中あるいは表示パネルスクリーン上のデータの読み出し中が行われ、一般に表示装置３９０はほぼ水平に保持される。この状態を図６に示す。この時アンテナ素子２１乃至２４はほぼ水平姿勢あるいは通話中に比べてより水平方向に近い姿勢に置かれる。この状況に対して利用できる基本的な機能は方位角ビーム形成あるいはヌルステアリングとなる。４つのアンテナ素子２１乃至２４は図４に示すコンパス表示３９２に対する有効な２次元ＤＯＡ推定値を提供できる。
【００３６】
ビーム形成、ヌルステアリングおよびＤＯＡ推定の詳細な処理は以下に説明する。
【００３７】
本実施形態によれば、４つのアンテナ素子２１乃至２４を図２に示す長方形構造内に設置することにより次の利点がある。
（１）アンテナ素子２１乃至２４の位置が表示部１ａの裏面隅部である点。通常、携帯情報端末装置１のユーザは装置のこの部分には触れない。仮にユーザが表示部のこの部分に触れることがあってもユーザの指がアンテナ素子全体を覆うことはなくいくつかの素子は触れられずに残る。
（２）図２に示すように、アンテナ素子２１乃至２４間の距離７センチおよび４センチは上述した第３世代標準周波数帯のおよそ１／２および１／４波長である。
（３）全方向性単一アンテナを有する従来の携帯情報端末装置とは反対に、本実施形態のアンテナアレイ２０は無線波を人間の身体から遠ざかるように送信することができる。よってユーザの頭部を通過する電磁波を大幅に削減する。
（４）受信信号の到来方角（ＤＯＡ）が推定され表示装置３９０上に表示される。この情報を知ることにより、ユーザは推定されたＤＯＡに向けて携帯情報端末装置１を保持できそのビーム形成をおよそ面垂直（ｂｒｏａｄｓｉｄｅ）にできるばかりでなく、比較的強力で、一説では危険性があると言われている送信信号が頭部を通過するのも防止できる。
（Ｂ）閲覧姿勢に対するビーム形成条件（スキーム）
図７に示すように、アレイ制御器３１０はアンテナ素子２１乃至２４からの信号に位相シフトを生成できる複数の移相器３１１乃至３１４からなる。シフトされる位相量は主制御器３５０のセレクタ３５１により制御される。移相器３１１乃至３１４からの出力は加算装置３１５で加算されて次段の送信・受信処理部に出力される。
【００３８】
図７は４つのアンテナ素子２１乃至２４とアンテナアレイの主軸に対し角度θで到達する入信信号を示す。本例において携帯情報端末装置１は図６に示すような閲覧姿勢にある。即ち、携帯情報端末装置１の縦方向は図６の矢印で示す入信信号に対し凡そ平行に位置される。よって、４つのアンテナ素子２１乃至２４全てが配置される面に対する仰角成分は考慮せず、方位角成分（２次元成分）だけを到来信号のＤＯＡ決定とビーム形成およびヌルステアリング条件（後述）実施のために考慮する。
【００３９】
素子間の距離はｄ１とｄ２で、本実施形態ではそれぞれ７センチと４センチに等しい。信号は移相器３１１乃至３１４においてそれぞれｃ１，　ｃ２，　ｃ３およびｃ４だけ位相されるものとする。ベースバンドの場合それはデジタルあるいはアナログ回路により実施できる。図において又Ｍ２，　Ｍ３，　Ｍ４で示されるアンテナ素子２２乃至２４での、Ｍ１で示されるアンテナ素子２１に対する相対的な信号遅れはそれぞれ以下のように表現できる。
【００４０】
【数１】

【００４１】
【数２】

【００４２】
【数３】

【００４３】
ここで、ｃは伝播速度である。ビーム形成器の伝達関数はθに関して次のように表現できる。
【００４４】
【数４】

【００４５】
ここで、ｋ_０＝−ｊ２πｆ_０／ｃ、ｆ_０は動作周波数である。各係数が以下のように選択されると、
【００４６】
【数５】

【００４７】
【数６】

【００４８】
【数７】

【００４９】
【数８】

【００５０】
θ＝θ_０でのアレイのゲインはＨ（θ_０）＝４となる。ここでθ_０　はビーム形成器の設計角である。本実施形態においては、ｃ_１は位相遅れが無い場合に相当する。これは４アンテナ素子の応用による１２デシベルの信号ゲインあるいは等価的に６デシベルの信号対雑音比のゲインとなる。ｃ_２、ｃ_３およびｃ_４に対応する３つの位相シフトは無線周波数（ＲＦ）、中間周波数（ＩＦ）あるいはベースバンドのいずれでもより簡便な方で行うことができる。理想的にはこのビーム形成器は３６０度全ての方位角で動作できるものとする。図８（Ａ）および８（Ｂ）は極座標および直交座標の両座標においてθ＝７０度に対するアンテナアレイのビームパターンをそれぞれ示す。このパターンは携帯情報端末装置に到達する干渉のＤＯＡについては取り扱わない。
【００５１】
さて、θ_ｉのＤＯＡ（到来方位）を持つ干渉信号が端末に到達していると仮定する。図８の例において、明らかにアンテナアレイ２０の減衰領域は比較的大きい。これは比較的広い角度伝播を有するクラスタからなる幾つかの干渉信号がアンテナアレイ２０によって抑制できることを意味している。これは所望の信号のエンハンスメントに対しても成り立つ。従って、簡単なビーム切り替え法を用いて実用上適切な位相集合を見出すことが可能になる。即ち、位相シフト係数ｃ_２，　ｃ_３およびｃ_４の組み合わせが、例えば次のようなある不連続値の各々に対して事前に計算される。
【００５２】
【数９】

【００５３】
計算された位相シフト係数の集合はメモリ３４０に記憶される。
【００５４】
本実施形態においては、位相シフト係数は１０度毎に計算される。然しながら、本発明は本実施形態に限定されずそのような位相シフト係数の組み合わせ集合を計算するためのθ_０として、その他のいかなる不連続値を用いてもよい。そして、所望の信号品質あるいは信号対干渉比（ＳＩＲ）に基づき、３７の選択可能な集合から最良の位相集合が選択される。その選択はセレクタ３５１により行われる。
【００５５】
数値例として、θ_０＝１２０°およびθ_ｉ＝−２０°とし、動作周波数ｆ_０＝２ＧＨｚとする。図９はＳＩＲを可能な限り増強するために選択されたビーム形成器のビームパターンを示す。
【００５６】
上記のビーム形成器を用いたＳＩＲ増強のもう一つの改善指数として、その一例として、アンテナアレイ２０に３つの干渉信号が到達しているとする。中心干渉の方位角はシミュレーションの計数値で−１８０から１８０度まで変化する。他の２つの干渉信号は中心干渉の＋１０度および−１０度である。所望の信号角度は１２０度である。図１０はＳＩＲ改善に対する中心干渉角を示す。明らかに最小ゲインはθ周辺でなければならず最大改善はθ＋／−１８０°周辺となる。最大ＳＩＲ改善は約３０デシベルである。干渉信号の角度伝播が比較的小さい場合に対してはＳＩＲ改善が優れている。図１１は２つの干渉信号が中心干渉信号の＋５および−５であること以外は図１０と同様にして得られた。ここで、最大改善は約３４デシベルである。
（Ｃ）閲覧姿勢に対するヌルステアリング条件
個々のサイドローブレベルの制御を可能にする遠フィールドパターン合成に対しては、線形プログラミング法や摂動法を含む多数の最適化法がある　（Ｓｔｒｅｉｔ，　Ｒ．，　Ａ．　Ｎｕｔｔａｌ，　”Ａ　ｇｅｎｅｒａｌ　Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｔｏ　ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ”，　Ｊ．　Ａｃｏｕｓｔ．　Ｓｏｃ．　Ａｍｅｒｉｃａ，　ｖｏｌ．　７２，　ｎｏ．　１，　１９８２，　ｐｐ．　１８０−１９０；　Ｓｕ，　Ｃ−Ｗ．，　”Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ　ｏｆ　ｌｉｎｅａｒ　ａｒｒａｙｓ　ｙｉｅｌｄｉｎｇ　ａ　ｄｅｅｐ　ｎｕｌｌ　ｐａｔｔｅｒｎ”，　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＩＥＥＥ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍｏｆ　Ａｎｔｅｎｎａ　ａｎｄ　Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ　Ｓｏｃｉｅｔｙ，　１９８７，　ｐｐ．　１４１−１４４）。
【００５７】
これらの方法には多数のアンテナ素子が必要になるため制約がある。所望の角度θ_０に深いヌルポイント（ｄｅｅｐ　ｎｕｌｌ）を割り当てるためにはそのアレイの指向性パターンがその方角でゼロゲインになる必要がある。本実施形態による４素子を有するアンテナアレイに対し、式（４）から以下の数式が導き出せる。
【００５８】
【数１０】

【００５９】
そして所望の角度θ_０に対しては、
【００６０】
【数１１】

【００６１】
そしてθ≠θ_Ｏに対しては、
【００６２】
【数１２】

【００６３】
必ずしも未知の位相パラメータｃ_１，　ｃ_２，　ｃ_３　およびｃ_４集合が見出されて、数式（１０）乃至（１２）が満足されるとの保証は無い。しかしながら、切り替えヌルストラテジー（ｓｗｉｔｃｈｅｄ　ｎｕｌｌ　ｓｔｒａｔｅｇｙ）が用いられるので、使用する角度の数を限定するのが望ましく、以下のようなより単純なアルゴリズムが提案される。
（１）　−１８０度から＋１８０度の全ての有意ペア　（θ_０，θ_ｎ）について、
（２）　　Ｃ_４の実部−１＜Ｒｅ（ｃ_４）＜１の全ての有意値について、ここでその虚部はＩｍ（ｃ_４）＝Ａ^１／２、Ａ＝１−Ｒｅ［ｃ_４］^２　、
（３）　　Ｃ_３の実部−１＜Ｒｅ（ｃ_３）＜１の全ての有意値について、ここでその虚部はＩｍ（ｃ_３）＝Ｂ^１／２、Ｂ＝１−Ｒｅ［ｃ_３］^２、
（４）　　Ｃ_２の実部−１＜Ｒｅ（ｃ_２）＜１の全ての有意値について、ここでその虚部はＩｍ（ｃ_２）＝Ｃ^１／２、Ｃ＝１−Ｒｅ［ｃ_２］^２、
（５）　次式を計算
【００６４】
【数１３】

【００６５】
（６）　｜Ｈ（θ）｜の最大値および対応するθｍａｘを計算する、
（７）　｜θｍａｘ−θ_０｜が最小になるｃ_１，　ｃ_２，　ｃ_３，　ｃ_４の最適集合を見出す、
（８）　その結果を６桁のマトリックスとして記憶する。これらの桁はθ_０，θ_ｎ，　ｃ_１，　ｃ_２，　ｃ_３，　ｃ_４である。
【００６６】
このアルゴリズムにおけるパラメータ変化のステップ幅は必要とされる解像度に大きく依存する。更に、プログラミングを工夫すれば計算規模を大幅に削減することが可能である。一度これらの係数を計算しておけば、最適パターン選択のために、係数の組み合わせを順次呼び出すことで、各角度毎のヌルステアリングを切替えていくことができる。
【００６７】
本実施形態においては、計算した係数の組合わせ集合が予めメモリ３４０に記憶される。セレクタ３５１は係数の組み合わせを一組づつ切り替えて採用し、その通信品質をチェックする。セレクタ３５１は利用できる組合わせ集合全体を一つづつチェックして、ヌルステアリングの最適パターンを選択することができる。
【００６８】
Ｃ１は複素数であり位相シフトおよびゲイン調整を必要とするが、ｃ_２，　ｃ_３，　ｃ_４は純然たる位相であることを上記のプロセスは示している。ここで再度、３６０度切り替えヌルステアリングが実施される。ヌル間同士の距離はシステムに要求される解像度に依存する。ＳＩＲの推定あるいは所望の信号電力により最適ビーム形成が実現される。
【００６９】
数値事例として、所望の角度がθ_０＝　１２０°であり、干渉信号がθ_ｉ＝　−２０°から到達するものとする。提案されたアルゴリズムに従い、θ_ｎ＝　−２０°と図１２に示す指向性パターンが求められる。干渉角での増幅度は丁度ゼロであるがそのヌル幅は約２０度だけである。
【００７０】
同様にして、ＳＩＲ改善度を調べた。３つの干渉信号がアレイに到達しているものと仮定する。中心干渉信号の方位角はシュミレーションの計数値であり−１８０度から１８０度まで変化する。その他の２つの干渉信号は中心干渉の＋１０度および−１０度である。所望の信号角度は１２０度である。図１３はＳＩＲ改善に対する中心干渉角度を示す。ヌルステアリングによる改善は、図１３と図１０とを比較した場合、ビーム形成の場合より多少低くなっており、この傾向は干渉の角度伝播が増大すると更に悪化する。図１４はこの事実をより明瞭に示している。なお、干渉のＤＯＡが狭い領域に限定されている場合、その方角で生成される深いヌル（ｄｅｅｐ　ｎｕｌｌ）は極めて高いＳＩＲ改善を提供する。
【００７１】
以上説明したビーム形成とヌルステアリングの両者の場合において、選択された係数には所望のＤＯＡの情報が含まれる、よって図４で示した表示パネル３９０ａ上に正しく与えられるコンパス矢印はユーザがその携帯情報端末装置１に到達する最善の信号の方角を知る手助けとなる。
（Ｄ）通話姿勢に対する３次元ビーム形成およびＤＯＡ推定スキーム
図６に示す通話姿勢においては、携帯情報端末装置１の表示部１ａは到達信号に対しほぼ垂直位置になる。アンテナ素子の４つの組み合わせ　（Ｍ_１，　Ｍ_２，　Ｍ_３），　（Ｍ_１，Ｍ_２，　Ｍ_４），　（Ｍ_３，　Ｍ_４，　Ｍ_１），　（Ｍ_３，　Ｍ_４，　Ｍ_２）のそれぞれが方位角と仰角ビーム形成あるいはＤＯＡ推定に使用できる。本実施形態においては、４つのアンテナ素子２１乃至２４の中３つのアンテナ素子だけを携帯情報端末装置１の柔軟性改善のために使用する。各方角に対して２つのアンテナ素子だけが提供されるので干渉信号角でのヌル生成は困難である。
【００７２】
一般的に、アンテナアレイ２０は最強信号の性能だけを改善できる。これら３つのアクティブなアンテナ素子を選択するための異なるオプションを備えておけば、一つのアンテナ素子がユーザの手で覆われたりあるいは有効信号電力を受信できない場合にもアンテナアレイ２０が機能を維持できる柔軟性を提供できる。
【００７３】
最強信号の方位角と仰角とから得られた知識から、その選択された３つの素子で受信された信号の位相調整用に必要な位相値が与えられる。従って、無線周波数あるいはベースバンドでの適切な位相を施すことによって、元の信号の３倍の増幅度に等しい振幅を有する所望の信号が得られる。これは３つの信号の加算後のノイズ電力が約４．８デシベル増幅されたのに対しその所望信号電力は９．６デシベル改善したことを意味する。したがって、４．８デシベルのＳＩＲ改善が達成されたことになる。
【００７４】
この３次元ＤＯＡ推定とビーム形成法は２つの２次元のケースに分解できる。図１５は回路例であり、２つのアンテナ素子２０ａ，　２０ｂで受信された信号のＩ成分とＱ成分とからそのＤＯＡを与えるものである。アンテナ素子２０ａ，　２０ｂはアンテナ素子２１乃至２４のどの組み合わせでもよい。次にＤＯＡの計算された値は図１６の位相回路に用いられる。両図面は回路シミュレーションソフトＳｉｍｕｌｉｎｋ　（米国ＭａｔｈＷｏｒｋｓ社商標）を使用して設計された。回路の基本解析法を以下に説明する。
【００７５】
２つのアンテナ素子に到達するｒ（ｔ）とｒ（ｔ−τ）で示される信号は以下のように表せる。
【００７６】
【数１４】

【００７７】
【数１５】

【００７８】
ここで、ω_ｃ＝２πｆ_ｃで、ｆ_ｃは搬送周波数である。この一般的な表現の到達信号は変調タイプではない。ｒ_１（ｔ）およびｒ_２（ｔ）のＩ成分およびＱ成分は次のように定義される。
【００７９】
【数１６】

【００８０】
【数１７】

【００８１】
【数１８】

【００８２】
【数１９】

【００８３】
ここで、信号のバンド幅が搬送周波数よりはるかに小さいので、
φ（ｔ−τ）＝φ（ｔ）およびＡ（ｔ−τ）＝Ａ（ｔ）と仮定する。遅延τは次のように表すことができる。
【００８４】
【数２０】

【００８５】
ここで、ｄは素子間間隔（ｄ_１，　ｄ_２）である。式（１６）乃至（１９）から容易に次式が証明される。
【００８６】
【数２１】

【００８７】
ω_ｃτ＝２πｆ_ｃ（ｄ／ｃ）ｓｉｎθであるから、θは次のように計算できる。
【００８８】
【数２２】

【００８９】
もしそのアンテナ素子にマルチバンド機能があれば、式（２２）の結果は複数の周波数バンドにも使用できる。
【００９０】
図１５は多様な機能性を有するシュミレーションブロックにより式（２１）、（２２）をシミュレートするためのブロック図を示す。図１５のシミュレーションブロック図において、Ｉ−Ｑ復調器ブロック１５０１、１５０２は式（１４）、（１５）で定義されるシミュレートされたアンテナ信号と、発振器ブロック１５０３からの基準発振信号とを受けて受信信号をＩ成分信号とＱ成分信号とに検波復調する。復調器ブロック１５０１，１５０２（式（１６）乃至（１９））からのＩおよびＱ成分信号は乗積ブロック１５０４−１５０７、１５１０と、加算ブロック１５０８乃至１５０９と、逆ｃｏｓｉｎｅ計算用のアークコサインブロック１５１１とで構成される回路に供給されて、式（２１）により位相ｃが求められる。
【００９１】
更に、位相ω_ｃτはゲインブロック１５１２、乗積ブロック１５１３および逆サイン計算用のアークサインブロック１５１６に与えられて、式（２２）による到達信号の方向であるθの暫定値が求められる。平均値ブロック１５１９はθの平均値を計算し、そのθの平均値は推定ＤＯＡとして出力される。
【００９２】
次に、ビーム形成達成のために必要な位相ω_ｃτが図１６のブロック回路図に挿入される。図１６のブロック図において、アンテナ素子２０ａからの信号のＩ、Ｑ成分の位相をシフトするために推定位相ω_ｃτ１６０１（本実施形態では数値０．９３７が用いられる）　が位相ブロック１６０２、１６０３に与えられる。位相がシフトされたＩ，　Ｑ成分の信号は加算ブロック１６０４、１６０５でアンテナ素子２０ｂからの信号の対応する成分にそれぞれ加算される。
（Ｅ）アンテナアレイ制御と信号処理の戦略
本発明の一実施形態においては、ＤＯＡ推定、ビーム形成およびヌルステアリングはアンテナアレイ２０の機能を制御し、予め設定された信号処理を施すことにより実現される。アンテナアレイ２０の機能はアンテナ素子２１乃至２４から受けた信号の位相をシフトすることおよび／またはそのアンテナ素子の送信・受信処理部への接続を変更することにより制御される。位相量は、例えば図３のセレクタ３５１によりアレイコントローラ３１０を介し、位相に対応してメモリ３４０に予め記憶された値あるいは値郡を選択することにより制御される。
【００９３】
図１７はアンテナアレイ制御と信号処理戦略（ｓｔｒａｔｅｇｙ）の一例を示すフローチャートである。その戦略は上記検討結果に基づき準備された。即ち、ヌルステアリングは干渉信号の伝播角度が小さいときに優れた性能を発揮し、ビーム形成がより容易に実施可能である。
【００９４】
先ず、ステップ１７００において携帯情報端末装置１の位置が通話姿勢か閲覧姿勢にあるかが決定される。その位置決定のためには任意の方法を用いてもよい。例えば、音声通信が検出されれば通話姿勢として、あるいは表示機能を開始するボタンあるいはスイッチが操作されれば閲覧姿勢としてその位置が決定される。あるいは、携帯情報端末装置１の姿勢は重力の方向に関して決定してもよい。即ち、全てのアンテナ素子が置かれているアンテナアレイ面が重力方向に平行であるかないかによりその位置を決定する。
【００９５】
携帯情報端末装置１が通話位置であると決定されると、アンテナ素子２１乃至２４のいずれか３つの素子を用いて上記の三次元ＤＯＡ推定とビーム形成がステップ１７１０、１７１１で行われる。ステップ１７１２においては、通信品質が改善されたかどうかを見るために通信の品質がチェックされる。現在のスキームの採用後に品質改善が検出されれば現在のスキームが維持される（ステップ１７３０）。品質改善が見られなければ、ステップ１７４０において、通信品質を改善するための別の信号処理スキームが採用される。
【００９６】
ステップ１７００、１７２０において携帯情報端末装置１の位置が閲覧姿勢であると検出されると、ステップ１７１０、１７１１において４つのアンテナ素子２１乃至２４を用いた上記の方位角ビーム形成が行われる。次に、ステップ１７２２において通信品質が改善されたかどうかを調べるため通信の品質がチェックされる。現在のスキームの採用後に品質改善が検出されれば、現在のスキームが維持される（ステップ１７３０）。品質改善が見られなければ、ステップ１７２３において４つのアンテナ素子２１乃至２４を用いた上記の方位角ヌルステアリングが実行されて、ステップ１７２４において通信品質の改善がチェックされる。品質改善が見られれば、現状のスキームが維持される（ステップ１７３０）。品質改善が見られなければ、ステップ１７４０において通信品質改善のために別の信号処理スキームが採用される。
【００９７】
通話および閲覧姿勢の両者の場合で、ステップ１７４０における最後の代替案はアンテナダイバーシティーあるいはＳＩＲ／ＳＩＮＲ増強法である。２乃至４アンテナ素子を使ったアンテナダイバーシティの一例がＤｉｎｎｉｓ　ｅｔ　ａｌにより開示されている　（Ｄｉｎｎｉｓ，　Ａ．　Ｋ．，　Ｊ．　Ｓ．　Ｔｈｏｍｐｓｏｎ，　”Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｈａｎｄｓｅｔ　ａｎｔｅｎｎａ　ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｎ　ａ　ｈｉｇｈ　ｄａｔａ　ｒａｔｅ　ｐａｃｋｅｔ　ＣＤＭＡ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｓｙｓｔｅｍ”，　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＶｅｈｉｃｕｌａｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，　ｖｏｌ．　１，　Ｆａｌｌ　２００１，　ｐｐ．　３４８−３５２；　Ｃｏｌｂｕｒｎ，　Ｊ．　Ｓ．，Ｙ．　Ｒａｈｍａｔ−Ｓａｍｉｉ，　Ｍ．　Ａ．　Ｊｅｎｓｅｎ　ａｎｄ　Ｇ．　Ｊ．　Ｐｏｔｔｉｅ，　”Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆ　ｄｕａｌ　ａｎｔｅｎｎａ　ｐｅｒｓｏｎａｌ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　ｈａｎｄｓｅｔ”，　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＩＥＥＥ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　ｏｆ　ａｎｔｅｎｎａ　ａｎｄ　Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ　Ｓｏｃｉｅｔｙ，　ｖｏｌ．　１，　１９９６，　ｐｐ．　７３０−７３３）。ＳＩＲ／ＳＩＮＲ増強法の一例がＣｈａｎ，　ｅｔ　ａｌにより開示されている（Ｃｈａｎ，　Ｐ．　Ｗ．　Ｃ．，　Ｒ．Ｓ．　Ｃｈｅｎｇ．　ａｎｄ　Ｃ．　Ｃ．　Ｌｉｎｇ，　”Ｌｏｗ−ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ　ａｎｔｅｎｎａｄｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ　ｗｉｔｈ　ＳＩＮＲ　ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ　ｆｏｒ　ＷＣＤＭＡ　ｈａｎｄｓｅｔｓ”，　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ＩＥＥＥ　Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，　ｖｏｌ．　１，　１９９９，　ｐｐ．　２７６−２８０）。これらの手法は複雑な信号処理技術を要しかつ適切なチャンネル推定に依存する。
【００９８】
図１７に記載したこれらスキームの選択は携帯情報端末端末の電源がオンであれば何時実行してもよい。採用するアンテナアレイ制御と信号処理スキームの選択は音声通信が発生していない間に完了することが好ましい。
【００９９】
上記の本実施形態によれば、小型携帯情報端末端末用の適応型アンテナアレイの制御方法が提供される。複数のアンテナ素子を用いて到達信号をより優れて処理するために、携帯情報端末姿勢と環境特性のいくつかの条件を検討した。本実施形態の利点は以下のようにまとめられる。
（１）アンテナ間隔が一般的な送受器携帯情報端末（携帯電話機等）サイズに適している。
（２）切り替えビーム形成あるいはヌルステアリングの採用により、計算速度が向上しその複雑性が軽減される。
（３）携帯情報端末の二つの異なる姿勢が別個独立してに処理される。
（４）通話姿勢において送信電波が利用者の頭部を通過しない。
（５）ビーム形成には３つの移相器だけが必要であり、閲覧姿勢でのヌルステアリングには前記３つの移相器と複素数ゲイン調整とが必要とされる。
（６）無線周波数（ＲＦ）とベースバンドの移相器の両方が採用できる。
（７）新規なヌルステアリングアルゴリズムにより、狭帯域角度伝播干渉信号に対してヌルポイント（ｄｅｅｐ　ｎｕｌｌ）を提供する。
（８）通話姿勢において、異なる素子の組み合わせの選択が可能なである。これにより利用者の手で覆われた一つ乃至二つのアンテナ素子システムの性能劣化の影響を小さくできる。
【０１００】
本発明の説明では以上の具体的な望ましい実施形態について述べたが、その範囲内でその他の変更、修正、組み合わせ等が可能である。従って本発明の範囲内で上記具体的な事例以外のどのような変更も可能であると理解されるべきである。
【０１０１】
上記の実施形態においては、アンテナアレイは２つないし４つの素子を有すると想定された。そのアンテナアレイに含まれるアンテナ素子の数はそれに限定されず異なる数のアンテナ素子であってもよい。
【０１０２】
上記の実施形態において通信の品質はＳＩＲで測定される。しかし、通信品質は信号対雑音比ＳＮＲ、信号対干渉プラス雑音比ＳＩＮＲあるいはその他の通信品質を評価できる如何なる指標を用いて測定してもよい。
【０１０３】
本発明の上述の実施形態においては携帯情報端末装置が携帯電話機である場合について応用されたものだが、その他、ＰＤＡ、パソコン等のような無線通信機能を備える様々な装置に応用してもよい。
【０１０４】
【発明の効果】
本発明によれば、環境が変化しても効果的に動作できる移動通信用のアンテナアレイを備える携帯情報端末装置と、携帯情報端末装置のアンテナアレイの設定および動作方法とが提供される。
【０１０５】
更に、本発明によれば、通信性能を改善するために携帯情報端末アレイにおいて採用すべきアンテナアレイ制御スキームの選択が可能な移動通信用アンテナアレイを備えた携帯情報端末装置と、その携帯情報端末アレイにおいて採用すべきアンテナアレイ制御スキームを選択する方法とが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】単一無指向性アンテナを有する従来の携帯情報端末装置である。
【図２】本発明の一実施形態による四素子長方形アレイに対するアンテナ配置である。
【図３】本発明の一実施形態による携帯情報端末装置の概略ブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態による携帯情報端末装置上に表示された表示画像例を説明する概略図である。
【図５】携帯情報端末装置の通話姿勢を示す図である。
【図６】携帯情報端末装置の閲覧姿勢を示す図である。
【図７】図３の携帯情報端末装置のアンテナアレイとアレイ制御器の構成例を示す概要図である。
【図８】θ＝７０°に対するビーム形成の指向性パターンを示す図であり、（Ａ）は直交座標の場合であり、（Ｂ）は極座標の場合を表現されたものである。
【図９】アレイ出力時のＳＩＲを最大にするために３７の可能な選択肢から選択されたビーム形成器のビームパターンを示す図である。
【図１０】他の２つの干渉信号が中心干渉信号の＋／−１０°である中心干渉信号のＤＯＡの関数としてのビーム形成器のＳＩＲ改善を示す図である。
【図１１】他の２つの干渉信号が中心干渉信号の＋／−５°である中心干渉信号のＤＯＡの関数としてのビーム形成器のＳＩＲ改善を示す図である。
【図１２】深いヌルポイントを有するヌル生成器のＳＩＲ指向性パターンを示す図である。
【図１３】他の２つの干渉信号が中心干渉信号のである中心干渉信号のＤＯＡ関数としてのヌル生成器のＳＩＲ改善を示す図である。
【図１４】他の２つの干渉信号が中心干渉信号の＋／−５°である中心干渉信号のＤＯＡ関数としてのヌル生成器のＳＩＲ改善を示す図である。
【図１５】ＤＯＡ推定用の回路例を示す回路構成図である。
【図１６】ビーム形成用の回路例を示す回路構成図である。
【図１７】本発明の実施形態による４つのアンテナ素子を持つ携帯情報端末装置を使用するための総合戦略構想を示すフローチャート概要図である。
【符号の説明】
１：携帯情報端末装置、１ａ：表示部、１ｂ：キーボード部、２０：アンテナアレイ、２１乃至２４：アンテナ素子、３１０：アレイ制御器、３１１乃至３１４：移相器、３９０：表示パネル、３５１：セレクタ。

Claims

アンテナ部、受信部および送信部を含む通信装置において、
前記アンテナ部は少なくとも２つのアンテナ素子を含むアンテナアレイと、
前記少なくとも２つのアンテナ素子からの信号を受けて到達信号の方向を推定し、前記到達信号の推定方向を用いて前記アンテナアレイの指向性パターンを設定するアレイ制御器とを備えることを特徴とする通信装置。
前記アレイ制御器は、前記アンテナ素子に接続する複数の移相器を備え、
前記移相器においてシフトされるべき位相量を決定することにより前記アンテナアレイの指向性パターンを設定することを特徴とする請求項１記載の通信装置。
前記アレイ制御器は、アンテナアレイの指向性パターン設定のために前記アンテナアレイに適用できる複数のパターン設定条件を記憶するデータ記憶部をさらに備え、
前記アレイ制御器は、受信信号の品質情報を受けて、前記品質情報に基づき前記パターン設定条件の一つを選択することを特徴とする請求項２記載の通信装置。
前記データ記憶部は複数の位相組み合わせをさらに記憶し、
前記各位相組み合わせは、前記複数の移相器のそれぞれにおいてシフトされるべき位相の集合であり、前記パターン設定条件のそれぞれに対して与えられるものであって、
前記アレイ制御器は、前記品質情報に基づいて選択されたパターン設定条件に対して前記複数の位相組み合わせの一つを選択することを特徴とする請求項３記載の通信装置。
前記アンテナ部はアンテナアレイ面が垂直方向および水平方向のいずれか一方により近いかを検出する検出器をさらに具備し、
前記アレイ制御器は前記品質情報と前記検出結果とに基づき、前記パターン設定条件の一つを選択することを特徴とする請求項３記載の通信装置。
前記パターン設定条件には、ビーム形成条件およびヌルステアリング条件のいずれか一方を前記アンテナアレイにおいて実現するためのプログラムが含まれていることを特徴とする請求項３記載の通信装置。
前記アレイ制御器により決定された到達信号の推定方角を示す情報を表示する表示部をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の通信装置。
前記通信装置は携帯電話装置であり、
前記アンテナ素子は前記携帯電話装置で通話時に利用者が面する側とは異なる側に配置されることを特徴とする請求項１記載の通信装置。
前記アレイ制御器で決定された到達信号の推定方角を示す画像記号を表示する表示部をさらに具備することを特徴とする請求項８記載の通信装置。
アンテナ部、受信部および送信部を含む通信装置において、前記アンテナ部は
Ｎ個のアンテナ素子（Ｎは２以上の整数）と、
前記アンテナ素子により受信された信号の位相をシフトさせるためのＮ−１個の移相器を含む位相部と、
前記Ｎ−１個の移相器のそれぞれにおいてシフトされるべきＮ−１個の値を含む位相値の組み合わせを複数組記憶するメモリと、
通信の品質を検出する品質検出器と、
前記アンテナアレイに対して設定すべき位相値の組み合わせを順次設定し、前回と異なる位相値の組み合わせが適用される度に通信品質をチェックし、前記通信品質が最大となる位相値の組み合わせを用いて前記アンテナアレイの指向性パターンを設定するコントローラと
を具備することを特徴とする通信装置。
少なくとも２つのアンテナ素子を含むアンテナアレイの指向性パターンを設定する方法であって、
前記アンテナアレイの指向性パターンを設定するための前記アンテナアレイに適用可能な複数のパターン設定条件を記憶し、
前記記憶されたパターン設定条件の一つを採用した場合の通信品質を検出し、前記記憶されたパターン設定条件のうち他の条件が採用された場合の通信品を検出し、
前記検出された２つの通信品質を比較し、
前記比較により、通信品質がよい方のパターン設定条件を選択して前記アンテナアレの指向性パターンを設定することを特徴とする方法。
前記アンテナアレイの面が垂直方向および水平方向のいずれか一方により近いかをさらに検出するものであって、
前記パターン設定条件は、前記品質比較結果と前記アンテナアレイ面の位置検出結果に基づき選択されることを特徴とする請求項１１記載の方法。
前記パターン設定条件はビーム形成条件およびヌルステアリング条件のいずれか一方を前記アンテナアレイにおいて設定するための条件を含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。