JP2007214957A - 無線通信装置および無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】同一の周波数チャネルを用いて同時に送受信を行うことができ、高精度のフィルタを必要とせず、少ない帯域で伝送速度を大幅に改善することができる無線通信装置および無線通信方法を提供すること。
【解決手段】送信機１３１と受信機１４１と信号処理装置１１０と、少なくとも２つのアンテナ１２１，１２２とを具備する無線通信装置１であって、一方のアンテナ１２１を前記送信機１３１に接続し、他方のアンテナ１２２を前記受信機１４１に接続する切替機構１５３を具備し、前記送信機１３１と前記受信機１４１は、前記信号処理装置１１０に接続されており、通信中に、前記切替機構１５３が動作し、前記送信機１３１及び前記受信機１４１が接続される前記一方のアンテナ１２１又は前記他方のアンテナ１２２を同時に切り替えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、同一の周波数チャネルを用い、同時に送受信を可能とする無線通信装置および無線通信方法に関する。

送信機能と受信機能を併せ持つことが求められる無線通信においては、無線局の送信信号が自局の受信機に回り込むことによって、受信特性が大きく劣化するため、異なる周波数や時間を送信と受信に割り当てることによってその解決を図っている。
従来の無線通信技術の第一の例として、同時に送受信を行うことが可能なアナログ自動車・携帯電話方式が挙げられる。上り回線と下り回線に対し、ＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式によって異なる周波数帯を固定的に割り当てることによって、主にデュプレクサやバンドパスフィルタを用いて送受信信号を分離している。図１０は、従来における第一の例の無線通信装置の構成図を示すものである。アンテナ１２１は、分波器１８１を介し、一方は送信機１３１に接続され、他方は受信機１４１にフィルタ１８２経由で接続されている。送信機１３１と受信機１４１は、共に信号処理装置１１０に接続されている。送信機１３１の信号が受信機１４１に回り込まないように、フィルタ１８２によって送信信号がブロックされる。送信信号は受信信号と比べて非常に大きいため、送信信号を極めて低く遮断できるフィルタが必要となる。

従来の無線通信技術の第二の例として、同一の周波数チャネルを用いて送受信を行うことが可能なＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙ―ｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）が挙げられる。ＰＨＳでは、上り回線と下り回線に対し、ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式によって異なる時間スロットを割り当て、送受信機はＴＤＤスイッチを介してアンテナと接続することによって、送信信号が受信機に回り込まないように構成されている。図１１は、上記のような従来における第二の例の無線通信装置の構成図を示すものである。第一の例と同一の部分は同一番号をつけてその説明を略す。アンテナ１２１は、ＴＤＤスイッチ１９１によって送信機１３１と受信機１４１のいずれかに接続される。そのため、同時に送受信を行うことは不可能である。なお、符号１０１は、無線通信装置を示すものである。
齋藤忠夫・立川敬二、「移動通信ハンドブック」、オーム社 宮津純一郎、「パーソナル通信システムとその展開」、科学新聞社

しかしながら、従来の無線通信技術の第一の例として挙げたＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式では、同時に送受信を行うため、受信機に回り込んだ送信信号が受信機の低雑音増幅器を飽和させ、受信信号に歪みが生ずるため通信品質が著しく劣化するという問題があった。それを回避するために、高精度のフィルタが必要となり、無線局の高コスト化を招くという問題があった。また、携帯電話の１ユーザに対して送受で２つのチャネルを割り当てる必要があるため、多数のユーザと通信を行うためには多数のチャネル数が必要であるという問題があった。また、フィルタを利用し上り回線と下り回線を分離しているため、２つのチャネルを上り回線または下り回線に同時に割り当てることによって伝送品質を向上させるためには、高精度な可変フィルタが必要であり実現は困難である。

従来の第二の例として挙げたＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式では、送信中に受信機を用いることができないため、常に送受信機の何れか一方のみを用いていることになる。特にＰＨＳでは、送信と受信の時間スロットを固定的に半分ずつ割り当てているため、ＰＨＳの最大伝送速度は、周波数チャネル容量の最大値と比べて半分以下となるという問題があった。

本発明は、上記従来の事情に鑑みて案出されたものであり、同一の周波数チャネルを用いて同時に送受信を行うことができ、高精度のフィルタを必要とせず、少ない帯域で伝送速度を大幅に改善することができる無線通信装置および無線通信方法を提供することをその目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明に係る無線通信装置は、送信機と受信機と信号処理装置と、少なくとも２つのアンテナとを具備する無線通信装置であって、一方のアンテナを前記送信機に接続し、他方のアンテナを前記受信機に接続する切替機構を具備し、前記送信機と前記受信機は、前記信号処理装置に接続されており、通信中に、前記切替機構が動作し、前記送信機及び前記受信機が接続される前記一方のアンテナ又は前記他方のアンテナを同時に切り替えることを特徴とする。

また、本発明に係る無線通信装置は、少なくとも２つの送信機と、少なくとも２つの受信機と、少なくとも１つの信号処理装置と、少なくとも２つのアンテナとを具備する無線通信装置であって、一方のアンテナは、該アンテナを一方の送信機と一方の受信機の何れかに接続する切替機構を具備し、他方のアンテナは、該アンテナを他方の送信機と他方の受信機の何れかに接続する切替機構を具備し、前記一方のアンテナが前記一方の送信機に接続されるときに、前記他方のアンテナが前記他方の受信機に接続され、前記一方のアンテナが送信中に前記他方のアンテナが受信可能であることを特徴とする。

また、本発明に係る無線通信装置は、請求項１又は請求項２記載の無線通信装置であって、少なくとも一つの前記送信機と少なくとも一つの前記受信機とが、前記送信機から出力された信号を分岐させる信号分岐手段と、この信号分岐手段から出力された信号の位相を制御する位相制御手段と、この位相制御手段から出力された信号を減衰させる減衰手段と、この減衰手段から出力された信号を合成する信号合成手段とを介して接続されていることを特徴とする。

また、本発明に係る無線通信装置は、請求項３記載の無線通信装置であって、二つの送信機と二つの受信機と二つの信号処理装置を具備し、一方の信号処理装置は、一方の送信機と一方の受信機とに接続され、一方の信号処理装置と他方の信号処理装置とが、互いに信号伝送手段によって接続されることを特徴とする。

また、本発明に係る無線通信装置は、請求項１〜４記載の無線通信装置であって、前記少なくとも２つのアンテナの偏波が互いに直交するアンテナであることを特徴とする。

また、本発明に係る無線通信装置は、請求項１〜４記載の無線通信装置であって、前記少なくとも２つのアンテナの指向性のナル方向または指向性の極小方向が互いに向き合うように、２つのアンテナが配置されることを特徴とする。

また、本発明に係る無線通信装置は、請求項１〜６記載の無線通信装置であって、前記２つのアンテナの両方または何れかより動作周波数における１０波長以内の距離に可変リアクタンス素子を装荷した無給電素子を具備することを特徴とする。

また、本発明に係る無線通信装置は、請求項１〜７記載の無線通信装置であって、４つ以上のアンテナと２つ以上の送信機と２つ以上の受信機とを備え、前記切替機構は、２つ以上のアンテナを同時に送信機に接続し、他の２つ以上のアンテナを同時に受信機に接続し、前記信号処理装置は、該信号処理装置から各送信機に送られる送信信号に重み付けを設定し、かつ各受信機から入力される信号に対して合成処理を行い、信号処理によって送信信号を除去した情報を出力することを特徴とする。

また、本発明に係る無線通信装置は、請求項１〜８記載の無線通信装置であって、２つのアンテナの少なくともいずれか一方がＳＡＷ（ｓｕｒｆａｃｅ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ）マッチドフィルタを具備することを特徴とする。

また、本発明に係る無線通信方法は、請求項１〜９記載の無線通信装置を基地局とし、該無線通信装置と同一周波数の信号を送信または受信可能な無線通信端末が２つ以上存在する無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記基地局の前記切替機構によって、規則的または不規則的に前記送信機と前記受信機の接続の切り替えを行い、前記無線通信端末において、送信または受信の切替えの時期を、前記切替機構による切り替えの時期と同期または非同期で選択することを特徴とする。

本発明によれば、高精度のフィルタを用いることなく、同一の周波数チャネルを用いて同時に送受信を行うことができ、少ない帯域で伝送速度を大幅に改善することができる。

（実施形態１）
以下、本発明の第１実施形態における無線通信装置について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態を示す。符号１は無線通信装置を示している。
無線通信装置１は、各種デジタル信号を処理する信号処理装置１１０と、この信号処理装置１１０に接続された送信機１３１及び受信機１４１とを備えている。送信機１３１と受信機１４１は同一の周波数チャネルで動作するものとする。また、無線通信装置１は、電波の送受信を行うための２つのアンテナ素子（アンテナ）１２１，１２２と、これらアンテナ素子１２１，１２２のいずれか一方に送信機１３１を択一的に接続し、いずれか他方に受信機１４１を択一的に接続する切替機構１５３とを備えている。この切替機構１５３によって、送信機１３１及び受信機１４１と、アンテナ素子１２１及びアンテナ素子１２２との接続が択一的に切り替えられるようになっている。

送信機１３１には、一方の接点１９０ａと他方の接点１９０ｂとに択一的に切り替える切替スイッチ（切替手段）１５１ａが接続されている。また、受信機１４１には、一方の接点１９１ａと他方の接点１９１ｂとに択一的に切り替える切替スイッチ１５２ａが接続されている。
また、アンテナ素子１２１には、一方の接点１９２ａと他方の接点１９２ｂとに択一的に切り替える切替スイッチ１５１ｂが接続されている。さらに、アンテナ素子１２２には、一方の接点１９３ａと他方の接点１９３ｂとに択一的に切り替える切替スイッチ１５２ｂが接続されている。
そして、一方の接点１９０ａと一方の接点１９２ａとが電気的に接続され、他方の接点１９０ｂと一方の接点１９３ａとが電気的に接続されている。また、一方の接点１９１ａと他方の接点１９２ｂとが電気的に接続され、他方の接点１９１ｂと他方の接点１９３ｂとが電気的に接続されている。

次に、このように構成された本実施形態における無線通信装置１の作用について説明する。
図１に示す実施例において、アンテナ素子１２１は、送信機１３１に接続されており、送信可能な状態になっている。また、アンテナ素子１２２は、受信機１４１に接続されており、受信可能な状態になっている。
まず、信号処理装置１１０に情報が入力され、これら入力された入力情報は、信号処理装置１１０で送信可能な信号に変換される。そして、送信機１３１によってアナログ信号に変換されたのち周波数変換される。さらに、送信機１３１から出力された信号は、切替スイッチ１５１ａ及び切替スイッチ１５１ｂを介して、アンテナ素子１２１に送られて、アンテナ素子１２１から放射される。

一方、アンテナ素子１２２によって受信された信号は、切替スイッチ１５２ｂ及び切替スイッチ１５２ａを介して、受信機１４１に送られる。そして、受信機１４１によって、受信された信号が周波数変換されたのちデジタル信号に変換される。さらに、受信機１４１からデジタル信号が出力され、信号処理装置１１０に入力される。そして、信号処理装置１１０による信号処理によって出力信号が取り出される。
切替スイッチ１５１ａ、１５１ｂと、切替スイッチ１５２ａ、１５２ｂとは、規則的または不規則的に同時に入れ替えられる。それらスイッチが入れ替えられると、アンテナ素子１２１は、切替スイッチ１５１ｂ及び切替スイッチ１５２ａを介して受信機１４１に接続され、アンテナ素子１２２は、切替スイッチ１５２ｂ及び切替スイッチ１５１ａを介して送信機１３１に接続される。
このように、送信機１３１と受信機１４１とが、いずれか一方の異なるアンテナ素子１２１，１２３に接続されることによって、送信機１３１から受信機１４１への信号が回り込まないように動作する。

（実施形態２）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図２は、本発明の第２の実施形態を示す。
図２において、図１と同一部分は同一符号を付してその説明を略す。
本実施形態においては、符号１´を基地局とし、符号Ａ，Ｂ，Ｃをそれぞれ端末とする。

図２（ａ）に示すように、ある時刻（ｉ）では、基地局１´のアンテナ素子１２１が送信を行い、アンテナ素子１２２が受信を行っている。ここで、それぞれの端末ＡとＢは受信（下り通信）、端末Ｃは送信（上り通信）を行っている。
次に、図２（ｂ）に示すように、時刻（ｉ）の次の瞬間である時刻（ｉｉ）では、基地局１´のアンテナ素子１２１とアンテナ素子１２２との間において、送信と受信とが切り替えられる。そして、アンテナ素子１２１が受信、アンテナ素子１２２が送信を行っている。この場合、端末Ａは、時刻（ｉ）から時刻（ｉｉ）まで引き続き下り通信を行っている。一方、端末Ｂは、上り通信に切り替えられ、端末Ｃは、下り通信に切り替えられている。

また、端末Ａ，Ｂ，Ｃは、送信又は受信の切り替えのタイミングを選択する選択手段を備えている。そして、選択手段によって、端末Ａ，Ｂ，Ｃの送信または受信の切り替えの時期を、基地局１´によるアンテナ素子１２１，１２２の切り替えの時期と同期させるか非同期とするかが選択される。

以上より、大容量の情報を端末Ａが基地局１´から受信する必要が生じた場合には、他の端末Ｂ，Ｃよりも長時間下り通信を行うことによって、短時間で受信を完了することができるようになる。従って、情報の伝送を効率化することが可能で、実効的な伝送速度を高速化することができるようになる。また、基地局１´の二つのアンテナ素子１２１，１２２を切り替えることによって、送信／受信ダイバーシチの効果も得られ、不感地帯を減少させることができる。

（実施形態３）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図３は、本発明の第３の実施形態を示す。
図３において、図１〜２と同一部分は同一符号を付してその説明を略す。
本実施形態においては、２つの送信機１３１，１３２と、２つの受信機１４１，１４２とが設けられている。
すなわち、アンテナ素子１２１は、専用の送信機１３１及び受信機１４１に択一的に切り替えて接続されるようになっており、アンテナ素子１２２は、専用の送信機１３２及び受信機１４２に択一的に切り替えて接続されるようになっている。これら切り替えは、切替機構１５３´によって行われるようになっている。切替機構１５３´は、それぞれ切替スイッチ１５１，１５２を有している。

ここで、第２実施形態に示す環境において、本実施形態における無線通信装置１を基地局に用いることを考える。アンテナ素子１２１とアンテナ素子１２２がそれぞれ専用の送信機１３１，１３２と、受信機１４１，１４２を持つことによって、例えば一方のアンテナ１２１が送信を行い、他方のアンテナ１２２が受信を行っている間は、他方のアンテナ１２２に接続された切替スイッチ１５２により、送信機１３２との接続を切り離すことができるだけはなく、送信機１３２を停止することができる。そのため、例えば切替スイッチ１５１，１５２のアイソレーションが十分でない場合でも、送信機１３１から受信機１４１への信号の回り込みを抑制することが可能となる。

これにより、受信機１４１，１４２のＬＮＡ（低雑音増幅器）に大きな電力の信号が入力されることによって、増幅器が飽和することを抑制し、信号の劣化を改善することができる。同時に、受信機１４１，１４２又は信号処理装置１１０に用いるＡ／Ｄコンバータ（アナログ／デジタル変換器）は、他の無線局より到来する微弱な受信信号のみに適したダイナミックレンジとすればよいため、量子化数を減らすことが可能となり、Ａ／Ｄコンバータの低コスト化が実現可能となる。したがって、受信機１４１，１４２のＬＮＡの飽和を改善し、Ａ／Ｄコンバータの量子化数を低減し無線通信装置１の低コスト化を実現することができる。

（実施形態４）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
図４は、本発明の第４の実施形態を示す。
図４において、図１〜３と同一部分は同一符号を付してその説明を略す。

本実施形態における無線通信装置１は、干渉信号相殺手段（干渉キャンセラ）１６１，１６２を備えている。
送信機１３１と受信機１４２とは、干渉信号相殺手段１６１を介して接続され、送信機１３２と受信機１４１とは、干渉信号相殺手段１６２を介して接続されている。
干渉信号相殺手段１６１は、信号を分岐させる第１の信号分岐手段２２０ａと、信号の位相を制御する第１の位相制御手段（位相器）２２１ａと、信号を減衰させる第１の減衰（減衰器）手段２２２ａと、信号を合成する第１の信号合成手段（加算器）２２３ａとを備えている。
また、干渉信号相殺手段１６２は、信号を分岐させる第２の信号分岐手段２２０ｂと、信号の位相を制御する第２の位相制御手段２２１ｂと、信号を減衰させる第２の減衰手段２２２ｂと、信号を合成する第２の信号合成手段２２３ｂとを備えている。

また、無線通信装置１は、２つの信号処理装置１１１，１１２を備えている。信号処理装置１１１，１１２には、互いに信号の伝達を行うための信号伝達手段（信号伝送手段）１６３が設けられている。また、信号処理装置１１１，１１２には、入力と出力とが択一的に切り替えられる切替スイッチ２３１，２３２が設けられている。

以下では、第２実施形態に示す環境において、無線通信装置１を基地局に用いた場合について説明する。
図４は、アンテナ素子１２１が送信中、アンテナ素子１２２が受信中である状態を示している。この場合、切替スイッチ１５１は送信機１３１に接続され、切替スイッチ１５２は受信機１４２に接続される。また、アンテナ素子１２１は、信号処理装置１１１に接続され、アンテナ素子１２２は信号処理装置１１２に接続されている。送信機１３１から送信されたアナログ信号は、第１の信号分岐手段２２０ａによって、分岐され、一方はアンテナ素子１２１に送られ、他方は干渉信号相殺手段１６１を介して受信機１４２に送られる。すなわち、第１の信号分岐手段２２０ａによって分岐された他方のアナログ信号は、第１の位相制御手段２２１ａ及び第１の減衰手段２２２ａによって、位相と振幅が調整され、第１の信号合成手段２２３ａによって、受信中のアンテナ素子１２２からの信号と合成されて、受信機１４２に送られる。

アンテナ素子１２１とアンテナ素子１２２との間の結合レベルと、その位相を表す伝達係数とを予め求めておくことによって、アンテナ素子１２１から送信された信号が、アンテナ素子１２２に回り込む影響を予測できるため、その回り込む信号と等振幅・逆位相になる信号を干渉信号相殺手段１６１において生成する。それによってアンテナ素子１２２を介して回り込む送信信号が、受信機１４１に到達する前にキャンセルされ、受信機１４１に到達することが抑制される。さらに、信号伝達手段１６３によって、信号処理装置１１１から出力されたデジタルの送信信号を信号処理装置１１２に伝達し、その信号を用いて、受信機１４２から伝達されるデジタルの受信信号から干渉成分(回り込んだ送信信号)を除去することによって、回り込みによる受信信号の劣化を高い精度で低減でき、高い伝送速度の達成が可能となる。

さらに、送信アンテナあるいは受信アンテナがアレーアンテナである場合は、全ての送信アンテナから全ての受信アンテナに干渉信号相殺手段を接続することによって、送信アレーアンテナから受信アレーアンテナに到達する回り込み電力が相殺される。従って、アンテナ間でアナログ的な信号処理を行うことになるため、無線通信装置１の信号処理部でのビーム形成の自由度を失うこと無く回り込み電力をキャンセルすることができる。
また、受信機１４１のＬＮＡの飽和を抑止することができ、Ａ／Ｄコンバータのダイナミックレンジを受信信号に適した範囲に選択することができる。そのため、無線通信装置１を低コストに実現できる。

（実施形態５）
次に、本発明の第５実施形態について説明する。
図５は、本発明の第５の実施形態を示す。
図５において、図１〜４と同一部分は同一符号を付してその説明を略す。

本実施形態における無線通信装置１は、２つのＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）マッチドフィルタ１７１，１７２を備えている。すなわち、アンテナ素子１２１と切替スイッチ１５１との間に、ＳＡＷマッチドフィルタ１７１が接続され、アンテナ素子１２２と切替スイッチ１５２との間に、ＳＡＷマッチドフィルタ１７２が接続されている。

以下では第２実施形態に示す環境において、無線通信装置１を基地局に用いた場合について説明する。
図５は、アンテナ素子１２１が送信中であり、アンテナ１２２が受信中である状態を示している。この場合、切替スイッチ１５１は送信機１３１に接続され、切替スイッチ１５２は受信機１４１に接続される。送信機１３１から送信された信号は、ＳＡＷマッチドフィルタ１７１によって、ある拡散符号によって拡散変調を受ける。一方、アンテナ素子１２２によって受信された信号は、ＳＡＷマッチドフィルタ１７２に入力され、逆拡散復調される。ＳＡＷマッチドフィルタ１７１、１７２同士で異なる拡散符号を用いた場合は、アンテナ素子１２１とアンテナ素子１２２の結合により生ずる送信信号の回り込みを、ＳＡＷマッチドフィルタ１７２によって大幅に低減できる。

これによって、受信機１４２に入力される前にアナログ的に回り込み信号をキャンセルすることができるため、受信機１４２のＬＮＡの飽和を抑止することができる。また、Ａ／Ｄコンバータのダイナミックレンジを受信信号に適した範囲に選択することができる。そのため、無線通信装置１を低コストで実現できる。この場合、基地局と通信を行う他の無線局は、少なくとも２つのＳＡＷマッチドフィルタ１７１，１７２の何れかで用いられる拡散符号を予め知っておく必要がある。

（実施形態６）
次に、本発明の第６実施形態について説明する。
図６は、本発明の第６の実施形態を示す。
図６において、図１〜５と同一部分は同一符号を付してその説明を略す。

アンテナ素子１２１とアンテナ素子１２２は、一方が送信中のときには、他方が受信中となるものである。
図６（ａ）は、アンテナ素子１２１が垂直偏波であって、アンテナ素子１２２が水平偏波である無線通信装置１を示している。２つのアンテナ素子１２１，１２２の偏波が互いに直交するため、送受信アンテナの距離が近い場合でも素子間結合を低減することができる。そのため送受信素子を近接させることによって無線通信装置１の小型化を図ることができる。

図６（ｂ）は、アンテナ素子１２１，１２２が、ともにコーナリフレクタアンテナである実施例を示す。コーナリフレクタを互いに逆向きに取り付けることによって、互いにナル方向が向き合い、両アンテナの素子間結合を低減することができる。なお、ナル方向を向き合わせるのに代えて、指向性の極小方向を向き合わせるようにしてもよい。
図６（ｃ）は、アンテナ素子１２１，１２２が、ともにダイポールアンテナである実施例を示している。ダイポールアンテナはその軸方向にナルが発生するため、アンテナ素子１２１とアンテナ素子１２２を軸上に配列することによって、互いにナル方向が向き合い、両アンテナの素子間結合を低減することができる。なお、ナル方向を向き合わせるのに代えて、指向性の極小方向を向き合わせるようにしてもよい。

図６（ｄ）は、アンテナ素子１２１とアンテナ素子１２２との間に、可変リアクタンス素子を持った無給電素子１２３が配置されている実施例を示している。無給電素子１２３の可変リアクタンスを適切な値とすることによって、無給電素子１２３を反射器として動作させ、アンテナ素子１２１とアンテナ素子１２２との結合を低減することができる。また、アンテナ素子１２１，１２２の周囲環境が時間的に変動し、結合量が変化する場合でも、無給電素子１２３の可変リアクタンス素子を制御することによって、アンテナ素子１２１とアンテナ素子１２２との結合が最も低い値となるように保つことができる。一方、アンテナ素子１２１，１２２の周囲環境が殆ど変化しない場合、無給電素子１２３の可変リアクタンス素子のリアクタンス値は固定でよく、リアクタンス素子としてコイルやキャパシタを挿入するか、無給電素子１２３を短絡し、素子長を制御することによって同様の効果を簡易に得ることができる。

以上より、図６に示した実施例では、アンテナの偏波・指向性を利用したり、無給電素子１２３を用いることによって、素子間結合を低減することができる。従って、送信機からの回り込み信号による受信機ＬＮＡの飽和を抑止することができ、Ａ／Ｄコンバータのダイナミックレンジを受信信号に適した範囲に選択することができる。そのため、無線通信装置１を低コストに実現できる。

（実施形態７）
次に、本発明の第７実施形態について説明する。
図７は、本発明の第７の実施形態を示す。
図７において、図１〜６と同一部分は同一符号を付してその説明を略す。

本実施形態においては、複数のアンテナ素子１２１ａ，１２１ｂ・・・１２１ｎからなるアレーアンテナ２４１と、複数のアンテナ素子１２２ａ，１２２ｂ・・・１２２ｎからなるアレーアンテナ２４２とが設けられている。
アレーアンテナ２４１は、送信機に接続され、アレーアンテナ２４２は受信機に接続されている。
送信・受信は時間によって規則的、または不規則的に切り替わるものとする。

アンテナ素子１２１ａは、干渉信号相殺手段１６０を介して、すべてのアンテナ素子１２２ａ，１２２ｂ・・・１２２ｎに接続されている。同様に、アンテナ素子１２１ｂ・・・１２１ｎも、干渉信号相殺手段１６０を介して、それぞれがすべてのアンテナ素子１２２ａ，１２２ｂ・・・１２２ｎに接続されている。
それぞれの干渉信号相殺手段１６０は、上記と同様に、信号分岐手段２５０ａ，２６０ａ・・・２９０ａと、位相制御手段２５１ａ，２６１ａ，２７１ａ，２８１ａ・・・２９１ａと、減衰手段２５２ａ，２６２ａ，２７２ａ，２８２ａ・・・２９２ａと、信号合成手段２５３ａ，２６３ａ・・・２９３ａとを備えている。

以下では第２実施形態に示す環境において、無線通信装置を基地局に用いた場合について説明する。
図７は、アレーアンテナ２４１が送信中、アレーアンテナ２４２が受信中である状態を示している。各アンテナ素子１２１ａ，１２１ｂ・・・１２１ｎから、振幅や位相が異なる信号が送信され、位相と振幅が調整された送信信号が全アンテナ素子１２２ａ，１２２ｂ・・・１２２ｎへ入力される。干渉信号相殺手段１６０の位相と振幅を適切に与えることによって、アンテナ素子１２２ａ，１２２ｂ・・・１２２ｎでは、アンテナ素子１２１ａ，１２１ｂ・・・１２１ｎからの信号をキャンセルし、他の無線局から受信される信号を主に受信することができる。位相制御手段２５１ａ，２６１ａ，２７１ａ，２８１ａ・・・２９１ａと、減衰手段２５２ａ，２６２ａ，２７２ａ，２８２ａ・・・２９２ａの設定値を決定するには、まずアレーアンテナ２４１又はアレーアンテナ２４２から干渉信号相殺手段１６０を切り離すか、全ての減衰量を最大値に設定する。これにより、干渉信号相殺手段１６０を介して送信側のアレーアンテナ２４１から受信側のアレーアンテナ２４２に信号が回り込むことを抑制する。

次に、アンテナ素子１２１ａ，１２１ｂ・・・１２１ｎの任意の１素子からトレーニング信号を送信し、アンテナ素子１２２ａ，１２２ｂ・・・１２２ｎの全素子において受信される信号の振幅と位相を検出しておく。アンテナ素子１２１ａ，１２１ｂ・・・１２１ｎから実際に通信信号を送信する場合は、任意の送信側のアンテナから任意の受信側のアンテナに回り込む信号の振幅と位相が分かっているため、干渉信号相殺手段１６０を介して求めた結合量から計算される振幅が逆位相となってアンテナ素子１２２ａ，１２２ｂ・・・１２２ｎに伝達するよう位相制御手段と減衰手段を設定する。

これによって、送信側のアレーアンテナ２４１から受信側のアレーアンテナ２４２に到達する回り込み電力が相殺される。従って、アンテナ間でアナログ的な信号処理を行うことになるため、無線通信装置の信号処理部でのビーム形成の自由度を失うこと無く干渉信号相殺手段１６０において回り込み電力をキャンセルすることができる。また、送信機からの回り込み信号による受信機ＬＮＡの飽和を抑止することができ、Ａ／Ｄコンバータのダイナミックレンジを受信信号に適した範囲に選択することができる。そのため、無線通信装置を低コストに実現できる。

（実施形態８）
次に、本発明の第８実施形態について説明する。
図８は、本発明の第８の実施形態を示す。
図８において、図１〜７と同一部分は同一符号を付してその説明を略す。

本実施形態においては、複数のアンテナ素子１２１，１２２，１２３，１２４を備えており、それぞれのアンテナ素子１２１，１２２，１２３，１２４に、一対の送信機１３１，１３２，１３３，１３４と、受信機１４１，１４２，１４３，１４４とが択一的に接続されるようになっている。それぞれのアンテナ素子１２１，１２２，１２３，１２４には、切替機構１５３´が設けられている。切替機構１５３´は、それぞれ切替スイッチ１５１，１５２，１５３，１５４を備えている。送信・受信は時間によって規則的または不規則的に切り替わるものとする。送信機１３１，１３２，１３３，１３４と、受信機１４１，１４２，２４３，１４４とには、１つの信号処理装置１１０が接続されている。

信号処理装置１１０は、各送信機１３１，１３２，１３３，１３４に送られる送信信号に所定の重み付けを設定する。また、信号処理装置１１０は、各受信機１４１，１４２，１４３，１４４から入力される信号に対して合成処理を行い、信号処理によって送信信号を除去した情報を出力する。

以下では、第２実施形態に示す環境において、無線通信装置１を基地局に用いた場合について説明する。
アンテナ素子１２１，１２２は同時に送信するよう切り替えられ、アレーアンテナとして動作する。また、アンテナ素子１２３，１２４も同時に受信するよう切替えられ、これもアレーアンテナとして動作する。つまり、送信アレーアンテナと受信アレーアンテナが同時に動作するよう構成されている。このように、アレーアンテナとすることによって、送信アレーアンテナでは、受信アレーアンテナにナル方向を向けるよう制御を行い、また受信アレーアンテナでは、送信アレーアンテナにナル方向を向けるよう制御を行うことによって大きく結合量を低減することができる。

さらに、受信アレーアンテナでは、信号処理装置１１０における信号処理によって送信信号の回り込みレベルを最も押さえる受信アレーアンテナの重み付けを求めることができるため、送信と受信が切り替わる時にその求めた重み付けで送信することができる。したがって、定期的または不定期的に送信・受信を切り替えることによって、正確なアレーアンテナの重み付けを求めることができ、アレーアンテナ間の結合を大幅に低減することができる。また、送信アレーアンテナで回り込みを押さえる重み付けを与え受信アレーアンテナにナルが向けられるため、送信機１３１，１３２，１３３，１３４からの回り込み信号による受信機ＬＮＡの飽和を抑止することができ、Ａ／Ｄコンバータのダイナミックレンジを受信信号に適した範囲に選択することができる。そのため、無線通信装置を低コストに実現できる。

次いで、本発明の無線通信装置１の構成の一例を、図９を参照して概略を説明する。
無線通信装置１は、複数対のアンテナ素子を備えており、それら複数対のアンテナ同士の間に、無給電素子（反射器）が設けられている。無給電素子数は、送受アンテナより多くてもよい。そして、アンテナ素子の対ごとに、それぞれ送信機及び受信機が接続されている。これら送信機及び受信機には、信号処理装置が接続されている。
これら複数対のアンテナ素子と、無給電素子とにより、アナログによる干渉の低減を図ることができる。すなわち、送信機からの回り込み信号による受信機ＬＮＡの飽和を抑止することができ、Ａ／Ｄコンバータのダイナミックレンジを受信信号に適した範囲に選択することができる。そのため、無線通信装置を低コストに実現できる。
また、信号処理装置によるデジタル信号処理による干渉の低減を図ることができ、これによりＣ／Ｉの改善を図ることができる。

以上より、本発明によれば、複数のアンテナを用いて、送信アンテナと受信アンテナとを入れ替えることによって、ダイバーシチ効果が得られ、不感地を削減する効果が得られる。また、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナを用いた場合は、送信と受信とを入れ替えることによって、受信時の伝搬チャネル推定結果を利用して、送信指向性を形成することができるため、指向性形成の精度が向上し、高い伝送速度を実現することができるようになる。

本発明に係る無線通信装置の第１実施形態を示すブロック図である。 本発明に係る無線通信装置の第２実施形態を示す説明図である。 本発明に係る無線通信装置の第３実施形態を示すブロック図である。 本発明に係る無線通信装置の第４実施形態を示すブロック図である。 本発明に係る無線通信装置の第５実施形態を示すブロック図である。 本発明に係る無線通信装置の第６実施形態を示すブロック図である。 本発明に係る無線通信装置の第７実施形態を示す説明図である。 本発明に係る無線通信装置の第８実施形態を示すブロック図である。 本発明に係る無線通信装置の他の構成を示す説明図である。 従来の技術による無線通信装置の一例を示すブロック図である。 従来の技術による無線通信装置の他の例を示すブロック図である。

符号の説明

１ 無線通信装置
１１０，１１１，１１２ 信号処理装置
１２１，１２２ アンテナ素子（アンテナ）
１２３ 無給電素子
１３１，１３２、１３３，１４４ 送信機
１４１，１４２，１４３，１４４ 受信機
１５１，１５２ 切替スイッチ（切替手段）
１５３，１５３´ 切替機構
１６３ 信号伝送手段
１７１，１７２ ＳＡＷマッチドフィルタ
１９２ａ，１９２ｂ 接点
２２０ａ 第１の信号分岐手段
２２１ａ 第１の位相制御手段
２２２ａ 第１の減衰手段
２２３ａ 第１の信号合成手段
２２０ｂ 第２の信号分岐手段
２２１ｂ 第２の位相制御手段
２２２ｂ 第２の減衰手段
２２３ｂ 第２の信号合成手段

Claims (10)

1. 送信機と受信機と信号処理装置と、少なくとも２つのアンテナとを具備する無線通信装置であって、
   一方のアンテナを前記送信機に接続し、他方のアンテナを前記受信機に接続する切替機構を具備し、
   前記送信機と前記受信機は、前記信号処理装置に接続されており、通信中に、前記切替機構が動作し、前記送信機及び前記受信機が接続される前記一方のアンテナ又は前記他方のアンテナを同時に切り替えることを特徴とする無線通信装置。
2. 少なくとも２つの送信機と、少なくとも２つの受信機と、少なくとも１つの信号処理装置と、少なくとも２つのアンテナとを具備する無線通信装置であって、
   一方のアンテナは、該アンテナを一方の送信機と一方の受信機の何れかに接続する切替機構を具備し、
   他方のアンテナは、該アンテナを他方の送信機と他方の受信機の何れかに接続する切替機構を具備し、
   前記一方のアンテナが前記一方の送信機に接続されるときに、前記他方のアンテナが前記他方の受信機に接続され、前記一方のアンテナが送信中に前記他方のアンテナが受信可能であることを特徴とする無線通信装置。
3. 請求項１または請求項２記載の無線通信装置であって、
   少なくとも一つの前記送信機と少なくとも一つの前記受信機とが、前記送信機から出力された信号を分岐させる信号分岐手段と、この信号分岐手段から出力された信号の位相を制御する位相制御手段と、この位相制御手段から出力された信号を減衰させる減衰手段と、この減衰手段から出力された信号を合成する信号合成手段とを介して接続されていることを特徴とする無線通信装置。
4. 請求項３記載の無線通信装置であって、
   二つの送信機と二つの受信機と二つの信号処理装置とを具備し、
   一方の信号処理装置は、一方の送信機と一方の受信機とに接続され、一方の信号処理装置と他方の信号処理装置とが、互いに信号伝送手段によって接続されることを特徴とする無線通信装置。
5. 請求項１〜４記載の無線通信装置であって、
   前記少なくとも２つのアンテナの偏波が互いに直交するアンテナであることを特徴とする無線通信装置。
6. 請求項１〜４記載の無線通信装置であって、
   前記少なくとも２つのアンテナの指向性のナル方向または指向性の極小方向が互いに向き合うように、２つのアンテナが配置されることを特徴とする無線通信装置。
7. 請求項１〜６記載の無線通信装置であって、
   前記２つのアンテナの両方または何れかより動作周波数における１０波長以内の距離に可変リアクタンス素子を装荷した無給電素子を具備することを特徴とする無線通信装置。
8. 請求項１〜７記載の無線通信装置であって、
   ４つ以上のアンテナと２つ以上の送信機と２つ以上の受信機とを備え、
   前記切替機構は、２つ以上のアンテナを同時に送信機に接続し、他の２つ以上のアンテナを同時に受信機に接続し、
   前記信号処理装置は、該信号処理装置から各送信機に送られる送信信号に重み付けを設定し、かつ各受信機から入力される信号に対して合成処理を行い、信号処理によって送信信号を除去した情報を出力することを特徴とする無線通信装置。
9. 請求項１〜８記載の無線通信装置であって、
   ２つのアンテナの少なくともいずれか一方がＳＡＷ（ｓｕｒｆａｃｅ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ）マッチドフィルタを具備することを特徴とする無線通信装置。
10. 請求項１〜９記載の無線通信装置を基地局とし、該無線通信装置と同一周波数の信号を送信または受信可能な無線通信端末が２つ以上存在する無線通信システムにおける無線通信方法であって、
    前記基地局の前記切替機構によって、規則的または不規則的に前記送信機と前記受信機の接続の切り替えを行い、
    前記無線通信端末において、送信または受信の切替えの時期を、前記切替機構による切り替えの時期と同期または非同期で選択することを特徴とする無線通信方法。
    

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