JP2014150564A - 無線通信装置、無線通信方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナ構成を柔軟に変更して、良好な通信状態を提供する。
【解決手段】複数のアンテナの物理的な構成として、各アンテナ間の物理的な距離や、各アンテナが送受信する信号の偏波方向を特定し、その特定結果に基づいて、使用するアンテナの組み合わせを選択する。あるいは、複数種類のアンテナの組み合わせごとに、受信品質を検知し、検知された受信品質の比較結果に応じて、使用するアンテナの組み合わせを選択する。複数のアンテナに対応して送受信する信号の処理を行う複数の信号処理回路がある場合に、選択されたアンテナの組み合わせに基づいて、使用されない回路への電力供給を停止する。あるいは、選択されないアンテナ、及び、そのアンテナに対応づけられた信号処理回路を用いて、特定の通信対象又は他の通信対象との間で通信を行うための設定値を取得する。
【選択図】図２

Description

本発明は、空間多重により通信を行う際のアンテナ構成を変更可能な無線通信装置、無線通信方法及びプログラムに関する。

第３世代移動体通信システムの国際標準化団体である３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）において、Ｅ−ＵＴＲＡ（Ｅｖｏｌｕｔｅｄ−ＵＭＴＳ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ）の規格化が進められている。Ｅ−ＵＴＲＡは、第３．５世代にあたるＵＴＲＡの高速化を図るもので、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）とも呼ばれる第３．９世代に位置する。

ＬＴＥでは、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）といった空間多重により通信を行い、高速大容量の情報伝送を実現するとともに、周波数利用効率の向上を図っている。さらに空間多重数が多く、帯域の広い第４世代にあたるＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄも検討されている。ＭＩＭＯは、複数のアンテナを使用して空間多重によりパスを増加させ、スループットの向上を図る通信方式である。また、同じ周波数を使用することで、周波数利用効率も良好な通信方式である。ここで、ＭＩＭＯにおいて入力の数がａ、出力の数がｂであるものを、ａ×ｂＭＩＭＯとも称する。例えばＬＴＥでは、基地局のアンテナ数（最大空間多重数）及び、端末のアンテナ数は２（最大４）となり、２×２ＭＩＭＯ（最大４×４ＭＩＭＯ）である。

ＬＴＥにおける端末は、システム固有及びセル固有の制御情報を全体に報知する共通制御チャネルであるＰＢＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｃｈａｎｎｅｌ）に含まれる情報から、基地局のアンテナ数を得る。この端末は、ＲＳ（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）を用いて、各々のアンテナで受信したＲＳから空間行列を算出し、ＰＵＣＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＣＨａｎｎｅｌ）を用いて、ＰＭＩ（Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ Ｍａｔｒｉｘ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、ＲＩ（Ｒａｎｋ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、ＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を基地局に通知する。基地局はＰＭＩ、ＲＩ、ＣＱＩ情報に基づき、プリコーディング、送信モードを決定し、ＰＤＣＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＣＨａｎｎｅｌ）を用いて、決定結果を端末へと通知する。

例えば、相関が低く、使用できる空間多重数が多い場合には、ＤＬ（Ｄｏｗｎ Ｌｉｎｋ）において最大約３００Ｍｂｐｓの通信が可能になる。その一方で、電波環境が悪い場合には、基地局は送信モードを送信ダイバシティとして通信を行う。後者の場合には、２つのアンテナポートから同一のデータを送信することで、スループットの向上は見込めないが、冗長性を高めて安定した通信が可能になる。

特許文献１には、１つのアンテナを用いた通信と、複数のアンテナを用いた通信を行うための構成が開示されている。

特開２００８−１６６８５５号公報

移動体通信の高速化に伴い、ＭＩＭＯに代表される空間多重を用いることにより、スループットと周波数利用効率の更なる向上が図られている。その一方で、空間多重数を増やせば、アンテナ数が増加したり、信号処理量の増大により消費電力が増加したりするといった、様々な問題が生じる。そのため、移動体通信に用いられる携帯端末に搭載できるアンテナ数には限界がある。

そこで、例えば高速大容量の情報伝送が必要な状況に応じて、アンテナ数を増やして通信を行うことなどが望まれる。しかしながら、特許文献１に記載された技術は、例えば携帯電話機の電池パックや充電器に外付けアンテナ素子を設けるといった、アンテナの搭載箇所に関するものである。そのため、様々な状況に応じて柔軟にアンテナ構成を変更して良好な通信状態を維持することは困難である。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、空間多重による通信を行うために使用するアンテナ構成を、様々な状況に応じて柔軟に変更して、良好な通信状態を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本願の第１の観点に係る無線通信装置は、
複数のアンテナが含まれるアンテナセットを有し、空間多重により通信を行う無線通信装置であって、
前記アンテナセットから、空間多重による通信で使用するアンテナの組み合わせとして、対向する通信対象のアンテナ数と同数以下となるアンテナの組み合わせを選択するアンテナ選択手段と、
前記アンテナ選択手段によって選択されたアンテナの組み合わせにより通信を行うための信号処理を実行する信号処理手段と、
前記複数のアンテナの物理的な構成を特定するアンテナ構成特定手段とを備え、
前記アンテナ選択手段は、前記アンテナ構成特定手段によって特定された構成に基づいて、使用するアンテナの組み合わせを選択する、
ことを特徴とする。

前記アンテナ構成特定手段は、前記複数のアンテナの物理的な構成として、各アンテナ間の物理的な距離を特定し、
前記アンテナ選択手段は、前記アンテナ構成特定手段によって特定された各アンテナ間の物理的な距離が最大となるアンテナの組み合わせを選択してもよい。

前記アンテナ構成特定手段は、前記複数のアンテナの物理的な構成として、各アンテナが送受信する無線信号の偏波方向を特定し、
前記アンテナ選択手段は、前記アンテナ構成特定手段によって特定された偏波方向が異なるアンテナの組み合わせを選択してもよい。

上記目的を達成するため、本願の第２の観点に係る無線通信装置は、
複数のアンテナが含まれるアンテナセットを有し、空間多重により通信を行う無線通信装置であって、
前記アンテナセットから、空間多重による通信で使用するアンテナの組み合わせとして、対向する通信対象のアンテナ数と同数以下となるアンテナの組み合わせを選択するアンテナ選択手段と、
前記アンテナ選択手段によって選択されたアンテナの組み合わせにより通信を行うための信号処理を実行する信号処理手段と、
複数種類のアンテナの組み合わせごとに、受信品質を検知する受信品質検知手段とを備え、
前記アンテナ選択手段は、前記受信品質検知手段によって検知された受信品質の比較結果に応じて、使用するアンテナの組み合わせを選択する、
ことを特徴とする。

当該無線通信装置の通信環境における所定の変化量を検知する通信環境検知手段を備え、
前記アンテナ選択手段は、選択するアンテナの組み合わせを変更する周期を、前記通信環境検知手段によって検知された変化量が予め定めた基準値以下であるか否かに応じて異ならせてもよい。

当該無線通信装置の通信環境における所定の変化量の時間変動を検知する通信環境変動検知手段を備え、
前記アンテナ選択手段は、選択するアンテナの組み合わせを変更する周期を、前記通信環境変動検知手段によって検知された変化量の時間変動が予め定めた基準値以下であるか否かに応じて異ならせてもよい。

前記信号処理手段は、前記アンテナセットに含まれる複数のアンテナに対応して、送受信する信号の処理を行う複数の信号処理回路を含み、
前記アンテナ選択手段によって選択されたアンテナの組み合わせに基づいて、前記複数の信号処理回路のうちで使用されない回路への電力供給を停止してもよい。

前記信号処理手段は、前記アンテナセットに含まれる複数のアンテナに対応して、送受信する信号の処理を行う複数の信号処理回路を含み、
前記アンテナ選択手段によって選択されないアンテナ、及び、当該アンテナに対応づけられた信号処理回路を用いて、前記通信対象又は他の通信対象との間で通信を行うための設定値を取得してもよい。

前記アンテナセットは、
隣り合う各々のアンテナの偏波方向が互いに直交する複数の第１アンテナを有する第１アンテナセットと、
隣り合う各々のアンテナの偏波方向が互いに直交する複数の第２アンテナを有する第２アンテナセットとを含んでもよい。

前記アンテナセットは、
送受信する信号の偏波方向が互いに同一となる複数の第１アンテナを有する第１アンテナセットと、
送受信する信号の偏波方向が互いに同一となる複数の第２アンテナを有する第２アンテナセットとを含み、
前記複数の第１アンテナが送受信する信号の偏波方向と、前記複数の第２アンテナが送受信する信号の偏波方向が互いに直交してもよい。

前記第１アンテナセット又は前記第２アンテナセットは、当該無線通信装置に対して着脱可能に構成され、
前記第１アンテナセット又は前記第２アンテナセットが当該無線通信装置に対して装着されたか否かを検知する装着検知手段を備えてもよい。

前記アンテナ選択手段は、一定の偏波方向を有する信号を常に送受信するようアンテナの組み合わせを選択してもよい。

上記目的を達成するため、本願の第３の観点に係る無線通信方法は、
複数のアンテナが含まれるアンテナセットを用いて、空間多重により通信を行う無線通信方法であって、
前記アンテナセットから、空間多重による通信で使用するアンテナの組み合わせとして、対向する通信対象のアンテナ数と同数以下となるアンテナの組み合わせを選択するアンテナ選択ステップと、
前記アンテナ選択ステップにて選択したアンテナの組み合わせにより通信を行うための信号処理を実行する信号処理ステップと、
前記複数のアンテナの物理的な構成を特定するアンテナ構成特定ステップとを備え、
前記アンテナ選択ステップは、前記アンテナ構成特定ステップにて特定した構成に基づいて、使用するアンテナの組み合わせを選択する、
ことを特徴とする。

上記目的を達成するため、本願の第４の観点に係る無線通信方法は、
複数のアンテナが含まれるアンテナセットを用いて、空間多重により通信を行う無線通信方法であって、
前記アンテナセットから、空間多重による通信で使用するアンテナの組み合わせとして、対向する通信対象のアンテナ数と同数以下となるアンテナの組み合わせを選択するアンテナ選択ステップと、
前記アンテナ選択ステップにて選択したアンテナの組み合わせにより通信を行うための信号処理を実行する信号処理ステップと、
複数種類のアンテナの組み合わせごとに、受信品質を検知する受信品質検知ステップとを備え、
前記アンテナ選択ステップは、前記受信品質検知ステップにて検知した受信品質の比較結果に応じて、使用するアンテナの組み合わせを選択する、
ことを特徴とする。

上記目的を達成するため、本願の第５の観点に係るプログラムは、
複数のアンテナが含まれるアンテナセットを用いて、空間多重により通信を行う無線通信装置を制御するコンピュータを、
前記複数のアンテナの物理的な構成を特定するアンテナ構成特定手段と、
前記アンテナセットから、空間多重による通信で使用するアンテナの組み合わせとして、対向する通信対象のアンテナ数と同数以下となるアンテナの組み合わせを、前記アンテナ構成特定手段によって特定された構成に基づいて選択するアンテナ選択手段と、
前記アンテナ選択手段によって選択されたアンテナの組み合わせにより通信を行うための信号処理を実行する信号処理手段、
として機能させる。

上記目的を達成するため、本願の第６の観点に係るプログラムは、
複数のアンテナが含まれるアンテナセットを用いて、空間多重により通信を行う無線通信装置を制御するコンピュータを、
複数種類のアンテナの組み合わせごとに、受信品質を検知する受信品質検知手段と、
前記アンテナセットから、空間多重による通信で使用するアンテナの組み合わせとして、対向する通信対象のアンテナ数と同数以下となるアンテナの組み合わせを、前記受信品質検知手段によって検知された受信品質の比較結果に応じて選択するアンテナ選択手段と、
前記アンテナ選択手段によって選択されたアンテナの組み合わせにより通信を行うための信号処理を実行する信号処理手段、
として機能させる。

本発明によれば、アンテナ構成を柔軟に変更して、空間多重による良好な通信状態を提供することができる。

本発明の実施形態に係る端末の構成例を示す図である。 外部アンテナを接続した端末の構成例を示す図である。 アンテナスイッチの構成例を示す図である。 制御部の構成例を示す図である。 基地局のアンテナ数を示す図である。 通信データ量や電池残量に応じてアンテナ構成を変更する処理の一例を示すフローチャートである。 偏波方向が直交するアンテナの構成例を示す図である。 偏波方向が異なるアンテナの構成例を示す図である。 所定の測定結果に基づいてアンテナを選択する処理の一例を示すフローチャートである。 受信品質レポートに基づいてアンテナを選択する処理の一例を示すフローチャートである。 センサを付属した端末の構成例を示す図である。 アンテナを内蔵したクレードルの構成例を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態を詳細に説明する。図１は、無線通信装置への適用例として、Ｅ−ＵＴＲＡにおけるＭＩＭＯ方式を用いた携帯端末機器の一構成例を示している。

図１に示す端末０は携帯端末機器としての無線通信装置であり、アンテナ選択部２と、ＲＦスイッチ４と、信号処理部５と、制御部６と、接続部７と、アンテナ１１及びアンテナ１２と、ＲＦ部３１及びＲＦ部３２とを備えている。図１に示す構成例では、アンテナ１１及びアンテナ１２が端末０に内蔵されて、各々が無線信号を受信できるように設置されている。

アンテナ選択部２は、端末０に内蔵のアンテナ１１及びアンテナ１２や接続部７と、ＲＦ部３１及びＲＦ部３２とを、接続又は未接続にするスイッチである。ＲＦ部３１及びＲＦ部３２はそれぞれ、アンテナ１１及びアンテナ１２を含む各アンテナで受信した各々２系統（最大４系統）の高周波信号を周波数変換する性能を持つ。そして、ＲＦ部３１及びＲＦ部３２はそれぞれ、２つの入力ｘ及び入力ｙを有している。以下では、ＲＦ部３１の入力ｘをＲＦ部３１ｘとも記し、ＲＦ部３１の入力ｙをＲＦ部３１ｙとも記す。ＲＦ部３２についても同様に、入力ｘをＲＦ部３２ｘとも記し、入力ｙをＲＦ部３２ｙとも記す。

また、ＲＦ部３１及びＲＦ部３２はそれぞれ、例えばＬＮＡ（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）といった増幅器を備え、受信信号を増幅することができるようにしてもよい。加えて、ＲＦ部３１及びＲＦ部３２はそれぞれ、重み付けが可能な減衰器を備え、受信信号の振幅を調整することができるようにしてもよい。さらに、ＲＦ部３１及びＲＦ部３２はそれぞれ、例えば遅延回路を用いた移相器を備え、受信信号の位相を調整することができるようにしてもよい。このように、ＲＦ部３１及びＲＦ部３２は、信号処理部５による復調処理等の前段階として、受信信号に対して各種の信号処理を実行できるものであればよい。なお、ＲＦ部３１及びＲＦ部３２は、信号処理部５による変調処理等の後段階として、送信信号に対して各種の信号処理を実行できるものであってもよい。

ＲＦスイッチ４は、信号処理部５の入力５２をグランドへ接地可能にするスイッチである。信号処理部５は、ＲＦ部３１及びＲＦ部３２の出力信号を処理する。例えば、信号処理部５は、ＲＦ部３１及びＲＦ部３２の出力信号を用いて、直交検波、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換、高速フーリエ変換等の信号処理を実行して、複数のサブキャリアで伝送されたデータを復調及び復号することができればよい。制御部６は、各部の設定やオン／オフ等といった、各種の制御を行う。接続部７は、端末０と外部機器を接続するためのものである。

図２は、外部アンテナを端末０に接続した際の構成例を示している。外部アンテナ１３及び外部アンテナ１４は、接続部７と接続（着脱）できる構成（例えば差込プラグなど）を有し、アンテナ１１やアンテナ１２と同様な周波数特性を持つ。制御部６は、外部アンテナ１３及び外部アンテナ１４が接続（装着）されたことを、例えば接続部７の電気的特性の変化や、スイッチ等により、検知することができればよい。外部アンテナ１３及び外部アンテナ１４を接続（装着）することにより、２系統だけでなく、４系統までの信号を送受信することができ、空間多重による通信で使用するアンテナの組み合わせを、柔軟に変更することができる。また、アンテナ１１とアンテナ１２の組み合わせが選択されるときには、外部アンテナ１３及び外部アンテナ１４を取り外すことで、端末０の省スペース化（小型化）を図ることができる。

図３は、アンテナ選択部２の構成例を示している。図３（ａ）に示す構成例において、アンテナ選択部２は、アンテナ１１で受信した信号を、常にＲＦ部３１の入力ｘ（ＲＦ部３１ｘ）へと伝送（出力）する。そして、図３（ａ）に示すアンテナ選択部２は、３つのアンテナスイッチ２２〜２４を備えている。アンテナスイッチ２２は、アンテナ１２、外部アンテナ１３、外部アンテナ１４のいずれかで受信した信号を、ＲＦ部３１の入力ｙ（ＲＦ部３１ｙ）へと伝送（出力）するように切替可能である。したがって、アンテナ１１との相関が低いアンテナを、アンテナ１１とともに使用するアンテナとして選択することができる。アンテナスイッチ２３は、外部アンテナ１３で受信した信号を、ＲＦ部３２の入力ｘ（ＲＦ部３２ｘ）へと伝送（出力）するか否かを切替可能であり、ＲＦ部３２の入力ｘに外部アンテナ１３を接続するか、グランドとなる端子ｄを接続するかを選択することができる。アンテナスイッチ２４は、外部アンテナ１４で受信した信号を、ＲＦ部３２の入力ｙ（ＲＦ部３２ｙ）へと伝送（出力）するか否かを切替可能であり、ＲＦ部３２の入力ｙに外部アンテナ１４を接続するか、グランドとなる端子ｄを接続するかを選択することができる。

このように、アンテナスイッチ２３やアンテナスイッチ２４においては、ＲＦ部３２の入力ｘや入力ｙをグランドに接続することができる。これにより、ＲＦ部３２を停止（オフ）させたときに、外部アンテナ１３や外部アンテナ１４で受信した信号が回路基板やＲＦ部３２へと入力されることを回避して、妨害信号の発生を防止できる。

なお、アンテナ選択部２として、図３（ｂ）に例示するような構成を有するアンテナ選択部２０１が用いられてもよい。図３（ｂ）に示す構成例において、アンテナ選択部２０１は、各アンテナと各ＲＦ部との接続を自在に選択することができる。すなわち、アンテナ選択部２０１では、アンテナ１１がＲＦ部３１の入力ｘ（ＲＦ部３１ｘ）には直結されていない点などにおいて、図３（ａ）に示したアンテナ選択部２の構成とは異なっている。図３（ｂ）に示すアンテナ選択部２０１は、４つのアンテナスイッチ２１１〜２４１を備えている。各アンテナスイッチ２１１〜２４１は、４本のアンテナ（アンテナ１１、アンテナ１２、外部アンテナ１３、外部アンテナ１４）と、グランドとなる端子ｄから、いずれかを選択して、対応するＲＦ部の入力に接続するように切替可能である。こうしたアンテナ選択部２０１の構成により、選択可能なアンテナの組み合わせが多様化するので、使用するアンテナの組み合わせを柔軟に選択して、空間多重を用いたより良好な通信を行うことが可能になる。

端末０では、空間多重による通信を行うために使用するアンテナの組み合わせを、様々な状況に応じて柔軟に変更して、良好な通信状態を確立する。そのために、端末０に内蔵又は外付けの記憶部（例えばフラッシュメモリ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、光ディスク記憶装置あるいは光磁気ディスク記憶装置など）に記憶された動作プログラムを、制御部６が読み出して実行することで、図４に示すような機能が実現される。図４に示すように、制御部６は、アンテナ構成特定部６１、通信状態検知部６２、使用アンテナ選択設定部６３、信号処理設定部６４などとして機能すればよい。

アンテナ構成特定部６１は、アンテナ１１やアンテナ１２、外部アンテナ１３、外部アンテナ１４といった、端末０が使用可能な複数のアンテナについて、例えば物理的なアンテナ間距離や各アンテナの向き（受信偏波の向き）を示す設定データなどにより、配置等の構造を特定する。なお、アンテナ構成特定部６１は、端末０に内蔵された記憶部から設定データを読み出すことにより、アンテナの構造などを特定してもよいし、端末０の外部から入力される設定データを読み取ることにより、アンテナの構造などを特定してもよい。あるいは、端末０の製造者や使用者がアンテナの構造を示すデータを入力可能な入力部を備え、アンテナ構成特定部６１は、この入力部により入力されたデータを読み取ることにより、アンテナの構造などを特定してもよい。また、アンテナ構成特定部６１は、接続部７における外部アンテナ１３や外部アンテナ１４の接続状態を検知して、アンテナの構造などを特定できればよい。その他にも、例えば端末０が使用可能な複数のアンテナのいずれかを用いて測定用の参照信号を送信し、他のアンテナによる受信結果などに基づいて、アンテナ構成特定部６１がアンテナの構造などを特定できるようにしてもよい。

通信状態検知部６２は、端末０における通信動作の状態を検知する。例えば、通信状態検知部６２は、接続部７における外部アンテナ１３や外部アンテナ１４の接続状態、アンテナ選択部２におけるアンテナの選択設定、ＲＦ部３１及びＲＦ部３２や信号処理部５における受信信号の処理結果などに基づいて、端末０における通信動作に関する各種の状態を検知できればよい。また、通信状態検知部６２は、端末０が有する電池の充電量（残量）や、通信するデータ量、端末０の傾き、移動速度、移動方向、測定用の参照信号の送受信結果などを、通信動作に関する状態として検知してもよい。

使用アンテナ選択設定部６３は、アンテナ１１やアンテナ１２、外部アンテナ１３、外部アンテナ１４といった複数のアンテナから、空間多重による通信で使用するアンテナの組み合わせを選択するための設定を行う。例えば、使用アンテナ選択設定部６３は、アンテナ構成特定部６１により特定されたアンテナの構成（構造など）に基づいて、使用するアンテナの組み合わせに対応した選択制御信号をアンテナ選択部２に送出することなどにより、アンテナ構成を変更すればよい。また、使用アンテナ選択設定部６３は、通信状態検知部６２によって検知された端末０における通信動作の状態に基づいて、選択制御信号の送出などによりアンテナ構成を変更すればよい。

信号処理設定部６４は、使用アンテナ選択設定部６３によって選択されたアンテナの組み合わせに対応して、端末０が備える各種回路による通信信号の処理設定を行う。例えば、信号処理設定部６４は、使用アンテナ選択設定部６３が設定するアンテナの組み合わせに対応した切替制御信号をＲＦスイッチ４やＲＦ部３１及びＲＦ部３２、信号処理部５に送出することなどにより、各回路等の動作を切替制御すればよい。

以上のような構成及び機能を有する端末０の動作を説明する。まず、端末０における通常待ち受け時の処理について説明する。なお、以下に説明する各種の処理は、例えば端末０の制御部６が内蔵又は外付けの記憶部（例えばフラッシュメモリ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、光ディスク記憶装置あるいは光磁気ディスク記憶装置など）に記憶されたプログラムを読み出して実行し、端末０の各構成を制御することや、制御部６における各機能を構築することにより、実現されるものであればよい。

通常待ち受け時において、端末０に内蔵のアンテナ１１とアンテナ１２で受信した信号は、アンテナ選択部２を通り、ＲＦ部３１へ入力される。このとき、端末０では、２系統の処理が行われる。そこで、制御部６の信号処理設定部６４などにより、ＲＦ部３１をオン、ＲＦ部３２をオフにする。こうして使用されないＲＦ部３２をオフにすることにより、ＲＦ部３２への電力供給が停止され、省電力化を図ることができる。さらに制御部６は、使用アンテナ選択設定部６３などにより、アンテナ選択部２において外部アンテナ用の接続部７に接続されている端子をオープンにし、ＲＦ部３２の入力ｘ及び入力ｙをグランドに接続する。

ＲＦスイッチ４は、オフであるＲＦ部３２の出力をオープンにし、信号処理部５への入力をグランドへ接地する。ＲＦ部３１の出力は信号処理部５へ入力され、信号処理部５は基地局から送信されるＲＳから、使用できるＲＩやＰＭＩを算出し、ＣＱＩとしてＰＵＣＣＨを用いて、基地局に通知する。基地局はＰＤＣＣＨにＲＩやＰＭＩを含む、ＤＣＩをマッピングし、サブフレーム毎に端末０に通知する。信号処理部５は、基地局から通知された処理で復号を行う。こうして、２系統を使用した２×２ＭＩＭＯによる通信が可能になる。

これに対して、図２に示したように、外部アンテナ１３や外部アンテナ１４を接続部７に接続したときには、端末０が４本のアンテナ構成となることがある。このときには、端末０により４系統を使用した４×４ＭＩＭＯでの通信が可能になり、２×２ＭＩＭＯでの通信と比べて２倍の高速通信が可能になる。

ここで、基地局のアンテナ数が４本の場合について説明する。図５（ａ）は、基地局１０４のアンテナ１１４が４本の場合を例示している。この例において、最大空間多重数は４で、端末０では、制御部６の信号処理設定部６４などにより、ＲＦスイッチ４のオン制御を行うとともにＲＦ部３２をオンにする。このとき、ＲＦ部３２や信号処理部５の設定には、その設定前から既に動作しているＲＦ部３１や信号処理部５の設定値を反映させることにより、起動処理の高速化を図ってもよい。

例えば、制御部６の信号処理設定部６４は、ＲＦ部３１や信号処理部５の動作内容から、周波数帯域やシステム帯域幅、フレーム構成、ＣＰ長、セルＩＤ、ゲイン設定等といった、各種の設定を読み込んでもよい。あるいは、これらの設定は、通信状態検知部６２によって検知され、その検知結果が信号処理設定部６４に通知されてもよい。端末０は、ＲＦ部３２をオンにすることなどにより、４本のアンテナ構成となり、４系統の信号を処理可能になる。端末０は、所定の設定を行った後、基地局からＲＳを受信し、ＰＭＩ、ＲＩ、ＣＱＩを基地局に通知する。基地局は、端末０に設定を通知し、良好な電波環境であれば、４×４ＭＩＭＯによる通信を開始する。こうして、４×４ＭＩＭＯを実現可能な携帯端末機器を提供することができ、ＬＴＥのＤＬにおける最大スループットでの通信が可能になる。もっとも、ＲＦ部３２をオンにすることや、パス（チャネル）の増加に伴い、信号処理部５の負荷が増加して、消費電力が増大する。そこで、適宜、ＲＦ部３２をオフにしてもよい。

図６は、アンテナ構成を変更する処理の一例を示すフローチャートである。図６に示す処理において、端末０は、設定開始時（Ｓ１００１）に、通信するデータ量や電池残量を確認する。このときには、通信するデータ量や電池残量が多いか少ないかを判定する（Ｓ１００２）。例えば、制御部６は、データ量や電池残量が多いか少ないかを判定するための基準値を予め記憶しており、通信状態検知部６２などによって、この基準値以下であるか否かを判定する。そして、基準値以下である場合に、データ量や電池残量が少ないと判断すればよい。

そして、データ量や電池残量が基準値以下で少ない場合には（Ｓ１００２；Ｙｅｓ）、使用アンテナ選択設定部６３や信号処理設定部６４などにより、選択するアンテナを２本とするようアンテナ選択部２やＲＦスイッチ４などを切り替える（Ｓ１００３）。これにより、前述したアンテナ１１及びアンテナ１２とＲＦ部３１を接続する構成にする。また、信号処理設定部６４は、選択したアンテナに接続しないＲＦ部３２をオフにして（Ｓ１００５）、通信処理を開始する（Ｓ１００６）。

これに対して、データ量や電池残量の少なくともいずれか一方が基準値を上回る場合、すなわち、データ量が多い場合、又は、電池残量が多い場合には（Ｓ１００２；Ｎｏ）、選択するアンテナを４本とするようアンテナ選択部２やＲＦスイッチ４を切り替える（Ｓ１００４）。このときには、ＲＦ部３１及びＲＦ部３２をオフにはせずに、通信処理を開始する（Ｓ１００６）。

以上のように、通信するデータ量が少ない場合や電池残量が少ない場合には、ＲＦ部３２をオフにすることや、信号処理部５の負荷を低減することで、省電力化を図ることができる。なお、端末０がＡＣ電源に接続されているか否かに応じて、アンテナ構成を変更できるようにしてもよい。例えば、端末０がＡＣ電源に接続されているときにはＳ１００４の処理により選択されるアンテナを４本とする一方、端末０がＡＣ電源に接続されていないときにはＳ１００３の処理により選択されるアンテナを２本とするようにしてもよい。

なお、通信するデータ量が多いものの電池残量が少ない場合には、基地局や相手方端末などに通信できない旨の通知を送り、通信処理を開始しないようにしてもよい。また、通信するデータ量が少ないものの電池残量が多い場合には、使用するアンテナ数やＲＦ部の使用可否を、端末０のユーザによる指定に基づいて設定してもよい。

続いて、基地局のアンテナ数が２本の場合について説明する。図５（ｂ）は、基地局１０２のアンテナ１１２が２本の場合を例示している。この例において、最大空間多重数は２で、Ｅ−ＵＴＲＡの規格では、基地局のアンテナ数が２本となり端末０のアンテナ数が４本となる２×４ＭＩＭＯのように、端末側のアンテナ数が基地局側のアンテナ数より多くなる場合はサポートされていない。そのため、端末０では、省電力化の観点から、基地局のアンテナ数が２本の場合に、４系統（ＲＦ部３１及びＲＦ部３２、信号処理部５）の使用を避けることが望ましい。例えば、制御部６の使用アンテナ選択設定部６３などにより、使用するアンテナをアンテナ１１及びアンテナ１２の２本のみとし、信号処理設定部６４などによりＲＦ部３２をオフにして、使用されないＲＦ部３２への電力供給を停止する。また、信号処理部５において２系統の信号処理を行う設定とすることで、信号処理部５の負荷を低減して、省電力化を図ることができる。こうして、端末０では、制御部６による制御に基づいて、対向する通信対象となる基地局のアンテナ数と同数以下のアンテナが選択され、空間多重による通信を行うためのアンテナ構成が決定されればよい。

上述の例では、端末０において使用するアンテナ数を２本とする場合に、アンテナ１１及びアンテナ１２を選択するものとしている。その一方で、複数のアンテナを使用するＭＩＭＯでは、アンテナ間の相関が低いほど、空間多重の効果を期待できる。そこで、本実施形態において、端末０が使用可能な４本のアンテナ１１、アンテナ１２、外部アンテナ１３、外部アンテナ１４から一部を選択して使用する場合に、相関が低いアンテナの組み合わせを選択するための構成例や動作例を説明する。一般的に、アンテナ間の距離が離れると相関が低くなることが知られている。したがって、例えば図２に示すアンテナ１１と外部アンテナ１４のように、物理的にアンテナ間距離が最大となるアンテナを選択すれば、アンテナ間の相関が低くなり、空間多重を行うのに良好な構成とすることができる。

また、例えばアンテナ１１と外部アンテナ１４に加え、アンテナ１２と外部アンテナ１３のいずれか１つを選択して使用する場合には、アンテナ１２と外部アンテナ１３のそれぞれについて、既に選択されたアンテナ１１と外部アンテナ１４に対するアンテナ間距離をそれぞれ特定し、特定されたアンテナ間距離の合計が大きい方を選択すればよい。すなわち、物理的にアンテナ間距離の合計が最大となるアンテナの組み合わせとなるように、使用するアンテナが選択されればよい。以上のように、アンテナ間距離の合計が最大となるアンテナを選択することで、アンテナ間アイソレーションが高くなり、アンテナ素子間の相互結合も低くなるため、相関の度合いを示す相関係数の算出精度が向上する。こうして、複数のアンテナ間における物理的な距離に基づいて使用するアンテナが選択され、空間多重による通信を行うためのアンテナ構成を決定できればよい。

偏波が直交している（異なる）アンテナ間では相関が低くなることが知られている。そこで、相関が低いアンテナの組み合わせを選択する別の一例として、偏波を考慮した構成例や選択動作について説明する。

図７（ａ）に示す構成例において、アンテナ１１とアンテナ１２は、地面に対して垂直で、垂直偏波用のアンテナとなっている。これに対して、外部アンテナ１３と外部アンテナ１４は、地面に対して水平で、水平偏波用のアンテナとなっている。この場合、送受信する信号の偏波方向が互いに同一となるアンテナ１１及びアンテナ１２が、１つのアンテナセット（第１アンテナセット）を構成するとともに、送受信する信号の偏波方向が互いに同一となる外部アンテナ１３及び外部アンテナ１４が、もう１つのアンテナセット（第２アンテナセット）を構成する。そして、第１アンテナセットに含まれるアンテナ１１又はアンテナ１２が送受信する信号の偏波方向と、第２アンテナセットに含まれる外部アンテナ１３又は外部アンテナ１４が送受信する信号の偏波方向が、互いに直交するように配置されている。また、外部アンテナ１３及び外部アンテナ１４を含む第２アンテナセットは、端末０に対して着脱可能に構成されている。このような構成例では、アンテナ１１又はアンテナ１２と、外部アンテナ１３又は外部アンテナ１４を組み合わせることで、２本のアンテナの間における相関を低くすることができる。すなわち、第１アンテナセットに含まれる１つのアンテナと、第２アンテナセットに含まれる１つのアンテナを任意に選択すれば、相関が低いアンテナの組み合わせとなり、空間多重による良好な通信状態を提供することができる。なお、第１アンテナセットと第２アンテナセットは入れ替えられてもよい。

図７（ｂ）に示す構成例において、アンテナ１１と外部アンテナ１３は、地面に対して垂直で、垂直偏波用のアンテナとなっている。これに対して、アンテナ１２と外部アンテナ１４は、地面に対して水平で、水平偏波用のアンテナとなっている。この場合、偏波方向が互いに直交するアンテナ１１及びアンテナ１２が隣り合って、１つのアンテナセット（第１アンテナセット）を構成するとともに、偏波方向が互いに直交する外部アンテナ１３及び外部アンテナ１４が隣り合って、もう１つのアンテナセット（第２アンテナセット）を構成する。また、外部アンテナ１３及び外部アンテナ１４を含む第２アンテナセットは、端末０に対して着脱可能に構成されている。このような構成例では、アンテナ１１又は外部アンテナ１３と、アンテナ１２又は外部アンテナ１４を組み合わせることで、２本のアンテナの間における相関を低くすることができる。すなわち、第１アンテナセット又は第２アンテナセットに含まれる１つのアンテナと、第１アンテナセット又は第２アンテナセットに含まれる１つのアンテナを適切に選択すれば、相関が低いアンテナの組み合わせとなり、空間多重による良好な通信状態を提供することができる。加えて、外部アンテナ１３や外部アンテナ１４が端末０に接続されていない場合でも、アンテナ１１とアンテナ１２を選択すれば、相関が低いアンテナの組み合わせとすることができる。なお、第１アンテナセットと第２アンテナセットは入れ替えられてもよい。

さらに、図８は、３次元に配置されたアンテナ構成を示している。図８に示すアンテナ３１１〜３１４はそれぞれ、直線偏波用のアンテナである。図中の矢印は、各アンテナに対応する偏波の向きを表している。

図８（ａ）は３本のアンテナ構成を示し、ｘ方向のアンテナ３１１、ｙ方向のアンテナ３１２、ｚ方向のアンテナ３１３を、互いに直交するように（９０°に）配置することで、アンテナ間の相関を低くする。図８（ｂ）は３次元に配置した４本のアンテナ構成を示している。ここで、図７（ａ）及び（ｂ）のように、４本のアンテナを２次元に配置して４本のアンテナを選択（全選択）した場合には、直交しないアンテナが２対となる。その一方で、図８（ｂ）に示すアンテナ構成では、図８（ａ）に示すアンテナ構成に加えて、−ｙ方向のアンテナ３１４を配置している。したがって、直交しないアンテナは、偏波の向きが同一となるアンテナ３１３とアンテナ３１４の一対であり、２次元の配置に比べて直交しないアンテナ対を減らすことができる。図８（ｃ）は４本のアンテナを互いに１２０°で交わるよう配置した構成例を示している。この構成例では、互いのアンテナが完全には直交しないものの、偏波の向きが同一になることもないので、相関を低くすることができる。

このように、アンテナ１１、アンテナ１２、外部アンテナ１３、外部アンテナ１４の一部又は全部を組み合わせることや、アンテナ３１１〜アンテナ３１４を組み合わせることなどにより、偏波が直交する（異なる）アンテナなどを選択して使用する。こうして、複数のアンテナ間における相関を低下させ、空間多重による通信を行うのに良好なアンテナ構成とすることができる。

例えば、制御部６のアンテナ構成特定部６１は、各アンテナ間の物理的な距離を示す設定データ、あるいは、各アンテナに対応する偏波の向きを示す設定データを読み取ることなどにより、全アンテナのうちで一部のアンテナ（複数のアンテナ）を選択する場合に、複数のアンテナ間における相関を低下させるように、各アンテナの物理的な構成に応じて使用するアンテナの選択を行うようにすればよい。

複数のアンテナの物理的な構成を特定する方法としては、予め用意された設定データを読み取るものに限定されず、所定の測定を行うようにしてもよい。図９は、所定の測定結果に基づいて特定された各アンテナの物理的な構成に応じて、使用するアンテナが選択される処理の一例を示すフローチャートである。図９に示す処理例では、アンテナ１１と相関の低いアンテナが、アンテナ１１とともに使用するアンテナとして選択される。この例において、アンテナ１１は、使用するアンテナとして予め設定（固定）されている。

図９に示す処理が開始されると、端末０の制御部６は、例えば通信状態検知部６２が信号処理部５等の動作状態を検知することなどにより、待ち受け時、ＲＳ測定前、通信開始前又は通信を行わない時といった、待機中であるか否かを判定する（Ｓ２００１）。このとき、待機中でないと判定された場合には（Ｓ２００１；Ｎｏ）、Ｓ２００１の処理を繰り返し実行する。これに対して、待機中であると判定された場合には（Ｓ２００１；Ｙｅｓ）、例えばアンテナ構成特定部６１あるいは通信状態検知部６２から信号処理部５やＲＦ部３１に対して所定の指令信号を出力することなどにより、アンテナ１１から測定用の参照信号を送信させる（Ｓ２００２）。

Ｓ２００２にてアンテナ１１から送信された参照信号を、他のアンテナ１２、外部アンテナ１３、外部アンテナ１４で受信して、受信レベルや位相、計測した受信品質、相関係数等（これらの一部又は全部）から位置関係、相関度といった各アンテナの物理的な構成を特定する（Ｓ２００３）。そして、Ｓ２００３での測定結果に基づいて、アンテナ１１とともに使用するアンテナを、アンテナ１２、外部アンテナ１３、外部アンテナ１４のうちから選択する（Ｓ２００４〜Ｓ２００６）。例えば、受信レベルの測定結果に基づいて選択する場合には、アンテナ１２、外部アンテナ１３、外部アンテナ１４のうちで参照信号を受信したレベルが最も低いアンテナが、参照信号を送信したアンテナ１１から最も離れているアンテナ、あるいは、アンテナ１１で送受信する無線信号の偏波方向との差異が最も大きいアンテナであり、アンテナ１１と相関の低いものと推測することができる。こうしてアンテナの選択が終了した後には、例えば信号処理設定部６４が選択されたアンテナに対応してＲＦスイッチ４や信号処理部５、ＲＦ部３１、ＲＦ部３２の動作設定を行うことなどにより、選択されたアンテナの組み合わせにより通信を行うための信号処理を開始させる（Ｓ２００７）。

このような所定の測定結果に基づいて特定された各アンテナの物理的な構成に応じて、相関の低いアンテナの組み合わせを選択することで、空間多重により通信を行うために良好なアンテナ構成とすることができる。なお、アンテナ１２、外部アンテナ１３、外部アンテナ１４のうち、いずれかのアンテナが使用するアンテナとして予め設定（固定）されている場合には、その使用するアンテナからＳ２００２にて測定用の参照信号を送信し、Ｓ２００３での測定結果に基づいて相関の低いアンテナを選択すればよい。また、アンテナ１１から送信した参照信号を他のアンテナ（アンテナ１２、外部アンテナ１３、外部アンテナ１４）で受信した場合の位相差を測定し、位相差が最も大きいアンテナを選択するようにしてもよい。こうして、端末０に内蔵されたアンテナ１１やアンテナ１２、あるいは、端末０に接続された外部アンテナ１３や外部アンテナ１４のうち、いずれかのアンテナから送信した参照信号を他のアンテナで受信する場合における所定の測定結果に基づいて、相関の低いアンテナの組み合わせを選択することができる。

さらに、空間多重による通信で使用するアンテナの組み合わせを選択する他の一例として、例えばＣＱＩやＲＩなどを示す受信品質レポートを用いる場合について説明する。図１０は、所定の受信品質レポートに基づいて使用するアンテナが選択される処理の一例を示すフローチャートである。この例においても、図９に示した処理例と同様に、アンテナ１１は使用するアンテナとして予め設定（固定）されているものとする。

図１０に示す処理では、まず始めに、アンテナ１２が選択される（Ｓ３００１）。そして、アンテナ１１とアンテナ１２を使用した際の受信品質レポートが保持される（Ｓ３００２）。例えば、制御部６の通信状態検知部６２は、信号処理部５における信号処理の実行結果などからＤＬチャネル特性を推定し、推定されたＤＬチャネル特性を示す受信品質レポートを作成すればよい。Ｓ３００２における保持後には、アンテナ１２の選択が中止され、外部アンテナ１３が選択される（Ｓ３００３）。続いて、アンテナ１１と外部アンテナ１３を使用した際の受信品質レポートが保持される（Ｓ３００４）。Ｓ３００４における保持後には、外部アンテナ１３の選択が中止され、外部アンテナ１４が選択される（Ｓ３００５）。このときには、アンテナ１１と外部アンテナ１４を使用した際の受信品質レポートが保持される（Ｓ３００６）。こうしてアンテナ１１とともにアンテナ１２、外部アンテナ１３及び外部アンテナ１４のうちいずれか１つのアンテナを使用する場合に対応した全ての受信品質が検知され、これらの検知結果を示す受信品質レポートが保持される。その後、各々の受信品質レポートが比較される。そして、この比較結果により、アンテナ１１との組み合わせにおいて、最も受信品質の良好なアンテナが決定される（Ｓ３００７）。その後、Ｓ３００７における決定結果に基づいて、アンテナ１１とともに使用するアンテナが選択される（Ｓ３００８〜Ｓ３０１０）。こうしてアンテナの選択が終了した後には、例えば信号処理設定部６４が選択されたアンテナに対応してＲＦスイッチ４や信号処理回路５、ＲＦ部３１、ＲＦ部３２の動作設定を行うことなどにより、選択されたアンテナの組み合わせにより通信を行うための信号処理を開始させる（Ｓ３０１１）。

このような受信品質レポートの比較結果に基づいて、相関の低いアンテナの組み合わせが選択されることにより、空間多重により通信を行うための良好なアンテナ構成とすることができる。なお、受信品質レポートは、ＤＬチャネル特性を特定可能な任意の測定値を示すものであればよく、例えば、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）やビット誤り率（ＢＥＲ：Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｉｏ）、Ｅｂ／Ｎｏ（１ビットあたりの電力密度対雑音電力密度比）などであってもよい。

次に、携帯端末機器がセンサを備える場合の構成例及び動作例について説明する。図１１（ａ）及び（ｂ）に示す構成例では、端末０がセンサ８を備えている。センサ８は、例えば加速度センサなどを用いた方位角センサであり、端末０の傾きを検知できればよい。センサ８は、端末０の内部において、制御部６とは別個に設けられてもよいし、例えば通信状態検知部６２の一部として、制御部６の内部に組み込まれてもよい。また、センサ８は、端末０に内蔵されるものに限定されず、端末０に外付けされて、検知結果を示すデータが端末０の制御部６へと伝送されるようなものでもよい。

この構成例において、端末０は、アンテナ１１及びアンテナ１２の他に、アンテナ１５及びアンテナ１６を内蔵している。なお、アンテナ１５及びアンテナ１６は、端末０に内蔵されるものに限定されず、前述した外部アンテナ１３及び外部アンテナ１４と同様に、取り外し可能な外部アンテナとして構成されてもよい。加えて、図１１（ａ）及び（ｂ）に示す端末０は、前述したＲＦ部３１及びＲＦ部３２や信号処理部５の全機能を有する処理部５０を備えている。すなわち、処理部５０は、４系統の信号（４つの高周波信号）を処理することができる。

図１１（ａ）に示すような向きに端末０が配置されているときには、アンテナ１１及びアンテナ１２が垂直偏波用のアンテナとなる一方、アンテナ１５及びアンテナ１６が水平偏波用のアンテナとなる。この場合における動作の一例として、アンテナ１１及びアンテナ１２の組み合わせでアンテナ間距離が最大となって相関が低く、垂直偏波信号を受信するために良好なアンテナ構成になるものとする。

その後、端末０が傾いて図１１（ｂ）に示すような向きに配置されたときには、それまで水平であったアンテナ１５及びアンテナ１６が垂直になり、垂直偏波信号を受信可能になる。例えば、端末０のユーザがストリーミング映像を視聴する際には、縦画面での番組選択から、横画面での映像視聴へと端末０の配置を変更する場合がある。このときには、センサ８により端末０の傾きを検知して、ある一定値以上の傾きを検知した場合に、使用するアンテナの変更を行う。一例として、始めにアンテナ構成を決定した際の初期値（傾斜角度）から４５°以上の変化が検知されると、使用するアンテナをアンテナ１１及びアンテナ１２からアンテナ１５及びアンテナ１６へと変更すればよい。あるいは、端末０の使用状態が縦画面であるか横画面であるかに応じて、使用するアンテナの組み合わせを切り替えるようにしてもよい。

このように、端末０の傾きがセンサ８により検出されて、常に垂直偏波信号を受信できるようにアンテナ構成が変更可能となる。こうして、端末０の配置（位置や向き、姿勢など）が変化した旨の検知結果に基づいて、柔軟にアンテナ構成を変更し、空間多重方式による良好な通信を行うことができる。なお、常に送受信する信号の偏波方向は、垂直方向に限定されず、例えば水平方向など、予め定めた任意の方向であればよい。

上記の例では、相関が低く良好な通信を行うことができるアンテナ構成の初期設定状態を、垂直偏波用のアンテナ１１及びアンテナ１２がアンテナ間距離に基づいて選択されて受信する状態とした。これに対して、例えば初期設定状態を垂直偏波用のアンテナ１１と水平偏波用のアンテナ１５が送受信する信号の偏波方向に基づいて選択されて受信する状態とするなど、事前に良好なアンテナ構成となる組み合わせを推測して設定してもよい。こうしたアンテナの組み合わせを初期設定状態とすることで、起動時の設定時間を短縮することや、予め機器固有の特性を考慮した設定を行うことが可能になる。

センサ８は、端末０の傾きを検知するものに限定されず、例えば端末０の移動速度や移動距離といった、端末０の通信環境における任意の変化量を検知できるものであってもよい。具体的な一例として、端末０が自動車に取り付けられる場合に、自動車の車速センサや距離メータなどを外付けのセンサ８として構成し、検知結果を示すデータが制御部６へと伝送されるようにしてもよい。また、制御部６は、端末０の通信環境における所定の変化量が予め定めた基準値以下であるか基準値を超えたかを判定する処理を実行してもよい。そして、端末０の通信環境における所定の変化量が基準値を超えたか否かに応じて、使用するアンテナの組み合わせを変更する周期の設定を異ならせるようにしてもよい。例えば、制御部６は、図６、図９、図１０などに示した処理が実行される周期の設定を、端末０の通信環境における所定の変化量が基準値を超えたか否かに応じて異ならせるようにすればよい。すなわち、使用するアンテナの組み合わせを各アンテナの物理的な構成に基づいて変更する場合と、受信品質の検知結果に基づいて変更する場合のいずれであっても、その変更周期を通信環境における所定の変化量に応じて異ならせることができればよい。

こうした通信環境における所定の変化量に基づいてアンテナ構成を変更する周期の設定を異ならせる動作の一例として、例えば検知された変化量が基準値以下であり、通信環境の変化が少ない場合に、アンテナ構成を変更する周期を予め定めた第１周期とする一方、検知された変化量が基準値を超えて、通信環境の変化が多い場合に、アンテナ構成を変更する周期を第１周期よりも短い第２周期とするようにしてもよい。これにより、端末０の通信環境における変化が少ないときには（例えば端末０の移動速度が遅いときには）、アンテナ構成を変更するための処理が実行される頻度を減少させて、消費電力の増大を防止することができる。また、端末０の通信環境における変化が多いときには（例えば端末０の移動速度が速いときには）、アンテナ構成を変更するための処理が実行される頻度を増加させて、変化する通信環境に速やかに対応してアンテナ構成を変更し、良好な通信状態を維持することができる。

通信環境における所定の変化量に基づいてアンテナ構成を変更する周期の設定を異ならせる動作の他の一例として、例えば定期的に検知された変化量を記録し、その時間変動特性に応じて、アンテナ構成を変更する周期の設定を異ならせるようにしてもよい。例えば検知された変化量の時間変動が基準値以下であり、通信環境がほぼ一定の変化量で変化している場合に、アンテナ構成を変更する周期を予め定めた第３周期とする一方、検知された変化量の時間変動が基準値を超えて、通信環境がランダムな変化量で変化している場合に、アンテナ構成を変更する周期を第３周期よりも長い第４周期とするようにしてもよい。これにより、端末０の通信環境における変化量の時間変動が大きく、例えば移動距離や移動方向などの変化量がランダムに変化しているときには、アンテナ構成を変更するための処理が実行される頻度を減少させて、例えば他のアンテナ構成に変更した後に短時間で元のアンテナ構成に戻るといった、特定の（例えば２、３種類の）アンテナ構成の間で頻繁に変更が行われることを防ぎ、消費電力の増大を防止することができる。また、端末０の通信環境における変化量の時間変動が小さく、例えば移動距離や移動速度などの変化量がほぼ一定に変化しているときには、アンテナ構成を変更するための処理が実行される頻度を増加させて、変化する通信環境に速やかに対応してアンテナ構成を変更し、良好な通信状態を維持することができる。

以上説明したように、この発明によれば、通信対象となる基地局などのアンテナ数と同数以下となるアンテナを選択して、空間多重による通信を行う場合に、相関の低いアンテナの組み合わせを選択するとともに、選択されないアンテナに対応したＲＦ部への電力供給を停止して、信号処理部の負荷を軽減するように設定を行う。これにより、省電力化を図りつつ、空間多重による良好な通信状態を提供できるアンテナ構成に変更して、無線通信装置の利便性や安定性を向上させることができる。

相関の低いアンテナを選択するためには、例えば各アンテナ間の物理的な距離が最大となるアンテナの組み合わせを選択することや、各アンテナが送受信する無線信号の偏波方向が異なるアンテナの組み合わせを選択することのように、各アンテナの物理的な構成に基づいて、使用するアンテナの組み合わせを選択すればよい。これにより、アンテナ構成を柔軟に変更して、空間多重による良好な通信状態を提供することができる。各アンテナの物理的な構成に応じて相関の低いアンテナの組み合わせを特定するために、１つのアンテナから送信した測定用の参照信号を、他のアンテナで受信して、その受信レベルや位相、受信品質等を測定するようにしてもよい。

あるいは、複数種類のアンテナの組み合わせごとに、受信品質レポートを作成して保持し、そのレポートに示される受信品質の比較結果に応じて、使用するアンテナの組み合わせを選択するようにしてもよい。これにより、アンテナ構成を柔軟に変更して、空間多重による良好な通信状態を提供することができる。

なお、例えば通信データ量が多いか少ないかや、電池残量が多いか少ないかといった、無線通信装置における動作状態に基づいて、使用するアンテナの組み合わせを変更するようにしてもよい。これにより、例えば通信データ量が少ないときや、電池残量が少ないときには、使用するアンテナ数や、ＲＦ部及び信号処理部における負荷を低減して、消費電力の増大を防止することができる。

この発明は、上記実施の形態に限定されず、様々な変形及び応用が可能である。例えば、上記実施の形態では、基地局のアンテナ数が２本である場合などに、ＲＦ部３１をオンにする一方、ＲＦ部３２はオフにするものとして説明した。しかしながら、この発明はこれに限定されず、例えば基地局のアンテナ数が２本の場合でも、ＲＦ部３１及びＲＦ部３２の双方をオンにして、ＲＦ部３２及び信号処理部５などにより、他のネットワークシステム（例えば、ＵＭＴＳ、ＣＤＭＡ、ＨＲＰＤ、ＥｖＤＯ、ＧＰＳ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等）との同時使用、モニタ、ハンドオーバーなどを行うようにしてもよい。このような動作を実現するために、ＲＦ部３１、ＲＦ部３２、信号処理部５は、複数種類のネットワークシステムに対応できるマルチモードのＩＣで構成されればよい。

以下に、他のネットワークシステムとの接続について説明する。ここでは、端末０がアンテナ１１を使用するとともに、アンテナ１２、外部アンテナ１３、外部アンテナ１４のいずれかを選択して使用する。例えば、アンテナ１１とアンテナ１２の組み合わせを選択し、ＲＦ部３１や信号処理部５を用いてデータ通信を行うものとする。このとき、使用していない外部アンテナ１３と外部アンテナ１４を用いて、ＲＦ部３２などにより他のネットワークシステムにおける通信を行うための信号処理が実行される。

具体的な一例として、ＲＦ部３２では、ＣＤＭＡを用いた音声通話を行うための信号処理が実行されてもよい。これにより、ＬＴＥを用いたデータ通信とＣＤＭＡを用いた音声通話を、同時に行うことが可能になり、端末０の利便性を向上させることができる。ＲＦ部３２は、２つの高周波信号について周波数変換などが可能な２系統の処理回路を有するところ、１系統の処理回路のみでＬＴＥとは異なる他のネットワークシステムにおける通信を実行可能な場合には、ＬＴＥに使用しているアンテナからみて物理的にアンテナ間距離が最大となるアンテナ（例えば外部アンテナ１４）を、使用するアンテナとして選択すればよい。こうして、複数のネットワークシステムにおいて通信を行う場合にも、各ネットワークシステムの間で相関の低いアンテナを選択して、相互のネットワークシステムにおける通信に与える影響を最小限に抑制し、良好な通信を行うことができる。

ＬＴＥとともに利用する他のネットワークシステムには優先度を設け、様々な状況にあわせて利用するネットワークシステムを適宜設定できるようにしてもよい。例えば、時間や場所、移動速度等に応じて異なる優先度で利用するネットワークシステムを予め設定しておけば、接続遅延を短縮して、通信の安定化を図ることができる。他のネットワークシステムを利用すると、ＬＴＥによる既存の通信性能が著しく低下してしまう場合には、他のネットワークシステムとの接続手順を中断させるようにしてもよい。

また、例えば、アンテナ１１とアンテナ１２の組み合わせを選択してＬＴＥによる通信を行う場合に、選択していない外部アンテナ１３と外部アンテナ１４やＲＦ部３２を使用することにより、セルの再選択に必要なセル情報を取得するようにしてもよい。ここで、端末０が登録している現在のセルが最適ではないときに、セルの再選択を行う必要が生じる。このときには、新しいセルに登録して通信を再開するまでに、周辺セルの状態について各種の測定や判定を行い、リンクの再確立やランダムアクセス等により、ある程度の中断時間（遅延時間）が発生する。ＬＴＥでは、現在のセルが予め定めた判断基準を満たさずに再選択を行う場合、最大で１００ｍｓ（ミリ秒）の時間を要する。

そこで、セルの再選択に必要なセル情報を再選択の処理に先立って取得して、セルの優先度を決定しておくことで、リンクの再確立等により通信を再開するまでの所要時間（中断時間）を短縮することができる。一例として、ＲＦ部３２などを使用して取得したセル情報に基づくセルの優先度を、ＬＴＥによる通信を実行中のＲＦ部３１などによるセルの再選択処理に適用すればよい。他の一例として、ＲＦ部３２などを使用して取得したセル情報に基づくセルの優先度に従って、ＲＦ部３２などによる通信を開始して、ＲＦ部３１の動作を停止（オフ）させるように、通信動作を切り替えてもよい。

上記実施の形態における外部アンテナ１３や外部アンテナ１４は、外付けアンテナとして専用に構成されたものでなくてもよく、例えば図１２に示すようなクレードル９に搭載されてもよい。クレードル９は、端末０の充電や通信、設定を行うために使用され、端末０がクレードル９に保持されたときに、例えばコネクタ９１が接続部７に差し込まれることなどにより、外部アンテナ１３や外部アンテナ１４と端末０との接続が確立されるようにしてもよい。

上記実施の形態では、端末０が最大４本のアンテナを使用可能であり、２系統のＲＦ部を２つ（ＲＦ部３１及びＲＦ部３２）有する４系統の構成とした。しかしながら、この発明はこれに限定されず、アンテナの最大本数や送受信回路の系統数及び個数などは、空間多重による通信を行うための仕様などにあわせて、任意に設定可能である。例えば、端末０が８本のアンテナを使用可能であり、１系統のＲＦ部を８つ有する８系統の構成、あるいは、８系統のＲＦ部を１つ有する８系統の構成としてもよい。

この発明は、専用の装置によらず、空間多重による通信を行う通常の無線通信装置を制御するコンピュータを用いても実現可能である。すなわち、無線通信装置を制御するコンピュータを上述の各構成として機能させ、上述の各処理を実行させるためのプログラムを、所定の記録媒体に記録して、ＣＰＵ等のマイクロプロセッサが当該プログラムを読み出して実行することで、上記実施形態における無線通信装置として機能させることができる。こうしたプログラムは、ＦＤ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＭＯ、ＩＣメモリー等のコンピュータが読取可能な記録媒体に記録して配布するものとしてもよい。さらに、インターネット等の電気通信ネットワーク上に設けられたＦＴＰ（File Transfer Protocol）サーバ等が有するファイルシステムにプログラムを格納しておき、コンピュータに、例えば搬送波に重畳して、ダウンロード等するようにしてもよい。

０…端末、２、２０１…アンテナ選択部、４…ＲＦスイッチ、５…信号処理部、６…制御部、７…接続部、９…クレードル、１１、１２、１５、１６、１１２、１１４、３１１、３１２、３１３、３１４…アンテナ、１３、１４…外部アンテナ、２２、２３、２４、２１１、２２１、２３１、２４１…アンテナスイッチ、３１、３２…ＲＦ部、５０…処理部、６１…アンテナ構成特定部、６２…通信状態検知部、６３…使用アンテナ選択設定部、６４…信号処理設定部、９１…コネクタ

Claims (16)

1. 複数のアンテナが含まれるアンテナセットを有し、空間多重により通信を行う無線通信装置であって、
   前記アンテナセットから、空間多重による通信で使用するアンテナの組み合わせとして、対向する通信対象のアンテナ数と同数以下となるアンテナの組み合わせを選択するアンテナ選択手段と、
   前記アンテナ選択手段によって選択されたアンテナの組み合わせにより通信を行うための信号処理を実行する信号処理手段と、
   前記複数のアンテナの物理的な構成を特定するアンテナ構成特定手段とを備え、
   前記アンテナ選択手段は、前記アンテナ構成特定手段によって特定された構成に基づいて、使用するアンテナの組み合わせを選択する、
   ことを特徴とする無線通信装置。
2. 前記アンテナ構成特定手段は、前記複数のアンテナの物理的な構成として、各アンテナ間の物理的な距離を特定し、
   前記アンテナ選択手段は、前記アンテナ構成特定手段によって特定された各アンテナ間の物理的な距離が最大となるアンテナの組み合わせを選択する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記アンテナ構成特定手段は、前記複数のアンテナの物理的な構成として、各アンテナが送受信する無線信号の偏波方向を特定し、
   前記アンテナ選択手段は、前記アンテナ構成特定手段によって特定された偏波方向が異なるアンテナの組み合わせを選択する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
4. 複数のアンテナが含まれるアンテナセットを有し、空間多重により通信を行う無線通信装置であって、
   前記アンテナセットから、空間多重による通信で使用するアンテナの組み合わせとして、対向する通信対象のアンテナ数と同数以下となるアンテナの組み合わせを選択するアンテナ選択手段と、
   前記アンテナ選択手段によって選択されたアンテナの組み合わせにより通信を行うための信号処理を実行する信号処理手段と、
   複数種類のアンテナの組み合わせごとに、受信品質を検知する受信品質検知手段とを備え、
   前記アンテナ選択手段は、前記受信品質検知手段によって検知された受信品質の比較結果に応じて、使用するアンテナの組み合わせを選択する、
   ことを特徴とする無線通信装置。
5. 当該無線通信装置の通信環境における所定の変化量を検知する通信環境検知手段を備え、
   前記アンテナ選択手段は、選択するアンテナの組み合わせを変更する周期を、前記通信環境検知手段によって検知された変化量が予め定めた基準値以下であるか否かに応じて異ならせる、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の無線通信装置。
6. 当該無線通信装置の通信環境における所定の変化量の時間変動を検知する通信環境変動検知手段を備え、
   前記アンテナ選択手段は、選択するアンテナの組み合わせを変更する周期を、前記通信環境変動検知手段によって検知された変化量の時間変動が予め定めた基準値以下であるか否かに応じて異ならせる、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の無線通信装置。
7. 前記信号処理手段は、前記アンテナセットに含まれる複数のアンテナに対応して、送受信する信号の処理を行う複数の信号処理回路を含み、
   前記アンテナ選択手段によって選択されたアンテナの組み合わせに基づいて、前記複数の信号処理回路のうちで使用されない回路への電力供給を停止する、
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の無線通信装置。
8. 前記信号処理手段は、前記アンテナセットに含まれる複数のアンテナに対応して、送受信する信号の処理を行う複数の信号処理回路を含み、
   前記アンテナ選択手段によって選択されないアンテナ、及び、当該アンテナに対応づけられた信号処理回路を用いて、前記通信対象又は他の通信対象との間で通信を行うための設定値を取得する、
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の無線通信装置。
9. 前記アンテナセットは、
   隣り合う各々のアンテナの偏波方向が互いに直交する複数の第１アンテナを有する第１アンテナセットと、
   隣り合う各々のアンテナの偏波方向が互いに直交する複数の第２アンテナを有する第２アンテナセットとを含む、
   ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の無線通信装置。
10. 前記アンテナセットは、
    送受信する信号の偏波方向が互いに同一となる複数の第１アンテナを有する第１アンテナセットと、
    送受信する信号の偏波方向が互いに同一となる複数の第２アンテナを有する第２アンテナセットとを含み、
    前記複数の第１アンテナが送受信する信号の偏波方向と、前記複数の第２アンテナが送受信する信号の偏波方向が互いに直交する、
    ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の無線通信装置。
11. 前記第１アンテナセット又は前記第２アンテナセットは、当該無線通信装置に対して着脱可能に構成され、
    前記第１アンテナセット又は前記第２アンテナセットが当該無線通信装置に対して装着されたか否かを検知する装着検知手段を備える、
    ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の無線通信装置。
12. 前記アンテナ選択手段は、一定の偏波方向を有する信号を常に送受信するようアンテナの組み合わせを選択する、
    ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の無線通信装置。
13. 複数のアンテナが含まれるアンテナセットを用いて、空間多重により通信を行う無線通信方法であって、
    前記アンテナセットから、空間多重による通信で使用するアンテナの組み合わせとして、対向する通信対象のアンテナ数と同数以下となるアンテナの組み合わせを選択するアンテナ選択ステップと、
    前記アンテナ選択ステップにて選択したアンテナの組み合わせにより通信を行うための信号処理を実行する信号処理ステップと、
    前記複数のアンテナの物理的な構成を特定するアンテナ構成特定ステップとを備え、
    前記アンテナ選択ステップは、前記アンテナ構成特定ステップにて特定した構成に基づいて、使用するアンテナの組み合わせを選択する、
    ことを特徴とする無線通信方法。
14. 複数のアンテナが含まれるアンテナセットを用いて、空間多重により通信を行う無線通信方法であって、
    前記アンテナセットから、空間多重による通信で使用するアンテナの組み合わせとして、対向する通信対象のアンテナ数と同数以下となるアンテナの組み合わせを選択するアンテナ選択ステップと、
    前記アンテナ選択ステップにて選択したアンテナの組み合わせにより通信を行うための信号処理を実行する信号処理ステップと、
    複数種類のアンテナの組み合わせごとに、受信品質を検知する受信品質検知ステップとを備え、
    前記アンテナ選択ステップは、前記受信品質検知ステップにて検知した受信品質の比較結果に応じて、使用するアンテナの組み合わせを選択する、
    ことを特徴とする無線通信方法。
15. 複数のアンテナが含まれるアンテナセットを用いて、空間多重により通信を行う無線通信装置を制御するコンピュータを、
    前記複数のアンテナの物理的な構成を特定するアンテナ構成特定手段と、
    前記アンテナセットから、空間多重による通信で使用するアンテナの組み合わせとして、対向する通信対象のアンテナ数と同数以下となるアンテナの組み合わせを、前記アンテナ構成特定手段によって特定された構成に基づいて選択するアンテナ選択手段と、
    前記アンテナ選択手段によって選択されたアンテナの組み合わせにより通信を行うための信号処理を実行する信号処理手段、
    として機能させるためのプログラム。
16. 複数のアンテナが含まれるアンテナセットを用いて、空間多重により通信を行う無線通信装置を制御するコンピュータを、
    複数種類のアンテナの組み合わせごとに、受信品質を検知する受信品質検知手段と、
    前記アンテナセットから、空間多重による通信で使用するアンテナの組み合わせとして、対向する通信対象のアンテナ数と同数以下となるアンテナの組み合わせを、前記受信品質検知手段によって検知された受信品質の比較結果に応じて選択するアンテナ選択手段と、
    前記アンテナ選択手段によって選択されたアンテナの組み合わせにより通信を行うための信号処理を実行する信号処理手段、
    として機能させるためのプログラム。

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