TWI434542B - Multi - input multi - output communication device - Google Patents

Description

多輸入多輸出通信裝置

本發明係關於一種MIMO通訊裝置。

在無線電通訊設備領域中，使用陣列天線的MIMO(Multi－Input Multi－Output；多輸入多輸出)通訊為可不增加使用頻帶而使通訊速度更加高速，同時可實現提高系統的綜合性的吞吐量(throughput)(例如，參照非專利文獻1)。

近年來，在無線電LAN的領域中，在IEEE802.11n的標準化之際，正在研究採用MIMO通訊技術。在2007年時點的規格草稿中，有了該技術的記載。與此相同，以行動電話、行動無線電資料終端等資料傳輸的高速化為目標，研究MIMO通訊技術。

在以往的不使用MIMO通訊技術的無線通訊系統之情況下，基於在接收點的電場強度規定通訊品質。相對於此，在使用MIMO通訊技術的通訊系統之情況下，通訊品質不僅基於在接收點的電場強度，還基於發送和接收之間的無線電傳播通訊通道的狀態來規定。因此，在MIMO通訊系統中，監測無線電傳播通訊通道的狀態(此稱為通道估計技術，例如，參照非專利文獻1的第2至3項、通道估計和等化技術)，必須基於監測到的無線電傳播通訊通道的狀態，選擇最佳的接收參數。

尤其，在具備適用了MIMO通訊技術的可攜式個人電腦(PC)的MIMO通訊系統之情況下，可設想無線電設備的配置 及使用環境頻繁變化。在MIMO通訊系統中的無線電傳播通訊通道之狀態由於該變化而受到影響。因此，無線電設備的天線配置及該無線電設備之周圍的傳播環境成為特定關係時，無線電傳播通訊通道的狀態有時惡化。即，有時發生MIMO通訊的品質惡化或系統吞吐量的降低。

因此，以往存在例如像專利文獻1中顯示般的MIMO通訊系統。在該MIMO通訊系統中，接收站具有：狀態索引運算部，利用轉換函數(transfer function)的全部或一部分，計算表示當前的通訊狀態之狀態索引(status index)；以及通訊狀態顯示部，因應狀態索引的數值而改變表示內容。況且，該接收站還具有外部介面部，針對藉由有線或無線電連接的外部終端，傳送狀態索引。在圖1中，表示專利文獻1中所記載之以往的MIMO通訊裝置。

在圖1的通訊狀態索引運算電路，藉由數值計算，將無線電傳播通訊通道的狀態作為索引而計算。顯示部進行與該狀態索引或組合藉由多個方法計算出的狀態索引而得到的狀態索引相應之表示。而且，用戶藉由參照在顯示部中表示出的索引，可進行MIMO通訊裝置的配置變更，或者在系統中的分集之控制等。

另外，在專利文獻1所公開的MIMO通訊系統中，作為藉由MIMO技術被發送的信號之檢測方法，通常設想稱為逼零(Zero－Foroing；ZF)法之方法。根據與在上述通訊狀態索引運算電路進行的通道估計矩陣之矩陣式的值大小有關的判定，可進行MIMO通訊裝置的配置變更或在系統中的分集控 制等。

【專利文獻1】特開第2006－211566號公報

【非專利文獻1】特許廳資料標準技術集電氣平成16年度MIMO(Multi Input Multi Output)関連技術

然而，有些設置在MIMO通訊裝置中的天線配置，由於通訊對方的天線之間的位置關係，有時發生MIMO通訊的品質惡化。此時，例如，在以往的MIMO通訊系統中，由於根據無線電傳播通訊通道的狀態索引，用戶需要進行MIMO通訊裝置的配置變更等，所以用戶的方便性較差。另外，例如，在MIMO通訊裝置為膝上(laptop)型個人電腦之情況下，有被裝置的位置固定在桌上的規定位置之趨向。

另外，例如在MIMO通訊系統適用於設置在辦公室內的LAN通訊系統等時，存取點(Access Point；AP)與桌子之間的位置關係已被固定。因此，難以藉由配置變更提高通訊通道狀態，有時品質會惡化。如此，配置在MIMO通訊裝置的天線配置為與通訊品質有關的重要因素，但在以往技術中未顧慮此情形。

本發明的目的在於提供一種無論裝置的設置位置在何處也可將MIMO通訊特性保持在一定程度以上的MIMO通訊裝置。

本發明的MIMO通訊裝置所採取的結構包括：第一及第二天線元件，其設置的位置處於一條直線上；第三天線元件，設置在上述直線上以外的位置；以及MIMO調變解調部，與 所有上述天線元件連接。

根據本發明，可提供一種無論裝置的設置位置在何處也可將MIMO通訊特性保持在一定程度以上的MIMO通訊裝置。

以下參照附圖詳細說明本發明的實施形態。另外，在實施形態中，對相同的結構要素附加相同的序號，並省略其重複的說明。

(第一實施形態)

第2圖是顯示本發明的第一實施形態的MIMO通訊系統的結構之方塊圖。如在該圖中顯示，MIMO通訊裝置100包括：設置的位置處於一條直線上的天線元件101－1及天線元件101－2；設置在該直線上以外的位置的天線元件102－1及天線元件102－2；與所有的天線元件(天線元件101－1及101－2、天線元件102－1及102－2)連接的MIMO調變解調部105。MIMO通訊裝置100包括第一框體103及第二框體104。

第一天線元件101－1及第二天線元件101－2被配置在第一框體103上。另外，第三天線元件102－1及第四天線元件102－2被配置在第二框體104上。

在MIMO通訊裝置100為可攜式個人電腦(PC)時，可攜式PC的外觀例如為圖3顯示的外觀。如該圖顯示，第一框體103及第二框體104介於連接部107連接。在該圖中，尤其是顯示筆記型PC之情況。以下，有時第一框體103稱為上方框體，第二框體104稱為下方框體。

第一框體103在MIMO調變解調部105中，具有顯示被解調的接收信號即由通訊對方端發送的資訊的顯示部106。在顯示部106的顯示畫面上，顯示由通訊對方端發送的資訊在PC的記憶體上點(dot)展開後的影像資訊。該記憶體的坐標系統與顯示畫面的坐標系統(例如，該圖顯示的XY坐標系統)互相對應。在使用PC時，通常在Y坐標具有較大值的那一端，顯示影像的上邊部分被顯示。

第一框體103的上邊部108，即顯示畫面的上端上，設置第一天線元件101－1及第二天線元件101－2。作為不同的說法，在將與第二框體104之間的連接部107作為第一框體103的一端時，在第一框體103的另一端上設置第一天線元件101－1及第二天線元件101－2。在該圖中，尤其，在上邊部108(或者，該另一端)的兩端上，設置第一天線元件101－1及第二天線元件101－2。

第二框體104具有作為鍵操作(key operation)部件的鍵盤部109。第二框體104的周邊部110即第二框體104上的鍵盤部109的周圍部分上，設置第三天線元件102－1及第四天線元件102－2。在該圖中，第三天線元件102－1配置於鍵盤部109的上端的、第二框體104的上邊部111上。尤其，在該上邊部111的一端附近，設置第三天線元件102－1。另外，第四天線元件102－2配置於鍵盤部109的下端的、第二框體104的下邊部112上。尤其，在該下邊部112的一端附近，設置第四天線元件102－2。

第4圖是詳細顯示MIMO通訊裝置100的結構之方塊圖。

如圖顯示，MIMO通訊裝置100的MIMO調變解調部105具有通道處理部301、切換部302及資料輸入輸出部303，該切換部302基於用於通訊的選擇天線元件，在通道處理部304－1至4之間切換信號的輸入輸出目的地。通道處理部301具有通道處理部304－1至4，各自與天線元件101－1與2及天線元件102－1與2對應。

MIMO調變解調部105獲得多個通道估計值，該多個通道估計值為通訊對方端的多個天線與在MIMO通訊裝置中具有的多個天線元件的各個天線元件之間的、與各個傳播路徑有關的估計值。另外，MIMO調變解調部105從MIMO通訊裝置100具有的多個天線元件中，依次選擇在通訊對方端用於通訊的天線數目以上的多個天線元件。至於該天線元件的選擇，在所有組合中進行。

MIMO調變解調部105針對每個選擇出的天線元件的組合，基於與該組合的天線元件對應的通道估計值生成通道估計矩陣，計算該通道估計矩陣的矩陣式。

例如，在通訊對方端從兩個天線元件發送兩個流(stream)即兩個信號序列時，MIMO調變解調部105從比MIMO通訊裝置100的兩個天線元件更多的天線元件中，選擇任意的兩個天線元件。接著，針對選擇出的兩個天線元件的各個元件，計算多個二矩二陣通道估計矩陣，並決定計算出的二矩二陣通道估計矩陣的矩陣式的值為最大的天線元件組合。接著，使用矩陣式的值為最大的通道估計矩陣、以及引出通道估計矩陣時使用的天線元件的接收信號來進行 MIMO解調。

另外，在此，假設對矩陣值為最大的組合進行MIMO解調。然而，若為矩陣值不為零的組合，則可對該組合進行MIMO解調。

接著，說明具有上述結構的MIMO通訊裝置100的動作。尤其，以MIMO通訊裝置100是裝載無線電LAN通訊功能的可攜式個人電腦(PC)之情況為例，進行說明。

如第2圖及第3圖顯示，上方框體103上設置的兩個天線元件101－1與101－2幾乎呈直線地被設置在上方框體103的上邊部108上。尤其，關於在幾乎平坦的桌上設置下方框體104，並打開上方框體103的狀態使用之情況，進行說明。換言之，兩個天線元件101－1和101－2使用可攜式個人電腦(PC)之際，將在下方框體104中的、鍵盤部109的操作面的反面裝置在桌上等時，設置在呈現幾乎平坦的位置上。

藉此，兩個天線元件101－1與101－2設置於可攜式PC中最高的位置上，所以與通訊對方的AP之間的傳播環境可提高變成視線傳播環境(LOS環境)的機率。另外，藉由天線元件101－1與101－2設置於可攜式PC中的最高位置上，可減低由顯示部106的遮蔽(換言之，壓抑向顯示部106的方向的放射)造成的傳播損失。因此，作為天線元件101－1與101－2設置於可攜式PC中最高位置的結果，可提高可攜式個人電腦(PC)與AP之間的通訊環境變成良好的可能性。

另外，多個天線元件101－1與101－2在上方框體103中設置於互相離開的位置上。由於多個天線元件101－1與101－2配置 於互相離開的位置上，可減少天線互相關特性(或者衰落相關特性)，結果，可提高MIMO通訊特性。

如上所述，只要在MIMO通訊裝置100的上方框體103上設置多個天線元件101－1與101－2，原理上，除了AP與STA的MIMO通訊裝置100處於特定的位置關係之情況之外，可在AP與MIMO通訊裝置100之間進行MIMO通訊。尤其，在不使用MIMO通訊技術的以往的無線電LAN中，為了利用分集效果提高接收特性，通常採取如此的天線元件配置。因此，從保證與以往的無線電LAN之間的互換性的觀點，也通常變成如此的天線元件配置。

然而，在AP與MIMO通訊裝置100處於特定的位置關係時，僅使用多個天線元件101－1與101－2，則有時難以在AP與MIMO通訊裝置100之間進行MIMO通訊。第五圖顯示配置在AP中的兩個天線與MIMO通訊裝置100具有的兩個天線元件101－1與101－2之間的位置關係。在該圖中，顯示包含兩個天線元件101－1與101－2及AP的兩個天線的配置位置的全部的面(以下，有時稱為“天線配置面”)上的、該四個天線的位置關係。AP通常設置在壁面等。然後，AP具備的多個天線在水平面上設置成直線。另一方面，可攜式個人電腦(PC)在設置於離開AP一定程度的桌子等的水平面的狀態被使用。一般而言，在可攜式PC之情況下，下方框體104設置在水平面上，相對於此，上方框體103於對下方框體104幾乎垂直的狀態被使用。因此，如上所述，在天線元件101－1與101－2在上方框體103的上邊部108上設置成幾乎一條線 上時，多個天線元件101－1與101－2也仍然設置在水平的直線上。

至於可攜式PC的使用時的裝置位置，極端而言，每當使用時偏移。因此，如圖5顯示，在配置天線元件101－1與101－2的直線與配置AP的兩個天線的直線在天線配置面內平行的狀態下，設置天線元件101－1與101－2的情形較少。換言之，設置天線元件101－1與101－2的直線對於設置AP的兩個天線的直線保持任意的方位角θ。該方位角θ基於設置可攜式PC的狀態，在從0度至360度之間隨機變化。

在此，引出對於在MIMO通訊系統中的通道估計值(理論值)的、通道估計矩陣的矩陣式的計算值、以及從該計算值得到的通訊容量值。

將STA即MIMO通訊裝置100的天線元件101－1的配置位置設為y1，將天線元件101－2的配置位置設為y2，將兩個天線元件之間的間隔設為dr。另外，將AP的第一天線元件401的配置位置設為x1，將第二天線元件402的配置位置設為x2，將兩個天線元件之間的間隔設為ds。另外，將MIMO通訊裝置100的天線陣列的中心與AP的天線陣列的中心之間的距離設為d。

此時，各個天線之間的距離，如下顯示，基於幾何學關係，可求各自的距離。

天線元件101－1與天線元件401的天線間距離L_{1 1} 由式(1)求出。

天線元件101－1與天線元件402的天線間距離L_{1 2} 由式(2)求出。

天線元件101－2與天線元件401的天線間距離L_{2 1} 由式(3)求出。

天線元件101－2與天線元件401的天線間距離L_{2 2} 由式(4)求出。

基於這些關係，通道估計值(理論值)由式(5)表示。

在此，k表示STA即MIMO通訊裝置100的天線序號。1表示AP的天線序號。在MIMO通訊裝置100中，天線元件101－1的天線序號為1，而天線元件101－2的天線序號為2。在AP中，天線元件401的天線序號為1，而天線元件402的天線序號為2。c為光速。f表示頻率。另外，Ψkl為由式(6)求出的值。

在該式(6)中，f表示頻率。c為光速。λ為波長。

然後，基於香農(Shannon)的資訊理論(參照上述非專利文獻1的第1至2項的容量(capacity))，由式(7)表示通訊容量C_{M I M O} 。

在此，SNR為接收信號對噪聲比。I為單位矩陣。矩陣h為將h_{k l} 作為要素的矩陣。m_s 表示發送天線數目。

接著，使用以上引出的式，試看改變AP的天線與MIMO通訊裝置100的天線之間呈現的角度θ(參照第五圖)時的、通道估計矩陣H的矩陣式的計算值的變化的情形。在第六圖中，顯示AP的兩個天線與MIMO通訊裝置100的兩個天線元件之間進行MIMO通訊時的、對於角度θ的通道估計陣列H的陣列式的計算值。

由第6圖可知，角度θ在0度及180度時，矩陣式的值成為最大。然後，隨著角度θ從0度及180度偏移，矩陣式的值減少，在90度及270度時變成0。這是因為，在角度θ為90度及270度時，在由式(5)計算出的通道估計陣列的要素之間，滿足h_{1 1} ＝h_{1 2} 且h_{2 1} ＝h_{2 2} 的關係。

另外，第七圖是顯示在改變AP的天線元件與MIMO通訊裝置100的天線元件之間呈現的角度θ(參照第五圖)時的、MIMO通訊系統的通訊容量的變化的情形。在此，適用發送功率為一定功率的條件。

由第7圖可知，在角度θ為0度及180度時，MIMO通訊系統 的通信容量變為最大。然後，隨著角度θ從0度及180度偏移，MIMO通訊系統的通訊容量減少，在90度及270度時變成0。即，在角度θ為90度及270度時，變成難以在AP與MIMO通訊裝置100之間進行MIMO通訊的狀態。另外，在角度θ為90度與270度的附近時，即使接收端的接收功率充足，也難以確保所希望的通信容量。

另外，目前，根據無線電LAN標準IEEE802.11a、b與g的存取點，設置有天線形狀配置成平行的兩個雙極天線(dipole aerial)、單極天線(monopole antenna)及套筒天線(sleeve antenna)等垂直極化天線(vertical polarized antenna)。然後，藉由該垂直極化天線進行分集接收。在通訊站(以下，有時稱為STA)也藉由兩個天線進行分集接收。

在已適用MIMO通訊技術的無線電LAN中，也在具備多個天線的AP與具備多個天線的STA之間進行無線電通訊。然後，通道估計矩陣的矩陣式變成0的典型的無線電波傳播環境為，即使STA與AP之間為視線傳播環境，而且在接收端即使選擇任一個天線元件，選擇出的天線元件與發送端的多個天線的各個天線之間的距離也都變得相等的環境。在該環境中，由於從多個天線發送的多個通訊信號流的振幅與相位在多個接收元件中相等，所以通道估計矩陣的矩陣式變得0。

此時，難以在接收端對多個通訊信號流進行解調。該理論與第六圖顯示的現象一致。一般而言，從在AP中具備的多個天線元件來看，從該多個天線發送的通訊信號流可視 為在接收天線元件中相同相位之情況是指，在將多個發送天線元件視為一個陣列天線時，在該天線的指向特性型樣的尖峰方向上，存在STA的接收天線元件之情況。

即，在MIMO通訊系統中，在單獨地發送多個通信信號流時，為了提高通訊容量，要求天線相關、即衰落相關值變得較低。為了滿足該要求，一般而言，多個天線的天線間隔設為半波長以上，並以互相充分離開的狀態設置多個天線。在陣列天線中的天線的天線間隔從半波長充分離開的狀態下，發生光柵波瓣(grating lobe)。

因此，隨著天線間隔增大，發生更多的陣列天線指向特性的尖峰。此時，將各個發送天線的輸出功率設為相等，在接收天線中的各個傳播電波的振幅也變得相等。在STA的多個接收天線元件的排列在發送端即AP的陣列天線指向特性尖峰方向上一致時，多個接收天線的各個天線與多個發送天線的各個天線之間的距離都變得相等。因此，此時，通道估計矩陣的矩陣式為0。

另外，在兩個以上的天線元件設置於上方框體的任意的位置之情況下，上方框體與下方框體設置為呈現90度的角度時，存在與上述同樣的通訊容量的惡化現象，即通道估計矩陣的矩陣式的值變成0。

以上，僅考察在MIMO通訊裝置100的天線元件101－1與101－2及AP的天線元件401與402之間的關係。然而，在MIMO通訊裝置100中，設置有天線元件102－1與102－2，該天線元件102－1與102－2處於配置天線元件101－1與101－2的 一條直線上以外。藉此，即使天線元件101－1與101－2的角度θ是90度或270度，也實現配置通訊容量未變成0的天線元件。藉由將來自如此配置的天線元件的輸出輸入到MIMO調變解調部105，並在MIMO調變解調部105中進行接收信號的切換，或者藉由進行使用偽逆矩陣的信號分離計算，則可檢測從發送端發送的發送資料。

在第4圖顯示的MIMO通訊裝置100中，在MIMO解調時，四個天線元件的接收信號輸入到通道處理部301，在通道處理部301中進行通道估計值的計算。例如在從發送端發送兩個通訊流時，切換部302從四個通道處理部304－1至304－4的輸出中選擇任意的兩個輸出。另外，切換部302從通道處理部304－1至304－4計算出的通道估計值中，使用與選擇出的輸出對應的通道估計值來生成通道估計矩陣，並計算該通道估計矩陣的矩陣值。藉由依次變更選擇出的兩個輸出，對所有該選擇的組合進行該矩陣值的計算。

因此，MIMO調變解調部105藉由選擇矩陣值不為0的組合，或者選擇矩陣值較大的組合，可進行MIMO解調。

根據第3圖顯示的MIMO通訊裝置100的天線元件的配置，無論AP的位置與MIMO通訊裝置100的使用位置處於如何的位置關係，也存在矩陣值不為0的上述組合。若對該組合進行MIMO解調動作，則確保所希望的通信容量。另外，在發送端發送三個通訊流之情況下，MIMO調變解調部104藉由對任意的三個通訊通道處理部的輸出進行矩陣式的九個因素的逆矩陣計算，與上述兩個流同樣，進行MIMO解調 處理即可。

在使用與四個天線元件對應的通道處理部304－1至304－4的輸出的全部之情況下，通道矩陣的維數在發送流是2時變成維數2，而在發送流是3時變成維數3。在如此之情況下，MIMO調變解調部105使用偽逆矩陣進行MIMO解調處理即可。根據適用於本實施形態的MIMO通訊裝置100的天線元件配置，通道矩陣的維數並不退化。因此，必定求出偽逆矩陣。另一方面，在MIMO調變時，基於發送信號的流數，切換部302選擇用於發送的天線元件。在與選擇出的天線元件對應的通道處理部301中，通道估計用信號附加在發送信號。

接著，說明MIMO通訊裝置100的天線元件配置的變形例。

第8圖顯示的MIMO通訊裝置100的下方框體104僅具有天線元件102－1。然後，天線元件102－1設置於上方框體103與下方框體104的連接部107或其附近。一般而言，在可攜式PC的下方框體上設置鍵盤。因此，在下方框體中，可設置天線元件的位置為設置鍵盤的範圍以外的位置。在第八圖中，尤其，在鍵盤部109與接合部(連接部107)之間的間隙上設置天線元件102－1。

關於可攜式PC，大多在下方框體104的下邊部112的兩端附近放置PC使用者的手的狀態下，操作鍵盤。因此，若在鍵盤部109的下端的、下方框體104的下邊部112的兩端附近設置天線元件，由於使用者的手覆蓋天線元件，所以通訊品質會惡化。

因此，藉由天線元件102－1設置於上方框體103與下方框體104的連接部107或其附近，即在鍵盤部109的上端的、下方框體104的上邊部111上，可防止通訊品質的惡化。另外，如第9圖顯示，基於相同的理由，藉由天線元件102－1設置於鍵盤部109的下端的、下方框體104的下邊部112的中央附近，可防止通訊品質的惡化。

第10圖是顯示在採取第九圖顯示的天線元件配置之情況的、改變角度θ時的矩陣值的變化的情形。在該圖中，曲線1201表示與在上方框體103的兩個天線元件101－1及101－2接收到的信號有關的矩陣式的計算值。曲線1202表示與在上方框體103的天線元件101－1及101－2中的一個天線元件、以及設置在下方框體104上的天線元件102－1接收到的信號有關的矩陣式的計算值。曲線1201與第六圖顯示的曲線一致。即，在方位角θ為90度與270度時，矩陣式為0。

另一方面，在曲線1202中，在與曲線1201不同的角度θ時，矩陣式的值為0。即，即使角度θ呈現任何值，也與在天線元件101－1與101－2接收到的信號有關的矩陣式的計算值、以及在上方框體103的天線元件101－1與101－2中的一個天線元件及與設置於下方框體104的天線元件102－1接收到的信號有關的矩陣式的計算值，不可能同時變成0。即，藉由設定為如第九圖顯示的天線元件配置，必定存在矩陣式的值不為0的天線元件的組合。因此，MIMO調變解調部105藉由選擇矩陣值不為0的組合，可進行MIMO解調。然後，在MIMO通訊系統中，可獲得所希望的MIMO通訊容量。

在第11圖顯示的MIMO通訊裝置100的下方框體104中，天線元件102－1設置於上方框體103與下方框體104的連接部107或其附近。天線元件102－2設置於鍵盤部109的下端的、下方框體104的下邊部112的中央附近。即，在第十一圖顯示的天線元件配置為組合第九圖及第十圖的天線元件配置的配置。

藉由將下方框體104中的天線元件配置設為如第十一圖的配置，具有以下的好處。如上所述，天線元件102－1與102－2的配置位置，由各個用戶的手覆蓋的可能性較低。藉由天線元件分別設置於如此的多個位置上，即使任一個天線元件配置位置由用戶的手覆蓋，另外一方的天線元件配置位置被覆蓋的可能性也較低。因此，由於選擇出未由用戶的手覆蓋的天線元件，排除用戶的手對通訊容量造成的影響。

另外，藉由在下方框體104中的多個天線元件的配置設為如第11圖的配置，由上方框體103造成的遮蔽環境不同。因此，在AP與下方框體104的天線元件102－1之間的通訊波由上方框體103遮蔽時，下方框體104的天線元件102－2不受到由上方框體103造成的遮蔽的影響的可能性也較高。在如此之情況下，由於選擇出天線元件102－2，排除由上方框體103造成的對通訊容量的遮蔽的影響。

具體而言，在天線元件102－2由使用者的手覆蓋之情況下，由於天線元件102－2的接收功率檢測為較小，所以透過由切換部302選擇出與天線元件102－2以外的天線元件的組合，MIMO調變解調部105可進行MIMO解調。

另外，在下方框體104的天線元件102－1由顯示部106等遮蔽電波而變為AP的視線外之情況下，下方框體104的天線元件102－1的接收功率檢測為較小，所以透過由切換部302選擇出與天線元件102－1以外的天線元件的組合，MIMO調變解調部105可進行MIMO解調。

與第8圖之情況同樣，在第12圖顯示的MIMO通訊裝置100的下方框體104中，下方框體104的天線元件102－1設置於上方框體103與下方框體104之問的連接部107或其附近。另外，與第八圖之情況不同，在上方框體103中，上方框體103的天線元件101－1及天線元件101－2幾乎呈直線地被設置在上方框體103的上邊部108的一端及中央。

藉由設為如此的天線元件配置，無論上方框體103對下方框體104的開關狀態如何及MIMO通訊裝置100與AP之間的位置關係如何，上方框體103的天線元件101－1與101－2對AP的方位角θ及連接下方框體104的天線元件102－1與上方框體103的天線元件101－1與101－2中的任何一方的直線對AP的方位角θ的兩個角度也不可能一致。藉此，可減輕由上方框體103的天線元件101－1與101－2及下方框體104的102－1的方位角一致造成的MIMO通訊容量的惡化。

另外，在以上的說明中，說明了AP進行發送，而MIMO通訊裝置100進行接收之情況，即通常稱為下行線路或下行鏈路(downlink)的通訊。在上述的例子中，顯示AP從兩個天線發送兩個流，PC利用三個以上的天線接收的、下行MIMO通訊。如此的MIMO通訊也在上行線路(上行鏈路)實 現。即，MIMO通訊裝置100利用兩個天線進行兩個流的發送，AP利用三個天線接收。此時，MIMO調變解調部105從MIMO通訊裝置100中設置有的三個以上的天線的組合(在上述例子中，該組合由兩個天線構成)中，選擇任意的組合，並介於該選擇出的組合中包含的天線，發送調變信號即可。另外，例如，MIMO調變解調部105可使該選擇出的組合在一個通訊中可固定化，或者，基於如上所述的天線的選擇標準，也可適應性地變更用於發送的天線組合。在第一實施形態中，針對MIMO通訊裝置為可攜式PC之情況進行了說明。然而，MIMO通訊裝置並不限於可攜式PC，也可為折疊式行動電話、膝上型PC等。

如此，根據本實施形態，MIMO通訊裝置100設置有：設置的位置處於一條直線上的、作為第一及第二天線元件的天線元件101－1與101－2；設置於該直線上以外的位置的作為第三天線元件的天線元件102－1或天線元件102－2；以及與所有天線元件連接的MIMO調變解調部105。

基於上述結構，無論將MIMO通訊裝置100對通訊對方的設置位置如何設定，也一定存在MIMO通訊裝置100與其通訊對方之間的傳播路徑中的通道估計矩陣的矩陣式不為0的天線元件的組合。其結果，可實現一種無論裝置的設置位置在何處，也可將MIMO通訊特性保持在一定程度以上的MIMO通訊裝置。

另外，天線元件101－1與101－2配置於上方框體103，而天線元件102－1或天線元件102－2及MIMO調變解調部105配置 於下方框體104。

藉由上述結構，天線元件設置於設置MIMO調變解調部105的框體上，所以可提高MIMO通訊裝置100的通訊穩定性。即，天線元件101－1與101－2設置於與設置MIMO調變解調部105的框體不同的框體上。

因此，天線元件101－1與101－2及MIMO調變解調部105之間的連接線，設置成跨越上方框體103與下方框體104。例如，在MIMO通訊裝置100為可攜式PC之情況下，使天線元件101－1與101－2及MIMO調變解調部105之間的連接線，通過連接上方框體103與下方框體104的鉸鏈(hinge)、接頭(joint)等的內部。因此，可考慮該連接線斷裂。

但是，在本實施形態中，其結構為在設置有MIMO調變解調部105的下方框體104上也設置天線元件102。在該天線元件102與MIMO調變解調部105之間的連接線與天線元件101－1與101－2及MIMO調變解調部105之間的連接線相比，斷裂的可能性較低。

因此，由於斷線，即使天線元件101－1與101－2的其中一個元件無法用於通訊之情況下，也藉由利用在天線元件101－1與101－2中可利用的元件、以及設置在下方框體104的天線元件102－1或天線元件102－2，可進行MIMO通訊。

因此，此時，更可提高MIMO通訊裝置100的通訊穩定性。

另外，天線元件101－1與101－2設置於顯示部106具有的顯示畫面的上端的、第一框體103的上邊部108。

藉此，在使用MIMO通訊裝置100時，天線元件101－1與 101－2設置於MIMO通訊裝置100中變高的可能性最高的位置。結果，可提高與通訊對方之間的傳播環境變成視線內傳播環境的機率 。

另外，多個天線元件101－1與101－2在上方框體103中設置成互相離開的位置。較好的是，多個天線元件101－1與101－2設置於上方框體103的上邊部108的兩端。

藉此，可減少天線互相關特性(或者，衰落相關特性)，其結果，可提高MIMO通訊特性。

另外，藉由天線元件102－1設置於鍵操作部109的操作面的上端的、第二框體104的上邊部111，可防止由使用者的手覆蓋天線元件造成的通訊品質的惡化。另外，藉由天線元件102－1設置於第二框體104的下邊部112的中央，也可防止由使用者的手覆蓋天線元件造成的通訊品質的惡化。

(第二實施形態)

第13圖是顯示本發明的第二實施形態的MIMO通訊裝置的結構的方塊圖。

如該圖顯示，MIMO通訊裝置1300具有：天線元件1301，其在上方框體103設置於存在天線元件101－1及天線元件101－2的直線上；以及天線元件1302，其設置於下方框體104。在第二實施形態中，天線元件101－1、天線元件101－2及天線元件102為第一極化型(polarized)的天線元件。天線元件1301及天線元件1302為與第一極化不同的第二極化型的天線元件。另外，MIMO調變解調部105與MIMO通訊裝置100中具備的所有天線元件連接。

在MIMO通訊裝置1300為可攜式個人電腦(PC)時，該可攜式PC的外觀例如為第十四圖顯示的外觀。

在第一框體(上方框體)103的上邊部108即顯示畫面的上端，除了設置有第一極化型的第一天線元件101－1及第二天線元件101－2之外，還設置有第二極化型的天線元件1301。在該圖中，尤其，在上邊部108的兩端，設置有第一天線元件101－1及第二天線元件101－2，而在上邊部108的中央附近設置有天線元件1301。

第二框體(下方框體)104的周緣部110，設置有第一極化型的天線元件102及第二極化型的天線元件1302。在該圖中尤其，天線元件1302配置於鍵盤部109的上端的、第二框體104的上邊部111。尤其，在該上邊部111的一端附近，設置有天線元件1302。另外，天線元件102配置於鍵盤部109的下端的、第二框體104的下邊部112。尤其，在該下邊部112的一端附近，設置有天線元件102。

另外，例如，即使AP利用垂直極化型的多個天線發送與接收傳播波之情況下，通常在使用無線電LAN的電波傳播環境下，由於該傳播波由房間的壁面、地板及天花板等反射，其極化面也改變。極化不同的傳播波一般認為經由不同的傳播路徑傳播來。因此，認為極化不同的傳播波的傳播相位互不相同。因此，在有些使用無線電LAN的電波傳播環境中，在MIMO通訊裝置中僅設置一種極化型的天線元件時，可考慮MIMO通訊的品質由於反射波等的影響會惡化。

相對於此，在本實施形態的MIMO通訊裝置1300中，除了設置有第一極化型的天線元件即天線元件101－1、天線元件101－2及天線元件102之外，還設置有與第一極化不同的第二極化型天線元件即天線元件1301及天線元件1302。

基於上述結構，即使在因反射等的影響而在接收端中第一極化的接收品質惡化時，也藉由選擇與第一極化不同的第二極化的天線元件的組合，可防止MIMO通訊的品質惡化。即，藉由MIMO通訊裝置1300中設置與各個極化型對應的多個天線元件，作為天線元件的組合，存在極化型不同的組合。

因此，即使在與一個極化型的組合有關的矩陣值受到反射波的影響而變成0時，與其他的極化型的組合有關的矩陣值並不變成0。因此，由於反射等的影響而在接收端中的極化型發生變化時，也可提高確保所希望的通訊容量的可能′性。

在第14圖中，顯示第一極化型為垂直極化，而第二極化型為水平極化之情況，但也可為其相反之情況。另外，極化型的組合並不限於此。例如，作為極化型的組合，既可為圓極化中右旋圓極化與左旋圓極化的組合，也可為圓極化中互相正交的45度傾斜極化。

另外，在第13圖及第14圖中，顯示第二極化型的天線元件設置於上方框體103及下方框體104的各個框體之情況。另外，第二極化型的天線元件的配置位置並不限於此，第二極化型的天線元件也可僅設置於上方框體103或下方框 體104的其中一個。另外，作為上方框體103與下方框體104的天線元件配置，也可利用第一實施形態顯示的天線元件配置的變形例。

另外，在以上的說明中，說明了AP進行發送，而MIMO通訊裝置1300進行接收之情況，即通常稱為下行線路或下行鏈路的通訊。在上述的例子中，顯示AP從兩個天線發送兩個流，PC利用三個以上的天線接收的、下行MIMO通訊。

如此的MIMO通訊也在上行線路(上行鏈路)實現。即，MIMO通訊裝置100在兩個天線進行兩個流的發送，AP利用三個天線接收。此時，MIMO調變解調部105從MIMO通訊裝置100中設置有的三個以上的天線的組合(在上述例子中，該組合由兩個天線構成)中，選擇任意的組合，並介於該選擇出的組合中包含的天線，發送調變信號即可。另外，例如，MIMO調變解調部105可使該選擇出的組合在一個通訊中固定化，或者，基於如上所述的天線的選擇標準，也可適應性地變更用於發送的天線組合。另外，在第二實施形態中，針對MIMO通訊裝置為可攜式PC之情況進行了說明。然而，MIMO通訊裝置並不限於可攜式PC，也可為折疊式行動電話、膝上型PC等。

如此，根據本實施形態，在MIMO通訊裝置1300中，設置天線元件101－1、天線元件101－2以及與天線元件102的極化型不同的極化型的多個天線元件(天線元件1301與1302)。

基於上述結構，即使在因反射等的影響而第一極化的接收品質惡化時，也藉由選擇與第一極化不同的第二極化的 天線元件的組合，可防止MIMO通訊的品質惡化。

100‧‧‧MIMO通訊裝置

101－1‧‧‧天線元件

101－2‧‧‧天線元件

102‧‧‧天線元件

102－1‧‧‧天線元件

102－2‧‧‧天線元件

103‧‧‧第一框體

104‧‧‧第二框體

105‧‧‧MIMO調變解調部

106‧‧‧顯示部

107‧‧‧連接部

108‧‧‧上邊部

109‧‧‧鍵盤

110‧‧‧周邊部

111‧‧‧上邊部

112‧‧‧下邊部

301‧‧‧通道處理部

302‧‧‧切換部

303‧‧‧資料輸入輸出部

304－1‧‧‧通道處理部

304－2‧‧‧通道處理部

304－3‧‧‧通道處理部

304－4‧‧‧通道處理部

401‧‧‧第一天線元件

402‧‧‧第二天線元件

1201‧‧‧曲線

1202‧‧‧曲線

1300‧‧‧MIMO通訊裝置

1301‧‧‧天線元件

1302‧‧‧天線元件

第1圖是顯示以往的MIMO通訊裝置的結構之方塊圖；第2圖是顯示本發明的第一實施形態的MIMO通訊裝置的結構之方塊圖；第3圖是顯示在第一實施形態的MIMO通訊裝置為可攜式個人電腦(PC)之情況的裝置外觀的圖；第4圖是顯示第一實施形態的MIMO通訊裝置的詳細結構之方塊圖；第5圖是顯示配置在AP中的兩個天線元件與MIMO通訊裝置具有的兩個天線元件之間的位置關係的圖；第6圖是顯示在改變AP的天線元件與MIMO通訊裝置的天線元件之間呈現的角度θ之情況的、通道估計矩陣H的矩陣式之計算值的變化的情形的圖；第7圖是顯示在改變AP的天線元件及MIMO通訊裝置的天線元件之間呈現的角度θ之情況的、MIMO通訊系統的通訊容量的變化之情形的圖；第8圖是顯示第一實施形態的MIMO通訊裝置的天線元件設置之變形例的圖。

第9圖是顯示第一實施形態的MIMO通訊裝置的天線元件配置之變形例的圖。

第10圖是顯示在採取第九圖顯示的天線元件配置之情況的、改變角度θ時的矩陣值的變化之情形的圖。

第11圖是顯示第一實施形態的MIMO通訊裝置的天線元 件配置之變形例的圖。

第12圖是顯示第一實施形態的MIMO通訊裝置的天線元件配置之變形例的圖。

第13圖是顯示第二實施形態的MIMO通訊裝置的結構之方塊圖；以及 第14圖是顯示在第二實施形態的MIMO通訊裝置為可攜式個人電腦(PC)之情況的裝置外觀的圖。

100‧‧‧MIMO通訊裝置

101－1‧‧‧天線元件

101－2‧‧‧天線元件

102－1‧‧‧天線元件

102－2‧‧‧天線元件

103‧‧‧第一框體

104‧‧‧第二框體

105‧‧‧MIMO調變解調部

Claims (12)

1. 一種多輸入多輸出通訊裝置，包括：第一及第二天線元件，設置的位置處於一條直線上；第三天線元件，設置於上述直線上以外的位置；第一框體，具有顯示部，該顯示部顯示藉由在多輸入多輸出調變解調部解調接收信號而得到的資訊；及第二框體，設置有上述第三天線元件；其中上述第一及第二天線元件設置於上述顯示部具有的顯示畫面的上端的、上述第一框體的上邊部；且上述第三天線元件設置於上述第二框體的周緣部。
2. 如申請專利範圍第一項所述之多輸入多輸出通訊裝置，其中，上述第一及第二天線元件設置於上述第一框體的上邊部的兩端。
3. 如申請專利範圍第一項所述之多輸入多輸出通訊裝置，其中，上述第一及第二天線元件設置於上述第一框體的上邊部的、中央及一端。
4. 如申請專利範圍第一項所述之多輸入多輸出通訊裝置，其中，上述第二框體具有鍵操作部，上述第三天線元件設置於上述鍵操作部的操作面的上端的、上述第二框體的上邊部。
5. 如申請專利範圍第一項所述之多輸入多輸出通訊裝置， 其中，上述第二框體具有鍵操作部，上述第三天線元件設置於上述鍵操作部的操作面的下端的、上述第二框體的下邊部。
6. 如申請專利範圍第五項所述之多輸入多輸出通訊裝置，其中，上述第三天線元件設置於上述第二框體的下邊部的中央。
7. 如申請專利範圍第四項所述之多輸入多輸出通訊裝置，其中，還包括第四天線元件，設置於上述第二框體的下邊部的中央。
8. 如申請專利範圍第一項所述之多輸入多輸出通訊裝置，其中，上述第一天線元件、上述第二天線元件及上述第三天線元件的極化為直線極化。
9. 如申請專利範圍第一項所述之多輸入多輸出通訊裝置，其中，上述第一天線元件、上述第二天線元件及上述第三天線元件為圓極化。
10. 如申請專利範圍第一項所述之多輸入多輸出通訊裝置，其中，還包括多個天線元件，其等之極化型不同與上述第一天線元件、上述第二天線元件及上述第三天線元件的極 化型。
11. 如申請專利範圍第一項所述之多輸入多輸出通訊裝置，其中，還包括：第四天線元件，設置於上述直線上，且其係與上述第一天線元件、上述第二天線元件及上述第三天線元件不同的極化；及第五天線元件，其配置於上述直線上以外的位置，且其係與上述第四天線元件相同的極化。
12. 如申請專利範圍第一項所述之多輸入多輸出通訊裝置，其中，上述多輸入多輸出調變解調部從上述第一天線元件、上述第二天線元件及上述第三天線元件的組合中選擇任意的組合，並經由該選擇出的組合中包含的天線，發送調變信號。