無線通信装置およびインピーダンス制御方法
【課題】すべてのアンテナのインピーダンス候補の組み合わせ候補を効率的に削減しながら評価量の計算を行うことによって、インピーダンス最適値のサーチ時間を減らす。
【解決手段】ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）方式で無線通信を行なう無線通信装置であって、伝搬路推定情報を用いて無線伝搬路の評価量を算出する評価量計算部６と、前記評価量に基づいて、前記アンテナ同士のインピーダンスの組み合わせ候補数を削減する削減候補数決定部７と、前記削減された候補数に対応する個数の前記アンテナ同士のインピーダンスの組み合わせを算出し、前記評価量に基づいて、いずれか一つのインピーダンスの組み合わせを選定するインピーダンス制御部８と、前記選定されたインピーダンスの組み合わせに基づいて、前記各アンテナのインピーダンスを調整するインピーダンス調整部２と、を備える。
【解決手段】ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）方式で無線通信を行なう無線通信装置であって、伝搬路推定情報を用いて無線伝搬路の評価量を算出する評価量計算部６と、前記評価量に基づいて、前記アンテナ同士のインピーダンスの組み合わせ候補数を削減する削減候補数決定部７と、前記削減された候補数に対応する個数の前記アンテナ同士のインピーダンスの組み合わせを算出し、前記評価量に基づいて、いずれか一つのインピーダンスの組み合わせを選定するインピーダンス制御部８と、前記選定されたインピーダンスの組み合わせに基づいて、前記各アンテナのインピーダンスを調整するインピーダンス調整部２と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナのインピーダンスを適応的に制御する技術に関し、特に、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）方式で無線通信を行なう無線通信装置におけるインピーダンス制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、携帯電話機に代表される小型の無線通信端末では、周辺の環境変化やユーザの利用状態により入力インピーダンスが変化することで、インピーダンスの不整合が起き送受信特性が劣化することが知られている。そのため、端末の負荷インピーダンスを適応的に変化させることにより性能を補償する制御手法や回路構成が多く考案されている。例えば特許文献１では、アンテナの反射損失（VSWR）を最小化するように負荷インピーダンスを適応的に制御し整合状態を確保している。
【０００３】
一方、負荷インピーダンスを変化させるとそれに伴いアンテナ放射パターンが変化し、アンテナ伝搬特性も変化する。ＭＩＭＯ伝送の場合は、通信性能がＶＳＷＲのみではなく、アンテナ素子間結合・伝搬チャネル相関等のアンテナ伝搬特性にも大きく依存する。そのため、特許文献２ではアンテナ負荷インピーダンスを変化させながらＭＩＭＯ伝送容量もしくはそれに準じた評価量を計算し、評価量が最大になるように適応制御を行なっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２４４３４０号公報
【特許文献２】特開２０１０−０５３７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２では各アンテナ端に有限個の負荷インピーダンス候補を有し、これらを切り替え、全アンテナの全負荷インピーダンスの組み合わせ候補の中から最も評価量が大きくなるように、全アンテナの負荷インピーダンス値を決定する。この構成においては、評価量を計算する全アンテナのインピーダンス候補の組み合わせ数がアンテナ数および各アンテナの負荷インピーダンス候補数に応じて指数関数的に増大するため、インピーダンスを決定するサーチ時間が長くなり、その間の通信特性が劣化する。また、周辺環境・ユーザの利用状態および伝搬環境の時間的変化への追従性が悪く、最適な制御を行なうことができなくなる。さらに、負荷インピーダンスの切り替え回数が増加することにより消費電力が増大する。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、すべてのアンテナのインピーダンス候補の組み合わせ候補を効率的に削減しながら評価量の計算を行なうことによって、インピーダンス最適値のサーチ時間を減らすことができる無線通信装置およびインピーダンス制御手法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の無線通信装置は、複数のアンテナを備え、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）方式で無線通信を行なう無線通信装置であって、伝搬路推定情報を用いて無線伝搬路の評価量を算出する評価量計算部と、前記評価量に基づいて、前記アンテナ同士のインピーダンスの組み合わせ候補数を削減する削減候補数決定部と、前記削減された候補数に対応する個数の前記アンテナ同士のインピーダンスの組み合わせを算出し、前記評価量に基づいて、いずれか一つのインピーダンスの組み合わせを選定するインピーダンス制御部と、前記選定されたインピーダンスの組み合わせに基づいて、前記各アンテナのインピーダンスを調整するインピーダンス調整部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
このように、アンテナ同士のインピーダンスの組み合わせ候補数を削減するので、インピーダンス最適値のサーチ時間を減らすことができる。その結果、周辺環境やユーザ利用による通信端末の入力インピーダンス変化に高速に追従し、同時に、少ない処理量でインピーダンスの制御を行なうことができ、伝送性能の改善、端末の低消費電力化を実現することが可能となる。また、本発明は、アンテナ素子数が多い程、その効果が顕著であるため、素子数の増加傾向にある将来の無線通信端末では、非常に有用である。
【０００９】
（２）また、本発明の無線通信装置において、前記削減候補数決定部は、前記評価量に基づいて、少なくとも一つのアンテナを含む複数のアンテナ群のそれぞれについて、前記アンテナ群同士のインピーダンスの組み合わせ候補数を削減し、前記インピーダンス制御部は、前記削減された候補数に対応する個数の前記アンテナ群同士のインピーダンスの組み合わせを算出し、前記評価量に基づいて、いずれか一つのインピーダンスの組み合わせを選定し、前記インピーダンス調整部は、前記選定されたインピーダンスの組み合わせに基づいて、前記各アンテナ群のインピーダンスを調整することを特徴とする。
【００１０】
このように、アンテナ群をひとまとまりとして取り扱うので、同一のアンテナ群に含まれる複数のアンテナのインピーダンスを同時に制御することが可能となる。その結果、インピーダンスを決定するサーチ時間を短くすることが可能となる。
【００１１】
（３）また、本発明の無線通信装置において、前記削減候補数決定部は、前記アンテナ同士の相関または前記アンテナ群同士の相関が高い場合は、前記候補数を大きくする一方、前記アンテナ同士の相関または前記アンテナ群同士の相関が低い場合は、前記候補数を小さくすることを特徴とする。
【００１２】
このように、相関値に応じて候補数を変更するので、相関値が低い場合は、候補数を大きく削減することができる一方、相関値が高い場合は、候補数の減少を少なくし、最適なインピーダンスの組み合わせ候補を削減する確率を低めることが可能となる。
【００１３】
（４）また、本発明の無線通信装置において、前記インピーダンス制御部は、第１のアンテナまたは第１のアンテナ群を選択し、前記第１のアンテナ以外のアンテナのインピーダンスまたは前記第１のアンテナ群以外のアンテナ群のインピーダンスを固定し、前記第１のアンテナまたは前記第１のアンテナ群の全インピーダンス候補を算出し、前記算出したインピーダンス候補から、伝送容量またはＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）が大きい順に前記候補数に対応する個数のインピーダンス候補を選定し、前記選定したインピーダンスそれぞれを固定したときの第２のアンテナまたは第２のアンテナ群のインピーダンス候補を算出することを特徴とする。
【００１４】
このように、、第１のアンテナまたは第１のアンテナ群を選択し、前記第１のアンテナ以外のアンテナのインピーダンスまたは前記第１のアンテナ群以外のアンテナ群のインピーダンスを固定し、前記第１のアンテナまたは前記第１のアンテナ群の全インピーダンス候補を算出し、前記算出したインピーダンス候補から、伝送容量またはＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）が大きい順に前記候補数に対応する個数のインピーダンス候補を選定するので、簡易な方法で候補数を削減することが可能となる。その結果、周辺環境やユーザ利用による通信端末の入力インピーダンス変化に高速に追従し、同時に、少ない処理量でインピーダンスの制御を行なうことができ、伝送性能の改善、端末の低消費電力化を実現することが可能となる。
【００１５】
（５）また、本発明の無線通信装置において、前記インピーダンス制御部は、前記同一のアンテナ群に属するアンテナのインピーダンスを同時に変化させることを特徴とする。
【００１６】
このように、同一のアンテナ群に属するアンテナのインピーダンスを同時に変化させるので、処理の簡略化を図ることが可能となる。その結果、インピーダンスを決定するサーチ時間を短くすることが可能となる。
【００１７】
（６）また、本発明の無線通信装置において、前記アンテナ群は、通信を行なう際に対象となる周波数帯域内の素子間結合値またはアンテナ相関値が低い複数のアンテナから構成されることを特徴とする。
【００１８】
この構成により、相互に影響を及ぼしにくい複数のアンテナでアンテナ群を構成することが可能となる。
【００１９】
（７）また、本発明のインピーダンス制御方法は、複数のアンテナを備え、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）方式で無線通信を行なう無線通信装置のインピーダンス制御方法であって、伝搬路推定情報を取得し、前記取得した伝搬路推定情報を用いて無線伝搬路の評価量を算出するステップと、前記評価量に基づいて、前記アンテナ同士のインピーダンスの組み合わせ候補数を削減するステップと、前記削減された候補数に対応する個数の前記アンテナ同士のインピーダンスの組み合わせを算出し、前記評価量に基づいて、いずれか一つのインピーダンスの組み合わせを選定するステップと、前記選定されたインピーダンスの組み合わせに基づいて、前記各アンテナのインピーダンスを調整するステップと、を少なくとも含むことを特徴とする。
【００２０】
このように、アンテナ同士のインピーダンスの組み合わせ候補数を削減するので、インピーダンス最適値のサーチ時間を減らすことができる。その結果、周辺環境やユーザ利用による通信端末の入力インピーダンス変化に高速に追従し、同時に、少ない処理量でインピーダンスの制御を行なうことができ、伝送性能の改善、端末の低消費電力化を実現することが可能となる。また、本発明は、アンテナ素子数が多い程、その効果が顕著であるため、素子数の増加傾向にある将来の無線通信端末では、非常に有用である。
【００２１】
（８）また、本発明のインピーダンス制御方法は、素子間結合値またはアンテナ相関値が低い複数のアンテナから複数のアンテナ群を構成し、前記評価量に基づいて、前記各アンテナ群のそれぞれについて、前記アンテナ群同士のインピーダンスの組み合わせ候補数を削減し、前記削減された候補数に対応する個数の前記アンテナ群同士のインピーダンスの組み合わせを算出し、前記評価量に基づいて、いずれか一つのインピーダンスの組み合わせを選定し、前記選定されたインピーダンスの組み合わせに基づいて、前記各アンテナ群のインピーダンスを調整することを特徴とする。
【００２２】
このように、アンテナ群をひとまとまりとして取り扱うので、同一のアンテナ群に含まれる複数のアンテナのインピーダンスを同時に制御することが可能となる。その結果、インピーダンスを決定するサーチ時間を短くすることが可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、ＭＩＭＯ伝送を用いる通信システムにおいて、周辺環境やユーザ利用による通信端末の入力インピーダンス変化に高速に追従しかつ少ない処理量でインピーダンスの制御を行なうことができ、伝送性能の改善、端末の低消費電力化を実現できる。また、本制御手法の効果はアンテナ素子数が多い程顕著であり、素子数が増加の傾向にある将来の無線通信端末では非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態に係る受信機の概略構成を示すブロック図である。
【図２】２素子アンテナの場合の動作例を示すフローチャートである。
【図３】４素子アンテナの概略構成を示す図である。
【図４】４素子アンテナの場合の動作例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。本発明の実施形態では、全アンテナのインピーダンス候補の組み合わせ候補を効率的に削減しながら評価量の計算を行なう。これにより、インピーダンス最適値のサーチ時間を減少させることを実現する。
【００２６】
図１は、本実施形態に係る受信機の概略構成を示すブロック図である。この受信機は、Ｋ本のアンテナ１ａ、１ｂ、…、１Ｋを備え、インピーダンス調整部２は、インピーダンス制御部８による制御に基づいて、各アンテナ１ａ、１ｂ、…、１Ｋのインピーダンスを調整する。アンテナ１ｂ、…、１Ｋで受信した無線信号は、それぞれ受信回路３ａ、３ｂ、…、３Ｋで処理され、復調・復号部４によってデータとして復元される。チャネル推定部５は、無線信号の伝搬路状態を推定し、推定結果を復調・復号部４と評価量計算部６に出力する。
【００２７】
評価量計算部６は、上記伝搬路推定情報に基づいて、伝送容量、ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）およびアンテナ間相関値を算出する。削減候補数決定部７は、各アンテナのインピーダンスの組み合わせ候補数を、後述する手法で削除する。インピーダンス制御部８は、上記決定された候補数と、上記評価量に基づいて、各アンテナ１ａ、１ｂ、…、1Ｋのいずれか一つのインピーダンスの組み合わせを選定する。
【００２８】
各アンテナ１ａ、１ｂ、…、1Ｋのインピーダンスはインピーダンス制御部からの制御信号に基づいて、インピーダンス調整部にて適応的に調整される。各アンテナで用いるインピーダンス候補数をＭ、インデックスをｍｋとする。なおこの時、全アンテナのインピーダンスの組み合わせ候補数は、ＭＫ個である。ただし、各アンテナで異なるインピーダンス候補数を有する構成であってもよい。また、インピーダンス候補のインデックスは、サーチを行なう試行毎にふり直すことができるものとする。
【００２９】
評価量計算部６は、チャネル推定部５で得られた現インピーダンス値ｍ１，ｍ２，…ｍＫでの受信チャネル応答を用いて算出される受信の伝送容量Ｃ（ｍ１，ｍ２，…ｍＫ）、各アンテナの受信ＳＮＲ、アンテナ間相関値を計算し、インピーダンス制御部８に通知する。
【００３０】
次に、インピーダンス制御部８の処理フローを説明する。アンテナのインデックスをｋとする。インピーダンス制御部８は、ｋ＝１から順に、第ｋ＋１以上のアンテナのインピーダンス値を一定値に固定し、第ｋアンテナのインピーダンスを全候補分変化さる過程で計算される伝送容量に基づいて、第ｋアンテナまでのインピーダンスの組み合わせ候補数をＮｋ個（Ｎｋ＜＜Ｍｋ）に削減する。この操作をｋ＝Ｋまで行ない、生き残った組み合わせ候補の中から最も伝送容量が高くなるアンテナインピーダンスの組み合わせを決定する。
【００３１】
各ステップで残す生き残り組み合わせ候補数Ｎｋは、評価量計算部６で計算されるアンテナ間相関値に基づき、削減候補数決定部７で適応的に決定される。この削減候補数決定部７は、インピーダンスを変化させた第ｋアンテナとそれ以外のアンテナとの相関値が高い場合はＮｋを大きくし、相関が低い場合はＮｋを小さく制御する。ただし、全アンテナの平均ＳＮＲと相関値の組み合わせでＮｋを決定する構成であっても良い。また、３本以上のアンテナ素子を有する場合は、アンテナの組み合わせ数が２以上存在する。この場合、複数得られた相関値に対し統計処理を行なった結果を用いて削減候補数を決定する。例えば、相関値の最大値や中央値を用いる。
【００３２】
次に、候補削減処理フローを示す。まず、アンテナｋ＝１の候補をＮ１個に削減する。ｋ＝２，３，…Ｋのアンテナインピーダンスｍ２，…ｍＫを固定し、アンテナ１ａのインピーダンス全候補(ｍ１＝１，２，…Ｍ)に対して伝送容量Ｃ（ｍ１，ｍ２，…ｍＫ）を計算する。計算結果から伝送容量が大きいアンテナ１ａのインピーダンス候補をＮ１個残す。
【００３３】
次に、残したアンテナ１ａのＮ１個の候補およびアンテナ１ｂのＭ個インピーダンス候補の組み合わせＮ１Ｍ個をＮ２個に削減する。このステップでは、ｋ＝３，…Ｋのアンテナインピーダンスを固定し、Ｎ１Ｍ個の組み合わせ候補に対し伝送容量を計算し、伝送容量が大きいＮ２個のインピーダンスの組み合わせを残す。この削減処理をｋ＝Ｋまで繰り返し行ない、生き残ったインピーダンスの組み合わせ候補の中から最も伝送容量が高くなる候補を選択する。これにより、サーチ時間を短縮し、効率的に各アンテナのインピーダンスを選択することが可能となる。
【００３４】
なお、端末の全アンテナを少なくとも１本以上のアンテナが属する複数のアンテナ群にグルーピングしておき、アンテナ群単位で前記の候補の削減処理を行なってもよい。この際同一グループに属する２本以上のアンテナのインピーダンスは同時に変化させることができ、各アンテナでＳＮＲが高いインピーダンス値を候補として残す。なお、アンテナの配置・構成から素子間結合影響・アンテナ間相関が低いアンテナの組み合わせを事前に予測し、それらを同一のグループにグルーピングする。このように互いに影響を及ぼしにくい複数のアンテナのインピーダンスを同時に変化させ、それぞれの生き残りインピーダンス候補を独立に決定することでサーチ時間をさらに削減できる。
【実施例１】
【００３５】
次に、２素子アンテナの場合の実施例について説明する。無線通信装置が、２本のアンテナを有する場合、構成は図１と同様である。図２は、２素子アンテナの場合の動作例を示すフローチャートである。まず、アンテナ１ｂのインピーダンス（インデックス）をｍ２＝０に固定し、アンテナ１ａのインピーダンスをＭ候補分変化させ、その際の各候補値での伝送容量、アンテナ相関値を計算する。次にＭ候補分のアンテナ間相関値のＲ（ｍ１ｍ２）平均値を計算し、削減候補数決定部７でＮ１を決定する。なお、削減候補数決定部７では、以下の表に示す対応テーブルに基づいてＮ１を決定する。ただし、全アンテナの平均ＳＮＲ毎に対応テーブルを用意してもよく、また、数値の対応関係はこの表には限定されない。
【００３６】
【表１】
【００３７】
次に、Ｍ個変化させたアンテナ１ａのインピーダンスの中から伝送容量が大きいインピーダンス候補インデックスをＮ１個検出する。これらのインデックスをｍ１（ｉ）とする。ただし、ｉ＝１，２，…Ｎ１である。次に、アンテナ１ａのインピーダンスを、ｉ＝１からｉ＝Ｎ１までのそれぞれに固定した場合に、アンテナ１ｂのインピーダンスインデックスｍ２を、１からＭ−１まで変化させ、最も伝送容量が大きくなる（ｍ１，ｍ２）の組み合わせを求め、各アンテナのインピーダンス値をそれぞれの値に固定する。
【００３８】
すなわち、図２において、ｍ１＝０、ｍ２＝０とし（ステップＳ１）、伝送容量Ｃ（ｍ１，ｍ２）を計算する（ステップＳ２）。次に、ｍ１≦Ｍ−１であるかどうかを判定し（ステップＳ３）、ｍ１≦Ｍ−１でない場合は、ｍ１＝ｍ１＋１のように１を加算して（ステップＳ４）、ステップＳ２に遷移する。一方、ステップＳ３において、ｍ１≦Ｍ−１である場合は、ｍ１候補数を、Ｎ１に削減する（ステップＳ５）。すなわち、ステップＳ５において、伝送容量が大きいインピーダンス候補インデックスをＮ１個抽出する。次に、ｉ＝１とし（ステップＳ６）、ｍ１＝、ｍ^１(1)、ｍ２＝１として、伝送容量Ｃ（ｍ１，ｍ２）を計算する（ステップＳ８）。
【００３９】
次に、ｍ２≦Ｍ−１であるかどうかを判定し（ステップＳ９）、ｍ２≦Ｍ−１でない場合は、ｍ２＝ｍ２＋１のように１を加算して（ステップＳ１０）、ステップＳ８に遷移する。一方、ステップＳ９において、ｍ２≦Ｍ−１である場合は、ｉ≦Ｎ１であるかどうかを判定し（ステップＳ１１）、ｉ≦Ｎ１でない場合は、ｉ＝ｉ＋１として（ステップＳ１２）、ステップＳ７に遷移する。一方、ステップＳ１１において、ｉ≦Ｎ１である場合は、伝送容量Ｃ（ｍ１，ｍ２）が最大となるｍ１，ｍ２を選定する。
【００４０】
なお、上記では伝送容量を指標としたがこれに限らず、スループットやパケット誤り率等の評価量を用いても良い。
【実施例２】
【００４１】
次に、４素子アンテナの場合の実施例について説明する。図３は、４素子アンテナの概略構成を示す図である。図３に示すように、基板上のアンテナ素子の配置から素子１と素子２のアンテナ間距離が離れており、インピーダンス制御結果が互いに大きく影響し合わないとする。そこで、アンテナを下記の３つのアンテナ群にグルーピングする。
・アンテナ群１：アンテナ１、アンテナ２
・アンテナ群２：アンテナ３
・アンテナ群３：アンテナ４
【００４２】
図４は、４素子アンテナの場合の動作例を示すフローチャートである。まず、アンテナ３とアンテナ４のインピーダンスをｍ３＝０、ｍ４＝０に固定し、アンテナ１、アンテナ２のインピーダンスをインデックス１からＭまで同時に変化させ、各インデックスでのＳＮＲを計算し、アンテナ１、アンテナ２それぞれでＳＮＲが大きくなるインピーダンス候補をＮ１個検出し、アンテナ１・アンテナ２（アンテナ群１）のインピーダンス候補の組み合わせ数をＮ１２に削減する。次に、アンテナ素子４のインピーダンスインデックスをｍ４＝０に固定し、Ｎ１２個のアンテナ１・アンテナ２のインピーダンスの組み合わせ候補それぞれに対して、アンテナ３のインピーダンス候補ｍ３を１からＭまで変化させた場合の伝送容量を計算し、アンテナ１・アンテナ２・アンテナ３のインピーダンスの組み合わせ候補数を伝送容量が大きいＮ２個に削減する。最後に、Ｎ２個のアンテナ１・アンテナ２・アンテナ３のインピーダンスの組み合わせ候補それぞれに対し、ｍ４を変化させた場合の伝送容量を計算し、最も伝送容量が大きくなるインピーダンス候補の組み合わせを検出し、同値に固定する。
【００４３】
すなわち、図４において、まず、各アンテナ１〜４のインピーダンス候補を、それぞれｍ１＝０，ｍ２＝０，ｍ３＝０，ｍ４＝０とし（ステップＳ２１）、次に、ＳＮＲ（ｍ１）、ＳＮＲ（ｍ２）を計算する（ステップＳ２２）。次に、ｍ１≦Ｍ−１であるかどうかを判定し（ステップＳ２３）、ｍ１≦Ｍ−１でない場合は、ｍ１＝ｍ１＋１，ｍ２＝ｍ２＋１として（ステップＳ２４）、ステップＳ２２に遷移する。
【００４４】
一方、ステップＳ２３において、ｍ１≦Ｍ−１である場合は、ｍ１、ｍ２の候補数を、それぞれＮ１個に削減する（ステップＳ２５）。このとき、アンテナ１とアンテナ２の候補数の組み合わせ数は、Ｎ１２となり、それぞれ、ｇ（１），ｇ（２），…ｇ（Ｎ１２）となる。次に、ｉ＝１として（ステップＳ２６）、ｍ３＝１とする（ステップＳ２７）。そして、伝送容量Ｃ（ｇ（ｉ）、ｍ３，ｍ４）を計算し（ステップＳ２８）、ｍ３≦Ｍ−１であるかどうかを判定する（ステップＳ２９）。ステップＳ２９において、ｍ３≦Ｍ−１でない場合は、ｍ３＝ｍ３＋１として（ステップＳ３０）、ステップＳ２８に遷移する。一方、ステップＳ２９において、ｍ３≦Ｍ−１である場合は、ｉ≦Ｎ１２であるかどうかを判定し（ステップＳ３１）、ｉ≦Ｎ１２でない場合は、ｉ＝ｉ＋１として（ステップＳ３２）、ステップＳ２７に遷移する。
【００４５】
一方、ステップＳ３１において、ｉ≦Ｎ１２である場合は、アンテナ１、アンテナ２、アンテナ３の組み合わせ候補数をＮ２に削減する（ステップＳ３３）。これにより、ｇ（２）（１），ｇ（２）（２），…ｇ（２）（Ｎ２）となる。次に、ｊ＝１として（ステップＳ３４）、ｍ３＝１とする（ステップＳ３５）。そして、伝送容量Ｃ（ｇ（２）（ｊ）、ｍ４）を計算し（ステップＳ３６）、ｍ４≦Ｍ−１であるかどうかを判定する（ステップＳ３７）。ステップＳ３７において、ｍ４≦Ｍ−１でない場合は、ｍ４＝ｍ４＋１として（ステップＳ３８）、ステップＳ３６に遷移する。一方、ステップＳ３７において、ｍ４≦Ｍ−１である場合は、ｊ≦Ｎ２であるかどうかを判定し（ステップＳ３９）、ｉ≦Ｎ２でない場合は、ｊ＝ｊ＋１として（ステップＳ４０）、ステップＳ３５に遷移する。一方、ステップＳ３９において、ｉ≦Ｎ２である場合は、伝送容量Ｃ（ｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４）が最大となるｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４を選定する。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態によれば、ＭＩＭＯ伝送を用いる通信システムにおいて、周辺環境やユーザ利用による通信端末の入力インピーダンス変化に高速に追従しかつ少ない処理量でインピーダンスの制御を行なうことができ、伝送性能の改善、端末の低消費電力化を実現できる。また、本制御手法の効果はアンテナ素子数が多い程顕著であり、素子数が増加の傾向にある将来の無線通信端末では非常に有用である。
【符号の説明】
【００４７】
１ａ〜１Ｋ アンテナ
２ インピーダンス調整部
３ａ〜３Ｋ 受信回路
４ 復調・復号部
５ チャネル推定部
６ 評価量計算部
７ 削減候補数決定部
８ インピーダンス制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナのインピーダンスを適応的に制御する技術に関し、特に、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）方式で無線通信を行なう無線通信装置におけるインピーダンス制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、携帯電話機に代表される小型の無線通信端末では、周辺の環境変化やユーザの利用状態により入力インピーダンスが変化することで、インピーダンスの不整合が起き送受信特性が劣化することが知られている。そのため、端末の負荷インピーダンスを適応的に変化させることにより性能を補償する制御手法や回路構成が多く考案されている。例えば特許文献１では、アンテナの反射損失（VSWR）を最小化するように負荷インピーダンスを適応的に制御し整合状態を確保している。
【０００３】
一方、負荷インピーダンスを変化させるとそれに伴いアンテナ放射パターンが変化し、アンテナ伝搬特性も変化する。ＭＩＭＯ伝送の場合は、通信性能がＶＳＷＲのみではなく、アンテナ素子間結合・伝搬チャネル相関等のアンテナ伝搬特性にも大きく依存する。そのため、特許文献２ではアンテナ負荷インピーダンスを変化させながらＭＩＭＯ伝送容量もしくはそれに準じた評価量を計算し、評価量が最大になるように適応制御を行なっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２４４３４０号公報
【特許文献２】特開２０１０−０５３７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２では各アンテナ端に有限個の負荷インピーダンス候補を有し、これらを切り替え、全アンテナの全負荷インピーダンスの組み合わせ候補の中から最も評価量が大きくなるように、全アンテナの負荷インピーダンス値を決定する。この構成においては、評価量を計算する全アンテナのインピーダンス候補の組み合わせ数がアンテナ数および各アンテナの負荷インピーダンス候補数に応じて指数関数的に増大するため、インピーダンスを決定するサーチ時間が長くなり、その間の通信特性が劣化する。また、周辺環境・ユーザの利用状態および伝搬環境の時間的変化への追従性が悪く、最適な制御を行なうことができなくなる。さらに、負荷インピーダンスの切り替え回数が増加することにより消費電力が増大する。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、すべてのアンテナのインピーダンス候補の組み合わせ候補を効率的に削減しながら評価量の計算を行なうことによって、インピーダンス最適値のサーチ時間を減らすことができる無線通信装置およびインピーダンス制御手法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の無線通信装置は、複数のアンテナを備え、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）方式で無線通信を行なう無線通信装置であって、伝搬路推定情報を用いて無線伝搬路の評価量を算出する評価量計算部と、前記評価量に基づいて、前記アンテナ同士のインピーダンスの組み合わせ候補数を削減する削減候補数決定部と、前記削減された候補数に対応する個数の前記アンテナ同士のインピーダンスの組み合わせを算出し、前記評価量に基づいて、いずれか一つのインピーダンスの組み合わせを選定するインピーダンス制御部と、前記選定されたインピーダンスの組み合わせに基づいて、前記各アンテナのインピーダンスを調整するインピーダンス調整部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
このように、アンテナ同士のインピーダンスの組み合わせ候補数を削減するので、インピーダンス最適値のサーチ時間を減らすことができる。その結果、周辺環境やユーザ利用による通信端末の入力インピーダンス変化に高速に追従し、同時に、少ない処理量でインピーダンスの制御を行なうことができ、伝送性能の改善、端末の低消費電力化を実現することが可能となる。また、本発明は、アンテナ素子数が多い程、その効果が顕著であるため、素子数の増加傾向にある将来の無線通信端末では、非常に有用である。
【０００９】
（２）また、本発明の無線通信装置において、前記削減候補数決定部は、前記評価量に基づいて、少なくとも一つのアンテナを含む複数のアンテナ群のそれぞれについて、前記アンテナ群同士のインピーダンスの組み合わせ候補数を削減し、前記インピーダンス制御部は、前記削減された候補数に対応する個数の前記アンテナ群同士のインピーダンスの組み合わせを算出し、前記評価量に基づいて、いずれか一つのインピーダンスの組み合わせを選定し、前記インピーダンス調整部は、前記選定されたインピーダンスの組み合わせに基づいて、前記各アンテナ群のインピーダンスを調整することを特徴とする。
【００１０】
このように、アンテナ群をひとまとまりとして取り扱うので、同一のアンテナ群に含まれる複数のアンテナのインピーダンスを同時に制御することが可能となる。その結果、インピーダンスを決定するサーチ時間を短くすることが可能となる。
【００１１】
（３）また、本発明の無線通信装置において、前記削減候補数決定部は、前記アンテナ同士の相関または前記アンテナ群同士の相関が高い場合は、前記候補数を大きくする一方、前記アンテナ同士の相関または前記アンテナ群同士の相関が低い場合は、前記候補数を小さくすることを特徴とする。
【００１２】
このように、相関値に応じて候補数を変更するので、相関値が低い場合は、候補数を大きく削減することができる一方、相関値が高い場合は、候補数の減少を少なくし、最適なインピーダンスの組み合わせ候補を削減する確率を低めることが可能となる。
【００１３】
（４）また、本発明の無線通信装置において、前記インピーダンス制御部は、第１のアンテナまたは第１のアンテナ群を選択し、前記第１のアンテナ以外のアンテナのインピーダンスまたは前記第１のアンテナ群以外のアンテナ群のインピーダンスを固定し、前記第１のアンテナまたは前記第１のアンテナ群の全インピーダンス候補を算出し、前記算出したインピーダンス候補から、伝送容量またはＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）が大きい順に前記候補数に対応する個数のインピーダンス候補を選定し、前記選定したインピーダンスそれぞれを固定したときの第２のアンテナまたは第２のアンテナ群のインピーダンス候補を算出することを特徴とする。
【００１４】
このように、、第１のアンテナまたは第１のアンテナ群を選択し、前記第１のアンテナ以外のアンテナのインピーダンスまたは前記第１のアンテナ群以外のアンテナ群のインピーダンスを固定し、前記第１のアンテナまたは前記第１のアンテナ群の全インピーダンス候補を算出し、前記算出したインピーダンス候補から、伝送容量またはＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）が大きい順に前記候補数に対応する個数のインピーダンス候補を選定するので、簡易な方法で候補数を削減することが可能となる。その結果、周辺環境やユーザ利用による通信端末の入力インピーダンス変化に高速に追従し、同時に、少ない処理量でインピーダンスの制御を行なうことができ、伝送性能の改善、端末の低消費電力化を実現することが可能となる。
【００１５】
（５）また、本発明の無線通信装置において、前記インピーダンス制御部は、前記同一のアンテナ群に属するアンテナのインピーダンスを同時に変化させることを特徴とする。
【００１６】
このように、同一のアンテナ群に属するアンテナのインピーダンスを同時に変化させるので、処理の簡略化を図ることが可能となる。その結果、インピーダンスを決定するサーチ時間を短くすることが可能となる。
【００１７】
（６）また、本発明の無線通信装置において、前記アンテナ群は、通信を行なう際に対象となる周波数帯域内の素子間結合値またはアンテナ相関値が低い複数のアンテナから構成されることを特徴とする。
【００１８】
この構成により、相互に影響を及ぼしにくい複数のアンテナでアンテナ群を構成することが可能となる。
【００１９】
（７）また、本発明のインピーダンス制御方法は、複数のアンテナを備え、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）方式で無線通信を行なう無線通信装置のインピーダンス制御方法であって、伝搬路推定情報を取得し、前記取得した伝搬路推定情報を用いて無線伝搬路の評価量を算出するステップと、前記評価量に基づいて、前記アンテナ同士のインピーダンスの組み合わせ候補数を削減するステップと、前記削減された候補数に対応する個数の前記アンテナ同士のインピーダンスの組み合わせを算出し、前記評価量に基づいて、いずれか一つのインピーダンスの組み合わせを選定するステップと、前記選定されたインピーダンスの組み合わせに基づいて、前記各アンテナのインピーダンスを調整するステップと、を少なくとも含むことを特徴とする。
【００２０】
このように、アンテナ同士のインピーダンスの組み合わせ候補数を削減するので、インピーダンス最適値のサーチ時間を減らすことができる。その結果、周辺環境やユーザ利用による通信端末の入力インピーダンス変化に高速に追従し、同時に、少ない処理量でインピーダンスの制御を行なうことができ、伝送性能の改善、端末の低消費電力化を実現することが可能となる。また、本発明は、アンテナ素子数が多い程、その効果が顕著であるため、素子数の増加傾向にある将来の無線通信端末では、非常に有用である。
【００２１】
（８）また、本発明のインピーダンス制御方法は、素子間結合値またはアンテナ相関値が低い複数のアンテナから複数のアンテナ群を構成し、前記評価量に基づいて、前記各アンテナ群のそれぞれについて、前記アンテナ群同士のインピーダンスの組み合わせ候補数を削減し、前記削減された候補数に対応する個数の前記アンテナ群同士のインピーダンスの組み合わせを算出し、前記評価量に基づいて、いずれか一つのインピーダンスの組み合わせを選定し、前記選定されたインピーダンスの組み合わせに基づいて、前記各アンテナ群のインピーダンスを調整することを特徴とする。
【００２２】
このように、アンテナ群をひとまとまりとして取り扱うので、同一のアンテナ群に含まれる複数のアンテナのインピーダンスを同時に制御することが可能となる。その結果、インピーダンスを決定するサーチ時間を短くすることが可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、ＭＩＭＯ伝送を用いる通信システムにおいて、周辺環境やユーザ利用による通信端末の入力インピーダンス変化に高速に追従しかつ少ない処理量でインピーダンスの制御を行なうことができ、伝送性能の改善、端末の低消費電力化を実現できる。また、本制御手法の効果はアンテナ素子数が多い程顕著であり、素子数が増加の傾向にある将来の無線通信端末では非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態に係る受信機の概略構成を示すブロック図である。
【図２】２素子アンテナの場合の動作例を示すフローチャートである。
【図３】４素子アンテナの概略構成を示す図である。
【図４】４素子アンテナの場合の動作例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。本発明の実施形態では、全アンテナのインピーダンス候補の組み合わせ候補を効率的に削減しながら評価量の計算を行なう。これにより、インピーダンス最適値のサーチ時間を減少させることを実現する。
【００２６】
図１は、本実施形態に係る受信機の概略構成を示すブロック図である。この受信機は、Ｋ本のアンテナ１ａ、１ｂ、…、１Ｋを備え、インピーダンス調整部２は、インピーダンス制御部８による制御に基づいて、各アンテナ１ａ、１ｂ、…、１Ｋのインピーダンスを調整する。アンテナ１ｂ、…、１Ｋで受信した無線信号は、それぞれ受信回路３ａ、３ｂ、…、３Ｋで処理され、復調・復号部４によってデータとして復元される。チャネル推定部５は、無線信号の伝搬路状態を推定し、推定結果を復調・復号部４と評価量計算部６に出力する。
【００２７】
評価量計算部６は、上記伝搬路推定情報に基づいて、伝送容量、ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）およびアンテナ間相関値を算出する。削減候補数決定部７は、各アンテナのインピーダンスの組み合わせ候補数を、後述する手法で削除する。インピーダンス制御部８は、上記決定された候補数と、上記評価量に基づいて、各アンテナ１ａ、１ｂ、…、1Ｋのいずれか一つのインピーダンスの組み合わせを選定する。
【００２８】
各アンテナ１ａ、１ｂ、…、1Ｋのインピーダンスはインピーダンス制御部からの制御信号に基づいて、インピーダンス調整部にて適応的に調整される。各アンテナで用いるインピーダンス候補数をＭ、インデックスをｍｋとする。なおこの時、全アンテナのインピーダンスの組み合わせ候補数は、ＭＫ個である。ただし、各アンテナで異なるインピーダンス候補数を有する構成であってもよい。また、インピーダンス候補のインデックスは、サーチを行なう試行毎にふり直すことができるものとする。
【００２９】
評価量計算部６は、チャネル推定部５で得られた現インピーダンス値ｍ１，ｍ２，…ｍＫでの受信チャネル応答を用いて算出される受信の伝送容量Ｃ（ｍ１，ｍ２，…ｍＫ）、各アンテナの受信ＳＮＲ、アンテナ間相関値を計算し、インピーダンス制御部８に通知する。
【００３０】
次に、インピーダンス制御部８の処理フローを説明する。アンテナのインデックスをｋとする。インピーダンス制御部８は、ｋ＝１から順に、第ｋ＋１以上のアンテナのインピーダンス値を一定値に固定し、第ｋアンテナのインピーダンスを全候補分変化さる過程で計算される伝送容量に基づいて、第ｋアンテナまでのインピーダンスの組み合わせ候補数をＮｋ個（Ｎｋ＜＜Ｍｋ）に削減する。この操作をｋ＝Ｋまで行ない、生き残った組み合わせ候補の中から最も伝送容量が高くなるアンテナインピーダンスの組み合わせを決定する。
【００３１】
各ステップで残す生き残り組み合わせ候補数Ｎｋは、評価量計算部６で計算されるアンテナ間相関値に基づき、削減候補数決定部７で適応的に決定される。この削減候補数決定部７は、インピーダンスを変化させた第ｋアンテナとそれ以外のアンテナとの相関値が高い場合はＮｋを大きくし、相関が低い場合はＮｋを小さく制御する。ただし、全アンテナの平均ＳＮＲと相関値の組み合わせでＮｋを決定する構成であっても良い。また、３本以上のアンテナ素子を有する場合は、アンテナの組み合わせ数が２以上存在する。この場合、複数得られた相関値に対し統計処理を行なった結果を用いて削減候補数を決定する。例えば、相関値の最大値や中央値を用いる。
【００３２】
次に、候補削減処理フローを示す。まず、アンテナｋ＝１の候補をＮ１個に削減する。ｋ＝２，３，…Ｋのアンテナインピーダンスｍ２，…ｍＫを固定し、アンテナ１ａのインピーダンス全候補(ｍ１＝１，２，…Ｍ)に対して伝送容量Ｃ（ｍ１，ｍ２，…ｍＫ）を計算する。計算結果から伝送容量が大きいアンテナ１ａのインピーダンス候補をＮ１個残す。
【００３３】
次に、残したアンテナ１ａのＮ１個の候補およびアンテナ１ｂのＭ個インピーダンス候補の組み合わせＮ１Ｍ個をＮ２個に削減する。このステップでは、ｋ＝３，…Ｋのアンテナインピーダンスを固定し、Ｎ１Ｍ個の組み合わせ候補に対し伝送容量を計算し、伝送容量が大きいＮ２個のインピーダンスの組み合わせを残す。この削減処理をｋ＝Ｋまで繰り返し行ない、生き残ったインピーダンスの組み合わせ候補の中から最も伝送容量が高くなる候補を選択する。これにより、サーチ時間を短縮し、効率的に各アンテナのインピーダンスを選択することが可能となる。
【００３４】
なお、端末の全アンテナを少なくとも１本以上のアンテナが属する複数のアンテナ群にグルーピングしておき、アンテナ群単位で前記の候補の削減処理を行なってもよい。この際同一グループに属する２本以上のアンテナのインピーダンスは同時に変化させることができ、各アンテナでＳＮＲが高いインピーダンス値を候補として残す。なお、アンテナの配置・構成から素子間結合影響・アンテナ間相関が低いアンテナの組み合わせを事前に予測し、それらを同一のグループにグルーピングする。このように互いに影響を及ぼしにくい複数のアンテナのインピーダンスを同時に変化させ、それぞれの生き残りインピーダンス候補を独立に決定することでサーチ時間をさらに削減できる。
【実施例１】
【００３５】
次に、２素子アンテナの場合の実施例について説明する。無線通信装置が、２本のアンテナを有する場合、構成は図１と同様である。図２は、２素子アンテナの場合の動作例を示すフローチャートである。まず、アンテナ１ｂのインピーダンス（インデックス）をｍ２＝０に固定し、アンテナ１ａのインピーダンスをＭ候補分変化させ、その際の各候補値での伝送容量、アンテナ相関値を計算する。次にＭ候補分のアンテナ間相関値のＲ（ｍ１ｍ２）平均値を計算し、削減候補数決定部７でＮ１を決定する。なお、削減候補数決定部７では、以下の表に示す対応テーブルに基づいてＮ１を決定する。ただし、全アンテナの平均ＳＮＲ毎に対応テーブルを用意してもよく、また、数値の対応関係はこの表には限定されない。
【００３６】
【表１】
【００３７】
次に、Ｍ個変化させたアンテナ１ａのインピーダンスの中から伝送容量が大きいインピーダンス候補インデックスをＮ１個検出する。これらのインデックスをｍ１（ｉ）とする。ただし、ｉ＝１，２，…Ｎ１である。次に、アンテナ１ａのインピーダンスを、ｉ＝１からｉ＝Ｎ１までのそれぞれに固定した場合に、アンテナ１ｂのインピーダンスインデックスｍ２を、１からＭ−１まで変化させ、最も伝送容量が大きくなる（ｍ１，ｍ２）の組み合わせを求め、各アンテナのインピーダンス値をそれぞれの値に固定する。
【００３８】
すなわち、図２において、ｍ１＝０、ｍ２＝０とし（ステップＳ１）、伝送容量Ｃ（ｍ１，ｍ２）を計算する（ステップＳ２）。次に、ｍ１≦Ｍ−１であるかどうかを判定し（ステップＳ３）、ｍ１≦Ｍ−１でない場合は、ｍ１＝ｍ１＋１のように１を加算して（ステップＳ４）、ステップＳ２に遷移する。一方、ステップＳ３において、ｍ１≦Ｍ−１である場合は、ｍ１候補数を、Ｎ１に削減する（ステップＳ５）。すなわち、ステップＳ５において、伝送容量が大きいインピーダンス候補インデックスをＮ１個抽出する。次に、ｉ＝１とし（ステップＳ６）、ｍ１＝、ｍ^１(1)、ｍ２＝１として、伝送容量Ｃ（ｍ１，ｍ２）を計算する（ステップＳ８）。
【００３９】
次に、ｍ２≦Ｍ−１であるかどうかを判定し（ステップＳ９）、ｍ２≦Ｍ−１でない場合は、ｍ２＝ｍ２＋１のように１を加算して（ステップＳ１０）、ステップＳ８に遷移する。一方、ステップＳ９において、ｍ２≦Ｍ−１である場合は、ｉ≦Ｎ１であるかどうかを判定し（ステップＳ１１）、ｉ≦Ｎ１でない場合は、ｉ＝ｉ＋１として（ステップＳ１２）、ステップＳ７に遷移する。一方、ステップＳ１１において、ｉ≦Ｎ１である場合は、伝送容量Ｃ（ｍ１，ｍ２）が最大となるｍ１，ｍ２を選定する。
【００４０】
なお、上記では伝送容量を指標としたがこれに限らず、スループットやパケット誤り率等の評価量を用いても良い。
【実施例２】
【００４１】
次に、４素子アンテナの場合の実施例について説明する。図３は、４素子アンテナの概略構成を示す図である。図３に示すように、基板上のアンテナ素子の配置から素子１と素子２のアンテナ間距離が離れており、インピーダンス制御結果が互いに大きく影響し合わないとする。そこで、アンテナを下記の３つのアンテナ群にグルーピングする。
・アンテナ群１：アンテナ１、アンテナ２
・アンテナ群２：アンテナ３
・アンテナ群３：アンテナ４
【００４２】
図４は、４素子アンテナの場合の動作例を示すフローチャートである。まず、アンテナ３とアンテナ４のインピーダンスをｍ３＝０、ｍ４＝０に固定し、アンテナ１、アンテナ２のインピーダンスをインデックス１からＭまで同時に変化させ、各インデックスでのＳＮＲを計算し、アンテナ１、アンテナ２それぞれでＳＮＲが大きくなるインピーダンス候補をＮ１個検出し、アンテナ１・アンテナ２（アンテナ群１）のインピーダンス候補の組み合わせ数をＮ１２に削減する。次に、アンテナ素子４のインピーダンスインデックスをｍ４＝０に固定し、Ｎ１２個のアンテナ１・アンテナ２のインピーダンスの組み合わせ候補それぞれに対して、アンテナ３のインピーダンス候補ｍ３を１からＭまで変化させた場合の伝送容量を計算し、アンテナ１・アンテナ２・アンテナ３のインピーダンスの組み合わせ候補数を伝送容量が大きいＮ２個に削減する。最後に、Ｎ２個のアンテナ１・アンテナ２・アンテナ３のインピーダンスの組み合わせ候補それぞれに対し、ｍ４を変化させた場合の伝送容量を計算し、最も伝送容量が大きくなるインピーダンス候補の組み合わせを検出し、同値に固定する。
【００４３】
すなわち、図４において、まず、各アンテナ１〜４のインピーダンス候補を、それぞれｍ１＝０，ｍ２＝０，ｍ３＝０，ｍ４＝０とし（ステップＳ２１）、次に、ＳＮＲ（ｍ１）、ＳＮＲ（ｍ２）を計算する（ステップＳ２２）。次に、ｍ１≦Ｍ−１であるかどうかを判定し（ステップＳ２３）、ｍ１≦Ｍ−１でない場合は、ｍ１＝ｍ１＋１，ｍ２＝ｍ２＋１として（ステップＳ２４）、ステップＳ２２に遷移する。
【００４４】
一方、ステップＳ２３において、ｍ１≦Ｍ−１である場合は、ｍ１、ｍ２の候補数を、それぞれＮ１個に削減する（ステップＳ２５）。このとき、アンテナ１とアンテナ２の候補数の組み合わせ数は、Ｎ１２となり、それぞれ、ｇ（１），ｇ（２），…ｇ（Ｎ１２）となる。次に、ｉ＝１として（ステップＳ２６）、ｍ３＝１とする（ステップＳ２７）。そして、伝送容量Ｃ（ｇ（ｉ）、ｍ３，ｍ４）を計算し（ステップＳ２８）、ｍ３≦Ｍ−１であるかどうかを判定する（ステップＳ２９）。ステップＳ２９において、ｍ３≦Ｍ−１でない場合は、ｍ３＝ｍ３＋１として（ステップＳ３０）、ステップＳ２８に遷移する。一方、ステップＳ２９において、ｍ３≦Ｍ−１である場合は、ｉ≦Ｎ１２であるかどうかを判定し（ステップＳ３１）、ｉ≦Ｎ１２でない場合は、ｉ＝ｉ＋１として（ステップＳ３２）、ステップＳ２７に遷移する。
【００４５】
一方、ステップＳ３１において、ｉ≦Ｎ１２である場合は、アンテナ１、アンテナ２、アンテナ３の組み合わせ候補数をＮ２に削減する（ステップＳ３３）。これにより、ｇ（２）（１），ｇ（２）（２），…ｇ（２）（Ｎ２）となる。次に、ｊ＝１として（ステップＳ３４）、ｍ３＝１とする（ステップＳ３５）。そして、伝送容量Ｃ（ｇ（２）（ｊ）、ｍ４）を計算し（ステップＳ３６）、ｍ４≦Ｍ−１であるかどうかを判定する（ステップＳ３７）。ステップＳ３７において、ｍ４≦Ｍ−１でない場合は、ｍ４＝ｍ４＋１として（ステップＳ３８）、ステップＳ３６に遷移する。一方、ステップＳ３７において、ｍ４≦Ｍ−１である場合は、ｊ≦Ｎ２であるかどうかを判定し（ステップＳ３９）、ｉ≦Ｎ２でない場合は、ｊ＝ｊ＋１として（ステップＳ４０）、ステップＳ３５に遷移する。一方、ステップＳ３９において、ｉ≦Ｎ２である場合は、伝送容量Ｃ（ｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４）が最大となるｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４を選定する。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態によれば、ＭＩＭＯ伝送を用いる通信システムにおいて、周辺環境やユーザ利用による通信端末の入力インピーダンス変化に高速に追従しかつ少ない処理量でインピーダンスの制御を行なうことができ、伝送性能の改善、端末の低消費電力化を実現できる。また、本制御手法の効果はアンテナ素子数が多い程顕著であり、素子数が増加の傾向にある将来の無線通信端末では非常に有用である。
【符号の説明】
【００４７】
１ａ〜１Ｋ アンテナ
２ インピーダンス調整部
３ａ〜３Ｋ 受信回路
４ 復調・復号部
５ チャネル推定部
６ 評価量計算部
７ 削減候補数決定部
８ インピーダンス制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナを備え、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）方式で無線通信を行なう無線通信装置であって、
伝搬路推定情報を用いて無線伝搬路の評価量を算出する評価量計算部と、
前記評価量に基づいて、前記アンテナ同士のインピーダンスの組み合わせ候補数を削減する削減候補数決定部と、
前記削減された候補数に対応する個数の前記アンテナ同士のインピーダンスの組み合わせを算出し、前記評価量に基づいて、いずれか一つのインピーダンスの組み合わせを選定するインピーダンス制御部と、
前記選定されたインピーダンスの組み合わせに基づいて、前記各アンテナのインピーダンスを調整するインピーダンス調整部と、を備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記削減候補数決定部は、前記評価量に基づいて、少なくとも一つのアンテナを含む複数のアンテナ群のそれぞれについて、前記アンテナ群同士のインピーダンスの組み合わせ候補数を削減し、
前記インピーダンス制御部は、前記削減された候補数に対応する個数の前記アンテナ群同士のインピーダンスの組み合わせを算出し、前記評価量に基づいて、いずれか一つのインピーダンスの組み合わせを選定し、
前記インピーダンス調整部は、前記選定されたインピーダンスの組み合わせに基づいて、前記各アンテナ群のインピーダンスを調整することを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記削減候補数決定部は、前記アンテナ同士の相関または前記アンテナ群同士の相関が高い場合は、前記候補数を大きくする一方、前記アンテナ同士の相関または前記アンテナ群同士の相関が低い場合は、前記候補数を小さくすることを特徴とする請求項１または請求項２記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記インピーダンス制御部は、第１のアンテナまたは第１のアンテナ群を選択し、前記第１のアンテナ以外のアンテナのインピーダンスまたは前記第１のアンテナ群以外のアンテナ群のインピーダンスを固定し、前記第１のアンテナまたは前記第１のアンテナ群の全インピーダンス候補を算出し、前記算出したインピーダンス候補から、伝送容量またはＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）が大きい順に前記候補数に対応する個数のインピーダンス候補を選定し、前記選定したインピーダンスそれぞれを固定したときの第２のアンテナまたは第２のアンテナ群のインピーダンス候補を算出することを特徴とする請求項１または請求項２記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記インピーダンス制御部は、前記同一のアンテナ群に属するアンテナのインピーダンスを同時に変化させることを特徴とする請求項２記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記アンテナ群は、通信を行なう際に対象となる周波数帯域内の素子間結合値またはアンテナ相関値が低い複数のアンテナから構成されることを特徴とする請求項２記載の無線通信装置。
【請求項７】
複数のアンテナを備え、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）方式で無線通信を行なう無線通信装置のインピーダンス制御方法であって、
伝搬路推定情報を取得し、前記取得した伝搬路推定情報を用いて無線伝搬路の評価量を算出するステップと、
前記評価量に基づいて、前記アンテナ同士のインピーダンスの組み合わせ候補数を削減するステップと、
前記削減された候補数に対応する個数の前記アンテナ同士のインピーダンスの組み合わせを算出し、前記評価量に基づいて、いずれか一つのインピーダンスの組み合わせを選定するステップと、
前記選定されたインピーダンスの組み合わせに基づいて、前記各アンテナのインピーダンスを調整するステップと、を少なくとも含むことを特徴とするインピーダンス制御方法。
【請求項８】
素子間結合値またはアンテナ相関値が低い複数のアンテナから複数のアンテナ群を構成し、
前記評価量に基づいて、前記各アンテナ群のそれぞれについて、前記アンテナ群同士のインピーダンスの組み合わせ候補数を削減し、
前記削減された候補数に対応する個数の前記アンテナ群同士のインピーダンスの組み合わせを算出し、前記評価量に基づいて、いずれか一つのインピーダンスの組み合わせを選定し、
前記選定されたインピーダンスの組み合わせに基づいて、前記各アンテナ群のインピーダンスを調整することを特徴とする請求項７記載のインピーダンス制御方法。
【請求項１】
複数のアンテナを備え、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）方式で無線通信を行なう無線通信装置であって、
伝搬路推定情報を用いて無線伝搬路の評価量を算出する評価量計算部と、
前記評価量に基づいて、前記アンテナ同士のインピーダンスの組み合わせ候補数を削減する削減候補数決定部と、
前記削減された候補数に対応する個数の前記アンテナ同士のインピーダンスの組み合わせを算出し、前記評価量に基づいて、いずれか一つのインピーダンスの組み合わせを選定するインピーダンス制御部と、
前記選定されたインピーダンスの組み合わせに基づいて、前記各アンテナのインピーダンスを調整するインピーダンス調整部と、を備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記削減候補数決定部は、前記評価量に基づいて、少なくとも一つのアンテナを含む複数のアンテナ群のそれぞれについて、前記アンテナ群同士のインピーダンスの組み合わせ候補数を削減し、
前記インピーダンス制御部は、前記削減された候補数に対応する個数の前記アンテナ群同士のインピーダンスの組み合わせを算出し、前記評価量に基づいて、いずれか一つのインピーダンスの組み合わせを選定し、
前記インピーダンス調整部は、前記選定されたインピーダンスの組み合わせに基づいて、前記各アンテナ群のインピーダンスを調整することを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記削減候補数決定部は、前記アンテナ同士の相関または前記アンテナ群同士の相関が高い場合は、前記候補数を大きくする一方、前記アンテナ同士の相関または前記アンテナ群同士の相関が低い場合は、前記候補数を小さくすることを特徴とする請求項１または請求項２記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記インピーダンス制御部は、第１のアンテナまたは第１のアンテナ群を選択し、前記第１のアンテナ以外のアンテナのインピーダンスまたは前記第１のアンテナ群以外のアンテナ群のインピーダンスを固定し、前記第１のアンテナまたは前記第１のアンテナ群の全インピーダンス候補を算出し、前記算出したインピーダンス候補から、伝送容量またはＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）が大きい順に前記候補数に対応する個数のインピーダンス候補を選定し、前記選定したインピーダンスそれぞれを固定したときの第２のアンテナまたは第２のアンテナ群のインピーダンス候補を算出することを特徴とする請求項１または請求項２記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記インピーダンス制御部は、前記同一のアンテナ群に属するアンテナのインピーダンスを同時に変化させることを特徴とする請求項２記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記アンテナ群は、通信を行なう際に対象となる周波数帯域内の素子間結合値またはアンテナ相関値が低い複数のアンテナから構成されることを特徴とする請求項２記載の無線通信装置。
【請求項７】
複数のアンテナを備え、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）方式で無線通信を行なう無線通信装置のインピーダンス制御方法であって、
伝搬路推定情報を取得し、前記取得した伝搬路推定情報を用いて無線伝搬路の評価量を算出するステップと、
前記評価量に基づいて、前記アンテナ同士のインピーダンスの組み合わせ候補数を削減するステップと、
前記削減された候補数に対応する個数の前記アンテナ同士のインピーダンスの組み合わせを算出し、前記評価量に基づいて、いずれか一つのインピーダンスの組み合わせを選定するステップと、
前記選定されたインピーダンスの組み合わせに基づいて、前記各アンテナのインピーダンスを調整するステップと、を少なくとも含むことを特徴とするインピーダンス制御方法。
【請求項８】
素子間結合値またはアンテナ相関値が低い複数のアンテナから複数のアンテナ群を構成し、
前記評価量に基づいて、前記各アンテナ群のそれぞれについて、前記アンテナ群同士のインピーダンスの組み合わせ候補数を削減し、
前記削減された候補数に対応する個数の前記アンテナ群同士のインピーダンスの組み合わせを算出し、前記評価量に基づいて、いずれか一つのインピーダンスの組み合わせを選定し、
前記選定されたインピーダンスの組み合わせに基づいて、前記各アンテナ群のインピーダンスを調整することを特徴とする請求項７記載のインピーダンス制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−８９９４９（Ｐ２０１２−８９９４９Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３３０２２（Ｐ２０１０−２３３０２２）
【出願日】平成２２年１０月１５日（２０１０．１０．１５）
【出願人】（０００２０８８９１）ＫＤＤＩ株式会社 (2,700)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１５日（２０１０．１０．１５）
【出願人】（０００２０８８９１）ＫＤＤＩ株式会社 (2,700)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]