JP3884228B2

JP3884228B2 - 無線装置

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Publication number: JP3884228B2
Application number: JP2000360102A
Authority: JP
Inventors: 秀浩松岡; 晋朗伊藤; 康村上; 秀一関根; 紀章大舘
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-11-27
Filing date: 2000-11-27
Publication date: 2007-02-21
Anticipated expiration: 2020-11-27
Also published as: JP2002164825A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線機本体と、無線機本体に着脱可能な無線回路付きの周辺機器とから構成される無線装置に関する。無線機本体とは、無線機能および信号処理機能を有するすべての装置を意味し、たとえば、無線機能付き可搬型コンピュータ、ＰＤＡなどの携帯情報端末、携帯電話や自動車電話などの通信端末をも含む。
【０００２】
【従来の技術】
近年の情報化社会の発展によって、パーソナルコンピュータおよび携帯情報端末の利用者数が年々増大しており、その利用方法も多様化してきている。これらの情報機器の性能向上が加速するにつれて、音声・メッセージ・画像等のマルチメディア情報をやりとりする個人ユーザも増え、多種多様でかつ大容量の情報をインターネット等を利用して送受信することも当然のこととなってきた。しかし、モビリティや可搬性を考慮すると、有線の電話回線を利用するには限界があり、ノートパソコンに携帯通信端末を接続したり、無線データ通信専用のモデムカード等を挿入したりする必要がある。
【０００３】
逆に、携帯電話やＰＨＳといった携帯通信端末自体でインターネットやＥメール等を利用するユーザも増え、さらにｉモードのような情報端末によって直接情報サービスを利用する頻度も高まっている。しかし、携帯端末上の操作は、筐体サイズが小さいことや、操作キーの少なさ等からくる入力速度の低下や、煩雑さは避けられない。
【０００４】
このような状況から、今後はこれらを混在あるいは統合した情報通信機器が登場することが容易に予想できる。例えば、ノートパソコンに無線ＬＡＮやBluetoothなどのアンテナおよび無線機を搭載した機種などが市場に出回ると予想され、実際に商用化されているものもある。
【０００５】
図６は、現在考えられている無線機能を統合した情報処理機器である。このような無線機能を具備した可搬型パソコンがあれば、通信可能エリア内においては屋内外問わずに「いつでもどこでも」通信を行うことができることになる。しかし現実には、屋外の場合は、地形地物による伝搬ロスや、建物のかげに入り込んだときのシャドーイング等の影響を強く受ける。また、端末自体を動かすことがなくても、周囲の環境の時間的変動のために反射・散乱の状態が変化し、フェージングが発生することもある。結果的にこれらの現象により無線回線品質が著しく劣化することになり、パソコンで大容量の情報を扱うことはできても送受信することができなくなる。
【０００６】
また、屋内で無線通信を行う場合においても、天井・壁等の反射や、什器や人による遮蔽が頻繁に生じるため、パソコンの置き方や設置場所によって、無線回線状況が悪くなったときに情報伝送速度が低下したり、通信が途絶えたりする等の不都合が生じる。
【０００７】
これを解決するために、図６に示すような無線機能付きパソコンあるいは携帯情報端末などに複数のアンテナおよび無線回路を組み込むことによって、ダイバーシチ動作を行い、著しい特性改善が見込まれる。端末の筐体の大きさの限度内で、無線機モジュールの数が増えれば増えるほどその効果は大きくなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような複数の無線回路を具備したパソコンあるいは携帯情報端末は、データ処理等の基本機能に追加して余剰に搭載する通信機能のために、パソコンあるいは携帯情報端末の価格が高くなることが避けられない。このことは、特に高性能な無線通信機能を必要としないパソコン利用者にとっては、非常に不利である。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、価格の増大を抑え、かつ、利用者が必要とする通信品質あるいは通信速度を利用者毎の目的に応じて達成できる無線装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明においては、パーソナルコンピュータや通信端末などの情報処理機器側に最小限の通信機能を組み込んで無線機本体とする。一方、利用者が個別に必要とする無線通信機能を、無線機本体に容易に着脱可能な周辺機器、例えば無線ＰＣカードに組み込むことによって、必要なときに、必要な通信機能を追加することのできる構成とする。
【００１１】
具体的には、本発明の第１の形態においては、無線装置は、少なくとも１つのアンテナと少なくとも１つの無線回路を具備した無線機本体と、少なくとも１つのアンテナおよび少なくとも１つの無線回路を有して、無線機本体に着脱可能あな周辺機器とから構成される。無線機本体は、周辺機器を付加したときに、周辺機器の無線回路を認識して信号の伝達を可能にする接続手段をさらに有し、接続手段によって認識された周辺機器の無線回路を経由した受信信号と、無線機本体の無線回路を経由した受信信号とを合成手段で合成する。合成された受信信号を、無線機本体の復号処理手段で復号する。
【００１２】
このような構成により、あらかじめ数多くのアンテナおよび無線回路をすべて組み込んだ無線機本体に比べて、コストを低減することができる。また、無線機内の１系統の無線回路だけでは、所望の受信品質あるいは情報伝送速度を達成できないような劣悪な電波伝搬環境で使用する場合には、無線機能を有する周辺機器を装着することによって、ブランチ数を増やしてダイバーシチ利得を向上させることができる。これにより、高い通信品質、高速伝送が実現される。また、付加する周辺機器は容易に着脱可能であるため、利用者は用途、要求するスペックに応じた周辺機器を使い分けることができる。さらに、機器製造者は多種多様な機能をもつ周辺機器を用意することができる。
【００１３】
本発明の第２の形態においては、アンテナをすべて無線機本体側に備えて、あらかじめ本体側でアンテナ位置の最適化を図り、周辺機器には無線回路のみを具備させる構成とする。
【００１４】
すなわち、無線装置は、２つ以上のアンテナと少なくとも１つの無線回路とを具備した無線機本体と、少なくとも１つの無線回路を具備して無線機本体に着脱可能な周辺機器とから構成される。無線機本体は、周辺機器が無線機本体に付加された場合に、周辺機器の無線回路を認識して、信号の伝達を可能にする接続手段を有する。無線機本体はさらに、接続手段によって認識された周辺機器の無線回路を経由した受信信号と、無線機本体の無線回路を経由した受信信号とを合成する合成手段と、合成手段で合成された受信信号を復号する復号処理手段とを有する。
【００１５】
この構成により、アンテナ位置の最適化を図ると同時に、周辺機器からアンテナを省略して小型化・低コスト化し、多様な機能、種類の周辺機器を安価に提供することが可能になる。最適位置に配置された複数のアンテナを用いて指向性ビーム送信が可能となり、指向性利得の向上により、劣悪な電波伝搬環境下においても通信が途絶えるのを防ぐことができる。
【００１９】
上記第１及び第２の形態において、信号合成処理部を無線機本体側に設けたが、いずれの形態においても、合成処理部を周辺機器に設ける構成とすることができる。この場合、周辺機器を無線機本体に装着した状態で、無線機本体の複数のアンテナで受信した信号をインタフェース部を介してすべて周辺機器へ伝達し（そのうちの１つの信号は本体側無線回路での信号処理済みである）、周辺機器内において合成処理までを行うことができる。この構成により、合成処理部におけるアルゴリズムの変更を容易に行える利点がある。
【００２０】
また、本発明の無線装置において、合成手段は、無線機外部から与えられる駆動ソフトウェアによってその制御内容を書き換えることができる。外部から与えられるとは、インターネットを介してダウンロードされるソフトウェアや、ＣＤ−ＲＯＭやフロッピーディスケットなどの記録媒体を介して与えられるソフトウェアを含む。この構成により、付加した周辺機器の無線回路を含めた無線装置内の信号処理内容を容易に書き換えることができ、機能変更も容易になる利点がある。
【００２１】
好ましくは、無線機本体は表示部をさらに有し、無線装置のアンテナおよび無線回路によって形成される指向性ビームのビームパターンを表示する。あるいは、無線装置のアンテナおよび無線回路のうち、現在使用中のアンテナと無線回路の一方または双方を表示する構成としてもよい。利用者は、表示により、良好な伝搬路の確保できている通信方向を視覚的に知ることができる。場合によっては、利用者自身が良好な通信を行えるように、可搬型コンピュータを最適な場所に移動させることができる利点がある。
【００２２】
なお、本発明において、「無線機本体」とは、少なくとも一つのアンテナおよび無線回路を具備した可搬型コンピュータ、携帯情報端末、移動通信電話、その他、無線通信機能を有するあらゆる装置を含む。特に、可搬型コンピュータを用いる場合、多様な情報を処理する能力や、優れたユーザインタフェース等を利用することができる。また、コンピュータ内のＣＰＵを利用した無線信号処理および制御も可能となる。さらに、無線機本体として、周辺機器の増設が容易でかつ拡張性にすぐれる利点がある。また、あらかじめ複数の受信回路を搭載した可搬型コンピュータに比べて本体のコストを低減することができる。
【００２３】
また、無線機本体はメッセージ送信機能を有し、無線装置のアンテナを介して、変調したメッセージを送信することができる。本発明の無線装置では、本体に周辺機器を着脱可能に組み合わせることにより、複数のアンテナで指向性ビーム送信が可能となる。したがって、指向性利得が向上し、劣悪な電波伝搬環境下においても通信が途絶えるのを防ぐことができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
図１に本発明の第１実施形態に係る無線装置の構成例を示す。無線装置は、無線機本体としての可搬型コンピュータ１０と、これに着脱可能に装着される無線ＰＣカード２０とを含む。可搬型コンピュータ１０は、１つ以上のアンテナ１３（図１では１つのみを図示）、アンテナ１３に対応する数の無線回路１４（図１では１つのみを図示）、合成処理部１５、信号処理部１６、インタフェース（Ｉ／Ｆ）部１７、制御部１８を有する。一方、無線ＰＣカード２０は、１つ以上のアンテナ２３（図１では１つのみを図示）およびこれに対応する数の無線回路２４（１つのみを図示）を有する。以下の説明においても、可搬型コンピュータ１０および無線ＰＣカード２０の各々に内蔵されているアンテナおよび無線回路は、説明の便宜上、１系統ずつとしているが、ダイバーシチ効果を向上させるためにそれぞれ複数有する構成であってもよい。
【００２６】
無線回路１４および２４は、スイッチ、フィルタ、アンプ、ミキサ、シンセサイザ等のＲＦ帯およびＩＦ帯のアナログ回路や、ダウンコンバートして適当な周波数帯においてディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、さらには通信方式によってはディジタル回路等を含む。アンプは、雑音成分を低減する低雑音増幅器（ＬＮＡ）を含む。
【００２７】
このうち、可搬型コンピュータ本体１０に内蔵されている無線回路１４は、コンピュータ単体での通信を可能とするため、Ｄ／Ａ変換器、電力増幅器（ＰＡ）等の送信系の回路も含まれている。一方、無線ＰＣカード２０に内蔵されている無線回路２４の方は、送信系があってもよいが、以下の説明では、受信系のみが含まれているものとして記述する。
【００２８】
無線ＰＣカード２０が、例えば、可搬型コンピュータ１０のＰＣカードスロットに差し込まれると、制御部１８は、Ｉ／Ｆ部１７に無線ＰＣカード２０を認識させ、Ｉ／Ｆ部１７において無線回路２４との信号のやりとりが可能な状態にする。無線ＰＣカード２０に内蔵されている無線回路２４を認識させる方法として、制御部１８自体に認識させる方法の他に、コンピュータ１０にインストールされるデバイスドライバによって制御部１８にアクセスする方法等も可能である。制御部１８が無線ＰＣカード２０を認識し接続が可能になると、無線ＰＣカード２０側の無線回路２４も通信可能な状態になる。
【００２９】
合成処理部１５は、本体側のアンテナ１３で受信された信号と、ＰＣカード２０のアンテナ２４で受信された信号とを合成する。信号処理部１６は、合成された受信信号を復号する。
【００３０】
次に、信号の流れについて説明する。まず、無線機本体およびＰＣカードのアンテナ１３，２３で受信された信号は、それぞれ対応する無線回路１４，２４において所定の信号処理が施される。可搬型コンピュータ１０の無線回路１４で受信された第１の受信信号は、信号処理後に合成処理部５に伝達される。また、無線ＰＣカード２の無線回路２４で処理された第２の受信信号は、Ｉ／Ｆ部７を通じて、合成処理部５に伝達される。合成処理部１５では、第１の受信信号と第２の受信信号とに対して、切り替えダイバーシチあるいは合成ダイバーシチが行われ、その合成信号は信号処理部１６においてデータ復調が行われる。
【００３１】
これによって、複数のアンテナを用いて空間ダイバーシチ受信が可能となり、シャドーイングやフェージング等で電波伝搬環境が悪いときでも、情報伝送速度の低下や通信の瞬断を防ぐことができる。本発明では、無線装置に備えられたアンテナおよび無線回路の系の数が増えれば増えるほど、その効果も大きくなる。
【００３２】
ダイバーシチ方法については、ドライバソフトウェアによって決定され、制御部１８を通じて命令が行われる。つまり、コンピュータの置かれている周囲の状況や電波伝搬環境に応じて、利用者が各自で、ＰＣカードによる機能拡張、あるいはダイバーシチ方法等を選択することができる仕様となっている。
【００３３】
また、本発明の通信装置では、複数のアンテナの配置を考慮して積極的にビーム指向性を向けたり、干渉波の到来方向の指向性利得を下げたりすることもできる。特に、室内無線ＬＡＮの形態で、ビームフォーミング用のＰＣカードを利用する場合は、見通しの確保や指向性を絞ることによって大きな品質改善を図れる。ビームフォーミング方法については様々なアルゴリズムが存在する。例えば、固定パターンのマルチビームを予め形成しておき、受信信号レベルやＳＮ比等の情報によりビームを切り替える方法や、受信信号に含まれる既知系列や受信信号のもつ性質を利用して、誤差を最小化するようなアンテナウェイトを求めることによって干渉波を除去するようなビームパターンを形成する方法、または各到来波の空間的な到来方向を推定し、それに応じてビームパターンのメインローブやヌルを向ける方法等がある。
【００３４】
このようなビームフォーミング受信は、ドライバソフトウェアにより制御内容を変更、または信号処理プログラムを書き換えることによって実現できる。しかし、到来波の到来方向等を精密に推定するようなアルゴリズムを用いる場合には、可搬型コンピュータ１および無線ＰＣカード２０に内蔵されている複数の無線回路間でキャリブレーションを行う必要がある。換言すると、パーソナルコンピュータ本体にＰＣカードの無線回路を合体させて双方の無線回路を正しく機能させるには、機能調整が必要であり、このための追加情報が必要になる。このような場合、例えばドライバソフトウェアによって、キャリブレーション部を駆動させるための処理命令を付加すればよい。
【００３５】
場合によっては、ダイバーシチ機能をもつＰＣカードに対して、その機能差分情報だけを盛り込んだハードウェアまたはソフトウェアで対処することによって、ビームフォーミングおよび／または無線回路間のキャリブレーションを実現することもできる。機能差分情報は、あらかじめハードディスクに格納しておいてもよいし、プログラムとしてロードしてもよい。ロード方法として、インターネットなどから無線機本体に直接ダウンロードすることもできる。
【００３６】
ＰＣカードで通信機能を補強することによって、指向性利得の向上により、劣悪な電波伝搬環境下においても通信が途絶えるのを防ぐことができる。また、狭い指向性のビームを形成することにより、室内伝搬において頻繁に生じるマルチパスの影響を低減することができる。
【００３７】
第１実施形態の無線装置では、可搬型コンピュータ本体は最低限の通信機能だけを備え、高価になることはない。オプションの無線ＰＣカードは着脱が容易であり、高い通信機能性を求める利用者に対しては、目的に応じた機能増設により、容易に拡張サービスを提供することができる。高性能を必要とする利用者は、目的に応じてＰＣカードを購入することになるが、あらかじめ固定されたマルチ通信機能コンピュータを購入するよりは費用、柔軟性の面で有利である。また、高い通信性能を必要としない利用者にとっては、基本的な通信機能の付いたコンピュータ本体を安価に購入することができるという利点がある。
【００３８】
また本発明の無線装置は、無線カードを着脱するための接続部の形態および接続方法には依存しない。すなわち、上記実施形態では、ＰＣＭＣＩＡの無線ＰＣカードを仮定しているが、Ｉ／Ｆ部１７と無線ＰＣカード２０がケーブル等を介して離れて接続されていてもよい。この場合、可搬型コンピュータ１０のアンテナ１３と、ＰＣカード２０のアンテナ２３がかなり離れて配置されるため、原理的には受信信号の空間的相関が小さくなるため、ダイバーシチ効果が高まるという効果がある。
【００３９】
また、可搬型コンピュータ利用者が大容量な情報や高品質な情報を送信する場合、つまり上り回線において高速・高品質伝送を行う場合、可搬型コンピュータあるいは無線ＰＣカードに複数の無線回線およびアンテナが具備されていれば、送信ダイバーシチあるいはビームフォーミング送信を行うことができる。上述したように、ビームフォーミング送信を行う場合、各ブランチのアンテナ・無線回路間の精密なキャリブレーションが必要となるが、このための機能情報は、追加のソフトウェアをロードすることにより容易に実現できる。
【００４０】
このような構成により、空間ダイバーシチを利用した信頼度の高い伝送あるいは指向性利得の向上を実現でき、劣悪な電波伝搬環境下においても通信が途絶えたり、情報伝送速度が低下するのを防ぐことができる。
【００４１】
（第２の実施形態）
図２に本発明の第２の実施形態に係る無線装置の構成例を示す。
【００４２】
第２実施形態では、複数のアンテナをすべて無線機本体側に配置することによって、あらかじめアンテナ位置の最適化を図る。すなわち、第２実施形態の無線装置は、可搬型コンピュータ３０と、無線ＰＣカード４０とを含み、可搬型コンピュータ３０は、２つ以上のアンテナ３３₁〜３３_Ｎ、１つ以上の無線回路３４_１、合成処理部３５、信号処理部３６、インタフェース（Ｉ／Ｆ）部３７、制御部３８を有する。一方、無線ＰＣカード４０は、無線回路３４₂〜３４_Ｎを有する。ここで、Ｎは本発明の無線装置全体に含まれるアンテナの総数を表す。これは無線回路の総数にも一致する。
【００４３】
無線回路３４₁〜３４_Nは、第１実施形態と同様に、スイッチ、フィルタ、アンプ、ミキサ、シンセサイザ等のＲＦ帯およびＩＦ帯のアナログ回路や、ダウンコンバートして適当な周波数帯においてディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、さらには通信方式によってはディジタル回路等を含む。
【００４４】
第２実施形態では、無線ＰＣカード４０には、複数の無線回路３４₂〜３４_Ｎだけが含まれており、一方、可搬型コンピュータ３０には、あらかじめ複数のアンテナ３３₁〜３３_Ｎが搭載されている。
【００４５】
第２実施形態の無線装置での信号の流れを説明する。まず、アンテナ３３₂〜３３_Ｎで受信された信号はＩ／Ｆ部３７を介して、装着された無線ＰＣカード４０へ流れ込み、対応する無線回路３４₂〜３４_Ｎで処理される。この後、再びＩ／Ｆ部７を介して合成処理部３５へ送られる。ここで、アンテナ３３₁から本体側の無線回路３４₁を通って入力される受信信号と、ダイバーシチ合成が行われる。このとき制御部３８は、Ｉ／Ｆ部３７で無線ＰＣカード４０の無線回路３４₂〜３４_Ｎと可搬型コンピュータ３０のアンテナ３３₂〜３３_Ｎが正しく接続されるように制御する。
【００４６】
このような構成により、第２実施形態にかかる無線装置では、複数のアンテナをあらかじめ可搬型コンピュータ３０の筐体上に、理想的な状態で配置することができ、アンテナ間の距離や指向性の向きの最適化が容易となる。特に、ダイバーシチ受信する場合には、サイズ的に小さいＰＣカード上に複数のアンテナを搭載するよりは、コンピュータ筐体の大きさを活用して、アンテナ間距離をできるだけ離すことができる。これによって、受信信号の空間相関を小さくし、ダイバーシチ利得をかせぐことができる。
【００４７】
（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３実施形態に係る無線装置の構成例を示す。第３実施形態では、コンピュータ本体側にすべてのアンテナを配置するとともに、各アンテナの直下に、初段のフィルタやＬＮＡ（低雑音増幅器）を含む第１の無線回路を配置する。
【００４８】
無線装置は、可搬型コンピュータ３０と無線ＰＣカード４０とを含み、可搬型コンピュータ３０は、アンテナ３３₁〜３３_Ｎ、第１無線回路３９₁〜３９_Ｎ、第２無線回路３４₁、合成処理部３５、信号処理部３６、インタフェース（Ｉ／Ｆ）部３７、制御部３８を有する。一方、無線ＰＣカード４０は、第２無線回路３４₂〜３４_Ｎを有する。第３実施形態の第２無線回路３４₁〜３４_Ｎは、第１および第２実施形態とは異なり、初段フィルタおよびＬＮＡを含んでいない。ＬＮＡ等は個別の回路（第１無線回路）３９として、コンピュータ３０側のアンテナ３３の近傍に配置される。
【００４９】
つまり、第３実施形態では、無線ＰＣカード４０は、ＬＮＡ等を含まない複数の無線回路（第２無線回路）３４₂〜３４_Ｎを有し、可搬型コンピュータ３０にあらかじめ複数のアンテナ３３₁〜３３_ＮとＬＮＡを含む第１無線回路３９₁〜３９_Ｎが最適配置で搭載される構成となる。
【００５０】
信号の流れについて説明する。まず、アンテナ３３₂〜３３_Ｎで受信された信号は第１無線回路３９₂〜３９_Ｎで高周波処理され、Ｉ／Ｆ部３７を通過後、装着された無線ＰＣカード４０へ流れ込み、対応する第２無線回路３４₂〜３４_Ｎで処理された後、再びＩ／Ｆ部３７を介して合成処理部３５へ送られる。ここで、アンテナ３３₁で受信され、第１無線回路３９₁による処理後に第２無線回路３４₁を通って入力される受信信号と、ダイバーシチ合成が行われる。このとき制御部３８は、Ｉ／Ｆ部３７で無線ＰＣカード４０の第２無線回路３４₂〜３４_Ｎと、可搬型コンピュータ３０の第１無線回路３９₂〜３９_Ｎが正しく接続されるように制御する。
【００５１】
一般に低雑音増幅器（ＬＮＡ）は受信回路初段のアンプであり、ＬＮＡ入力直前の信号は受信系の中で最もＳ／Ｎの悪い信号である。このため、雑音の付加をできるだけ避けるために、アンテナからＬＮＡまでの配線はできるだけ短くするのが望ましい。従って、第３実施形態の構成により、可搬型コンピュータ内の部品点数は増えるものの、アンテナとＬＮＡ（第１無線回路）を近くに配置して受信信号のＳ／Ｎ比の劣化を防ぐことができ、受信信号の品質の向上という点からは有利な構成である。また、アクティブ素子であるＬＮＡ３９をコンピュータ本体側に配置することによって、ＰＣカード内の無線回路における消費電力を低減することができる。さらに、熱対策の点でも、ＬＮＡを熱対策が十分に行われているコンピュータ本体に配置することは有効である。
【００５２】
第３の実施形態では、第１無線回路としてＬＮＡまでの高周波信号処理素子を含めた形態になっているが、その後のフィルタや周波数変数回路等も、可搬型コンピュータ内にあらかじめＮ個用意してもよい。この場合、アンテナに直結するＮ個の第１の無線回路と、第１の無線回路で処理された受信信号をさらに周波数変換する第２の無線回路に分けられるが、第２の無線回路は可搬型コンピュータ内には最低１個だけ用意しておけばよく、残りは無線ＰＣカードに内蔵されることになる。
【００５３】
（第４の実施形態）
図４に本発明の第４の実施形態に係る無線装置の構成例を示す。第４実施形態では、ダイバーシチやビームフォーミングなどの合成処理を、ＰＣカードに内蔵されるＤＳＰやゲートアレイにおいて行う構造とする。
【００５４】
図４に示す例では、可搬型コンピュータ５０は、アンテナ５３₁〜５３_Ｎ、無線回路５４₁、信号処理部５６、インタフェース（Ｉ／Ｆ）部５７、制御部５８を有する。一方、無線ＰＣカード６０は、無線回路５４₂〜５４_Ｎと、合成処理部５５を有する。ここで、Ｎは本発明の無線装置全体に含まれるアンテナおよびそれに対応する無線回路の数を表す。
【００５５】
無線回路５４₁〜５４_Ｎは、第１および第２実施形態と同様に、スイッチ、フィルタ、アンプ（ＬＮＡを含む）、ミキサ、シンセサイザ等のＲＦ帯およびＩＦ帯のアナログ回路や、ダウンコンバートして適当な周波数帯においてディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、さらには通信方式によってはディジタル回路等を含む。
【００５６】
第４実施形態では、可搬型コンピュータ５０にあらかじめ複数のアンテナ５３₁〜５３_Ｎが搭載されている点、および無線ＰＣカード６０に複数の無線回路５４₂〜５４_Ｎが搭載されている点は、第２および第３の実施形態と同じであるが、合成処理部５５が無線ＰＣカード６０に含まれている点が異なる。
【００５７】
この無線装置での信号の流れについて説明する。まず、アンテナ５３₂〜５３_Ｎで受信された信号は、Ｉ／Ｆ部５７を通過後、装着された無線ＰＣカード６０へ流れ込み、各無線回路５４₂〜５４_Ｎで処理された後、合成処理部５５へ送られる。また、アンテナ５３₁で受信された信号は、本体側の無線回路５４₁で処理されたのち、Ｉ／Ｆ部５７を介してＰＣカード側の合成処理部５５へ送られる。合成処理部５５でビームフォーミングが行われ、再びＩ／Ｆ部５７を介して信号処理部５６へ送られる。このとき制御部５８は、Ｉ／Ｆ部５７で無線ＰＣカード６０の無線回路５４₂〜５４_Ｎと可搬型コンピュータ５０のアンテナ５３₂〜５３_Ｎが正しく接続されるように制御する。
【００５８】
制御部５８はまた、無線ＰＣカード６０が装着されているときには、本体側の無線回路５４₁からの受信信号を信号処理部５６に直接送らず、Ｉ／Ｆ部５７からＰＣカード側の合成処理部５５に送られるように制御する。一方、無線ＰＣカード６０が装着されていないときには、直接信号処理部５６に送るように制御する。
【００５９】
このように、無線ＰＣカード上に合成処理部を搭載することにより、可搬型コンピュータ本体を改変することなく、周囲の電波伝搬状況に適したダイバーシチ方法やビームフォーミングアルゴリズムに容易に変更することができ、最適な通信を行うことができる。
【００６０】
このように、合成処理部を無線ＰＣカードに設ける構成は、第１実施形態〜第３実施形態の無線装置にも適用できる。この場合は、いずれも複数の受信信号をいったん無線ＰＣカード側の合成処理部に送り、その後、コンピュータ本体側の信号処理部に取り戻して復号処理を行う。
【００６１】
本発明の無線装置は、第１実施形態〜第４実施形態のいずれにおいても、切り替えダイバーシチ制御が行われたとき、現在使用されているアンテナブランチを表示する構成とすることができる。表示方法として、例えば、図５に示すように、可搬型コンピュータの画面上においてソフトウェアによる画像表示や、またはコンピュータ筐体上のＬＥＤ表示等があげられる。また、ビームフォーミング制御が行われるときは、その形成している指向性パターン等を画面表示することもできる。
【００６２】
図５の例では、コンピュータのスクリーン上のウィンドウ内に、真上から見たアンテナパターンを表示している。このような表示により、コンピュータ利用者は、良好な伝搬路の確保できている通信方向を視覚的に知ることができ、場合によっては利用者自身が良好な通信を行えるように、可搬型コンピュータを移動させることができる。また、表示機能をソフトウェアで供給することにより、コンピュータ本体とは独立に運用、管理できる利点がある。アンテナのビームパターンとともに、あるいはそれぞれ単独で、使用されているアンテナブランチを表示することも、もちろん可能である。
【００６３】
さらに、上記実施形態では、信号受信を例にとって説明してきたが、第１実施形態〜第４実施形態のいずれにおいても、コンピュータ本体で作成されたメッセージあるいは送信信号を、無線装置の複数のアンテナから送信することもできる。複数のアンテナを用いることにより、指向性ビーム送信が可能になり、指向性利得が向上する。これにより、電波伝搬が劣悪な環境であっても、通信が途絶えるのを防ぐことができる。
【００６４】
なお、上記すべての実施形態においては、無線機本体を、無線機能を有する可搬型コンピュータとして説明し、本体に着脱可能な周辺機器を無線ＰＣカードとして説明してきたが、それ以外の同様な機能を有する装置、たとえば、携帯電話や携帯情報端末に、小型無線回路デバイスなどを着脱自在に組み込むことによっても同様の効果が達成されるのは、言うまでもない。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数のアンテナを有する無線装置を、少なくとも一つのアンテナおよび無線回路を具備した可搬型コンピュータと、それに着脱可能な無線回路付きのＰＣカードとに分けて構成する。可搬型コンピュータ本体には、必要最小限の通信機能だけを備えて低コスト化を図り、一方、高速・高品質な通信を要求する利用者に対しては、その目的に応じて無線ＰＣカードを付加し、ダイバーシチ効果によって、自在に性能向上を図ることができる。
【００６６】
また、ダイバーシチ方法や信号処理に関するパラメータ等は、ドライバソフトウェアで提供することにより、内容変更や機能拡張などの制御が容易になる。
【００６７】
ダイバーシチの代わりに、あるいはこれに加えてビームフォーミングアルゴリズムを導入することによって、指向性利得の向上や干渉除去効果のために、劣悪な電波伝搬環境下においても通信が途絶えるのを防ぐことができる。
【００６８】
さらに、このとき、キャリブレーション方法等、両者のアルゴリズムにおける差分情報もまたドライバソフトウェアを用いて認識させることによって、アルゴリズムの変更を容易にする効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る無線装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る無線装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る無線装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る無線装置の構成を示す図である。
【図５】本発明の無線装置のアンテナのビームパターンの表示例を示す図である。
【図６】従来の無線機能付きパーソナルコンピュータの概略ブロック図である。
【符号の説明】
１０、３０、５０可搬型コンピュータ
２０、４０、６０無線ＰＣカード
１３、２３、３３₁〜３３_Ｎ，５３_１〜５３_Ｎアンテナ
１４、２４，３４_１〜３４_Ｎ５４_１〜５４_Ｎ無線回路
１５、３５、５５合成処理部
１６、３６、５６信号処理部
１７、３７、５７インタフェース（Ｉ／Ｆ）部
１８、３８、５８制御部
３９₁〜３９_Ｎ第１の無線回路

Claims

２つ以上のアンテナと、前記２つ以上のアンテナのうちの少なくとも１つの第１のアンテナで受信された高周波の信号を低周波へ変換する少なくとも１つの無線回路とを具備した無線機本体と、
前記２つ以上のアンテナのうちの少なくとも１つの第２のアンテナで受信された高周波の信号を低周波へ変換する少なくとも１つの無線回路を具備し、前記無線機本体に着脱可能な周辺機器とを備え、
前記無線機本体は、
前記周辺機器が無線機本体に装着された場合に、前記周辺機器の無線回路を認識して、前記第２のアンテナから前記周辺機器の無線回路への信号の伝達を可能にする接続手段と、
前記第２のアンテナで受信され、前記接続手段によって認識された周辺機器の無線回路を経由した受信信号と、前記第１のアンテナで受信され、前記無線機本体の無線回路を経由した受信信号とをビームフォーミングアルゴリズムにより合成する合成手段と、
前記合成手段で合成された受信信号を復号する復号処理手段
とをさらに具備することを特徴とする無線装置。
前記無線機本体の２つ以上のアンテナの一部は、当該無線機本体の各無線回路に対応し、前記無線機本体のアンテナの残りは、前記周辺機器の各無線回路に対応することを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
少なくとも１つの第１のアンテナと、前記第１のアンテナで受信された高周波の信号を低周波へ変換する１つの無線回路とを具備した無線機本体と、
少なくとも１つの第２のアンテナと、前記第２のアンテナで受信された高周波の信号を低周波へ変換する少なくとも１つの無線回路とを有し、前記無線機本体に着脱可能な周辺機器とを備え、
前記無線機本体は、前記周辺機器が無線機本体に装着された場合に、前記周辺機器の無線回路を認識して、前記無線機本体の無線回路から前記周辺機器への信号の伝達を可能にする接続手段をさらに有し、
前記周辺機器は、前記第１のアンテナで受信され、無線機本体の無線回路を経由した受信信号と、前記第２のアンテナで受信され、前記接続手段によって認識された前記周辺機器の無線回路を経由した受信信号とをビームフォーミングアルゴリズムにより合成する合成手段をさらに有することを特徴とする無線装置。
２つ以上のアンテナと、前記２つ以上のアンテナのうちの１つの第１のアンテナで受信された高周波の信号を低周波へ変換する１つの無線回路とを具備した無線機本体と、
前記２つ以上のアンテナのうちの少なくとも１つの第２のアンテナで受信された高周波の信号を低周波へ変換する少なくとも１つの無線回路を具備し、前記無線機本体に着脱可能な周辺機器とを備え、
前記無線機本体は、前記周辺機器が無線機本体に装着された場合に、前記周辺機器の無線回路を認識して、前記第２のアンテナから前記周辺機器の無線回路への信号の伝達を可能にする接続手段をさらに有し、
前記周辺機器は、前記第１のアンテナで受信され、無線機本体の無線回路を経由した受信信号と、前記第２のアンテナで受信され、前記接続手段によって認識された前記周辺機器の無線回路を経由した受信信号とをビームフォーミングアルゴリズムにより合成する合成手段をさらに有することを特徴とする無線装置。