JP2009135559A - Wireless communication device and wireless communication system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To surely achieve efficient communication adapted to various communication partners. <P>SOLUTION: Prior to starting communication, the total directivity of antennas 101A-F is set to a predetermined initial state. In this initial state, according to initial communication contents in which communication is carried out with the other wireless communication device 301, communication conditions of the number of the antennas, a communication system, etc., are set for communication thereafter with the other wireless communication device 301. By this setting, a wireless communication device is provided with functions that are achievable for an MIMO communication but the MIMO communication system is not always used for the wireless communication device because it depends on initial communication contents with the other communication device 301, so that communication can be carried out in a communication mode in compliance with requirements of the other communication device 301. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、多入力多出力（ＭＩＭＯ：Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）方式の無線通信システムに使用可能な無線通信装置及びこれを備えた無線通信システムに関する。   The present invention relates to a radio communication apparatus that can be used in a radio communication system of a multiple input multiple output (MIMO) system and a radio communication system including the same.

近年、無線通信を介した情報伝送方式において、送信側及び受信側の双方に複数のアンテナを設け、無線伝送路（チャネル）を介した多入力多出力系を構成するＭＩＭＯ方式が注目を集めている。Ｍ個の送信アンテナとＮ個の受信アンテナとで通信を行う場合、送受信間のチャネル応答はＮ×Ｍの行列Ａで表される。この行列Ａは、さらに相関行列ＡＡＨ及びＡＨＡ（上付添字Ｈは複素共役転置）の固有値と、それぞれに対応する固有ベクトルとを用いて分解することができる（特異値分解）。この場合、マルチパス環境下にあるＭＩＭＯ方式では、ｍｉｎ（Ｍ，Ｎ）本の独立なチャネルを持つことができるので、送信・受信アンテナ数を増やすことで空間の利用性を高めることができる。なお、このときのＭＩＭＯ方式の伝送性能は、上記相関行列の固有値を用いることでチャネル特性が求められることにより、把握することができる。 In recent years, in the information transmission system via wireless communication, the MIMO system which has a plurality of antennas on both the transmission side and the reception side and constitutes a multi-input multi-output system via a wireless transmission path (channel) has attracted attention Yes. When communication is performed using M transmitting antennas and N receiving antennas, the channel response between transmission and reception is represented by an N × M matrix A. The matrix A further correlation matrix AA H and A H A (superscript H is the complex conjugate transpose) can be degraded using the eigenvalues of the eigenvectors corresponding to the respective (singular value decomposition). In this case, since the MIMO scheme under a multipath environment can have min (M, N) independent channels, the availability of space can be increased by increasing the number of transmission / reception antennas. Note that the transmission performance of the MIMO scheme at this time can be grasped by obtaining channel characteristics by using eigenvalues of the correlation matrix.

このようなＭＩＭＯ方式の無線通信装置として、例えば特許文献１記載の技術が既に提唱されている。この従来技術による無線通信装置では、重み付け制御手段が、固有値のばらつきを小さくするようなチャネル行列を算出し、そのチャネル行列に現在のチャネル行列が近づくように適応アレーアンテナの指向性を制御することにより、通信路容量の向上を図っている。   As such a MIMO wireless communication apparatus, for example, a technique described in Patent Document 1 has already been proposed. In this wireless communication apparatus according to the prior art, the weighting control means calculates a channel matrix that reduces variations in eigenvalues, and controls the directivity of the adaptive array antenna so that the current channel matrix approaches the channel matrix. As a result, the communication path capacity is improved.

特開２００５−４５３５１号公報（段落番号００３７〜００５５、図９〜図１１）JP-A-2005-45351 (paragraph numbers 0037 to 0055, FIGS. 9 to 11)

上記従来技術による無線通信装置では、周波数当たりの最大信号伝送速度を定めるシャノンの通信路容量のうち、実際の通信に利用することができる通信路容量を向上させることに主眼をおくものである。重み付け制御手段によって固有値のばらつきを小さくすることで、それらの固有値に対応する通信路容量のばらつきも小さくし、結果として、全ての固有値に対応する通信路容量を実際の通信に有効に利用することができる。   The wireless communication apparatus according to the above-described prior art focuses on improving the communication path capacity that can be used for actual communication out of Shannon's communication path capacity that determines the maximum signal transmission rate per frequency. By reducing the variation in eigenvalues by the weight control means, the variation in channel capacity corresponding to those eigenvalues is also reduced, and as a result, the channel capacity corresponding to all eigenvalues is effectively used for actual communication. Can do.

ところで、近年の携帯電話の急速な普及と通信方式における技術革新、ＯＡ機器・オフィス機器のモバイル化の一層の進展、無線ＬＡＮを活用したパソコン環境のネットワーク化等の背景の下、上記のようなＭＩＭＯ方式対応の無線通信装置であっても、どのような通信相手であっても常にＭＩＭＯ方式の通信を試みるのが最良であるとは限らない。例えば、ユーザの種々雑多なニーズに対応し、伝送したいデータがテキストのみのメールであるのか、画像であるのか、楽曲であるのか、あるいは必要とされる伝送レートがどれだけなのか等によって、当該通信に対しＭＩＭＯ方式、通常の適応アレー方式、ダイバーシチ方式等のいずれの通信方式とするのが最も効率がよいかは異なる。また無線通信装置に備えた複数のアンテナのうちいくつを使用し通信を行うか等についても同様である。さらに、通信相手のアンテナが１つの素子のみを備えているのか、ＭＩＭＯ方式の通信が可能な複数の素子を備えているのかによっても、それら通信方式やアンテナ個数の選択・制御の最適態様は異なってくる。   By the way, with the background of the rapid spread of mobile phones in recent years, technological innovations in communication systems, further progress in mobile use of office automation equipment and office equipment, networking of personal computer environments using wireless LAN, and the like Even for a wireless communication apparatus compatible with the MIMO system, it is not always best to try the MIMO system communication regardless of the communication partner. For example, in response to the various needs of users, the data to be transmitted is a text-only mail, an image, a song, or the required transmission rate, etc. Which communication system is most effective for communication, such as the MIMO system, the normal adaptive array system, and the diversity system, is different. The same applies to how many of the plurality of antennas provided in the wireless communication apparatus are used for communication. Furthermore, the optimum mode of selection and control of the communication method and the number of antennas differs depending on whether the communication partner antenna has only one element or a plurality of elements capable of MIMO communication. Come.

上記従来技術では、通信相手に関係なく常時ＭＩＭＯ方式の通信を行うようになっているため、種々様々の通信相手に対応した効率のよい通信を確実に実現するのは困難であった。   In the above prior art, since the MIMO communication is always performed regardless of the communication partner, it has been difficult to reliably realize efficient communication corresponding to various communication partners.

本発明が解決しようとする課題には、上記した問題が一例として挙げられる。   The problem to be solved by the present invention includes the above-described problem as an example.

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、多入力多出力方式の無線通信システムに使用可能な無線通信装置であって、ｍを２以上の整数として、複数のアンテナ素子をそれぞれ有するｍ個のアンテナと、これらｍ個のアンテナ全体で実現する指向性を、所定の初期状態となるように各アンテナを制御する初期制御手段と、この初期制御手段で実現した前記初期状態における他の無線通信装置との初期通信内容に応じて、当該他の無線通信装置との通信における通信条件を設定する通信条件制御手段とを有する。   In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 1 is a wireless communication apparatus that can be used in a multiple-input multiple-output wireless communication system, wherein m is an integer of 2 or more, and a plurality of antenna elements are respectively provided. An initial control means for controlling each antenna such that the m antennas have the directivity realized by all the m antennas in a predetermined initial state, and the other in the initial state realized by the initial control means. Communication condition control means for setting a communication condition in communication with the other wireless communication apparatus according to the initial communication content with the other wireless communication apparatus.

上記課題を解決するために、請求項１１記載の発明は、無線送信装置及び無線受信装置を備え、多入力多出力方式の通信が可能な無線通信システムであって、前記無線送信装置及び前記無線受信装置の少なくとも一方が、ｍを２以上の整数としたとき、誘電体に封入又は装荷され互いに所定の間隔に配置された複数のアンテナ素子をそれぞれ有するｍ個のアンテナと、これらｍ個のアンテナ全体で実現する指向性を、所定の初期状態となるように各アンテナを制御する初期制御手段と、この初期制御手段で実現した前記初期状態における他の無線通信装置との初期通信内容に応じて、当該他の無線通信装置との通信における通信条件を設定する通信条件制御手段とを有する。   In order to solve the above problem, an invention according to claim 11 is a wireless communication system including a wireless transmission device and a wireless reception device and capable of multi-input multiple-output communication, wherein the wireless transmission device and the wireless communication device When at least one of the receiving apparatuses sets m to an integer of 2 or more, m antennas each having a plurality of antenna elements enclosed or loaded in a dielectric and arranged at predetermined intervals, and these m antennas The directivity to be realized as a whole depends on the initial control means for controlling each antenna so as to be in a predetermined initial state, and the initial communication contents between the other wireless communication devices in the initial state realized by this initial control means. And communication condition control means for setting a communication condition in communication with the other wireless communication device.

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本実施形態の無線通信装置を備えた無線通信システムの全体概略を表すシステム構成図である。   FIG. 1 is a system configuration diagram illustrating an overall outline of a wireless communication system including the wireless communication apparatus of the present embodiment.

図１に示す無線通信システムＳにおいて、本実施形態の無線通信装置１は、複数の（この例では６つの）アンテナ１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄ，１０１Ｅ，１０１Ｆと、これらアンテナ１０１Ａ〜Ｆの動作を制御する全体制御部２００とを有している。無線通信装置１は、詳細を後述するように多入力多出力方式（ＭＩＭＯ：Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）によりアンテナ１０１Ａ〜Ｆを介し通信可能に構成されており、全体制御部２００の制御に基づき、アンテナ１０１Ａ〜Ｆのうち少なくとも１つを用いて他の無線通信装置３０１と通信を行う。   In the wireless communication system S illustrated in FIG. 1, the wireless communication device 1 according to the present embodiment includes a plurality of (six in this example) antennas 101A, 101B, 101C, 101D, 101E, and 101F, and operations of these antennas 101A to 101F. And an overall control unit 200 for controlling. The wireless communication apparatus 1 is configured to be able to communicate via the antennas 101A to 101F by a multiple input multiple output method (MIMO) as will be described in detail later. Communication with another wireless communication apparatus 301 is performed using at least one of 101A to 101F.

図２は、図１に示したアンテナ１０１Ａの詳細構造を表す斜視図であり、図３は、これらアンテナ１０１Ａの制御系を説明するための説明図である。これら図２及び図３において、アンテナ１０１Ａは、例えばポリカーボネートからなる誘電体基板１１０と、この誘電体基板１１０の上面の略全面上に形成された接地導体１１１と、この接地導体１１１上に略円柱形状に形成された誘電体１２０と、接地導体１１１とは電気的に絶縁された状態で誘電体１２０中に埋設するように形成された複数の（この例では７本の）アンテナ素子Ｐとを備えている。   2 is a perspective view showing a detailed structure of the antenna 101A shown in FIG. 1, and FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a control system of the antenna 101A. 2 and 3, the antenna 101A includes a dielectric substrate 110 made of, for example, polycarbonate, a ground conductor 111 formed on substantially the entire upper surface of the dielectric substrate 110, and a substantially cylindrical shape on the ground conductor 111. A plurality of (seven in this example) antenna elements P formed so as to be embedded in the dielectric 120 in a state where the dielectric 120 formed in a shape and the ground conductor 111 are electrically insulated from each other I have.

アンテナ素子Ｐは、長手方向が接地導体１１１の平面に対して垂直となるモノポール素子を構成しており、１本の給電アンテナ素子Ｐ０（給電素子）と、少なくとも１本（この例では６本）の無給電アンテナ素子Ｐ１〜Ｐ６（無給電素子）とから構成される。   The antenna element P forms a monopole element whose longitudinal direction is perpendicular to the plane of the ground conductor 111, and includes at least one feed antenna element P0 (feed element) (six in this example). ) Parasitic antenna elements P1 to P6 (parasitic elements).

給電アンテナ素子Ｐ０は、接地導体１１１とは電気的に絶縁され、かつ誘電体１２０に埋設された円柱形状の放射素子１０６を備えている。この放射素子１０６の一端には信号線が接続されており、これによって制御装置２００から給電される無線信号がＲＦ回路２９０（後述）を介し給電アンテナ素子Ｐ０に給電され放射されるようになっている。   The feeding antenna element P0 includes a cylindrical radiating element 106 that is electrically insulated from the ground conductor 111 and embedded in the dielectric 120. A signal line is connected to one end of the radiating element 106 so that a radio signal fed from the control device 200 is fed and radiated to the feeding antenna element P0 via the RF circuit 290 (described later). Yes.

無給電アンテナ素子Ｐ１〜Ｐ６は、給電アンテナ素子Ｐ０を中心として互いに所定間隔でこの例では略円形形状となるように配置されている。各無給電アンテナ素子Ｐ１〜Ｐ６は、接地導体１１１と電気的に絶縁され誘電体基板１１０及び誘電体１２０を鉛直方向に貫通するように配設された略円柱形状の非励振素子１０７を備えている。各非励磁素子１０７の一端は、所定のリアクタンス値を有する（例えば可変容量ダイオードからなる）可変リアクタンス素子１３０と、誘電体基板１１０を鉛直方向に貫通して充填形成されてなるスルーホール導体１１４とを介し、接地導体１１１に対して高周波的に接地されている。   The parasitic antenna elements P1 to P6 are arranged so as to have a substantially circular shape in this example at a predetermined interval with respect to the feeding antenna element P0. Each parasitic antenna element P <b> 1 to P <b> 6 includes a substantially cylindrical non-excitation element 107 that is electrically insulated from the ground conductor 111 and disposed so as to penetrate the dielectric substrate 110 and the dielectric 120 in the vertical direction. Yes. One end of each non-excitation element 107 has a variable reactance element 130 having a predetermined reactance value (for example, formed of a variable capacitance diode), and a through-hole conductor 114 formed by filling and passing through the dielectric substrate 110 in the vertical direction. And is grounded to the ground conductor 111 at a high frequency.

このとき、上記放射素子１０６と上記非励振素子１０７の長手方向の長さは実質的に同一であるが、例えば、可変リアクタンス素子１３０がインダクタンス性（Ｌ性）を有するときは、可変リアクタンス素子１３０は延長コイルとなり、無給電アンテナ素子Ｐ１〜Ｐ６の電気長が給電アンテナ素子Ｐ０に比較して長くなり、反射器として働く。一方、例えば、可変リアクタンス素子１３０がキャパシタンス性（Ｃ性）を有するときは、可変リアクタンス素子１３０は短縮コンデンサとなり、無給電アンテナ素子Ｐ１〜Ｐ６の電気長が給電アンテナ素子Ｐ０に比較して短くなり、導波器として働く。すなわち、可変リアクタンス素子１３０に印加する制御電圧を変化させる可変リアクタンス素子１３０におけるリアクタンス値を変化させることにより、非励振素子１０７を備えた無給電アンテナ素子Ｐ１の電気長を給電アンテナ素子Ｐ０に比較して変化させ、当該アンテナ１０１Ａの水平面指向特性を変化させることができる。   At this time, the longitudinal lengths of the radiating element 106 and the non-exciting element 107 are substantially the same. For example, when the variable reactance element 130 has inductance (L property), the variable reactance element 130 Becomes an extension coil, and the electrical length of the parasitic antenna elements P1 to P6 becomes longer than that of the fed antenna element P0, and acts as a reflector. On the other hand, for example, when the variable reactance element 130 has capacitance (C), the variable reactance element 130 becomes a shortening capacitor, and the electrical lengths of the parasitic antenna elements P1 to P6 are shorter than those of the feed antenna element P0. Acts as a director. That is, by changing the reactance value in the variable reactance element 130 that changes the control voltage applied to the variable reactance element 130, the electrical length of the parasitic antenna element P1 including the non-excitation element 107 is compared with the feed antenna element P0. The horizontal plane directivity of the antenna 101A can be changed.

なお、以上はアンテナ１０１Ａを例にとって説明を行ったが、その他のアンテナ１０１Ｂ〜１０１Ｆについても同等の構成となっており、同様の制御が行われる。   Although the antenna 101A has been described above as an example, the other antennas 101B to 101F have the same configuration, and the same control is performed.

図４は、図１に示した制御装置２００の詳細構成を表す機能ブロック図であり、図５は、そのうち送信側に係る機能の詳細構成を表す機能ブロック図であり、図６は、図４のうち受信側に係る機能の詳細構成を表す機能ブロック図である。   4 is a functional block diagram showing a detailed configuration of the control device 200 shown in FIG. 1, FIG. 5 is a functional block diagram showing a detailed configuration of functions related to the transmission side, and FIG. It is a functional block diagram showing the detailed structure of the function which concerns on the receiving side among these.

これら図４、図５、及び図６において、制御装置２００は、ｍ個（この例ではｍ＝６）のアンテナ１０１の給電アンテナ素子Ｐ０それぞれに１つずつ接続され送受信共通に設けられるＲＦ回路（又は更にＩＦ回路でよいを介してもよい）２９０と、ｍ個のアンテナ１０１からの受信信号それぞれに対応してｍ個設けられ各受信信号をのアナログ−デジタル変換するＡ／Ｄ変換器２４１帯域制限を行うＬＰＦ２４２及び低周波成分を除去するＬＰＦ２４２アナログ−デジタル変換するＡ／Ｄ変換器２４１と、これらｍ個のＬＰＦ２４２Ａ／Ｄ変換機２４１からの信号が入力され、それら受信信号に対し所定の受信指向性制御処理を行う（例えばＩ成分及びＱ成分の複素数に対応したデジタルフィルタからなる）受信側デジタル指向性制御部２５０（給電側制御手段）このＡ／Ｄ変換器２４１からの受信信号を入力して復調等の処理を行う周波数変換部３００と、この受信側デジタル指向性制御部２５０からの受信信号を入力して復調等の処理を行う受信側信号処理部２６０それら受信信号に対し所定の受信指向性制御処理を行う（例えばＩ成分及びＱ成分の複素数に対応したデジタルフィルタからなる）受信側デジタル指向性制御部２５０（給電側制御手段）と、受信側信号処理部２６０における処理エラーの発生を監視するエラー状態監視回路２０４と、このエラー状態監視回路２０４の監視結果に応じて受信側信号処理部２６０で復調された信号の選択を行う選択回路２７０と、その選択回路２７０で選択された信号（復調波）を所定の公知の手法により復号する復号部２７１と、その復号部２７１により復号された復号信号を解釈して通信相手よりアンテナ１０１で受信した受信データ（情報信号）を読み出す返答ビット列解釈部２７２とを有する。   4, 5, and 6, the control device 200 is connected to each of the feeding antenna elements P <b> 0 of the m antennas (m = 6 in this example), and is provided in common for transmission and reception. 290 and A / D converter 241 band for analog-digital conversion of each received signal provided m corresponding to each of the received signals from m antennas 101. LPF 242 for limiting and LPF 242 for removing low frequency components A / D converter 241 for analog-to-digital conversion, and signals from these m LPFs 242 A / D converters 241 are inputted, and predetermined reception is performed for these received signals. Receiving-side digital directivity control unit 25 that performs directivity control processing (for example, a digital filter corresponding to complex numbers of I and Q components) (Power-feeding side control means) A frequency conversion unit 300 that inputs a reception signal from the A / D converter 241 and performs a process such as demodulation, and a reception signal from the reception-side digital directivity control unit 250 Receiving side signal processing unit 260 that performs processing such as demodulation The receiving side digital directivity control unit that performs predetermined receiving directivity control processing on these received signals (for example, composed of digital filters corresponding to complex numbers of I and Q components) 250 (power supply side control means), an error state monitoring circuit 204 for monitoring the occurrence of a processing error in the receiving side signal processing unit 260, and demodulating by the receiving side signal processing unit 260 according to the monitoring result of the error state monitoring circuit 204 A selection circuit 270 that selects the selected signal, and a decoding unit 271 that decodes the signal (demodulated wave) selected by the selection circuit 270 by a predetermined known method; And a response bit sequence interpretation unit 272 reads the received data (information signal) received by the antenna 101 from the decoder 271 communication partner by interpreting the decoded decoded signal by.

また、制御装置２００はさらに、アンテナ１０１から送信するための送信データに対応するコマンドビット列を生成するコマンドビット列生成部２７４と、そのコマンドビット列生成部２７４から出力されたデジタル信号を所定の手法により符号化する符号化部２７３と、この符号化部２７３により符号化された信号が入力され変調等の所定の処理がなされる送信側信号処理部２１０と、この送信側信号処理部２１０からの信号に対し送信指向性制御処理を行う（例えばＩ成分及びＱ成分の複素数に対応したデジタルフィルタからなる）送信側デジタル指向性制御部２２０（給電側制御手段）と、ｍ個のアンテナ１０１への送信信号それぞれに対応してｍ個設けられデジタル−アナログ変換後上記ＲＦ回路２９０へ出力するＤ／Ａ変換器２３２と、ｍ個（この例ではｍ＝６）のアンテナ１０１それぞれの複数個（この例では６個）の無給電アンテナ素子Ｐ１〜Ｐ６を用いた所定の指向性制御処理を行うためのアナログ指向性制御部２８０（無給電側制御手段）と、ｍ個のアンテナ１０１への送信信号それぞれに対応してｍ個設けられアナログ指向性制御部２８０からの信号をデジタル−アナログ変換後各アンテナ１０１の無給電アンテナ素子Ｐ１〜Ｐ６へ制御電圧を出力するＤ／Ａ変換器２９２と、上記受信側デジタル指向性制御部２５０、送信側デジタル指向性制御部２２０、アナログ指向性制御部２８０等の全体各部を制御する全体制御部２０１とを有する。   The control device 200 further generates a command bit string generation unit 274 that generates a command bit string corresponding to transmission data to be transmitted from the antenna 101, and encodes the digital signal output from the command bit string generation unit 274 by a predetermined method. An encoding unit 273 to be converted, a transmission side signal processing unit 210 to which a signal encoded by the encoding unit 273 is input and predetermined processing such as modulation is performed, and a signal from the transmission side signal processing unit 210 A transmission-side digital directivity control unit 220 (feeding-side control means) that performs transmission directivity control processing (for example, composed of digital filters corresponding to complex numbers of I and Q components) and transmission signals to m antennas 101 D / A converters 23 are provided corresponding to each of them and output to the RF circuit 290 after digital-analog conversion. And analog directivity for performing a predetermined directivity control process using a plurality (six in this example) of parasitic antenna elements P1 to P6 of m antennas 101 (m = 6 in this example). Control unit 280 (non-feed side control means) and m signals corresponding to each of the m transmission signals to m antennas 101 are provided, and the signals from analog directivity control unit 280 are digital-analog converted and each antenna 101 has no signal. The D / A converter 292 that outputs a control voltage to the power supply antenna elements P1 to P6, and the overall components such as the reception-side digital directivity control unit 250, the transmission-side digital directivity control unit 220, and the analog directivity control unit 280 And an overall control unit 201 for controlling.

送信側信号処理部２１０には、アンテナ１０１の個数ｍ（上記の例ではｍ＝６）に対応してｍ系統が設けられており、このｍ系統に共通のものとして、例えば関数テーブルに所定サンプリング点において各位相に対応するように記憶されたサンプリング値をもとに通信相手への送信信号（搬送波）Ｆcを形成するデジタル信号（例えば正弦波をサンプリングした信号）を出力する送信デジタル信号出力部２１３が１つ備えられている。   The transmission-side signal processing unit 210 is provided with m systems corresponding to the number m of antennas 101 (m = 6 in the above example). A transmission digital signal output unit that outputs a digital signal (for example, a signal obtained by sampling a sine wave) that forms a transmission signal (carrier wave) Fc to a communication partner based on a sampling value stored so as to correspond to each phase at a point One 213 is provided.

また、ｍ系統のそれぞれには、符号化部２０３により符号化された情報信号（データ）に基づき、上記送信デジタル信号出力部２１３からの搬送波Ｆcを変調し送信情報とするための変調信号を出力する（たとえばＧＦＳＫ変調してＩ成分及びＱ成分を生成する）変調部（乗算器）２１２−０，２１２−１，‥，２１２−ｎと、これら乗算器２１２−０，２１２−１，‥，２１２−ｎそれぞれからの信号のうちＩ成分及びＱ成分のうち所定の周波数の信号をそれぞれ通過させるＢＰＦ２１１ａ０，２１１ｂ０，２１１ａ１，２１１ｂ１，‥，２１１ａｎ，２１１ｂｎとを備えている。   Each of the m systems outputs a modulation signal for modulating the carrier wave Fc from the transmission digital signal output unit 213 as transmission information based on the information signal (data) encoded by the encoding unit 203. Modulation units (multipliers) 212-0, 212-1,..., 212-n (for example, GFSK modulated to generate I component and Q component), and these multipliers 212-0, 212-1,. 212-n are provided with BPFs 211a0, 211b0, 211a1, 211b1,..., 211an, 211bn that pass signals of a predetermined frequency among the I component and the Q component, respectively.

また送信側デジタル指向性制御部２２０も上記に対応してｍ系統設けられており、各系統は、上記ＢＰＦ２１１ａ０，２１１ｂ０，２１１ａ１，２１１ｂ１，‥，２１１ａｎ，２１１ｂｎを経てそれぞれ合成された合成信号に関し、全体制御部２０１からの対応する係数（位相制御信号）Ｃ10，Ｃ11，‥，Ｃ1n等に基づき所定の送信指向性を得るための重み付けを行う合計ｎ＋１個（この例ではｎ＝６）の係数乗算器２２１ａ０，２２１ａ１，‥，２２１ａｎと、これらｎ＋１個の係数乗算器２２１ａ０〜ａｎからの出力を合成する加算器２２２とをそれぞれ備えている。各系統の加算部２２２からの出力は前述のＤ／Ａ変換器２３２、ＲＦ回路２９０をそれぞれ介して対応するアンテナ１０１の給電アンテナ素子Ｐ０に供給される。   The transmission-side digital directivity control unit 220 is also provided with m systems corresponding to the above. A total of n + 1 (n = 6 in this example) coefficient multiplication for weighting to obtain a predetermined transmission directivity based on the corresponding coefficients (phase control signals) C10, C11,. 221an, 221a1,..., 221an, and an adder 222 for synthesizing outputs from these n + 1 coefficient multipliers 221a0 to an. The output from the adder 222 of each system is supplied to the feeding antenna element P0 of the corresponding antenna 101 via the D / A converter 232 and the RF circuit 290 described above.

受信側信号処理部２６０には、上記同様にｍ系統が設けられており、各系統は、上記Ａ／Ｄ変換器２４１より出力された重み付け後の受信信号に含まれる複素数のＩ成分とＱ成分に対し、互いに直交するデジタル信号ｂｉｔ列をそれぞれ乗算してＩ−Ｑ直交復調（直交検波）を行う合計ｎ＋１対（この例ではｎ＝６）の係数乗算器２６１ａ，２６１ｂと、これらｎ＋１対の係数乗算器２６１ａ，２６１ｂからの出力を合成し所定のフィルタリングを行うＦＩＲフィルタ部２６２とをそれぞれ備えている。   Similarly to the above, the reception-side signal processing unit 260 is provided with m systems, and each system has a complex I component and Q component included in the weighted reception signal output from the A / D converter 241. On the other hand, a total of n + 1 pairs (n = 6 in this example) of coefficient multipliers 261a and 261b for performing IQ orthogonal demodulation (orthogonal detection) by multiplying digital signal bit sequences orthogonal to each other, and these n + 1 pairs And an FIR filter unit 262 that combines the outputs from the coefficient multipliers 261a and 261b and performs predetermined filtering.

受信側デジタル指向性制御部２５０には、上記同様、アンテナ１０１の個数ｍ（上記の例ではｍ＝６）に対応してｍ系統が設けられており、各系統は、ＦＩＲ２６２より出力された受信信号に関し、全体制御部２０１からの対応する係数（位相制御信号）Ｄ10，Ｄ11，‥，Ｄ1n等に基づき所定の送信指向性を得るための重み付けを行う合計ｎ＋１個（この例ではｎ＝６）の係数乗算器２５１−０，２５１−１，‥，２５１−ｎと、これらｎ＋１個の係数乗算器２５１−０〜２５１−ｎからの出力を合成する加算器２５２とをそれぞれ備えている。   Similarly to the above, the receiving-side digital directivity control unit 250 is provided with m systems corresponding to the number m of antennas 101 (m = 6 in the above example), and each system receives signals output from the FIR 262. With respect to the signals, a total of n + 1 weights (in this example, n = 6) for performing a predetermined transmission directivity based on the corresponding coefficients (phase control signals) D10, D11,. Coefficient multipliers 251-0, 251-1,..., 251-n, and an adder 252 for synthesizing outputs from these n + 1 coefficient multipliers 251-0 to 251-n.

このとき、受信側信号処理部２６０のｍ系統のそれぞれには（たとえば加算器２５２に接続して）図示しない誤り検出器（ＣＲＣ検出器等）が接続されており、エラー状態監視回路２０４は受信側信号処理部２６０の各誤り検出器から供給される誤り検出信号に応じて、選択回路２７０に選択指令信号を出力する（なお、エラー状態監視回路２０４は上記検出信号に応じた監視結果をエラーフラグ等の情報として全体制御部２０１にも出力する）。この選択指令信号は、誤り検出器において正常な検出結果を出力した系統の出力を選択するように指示するものであり、選択回路２７０は、各系統の信号のうち、上記選択指令信号に対応した信号を選択して復号部２７１へ出力する。   At this time, an error detector (such as a CRC detector) (not shown) is connected to each of the m systems of the reception-side signal processing unit 260 (for example, connected to the adder 252), and the error state monitoring circuit 204 receives the signal. In response to an error detection signal supplied from each error detector of the side signal processing unit 260, a selection command signal is output to the selection circuit 270 (note that the error state monitoring circuit 204 indicates the monitoring result corresponding to the detection signal as an error). It is also output to the overall control unit 201 as information such as a flag). This selection command signal instructs the error detector to select the output of the system that has output a normal detection result, and the selection circuit 270 corresponds to the selection command signal among the signals of each system. A signal is selected and output to the decoding unit 271.

このようにして各系統の加算器２５２からの出力は選択回路２７０で選択された後、復号部２７１で復号化され、さらに返答Ｂｉｔ列解釈部２７２で解釈されて受信情報として取り出される。これにより、他の無線通信装置３０１等、通信相手との通信後、当該通信相手が本実施形態の無線通信装置１に対しどのような通信を要求しているか、すなわち、当該他の無線通信装置３０１のアンテナ（素子）数や、相手方ユーザのアプリケーション（通信内容が画像であるか、音声であるか、テキストのみのファイルであるか、メールであるか等）や、どの程度のデータ転送時間・リアルタイム性・電力・ユーザ希望優先順位等を要求しているか、等を情報として全体制御部２０１で取得することができる。   In this way, the output from the adder 252 of each system is selected by the selection circuit 270, decoded by the decoding unit 271, and further interpreted by the response bit string interpretation unit 272 to be taken out as received information. Thereby, after communication with a communication partner such as another wireless communication device 301, what kind of communication the communication partner requests the wireless communication device 1 of the present embodiment, that is, the other wireless communication device. The number of antennas (elements) of 301, the application of the other user (whether the communication content is an image, a voice, a text-only file, an e-mail, etc.) and the data transfer time / Whether the real-time property, power, user desired priority order, and the like are requested can be acquired by the overall control unit 201 as information.

なお、受信側信号処理部２６０の各系統にはまた、図示しないＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）回路が設けられており、このＲＳＳＩ回路の検出信号「ＲＳＳＩ」が受信信号強度（受信電界強度）情報として全体制御部２０１に入力されるようになっている。   In addition, each system of the reception-side signal processing unit 260 is also provided with an RSSI (Received Signal Strength Indicator) circuit (not shown), and a detection signal “RSSI” of the RSSI circuit is received signal strength (received electric field strength) information. Is input to the overall control unit 201.

図７は、本実施形態の無線通信装置１の制御装置２００に備えられた全体制御部２０１が実行する制御手順を表すフローチャートである。図７において、まずステップＳ５で、全（この例では６個の）アンテナ１０１よる総指向性が略無指向性となるように初期設定処理を行う。具体的には、例えばアナログ指向性制御部２８０に制御信号を出力し全（この例では６個の）アンテナ１０１それぞれにおける無給電アンテナ素子Ｐ１〜Ｐ６による指向性をある所定値（所定方向）に設定する（後述の図８参照）とともに、受信側デジタル指向性制御部２５０への前述の制御係数Ｄ10〜Ｄmn及び送信側デジタル指向性制御部２２０への前述の制御係数Ｃ10〜Ｄmnを所定の値に設定し、これによって、すべてのアンテナ１０１による総指向性が略全方向に対して略無指向性となるように初期設定制御を行う。このとき、隣り合う各アンテナ１０１の指向性（領域）が互いに重なり合うように制御する（図８参照）。なお、これら初期設定値は、操作者が（又は工場出荷時に）適宜に設定できるようにしても良い。   FIG. 7 is a flowchart illustrating a control procedure executed by the overall control unit 201 provided in the control device 200 of the wireless communication device 1 of the present embodiment. In FIG. 7, first, in step S5, initial setting processing is performed so that the total directivity by all (six in this example) antennas 101 becomes substantially omnidirectional. Specifically, for example, a control signal is output to the analog directivity control unit 280, and the directivity by the parasitic antenna elements P1 to P6 in each of all (six in this example) antennas 101 is set to a predetermined value (predetermined direction). In addition to setting (see FIG. 8 described later), the control coefficients D10 to Dmn to the reception-side digital directivity control unit 250 and the control coefficients C10 to Dmn to the transmission-side digital directivity control unit 220 are set to predetermined values. Thus, the initial setting control is performed so that the total directivity by all the antennas 101 becomes substantially omnidirectional in almost all directions. At this time, the directivity (region) of each adjacent antenna 101 is controlled so as to overlap each other (see FIG. 8). Note that these initial setting values may be appropriately set by the operator (or at the time of factory shipment).

その後、ステップＳ１０に移り、ステップＳ５で設定した初期設定の下、コマンドビット列生成部２７４、符号化部２７３、送信側信号処理部２１０、送信側デジタル指向性制御部２２０をそれぞれ制御してアンテナ１０１よりビーコン信号を送信し、待ち受け状態で待機する。図８は、この初期設定後の待受け待機状態における電波放射態様を模式的に表す説明図である。前述のように、隣り合う各アンテナ１０１の指向性（領域）が互いに重なり合うようになっている。   Thereafter, the process proceeds to step S10, and under the initial settings set in step S5, the command bit string generation unit 274, the encoding unit 273, the transmission side signal processing unit 210, and the transmission side digital directivity control unit 220 are respectively controlled to control the antenna 101. Send a beacon signal and wait in a standby state. FIG. 8 is an explanatory diagram schematically showing a radio wave radiation mode in the standby state after the initial setting. As described above, the directivities (regions) of the adjacent antennas 101 overlap each other.

そして、ステップＳ２０において、上記ビーコン信号に対応して他の無線通信装置３０１等の通信相手からの応答信号が受信側デジタル指向性制御部２５０、受信側信号処理部２６０で受信され、選択回路２７０、復号部２７１を介して返答Ｂｉｔ列解釈部２７２にてエラーなく受信されたかどうかを判定する。応答信号の受信が全くなかったか、受信されてもエラーが生じていた場合（エラー状態監視回路２０４からのエラーフラグ等により検知）にはこの判定が満たされず、ステップＳ１０に戻って引き続き待ち受け状態を継続する。   In step S20, a response signal from a communication partner such as another wireless communication device 301 corresponding to the beacon signal is received by the reception-side digital directivity control unit 250 and the reception-side signal processing unit 260, and the selection circuit 270 is received. Then, it is determined whether or not the response bit string interpretation unit 272 has received the error via the decoding unit 271. If no response signal has been received or if an error has occurred even if it has been received (detected by an error flag or the like from the error state monitoring circuit 204), this determination is not satisfied, and the process returns to step S10 and the standby state is continued. continue.

他の無線通信装置３０１等からの応答信号がエラーなく受信された場合、ステップＳ２０の判定が満たされ、ステップＳ１００に移る。ステップＳ１００では、上記受信された応答信号の解釈結果（受信結果）より、当該他の無線通信装置３０１との通信内容の確認（他の無線通信装置３０１等のアンテナ素子の個数、要求される伝送レート、受信強度等の各種情報の確認）及びこれに対応して本無線通信装置１側での通信条件設定処理が行われる。   If a response signal from another wireless communication device 301 or the like is received without error, the determination in step S20 is satisfied, and the process proceeds to step S100. In step S100, based on the interpretation result (reception result) of the received response signal, the content of communication with the other wireless communication device 301 is confirmed (the number of antenna elements such as the other wireless communication device 301 and the required transmission). (Confirmation of various information such as rate and reception intensity) and corresponding communication condition setting processing on the wireless communication apparatus 1 side is performed.

図９は、このステップＳ１００の詳細手順を表すフローチャートである。まずステップＳ１０５で、上記応答信号の受信結果に基づき、通信相手である他の無線通信装置３０１等のアンテナ素子数が１個かどうかが判定される。他の無線通信装置３０１が２個以上でなく１個のアンテナ素子のみを備えていた場合には判定が満たされ、ステップＳ１１０に移る。   FIG. 9 is a flowchart showing the detailed procedure of step S100. First, in step S105, based on the reception result of the response signal, it is determined whether the number of antenna elements of the other wireless communication device 301 or the like as the communication partner is one. If the other wireless communication apparatus 301 has only one antenna element instead of two or more, the determination is satisfied, and the routine goes to Step S110.

ステップＳ１１０では、上記受信結果に基づき、他の無線通信装置３０１から要求されている伝送レート（伝送速度）が比較的高いかどうかを判定する（例えば所定のしきい値との大小を比較すればよい）。要求伝送レートが比較的低い場合には、判定が満たされずステップＳ１１５に移る。   In step S110, based on the reception result, it is determined whether or not the transmission rate (transmission speed) requested from the other wireless communication apparatus 301 is relatively high (for example, by comparing the magnitude with a predetermined threshold value) Good). If the required transmission rate is relatively low, the determination is not satisfied and the routine goes to Step S115.

ステップＳ１１５では、上記受信結果に基づき、他の無線通信装置３０１からの応答信号受信時の受信信号強度（上記ＲＳＳＩ回路により検出）が比較的大きいかどうかを判定する（例えば所定のしきい値との大小を比較すればよい）。受信信号強度が比較的大きい場合は判定が満たされてステップＳ１２０に移り、ｍ個（この例ではｍ＝６）のアンテナ１０１のうち例えば当該受信信号強度が最大である（あるいはエラー率が最も低いものでもよい）１つのアンテナ１０１を用い、当該アンテナ１０１が備えている指向性（ステップＳ５で所定方向に設定）はそのままで引き続き他の無線通信装置３０１との通信を行うように各部へ制御信号を出力する。一方、受信信号強度が比較的小さい場合はステップＳ１１５の判定が満たされずステップＳ１２５に移り、ｍ個（この例ではｍ＝６）のアンテナ１０１のうち例えば当該受信信号強度が最大である（あるいはエラー率が最も低いものでもよい）１つのアンテナ１０１を用い、当該アンテナ１０１が備えている指向性（ステップＳ５で所定方向に設定）を略全方向に略無指向性として他の無線通信装置３０１との通信を行うように送信側デジタル指向性制御部２２０、受信側デジタル指向性制御部２５０やアナログ指向性制御部２８０等に制御信号を出力する。   In step S115, based on the reception result, it is determined whether the received signal strength (detected by the RSSI circuit) at the time of receiving a response signal from another wireless communication apparatus 301 is relatively large (for example, a predetermined threshold value) Compare the size of). If the received signal strength is relatively high, the determination is satisfied, and the process proceeds to step S120. For example, the received signal strength is the highest (or the error rate is the lowest) among the m (m = 6 in this example) antennas 101. A control signal is sent to each unit so as to continue communication with another wireless communication device 301 using one antenna 101 and maintaining the directivity (set in a predetermined direction in step S5) of the antenna 101 as it is. Is output. On the other hand, if the received signal strength is relatively small, the determination in step S115 is not satisfied, and the procedure moves to step S125, and among the m antennas 101 (m = 6 in this example), for example, the received signal strength is maximum (or error). (The lowest rate may be used.) Using one antenna 101, the directivity (set in a predetermined direction in step S5) of the antenna 101 is set to be almost omnidirectional in almost all directions with other wireless communication apparatuses 301. Control signals are output to the transmission-side digital directivity control unit 220, the reception-side digital directivity control unit 250, the analog directivity control unit 280, and the like.

一方、ステップＳ１１０で、他の無線通信装置３０１から要求されている伝送レート（伝送速度）が比較的高かった場合には、判定が満たされステップＳ１３０に移る。ステップＳ１３０では、前述のステップＳ１１５と同様、他の無線通信装置３０１からの応答信号受信時の受信信号強度が比較的大きいかどうかを判定する。受信信号強度が比較的大きい場合は判定が満たされてステップＳ１３５に移り、ｍ個（この例ではｍ＝６）のアンテナ１０１のうち例えば所定の（例えば受信信号強度が大きい又はエラー率が低い）Ｎ本（但しＮ≦ｍ）のアンテナ１０１を用いて公知のダイバーシチ制御を行うように各部へ制御信号を出力する。一方、受信信号強度が比較的小さい場合はステップＳ１３０の判定が満たされずステップＳ１４０に移り、ｍ個（この例ではｍ＝６）のアンテナ１０１のうち例えば所定の（例えば受信信号強度が大きい又はエラー率が低い）Ｎ本（Ｎ≦ｍ）のアンテナ１０１を用い、公知の適応アレー制御を行うように送信側デジタル指向性制御部２２０、受信側デジタル指向性制御部２５０やアナログ指向性制御部２８０等に制御信号を出力する。   On the other hand, if the transmission rate (transmission speed) requested from the other wireless communication apparatus 301 is relatively high in step S110, the determination is satisfied and the routine goes to step S130. In step S130, as in step S115 described above, it is determined whether the received signal strength at the time of receiving a response signal from another wireless communication apparatus 301 is relatively high. If the received signal strength is relatively high, the determination is satisfied, and the process proceeds to step S135. For example, among the m antennas 101 (m = 6 in this example), for example, predetermined (for example, the received signal strength is high or the error rate is low). A control signal is output to each unit so as to perform known diversity control using N antennas 101 (where N ≦ m). On the other hand, if the received signal strength is relatively low, the determination in step S130 is not satisfied, and the procedure moves to step S140, and among m (for example, m = 6 in this example) antennas 101, for example, predetermined (for example, the received signal strength is high or an error The transmission-side digital directivity control unit 220, the reception-side digital directivity control unit 250, and the analog directivity control unit 280 are configured so as to perform known adaptive array control using N antennas (N ≦ m) having a low rate. To output a control signal.

また、ステップＳ１０５において、通信相手である他の無線通信装置３０１等のアンテナ素子数が２個以上であった場合には判定が満たされず、ステップＳ１４５に移る。ステップＳ１４５では、上記ステップＳ１１０と同様、上記受信結果に基づき、他の無線通信装置３０１から要求されている伝送レート（伝送速度）が比較的高いかどうかを判定する。要求伝送レートが比較的低い場合には、判定が満たされず前述のステップＳ１３０に移り、以降前述と同様の手順を行う。要求伝送レートが比較的高い場合には、ステップＳ１５０に移り、ｍ個（この例ではｍ＝６）のアンテナ１０１のうち例えば所定の（例えば受信信号強度が大きい又はエラー率が低い）Ｎ本（Ｎ≦ｍ）のアンテナ１０１を用い、公知の多入力多出力（ＭＩＭＯ：Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）方式の通信を行うように送信側デジタル指向性制御部２２０、受信側デジタル指向性制御部２５０やアナログ指向性制御部２８０等に制御信号を出力する。   In step S105, if the number of antenna elements of the other wireless communication device 301 or the like as the communication partner is two or more, the determination is not satisfied, and the routine goes to step S145. In step S145, similarly to step S110, based on the reception result, it is determined whether or not the transmission rate (transmission speed) requested from the other wireless communication apparatus 301 is relatively high. If the requested transmission rate is relatively low, the determination is not satisfied and the routine goes to Step S130 described above, and thereafter the same procedure as described above is performed. When the required transmission rate is relatively high, the process proceeds to step S150, and for example, N (for example, the received signal strength is high or the error rate is low) out of m (m = 6 in this example) antennas 101 ( N ≦ m) antenna 101, and the transmission side digital directivity control unit 220, the reception side digital directivity control unit 250, and the analog so as to perform communication of a known multiple input multiple output (MIMO) system. A control signal is output to the directivity control unit 280 and the like.

なお、以上は、アンテナ素子本数の大小、要求伝送レートの高低、受信信号強度の大小によって通信条件を種々設定する場合を例にとって説明したが、これに限られず、受信信号から取得できるその他の情報、例えば、相手方ユーザのアプリケーション（通信内容が画像であるか、音声であるか、テキストのみのファイルであるか、メールであるか等）や、どの程度のデータ転送時間・リアルタイム性・電力・ユーザ希望優先順位等を要求しているか等に基づき、上記通信条件を設定してもよい。   In the above, the case where various communication conditions are set according to the number of antenna elements, the required transmission rate, and the received signal strength is described as an example. However, the present invention is not limited to this, and other information that can be acquired from the received signal For example, the other user's application (communication content is image, voice, text-only file, e-mail, etc.), how much data transfer time, real-time, power, user The communication conditions may be set based on whether the desired priority order is requested.

以上のようにしてステップＳ１２０、ステップＳ１２５、ステップＳ１３５、ステップＳ１４０、ステップＳ１５０が終了したら、ステップＳ１５５に移り、ｍ本のアンテナ１０１のうち、それらステップＳ１２０、ステップＳ１２５、ステップＳ１３５、ステップＳ１４０、ステップＳ１５０で使用するもの以外の残りのアンテナ１０１による総指向性が略無指向性となるように上記ステップＳ５と同様の処理を行う。なお、これら残りのアンテナ１０１の通信動作を停止させるようにしてもよい。ステップＳ１５５が完了するとこのルーチンを終了する。   When step S120, step S125, step S135, step S140, and step S150 are completed as described above, the process proceeds to step S155, and among the m antennas 101, step S120, step S125, step S135, step S140, step The same processing as step S5 is performed so that the total directivity by the remaining antennas 101 other than those used in S150 becomes substantially non-directional. Note that the communication operations of these remaining antennas 101 may be stopped. When step S155 is completed, this routine ends.

図７に戻り、上記ステップＳ１００が終了すると、ステップＳ２５に移り、上記ステップＳ１００において前述した通信条件設定の下で、コマンドビット列生成部２７４、符号化部２７３、送信側信号処理部２１０、送信側デジタル指向性制御部２２０をそれぞれ制御してアンテナ１０１より信号を送信し、他の無線通信装置３０１との通信を開始する。   Returning to FIG. 7, when step S <b> 100 is completed, the process proceeds to step S <b> 25. Under the communication condition setting described in step S <b> 100, the command bit string generation unit 274, the encoding unit 273, the transmission side signal processing unit 210, and the transmission side Each of the digital directivity control units 220 is controlled to transmit a signal from the antenna 101 and start communication with another wireless communication apparatus 301.

図１０、図１１は、このとき実行される他の無線通信装置３０１との通信態様を模式的に表す説明図である。図１０は、他の無線通信装置３０１のアンテナ素子の数が１つであって、要求伝送レートが低くかつ受信信号強度が大きく、ステップＳ１２０において設定が行われた結果、１つのアンテナ１０１で当該アンテナ１０１が備えている指向性（ステップＳ５で所定方向に設定）はそのままで引き続き他の無線通信装置３０１との通信が行われている状態の一例を表している。   FIG. 10 and FIG. 11 are explanatory diagrams schematically showing a communication mode with another wireless communication apparatus 301 executed at this time. FIG. 10 shows that the number of antenna elements of the other wireless communication apparatus 301 is one, the required transmission rate is low, the received signal strength is large, and the setting is performed in step S120. The directivity (set in a predetermined direction in step S5) provided in the antenna 101 is an example of a state in which communication with another wireless communication device 301 is continuously performed.

一方、図１１は、他の無線通信装置３０１のアンテナ素子の数が１つであって、要求伝送レートが高くかつ受信信号強度が小さく、ステップＳ１４０において設定が行われた結果、Ｎ本（この例ではＮ＝２）のアンテナ１０１Ｅ，１０１Ｆで適応アレー制御により当該他の無線通信装置３０１に対し（送信又は受信）感度が最大となるように制御されつつ通信が行われている状態の一例を表している。   On the other hand, FIG. 11 shows that the number of antenna elements of the other wireless communication apparatus 301 is one, the required transmission rate is high and the received signal strength is small, and N is set as a result of setting in step S140. In the example, N = 2) antennas 101E and 101F are examples of a state in which communication is being performed while controlling the sensitivity to the other wireless communication apparatus 301 to the maximum (transmission or reception) by adaptive array control. Represents.

また、他の無線通信装置３０１のアンテナ素子の数が２つ以上であって、要求伝送レートが高い場合はステップＳ１５０においてＮ本のアンテナ１０１を用いてＭＩＭＯ通信が行われるが、図１２は、このＭＩＭＯ通信の挙動を概念的に表す概念的説明図である。なお、この図では、図示を明確化するために、本実施形態の無線通信装置１におけるアンテナ１０１の数を３つとし、またその通信相手である他の無線通信装置３０１も、本実施形態と同様の構成を備えているものとして図示している。図示のように無線通信装置１の３個の送信アンテナ１０１と他の無線通信装置３０１の３個の受信アンテナ１０１とで通信を行う場合、送受信間のチャネル応答は３×３の行列で表される。この場合、マルチパス環境下にあるＭＩＭＯ通信においては図示のように３×３＝９本の伝送路（チャネル）を、固有値変換により仮想的に３本の独立なチャネルとすることができるので、空間の利用性を高めることができる。   Further, when the number of antenna elements of the other wireless communication device 301 is two or more and the required transmission rate is high, MIMO communication is performed using N antennas 101 in step S150. It is a conceptual explanatory drawing which represents the behavior of this MIMO communication conceptually. In this figure, in order to clarify the illustration, the number of antennas 101 in the wireless communication apparatus 1 of this embodiment is three, and the other wireless communication apparatus 301 that is the communication partner is also the same as that of this embodiment. It is illustrated as having the same configuration. As shown in the figure, when communication is performed between the three transmission antennas 101 of the wireless communication device 1 and the three reception antennas 101 of the other wireless communication devices 301, the channel response between transmission and reception is represented by a 3 × 3 matrix. The In this case, in MIMO communication under a multipath environment, as shown in the figure, 3 × 3 = 9 transmission paths (channels) can be virtually made into three independent channels by eigenvalue conversion. The availability of space can be increased.

図７に戻り、以上のようにしてステップＳ２５が終了すると、ステップＳ３０に移り、操作者から通信終了指示があったかどうかを判定する。無線通信装置１に備えられた図示しない操作手段を介し、操作者等による無線通信停止指示がなされた場合にはこの判定が満たされ、フローを終了する。停止指示があるまではこの判定が満たされず、ステップＳ３５に移る。   Returning to FIG. 7, when step S <b> 25 is completed as described above, the process proceeds to step S <b> 30, and it is determined whether or not there is a communication end instruction from the operator. When an instruction to stop wireless communication is given by an operator or the like via an operation means (not shown) provided in the wireless communication device 1, this determination is satisfied and the flow is ended. Until the stop instruction is given, this determination is not satisfied, and the routine goes to Step S35.

ステップＳ３５では、上記ステップＳ１０と同様、ビーコン信号を送信し待受け状態とする。この際、ステップＳ１２０、ステップＳ１２５、ステップＳ１３５、ステップＳ１４０、ステップＳ１５０で設定した１〜Ｎ本のアンテナはすでに他の無線通信装置３０１との通信において使用しているので、例えばそれ以外の残りのアンテナ１０１のみを用いて上記ビーコン信号を送信すればよい。   In step S35, as in step S10, a beacon signal is transmitted to enter a standby state. At this time, the 1 to N antennas set in step S120, step S125, step S135, step S140, and step S150 are already used in communication with the other wireless communication apparatus 301. The beacon signal may be transmitted using only the antenna 101.

その後、ステップＳ３５に移り、前述のステップＳ２０と同様、上記ビーコン信号に対応してさらに他の無線通信装置３０２等の通信相手が出現し、それからの応答信号が受信側デジタル指向性制御部２５０、受信側信号処理部２６０で受信され、選択回路２７０、復号部２７１を介して返答Ｂｉｔ列解釈部２７２にてエラーなく受信されたかどうかを判定する。応答信号の受信が全くなかったか、受信されてもエラーが生じていた場合にはこの判定が満たされず、ステップＳ２５に戻って同様の手順を繰り返す。   Thereafter, the process proceeds to step S35, and in the same manner as in step S20 described above, another communication partner such as another wireless communication device 302 appears corresponding to the beacon signal, and the response signal from the other party is a receiving-side digital directivity control unit 250, The reception side signal processing unit 260 determines whether the response bit string interpretation unit 272 has received the error without error through the selection circuit 270 and the decoding unit 271. If no response signal has been received or if an error has occurred even if it has been received, this determination is not satisfied, and the routine returns to step S25 and the same procedure is repeated.

さらに他の無線通信装置３０２等からの応答信号がエラーなく受信された場合、ステップＳ４０の判定が満たされ、ステップＳ２００に移る。ステップＳ１００では、上記ステップＳ１００と同等の処理が行われ、上記受信された応答信号の解釈結果（受信結果）より、当該さらに他の無線通信装置３０２との通信内容の確認（アンテナ素子の個数、要求される伝送レート、受信強度等の各種情報の確認）及びこれに対応して本無線通信装置１側での通信条件設定処理が行われる。その詳細は、例えばステップＳ１００と同様、図１０に示したもので足りるので説明を省略する。   If a response signal from another wireless communication device 302 or the like is received without error, the determination in step S40 is satisfied, and the process proceeds to step S200. In step S100, processing equivalent to that in step S100 is performed, and based on the interpretation result (reception result) of the received response signal, the content of communication with the other wireless communication device 302 is confirmed (the number of antenna elements, Confirmation of various information such as required transmission rate and reception intensity) and corresponding communication condition setting processing on the wireless communication apparatus 1 side is performed. For example, the details shown in FIG. 10 are sufficient as in step S100, and the description thereof will be omitted.

上記ステップＳ２００が終了すると、ステップＳ４５に移り、前述のステップＳ２５と同様、上記ステップＳ２００において前述した通信条件設定の下で、コマンドビット列生成部２７４、符号化部２７３、送信側信号処理部２１０、送信側デジタル指向性制御部２２０をそれぞれ制御してアンテナ１０１より信号を送信し、上記さらに他の無線通信装置３０２との通信を開始する。   When step S200 is completed, the process proceeds to step S45, and in the same manner as step S25 described above, the command bit string generation unit 274, the encoding unit 273, the transmission side signal processing unit 210, under the communication condition setting described above in step S200, Each of the transmission-side digital directivity control units 220 is controlled to transmit a signal from the antenna 101, and communication with the other wireless communication device 302 is started.

図１３は、このとき実行されるさらに他の無線通信装置３０２との通信態様を模式的に表す説明図である。図１３は、既にアンテナ１０１Ｅ，１０１Ｆによって１つのアンテナ素子を備えた他の無線通信装置３０１との通信を適応アレー方式で行っているときに、さらに他の無線通信装置３０２が出現し、その他の無線通信装置３０２のアンテナ素子の数が２つであって要求伝送レートが高く、図１０のステップＳ１５０において設定が行われた結果、（例えば通信に供されていないアンテナ１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄのうち受信電力の一番大きいもの及びそれに次ぐものとして選択された）アンテナ１０１Ｂ，１０１Ｃを用いて当該さらに他の無線通信装置３０２との間にＭＩＭＯ方式による通信が開始された状態の例を表している。   FIG. 13 is an explanatory view schematically showing a communication mode with still another wireless communication apparatus 302 executed at this time. FIG. 13 shows that another wireless communication device 302 appears when communication with another wireless communication device 301 having one antenna element is already performed by the antennas 101E and 101F using the adaptive array method. As a result of setting in step S150 in FIG. 10 (for example, antennas 101A, 101B, 101C, and 101D that are not used for communication). Represents an example of a state in which communication using the MIMO scheme is started with the other wireless communication apparatus 302 using the antennas 101B and 101C (which have been selected to have the largest received power among them and the next one). ing.

図７に戻り、以上のようにしてステップＳ４５が終了すると、ステップＳ４０に戻り、同様の手順を繰り返す。   Returning to FIG. 7, when step S45 is completed as described above, the process returns to step S40 and the same procedure is repeated.

図１４は、以上のような構成の本実施形態の無線通信装置１の実際の適用例を表した図である。図１４において、この例では、自動車ＡＭの室内前方にあるインナーパネルＩＰのハンドルＳＷと反対側（助手席側）に無線通信装置１が設けられ、また室内後方（後部座席側）には図示しないアンテナを備えたテレビＣＴ（前述の他の無線通信装置３０１等に相当）が設けられている。そして、無線通信装置１の複数のアンテナ１０１とテレビＣＴとの間で通信が行われるとともに、他の複数のアンテナ１０１と地上側の基地局ＢＰ（前述の他の無線通信装置３０１等に相当。あるいは人工衛星等でもよい）との間で通信が行われている。このとき無線通信装置１は無線送信装置又は無線受信装置として機能しており、これら無線通信装置１，３０１，３０１で無線通信システムＳが構成されている。   FIG. 14 is a diagram illustrating an actual application example of the wireless communication device 1 of the present embodiment having the above-described configuration. In FIG. 14, in this example, the wireless communication device 1 is provided on the opposite side (passenger seat side) of the handle SW of the inner panel IP in the front of the vehicle AM, and is not shown on the rear side (rear seat side). A television CT provided with an antenna (corresponding to the other wireless communication device 301 described above) is provided. Communication is performed between the plurality of antennas 101 of the wireless communication apparatus 1 and the television CT, and the other plurality of antennas 101 and the ground-side base station BP (corresponding to the other wireless communication apparatus 301 described above). Alternatively, communication may be performed with an artificial satellite or the like. At this time, the radio communication device 1 functions as a radio transmission device or a radio reception device, and the radio communication device 1, 301, 301 constitutes a radio communication system S.

図１５は、本実施形態の無線通信装置１の別の適用例を表した図である。図１５において、この例では、２台の自動車ＡＭ，ＡＭそれぞれに、上記図１４と同様、インナーパネルＩＰに無線通信装置１が設けられている。そして、それら２つの無線通信装置１，１どうしの間で例えば複数のアンテナ１０１を用いて通信（いわゆる車々間通信）が行われている。この場合、一方の無線通信装置１に着目すれば、他方の無線通信装置１は前述した他の無線通信装置３０１に相当し、これら無線通信装置１，３０１で無線通信システムＳが構成されている。また無線通信装置１は無線送信装置又は無線受信装置として機能している。   FIG. 15 is a diagram illustrating another application example of the wireless communication device 1 of the present embodiment. In FIG. 15, in this example, the wireless communication device 1 is provided on the inner panel IP in each of the two automobiles AM and AM, as in FIG. Communication (so-called inter-vehicle communication) is performed between the two wireless communication apparatuses 1 and 1 using, for example, a plurality of antennas 101. In this case, paying attention to one wireless communication device 1, the other wireless communication device 1 corresponds to the other wireless communication device 301 described above, and the wireless communication device 1, 301 forms a wireless communication system S. . The wireless communication device 1 functions as a wireless transmission device or a wireless reception device.

以上において、無線通信装置１の制御装置２００に備えられた全体制御部２０１が実行する図７に示したフローのステップＳ５が、各請求項記載の、ｍ個のアンテナ全体で実現する指向性を、所定の初期状態となるように各アンテナを制御する初期制御手段を構成する。また、ステップＳ１００が、この初期制御手段で実現した初期状態における他の無線通信装置との初期通信内容に応じて、当該他の無線通信装置との通信における通信条件を設定する通信条件制御手段を構成する。   In the above, step S5 of the flow shown in FIG. 7 executed by the overall control unit 201 provided in the control device 200 of the wireless communication device 1 has the directivity realized by all m antennas according to each claim. The initial control means for controlling each antenna so as to be in a predetermined initial state is configured. Further, in step S100, communication condition control means for setting communication conditions for communication with the other wireless communication device according to the initial communication content with the other wireless communication device in the initial state realized by the initial control means. Constitute.

また、図１０に示したフローのステップＳ１２０、ステップＳ１２５、ステップＳ１３５、ステップＳ１４０、及びステップＳ１５０が、通信条件として、通信方式を、多入力多出力方式、又は適応アレー方式、若しくはダイバーシチ方式のいずれかの通信方式に制御する通信方式制御手段を構成するとともに、通信条件として、使用する前記アンテナの個数をＮに設定するアンテナ数制御手段をも構成する。   Further, Step S120, Step S125, Step S135, Step S140, and Step S150 of the flow shown in FIG. 10 are the communication conditions, and the communication method is any of the multi-input multiple-output method, the adaptive array method, or the diversity method. The communication system control means for controlling the communication system is configured, and the antenna number control means for setting the number of antennas to be used to N as the communication condition is also configured.

また、ステップＳ１５５が、通信条件として、アンテナ数制御手段の設定したアンテナの個数に基づき、それ以外の残余の各アンテナにおける複数のアンテナ素子による指向性を所定の態様に制御する指向性制御手段を構成する。   Further, in step S155, the directivity control means for controlling the directivity by the plurality of antenna elements in the remaining antennas in a predetermined manner based on the number of antennas set by the antenna number control means as a communication condition. Constitute.

以上説明したように、本実施形態における無線通信装置１は、多入力多出力方式の無線通信システムＳに使用可能な無線通信装置１であって、ｍを２以上の整数として、複数のアンテナ素子Ｐ０〜Ｐ６をそれぞれ有するｍ個のアンテナ１０１と、これらｍ個のアンテナ１０１全体で実現する指向性を、所定の初期状態となるように各アンテナを制御する初期制御手段（この例では全体制御部２０１が実行するステップＳ５）と、この初期制御手段Ｓ５で実現した初期状態における他の無線通信装置３０１との初期通信内容に応じて、当該他の無線通信装置３０１との通信における通信条件を設定する通信条件制御手段（この例では全体制御部２０１が実行するステップＳ１００）とを有することを特徴とする。   As described above, the wireless communication device 1 according to the present embodiment is a wireless communication device 1 that can be used for the multiple-input multiple-output wireless communication system S, where m is an integer of 2 or more, and a plurality of antenna elements. M antennas 101 each having P0 to P6, and initial control means for controlling each antenna so that the directivity realized by the whole m antennas 101 is in a predetermined initial state (in this example, an overall control unit) The communication condition for communication with the other wireless communication apparatus 301 is set according to the content of initial communication with the other wireless communication apparatus 301 in the initial state realized by the initial control means S5. Communication condition control means (in this example, step S100 executed by the overall control unit 201).

本実施形態の無線通信装置１においては、通信開始前においてまず初期制御手段Ｓ５が複数の（この例では６個の）アンテナ１０１Ａ〜Ｆ全体による指向性を所定の初期状態とする。そして、この初期状態において他の無線通信装置３０１と通信を行ったその初期通信内容に応じ、通信条件制御手段Ｓ１００が、その後の当該他の無線通信装置３０１との通信における通信条件を設定する。これにより、多入力多出力方式を実現可能な性能を備えていながらも、他の無線通信装置３０１との初期通信内容によっては当該多入力多出力方式の通信にはこだわらず、当該他の無線通信装置３０１に合致した通信態様で無線通信を実行することができる。この結果、種々様々の通信相手に対応した効率のよい通信を確実に実現することができる。   In the wireless communication apparatus 1 of the present embodiment, the initial control means S5 first sets the directivity by the plurality of (six in this example) antennas 101A to 101F to a predetermined initial state before starting communication. Then, the communication condition control means S100 sets the communication conditions for the subsequent communication with the other wireless communication device 301 in accordance with the initial communication content that has been communicated with the other wireless communication device 301 in this initial state. Thereby, while having the performance capable of realizing the multi-input multi-output method, depending on the initial communication content with the other wireless communication device 301, the other wireless communication is not concerned with the communication of the multi-input multi-output method. Wireless communication can be executed in a communication mode that matches the device 301. As a result, it is possible to reliably realize efficient communication corresponding to various communication partners.

上記実施形態における無線通信装置１においては、通信条件制御手段Ｓ１００は、通信条件として、通信方式を、多入力多出力方式、又は適応アレー方式、若しくはダイバーシチ方式のいずれかの通信方式に制御する通信方式制御手段（この例では全体制御部２０１が実行するステップＳ１２０、ステップＳ１２５、ステップＳ１３５、ステップＳ１４０、及びステップＳ１５０）を有することを特徴とする。   In the wireless communication device 1 according to the above-described embodiment, the communication condition control unit S100 performs communication to control the communication method to be a multi-input multi-output method, an adaptive array method, or a diversity method as a communication condition. System control means (in this example, step S120, step S125, step S135, step S140, and step S150 executed by the overall control unit 201) is provided.

これにより、多重伝送路による大容量伝送又は単一伝送路による高効率伝送を実行する制御（ＭＩＭＯ通信）や、ｍ個（この例ではｍ＝６）のアンテナ１０１全体による指向性を通信相手に対し感度が最大となるような制御（適応アレー制御）や、複数のアンテナ１０１で受信した同一信号について電波状況の優れたアンテナ１０１の信号を優先的に用いる制御（ダイバーシチ制御）等を実現し、通信相手と効率のよい通信を確実に行うことができる。   As a result, control (MIMO communication) for performing large-capacity transmission using multiple transmission paths or high-efficiency transmission using a single transmission path, and directivity of m antennas (m = 6 in this example) as a whole are used as communication partners. For example, control that maximizes sensitivity (adaptive array control), control that preferentially uses the signal of the antenna 101 with excellent radio wave conditions (diversity control), etc. for the same signal received by a plurality of antennas 101, etc. Efficient communication with the communication partner can be reliably performed.

上記実施形態における無線通信装置１においては、通信方式制御手段Ｓ１００は、他の無線通信装置３０１が１つのアンテナ素子からなるアンテナを備えている場合には、通信方式を適応アレー方式とすることを特徴とする。   In the wireless communication device 1 in the above embodiment, the communication method control unit S100 determines that the communication method is an adaptive array method when the other wireless communication device 301 includes an antenna composed of one antenna element. Features.

これにより、ｍ個（この例ではｍ＝６）のアンテナ１０１全体で実現する指向性を、当該１つのアンテナ素子からなるアンテナに対して感度が最大となるように制御し、当該アンテナと効率のよい通信を確実に行うことができる（図１１等参照）。   As a result, the directivity realized by the entire m antennas 101 (m = 6 in this example) is controlled so as to maximize the sensitivity with respect to the antenna composed of the one antenna element. Good communication can be performed reliably (see FIG. 11 and the like).

上記実施形態における無線通信装置１においては、通信条件制御手段Ｓ１００は、Ｎを１以上ｍ以下の整数として、前記通信条件として、使用する前記アンテナの個数をＮに設定するアンテナ数制御手段（この例では全体制御部２０１が実行するステップＳ１２０、ステップＳ１２５、ステップＳ１３５、ステップＳ１４０、及びステップＳ１５０）を有することを特徴とする。   In the wireless communication device 1 in the above embodiment, the communication condition control unit S100 sets the number of antennas to be used as N as the communication condition, where N is an integer of 1 to m. The example is characterized by having step S120, step S125, step S135, step S140, and step S150) executed by the overall control unit 201.

種々様々の通信相手に対応し、アンテナ数制御手段Ｓ１２０，Ｓ１２５，Ｓ１３５，Ｓ１４０，Ｓ１５０がアンテナ１０１の個数ｍを１≦Ｎ≦ｍの範囲で適宜に設定することにより、他の無線通信装置３０１に合致した通信態様で無線通信を確実に実行可能となる。   Corresponding to various communication partners, the antenna number control means S120, S125, S135, S140, and S150 appropriately set the number m of the antennas 101 within a range of 1 ≦ N ≦ m, so that another wireless communication device 301 can be provided. Wireless communication can be reliably executed in a communication mode that matches the above.

上記実施形態における無線通信装置１においては、通信条件制御手段Ｓ１００は、通信条件として、アンテナ数制御手段Ｓ１２０，Ｓ１２５，Ｓ１３５，Ｓ１４０，Ｓ１５０の設定したアンテナ１０１の個数に基づき、それ以外の残余の各アンテナ１０１における複数のアンテナ素子Ｐ０〜Ｐ６による指向性を所定の態様に制御する指向性制御手段（この例では全体制御部２０１が実行するステップＳ１５５）を有することを特徴とする。   In the wireless communication device 1 in the above embodiment, the communication condition control means S100 is based on the number of antennas 101 set by the antenna number control means S120, S125, S135, S140, and S150 as the communication conditions, and the remaining remainder. It is characterized by having directivity control means (in this example, step S155 executed by the overall control unit 201) for controlling the directivity of the plurality of antenna elements P0 to P6 in each antenna 101 in a predetermined manner.

使用していない各アンテナ１０１の指向性を所定の態様に制御することにより、使用中のアンテナ１０１により実行されている通信以外に、さらに他の通信相手（この例では無線通信装置３０２。図１３等参照）が出現した場合に、通信を円滑に開始するための待機体制を整えることが可能となる。   By controlling the directivity of each antenna 101 that is not used in a predetermined manner, in addition to the communication that is being performed by the antenna 101 that is in use, another communication partner (in this example, the wireless communication device 302. FIG. 13). Etc.), a standby system for smoothly starting communication can be prepared.

なお、上記指向性制御手段Ｓ１５５に代えて、通信条件制御手段Ｓ１００が、通信条件として、アンテナ数制御手段Ｓ１２０，Ｓ１２５，Ｓ１３５，Ｓ１４０，Ｓ１５０の設定したアンテナ１０１の個数に基づき、それ以外の残余のアンテナ１０１への給電を停止する給電制御手段を有するようにした場合には、使用していないアンテナ１０１への給電を停止することにより、無駄な電力消費を回避することができる。   In place of the directivity control means S155, the communication condition control means S100 uses the number of antennas 101 set by the antenna number control means S120, S125, S135, S140, and S150 as the communication conditions, and the remaining remainder. When power supply control means for stopping power supply to the other antenna 101 is provided, useless power consumption can be avoided by stopping power supply to the antenna 101 that is not being used.

上記実施形態における無線通信装置１においては、アンテナ１０１の複数のアンテナ素子Ｐ０〜Ｐ６は、信号が給電される給電素子Ｐ０と、この給電素子Ｐ０から所定間隔離れて設けられ、信号が給電されない少なくとも１つの無給電素子Ｐ１〜Ｐ６とを含んでおり、誘電体に封入又は装荷され、互いに所定の間隔に配置されていることを特徴とする。   In the wireless communication device 1 according to the above-described embodiment, the plurality of antenna elements P0 to P6 of the antenna 101 are provided at a predetermined interval from the power feeding element P0 to which a signal is fed, and at least a signal is not fed. It includes one parasitic element P1 to P6, and is characterized by being enclosed or loaded in a dielectric and arranged at a predetermined interval from each other.

給電素子Ｐ０と無給電素子Ｐ１〜Ｐ６を備え無給電素子Ｐ１〜Ｐ６へのリアクタンス制御で指向性を制御可能なエスパアンテナを用い、さらにそれら複数の素子Ｐ０〜Ｐ６を誘電体に封入（又は装荷）することにより、アンテナ１０１を小型化することができる。   An ESPAR antenna having a feeding element P0 and parasitic elements P1 to P6 and capable of controlling directivity by reactance control to the parasitic elements P1 to P6, and further enclosing (or loading) the plurality of elements P0 to P6 in a dielectric ), The antenna 101 can be downsized.

上記実施形態における無線通信装置１においては、通信条件制御手段Ｓ１００は、通信条件として、ｍ個（この例ではｍ＝６）のアンテナ１０１に備えられた給電素子Ｐ０の指向性を制御する給電側制御手段（この例では送信側デジタル指向性制御部２２０及び受信側デジタル指向性制御部２５０）と、通信条件として、ｍ個のアンテナ１０１に備えられた無給電素子Ｐ１〜Ｐ６の指向性を制御する無給電側制御手段（この例ではアナログ指向性制御部２８０）とを有することを特徴とする。   In the wireless communication device 1 according to the above embodiment, the communication condition control unit S100 controls the directivity of the power feeding element P0 provided to m (m = 6 in this example) antennas 101 as the communication condition. Control unit (in this example, the transmission-side digital directivity control unit 220 and the reception-side digital directivity control unit 250) and the directivity of the parasitic elements P1 to P6 provided in the m antennas 101 are controlled as communication conditions. And a non-power-feeding-side control means (in this example, an analog directivity control unit 280).

デジタル制御系となる各アンテナ１０１の給電素子Ｐ０側だけでｍ個のアンテナ１０１全体の指向性制御を行おうとすると、アンテナ及びＲＦ回路系の数及びそれらに対応したデジタル処理が大がかりなものとなる。一方、アナログ制御系となる各アンテナ１０１の無給電素子側Ｐ１〜Ｐ６だけで適応動作等の指向性制御を行おうとする場合も、上記同様にデジタル処理が大がかりなものとなる。   If directivity control of the entire m antennas 101 is performed only on the feeding element P0 side of each antenna 101 serving as a digital control system, the number of antennas and RF circuit systems and digital processing corresponding to them become large. . On the other hand, in the case where directivity control such as adaptive operation is performed only by the parasitic element sides P1 to P6 of each antenna 101 serving as an analog control system, the digital processing becomes large as described above.

本実施形態の無線通信装置１においては、図１６にその指向性特性のイメージを概念的に表すように、まず指向性のおおざっぱな設定を無給電側制御手段２８０で行っておき（領域Ｇ１参照）、更に細かな指向性制御を給電側制御手段２２０，２５０で行い（領域Ｇ２参照）、これらを併せて用いることで、より指向性を鋭くすることができる（領域Ｇ参照）。また、指向性制御システムとしての柔軟性を向上させることもできる。   In the wireless communication apparatus 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 16 conceptually showing the image of the directivity characteristics, first, the directivity is roughly set by the non-power-feeding side control means 280 (see the region G1). ) Further directivity control is performed by the power supply side control means 220 and 250 (see the region G2), and by using these together, the directivity can be sharpened (see the region G). Moreover, the flexibility as the directivity control system can be improved.

上記実施形態における無線通信装置１においては、初期制御手段Ｓ５は、初期状態として、ｍ個のアンテナ１０１のうち隣り合うアンテナ１０１それぞれのもつ指向性が互いに一部重なり合うように各アンテナ１０１を制御することを特徴とする。   In the wireless communication device 1 in the above embodiment, the initial control unit S5 controls each antenna 101 so that the directivities of the adjacent antennas 101 among the m antennas 101 partially overlap each other as an initial state. It is characterized by that.

隣り合う各アンテナ１０１の指向性が重なり合っていない状態では、無線通信装置１に対する他の無線通信装置３０１からの信号がたまたま当該重なっていない領域にのみ到達した場合これを検知できず、通信不可能となる。本実施形態の無線通信装置１においては初期状態における隣り合う各アンテナ１０１の指向性（領域）を重なり合わせておく（図８参照）ことにより、上記弊害を回避して確実に通信を行うことができる。   In a state where the directivities of the adjacent antennas 101 do not overlap, if a signal from another wireless communication device 301 to the wireless communication device 1 happens to reach only the non-overlapping area, this cannot be detected and communication is impossible. It becomes. In the wireless communication device 1 according to the present embodiment, the directivity (region) of each adjacent antenna 101 in the initial state is overlapped (see FIG. 8), thereby making it possible to reliably perform communication while avoiding the above-described adverse effects. it can.

なお、本実施形態は、上記に限られず、種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順を追って説明する。   In addition, this embodiment is not restricted above, A various deformation | transformation is possible. Hereinafter, such modifications will be described in order.

（１）隣り合う複数のアンテナを選択するようにした場合
すなわち、上記実施形態において、図１０に示したフローのステップＳ１３５、ステップＳ１４０、ステップＳ１５０において複数のＮ本のアンテナを用いるように制御するとき、必ず互いに隣り合う一群のアンテナとなるように選択する場合である。この変形例を図１７を用いて説明する。 (1) When a plurality of adjacent antennas are selected In other words, in the above embodiment, control is performed so that a plurality of N antennas are used in steps S135, S140, and S150 of the flow shown in FIG. In this case, the selection is always made to be a group of antennas adjacent to each other. This modification will be described with reference to FIG.

図１７において、６つのアンテナ１０１Ａ〜１０１Ｅを備える無線通信装置１が、まず他の無線通信装置３０１と２つのアンテナ１０１Ｅ，１０１Ｆにより通信を行い、その後、さらに他の無線通信装置３０２と通信を行う場合を考える。   In FIG. 17, a wireless communication device 1 including six antennas 101A to 101E first communicates with another wireless communication device 301 by using two antennas 101E and 101F, and then further communicates with another wireless communication device 302. Think about the case.

当該無線通信装置３０２との通信において、図１７に示すように、隣り合うアンテナでないアンテナ１０１Ｂ，１０１Ｄを用いて通信を行ったとすると、さらに他の無線通信装置３０３がアンテナ１０１Ｃ，１０１Ｄの方向から通信しようとした場合に、使用されていないアンテナ１０１Ｃに対し、上記アンテナ１０１Ｄと無線通信装置３０２との通信が妨害する（放射領域が一部重複する、ハッチング参照）こととなり、この結果、当該無線通信装置３０３との通信が不可能となる。   In communication with the wireless communication device 302, as shown in FIG. 17, if communication is performed using antennas 101B and 101D that are not adjacent antennas, another wireless communication device 303 communicates from the direction of the antennas 101C and 101D. When trying to do so, communication between the antenna 101D and the wireless communication device 302 is hindered with respect to the antenna 101C that is not being used (see the hatching where radiation areas partially overlap). Communication with the device 303 becomes impossible.

これに対し、上記ステップＳ１３５、ステップＳ１４０、ステップＳ１５０において必ず互いに隣り合う複数のアンテナを選択するようにすれば、上述の例では無線通信装置３０２との通信において隣り合うアンテナ１０１Ｂ，１０１Ｃを用いることとなる結果、上記無線通信装置３０３とは少なくともアンテナ１０１Ｄを用いて（他から妨害されることなく）通信可能となる。なお、通信相手が移動するような場合にも有効となる。   On the other hand, if a plurality of adjacent antennas are always selected in steps S135, S140, and S150, adjacent antennas 101B and 101C are used in communication with the wireless communication apparatus 302 in the above example. As a result, communication with the wireless communication device 303 is possible using at least the antenna 101D (without being disturbed by others). This is also effective when the communication partner moves.

（２）ＭＩＭＯ方式に、ＳＴＣ、ＳＤＭ、ＯＦＤＭ等をさらに組み合わせる場合
上記実施形態においては、図１０に示すフローにおいてステップＳ１５０でＭＩＭＯ通信を行うように制御するとき、特にその詳細については説明しなかったが、このＭＩＭＯ通信制御においては公知の時空間符号化方式（ＳＴＣ）又は空間分割多重方式（ＳＤＭ）の手法とすればよい。また、公知の直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ）の手法を適宜組み合わせるようにしてもよい。 (2) When further combining STC, SDM, OFDM, etc. with the MIMO scheme In the above embodiment, when controlling to perform MIMO communication in step S150 in the flow shown in FIG. However, in this MIMO communication control, a known space-time coding (STC) or space division multiplexing (SDM) technique may be used. Further, known orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) techniques may be combined as appropriate.

本変形例における無線通信装置１においては、通信方式制御手段Ｓ１００は、通信方式を、時空間符号化方式又は空間分割多重方式、及び直交周波数分割多重方式のうち、少なくともいずれか一方をさらに組み合わせた通信方式に制御することを特徴とする。   In the wireless communication device 1 according to the present modification, the communication method control unit S100 further combines at least one of a space-time coding method, a space division multiplexing method, and an orthogonal frequency division multiplexing method. It is characterized by controlling to a communication system.

これにより、送信したい時系列データに対して時間領域と空間領域で信号を組み替えて伝送する制御（＝時空間符号化方式；ＳＴＣ）や、送信のアンテナ素子ごとに等電力で別々の情報を乗せて伝送する制御（＝空間分割多重方式；ＳＤＭ）や、広周波数帯域情報を狭周波数帯域の多数のサブチャネルに展開するマルチキャリア伝送制御（＝直交周波数分割多重方式；ＯＦＤＭ）等を実現し、通信相手と効率のよい通信を確実に行うことができる。   As a result, time-series data to be transmitted can be transmitted by rearranging signals in the time domain and space domain (= space-time coding scheme; STC), and different information can be placed with equal power for each transmitting antenna element. Transmission control (= space division multiplexing scheme; SDM), multi-carrier transmission control (= orthogonal frequency division multiplexing scheme: OFDM), etc. that expands wide frequency band information to a number of subchannels in a narrow frequency band, etc. Efficient communication with the communication partner can be reliably performed.

上記実施形態における無線通信装置１は、多入力多出力方式の無線通信システムＳに使用可能な無線通信装置１であって、ｍを２以上の整数として、複数のアンテナ素子Ｐ０〜Ｐ６をそれぞれ有するｍ個のアンテナ１０１と、これらｍ個のアンテナ１０１全体で実現する指向性を、所定の初期状態となるように各アンテナを制御するステップＳ５の手順と、このステップＳ５で実現した初期状態における他の無線通信装置３０１との初期通信内容に応じて、当該他の無線通信装置３０１との通信における通信条件を設定するステップＳ１００の手順とを有する。   The wireless communication device 1 in the above embodiment is a wireless communication device 1 that can be used for the wireless communication system S of the multiple input multiple output system, and has a plurality of antenna elements P0 to P6, where m is an integer of 2 or more. The m antennas 101 and the directivity realized by the m antennas 101 as a whole, the procedure of step S5 for controlling each antenna so as to be in a predetermined initial state, and the other in the initial state realized in step S5. According to the initial communication content with the other wireless communication device 301, the procedure of step S100 for setting communication conditions in communication with the other wireless communication device 301 is included.

通信開始前においてまずステップＳ５で６個のアンテナ１０１Ａ〜Ｆ全体による指向性が所定の初期状態とされる。そして、この初期状態において他の無線通信装置３０１と通信を行ったその初期通信内容に応じ、ステップＳ１００で、その後の当該他の無線通信装置３０１との通信条件が設定される。これにより、多入力多出力方式を実現可能な性能を備えていながらも、他の無線通信装置３０１との初期通信内容によっては当該多入力多出力方式の通信にはこだわらず、当該他の無線通信装置３０１に合致した通信態様で無線通信を実行することができる。この結果、種々様々の通信相手に対応した効率のよい通信を確実に実現することができる。   Before the start of communication, first, in step S5, the directivity of all the six antennas 101A to 101F is set to a predetermined initial state. Then, in accordance with the initial communication content that has been communicated with the other wireless communication device 301 in this initial state, the subsequent communication conditions with the other wireless communication device 301 are set in step S100. Thereby, while having the performance capable of realizing the multi-input multi-output method, depending on the initial communication content with the other wireless communication device 301, the other wireless communication is not concerned with the communication of the multi-input multi-output method. Wireless communication can be executed in a communication mode that matches the device 301. As a result, it is possible to reliably realize efficient communication corresponding to various communication partners.

本発明の一実施形態の無線通信装置を備えた無線通信システムの全体概略を表すシステム構成図である。1 is a system configuration diagram illustrating an overall outline of a wireless communication system including a wireless communication device according to an embodiment of the present invention. 図１に示したアンテナの詳細構造を表す斜視図である。It is a perspective view showing the detailed structure of the antenna shown in FIG. 図１及び図２に示したアンテナの制御系を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the control system of the antenna shown in FIG.1 and FIG.2. 図１に示した制御装置の詳細構成を表す機能ブロック図である。It is a functional block diagram showing the detailed structure of the control apparatus shown in FIG. 図４に示した構成のうち送信側に係る機能の詳細構成を表す機能ブロック図である。FIG. 5 is a functional block diagram illustrating a detailed configuration of functions related to a transmission side in the configuration illustrated in FIG. 4. 図４に示した構成のうち受信側に係る機能の詳細構成を表す機能ブロック図である。FIG. 5 is a functional block diagram illustrating a detailed configuration of functions related to a reception side in the configuration illustrated in FIG. 4. 図１に示した制御装置の全体制御部が実行する制御手順を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the control procedure which the whole control part of the control apparatus shown in FIG. 1 performs. 初期設定後の待受け待機状態における電波放射態様を模式的に表す説明図である。It is explanatory drawing which represents typically the electromagnetic wave radiation | emission mode in the standby standby state after initial setting. ステップＳ１００の詳細手順を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the detailed procedure of step S100. 他の無線通信装置との通信態様を模式的に表す説明図である。It is explanatory drawing which represents typically a communication aspect with another radio | wireless communication apparatus. 他の無線通信装置との通信態様を模式的に表す説明図である。It is explanatory drawing which represents typically a communication aspect with another radio | wireless communication apparatus. ＭＩＭＯ通信の挙動を概念的に表す概念的説明図である。It is a conceptual explanatory drawing which represents the behavior of MIMO communication conceptually. さらに他の無線通信装置との通信態様を模式的に表す説明図である。It is explanatory drawing which represents typically a communication aspect with another radio | wireless communication apparatus. 無線通信装置の実際の適用例を表した図である。It is a figure showing the example of actual application of a radio | wireless communication apparatus. 無線通信装置の別の適用例を表した図である。It is a figure showing another example of application of a radio | wireless communication apparatus. 無給電側制御手段と給電側制御手段とによる指向性制御特性のイメージを概念的に表す図である。It is a figure which represents notionally the image of the directivity control characteristic by a non-power feeding side control means and a power feeding side control means. 隣り合う複数のアンテナを選択するようにした変形例を表す図である。It is a figure showing the modification which selected the some adjacent antenna.

符号の説明Explanation of symbols

１ 無線通信装置（無線送信装置；無線受信装置）
１０１Ａ〜Ｆ アンテナ
２００ 制御装置
２０１ 全体制御部
３０１ 無線通信装置
３０２ 無線通信装置
３０３ 無線通信装置
Ｐ０ 給電アンテナ素子（給電素子、アンテナ素子）
Ｐ１〜６ 無給電アンテナ素子（無給電素子、アンテナ素子）
Ｓ 無線通信システム 1 Wireless communication device (wireless transmitter; wireless receiver)
101A to F Antenna 200 Control device 201 Overall control unit 301 Wireless communication device 302 Wireless communication device 303 Wireless communication device P0 Feed antenna element (feed element, antenna element)
P1-6 Parasitic antenna elements (parasitic elements, antenna elements)
S wireless communication system

Claims (11)

多入力多出力方式の無線通信システムに使用可能な無線通信装置であって、
ｍを２以上の整数として、複数のアンテナ素子をそれぞれ有するｍ個のアンテナと、
これらｍ個のアンテナ全体で実現する指向性を、所定の初期状態となるように各アンテナを制御する初期制御手段と、
この初期制御手段で実現した前記初期状態における他の無線通信装置との初期通信内容に応じて、当該他の無線通信装置との通信における通信条件を設定する通信条件制御手段と
を有することを特徴とする無線通信装置。 A wireless communication apparatus that can be used in a multiple-input multiple-output wireless communication system,
m antennas each having a plurality of antenna elements, where m is an integer greater than or equal to 2,
Initial control means for controlling each antenna so that the directivity realized by all these m antennas is in a predetermined initial state;
Communication condition control means for setting a communication condition in communication with the other wireless communication device in accordance with the initial communication content with the other wireless communication device in the initial state realized by the initial control means. A wireless communication device. 請求項１記載の無線通信装置において、
前記通信条件制御手段は、前記通信条件として、通信方式を、前記多入力多出力方式、又は適応アレー方式、若しくはダイバーシチ方式のいずれかの通信方式に制御する通信方式制御手段を有することを特徴とする無線通信装置。 The wireless communication device according to claim 1, wherein
The communication condition control means includes communication method control means for controlling the communication method to be any one of the multi-input multi-output method, the adaptive array method, or the diversity method as the communication condition. Wireless communication device. 請求項２記載の無線通信装置において、
前記通信方式制御手段は、前記他の無線通信装置が１つのアンテナ素子からなるアンテナを備えている場合には、前記通信方式を適応アレー方式とすることを特徴とする無線通信装置。 The wireless communication device according to claim 2, wherein
The communication method control means, when the other wireless communication device is provided with an antenna composed of one antenna element, makes the communication method an adaptive array method. 請求項２又は３記載の無線通信装置において、
前記通信方式制御手段は、通信方式を、時空間符号化方式又は空間分割多重方式、及び直交周波数分割多重方式のうち、少なくともいずれか一方をさらに組み合わせた通信方式に制御することを特徴とする無線通信装置。 The wireless communication device according to claim 2 or 3,
The communication method control means controls the communication method to a communication method further combining at least one of a space-time coding method, a space division multiplexing method, and an orthogonal frequency division multiplexing method. Communication device. 請求項１乃至４のいずれか１項記載の無線通信装置において、
前記通信条件制御手段は、Ｎを１以上ｍ以下の整数として、前記通信条件として、使用する前記アンテナの個数をＮに設定するアンテナ数制御手段を有することを特徴とする無線通信装置。 The wireless communication device according to any one of claims 1 to 4,
The communication condition control means includes an antenna number control means for setting N as an integer of 1 to m and setting the number of antennas to be used as N as the communication condition. 請求項１乃至５のいずれか１項記載の無線通信装置において、
前記通信条件制御手段は、前記通信条件として、前記アンテナ数制御手段の設定したアンテナの個数に基づき、それ以外の残余の各アンテナにおける前記複数のアンテナ素子による指向性を所定の態様に制御する指向性制御手段を有することを特徴とする無線通信装置。 The wireless communication apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The communication condition control means controls the directivity by the plurality of antenna elements in each of the remaining antennas in a predetermined manner based on the number of antennas set by the antenna number control means as the communication condition. A wireless communication apparatus comprising a control unit. 請求項１乃至５のいずれか１項記載の無線通信装置において、
前記通信条件制御手段は、前記通信条件として、前記アンテナ数制御手段の設定したアンテナの個数に基づき、それ以外の残余のアンテナへの給電を停止する給電制御手段を有することを特徴とする無線通信装置。 The wireless communication apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The communication condition control means includes a power supply control means for stopping power supply to the remaining antennas based on the number of antennas set by the antenna number control means as the communication condition. apparatus. 請求項１乃至７のいずれか１項記載の無線通信装置において、
前記アンテナの前記複数のアンテナ素子は、
信号が給電される給電素子と、この給電素子から所定間隔離れて設けられ、信号が給電されない少なくとも１つの無給電素子とを含んでおり、
誘電体に封入又は装荷され、互いに所定の間隔に配置されていることを特徴とする無線通信装置。 The wireless communication apparatus according to any one of claims 1 to 7,
The plurality of antenna elements of the antenna are
A feeding element to which a signal is fed, and at least one parasitic element that is provided at a predetermined interval from the feeding element and is not fed with a signal,
A wireless communication device, wherein the wireless communication device is sealed or loaded in a dielectric and arranged at a predetermined interval. 請求項８記載の無線通信装置において、
前記通信条件制御手段は、
前記通信条件として、前記ｍ個のアンテナに備えられた前記給電素子の指向性を制御する給電側制御手段と、
前記通信条件として、前記ｍ個のアンテナに備えられた前記無給電素子の指向性を制御する無給電側制御手段と
を有することを特徴とする無線通信装置。 The wireless communication apparatus according to claim 8, wherein
The communication condition control means includes
As the communication condition, power supply side control means for controlling the directivity of the power supply element provided in the m antennas;
A wireless communication apparatus comprising: a parasitic power control unit that controls directivity of the parasitic elements provided in the m antennas as the communication condition. 請求項１乃至９のいずれか１項記載の無線通信装置において、
前記初期制御手段は、前記初期状態として、ｍ個のアンテナのうち隣り合うアンテナそれぞれのもつ指向性が互いに一部重なり合うように各アンテナを制御することを特徴とする無線通信装置。 The wireless communication apparatus according to any one of claims 1 to 9,
The wireless communication apparatus according to claim 1, wherein the initial control means controls the antennas so that the directivities of the adjacent antennas of the m antennas partially overlap each other as the initial state. 無線送信装置及び無線受信装置を備え、多入力多出力方式の通信が可能な無線通信システムであって、
前記無線送信装置及び前記無線受信装置の少なくとも一方が、
ｍを２以上の整数としたとき、誘電体に封入又は装荷され互いに所定の間隔に配置された複数のアンテナ素子をそれぞれ有するｍ個のアンテナと、
これらｍ個のアンテナ全体で実現する指向性を、所定の初期状態となるように各アンテナを制御する初期制御手段と、
この初期制御手段で実現した前記初期状態における他の無線通信装置との初期通信内容に応じて、当該他の無線通信装置との通信における通信条件を設定する通信条件制御手段と
を有することを特徴とする無線通信システム。
A wireless communication system including a wireless transmission device and a wireless reception device, capable of multi-input multiple-output communication,
At least one of the wireless transmitter and the wireless receiver is
When m is an integer of 2 or more, m antennas each having a plurality of antenna elements enclosed or loaded in a dielectric and arranged at predetermined intervals from each other;
Initial control means for controlling each antenna so that the directivity realized by all these m antennas is in a predetermined initial state;
Communication condition control means for setting a communication condition in communication with the other wireless communication device in accordance with the initial communication content with the other wireless communication device in the initial state realized by the initial control means. A wireless communication system.
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