JP5107804B2 - 無線通信端末 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信端末に関し、特に、複数のアンテナと複数系統の無線回路とを用いて通信する無線通信端末およびそれに用いられるフィードバック情報の作成技術に関する。

近年、移動体無線通信の技術分野において、通信の高速化・大容量化のための研究・開発が盛んに行われている。

特に、複数のアンテナおよび複数系統の無線回路を用いて行われる無線通信は、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ：多重入出力）と呼ばれ、高速、大容量、かつ、低ビットコストの通信方式として様々な研究がなされている。

ＭＩＭＯ通信においては、（１）送信機から送信信号をＮ個の系列に変換して空間的に多重する方法と、（２）複数パスの異なる伝搬特性を利用するダイバーシチ効果により受信品質を向上する方法と、がある。前者は、受信機でＮ系列の信号データが混在した受信信号から送受信アンテナ間の通信路の違いを利用して、各送信信号系列を分離して受信する方法である。後者は、複数パスを設定することによりフェージング環境下で高品質な通信を行う方法である。

ＭＩＭＯ通信では、一般的にアンテナ間のレベルが等しく、複数のアンテナ間における相関が低い（すなわち、それぞれのアンテナで行われている無線通信の通信路が独立である）ほど、より高速な通信、または、より高品質な通信を行うことができる。一般的に、アンテナ間の相関はアンテナの間隔を広くすることにより低く出来るため、無線通信端末でＭＩＭＯ通信を行う場合には、複数のアンテナを互いに離して配置することが要求される。

しかしながら、実際の無線端末は非常に小型であるため、アンテナ間の物理的間隔および無線回路の実装面積の観点から、レベルが等しく相関が低いアンテナの設計は非常に困難である。特に、アンテナの設計に関しては、無線端末自身の形状および形状の変化（例えば、折畳み式、スライド式、回転式機構によりディスプレイ部および文字入力部などの無線端末筐体が可動するような携帯電話端末）や無線端末を操作する人体の影響なども考慮する必要がある。

ＭＩＭＯ通信においては、前述したようにアンテナ間の特性の同一性および通信路の独立性が要求され、この特性が不十分であると、通信速度もしくは通信品質が十分である通信は行えなくなる。このような場合、ＭＩＭＯ通信に費やされる時間が長くなるだけでなく、無線端末での消費電力が大きくなり、バッテリーによる無線端末の通信時間が短くなるだけでなく、無線リソースの無駄使いになるという問題が生じる。

このような問題の解決方法として、通信環境を監視することにより、複数のアンテナおよび複数系統の無線回路を使用するのに不適切な環境となった場合には、無線回路の電源を遮断し、単一のアンテナおよび無線回路系で送受信する方法が提案されている。（下記特許文献１、特許文献２参照）。

特許文献１では、ダイバーシチ無線機に設けられた無線状態判定部により、無線機が発着信待ち受け状態であると制御部の状態から判断された場合には、１系統の受信部のみを動作させることを特徴とする無線機が開示されている。

また、特許文献２では、折り畳み可能な無線端末において、ダイバーシチ方式の切り替えを筐体の開閉に応じて行う無線端末が開示されている。

特開平７−２７３７０５号公報 特開２００５−２４４２６０号公報

従来の複数のアンテナと複数系統の無線回路を具備した無線端末と複数アンテナと複数系統の無線回路を具備した基地局間でのＭＩＭＯ通信においては、通信環境を監視し、通信環境に適した通信方法および変調方式などを選択する必要があった。複数アンテナおよび複数系統の無線回路を使用するＭＩＭＯ通信の受信品質を測定する場合、それぞれのアンテナおよび無線回路に対応した伝搬路を監視、すなわちそれぞれの無線回路で受信動作もしくは送信動作を行っておく必要がある。しかしながら、無線回路を動作させるためには無線回路に電源を供給する必要があり、そのために電力を消費することになる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、形状が変化する携帯端末において、特定の形状に適したアンテナ設計を行うことを目的とする。また、携帯端末の消費電力を低減することを目的とする。

本発明は、通信端末の形状の変化を検知することによって複数のアンテナおよび複数系統の無線回路を使用した無線通信に適したアンテナ性能が得られる場合においてのみ複数系統の無線回路に電源を投入することを特徴とし、消費電力を抑えた無線端末を提供し、さらには無線回路に電源を投入していない場合においても複数のアンテナおよび無線回路に対応した受信品質情報を示すフィードバック情報を生成する無線端末およびその方法を提供することにある。

また、無線回路に電源が投入されていない場合においてはＭＩＭＯ通信に必要なフィードバック情報を電源の投入されていない無線回路の受信品質は測定できないため、予め決められた値を使用することによって、電源を新たに投入することなくＭＩＭＯ通信に必要なフィードバック情報を生成し基地局に通知することによって、基地局で通常のフィードバック情報と同様の処理を行い、ＭＩＭＯ通信を開始することを可能にするものである。

本発明の一観点によれば、Ｎ本（Ｎは２以上の整数）のアンテナ部と、前記アンテナ部のそれぞれに対応するＮ系統の無線回路部と、を使用しＭＩＭＯ通信を行う通信手段を備える無線通信端末であって、Ｎ系統の前記無線回路部のうち、少なくとも１系統の無線回路部へ供給される電源を遮断するためのスイッチ部と、無線端末の形状を検出する端末形状検出部と、前記端末形状検出部による端末形状の検出結果に基づき、前記スイッチ部の制御を行う電源制御部と、を備え、前記スイッチ部により無線回路の電源が遮断されている場合には、基地局に受信品質情報を通知するためのフィードバック情報を、少なくとも１系統の前記無線回路部によって測定された受信品質情報と、前記受信品質を測定した無線回路部以外の前記スイッチ部により電源を遮断された無線回路部の受信品質を考慮した受信品質情報と、により作成するフィードバック情報作成手段を有することを特徴とする無線端末が提供される。通信端末の形状の変化を検知することによって複数のアンテナおよび複数系統の無線回路を使用した無線通信に適したアンテナ性能が得られる場合においてのみ複数系統の無線回路に電源を投入することを特徴とし、消費電力を抑えた無線端末を提供し、さらには無線回路に電源を投入していない場合においても複数のアンテナおよび無線回路に対応した受信品質情報を示すフィードバック情報を生成することができる。

前記電源制御部は、前記端末形状検出部において、端末状態が良好でないアンテナ特性となる形状であることを検出した場合には、前記無線回路部への電源供給を遮断することが好ましい。

前記フィードバック情報作成手段は、前記受信品質を測定した無線回路部以外の前記スイッチ部により電源を遮断された無線回路部の受信品質が低品質であることを示す擬似的な受信品質情報を用いて前記フィードバック情報を作成することが好ましい。電源を遮断している無線系の受信品質を最悪値もしくはそれに近い値として定義しておく。すなわち、複数のアンテナおよび複数系統の無線回路のうち１系統の無線系の特性が良く、もう一方（電源を遮断された無線回路）の特性が悪いという意味を持つＣＱＩ情報を作成する。例えば、受信品質のうち、受信キャリアと雑音との比を示すＣＮＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）を例にして説明すると、受信キャリアが雑音と同レベルである０ｄＢ（もしくはそれに近い値）を使用し、また、複数のアンテナ間の相関値が必要な場合には伝搬路が同一であることを示す“１”（もしくはそれに近い値）を使用することによって作成されるＣＱＩなどがそれに相当する。

また、前記フィードバック情報作成手段は、前記受信品質を測定した無線回路部と、それ以外の前記スイッチ部により電源を遮断された無線回路部とのそれぞれに対応するアンテナ部の相関値が１もしくはそれと同等の値であるとしてフィードバック情報を作成するようにすることができる。

本発明の他の観点によれば、基地局に無線端末の複数の無線回路の受信品質を通知するためのフィードバック情報作成方法であって、少なくとも１系統の無線回路部によって測定された受信品質情報と、電源を遮断された少なくとも１系統の無線回路部の擬似的な受信品質情報と、を用いてフィードバック情報を作成するステップを有することを特徴とするフィードバック情報作成方法が提供される。前記擬似的な受信品質情報は、低品質な受信状態における受信品質であることが好ましい。本発明は、上記の方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであっても良く、前記プログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体であっても良い。プログラムは、インターネットなどの伝送媒体を介して取得することもできる。

本発明によれば、形状が変化する携帯端末において、特定の形状に適したアンテナ設計を行うことができる。また、携帯端末の消費電力を低減することが可能である。さらに、ＭＩＭＯ通信において、特性が十分でない無線回路への電源を遮断した状態で、適切なフィードバック情報を作成することが可能となる。

本明細書において、基地局から無線端末へ信号を送信する際の通信の品質、すなわち受信品質または伝搬路品質を無線端末から基地局へ通知するための情報をフィードバック情報と称する。また、端末状態が良好なアンテナ特性となる形状とは、例えば折りたたみ端末における開き時の形状を称する。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態による無線端末について説明する。図１は、基地局ＡＰの複数の異なるそれぞれのアンテナ１、アンテナ２から、無線端末ＭＴが備えるアンテナ３、アンテナ４へと信号が送信される様子を示す概念図である。図１に示すように、基地局のアンテナ１〜２から信号が送信され、無線端末のアンテナ３〜４のそれぞれで、その合成波Ｍ１・Ｍ２が受信される。ＭＩＭＯ通信では複数のアンテナ１・２から送信された信号が合成されて受信側の複数のアンテナ３・４で受信される。この際、信号の伝搬路が異なることを利用して、合成された受信信号を分離し、復調することが可能になる。すなわち、高速ならびに高品質なＭＩＭＯ通信を行うためには、基地局の複数のアンテナから送信された信号が受信側で高精度に分離できるように設計を行う必要がある。無線端末において、このような特性を得るために、一般的に無線端末のアンテナ間の距離を離して設計することが良く知られている。

［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態においては、基地局ＡＰと無線端末ＭＴ（「無線通信端末」、「移動局」とも称する。）が、互いに２本アンテナを用いて無線通信を行う環境を例にして説明する。図２は、本実施の形態による無線端末ＭＴの一構成例を示す機能ブロック図である。

図２に符号Ａで示されるように、無線端末ＭＴにおいて、第１及び第２アンテナ部５ａ・５ｂは、無線信号を受信しそれぞれ第１及び第２の無線回路部６ａ・６ｂに無線信号を入力する。また、第１及び第２アンテナ部５ａ・５ｂは、第１及び第２無線回路部６ａ・６ｂからそれぞれ出力される送信信号を送信する。

無線回路部６ａ・６ｂは、信号処理回路部７から入力されたアナログ信号を高周波信号に変換し、基地局ＡＰへの送信に十分な電力に増幅し、増幅した信号を第１及び第２アンテナ部５ａ・５ｂに出力するとともに、第１・第２アンテナ部５ａ・５ｂから入力された受信信号を増幅し、増幅した受信信号を、信号処理回路部７で処理を行う低周波信号に変換し、信号処理回路部７へ出力する。信号処理回路部７は、無線回路部６から受け取った受信アナログ信号をデジタル信号に変換し、復調および復号処理を行った後に、ＣＰＵ部８において処理可能なデータ形式に変換する。信号処理回路部７は、変換した信号をＣＰＵ部８に出力する一方で、ＣＰＵ部８から受け取った送信データに、符号化および変調処理を施した後に、デジタル信号をアナログ信号へと変換して無線回路部６に対して出力する。

ＣＰＵ部８は、信号処理部７から受け取った受信データの処理および生成した送信データの処理を行う。また、ＣＰＵ部８は、端末形状検出部９から入力された信号に基づき現在の端末の形状を判定し、その判定結果に基づいて、電源制御部１０を制御する。端末形状検出部９は、無線端末ＭＴの形状の変化を検出し、ＣＰＵ部８に通知する。

バッテリー部１２は、無線端末ＭＴを駆動するための電力を電源回路部１１に供給する。電源回路部１１は、バッテリー部１２から供給される電圧を安定的に所望の電圧に変換し、第１及び第２スイッチ部１３ａ・１３ｂを通してそれぞれ第１及び第２の無線回路部６ａ・６ｂに供給する。尚、電源回路部１１からは、信号処理回路部７、ＣＰＵ部８など無線端末ＭＴ全体への電源を供給している（図示せず）。第１及び第２スイッチ部１３ａ・１３ｂは、第１及び第２無線回路部６ａ・６ｂにそれぞれ供給される電源の遮断および供給の切替を行う。電源制御部１０は、第１及び第２スイッチ部１３ａ・１３ｂの動作に関する制御を行い、この制御に基づいて、第１及び第２無線回路部６ａ・６ｂへの電源供給・遮断の制御を行う。

尚、図２に示す本実施の形態による無線端末の一構成例を示す機能ブロック図では、第１及び第２の２つのスイッチ部１３ａ・１３ｂにより複数の第１及び第２無線回路部６ａ・６ｂのそれぞれの電源を遮断可能に構成しているが、例えば第１スイッチ部１３ａのみを設けて、これをオン・オフする構成であっても良い。

以上に説明したように、本実施の形態における無線端末の特徴の１つは、ＭＩＭＯ通信に必要な複数のアンテナおよび複数系統の無線回路部を含む構成に加えて、無線端末の形状の変化を検出する端末形状検出部を具備し、この端末形状検出部により検出された端末形状情報に基づいて、無線回路部へ供給する電源を遮断するスイッチ部を制御する電源制御部を設けた構成を有する点である。尚、無線端末の受信品質を基地局に対してフィードバックするが（詳細については後述する。）、本実施の形態による通信技術では、ＣＰＵ部８においてフィードバック情報の作成を行う点も特徴となる。

以下に、無線端末の形状の変化に関する説明を行なう。図３は、折畳み式またはクラムシェル型とよばれる携帯無線端末の外観形状を示した斜視図である。折り畳み式形態無線端末Ａは、第１の筐体１２１と、第２の筐体１２３と、これらの筐体１２１・１２３を回動可能に接続するヒンジ部１２５と、を有している。例えば、第１の筐体１２１には操作部１２１ａが、第２の筐体１２３には、表示部１２３ａ・１２３ｂが設けられ、さらに、前述する公知の端末形状検出部９が設けられている。符号９は、端末形状検出部である。

図３（ａ）は、無線端末Ａが開き時の端末形状を示し、図３（ｂ）は無線端末Ａを閉じ時の端末形状を示した図である。一般的には、通話時もしくはデータ通信時には図３（ａ）の開き時の状態で使用され、待ち受け時には図３（ｂ）の状態で使用される。また、図３（ｃ）は、本実施の形態におけるクラムシェル型携帯端末Ａにおけるアンテナの配置位置の一例を示した図である。図３（ｃ）では、第１の筐体１２１に設けられた第１アンテナ配置部３２と第２の筐体１２３に設けられた第２アンテナ配置部３１との距離（角度θでも表される）が、開き時に最大となるような配置になっている。ＭＩＭＯ通信の品質に依存する複数アンテナ間の相関係数は、アンテナ間の距離が離れるほど小さくなるため、良好なＭＩＭＯ通信を行うためにはアンテナ間の距離を離して配置することが望ましい。図３（ｃ）は、第１のアンテナ配置部３２を第１の筐体１２１の下端部に、第２のアンテナ配置部３１を第２の筐体１２３の上端部に設けることで、アンテナ間の距離を離して配置することができる。

図４は、２つの筐体がスライドするスライド式携帯無線端末Ｂの一構成例を示す斜視図である。図４（ａ）は、第１の筐体１２７と第２の筐体１２９とをスライドさせて第１の筐体１２７の入力部１２７ａを露出させた形状、すなわち文字入力使用時の形状である（スライド開状態と称する。）。図４（ｂ）は、文字入力部１２７ａが収納されている状態を示したもの図である（スライド閉状態と称する。）。いずれの場合も、表示部１２９ａは露出している。図３を参照して説明した場合と同様に、スライド式携帯端末においても、一般的には、図４（ａ）に示すスライド開状態において、通話もしくはデータ通信を行い、図４（ｂ）に示すスライド閉状態において、待ち受けに使用される。ＭＩＭＯ通信用のアンテナ、すなわち複数のアンテナおよび複数系統の無線回路を装備した場合においても同様に、図３（ａ）ならびに図４（ａ）の状態で高速なＭＩＭＯ通信を利用した通話またはデータ通信を行うことになる。スライド式携帯電話でも、折り畳み式携帯電話と同様に、機械的方式又は電気的方式などによりスライドの開閉を検出する端末形状検出部９が設けられている。

前述したように、本実施の形態による無線端末Ａ・Ｂは、形状の変化を検出するための端末形状検出部９を具備している。

一般的には、ディスプレイ側の筐側と文字入力キー側の筐体に備えられた磁石により無線端末の形状の変化を検出するもの、端末の形状変化に連動して動作する機械的なスイッチにより端末の形状変化を検出するもの、加速度センサーなどによりディスプレイ側および文字入力側筐体のそれぞれの向きを検出して端末の形状を判断するものなどがある。その他、端末形状検出部９としては、例えば機構的手法により形状を判定するか、電気的手法により形状を判定すれば良い。機構的手法には、例えば、後述する図３（ｂ）のように折り畳んだ状態で向かい合う携帯電話機の第１の筐体の内面と第２の筐体の内面とのいずれかに押圧スイッチを設けておき、折り畳んだ状態では押圧スイッチが押されてスイッチオンとなり、図３（ａ）のように開いた状態では、押圧スイッチが押されていないためスイッチがオフになり、このスイッチのオン・オフにより端末形状を判定することができる。電気的手法の一例としては、第１又は第２の筐体の内面にフォトセンサを設けておき、折り畳んだ状態ではフォトセンサが光を検出しないためオフとなり、図３（ａ）のように開いた状態では、フォトセンサが光を検出してオンになり、このオン・オフにより端末形状を判定することができる。端末形状の検出法は、特に限定されるものではないので、種々の公知技術を利用することができる。すなわち、本明細書での端末形状検出部９にも、上述の検出装置を適用することが可能であるが、端末の形状を検出する手段により発明の範囲が限定されるものではないのは言うまでもない。

図５は、本実施の形態におけるＭＩＭＯ通信開始時における基地局と無線端末との間で送受信される信号のやり取りおよび実行される処理の流れの一例を示したシーケンス図である。図５に示すように、最初に、基地局ＡＰは無線端末ＭＴに対してページング情報を送信する（Ｓ５１）。基地局ＡＰから無線端末ＭＴへの通信データが発生（「呼が発生する」とも称する。）した場合に、基地局ＡＰから無線端末ＭＴへページング情報が送信される。尚、本明細書において、基地局ＡＰから無線端末ＭＴへの送信データが発生したことを、無線端末ＭＴへ通知するための情報をページング情報と称する。

次に、無線端末ＭＴは、上記ページング情報を受信した後に、ページング情報を受信できた旨を基地局ＡＰに通知するためのページング情報受信確認情報を送信する（Ｓ５２）。但し、無線端末ＭＴにおいて通信データが発生した場合には、上記Ｓ５１の処理は省略され、本ステップＳ５２において、ページング情報を受信した旨の返答ではなく、通信データ発生の通知を基地局ＡＰに送信する。

基地局ＡＰでは、無線端末ＭＴからのページング情報受信確認情報を受信した後（Ｓ５２）に、無線端末ＭＴに対して無線通信の開始を通知するための送受信開始情報を送信する（Ｓ５３）。この送受信開始情報には、無線端末ＭＴで行われる通信路品質の測定帯域、測定された情報より得られたＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）情報のフォーマット、及び、ＣＱＩ情報を送信する無線リソース情報（割り当て情報）なども含まれている。但し、ＣＱＩ情報フォーマットに関しては、システムで定義しておくことによって、通知を省略することが可能である。

尚、本実施の形態に関しては、制御情報、すなわちページング情報、送受信開始情報やこれに応答する無線端末からの受信した旨を基地局ＡＰに通知するための情報の送受信には１つ以上のアンテナおよび１系統以上の無線回路で行えるものとする。

次に、無線端末ＭＴでは、上記送受信開始情報に従い測定した（Ｓ５４）測定結果を基にして作成されたフィードバック情報を基地局ＡＰに送信する（Ｓ５５）。この際、ＭＩＭＯ通信に利用されるその他の情報も同時にフィードバックされる。その他の情報とは、例えば、ＭＩＭＯ通信のストリーム数の制御に必要なＲａｎｋ情報やプリコーディング情報などを含み、これら情報をフィードバックすることも可能である。以上のステップＳ５５の処理に関する詳細な動作については後述する。

基地局ＡＰでは、無線端末ＭＴから送信されたフィードバック情報を受信し（Ｓ５５）した後に、受信したフィードバック情報に基づいたＭＩＭＯ送信方法および変調方式などの選択を行い、送信データの符号化、変調などの処理を施し、無線リソースに割り当てる（Ｓ５６）。割り当てられた送信データは、割り当て情報（制御情報）と共に無線端末ＭＴに向け送信される（Ｓ５７）。以上のような処理が行われた後に、ＭＩＭＯ通信が開始される。次に、図５に示したシーケンス図における、無線端末ＭＴにおいて、受信品質の測定処理およびフィードバック情報の作成処理を行う際の手順について図６に示すフローチャート図をもとに、無線端末側の動作として説明を行う。

図６は、基地局から通信開始情報が送信され（図５のステップＳ５３）、無線端末において通信に複数のアンテナと複数系統の無線回路を使用した通信を行うかどうかを無線端末において判断し、適切なフィードバック情報を作成する際における処理の流れを示した図である。

先ず、基地局ＡＰからの通信開始要求を示す情報が無線端末ＭＴにおいて受信される（Ｓａ１）。次に、無線端末ＭＴでは、端末状態の判断を行う（Ｓａ２）。ここでは、前述したように、無線端末ＭＴに備えられている端末形状検出部９により、無線端末ＭＴの形状の検出を行う。例えば、折畳み端末の形状が開き状態（図３（ａ））であるのか、閉じ状態（図３（ｂ））であるのかの判断を行う。無線端末ＭＴでは、予め無線端末ＭＴの状態によって、ＭＩＭＯ通信を行うかどうかを決めておき、これに従って、次の処理に進む。例えば、通話時、および／または、データ通信時に使用されることが多い開き状態ではＭＩＭＯ通信を利用する。待ち受けに使用されることが多い、閉じ状態ではＭＩＭＯ通信を行わない可能性が高いことを考慮すると、開き状態であることを検出した場合にはＳａ２のステップにおいて“ａ”（ＭＯＭＯ方式）を選択し、閉じ状態であることを検出した場合にはＳａ２のステップで“ｂ”（通常モード）を選択する。このような端末形状による通信モードの切り替えは無線端末の使用状況を鑑みて設定することが重要である。例えば、本実施例においては、折畳み端末の開き時にユーザの使用頻度が上がり、また、通信速度の高速化が必要とされる使用状況、具体的にはウエブブラウジングや動画ストリーミングなどを行うことが好ましい。これに対して、無線端末の閉じ時には、通話着信のチェックや電子メール（Ｅ−ｍａｉｌ）等の到着確認など、データ通信量が比較的小さい使用状況が好ましい。

このように、端末ＭＴにおいてとりうる形状のうち、特定の形状においてＭＩＭＯ通信を行うということを予め決めておくことによって、アンテナの最適な設計が容易になるというメリットもある。

続いて、Ｓａ２ステップにおいてＭＩＭＯ通信を行う“ａ”が選択された場合には、使用される複数の無線回路に電源が投入される（Ｓａ３）。一般的に、無線端末ＭＴと基地局ＡＰとは、待ち受け時にも制御情報の送受信を周期的に行っているため、少なくとも１つの無線回路系を動作させておくことになるが、このステップＳａ２では、上記無線回路系に加え、ＭＩＭＯ通信に必要となる複数のアンテナと複数系統の無線回路を動作させるために複数の無線回路とに電源が投入される。

次に、無線端末ＭＴでは、基地局ＡＰへのフィードバック情報を作成するために、複数のアンテナおよび無線回路系による受信品質の測定が行われる（Ｓａ４）。受信品質の測定は、基地局ＡＰから送信される既知の信号（例えばパイロットチャンネル）を使用して行われる。既知の信号は基地局からの送信電力および信号データが予め決められているため、受信機で受信された信号の電力の絶対値、遅延量、周波数特性などから通信路の品質、すなわち受信品質の測定を行うことが出来る。

無線端末ＭＴは、上記において測定した受信品質情報から、基地局ＡＰに複数系統の無線回路における受信品質を通知するためのフィードバック情報を作成する（Ｓａ５）。一般的に、フィードバック情報の形式は、そのシステムによって予め決められているか、或いは、基地局から通知されるようになっている。但し、本発明において、このフィードバック情報の形式を限定する意図はなく、どのようなフィードバック情報の形式でも適応可能である。

複数の無線系を使用した通信を行おうとする無線端末ＭＴでは、以上に説明したようにして、ＭＩＭＯ通信に使用する複数の無線回路を動作させた後に、基地局ＡＰにそれぞれの無線系で測定した受信品質を基に作成したフィードバック情報を送信し、基地局ＡＰにおいて、適切なＭＩＭＯ方式が選択され、ＭＩＭＯ通信が開始される。

ところで、上記ステップＳａ２において、ＭＩＭＯ通信を行わない端末形状と判断された場合には、“ｂ”が選択され、基地局ＡＰと通常通信モード（本実施の形態においては単一アンテナ、単一系統無線回路を使用した無線通信）によって通信を行うための処理を行う。

上記ステップＳａ２で“ｂ”が選択された無線端末ＭＴでは、複数の無線系を動作させていない、すなわち単一の無線系のみでしか受信品質の測定が行えないことになる。無線端末ＭＴでは、本ステップＳａ２において、単一の無線系での受信品質の測定を行い（Ｓａ６）、フィードバック情報を作成する。

フィードバック情報の作成には、上記のように測定された単一の無線系での受信品質情報と、電源を遮断しているため受信品質が測定できない無線系の受信品質情報とが必要である。ここで、フィードバック情報を作成するために電源を遮断している無線系の受信品質を最悪値もしくはそれに近い値として定義しておく。すなわち、複数のアンテナおよび複数系統の無線回路のうち１系統の無線系の特性が良く、もう一方（電源を遮断された無線回路）の特性が悪いという意味を持つＣＱＩ情報を作成する。例えば、受信品質のうち、受信キャリアと雑音との比を示すＣＮＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）を例にして説明すると、受信キャリアが雑音と同レベルである０ｄＢ（もしくは“０”に近い値）を使用し、また、複数のアンテナ間の相関値が必要な場合には伝搬路が同一であることを示す“１”（もしくは“１”に近い値）を使用することによって作成されるＣＱＩなどがそれに相当する。

以上のようにして、電源が遮断された無線系の受信品質を擬似的に想定された値を用いてフィードバック情報を作成する（Ｓａ７）。

このようにして作成されたフィードバック情報、すなわち複数のアンテナそれぞれの受信品質情報もしくはＭＩＭＯ通信を行ううえでの伝搬路品質情報は、一方の無線回路の電源が遮断されている無線端末ＭＴで作成された情報であるにもかかわらず、基地局ＡＰにとっては、通常測定を行い作成されたフィードバック情報と同等であるため、結果として１系統での送受信に最適化されたＭＩＭＯ通信方法が選択されることになる。

より具体的には、複数の無線回路およびそれぞれに対応するアンテナを備えた無線端末ＭＴが、無線回路の電源状態により受信品質測定を実際に行うか、または、予め決められた値を用いて受信品質の測定値の代用とするかのいずれかを行い、基地局ＡＰにおいて、通常のＭＩＭＯ通信に必要とされるフィードバック情報と同様な形式でフィードバック情報を通知することによって、基地局ＡＰ側では、特別な動作および判断処理を行うことになく、ＭＩＭＯ通信を開始することが出来るという利点がある。無線端末ＭＴ側では、電源の供給されていない無線回路の受信品質情報を受信品質が悪い状態を示す値を使用して作成することによって、電源が供給されないない無線回路系において受信を行わなくても通信が行えるようなＭＩＭＯ通信が基地局ＡＰによって選択されることになり、電源が供給されていない方の無線回路を使用しないままで（電源が供給されている方の無線回路を使って）通信を続けることが可能である。

ＭＩＭＯ通信においては、複数のアンテナ間の相関ならびにレベル差が、良好な通信を行う上で重要な要素である。アンテナ間の相関特性は、アンテナ間の距離に依存することが知られており、無線端末ＭＴが小型である場合には、無線端末ＭＴに設けられるアンテナ間の距離を十分に確保することが困難となる。また、アンテナ間の送受信信号のレベル差を考えると、特に、形状が変化する無線端末ＭＴでは、同一の通信特性を保持することが非常に難しくなる。さらに、アンテナの指向性も端末形状に依存して変化するため、ＭＩＭＯ通信のために端末の形状の変化を考慮した設計が必要となる。

このようなことから、本実施の形態のように、無線端末ＭＴの形状によって通信方式を選択する技術を用いることによって、アンテナを設計する際に、特定の無線端末形状に合わせたアンテナ設計を行うことができる。従って、無線端末ＭＴが取り得る全ての形状を考慮してそれに合わせたアンテナ特性、具体的にはアンテナ利得、指向性、周波数特性などを考慮したアンテナ設計を、より簡単に行うことができるとともに、ＭＩＭＯ通信の特性が十分でない端末形状における通信では、無駄な消費電流を削減することが可能となる。従って、良好な通信を行うことができる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態による無線通信技術について説明する。上記第１の実施の形態では、基地局ＡＰと無線端末ＭＴとが、互いに二本のアンテナを用いて無線通信を行う環境を例にして説明したが、本実施の形態においては、基地局ＡＰと無線端末ＭＴとが３本以上のアンテナを用いて無線通信を行う環境における実施の形態について説明する。図７は、本実施の形態による無線端末ＭＴの一構成例を示す機能ブロック図である。上記第１の実施の形態による無線端末とは異なり、４本のアンテナ２２ａ〜２２ｄと、４系統の無線回路１４ａ〜１４ｄと、を備えた無線端末ＭＴである。以下に第１の実施の形態と異なる構成について詳細に説明する。図７において、アンテナ部２２は、４本のアンテナ部２２ａ〜２２ｄまでにより構成される。図２では、２本のアンテナ部５ａ・５ｂにより構成されていたが、本実施の形態では、最大４本のアンテナ部２２ａ〜２２ｄおよび４系統の無線回路部１４ａ〜１４ｄによって通信を行うことが可能な、４×４のＭＩＭＯ通信を行うことが可能である。また、第１から第４までの無線回路部１４ａ〜１４ｄに対する電源の供給・遮断を行うスイッチ部も４系統の無線回路部１４ａ〜１４ｄに対してそれぞれ第１〜第４までのスイッチ部１５ａ〜１５ｄまでが備えられており、通信に使用されていない無線回路部の電源をスイッチにより遮断することができるように構成されている。但し、第１の実施の形態と同様に、電源回路部１６からは、信号処理回路部１８、ＣＰＵ部１７（フィードバック情報作成部１７ａを含む）など無線端末ＭＴの全体の電源を供給している。

図８は、基地局ＡＰと無線端末ＭＴとの間において通信を開始する際の、無線端末ＭＴにおける通信方法の決定手順を示すフローチャート図である。この図を参照しながら、無線端末ＭＴにおける処理の流れについて説明を行う。

図８は、基地局ＡＰから通信開始情報が無線端末ＭＴに送信され、無線端末ＭＴにおいて、４本のアンテナと４系統の無線回路を使用した通信を行うか、或いは、２本のアンテナと２系統の無線回路を使用した通信を行うかについて、無線端末ＭＴにおいて判断する際の処理の流れを示すフローチャート図である。

本実施の形態では、最大４本のアンテナと４系統の無線回路とを具備した無線端末（例えば折畳み式端末）ＭＴが、形状１（例えば折畳み式端末の開き時）では４本のアンテナと４系統の無線回路とを使用し、形状２（例えば折畳み式端末の閉じ時）では２本のアンテナと２系統の無線回路とを使用して無線通信を行う例について説明する。但し、本実施の形態に示したアンテナの使用方法は一例であり、例えば、閉じ時に１本のアンテナのみを使用して通信するなど種々の選択に関する自由度がある。すなわち、無線通信を行おうとする端末の形状によって使用するアンテナ数および無線回路数が予め決定されていれば良い。

まず、基地局ＡＰからの通信開始要求を示すＭＩＭＯ開始通知情報が、無線端末ＭＴにおいて受信されると（Ｓｂ１）、無線端末ＭＴでは、端末状態の判断を行う（Ｓｂ２）。ここでは、前述した無線端末に備えられた端末形状検出部により、端末の形状の検出を行う。形状１（例えば折畳み端末の形状が開き状態）であるのか、形状２（例えば折畳み端末の閉じ状態）であるのかの判断を行う。

無線端末ＭＴでは、予め端末の状態によってどのアンテナと無線回路とを使用するかを決めておき（例えば、メモリ回路などに記憶しておき）、これに従い、次の処理に進む。ここでは、形状２で２アンテナ／２系統の無線回路で通信を行い、形状１では４アンテナ／４系統の無線回路で通信を行うよう設定されているものとする。以上のような場合も、上記第１の実施の形態と同様に、端末形状による通信モードの切り替えは無線端末の使用状況を鑑みて設定することが重要である。例えば、本実施例においては、筐体の折畳み端末の開き時にユーザの使用頻度が上がり、また、通信速度の高速化が必要とされる使用状況、具体的にはウエブブラウジングや動画ストリーミングなどを行うことが想定されている。これに対して、筐体の閉じ時には、通話着信のチェックやＥ−ｍａｉｌの到着確認などデータ信量が比較的小さい使用状況が想定されている。従って、端末形状検出部が、形状１であることを検出した場合には、Ｓｂ２のステップで“ａ”（４系統）を選択し、形状２であることを検出した場合には、Ｓｂ２のステップで“ｂ”（２系統）が選択される。

続いて、前ステップ（Ｓｂ２）で“ａ”が選択された場合には４本のアンテナを使用したＭＩＭＯ通信に使用される４系統の無線回路に電源が投入される（Ｓｂ３）。

次に、無線端末ＭＴでは、基地局ＡＰへのフィードバック情報を作成するため、４本のアンテナおよび４系統の無線回路系による受信品質の測定が行われる（Ｓｂ４）。受信品質の測定は、基地局から送信される既知の信号（例えばパイロットチャンネル）を使用して行うことができる。次いで、無線端末ＭＴは、上記のようにして測定した受信品質情報から、基地局ＡＰに複数系統の無線回路における受信品質を通知するための通常のフィードバック情報を作成する（Ｓｂ５）。一般的に、フィードバック情報の形式はシステムによって予め決められているか、もしくは基地局から通知される。但し、本発明ではこのフィードバック情報の形式に依存せず、どのようなフィードバック情報の形式であっても適応可能である。

複数の無線系を使用した通信を行おうとする無線端末では、以上のようにしてＭＩＭＯ通信に使用する複数の無線回路を動作させた後に、基地局ＡＰに対して、それぞれの無線系で測定した受信品質を基に作成したフィードバック情報を送信し、基地局ＡＰにおいて、適切なＭＩＭＯ方式が選択され、ＭＩＭＯ通信が開始される。

ところで、上記ステップＳｂ２で、２本のアンテナと２系統の無線回路とでＭＩＭＯ通信を行う端末形状であると判断された場合には、“ｂ”が選択され、基地局ＡＰと２本のアンテナと２系統の無線回路を用いて通信を行うための処理を行う。

上記ステップＳｂ２で“ｂ”が選択された無線端末ＭＴでは、制御情報を送受信している無線回路に追加して１系統、すなわち合計２本のアンテナと２系統の無線回路のみに電源が供給される（Ｓｂ６）。すなわち、残りの２本のアンテナおよび２系統の無線回路では受信品質の測定が行えないことになる。無線端末ＭＴでは、本ステップにおいて２本のアンテナと２系統の無線回路とによる受信品質の測定を行い、フィードバック情報を作成する。

フィードバック情報の作成には、上記のようにして測定された２系統の無線系での受信品質情報と、電源を遮断しているため受信品質が測定できない残りの２系統の無線系の受信品質情報と、が利用される。ここで、フィードバック情報を作成するために、電源を遮断している２系統の無線系の受信品質を最悪値もしくはそれに近い値に定義しておく。例えば、受信キャリアと雑音の比を示すＣＮＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）の場合には、受信キャリアが雑音と同レベルである０ｄＢ（もしくはそれに近い値）を使用し、また、複数のアンテナ間の相関値が必要な場合には伝搬路が同一であることを示す“１”（もしくはそれに近い値）を使用する。

以上のようにして、電源が遮断された２系統の無線系の受信品質を測定し（ｓｂ７）、擬似的に想定された値を用いて、フィードバック情報を作成する（Ｓｂ８）。

このようにして作成されたフィードバック情報は、第１の実施の形態の場合と同様に、一部の無線回路の電源が遮断されている無線端末ＭＴで作成されたものであるにもかかわらず、基地局ＡＰにとっては通常測定を行い作成されたフィードバック情報と同等に扱われるため、結果として電源の供給されていない無線回路を使用しない送受信において最適化されたＭＩＭＯ通信方法が選択されたことになる。従って、良好な通信を行うことができる。

また、上記の各実施の形態において、添付図面に図示されている構成等については、これらに限定されるものではなく、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

また、本実施の形態で説明した機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。尚、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。

また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また前記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

本発明は、無線端末、携帯電話機などのＭＩＭＯ通信に利用可能である。

本発明の実施の形態による基地局と無線端末の構成例を示す概念図である。 本発明の第１の実施の形態による無線端末の一構成例を示す機能ブロック図である。 図３（ａ）から（ｃ）までは、本発明の第１の実施の形態による無線端末（折り畳み型無線端末）の形状の変化を示す一例である。 本発明の第１の実施の形態による無線端末（スライド式携帯電話機）の形状の変化を示す一例である。 本発明の第１の実施の形態による基地局と無線端末との間の送受信手順例を示すシーケンス図である。 本発明の第１の実施の形態による無線端末のフィードバック情報作成手順の流れを示すフローチャート図である。 本発明の第２の実施の形態による無線端末の一構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の第２の実施の形態による無線端末のフィードバック情報作成手順の流れを示すフローチャート図である。

符号の説明

１、２、３、４、５、２２ アンテナ部
６、１４ 無線回路部
７、１８ 信号処理部
８、１７ ＣＰＵ部
９、１９ 端末形状検出部
１０、２０ 電源制御部
１１、１６ 電源回路部
１２、２１ バッテリー部
１３、１５ スイッチ部
３１、第１アンテナ配置部
３２、第２アンテナ配置部

Claims (8)

1. Ｎ本（Ｎは２以上の整数）のアンテナ部と、前記アンテナ部のそれぞれに対応するＮ系統の無線回路部と、を使用しＭＩＭＯ通信を行う通信手段を備える無線通信端末であって、
   Ｎ系統の前記無線回路部のうち、少なくとも１系統の無線回路部へ供給される電源を遮断するためのスイッチ部と、
   無線端末の形状を検出する端末形状検出部と、
   前記端末形状検出部による端末形状の検出結果に基づき、前記スイッチ部の制御を行う電源制御部と、を備え、
   前記スイッチ部により無線回路の電源が遮断されている場合には、基地局に受信品質情報を通知するためのフィードバック情報を、少なくとも１系統の前記無線回路部によって測定された受信品質情報と、前記受信品質を測定した無線回路部以外の前記スイッチ部により電源を遮断された無線回路部の受信品質が低品質であることを示す擬似的な受信品質情報と、により作成するフィードバック情報作成手段を有することを特徴とする無線端末。
2. Ｎ本（Ｎは２以上の整数）のアンテナ部と、前記アンテナ部のそれぞれに対応するＮ系統の無線回路部と、を使用しＭＩＭＯ通信を行う通信手段を備える無線通信端末であって、
   Ｎ系統の前記無線回路部のうち、少なくとも１系統の無線回路部へ供給される電源を遮断するためのスイッチ部と、
   無線端末の形状を検出する端末形状検出部と、
   前記端末形状検出部による端末形状の検出結果に基づき、前記スイッチ部の制御を行う電源制御部と、を備え、
   前記スイッチ部により無線回路の電源が遮断されている場合には、基地局に受信品質情報を通知するためのフィードバック情報を、少なくとも１系統の前記無線回路部によって測定された受信品質情報と、前記受信品質を測定した無線回路部以外の前記スイッチ部により電源を遮断された無線回路部の受信品質が低品質であることを示す擬似的な受信品質情報と、により作成するフィードバック情報作成手段を有し、
   前記フィードバック情報作成手段は、前記受信品質を測定した無線回路部と、それ以外の前記スイッチ部により電源を遮断された無線回路部とのそれぞれに対応するアンテナ部の相関値が１もしくはそれと同等の値であるとしてフィードバック情報を作成することを特徴とする無線端末。
3. 前記電源制御部は、前記端末形状検出部において、端末状態が良好でないアンテナ特性となる形状であることを検出した場合には、前記無線回路部への電源供給を遮断することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線端末。
4. 前記端末形状検出部において検出される端末形状が、折畳み式端末の開き時の形状であることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の無線端末。
5. 前記端末形状検出部において検出される端末形状が、スライド式端末の文字入力部露出時の形状であることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の無線端末。
6. 基地局に無線端末の複数の無線回路の受信品質を通知するためのフィードバック情報作成方法であって、
   少なくとも１系統の無線回路部によって測定された受信品質情報と、電源を遮断された少なくとも１系統の無線回路部の擬似的な受信品質情報と、を用いてフィードバック情報を作成するステップを有し、
   前記擬似的な受信品質情報は、低品質な受信状態における受信品質を示す情報であることを特徴とするフィードバック情報作成方法。
7. 請求項６に記載の方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
8. 請求項７に記載のプログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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