無線通信装置及び無線通信システム
【課題】種々様々の通信相手に対応した効率のよい通信を確実に実現する。
【解決手段】通信開始前においてアンテナ１０１Ａ〜Ｆ全体による指向性を所定の初期状態とし、この初期状態において他の無線通信装置３０１と通信を行ったその初期通信内容に応じ、その後の当該他の無線通信装置３０１との通信における使用アンテナ本数、通信方式等の通信条件を設定する。これにより、ＭＩＭＯ通信を実現可能な性能を備えていながらも、他の無線通信装置３０１との初期通信内容によっては当該ＭＩＭＯ方式の通信にはこだわらず、当該他の無線通信装置３０１に合致した通信態様で無線通信を実行することができる。
【解決手段】通信開始前においてアンテナ１０１Ａ〜Ｆ全体による指向性を所定の初期状態とし、この初期状態において他の無線通信装置３０１と通信を行ったその初期通信内容に応じ、その後の当該他の無線通信装置３０１との通信における使用アンテナ本数、通信方式等の通信条件を設定する。これにより、ＭＩＭＯ通信を実現可能な性能を備えていながらも、他の無線通信装置３０１との初期通信内容によっては当該ＭＩＭＯ方式の通信にはこだわらず、当該他の無線通信装置３０１に合致した通信態様で無線通信を実行することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多入力多出力（ＭＩＭＯ：Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）方式の無線通信システムに使用可能な無線通信装置及びこれを備えた無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信を介した情報伝送方式において、送信側及び受信側の双方に複数のアンテナを設け、無線伝送路（チャネル）を介した多入力多出力系を構成するＭＩＭＯ方式が注目を集めている。Ｍ個の送信アンテナとＮ個の受信アンテナとで通信を行う場合、送受信間のチャネル応答はＮ×Ｍの行列Ａで表される。この行列Ａは、さらに相関行列ＡＡＨ及びＡＨＡ（上付添字Ｈは複素共役転置）の固有値と、それぞれに対応する固有ベクトルとを用いて分解することができる（特異値分解）。この場合、マルチパス環境下にあるＭＩＭＯ方式では、ｍｉｎ（Ｍ，Ｎ）本の独立なチャネルを持つことができるので、送信・受信アンテナ数を増やすことで空間の利用性を高めることができる。なお、このときのＭＩＭＯ方式の伝送性能は、上記相関行列の固有値を用いることでチャネル特性が求められることにより、把握することができる。
【０００３】
このようなＭＩＭＯ方式の無線通信装置として、例えば特許文献１記載の技術が既に提唱されている。この従来技術による無線通信装置では、重み付け制御手段が、固有値のばらつきを小さくするようなチャネル行列を算出し、そのチャネル行列に現在のチャネル行列が近づくように適応アレーアンテナの指向性を制御することにより、通信路容量の向上を図っている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−４５３５１号公報（段落番号００３７〜００５５、図９〜図１１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術による無線通信装置では、周波数当たりの最大信号伝送速度を定めるシャノンの通信路容量のうち、実際の通信に利用することができる通信路容量を向上させることに主眼をおくものである。重み付け制御手段によって固有値のばらつきを小さくすることで、それらの固有値に対応する通信路容量のばらつきも小さくし、結果として、全ての固有値に対応する通信路容量を実際の通信に有効に利用することができる。
【０００６】
ところで、近年の携帯電話の急速な普及と通信方式における技術革新、ＯＡ機器・オフィス機器のモバイル化の一層の進展、無線ＬＡＮを活用したパソコン環境のネットワーク化等の背景の下、上記のようなＭＩＭＯ方式対応の無線通信装置であっても、どのような通信相手であっても常にＭＩＭＯ方式の通信を試みるのが最良であるとは限らない。例えば、ユーザの種々雑多なニーズに対応し、伝送したいデータがテキストのみのメールであるのか、画像であるのか、楽曲であるのか、あるいは必要とされる伝送レートがどれだけなのか等によって、当該通信に対しＭＩＭＯ方式、通常の適応アレー方式、ダイバーシチ方式等のいずれの通信方式とするのが最も効率がよいかは異なる。また無線通信装置に備えた複数のアンテナのうちいくつを使用し通信を行うか等についても同様である。さらに、通信相手のアンテナが１つの素子のみを備えているのか、ＭＩＭＯ方式の通信が可能な複数の素子を備えているのかによっても、それら通信方式やアンテナ個数の選択・制御の最適態様は異なってくる。
【０００７】
上記従来技術では、通信相手に関係なく常時ＭＩＭＯ方式の通信を行うようになっているため、種々様々の通信相手に対応した効率のよい通信を確実に実現するのは困難であった。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題には、上記した問題が一例として挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、多入力多出力方式の無線通信システムに使用可能な無線通信装置であって、ｍを２以上の整数として、複数のアンテナ素子をそれぞれ有するｍ個のアンテナと、これらｍ個のアンテナ全体で実現する指向性を、所定の初期状態となるように各アンテナを制御する初期制御手段と、この初期制御手段で実現した前記初期状態における他の無線通信装置との初期通信内容に応じて、当該他の無線通信装置との通信における通信条件を設定する通信条件制御手段とを有する。
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１１記載の発明は、無線送信装置及び無線受信装置を備え、多入力多出力方式の通信が可能な無線通信システムであって、前記無線送信装置及び前記無線受信装置の少なくとも一方が、ｍを２以上の整数としたとき、誘電体に封入又は装荷され互いに所定の間隔に配置された複数のアンテナ素子をそれぞれ有するｍ個のアンテナと、これらｍ個のアンテナ全体で実現する指向性を、所定の初期状態となるように各アンテナを制御する初期制御手段と、この初期制御手段で実現した前記初期状態における他の無線通信装置との初期通信内容に応じて、当該他の無線通信装置との通信における通信条件を設定する通信条件制御手段とを有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態の無線通信装置を備えた無線通信システムの全体概略を表すシステム構成図である。
【００１３】
図１に示す無線通信システムＳにおいて、本実施形態の無線通信装置１は、複数の（この例では６つの）アンテナ１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄ，１０１Ｅ，１０１Ｆと、これらアンテナ１０１Ａ〜Ｆの動作を制御する全体制御部２００とを有している。無線通信装置１は、詳細を後述するように多入力多出力方式（ＭＩＭＯ：Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）によりアンテナ１０１Ａ〜Ｆを介し通信可能に構成されており、全体制御部２００の制御に基づき、アンテナ１０１Ａ〜Ｆのうち少なくとも１つを用いて他の無線通信装置３０１と通信を行う。
【００１４】
図２は、図１に示したアンテナ１０１Ａの詳細構造を表す斜視図であり、図３は、これらアンテナ１０１Ａの制御系を説明するための説明図である。これら図２及び図３において、アンテナ１０１Ａは、例えばポリカーボネートからなる誘電体基板１１０と、この誘電体基板１１０の上面の略全面上に形成された接地導体１１１と、この接地導体１１１上に略円柱形状に形成された誘電体１２０と、接地導体１１１とは電気的に絶縁された状態で誘電体１２０中に埋設するように形成された複数の（この例では７本の）アンテナ素子Ｐとを備えている。
【００１５】
アンテナ素子Ｐは、長手方向が接地導体１１１の平面に対して垂直となるモノポール素子を構成しており、１本の給電アンテナ素子Ｐ０（給電素子）と、少なくとも１本（この例では６本）の無給電アンテナ素子Ｐ１〜Ｐ６（無給電素子）とから構成される。
【００１６】
給電アンテナ素子Ｐ０は、接地導体１１１とは電気的に絶縁され、かつ誘電体１２０に埋設された円柱形状の放射素子１０６を備えている。この放射素子１０６の一端には信号線が接続されており、これによって制御装置２００から給電される無線信号がＲＦ回路２９０（後述）を介し給電アンテナ素子Ｐ０に給電され放射されるようになっている。
【００１７】
無給電アンテナ素子Ｐ１〜Ｐ６は、給電アンテナ素子Ｐ０を中心として互いに所定間隔でこの例では略円形形状となるように配置されている。各無給電アンテナ素子Ｐ１〜Ｐ６は、接地導体１１１と電気的に絶縁され誘電体基板１１０及び誘電体１２０を鉛直方向に貫通するように配設された略円柱形状の非励振素子１０７を備えている。各非励磁素子１０７の一端は、所定のリアクタンス値を有する（例えば可変容量ダイオードからなる）可変リアクタンス素子１３０と、誘電体基板１１０を鉛直方向に貫通して充填形成されてなるスルーホール導体１１４とを介し、接地導体１１１に対して高周波的に接地されている。
【００１８】
このとき、上記放射素子１０６と上記非励振素子１０７の長手方向の長さは実質的に同一であるが、例えば、可変リアクタンス素子１３０がインダクタンス性（Ｌ性）を有するときは、可変リアクタンス素子１３０は延長コイルとなり、無給電アンテナ素子Ｐ１〜Ｐ６の電気長が給電アンテナ素子Ｐ０に比較して長くなり、反射器として働く。一方、例えば、可変リアクタンス素子１３０がキャパシタンス性（Ｃ性）を有するときは、可変リアクタンス素子１３０は短縮コンデンサとなり、無給電アンテナ素子Ｐ１〜Ｐ６の電気長が給電アンテナ素子Ｐ０に比較して短くなり、導波器として働く。すなわち、可変リアクタンス素子１３０に印加する制御電圧を変化させる可変リアクタンス素子１３０におけるリアクタンス値を変化させることにより、非励振素子１０７を備えた無給電アンテナ素子Ｐ１の電気長を給電アンテナ素子Ｐ０に比較して変化させ、当該アンテナ１０１Ａの水平面指向特性を変化させることができる。
【００１９】
なお、以上はアンテナ１０１Ａを例にとって説明を行ったが、その他のアンテナ１０１Ｂ〜１０１Ｆについても同等の構成となっており、同様の制御が行われる。
【００２０】
図４は、図１に示した制御装置２００の詳細構成を表す機能ブロック図であり、図５は、そのうち送信側に係る機能の詳細構成を表す機能ブロック図であり、図６は、図４のうち受信側に係る機能の詳細構成を表す機能ブロック図である。
【００２１】
これら図４、図５、及び図６において、制御装置２００は、ｍ個（この例ではｍ＝６）のアンテナ１０１の給電アンテナ素子Ｐ０それぞれに１つずつ接続され送受信共通に設けられるＲＦ回路（又は更にＩＦ回路でよいを介してもよい）２９０と、ｍ個のアンテナ１０１からの受信信号それぞれに対応してｍ個設けられ各受信信号をのアナログ−デジタル変換するＡ／Ｄ変換器２４１帯域制限を行うＬＰＦ２４２及び低周波成分を除去するＬＰＦ２４２アナログ−デジタル変換するＡ／Ｄ変換器２４１と、これらｍ個のＬＰＦ２４２Ａ／Ｄ変換機２４１からの信号が入力され、それら受信信号に対し所定の受信指向性制御処理を行う（例えばＩ成分及びＱ成分の複素数に対応したデジタルフィルタからなる）受信側デジタル指向性制御部２５０（給電側制御手段）このＡ／Ｄ変換器２４１からの受信信号を入力して復調等の処理を行う周波数変換部３００と、この受信側デジタル指向性制御部２５０からの受信信号を入力して復調等の処理を行う受信側信号処理部２６０それら受信信号に対し所定の受信指向性制御処理を行う（例えばＩ成分及びＱ成分の複素数に対応したデジタルフィルタからなる）受信側デジタル指向性制御部２５０（給電側制御手段）と、受信側信号処理部２６０における処理エラーの発生を監視するエラー状態監視回路２０４と、このエラー状態監視回路２０４の監視結果に応じて受信側信号処理部２６０で復調された信号の選択を行う選択回路２７０と、その選択回路２７０で選択された信号（復調波）を所定の公知の手法により復号する復号部２７１と、その復号部２７１により復号された復号信号を解釈して通信相手よりアンテナ１０１で受信した受信データ（情報信号）を読み出す返答ビット列解釈部２７２とを有する。
【００２２】
また、制御装置２００はさらに、アンテナ１０１から送信するための送信データに対応するコマンドビット列を生成するコマンドビット列生成部２７４と、そのコマンドビット列生成部２７４から出力されたデジタル信号を所定の手法により符号化する符号化部２７３と、この符号化部２７３により符号化された信号が入力され変調等の所定の処理がなされる送信側信号処理部２１０と、この送信側信号処理部２１０からの信号に対し送信指向性制御処理を行う（例えばＩ成分及びＱ成分の複素数に対応したデジタルフィルタからなる）送信側デジタル指向性制御部２２０（給電側制御手段）と、ｍ個のアンテナ１０１への送信信号それぞれに対応してｍ個設けられデジタル−アナログ変換後上記ＲＦ回路２９０へ出力するＤ／Ａ変換器２３２と、ｍ個（この例ではｍ＝６）のアンテナ１０１それぞれの複数個（この例では６個）の無給電アンテナ素子Ｐ１〜Ｐ６を用いた所定の指向性制御処理を行うためのアナログ指向性制御部２８０（無給電側制御手段）と、ｍ個のアンテナ１０１への送信信号それぞれに対応してｍ個設けられアナログ指向性制御部２８０からの信号をデジタル−アナログ変換後各アンテナ１０１の無給電アンテナ素子Ｐ１〜Ｐ６へ制御電圧を出力するＤ／Ａ変換器２９２と、上記受信側デジタル指向性制御部２５０、送信側デジタル指向性制御部２２０、アナログ指向性制御部２８０等の全体各部を制御する全体制御部２０１とを有する。
【００２３】
送信側信号処理部２１０には、アンテナ１０１の個数ｍ（上記の例ではｍ＝６）に対応してｍ系統が設けられており、このｍ系統に共通のものとして、例えば関数テーブルに所定サンプリング点において各位相に対応するように記憶されたサンプリング値をもとに通信相手への送信信号（搬送波）Ｆcを形成するデジタル信号（例えば正弦波をサンプリングした信号）を出力する送信デジタル信号出力部２１３が１つ備えられている。
【００２４】
また、ｍ系統のそれぞれには、符号化部２０３により符号化された情報信号（データ）に基づき、上記送信デジタル信号出力部２１３からの搬送波Ｆcを変調し送信情報とするための変調信号を出力する（たとえばＧＦＳＫ変調してＩ成分及びＱ成分を生成する）変調部（乗算器）２１２−０，２１２−１，‥，２１２−ｎと、これら乗算器２１２−０，２１２−１，‥，２１２−ｎそれぞれからの信号のうちＩ成分及びＱ成分のうち所定の周波数の信号をそれぞれ通過させるＢＰＦ２１１ａ０，２１１ｂ０，２１１ａ１，２１１ｂ１，‥，２１１ａｎ，２１１ｂｎとを備えている。
【００２５】
また送信側デジタル指向性制御部２２０も上記に対応してｍ系統設けられており、各系統は、上記ＢＰＦ２１１ａ０，２１１ｂ０，２１１ａ１，２１１ｂ１，‥，２１１ａｎ，２１１ｂｎを経てそれぞれ合成された合成信号に関し、全体制御部２０１からの対応する係数（位相制御信号）Ｃ10，Ｃ11，‥，Ｃ1n等に基づき所定の送信指向性を得るための重み付けを行う合計ｎ＋１個（この例ではｎ＝６）の係数乗算器２２１ａ０，２２１ａ１，‥，２２１ａｎと、これらｎ＋１個の係数乗算器２２１ａ０〜ａｎからの出力を合成する加算器２２２とをそれぞれ備えている。各系統の加算部２２２からの出力は前述のＤ／Ａ変換器２３２、ＲＦ回路２９０をそれぞれ介して対応するアンテナ１０１の給電アンテナ素子Ｐ０に供給される。
【００２６】
受信側信号処理部２６０には、上記同様にｍ系統が設けられており、各系統は、上記Ａ／Ｄ変換器２４１より出力された重み付け後の受信信号に含まれる複素数のＩ成分とＱ成分に対し、互いに直交するデジタル信号ｂｉｔ列をそれぞれ乗算してＩ−Ｑ直交復調（直交検波）を行う合計ｎ＋１対（この例ではｎ＝６）の係数乗算器２６１ａ，２６１ｂと、これらｎ＋１対の係数乗算器２６１ａ，２６１ｂからの出力を合成し所定のフィルタリングを行うＦＩＲフィルタ部２６２とをそれぞれ備えている。
【００２７】
受信側デジタル指向性制御部２５０には、上記同様、アンテナ１０１の個数ｍ（上記の例ではｍ＝６）に対応してｍ系統が設けられており、各系統は、ＦＩＲ２６２より出力された受信信号に関し、全体制御部２０１からの対応する係数（位相制御信号）Ｄ10，Ｄ11，‥，Ｄ1n等に基づき所定の送信指向性を得るための重み付けを行う合計ｎ＋１個（この例ではｎ＝６）の係数乗算器２５１−０，２５１−１，‥，２５１−ｎと、これらｎ＋１個の係数乗算器２５１−０〜２５１−ｎからの出力を合成する加算器２５２とをそれぞれ備えている。
【００２８】
このとき、受信側信号処理部２６０のｍ系統のそれぞれには（たとえば加算器２５２に接続して）図示しない誤り検出器（ＣＲＣ検出器等）が接続されており、エラー状態監視回路２０４は受信側信号処理部２６０の各誤り検出器から供給される誤り検出信号に応じて、選択回路２７０に選択指令信号を出力する（なお、エラー状態監視回路２０４は上記検出信号に応じた監視結果をエラーフラグ等の情報として全体制御部２０１にも出力する）。この選択指令信号は、誤り検出器において正常な検出結果を出力した系統の出力を選択するように指示するものであり、選択回路２７０は、各系統の信号のうち、上記選択指令信号に対応した信号を選択して復号部２７１へ出力する。
【００２９】
このようにして各系統の加算器２５２からの出力は選択回路２７０で選択された後、復号部２７１で復号化され、さらに返答Ｂｉｔ列解釈部２７２で解釈されて受信情報として取り出される。これにより、他の無線通信装置３０１等、通信相手との通信後、当該通信相手が本実施形態の無線通信装置１に対しどのような通信を要求しているか、すなわち、当該他の無線通信装置３０１のアンテナ（素子）数や、相手方ユーザのアプリケーション（通信内容が画像であるか、音声であるか、テキストのみのファイルであるか、メールであるか等）や、どの程度のデータ転送時間・リアルタイム性・電力・ユーザ希望優先順位等を要求しているか、等を情報として全体制御部２０１で取得することができる。
【００３０】
なお、受信側信号処理部２６０の各系統にはまた、図示しないＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）回路が設けられており、このＲＳＳＩ回路の検出信号「ＲＳＳＩ」が受信信号強度（受信電界強度）情報として全体制御部２０１に入力されるようになっている。
【００３１】
図７は、本実施形態の無線通信装置１の制御装置２００に備えられた全体制御部２０１が実行する制御手順を表すフローチャートである。図７において、まずステップＳ５で、全（この例では６個の）アンテナ１０１よる総指向性が略無指向性となるように初期設定処理を行う。具体的には、例えばアナログ指向性制御部２８０に制御信号を出力し全（この例では６個の）アンテナ１０１それぞれにおける無給電アンテナ素子Ｐ１〜Ｐ６による指向性をある所定値（所定方向）に設定する（後述の図８参照）とともに、受信側デジタル指向性制御部２５０への前述の制御係数Ｄ10〜Ｄmn及び送信側デジタル指向性制御部２２０への前述の制御係数Ｃ10〜Ｄmnを所定の値に設定し、これによって、すべてのアンテナ１０１による総指向性が略全方向に対して略無指向性となるように初期設定制御を行う。このとき、隣り合う各アンテナ１０１の指向性（領域）が互いに重なり合うように制御する（図８参照）。なお、これら初期設定値は、操作者が（又は工場出荷時に）適宜に設定できるようにしても良い。
【００３２】
その後、ステップＳ１０に移り、ステップＳ５で設定した初期設定の下、コマンドビット列生成部２７４、符号化部２７３、送信側信号処理部２１０、送信側デジタル指向性制御部２２０をそれぞれ制御してアンテナ１０１よりビーコン信号を送信し、待ち受け状態で待機する。図８は、この初期設定後の待受け待機状態における電波放射態様を模式的に表す説明図である。前述のように、隣り合う各アンテナ１０１の指向性（領域）が互いに重なり合うようになっている。
【００３３】
そして、ステップＳ２０において、上記ビーコン信号に対応して他の無線通信装置３０１等の通信相手からの応答信号が受信側デジタル指向性制御部２５０、受信側信号処理部２６０で受信され、選択回路２７０、復号部２７１を介して返答Ｂｉｔ列解釈部２７２にてエラーなく受信されたかどうかを判定する。応答信号の受信が全くなかったか、受信されてもエラーが生じていた場合（エラー状態監視回路２０４からのエラーフラグ等により検知）にはこの判定が満たされず、ステップＳ１０に戻って引き続き待ち受け状態を継続する。
【００３４】
他の無線通信装置３０１等からの応答信号がエラーなく受信された場合、ステップＳ２０の判定が満たされ、ステップＳ１００に移る。ステップＳ１００では、上記受信された応答信号の解釈結果（受信結果）より、当該他の無線通信装置３０１との通信内容の確認（他の無線通信装置３０１等のアンテナ素子の個数、要求される伝送レート、受信強度等の各種情報の確認）及びこれに対応して本無線通信装置１側での通信条件設定処理が行われる。
【００３５】
図９は、このステップＳ１００の詳細手順を表すフローチャートである。まずステップＳ１０５で、上記応答信号の受信結果に基づき、通信相手である他の無線通信装置３０１等のアンテナ素子数が１個かどうかが判定される。他の無線通信装置３０１が２個以上でなく１個のアンテナ素子のみを備えていた場合には判定が満たされ、ステップＳ１１０に移る。
【００３６】
ステップＳ１１０では、上記受信結果に基づき、他の無線通信装置３０１から要求されている伝送レート（伝送速度）が比較的高いかどうかを判定する（例えば所定のしきい値との大小を比較すればよい）。要求伝送レートが比較的低い場合には、判定が満たされずステップＳ１１５に移る。
【００３７】
ステップＳ１１５では、上記受信結果に基づき、他の無線通信装置３０１からの応答信号受信時の受信信号強度（上記ＲＳＳＩ回路により検出）が比較的大きいかどうかを判定する（例えば所定のしきい値との大小を比較すればよい）。受信信号強度が比較的大きい場合は判定が満たされてステップＳ１２０に移り、ｍ個（この例ではｍ＝６）のアンテナ１０１のうち例えば当該受信信号強度が最大である（あるいはエラー率が最も低いものでもよい）１つのアンテナ１０１を用い、当該アンテナ１０１が備えている指向性（ステップＳ５で所定方向に設定）はそのままで引き続き他の無線通信装置３０１との通信を行うように各部へ制御信号を出力する。一方、受信信号強度が比較的小さい場合はステップＳ１１５の判定が満たされずステップＳ１２５に移り、ｍ個（この例ではｍ＝６）のアンテナ１０１のうち例えば当該受信信号強度が最大である（あるいはエラー率が最も低いものでもよい）１つのアンテナ１０１を用い、当該アンテナ１０１が備えている指向性（ステップＳ５で所定方向に設定）を略全方向に略無指向性として他の無線通信装置３０１との通信を行うように送信側デジタル指向性制御部２２０、受信側デジタル指向性制御部２５０やアナログ指向性制御部２８０等に制御信号を出力する。
【００３８】
一方、ステップＳ１１０で、他の無線通信装置３０１から要求されている伝送レート（伝送速度）が比較的高かった場合には、判定が満たされステップＳ１３０に移る。ステップＳ１３０では、前述のステップＳ１１５と同様、他の無線通信装置３０１からの応答信号受信時の受信信号強度が比較的大きいかどうかを判定する。受信信号強度が比較的大きい場合は判定が満たされてステップＳ１３５に移り、ｍ個（この例ではｍ＝６）のアンテナ１０１のうち例えば所定の（例えば受信信号強度が大きい又はエラー率が低い）Ｎ本（但しＮ≦ｍ）のアンテナ１０１を用いて公知のダイバーシチ制御を行うように各部へ制御信号を出力する。一方、受信信号強度が比較的小さい場合はステップＳ１３０の判定が満たされずステップＳ１４０に移り、ｍ個（この例ではｍ＝６）のアンテナ１０１のうち例えば所定の（例えば受信信号強度が大きい又はエラー率が低い）Ｎ本（Ｎ≦ｍ）のアンテナ１０１を用い、公知の適応アレー制御を行うように送信側デジタル指向性制御部２２０、受信側デジタル指向性制御部２５０やアナログ指向性制御部２８０等に制御信号を出力する。
【００３９】
また、ステップＳ１０５において、通信相手である他の無線通信装置３０１等のアンテナ素子数が２個以上であった場合には判定が満たされず、ステップＳ１４５に移る。ステップＳ１４５では、上記ステップＳ１１０と同様、上記受信結果に基づき、他の無線通信装置３０１から要求されている伝送レート（伝送速度）が比較的高いかどうかを判定する。要求伝送レートが比較的低い場合には、判定が満たされず前述のステップＳ１３０に移り、以降前述と同様の手順を行う。要求伝送レートが比較的高い場合には、ステップＳ１５０に移り、ｍ個（この例ではｍ＝６）のアンテナ１０１のうち例えば所定の（例えば受信信号強度が大きい又はエラー率が低い）Ｎ本（Ｎ≦ｍ）のアンテナ１０１を用い、公知の多入力多出力（ＭＩＭＯ：Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）方式の通信を行うように送信側デジタル指向性制御部２２０、受信側デジタル指向性制御部２５０やアナログ指向性制御部２８０等に制御信号を出力する。
【００４０】
なお、以上は、アンテナ素子本数の大小、要求伝送レートの高低、受信信号強度の大小によって通信条件を種々設定する場合を例にとって説明したが、これに限られず、受信信号から取得できるその他の情報、例えば、相手方ユーザのアプリケーション（通信内容が画像であるか、音声であるか、テキストのみのファイルであるか、メールであるか等）や、どの程度のデータ転送時間・リアルタイム性・電力・ユーザ希望優先順位等を要求しているか等に基づき、上記通信条件を設定してもよい。
【００４１】
以上のようにしてステップＳ１２０、ステップＳ１２５、ステップＳ１３５、ステップＳ１４０、ステップＳ１５０が終了したら、ステップＳ１５５に移り、ｍ本のアンテナ１０１のうち、それらステップＳ１２０、ステップＳ１２５、ステップＳ１３５、ステップＳ１４０、ステップＳ１５０で使用するもの以外の残りのアンテナ１０１による総指向性が略無指向性となるように上記ステップＳ５と同様の処理を行う。なお、これら残りのアンテナ１０１の通信動作を停止させるようにしてもよい。ステップＳ１５５が完了するとこのルーチンを終了する。
【００４２】
図７に戻り、上記ステップＳ１００が終了すると、ステップＳ２５に移り、上記ステップＳ１００において前述した通信条件設定の下で、コマンドビット列生成部２７４、符号化部２７３、送信側信号処理部２１０、送信側デジタル指向性制御部２２０をそれぞれ制御してアンテナ１０１より信号を送信し、他の無線通信装置３０１との通信を開始する。
【００４３】
図１０、図１１は、このとき実行される他の無線通信装置３０１との通信態様を模式的に表す説明図である。図１０は、他の無線通信装置３０１のアンテナ素子の数が１つであって、要求伝送レートが低くかつ受信信号強度が大きく、ステップＳ１２０において設定が行われた結果、１つのアンテナ１０１で当該アンテナ１０１が備えている指向性（ステップＳ５で所定方向に設定）はそのままで引き続き他の無線通信装置３０１との通信が行われている状態の一例を表している。
【００４４】
一方、図１１は、他の無線通信装置３０１のアンテナ素子の数が１つであって、要求伝送レートが高くかつ受信信号強度が小さく、ステップＳ１４０において設定が行われた結果、Ｎ本（この例ではＮ＝２）のアンテナ１０１Ｅ，１０１Ｆで適応アレー制御により当該他の無線通信装置３０１に対し（送信又は受信）感度が最大となるように制御されつつ通信が行われている状態の一例を表している。
【００４５】
また、他の無線通信装置３０１のアンテナ素子の数が２つ以上であって、要求伝送レートが高い場合はステップＳ１５０においてＮ本のアンテナ１０１を用いてＭＩＭＯ通信が行われるが、図１２は、このＭＩＭＯ通信の挙動を概念的に表す概念的説明図である。なお、この図では、図示を明確化するために、本実施形態の無線通信装置１におけるアンテナ１０１の数を３つとし、またその通信相手である他の無線通信装置３０１も、本実施形態と同様の構成を備えているものとして図示している。図示のように無線通信装置１の３個の送信アンテナ１０１と他の無線通信装置３０１の３個の受信アンテナ１０１とで通信を行う場合、送受信間のチャネル応答は３×３の行列で表される。この場合、マルチパス環境下にあるＭＩＭＯ通信においては図示のように３×３＝９本の伝送路（チャネル）を、固有値変換により仮想的に３本の独立なチャネルとすることができるので、空間の利用性を高めることができる。
【００４６】
図７に戻り、以上のようにしてステップＳ２５が終了すると、ステップＳ３０に移り、操作者から通信終了指示があったかどうかを判定する。無線通信装置１に備えられた図示しない操作手段を介し、操作者等による無線通信停止指示がなされた場合にはこの判定が満たされ、フローを終了する。停止指示があるまではこの判定が満たされず、ステップＳ３５に移る。
【００４７】
ステップＳ３５では、上記ステップＳ１０と同様、ビーコン信号を送信し待受け状態とする。この際、ステップＳ１２０、ステップＳ１２５、ステップＳ１３５、ステップＳ１４０、ステップＳ１５０で設定した１〜Ｎ本のアンテナはすでに他の無線通信装置３０１との通信において使用しているので、例えばそれ以外の残りのアンテナ１０１のみを用いて上記ビーコン信号を送信すればよい。
【００４８】
その後、ステップＳ３５に移り、前述のステップＳ２０と同様、上記ビーコン信号に対応してさらに他の無線通信装置３０２等の通信相手が出現し、それからの応答信号が受信側デジタル指向性制御部２５０、受信側信号処理部２６０で受信され、選択回路２７０、復号部２７１を介して返答Ｂｉｔ列解釈部２７２にてエラーなく受信されたかどうかを判定する。応答信号の受信が全くなかったか、受信されてもエラーが生じていた場合にはこの判定が満たされず、ステップＳ２５に戻って同様の手順を繰り返す。
【００４９】
さらに他の無線通信装置３０２等からの応答信号がエラーなく受信された場合、ステップＳ４０の判定が満たされ、ステップＳ２００に移る。ステップＳ１００では、上記ステップＳ１００と同等の処理が行われ、上記受信された応答信号の解釈結果（受信結果）より、当該さらに他の無線通信装置３０２との通信内容の確認（アンテナ素子の個数、要求される伝送レート、受信強度等の各種情報の確認）及びこれに対応して本無線通信装置１側での通信条件設定処理が行われる。その詳細は、例えばステップＳ１００と同様、図１０に示したもので足りるので説明を省略する。
【００５０】
上記ステップＳ２００が終了すると、ステップＳ４５に移り、前述のステップＳ２５と同様、上記ステップＳ２００において前述した通信条件設定の下で、コマンドビット列生成部２７４、符号化部２７３、送信側信号処理部２１０、送信側デジタル指向性制御部２２０をそれぞれ制御してアンテナ１０１より信号を送信し、上記さらに他の無線通信装置３０２との通信を開始する。
【００５１】
図１３は、このとき実行されるさらに他の無線通信装置３０２との通信態様を模式的に表す説明図である。図１３は、既にアンテナ１０１Ｅ，１０１Ｆによって１つのアンテナ素子を備えた他の無線通信装置３０１との通信を適応アレー方式で行っているときに、さらに他の無線通信装置３０２が出現し、その他の無線通信装置３０２のアンテナ素子の数が２つであって要求伝送レートが高く、図１０のステップＳ１５０において設定が行われた結果、（例えば通信に供されていないアンテナ１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄのうち受信電力の一番大きいもの及びそれに次ぐものとして選択された）アンテナ１０１Ｂ，１０１Ｃを用いて当該さらに他の無線通信装置３０２との間にＭＩＭＯ方式による通信が開始された状態の例を表している。
【００５２】
図７に戻り、以上のようにしてステップＳ４５が終了すると、ステップＳ４０に戻り、同様の手順を繰り返す。
【００５３】
図１４は、以上のような構成の本実施形態の無線通信装置１の実際の適用例を表した図である。図１４において、この例では、自動車ＡＭの室内前方にあるインナーパネルＩＰのハンドルＳＷと反対側（助手席側）に無線通信装置１が設けられ、また室内後方（後部座席側）には図示しないアンテナを備えたテレビＣＴ（前述の他の無線通信装置３０１等に相当）が設けられている。そして、無線通信装置１の複数のアンテナ１０１とテレビＣＴとの間で通信が行われるとともに、他の複数のアンテナ１０１と地上側の基地局ＢＰ（前述の他の無線通信装置３０１等に相当。あるいは人工衛星等でもよい）との間で通信が行われている。このとき無線通信装置１は無線送信装置又は無線受信装置として機能しており、これら無線通信装置１，３０１，３０１で無線通信システムＳが構成されている。
【００５４】
図１５は、本実施形態の無線通信装置１の別の適用例を表した図である。図１５において、この例では、２台の自動車ＡＭ，ＡＭそれぞれに、上記図１４と同様、インナーパネルＩＰに無線通信装置１が設けられている。そして、それら２つの無線通信装置１，１どうしの間で例えば複数のアンテナ１０１を用いて通信（いわゆる車々間通信）が行われている。この場合、一方の無線通信装置１に着目すれば、他方の無線通信装置１は前述した他の無線通信装置３０１に相当し、これら無線通信装置１，３０１で無線通信システムＳが構成されている。また無線通信装置１は無線送信装置又は無線受信装置として機能している。
【００５５】
以上において、無線通信装置１の制御装置２００に備えられた全体制御部２０１が実行する図７に示したフローのステップＳ５が、各請求項記載の、ｍ個のアンテナ全体で実現する指向性を、所定の初期状態となるように各アンテナを制御する初期制御手段を構成する。また、ステップＳ１００が、この初期制御手段で実現した初期状態における他の無線通信装置との初期通信内容に応じて、当該他の無線通信装置との通信における通信条件を設定する通信条件制御手段を構成する。
【００５６】
また、図１０に示したフローのステップＳ１２０、ステップＳ１２５、ステップＳ１３５、ステップＳ１４０、及びステップＳ１５０が、通信条件として、通信方式を、多入力多出力方式、又は適応アレー方式、若しくはダイバーシチ方式のいずれかの通信方式に制御する通信方式制御手段を構成するとともに、通信条件として、使用する前記アンテナの個数をＮに設定するアンテナ数制御手段をも構成する。
【００５７】
また、ステップＳ１５５が、通信条件として、アンテナ数制御手段の設定したアンテナの個数に基づき、それ以外の残余の各アンテナにおける複数のアンテナ素子による指向性を所定の態様に制御する指向性制御手段を構成する。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態における無線通信装置１は、多入力多出力方式の無線通信システムＳに使用可能な無線通信装置１であって、ｍを２以上の整数として、複数のアンテナ素子Ｐ０〜Ｐ６をそれぞれ有するｍ個のアンテナ１０１と、これらｍ個のアンテナ１０１全体で実現する指向性を、所定の初期状態となるように各アンテナを制御する初期制御手段（この例では全体制御部２０１が実行するステップＳ５）と、この初期制御手段Ｓ５で実現した初期状態における他の無線通信装置３０１との初期通信内容に応じて、当該他の無線通信装置３０１との通信における通信条件を設定する通信条件制御手段（この例では全体制御部２０１が実行するステップＳ１００）とを有することを特徴とする。
【００５９】
本実施形態の無線通信装置１においては、通信開始前においてまず初期制御手段Ｓ５が複数の（この例では６個の）アンテナ１０１Ａ〜Ｆ全体による指向性を所定の初期状態とする。そして、この初期状態において他の無線通信装置３０１と通信を行ったその初期通信内容に応じ、通信条件制御手段Ｓ１００が、その後の当該他の無線通信装置３０１との通信における通信条件を設定する。これにより、多入力多出力方式を実現可能な性能を備えていながらも、他の無線通信装置３０１との初期通信内容によっては当該多入力多出力方式の通信にはこだわらず、当該他の無線通信装置３０１に合致した通信態様で無線通信を実行することができる。この結果、種々様々の通信相手に対応した効率のよい通信を確実に実現することができる。
【００６０】
上記実施形態における無線通信装置１においては、通信条件制御手段Ｓ１００は、通信条件として、通信方式を、多入力多出力方式、又は適応アレー方式、若しくはダイバーシチ方式のいずれかの通信方式に制御する通信方式制御手段（この例では全体制御部２０１が実行するステップＳ１２０、ステップＳ１２５、ステップＳ１３５、ステップＳ１４０、及びステップＳ１５０）を有することを特徴とする。
【００６１】
これにより、多重伝送路による大容量伝送又は単一伝送路による高効率伝送を実行する制御（ＭＩＭＯ通信）や、ｍ個（この例ではｍ＝６）のアンテナ１０１全体による指向性を通信相手に対し感度が最大となるような制御（適応アレー制御）や、複数のアンテナ１０１で受信した同一信号について電波状況の優れたアンテナ１０１の信号を優先的に用いる制御（ダイバーシチ制御）等を実現し、通信相手と効率のよい通信を確実に行うことができる。
【００６２】
上記実施形態における無線通信装置１においては、通信方式制御手段Ｓ１００は、他の無線通信装置３０１が１つのアンテナ素子からなるアンテナを備えている場合には、通信方式を適応アレー方式とすることを特徴とする。
【００６３】
これにより、ｍ個（この例ではｍ＝６）のアンテナ１０１全体で実現する指向性を、当該１つのアンテナ素子からなるアンテナに対して感度が最大となるように制御し、当該アンテナと効率のよい通信を確実に行うことができる（図１１等参照）。
【００６４】
上記実施形態における無線通信装置１においては、通信条件制御手段Ｓ１００は、Ｎを１以上ｍ以下の整数として、前記通信条件として、使用する前記アンテナの個数をＮに設定するアンテナ数制御手段（この例では全体制御部２０１が実行するステップＳ１２０、ステップＳ１２５、ステップＳ１３５、ステップＳ１４０、及びステップＳ１５０）を有することを特徴とする。
【００６５】
種々様々の通信相手に対応し、アンテナ数制御手段Ｓ１２０，Ｓ１２５，Ｓ１３５，Ｓ１４０，Ｓ１５０がアンテナ１０１の個数ｍを１≦Ｎ≦ｍの範囲で適宜に設定することにより、他の無線通信装置３０１に合致した通信態様で無線通信を確実に実行可能となる。
【００６６】
上記実施形態における無線通信装置１においては、通信条件制御手段Ｓ１００は、通信条件として、アンテナ数制御手段Ｓ１２０，Ｓ１２５，Ｓ１３５，Ｓ１４０，Ｓ１５０の設定したアンテナ１０１の個数に基づき、それ以外の残余の各アンテナ１０１における複数のアンテナ素子Ｐ０〜Ｐ６による指向性を所定の態様に制御する指向性制御手段（この例では全体制御部２０１が実行するステップＳ１５５）を有することを特徴とする。
【００６７】
使用していない各アンテナ１０１の指向性を所定の態様に制御することにより、使用中のアンテナ１０１により実行されている通信以外に、さらに他の通信相手（この例では無線通信装置３０２。図１３等参照）が出現した場合に、通信を円滑に開始するための待機体制を整えることが可能となる。
【００６８】
なお、上記指向性制御手段Ｓ１５５に代えて、通信条件制御手段Ｓ１００が、通信条件として、アンテナ数制御手段Ｓ１２０，Ｓ１２５，Ｓ１３５，Ｓ１４０，Ｓ１５０の設定したアンテナ１０１の個数に基づき、それ以外の残余のアンテナ１０１への給電を停止する給電制御手段を有するようにした場合には、使用していないアンテナ１０１への給電を停止することにより、無駄な電力消費を回避することができる。
【００６９】
上記実施形態における無線通信装置１においては、アンテナ１０１の複数のアンテナ素子Ｐ０〜Ｐ６は、信号が給電される給電素子Ｐ０と、この給電素子Ｐ０から所定間隔離れて設けられ、信号が給電されない少なくとも１つの無給電素子Ｐ１〜Ｐ６とを含んでおり、誘電体に封入又は装荷され、互いに所定の間隔に配置されていることを特徴とする。
【００７０】
給電素子Ｐ０と無給電素子Ｐ１〜Ｐ６を備え無給電素子Ｐ１〜Ｐ６へのリアクタンス制御で指向性を制御可能なエスパアンテナを用い、さらにそれら複数の素子Ｐ０〜Ｐ６を誘電体に封入（又は装荷）することにより、アンテナ１０１を小型化することができる。
【００７１】
上記実施形態における無線通信装置１においては、通信条件制御手段Ｓ１００は、通信条件として、ｍ個（この例ではｍ＝６）のアンテナ１０１に備えられた給電素子Ｐ０の指向性を制御する給電側制御手段（この例では送信側デジタル指向性制御部２２０及び受信側デジタル指向性制御部２５０）と、通信条件として、ｍ個のアンテナ１０１に備えられた無給電素子Ｐ１〜Ｐ６の指向性を制御する無給電側制御手段（この例ではアナログ指向性制御部２８０）とを有することを特徴とする。
【００７２】
デジタル制御系となる各アンテナ１０１の給電素子Ｐ０側だけでｍ個のアンテナ１０１全体の指向性制御を行おうとすると、アンテナ及びＲＦ回路系の数及びそれらに対応したデジタル処理が大がかりなものとなる。一方、アナログ制御系となる各アンテナ１０１の無給電素子側Ｐ１〜Ｐ６だけで適応動作等の指向性制御を行おうとする場合も、上記同様にデジタル処理が大がかりなものとなる。
【００７３】
本実施形態の無線通信装置１においては、図１６にその指向性特性のイメージを概念的に表すように、まず指向性のおおざっぱな設定を無給電側制御手段２８０で行っておき（領域Ｇ１参照）、更に細かな指向性制御を給電側制御手段２２０，２５０で行い（領域Ｇ２参照）、これらを併せて用いることで、より指向性を鋭くすることができる（領域Ｇ参照）。また、指向性制御システムとしての柔軟性を向上させることもできる。
【００７４】
上記実施形態における無線通信装置１においては、初期制御手段Ｓ５は、初期状態として、ｍ個のアンテナ１０１のうち隣り合うアンテナ１０１それぞれのもつ指向性が互いに一部重なり合うように各アンテナ１０１を制御することを特徴とする。
【００７５】
隣り合う各アンテナ１０１の指向性が重なり合っていない状態では、無線通信装置１に対する他の無線通信装置３０１からの信号がたまたま当該重なっていない領域にのみ到達した場合これを検知できず、通信不可能となる。本実施形態の無線通信装置１においては初期状態における隣り合う各アンテナ１０１の指向性（領域）を重なり合わせておく（図８参照）ことにより、上記弊害を回避して確実に通信を行うことができる。
【００７６】
なお、本実施形態は、上記に限られず、種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順を追って説明する。
【００７７】
（１）隣り合う複数のアンテナを選択するようにした場合
すなわち、上記実施形態において、図１０に示したフローのステップＳ１３５、ステップＳ１４０、ステップＳ１５０において複数のＮ本のアンテナを用いるように制御するとき、必ず互いに隣り合う一群のアンテナとなるように選択する場合である。この変形例を図１７を用いて説明する。
【００７８】
図１７において、６つのアンテナ１０１Ａ〜１０１Ｅを備える無線通信装置１が、まず他の無線通信装置３０１と２つのアンテナ１０１Ｅ，１０１Ｆにより通信を行い、その後、さらに他の無線通信装置３０２と通信を行う場合を考える。
【００７９】
当該無線通信装置３０２との通信において、図１７に示すように、隣り合うアンテナでないアンテナ１０１Ｂ，１０１Ｄを用いて通信を行ったとすると、さらに他の無線通信装置３０３がアンテナ１０１Ｃ，１０１Ｄの方向から通信しようとした場合に、使用されていないアンテナ１０１Ｃに対し、上記アンテナ１０１Ｄと無線通信装置３０２との通信が妨害する（放射領域が一部重複する、ハッチング参照）こととなり、この結果、当該無線通信装置３０３との通信が不可能となる。
【００８０】
これに対し、上記ステップＳ１３５、ステップＳ１４０、ステップＳ１５０において必ず互いに隣り合う複数のアンテナを選択するようにすれば、上述の例では無線通信装置３０２との通信において隣り合うアンテナ１０１Ｂ，１０１Ｃを用いることとなる結果、上記無線通信装置３０３とは少なくともアンテナ１０１Ｄを用いて（他から妨害されることなく）通信可能となる。なお、通信相手が移動するような場合にも有効となる。
【００８１】
（２）ＭＩＭＯ方式に、ＳＴＣ、ＳＤＭ、ＯＦＤＭ等をさらに組み合わせる場合
上記実施形態においては、図１０に示すフローにおいてステップＳ１５０でＭＩＭＯ通信を行うように制御するとき、特にその詳細については説明しなかったが、このＭＩＭＯ通信制御においては公知の時空間符号化方式（ＳＴＣ）又は空間分割多重方式（ＳＤＭ）の手法とすればよい。また、公知の直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ）の手法を適宜組み合わせるようにしてもよい。
【００８２】
本変形例における無線通信装置１においては、通信方式制御手段Ｓ１００は、通信方式を、時空間符号化方式又は空間分割多重方式、及び直交周波数分割多重方式のうち、少なくともいずれか一方をさらに組み合わせた通信方式に制御することを特徴とする。
【００８３】
これにより、送信したい時系列データに対して時間領域と空間領域で信号を組み替えて伝送する制御（＝時空間符号化方式；ＳＴＣ）や、送信のアンテナ素子ごとに等電力で別々の情報を乗せて伝送する制御（＝空間分割多重方式；ＳＤＭ）や、広周波数帯域情報を狭周波数帯域の多数のサブチャネルに展開するマルチキャリア伝送制御（＝直交周波数分割多重方式；ＯＦＤＭ）等を実現し、通信相手と効率のよい通信を確実に行うことができる。
【００８４】
上記実施形態における無線通信装置１は、多入力多出力方式の無線通信システムＳに使用可能な無線通信装置１であって、ｍを２以上の整数として、複数のアンテナ素子Ｐ０〜Ｐ６をそれぞれ有するｍ個のアンテナ１０１と、これらｍ個のアンテナ１０１全体で実現する指向性を、所定の初期状態となるように各アンテナを制御するステップＳ５の手順と、このステップＳ５で実現した初期状態における他の無線通信装置３０１との初期通信内容に応じて、当該他の無線通信装置３０１との通信における通信条件を設定するステップＳ１００の手順とを有する。
【００８５】
通信開始前においてまずステップＳ５で６個のアンテナ１０１Ａ〜Ｆ全体による指向性が所定の初期状態とされる。そして、この初期状態において他の無線通信装置３０１と通信を行ったその初期通信内容に応じ、ステップＳ１００で、その後の当該他の無線通信装置３０１との通信条件が設定される。これにより、多入力多出力方式を実現可能な性能を備えていながらも、他の無線通信装置３０１との初期通信内容によっては当該多入力多出力方式の通信にはこだわらず、当該他の無線通信装置３０１に合致した通信態様で無線通信を実行することができる。この結果、種々様々の通信相手に対応した効率のよい通信を確実に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の一実施形態の無線通信装置を備えた無線通信システムの全体概略を表すシステム構成図である。
【図２】図１に示したアンテナの詳細構造を表す斜視図である。
【図３】図１及び図２に示したアンテナの制御系を説明するための説明図である。
【図４】図１に示した制御装置の詳細構成を表す機能ブロック図である。
【図５】図４に示した構成のうち送信側に係る機能の詳細構成を表す機能ブロック図である。
【図６】図４に示した構成のうち受信側に係る機能の詳細構成を表す機能ブロック図である。
【図７】図１に示した制御装置の全体制御部が実行する制御手順を表すフローチャートである。
【図８】初期設定後の待受け待機状態における電波放射態様を模式的に表す説明図である。
【図９】ステップＳ１００の詳細手順を表すフローチャートである。
【図１０】他の無線通信装置との通信態様を模式的に表す説明図である。
【図１１】他の無線通信装置との通信態様を模式的に表す説明図である。
【図１２】ＭＩＭＯ通信の挙動を概念的に表す概念的説明図である。
【図１３】さらに他の無線通信装置との通信態様を模式的に表す説明図である。
【図１４】無線通信装置の実際の適用例を表した図である。
【図１５】無線通信装置の別の適用例を表した図である。
【図１６】無給電側制御手段と給電側制御手段とによる指向性制御特性のイメージを概念的に表す図である。
【図１７】隣り合う複数のアンテナを選択するようにした変形例を表す図である。
【符号の説明】
【００８７】
１ 無線通信装置（無線送信装置；無線受信装置）
１０１Ａ〜Ｆ アンテナ
２００ 制御装置
２０１ 全体制御部
３０１ 無線通信装置
３０２ 無線通信装置
３０３ 無線通信装置
Ｐ０ 給電アンテナ素子（給電素子、アンテナ素子）
Ｐ１〜６ 無給電アンテナ素子（無給電素子、アンテナ素子）
Ｓ 無線通信システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多入力多出力（ＭＩＭＯ：Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）方式の無線通信システムに使用可能な無線通信装置及びこれを備えた無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信を介した情報伝送方式において、送信側及び受信側の双方に複数のアンテナを設け、無線伝送路（チャネル）を介した多入力多出力系を構成するＭＩＭＯ方式が注目を集めている。Ｍ個の送信アンテナとＮ個の受信アンテナとで通信を行う場合、送受信間のチャネル応答はＮ×Ｍの行列Ａで表される。この行列Ａは、さらに相関行列ＡＡＨ及びＡＨＡ（上付添字Ｈは複素共役転置）の固有値と、それぞれに対応する固有ベクトルとを用いて分解することができる（特異値分解）。この場合、マルチパス環境下にあるＭＩＭＯ方式では、ｍｉｎ（Ｍ，Ｎ）本の独立なチャネルを持つことができるので、送信・受信アンテナ数を増やすことで空間の利用性を高めることができる。なお、このときのＭＩＭＯ方式の伝送性能は、上記相関行列の固有値を用いることでチャネル特性が求められることにより、把握することができる。
【０００３】
このようなＭＩＭＯ方式の無線通信装置として、例えば特許文献１記載の技術が既に提唱されている。この従来技術による無線通信装置では、重み付け制御手段が、固有値のばらつきを小さくするようなチャネル行列を算出し、そのチャネル行列に現在のチャネル行列が近づくように適応アレーアンテナの指向性を制御することにより、通信路容量の向上を図っている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−４５３５１号公報（段落番号００３７〜００５５、図９〜図１１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術による無線通信装置では、周波数当たりの最大信号伝送速度を定めるシャノンの通信路容量のうち、実際の通信に利用することができる通信路容量を向上させることに主眼をおくものである。重み付け制御手段によって固有値のばらつきを小さくすることで、それらの固有値に対応する通信路容量のばらつきも小さくし、結果として、全ての固有値に対応する通信路容量を実際の通信に有効に利用することができる。
【０００６】
ところで、近年の携帯電話の急速な普及と通信方式における技術革新、ＯＡ機器・オフィス機器のモバイル化の一層の進展、無線ＬＡＮを活用したパソコン環境のネットワーク化等の背景の下、上記のようなＭＩＭＯ方式対応の無線通信装置であっても、どのような通信相手であっても常にＭＩＭＯ方式の通信を試みるのが最良であるとは限らない。例えば、ユーザの種々雑多なニーズに対応し、伝送したいデータがテキストのみのメールであるのか、画像であるのか、楽曲であるのか、あるいは必要とされる伝送レートがどれだけなのか等によって、当該通信に対しＭＩＭＯ方式、通常の適応アレー方式、ダイバーシチ方式等のいずれの通信方式とするのが最も効率がよいかは異なる。また無線通信装置に備えた複数のアンテナのうちいくつを使用し通信を行うか等についても同様である。さらに、通信相手のアンテナが１つの素子のみを備えているのか、ＭＩＭＯ方式の通信が可能な複数の素子を備えているのかによっても、それら通信方式やアンテナ個数の選択・制御の最適態様は異なってくる。
【０００７】
上記従来技術では、通信相手に関係なく常時ＭＩＭＯ方式の通信を行うようになっているため、種々様々の通信相手に対応した効率のよい通信を確実に実現するのは困難であった。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題には、上記した問題が一例として挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、多入力多出力方式の無線通信システムに使用可能な無線通信装置であって、ｍを２以上の整数として、複数のアンテナ素子をそれぞれ有するｍ個のアンテナと、これらｍ個のアンテナ全体で実現する指向性を、所定の初期状態となるように各アンテナを制御する初期制御手段と、この初期制御手段で実現した前記初期状態における他の無線通信装置との初期通信内容に応じて、当該他の無線通信装置との通信における通信条件を設定する通信条件制御手段とを有する。
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１１記載の発明は、無線送信装置及び無線受信装置を備え、多入力多出力方式の通信が可能な無線通信システムであって、前記無線送信装置及び前記無線受信装置の少なくとも一方が、ｍを２以上の整数としたとき、誘電体に封入又は装荷され互いに所定の間隔に配置された複数のアンテナ素子をそれぞれ有するｍ個のアンテナと、これらｍ個のアンテナ全体で実現する指向性を、所定の初期状態となるように各アンテナを制御する初期制御手段と、この初期制御手段で実現した前記初期状態における他の無線通信装置との初期通信内容に応じて、当該他の無線通信装置との通信における通信条件を設定する通信条件制御手段とを有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態の無線通信装置を備えた無線通信システムの全体概略を表すシステム構成図である。
【００１３】
図１に示す無線通信システムＳにおいて、本実施形態の無線通信装置１は、複数の（この例では６つの）アンテナ１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄ，１０１Ｅ，１０１Ｆと、これらアンテナ１０１Ａ〜Ｆの動作を制御する全体制御部２００とを有している。無線通信装置１は、詳細を後述するように多入力多出力方式（ＭＩＭＯ：Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）によりアンテナ１０１Ａ〜Ｆを介し通信可能に構成されており、全体制御部２００の制御に基づき、アンテナ１０１Ａ〜Ｆのうち少なくとも１つを用いて他の無線通信装置３０１と通信を行う。
【００１４】
図２は、図１に示したアンテナ１０１Ａの詳細構造を表す斜視図であり、図３は、これらアンテナ１０１Ａの制御系を説明するための説明図である。これら図２及び図３において、アンテナ１０１Ａは、例えばポリカーボネートからなる誘電体基板１１０と、この誘電体基板１１０の上面の略全面上に形成された接地導体１１１と、この接地導体１１１上に略円柱形状に形成された誘電体１２０と、接地導体１１１とは電気的に絶縁された状態で誘電体１２０中に埋設するように形成された複数の（この例では７本の）アンテナ素子Ｐとを備えている。
【００１５】
アンテナ素子Ｐは、長手方向が接地導体１１１の平面に対して垂直となるモノポール素子を構成しており、１本の給電アンテナ素子Ｐ０（給電素子）と、少なくとも１本（この例では６本）の無給電アンテナ素子Ｐ１〜Ｐ６（無給電素子）とから構成される。
【００１６】
給電アンテナ素子Ｐ０は、接地導体１１１とは電気的に絶縁され、かつ誘電体１２０に埋設された円柱形状の放射素子１０６を備えている。この放射素子１０６の一端には信号線が接続されており、これによって制御装置２００から給電される無線信号がＲＦ回路２９０（後述）を介し給電アンテナ素子Ｐ０に給電され放射されるようになっている。
【００１７】
無給電アンテナ素子Ｐ１〜Ｐ６は、給電アンテナ素子Ｐ０を中心として互いに所定間隔でこの例では略円形形状となるように配置されている。各無給電アンテナ素子Ｐ１〜Ｐ６は、接地導体１１１と電気的に絶縁され誘電体基板１１０及び誘電体１２０を鉛直方向に貫通するように配設された略円柱形状の非励振素子１０７を備えている。各非励磁素子１０７の一端は、所定のリアクタンス値を有する（例えば可変容量ダイオードからなる）可変リアクタンス素子１３０と、誘電体基板１１０を鉛直方向に貫通して充填形成されてなるスルーホール導体１１４とを介し、接地導体１１１に対して高周波的に接地されている。
【００１８】
このとき、上記放射素子１０６と上記非励振素子１０７の長手方向の長さは実質的に同一であるが、例えば、可変リアクタンス素子１３０がインダクタンス性（Ｌ性）を有するときは、可変リアクタンス素子１３０は延長コイルとなり、無給電アンテナ素子Ｐ１〜Ｐ６の電気長が給電アンテナ素子Ｐ０に比較して長くなり、反射器として働く。一方、例えば、可変リアクタンス素子１３０がキャパシタンス性（Ｃ性）を有するときは、可変リアクタンス素子１３０は短縮コンデンサとなり、無給電アンテナ素子Ｐ１〜Ｐ６の電気長が給電アンテナ素子Ｐ０に比較して短くなり、導波器として働く。すなわち、可変リアクタンス素子１３０に印加する制御電圧を変化させる可変リアクタンス素子１３０におけるリアクタンス値を変化させることにより、非励振素子１０７を備えた無給電アンテナ素子Ｐ１の電気長を給電アンテナ素子Ｐ０に比較して変化させ、当該アンテナ１０１Ａの水平面指向特性を変化させることができる。
【００１９】
なお、以上はアンテナ１０１Ａを例にとって説明を行ったが、その他のアンテナ１０１Ｂ〜１０１Ｆについても同等の構成となっており、同様の制御が行われる。
【００２０】
図４は、図１に示した制御装置２００の詳細構成を表す機能ブロック図であり、図５は、そのうち送信側に係る機能の詳細構成を表す機能ブロック図であり、図６は、図４のうち受信側に係る機能の詳細構成を表す機能ブロック図である。
【００２１】
これら図４、図５、及び図６において、制御装置２００は、ｍ個（この例ではｍ＝６）のアンテナ１０１の給電アンテナ素子Ｐ０それぞれに１つずつ接続され送受信共通に設けられるＲＦ回路（又は更にＩＦ回路でよいを介してもよい）２９０と、ｍ個のアンテナ１０１からの受信信号それぞれに対応してｍ個設けられ各受信信号をのアナログ−デジタル変換するＡ／Ｄ変換器２４１帯域制限を行うＬＰＦ２４２及び低周波成分を除去するＬＰＦ２４２アナログ−デジタル変換するＡ／Ｄ変換器２４１と、これらｍ個のＬＰＦ２４２Ａ／Ｄ変換機２４１からの信号が入力され、それら受信信号に対し所定の受信指向性制御処理を行う（例えばＩ成分及びＱ成分の複素数に対応したデジタルフィルタからなる）受信側デジタル指向性制御部２５０（給電側制御手段）このＡ／Ｄ変換器２４１からの受信信号を入力して復調等の処理を行う周波数変換部３００と、この受信側デジタル指向性制御部２５０からの受信信号を入力して復調等の処理を行う受信側信号処理部２６０それら受信信号に対し所定の受信指向性制御処理を行う（例えばＩ成分及びＱ成分の複素数に対応したデジタルフィルタからなる）受信側デジタル指向性制御部２５０（給電側制御手段）と、受信側信号処理部２６０における処理エラーの発生を監視するエラー状態監視回路２０４と、このエラー状態監視回路２０４の監視結果に応じて受信側信号処理部２６０で復調された信号の選択を行う選択回路２７０と、その選択回路２７０で選択された信号（復調波）を所定の公知の手法により復号する復号部２７１と、その復号部２７１により復号された復号信号を解釈して通信相手よりアンテナ１０１で受信した受信データ（情報信号）を読み出す返答ビット列解釈部２７２とを有する。
【００２２】
また、制御装置２００はさらに、アンテナ１０１から送信するための送信データに対応するコマンドビット列を生成するコマンドビット列生成部２７４と、そのコマンドビット列生成部２７４から出力されたデジタル信号を所定の手法により符号化する符号化部２７３と、この符号化部２７３により符号化された信号が入力され変調等の所定の処理がなされる送信側信号処理部２１０と、この送信側信号処理部２１０からの信号に対し送信指向性制御処理を行う（例えばＩ成分及びＱ成分の複素数に対応したデジタルフィルタからなる）送信側デジタル指向性制御部２２０（給電側制御手段）と、ｍ個のアンテナ１０１への送信信号それぞれに対応してｍ個設けられデジタル−アナログ変換後上記ＲＦ回路２９０へ出力するＤ／Ａ変換器２３２と、ｍ個（この例ではｍ＝６）のアンテナ１０１それぞれの複数個（この例では６個）の無給電アンテナ素子Ｐ１〜Ｐ６を用いた所定の指向性制御処理を行うためのアナログ指向性制御部２８０（無給電側制御手段）と、ｍ個のアンテナ１０１への送信信号それぞれに対応してｍ個設けられアナログ指向性制御部２８０からの信号をデジタル−アナログ変換後各アンテナ１０１の無給電アンテナ素子Ｐ１〜Ｐ６へ制御電圧を出力するＤ／Ａ変換器２９２と、上記受信側デジタル指向性制御部２５０、送信側デジタル指向性制御部２２０、アナログ指向性制御部２８０等の全体各部を制御する全体制御部２０１とを有する。
【００２３】
送信側信号処理部２１０には、アンテナ１０１の個数ｍ（上記の例ではｍ＝６）に対応してｍ系統が設けられており、このｍ系統に共通のものとして、例えば関数テーブルに所定サンプリング点において各位相に対応するように記憶されたサンプリング値をもとに通信相手への送信信号（搬送波）Ｆcを形成するデジタル信号（例えば正弦波をサンプリングした信号）を出力する送信デジタル信号出力部２１３が１つ備えられている。
【００２４】
また、ｍ系統のそれぞれには、符号化部２０３により符号化された情報信号（データ）に基づき、上記送信デジタル信号出力部２１３からの搬送波Ｆcを変調し送信情報とするための変調信号を出力する（たとえばＧＦＳＫ変調してＩ成分及びＱ成分を生成する）変調部（乗算器）２１２−０，２１２−１，‥，２１２−ｎと、これら乗算器２１２−０，２１２−１，‥，２１２−ｎそれぞれからの信号のうちＩ成分及びＱ成分のうち所定の周波数の信号をそれぞれ通過させるＢＰＦ２１１ａ０，２１１ｂ０，２１１ａ１，２１１ｂ１，‥，２１１ａｎ，２１１ｂｎとを備えている。
【００２５】
また送信側デジタル指向性制御部２２０も上記に対応してｍ系統設けられており、各系統は、上記ＢＰＦ２１１ａ０，２１１ｂ０，２１１ａ１，２１１ｂ１，‥，２１１ａｎ，２１１ｂｎを経てそれぞれ合成された合成信号に関し、全体制御部２０１からの対応する係数（位相制御信号）Ｃ10，Ｃ11，‥，Ｃ1n等に基づき所定の送信指向性を得るための重み付けを行う合計ｎ＋１個（この例ではｎ＝６）の係数乗算器２２１ａ０，２２１ａ１，‥，２２１ａｎと、これらｎ＋１個の係数乗算器２２１ａ０〜ａｎからの出力を合成する加算器２２２とをそれぞれ備えている。各系統の加算部２２２からの出力は前述のＤ／Ａ変換器２３２、ＲＦ回路２９０をそれぞれ介して対応するアンテナ１０１の給電アンテナ素子Ｐ０に供給される。
【００２６】
受信側信号処理部２６０には、上記同様にｍ系統が設けられており、各系統は、上記Ａ／Ｄ変換器２４１より出力された重み付け後の受信信号に含まれる複素数のＩ成分とＱ成分に対し、互いに直交するデジタル信号ｂｉｔ列をそれぞれ乗算してＩ−Ｑ直交復調（直交検波）を行う合計ｎ＋１対（この例ではｎ＝６）の係数乗算器２６１ａ，２６１ｂと、これらｎ＋１対の係数乗算器２６１ａ，２６１ｂからの出力を合成し所定のフィルタリングを行うＦＩＲフィルタ部２６２とをそれぞれ備えている。
【００２７】
受信側デジタル指向性制御部２５０には、上記同様、アンテナ１０１の個数ｍ（上記の例ではｍ＝６）に対応してｍ系統が設けられており、各系統は、ＦＩＲ２６２より出力された受信信号に関し、全体制御部２０１からの対応する係数（位相制御信号）Ｄ10，Ｄ11，‥，Ｄ1n等に基づき所定の送信指向性を得るための重み付けを行う合計ｎ＋１個（この例ではｎ＝６）の係数乗算器２５１−０，２５１−１，‥，２５１−ｎと、これらｎ＋１個の係数乗算器２５１−０〜２５１−ｎからの出力を合成する加算器２５２とをそれぞれ備えている。
【００２８】
このとき、受信側信号処理部２６０のｍ系統のそれぞれには（たとえば加算器２５２に接続して）図示しない誤り検出器（ＣＲＣ検出器等）が接続されており、エラー状態監視回路２０４は受信側信号処理部２６０の各誤り検出器から供給される誤り検出信号に応じて、選択回路２７０に選択指令信号を出力する（なお、エラー状態監視回路２０４は上記検出信号に応じた監視結果をエラーフラグ等の情報として全体制御部２０１にも出力する）。この選択指令信号は、誤り検出器において正常な検出結果を出力した系統の出力を選択するように指示するものであり、選択回路２７０は、各系統の信号のうち、上記選択指令信号に対応した信号を選択して復号部２７１へ出力する。
【００２９】
このようにして各系統の加算器２５２からの出力は選択回路２７０で選択された後、復号部２７１で復号化され、さらに返答Ｂｉｔ列解釈部２７２で解釈されて受信情報として取り出される。これにより、他の無線通信装置３０１等、通信相手との通信後、当該通信相手が本実施形態の無線通信装置１に対しどのような通信を要求しているか、すなわち、当該他の無線通信装置３０１のアンテナ（素子）数や、相手方ユーザのアプリケーション（通信内容が画像であるか、音声であるか、テキストのみのファイルであるか、メールであるか等）や、どの程度のデータ転送時間・リアルタイム性・電力・ユーザ希望優先順位等を要求しているか、等を情報として全体制御部２０１で取得することができる。
【００３０】
なお、受信側信号処理部２６０の各系統にはまた、図示しないＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）回路が設けられており、このＲＳＳＩ回路の検出信号「ＲＳＳＩ」が受信信号強度（受信電界強度）情報として全体制御部２０１に入力されるようになっている。
【００３１】
図７は、本実施形態の無線通信装置１の制御装置２００に備えられた全体制御部２０１が実行する制御手順を表すフローチャートである。図７において、まずステップＳ５で、全（この例では６個の）アンテナ１０１よる総指向性が略無指向性となるように初期設定処理を行う。具体的には、例えばアナログ指向性制御部２８０に制御信号を出力し全（この例では６個の）アンテナ１０１それぞれにおける無給電アンテナ素子Ｐ１〜Ｐ６による指向性をある所定値（所定方向）に設定する（後述の図８参照）とともに、受信側デジタル指向性制御部２５０への前述の制御係数Ｄ10〜Ｄmn及び送信側デジタル指向性制御部２２０への前述の制御係数Ｃ10〜Ｄmnを所定の値に設定し、これによって、すべてのアンテナ１０１による総指向性が略全方向に対して略無指向性となるように初期設定制御を行う。このとき、隣り合う各アンテナ１０１の指向性（領域）が互いに重なり合うように制御する（図８参照）。なお、これら初期設定値は、操作者が（又は工場出荷時に）適宜に設定できるようにしても良い。
【００３２】
その後、ステップＳ１０に移り、ステップＳ５で設定した初期設定の下、コマンドビット列生成部２７４、符号化部２７３、送信側信号処理部２１０、送信側デジタル指向性制御部２２０をそれぞれ制御してアンテナ１０１よりビーコン信号を送信し、待ち受け状態で待機する。図８は、この初期設定後の待受け待機状態における電波放射態様を模式的に表す説明図である。前述のように、隣り合う各アンテナ１０１の指向性（領域）が互いに重なり合うようになっている。
【００３３】
そして、ステップＳ２０において、上記ビーコン信号に対応して他の無線通信装置３０１等の通信相手からの応答信号が受信側デジタル指向性制御部２５０、受信側信号処理部２６０で受信され、選択回路２７０、復号部２７１を介して返答Ｂｉｔ列解釈部２７２にてエラーなく受信されたかどうかを判定する。応答信号の受信が全くなかったか、受信されてもエラーが生じていた場合（エラー状態監視回路２０４からのエラーフラグ等により検知）にはこの判定が満たされず、ステップＳ１０に戻って引き続き待ち受け状態を継続する。
【００３４】
他の無線通信装置３０１等からの応答信号がエラーなく受信された場合、ステップＳ２０の判定が満たされ、ステップＳ１００に移る。ステップＳ１００では、上記受信された応答信号の解釈結果（受信結果）より、当該他の無線通信装置３０１との通信内容の確認（他の無線通信装置３０１等のアンテナ素子の個数、要求される伝送レート、受信強度等の各種情報の確認）及びこれに対応して本無線通信装置１側での通信条件設定処理が行われる。
【００３５】
図９は、このステップＳ１００の詳細手順を表すフローチャートである。まずステップＳ１０５で、上記応答信号の受信結果に基づき、通信相手である他の無線通信装置３０１等のアンテナ素子数が１個かどうかが判定される。他の無線通信装置３０１が２個以上でなく１個のアンテナ素子のみを備えていた場合には判定が満たされ、ステップＳ１１０に移る。
【００３６】
ステップＳ１１０では、上記受信結果に基づき、他の無線通信装置３０１から要求されている伝送レート（伝送速度）が比較的高いかどうかを判定する（例えば所定のしきい値との大小を比較すればよい）。要求伝送レートが比較的低い場合には、判定が満たされずステップＳ１１５に移る。
【００３７】
ステップＳ１１５では、上記受信結果に基づき、他の無線通信装置３０１からの応答信号受信時の受信信号強度（上記ＲＳＳＩ回路により検出）が比較的大きいかどうかを判定する（例えば所定のしきい値との大小を比較すればよい）。受信信号強度が比較的大きい場合は判定が満たされてステップＳ１２０に移り、ｍ個（この例ではｍ＝６）のアンテナ１０１のうち例えば当該受信信号強度が最大である（あるいはエラー率が最も低いものでもよい）１つのアンテナ１０１を用い、当該アンテナ１０１が備えている指向性（ステップＳ５で所定方向に設定）はそのままで引き続き他の無線通信装置３０１との通信を行うように各部へ制御信号を出力する。一方、受信信号強度が比較的小さい場合はステップＳ１１５の判定が満たされずステップＳ１２５に移り、ｍ個（この例ではｍ＝６）のアンテナ１０１のうち例えば当該受信信号強度が最大である（あるいはエラー率が最も低いものでもよい）１つのアンテナ１０１を用い、当該アンテナ１０１が備えている指向性（ステップＳ５で所定方向に設定）を略全方向に略無指向性として他の無線通信装置３０１との通信を行うように送信側デジタル指向性制御部２２０、受信側デジタル指向性制御部２５０やアナログ指向性制御部２８０等に制御信号を出力する。
【００３８】
一方、ステップＳ１１０で、他の無線通信装置３０１から要求されている伝送レート（伝送速度）が比較的高かった場合には、判定が満たされステップＳ１３０に移る。ステップＳ１３０では、前述のステップＳ１１５と同様、他の無線通信装置３０１からの応答信号受信時の受信信号強度が比較的大きいかどうかを判定する。受信信号強度が比較的大きい場合は判定が満たされてステップＳ１３５に移り、ｍ個（この例ではｍ＝６）のアンテナ１０１のうち例えば所定の（例えば受信信号強度が大きい又はエラー率が低い）Ｎ本（但しＮ≦ｍ）のアンテナ１０１を用いて公知のダイバーシチ制御を行うように各部へ制御信号を出力する。一方、受信信号強度が比較的小さい場合はステップＳ１３０の判定が満たされずステップＳ１４０に移り、ｍ個（この例ではｍ＝６）のアンテナ１０１のうち例えば所定の（例えば受信信号強度が大きい又はエラー率が低い）Ｎ本（Ｎ≦ｍ）のアンテナ１０１を用い、公知の適応アレー制御を行うように送信側デジタル指向性制御部２２０、受信側デジタル指向性制御部２５０やアナログ指向性制御部２８０等に制御信号を出力する。
【００３９】
また、ステップＳ１０５において、通信相手である他の無線通信装置３０１等のアンテナ素子数が２個以上であった場合には判定が満たされず、ステップＳ１４５に移る。ステップＳ１４５では、上記ステップＳ１１０と同様、上記受信結果に基づき、他の無線通信装置３０１から要求されている伝送レート（伝送速度）が比較的高いかどうかを判定する。要求伝送レートが比較的低い場合には、判定が満たされず前述のステップＳ１３０に移り、以降前述と同様の手順を行う。要求伝送レートが比較的高い場合には、ステップＳ１５０に移り、ｍ個（この例ではｍ＝６）のアンテナ１０１のうち例えば所定の（例えば受信信号強度が大きい又はエラー率が低い）Ｎ本（Ｎ≦ｍ）のアンテナ１０１を用い、公知の多入力多出力（ＭＩＭＯ：Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）方式の通信を行うように送信側デジタル指向性制御部２２０、受信側デジタル指向性制御部２５０やアナログ指向性制御部２８０等に制御信号を出力する。
【００４０】
なお、以上は、アンテナ素子本数の大小、要求伝送レートの高低、受信信号強度の大小によって通信条件を種々設定する場合を例にとって説明したが、これに限られず、受信信号から取得できるその他の情報、例えば、相手方ユーザのアプリケーション（通信内容が画像であるか、音声であるか、テキストのみのファイルであるか、メールであるか等）や、どの程度のデータ転送時間・リアルタイム性・電力・ユーザ希望優先順位等を要求しているか等に基づき、上記通信条件を設定してもよい。
【００４１】
以上のようにしてステップＳ１２０、ステップＳ１２５、ステップＳ１３５、ステップＳ１４０、ステップＳ１５０が終了したら、ステップＳ１５５に移り、ｍ本のアンテナ１０１のうち、それらステップＳ１２０、ステップＳ１２５、ステップＳ１３５、ステップＳ１４０、ステップＳ１５０で使用するもの以外の残りのアンテナ１０１による総指向性が略無指向性となるように上記ステップＳ５と同様の処理を行う。なお、これら残りのアンテナ１０１の通信動作を停止させるようにしてもよい。ステップＳ１５５が完了するとこのルーチンを終了する。
【００４２】
図７に戻り、上記ステップＳ１００が終了すると、ステップＳ２５に移り、上記ステップＳ１００において前述した通信条件設定の下で、コマンドビット列生成部２７４、符号化部２７３、送信側信号処理部２１０、送信側デジタル指向性制御部２２０をそれぞれ制御してアンテナ１０１より信号を送信し、他の無線通信装置３０１との通信を開始する。
【００４３】
図１０、図１１は、このとき実行される他の無線通信装置３０１との通信態様を模式的に表す説明図である。図１０は、他の無線通信装置３０１のアンテナ素子の数が１つであって、要求伝送レートが低くかつ受信信号強度が大きく、ステップＳ１２０において設定が行われた結果、１つのアンテナ１０１で当該アンテナ１０１が備えている指向性（ステップＳ５で所定方向に設定）はそのままで引き続き他の無線通信装置３０１との通信が行われている状態の一例を表している。
【００４４】
一方、図１１は、他の無線通信装置３０１のアンテナ素子の数が１つであって、要求伝送レートが高くかつ受信信号強度が小さく、ステップＳ１４０において設定が行われた結果、Ｎ本（この例ではＮ＝２）のアンテナ１０１Ｅ，１０１Ｆで適応アレー制御により当該他の無線通信装置３０１に対し（送信又は受信）感度が最大となるように制御されつつ通信が行われている状態の一例を表している。
【００４５】
また、他の無線通信装置３０１のアンテナ素子の数が２つ以上であって、要求伝送レートが高い場合はステップＳ１５０においてＮ本のアンテナ１０１を用いてＭＩＭＯ通信が行われるが、図１２は、このＭＩＭＯ通信の挙動を概念的に表す概念的説明図である。なお、この図では、図示を明確化するために、本実施形態の無線通信装置１におけるアンテナ１０１の数を３つとし、またその通信相手である他の無線通信装置３０１も、本実施形態と同様の構成を備えているものとして図示している。図示のように無線通信装置１の３個の送信アンテナ１０１と他の無線通信装置３０１の３個の受信アンテナ１０１とで通信を行う場合、送受信間のチャネル応答は３×３の行列で表される。この場合、マルチパス環境下にあるＭＩＭＯ通信においては図示のように３×３＝９本の伝送路（チャネル）を、固有値変換により仮想的に３本の独立なチャネルとすることができるので、空間の利用性を高めることができる。
【００４６】
図７に戻り、以上のようにしてステップＳ２５が終了すると、ステップＳ３０に移り、操作者から通信終了指示があったかどうかを判定する。無線通信装置１に備えられた図示しない操作手段を介し、操作者等による無線通信停止指示がなされた場合にはこの判定が満たされ、フローを終了する。停止指示があるまではこの判定が満たされず、ステップＳ３５に移る。
【００４７】
ステップＳ３５では、上記ステップＳ１０と同様、ビーコン信号を送信し待受け状態とする。この際、ステップＳ１２０、ステップＳ１２５、ステップＳ１３５、ステップＳ１４０、ステップＳ１５０で設定した１〜Ｎ本のアンテナはすでに他の無線通信装置３０１との通信において使用しているので、例えばそれ以外の残りのアンテナ１０１のみを用いて上記ビーコン信号を送信すればよい。
【００４８】
その後、ステップＳ３５に移り、前述のステップＳ２０と同様、上記ビーコン信号に対応してさらに他の無線通信装置３０２等の通信相手が出現し、それからの応答信号が受信側デジタル指向性制御部２５０、受信側信号処理部２６０で受信され、選択回路２７０、復号部２７１を介して返答Ｂｉｔ列解釈部２７２にてエラーなく受信されたかどうかを判定する。応答信号の受信が全くなかったか、受信されてもエラーが生じていた場合にはこの判定が満たされず、ステップＳ２５に戻って同様の手順を繰り返す。
【００４９】
さらに他の無線通信装置３０２等からの応答信号がエラーなく受信された場合、ステップＳ４０の判定が満たされ、ステップＳ２００に移る。ステップＳ１００では、上記ステップＳ１００と同等の処理が行われ、上記受信された応答信号の解釈結果（受信結果）より、当該さらに他の無線通信装置３０２との通信内容の確認（アンテナ素子の個数、要求される伝送レート、受信強度等の各種情報の確認）及びこれに対応して本無線通信装置１側での通信条件設定処理が行われる。その詳細は、例えばステップＳ１００と同様、図１０に示したもので足りるので説明を省略する。
【００５０】
上記ステップＳ２００が終了すると、ステップＳ４５に移り、前述のステップＳ２５と同様、上記ステップＳ２００において前述した通信条件設定の下で、コマンドビット列生成部２７４、符号化部２７３、送信側信号処理部２１０、送信側デジタル指向性制御部２２０をそれぞれ制御してアンテナ１０１より信号を送信し、上記さらに他の無線通信装置３０２との通信を開始する。
【００５１】
図１３は、このとき実行されるさらに他の無線通信装置３０２との通信態様を模式的に表す説明図である。図１３は、既にアンテナ１０１Ｅ，１０１Ｆによって１つのアンテナ素子を備えた他の無線通信装置３０１との通信を適応アレー方式で行っているときに、さらに他の無線通信装置３０２が出現し、その他の無線通信装置３０２のアンテナ素子の数が２つであって要求伝送レートが高く、図１０のステップＳ１５０において設定が行われた結果、（例えば通信に供されていないアンテナ１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄのうち受信電力の一番大きいもの及びそれに次ぐものとして選択された）アンテナ１０１Ｂ，１０１Ｃを用いて当該さらに他の無線通信装置３０２との間にＭＩＭＯ方式による通信が開始された状態の例を表している。
【００５２】
図７に戻り、以上のようにしてステップＳ４５が終了すると、ステップＳ４０に戻り、同様の手順を繰り返す。
【００５３】
図１４は、以上のような構成の本実施形態の無線通信装置１の実際の適用例を表した図である。図１４において、この例では、自動車ＡＭの室内前方にあるインナーパネルＩＰのハンドルＳＷと反対側（助手席側）に無線通信装置１が設けられ、また室内後方（後部座席側）には図示しないアンテナを備えたテレビＣＴ（前述の他の無線通信装置３０１等に相当）が設けられている。そして、無線通信装置１の複数のアンテナ１０１とテレビＣＴとの間で通信が行われるとともに、他の複数のアンテナ１０１と地上側の基地局ＢＰ（前述の他の無線通信装置３０１等に相当。あるいは人工衛星等でもよい）との間で通信が行われている。このとき無線通信装置１は無線送信装置又は無線受信装置として機能しており、これら無線通信装置１，３０１，３０１で無線通信システムＳが構成されている。
【００５４】
図１５は、本実施形態の無線通信装置１の別の適用例を表した図である。図１５において、この例では、２台の自動車ＡＭ，ＡＭそれぞれに、上記図１４と同様、インナーパネルＩＰに無線通信装置１が設けられている。そして、それら２つの無線通信装置１，１どうしの間で例えば複数のアンテナ１０１を用いて通信（いわゆる車々間通信）が行われている。この場合、一方の無線通信装置１に着目すれば、他方の無線通信装置１は前述した他の無線通信装置３０１に相当し、これら無線通信装置１，３０１で無線通信システムＳが構成されている。また無線通信装置１は無線送信装置又は無線受信装置として機能している。
【００５５】
以上において、無線通信装置１の制御装置２００に備えられた全体制御部２０１が実行する図７に示したフローのステップＳ５が、各請求項記載の、ｍ個のアンテナ全体で実現する指向性を、所定の初期状態となるように各アンテナを制御する初期制御手段を構成する。また、ステップＳ１００が、この初期制御手段で実現した初期状態における他の無線通信装置との初期通信内容に応じて、当該他の無線通信装置との通信における通信条件を設定する通信条件制御手段を構成する。
【００５６】
また、図１０に示したフローのステップＳ１２０、ステップＳ１２５、ステップＳ１３５、ステップＳ１４０、及びステップＳ１５０が、通信条件として、通信方式を、多入力多出力方式、又は適応アレー方式、若しくはダイバーシチ方式のいずれかの通信方式に制御する通信方式制御手段を構成するとともに、通信条件として、使用する前記アンテナの個数をＮに設定するアンテナ数制御手段をも構成する。
【００５７】
また、ステップＳ１５５が、通信条件として、アンテナ数制御手段の設定したアンテナの個数に基づき、それ以外の残余の各アンテナにおける複数のアンテナ素子による指向性を所定の態様に制御する指向性制御手段を構成する。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態における無線通信装置１は、多入力多出力方式の無線通信システムＳに使用可能な無線通信装置１であって、ｍを２以上の整数として、複数のアンテナ素子Ｐ０〜Ｐ６をそれぞれ有するｍ個のアンテナ１０１と、これらｍ個のアンテナ１０１全体で実現する指向性を、所定の初期状態となるように各アンテナを制御する初期制御手段（この例では全体制御部２０１が実行するステップＳ５）と、この初期制御手段Ｓ５で実現した初期状態における他の無線通信装置３０１との初期通信内容に応じて、当該他の無線通信装置３０１との通信における通信条件を設定する通信条件制御手段（この例では全体制御部２０１が実行するステップＳ１００）とを有することを特徴とする。
【００５９】
本実施形態の無線通信装置１においては、通信開始前においてまず初期制御手段Ｓ５が複数の（この例では６個の）アンテナ１０１Ａ〜Ｆ全体による指向性を所定の初期状態とする。そして、この初期状態において他の無線通信装置３０１と通信を行ったその初期通信内容に応じ、通信条件制御手段Ｓ１００が、その後の当該他の無線通信装置３０１との通信における通信条件を設定する。これにより、多入力多出力方式を実現可能な性能を備えていながらも、他の無線通信装置３０１との初期通信内容によっては当該多入力多出力方式の通信にはこだわらず、当該他の無線通信装置３０１に合致した通信態様で無線通信を実行することができる。この結果、種々様々の通信相手に対応した効率のよい通信を確実に実現することができる。
【００６０】
上記実施形態における無線通信装置１においては、通信条件制御手段Ｓ１００は、通信条件として、通信方式を、多入力多出力方式、又は適応アレー方式、若しくはダイバーシチ方式のいずれかの通信方式に制御する通信方式制御手段（この例では全体制御部２０１が実行するステップＳ１２０、ステップＳ１２５、ステップＳ１３５、ステップＳ１４０、及びステップＳ１５０）を有することを特徴とする。
【００６１】
これにより、多重伝送路による大容量伝送又は単一伝送路による高効率伝送を実行する制御（ＭＩＭＯ通信）や、ｍ個（この例ではｍ＝６）のアンテナ１０１全体による指向性を通信相手に対し感度が最大となるような制御（適応アレー制御）や、複数のアンテナ１０１で受信した同一信号について電波状況の優れたアンテナ１０１の信号を優先的に用いる制御（ダイバーシチ制御）等を実現し、通信相手と効率のよい通信を確実に行うことができる。
【００６２】
上記実施形態における無線通信装置１においては、通信方式制御手段Ｓ１００は、他の無線通信装置３０１が１つのアンテナ素子からなるアンテナを備えている場合には、通信方式を適応アレー方式とすることを特徴とする。
【００６３】
これにより、ｍ個（この例ではｍ＝６）のアンテナ１０１全体で実現する指向性を、当該１つのアンテナ素子からなるアンテナに対して感度が最大となるように制御し、当該アンテナと効率のよい通信を確実に行うことができる（図１１等参照）。
【００６４】
上記実施形態における無線通信装置１においては、通信条件制御手段Ｓ１００は、Ｎを１以上ｍ以下の整数として、前記通信条件として、使用する前記アンテナの個数をＮに設定するアンテナ数制御手段（この例では全体制御部２０１が実行するステップＳ１２０、ステップＳ１２５、ステップＳ１３５、ステップＳ１４０、及びステップＳ１５０）を有することを特徴とする。
【００６５】
種々様々の通信相手に対応し、アンテナ数制御手段Ｓ１２０，Ｓ１２５，Ｓ１３５，Ｓ１４０，Ｓ１５０がアンテナ１０１の個数ｍを１≦Ｎ≦ｍの範囲で適宜に設定することにより、他の無線通信装置３０１に合致した通信態様で無線通信を確実に実行可能となる。
【００６６】
上記実施形態における無線通信装置１においては、通信条件制御手段Ｓ１００は、通信条件として、アンテナ数制御手段Ｓ１２０，Ｓ１２５，Ｓ１３５，Ｓ１４０，Ｓ１５０の設定したアンテナ１０１の個数に基づき、それ以外の残余の各アンテナ１０１における複数のアンテナ素子Ｐ０〜Ｐ６による指向性を所定の態様に制御する指向性制御手段（この例では全体制御部２０１が実行するステップＳ１５５）を有することを特徴とする。
【００６７】
使用していない各アンテナ１０１の指向性を所定の態様に制御することにより、使用中のアンテナ１０１により実行されている通信以外に、さらに他の通信相手（この例では無線通信装置３０２。図１３等参照）が出現した場合に、通信を円滑に開始するための待機体制を整えることが可能となる。
【００６８】
なお、上記指向性制御手段Ｓ１５５に代えて、通信条件制御手段Ｓ１００が、通信条件として、アンテナ数制御手段Ｓ１２０，Ｓ１２５，Ｓ１３５，Ｓ１４０，Ｓ１５０の設定したアンテナ１０１の個数に基づき、それ以外の残余のアンテナ１０１への給電を停止する給電制御手段を有するようにした場合には、使用していないアンテナ１０１への給電を停止することにより、無駄な電力消費を回避することができる。
【００６９】
上記実施形態における無線通信装置１においては、アンテナ１０１の複数のアンテナ素子Ｐ０〜Ｐ６は、信号が給電される給電素子Ｐ０と、この給電素子Ｐ０から所定間隔離れて設けられ、信号が給電されない少なくとも１つの無給電素子Ｐ１〜Ｐ６とを含んでおり、誘電体に封入又は装荷され、互いに所定の間隔に配置されていることを特徴とする。
【００７０】
給電素子Ｐ０と無給電素子Ｐ１〜Ｐ６を備え無給電素子Ｐ１〜Ｐ６へのリアクタンス制御で指向性を制御可能なエスパアンテナを用い、さらにそれら複数の素子Ｐ０〜Ｐ６を誘電体に封入（又は装荷）することにより、アンテナ１０１を小型化することができる。
【００７１】
上記実施形態における無線通信装置１においては、通信条件制御手段Ｓ１００は、通信条件として、ｍ個（この例ではｍ＝６）のアンテナ１０１に備えられた給電素子Ｐ０の指向性を制御する給電側制御手段（この例では送信側デジタル指向性制御部２２０及び受信側デジタル指向性制御部２５０）と、通信条件として、ｍ個のアンテナ１０１に備えられた無給電素子Ｐ１〜Ｐ６の指向性を制御する無給電側制御手段（この例ではアナログ指向性制御部２８０）とを有することを特徴とする。
【００７２】
デジタル制御系となる各アンテナ１０１の給電素子Ｐ０側だけでｍ個のアンテナ１０１全体の指向性制御を行おうとすると、アンテナ及びＲＦ回路系の数及びそれらに対応したデジタル処理が大がかりなものとなる。一方、アナログ制御系となる各アンテナ１０１の無給電素子側Ｐ１〜Ｐ６だけで適応動作等の指向性制御を行おうとする場合も、上記同様にデジタル処理が大がかりなものとなる。
【００７３】
本実施形態の無線通信装置１においては、図１６にその指向性特性のイメージを概念的に表すように、まず指向性のおおざっぱな設定を無給電側制御手段２８０で行っておき（領域Ｇ１参照）、更に細かな指向性制御を給電側制御手段２２０，２５０で行い（領域Ｇ２参照）、これらを併せて用いることで、より指向性を鋭くすることができる（領域Ｇ参照）。また、指向性制御システムとしての柔軟性を向上させることもできる。
【００７４】
上記実施形態における無線通信装置１においては、初期制御手段Ｓ５は、初期状態として、ｍ個のアンテナ１０１のうち隣り合うアンテナ１０１それぞれのもつ指向性が互いに一部重なり合うように各アンテナ１０１を制御することを特徴とする。
【００７５】
隣り合う各アンテナ１０１の指向性が重なり合っていない状態では、無線通信装置１に対する他の無線通信装置３０１からの信号がたまたま当該重なっていない領域にのみ到達した場合これを検知できず、通信不可能となる。本実施形態の無線通信装置１においては初期状態における隣り合う各アンテナ１０１の指向性（領域）を重なり合わせておく（図８参照）ことにより、上記弊害を回避して確実に通信を行うことができる。
【００７６】
なお、本実施形態は、上記に限られず、種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順を追って説明する。
【００７７】
（１）隣り合う複数のアンテナを選択するようにした場合
すなわち、上記実施形態において、図１０に示したフローのステップＳ１３５、ステップＳ１４０、ステップＳ１５０において複数のＮ本のアンテナを用いるように制御するとき、必ず互いに隣り合う一群のアンテナとなるように選択する場合である。この変形例を図１７を用いて説明する。
【００７８】
図１７において、６つのアンテナ１０１Ａ〜１０１Ｅを備える無線通信装置１が、まず他の無線通信装置３０１と２つのアンテナ１０１Ｅ，１０１Ｆにより通信を行い、その後、さらに他の無線通信装置３０２と通信を行う場合を考える。
【００７９】
当該無線通信装置３０２との通信において、図１７に示すように、隣り合うアンテナでないアンテナ１０１Ｂ，１０１Ｄを用いて通信を行ったとすると、さらに他の無線通信装置３０３がアンテナ１０１Ｃ，１０１Ｄの方向から通信しようとした場合に、使用されていないアンテナ１０１Ｃに対し、上記アンテナ１０１Ｄと無線通信装置３０２との通信が妨害する（放射領域が一部重複する、ハッチング参照）こととなり、この結果、当該無線通信装置３０３との通信が不可能となる。
【００８０】
これに対し、上記ステップＳ１３５、ステップＳ１４０、ステップＳ１５０において必ず互いに隣り合う複数のアンテナを選択するようにすれば、上述の例では無線通信装置３０２との通信において隣り合うアンテナ１０１Ｂ，１０１Ｃを用いることとなる結果、上記無線通信装置３０３とは少なくともアンテナ１０１Ｄを用いて（他から妨害されることなく）通信可能となる。なお、通信相手が移動するような場合にも有効となる。
【００８１】
（２）ＭＩＭＯ方式に、ＳＴＣ、ＳＤＭ、ＯＦＤＭ等をさらに組み合わせる場合
上記実施形態においては、図１０に示すフローにおいてステップＳ１５０でＭＩＭＯ通信を行うように制御するとき、特にその詳細については説明しなかったが、このＭＩＭＯ通信制御においては公知の時空間符号化方式（ＳＴＣ）又は空間分割多重方式（ＳＤＭ）の手法とすればよい。また、公知の直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ）の手法を適宜組み合わせるようにしてもよい。
【００８２】
本変形例における無線通信装置１においては、通信方式制御手段Ｓ１００は、通信方式を、時空間符号化方式又は空間分割多重方式、及び直交周波数分割多重方式のうち、少なくともいずれか一方をさらに組み合わせた通信方式に制御することを特徴とする。
【００８３】
これにより、送信したい時系列データに対して時間領域と空間領域で信号を組み替えて伝送する制御（＝時空間符号化方式；ＳＴＣ）や、送信のアンテナ素子ごとに等電力で別々の情報を乗せて伝送する制御（＝空間分割多重方式；ＳＤＭ）や、広周波数帯域情報を狭周波数帯域の多数のサブチャネルに展開するマルチキャリア伝送制御（＝直交周波数分割多重方式；ＯＦＤＭ）等を実現し、通信相手と効率のよい通信を確実に行うことができる。
【００８４】
上記実施形態における無線通信装置１は、多入力多出力方式の無線通信システムＳに使用可能な無線通信装置１であって、ｍを２以上の整数として、複数のアンテナ素子Ｐ０〜Ｐ６をそれぞれ有するｍ個のアンテナ１０１と、これらｍ個のアンテナ１０１全体で実現する指向性を、所定の初期状態となるように各アンテナを制御するステップＳ５の手順と、このステップＳ５で実現した初期状態における他の無線通信装置３０１との初期通信内容に応じて、当該他の無線通信装置３０１との通信における通信条件を設定するステップＳ１００の手順とを有する。
【００８５】
通信開始前においてまずステップＳ５で６個のアンテナ１０１Ａ〜Ｆ全体による指向性が所定の初期状態とされる。そして、この初期状態において他の無線通信装置３０１と通信を行ったその初期通信内容に応じ、ステップＳ１００で、その後の当該他の無線通信装置３０１との通信条件が設定される。これにより、多入力多出力方式を実現可能な性能を備えていながらも、他の無線通信装置３０１との初期通信内容によっては当該多入力多出力方式の通信にはこだわらず、当該他の無線通信装置３０１に合致した通信態様で無線通信を実行することができる。この結果、種々様々の通信相手に対応した効率のよい通信を確実に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の一実施形態の無線通信装置を備えた無線通信システムの全体概略を表すシステム構成図である。
【図２】図１に示したアンテナの詳細構造を表す斜視図である。
【図３】図１及び図２に示したアンテナの制御系を説明するための説明図である。
【図４】図１に示した制御装置の詳細構成を表す機能ブロック図である。
【図５】図４に示した構成のうち送信側に係る機能の詳細構成を表す機能ブロック図である。
【図６】図４に示した構成のうち受信側に係る機能の詳細構成を表す機能ブロック図である。
【図７】図１に示した制御装置の全体制御部が実行する制御手順を表すフローチャートである。
【図８】初期設定後の待受け待機状態における電波放射態様を模式的に表す説明図である。
【図９】ステップＳ１００の詳細手順を表すフローチャートである。
【図１０】他の無線通信装置との通信態様を模式的に表す説明図である。
【図１１】他の無線通信装置との通信態様を模式的に表す説明図である。
【図１２】ＭＩＭＯ通信の挙動を概念的に表す概念的説明図である。
【図１３】さらに他の無線通信装置との通信態様を模式的に表す説明図である。
【図１４】無線通信装置の実際の適用例を表した図である。
【図１５】無線通信装置の別の適用例を表した図である。
【図１６】無給電側制御手段と給電側制御手段とによる指向性制御特性のイメージを概念的に表す図である。
【図１７】隣り合う複数のアンテナを選択するようにした変形例を表す図である。
【符号の説明】
【００８７】
１ 無線通信装置（無線送信装置；無線受信装置）
１０１Ａ〜Ｆ アンテナ
２００ 制御装置
２０１ 全体制御部
３０１ 無線通信装置
３０２ 無線通信装置
３０３ 無線通信装置
Ｐ０ 給電アンテナ素子（給電素子、アンテナ素子）
Ｐ１〜６ 無給電アンテナ素子（無給電素子、アンテナ素子）
Ｓ 無線通信システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多入力多出力方式の無線通信システムに使用可能な無線通信装置であって、
ｍを２以上の整数として、複数のアンテナ素子をそれぞれ有するｍ個のアンテナと、
これらｍ個のアンテナ全体で実現する指向性を、所定の初期状態となるように各アンテナを制御する初期制御手段と、
この初期制御手段で実現した前記初期状態における他の無線通信装置との初期通信内容に応じて、当該他の無線通信装置との通信における通信条件を設定する通信条件制御手段と
を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
請求項１記載の無線通信装置において、
前記通信条件制御手段は、前記通信条件として、通信方式を、前記多入力多出力方式、又は適応アレー方式、若しくはダイバーシチ方式のいずれかの通信方式に制御する通信方式制御手段を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項３】
請求項２記載の無線通信装置において、
前記通信方式制御手段は、前記他の無線通信装置が１つのアンテナ素子からなるアンテナを備えている場合には、前記通信方式を適応アレー方式とすることを特徴とする無線通信装置。
【請求項４】
請求項２又は３記載の無線通信装置において、
前記通信方式制御手段は、通信方式を、時空間符号化方式又は空間分割多重方式、及び直交周波数分割多重方式のうち、少なくともいずれか一方をさらに組み合わせた通信方式に制御することを特徴とする無線通信装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項記載の無線通信装置において、
前記通信条件制御手段は、Ｎを１以上ｍ以下の整数として、前記通信条件として、使用する前記アンテナの個数をＮに設定するアンテナ数制御手段を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項記載の無線通信装置において、
前記通信条件制御手段は、前記通信条件として、前記アンテナ数制御手段の設定したアンテナの個数に基づき、それ以外の残余の各アンテナにおける前記複数のアンテナ素子による指向性を所定の態様に制御する指向性制御手段を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか１項記載の無線通信装置において、
前記通信条件制御手段は、前記通信条件として、前記アンテナ数制御手段の設定したアンテナの個数に基づき、それ以外の残余のアンテナへの給電を停止する給電制御手段を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項記載の無線通信装置において、
前記アンテナの前記複数のアンテナ素子は、
信号が給電される給電素子と、この給電素子から所定間隔離れて設けられ、信号が給電されない少なくとも１つの無給電素子とを含んでおり、
誘電体に封入又は装荷され、互いに所定の間隔に配置されていることを特徴とする無線通信装置。
【請求項９】
請求項８記載の無線通信装置において、
前記通信条件制御手段は、
前記通信条件として、前記ｍ個のアンテナに備えられた前記給電素子の指向性を制御する給電側制御手段と、
前記通信条件として、前記ｍ個のアンテナに備えられた前記無給電素子の指向性を制御する無給電側制御手段と
を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項記載の無線通信装置において、
前記初期制御手段は、前記初期状態として、ｍ個のアンテナのうち隣り合うアンテナそれぞれのもつ指向性が互いに一部重なり合うように各アンテナを制御することを特徴とする無線通信装置。
【請求項１１】
無線送信装置及び無線受信装置を備え、多入力多出力方式の通信が可能な無線通信システムであって、
前記無線送信装置及び前記無線受信装置の少なくとも一方が、
ｍを２以上の整数としたとき、誘電体に封入又は装荷され互いに所定の間隔に配置された複数のアンテナ素子をそれぞれ有するｍ個のアンテナと、
これらｍ個のアンテナ全体で実現する指向性を、所定の初期状態となるように各アンテナを制御する初期制御手段と、
この初期制御手段で実現した前記初期状態における他の無線通信装置との初期通信内容に応じて、当該他の無線通信装置との通信における通信条件を設定する通信条件制御手段と
を有することを特徴とする無線通信システム。
【請求項１】
多入力多出力方式の無線通信システムに使用可能な無線通信装置であって、
ｍを２以上の整数として、複数のアンテナ素子をそれぞれ有するｍ個のアンテナと、
これらｍ個のアンテナ全体で実現する指向性を、所定の初期状態となるように各アンテナを制御する初期制御手段と、
この初期制御手段で実現した前記初期状態における他の無線通信装置との初期通信内容に応じて、当該他の無線通信装置との通信における通信条件を設定する通信条件制御手段と
を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
請求項１記載の無線通信装置において、
前記通信条件制御手段は、前記通信条件として、通信方式を、前記多入力多出力方式、又は適応アレー方式、若しくはダイバーシチ方式のいずれかの通信方式に制御する通信方式制御手段を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項３】
請求項２記載の無線通信装置において、
前記通信方式制御手段は、前記他の無線通信装置が１つのアンテナ素子からなるアンテナを備えている場合には、前記通信方式を適応アレー方式とすることを特徴とする無線通信装置。
【請求項４】
請求項２又は３記載の無線通信装置において、
前記通信方式制御手段は、通信方式を、時空間符号化方式又は空間分割多重方式、及び直交周波数分割多重方式のうち、少なくともいずれか一方をさらに組み合わせた通信方式に制御することを特徴とする無線通信装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項記載の無線通信装置において、
前記通信条件制御手段は、Ｎを１以上ｍ以下の整数として、前記通信条件として、使用する前記アンテナの個数をＮに設定するアンテナ数制御手段を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項記載の無線通信装置において、
前記通信条件制御手段は、前記通信条件として、前記アンテナ数制御手段の設定したアンテナの個数に基づき、それ以外の残余の各アンテナにおける前記複数のアンテナ素子による指向性を所定の態様に制御する指向性制御手段を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか１項記載の無線通信装置において、
前記通信条件制御手段は、前記通信条件として、前記アンテナ数制御手段の設定したアンテナの個数に基づき、それ以外の残余のアンテナへの給電を停止する給電制御手段を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項記載の無線通信装置において、
前記アンテナの前記複数のアンテナ素子は、
信号が給電される給電素子と、この給電素子から所定間隔離れて設けられ、信号が給電されない少なくとも１つの無給電素子とを含んでおり、
誘電体に封入又は装荷され、互いに所定の間隔に配置されていることを特徴とする無線通信装置。
【請求項９】
請求項８記載の無線通信装置において、
前記通信条件制御手段は、
前記通信条件として、前記ｍ個のアンテナに備えられた前記給電素子の指向性を制御する給電側制御手段と、
前記通信条件として、前記ｍ個のアンテナに備えられた前記無給電素子の指向性を制御する無給電側制御手段と
を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項記載の無線通信装置において、
前記初期制御手段は、前記初期状態として、ｍ個のアンテナのうち隣り合うアンテナそれぞれのもつ指向性が互いに一部重なり合うように各アンテナを制御することを特徴とする無線通信装置。
【請求項１１】
無線送信装置及び無線受信装置を備え、多入力多出力方式の通信が可能な無線通信システムであって、
前記無線送信装置及び前記無線受信装置の少なくとも一方が、
ｍを２以上の整数としたとき、誘電体に封入又は装荷され互いに所定の間隔に配置された複数のアンテナ素子をそれぞれ有するｍ個のアンテナと、
これらｍ個のアンテナ全体で実現する指向性を、所定の初期状態となるように各アンテナを制御する初期制御手段と、
この初期制御手段で実現した前記初期状態における他の無線通信装置との初期通信内容に応じて、当該他の無線通信装置との通信における通信条件を設定する通信条件制御手段と
を有することを特徴とする無線通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００９−１３５５５９（Ｐ２００９−１３５５５９Ａ）
【公開日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−７３７１１（Ｐ２００６−７３７１１）
【出願日】平成１８年３月１７日（２００６．３．１７）
【出願人】（０００００５０１６）パイオニア株式会社 (3,620)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月１７日（２００６．３．１７）
【出願人】（０００００５０１６）パイオニア株式会社 (3,620)
【Ｆターム（参考）】
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