JP2008042802A - アダプティブアンテナ装置及びそれを備えた無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来例に比較して、アンテナの放射特性及び通信品質を向上させる。
【解決手段】アダプティブアンテナ装置は、アンテナ１０ａ及び１０ｂと、アンテナ１０ａ及び１０ｂにより受信された各無線信号に基づいて所定のウェイトを用いてアンテナ１０ａ及び１０ｂを適応制御するウェイト制御部４２と、ジャイロセンサ６と、受信ＳＩＮＲ検出回路４６とを備える。ジャイロセンサ６は、アダプティブアンテナ装置の保持状態、載置状態、障害物との近接状態を検出する。受信ＳＩＮＲ検出回路４６は、複数のアンテナ１０ａ及び１０ｂにより受信された無線信号のＳＩＮＲを検出する。ウェイト制御部４２は、各アンテナ１０ａ及び１０ｂにより受信された無線信号に対して、検出された状態とＳＩＮＲとに応じてウェイトを決定し、決定されたウェイトを用いてアンテナ１０ａ及び１０ｂを適応制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数のアンテナを適応制御するアダプティブアンテナ装置及びそれを備えた無線通信装置に関する。

近年、携帯電話機等の携帯無線通信装置は、急速に小型化及び薄型化が進み、しかも、従来の電話機としての使用のみならず、電子メールの送受信やＷＷＷ（ワールドワイドウェブ）によるウェブページの閲覧等を行うデータ端末機としての使用の割合も急激に増加しつつある。取り扱う情報も従来の音声や文字情報から写真や動画像へと大容量化され、通信品質のさらなる向上が求められている。このような状況にあって、アンテナ指向性を適宜変化させることができるアダプティブアンテナ装置を用いた携帯無線通信装置が提案されている。

特許文献１に、第１の従来例の移動端末用適応アンテナ装置が開示されている。第１の従来例の移動端末用適応アンテナ装置は、移動端末に、複数のアンテナ素子と、該アンテナ素子の指向性制御機能を有する送受信部と、移動端末の方位又は傾きを検出するセンサとを備える。送受信部は各アンテナ素子に対してそれぞれ異なる位相の重み付けを与えて指向性を任意に制御する。センサには、ジャイロセンサ、静電容量型加速度センサ、地磁気センサ、全地球測位システム（ＧＰＳ）等の小型のセンサを用い、送受信部は方位センサから得られる移動端末の回動、傾き又は所在位置の情報と地図情報を基に、基地局の方向にアンテナの指向性を補正する。

また、特許文献２に、第２の従来例の移動端末用アンテナ装置が開示されている。第２の従来例の移動端末用アンテナ装置は、導電性筐体と、複数のアンテナ素子と、送受信回路と、アンテナ素子の振幅および位相を調整することにより人体側への放射電力を減少させる振幅位相調整回路とを備える。第２の従来例の移動端末用アンテナ装置は、送信時には人体頭部側に放射される電力を小さくし、アンテナ素子に伝達された信号を効率よく空間に放射し、受信時には移動端末に対して人体側に指向性を有さないため、人体側以外の方向に対してアンテナ指向性を高める。

特開２００４−６４７４１号公報（第１図）。 特開平１１−２８４４２４号公報（第８図）。

しかしながら、上記第１の従来例に係る移動端末用適応アンテナ装置は、人体が近接した際に人体方向に基地局がある場合、適応アンテナ制御により人体方向へのビーム形成が行われるため、人体方向への放射が強まり、結果としてアンテナの放射特性が劣化する。さらに、人体方向から所望波が入射する場合は、アンテナに入力する電力が小さくなるために人体方向へのビーム形成を行ってもＳＩＮＲがそれほど改善しないという問題があった。

本発明の目的は以上の問題点を解決し、従来例に比較して、アンテナの放射特性及び通信品質を向上させることができるアダプティブアンテナ装置及びそれを備えた無線通信装置を提供することにある。

第１の発明に係るアダプティブアンテナ装置は、複数のアンテナと、上記複数のアンテナにより受信された各無線信号に基づいて所定のウェイトを用いて上記複数のアンテナを適応制御する制御手段とを備えたアダプティブアンテナ装置において、上記アダプティブアンテナ装置の保持状態、載置状態及び障害物との近接状態のうちの少なくとも１つを含む状態を検出する状態検出手段と、上記複数のアンテナにより受信された無線信号の評価値を検出する評価値検出手段とを備え、前記制御手段は、前記各アンテナにより受信された無線信号に対して、前記検出された状態と評価値とに応じてウェイトを決定し、決定されたウェイトを用いて上記複数のアンテナを適応制御することを特徴とする。

上記アダプティブアンテナ装置において、前記検出された状態毎に複数のウェイトを対応付けたウェイトテーブルを格納した記憶手段を備え、前記制御手段は、上記ウェイトテーブルを用いて上記複数のアンテナを適応制御することを特徴とする。

また、上記アダプティブアンテナ装置において、前記状態検出手段は、ジャイロセンサであることを特徴とする。

さらに、上記アダプティブアンテナ装置において、前記状態検出手段は、前記各アンテナの送信電力の反射量を検出し、前記検出された反射量に基づいて前記障害物の近接状態を検出することを特徴とする。

またさらに、上記アダプティブアンテナ装置において、前記評価値検出手段は、前記受信された無線信号の信号対干渉波及び雑音電力比（ＳＩＮＲ）に基づいて、前記無線信号の評価値を検出することを特徴とする。

また、上記アダプティブアンテナ装置において、前記評価値検出手段は、前記受信された無線信号の符号誤り率（ＢＥＲ）に基づいて、前記無線信号の評価値を検出することを特徴とする。

さらに、上記アダプティブアンテナ装置において、前記評価値検出手段は、前記受信された無線信号の受信信号強度表示信号（ＲＳＳＩ）に基づいて、前記無線信号の評価値を検出することを特徴とする。

またさらに、上記アダプティブアンテナ装置において、前記制御手段は、前記無線信号の評価値と所定のしきい値とを比較し、その比較結果に応じて、前記ウェイトの決定のために、前記検出された状態を用いるか否かを判定することを特徴とする。

また、上記アダプティブアンテナ装置において、前記制御手段は、前記受信される無線信号のデータの種別に基づいて、主ビーム及びヌルの方向を変更するように上記複数のアンテナを適応制御することを特徴とする。

さらに、上記アダプティブアンテナ装置において、前記制御手段は、受信信号強度表示信号（ＲＳＳＩ）が実質的に最大となるように、前記ウェイトを決定することを特徴とする。

またさらに、上記アダプティブアンテナ装置において、前記制御手段は、信号対干渉波及び雑音電力比（ＳＩＮＲ）が実質的に最小となるように、前記ウェイトを決定することを特徴とする。

また、上記アダプティブアンテナ装置において、前記制御手段は、受信信号強度信号（ＲＳＳＩ）及び信号対干渉波及び雑音電力比（ＳＩＮＲ）が所定のしきい値を超えたとき、前記ウェイトを変更せずに前記各無線信号を受信するように制御することを特徴とする。

第２の発明に係る無線通信装置は、上記アダプティブアンテナ装置と、上記アダプティブアンテナ装置の制御手段により適応制御された各無線信号を受信する受信手段とを備えたことを特徴とする。

またさらに、上記無線通信装置において、前記無線通信装置は開閉可能な筐体に収容され、前記制御手段は、上記筐体の開状態又は閉状態に基づいて、主ビーム及びヌルの方向を変更するように上記複数のアンテナを適応制御することを特徴とする。

本発明に係るアダプティブアンテナ装置によれば、アダプティブアンテナ装置の状態と評価値との少なくとも一方に応じてウェイトを決定し、決定されたウェイトを用いて複数のアンテナを適応制御するので、アンテナ特性及び通信品質を向上させることができる。

また、検出された状態毎に複数のウェイトを対応付けたウェイトテーブルを用いた場合、アダプティブアンテナ装置の様々な状態に対応したウェイトを得ることができる。

さらに、状態検出手段としてジャイロセンサを用いた場合、アンテナ装置の傾き及び、障害物の近接状態を容易に推定することができる。もしくは、状態検出手段がアンテナ送信電力の反射量を検出する場合は、アダプティブアンテナ装置の状態を容易に推定することができる。

またさらに、評価値検出手段は、信号対干渉波及び雑音電力比（ＳＩＮＲ）、符号誤り率（ＢＥＲ）及び受信信号強度表示信号（ＲＳＳＩ）のうちのいずれか１つに基づいて無線信号の評価値を検出した場合、無線信号の受信状況を容易に推定することができる。

また、無線信号の評価値と所定のしきい値とを比較し、その比較結果に応じて、ウェイトの決定のために、検出された状態を用いるか否かを判定することにより、低消費電力な適応制御に切り替えることができるので、消費電流を低減することができる。

またさらに、受信される無線信号のデータの種別に基づいて、主ビーム及びヌルの方向を変更するように上記複数のアンテナを適応制御するので、そのときの通信状態に応じて良好なアンテナ放射特性で適応制御を行うことができる。

また、受信信号強度表示信号（ＲＳＳＩ）が実質的に最大となるように、ウェイトを決定するので、アンテナの放射特性を向上させることができる。

さらに、信号対干渉波及び雑音電力比（ＳＩＮＲ）が実質的に最小となるように、ウェイトを決定するので、通信品質を向上させることができる。

またさらに、受信信号強度信号（ＲＳＳＩ）及び信号対干渉波及び雑音電力比（ＳＩＮＲ）が所定のしきい値を超えたとき、ウェイトを変更せずに各無線信号を受信するように制御するので、アダプティブアンテナ装置の消費電流を低減することができる。

さらに、筐体の開状態又は閉状態に応じて、良好なアンテナ放射特性で適応制御を行うことができる。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。

第１の実施形態．
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るアダプティブアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置の操作面側を示す外観図であり、図１（ｂ）は、上記携帯無線通信装置の背面側を示す外観図である。図１において、本実施形態に係る携帯無線通信装置は、上部筐体１と、下部筐体７と、ヒンジ部３６とを備える。図１（ａ）に示すように、上部筐体１の操作面側にはメイン液晶２と、スピーカ３と、カメラ４とが設けられ、下部筐体７の操作面側には操作用キー８と、マイクロフォン９とが設けられる。また、下部筐体７の側部には外部音声出力用端子５０が設けられている。さらに、図１（ｂ）に示すように、上部筐体１の背面側にはサブ液晶５を備える。上部筐体１及び下部筐体７は、ヒンジ部３６を軸として開閉可能に接続され、操作面側で互いに対向するように折りたたむことができる。上部筐体１の背面側の内部には、ジャイロセンサ６が設けられ、下部筐体７の背面側の内部には２つのアンテナ素子１０ａ及び１０ｂが設けられる。メイン液晶画面２は、テキストデータ、画像データ等を表示するための第１の表示部であり、サブ液晶画面５は、メイン液晶画面２よりも小さく、限定されたテキストデータ、画像データ等を表示するための第２の表示部である。スピーカ３は、音声データを出力するための音声出力部である。カメラ４は、静止画又は動画を撮影するための映像入力部である。マイクロフォン９は、音声データを入力するための音声入力部である。ジャイロセンサ６は、携帯無線通信装置を基準として、携帯無線通信装置の方位角φと傾斜角度θを検出する。外部音声出力用端子５０は、外部に音声信号を出力するための接続端子であって、例えばイヤホンレシーバ等が装着される。

図２は、本実施形態に係るアダプティブアンテナ装置の構成を示すブロック図である。図２において、アダプティブアンテナ装置は、アンテナ素子１０ａ，１０ｂと、アンテナスイッチ２０ａ，２０ｂと、送受信部１１ａ，１１ｂと、デジタル信号処理部１２とを備えて構成される。送受信部１１ａは、帯域通過フィルタ（以下、ＢＰＦという。）１３，１５，１８，２６と、低雑音増幅器（以下、ＬＮＡという。）１４と、ミキサ１６，１９，２１，２８，３０と、局部発振器１７，２０，２９と、低域通過フィルタ（以下、ＬＰＦという。）２２，２４，３１，３３と、アナログ／デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器という。）２３，２５と、デジタル／アナログ変換器（以下、Ｄ／Ａ変換器という。）３２，３４と、送信電力増幅器（以下、ＰＡという。）２７と、９０度位相器３５，３７とを備える。

アンテナ素子１０ａは、アンテナスイッチ２０ａに接続される。アンテナスイッチ２０ａはアンテナ素子１０ａと、送受信部１１ａのＢＰＦ１３及び２６とに接続され、無線信号の受信時、アンテナ素子１０ａと送受信部１１のＢＰＦ１３とを接続するようにスイッチをａ側に切り替え制御され、無線信号の送信時、アンテナ素子１０ａと送受信部１１のＢＰＦ２６とを接続するようにスイッチをｂ側に切り替え制御される。ＢＰＦ１３は、アンテナスイッチ２０ａを介して入力した信号から不要周波数成分を除去し、所望無線信号を帯域通過ろ波して、ＬＮＡ１４に出力する。ＢＰＦ１３により出力された信号は、ＬＮＡ１４により増幅された後、ＢＰＦ１５に入力される。ＢＰＦ１５は、ＬＮＡ１４から入力した信号から不要周波数成分を除去し、所望無線信号を帯域通過ろ波して、ミキサ１６に出力する。ミキサ１６は、ＢＰＦ１５から入力した信号を局部発振器１７により発生された局部発振信号と混合した後、ＢＰＦ１８に出力する。ＢＰＦ１８は、ミキサ１６から入力した信号から不要周波数成分を除去し、所望無線信号を帯域通過ろ波して、ミキサ１９及び２１に出力する。ミキサ１９は、ＢＰＦ１８から入力した信号を、局部発振器２０により発生された局部発振信号と混合した後、ＬＰＦ２２に出力する。ミキサ２１は、ＢＰＦ１８から入力した信号を、局部発振器２０により発生され、９０度移相器３７により９０度だけ移相された局部発振信号と混合した後、ＬＰＦ２４に出力する。ＬＰＦ２２及び２４は、それぞれミキサ１９及び２１から入力した信号から不要周波数成分を除去し、所望無線信号を低域通過ろ波して、それぞれＡ／Ｄ変換器２３及び２５に出力する。Ａ／Ｄ変換器２３及び２５は、それぞれＬＰＦ２２及び２４から入力した信号をデジタル信号に変換した後、デジタル信号処理部１２に出力する。

Ｄ／Ａ変換器８２及び３４は、デジタル信号処理部１２から入力した信号をアナログ信号に変換した後、それぞれミキサ２８及び８０に出力する。ミキサ２８は、Ｄ／Ａ変換器８２から入力した信号を、局部発振器２９により発生された局部発振信号と混合した後、ＬＰＦ８１に出力する。ミキサ８０は、Ｄ／Ａ変換器３４から入力した信号を、局部発振器２９により発生され、９０度位相器３５により９０度だけ移相された局部発振信号と混合した後、ＬＰＦ８３に出力する。ＬＰＦ８１及び８３は、それぞれミキサ２８及び８０から入力した信号から不要周波数成分を除去し、所望無線信号を低域通過ろ波して、ＰＡ２７に出力する。ＬＰＦ８１及び８３により出力された信号は、ＰＡ２７により増幅された後、ＢＰＦ２６に入力される。ＢＰＦ２６は、ＰＡ２７から入力した信号から不要周波数成分を除去し、所望無線信号を帯域通過ろ波して、アンテナスイッチ２０ａに出力する。ＢＰＦ２６から出力された信号は、アンテナ素子１０ａを介して送信される。なお、アンテナ素子１０ｂと、アンテナスイッチ２０ｂと、送受信部１１ｂとは、それぞれ、上述のアンテナ素子１０ａと、アンテナスイッチ２０ａと、送受信部１１ａと同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。

図３は、図２のデジタル信号処理部１２の詳細な構成を示すブロック図である。図３において、デジタル信号処理部１２は、デジタル信号処理回路１２ａ，１２ｂと、受信ＳＩＮＲ検出部４６と、復調器４７と、シリアル／パラレル変換器（以下、Ｓ／Ｐ変換器という。）４８と、デジタル直交変調器４９と、加算器５１とを備えて構成される。デジタル信号処理回路１２ａは、Ａ／Ｄ変換器２３，２５から入力したｘ_１１（ｔ），ｘ_１２（ｔ）に対して、ジャイロセンサ６からの信号及び受信ＳＩＮＲ検出回路４６からの信号を用いてデジタル信号処理を行った後、処理後の信号をｙ_１（ｔ）として加算器５１に出力する。同様に、デジタル信号処理回路１２ｂは、Ａ／Ｄ変換器２３，２５から入力したｘ_２１（ｔ），ｘ_２２（ｔ）に対して、ジャイロセンサ６からの信号及び受信ＳＩＮＲ検出回路４６からの信号を用いてデジタル信号処理を行った後、処理後の信号をｙ_２（ｔ）として加算器５１に出力する。加算器５１は、デジタル信号処理回路１２ａ，１２ｂの各出力ｙ_１（ｔ）及びｙ_２（ｔ）を加算して復調器４７に入力する。復調器４７は、入力された信号に従って復調処理を行い、復調結果である信号ｙ（ｔ）を出力する。受信ＳＩＮＲ検出回路４６は、信号ｙ（ｔ）のビットエラーレート（ＢＥＲ）を算出し、算出されたＢＥＲに基づいて信号対干渉及び雑音電力比（ＳＩＮＲ）を決定し、決定されたＳＩＮＲに対応する信号をデジタル信号処理回路１２ａ，１２ｂに出力する。具体的には、受信ＳＩＮＲ検出回路４６は、検波方式毎のＢＥＲとＳＩＮＲとを対応付けたテーブルを予めＳＩＮＲ検出テーブルメモリ４６ｍに格納しておき、検波方式と算出されたＢＥＲとに基づいて、ＳＩＮＲを決定し、決定されたＳＩＮＲに対応する信号を出力する。Ｓ／Ｐ変換器４８は、１ビットの入力信号をシリアル／パラレル変換して２ビットのバス信号をデジタル直交変調器４９に出力する。Ｓ／Ｐ変換器４８から出力された各信号は、デジタル直交変調部４９によりデジタル直交変調された後、それぞれＤ／Ａ変換器８２，３４に出力される。

図４は、図３のデジタル信号処理回路１２ａ及び１２ｂの詳細な構成を示すブロック図である。図４において、各デジタル信号処理回路１２ａ及び１２ｂは、ウェイト可変回路４０及び４１と、ウェイト制御部４２と、ウェイトテーブルメモリ４３と、加算器４４と、スイッチ４５とを備えて構成される。ウェイト可変回路４０及び４１は、それぞれＡ／Ｄ変換器２３及び２５から入力した信号ｘ_ｉ１（ｔ），ｘ_ｉ２（ｔ）（ｉ＝１，２（デジタル信号処理回路１２ａの場合はｉ＝１であり、デジタル信号処理回路１２ｂの場合はｉ＝２である。））のウェイト（振幅及び移相）を、ウェイト制御部４２からの制御信号に基づく振幅量及び移相量だけ変更して加算器４４に出力する。ウェイトテーブルメモリ４３は、ジャイロセンサ６により検出される携帯無線通信装置の傾斜角度θとそれら傾斜角度θ毎に対応付けられた複数のウェイトとを含むウェイトテーブルを格納する。スイッチ４５は受信ＳＩＮＲ検出部４６からの信号によりａ側又はｂ側に切り替え制御される。加算器４４は、ウェイト可変回路４０及び４１から入力された各信号を加算して、加算器５１に出力する。

ウェイト制御部４２は、以下のモードを備え、ユーザによる各種操作キー８の操作に応じて、モードの切り替えを行う。
（１）音声通信モード：アンテナ素子１０ａ及び１０ｂを介して音声のみが通信されるモードを示す。例えば、音声通話等が選択された場合、このモードに切り替えられる。
（２）データ通信モード：アンテナ素子１０ａ及び１０ｂを介してデータのみが通信されるモードを示す。例えば、ウェブページの閲覧、電子メールの送受信等が選択された場合、このモードに切り替えられる。
（３）音声・データ同時通信モード：アンテナ素子１０ａ及び１０ｂを介して音声及びデータが同時に通信されるモードを示す。例えば、テレビジョン電話等が選択された場合、このモードに切り替えられる。

ウェイト制御部４２は、Ａ／Ｄ変換器２３及び２５から入力した信号ｘ_ｉ１（ｔ），ｘ_ｉ２（ｔ）と、ジャイロセンサ６により検出された携帯無線通信装置の傾斜角度θに基づいて、変更させるべき振幅量及び移相量を算出し、算出結果を制御信号としてウェイト可変回路４０及び４１に出力する。具体的には、ウェイト制御部４２は、検出された受信ＳＩＮＲが所定のしきい値（例えば−１０ｄＢ）を超えるとき、障害物近接状態に応じてウェイトを決定する一方、検出された受信ＳＩＮＲが所定のしきい値（例えば−１０ｄＢ）未満であるとき、例えば、所望の信号の信号レベルは高いがそれ以上に干渉波の信号レベルが高い場合、もしくは、電波状況の変動により所望波の信号レベルが低くなった場合は、ウェイトテーブルメモリ４３から読み出したウェイトテーブルにおいて、携帯無線通信装置の傾斜角度θに応じた複数のウェイトの中から、順次ウェイトを選択し、受信ＳＩＮＲを検出して、最終的にＳＩＮＲが実質的に最小となるウェイトを決定する（図８及び図９参照）。

ここで、ＳＩＮＲが実質的に最小となる最適なウェイトを決定するためのアダプティブアルゴリズムについて説明する。アダプティブアンテナ装置は、所望の電波信号が到来してくる方向にアンテナの放射パターンを最大にし（ビームステアリング）、干渉波の方向に放射パターンのヌルを向けて（ヌルステアリング）、安定した無線通信を実現する技術を用いた装置である。一般的に、アダプティブアンテナ装置はアンテナ素子毎に振幅調整回路と移相器を備え、アンテナ間に振幅差と位相差を与えることにより、最大の所望信号電力と、最小の干渉信号電力を実現する。アンテナ素子により受信された信号には、通常、所望波の信号とともに熱雑音成分が含まれる。また、隣接基地局からの同一周波数の同一チャンネル干渉波や、所望波であるが距離的に長い経路を経由して到来したために時間的な遅れを生じる遅延波も受信される場合がある。遅延波は、例えばテレビジョン受像機やラジオ受信機等のアナログ無線受信機では、画像のゴーストとして画面表示の品質を劣化させる一方、デジタル無線受信機では、熱雑音、同一チャンネル干渉波や遅延波は、いずれも受信されるデジタルデータにおけるビット誤りとして影響を及ぼし、直接的にデジタルデータの信号品位を劣化させる。ここで、所望波の電力をＣとし、熱雑音の電力をＮとし、同一チャンネル干渉波と遅延波を含む干渉波電力をＩとすると、アダプティブアンテナ装置は、例えば評価関数Ｃ／（Ｎ＋Ｉ）を最大にするように動作することにより、当該アダプティブアンテナ装置により形成される主ビーム方向を実質的に所望波の方向に向け、かつそのヌルを実質的に干渉波の方向に向けるようにアダプティブ制御することができ、信号品位を改善させることができる。

図４のウェイト制御部４２は、デジタル信号処理回路１２ａ及び１２ｂの各出力信号であるデジタル信号ｙ_ｉ（ｔ）（ｉ＝１，２（デジタル信号処理回路１２ａの場合はｉ＝１であり、デジタル信号処理回路１２ｂの場合はｉ＝２である。））が最も良好な信号品位を有するように、ウェイト可変回路４０，４１のウェイトｗ１，ｗ２をそれぞれ決定し、ウェイト可変回路４０及び４１を制御する。これにより、復調器２７から出力される復調信号の信号品位が最良となる。ここで、ウェイトｗ１及びｗ２は、以下の式（１）及び（２）で表される。なお、以下の式（１）及び（２）において、Ａ１をウェイト可変回路４０において変化させるべき振幅量とし、Ｐ１をウェイト可変回路４０において変化させるべき移相量とし、Ａ２をウェイト可変回路４１において変化させるべき振幅量とし、Ｐ２をウェイト可変回路４１において変化させるべき移相量とし、ｊを虚数単位とし、ωを受信される無線信号の角周波数とする。角周波数ωは、ｆを無線信号の周波数としたとき、以下の式（３）で表される。

［数１］
ｗ１＝Ａ１・ｅｘｐ（ｊωＰ１） （１）

［数２］
ｗ２＝Ａ２・ｅｘｐ（ｊωＰ２） （２）

［数３］
ω＝２πｆ （３）

以下に、最適なウェイトを求める方法として、最急降下法（ＬＭＳ：Least Means Squares）を用いた例を示す。この手法では、アダプティブアンテナ装置は予め既知の所望波に含まれる信号系列ｒ（ｔ）（例えば、送信すべきデータ信号に先立って送信される参照信号）を保有し、受信された無線信号に含まれる信号系列が上記予め決められた参照信号に近くなるように制御する。ここでは、一例としてウェイト制御部４２が上記参照信号ｒ（ｔ）を一時メモリ等に予め格納しているものとする。まず、上記アダプティブアルゴリズムにより計算されたウェイトｗ１及びｗ２を要素とするウェイトベクトルｗ（ｔ）を定義する。ウェイト制御部４２は、受信されたデジタル信号ｘ（ｔ）に対してウェイトｗ（ｔ）を乗算し、この乗算結果と参照信号ｒ（ｔ）との残差ｅ（ｔ）を次式のように計算する。

［数４］
ｅ（ｔ）＝ｒ（ｔ）−ｗ（ｔ）×ｘ（ｔ）（ｔ＝１，２） （４）

ここで、残差ｅ（ｔ）は正又は負の値を取り得るので、残差ｅ（ｔ）を２乗した値の最小値を漸化的な繰り返し計算法を用いて求める。（ｍ＋１）回目の繰り返し計算により得られたウェイトｗ（ｔ，ｍ＋１）は、ｍ回目のウェイトｗ（ｔ，ｍ）を用いて次式（５）により得られる。また、残差ｅ（ｔ，ｍ）は次式（６）により表される。次式（６）により算出された残差ｅ（ｔ，ｍ）を用いて、次式（５）によりウェイトｗ（ｔ，ｍ＋１）を漸化的に更新する。なお、以下の式（５）において、ｕをステップサイズとする。

［数５］
ｗ（ｔ，ｍ＋１）＝ｗ（ｔ，ｍ）＋ｕ×ｘ（ｔ）×ｅ（ｔ，ｍ） （５）

［数６］
ｅ（ｔ，ｍ）＝ｒ（ｔ）−ｗ（ｔ，ｍ）×ｘ（ｔ） （６）

ここで、上記式（５）においては、ステップサイズｕが大きくなるにつれてウェイトｗ（ｔ，ｍ＋１）が最小値に収束する繰り返し計算回数が少なくなるという利点があるが、ステップサイズｕが大き過ぎると、ウェイトｗ（ｔ，ｍ＋１）の最小値付近で振動してしまうという問題がある。ステップサイズｕを小さくすると、ウェイトｗ（ｔ，ｍ＋１）は安定して最小値に収束するが、繰り返し計算数は増加し、ウェイトを求めるのに多大な時間を要する。この場合、ウェイトの計算時間が周囲環境の変化時間（例えば、数ミリ秒）よりも遅い場合には、ウェイトによる信号品位の改善が困難となる。そこで、ステップサイズｕを決定する場合には、制御システムに応じて、できるだけ高速でかつ安定な収束の条件を選ぶ必要がある。また、最適なウェイトｗ（ｔ，ｍ＋１）を計算するための最大繰り返し計算数は、ウェイトの計算時間が無線システムの切り替え時間よりも遅くならないように設定する。

なお、ここでは一例としてＬＭＳ法に基づく無線通信システムの最適なウェイトの判定法を説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、より早く判定が可能なＲＬＳ（Recursive Least-Squares）法、ＳＭＩ（Sample Matrix inversion）法を用いてもよい。但し、これらの方法により最適なウェイトの判定は早くなるが、ウェイト制御部４２における計算は複雑になることは考慮しなければならない。また、信号系列の変調方式がデジタル位相変調のような一定の包絡線を持つような定包絡線変調である場合には、ＣＭＡ（Constant Modulus Algorithm）法を用いてもよい。

しかし、例えば信号電力Ｓが雑音電力Ｎに比べてさほど強くない場合等、電波状況によっては上記アダプティブアルゴリズムを用いても通信品質がさほど改善されない場合も存在する。本実施形態においては、ウェイト制御部４２は、アダプティブアルゴリズムによる指向性生成前のＳＩＮＲから指向性生成後のＳＩＮＲへの改善量が所定のしきい値（例えば１ｄＢ）以下であった場合には、障害物近接状態に応じてウェイトを決定する方法に切り替える。具体的には、推測される障害物の種類及び携帯無線通信装置の使用状態に基づいて障害物方向への放射抑制（ヌルステアリング）又は所定の方向へのビームステアリングを行う別のアルゴリズムへ変更する。これにより、アダプティブアルゴリズムによる電力消費を抑えることができる。

図５（ａ）は本実施形態に係るアダプティブアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置の筐体が開いている状態（以下、筐体開状態とする）における座標系を示す概念図であり、図５（ｂ）は上記携帯無線通信装置の筐体が閉じている状態（以下、筐体閉状態とする）における座標系を示す概念図である。図５（ａ）及び（ｂ）において、携帯無線通信端末の中心位置を原点Ｏとし、携帯無線通信装置の厚さ方向をｘ軸とし、携帯無線通信装置の幅方向をｙ軸とし、携帯無線通信装置の高さ方向をｚ軸としたｘｙｚの３次元座標系を定義する。ジャイロセンサ６は、図５に示された座標系を基準として携帯無線通信装置の方位角φ及び傾斜角度θを検出する。

図６及び図７は、それぞれ、本実施形態に係るアダプティブアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置の筐体開状態及び筐体閉状態における金属障害物６５の近接状態を示す概念図である。図６に示す筐体開状態においては、金属障害物６５がサブ液晶５側に存在するため、アダプティブアンテナ装置は、サブ液晶５側への電波の放射を抑制し、メイン液晶２側への方向に主ビームＢＳを向けるように適応制御する。また、図７に示す筐体閉状態においては、金属障害物６５がメイン液晶２側に存在するため、アダプティブアンテナ装置は、メイン液晶側２側への電波の放射を抑制し、サブ液晶５側への方向に主ビームＢＳを向けるように適応制御する。

図８は、図４に示すデジタル信号処理部１２のウェイト制御部４２で実行される障害物近接状態検出処理を示すフローチャートである。

図８のステップＳ１において、通信中であるか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ３に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１に戻って処理を繰り返す。ステップＳ３において、図５で定義される携帯無線通信装置の座標系において、検出された傾斜角度の方位角φの範囲がしきい値（例えば０度±１度）以下を２秒以上保持したか否かを判断し、ＮＯのときはステップＳ４に進む一方、ＹＥＳのときはステップＳ５に進む。ステップＳ４において、携帯無線通信装置の方位角φの変動が大きいことから、携帯無線通信装置が人体によって保持されていると判断する。ステップＳ５において、携帯無線通信装置の方位角φの変動が小さく安定していることから、携帯無線通信装置が金属等からなる金属障害物６５上に置かれていると判断する。ステップＳ６において、筐体開状態であるか否かを判断し、ＮＯのときはステップＳ７に進む一方、ＹＥＳのときはステップＳ８に進む。ステップＳ７において、筐体閉状態である携帯無線通信装置が金属障害物６５上に置かれているので、メイン液晶２方向への放射を抑制する。ステップＳ８において、筐体開状態である携帯無線通信装置が金属障害物６５上に置かれているので、サブ液晶５方向への放射を抑制する。

また、図８のステップＳ９において、携帯無線通信装置が音声通信モードであるか否かを判断し、ＮＯのときはステップＳ１０に進む一方、ＹＥＳのときはステップＳ１２に進む。ステップＳ１０において、携帯無線通信装置がデータ通信モードであるか否かを判断し、ＮＯのときはステップＳ１１に進む一方、ＹＥＳのときはステップＳ１６に進む。ステップＳ１１において、携帯無線通信装置が音声・データ同時通信モードであるか否かを判断し、ＮＯのときはステップＳ１に戻って処理を繰り返す一方、ＹＥＳのときはステップＳ１６に進む。ステップＳ１２において、外部音声出力用端子５０にイヤホン等の外部出力機器が装着されているか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ１３に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１５に進む。ステップＳ１６において、筐体開状態であるか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ１３に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１７に進む。ステップＳ１３において、例えば、携帯無線通信装置の下部筐体７が人体の掌内に保持された状態でメイン液晶２により情報閲覧を行っているか、イヤホンレシーバ等を装着して携帯無線通信装置を胸ポケットに挿入した状態で通話中であると判断し、筐体下端面方向への放射を抑制する。ステップＳ１７において、サブ液晶５で情報閲覧していると判断し、サブ液晶５側に人体胴部が障害物として存在するため、サブ液晶５方向への放射を抑制する。ステップＳ１５において、例えば通話中であるため、携帯無線通信装置が人体頭部に近接した状態（図２５参照）であると判断し、メイン液晶２方向への放射を抑制する。ステップＳ１４において、指向性制御処理（図９参照）を実行した後、ステップＳ１に戻って処理を繰り返す。

なお、胸ポケット等に挿入される場合の携帯無線通信装置の向きは、サブ液晶５方向及びメイン液晶２方向（下部筐体７の背面方向と同一の方向）のいずれも人体胴体部方向に向けられる可能性があるため、サブ液晶５方向及びメイン液晶２方向への放射を強くし、受信信号強度信号（ＲＳＳＩ）が強くなる場合のウェイトで固定してもよい。

また、外部音声出力用端子５０を用いて通話をしていない場合は、携帯無線通信装置の持ち方等により、通信装置から見た人体頭部の方向が異なる場合が存在するので、ジャイロセンサ６により、携帯無線通信装置の傾斜角度θを検知し、その傾斜角度θに対する人体頭部の相対的な位置を検出し、検出した方向に対して放射を抑制してもよい。この場合、音声出力外部端子を用いて通話をしていない場合において、様々な持ち方にも対応した、人体頭部方向への放射抑制を実現できる。

なお、図８の上記障害物近接状態検出処理において、方位角φ範囲が０度±１度以下である状態が２秒保持された場合に、携帯無線通信装置が金属、木製机等の平面物体上に置かれていると判断した。しかし、本発明はこの動作に限らず、携帯無線通信装置の形状等に応じて、方位角φの範囲、角度偏差及び状態の継続時間を任意に設定してもよいことは言うまでもない。

また、上記図８のフローチャートにおいて、メイン液晶２方向、サブ液晶５方向、筐体下端面方向への放射を抑制したが、本発明はこの構成に限らず、これら以外にも、携帯無線通信装置の形状等により、上記以外の方向への放射が抑制されても良い。

図９は、図８のステップＳ１４で実行される指向性制御処理を示すフローチャートである。

図９のステップ２０において、スイッチ４５をａ側に切り替える。ステップＳ２１において、受信ＳＩＮＲ検出回路４６により受信ＳＩＮＲを検出する。ステップＳ２２において、受信ＳＩＮＲがしきい値（例えば−１０ｄＢ）未満であるか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ２３に進む一方、ＮＯのときはステップＳ２９に進む。ステップＳ２３において、受信ＳＩＮＲ最小化アルゴリズムによりウェイトを決定する。ステップＳ２４において、決定されたウェイトを用いて合成して受信する。ステップＳ２６Ａにおいて、通信を行う。ステップＳ２６において、通信を終了したか否かを判断し、ＹＥＳのときは図８の元のルーチンに戻る一方、ＮＯのときはステップＳ２１に戻って処理を繰り返す。

また、図９のステップＳ２７において、受信ＳＩＮＲ検出部４６により受信ＳＩＮＲを検出する。ステップＳ２８において、受信ＳＩＮＲが所定のしきい値（例えば−１０ｄＢ）を越えるか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ２９に進む一方、ＮＯのときはステップＳ２３に進む。ステップＳ２９において、スイッチ４５をｂ側に切り替える。ステップＳ３０において、障害物の近接状態及び携帯無線通信装置の使用状態に応じてウェイトを決定する。ステップＳ３０Ａにおいて、決定されたウェイトを用いて合成して受信する。ステップＳ３１Ａにおいて、通信を行う。ステップＳ３１において、通信を終了したか否かを判断し、ＹＥＳのときは図８の元のルーチンに戻る一方、ＮＯのときはステップＳ３２に進む。ステップＳ３２において、スイッチ４５をａ側に切り替えた後、ステップＳ２７に戻って処理を繰り返す。

なお、本実施形態では、ウェイトを決定するために、受信ＳＩＮＲを最小にするためのアダプティブアルゴリズムを用いるか、障害物の近接状態を用いるかを切り替えるための判定にＳＩＮＲを用いた。しかし、本発明はこの構成に限らず、例えばＢＥＲやＲＳＳＩ等他の評価値を用いてもよい。但し、ＳＩＮＲ及びＢＥＲの場合、値が小さい程良好な通信状態を示すが、ＲＳＳＩの場合は、値が大きい程良好な通信状態を示す。

また、ウェイト制御部４２は、受信ＳＩＮＲが実質的に最小となるようにウェイトを決定した。しかし、本発明はこの構成に限らず、ウェイト制御部４２は、ビットエラーレート（ＢＥＲ：Bit Error Rate）が実質的に最小となるようにウェイトを決定してもよく、もしくは、受信信号強度表示信号（ＲＳＳＩ：Receive Signal Strength Indication）が実質的に最大となるようにウェイトを決定しても良い。

以上説明したように、本実施形態に係るアダプティブアンテナ装置によれば、受信ＳＩＮＲに応じてウェイトを決定するための方法を切り替え、受信ＳＩＮＲが所定のしきい値を超える場合は障害物の近接状態に応じてウェイトを変更するので、従来技術に比べて良好な信号品質で通信を行うことができる。

第１の実施形態の変形例．
図１０は、第１の実施形態の変形例におけるアダプティブアンテナ装置の構成を示すブロック図である。図１０において、アダプティブアンテナ装置は、高周波回路（ＲＦ：Radio Frequency）を用いてウェイト制御を行う。図１０において、アダプティブアンテナ装置は、アンテナ素子１０ａ，１０ｂと、ＢＰＦ１３ａ，１３ｂ，１５ａ，１５ｂ，１８と、ＬＮＡ１４ａ，１４ｂと、高周波回路６０ａ，６０ｂと、ミキサ１６，１９，２１と、局部発振器１７，２０と、９０度移相器３７と、ＬＰＦ２２，２４と、Ａ／Ｄ変換器２３，２５と、デジタル信号処理部１２Ａとを備えて構成される。高周波回路６０ａ，６０ｂは、可変減衰器（以下、可変ＡＴＴという。）６１ａ，６１ｂと、アナログ位相器６２ａ，６２ｂとを備えて構成される。

以上の構成によれば、アンテナ素子１０ａ，１０ｂから受信した各無線信号に対して、ミキサ１６の前段で、それぞれ高周波回路６０ａ，６０ｂによりウェイト制御を行う。これにより、アンテナ素子の数に関わらずミキサ１６以降の受信回路を１系統とすることができる。ミキサ１６以降の各構成要素については、既に詳述した図２の送受信部１１ａ内の各構成要素と同一であるため、説明を省略する。

従って、以上説明したように、本実施形態に係るアダプティブアンテナ装置によれば、アンテナ素子の数に関わらず、受信回路を１系統とすることができるので、回路構成を簡易化でき、その結果、携帯無線通信装置を低コスト化することができる。

第２の実施形態．

図１１及び図１２は、それぞれ、本発明の第２の実施形態に係るアダプティブアンテナ装置のウェイト制御部４２において実行される指向性制御処理の第１及び第２の部分を示すフローチャートである。図１１及び図１２において、第１の実施形態に係る図９に示すフローチャートのステップＳ３０及びＳ３０Ａに代えて、ステップＳ４０〜Ｓ４７を含み、図９に示すフローチャートに加えて、ステップＳ４８を追加した点において、図９に示すフローチャートとは異なる。本実施形態においては、図９に示すフローチャートとの相違点についてのみ説明する。

図１２のステップＳ４０において、ウェイトテーブルメモリ４３からウェイトテーブルを呼び出す。ステップＳ４１において、ウェイトテーブルの中から順次ウェイトを選択し、そのウェイトを用いて合成して信号を受信する。ステップＳ４２において、ウェイト制御部４２により検出されたＲＳＳＩが、ウェイト制御部４２の一時メモリ等に格納された記憶値を越えるか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ４３に進む一方、ＮＯのときはステップＳ４６に進む。ステップＳ４３において、ウェイトを現在のウェイトの値に更新し、検出されたＲＳＳＩをウェイト制御部４２の一時メモリに記憶する。ステップＳ４６において、ＲＳＳＩ記憶時のウェイトに更新する。ステップＳ４４において、テーブル内の全ウェイトが呼び出し完了したか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ４５に進む一方、ＮＯのときはステップＳ４７に進む。ステップＳ４５において、最終的にＲＳＳＩが実質的に最大となるウェイトを用いて合成して信号を受信する。ステップＳ４７において、ウェイトをウェイトテーブル内の次のウェイト値に変更する。ステップＳ３１Ａにおいて、通信を行う。ステップＳ３１において、通信を終了したか否かを判断し、ＹＥＳのときは図８の元のルーチンに戻る一方、ＮＯのときはステップＳ４８に進む。ステップＳ４８において、ＲＳＳＩがしきい値を超え、かつ、受信ＳＩＮＲが−１０ｄＢを超えるか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ３１Ａに戻って処理を繰り返す一方、ＮＯのときはステップＳ３２に進む。ステップＳ３２において、スイッチ４５をａ側に切り替えた後、ステップＳ２７に戻って処理を繰り返す。具体的には、ウェイト決定後は、ＲＳＳＩと受信ＳＩＮＲのいずれかが所定のしきい値以下になるまで、先に決定されたウェイトを用いて通信を行う。ＲＳＳＩと受信ＳＩＮＲのいずれかがしきい値以下になった時点で、再度受信ＳＩＮＲ検出を行い、指向性制御方法についての選択を行う。

従って、以上説明したように、本実施形態に係るアダプティブアンテナ装置によれば、指向性制御において、最良のＲＳＳＩを示す最適なウェイトで信号を受信することができるので、従来技術に比べてさらに良好な信号品質で通信を行うことができる。

第３の実施形態．
図１３及び図１４は、それぞれ、本発明の第３の実施形態に係るアダプティブアンテナ装置のウェイト制御部４２において実行される指向性制御処理の第１及び第２の部分を示すフローチャートである。図１３及び図１４において、第２の実施形態に係る図１１及び図１２に示すフローチャートに加えて、ステップＳ２９とステップＳ４０との間にステップＳ５０を含む点、及び、ステップＳ４４とステップＳ４７との間にステップＳ５１を含む点において、図１１及び図１２に示すフローチャートとは異なる。本実施形態においては、図１１及び図１２に示すフローチャートとの相違点についてのみ説明する。

図１４のステップＳ５０において、ジャイロセンサ６により携帯無線通信装置の傾斜角度θを検出する。ステップＳ４０において、ウェイトテーブルメモリ４３内のウェイトテーブルを呼び出す。ウェイトテーブルは、傾斜角度θの所定の角度範囲（例えば０〜１０度、１０〜２０度、２０〜３０度等）毎に複数のウェイトを格納する。ウェイト制御部４２は、ジャイロセンサ６により検出された２軸の傾斜角度θ分を補正した上で、ＲＳＳＩが実質的に最大となるウェイトを決定する。

また、ステップＳ５１において、ジャイロセンサ６により検出された携帯無線通信装置の傾斜角度θが変動したか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ４７に進む一方、ＮＯのときはステップＳ２９に戻って処理を繰り返す。すなわち、携帯無線通信装置の傾斜角度θが変動した場合は、ジャイロセンサ６による傾斜角度θの検出からやり直す。

従って、以上説明したように、本実施形態に係るアダプティブアンテナ装置によれば、ジャイロセンサ６により検出した携帯無線通信装置の傾斜角度θに応じてウェイトを変更するので、従来技術に比べて良好な信号品質で通信を行うことができる。

なお、本実施形態では、ジャイロセンサ６の２軸の傾斜角度θ分を補正した上でウェイトを決定して、障害物近接状態に応じた方向への放射を抑制した。しかし、本発明はこの構成に限らず、携帯無線通信装置の形状等によりその方向を任意に定めても良い。

第４の実施形態．
図１５は、本発明の第４の実施形態に係るアダプティブアンテナ装置の構成を示すブロック図である。図１５において、アンテナ素子１０ａ，１０ｂと、アンテナスイッチ２０ａ，２０ｂとの間に、それぞれＶＳＷＲ検出部７０ａ，７０ｂが設けられた点、及び、デジタル信号処理部１２に代えて、デジタル信号処理部１２Ｂを設けた点において、第１の実施形態に係るアダプティブアンテナ装置とは相違している。以下、第１の実施形態に係るアダプティブアンテナ装置との相違点について説明する。

図１６は、デジタル信号処理部１２Ｂ内のデジタル信号処理回路１２Ｂａ，１２Ｂｂの構成を示すブロック図である。ＶＳＷＲ検出部７０ａ，７０ｂは、アンテナ素子１０ａ，１０ｂにより受信した信号の電圧定在波比ＶＳＷＲを検出し、デジタル信号処理部１２Ｂに検出された電圧定在波比ＶＳＷＲをウェイト制御部４２Ａに出力する。一般に、電圧定在波比ＶＳＷＲは、反射波が発生している伝送路における電圧振幅分布の山と谷の比であり、アンテナ素子１０ａ，１０ｂが近接した場合の電圧定在波比ＶＳＷＲは障害物の誘電率及び導電率等により異なる。そのため、ウェイト制御部４２Ａは、様々な障害物（金属机、人体頭部、人体腕、人体胴体部等）を近接させた場合の電圧定在波比ＶＳＷＲの値をウェイトテーブルメモリ４３Ａに予め記憶しておくことにより、検出した電圧定在波比ＶＳＷＲに応じて、障害物の種類や近接状態を判別することができる。

図１７は、本発明の第４の実施形態に係るアダプティブアンテナ装置のウェイト制御部４２Ａにおいて実行される指向性制御処理を示すフローチャートである。

図１７のステップＳ１において、通信中であるか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ６０に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１に戻って処理を繰り返す。ステップＳ６０において、ＶＳＷＲ検出部７０ａ，７０ｂにより電圧定在波比ＶＳＷＲを検出する。ステップＳ６１において、検出された電圧定在波比ＶＳＷＲが７以上９未満であるか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ６２に進む一方、ＮＯのときはステップＳ６３に進む。ステップＳ６２において、携帯無線通信装置が人体頭部に近接していると判断した後、ステップＳ１４において、指向性制御処理を実行する。このとき、携帯無線通信装置のジャイロセンサ６の２軸の傾斜角度θと常に直角になる方向に対して放射抑制を行う。ステップＳ６８において、ウェイト制御部４２Ａにより検出されたＲＳＳＩがしきい値未満であるか否かを判断し、ＮＯのときはステップＳ６９に進む一方、ＹＥＳのときはステップＳ６４に進む。ステップＳ６９において、現在の状態を保持したまま、ステップＳ１に戻って処理を繰り返す。

ステップＳ６３において、検出された電圧定在波比ＶＳＷＲが９以上１１未満であるか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ６４に進む一方、ＮＯのときはステップＳ６５に進む。ステップＳ６４において、携帯無線通信装置が人体胴部に近接していると判断した後、ステップＳ１４において、指向性制御処理を実行する。このとき、携帯無線通信装置のジャイロセンサ６の２軸の傾斜角度θと常に直角になる方向に対して放射抑制を行う。ステップＳ７０において、ウェイト制御部４２Ａにより検出されたＲＳＳＩがしきい値未満であるか否かを判断し、ＮＯのときはステップＳ６９に進む一方、ＹＥＳのときはステップＳ６６に進む。

ステップＳ６５において、検出された電圧定在波比ＶＳＷＲが１１以上１７未満であるか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ６６に進む一方、ＮＯのときはステップＳ６７に進む。ステップＳ６６において、携帯無線通信装置が筐体開状態であるか否かを判断し、ＮＯのときはステップＳ７１に進む一方、ＹＥＳのときはステップＳ７２に進む。ステップＳ７１において、筐体閉状態である携帯無線通信装置が金属障害物上に置かれていると判断し、メイン液晶２方向への放射を抑制する。ステップＳ７２において、筐体開状態である携帯無線通信装置が金属障害物上に置かれていると判断し、サブ液晶５方向への放射を抑制する。ステップＳ１４において、指向性制御処理を実行する。指向性制御処理については、既に第１乃至第３の実施形態乃至において詳述した。ステップＳ７３において、ウェイト制御部４２Ａにより検出されたＲＳＳＩがしきい値未満であるか否かを判断し、ＮＯのときはステップＳ６９に進む一方、ＹＥＳのときはステップＳ６２に進む。ステップＳ６７において、携帯無線通信装置が自由空間に存在すると判断した後、ステップＳ１に戻って処理を繰り返す。

従って、以上説明したように、本実施形態に係るアダプティブアンテナ装置によれば、電圧定在波比ＶＳＷＲを検出することにより、アンテナ素子１０ａ，１０ｂが障害物に近接したとき、その障害物の種類及び状態を上記第１乃至第３の実施形態に比べて正確に認識することができるので、従来技術に比べて良好な信号品質で通信を行うことができる。

なお、図１７のフローチャートにおける電圧定在波比ＶＳＷＲの範囲設定は、一例であり、携帯無線通信装置の種類や形状等により別の範囲に設定されてもよい。

また、上記第１乃至第４の実施形態において、携帯端末装置の方位角φ及び傾斜角度θを検出するジャイロセンサ６を用いた。しかし、本発明はこの構成に限らず、ジャイロセンサ６に代えて、ＧＰＳ等の位置検出装置等を用いても良く、本実施形態に比較してより高精度に方位及び傾斜角度を検出できる。

さらに、上記第１乃至第４の実施形態において、２つのアンテナ素子１０ａ，１０ｂが設けられた。しかし、本発明はこの構成に限らず、３以上の複数個のアンテナ素子を用いても良く、その場合、放射を抑制する方向を増やすことができるので、更なる性能の改善を実現することができる。

以下、上記実施形態に基づいて、具体的な指向性制御のシミュレーションを行ったシミュレーション結果について説明する。

本実施例では、本発明に係るアダプティブアンテナ装置を搭載した携帯無線通信装置が筐体開状態で平面状物体上に載置されている状態における具体的な指向性制御のシミュレーション結果を示す。

図１８（ａ）は、本発明の各実施例に係るアダプティブアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置モデルの筐体開状態における構成を示す平面図であり、図１８（ｂ）は、図１８（ａ）のＡ−Ａ’線における上記携帯無線通信装置モデルの断面図である。図１８（ａ）に示すように、このシミュレーションに用いた携帯無線通信装置モデルは、上部基板３０と、下部基板３１と、接続導体３２と、アンテナ３３ａ及び３３ｂとを備えて構成される。上部基板３０及び下部基板３１は、接地導体を構成し、共に、長さ６０ｍｍであって、幅４５ｍｍである導体板である。上部基板３０及び下部基板３１は、長さ６ｍｍであって、幅５ｍｍである接続導体３２によって、互いに接続されている。アンテナ３３ａ及び３３ｂは、アンテナ長１８ｍｍのアンテナ素子であって、それぞれ下部基板の上側及び下側に設けられている。また、図１８（ｂ）に示すように、筐体開状態において、上部基板３０と下部基板３１とは、１５０度の角度を成す。座標系は、携帯無線通信装置モデルの中心位置を原点Ｏとし、ｘ軸を携帯無線通信装置モデルの厚さ方向とし、ｙ軸を携帯無線通信装置モデルの幅方向とし、ｚ軸を携帯無線通信装置モデルの長さ方向とする３次元座標系である。仰角をθとする。

図１９（ａ）は、本発明の実施例１に係るアダプティブアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置モデルの金属障害物近接状態かつ筐体開状態における構成を示す平面図であり、図１９（ｂ）は、図１９（ａ）のＡ−Ａ’線における上記携帯無線通信装置モデルの断面図である。図１９において、携帯無線通信装置モデルの背面（ｘ軸の負方向）に下部基板３１から２ｍｍ離れた位置に、長さ２００ｍｍであって、幅１００ｍｍである金属障害物６５を配置する。図１９の座標系は、図１８の座標系と同様である。

図２０は、図１８に示す携帯無線通信装置モデルに対して、受信ＳＩＮＲ＜−１０ｄＢの場合のアダプティブアルゴリズムを用いて指向性制御したシミュレーション結果である、仰角θに対する相対電力を示す指向特性図である。図２０において、図中の点線は、アダプティブアルゴリズムによる適応制御前の指向性パターンを示す。図中の実線は、アダプティブアルゴリズムによる適応制御後の指向性パターンを示す。本シミュレーションでは、携帯無線通信装置モデルへの所望の信号Ｓは、仰角θ＝１５０度、方位角φ＝０度より入射し、干渉波Ｉは仰角θ＝９０度、方位角φ＝０度方向より入射する。信号対雑音電力比（ＳＮＲ）は２０ｄＢ、信号対干渉波電力比は−１３ｄＢである。指向性パターンに示すように、アダプティブアルゴリズムによる適応制御後は、干渉波Ｉの仰角θ＝９０度近傍でヌルステアリングが行われ、携帯無線通信装置モデルへの所望の信号Ｓの仰角θ＝１５０度近傍でビームステアリングが行われていることが確認できる。また、アダプティブアルゴリズムによる適応制御前の信号対干渉波及び雑音電力比（ＳＩＮＲ）は−１４．３７５ｄＢであり、アダプティブアルゴリズムによる適応制御後のＳＩＮＲは３．７５２ｄＢであったため、改善度は１８．１２７ｄＢであった。以上のように、本実施形態におけるアダプティブアルゴリズムによりＳＩＮＲが改善されることがわかる。

図２１は、図１９の携帯無線通信装置モデルに対して、受信ＳＩＮＲ＞−１０ｄＢの場合の障害物近接状態に基づく指向性制御を行ったシミュレーション結果である、仰角θ及び相対電力を示す指向特性図である。図２１において、図中の点線は、障害物近接状態に基づく適応制御前の指向性パターンを示す。図中の実線は、仰角θ＝６０度から所望の信号Ｓ１が到来する場合の障害物近接状態に基づく適応制御後の指向性パターンを示す。図中の一点鎖線は、仰角θ＝１２０度から所望の信号Ｓ２が到来する場合の障害物近接状態に基づく適応制御後の指向性パターンを示す。本シミュレーションでは、携帯無線通信装置モデルへの所望の信号Ｓが図１５で示した座標系の仰角θ＝６０度、方位角φ＝０度及び仰角θ＝１２０度、方位角φ＝０度から到来する。携帯無線通信装置から見た平面状物体障害の方向は仰角θ＝１８０度〜３５９度の範囲内である。図２１において、指向性制御実施前の指向性パターンと比較して、携帯無線通信装置モデルへの所望の信号Ｓ１及びＳ２が到来する方向へビームステアリングが行われ、金属障害物６５方向への放射が抑制されていることが確認できる。携帯無線通信装置モデルへの所望の信号Ｓ１及びＳ２に受信信号強度信号（ＲＳＳＩ）が含まれているため、携帯無線通信装置モデルへの所望の信号Ｓ１及びＳ２の到来方向にビームステアリングを行うことによって、最大のＲＳＳＩを実現することができる。

従って、以上説明したように、本発明に係るアダプティブアンテナ装置を搭載した携帯無線通信装置が筐体開状態で平面状物体上に載置されている状態における指向性制御が有効であることが確認された。

本実施例では、本発明に係るアダプティブアンテナ装置を搭載した携帯無線通信装置が筐体閉状態で平面状物体上に載置されている状態における具体的な指向性制御のシミュレーション結果を示す。

図２２（ａ）は、本発明の実施例２に係るアダプティブアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置モデルの金属障害物近接状態かつ筐体閉状態における構成を示す平面図であり、図２２（ｂ）は、図２２（ａ）のＡ−Ａ’線における上記携帯無線通信装置モデルの断面図である。図２２において、携帯無線通信装置モデルの背面（ｘ軸の負方向）に下部基板３１から２ｍｍ離した位置に、長さ２００ｍｍであって、幅１００ｍｍである金属から成る金属障害物６５を配置する。図２２の座標系は、図１８の座標系と同様である。

図２３は、図２２に示す携帯無線通信装置モデルに対して、受信ＳＩＮＲ＜−１０ｄＢの場合のアダプティブアルゴリズムを用いて指向性制御したシミュレーション結果である、仰角θに対する相対電力を示す指向特性図である。図２３において、図中の点線は、アダプティブアルゴリズムによる適応制御前の指向性パターンを示す。図中の実線は、アダプティブアルゴリズムによる適応制御後の指向性パターンを示す。本シミュレーションでは、携帯無線通信装置モデルへの所望の信号Ｓは、仰角θ＝１５０度、方位角φ＝０度より入射し、干渉波Ｉは仰角θ＝９０度、方位角φ＝０度方向より入射する。信号対雑音電力比（ＳＮＲ）は２０ｄＢ、信号対干渉波電力比は−１３ｄＢである。指向性パターンに示すように、アダプティブアルゴリズムによる適応制御後は、干渉波Ｉの仰角θ＝９０度近傍でヌルステアリングが行われ、携帯無線通信装置モデルへの所望の信号Ｓの仰角θ＝１５０度近傍でビームステアリングが行われていることが確認できる。指向性パターンよりも指向性パターンの方が仰角θ＝１５０度方向へのビームステアリングが若干小さいのは、受信ＳＩＮＲを実質的に最小とするアルゴリズムであるので、干渉波Ｉの除去を優先するためである。また、アダプティブアルゴリズムによる適応制御前の信号対干渉波及び雑音電力比（ＳＩＮＲ）は−２５．６１０ｄＢであり、アダプティブアルゴリズムによる適応制御後のＳＩＮＲは−８．８６８ｄＢであったため、改善度は１６．７４２ｄＢであった。以上のように、本実施形態におけるアダプティブアルゴリズムによりＳＩＮＲが改善されることがわかる。

図２４は、図２２の携帯無線通信装置モデルに対して、受信ＳＩＮＲ＞−１０ｄＢの場合の障害物近接状態に基づく指向性制御を行ったシミュレーション結果である、仰角θ及び相対電力を示す指向特性図である。図２４において、図中の点線は、アダプティブアルゴリズムによる適応制御前の指向性パターンを示す。図中の実線は、仰角θ＝９０度から所望の信号Ｓが到来する場合の指向性パターンを示す。本シミュレーションでは、携帯無線通信装置モデルへの所望の信号Ｓが図２２で示した座標系の仰角θ＝９０度、方位角φ＝０度から到来する。携帯無線通信装置から見た平面状物体障害の方向は仰角θ＝１８０度〜３５９度の範囲内である。図２４において、指向性制御実施前の指向性パターンと比較して、携帯無線通信装置モデルへの所望の信号Ｓが到来する方向へビームステアリングが行われ、金属障害物６５方向への放射が抑制されていることが確認できる。携帯無線通信装置モデルへの所望の信号Ｓに受信信号強度信号（ＲＳＳＩ）が含まれているため、携帯無線通信装置モデルへの所望の信号Ｓの到来方向にビームステアリングを行うことによって、最大のＲＳＳＩを実現することができる。

従って、以上説明したように、本発明に係るアダプティブアンテナ装置を搭載した携帯無線通信装置が筐体閉状態で平面状物体上に載置されている状態における指向性制御が有効であることが確認された。

本実施例では、本発明に係るアダプティブアンテナ装置を搭載した携帯無線通信装置が筐体開状態で人体頭部に近接している状態における具体的な指向性制御のシミュレーション結果を示す。

図２５は、携帯無線通信装置が下部筐体７において人体掌部６８Ａにより保持され、人体頭部６８Ｂにほぼ平行に近接している状態を示す外観図である。携帯無線通信装置が傾斜している場合は、ヌルステアリングの方向は、携帯無線通信装置の傾斜角度に対して直角になるように補正される。

図２６（ａ）は、本発明の実施例３に係るアダプティブアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置モデルの障害物近接状態かつ筐体開状態における構成を示す正面図であり、図２６（ｂ）は、図２６（ａ）のＡ−Ａ’線における上記携帯無線通信装置モデルの断面図である。図２６において、携帯無線通信装置モデルの正面（ｘ軸の正方向）にアンテナ３３ｂから１５ｍｍ離した位置に、長さ２００ｍｍであって、幅１００ｍｍである金属から成る損失性導電体６５Ａを配置する。損失性導電体６５Ａの下端は、アンテナ３３ｂにあわせる。図２６の座標系は、図１８の座標系と同様である。

図２７は、図２６に示す携帯無線通信装置モデルに対して、受信ＳＩＮＲ＜−１０ｄＢの場合のアダプティブアルゴリズムを用いて指向性制御したシミュレーション結果である、仰角θに対する相対電力を示す指向特性図である。図２７において、図中の点線は、アダプティブアルゴリズムによる適応制御前の指向性パターンを示す。図中の実線は、アダプティブアルゴリズムによる適応制御後の指向性パターンを示す。本シミュレーションでは、携帯無線通信装置モデルへの所望の信号Ｓは、仰角θ＝２１０度、方位角φ＝０度より入射し、干渉波Ｉは仰角θ＝３００度、方位角φ＝０度方向より入射する。信号対雑音電力比（ＳＮＲ）は２０ｄＢ、信号対干渉波電力比は−１３ｄＢである。指向性パターンに示すように、アダプティブアルゴリズムによる適応制御後は、干渉波Ｉの仰角θ＝３００度近傍でヌルステアリングが行われ、携帯無線通信装置モデルへの所望の信号Ｓの仰角θ＝２１０度近傍でビームステアリングが行われていることが確認できる。また、アダプティブアルゴリズムによる適応制御前の信号対干渉波及び雑音電力比（ＳＩＮＲ）は−１．２２５ｄＢであり、アダプティブアルゴリズムによる適応制御後のＳＩＮＲは５．５６１ｄＢであったため、改善度は６．７８６ｄＢであった。以上のように、本実施形態におけるアダプティブアルゴリズムによりＳＩＮＲが改善されることがわかる。

図２８は、図２６の携帯無線通信装置モデルに対して、受信ＳＩＮＲ＞−１０ｄＢの場合の障害物近接状態に基づく指向性制御を行ったシミュレーション結果である、仰角θ及び相対電力を示す指向特性図である。図２８において、図中の点線は、障害物近接状態に基づく適応制御前の指向性パターンを示す。図中の実線は、仰角θ＝２１０度から所望の信号Ｓ１が到来する場合の障害物近接状態に基づく適応制御後の指向性パターンを示す。図中の一点鎖線は、仰角２７０度から所望の信号Ｓ２が到来する場合の障害物近接状態に基づく適応制御後の指向性パターンを示す。本シミュレーションでは、携帯無線通信装置モデルへの所望の信号Ｓ１及びＳ２が図２６で示した座標系の仰角θ＝２１０度、方位角φ＝０度及び仰角２７０度、方位角φ＝０度から到来する。携帯無線通信装置から見た損失性導電体６５Ａは、仰角θ＝９０度にある。図２８において、指向性制御実施前の指向性パターンと比較して、携帯無線通信装置モデルへの所望の信号Ｓ１及びＳ２が到来する方向へビームステアリングが行われ、人体頭部６５Ｂ方向への放射が抑制されていることが確認できる。携帯無線通信装置モデルへの所望の信号Ｓ１及びＳ２に受信信号強度信号（ＲＳＳＩ）が含まれているため、携帯無線通信装置モデルへの所望の信号Ｓの到来方向にビームステアリングを行うことによって、最大のＲＳＳＩを実現することができる。

従って、以上説明したように、本発明に係るアダプティブアンテナ装置を搭載した携帯無線通信装置が人体頭部に近接している状態における指向性制御が有効であることが確認された。

本実施例では、本発明に係るアダプティブアンテナ装置を搭載した携帯無線通信装置が人体頭部に対して傾斜した状態（以下、傾斜状態という。）で近接している状態における具体的な指向性制御のシミュレーション結果を示す。

図２９（ａ）は、本発明の実施例４に係るアダプティブアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置モデルの障害物近接状態かつ筐体開状態における傾斜時の構成を示す正面図であり、図２９（ｂ）は、図２９（ａ）のＡ−Ａ’線における上記携帯無線通信装置モデルの断面図である。図２９において、携帯無線通信装置モデルの正面（ｘ軸の正方向）にアンテナ３３ｂから１５ｍｍ離した位置に、長さ２００ｍｍであって、幅１００ｍｍである金属から成る損失性導電体６５Ｂを配置する。損失性導電体６５Ｂの下端は、アンテナ３３ｂにあわせる。さらに、損失性導体板６５Ｂを、その中心を回転軸として仰角方向に−３０度傾斜させる。図２９の座標系は、図１８の座標系と同様である。

図３０は、図２９に示す携帯無線通信装置モデルに対して、受信ＳＩＮＲ＜−１０ｄＢの場合のアダプティブアルゴリズムを用いて指向性制御したシミュレーション結果である、仰角θに対する相対電力を示す指向特性図である。図３０において、図中の点線は、アダプティブアルゴリズムによる適応制御前の指向性パターンを示す。図中の実線は、アダプティブアルゴリズムによる適応制御後の指向性パターンを示す。本シミュレーションでは、携帯無線通信装置モデルへの所望の信号Ｓは、仰角θ＝２１０度、方位角φ＝０度より入射し、干渉波Ｉは仰角θ＝３００度、方位角φ＝０度方向より入射する。信号対雑音電力比（ＳＮＲ）は２０ｄＢ、信号対干渉波電力比は−１３ｄＢである。指向性パターンに示すように、アダプティブアルゴリズムによる適応制御後は、干渉波Ｉの仰角θ＝３００度近傍でヌルステアリングが行われ、携帯無線通信装置モデルへの所望の信号Ｓの仰角θ＝２１０度近傍でビームステアリングが行われていることが確認できる。また、アダプティブアルゴリズムによる適応制御前の信号対干渉波及び雑音電力比（ＳＩＮＲ）は−９．８９２ｄＢであり、アダプティブアルゴリズムによる適応制御後のＳＩＮＲは４．７２６ｄＢであったため、改善度は１４．６１８ｄＢであった。以上のように、本実施形態におけるアダプティブアルゴリズムによりＳＩＮＲが改善されることがわかる。

図２８は、図２６の携帯無線通信装置モデルに対して、受信ＳＩＮＲ＞−１０ｄＢの場合の障害物近接状態に基づく指向性制御を行ったシミュレーション結果である、仰角θ及び相対電力を示す指向特性図である。図２８において、図中の点線は、障害物近接状態に基づく適応制御前の指向性パターンを示す。図中の実線は、仰角θ＝２１０度から所望の信号Ｓ１が到来する場合の障害物近接状態に基づく適応制御後の指向性パターンを示す。図中の一点鎖線は、仰角３００度から所望の信号Ｓ２が到来する場合の障害物近接状態に基づく適応制御後の指向性パターンを示す。本シミュレーションでは、携帯無線通信装置モデルへの所望の信号Ｓ１及びＳ２が図２９で示した座標系の仰角θ＝２１０度、方位角φ＝０度及び仰角３００度、方位角φ＝０度から到来する。携帯無線通信装置から見た損失性導電体６５Ｂは、仰角θ＝６０度、方位角φ＝０度にある。図３１において、指向性制御実施前の指向性パターンと比較して、携帯無線通信装置モデルへの所望の信号Ｓ１及びＳ２が到来する方向へビームステアリングが行われ、人体頭部６５Ｂ方向への放射が抑制されていることが確認できる。携帯無線通信装置モデルへの所望の信号Ｓ１及びＳ２に受信信号強度信号（ＲＳＳＩ）が含まれているため、携帯無線通信装置モデルへの所望の信号Ｓの到来方向にビームステアリングを行うことによって、最大のＲＳＳＩを実現することができる。

従って、以上説明したように、本発明に係るアダプティブアンテナ装置を搭載した携帯無線通信装置が人体頭部に近接し、かつ傾斜している状態における指向性制御が有効であることが確認された。

本実施例では、本発明に係るアダプティブアンテナ装置を搭載した携帯無線通信装置が人体胴部に近接している状態における具体的な指向性制御のシミュレーション結果を示す。

図３２（ａ）は、本発明の実施例５に係るアダプティブアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置モデルの障害物近接状態かつ筐体開状態における構成を示す平面図であり、図３２（ｂ）は、図３２（ａ）のＡ−Ａ’線における上記携帯無線通信装置モデルの断面図である。図３２において、携帯無線通信装置モデルの下方（ｘ軸の負方向）にアンテナ３３ｂから４５ｍｍ離した位置に、長さ２００ｍｍであって、幅１００ｍｍである金属から成る損失性導電体６５Ｃを、ｘｙ軸平面に対して垂直に、かつ、ｙｚ軸平面方向に延在するように配置する。図３２の座標系は、図１８の座標系と同様である。

図３３は、図３０に示す携帯無線通信装置モデルに対して、受信ＳＩＮＲ＜−１０ｄＢの場合のアダプティブアルゴリズムを用いて指向性制御したシミュレーション結果である、仰角θに対する相対電力を示す指向特性図である。図３３において、図中の点線は、アダプティブアルゴリズムによる適応制御前の指向性パターンを示す。図中の実線は、アダプティブアルゴリズムによる適応制御後の指向性パターンを示す。本シミュレーションでは、携帯無線通信装置モデルへの所望の信号Ｓは、仰角θ＝６０度、方位角φ＝０度より入射し、干渉波Ｉは仰角θ＝１２０度、方位角φ＝０度方向より入射する。信号対雑音電力比（ＳＮＲ）は２０ｄＢ、信号対干渉波電力比は−１３ｄＢである。指向性パターンに示すように、アダプティブアルゴリズムによる適応制御後は、干渉波Ｉの仰角θ＝３００度近傍でヌルステアリングが行われ、携帯無線通信装置モデルへの所望の信号Ｓの仰角θ＝２１０度近傍でビームステアリングが行われていることが確認できる。また、アダプティブアルゴリズムによる適応制御前の信号対干渉波及び雑音電力比（ＳＩＮＲ）は−１１．８５７ｄＢであり、アダプティブアルゴリズムによる適応制御後のＳＩＮＲは２．２４１ｄＢであったため、改善度は１４．０９８ｄＢであった。以上のように、本実施形態におけるアダプティブアルゴリズムによりＳＩＮＲが改善されることがわかる。

図３４は、図３２の携帯無線通信装置モデルに対して、受信ＳＩＮＲ＞−１０ｄＢの場合の障害物近接状態に基づく指向性制御を行ったシミュレーション結果である、仰角θ及び相対電力を示す指向特性図である。図３４において、図中の点線は、障害物近接状態に基づく適応制御前の指向性パターンを示す。図中の実線は、仰角θ＝６０度から所望の信号Ｓが到来する場合の障害物近接状態に基づく適応制御後の指向性パターンを示す。本シミュレーションでは、携帯無線通信装置モデルへの所望の信号Ｓが図３２で示した座標系の仰角θ＝６０度、方位角φ＝０度から到来する。携帯無線通信装置から見た損失性導電体６５Ｃは、仰角θ＝２７０度、方位角φ＝０度にある。図３４において、指向性制御実施前の指向性パターンと比較して、携帯無線通信装置モデルへの所望の信号Ｓが到来する方向へビームステアリングが行われ、損失性導電体６５Ｃ方向への放射が抑制されていることが確認できる。携帯無線通信装置モデルへの所望の信号Ｓに受信信号強度信号（ＲＳＳＩ）が含まれているため、携帯無線通信装置モデルへの所望の信号Ｓの到来方向にビームステアリングを行うことによって、最大のＲＳＳＩを実現することができる。

従って、以上説明したように、本発明に係るアダプティブアンテナ装置を搭載した携帯無線通信装置が人体胴部に近接している状態における指向性制御が有効であることが確認された。

以上第１乃至第４の実施形態及び実施例１乃至５に説明したように、上記実施形態に係るアダプティブアンテナ装置によれば、受信ＳＩＮＲに応じてウェイトを決定するための方法を切り替え、受信ＳＩＮＲが所定のしきい値を超える場合は障害物の近接状態に応じてウェイトを変更することにより、電波状況の良い場合は障害物方向への放射を抑制かつ所望の電波の受信強度を強くする指向性を生成し、電波状況の悪い場合は干渉波を抑制しかつ所望の電波の受信強度を強くする指向性を生成する。これにより、従来技術に比べて良好な信号品質で通信を行うことができる。

また、通信状態に応じて人体方向の定義を切り替えることにより、様々な使用形態においても良好なアンテナ特性及び通信品質を提供する携帯無線通信装置を提供することができる。さらに、伝播環境の変化によらず、良好なアンテナ特性及び通信品質をもつ携帯無線通信装置を少数のアンテナを実装のみで提供することができる。

本発明に係るアダプティブアンテナ装置によれば、障害物の近接状態と評価値との少なくとも一方に応じてウェイトを決定し、決定されたウェイトを用いて複数のアンテナを適応制御するので、アンテナ特性及び通信品質を向上させることができる。本発明に係るアダプティブアンテナ装置は、例えば、適応アンテナ制御を行う携帯電話等の無線通信装置等に利用することができる。

（ａ）は本発明の第１の実施形態に係るアダプティブアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置の操作面側の構成を示す外観図であり、（ｂ）は、上記携帯無線通信装置の背面側の構成を示す外観図である。 本発明の第１の実施形態に係るアダプティブアンテナ装置の構成を示すブロック図である。 図２のデジタル信号処理部１２の詳細な構成を示すブロック図である。 図３のデジタル信号処理回路１２ａ及び１２ｂの詳細な構成を示すブロック図である。 （ａ）は本発明の第１の実施形態に係るアダプティブアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置の筐体開状態を示す外観図であり、（ｂ）は上記携帯無線通信装置の筐体閉状態を示す外観図である。 本発明の第１の実施形態に係るアダプティブアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置の筐体開状態における金属障害物近接状態を示す外観図である。 本発明の第１の実施形態に係るアダプティブアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置の筐体閉状態における金属障害物近接状態を示す外観図である。 デジタル信号処理部１２のウェイト制御部４２で実行される障害物近接状態検出処理を示すフローチャートである。 図８のステップＳ１４で実行される指向性制御処理を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態の変形例に係るアダプティブアンテナ装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係るウェイト制御部４２で実行される指向性制御処理の第１の部分を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係るウェイト制御部４２で実行される指向性制御処理の第２の部分を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態に係るウェイト制御部４２で実行される指向性制御処理の第１の部分を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態に係るウェイト制御部４２で実行される指向性制御処理の第２の部分を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施形態に係るアダプティブアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置の内部構成を示すブロック図である。 図１５のデジタル信号処理部１２Ｂ内のデジタル信号処理回路１２Ｂａ，１２Ｂｂの詳細な構成を示すブロック図である。 図１６のウェイト制御部４２Ａで実行される障害物近接状態検出処理を示すフローチャートである。 （ａ）は、本発明に係る、指向性制御のシミュレーションに用いたアダプティブアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置モデルの筐体開状態の構成を示す平面図であり、（ｂ）は、上記携帯無線通信装置モデルの構成を示す側面図である。 （ａ）は、本発明の実施例１に係る、指向性制御のシミュレーションに用いたアダプティブアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置モデルの金属障害物近接状態かつ筐体開状態における構成を示す平面図であり、（ｂ）は、上記携帯無線通信装置モデルの構成を示す側面図である。 図１９の携帯無線通信装置モデルに対して、アダプティブアルゴリズムを用いた指向性制御を行ったシミュレーション結果を示す、仰角θ及び相対電力の指向特性図である。 図１９の携帯無線通信装置モデルに対して、障害物近接状態に基づく指向性制御を行ったシミュレーション結果を示す、仰角θ及び相対電力の指向特性図である。 （ａ）は、本発明の実施例２に係る、指向性制御のシミュレーションに用いたアダプティブアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置モデルの金属障害物近接状態かつ筐体閉状態における構成を示す平面図であり、（ｂ）は、上記携帯無線通信装置モデルの構成を示す側面図である。 図２２の携帯無線通信装置モデルに対して、アダプティブアルゴリズムを用いた指向性制御を行ったシミュレーション結果を示す、仰角θ及び相対電力の指向特性図である。 図２２の携帯無線通信装置モデルに対して、障害物近接状態に基づく指向性制御を行ったシミュレーション結果を示す、仰角θ及び相対電力の指向特性図である。 携帯無線通信装置が下部筐体７において人体掌部６８Ａにより保持され、人体頭部６８Ｂにほぼ平行に近接している状態を示す外観図である。 （ａ）は、本発明の実施例３に係る、指向性制御のシミュレーションに用いたアダプティブアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置モデルの障害物近接状態かつ筐体開状態における構成を示す正面図であり、（ｂ）は、上記携帯無線通信装置モデルの構成を示す側面図である。 図２６の携帯無線通信装置モデルに対して、アダプティブアルゴリズムを用いた指向性制御を行ったシミュレーション結果を示す、仰角θ及び相対電力の指向特性図である。 図２６の携帯無線通信装置モデルに対して、障害物近接状態に基づく指向性制御を行ったシミュレーション結果を示す、仰角θ及び相対電力の指向特性図である。 （ａ）は、本発明の実施例４に係る、指向性制御のシミュレーションに用いたアダプティブアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置モデルの障害物近接状態かつ筐体開状態における傾斜時の構成を示す正面図であり、（ｂ）は、上記携帯無線通信装置モデルの構成を示す側面図である。 図２９の携帯無線通信装置モデルに対して、アダプティブアルゴリズムを用いた指向性制御を行ったシミュレーション結果を示す、仰角θ及び相対電力の指向特性図である。 図２９の携帯無線通信装置モデルに対して、障害物近接状態に基づく指向性制御を行ったシミュレーション結果を示す、仰角θ及び相対電力の指向特性図である。 （ａ）は、本発明の実施例５に係る、指向性制御のシミュレーションに用いたアダプティブアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置モデルの障害物近接状態かつ筐体開状態における傾斜時の構成を示す正面図であり、（ｂ）は、上記携帯無線通信装置モデルの構成を示す側面図である。 図３２の携帯無線通信装置モデルに対して、アダプティブアルゴリズムを用いた指向性制御を行ったシミュレーション結果を示す、仰角θ及び相対電力の指向特性図である。 図３２の携帯無線通信装置モデルに対して、障害物近接状態に基づく指向性制御を行ったシミュレーション結果を示す、仰角θ及び相対電力の指向特性図である。

符号の説明

１…上部筐体、
２…メイン液晶、
３…スピーカ、
４…カメラ、
５…サブ液晶、
６…ジャイロセンサ、
７…下部筐体、
８…操作用キー、
９…マイクロフォン、
１０ａ，１０ｂ…アンテナ素子、
１１ａ，１１ｂ…送受信部、
１２，１２Ａ，１２Ｂ…デジタル信号処理部、
１２ａ，１２ｂ，１２Ｂａ，１２Ｂｂ…デジタル信号処理回路、
４７…復調器、
４６…受信ＳＩＮＲ検出回路、
４８…シリアル／パラレル変換器、
４９…デジタル直交変調器、
４０，４１…ウェイト可変回路、
４２，４２Ａ…ウェイト制御部、
４３，４３Ａ…ウェイトテーブルメモリ、
５０…外部音声出力用端子、
６５…金属障害物。

Claims (14)

1. 複数のアンテナと、上記複数のアンテナにより受信された各無線信号に基づいて所定のウェイトを用いて上記複数のアンテナを適応制御する制御手段とを備えたアダプティブアンテナ装置において、
   上記アダプティブアンテナ装置の保持状態、載置状態及び障害物との近接状態のうちの少なくとも１つを含む状態を検出する状態検出手段と、
   上記複数のアンテナにより受信された無線信号の評価値を検出する評価値検出手段とを備え、
   前記制御手段は、前記各アンテナにより受信された無線信号に対して、前記検出された状態と評価値とに応じてウェイトを決定し、決定されたウェイトを用いて上記複数のアンテナを適応制御することを特徴とするアダプティブアンテナ装置。
2. 前記検出された状態毎に複数のウェイトを対応付けたウェイトテーブルを格納した記憶手段を備え、
   前記制御手段は、上記ウェイトテーブルを用いて上記複数のアンテナを適応制御することを特徴とする請求項１記載のアダプティブアンテナ装置。
3. 前記状態検出手段は、ジャイロセンサであることを特徴とする請求項１又は２記載のアダプティブアンテナ装置。
4. 前記状態検出手段は、前記各アンテナの送信電力の反射量を検出し、前記検出された反射量に基づいて前記障害物の近接状態を検出することを特徴とする請求項１又は２記載のアダプティブアンテナ装置。
5. 前記評価値検出手段は、前記受信された無線信号の信号対干渉波及び雑音電力比（ＳＩＮＲ）に基づいて、前記無線信号の評価値を検出することを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか１つに記載のアダプティブアンテナ装置。
6. 前記評価値検出手段は、前記受信された無線信号の符号誤り率（ＢＥＲ）に基づいて、前記無線信号の評価値を検出することを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか１つに記載のアダプティブアンテナ装置。
7. 前記評価値検出手段は、前記受信された無線信号の受信信号強度表示信号（ＲＳＳＩ）に基づいて、前記無線信号の評価値を検出することを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか１つに記載のアダプティブアンテナ装置。
8. 前記制御手段は、前記無線信号の評価値と所定のしきい値とを比較し、その比較結果に応じて、前記ウェイトの決定のために、前記検出された状態を用いるか否かを判定することを特徴とする請求項１乃至７のうちのいずれか１つに記載のアダプティブアンテナ装置。
9. 前記制御手段は、前記受信される無線信号のデータの種別に基づいて、主ビーム及びヌルの方向を変更するように上記複数のアンテナを適応制御することを特徴とする請求項１乃至８のうちのいずれか１つに記載のアダプティブアンテナ装置。
10. 前記制御手段は、受信信号強度表示信号（ＲＳＳＩ）が実質的に最大となるように、前記ウェイトを決定することを特徴とする請求項１乃至９のうちのいずれか１つに記載のアダプティブアンテナ装置。
11. 前記制御手段は、信号対干渉波及び雑音電力比（ＳＩＮＲ）が実質的に最小となるように、前記ウェイトを決定することを特徴とする請求項１乃至９のうちのいずれか１つに記載のアダプティブアンテナ装置。
12. 前記制御手段は、受信信号強度信号（ＲＳＳＩ）及び信号対干渉波及び雑音電力比（ＳＩＮＲ）が所定のしきい値を超えたとき、前記ウェイトを変更せずに前記各無線信号を受信するように制御することを特徴とする請求項１乃至１１のうちのいずれか１つに記載のアダプティブアンテナ装置。
13. 請求項１乃至１２のうちのいずれか１つに記載のアダプティブアンテナ装置と、
    上記アダプティブアンテナ装置の制御手段により適応制御された各無線信号を受信する受信手段とを備えたことを特徴とする無線通信装置。
14. 前記無線通信装置は開閉可能な筐体に収容され、
    前記制御手段は、上記筐体の開状態又は閉状態に基づいて、主ビーム及びヌルの方向を変更するように上記複数のアンテナを適応制御することを特徴とする請求項１３記載のアダプティブアンテナ装置。
    

Images