JP2017168927A

JP2017168927A - 無線装置

Info

Publication number: JP2017168927A
Application number: JP2016050114A
Authority: JP
Inventors: 貴文中村; Takafumi Nakamura
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2016-03-14
Filing date: 2016-03-14
Publication date: 2017-09-21

Abstract

【課題】装置本体の保持状態の変化に対応してアンテナのインピーダンス調整が行えること。【解決手段】無線装置１００のベースバンド部１０１は、無線通信プロトコルに基づく送信スケジュールの空き期間に、測定用信号を送信部１０２から送信させ、測定用信号の進行波と反射波の割合の算出に基づき、アンテナ１０５のインピーダンス調整を行う。このベースバンド部１０１は、無線通信プロトコルの送信スケジュールでの送信と、測定用信号の送信とが重複しない制御を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、アンテナの整合を行う無線装置に関する。

近年の無線装置、例えば、スマートフォンは、通話機能やウェブブラウジング機能を有しており、通信性能向上が望まれている。このスマートフォンは、ユーザの使用状態の変化に応じてアンテナ特性が変化する問題を有している。

例えば、通話時はスマートフォンの本体に頭が接近もしくは接触し、移動中のウェブブラウジング時には、本体が持ち手と操作する手で保持される、また持ち替えられる。また、移動しない時には、本体が机の上に置かれてユーザが保持することなく手で操作のみ行う、服のポケットに入れられて保持される等、使用状態が変化する。このような使用状態の変動により、アンテナの受信回路へのインピーダンスが変化し、アンテナと受信回路との間の不整合が発生し、受信感度が劣化する。

このような使用状態の変化に対応するため、送信時にＶＳＷＲを測定し、インピーダンスのマッチングを行う技術が提案されている（例えば、下記特許文献１参照。）。伝送線路にインピーダンスの不整合があると、進行波の一部がその点で反射され、逆方向に伝搬する波（反射波）を生じる。進行波と反射波は、互いに逆方向に伝搬しながら足し合わされたり打ち消しあったりし、その振幅に波を生じる。この電圧の最大の振幅と最小の振幅の比率を電圧定在波比（ＶｏｌｔａｇｅＳｔａｎｄｉｎｇＷａｖｅＲａｔｉｏ：ＶＳＷＲ）という。特許文献１では、ＶＳＷＲが最少になるように整合回路でマッチングを行う。

また、時分割通信方式において、使用しないスロットで送信を行い、ＶＳＷＲ測定を行う技術（例えば、下記特許文献２参照。）、受信アンテナに対しスイッチ切り替えして送信処理を行い、ＶＳＷＲを測定する技術（例えば、下記特許文献３参照。）等が提案されている。また、超音波等の電波以外の手段でアンテナ周囲の状態を特定しインピーダンス調整を行う技術が提案されている（例えば、下記特許文献４参照。）。

特開２００１−１６０４４号公報特開平０３−１０８８２０号公報特開２０１２−２０４９８９号公報特開２０００−１２４７２９号公報

しかし、上記従来の技術では、いずれもインピーダンス調整の制御が特定の時期にしか行われないため、例えばユーザが無線装置の保持する手を変える等により常に変化するアンテナ特性に対応できなかった。

例えば、特許文献１の技術では、送信時にしかインピーダンス調整が動作しないため、送信するタイミング以外でアンテナの状態が変わった時に追随できない等、きめ細かい調整ができなかった。また、特許文献２，３の技術では、本来行う通信以外の時期に送信動作を頻度高く行うため、消費電流が増大する。また、空きスロットで送信するものではあるが、実際の送信時間とパワーアンプ（ＰＡ：ＰｏｗｅｒＡｍｐ）を起動するためのウォームアップ時間を含めると複数のスロットを測定に使用することとなる。この場合、ＶＳＷＲ測定の自由度（時間）が減ってインピーダンス調整の処理負担が増大するほか、アンテナ本数が多くなると処理できなくなる問題も有する。また、特許文献４の技術のように電波以外の手段でアンテナ周囲の状態を特定する場合、対象状態の誤判断の要因に基づき性能低下を招く恐れがある。

一つの側面では、本発明は、装置本体の保持状態の変化に対応してアンテナのインピーダンス調整が行えることを目的とする。

一つの案では、無線装置は、無線通信プロトコルに基づく送信スケジュールの空き期間に、測定用信号を送信部から送信させ、前記測定用信号の進行波と反射波の割合の算出に基づき、アンテナのインピーダンス調整を行うベースバンド部を有することを要件とする。

一つの実施形態によれば、装置本体の保持状態の変化に対応してアンテナのインピーダンス調整が行える効果を奏する。

図１は、実施の形態１にかかる無線装置のハードウェア構成例を示す図である。図２は、実施の形態１にかかる無線装置のベースバンド部の機能構成例を示すブロック図である。図３は、実施の形態１にかかる無線装置の整合調整機能部の処理例を示すフローチャートである。図４は、既存の無線装置による送信動作を示すタイミングチャートである。図５は、実施の形態１にかかる無線装置の送信動作を示すタイミングチャートである。図６は、実施の形態１にかかる無線装置のＶＳＷＲ測定部の内部構成例を示す図である。図７は、実施の形態１にかかる無線装置の整合部の内部構成例を示す回路図である。図８は、実施の形態２にかかる無線装置の各保持状態での負荷値のＳ１１の特性を示す図表である。図９Ａは、実施の形態２にかかる無線装置の整合調整機能部の処理例を示すフローチャートである。（その１）図９Ｂは、実施の形態２にかかる無線装置の整合調整機能部の処理例を示すフローチャートである。（その２）図１０は、実施の形態３にかかる無線装置の送信動作を示すタイミングチャートである。図１１は、実施の形態３にかかる無線装置のハードウェア構成例を示す図である。図１２Ａは、実施の形態３にかかる無線装置の整合調整機能部の処理例を示すフローチャートである。（その１）図１２Ｂは、実施の形態３にかかる無線装置の整合調整機能部の処理例を示すフローチャートである。（その２）

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１にかかる無線装置のハードウェア構成例を示す図である。図１に示す無線装置１００は、携帯電話網を介して無線通信を行うスマートフォンなどの携帯電話機に適用した例を示す。

無線装置１００は、ベースバンド部１０１、送信部１０２、受信部１０３、デュプレクサ１０４、アンテナ１０５、カプラ１０６、整合部１０７、ＶＳＷＲ測定部１０８、パワーアンプ（ＰＡ）１０９、を含む。

送信時の無線通信は、ベースバンド部１０１からの信号（送信信号ＳＤ）を送信部１０２で送信波に変え、ＰＡ１０９で必要な電力まで増幅され、デュプレクサ１０４を通して、アンテナ１０５から送信される。

この送信時、後述する送信スケジュール等に基づく所定の無線通信プロトコル（プロトコルと略称する）の送信、およびプロトコル以外の送信の進行波および反射波をカプラ１０６で分岐し、ＶＳＷＲ測定部１０８でＶＳＷＲ測定する。ベースバンド部１０１は、ＶＳＷＲ測定結果に基づいて、整合部１０７を制御し、インピーダンスマッチング（インピーダンス調整によるアンテナ整合）をとる。

無線通信の受信時には、アンテナ１０５〜デュプレクサ１０４を介して受信部１０３により受信信号ＲＤがベースバンド部１０１に入力される。

図２は、実施の形態１にかかる無線装置のベースバンド部の機能構成例を示すブロック図である。ベースバンド部１０１は、主として通信を担うモデム制御部２０１と、主としてアプリケーション動作を担うアプリケーション制御部（アプリ制御部）２０２とを含む。

これらモデム制御部２０１と、アプリケーション制御部２０２は、それぞれＣＰＵ等のプロセッサを用いて構成できる。各ＣＰＵが不図示のメモリ、例えば、ＲＯＭに格納されたプログラムを実行し、ＲＡＭを作業領域に用いることで、図２に示す各機能を実現することができる。

アプリケーション制御部２０２は、無線通信により通話を行う通話機能部２１１と、所定のブラウザを用いてインターネット等のウェブサイトにアクセスするウェブブラウズ機能部２１２と、を含む。

モデム制御部２０１は、プロトコル機能部２２１と、アンテナ整合調整機能部２２２と、ＲＦ機能部２２３と、を含む。プロトコル機能部２２１は、プロトコルに基づく無線送信のスケジュール等を作成し、このスケジュールにしたがって例えば定期的に送信を行う。

アンテナ整合調整機能部２２２では、プロトコル機能部２２１による送信以外の時期での送信を行う。アンテナ整合調整機能部２２２によるプロトコル以外の送信と、プロトコル機能部２２１による送信が行われることになる。

ＲＦ機能部２２３は、送受信機能部２３１と、送信リソース管理機能部２３２と、ＰＡ制御機能部２３３と、ＶＳＷＲ測定部制御機能部２３４と、整合部制御機能部２３５と、を含む。送受信機能部２３１は、送受信するデータを無線装置１００のＲＦ（無線）処理部に入出力する。送信リソース管理機能部２３２は、プロトコル機能部２２１が生成した送信スケジュールに従った送信リソースの確保および開放（リリース）等のリソース管理を行う。

ＰＡ制御機能部２３３は、ＰＡ１０９に対する送信電力の制御を行う。ＶＳＷＲ測定部制御機能部２３４は、ＶＳＷＲ測定部１０８に対するＶＳＷＲ測定の制御を行い、ＶＳＷＲ測定結果を取得する。整合部制御機能部２３５は、ＶＳＷＲ測定結果に基づき、整合部１０７によるインピーダンス調整を制御する。

そして、データ送信時、ＲＦ機能部２２３のＶＳＷＲ測定部制御機能部２３４は、ＶＳＷＲ測定部１０８から進行波および反射波の電圧を取得し、ＶＳＷＲ同様に反射率を示す指標Ｓ１１を算出する。Ｓ１１は、反射波の進行波に対する比率を示し、下記式で変換可能である。

Ｓ１１＝２０^*ｌｏｇ（Γ）
Γ＝（ＶＳＷＲ−１）／（ＶＳＷＲ＋１）

アンテナ整合調整機能部２２２は、ＲＦ機能部２２３の整合部制御機能部２３５を通して、整合部１０７の負荷の値を変更しながらスキャンし、Ｓ１１が最少となる負荷値を求め、求めた負荷値を整合部１０７に設定する。

アンテナ整合調整機能部２２２は、プロトコル機能部２２１がプロトコルに基づく送信のタイミング以外の送信発生のタイミングを周期的に発生させる（例えば１秒毎）。このプロトコル以外の送信は、無線装置、特に、小型化が必要な携帯機器では、同一の送信部１０２でプロトコルに基づく送信と、プロトコル以外の送信とをいずれも実現する必要がある。実施の形態１では、プロトコルの送信を邪魔しないようコンフリクトを防いで、プロトコルに基づく送信タイミング以外のタイミングで送信を行う。

このため、アンテナ整合調整機能部２２２は、プロトコル機能から送信スケジュールの情報を受け、プロトコルに基づく送信タイミングと排他になる（重ならない）ように送信動作させる。プロトコル以外での送信は、アンテナ整合調整機能部２２２がプロトコル機能部２２１から送信スケジュールを受け取り、この送信スケジュールに基づいてコンフリクトさせないよう送信タイミングを決定する。この際、ＲＦ機能部２２３において送信リソースのチェックを行い、使用している場合はこの整合動作を中止する。ここで、プロトコル機能部２２１とＲＦ機能部２２３は別機能であるため、それぞれが送信状態のチェックを行う。

また、プロトコル以外の送信の場合、上記の負荷スキャンの前後で最短となるように、送信リソースの取得、解放を行う。このように、アンテナ整合調整機能部２２２は、プロトコル機能部２２１から送信スケジュールの入手、ＲＦ機能部２２３での送信リソースのチェック、最短での送信リソースの管理を行う。これにより、アンテナ整合調整機能部２２２は、プロトコル機能部２２１と同一ハードウェア（ＣＰＵ）を用いて、プロトコル以外の送信とプロトコルの送信を排他で使用できるようになる。

また、アンテナ整合調整機能部２２２は、プロトコル以外の送信の場合は、基本的にはＰＡ１０９の送信電力をＯＦＦにして行う。これにより、プロトコル以外の送信を行っても消費電流を減らすことができる。また、プロトコル以外の送信の時にＰＡ１０９をＯＦＦにすることで、例えば、従来のインピーダンス整合で必要とされた、ＰＡ１０９を送信状態までにするためのウォームアップ期間が不必要となり、スケジューリングの自由度を増す効果も得ることができる。なお、ウォームアップ期間は通常数百μｓｅｃ程度必要である。

また、この周期的なプロトコル以外の送信は、アンテナ整合調整機能部２２２がアプリ制御部２０２からウェブブラウズの動作情報や通話の動作情報を入手し、これらウェブブラウズや通話の動作の期間のみ周期的な整合動作を行う。この際、アンテナ整合調整機能部２２２は、アプリ制御部２０２の通話機能部２１１やウェブブラウズ機能部２１２の動作開始のトリガを取得する。このように、ウェブブラウズの動作情報や通話の動作情報を入手することで、プロトコルの待ち受け動作時等に処理を行うことを防ぎ、インピーダンス整合調整が不要な時期での動作や電流消費の増大を防ぐことができる。

また、アンテナ整合調整機能部２２２は、アプリ制御部２０２の通話およびウェブブラウズ機能終了時には、周期的な整合調整機能を終了する。この終了時には整合調整用の負荷を初期値にリセットし、次回開始時には平均的な負荷状態でスタートさせる。この処理は次回スタート時の異常な不整合を防ぐために行う。

このほか、アンテナ整合調整機能部２２２は、プロトコル機能部２２１から受信感度レベル情報を入手し、受信感度レベルが下がったところでプロトコル以外の送信動作を開始させるようにしても良い、この機能を加えることで、さらに必要時のみインピーダンス整合調整を実施できるようになり、電流消費をより低減化できる。

また、アンテナ整合調整機能部２２２が行うプロトコル以外の送信は、プロトコルの送信との干渉を最少とするために、その時のプロトコルの送信波と同一タイプの送信波としても良い。これにより、ＲＦ機能部２２３の再設定の時間がないため、送信が重合（コンフリクト）するリスクを低下できる。

また、実施の形態１では、プロトコル以外の送信をアンテナ整合調整機能部２２２が実施することとしたが、アンテナ整合調整機能部２２２がプロトコル機能部２２１の機能を使用して実現することもできる。

図３は、実施の形態１にかかる無線装置の整合調整機能部の処理例を示すフローチャートである。アンテナ整合調整機能部２２２のＣＰＵが実施するプロトコルに基づく送信タイミング以外での送信処理およびインピーダンス整合調整の処理内容を示す。

はじめに、アンテナ整合調整機能部２２２のＣＰＵは、アプリ制御部２０１からの情報取得により、無線装置が通話状態またはウェブブラウズ状態となるまで待機する（ステップＳ３０１：Ｎｏのループ）。無線装置１００が通話状態またはウェブブラウズ状態となると（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、ＣＰＵは、プロトコル以外の送信タイミングとして所定周期（例えば１秒毎）での送信を行うためのタイマ（１秒タイマ）の処理を開始する（ステップＳ３０２）。

次に、ＣＰＵは、プロトコル機能部２２１から送信スケジュールを入手する（ステップＳ３０３）。そして、ＣＰＵは、送信スケジュール以外の送信のタイミングが送信スケジュールのタイミングと重複していないか判断する（ステップＳ３０４）。判断の結果、重複していなければ（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、送信スケジュール以外の送信（測定用送信と称す）を行う（ステップＳ３０５）。この測定用送信ではＰＡ１０９をＯＮにせず、ＯＦＦのまま行う。

次に、ＣＰＵは、ＲＦ機能部２２３の送信リソースはプロトコル（プロトコル機能部２２１）で使用されていないか確認する（ステップＳ３０６）。確認結果、送信リソースがプロトコル上で使用されていなければ（ステップＳ３０６：Ｙｅｓ）、ステップＳ３０７に移行し、送信リソースがプロトコル上で使用されていれば（ステップＳ３０６：Ｎｏ）、ステップＳ３０３に戻る。

ステップＳ３０７では、ＣＰＵは、送信リソースを確保し（ステップＳ３０７）、整合部１０７に対する負荷レベルを変更しながらスキャンを行う（ステップＳ３０８）。このスキャンにより、ＶＳＷＲ測定部１０８から進行波と反射波のレベルを読み出す（ステップＳ３０９）。この後、ＣＰＵは、送信リソースをリリース（開放）し（ステップＳ３１０）、ステップＳ３１３に移行する。

一方、ステップＳ３０４にて、送信スケジュール以外の測定用送信のタイミングが送信スケジュールのタイミングと重複していれば（ステップＳ３０４：Ｎｏ）、ＣＰＵは、整合部１０７に対する負荷レベルを変更しながらスキャンを行う（ステップＳ３１１）。そして、ＣＰＵは、ＶＳＷＲ測定部１０８から進行波と反射波のレベルを読み出し（ステップＳ３１２）、ステップＳ３１３に移行する。

ステップＳ３１３では、ＣＰＵは、ＶＳＷＲ測定部２３４によりＳ１１を算出する（ステップＳ３１３）。この後、ＣＰＵは、Ｓ１１が最低となる負荷値を算出し（ステップＳ３１４）、算出した負荷値に変更する（ステップＳ３１５）。

この後、ＣＰＵは、無線装置１００が通話状態またはウェブブラウズ状態であるか再度判断する（ステップＳ３１６）。無線装置１００が通話状態またはウェブブラウズ状態であれば（ステップＳ３１６：Ｙｅｓ）、タイマ周期分待った後に（１秒ｗａｉｔ、ステップＳ３１７）、ステップＳ３０３に戻る。一方、無線装置１００が通話状態またはウェブブラウズ状態のいずれでもなければ（ステップＳ３１６：Ｎｏ）、負荷値を初期化し（ステップＳ３１８）、以上の処理を終了する（ステップＳ３０１に戻る）。

図４は、既存の無線装置による送信動作を示すタイミングチャートである。実施の形態１（図５）との対比例として用いている。横軸は時間であり、縦軸には、アプリケーションの動作期間、プロトコルの送信（ＴＸ）、受信（ＲＸ）、無線装置（スマートフォン）１００の保持状態を記載している。既存の技術では、プロトコルにのみ基づいて、送信（ＴＸ）時のみアンテナ整合を行う。

この場合、ユーザが無線装置１００のアンテナを覆うような左手（Ｌ）持ちの状態で送信（ＴＸ）動作を行いインピーダンス整合が行われたとする（時期ｔ１）。そしてこの直後に、ユーザがアンテナを覆わない右手（Ｒ）持ちに切り替えたとする。このとき、アンテナ特性が変化しインピーダンスは不整合となるが、その後のプロトコルの送信（ＴＸ）動作が発生する時期ｔ２まで整合動作が行われない未対応期間ＮＧが続く。このように、既存の技術では、通信プロトコルが要求する送信時にしかＶＳＷＲ測定ができないので、送信するタイミング直後にアンテナの状態が変わった時に、次にプロトコルの送信動作が発生するまでアンテナ整合ができない。

図５は、実施の形態１にかかる無線装置の送信動作を示すタイミングチャートである。横軸は時間である。実施の形態１によれば、アンテナ整合調整機能部２２２は、プロトコル以外の送信（測定用送信ＴＸ＋）により周期的な整合調整動作を行う。プロトコルの送信動作終了（時期ｔ１）後も、所定周期ｔｐ（例えば、上記１秒間隔）時期ｔ１１のときに比較的短い時間でアンテナを整合できる。これにより、常に受信感度を最適にしておくことができる。例えば、図示のように、継続するウェブブラウジング中でもアンテナをインピーダンス整合して受信感度を高めることができるようになる。

また、アンテナ整合調整機能部２２２は、プロトコルの送信のタイミングに、測定用送信のタイミングが重合するときには（図中点線で示す測定用信号）、プロトコルの送信を優先させて測定用信号の送信を禁止している。

ここで、アンテナ整合調整機能部２２２は、無線装置１００で使用中のアプリケーションの種別に基づき、長時間通信を行うアプリケーションを判別して整合の制御を行うこともできる。この場合、プロトコル以外の測定用送信を減らすことができ、消費電流を下げることができる。

図６は、実施の形態１にかかる無線装置のＶＳＷＲ測定部の内部構成例を示す図である。図１に示したＶＳＷＲ測定部１０８の内部構成例を示す。ＶＳＷＲ測定部１０８は、スイッチ６０１と、ダイオード等を用いた検出部６０２と、Ａ／Ｄ変換部６０３と、を含む。

スイッチ６０１は、一対で設けられ、一対のスイッチ６０１ａ，６０１ｂは逆のスイッチ動作を行う。スイッチ６０１ａが「閉」のとき、スイッチ６０１ｂが「開」となり、カプラ１０６の出力（進行波）がそのままポート６１１からベースバンド部１０１に出力される。ベースバンド部１０１は、この出力を送信電力制御のために用いる。

スイッチ６０１ａが「開」のとき、スイッチ６０１ｂが「閉」となり、カプラ１０６の出力（進行波）が進行波検出部６０２ａに供給され、Ａ／Ｄ変換部６０３ａでＡＤ変換され、ポート６１１ａから進行波のＶＳＷＲがベースバンド部１０１に出力される。

また、カプラ１０６の出力（反射波）は、反射波検出部６０２ｂに供給され、Ａ／Ｄ変換部６０３ｂでＡＤ変換され、ポート６１１ｂから反射波のＶＳＷＲがベースバンド部１０１に出力される。Ａ／Ｄ変換部６０３でＡ／Ｄ変換された電圧値は、データとしてベースバンド部１０１が取得する。

図６には、Ａ／Ｄ変換器６０３を２つ設ける構成としたが、１つのＡ／Ｄ変換器６０３を時分割（タイムシェアリング）で使用してもよい。

図７は、実施の形態１にかかる無線装置の整合部の内部構成例を示す回路図である。図１に示す整合部１０７は、複数のインダクタンス（Ｌ）とコンデンサ（Ｃ）とを含む。ベースバンド部１０１からの制御出力に応じて、Ｄ／Ａ変換部７０１が発生（出力）する電圧をＬＲ回路に印加することで、可変コンデンサＣ１の容量が変化し、全体の負荷値が変更し、アンテナ１０５のインピーダンス整合を調整可能である。

以上説明した実施の形態１によれば、プロトコルに基づく送信時以外の期間に周期的に測定用送信を行い、ＶＳＷＲ測定を行うことで、無線装置の保持状態の変化等があっても常にインピーダンス調整をきめ細かに行えるようになる。

また、プロトコル以外の測定用送信についてプロトコルに基づく送信スケジュールを取得することで、プロトコルによる送信と、プロトコル以外の測定用送信とのコンフリクトを防止できる。

プロトコルによる通信以外の周期的な測定用送信を追加することで、基本的には、電力消費量が増える。しかし、プロトコルによる送信時は、プロトコルの送信を利用してＶＳＷＲ測定を行い、このプロトコルによる送信期間およびプロトコル以外の測定用送信を行うことで、プロトコル以外の通信量を減らすことができる。さらには、プロトコル以外の測定用送信を行うときにＰＡをＯＦＦすることで、消費電流を大幅に下げることができる。

また、ウェブブラウジング動作や、通話動作の情報に基づきプロトコル以外の測定用送信回数を減らす決定を行ってもよく、これにより消費電流を低減できる。また、受信感度の情報に基づき電波が弱い時にのみ適用することで消費電流を下げることができる。

（実施の形態２）
実施の形態２では、上述した実施の形態１の負荷値のスキャン時間を短縮する例について説明する。

図８は、実施の形態２にかかる無線装置の各保持状態での負荷値のＳ１１の特性を示す図表である。横軸は負荷、縦軸はＳ１１の値を示す。アンテナ整合調整機能部２２２は、無線装置１００の出荷前の段階で、無線装置１００について（１）ハンズフリー、（２）左手持ち、（３）左手＋頭に接近、の３つの通話時の保持状態における負荷に対するＳ１１の特性を測定しておき、メモリに格納しておく。

この事前測定により、それぞれの場合のピークの候補の負荷の範囲を知ることができる。実際のデータ送信時にＳ１１測定を行う場合、負荷値がとりうる範囲をすべてスキャン（図中のフルスキャン）すると消費電流も時間もかかる。

これを防ぐため、アンテナ整合調整機能部２２２は、ＶＳＷＲ測定部１０８に対し、第１段階として、（１）〜（３）の各特性のピーク値付近（例えばガウス分布と近似して平均値からの±１σの範囲）の負荷値のみを分割してスキャンする。そして、アンテナ整合調整機能部２２２は、この分割スキャン時のＳ１１が特定の値以上（例えば２０ｄＢ以上）であった場合、（１）〜（３）の範囲のピークで全体のピークを検出できていると判断する。これにより、大幅に測定時間を低減することができる。

Ｓ１１が所望の値以下であった場合、アンテナ整合調整機能部２２２は、第２段階として、負荷値の全範囲のフルスキャンを行い、ピークを求める。フルスキャン後は再度分割スキャンから開始する。この交互動作のために、アンテナ整合調整機能部２２２は、処理実施中には、分割スキャンを示すフラグを用いる。

図９Ａ，図９Ｂは、実施の形態２にかかる無線装置の整合調整機能部の処理例を示すフローチャートである。図８を用いて説明した負荷値の事前設定に基づき、アンテナ整合調整機能部２２２のＣＰＵが実施するプロトコルに基づく送信タイミング以外での送信処理およびインピーダンス整合調整の処理内容を示す。

はじめに、アンテナ整合調整機能部２２２のＣＰＵは、アプリ制御部２０１からの情報取得により、無線装置が通話状態またはウェブブラウズ状態となるまで待機する（ステップＳ９０１：Ｎｏのループ）。無線装置１００が通話状態またはウェブブラウズ状態となると（ステップＳ９０１：Ｙｅｓ）、ＣＰＵは、プロトコル以外の測定用送信タイミングとして所定周期（例えば１秒毎）での送信を行うためのタイマ（１秒タイマ）の処理を開始する（ステップＳ９０２）。

次に、ＣＰＵは、プロトコル機能部２２１から送信スケジュールを入手する（ステップＳ９０３）。そして、ＣＰＵは、送信スケジュール以外の測定用送信のタイミングが送信スケジュールのタイミングと重複していないか判断する（ステップＳ９０４）。判断の結果、重複していなければ（ステップＳ９０４：Ｙｅｓ）、送信スケジュール以外の測定用送信（測定用送信）を行う（ステップＳ９０５）。この測定用送信ではＰＡ１０９をＯＮにせず、ＯＦＦのまま行う。

次に、ＣＰＵは、ＲＦ機能部２２３の送信リソースはプロトコル（プロトコル機能部２２１）で使用されていないか確認する（ステップＳ９０６）。確認結果、送信リソースがプロトコル上で使用されていなければ（ステップＳ９０６：Ｙｅｓ）、ステップＳ９０７に移行し、送信リソースがプロトコル上で使用されていれば（ステップＳ９０６：Ｎｏ）、ステップＳ９０３に戻る。

ステップＳ９０７では、ＣＰＵは、分割スキャンフラグがＦＡＬＳＥであるか否かを判断する（ステップＳ９０７）。分割スキャンフラグがＴＲＵＥであれば（ステップＳ９０７：Ｎｏ）、負荷全体の一部に対する分割スキャンを行うために、ステップＳ９０８以下の処理に移行する。分割スキャンフラグがＦＡＬＳＥであれば（ステップＳ９０７：Ｙｅｓ）、負荷全体に対するフルスキャンを行うために、ステップＳ９１６以下の処理に移行する。

ステップＳ９０８では、ＣＰＵは、送信リソースを確保し（ステップＳ９０８）、整合部１０７に対する負荷レベルを変更しながら分割スキャンを行う（ステップＳ９０９）。この分割スキャンにより、ＶＳＷＲ測定部１０８から進行波と反射波のレベルを読み出す（ステップＳ９１０）。この後、ＣＰＵは、送信リソースをリリース（開放）し（ステップＳ９１１）、ＣＰＵは、ＶＳＷＲ測定部２３４によりＳ１１を算出する（ステップＳ９１２）。この後、ＣＰＵは、Ｓ１１が最低となる負荷値を算出する（ステップＳ９１３）。

この後、ＣＰＵは、Ｓ１１が所定値（例えば２０ｄＢ以上）であるか判断する（ステップＳ９１４）。Ｓ１１が所定値以上であれば（ステップＳ９１４：Ｙｅｓ）、分割スキャンフラグをＦＡＬＳＥとし（ステップＳ９１５）、ステップＳ９２６に移行する。また、ステップＳ９１４において、Ｓ１１が所定値未満（例えば２０ｄＢ未満）であれば（ステップＳ９１４：Ｎｏ）、ステップＳ９２２に移行する。

ステップＳ９１６では、ＣＰＵは、送信リソースを確保し（ステップＳ９１６）、整合部１０７に対する負荷レベルを変更しながらフルスキャンを行う（ステップＳ９１７）。このフルスキャンにより、ＶＳＷＲ測定部１０８から進行波と反射波のレベルを読み出す（ステップＳ９１８）。この後、ＣＰＵは、送信リソースをリリース（開放）し（ステップＳ９１９）、ＣＰＵは、ＶＳＷＲ測定部２３４によりＳ１１を算出する（ステップＳ９２０）。この後、ＣＰＵは、Ｓ１１が最低となる負荷値を算出する（ステップＳ９２１）。

この後、ＣＰＵは、負荷値を変更し（ステップＳ９２２）、分割スキャンフラグをＴＲＵＥとし（ステップＳ９２３）、ステップＳ９２６に移行する。

また、上記ステップＳ９０４にて、送信スケジュール以外の測定用送信のタイミングが送信スケジュールのタイミングと重複していれば（ステップＳ９０４：Ｎｏ）、ＣＰＵは、整合部１０７に対する負荷レベルを変更しながらスキャンを行う（ステップＳ９２４）。そして、ＣＰＵは、ＶＳＷＲ測定部１０８から進行波と反射波のレベルを読み出し（ステップＳ９２５）、ステップＳ９２０に移行する。

ステップＳ９２６では、ＣＰＵは、無線装置１００が無線装置１００が通話状態またはウェブブラウズ状態であるか再度判断する（ステップＳ９２６）。無線装置１００が通話状態またはウェブブラウズ状態であれば（ステップＳ９２６：Ｙｅｓ）、タイマ周期分待った後に（１秒ｗａｉｔ、ステップＳ９２７）、ステップＳ９０３に戻る。一方、無線装置１００が通話状態またはウェブブラウズ状態のいずれでもなければ（ステップＳ９２６：Ｎｏ）、負荷値を初期化し（ステップＳ９２８）、以上の処理を終了する（ステップＳ９０１に戻る）。

このほか、詳細は以下の実施の形態３を用いて説明するがＣＡ（キャリア・アグリゲーション）等において、送受信兼用アンテナと受信専用アンテナの複数のアンテナの構成を採ることがある。この受信専用アンテナに対して、切り替えスイッチを用いて、インピーダンス整合用のプロトコル以外の送信波を出すようにしても良い。この場合、受信専用アンテナに対しても、プロトコル以外の測定用送信を行うことで、整合を行うことができる。このようなＣＡ等の複数のアンテナを使用する場合、上述したプロトコルとプロトコル以外の測定用送信のコンフリクトの可能性が高まるので、実施の形態２の分割スキャンによるコンフリクト回避がより有効に働くことになる。

このような複数のアンテナを有する無線装置において、送受信アンテナの分割スキャン後に受信専用アンテナの分割スキャンを行う場合、無線装置の保持状態が変わらないとして、送受信アンテナの分割スキャンで判定した負荷値と同じ保持状態時の範囲（例えば図８（２）の左手持ち）のみを分割スキャンするようにしても良い。この場合、受信専用アンテナのスキャン範囲が狭くなるので、スキャン時間を更に短縮できる。分割スキャンの測定を複数のアンテナに対して順次行い、２５％以上の測定結果が送受信アンテナと同じ状態（例えば左手持ち）に該当しない、と判断したところで送受信アンテナから全部のアンテナに対して、フルスキャンを実行するようにしても良い。例えば、アンテナ４本中の１本が該当しないだけなら図８（２）の左手持ち状態と判断して、２本以上は不明状態と判断してフルスキャンすればよい。

以上説明した実施の形態２によれば、上述した実施の形態１と同様の効果を得ることができる。さらに、実施の形態２のように負荷値の分割スキャンを実施することにより、インピーダンス調整にかかる時間を短縮できる。そして、実施の形態１よりもさらに、消費電力の低減と、プロトコルの送信とプロトコル以外の測定用送信のコンフリクトの可能性を低減できる。

（実施の形態３）
実施の形態３では、ＣＡ（キャリア・アグリゲーション）等における複数の受信アンテナに対応する場合のインピーダンス整合について説明する。

図１０は、実施の形態３にかかる無線装置の送信動作を示すタイミングチャートである。実施の形態３では、図１０に示すように第１の送受信兼用アンテナのスキャン（ＳＣＡＮ１）の後に、第２の受信専用のアンテナ（ＳＣＡＮ２）のスキャンを連続して行う。この場合、インピーダンス整合の未対応期間は、プロトコルに基づく送信（時期ｔ１）後からプロトコル以外による受信専用アンテナの送信終了（時期ｔ２１）までの間となる。

図１１は、実施の形態３にかかる無線装置のハードウェア構成例を示す図である。実施の形態１と同様の構成部には同じ符号を付してある。

図１１に示す例では、受信部１（１０３ａ）と送信部１０２のアンテナ（送受信アンテナ）１０５ａを送受信兼用とし、さらに受信部２（１０３ｂ）用の受信専用アンテナ１０５ｂを有している。このような送受信（アンテナ）構成に対応する場合は、受信部２（１０３ｂ）のための受信専用アンテナ１０５ｂのスキャンを行う期間、受信部２（１０３ｂ）のために、送受信アンテナ１０５ａを割り当てる。

このアンテナ切り替え動作により、受信専用アンテナ１０５ｂのスキャンを行う期間においても受信部２（１０３ｂ）で受信を継続することができる。この際、図１１に示すように、整合部１０７の前段にアンテナスイッチ１１０１を配置し、アンテナスイッチ１１０１内の実線で示した経路と、破線で示した経路で系統を入れ変えればよい。

図１２Ａ，図１２Ｂは、実施の形態３にかかる無線装置の整合調整機能部の処理例を示すフローチャートである。アンテナ整合調整機能部２２２のＣＰＵが実施するプロトコルに基づく送信タイミング以外での送信処理およびインピーダンス整合調整の処理内容を示す。

初期状態でアンテナスイッチ１１０１は、図１１の実線で示す接続を行っているとする。はじめに、アンテナ整合調整機能部２２２のＣＰＵは、アプリ制御部２０１からの情報取得により、無線装置が通話状態またはウェブブラウズ状態となるまで待機する（ステップＳ１２０１：Ｎｏのループ）。無線装置１００が通話状態またはウェブブラウズ状態となると（ステップＳ１２０１：Ｙｅｓ）、ＣＰＵは、プロトコル以外の送信タイミングとして所定周期（例えば１秒毎）での送信を行うためのタイマ（１秒タイマ）の処理を開始する（ステップＳ１２０２）。

次に、ＣＰＵは、プロトコル機能部２２１から送信スケジュールを入手する（ステップＳ１２０３）。そして、ＣＰＵは、送信スケジュール以外の送信のタイミングが送信スケジュールのタイミングと重複していないか判断する（ステップＳ１２０４）。判断の結果、重複していなければ（ステップＳ１２０４：Ｙｅｓ）、送信スケジュール以外の送信（測定用送信）を行う（ステップＳ１２０５）。この測定用送信ではＰＡ１０９をＯＮにせず、ＯＦＦのまま行う。

次に、ＣＰＵは、ＲＦ機能部２２３の送信リソースはプロトコル（プロトコル機能部２２１）で使用されていないか確認する（ステップＳ１２０６）。確認結果、送信リソースがプロトコル上で使用されていなければ（ステップＳ１２０６：Ｙｅｓ）、ステップＳ１２０７に移行し、送信リソースがプロトコル上で使用されていれば（ステップＳ１２０６：Ｎｏ）、ステップＳ１２０３に戻る。

ステップＳ１２０７では、ＣＰＵは、送信リソースを確保し（ステップＳ１２０７）、整合部１０７に対する負荷レベルを変更しながらスキャンを行う（ステップＳ１２０８）。このスキャンにより、ＶＳＷＲ測定部１０８から進行波と反射波のレベルを読み出す（ステップＳ１２０９）。

この後、ＣＰＵは、アンテナスイッチ１１０１を切り替え（図１１の点線に切り替え、ステップＳ１２１０）、整合部２（１０７ｂ）で受信専用の受信専用アンテナ１０５ｂの負荷レベルを変更しながらスキャンする（ステップＳ１２１１）。このスキャンにより、ＶＳＷＲ測定部１０８から進行波と反射波のレベルを読み出す（ステップＳ１２１２）。

次に、ＣＰＵは、アンテナスイッチ１１０１を元に戻し（ステップＳ１２１３）、送信リソースをリリース（開放）し（ステップＳ１２１４）、ステップＳ１２１７に移行する。

一方、ステップＳ１２０４にて、送信スケジュール以外の送信のタイミングが送信スケジュールのタイミングと重複していれば（ステップＳ１２０４：Ｎｏ）、ＣＰＵは、整合部１０７に対する負荷レベルを変更しながらスキャンを行う（ステップＳ１２１５）。そして、ＣＰＵは、ＶＳＷＲ測定部１０８から進行波と反射波のレベルを読み出し（ステップＳ１２１６）、ステップＳ１２１７に移行する。

ステップＳ１２１７では、ＣＰＵは、ＶＳＷＲ測定部２３４によりＳ１１を算出する（ステップＳ１２１７）。この後、ＣＰＵは、Ｓ１１が最低となる負荷値を算出し（ステップＳ１２１８）、算出した負荷値に変更する（ステップＳ１２１９）。

この後、ＣＰＵは、無線装置１００が通話状態またはウェブブラウズ状態であるか再度判断する（ステップＳ１２２０）。無線装置１００が通話状態またはウェブブラウズ状態であれば（ステップＳ１２２０：Ｙｅｓ）、タイマ周期分待った後に（１秒ｗａｉｔ、ステップＳ１２２１）、ステップＳ１２０３に戻る。一方、無線装置１００が通話状態またはウェブブラウズ状態のいずれでもなければ（ステップＳ１２２０：Ｎｏ）、負荷値を初期化し（ステップＳ１２２２）、以上の処理を終了する（ステップＳ１２０１に戻る）。

実施の形態３によれば、実施の形態１の効果を有する。さらに、実施の形態３では、プロトコルの送信に対しては送受信アンテナのスキャンのみを行い、プロトコル以外の測定用送信の場合に送受信アンテナと受信専用アンテナのスキャンを行う。すなわち、プロトコルに基づく送信を送受信アンテナ以外から送信させない。したがって、プロトコルの送信時に受信専用アンテナの整合は行わないが、送受信アンテナの性能確認を、この送受信アンテナ一つに対してだけ処理実施すればよく、複数のアンテナを有する場合でも簡単に短時間でインピーダンス調整できるようになる。

上記の説明では、無線装置のアンテナを２本の例としたが、２本以上の構成でも同様な処理でき、アンテナスイッチで整合対象の受信専用アンテナと送受信アンテナを切り替えればよい。また、アンテナを送受信アンテナとして説明したが、送信と受信のアンテナが異なる構成に対しても本発明は同様に適用可能である。

また、実施の形態１〜３を適宜組み合わせることもでき、この場合、各実施の形態の効果を同時に得ることができるようになる。

以上説明した実施の形態の無線装置は、対象機器としてスマートフォンに限らずタブレット等の他の携帯型の無線装置にも同様に適用できる。

なお、本実施の形態で説明した制御方法は、予め用意された制御プログラムを対象機器（上記無線装置等）等のコンピュータ（ＣＰＵ等のプロセッサ）で実行することにより実現することができる。本制御プログラムは、磁気ディスク、光ディスク、ＵＳＢ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ）フラッシュメモリなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。また、制御プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布してもよい。

上述した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）無線通信プロトコルに基づく送信スケジュールの空き期間に、測定用信号を送信部から送信させ、前記測定用信号の進行波と反射波の割合の算出に基づき、アンテナのインピーダンス調整を行うベースバンド部を有することを特徴とする無線装置。

（付記２）前記ベースバンド部は、前記無線通信プロトコルの送信スケジュールでの送信と、前記測定用信号の送信とが重複しない制御を行うことを特徴とする付記１に記載の無線装置。

（付記３）前記ベースバンド部は、前記測定用信号の送信時にパワーアンプをＯＦＦにすることを特徴とする付記１または２に記載の無線装置。

（付記４）前記ベースバンド部は、装置本体が有するウェブブラウジングおよび通話アプリケーションの動作情報に基づき、前記測定用信号の送信周期を決定することを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の無線装置。

（付記５）前記ベースバンド部は、あらかじめ装置本体の使用状態別の前記反射波のピーク値をメモリに設定保持し、前記測定用信号の送信時に前記メモリを参照して、前記ピーク値の領域を部分的に測定することを特徴とする付記１〜４のいずれか一つに記載の無線装置。

（付記６）前記アンテナは、送受信を行う送受信アンテナと、受信専用アンテナとを含み、
前記ベースバンド部は、前記測定用信号を送信する期間、前記送受信アンテナと、前記受信専用アンテナを切り替えてそれぞれの前記割合を算出することを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載の無線装置。

（付記７）コンピュータに、
無線通信プロトコルに基づく送信スケジュールの空き期間に、測定用信号を送信部から送信させ、
前記測定用信号の進行波と反射波の割合の算出に基づき、アンテナのインピーダンス調整を行わせる、
処理を実行させることを特徴とする無線制御プログラム。

１００無線装置
１０１ベースバンド部
１０２送信部
１０３（１０３ａ，１０３ｂ）受信部
１０４デュプレクサ
１０５（１０５ａ，１０５ｂ）アンテナ
１０６カプラ
１０７（１０７ａ，１０７ｂ）整合部
１０８ＶＳＷＲ測定部
１０９パワーアンプ（ＰＡ）
２０１モデム制御部
２０２アプリケーション制御部
２２１プロトコル機能部
２２２アンテナ整合調整機能部
２２３ＲＦ機能部
１１０１アンテナスイッチ

Claims

無線通信プロトコルに基づく送信スケジュールの空き期間に、測定用信号を送信部から送信させ、前記測定用信号の進行波と反射波の割合の算出に基づき、アンテナのインピーダンス調整を行うベースバンド部を有することを特徴とする無線装置。
前記ベースバンド部は、前記無線通信プロトコルの送信スケジュールでの送信と、前記測定用信号の送信とが重複しない制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
前記ベースバンド部は、前記測定用信号の送信時にパワーアンプをＯＦＦにすることを特徴とする請求項１または２に記載の無線装置。
前記ベースバンド部は、装置本体が有するウェブブラウジングおよび通話アプリケーションの動作情報に基づき、前記測定用信号の送信周期を決定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の無線装置。
前記ベースバンド部は、あらかじめ装置本体の使用状態別の前記反射波のピーク値をメモリに設定保持し、前記測定用信号の送信時に前記メモリを参照して、前記ピーク値の領域を部分的に測定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の無線装置。
前記アンテナは、送受信を行う送受信アンテナと、受信専用アンテナとを含み、
前記ベースバンド部は、前記測定用信号を送信する期間、前記送受信アンテナと、前記受信専用アンテナを切り替えてそれぞれの前記割合を算出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の無線装置。