JP5373780B2 - Ｍｉｍｏアンテナ装置及び無線通信装置 - 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）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選択的に切り換えて用いるアンテナ装置として、例えば特許文献１記載のダイバーシチアンテナ装置が知られている。

特許文献１のダイバーシチアンテナ装置では、ダイバーシチアンテナを構成する２つのアンテナとスイッチ回路との間に各々インピーダンス調整部を配置している。このインピーダンス調整部は、スイッチ回路により切断されたアンテナにおいて、アンテナからスイッチ回路側を見たときに無反射終端となるように調整する。これにより、アンテナ間の高いアイソレーションを得る。

このように、特許文献１のダイバーシチアンテナ装置は、インピーダンス調整部により無反射とすることで切り離されたアンテナからの再放射を抑圧することにより、２つのアンテナ間のアイソレーション特性を良好にすることが可能なダイバーシチアンテナ装置を提供することができる。

さらに、ループアンテナとモノポールアンテナよりアレーアンテナを構成する従来のアンテナ装置として、例えば特許文献２に開示されたアンテナ装置がある。

特許文献２のアンテナ装置は、ループアンテナとモノポールアンテナによりダイバーシチアンテナを構成することで、高いアイソレーションと、異なる指向性及び偏波による低相関との両立を実現する。アンテナ間の高いアイソレーションは放射効率の向上をもたらし、低い相関は高いダイバーシチ特性を引き出す。これにより、高いダイバーシチ効果を得ることが可能になる。

このように、特許文献２のアンテナ装置は、ループアンテナとモノポールアンテナを用いることで、両アンテナを近接に配置するにもかかわらず、高いアイソレーションと低相関を実現し、高いダイバーシチ効果を可能にするアンテナ装置を提供する。

特開２００５−２３６８８４号公報。 特開２００５−３４７９５８号公報。

特許文献１に記載された従来のダイバーシチアンテナ装置には、以下のような課題があった。本従来例では、切り換えられる複数のアンテナ間の高アイソレーション化を目的として、スイッチ回路により切り離されたアンテナ端子に対して無反射となるようにインピーダンス調整部を調整するダイバーシチアンテナ装置を開示している。しかしながら、特許文献１のダイバーシチアンテナ装置の高アイソレーション化技術では、複数のアンテナを切り換えることなく同時に使用するＭＩＭＯアンテナには適用できないという課題があった。

一方、特許文献２に記載された、ループアンテナとモノポールアンテナからなる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、１波長のループアンテナを用いているためにアンテナのサイズに制限があり、複数のアンテナを同時動作させるＭＩＭＯアンテナにおいては、小型化を実現できないという欠点があった。すなわち、本従来例の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小型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、アンテナ間のアイソレーションを高く保ち、かつ異なる偏波を用いることでアンテナ間の相関を低く抑えることで、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、
複数のスリットを備えた放射導体と、
上記放射導体にそれぞれ設けられ、上記放射導体自体を互いに異なる複数の第１のアンテナとしてそれぞれ励振させる複数の第１の給電点と、
上記複数のスリットにそれぞれ設けられ、上記複数のスリットを複数の第２のアンテナとしてそれぞれ励振させる複数の第２の給電点と、
受信された無線信号をＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）方式で復調する復調手段と、
上記複数の第１の給電点のうちのいずれか１つと、上記複数の第２の給電点のうちのいずれか１つとにそれぞれ接続された複数のスイッチを含み、各スイッチに接続された２つの給電点のうちのいずれか一方を上記復調手段にそれぞれ接続するスイッチ回路と、
受信された無線信号に係る第１及び第２の信号測定値に基づいて上記複数のスイッチを制御する制御手段とを備えたＭＩＭＯアンテナ装置であって、
上記制御手段は、上記複数のスイッチのうちのいずれか１つの第１のスイッチによって上記復調手段に接続されている給電点に対応するアンテナで受信された無線信号に係る上記第１の信号測定値が所定のしきい値以下になったとき、上記復調手段に接続される給電点を切り換えるように上記第１のスイッチを制御し、上記切り換え後に上記第２の信号測定値が切り換え前より向上しなかったとき、上記復調手段に接続される給電点を再び切り換えるように上記第１のスイッチを制御することを特徴とする。

上記ＭＩＭＯアンテナ装置において、上記複数の第１のアンテナのうちの少なくとも２つの間に上記複数のスリットのうちの少なくとも１つが位置したことを特徴とする。

また、上記ＭＩＭＯアンテナ装置において、上記制御手段は、初期状態で、上記各第１の給電点を上記復調手段に接続するように上記各スイッチを制御することを特徴とする。

さらに、上記ＭＩＭＯアンテナ装置は、上記各スイッチによって上記復調手段に接続されている各給電点に対応するアンテナでそれぞれ受信された各無線信号の信号レベルを検出する検出手段をさらに備え、
上記第１及び第２の信号測定値は、上記検出手段により検出された信号レベルであることを特徴とする。

またさらに、上記ＭＩＭＯアンテナ装置は、上記複数の第１及び第２のアンテナでそれぞれ受信された各無線信号の信号レベルを検出する検出手段をさらに備え、
上記第１及び第２の信号測定値は、上記検出手段により検出された信号レベルであることを特徴とする。

また、上記ＭＩＭＯアンテナ装置は、
上記各スイッチによって上記復調手段に接続されている各給電点に対応するアンテナでそれぞれ受信された各無線信号の信号レベルを検出する検出手段と、
上記復調手段により復調された無線信号の信号品位を判定する判定手段とをさらに備え、
上記第１の信号測定値は、上記検出手段により検出された信号レベルであり、
上記第２の信号測定値は、上記判定手段により判定された信号品位であることを特徴とする。

さらに、上記ＭＩＭＯアンテナ装置は、
上記複数の第１及び第２のアンテナでそれぞれ受信された各無線信号の信号レベルを検出する検出手段と、
上記復調手段により復調された無線信号の信号品位を判定する判定手段とをさらに備え、
上記第１の信号測定値は、上記検出手段により検出された信号レベルであり、
上記第２の信号測定値は、上記判定手段により判定された信号品位であ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、上記複数のスリットのうちの少なくとも１つは、上記ＭＩＭＯアンテナ装置の動作周波数を所定の周波数に変化させる共振周波数調整手段を備えたことを特徴とする。

また、上記ＭＩＭＯアンテナ装置は接地導体をさらに備え、
上記放射導体は、上記接地導体上において板状逆Ｆアンテナ又は板状逆Ｌアンテナを構成することを特徴とする。

本発明の態様に係る無線通信装置は、上記ＭＩＭＯアンテナ装置を備えたことを特徴とする。

また、上記無線通信装置は携帯電話機であることを特徴とする。

本発明によれば、以上の構成を備えたことにより、同一の放射導体に設けられた異なる偏波のアンテナ（すなわち第１のアンテナと第２のアンテナ）を切り換えることで、相関性の高さと、複数アンテナを配置することに伴う大型化とを回避することが可能になる。さらに、スリットを、アンテナとして励振させるとともに、高いアイソレーション（低結合）を得るための手段として共用化することで、アンテナ間の高いアイソレーションを実現するとともに小型化を実現でき、これにより、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。複数のアンテナを同時に動作させる小型のＭＩＭＯ無線通信端末において、アンテナ間に高いアイソレーションを実現するためのスリットを備え、放射導体自体を励振させるアンテナの受信信号の信号測定値が所定のしきい値以下となった場合に、アンテナの給電をスリットに切り換えることで、ダイバーシチ効果を得る。さらに、放射導体自体の励振と、スリットの励振とでは、送受信される電波の偏波が異なるので、アンテナ間の相関係数の低下も期待できる。これにより、高品位でかつ高速な通信を行うことが可能になる。以上のように、小型端末に複数のアンテナを備えることで問題となるアンテナ素子の近接に起因する放射効率の劣化を解決するとともに、移動体通信で問題となるフェージングによる受信電力の変動をダイバーシチ効果により抑えることにより、限られたスペースで可能な限りの高速通信を実現する。

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において、携帯無線通信装置の筐体表面を除去して内部構成を示した概略図である。 図２の携帯無線通信装置における、各アンテナ１ａ，１ｂに対応する給電点を介した上部筐体１１の励振を示す概略図である。 図２の携帯無線通信装置における、アンテナ２ａに対応する給電点を介したスリット１１ａの励振を示す概略図である。 図１のコントローラ８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１のコントローラ８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。 図１のコントローラ８によって実行されるＭＩＭＯ適応制御処理の第３の部分を示すフローチャートである。 図１のコントローラ８によって実行されるＭＩＭＯ適応制御処理の第４の部分を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態の第１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２の変形例に係るＭＩＭＯアンテナ装置の構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態の第３の変形例に係るＭＩＭＯアンテナ装置の構成を示す斜視図である。 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。 図１２のコントローラ８Ａ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１２のコントローラ８Ａ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。 図１２のコントローラ８Ａによって実行されるＭＩＭＯ適応制御処理の第３の部分を示すフローチャートである。 図１２のコントローラ８Ａによって実行されるＭＩＭＯ適応制御処理の第４の部分を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態の第１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３の実施形態に係るＭＩＭＯアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置において、携帯無線通信装置の筐体表面を除去して内部構成を示した概略図である。 図１８の共振周波数調整回路１４ａの第１の実施例に係る詳細構成を示す回路図である。 図１８の共振周波数調整回路１４ａの第２の実施例に係る詳細構成を示す回路図である。 本発明の第３の実施形態の第１の変形例に係るＭＩＭＯアンテナ装置の構成を示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態の第２の変形例に係るＭＩＭＯアンテナ装置の構成を示す斜視図である。

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の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り、図２は、本発明の第１の実施形態の実装例に係るＭＩＭＯアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置において、携帯無線通信装置の筐体表面を除去して内部構成を示した概略図である。本実施形態のＭＩＭＯアンテナ装置は、図２に示すように複数のスリット１１ａ，１１ｂを備えた放射導体である上部筐体１１と、放射導体にそれぞれ設けられ、放射導体自体を互いに異なるアンテナ１ａ，１ｂとしてそれぞれ励振させる複数の第１の給電点と、スリット１１ａ，１１ｂにそれぞれ設けられ、スリット１１ａ，１１ｂをアンテナ２ａ，２ｂとしてそれぞれ励振させる複数の第２の給電点と、第１の給電点のうちのいずれか１つと、第２の給電点のうちのいずれか１つとにそれぞれ接続され、２つの給電点のうちのいずれか一方をアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換回路５及びＭＩＭＯ復調回路６にそれぞれ接続する複数のスイッチ４ａ，４ｂと、アンテナ１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂでそれぞれ受信された無線信号の信号レベルを検出する信号レベル検出回路７と、Ａ／Ｄ変換回路５及びＭＩＭＯ復調回路６に接続されている給電点に対応するアンテナで受信された無線信号の検出された信号レベルが所定のしきい値以下になったとき、Ａ／Ｄ変換回路５及びＭＩＭＯ復調回路６に接続される給電点を切り換えるように複数のスイッチ４ａ，４ｂを制御するコントローラ８とを備え、アンテナ１ａ，１ｂの間にスリット１１ａ，１１ｂが位置する。

本実施形態のＭＩＭＯアンテナ装置は、それぞれ板状アンテナである２つのアンテナ１ａ，１ｂと、それぞれスリットアンテナである他の２つのアンテナ２ａ，２ｂとを備え、アンテナ１ａ，２ａを選択的に切り換えて使用し、アンテナ１ｂ，２ｂを選択的に切り換えて使用することにより、データストリーム数が２であるＭＩＭＯ通信を実行する際にダイバーシチ受信を実行することができる。ここで、アンテナ１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂは、所定面積を有する単一の放射導体又は金属筐体に設けられる。

図１において、ＭＩＭＯアンテナ装置は、４つのアンテナ１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂと、スイッチ回路４と、Ａ／Ｄ変換回路５と、ＭＩＭＯ復調回路６と、信号レベル検出回路７と、コントローラ８と、信号情報メモリ３とを備えて構成される。アンテナ１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂには、ＭＩＭＯ送信側基地局装置（図示せず。）から所定のＭＩＭＯ変調方式を用いて送信された、ＭＩＭＯの２つのデータストリームを含む無線信号が到来する。スイッチ回路４は、アンテナ１ａ，２ａ及びＡ／Ｄ変換回路５に接続されたスイッチ４ａと、アンテナ１ｂ，２ｂ及びＡ／Ｄ変換回路５に接続されたスイッチ４ｂとを備え、コントローラ８の制御に従って、アンテナ１ａ，２ａのいずれか一方と、アンテナ１ｂ，２ｂのいずれか一方とをＡ／Ｄ変換回路５に接続する。Ａ／Ｄ変換回路５は、スイッチ回路４から到来する２つの受信信号に対してそれぞれＡ／Ｄ変換を実行し、変換後の２つの受信信号をＭＩＭＯ復調回路６と信号レベル検出回路７に送る。信号レベル検出回路７は、２つの受信信号の信号レベルをそれぞれ検出し、検出結果をコントローラ８に送る。信号レベルは、例えば、受信電力または、搬送波電力対雑音電力比（ＣＮＲ）の形式で検出される。コントローラ８は、検出された信号レベルに基づいて、図５〜図８を参照して後述されるＭＩＭＯ適応制御処理を実行してスイッチ回路４を制御することにより、アンテナ１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを切り換えるダイバーシチ受信を行う。信号情報メモリ３は、ＭＩＭＯ適応制御処理の実行中に使用される各アンテナに係る信号レベルを格納するために、コントローラ８によって使用される。ＭＩＭＯ復調回路６は、２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。

図２において、本実装例の携帯無線通信装置は、ほぼ直方体形状の上部筐体１１と下部筐体１２とを備え、これらがヒンジ部１３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。好ましくは、上部筐体１１はスピーカとディスプレイを備え、下部筐体１２はキーボードとマイクロホンを備えて構成されるが、これらの構成要素の図示は省略する。上部筐体１１は金属にて構成され、下部筐体１２は、好ましくは誘電体にて構成される。また、ヒンジ部１３は、金属にてなり上部筐体１１に機械的かつ電気的にそれぞれ接続された左側ヒンジ部１３ａ及び右側ヒンジ部１３ｃと、誘電体にてなり下部筐体１２に機械的に接続された中央ヒンジ部１３ｂとを含む。中央ヒンジ部１３ｂは左側ヒンジ部１３ａ及び右側ヒンジ部１３ｃの間に位置し、これら左側ヒンジ部１３ａ、中央ヒンジ部１３ｂ及び右側ヒンジ部１３ｃの内部を貫通するシャフト（図示せず。）によってこれらは回動可能に連結されている。上部筐体１１は複数の給電点を備え、各給電点を介して励振させることにより、上部筐体１１は、アンテナ１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂとしてそれぞれ動作する。アンテナ１ａ，１ｂに対応する給電点は、例えば上部筐体１１の左下部と右下部とにそれぞれ設けられ、特に、本実施形態では、上部筐体１１に電気的に接続された左側ヒンジ部１３ａと右側ヒンジ部１３ｃとにそれぞれ設けられる（図２ではこれらの給電点の位置を符号１ａ，１ｂにより示す）。アンテナ１ａに対応する給電点を介して上部筐体１１を励振することにより、上部筐体１１が板状アンテナかつ電流アンテナとして動作し、同様に、アンテナ１ｂに対応する給電点を介して上部筐体１１を励振することにより、上部筐体１１が別の板状アンテナかつ電流アンテナとして動作する。上部筐体１１は、各アンテナ１ａ，１ｂに対応する給電点を介して励振することにより、所望の動作周波数で動作するように構成される。また、上部筐体１１は、互いに所定間隔離隔されたスリット１１ａ，１１ｂを備え、各スリット１１ａ，１１ｂは、アンテナ１ａ，１ｂにそれぞれ対応する給電点間に開口を有するように、片端開放の伝送線路共振器として構成される。アンテナ２ａ，２ｂに対応する給電点は、スリット１１ａ，１１ｂに沿った所定の位置にそれぞれ設けられる（図２ではこれらの給電点の位置を符号２ａ，２ｂにより示す）。アンテナ２ａに対応する給電点を介してスリット１１ａを励振することにより、スリット１１ａがスリットアンテナかつ磁流アンテナとして動作し、同様に、アンテナ２ｂに対応する給電点を介してスリット１１ｂを励振することにより、スリット１１ｂがスリットアンテナかつ磁流アンテナとして動作する。各スリット１１ａ，１１ｂは動作波長の約１／４のスリット長を有し、各アンテナ２ａ，２ｂに対応する給電点を介して励振することにより、所望の動作周波数で動作するように構成される。スリット１１ａ，１１ｂが実質的にアンテナ１ａ，１ｂ間に設けられたことにより、アンテナ１ａ，１ｂ間において高いアイソレーションが提供される。また、各アンテナ１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂに対応する給電点は、下部筐体１２内に設けられた無線通信回路１０に接続される。無線通信回路１０は、図１に示すように、スイッチ回路４と、アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換回路５と、ＭＩＭＯ復調回路６と、信号レベル検出回路７と、コントローラ８と、信号情報メモリ３とを含む。

図３は、図２の携帯無線通信装置における、各アンテナ１ａ，１ｂに対応する給電点を介した上部筐体１１の励振を示す概略図である。矢印は、各アンテナ１ａ，１ｂに対応する電界分布を示す。本実施形態の構成によれば、スリット１１ａを設けたことによりアンテナ１ａ，１ｂ間に高いアイソレーションが提供される。図３では、簡単化のためにスリット１１ａのみを示しているが、スリット１１ｂのみを設けた場合も、スリット１１ａ，１１ｂともに設けた場合も同様に、アンテナ１ａ，１ｂ間の高いアイソレーションを実現する。

図４は、図２の携帯無線通信装置における、アンテナ２ａに対応する給電点を介したスリット１１ａの励振を示す概略図である。スリット１１ａは、図３の場合にはアンテナ１ａ，１ｂ間に高いアイソレーションを提供するために使用されていたが、図４のように給電することにより１／４波長スリットアンテナとして動作する。従って、本実施形態のＭＩＭＯアンテナ装置は、給電されるアンテナをスイッチ回路４のスイッチ４ａによりアンテナ１ａ（板状アンテナ）からアンテナ２ａ（スリットアンテナ）に切り換えることで、ダイバーシチアンテナとして動作することが可能になる。複数のアンテナを同時に動作させるＭＩＭＯアンテナ装置においては、一方のアンテナの送受信特性の劣化はＭＩＭＯ無線通信特性の劣化に直接結びつく。そこで、本実施形態の構成によれば、アンテナ１ａ，１ｂのいずれにおいてもスリットアンテナ（すなわちアンテナ２ａ，２ｂ）との切り換えダイバーシチを行うように構成することで、受信特性の劣化を抑える。これにより、移動時においても良好なＭＩＭＯ無線通信を維持することが可能になる。また、スリット２ａ，２ｂのうちの一方のみを励振させ、他方を励振させないことにより、良好なＭＩＭＯ無線通信の維持と、高いアイソレーションとを両立することができる。さらに、励振しているスリット１１ａにおける電界分布は、図４の矢印のようにスリット１１ａの短辺と平行となるので、図３に示すアンテナ１ａ，１ｂに対応する電界分布と直交する。すなわち、スリットアンテナであるアンテナ２ａ，２ｂにより送受信可能な電波は、板状アンテナであるアンテナ１ａ，１ｂにより送受信可能な電波と直交する。従って、板状アンテナであるアンテナ１ａにより受信される信号と、スリットアンテナであるアンテナ２ｂにより受信される信号間の相関は低下し、また、板状アンテナであるアンテナ１ｂにより受信される信号と、スリットアンテナであるアンテナ２ａにより受信される信号間の相関は低下する。これにより、本実施形態のＭＩＭＯアンテナ装置では、ダイバーシチおよびＭＩＭＯ送受信特性が向上する。

信号レベル検出回路７には、Ａ／Ｄ変換された後の受信信号（ディジタル信号）が入力され、受信信号の信号レベルはディジタルの処理で判定される。この場合、信号レベルの検出及び判定を含む処理を一括してディジタルで実行することが可能になり、ＩＣやＬＳＩ等の半導体集積回路化が可能になり、無線装置の小型軽量化を実現可能であるという利点がある。

本実施形態のＭＩＭＯアンテナ装置は、Ａ／Ｄ変換回路５の前段において、アンテナ１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ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６の前段において、Ａ／Ｄ変換回路５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。

また、ＭＩＭＯアンテナ装置と送信側無線局装置とは、実施例に応じて、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用いてＭＩＭＯ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用いて通信することができる。

本明細書では一例として、４つのアンテナ１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂが設けられ、そのうちの２つのアンテナがＡ／Ｄ変換回路５に接続される場合を例に説明を行うが、アンテナ数が３つもしくは５つ以上の構成や、さらにはＡ／Ｄ変換回路５に３つ以上のアンテナを接続する構成も可能である。また、受信動作を一例に説明を行うが、送信時においても同様の構成により同様の効果が期待できる。また、スリット１１ａ，１１ｂの配置は、図２に示したものに限定されることなく、アンテナ１ａ，１ｂと同様に板状アンテナとして動作する複数のアンテナのうちの少なくとも２つの間に、複数のスリットのうちの少なくとも１つが位置していればよい。

本実施形態のＭＩＭＯアンテナ装置において、コントローラ８は、通常は、初期状態としてアンテナ１ａ，１ｂを無線通信回路１０へ接続する。これは、アンテナ１ａ，１ｂ間の距離が最も離れているので、アンテナの受信信号間の相関係数が最も下がると期待できるからである。また、ほとんどの携帯電話の基地局アンテナは垂直偏波の電波を放射するので、垂直偏波を送受信できる電流アンテナであるアンテナ１ａ，１ｂのほうが、受信電力が大きくなる可能性が高い。ＭＩＭＯアンテナ装置では、高速無線伝送を行うために、アンテナ間の相関係数が低く、かつアンテナの受信電力が大きくなることが望ましい。相関係数が低ければ、空間的に多重された信号を分離することが可能になる。また、受信電力が大きいならば、誤り率を低下させることが可能になり、さらには、より高速な多値変調を採用することが可能になる。ダイバーシチアンテナにおいても同様に、相関係数を低くすることで、フェージングによる瞬時的な受信電力の劣化を防止することが可能になり、受信電力を大きくすることで、誤り率を低下させることが可能になる。その上、アンテナ２ａ，２ｂを動作させないときには、スリット１１ａ，１１ｂによりアンテナ１ａ，１ｂ間に高いアイソレーションが提供されるという利点もある。これらの理由により、通常は、アンテナ１ａ，１ｂを無線通信回路１０へ接続する。しかしながら、アンテナ１ａ，１ｂは、図２の携帯無線通信装置ではその両端に設けられているので、携帯無線通信装置を保持したときに指の影響を受けやすい可能性がある。アンテナ１ａ，１ｂが指で覆われると、受信電力が低下する恐れがある。このため、受信電力の低下を検出したときには、携帯無線通信装置の内側にあるアンテナ２ａ，２ｂに切り換えることで高品位かつ高速な通信を維持することが可能になる。

図５〜図８は、図１のコントローラ８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５のステップＳ１において、コントローラ８は、スイッチ回路４を制御してアンテナ１ａ，１ｂをＡ／Ｄ変換回路５に接続する。このとき、コントローラ８は、アンテナ１ａ，１ｂの受信信号の信号レベルを信号レベル検出回路７から取得し、取得された信号レベルを信号情報メモリ３に格納する。次いでステップＳ２において、コントローラ８は、アンテナ１ａに係る信号レベルが所定のしきい値より大きいか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ３に進み、ＮＯのときは図６のステップＳ１１に進む。ステップＳ３において、コントローラ８は、アンテナ１ｂに係る信号レベルがしきい値より大きいか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ９に進み、ＮＯのときはステップＳ４に進む。ステップＳ１１において、コントローラ８は、アンテナ１ｂに係る信号レベルがしきい値より大きいか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ１２に進み、ＮＯのときは図７のステップＳ１７に進む。

アンテナ１ａ，１ｂの両方に係る信号レベルがしきい値より大きいとき（すなわちステップＳ２，Ｓ３の両方がＹＥＳのとき）、ステップＳ９において、コントローラ８は、ＭＩＭＯ復調回路６に復調処理を継続させる。次いでステップＳ１０において、コントローラ８は、所定の復調回数を超えたか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ１に戻り、ＮＯのときはステップＳ９を繰り返す。

アンテナ１ａに係る信号レベルがしきい値より大きく、アンテナ１ｂに係る信号レベルがしきい値以下であるとき（すなわちステップＳ２がＹＥＳで、ステップＳ３がＮＯのとき）、ステップＳ４において、コントローラ８は、スイッチ回路４のスイッチ４ｂを制御して、板状アンテナであるアンテナ１ｂに代えてスリットアンテナであるアンテナ２ｂをＡ／Ｄ変換回路５に接続する。このとき、コントローラ８は、アンテナ２ｂの受信信号の信号レベルを信号レベル検出回路７から取得し、取得された信号レベルを信号情報メモリ３に格納する。次いでステップＳ５において、コントローラ８は、アンテナ２ｂに係る信号レベルがアンテナ１ｂに係る信号レベルより大きいか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ７に進み、ＮＯのときはステップＳ６に進む。ステップＳ６において、コントローラ８は、スイッチ回路４のスイッチ４ｂを制御して、アンテナ２ｂに代えてアンテナ１ｂをＡ／Ｄ変換回路５に接続し、ステップＳ７に進む。このとき、コントローラ８は、アンテナ１ｂの受信信号の信号レベルを信号レベル検出回路７から取得し、取得された信号レベルを信号情報メモリ３に上書きする。ステップＳ７において、コントローラ８は、ＭＩＭＯ復調回路６に復調処理を継続させる。次いでステップＳ８において、コントローラ８は、所定の復調回数を超えたかを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ１に戻り、ＮＯのときはステップＳ５に戻る。

アンテナ１ａに係る信号レベルがしきい値以下であり、アンテナ１ｂに係る信号レベルがしきい値より大きいとき（すなわちステップＳ２がＮＯで、ステップＳ１１がＹＥＳのとき）、図６のステップＳ１２において、コントローラ８は、スイッチ回路４のスイッチ４ａを制御して、板状アンテナであるアンテナ１ａに代えてスリットアンテナであるアンテナ２ａをＡ／Ｄ変換回路５に接続する。このとき、コントローラ８は、アンテナ２ａの受信信号の信号レベルを信号レベル検出回路７から取得し、取得された信号レベルを信号情報メモリ３に格納する。次いでステップＳ１３において、コントローラ８は、アンテナ２ａに係る信号レベルがアンテナ１ａに係る信号レベルより大きいか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ１５に進み、ＮＯのときはステップＳ１４に進む。ステップＳ１４において、コントローラ８は、スイッチ回路４のスイッチ４ａを制御して、アンテナ２ａに代えてアンテナ１ａをＡ／Ｄ変換回路５に接続し、ステップＳ１５に進む。このとき、コントローラ８は、アンテナ１ａの受信信号の信号レベルを信号レベル検出回路７から取得し、取得された信号レベルを信号情報メモリ３に上書きする。ステップＳ１５において、コントローラ８は、ＭＩＭＯ復調回路６に復調処理を継続させる。次いでステップＳ１６において、コントローラ８は、所定の復調回数を超えたかを判断し、ＹＥＳのときは図５のステップＳ１に戻り、ＮＯのときはステップＳ１３に戻る。

アンテナ１ａ，１ｂの両方に係る信号レベルがしきい値以下であるとき（すなわちステップＳ２，Ｓ１１の両方がＮＯのとき）、図７のステップＳ１７において、コントローラ８は、スイッチ回路４を制御して、板状アンテナであるアンテナ１ａ，１ｂに代えてスリットアンテナであるアンテナ２ａ，２ｂをＡ／Ｄ変換回路５に接続する。このとき、コントローラ８は、アンテナ２ａ，２ｂの受信信号の信号レベルを信号レベル検出回路７から取得し、取得された信号レベルを信号情報メモリ３に格納する。ステップＳ１８において、コントローラ８は、アンテナ２ａに係る信号レベルがしきい値より大きいか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ１９に進み、ＮＯのときは図８のステップＳ２７に進む。ステップＳ１９において、コントローラ８は、アンテナ２ｂに係る信号レベルがしきい値より大きいか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ２５に進み、ＮＯのときはステップＳ２０に進む。ステップＳ２７において、コントローラ８は、アンテナ２ｂに係る信号レベルがしきい値より大きいか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ２８に進み、ＮＯのときはステップＳ３３に進む。

アンテナ２ａ，２ｂの両方に係る信号レベルがしきい値より大きいとき（すなわちステップＳ１８，Ｓ１９の両方がＹＥＳのとき）、図７のステップＳ２５において、コントローラ８は、ＭＩＭＯ復調回路６に復調処理を継続させる。次いでステップＳ２６において、コントローラ８は、所定の復調回数を超えたかを判断し、ＹＥＳのときは図５のステップＳ１に戻り、ＮＯのときはステップＳ２５を繰り返す。

アンテナ２ａに係る信号レベルがしきい値より大きく、アンテナ２ｂに係る信号レベルがしきい値以下であるとき（すなわちステップＳ１８がＹＥＳで、ステップＳ１９がＮＯのとき）、図７のステップＳ２０において、コントローラ８は、スイッチ回路４のスイッチ４ｂを制御して、スリットアンテナであるアンテナ２ｂに代えて板状アンテナであるアンテナ１ｂをＡ／Ｄ変換回路５に接続する。このとき、コントローラ８は、アンテナ１ｂの受信信号の信号レベルを信号レベル検出回路７から取得し、取得された信号レベルを信号情報メモリ３に上書きする。ステップＳ２１において、コントローラ８は、アンテナ１ｂに係る信号レベルがアンテナ２ｂに係る信号レベルより大きいか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ２３に進み、ＮＯのときはステップＳ２２に進む。ステップＳ２２において、コントローラ８は、スイッチ回路４のスイッチ４ｂを制御して、アンテナ１ｂに代えてアンテナ２ｂをＡ／Ｄ変換回路５に接続し、ステップＳ２３に進む。このとき、コントローラ８は、アンテナ２ｂの受信信号の信号レベルを信号レベル検出回路７から取得し、取得された信号レベルを信号情報メモリ３に上書きする。ステップＳ２３において、コントローラ８は、ＭＩＭＯ復調回路６に復調処理を継続させる。次いでステップＳ２４において、コントローラ８は、所定の復調回数を超えたかを判断し、ＹＥＳのときは図５のステップＳ１に戻り、ＮＯのときはステップＳ２１に戻る。

アンテナ２ａに係る信号レベルがしきい値以下であり、アンテナ２ｂに係る信号レベルがしきい値より大きいとき（すなわちステップＳ１８がＮＯで、ステップＳ２７がＹＥＳのとき）、図８のステップＳ２８において、コントローラ８は、スイッチ回路４のスイッチ４ａを制御して、スリットアンテナであるアンテナ２ａに代えて板状アンテナであるアンテナ１ａをＡ／Ｄ変換回路５に接続する。このとき、コントローラ８は、アンテナ１ａの受信信号の信号レベルを信号レベル検出回路７から取得し、取得された信号レベルを信号情報メモリ３に上書きする。ステップＳ２９において、コントローラ８は、アンテナ１ａに係る信号レベルがアンテナ２ａに係る信号レベルより大きいか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ３１に進み、ＮＯのときはステップＳ３０に進む。ステップＳ３０において、コントローラ８は、スイッチ回路４を制御してアンテナ２ａをＡ／Ｄ変換回路５に接続し、ステップＳ３１に進む。このとき、コントローラ８は、アンテナ２ａの受信信号の信号レベルを信号レベル検出回路７から取得し、取得された信号レベルを信号情報メモリ３に上書きする。ステップＳ３１において、コントローラ８は、ＭＩＭＯ復調回路６に復調処理を継続させる。次いでステップＳ３２において、コントローラ８は、所定の復調回数を超えたかを判断し、ＹＥＳのときは図５のステップＳ１に戻り、ＮＯのときはステップＳ２９に戻る。

アンテナ２ａ，２ｂの両方に係る信号レベルがしきい値以下であるとき（すなわちステップＳ１８，Ｓ２７の両方がＮＯのとき）、図８のステップＳ３３において、コントローラ８は、スリットアンテナであるアンテナ２ａ，２ｂに係る信号レベルが板状アンテナであるアンテナ１ａ，１ｂに係る信号レベルより大きいか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ３５に進み、ＮＯのときはステップＳ３４に進む。ここで、信号レベルの比較は、例えば、アンテナ２ａ，２ｂに係る信号レベルの和とアンテナ１ａ，１ｂに係る信号レベルの和とを比較すること、それぞれの信号レベルの平均を互いに比較すること、それぞれの信号レベルの大きい方を互いに比較すること、それぞれの信号レベルの小さい方を互いに比較することによって行われるが、これらに限定されるものではない。ステップＳ３４において、コントローラ８は、スイッチ回路４を制御して、アンテナ２ａ，２ｂに代えてアンテナ１ａ，１ｂをＡ／Ｄ変換回路５に接続し、ステップＳ３５に進む。このとき、コントローラ８は、アンテナ１ａ，１ｂの受信信号の信号レベルを信号レベル検出回路７から取得し、取得された信号レベルを信号情報メモリ３に上書きする。ステップＳ３５において、コントローラ８は、ＭＩＭＯ復調回路６に復調処理を継続させる。次いでステップＳ３６において、コントローラ８は、所定の復調回数を超えたかを判断し、ＹＥＳのときは図５のステップＳ１に戻り、ＮＯのときはステップＳ３３に戻る。

ここで、受信信号の信号レベルのしきい値について具体的に説明する。たとえば、ＣＮＲをしきい値に用いる場合、ＣＮＲのしきい値は、変復調方法毎に、瞬時のＢＥＲ（すなわち、非常に短い時間区間で測定される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。時間平均されたＣＮＲで評価する場合には、ＢＥＲの関係より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は、以上例示したれいに限定されず、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Ｓ８，Ｓ１０，Ｓ１６，Ｓ２４，Ｓ２６，Ｓ３２，Ｓ３６における復調回数は、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、復調処理の回数を所定のしきい値と比較することに代えて、ＭＩＭＯ復調回路６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。

このように、本実施形態のＭＩＭＯ適応制御処理では、各アンテナ１ａ，２ａに係る信号レベルを比較して大きいほうをＡ／Ｄ変換回路５に接続することによりダイバーシチ受信を実行するとともに、各アンテナ１ｂ，２ｂに係る信号レベルを比較して大きいほうをＡ／Ｄ変換回路５に接続しすることによりダイバーシチ受信を実行することができる。ここで、コントローラ８は、スイッチ４ａ，４ｂのうちのいずれかによってＡ／Ｄ変換回路５に接続されているアンテナに係る信号レベルがしきい値以下になったとき（ステップＳ３がＮＯ、ステップＳ１１がＹＥＳ、ステップＳ１９がＮＯ、又はステップＳ２７がＹＥＳのとき）、ＭＩＭＯ復調回路６に接続される給電点を切り換えるようにそのスイッチを制御し、切り換え後に信号レベルが切り換え前より向上しなかったとき（ステップＳ５，Ｓ１３，Ｓ２１，又はＳ２９がＮＯのとき）、Ａ／Ｄ変換回路５に接続されるアンテナを元に戻すようにそのスイッチを制御する。

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８が、受信信号の信号レベルに基づいて、スリットアンテナと板状アンテナを切り換えるダイバーシチアンテナを構成することで安定したＭＩＭＯ無線通信を実現するとともに、給電されていないスリットにより高いアイソレーションを実現することが可能なＭＩＭＯアンテナ装置を提供することができる。さらに、図２に示すように、金属にてなる単一の上部筐体１１に複数の給電点を設け、各給電点を介して上部筐体１１をアンテナ１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂとしてそれぞれ動作させることにより、小型形状が望まれる移動端末に最適なＭＩＭＯアンテナ装置を提供することができる。

図９は、本発明の第１の実施形態の第１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。本変形例のＭＩＭＯアンテナ装置は、図１の信号レベル検出回路７に代えて、アンテナ１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂのそれぞれに接続された信号レベル検出回路７Ａを備えたことを特徴とする。これにより、図１のようにスイッチ回路４により選択された２つの受信信号のみの信号レベルを検出するのではなく、各アンテナ１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂに到来した受信信号の信号レベルを直接に検出することができる。

図１０は、本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係るＭＩＭＯアンテナ装置の構成を示す斜視図であり、図１１は、本発明の第１の実施形態の第３の変形例に係るＭＩＭＯアンテナ装置の構成を示す斜視図である。図２の実装例においては、折りたたみ型の携帯電話機を一例として説明したが、これに限られるものではない。図１０のＭＩＭＯアンテナ装置は、互いに所定距離だけ離隔して平行に設けられた板状の放射導体板２１と板状の接地導体板２２とを含む板状逆Ｌアンテナとして構成され、放射導体板２１上に、スリット２１ａ，２１ｂと、アンテナ１ａ，１ｂ、２ａ，２ｂに対応する給電点とを備えている。また、図１１のＭＩＭＯアンテナ装置は、図１０の構成に加えて、放射導体板２１と接地導体板２２とを短絡する接続導体２３ａ，２３ｂをさらに備えた板状逆Ｆアンテナとして構成されている。これらの構成によれば、携帯無線通信装置の筐体形状による制限を受けることなく、任意形状の放射導体板２１を用いて、ＭＩＭＯアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置を構成できるという利点がある。また、本発明の実施形態は、筐体アンテナ、逆Ｌアンテナ及び逆Ｆアンテナに限定されるものではなく、異なる板状アンテナ又はその他のアンテナとして構成されてもよい。

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、スリット１１ａ，１１ｂを、アンテナ間の高いアイソレーションを実現することと、スリットアンテナとして動作させることに共用して、高いアイソレーションを保ちつつ、複数のダイバーシチアンテナを構成することができる。従って、安定して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１２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の構成に加えて、ＭＩＭＯ復調回路６から出力される復調信号の信号品位を判定する信号品位判定回路９をさらに備えたことを特徴とする。信号品位判定回路９は、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）を判定する。信号品位判定回路９は、瞬時のＢＥＲを取得してもよく、それに代わって、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を取得してもよい。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。コントローラ８Ａは、信号レベル検出回路７により検出された各アンテナ１ａ，１ｂ、２ａ，２ｂに係る信号レベルと、信号品位判定回路９により判定された信号品位とに基づいて、図１３〜図１６を参照して後述されるＭＩＭＯ適応制御処理を実行してスイッチ回路４を制御することにより、復調信号の信号品位が向上するようにアンテナ１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを切り換えるダイバーシチ受信を行う。信号情報メモリ３Ａは、図１の信号情報メモリ３と同様に各アンテナに係る信号レベルを格納することに加えて、ＭＩＭＯ適応制御処理の実行中に使用される復調信号の信号品位を格納するために、コントローラ８Ａによって使用される。

図１３〜図１６は、図１２のコントローラ８Ａ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Ｓ４１において、コントローラ８Ａは、スイッチ回路４を制御してアンテナ１ａ，１ｂをＡ／Ｄ変換回路５に接続する。このとき、コントローラ８Ａは、アンテナ１ａ，１ｂの受信信号の信号レベルを信号レベル検出回路７から取得し、復調信号の信号品質を信号品質判定回路９から取得し、取得された信号レベル及び信号品質を信号情報メモリ３Ａに格納する。次いでステップＳ４２において、コントローラ８Ａは、アンテナ１ａに係る信号レベルが所定のしきい値より大きいか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ４３に進み、ＮＯのときは図１４のステップＳ５１に進む。ここで、信号レベルのしきい値は、信号品位判定回路９が瞬時のＢＥＲを取得する場合には、例えば１０^−６に必要な受信レベルに設定され、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を信号品位判定回路９が取得する場合には、例えば１０^−２に必要な受信レベルに設定される。ステップＳ４３において、コントローラ８Ａは、アンテナ１ｂに係る信号レベルがしきい値より大きいか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ４９に進み、ＮＯのときはステップＳ４４に進む。ステップＳ５１において、コントローラ８Ａは、アンテナ１ｂに係る信号レベルがしきい値より大きいか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ５２に進み、ＮＯのときは図１５のステップＳ５７に進む。

アンテナ１ａ，１ｂの両方に係る信号レベルがしきい値より大きいとき（すなわちステップＳ４２，Ｓ４３の両方がＹＥＳのとき）、ステップＳ４９において、コントローラ８Ａは、ＭＩＭＯ復調回路６に復調処理を継続させる。次いでステップＳ５０において、コントローラ８Ａは、所定の復調回数を超えたか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ４１に戻り、ＮＯのときはステップＳ４９を繰り返す。

アンテナ１ａに係る信号レベルがしきい値より大きく、アンテナ１ｂに係る信号レベルがしきい値以下であるとき（すなわちステップＳ４２がＹＥＳで、ステップＳ４３がＮＯのとき）、ステップＳ４４において、コントローラ８Ａは、スイッチ回路４のスイッチ４ｂを制御して、板状アンテナであるアンテナ１ｂに代えてスリットアンテナであるアンテナ２ｂをＡ／Ｄ変換回路５に接続する。このとき、コントローラ８Ａは、復調信号の信号品質を信号品質判定回路９から取得し、取得された信号品質を信号情報メモリ３Ａに格納する。ステップＳ４５において、コントローラ８Ａは、アンテナ２ｂに係る信号品位がアンテナ１ｂに係る信号品位より良いか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ４７に進み、ＮＯのときはステップＳ４６に進む。ステップＳ４６において、コントローラ８Ａは、スイッチ回路４のスイッチ４ｂを制御して、アンテナ２ｂに代えてアンテナ１ｂをＡ／Ｄ変換回路５に接続し、ステップＳ４７に進む。このとき、コントローラ８Ａは、復調信号の信号品質を信号品質判定回路９から取得し、取得された信号品質を信号情報メモリ３Ａに上書きする。ステップＳ４７において、コントローラ８Ａは、ＭＩＭＯ復調回路６に復調処理を継続させる。次いでステップＳ４８において、コントローラ８Ａは、所定の復調回数を超えたかを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ４１に戻り、ＮＯのときはステップＳ４５に戻る。

アンテナ１ａに係る信号レベルがしきい値以下であり、アンテナ１ｂに係る信号レベルがしきい値より大きいとき（すなわちステップＳ４２がＮＯで、ステップＳ５１がＹＥＳのとき）、図１４のステップＳ５２において、コントローラ８Ａは、スイッチ回路４のスイッチ４ａを制御して、板状アンテナであるアンテナ１ａに代えてスリットアンテナであるアンテナ２ａをＡ／Ｄ変換回路５に接続する。このとき、コントローラ８Ａは、復調信号の信号品質を信号品質判定回路９から取得し、取得された信号品質を信号情報メモリ３Ａに格納する。ステップＳ５３において、コントローラ８Ａは、アンテナ２ａに係る信号品位がアンテナ１ａに係る信号品位より良いか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ５５に進み、ＮＯのときはステップＳ５４に進む。ステップＳ５４において、コントローラ８Ａは、スイッチ回路４のスイッチ４ａを制御して、アンテナ２ａに代えてアンテナ１ａをＡ／Ｄ変換回路５に接続し、ステップＳ５５に進む。このとき、コントローラ８Ａは、復調信号の信号品質を信号品質判定回路９から取得し、取得された信号品質を信号情報メモリ３Ａに上書きする。ステップＳ５５において、コントローラ８Ａは、ＭＩＭＯ復調回路６に復調処理を継続させる。次いでステップＳ５６において、コントローラ８Ａは、所定の復調回数を超えたかを判断し、ＹＥＳのときは図１３のステップＳ４１に戻り、ＮＯのときはステップＳ５３に戻る。

アンテナ１ａ，１ｂの両方に係る信号レベルがしきい値以下であるとき（すなわちステップＳ４２，Ｓ５１の両方がＮＯのとき）、図１５のステップＳ５７において、コントローラ８Ａは、スイッチ回路４を制御して、板状アンテナであるアンテナ１ａ，１ｂに代えてスリットアンテナであるアンテナ２ａ，２ｂをＡ／Ｄ変換回路５に接続する。このとき、コントローラ８Ａは、アンテナ２ａ，２ｂの受信信号の信号レベルを信号レベル検出回路７から取得し、復調信号の信号品質を信号品質判定回路９から取得し、取得された信号レベル及び信号品質を信号情報メモリ３Ａに格納する。ステップＳ５８において、コントローラ８Ａは、アンテナ２ａに係る信号レベルがしきい値より大きいか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ５９に進み、ＮＯのときは図１６のステップＳ６７に進む。ステップＳ５９において、コントローラ８Ａは、アンテナ２ｂに係る信号レベルがしきい値より大きいか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ６５に進み、ＮＯのときはステップＳ６０に進む。ステップＳ６７において、コントローラ８Ａは、アンテナ２ｂに係る信号レベルがしきい値より大きいか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ６８に進み、ＮＯのときはステップＳ７３に進む。

アンテナ２ａ，２ｂの両方に係る信号レベルがしきい値より大きいとき（すなわちステップＳ５８，Ｓ５９の両方がＹＥＳのとき）、図１５のステップＳ６５において、コントローラ８Ａは、ＭＩＭＯ復調回路６に復調処理を継続させる。次いでステップＳ６６において、コントローラ８Ａは、所定の復調回数を超えたかを判断し、ＹＥＳのときは図１３のステップＳ４１に戻り、ＮＯのときはステップＳ６５を繰り返す。

アンテナ２ａに係る信号レベルがしきい値より大きく、アンテナ２ｂに係る信号レベルがしきい値以下であるとき（すなわちステップＳ５８がＹＥＳで、ステップＳ５９がＮＯのとき）、図１５のステップＳ６０において、コントローラ８Ａは、スイッチ回路４のスイッチ４ｂを制御して、スリットアンテナであるアンテナ２ｂに代えて板状アンテナであるアンテナ１ｂをＡ／Ｄ変換回路５に接続する。このとき、コントローラ８Ａは、復調信号の信号品質を信号品質判定回路９から取得し、取得された信号品質を信号情報メモリ３Ａに上書きする。ステップＳ６１において、コントローラ８Ａは、アンテナ１ｂに係る信号品位がアンテナ２ｂに係る信号品位より良いか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ６３に進み、ＮＯのときはステップＳ６２に進む。ステップＳ６２において、コントローラ８Ａは、スイッチ回路４のスイッチ４ｂを制御して、アンテナ１ｂに代えてアンテナ２ｂをＡ／Ｄ変換回路５に接続し、ステップＳ６３に進む。このとき、コントローラ８Ａは、復調信号の信号品質を信号品質判定回路９から取得し、取得された信号品質を信号情報メモリ３Ａに上書きする。ステップＳ６３において、コントローラ８Ａは、ＭＩＭＯ復調回路６に復調処理を継続させる。次いでステップＳ６４において、コントローラ８Ａは、所定の復調回数を超えたかを判断し、ＹＥＳのときは図１３のステップＳ４１に戻り、ＮＯのときはステップＳ６１に戻る。

アンテナ２ａに係る信号レベルがしきい値以下であり、アンテナ２ｂに係る信号レベルがしきい値より大きいとき（すなわちステップＳ５８がＮＯで、ステップＳ６７がＹＥＳのとき）、図１６のステップＳ６８において、コントローラ８Ａは、スイッチ回路４のスイッチ４ａを制御して、スリットアンテナであるアンテナ２ａに代えて板状アンテナであるアンテナ１ａをＡ／Ｄ変換回路５に接続する。このとき、コントローラ８Ａは、復調信号の信号品質を信号品質判定回路９から取得し、取得された信号品質を信号情報メモリ３Ａに上書きする。ステップＳ６９において、コントローラ８Ａは、アンテナ１ａに係る信号品位がアンテナ２ａに係る信号品位より良いか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ７１に進み、ＮＯのときはステップＳ７０に進む。ステップＳ７０において、コントローラ８Ａは、スイッチ回路４を制御してアンテナ２ａをＡ／Ｄ変換回路５に接続し、ステップＳ７１に進む。このとき、コントローラ８Ａは、復調信号の信号品質を信号品質判定回路９から取得し、取得された信号品質を信号情報メモリ３Ａに上書きする。ステップＳ７１において、コントローラ８Ａは、ＭＩＭＯ復調回路６に復調処理を継続させる。次いでステップＳ７２において、コントローラ８Ａは、所定の復調回数を超えたかを判断し、ＹＥＳのときは図１３のステップＳ４１に戻り、ＮＯのときはステップＳ６９に戻る。

アンテナ２ａ，２ｂの両方に係る信号レベルがしきい値以下であるとき（すなわちステップＳ５８，Ｓ６７の両方がＮＯのとき）、図１６のステップＳ７３において、コントローラ８Ａは、スリットアンテナであるアンテナ２ａ，２ｂに係る信号レベルが板状アンテナであるアンテナ１ａ，１ｂに係る信号レベルより大きいか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ７５に進み、ＮＯのときはステップＳ７４に進む。ここで、信号レベルの比較は、例えば、アンテナ２ａ，２ｂに係る信号レベルの和とアンテナ１ａ，１ｂに係る信号レベルの和とを比較すること、それぞれの信号レベルの平均を互いに比較すること、それぞれの信号レベルの大きい方を互いに比較すること、それぞれの信号レベルの小さい方を互いに比較することによって行われるが、これらに限定されるものではない。ステップＳ７４において、コントローラ８Ａは、スイッチ回路４を制御して、アンテナ２ａ，２ｂに代えてアンテナ１ａ，１ｂをＡ／Ｄ変換回路５に接続し、ステップＳ７５に進む。このとき、コントローラ８Ａは、アンテナ１ａ，１ｂの受信信号の信号レベルを信号レベル検出回路７から取得し、取得された信号レベルを信号情報メモリ３Ａに上書きする。ステップＳ７５において、コントローラ８Ａは、ＭＩＭＯ復調回路６に復調処理を継続させる。次いでステップＳ７６において、コントローラ８Ａは、所定の復調回数を超えたかを判断し、ＹＥＳのときは図１３のステップＳ４１に戻り、ＮＯのときはステップＳ７３に戻る。

このように、本実施形態のＭＩＭＯアンテナ装置によれば、各アンテナ１ａ，２ａに係る信号レベル及び信号品位を比較してダイバーシチ受信を実行するとともに、各アンテナ１ｂ，２ｂに係る信号レベル及び信号品位を比較してダイバーシチ受信を実行することができる。ここで、コントローラ８Ａは、スイッチ４ａ，４ｂのうちのいずれかによってＡ／Ｄ変換回路５に接続されているアンテナに係る信号レベルがしきい値以下になったとき（ステップＳ４３がＮＯ、ステップＳ５１がＹＥＳ、ステップＳ５９がＮＯ、又はステップＳ６７がＹＥＳのとき）、ＭＩＭＯ復調回路６に接続される給電点を切り換えるようにそのスイッチを制御し、切り換え後に信号品位が切り換え前より向上しなかったとき（ステップＳ４５，Ｓ５３，Ｓ６１，又はＳ６９がＮＯのとき）、Ａ／Ｄ変換回路５に接続されるアンテナを元に戻すようにそのスイッチを制御する。

図１７は、本発明の第２の実施形態の第１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。本実施形態のＭＩＭＯアンテナ装置においても、図９に示す変形例と同様に、図１２の信号レベル検出回路７に代えて、アンテナ１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂのそれぞれに接続された信号レベル検出回路７Ａを備えて構成されてもよい。

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、スリット１１ａ，１１ｂを、アンテナ間の高いアイソレーションを実現することと、スリットアンテナとして動作させることに共用して、高いアイソレーションを保ちつつ、複数のダイバーシチアンテナを構成することができる。従って、安定して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３の実施形態．
図１８は、本発明の第３の実施形態に係るＭＩＭＯアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置において、携帯無線通信装置の筐体表面を除去して内部構成を示した概略図である。本実施形態のＭＩＭＯアンテナ装置は、図２に示すＭＩＭＯアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置の構成に加えて、スリット１１ａ，１１ｂのうちの少なくとも１つに、ＭＩＭＯアンテナ装置の動作周波数を所定の周波数に変化させるための共振周波数調整回路１４ａ，１４ｂを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、無線通信回路１０Ｄのコントローラ（図示せず。）により共振周波数調整回路１４ａ，１４ｂを制御することにより、複数の動作周波数でＭＩＭＯ無線通信を実行することができる。

図１９は、図１８の共振周波数調整回路１４ａの第１の実施例に係る詳細構成を示す回路図であり、図２０は、図１８の共振周波数調整回路１４ａの第２の実施例に係る詳細構成を示す回路図である。共振周波数調整回路１４ａ，１４ｂは、例えば図１９に示すように、可変容量ダイオード３１を用いて構成されることが可能である。無線通信回路１０Ｄのコントローラは、可変容量ダイオード３１に対する印加電圧を変化させる。さらに、所望の負荷インピーダンス値を得るために、他の固定素子（コンデンサ、インダクタ）や複数の可変容量ダイオードを用いた回路構成も可能である。また、図２０に示したように、共振周波数調整回路１４ａ，１４ｂは、スイッチ３２と、異なるインピーダンス値をそれぞれ有する複数の負荷インピーダンス素子３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄとによって構成されることも可能である。無線通信回路１０Ｄのコントローラは、スイッチ３２の接続状態を制御する。図２０では、一例として４つの負荷インピーダンス素子３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄによる構成を示しているが、これに限られるものではなく２つ以上の任意個数の負荷インピーダンス素子を用いた構成が可能である。また、負荷インピーダンスとしては、固定素子による構成、もしくは可変容量ダイオードによる構成、もしくは所望の負荷インピーダンスを得るようにこれらを組み合わせた回路による構成も可能である。この構成により、負荷インピーダンスのステップ状の変化を実現することや、連続的な広範囲にわたる変化を実現することが可能になる。

共振周波数調整回路１４ａ，１４ｂは、スリット１１ａ，１１ｂの共振周波数を変化させるためのものであり、これにより、スリットアンテナであるアンテナ２ａ，２ｂの共振周波数を変化させるとともに、板状アンテナであるアンテナ１ａ，１ｂ間に高いアイソレーションを実現する周波数を変化させることができる。このように、本実施形態のＭＩＭＯアンテナ装置によれば、複数の周波数において動作するアレーアンテナを単一の板状導体又は金属筐体（すなわち上部筐体１１）で実現することが可能になる。すなわち、携帯端末の小型化を可能にするという利点がある。なお、アンテナ１ａ，１ｂを広帯域化するためには、アンテナ１ａ，１ｂを構成する放射導体又は金属筐体自体を広帯域化することのみならず、インピーダンス整合回路を設けることや、図１９の構成と同様に可変容量ダイオード等の可変リアクタンス素子を用いること、又は図２０の構成と同様に複数の負荷インピーダンス素子とスイッチを用いることにより実現可能である。

図２１は、本発明の第３の実施形態の第１の変形例に係るＭＩＭＯアンテナ装置の構成を示す斜視図であり、図２２は、本発明の第３の実施形態の第２の変形例に係るＭＩＭＯアンテナ装置の構成を示す斜視図である。図１８では、折りたたみ型の携帯電話機を一例として説明したがこれに限られるものではなく、図１０及び図１１と同様に、板状逆Ｌアンテナ（図２１）又は板状逆Ｆアンテナ（図２２）として構成されてもよい。これらの構成によれば、携帯無線通信装置の筐体形状による制限を受けることなく、任意形状の放射導体板２１を用いて、ＭＩＭＯアンテナ装置を備えた携帯無線通信装置を構成できるという利点がある。

また、第２の実施形態と第３の実施形態とを組み合わせたＭＩＭＯアンテナ装置を構成することも可能である。この場合、図１２又は図１７と同様に、ＭＩＭＯ復調回路６から出力される復調信号は信号品位判定回路９に入力され、信号品位判定回路９は、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、判定結果の情報を無線通信回路１０Ｄのコントローラに出力する。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。無線通信回路１０Ｄのコントローラは、信号レベル及び信号品位の情報に基づいて、図１３〜図１６のＭＩＭＯ適応制御処理を実行してスイッチ回路４を制御することにより、アンテナ１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを切り換えるダイバーシチ受信を行う。

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、スリット１１ａ，１１ｂを、アンテナ間の高いアイソレーションを実現することと、スリットアンテナとして動作させることに共用して、高いアイソレーションを保ちつつ、複数のダイバーシチアンテナを構成することができる。従って、安定して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。

以上に詳述したように、本実施形態に係るＭＩＭＯアンテナ装置によれば、小型形状であっても、アンテナ素子間の高いアイソレーションの確保とダイバーシチ構成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。

１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ…アンテナ、
３，３Ａ…信号情報メモリ、
４…スイッチ回路、
４ａ，４ｂ…スイッチ、
５…Ａ／Ｄ変換回路、
６…ＭＩＭＯ復調回路、
７，７Ａ…信号レベル検出回路、
８，８Ａ…コントローラ、
９…信号品質判定回路、
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ…無線通信回路、
１１…上部筐体、
１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂ…スリット、
１２…下部筐体、
１３…ヒンジ部、
１３ａ…左側ヒンジ部、
１３ｂ…中央ヒンジ部、
１３ｃ…右側ヒンジ部、
１４ａ，１４ｂ…共振周波数調整回路、
２１…放射導体板、
２２…接地導体板、
２３ａ，２３ｂ…短絡導体、
３１…可変容量ダイオード、
３２…スイッチ、
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ…負荷インピーダンス素子。

Claims (11)

1. 複数のスリットを備えた１つの放射導体と、
   上記放射導体に設けられ、上記放射導体自体を互いに異なる複数の第１のアンテナとしてそれぞれ励振させる複数の第１の給電点と、
   上記複数のスリットに１つずつ設けられ、上記複数のスリットを複数の第２のアンテナとしてそれぞれ励振させる複数の第２の給電点と、
   受信された無線信号をＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）方式で復調する復調手段と、
   上記複数の第１の給電点のうちのいずれか１つ及び上記複数の第２の給電点のうちのいずれか１つにそれぞれ接続された複数のスイッチを含むスイッチ回路であって、上記複数のスイッチのそれぞれにより、当該スイッチに接続された上記１つの第１の給電点及び上記１つの第２の給電点のうちのいずれか一方を上記復調手段に接続するスイッチ回路と、
   受信された無線信号に係る第１及び第２の信号測定値に基づいて上記複数のスイッチを制御する制御手段とを備えたＭＩＭＯアンテナ装置であって、
   上記制御手段は、上記複数のスイッチのうちのいずれか１つの第１のスイッチによって上記復調手段に接続されている給電点に対応するアンテナで受信された無線信号に係る上記第１の信号測定値が所定のしきい値以下になったとき、上記復調手段に接続される給電点を切り換えるように上記第１のスイッチを制御し、上記切り換え後に上記第２の信号測定値が切り換え前より向上しなかったとき、上記復調手段に接続される給電点を再び切り換えるように上記第１のスイッチを制御することを特徴とするＭＩＭＯアンテナ装置。
2. 上記複数の第１のアンテナのうちの少なくとも２つの間に上記複数のスリットのうちの少なくとも１つが位置した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、初期状態で、上記各第１の給電点を上記復調手段に接続するように上記各スイッチを制御することを特徴とする請求項２記載のＭＩＭＯアンテナ装置。
4. 上記ＭＩＭＯアンテナ装置は、上記各スイッチによって上記復調手段に接続されている各給電点に対応するアンテナでそれぞれ受信された各無線信号の信号レベルを検出する検出手段をさらに備え、
   上記第１及び第２の信号測定値は、上記検出手段により検出された信号レベルであることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載のＭＩＭＯアンテナ装置。
5. 上記ＭＩＭＯアンテナ装置は、上記複数の第１及び第２のアンテナでそれぞれ受信された各無線信号の信号レベルを検出する検出手段をさらに備え、
   上記第１及び第２の信号測定値は、上記検出手段により検出された信号レベルであることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載のＭＩＭＯアンテナ装置。
6. 上記ＭＩＭＯアンテナ装置は、
   上記各スイッチによって上記復調手段に接続されている各給電点に対応するアンテナでそれぞれ受信された各無線信号の信号レベルを検出する検出手段と、
   上記復調手段により復調された無線信号の信号品位を判定する判定手段とをさらに備え、
   上記第１の信号測定値は、上記検出手段により検出された信号レベルであり、
   上記第２の信号測定値は、上記判定手段により判定された信号品位であることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載のＭＩＭＯアンテナ装置。
7. 上記ＭＩＭＯアンテナ装置は、
   上記複数の第１及び第２のアンテナでそれぞれ受信された各無線信号の信号レベルを検出する検出手段と、
   上記復調手段により復調された無線信号の信号品位を判定する判定手段とをさらに備え、
   上記第１の信号測定値は、上記検出手段により検出された信号レベルであり、
   上記第２の信号測定値は、上記判定手段により判定された信号品位であることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載のＭＩＭＯアンテナ装置。
8. 上記複数のスリットのうちの少なくとも１つは、上記ＭＩＭＯアンテナ装置の動作周波数を所定の周波数に変化させる共振周波数調整手段を備えたことを特徴とする請求項１〜７のうちのいずれか１つに記載のＭＩＭＯアンテナ装置。
9. 上記ＭＩＭＯアンテナ装置は接地導体をさらに備え、
   上記放射導体は、上記接地導体上において板状逆Ｆアンテナ又は板状逆Ｌアンテナを構成することを特徴とする請求項１〜８のうちのいずれか１つに記載のＭＩＭＯアンテナ装置。
10. 請求項１〜８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。
11. 上記無線通信装置は携帯電話機であることを特徴とする請求項１０記載の無線通信装置。

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