JP4837638B2 - Ｍｉｍｏアンテナ装置及びそれを備えた無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、携帯電話機等を用いた移動体通信において通信容量を増大させて高速通信を実現しながら通信品質を良好に保つように制御される無線通信装置のためのアンテナ装置に関し、特にＭＩＭＯアンテナ装置及びそれを備えた無線通信装置に関する。

複数のアンテナ素子を用いて複数のチャンネルの無線信号を同時に送受信するＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）技術を採用したアンテナ装置として、例えば特許文献１に開示されたＭＩＭＯアンテナ装置がある。

特許文献１のＭＩＭＯアンテナ装置を備えた移動通信システムは、その送信側において、通信路符号化器により送信信号を通信路符号化してＭ個の信号を生成し、これらＭ個の信号をＭ個の変調器により変調してＭ個の複素変調信号（変調シンボル）を生成し、次いで、複素行列演算部によりこれらＭ個の複素変調信号とＭ×Ｌ個の複素係数から構成される複素行列とを乗算してＬ個の複素信号を生成し、生成されたＬ個の複素信号をＬ個の送信アンテナ素子にて送信する。このとき、複素行列演算部がＭ個の変調信号に対して異なる複素重みを付与するように行列演算を実行することにより、Ｌ個の送信アンテナ素子からそれぞれ送信される無線信号に関してビームフォーミングが達成される。これにより、特許文献１の移動通信システムは、干渉波抑圧のためのビームフォーミングに加えて送信ダイバーシチ効果を得ることを目的としている。また、ダイバーシチ効果により、伝搬チャンネルの環境が動的に変動する場合であっても、変調方式や伝送速度が適切に制御されたデータ伝送方式を提供する。さらに、特許文献１の移動通信システムは、その受信側において、Ｎ個の受信アンテナ素子を用いて受信されたＮ個の受信信号に対して、ＭＩＭＯ復調器によりＮ×Ｍ個の複素係数からなる複素行列を乗算してＭ個の複素信号（受信シンボル）を生成し、Ｍ個の復調器によりＭ個の複素信号をそれぞれ復調してＭ個の復調信号を生成し、次いで、通信路復号化器によりＭ個の復調信号を通信路復号化して受信データとして出力する。このとき、受信側のＭＩＭＯ復調器において、干渉低減のためにＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ：最小平均２乗誤差）アルゴリズムを適用することで、雑音や干渉による影響を最小化することが可能になる。

このように、特許文献１の移動通信システムは、送信側では、Ｍ個の変調信号に対してＭ×Ｌ個の要素からなる複素行列を乗算してＬ個の複素信号を生成し、これらをＬ個の送信アンテナ素子から送信することで、伝送路多重化による高速データ通信を可能にし、また受信側では、ＭＩＭＯ復調器での干渉低減により干渉限界を拡張することが可能な、ＭＩＭＯアンテナ装置を備えた移動通信システムを提供することができる。

さらに、トランスバーサルフィルタを備えた従来のＭＩＭＯアンテナ装置として、例えば特許文献２に開示されたＭＩＭＯアンテナ装置がある。

特許文献２のＭＩＭＯアンテナ装置を備えたＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信機は、複数個の受信アンテナ素子に対してそれぞれ設けられたトランスバーサルフィルタにより干渉波を除去し、その後にＭＩＭＯ復調を行う。これにより干渉波のある環境においてもＭＩＭＯ受信が可能になる。従って、特許文献２によれば、同一チャンネル干渉が存在するマルチパス環境において、干渉を抑圧でき、タイミング再生やチャンネル推定の精度の劣化を補償することが可能で、かつ常に高速信号伝送を実現できるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信機を提供することができる。以上により、特許文献２のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信機は、受信アンテナ素子毎に設けられたトランスバーサルフィルタにより干渉波を除去した後にＭＩＭＯ復調を行うことで、干渉波のある環境においてもＭＩＭＯ受信が可能になり、高速無線伝送を可能にする、ＭＩＭＯアンテナ装置を備えたＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信機を提供する。

特開２００４−２６６５８６号公報。 特開２００５−０６５１９７号公報。

特許文献１に記載された従来のＭＩＭＯアンテナ装置には、以下のような課題があった。本従来例では、データ伝送をできるだけ高速化する目的で、送信側にＭ個の変調器とＬ個の送信アンテナ素子とを備えることで、干渉波抑圧のためのビームフォーミングに加えて送信ダイバーシチ効果を得ることが可能なＭＩＭＯアンテナ装置を開示している。しかしながら、特許文献１のＭＩＭＯアンテナ装置では、送信アンテナ素子の数が多くなるので、携帯電話機のような１波長もしくはそれ以下のサイズの小型機器には、複数のアンテナ素子群を搭載することはきわめて困難であった。また、携帯電話の基地局に特許文献１のＭＩＭＯアンテナ装置を用いる場合においても、アンテナ素子数の増加に伴うコストの増加と、制御が複雑になるという課題があった。

一方、特許文献２に記載された、複数のトランスバーサルフィルタを用いた従来のＭＩＭＯアンテナ装置には以下のような課題があった。本従来例では、受信アンテナ素子毎にトランスバーサルフィルタを備えたので干渉波を抑圧することは可能であるが、受信回路規模が大きくなるという欠点があった。すなわち、本従来例のＭＩＭＯアンテナ装置を小型形状で構成したり、電池で駆動するような携帯無線機に用いたりすることは不可能であった。

本発明の目的は、以上の課題を解決し、小型形状のＭＩＭＯアンテナ装置であっても、所望の受信品位が得られない場合に干渉波抑圧とＭＩＭＯ復調処理とを両立することにより高品位でかつ高速な通信を行うことが可能なＭＩＭＯアンテナ装置、及びそれを備えた移動体用の無線通信装置を提供することにある。

本発明の態様に係るＭＩＭＯアンテナ装置によれば、
送信側無線局装置により所定のデータストリーム数及び変復調方法を有するＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）通信方式で変調された後送信された複数の無線信号を受信するＭＩＭＯアンテナ装置において、
上記複数の無線信号をそれぞれ受信する複数のアンテナ素子と、
上記複数の無線信号の受信信号レベルをそれぞれ検出する検出手段と、
上記複数の無線信号をＭＩＭＯ復調して第１の復調信号を生成するとともに、上記第１の復調信号の信号品位を判定するＭＩＭＯ復調手段と、
上記送信側無線局装置によって使用されるＭＩＭＯ通信方式を制御する制御信号を上記送信側無線局装置に無線送信する無線送信手段と、
上記受信信号レベル及び上記信号品位に基づいて、上記送信側無線局装置及び上記ＭＩＭＯ復調手段によって使用されるＭＩＭＯ通信方式のデータストリーム数及び変復調方法の少なくとも一方を変更するように、上記無線送信手段に上記制御信号を送信させることにより上記送信側無線局装置を制御するとともに、上記ＭＩＭＯ復調手段を制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、上記第１の復調信号の信号品位が所定の第１のしきい値未満である場合において、
（１）上記複数の無線信号のすべてに係る受信信号レベルが所定の第２のしきい値以上であるとき、上記送信側無線局装置及び上記ＭＩＭＯ復調手段によって使用されるＭＩＭＯ通信方式のデータストリーム数を削減し、
（２）上記複数の無線信号の少なくとも１つに係る受信信号レベルが上記第２のしきい値未満であるとき、上記送信側無線局装置及び上記ＭＩＭＯ復調手段によって使用されるＭＩＭＯ通信方式の変復調方法を、現在の伝送レートよりも低い伝送レートを有する変復調方法に変更することを特徴とする。

上記ＭＩＭＯアンテナ装置において、上記制御手段は、上記第１の復調信号の信号品位が上記第１のしきい値以上である場合において、上記複数の無線信号のすべてに係る受信信号レベルが上記第２のしきい値以上であるとき、上記送信側無線局装置及び上記ＭＩＭＯ復調手段によって使用されるＭＩＭＯ通信方式の変復調方法を、現在の伝送レートよりも高い伝送レートを有する変復調方法に変更することを特徴とする。

また、上記ＭＩＭＯアンテナ装置において、上記制御手段は、上記送信側無線局装置及び上記ＭＩＭＯ復調手段によって使用されるＭＩＭＯ通信方式のデータストリーム数を所定数に削減した場合において、上記ＭＩＭＯ復調手段による復調回数が所定の最大復調回数を超えたとき、上記送信側無線局装置及び上記ＭＩＭＯ復調手段によって使用されるＭＩＭＯ通信方式のデータストリーム数を増大させることを特徴とする。

上記ＭＩＭＯアンテナ装置は、
上記データストリーム数が１つであるとき、主ビームを所望波信号の方向に向けるように上記複数の無線信号に重み付けして復調することにより第２の復調信号を生成するアダプティブ復調手段と、
上記複数の無線信号を上記ＭＩＭＯ復調手段又は上記アダプティブ復調手段に入力するように切り換えるスイッチ手段とをさらに備え、
上記制御手段はさらに、上記スイッチ手段を切り換えて上記複数の無線信号を上記ＭＩＭＯ復調手段に入力するように上記スイッチ手段を制御しかつ上記第１の復調信号の信号品位が上記第１のしきい値未満である場合において、
（１）上記複数の無線信号のすべてに係る受信信号レベルが上記第２のしきい値以上であるとき、上記送信側無線局装置及び上記ＭＩＭＯ復調手段によって使用されるＭＩＭＯ通信方式のデータストリーム数を１つに削減し、上記スイッチ手段を切り換えて上記複数の無線信号を上記アダプティブ復調手段に入力するように上記スイッチ手段を制御し、
（２）上記複数の無線信号の少なくとも１つに係る受信信号レベルが上記第２のしきい値未満であるとき、上記送信側無線局装置及び上記ＭＩＭＯ復調手段によって使用されるＭＩＭＯ通信方式の変復調方法を、現在の伝送レートよりも低い伝送レートを有する変復調方法に変更することを特徴とする。

また、上記ＭＩＭＯアンテナ装置において、上記アダプティブ復調手段は、漸化的な繰り返し処理を実行することにより主ビームを所望波信号の方向に向けるように上記複数の無線信号に重み付けすることを特徴とする。

さらに、上記ＭＩＭＯアンテナ装置において、上記制御手段は、上記スイッチ手段を切り換えて上記複数の無線信号を上記ＭＩＭＯ復調手段に入力するように上記スイッチ手段を制御しかつ上記第１の復調信号の信号品位が上記第１のしきい値以上である場合において、上記複数の無線信号のすべてに係る受信信号レベルが上記第２のしきい値以上であるとき、上記送信側無線局装置及び上記ＭＩＭＯ復調手段によって使用されるＭＩＭＯ通信方式の変復調方法を、現在の伝送レートよりも高い伝送レートを有する変復調方法に変更することを特徴とする。

またさらに、上記ＭＩＭＯアンテナ装置において、上記制御手段は、上記スイッチ手段を切り換えて上記複数の無線信号を上記アダプティブ復調手段に入力するように上記スイッチ手段を制御した場合において、上記アダプティブ復調手段による復調回数が所定の最大復調回数を超えたとき、上記スイッチ手段を切り換えて上記複数の無線信号を上記ＭＩＭＯ復調手段に入力するように上記スイッチ手段を制御し、上記送信側無線局装置及び上記ＭＩＭＯ復調手段によって使用されるＭＩＭＯ通信方式のデータストリーム数を増大させることを特徴とする。

また、上記ＭＩＭＯアンテナ装置において、上記無線送信手段は、上記複数のアンテナ素子のうちの少なくとも１つを用いて上記制御信号を上記送信側無線局装置に送信することを特徴とする。

また、本発明によれば、上記ＭＩＭＯアンテナ装置を備えたことを特徴とする無線通信装置が提供される。

本発明によれば、以上の構成を備えたことにより、復調信号の信号品位及び受信信号の信号レベルに基づいて、ＭＩＭＯ通信方式のデータストリーム数の削減を実行すること、及び／又はＭＩＭＯ通信方式の変復調方法の変更を実行することにより、小型形状のＭＩＭＯアンテナ装置であっても、所望の受信品位が得られない場合にＭＩＭＯ通信方式のデータストリーム数と変復調方法とを適応的に制御し、さらには干渉波抑圧とＭＩＭＯ復調処理とを両立することにより高品位でかつ高速な通信を行うことが可能なＭＩＭＯアンテナ装置、及びそれを備えた移動体用の無線通信装置を提供することができる。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。適応変調を行うＭＩＭＯ無線通信において、復調信号品位がしきい値以下になったときに、ＭＩＭＯアンテナ装置を構成する各アンテナ素子に係る受信信号レベルを取得し、これらの受信信号レベルが所定の受信電力以上の場合に送信側無線局装置に通知し、複数Ｍ個の送信データストリームのうちの１つを削減させる。データストリーム数を１つに削減したときには、アダプティブ復調手段を用いて複数の受信信号の振幅及び位相を制御してもよく、これにより所望波信号の方向にビームを向けかつ干渉波信号の方向にヌルを向けることができる。一方、しきい値未満の場合には、より伝送レートの低い変復調方法を用いて送信するように送信側無線局装置に通知する。これにより、ＭＩＭＯ通信の高速無線伝送とアダプティブアレーアンテナの干渉波抑圧技術を両立させることで高品位でかつ高速な通信を実現する。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、本発明の実施形態を説明するため図面の全体にわたり、同様の機能を有する構成要素は同一の符号を付与し、その繰り返しの説明は省略する。

第１の実施形態．
図１は、本発明の第１の実施形態に係るＭＩＭＯアンテナ装置の構成を示すブロック図である。以下、図１を参照しながら本実施形態のＭＩＭＯアンテナ装置について説明する。図１において、３つの受信アンテナ素子１ａ，１ｂ，１ｃは、送信側無線局装置（図示せず。）から所定のＭＩＭＯ通信方式を用いて送信された３つの異なる無線信号をそれぞれ受信し、受信アンテナ素子１ａ，１ｂ，１ｃは、受信された各無線信号をアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換回路２に入力する。Ａ／Ｄ変換回路２は、入力された各無線信号に対応して３つのＡ／Ｄ変換器を備え、これらのＡ／Ｄ変換器により各無線信号に対して別個にＡ／Ｄ変換処理を実行して、処理後の各信号（以下、受信信号という。）をＭＩＭＯ復調回路３と信号レベル検出回路４とにそれぞれ出力する。ＭＩＭＯ復調回路３は、３つの受信信号に対してＭＩＭＯ復調処理を実行して１つの復調信号を出力するとともに、復調信号の信号品位を表す基準として復調信号のビット誤り率（ＢＥＲ）を判定し、判定結果の情報をコントローラ５に出力する。信号品位として、ビット誤り率（ＢＥＲ）に代えて、パケットエラーレートを用いてもよく、もしくはスループット（例えば、受信されたデータのレートで表される。）を用いてもよい。信号レベル検出回路４は、３つの受信信号の信号レベルをそれぞれ検出して、検出結果の情報をコントローラ５に出力する。信号レベルは、例えば、搬送波電力対雑音電力比（ＣＮＲ）又は所望波信号電力対干渉波信号電力及び雑音電力比（ＳＩＮＲ）の形式で検出される。また、ＭＩＭＯ復調回路３は、例えば所定のデータ量（ビット数又はパケット数など）を単位として、受信信号のデータの復調処理を実行した回数（以下、復調回数という。）をコントローラ５に送る。コントローラ５は、ＢＥＲと信号レベルの情報に基づいて、図７及び図８を参照して後述されるＭＩＭＯ適応制御処理を実行し、それによって送信側無線局装置及びＭＩＭＯ復調回路３が使用している通信方式を変更する。

本実施形態において、送信側無線局装置及びＭＩＭＯ復調回路３において使用されている通信方式は、通信のデータストリーム数と、通信の変復調方法とによって決定される。詳しくは、ＭＩＭＯアンテナ装置と送信側無線局装置とは、１つ乃至３つのデータストリームを用いたＭＩＭＯ通信のいずれかを選択的に実行することができる。データストリーム数が１つのときは、ＳＩＳＯ（Ｓｉｎｇｌｅ−Ｉｎｐｕｔ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）通信ともいう。また、ＭＩＭＯアンテナ装置と送信側無線局装置とは、伝送レートが異なる複数の変復調方法のうちのいずれかを選択的に用いてＭＩＭＯ通信（又はＳＩＳＯ通信）を実行することができ、例えば伝送レートが増大する順に列挙すると、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ及び６４ＱＡＭのうちのいずれかを選択的に用いて通信することができる。なお、使用する変復調方法は、以上に列挙した方式に限定されるものではなく、実施例に応じて変更可能である。コントローラ５は、送信側無線局装置及びＭＩＭＯ復調回路３により使用されている通信方式を変更するとき（すなわち、データストリーム数及び変復調方法の少なくとも一方を変更するとき）、無線送信回路６及びそれに接続された送信アンテナ素子７を用いて、送信側無線局装置における通信方式（すなわちＭＩＭＯ通信又はＳＩＳＯ通信）の変調処理を変更させるように送信側無線局装置に要求するための制御信号を送信し、それとともに、ＭＩＭＯ復調回路３において使用されている通信方式（すなわちＭＩＭＯ通信又はＳＩＳＯ通信）の復調処理を変更させる。

本実施形態のＭＩＭＯアンテナ装置は、Ａ／Ｄ変換回路２の前段において、受信アンテナ素子１ａ，１ｂ，１ｃにおいて受信された各無線信号から所定の周波数の信号を分離する高周波フィルタと、信号を増幅するための高周波増幅器とを必要に応じて備えることが好ましい。また、本実施形態のＭＩＭＯアンテナ装置は、ＭＩＭＯ復調回路３の前段において、Ａ／Ｄ変換回路２から出力された各受信信号の周波数を変換するためのミキサー等の高周波回路や、中間周波数回路及び信号処理回路等を必要に応じて備えることが好ましい。以上に列挙した構成要素は、本願明細書及び図面では説明の簡単化のために省略した。

ここでは一例として、受信アンテナ素子数が３つの場合を例に説明を行うが、受信アンテナ素子数が２つもしくは４つ以上の構成も可能である。また、送信アンテナ素子数が１つの場合を例に挙げて説明するが、送信アンテナ素子が複数個設けられた構成も可能である。

以上説明した本実施形態のＭＩＭＯアンテナ装置によれば、以上の構成を備えたことにより、コントローラ５が、復調信号の信号品位及び受信信号の信号レベルに基づいて、ＭＩＭＯ通信方式のデータストリーム数の削減を実行すること、及び／又はＭＩＭＯ通信方式の変復調方法の変更を実行することにより、小型形状のＭＩＭＯアンテナ装置であっても、所望の受信品位が得られない場合にＭＩＭＯ通信方式のデータストリーム数と変復調方法とを適応的に制御することにより高品位でかつ高速な通信を行うことが可能なＭＩＭＯアンテナ装置を提供することができる。

図２は、本実施形態の変形例に係るＭＩＭＯアンテナ装置の構成を示すブロック図である。この変形例のＭＩＭＯアンテナ装置は、図１の送信アンテナ素子７を、ＭＩＭＯ受信のための受信アンテナ素子１ａ，１ｂ，１ｃのうちの１つ（図２の場合は、アンテナ素子１ｃ）に一体化させた構成を有することを特徴とする。図２において、アンテナ素子１ｃはその下端においてアンテナ共用器（デュプレクサ）２１を備え、アンテナ素子１ｃで受信された無線信号はアンテナ共用器２１を介してＡ／Ｄ変換回路２に入力される一方、無線送信回路６から出力された無線信号はアンテナ共用器２１を介してアンテナ素子１ｃを励振させる。アンテナ共用器２１は、受信信号と送信信号の周波数が異なる場合に、受信信号と送信信号との分離に使用される。送信アンテナ素子７を一体化させる受信アンテナ素子は、受信アンテナ素子１ａ，１ｂのいずれかであってもよい。以上の構成により、図２の変形例のＭＩＭＯアンテナ装置は、装置内のアンテナ素子の個数を削減することができ、小型な移動体無線通信端末において効率よくＭＩＭＯアンテナ装置を実現することができる。

また、図２の変形例では、送信アンテナ素子として１つの受信アンテナ素子のみを使用する構成を例に挙げて説明したがこれに限られるものではなく、複数の受信アンテナ素子１ａ，１ｂ，１ｃの２つ以上を送信アンテナ素子として使う構成も可能である。これにより、送信時においても、アレーによるビームフォーミングの効果によるアンテナ利得の向上が期待できる。さらには複数の受信アンテナ素子１ａ，１ｂ，１ｃのうちの２つ以上を送信アンテナ素子として用いる場合には、切り換え制御による切り換えダイバーシチに代表される送信ダイバーシチやＭＩＭＯ送信を実行することも可能である。これにより、より安定し、より高速な無線信号の送信を可能にする。また、図２の変形例では、受信信号と送信信号との分離にアンテナ共用器２１を用いる構成を例に挙げて説明したがこれに限られるものではなく、スイッチやサーキュレータを使う構成も可能である。スイッチは、信号を送信する時間と信号を受信する時間が異なる場合に最適であり、サーキュレータは、送信信号と受信信号間の周波数差及び時間差がない場合においても使用可能である。

次に、図３乃至図６を参照して、本実施形態のＭＩＭＯアンテナ装置を携帯無線通信装置として実装する例について説明する。図３は、本実施形態の第１の実装例に係る、ＭＩＭＯアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置の構成を示す透視図である。

図３の携帯無線通信装置は、ほぼ直方体形状の上部筐体３１と下部筐体３２とを備え、これらがヒンジ部３３により連結された折りたたみ型の携帯電話機として構成されている。上部筐体３１はスピーカ３５とディスプレイ３６を備え、下部筐体３２はキーボード３７とマイクロホン３８を備えて構成される。上部筐体３１の内部には、その左端に近接しかつ携帯無線通信装置の長手方向と平行になるようにストリップ導体１ａａが設けられ、ストリップ導体１ａａは、ヒンジ部３３の一部を構成するヒンジ部導体１ａｂと電気的に接続され、ストリップ導体１ａａとヒンジ部導体１ａｂとは、ともに受信アンテナ素子１ａとして動作する。同様に、上部筐体３１の内部には、その右端に近接しかつ携帯無線通信装置の長手方向と平行になるようにストリップ導体１ｂａが設けられ、ストリップ導体１ｂａは、ヒンジ部３３の一部を構成するヒンジ部導体１ｂｂと電気的に接続され、ストリップ導体１ｂａとヒンジ部導体１ｂｂとは、ともに受信アンテナ素子１ｂとして動作する。下部筐体３２内には、Ｕ字型に折り曲げられたストリップ状の導体にてなる受信アンテナ素子１ｃが設けられる。図３に示した実装例では、受信アンテナ素子１ｃの一部は、下部筐体３２の下端から突出したブーム部３４の中を貫通するように設けられるが、それに代わって、受信アンテナ素子１ｃの全体が下部筐体３２の内部に設けられてもよい。さらに、下部筐体３２から突出するように、ロッド状の導体にてなる送信アンテナ素子７が設けられる。携帯無線通信装置は、図１のＡ／Ｄ変換回路２、ＭＩＭＯ復調回路３、信号レベル検出回路４、コントローラ５及び無線送信回路６などを含む無線通信回路３９を備え、無線通信回路３９のＡ／Ｄ変換回路２は受信アンテナ素子１ａ，１ｂ，１ｃに接続され、無線通信回路３９の無線送信回路６は送信アンテナ素子７に接続される。

また、図４は、本実施形態の第２の実装例に係る、ＭＩＭＯアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置の構成を示す透視図である。この実装例では、図３のロッド状の送信アンテナ素子７を除去し、代わりに、無線通信回路３９はアンテナ共用器２１をさらに備え、受信アンテナ素子１ａ，１ｂ，１ｃのうちのいずれか１つ（例えば、受信アンテナ素子１ａ）を送信アンテナ素子と共用する。図４の実装例の携帯無線通信装置によれば、装置の外部に突出したアンテナ素子を除去したことにより、図３の実装例の場合よりもコンパクトな携帯無線通信装置を提供することができる。

またさらに、図５は、本実施形態の第３の実装例に係る、ＭＩＭＯアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置の構成を示す透視図である。この構成では、携帯無線通信装置は、上部筐体３１に設けられた２つの受信アンテナ素子１ａ，１ｂと、下部筐体３２に設けられた１つの送信アンテナ素子７とを備えている。オプションとして無線通信回路３９内にアンテナ共用器２１を備え、受信アンテナ素子１ａ，１ｂのいずれかをもう１つの送信アンテナ素子として共用し、２つの送信アンテナ素子により送信ダイバーシチを行ってもよい。

また、図６は、本実施形態の第４の実装例に係る、ＭＩＭＯアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置の構成を示す透視図である。この構成では、携帯無線通信装置は、上部筐体３１に２つのアンテナ素子１ａ，１ｂを備え、そのうち一方を送信アンテナ素子として共用する。この構成によれば、他の実装例に係る携帯無線通信装置に比べて、その内部構造を大幅に簡略化することができる。

以下、本実施形態のＭＩＭＯアンテナ装置の動作原理について説明する。なお、本明細書において、イメージ入力された数式とテキスト入力された数式とを混在させて用いており、各数式を識別するために、それら各数式の最後部に記載した一連の通し番号（１），（２），…を用いて「式（１），式（２），…」等と呼ぶこととする。

ＭＩＭＯ通信システムは、送信機及び受信機においてそれぞれ複数のアンテナ素子を用いて、同じ周波数帯域内で同時に送信された複数の信号系列を空間的に多重化することによって伝送容量を増大させ、ＭＩＭＯ復調後の複数の信号系列に係る合計伝送速度の増大を図る技術である。ここでは一例として、固有モード伝送方式をもとに説明を行う。送信機及び受信機のアンテナ素子の数をそれぞれｎ個とすると、受信信号ｙは次式で表すことができる。

［数１］
ｙ＝Ｈｘ＋ｗ （１）

ここで、受信信号を表すｙは、サイズがｎのベクトルであり、その各要素は受信機の各アンテナ素子で受信された信号を表す。Ｈはサイズがｎ×ｎの行列であり、チャンネル行列と呼ばれ、その各要素Ｈ_ｉｊは、送信機のｊ番目のアンテナ素子と受信機のｉ番目のアンテナ素子との間の伝搬係数、すなわち、これらのアンテナ素子間で送受信される信号の位相回転量及び振幅減衰量を表す。また、送信信号を表すｘは、サイズがｎのベクトルであり、その各要素ｘ_ｉは、送信機の各アンテナ素子から送信される信号であって、互いに直交する信号を表す。ｗはサイズがｎのベクトルであり、その各要素は受信機の各アンテナ素子で受信された熱雑音を表す。

受信機においてチャンネル行列Ｈを取得するために、受信機は所定のパイロット信号ｘを予め記憶し、送信機はこの既知のパイロット信号ｘを受信機に伝送し、受信機は、当該受信機が予め記憶したパイロット信号ｘと、受信信号ｙ（すなわち伝送されたパイロット信号ｘ）とに基づいて、式（１）からチャンネル行列Ｈを計算する。

ここで、チャンネル行列Ｈに対する特異値分解（Ｓｉｎｇｌａｒ Ｖａｌｕｅ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＳＶＤ）を行うと、次式のようになる。

式（２）において、Ｕ，Σ，Ｖはそれぞれサイズがｎ×ｎの行列であり、Σはそのｉ行目ｉ列目の要素がσ_ｉ（０≦ｉ≦ｑ）でありかつその他の要素が０である行列である。また、ｕ_ｉとｖ_ｉはそれぞれ行列ＵとＶのｉ番目の列ベクトルであり、それぞれ他の列ベクトルと直交している。ｑはチャンネル行列Ｈのランクであり、以下の説明ではｑ＝ｎであるとする。上付き添字Ｈは複素共役転置を表す。ここで、行列ＵとＶは、サイズがｎ×ｎの単位行列Ｉ_ｎに対して次式を満足する。

［数２］
Ｕ^ＨＵ＝Ｉ_ｎ （３）
［数３］
Ｖ^ＨＶ＝Ｉ_ｎ （４）

さらに、固有値分解（Ｅｉｇｅｎｖａｌｕｅ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＥＶＤ）を行うと、次式が求まる。

式（５）において、λ_ｉはチャンネル行列の積ＨＨ^Ｈの固有値であり、λ_ｉ＝σ_ｉ ^２である。

ベクトルｕ_ｉ ^Ｈは、行列Ｕ^Ｈの要素となる他の行ベクトルと互いに直交しており、送信機の各アンテナ素子から送信される信号のウエイト（振幅と位相）に使用され、ベクトルｕ_ｉは、行列Ｕの要素となる他の列ベクトルと互いに直交しており、受信機の各アンテナ素子において受信される信号のウエイトに使用される。このようにウエイトを使用することにより直交した指向性が得られる。

ここで、式（１）より、受信信号電力はＨｘ（Ｈｘ）^Ｈ＝ＨＨ^Ｈｘｘ^Ｈとなる。行列ｘｘ^Ｈは送信信号電力を表す。ただし、ベクトルｘの各要素は互いに直交した信号であるので、行列ｘｘ^Ｈは対角行列ｄｉａｇ［ｘ_１ｘ_１ ^＊，ｘ_２ｘ_２ ^＊，…，ｘ_ｎｘ_ｎ ^＊］となる。一方、行列ＨＨ^Ｈは対角行列ｄｉａｇ［λ_１，λ_２，…，λ_ｑ］となる。すなわち、送信機及び受信機の各アンテナ素子において直交したウエイトを使用することにより複数の伝搬経路を分離することができ、このときの受信信号電力はλ_ｉｘ_ｉｘ_ｉ ^＊となる。信号ｘ_ｉがすべて等しい場合、各伝搬経路における受信信号電力は固有値λ_ｉの比になる。

ここで、送信機のアンテナ素子数が２個であり、かつ受信機のアンテナ素子数が２個であるＭＩＭＯ通信システムを一例として、受信信号電力の導出について具体的に説明する。この場合、チャンネル行列Ｈと、送信機のアンテナ素子から送信された送信信号ベクトルｘとは、以下の式で表される。

ここで、ｗを、受信機のアンテナ素子で受信された雑音ベクトル（送信信号ベクトルｘに対する振幅比）であるとすると、受信信号ベクトルｙは以下の式で求められる。

次に、受信信号ベクトルの共分散行列Ｒ_ｙｙを次式により求める。

上式で、ベクトルｙ^Ｈは以下の式で表される。

通常、ＭＩＭＯ通信システムでは、送信機の異なるアンテナ素子から送信される異なる信号は互いに無相関である。ここで送信信号が無相関であるということについて説明する。送信信号系列は「−１」と「１」の要素からなる１次元信号系列であるものとする。例えば、送信信号ベクトルｘ_１，ｘ_２がそれぞれ４つの要素を有する場合の一例を以下に示す。

［数４］
ｘ_１＝（１，−１，１，１） （１１）
［数５］
ｘ_２＝（１，１，−１，１） （１２）

相関とは、信号系列の要素毎の積の和を系列数で割ったものと定義すると、送信信号ベクトルｘ_１とｘ_２の相関値Ｒ_１２は次式で表される。

［数６］
Ｒ_１２＝（１・１＋（−１）・１＋１・（−１）＋１・１）／４＝０ （１３）

すなわち、相関値Ｒ_１２が０となる場合に無相関となる。逆に、相関値が１となるのは、ｘ_１＝ｘ_２の場合である。また、雑音ベクトルは送信信号ベクトルと無相関であり、かつ、異なるアンテナ素子で受信される雑音ベクトルも互いに無相関である。

以上より、式（９）の共分散行列Ｒ_ｙｙの期待値を受信信号電力として次式のように計算することができる。

ここで、送信信号ベクトルについての仮定より、次式を用いた。

以上説明したＭＩＭＯアンテナ装置の動作原理によれば、ＭＩＭＯ通信システムの伝送容量Ｃ_ＭＩＭＯは次式で与えられる。

ここで、ＳＮＲは総送信信号電力対雑音比であり、すなわちＳＮＲ／ｎ＝ｘ_ｉｘ_ｉ ^＊である。伝送容量Ｃ_ＭＩＭＯの単位は［ビット／秒／Ｈｚ］である。一方、送信機において１つのアンテナ素子を用い、かつ受信機において１つのアンテナ素子を用いる通常の一対一通信（ＳＩＳＯ）の場合には、伝送容量Ｃ_ＳＩＳＯは以下の式で得られる。

式（１７）において、ｈは伝搬係数であり、伝送容量Ｃ_ＳＩＳＯの単位は［ビット／秒／Ｈｚ］である。

例えば、式（１６）と式（１７）の比較を簡単化するため、ｈｈ^＊＝λ_ｉ＝λとし、ＳＮＲ・λ／ｎ≫１とする。このとき、式（１６）の伝送容量Ｃ_ＭＩＭＯは、次式のように計算される。

一方、式（１７）の伝送容量Ｃ_ＳＩＳＯは、次式のように計算される。

例えば、ｎ＝４、ＳＮＲ・λ＝１０２４の場合には、ＭＩＭＯ伝送容量Ｃ_ＭＩＭＯ＝４・（１０−２）＝３２［ビット／秒／Ｈｚ］であり、ＳＩＳＯ伝送容量Ｃ_ＳＩＳＯ＝１０［ビット／秒／Ｈｚ］であり、ＭＩＭＯ伝送容量はＳＩＳＯ伝送容量よりも増加していることがわかる。

以上のように、ＭＩＭＯアンテナ装置では、互いに直交する指向性を複数の信号系列に割り振ることで空間的に信号を多重させ伝送容量を増加させ、それにより、ＭＩＭＯ復調後の複数の信号系列の合計の伝送速度の高速化を達成することができる。

式（１６）によれば、チャンネル行列Ｈから計算される固有値λ_ｉが大きいほど、ＭＩＭＯ伝送容量は増加することがわかる。固有値λ_ｉはチャンネル行列Ｈの各要素により求まるので、上記のことは、チャンネル行列Ｈの各要素が大きいほど高速伝送が可能であることを意味している。また、式（１）に記したように、受信された信号には熱雑音ベクトルｗが含まれる。実際の受信機では熱雑音成分を除去することができないので、このことがチャンネル行列Ｈから固有値λ_ｉを計算する際の誤差要因となる。従って、できるだけ大きな受信信号電力を得ることが、ＭＩＭＯアンテナ装置における伝送速度の高速化につながる。

一方、干渉波がある場合には、式（１）は次式のようになる。

［数７］
ｙ＝Ｈｘ＋Ｈ_ｉ＋ｗ （２０）

ここで、Ｈ_ｉはサイズがｎのベクトルであり、その要素はそれぞれ、受信機の各アンテナ素子で受信された干渉波信号を表す。ここで、干渉波信号とは、隣接基地局装置から到来した同一周波数の同一チャンネル干渉波の信号や、所望波信号ではあるが異なる長い経路を経由して到来したために時間的な遅れを生じた遅延波の信号を示す。遅延波信号は、テレビジョン放送やラジオ放送等のアナログ無線通信において、例えばテレビジョン放送のゴーストとして画面表示の品質を劣化させる。一方、ディジタル無線通信では、熱雑音、同一チャンネルの干渉波信号、及び遅延波信号は、いずれも所望波信号のビット誤りとして直接的に影響し、所望波の信号品位を劣化させる。

式（２０）において、ベクトルＨ_ｉ及びｗの各要素がベクトルＨｘの各要素に比べて十分小さい場合には、ＳＩＮＲが大きいために高速通信が可能であるが、ベクトルＨ_ｉ及びｗの各要素が無視できないレベルに達すると急激に復調信号の誤り率の性能が劣化する。例えば、ＱＰＳＫ変調の場合には、１０^−６の誤り率を満足するためには、ＳＩＮＲは約１３ｄＢ必要である。

ここで、式（２０）より、復調信号品位が劣化する要因は、干渉波信号ベクトルＨ_ｉの要素と熱雑音ベクトルｗの要素とに分類できる。熱雑音は変調信号の帯域幅と受信機の雑音性能で定まるために、周囲の環境による変動は少ない。すなわち、ＳＩＮＲの低下は、主に、受信信号レベルが低下したときに発生する。一方、受信信号レベルが大きい場合においても、干渉波信号の信号レベルも大きければＳＩＮＲが小さくなる。すなわち、復調信号の信号品位が劣化した場合には、それが受信信号レベルの低下に起因するものか、もしくは、干渉波信号に起因するものかを判断することが重要となる。ここで、信号品位とは、ビット誤り率（ＢＥＲ）もしくはパケットエラーレートもしくはスループットを表す。以上の動作原理をふまえて、本実施形態のＭＩＭＯアンテナ装置を制御する方法について以下に説明する。

図７は、コントローラ５によって実行されるＭＩＭＯ適応制御処理を示すフローチャートである。初期状態において、ＭＩＭＯアンテナ装置及び送信側無線局装置は、３つのデータストリームと所定の変復調方法とを用いたＭＩＭＯ通信を実行し、ＭＩＭＯアンテナ装置は、その３つの受信アンテナ素子１ａ，１ｂ，１ｃのすべてを用いて無線信号を受信している。図７のステップＳ１において、コントローラ５は、Ａ／Ｄ変換回路２により取得された各受信信号に基づいて、ＭＩＭＯ復調回路３に復調処理を実行させるとともに、復調信号の信号品位としてそのＢＥＲを判定させ、判定結果の情報をＭＩＭＯ復調回路３から取得する。次いでステップＳ２において、コントローラ５は、復調信号のＢＥＲが所定のしきい値Ｔ１以上であるか否かを判定し、しきい値Ｔ１未満であるときはステップＳ３に進み、しきい値Ｔ１以上であるときはステップＳ７に進む。ここで、ＢＥＲのしきい値Ｔ１は、ＭＩＭＯ復調回路３が瞬時のＢＥＲ（すなわち、非常に短い時間区間で測定されたＢＥＲ）を取得する場合には、例えば１０^−６に設定され、一方、レイリーフェージングの多重波環境を考慮し、所定時間にわたって時間平均されたＢＥＲをＭＩＭＯ復調回路３が取得する場合には、例えば１０^−２に設定される。次いでステップＳ３において、コントローラ５は、Ａ／Ｄ変換回路２により取得された各受信信号に基づいて、信号レベル検出回路４に各受信信号の信号レベルを検出させ、検出結果の情報を信号レベル検出回路４から取得する。ステップＳ４において、コントローラ５は、所定のしきい値Ｔ２未満の信号レベルを有する受信信号が存在するか否かを判定し、すべての受信信号の信号レベルがしきい値Ｔ２以上であるときはステップＳ５に進み、そうでないときはステップＳ６に進む。

ここで、受信信号の信号レベルのしきい値Ｔ２は、（ａ）ＭＩＭＯアンテナ装置及び送信側無線局装置により使用されている変復調方法（すなわち、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、又は６４ＱＡＭ）と、（ｂ）復調信号の信号品位及び各受信信号の信号レベルが瞬時の値として取得されるか、それとも時間平均された値として取得されるかということとに依存する。ここで、図９及び図１０を参照して、受信信号の信号レベルのしきい値Ｔ２の判定について説明する。図９及び図１０のグラフでは、受信信号の信号レベルとしてＣＮＲを例示的に用いている。図９は、瞬時のＣＮＲ及びＢＥＲを示すグラフである。この場合、ＣＮＲのしきい値は、変復調方法毎に、瞬時のＢＥＲのしきい値として設定されたＢＥＲ＝１０^−６に相当する値に設定され、すなわち、ＢＰＳＫのときはＣＮＲ＝１１ｄＢに設定され、ＱＰＳＫのときはＣＮＲ＝１４ｄＢに設定され、１６ＱＡＭのときはＣＮＲ＝２１ｄＢに設定され、６４ＱＡＭのときはＣＮＲ＝２７ｄＢに設定される。図１０は、時間平均されたＣＮＲ及びＢＥＲを示すグラフである。この場合、ＣＮＲのしきい値は、変復調方法毎に、時間平均されたＢＥＲのしきい値として設定されたＢＥＲ＝１０^−２に相当する値に設定され、すなわち、ＢＰＳＫのときはＣＮＲ＝１４ｄＢに設定され、ＱＰＳＫのときはＣＮＲ＝１７ｄＢに設定され、１６ＱＡＭのときはＣＮＲ＝２３ｄＢに設定され、６４ＱＡＭのときはＣＮＲ＝２８ｄＢに設定される。信号レベルのしきい値Ｔ２は、以上例示した値に限らず、使用されている各変復調方法においてエラーフリーとなる信号レベル（例えば電力）に対応する値に設定されることが可能である。

ステップＳ５において、コントローラ５は、送信側無線局装置とＭＩＭＯ復調回路３のＭＩＭＯ通信のデータストリーム数を削減する。例えば、送信側無線局装置とＭＩＭＯアンテナ装置とが３つのデータストリームを用いたＭＩＭＯ通信を実行していたとき、２つのデータストリームを用いたＭＩＭＯ通信、又は１つのデータストリームを用いたＳＩＳＯ通信を実行するように、通信方式を変更する。ステップＳ５でデータストリーム数を削減したことによってデータストリーム数が１になったとき（ステップＳ１０がＹＥＳのとき）は、コントローラ５は、ステップＳ１１のＳＩＳＯ通信処理に進み、そうでないとき（ステップＳ１０がＮＯのとき）はステップＳ１２に進む。

図８は、図７のＳＩＳＯ通信処理のステップＳ１１を示すサブルーチンである。図８のステップＳ１４において、コントローラ５は、信号レベルが最大になる受信アンテナ素子で受信された受信信号のみを復調するように、ＭＩＭＯ復調回路３に復調処理（すなわちＳＩＳＯ通信の復調処理）を継続させる。次いでステップＳ１５において、コントローラ５は、ＭＩＭＯ復調回路３による復調処理の回数が所定の最大復調回数を超えたか否かを判定する。ステップＳ１５における最大復調回数は、電波状況をモニタリングする周期として決められる。あるいは、ステップＳ１５では、復調処理の回数を最大復調回数と比較することに代えて、ＭＩＭＯ復調回路３による復調処理が所定時間にわたって継続してタイムアウトしたか否かを判定してもよい。ステップＳ１５において復調処理の回数が最大復調回数を超えたと判断されるまでステップＳ１４に戻って復調処理が継続され、最大復調回数を超えた場合には、コントローラ５は、ステップＳ１６において、送信側無線局装置とＭＩＭＯ復調回路３のデータストリーム数を増加させ、通信方式をＳＩＳＯからＭＩＭＯに変更する。ステップＳ１６において、コントローラ５は、データストリーム数を好ましくは最大値（すなわち３個）になるように初期化する。データストリーム数を増加させた後、コントローラ５はステップＳ１に戻る。

なお、変形例として、ステップＳ１０では、データストリーム数が１以外の所定数（例えば、２個）に削減されているか否かを判断し、ＹＥＳのときは、ステップＳ１１のＳＩＳＯ通信処理ではなく、図８のステップＳ１６のみを実行してもよい。これによれば、データストリーム数を変化させる範囲が制限され、ＳＩＳＯ通信を実行することなく常にＭＩＭＯ通信を実行しながら、そのデータストリーム数を変化させることができる。

また、ステップＳ６において、コントローラ５は、送信側無線局装置とＭＩＭＯ復調回路３の変復調方法を、現在の伝送レートよりも低速な伝送レートの変復調方法に変更する。例えば、送信側無線局装置とＭＩＭＯアンテナ装置とが６４ＱＡＭを用いてＭＩＭＯ通信を実行していたとき、１６ＱＡＭ、ＱＰＳＫ及びＢＰＳＫのいずれかの変復調方法を用いたＭＩＭＯ通信に変更する。変復調方法の変更後、コントローラ５はステップＳ１２に進む。

ステップＳ２において復調信号のＢＥＲがしきい値Ｔ１以上であったときは、前述のようにステップＳ７に進む。ステップＳ７では、コントローラ５は、ステップＳ３と同様に、Ａ／Ｄ変換回路２により取得された各受信信号に基づいて、信号レベル検出回路４に各受信信号の信号レベルを検出させ、検出結果の情報を信号レベル検出回路４から取得する。ステップＳ４において、コントローラ５は、ステップＳ４の場合と同じしきい値Ｔ２未満の信号レベルを有する受信信号が存在するか否かを判定し、すべての受信信号の信号レベルがしきい値Ｔ２以上であるときはステップＳ９に進み、そうでないときはステップＳ１２に進む。ステップＳ９において、コントローラ５は、送信側無線局装置とＭＩＭＯ復調回路３の変復調方法を、現在の伝送レートよりも高速な伝送レートの変復調方法に変更する。例えば、送信側無線局装置とＭＩＭＯアンテナ装置とがＢＰＳＫを用いてＭＩＭＯ通信を実行していたとき、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ及び６４ＱＡＭのいずれかの変復調方法を用いたＭＩＭＯ通信に変更する。変復調方法の変更後、コントローラ５はステップＳ１２に進む。コントローラ５は、ステップＳ１２においてＭＩＭＯ復調回路３に復調処理を継続させ、次いでステップＳ１３において、ＭＩＭＯ復調回路３による復調処理の回数が所定の最大復調回数（例えば、ステップＳ１５の最大復調回数と同じ回数）を超えたか否かを判定し、最大復調回数を超えた場合にはステップＳ１に戻り、そうでない場合には、ステップＳ１２に戻ってＭＩＭＯ復調回路３に復調処理を継続させる。変形例として、ステップＳ２において復調信号のＢＥＲがしきい値以上であったときは、コントローラ５は、ステップＳ７乃至Ｓ９を実行することなく、ステップＳ１に戻るとともにＭＩＭＯ復調回路３に復調処理を継続させてもよい。

以上説明したように、本実施形態のＭＩＭＯアンテナ装置によれば、復調信号の信号品位及び受信信号の信号レベルに基づいて、ＭＩＭＯ通信方式のデータストリーム数の削減を実行すること、及び／又はＭＩＭＯ通信方式の変復調方法の変更を実行することにより、小型形状のＭＩＭＯアンテナ装置であっても、所望の受信品位が得られない場合にＭＩＭＯ通信方式のデータストリーム数と変復調方法とを適応的に制御することにより高品位でかつ高速な通信を行うことが可能なＭＩＭＯアンテナ装置、及びそれを備えた移動体用の無線通信装置を提供することができる。

第２の実施形態．
図１１は、本発明の第２の実施形態に係るＭＩＭＯアンテナ装置の構成を示すブロック図である。本実施形態のＭＩＭＯアンテナ装置は、図１に示すＭＩＭＯアンテナ装置の構成に加えて、アダプティブ復調回路１２と、Ａ／Ｄ変換回路２をＭＩＭＯ復調回路３及びアダプティブ復調回路１２のいずれかに接続するスイッチ回路１１とをさらに備えたことを特徴とする。本実施形態のＭＩＭＯアンテナ装置は、干渉波信号を受信した場合に、所定の条件下で、アダプティブ復調回路１２による漸化的な繰り返し計算を用いた復調処理を実行するようにスイッチ回路１１を切り換えることを特徴とする。

スイッチ回路１１は、Ａ／Ｄ変換回路２から出力される３つの受信信号に対応して３つのスイッチを備え、これらのスイッチは、コントローラ５の制御に従って、３つの受信信号をＭＩＭＯ復調回路３にそれぞれ入力するか、又はアダプティブ復調回路１２にそれぞれ入力する。アダプティブ復調回路１２に入力された３つの受信信号は、振幅調整器１３ａ，１３ｂ，１３ｃによってそれぞれ振幅調整され、振幅調整後に、移相器１４ａ，１４ｂ，１４ｃによってそれぞれ位相調整される。ここで、振幅調整器１３ａ，１３ｂ，１３ｃによる振幅調整量と移相器１４ａ，１４ｂ，１４ｃによる位相調整量とは、３つの受信信号を取得してこれらに基づきウエイト計算（詳細後述）を実行する振幅位相コントローラ１７によって制御される。振幅及び位相調整後の各受信信号は合成器１５によって合成され、次いで、復調器１６が合成後の受信信号に対して復調処理を実行して復調信号を出力する。信号品位として、ビット誤り率（ＢＥＲ）に代えて、パケットエラーレートもしくはスループットを用いてもよい。また、ＭＩＭＯ復調回路３及びアダプティブ復調回路１２はそれぞれ、例えば所定のデータ量（ビット数又はパケット数など）を単位として、受信信号のデータの復調処理を実行した回数（復調回数）をコントローラ５に送る。コントローラ５は、ＢＥＲ、信号レベル及び復調回数の情報に基づいて、図１３及び図１４を参照して後述されるＭＩＭＯ適応制御処理を実行し、それによって送信側無線局装置及びＭＩＭＯ復調回路３が使用している通信方式を変更する。

図１２は、本実施形態の変形例に係るＭＩＭＯアンテナ装置の構成を示すブロック図である。この変形例のＭＩＭＯアンテナ装置は、図２に示した第１の実施形態の変形例と同様に、図１１の送信アンテナ素子７を、ＭＩＭＯ受信のための受信アンテナ素子１ａ，１ｂ，１ｃのうちの１つ（図１２の場合は、アンテナ素子１ｃ）に一体化させた構成を有することを特徴とする。以上の構成により、図１２の変形例のＭＩＭＯアンテナ装置は、装置内のアンテナ素子の個数を削減することができる。

ＭＩＭＯ復調では、一般には、既知信号（リファレンス信号）を受信側無線局装置に予め格納し、この既知信号と同じ信号を送信側無線局装置から受信側無線局装置に送信し、受信側無線局装置において、予め格納された既知信号と受信された既知信号との相関を計算することにより、受信信号の振幅と位相を検出する。ここで、相関を計算する方法は、受信側無線局装置で予め格納している既知信号の複素共役と、受信された既知信号とを乗算することにより行う。さらに、既知信号が複数のビットを含む場合は、ビット毎の相関を計算し、その和もしくは平均値を相関値として用いることが可能である。また、異なる信号系列（ストリーム）においては、異なる時間に既知信号と同じ信号を送信側無線局装置より送信し、受信側無線局装置でストリーム毎に伝搬推定を行いＭＩＭＯ復調を可能にする。しかしながら、干渉波信号が強い場合には、そもそも相関を計算することが不可能になる。これは、受信信号に干渉波信号が加算されることにより、既知信号との相関が下がるためである。

このように、干渉波信号を受信した場合には、通常のＭＩＭＯ復調ができないことが想定される。そこで、受信信号を既知信号に近づけるように制御を行うアダプティブアレーアンテナの干渉抑圧技術が必要になる。アダプティブアレーアンテナは信号品位を改善させる結果として、ＳＩＮＲを最大にするように動作する。特に、干渉波信号が既知信号でない場合には、繰り返し計算によるアダプティブ制御が好ましい。本実施形態のＭＩＭＯアンテナ装置では、アダプティブ復調回路１２を備えたことにより、以上説明した好適な処理を実行可能である。

図１３及び図１４は、図１１のコントローラ５によって実行されるＭＩＭＯ適応制御処理を示すフローチャートである。図１３のステップＳ２１において、コントローラ５は、スイッチ回路１１をＭＩＭＯ復調回路３に接続するように初期化する。ステップＳ２２において、コントローラ５は、Ａ／Ｄ変換回路２により取得された各受信信号に基づいて、ＭＩＭＯ復調回路３に復調処理を実行させるとともに、復調信号の信号品位としてそのＢＥＲを判定させ、判定結果の情報をＭＩＭＯ復調回路３から取得する。次いでステップＳ２３において、コントローラ５は、ＭＩＭＯ復調回路３の復調信号のＢＥＲが所定のしきい値Ｔ１以上であるか否かを判定し、しきい値Ｔ１未満であるときはステップＳ２４に進み、しきい値Ｔ１以上であるときはステップＳ２９に進む。ここで、ＢＥＲのしきい値Ｔ１は、図７のステップＳ２と同様に設定される。次いでステップＳ２４において、コントローラ５は、Ａ／Ｄ変換回路２により取得された各受信信号に基づいて、信号レベル検出回路４に各受信信号の信号レベルを検出させ、検出結果の情報を信号レベル検出回路４から取得する。ステップＳ２５において、コントローラ５は、所定のしきい値Ｔ２未満の信号レベルを有する受信信号が存在するか否かを判定し、少なくとも１つの受信信号の信号レベルがしきい値Ｔ２未満であるときはステップＳ２６に進み、そうでないときは図１４のステップＳ３２に進む。ここで、信号レベルのしきい値Ｔ２は、図７のステップＳ４と同様に設定される。ステップＳ２６において、コントローラ５は、図７のステップＳ６と同様に、送信側無線局装置とＭＩＭＯ復調回路３の変復調方法を、現在の伝送レートよりも低速な伝送レートの変復調方法に変更する。ステップＳ２７において、ＭＩＭＯ復調回路３により復調処理を継続し、次いでステップＳ２８において、コントローラ５は、図７のステップＳ１３と同様に、ＭＩＭＯ復調回路３による復調処理の回数が所定の最大復調回数を超えたか否かを判定し、最大復調回数を超えた場合にはステップＳ２２に戻り、そうでない場合には、ステップＳ２７に戻ってＭＩＭＯ復調回路３に復調処理を継続させる。

ステップＳ２３において復調信号のＢＥＲがしきい値Ｔ１以上であったときは、前述のようにステップＳ２９に進む。ステップＳ２９乃至Ｓ３１は、図７のステップＳ７乃至Ｓ９と同様であり、ステップＳ２９では、コントローラ５は、Ａ／Ｄ変換回路２により取得された各受信信号に基づいて、信号レベル検出回路４に各受信信号の信号レベルを検出させ、検出結果の情報を信号レベル検出回路４から取得する。ステップＳ３０において、コントローラ５は、ステップＳ２５の場合と同じしきい値Ｔ２未満の信号レベルを有する受信信号が存在するか否かを判定し、すべての受信信号の信号レベルがしきい値Ｔ２以上であるときはステップＳ３１に進み、そうでないときはステップＳ２７に進む。ステップＳ３１において、コントローラ５は、図７のステップＳ９と同様に、送信側無線局装置とＭＩＭＯ復調回路３の変復調方法を、現在の伝送レートよりも高速な伝送レートの変復調方法に変更する。変復調方法の変更後、コントローラ５はステップＳ２７に進む。

ステップＳ２５においてすべての受信信号の信号レベルがしきい値Ｔ２以上である場合には、前述のように図１４のステップＳ３２に進む。ステップＳ３２において、コントローラ５は、送信側無線局装置とＭＩＭＯ復調回路３のＭＩＭＯ通信のデータストリーム数を１つに削減して、ＳＩＳＯ通信を実行するように通信方式を変更する。コントローラ５は、ステップＳ３３において、スイッチ１１をアダプティブ復調回路１２に接続し、ステップＳ３４において、Ａ／Ｄ変換回路２により取得された各受信信号に基づいてアダプティブ復調回路１２に復調処理を実行させる。アダプティブ復調回路１２は、ＭＩＭＯアンテナ装置の主ビームを所望波信号の方向に向けるように、あるいは、主ビームを所望波信号の方向に向けかつ干渉波信号の方向にヌルを向けるように、各受信信号に重み付けして復調する。アダプティブ復調回路１２による重み付け（すなわちウエイトの計算）については、詳細後述する。次いで、ステップＳ３５において、コントローラ５は、アダプティブ復調回路１２による復調処理が所定の最大復調回数（例えば、ステップＳ２８の最大復調回数と同じ回数）を超えたか否かを判定し、最大復調回数を超えた場合には、ＭＩＭＯ通信を用いる場合の所望波信号及び干渉波信号の状況を再び調べるためにステップＳ３６に進み、そうでない場合には、ステップＳ３４に戻ってアダプティブ復調回路１２に復調処理を継続させる。ステップＳ３６において、コントローラ５は、送信側無線局装置で用いる通信方式をＭＩＭＯに変更し、図１３のステップＳ２１に戻る。ここで、ステップＳ３６における通信方式の変更は、送信側無線局装置で用いる通信方式のデータストリーム数を好ましくは最大値（すなわち３個）になるように増大させること等を含む。

以上説明したように、本実施形態のＭＩＭＯアンテナ装置によれば、所望波信号及び干渉波信号の状況に応じて、アダプティブ復調を用いることも含めた干渉波抑圧のための処理を実行可能なＭＩＭＯアンテナ装置を実現することができる。特に、所望波信号が強い場合（すなわち、ステップＳ２３がＹＥＳである場合）には、ステップＳ２９で信号レベル検出回路４により受信信号の信号レベルを検出し、復調方法をアダプティブ復調に切り換えるしきい値（すなわち、ステップＳ２５のしきい値Ｔ２）よりも受信信号レベルが大きい場合（すなわち、ステップＳ３０がＹＥＳである場合）には、ステップＳ３１において、送信される無線信号の変復調方法を伝送レートの速い変復調方法に変更する（例えば、変復調方法の多値化を増やす等）ように送信側無線局装置に通知する。これにより、高速でかつ高品位な通信を実現することができる。また、ステップＳ２８及びＳ３５の最大復調回数を設定することにより、電波状況を再モニタリングする周期を決めることができ、所望波信号及び干渉波信号の伝搬環境の変化にも最適に対応できるＭＩＭＯアンテナ装置を実現できる。

以下に、ステップＳ３４におけるアダプティブ復調回路１２による復調処理について説明する。本実施形態では、振幅位相コントローラ１７は、３つの受信アンテナ素子１ａ，１ｂ，１ｃの受信信号のみを使用した繰り返し計算によってアダプティブ復調処理を実行するが、この処理は受信アンテナ素子の素子数に応じて変更可能であることは明らかであろう。

受信アンテナ素子１ａ，１ｂ，１ｃで受信された信号は、Ａ／Ｄ変換回路２においてディジタル信号に変換され、スイッチ回路１１を介して振幅位相コントローラ１７へ入力される。ディジタル信号は、本実施形態では３つの要素を持つベクトルとみなすこともできる。振幅位相コントローラ１７は、振幅及び位相制御された後の各受信信号を合成器１５により合成した合成出力信号を復調器１６で復調した結果の信号品位（例えばＢＥＲ）が最良になるように、振幅調整器１３ａ，１３ｂ，１３ｃによる振幅調整量と移相器１４ａ，１４ｂ，１４ｃによる位相調整量とを決定する。以下に、振幅調整器１３ａ，１３ｂ，１３ｃによる振幅調整量と移相器１４ａ，１４ｂ，１４ｃによる位相調整量（以下、ウエイトと呼ぶ。）の算出方法を示す。

各受信アンテナ素子１ａ，１ｂ，１ｃのそれぞれに係るウエイトＷｉは、次式により定義される。

［数８］
Ｗｉ＝Ａｉ・ｅｘｐ（ｊ・φｉ） （２１）

式（２１）において、ｊは虚数単位である。また、パラメータｉは１，２，３の値をとり、それぞれ、各受信アンテナ素子１ａ，１ｂ，１ｃで受信された信号に対応する。また、Ａｉは振幅調整量を表し、φｉは位相調整量を表す。以下の説明では、簡単化のために、受信アンテナ素子１ａ，１ｂ，１ｃのうちのいずれか１つで受信された１つの受信信号ｓ（ｔ）に対するウエイトｗ（ｔ）を計算する方法について説明する。

ウエイトを求める方法にはいくつか方法があるが、ここでは最急降下法（ＬＭＳ：Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎｓ Ｓｑｕａｒｅｓ）を用いた例を示す。この方法では、アダプティブ復調処理を実行する受信側無線局装置は予め既知の信号系列（又は参照信号）ｒ（ｔ）を保有し、所望波信号はこの既知の参照信号ｒ（ｔ）を含んで送信され、受信側無線局装置は、受信された所望波信号が保有していた参照信号に近くなるように、受信された所望波信号の振幅調整量及び位相調整量を制御する。本実施形態では、一例として振幅位相コントローラ１７に参照信号が保持されていると仮定する。具体的には、振幅位相コントローラ１７は、受信されてアダプティブ復調回路１２に入力されたディジタル信号ｓ（ｔ）に、振幅と位相の成分を持ったウエイトｗ（ｔ）を乗算するように、振幅調整器１３ａ，１３ｂ，１３ｃ及び移相器１４ａ，１４ｂ，１４ｃを制御する。このウエイトｗ（ｔ）をディジタル信号ｓ（ｔ）に乗算した信号と、参照信号ｒ（ｔ）との残差ｅ（ｔ）を求める。このとき残差ｅ（ｔ）は次式により得られる。

［数９］
ｅ（ｔ）＝ｒ（ｔ）−ｗ（ｔ）×ｓ（ｔ） （２２）

ここで、残差ｅ（ｔ）は正あるいは負の値をとる。従って、式（２２）により求めた残差ｅ（ｔ）の２乗した値の最小値を漸化的に求める（すなわち、繰り返し計算を実行する）。従って、（ｍ＋１）回目の繰り返し計算により得られるウエイトｗ（ｔ，ｍ＋１）は、ｍ回目のウエイトｗ（ｔ，ｍ）を用いて次式により得られる。

［数１０］
ｗ（ｔ，ｍ＋１）＝ｗ（ｔ，ｍ）＋ｕ×ｓ（ｔ）×ｅ（ｔ，ｍ） （２３）

ここで、ｕはステップサイズと呼ばれ、ステップサイズｕが大きいとウエイトが最小値に収束する繰り返し計算回数が少なくなるという利点があるが、ステップサイズｕが大き過ぎると最小値付近で振動してしまうという欠点がある。従って、ステップサイズｕの選定には、システムに応じて十分注意する必要がある。逆に、ステップサイズｕを小さくすることによりウエイトは安定して最小値に収束するが、繰り返し計算回数は増加する。繰り返し計算数が増加するとウエイトを求めるのに時間がかかる。仮にウエイト算出時間が周囲環境の変化時間（例えば数ミリ秒）よりも遅い場合には、このウエイトを用いた信号品位の改善は不可能となる。そこで、ステップサイズｕを決定する場合にはできるだけ高速且つ安定な収束の条件を選ぶ必要がある。また、式（２３）の残差ｅ（ｔ，ｍ）は、次式により定義される。

［数１１］
ｅ（ｔ，ｍ）＝ｒ（ｔ）−ｗ（ｔ，ｍ）×ｓ（ｔ） （２４）

この式（２４）の値を用いて式（２３）を漸化的に更新する。なお、ウエイトを求めるための最大繰り返し計算回数は、ウエイト算出時間が無線システムの切り換え時間よりも遅くならないように設定する。

ここでは、一例として最急降下法に基づくウエイトの計算方法を説明したが、これに限られるものではない。例えば、より早く判定が可能なＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｌｅａｓｔ−Ｓｑｕａｒｅｓ）の方法、ＳＭＩ（Ｓａｍｐｌｅ Ｍａｔｒｉｘ ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ）の方法を用いることも可能である。この方法により計算時間は短くなるが、振幅位相コントローラ１７における計算が複雑になる。

また、信号系列の変調方式がディジタル位相変調のような一定の包絡線を持つような定包絡線変調である場合には、ＣＭＡ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｍｏｄｕｌｕｓ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）を使用することも可能である。

以上に示したように、本発明の実施形態によれば、アダプティブ復調処理を実行可能なＭＩＭＯアンテナ装置において、復調信号の信号品位がしきい値Ｔ１以下になったときに、ＭＩＭＯアンテナ装置を構成する各アンテナ素子における受信信号レベルを取得し、この取得された受信信号レベルに基づいて、所望波信号及び干渉波信号が存在する無線環境に応じて最適なＭＩＭＯ通信を可能にするＭＩＭＯアンテナ装置を実現することができる。

本発明によれば、復調信号の信号品位及び受信信号の信号レベルに基づいて、ＭＩＭＯ通信方式のデータストリーム数の削減を実行すること、及び／又はＭＩＭＯ通信方式の変復調方法の変更を実行することにより、小型形状のＭＩＭＯアンテナ装置であっても、所望の受信品位が得られない場合に干渉波抑圧とＭＩＭＯ復調処理とを両立することにより高品位でかつ高速な通信を行うことが可能なＭＩＭＯアンテナ装置、及びそれを備えた移動体用の無線通信装置を提供することができる。

第２の実施形態に係るさらなる変形例として、３つのデータストリームを用いたＭＩＭＯ通信を実行しているときに１つの干渉波信号が存在する場合、２つのデータストリームを用いたＭＩＭＯ通信により無線通信を実行するＭＩＭＯアンテナ装置を構成することもでき、データストリーム毎にアダプティブ制御を繰り返し行うことでＭＩＭＯ復調を可能にする。

以上に示したように、本実施形態の構成によれば、小型形状のＭＩＭＯアンテナ装置であっても、所望の受信品位が得られない場合にＭＩＭＯ通信方式のデータストリーム数と変復調方法とを適応的に制御し、さらには干渉波抑圧とＭＩＭＯ復調処理とを両立することにより高品位でかつ高速な通信を行うことが可能なＭＩＭＯアンテナ装置、及びそれを備えた移動体用の無線通信装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係るＭＩＭＯアンテナ装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態の変形例に係るＭＩＭＯアンテナ装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態の第１の実装例に係る、ＭＩＭＯアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置の構成を示す透視図である。 本発明の第１の実施形態の第２の実装例に係る、ＭＩＭＯアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置の構成を示す透視図である。 本発明の第１の実施形態の第３の実装例に係る、ＭＩＭＯアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置の構成を示す透視図である。 本発明の第１の実施形態の第４の実装例に係る、ＭＩＭＯアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置の構成を示す透視図である。 図１のコントローラ５によって実行されるＭＩＭＯ適応制御処理を示すフローチャートである。 図７のＳＩＳＯ通信処理のステップＳ１１を示すサブルーチンである。 図７のＭＩＭＯ適応制御処理におけるしきい値の判定を説明するための、瞬時のＣＮＲ及びＢＥＲを示すグラフである。 図７のＭＩＭＯ適応制御処理におけるしきい値の判定を説明するための、時間平均されたＣＮＲ及びＢＥＲを示すグラフである。 本発明の第２の実施形態に係るＭＩＭＯアンテナ装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態の変形例に係るＭＩＭＯアンテナ装置の構成を示すブロック図である。 図１１のコントローラ５によって実行されるＭＩＭＯ適応制御処理の第１の部分を示すフローチャートである。 図１１のコントローラ５によって実行されるＭＩＭＯ適応制御処理の第２の部分を示すフローチャートである。

符号の説明

１ａ，１ｂ，１ｃ…受信アンテナ素子、
１ａａ，１ｂａ…ストリップ導体、
１ａｂ，１ｂｂ…ヒンジ部導体、
２…Ａ／Ｄ変換回路、
３…ＭＩＭＯ復調回路、
４…信号レベル検出回路、
５…コントローラ、
６…無線送信回路、
７…送信アンテナ素子、
１１…スイッチ回路、
１２…アダプティブ復調回路、
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ…振幅調整器、
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ…移相器、
１５…合成器、
１６…復調器、
１７…振幅位相コントローラ、
２１…アンテナ共用器、
３１…上部筐体、
３２…下部筐体、
３３…ヒンジ部、
３４…ブーム部、
３５…スピーカ、
３６…ディスプレイ、
３７…キーボード、
３８…マイクロホン、
３９…無線通信回路。

Claims (9)

1. 送信側無線局装置により所定のデータストリーム数及び変復調方法を有するＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）通信方式で変調された後送信された複数の無線信号を受信するＭＩＭＯアンテナ装置において、
   上記複数の無線信号をそれぞれ受信する複数のアンテナ素子と、
   上記複数の無線信号の受信信号レベルをそれぞれ検出する検出手段と、
   上記複数の無線信号をＭＩＭＯ復調して第１の復調信号を生成するとともに、上記第１の復調信号の信号品位を判定するＭＩＭＯ復調手段と、
   上記送信側無線局装置によって使用されるＭＩＭＯ通信方式を制御する制御信号を上記送信側無線局装置に無線送信する無線送信手段と、
   上記受信信号レベル及び上記信号品位に基づいて、上記送信側無線局装置及び上記ＭＩＭＯ復調手段によって使用されるＭＩＭＯ通信方式のデータストリーム数及び変復調方法の少なくとも一方を変更するように、上記無線送信手段に上記制御信号を送信させることにより上記送信側無線局装置を制御するとともに、上記ＭＩＭＯ復調手段を制御する制御手段とを備え、
   上記制御手段は、上記第１の復調信号の信号品位が所定の第１のしきい値未満である場合において、
   （１）上記複数の無線信号のすべてに係る受信信号レベルが所定の第２のしきい値以上であるとき、上記送信側無線局装置及び上記ＭＩＭＯ復調手段によって使用されるＭＩＭＯ通信方式のデータストリーム数を削減し、
   （２）上記複数の無線信号の少なくとも１つに係る受信信号レベルが上記第２のしきい値未満であるとき、上記送信側無線局装置及び上記ＭＩＭＯ復調手段によって使用されるＭＩＭＯ通信方式の変復調方法を、現在の伝送レートよりも低い伝送レートを有する変復調方法に変更することを特徴とするＭＩＭＯアンテナ装置。
2. 上記制御手段は、上記第１の復調信号の信号品位が上記第１のしきい値以上である場合において、上記複数の無線信号のすべてに係る受信信号レベルが上記第２のしきい値以上であるとき、上記送信側無線局装置及び上記ＭＩＭＯ復調手段によって使用されるＭＩＭＯ通信方式の変復調方法を、現在の伝送レートよりも高い伝送レートを有する変復調方法に変更することを特徴とする請求項１記載のＭＩＭＯアンテナ装置。
3. 上記制御手段は、上記送信側無線局装置及び上記ＭＩＭＯ復調手段によって使用されるＭＩＭＯ通信方式のデータストリーム数を所定数に削減した場合において、上記ＭＩＭＯ復調手段による復調回数が所定の最大復調回数を超えたとき、上記送信側無線局装置及び上記ＭＩＭＯ復調手段によって使用されるＭＩＭＯ通信方式のデータストリーム数を増大させることを特徴とする請求項１又は２記載のＭＩＭＯアンテナ装置。
4. 上記ＭＩＭＯアンテナ装置は、
   上記データストリーム数が１つであるとき、主ビームを所望波信号の方向に向けるように上記複数の無線信号に重み付けして復調することにより第２の復調信号を生成するアダプティブ復調手段と、
   上記複数の無線信号を上記ＭＩＭＯ復調手段又は上記アダプティブ復調手段に入力するように切り換えるスイッチ手段とをさらに備え、
   上記制御手段はさらに、上記スイッチ手段を切り換えて上記複数の無線信号を上記ＭＩＭＯ復調手段に入力するように上記スイッチ手段を制御しかつ上記第１の復調信号の信号品位が上記第１のしきい値未満である場合において、
   （１）上記複数の無線信号のすべてに係る受信信号レベルが上記第２のしきい値以上であるとき、上記送信側無線局装置及び上記ＭＩＭＯ復調手段によって使用されるＭＩＭＯ通信方式のデータストリーム数を１つに削減し、上記スイッチ手段を切り換えて上記複数の無線信号を上記アダプティブ復調手段に入力するように上記スイッチ手段を制御し、
   （２）上記複数の無線信号の少なくとも１つに係る受信信号レベルが上記第２のしきい値未満であるとき、上記送信側無線局装置及び上記ＭＩＭＯ復調手段によって使用されるＭＩＭＯ通信方式の変復調方法を、現在の伝送レートよりも低い伝送レートを有する変復調方法に変更することを特徴とする請求項１記載のＭＩＭＯアンテナ装置。
5. 上記アダプティブ復調手段は、漸化的な繰り返し処理を実行することにより主ビームを所望波信号の方向に向けるように上記複数の無線信号に重み付けすることを特徴とする請求項４記載のＭＩＭＯアンテナ装置。
6. 上記制御手段は、上記スイッチ手段を切り換えて上記複数の無線信号を上記ＭＩＭＯ復調手段に入力するように上記スイッチ手段を制御しかつ上記第１の復調信号の信号品位が上記第１のしきい値以上である場合において、上記複数の無線信号のすべてに係る受信信号レベルが上記第２のしきい値以上であるとき、上記送信側無線局装置及び上記ＭＩＭＯ復調手段によって使用されるＭＩＭＯ通信方式の変復調方法を、現在の伝送レートよりも高い伝送レートを有する変復調方法に変更することを特徴とする請求項４又は５記載のＭＩＭＯアンテナ装置。
7. 上記制御手段は、上記スイッチ手段を切り換えて上記複数の無線信号を上記アダプティブ復調手段に入力するように上記スイッチ手段を制御した場合において、上記アダプティブ復調手段による復調回数が所定の最大復調回数を超えたとき、上記スイッチ手段を切り換えて上記複数の無線信号を上記ＭＩＭＯ復調手段に入力するように上記スイッチ手段を制御し、上記送信側無線局装置及び上記ＭＩＭＯ復調手段によって使用されるＭＩＭＯ通信方式のデータストリーム数を増大させることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１つに記載のＭＩＭＯアンテナ装置。
8. 上記無線送信手段は、上記複数のアンテナ素子のうちの少なくとも１つを用いて上記制御信号を上記送信側無線局装置に送信することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに記載のＭＩＭＯアンテナ装置。
9. 請求項１乃至８のうちのいずれか１つに記載のＭＩＭＯアンテナ装置を備えたことを特徴とする無線通信装置。

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