(57)【要約】【課題】速やかにアレイアンテナを切り替えることができるアンテナモジュールを提供する。【解決手段】  アンテナモジュールは、基地局装置と無線通信する移動通信装置に用いられるアンテナモジュールであって、前記移動通信装置の周囲各方向のうち第１範囲に含まれる方向において前記基地局装置と信号の送受信が可能な第１アレイアンテナ、及び、前記移動通信装置の周囲各方向のうち前記第１範囲と隣り合う第２範囲に含まれる方向において前記基地局装置と信号の送受信が可能な第２アレイアンテナを含む複数のアレイアンテナと、前記第１アレイアンテナ及び前記第２アレイアンテナのいずれか一方のアンテナが、前記基地局装置との無線通信に使用する対象アンテナとして前記基地局装置との無線通信に使用されているときに、前記選択中のアンテナを前記一方のアンテナから他方のアンテナへ切り替える切替処理を実行する切替部と、を備える。【選択図】図３
2020136807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局装置と無線通信する移動通信装置に用いられるアンテナモジュールであって、
前記移動通信装置の周囲各方向のうち第１範囲に含まれる方向において前記基地局装置と信号の送受信が可能な第１アレイアンテナ、及び、前記移動通信装置の周囲各方向のうち前記第１範囲と隣り合う第２範囲に含まれる方向において前記基地局装置と信号の送受信が可能な第２アレイアンテナを含む複数のアレイアンテナと、
前記複数のアレイアンテナによる受信信号それぞれの通信品質に基づいて、前記複数のアレイアンテナの中から前記基地局装置との無線通信に使用する対象アンテナを選択する選択部と、
前記第１アレイアンテナ及び前記第２アレイアンテナのいずれか一方のアンテナが、前記対象アンテナに選択されて前記基地局装置との無線通信に使用されているときに、前記対象アンテナを前記一方のアンテナから他方のアンテナへ切り替える切替処理を実行する切替部と、
を備える
アンテナモジュール。
【請求項２】
前記第１アレイアンテナが形成する第１ビームの指向方向を前記第１範囲内で制御する第１指向性制御部と、
前記第２アレイアンテナが形成する第２ビームの指向方向を前記第２範囲内で制御する第２指向性制御部と、
をさらに備え、
前記第１指向性制御部は、前記基地局装置からの信号の到来方向に応じて前記第１ビームの指向方向を制御し、
前記第２指向性制御部は、前記基地局装置からの信号の到来方向に応じて前記第２ビームの指向方向を制御し、
前記切替部は、前記第１指向性制御部又は前記第２指向性制御部によって制御される前記一方のアンテナが形成するビームの指向方向に基づいて、前記切替処理を実行するか否かを判定する
請求項１に記載のアンテナモジュール。
【請求項３】
前記第１範囲と前記第２範囲とは、互いに重複する重複範囲を含み、
前記一方のアンテナが形成するビームの指向方向が前記重複範囲内である場合、前記切替処理を実行する
請求項２に記載のアンテナモジュール。
【請求項４】
前記第１範囲と前記第２範囲とは、互いに重複する重複範囲を含み、
前記切替部は、前記一方のアンテナが形成するビームの指向方向が前記重複範囲内である場合、前記一方のアンテナが形成するビームの過去直近の指向方向が、前記重複範囲外であるか否かを判定し、前記判定結果が否定的である場合、前記切替処理を実行しない
請求項２に記載のアンテナモジュール。
【請求項５】
前記切替部は、前記一方のアンテナが形成するビームの指向方向が、前記重複範囲外において前記重複範囲側へ近づくように制御されたか否かを判定し、前記判定結果が肯定的である場合、前記他方のアンテナが形成するビームの指向方向を前記重複範囲に対応する方向へ向くように制御させる
請求項３又は請求項４に記載のアンテナモジュール。
【請求項６】
前記切替部は、前記移動通信装置における前記基地局装置の方向を示す方向情報に基づいて、前記切替処理を実行するか否かを判定する
請求項１に記載のアンテナモジュール。
【請求項７】
前記第１範囲と前記第２範囲とは、互いに重複する重複範囲を含み、
前記切替部は、前記方向情報が示す前記基地局装置の方向が前記重複範囲内である場合、前記切替処理を実行する
請求項６に記載のアンテナモジュール。
【請求項８】
前記切替部は、前記方向情報に加え、前記移動通信装置が搭載される移動体の速度及び加速度の少なくともいずれか一方を加味して、前記切替処理を実行するか否かを判定する
請求項６又は請求項７に記載のアンテナモジュール。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のアンテナモジュールを備えた移動通信装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の移動通信装置を備えた車両。
【請求項１１】
基地局装置と無線通信する移動通信装置に用いられるアンテナモジュールが有する複数のアレイアンテナに含まれる第１アレイアンテナ及び第２アレイアンテナの切替方法であって、
前記第１アレイアンテナは、前記移動通信装置の周囲各方向のうち第１範囲に含まれる方向において前記基地局装置と信号の送受信が可能であり、
前記第２アレイアンテナは、前記移動通信装置の周囲各方向のうち前記第１範囲と隣り合う第２範囲に含まれる方向において前記基地局装置と信号の送受信が可能であり、
前記複数のアレイアンテナによる受信信号それぞれの通信品質に基づいて、前記複数のアレイアンテナの中から前記基地局装置との無線通信に使用する対象アンテナを選択するステップと、
前記第１アレイアンテナ及び前記第２アレイアンテナのいずれか一方のアンテナが、前記対象アンテナに選択されて前記基地局装置との無線通信に使用されているときに、前記対象アンテナを前記一方のアンテナから他方のアンテナへ切り替える切替処理を実行するステップと、を含む
切替方法。
【請求項１２】
基地局装置と無線通信する移動通信装置に用いられるアンテナモジュールが有する複数のアレイアンテナに含まれる第１アレイアンテナ及び第２アレイアンテナの切替処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、
前記第１アレイアンテナは、前記移動通信装置の周囲各方向のうち第１範囲に含まれる方向において前記基地局装置と信号の送受信が可能であり、
前記第２アレイアンテナは、前記移動通信装置の周囲各方向のうち前記第１範囲と隣り合う第２範囲に含まれる方向において前記基地局装置と信号の送受信が可能であり、
コンピュータに
前記複数のアレイアンテナによる受信信号それぞれの通信品質に基づいて、前記複数のアレイアンテナの中から前記基地局装置との無線通信に使用する対象アンテナを選択するステップと、
前記第１アレイアンテナ及び前記第２アレイアンテナのいずれか一方のアンテナが、前記対象アンテナに選択されて前記基地局装置との無線通信に使用されているときに、前記対象アンテナを前記一方のアンテナから他方のアンテナへ切り替える切替処理を実行するステップと、を実行させる
コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナモジュール、移動通信装置、車両、切替方法、及びコンピュータプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１及び非特許文献１には、第５世代移動通信システムによる無線通信が可能な移動通信装置を車両に搭載することについて開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１８／０８８０５１号
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】3GPP TSG-RAN WG4 Meeting #87  R4-1808180  、［平成３０年１１月２１日検索］、インターネット〈http://www.3gpp.org/DynaReport/TDocExMtg--R4-87--18787.htm〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
第５世代移動通信システムでは、ミリ波又は準ミリ波（例えば、６ＧＨｚ以上の非常に高い周波数の電波）を利用して無線通信を行うため、伝搬損失が大きい。このため、第５世代移動通信システムでは、電波の減衰を補償するために、ビームフォーミングが行われる。
従って、第５世代移動通信システムに対応した移動局においては、ビームフォーミングのために、水平方向の見通しが確保できる位置にアンテナを設置する必要がある。例えば、上記特許文献１では、車両の天井（ルーフ）にアンテナ装置（アンテナモジュール）が設置されている。
【０００６】
ところで、６ＧＨｚ以上の周波数帯においては、伝搬に伴う減衰が大きいため、指向性アンテナ、例えば、パッチアンテナなどを用い、さらにアレイアンテナ構成とすることで高いアンテナ利得を得る必要がある。
このため、アンテナモジュールを車両に搭載し、車両の周囲各方向へ向けたビームを形成する場合、指向性を有するアレイアンテナを複数組み合わせて用いることが考えられる。
この場合、各アレイアンテナそれぞれが車両の周囲各方向のうちの一部におけるビームを分担する。これによりアンテナモジュールは車両の周囲各方向へ向けたビームを形成することができる。
【０００７】
上記のように、複数のアレイアンテナを組み合わせたアンテナモジュールを用いて基地局装置と無線通信する場合、複数のアレイアンテナの中から、基地局装置との無線通信に使用するアレイアンテナを選択し、選択したアレイアンテナに基地局装置へ向けたビームを形成させる必要がある。
【０００８】
ここで、基地局装置との無線通信に使用するアレイアンテナ（対象アンテナ）を選択するには、基地局装置との間の伝搬経路における通信品質が最も高いアレイアンテナを選択すればよい。
例えば、複数のアレイアンテナそれぞれにレシーバを接続し、各アレイアンテナが受信した信号を各レシーバで復調し、最も通信品質の高いアレイアンテナを対象アンテナに選択するという方法（以下、方法１ともいう）が考えられる。
【０００９】
しかし、上記方法１では、アレイアンテナの個数だけレシーバを用意する必要があり、コストや、消費電力の面から好ましくない。
そこで、複数のアレイアンテナに対して単一のレシーバを接続し、切替スイッチ等によって、レシーバに接続されるアレイアンテナを順次切り替えることで、各アレイアンテナが受信した信号を順次復調し、最も通信品質の高いアレイアンテナを対象アンテナに選択するという方法（以下、方法２ともいう）も考えられる。
【００１０】
上記方法２では、コストや消費電力の面では、方法１に対して有利である。
その一方、複数のアレイアンテナのうちの１つが、対象アンテナとして選択されている場合、レシーバは対象アンテナに選択されているアレイアンテナのみに接続されることとなるので、対象アンテナに選択されていない他のアレイアンテナで信号を受信できず通信品質を取得することができない。
例えば、車両が移動することにより、基地局装置との相対的な位置関係が変化して、対象アンテナとして選択されているアレイアンテナの通信品質が低下し、当該アレイアンテナに隣接するアレイアンテナを対象アンテナとして選択しなければならない状況となった場合について考える。
【００１１】
この場合、対象アンテナとして選択されているアレイアンテナの通信品質が低下し、基地局装置からの信号を受信できなくなると、アンテナモジュールは、再度、レシーバに接続されるアレイアンテナを順次切り替えて各アレイアンテナの通信品質を取得する。アンテナモジュールは、各アレイアンテナの通信品質を取得した結果に基づいて、最も通信品質の高いアレイアンテナを対象アンテナに選択する。
【００１２】
上記のように、対象アンテナが基地局装置からの信号が受信できなくなり、最も通信品質の高いアレイアンテナを再選択する間、アンテナモジュールは、基地局装置との無線通信を中断することとなる。このような無線通信の中断は、通信速度等の低下に繋がるため、好ましくない。
【００１３】
よって、車両が移動することにより、基地局装置との相対的な位置関係が変化して、対象アンテナとして選択されているアレイアンテナを切り替える必要が生じた場合において、速やかにアレイアンテナを切り替える技術が望まれる。
【００１４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、速やかにアレイアンテナを切り替えることができる技術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】
【００１５】
一実施形態であるアンテナモジュールは、基地局装置と無線通信する移動通信装置に用いられるアンテナモジュールであって、前記移動通信装置の周囲各方向のうち第１範囲に含まれる方向において前記基地局装置と信号の送受信が可能な第１アレイアンテナ、及び、前記移動通信装置の周囲各方向のうち前記第１範囲と隣り合う第２範囲に含まれる方向において前記基地局装置と信号の送受信が可能な第２アレイアンテナを含む複数のアレイアンテナと、前記複数のアレイアンテナによる受信信号それぞれの通信品質に基づいて、前記複数のアレイアンテナの中から前記基地局装置との無線通信に使用する対象アンテナを選択する選択部と、前記第１アレイアンテナ及び前記第２アレイアンテナのいずれか一方のアンテナが、前記対象アンテナに選択されて前記基地局装置との無線通信に使用されているときに、前記対象アンテナを前記一方のアンテナから他方のアンテナへ切り替える切替処理を実行する切替部と、を備える。
【００１６】
他の実施形態である移動通信装置は、上述のアンテナモジュールを備えた移動通信装置である。
【００１７】
また、他の実施形態である車両は、上述の移動通信装置を備えた車両である。
【００１８】
他の実施形態である切替方法は、基地局装置と無線通信する移動通信装置に用いられるアンテナモジュールが有する複数のアレイアンテナに含まれる第１アレイアンテナ及び第２アレイアンテナの切替方法であって、前記第１アレイアンテナは、前記移動通信装置の周囲各方向のうち第１範囲に含まれる方向において前記基地局装置と信号の送受信が可能であり、前記第２アレイアンテナは、前記移動通信装置の周囲各方向のうち前記第１範囲と隣り合う第２範囲に含まれる方向において前記基地局装置と信号の送受信が可能であり、前記複数のアレイアンテナによる受信信号それぞれの通信品質に基づいて、前記複数のアレイアンテナの中から前記基地局装置との無線通信に使用する対象アンテナを選択するステップと、前記第１アレイアンテナ及び前記第２アレイアンテナのいずれか一方のアンテナが、前記対象アンテナに選択されて前記基地局装置との無線通信に使用されているときに、前記対象アンテナを前記一方のアンテナから他方のアンテナへ切り替える切替処理を実行するステップと、を含む。
【００１９】
他の実施形態であるコンピュータプログラムは、基地局装置と無線通信する移動通信装置に用いられるアンテナモジュールが有する複数のアレイアンテナに含まれる第１アレイアンテナ及び第２アレイアンテナの切替処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、前記第１アレイアンテナは、前記移動通信装置の周囲各方向のうち第１範囲に含まれる方向において前記基地局装置と信号の送受信が可能であり、前記第２アレイアンテナは、前記移動通信装置の周囲各方向のうち前記第１範囲と隣り合う第２範囲に含まれる方向において前記基地局装置と信号の送受信が可能であり、コンピュータに前記複数のアレイアンテナによる受信信号それぞれの通信品質に基づいて、前記複数のアレイアンテナの中から前記基地局装置との無線通信に使用する対象アンテナを選択するステップと、前記第１アレイアンテナ及び前記第２アレイアンテナのいずれか一方のアンテナが、前記対象アンテナに選択されて前記基地局装置との無線通信に使用されているときに、前記対象アンテナを前記一方のアンテナから他方のアンテナへ切り替える切替処理を実行するステップと、を実行させるコンピュータプログラムである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、速やかにアレイアンテナを切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、車載通信装置が搭載された車両を示す図である。
【図２Ａ】図２Ａは、アンテナモジュールの斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、アンテナモジュールの部分断面図である。
【図３】図３は、アンテナモジュールの構成の一例を示すブロック図である。
【図４】図４は、制御装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図５】図５は、各アレイアンテナの送受信範囲を説明するための図である。
【図６】図６は、アンテナモジュールの選択部が実行する選択処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、道路を走行する車両（の車載通信装置）における基地局装置の方向を説明するための図である。
【図８】図８は、切替処理を実行するか否かを判定するための切替判定の一例を示すフローチャートである。
【図９】図９は、対象アンテナを、車両２の前方に向けて配置されたアレイアンテナから車両の左方向に向けて配置されたアレイアンテナへ切り替える際の態様の一例を示した図である。
【図１０】変形例に係るアンテナモジュールを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
最初に実施形態の内容を列記して説明する。
［実施形態の概要］
（１）一実施形態であるアンテナモジュールは、基地局装置と無線通信する移動通信装置に用いられるアンテナモジュールであって、前記移動通信装置の周囲各方向のうち第１範囲に含まれる方向において前記基地局装置と信号の送受信が可能な第１アレイアンテナ、及び、前記移動通信装置の周囲各方向のうち前記第１範囲と隣り合う第２範囲に含まれる方向において前記基地局装置と信号の送受信が可能な第２アレイアンテナを含む複数のアレイアンテナと、前記複数のアレイアンテナによる受信信号それぞれの通信品質に基づいて、前記複数のアレイアンテナの中から前記基地局装置との無線通信に使用する対象アンテナを選択する選択部と、前記第１アレイアンテナ及び前記第２アレイアンテナのいずれか一方のアンテナが、前記対象アンテナに選択されて前記基地局装置との無線通信に使用されているときに、前記対象アンテナを前記一方のアンテナから他方のアンテナへ切り替える切替処理を実行する切替部と、を備える。
【００２３】
上記構成のアンテナモジュールによれば、第１アレイアンテナ及び第２アレイアンテナのいずれか一方のアンテナが、基地局装置との無線通信に使用されているときに切替処理を実行するので、例えば、移動通信装置における基地局装置の方向が変化して、対象アンテナとして選択されているアレイアンテナを切り替える必要が生じた場合において、選択部が対象アンテナを選択する処理を行わずに他方のアンテナに切り替えることができる。この結果、速やかにアレイアンテナを切り替えることができる。
【００２４】
（２）上記アンテナモジュールにおいて、前記第１アレイアンテナが形成する第１ビームの指向方向を前記第１範囲内で制御する第１指向性制御部と、前記第２アレイアンテナが形成する第２ビームの指向方向を前記第２範囲内で制御する第２指向性制御部と、をさらに備え、前記第１指向性制御部は、前記基地局装置からの信号の到来方向に応じて前記第１ビームの指向方向を制御し、前記第２指向性制御部は、前記基地局装置からの信号の到来方向に応じて前記第２ビームの指向方向を制御し、前記切替部は、前記第１指向性制御部又は前記第２指向性制御部によって制御される前記一方のアンテナが形成するビームの指向方向に基づいて、前記切替処理を実行するか否かを判定することが好ましい。
この場合、移動通信装置における基地局装置の方向を、両アレイアンテナが形成するビームの指向方向として把握し、切替処理を実行するか否かを判定することができる。
【００２５】
（３）上記アンテナモジュールにおいて、前記第１範囲と前記第２範囲とは、互いに重複する重複範囲を含み、前記一方のアンテナが形成するビームの指向方向が前記重複範囲内である場合、前記切替処理を実行することが好ましい。
この場合、第１範囲及び第２範囲が互いに重複する重複範囲を有することで、ビームの指向方向が第１範囲と第２範囲とを行き来する際にヒステリシスを持たせることができ、ビームの指向方向が第１範囲と第２範囲とを頻繁に行き来するハンチングが生じるのを抑制できる。
【００２６】
（４）また、上記アンテナモジュールにおいて、前記第１範囲と前記第２範囲とは、互いに重複する重複範囲を含み、前記切替部は、前記一方のアンテナが形成するビームの指向方向が前記重複範囲内である場合、前記一方のアンテナが形成するビームの過去直近の指向方向が、前記重複範囲外であるか否かを判定し、前記判定結果が否定的である場合、前記切替処理を実行しないことが好ましい。
この場合、移動通信装置が移動しておらず、一方のアンテナが形成するビームの指向方向が変化していない可能性があるときに、切替処理を実行するのを抑制することができる。
【００２７】
（５）上記アンテナモジュールにおいて、前記切替部は、前記一方のアンテナが形成するビームの指向方向が、前記重複範囲外において前記重複範囲側へ近づくように制御されたか否かを判定し、前記判定結果が肯定的である場合、前記他方のアンテナが形成するビームの指向方向を前記重複範囲に対応する方向へ向くように制御させてもよい。
この場合、一方のアンテナが形成するビームの指向方向が、重複範囲に到達する直前であって切替処理が実行される前に、他方のアンテナの指向方向を予め調整することができ、より速やかにアレイアンテナを切り替えることができる。
【００２８】
（６）上記アンテナモジュールにおいて、前記切替部は、前記移動通信装置における前記基地局装置の方向を示す方向情報に基づいて、前記切替処理を実行するか否かを判定してもよい。
この場合、方向情報に基づいて、移動通信装置の周囲各方向のうちの基地局装置の方向を把握できる。
【００２９】
（７）上記アンテナモジュールにおいて、前記第１範囲と前記第２範囲とは、互いに重複する重複範囲を含み、前記切替部は、前記方向情報が示す前記基地局装置の方向が前記重複範囲内である場合、前記切替処理を実行することが好ましい。
この場合、第１範囲及び第２範囲が互いに重複する重複範囲を有することで、基地局装置の方向が第１範囲と第２範囲とを行き来する際にヒステリシスを持たせることができ、基地局装置の方向が第１範囲と第２範囲とを頻繁に行き来するハンチングが生じるのを抑制することができる。
【００３０】
（８）上記アンテナモジュールにおいて、前記切替部は、前記方向情報に加え、前記移動通信装置が搭載される移動体の速度及び加速度の少なくともいずれか一方を加味して、前記切替処理を実行するか否かを判定することが好ましい。
この場合、より正確に基地局装置の方向の変化を把握することができる。
【００３１】
（９）また、他の実施形態である移動通信装置は、上記（１）から（８）のいずれかのアンテナモジュールを備えた移動通信装置である。
【００３２】
（１０）他の実施形態である車両は、上記（９）の移動通信装置を備えた車両である。
【００３３】
（１１）他の実施形態である切替方法は、基地局装置と無線通信する移動通信装置に用いられるアンテナモジュールが有する複数のアレイアンテナに含まれる第１アレイアンテナ及び第２アレイアンテナの切替方法であって、前記第１アレイアンテナは、前記移動通信装置の周囲各方向のうち第１範囲に含まれる方向において前記基地局装置と信号の送受信が可能であり、前記第２アレイアンテナは、前記移動通信装置の周囲各方向のうち前記第１範囲と隣り合う第２範囲に含まれる方向において前記基地局装置と信号の送受信が可能であり、前記複数のアレイアンテナによる受信信号それぞれの通信品質に基づいて、前記複数のアレイアンテナの中から前記基地局装置との無線通信に使用する対象アンテナを選択するステップと、前記第１アレイアンテナ及び前記第２アレイアンテナのいずれか一方のアンテナが、前記対象アンテナに選択されて前記基地局装置との無線通信に使用されているときに、前記対象アンテナを前記一方のアンテナから他方のアンテナへ切り替える切替処理を実行するステップと、を含む。
【００３４】
（１２）他の実施形態であるコンピュータプログラムは、基地局装置と無線通信する移動通信装置に用いられるアンテナモジュールが有する複数のアレイアンテナに含まれる第１アレイアンテナ及び第２アレイアンテナの切替処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、前記第１アレイアンテナは、前記移動通信装置の周囲各方向のうち第１範囲に含まれる方向において前記基地局装置と信号の送受信が可能であり、前記第２アレイアンテナは、前記移動通信装置の周囲各方向のうち前記第１範囲と隣り合う第２範囲に含まれる方向において前記基地局装置と信号の送受信が可能であり、コンピュータに前記複数のアレイアンテナによる受信信号それぞれの通信品質に基づいて、前記複数のアレイアンテナの中から前記基地局装置との無線通信に使用する対象アンテナを選択するステップと、前記第１アレイアンテナ及び前記第２アレイアンテナのいずれか一方のアンテナが、前記対象アンテナに選択されて前記基地局装置との無線通信に使用されているときに、前記対象アンテナを前記一方のアンテナから他方のアンテナへ切り替える切替処理を実行するステップと、を実行させるコンピュータプログラムである。
【００３５】
［実施形態の詳細］
以下、好ましい実施形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、以下に記載する各実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
【００３６】
〔車載通信装置の構成〕
図１は、車載通信装置が搭載された車両を示す図である。
図１中、車載通信装置１は車両２に搭載されている。車載通信装置（移動通信装置）１は、移動通信システムの基地局装置４と無線通信を行う移動局である。車両２は、通常の乗用車の他、バスや鉄道車両等も含む。
基地局装置４は、建物の屋上等の比較的高所に設置され、地上の車載通信装置１と無線通信を行う。
【００３７】
車載通信装置１と、基地局装置４との間で行われる無線通信は、例えば、第５世代移動通信システムに準拠した無線通信である。
第５世代移動通信システムでは、例えば、６ＧＨｚ以上の非常に高い周波数の電波を用いるため、伝搬時の減衰が大きい。このため、車載通信装置１及び基地局装置４は、電波の減衰を補償するために、ビームフォーミングを行う。車載通信装置１は、ビームフォーミングによって特定の方向にビームの指向性を向けて利得を向上させることができる。ビームフォーミングは、車載通信装置１及び基地局装置４の両方で行われる。
【００３８】
車載通信装置１は、無線ＬＡＮ無線部６と接続されている。無線ＬＡＮ無線部６は、無線ＬＡＮアクセスポイントであり、車内の移動端末８に対して無線ＬＡＮサービスを提供する。車内の移動端末８は、例えば、車両２の乗客が有する携帯電話、スマートフォン、タブレット、ノートパソコン等である。移動端末８は、無線ＬＡＮ通信を介して移動通信システムによる通信が可能である。
つまり、車載通信装置１は、移動端末８と、基地局装置４との間の通信を中継する機能を有している。
【００３９】
車載通信装置１は、アンテナモジュール１０と、通信処理部１２とを備えている。
通信処理部１２は、ベースバンド信号に関する処理を行う機能を有している。通信処理部１２は、ベースバンド信号をアンテナモジュール１０へ与える。また、通信処理部１２は、アンテナモジュール１０から与えられるベースバンド信号を受信する。
アンテナモジュール１０は、複数のアンテナ素子２４を備えている。複数のアンテナ素子２４はアレイアンテナを構成している。これにより、アンテナモジュール１０は、ビームフォーミングを行いつつ、基地局装置４との間で無線波の送受信を行う機能を有する。
【００４０】
〔アンテナモジュールの構成〕
図２Ａは、アンテナモジュール１０の斜視図であり、図２Ｂは、アンテナモジュール１０の部分断面図である。
図２Ｂに示すように、アンテナモジュール１０は、車両２のルーフ（天井）２ａに設けられている。
アンテナモジュール１０は、４つのアレイアンテナ２０と、これらアレイアンテナ２０が固定された矩形板状のベース板２２とを備えている。
【００４１】
４つのアレイアンテナ２０は、それぞれ、基板２１と、基板２１のアンテナ面２１ａに実装された複数のアンテナ素子２４とを備えている。アンテナ素子２４は、例えば、パッチアンテナ等の平面アンテナである。
各基板２１は、ベース板２２の端縁に沿って立設されている。各アンテナ面２１ａは、車両２の前後左右斜め上方に向いている。よって、アンテナモジュール１０は、四角錐台の箱状である。
【００４２】
各アレイアンテナ２０は、後述するように、複数のアンテナ素子２４により送受信される信号の位相を調整することで、ビームフォーミングが可能である。
各アレイアンテナ２０は、方位角方向において約１００度の範囲でビームの指向方向を向けることが可能である。また、各アレイアンテナ２０は、仰角方向において約９０度の範囲内でビームの指向方向を向けることが可能である。
よって、アンテナモジュール１０は、４つのアレイアンテナ２０を組み合わせることで、当該アンテナモジュール１０（車載通信装置１）の周囲各方向に向けてビームを形成することができる。
【００４３】
なお、図２Ａ中、Ｙ方向が車両２の前後方向、Ｘ方向が車両２の左右方向、Ｚ方向が車両２の上下方向である。
また、以下の説明では、Ｚ方向が鉛直方向を示し、Ｘ−Ｙ平面は、鉛直方向に直交する水平面として説明する。
つまり、以下の説明では、車両２が坂道に位置することで車両２全体が傾斜する場合や、移動に伴う車両２の姿勢変化によって車両２全体が傾斜する場合については考慮せず、車両２のルーフ２ａは、常に水平面に平行であるものとして説明する。
よって、アンテナモジュール１０は、常に水平面に平行に設置されるものとして説明する。
【００４４】
図２Ｂに示すように、アンテナモジュール１０の内部には、回路基板２８が収容されている。回路基板２８は、ベース板２２の上面に固定されている。回路基板２８には、アレイアンテナ２０が形成するビーム指向方向を制御するための回路や、送受信機等のアンテナモジュール１０として必要な回路が実装される。
なお、図２Ａ及び図２Ｂでは、アンテナモジュール１０は、外部に露出しているが、例えば、レドーム等によって覆われることで外部に対して保護される。
【００４５】
図３は、アンテナモジュール１０の構成の一例を示すブロック図である。
図３中、アンテナモジュール１０は、４つのアレイアンテナ２０の他、切替スイッチ３２と、送受信機３４と、制御装置３６とを備えている。
各アレイアンテナ２０は、切替スイッチ３２を介して送受信機３４に接続されている。
【００４６】
送受信機３４は、通信処理部１２（図１）から与えられるベースバンド信号に対して、変調、増幅等の処理を行い、無線周波数の信号（ＲＦ信号）を生成する。生成したＲＦ信号は、切替スイッチ３２を介してアレイアンテナ２０へ与えられる。
また、送受信機３４は、アレイアンテナ２０が受信したＲＦ信号に対して、増幅、復調等の処理を行い、ベースバンド信号を生成する。生成したベースバンド信号は、通信処理部１２へ与えられる。
【００４７】
切替スイッチ３２は、送受信機３４の接続先を、４つのアレイアンテナ２０のうちのいずれかに切り替える機能を有している。
よって、基地局装置４との間の無線通信は、４つのアレイアンテナ２０のうちのいずれか１つを用いて行われる。
【００４８】
つまり、４つのアレイアンテナ２０のうち、送受信機３４に接続されるアレイアンテナ２０が基地局装置４との無線通信に使用するアレイアンテナとなる。
なお、切替スイッチ３２による切り替えは、制御装置３６によって制御される。
【００４９】
アレイアンテナ２０は、受信した基地局装置４からの無線波をＲＦ信号として送受信機３４へ与える。また、アレイアンテナ２０は、送受信機３４から与えられるＲＦ信号を無線波として空間へ放射する。
アレイアンテナ２０は、上述の複数のアンテナ素子２４の他、位相調整器４０と、合成分配器４２とをさらに備えている。
【００５０】
位相調整器４０は、複数のアンテナ素子２４で送受信される複数の信号の位相を調整する。位相調整器４０は、複数のアンテナ素子２４それぞれに対応した数の位相器４０ａを備える。位相調整器４０は、各位相器４０ａを調整することにより複数の信号の位相を調整し、アレイアンテナ２０によって形成されるビームの指向方向を変化させることができる。
【００５１】
合成分配器４２は、複数のアンテナ素子２４が受信したＲＦ信号を合成して送受信機３４へ与えるとともに、切替スイッチ３２を介して与えられる送受信機３４からのＲＦ信号を複数のアンテナ素子２４へ分配する。
【００５２】
各アレイアンテナ２０には、指向性制御回路４４が接続されている。指向性制御回路４４は、アレイアンテナ２０が形成するビームの指向方向を制御する機能を有している。
指向性制御回路４４は、位相調整器４０に制御命令を与えることで、位相調整器４０を制御し、アレイアンテナ２０が形成するビームの指向方向の制御を行う。
【００５３】
指向性制御回路４４は、基地局装置４からの信号の到来方向へ向くようにアレイアンテナ２０のビームの指向方向を制御する機能を有する。
指向性制御回路４４は、アレイアンテナ２０のビームの指向方向を後述する送受信範囲内で制御する。
指向性制御回路４４は、基地局装置４からの指示に応じてビームの指向方向を制御してもよいし、指向性制御回路４４が自ら基地局装置４からの信号の到来方向をサーチしその結果に基づいてビームの指向方向を制御してもよい。
【００５４】
制御装置３６は、上述のように切替スイッチ３２を制御する機能を有する。
制御装置３６は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）や、メモリ等の記憶装置を備えたコンピュータによって構成されている。制御装置３６の記憶装置には、ＣＰＵが実行するためのコンピュータプログラム等が記憶されており、このコンピュータプログラムをＣＰＵが読み出して実行することにより、後述の各機能が実現される。
【００５５】
図４は、制御装置３６の構成の一例を示すブロック図である。図４に示すように、制御装置３６は、選択部３６ａと、切替部３６ｂとを機能的に有している。
選択部３６ａ及び切替部３６ｂは、切替スイッチ３２の切り替え制御を含んだ処理を実行する機能を有している。選択部３６ａ及び切替部３６ｂの機能については、後に説明する。
【００５６】
〔アレイアンテナの送受信範囲について〕
図５は、各アレイアンテナ２０の送受信範囲を説明するための図である。
図５は、アンテナモジュール１０を上面視した図であり、紙面上側が車両２の前方、紙面下側が車両２の後方である。
【００５７】
アンテナモジュール１０は、ビームの指向方向を基地局装置４の方向へ向け、基地局装置４との間で無線通信を行う。
従って、各アレイアンテナ２０が基地局装置４と送受信可能な送受信範囲は、各アレイアンテナ２０が形成するビームの指向方向を変化させることができる範囲によって定まる。
【００５８】
本実施形態のアレイアンテナ２０は、方位角方向において約１００度の範囲内でビームの指向方向を変化させることができるように設定されている。また、本実施形態のアレイアンテナ２０は、仰角方向において約９０度の範囲内でビームの指向方向を変化させることができるように設定されている。
【００５９】
なお、方位角とは、水平面における方向を特定するための角度であり、ここでは、アレイアンテナ２０（アンテナモジュール１０）を基準としたときの水平面におけるビームの指向方向を特定するための中心角度である。
また、方位角方向とは、鉛直方向に平行な軸周りの回転方向である。
また、仰角とは、水平面に対する方向を特定するための角度であり、ここでは、水平面に対するビームの中心角度である。
また、仰角方向とは、仰角を表す際の中心軸周りの回転方向である。
【００６０】
アンテナモジュール１０は、方位角方向において約１００度の範囲内でビームの指向方向を向けることが可能なアレイアンテナ２０を４つ組み合わせている。よって、アンテナモジュール１０は、方位角方向において全方向にビームの指向方向を向けることができる。また、仰角方向においても水平面より上方の各方向にビームの指向方向を向けることができる。アンテナモジュール１０は、当該アンテナモジュール１０（車載通信装置１）の周囲各方向に向けてビームを形成することができる。
【００６１】
よって、アンテナモジュール１０は、当該アンテナモジュール１０（車載通信装置１）の周囲各方向に位置する基地局装置４と信号の送受信が可能である。
【００６２】
図５中、車両２の前方に向けて配置されたアレイアンテナ２０Ａの送受信範囲Ｒ１は、アレイアンテナ２０Ａがビームの指向方向を変化させることが可能な範囲である。送受信範囲Ｒ１は、方位角方向において約１００度の範囲に設定される。送受信範囲Ｒ１は、中心線Ｃ１に対して対称である。中心線Ｃ１は、アンテナモジュール１０の中心を通過する車両２前後方向に延びる中心線である。
【００６３】
また、車両２の左方向に向けて配置されたアレイアンテナ２０Ｂの送受信範囲Ｒ２は、アレイアンテナ２０Ｂがビームの指向方向を変化させることが可能な範囲である。よって送受信範囲Ｒ２も、方位角方向において約１００度の範囲に設定される。送受信範囲Ｒ２は、中心線Ｃ２に対して対称である。中心線Ｃ２は、アンテナモジュール１０の中心を通過する車両２左右方向に延びる中心線である。
【００６４】
同様に、車両２の後方に向けて配置されたアレイアンテナ２０Ｃの送受信範囲Ｒ３は、アレイアンテナ２０Ｃがビームの指向方向を変化させることが可能な方位角方向の範囲である。
また、車両２の右方向に向けて配置されたアレイアンテナ２０Ｄの送受信範囲Ｒ４は、アレイアンテナ２０Ｄがビームの指向方向を変化させることが可能な方位角方向の範囲である。
【００６５】
各送受信範囲Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４のうち、互いに隣り合う送受信範囲同士は、互いに重複する重複範囲を含む。
送受信範囲Ｒ１は、送受信範囲Ｒ２と、隣り合っている。よって、送受信範囲Ｒ１と、送受信範囲Ｒ２とは、互いに重複する重複範囲Ｒ１２を含む。また、送受信範囲Ｒ１は、送受信範囲Ｒ４とも隣り合っている。よって、送受信範囲Ｒ１と、送受信範囲Ｒ４とは、互いに重複する重複範囲Ｒ１４を含む。
同様に、送受信範囲Ｒ２と、送受信範囲Ｒ３とは、互いに重複する重複範囲Ｒ２３を含む。また、送受信範囲Ｒ３と、送受信範囲Ｒ４とは、互いに重複する重複範囲Ｒ３４を含む。
【００６６】
重複範囲Ｒ１２，Ｒ２３，Ｒ３４，Ｒ１４は、互いに隣り合うアレイアンテナ２０の両方がビームの指向方向を向けることができる範囲である。よって、重複範囲Ｒ１２，Ｒ２３，Ｒ３４，Ｒ１４では、互いに隣り合うアレイアンテナ２０の両方が、基地局装置４と信号の送受信が可能である。
【００６７】
〔選択処理について〕
アンテナモジュール１０は、基地局装置４との間で無線通信を行うために、指向方向が基地局装置４の方向へ向くビームを形成する。
よって、アンテナモジュール１０は、ビームを形成するためのアレイアンテナ２０を選択する必要がある。そこで、アンテナモジュール１０の選択部３６ａは、４つのアレイアンテナ２０の中から基地局装置４との無線通信に使用する使用対象のアレイアンテナ（対象アンテナ）を選択する選択処理を実行する。
【００６８】
図６は、選択処理を実行するか否かを判定するための判定処理の一例を示すフローチャートである。
まず、選択部３６ａは、現在、基地局装置４との無線通信に使用する対象アンテナとして送受信機３４に接続されているアレイアンテナ２０が受信した基地局装置４からの信号に基づいて受信電力を取得し、取得した受信電力が所定の閾値よりも低いか否かを判定する（ステップＳ１）。
【００６９】
受信電力は、対象アンテナであるアレイアンテナ２０が受信した基地局装置４からの信号のうち、パイロット信号等の予め送信電力が既知の信号に基づいて求められる。
パイロット信号の受信電力の値は、対象アンテナが受信したＲＦ信号を復調する送受信機３４から得られる。
選択部３６ａは、送受信機３４からパイロット信号の受信電力の値を得る。
【００７０】
ステップＳ１において、取得した受信電力が所定の閾値よりも低くないと判定すると、選択部３６ａは、再度、ステップＳ１を繰り返す。なお、所定の閾値は、車載通信装置１と基地局装置４との間で問題なく無線通信が可能と判定することができる値に設定される。
よって、車載通信装置１と基地局装置４との間で問題なく無線通信が可能な程度の受信電力を維持する場合、選択部３６ａは、ステップＳ１を繰り返し実行する。
【００７１】
一方、ステップＳ１において、取得した受信電力が所定の閾値よりも低いと判定すると、選択部３６ａは、ステップＳ２へ進み、各アレイアンテナ２０の受信電力を順次求める（ステップＳ２）。
ここで、選択部３６ａは、切替スイッチ３２を制御することで、送受信機３４の接続先のアレイアンテナ２０を順次切り替える。
選択部３６ａは、送受信機３４に接続されたアレイアンテナ２０の受信電力を求めると、送受信機３４の接続先を他のアレイアンテナ２０に切り替え、他のアレイアンテナ２０の受信電力を求める。これを繰り返すことで、４つのアレイアンテナ２０の受信電力を求める。
【００７２】
選択部３６ａは、ステップＳ２において、アレイアンテナ２０の受信電力を求める際、アレイアンテナ２０にビームの指向方向を変化させることができる範囲内でビームの指向方向を変化させ、最も受信電力が高くなる値を、そのアレイアンテナ２０の受信電力とする。
【００７３】
ステップＳ２において、４つのアレイアンテナ２０それぞれの受信電力を求めると、選択部３６ａは、ステップＳ３へ進み、４つのアレイアンテナ２０それぞれの受信電力を比較する。選択部３６ａは、受信電力の比較の結果、４つのアレイアンテナ２０のうち、最も受信電力の高いアレイアンテナ２０を対象アンテナに選択し（ステップＳ３）、ステップＳ１へ戻る。
【００７４】
上記ステップＳ２、及びステップＳ３が選択処理である。選択部３６ａは、受信電力に基づいて、選択処理を実行するか否かを判定する。
【００７５】
４つのアレイアンテナ２０のうち、最も受信電力の高いアレイアンテナ２０は、基地局装置４との間で最も通信品質が高い経路を有すると判断することができる。つまり、基地局装置４へ向くビームが形成可能なアレイアンテナ２０と判断することができる。
【００７６】
よって、選択部３６ａは、切替スイッチ３２を制御することで、４つのアレイアンテナ２０のうち、最も受信電力の高いアレイアンテナ２０と送受信機３４とを接続させる。これによって、最も受信電力の高いアレイアンテナ２０は、対象アンテナとなる。
このように選択部３６ａは、選択したアレイアンテナ２０を使用して、基地局装置４との無線通信を車載通信装置１に行わせる。
【００７７】
なお、選択部３６ａは、４つのアレイアンテナ２０が受信した信号の通信品質として受信電力を取得し、受信電力の比較結果に基づいて対象アンテナを選択する場合を示したが、通信品質としては、受信電力の他に、ＳＩＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｒａｔｉｏ）、ＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）等を用いることができる。
【００７８】
〔切替処理について〕
本実施形態のアンテナモジュール１０の切替部３６ｂは、４つのアレイアンテナ２０のうちの１つが対象アンテナに選択されて基地局装置４との無線通信に使用されているときに、対象アンテナを他のアレイアンテナ２０へ切り替える切替処理を実行する。
【００７９】
図７は、道路を走行する車両２（のアンテナモジュール１０）における基地局装置４の方向を説明するための図である。
図７では、位置Ｈの車両２が紙面上方へ向かって道路５０を走行している場合を示している。
位置Ｈの車両２は、基地局装置４に対して前面を向けて走行している。車両２に搭載されているアンテナモジュール１０（車載通信装置１）は、位置Ｈにおいて、車両２の前方の基地局装置４と無線通信を行う。
このとき、アンテナモジュール１０は、車両２の前方に向けて配置されたアレイアンテナ２０Ａを対象アンテナに選択し、アレイアンテナ２０Ａによってビームを形成し、基地局装置４と無線通信を行っている。
【００８０】
図７中、位置Ｉの車両２は、脇道５２へ右折しようとしている。また、位置Ｊの車両２は、基地局装置４の真横を通過している。
位置Ｉ及び位置Ｊの車両２は左側面を基地局装置４側に向けている。
よって、図７に示すように、アンテナモジュール１０は、位置Ｉ及び位置Ｊにおいて、車両２の左方向に向けて配置されたアレイアンテナ２０Ｂを対象アンテナに選択し、アレイアンテナ２０Ｂによってビームを形成する。
【００８１】
ここで、車両２が位置Ｈから位置Ｉへ移動し、道路５０から脇道５２へ右折する場合を考える。
車両２は、右折するまでは、基地局装置４に対して前面を向けて走行する。その後、車両２が位置Ｉへ到達して右折を開始すると、車両２における基地局装置４の方向が変化し、車両２において基地局装置４側に向く面は、前面から、左側面を経て、後面へと遷移する。
また、車両２が位置Ｈから位置Ｊへ直進する場合においても、同様であり、車両２において基地局装置４側に向く面は、前面から左側面を経て、後面へと遷移する。
【００８２】
車両２における基地局装置４の方向が変化することにより、車両２において基地局装置４側に向く面が前面から左側面へ遷移すると、アンテナモジュール１０は、対象アンテナをアレイアンテナ２０Ａからアレイアンテナ２０Ｂへ切り替える必要がある。
【００８３】
仮に、アンテナモジュール１０が選択処理を行って切り替えようとすると、アンテナモジュール１０は、対象アンテナとして選択されているアレイアンテナ２０Ａの受信電力が低下したと判定した後、選択処理を行い、受信電力が高く現れるアレイアンテナ２０Ｂを対象アンテナとして選択する（図６）。
【００８４】
しかし、アレイアンテナ２０Ａの受信電力が低下し、アレイアンテナ２０Ｂを選択するまでの間、アンテナモジュール１０は、受信電力の最も高いアレイアンテナ２０を選択するために、基地局装置４との無線通信を中断することとなる。
車両２において基地局装置４側に向く面が左側面から後面へ遷移する場合においても同様であり、アンテナモジュール１０は、対象アンテナをアレイアンテナ２０Ｂからアレイアンテナ２０Ｃへ切り替える必要がある。アレイアンテナ２０Ｂの受信電力が低下し、アレイアンテナ２０Ｃを選択するまでの間、アンテナモジュール１０は、受信電力の最も高いアレイアンテナ２０を選択するために、基地局装置４との無線通信を中断することとなる。
このような無線通信の中断は、通信速度等の通信品質の低下に繋がるため、好ましくない。
【００８５】
そこで、本実施形態のアンテナモジュール１０は、対象アンテナに選択されたアレイアンテナ２０によって無線通信しているときに、選択処理による選択を介さずに、対象アンテナを他のアレイアンテナ２０へ切り替える切替処理を実行する機能を有している。
これにより、車両２が移動し、車両２における基地局装置４の方向が変化することにより、対象アンテナを切り替える必要が生じた場合においても、選択処理による選択を行わずに速やかに対象アンテナを切り替えることができる。
【００８６】
図８は、切替処理を実行するか否かを判定するための切替判定の一例を示すフローチャートである。
まず、アンテナモジュール１０の切替部３６ｂは、選択部３６ａにより選択処理が実行中か否かを判定する（ステップＳ１１）。
【００８７】
選択部３６ａが選択処理を実行中である場合、切替部３６ｂは、再度ステップＳ１１に戻り、選択処理が実行中でないと判定するまでステップＳ１１を繰り返す。
【００８８】
選択処理が実行中でないと判定すると、切替部３６ｂは、現在の対象アンテナであるアレイアンテナ２０を示すアンテナ情報、及び対象アンテナであるアレイアンテナ２０が形成するビームの指向方向を示す指向方向情報を取得する（ステップＳ１２）。
アンテナ情報は、例えば、選択部３６ａから取得することができるし、切替スイッチ３２から取得することもできる。
指向方向情報は、対象アンテナであるアレイアンテナ２０の指向方向を制御する指向性制御回路４４から取得する。
【００８９】
なお、本実施形態のアレイアンテナ２０は、ビームを離散的に変化させるように構成されている。送受信範囲内において形成される各ビームには、各ビームを識別するためのビームＩＤ（識別子）が付与されており、ビームＩＤによって、各ビームを識別でき、ビームの指向方向を把握することができる。
【００９０】
切替部３６ｂは、各アレイアンテナ２０が形成する各ビームのビームＩＤと、指向方向に関する情報とを対応付けて記憶している。指向方向に関する情報には、ビームの指向方向を示す情報が含まれる。また、指向方向に関する情報は、ビームの指向方向が属する範囲（送受信範囲や重複範囲）を示す情報等を含んでいてもよい。
よって、切替部３６ｂは、ビームＩＤからビームの指向方向や、そのビームの指向方向が属する範囲等を把握できる。
切替部３６ｂは、指向方向情報としてビームＩＤを指向性制御回路４４から取得する。
【００９１】
対象アンテナに関する情報を取得すると、切替部３６ｂは、ステップＳ１３において、今回取得したアンテナ情報と、過去直近に取得したアンテナ情報とが同じアレイアンテナ２０を示しているか否かを判定する（ステップＳ１３）。
なお、過去直近に取得したアンテナ情報とは、ステップＳ１３での判定前に取得された最新のアンテナ情報をいう。
【００９２】
ステップＳ１３において、今回取得したアンテナ情報が示すアレイアンテナ２０と、過去直近に取得したアンテナ情報が示すアレイアンテナ２０とが異なる場合、直前に選択処理における対象アンテナの選択、又は切替処理のいずれかが行われた可能性がある。よって、この場合、切替部３６ｂは、ステップＳ１１へ戻り、再度、対象アンテナに関する情報を取得する（ステップＳ１２）。
【００９３】
ステップＳ１３において、今回取得したアンテナ情報と、過去直近に取得したアンテナ情報とが同じアレイアンテナ２０を示す場合、切替部３６ｂは、ステップＳ１４へ進み、現在の対象アンテナが形成するビームの指向方向が重複範囲であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。
切替部３６ｂは、ステップＳ１２で取得したビームＩＤによって、現在の対象アンテナが形成するビームの指向方向が重複範囲か否かを判定する。
【００９４】
ステップＳ１４において、現在の対象アンテナが形成するビームの指向方向が重複範囲であると判定すると、切替部３６ｂは、過去直近に取得したビームの指向方向が重複範囲外であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。
【００９５】
ステップＳ１５において、過去直近に取得したビームの指向方向が重複範囲外であると判定する場合、切替部３６ｂは、ステップＳ１６へ進み、切替処理を実行する（ステップＳ１６）。
切替部３６ｂは、ステップＳ１６において、切替処理を実行し、ステップＳ１１へ戻る。
【００９６】
ステップＳ１６において、切替部３６ｂは、現在対象アンテナに選択されているアレイアンテナ２０から、互いに重複する重複範囲を含む送受信範囲を有する他のアレイアンテナ２０へ対象アンテナを切り替える。
つまり、切替部３６ｂは、互いに隣り合って配置された一対のアレイアンテナ２０のうちのいずれか一方のアレイアンテナ２０が対象アンテナであるときに、一方のアレイアンテナ２０が形成するビームの指向方向が、互いの送受信範囲が重複する重複範囲内に制御されると、対象アンテナを一方のアレイアンテナ２０から他方のアレイアンテナ２０へ切り替える処理（切替処理）を実行する（ステップＳ１６）。
【００９７】
より具体的に、切替部３６ｂは、切替スイッチ３２を制御することで、送受信機３４の接続先を一方のアレイアンテナ２０から他方のアレイアンテナ２０へ切り替えさせる。
切替部３６ｂは、他方のアレイアンテナ２０と送受信機３４とを接続させる。これにより、他方のアレイアンテナ２０は対象アンテナとなる。
【００９８】
ステップＳ１５において、過去直近に取得したビームＩＤのビームの指向方向が重複範囲外でないと判定する場合（過去直近に取得したビームＩＤのビームの指向方向が重複範囲であると判定する場合）、切替部３６ｂは、ステップＳ１１へ戻る。
【００９９】
この場合、現在の対象アンテナによるビームの指向方向が、重複範囲を維持しているので、過去直近のループで切替処理が実行され、その後、車両２が移動せずに停止している可能性がある。
このように、切替部３６ｂは、車両２が移動しておらず、現在の対象アンテナによるビームの指向方向が変化していない可能性があるときに、切替処理を実行するのを抑制する。
【０１００】
ステップＳ１４において、現在の対象アンテナが形成するビームの指向方向が重複範囲でないと判定すると、切替部３６ｂは、切替処理を実行せず、現在の対象アンテナが形成するビームの指向方向が重複範囲直前であるか否かを判定する（ステップＳ１７）。
【０１０１】
ステップＳ１７において、現在の対象アンテナが形成するビームの指向方向が重複範囲直前であると判定すると、切替部３６ｂは、当該重複範囲を含む送受信範囲を有する他方のアレイアンテナ２０が形成すべきビームの指向方向を予め制御させ（ステップＳ１８）、ステップＳ１１へ戻る。
【０１０２】
ステップＳ１７において、切替部３６ｂは、対象アンテナのビームの指向方向が重複範囲直前であるか否かを判定することで、対象アンテナのビームの指向方向が重複範囲外において重複範囲側へ近づくように制御されたか否かを判定する。
【０１０３】
対象アンテナのビームの指向方向が重複範囲直前である場合、対象アンテナのビームの指向方向は、重複範囲直前以外の位置から重複範囲側へ近づくように制御されたと判断することができる。
そこで、切替部３６ｂは、ステップＳ１７において、対象アンテナのビームの指向方向が重複範囲直前であると判定すると、他方のアレイアンテナ２０が形成すべきビームの指向方向が重複範囲となるように制御させる。
【０１０４】
これにより、現在の対象アンテナによるビームの指向方向が、重複範囲に到達する直前であって切替処理が実行される前に、次に対象アンテナとして選択される他方のアレイアンテナ２０の指向方向を予め調整することができるので、より速やかにアレイアンテナ２０を切り替えて必要なビームを形成することができる。
【０１０５】
ステップＳ１７において、現在の対象アンテナが形成するビームの指向方向が重複範囲直前でないと判定すると、切替部３６ｂは、ステップＳ１１へ戻る。
この場合、対象アンテナのビームの指向方向は、重複範囲外を維持し、重複範囲直前でもないので、切替処理を行わず、また、隣接する他のアレイアンテナ２０の指向性制御も実行せず、ステップＳ１１へ戻る。
【０１０６】
以上のように、本実施形態のアンテナモジュール１０は、対象アンテナによって無線通信しているときに、選択処理を介さずに、対象アンテナを他のアレイアンテナ２０へ切り替える切替処理を実行することができる。
これにより、車両２が移動し、車両２における基地局装置４の方向が変化することにより、対象アンテナを切り替える必要が生じた場合においても、選択処理による選択を行わずに速やかに対象アンテナを切り替えることができる。
【０１０７】
また、切替部３６ｂは、現在の対象アンテナによるビームの指向方向に基づいて、切替処理を実行するか否かを判定する。
これにより、車載通信装置１における基地局装置４の方向を対象アンテナによるビームの指向方向として把握し、切替処理を実行するか否かを判定することができる。
つまり、本実施形態では、ビームの指向方向を車載通信装置１における基地局装置４の方向を示す方向情報として用いる。
【０１０８】
図９は、対象アンテナを、車両２の前方に向けて配置されたアレイアンテナ２０Ａから車両２の左方向に向けて配置されたアレイアンテナ２０Ｂへ切り替える際の態様の一例を示した図である。
なお、図９では、水平面上において形成されるビームを示している。
【０１０９】
図９中、アレイアンテナ２０Ａは、ビームＢ１１、Ｂ１２、Ｂ１３、及びＢ１４を形成可能である。また、アレイアンテナ２０Ｂは、ビームＢ２１、Ｂ２２、Ｂ２３、及びＢ２４を形成可能である。
なお、図９に示すビームは、アレイアンテナ２０Ａ及びアレイアンテナ２０Ｂが形成することができるビームのうちの一部を示している。
【０１１０】
ビームＢ１１からビームＢ１４のうち、ビームＢ１１，Ｂ１２，Ｂ１３の指向方向は、送受信範囲Ｒ１内であって、重複範囲Ｒ１２外である。また、ビームＢ１３の指向方向は、重複範囲Ｒ１２直前の方向である。
アレイアンテナ２０Ａが形成するビームＢ１４の指向方向は、送受信範囲Ｒ１内であって、重複範囲Ｒ１２内である。
【０１１１】
また、アレイアンテナ２０Ｂが形成するビームであるビームＢ２１からビームＢ２４のうち、ビームＢ２２，Ｂ２３，Ｂ２４の指向方向は、送受信範囲Ｒ２内であって、重複範囲Ｒ１２外である。また、ビームＢ２２の指向方向は、重複範囲Ｒ１２直前である。
アレイアンテナ２０Ｂが形成するビームＢ２１の指向方向は、送受信範囲Ｒ２内であって、重複範囲Ｒ１２内である。
【０１１２】
以下、図７にて説明したように、車両２が移動し、車両２における基地局装置４の方向が変化することにより、車両２において基地局装置４側に向く面が前面から左側面へ遷移し、アンテナモジュール１０が、対象アンテナをアレイアンテナ２０Ａからアレイアンテナ２０Ｂへ切り替える場合について説明する。
【０１１３】
車両２の前面が基地局装置４側へ向き、アレイアンテナ２０Ａが対象アンテナに選択されている間は（図７中の位置Ｈ）、アンテナモジュール１０は、アレイアンテナ２０Ａによりビームを形成する。
車両２が図７中の位置Ｈから前進すると、車両２における基地局装置４の方向は、車両２の移動に伴って、前方から左方向へ向かって徐々に変化する。
【０１１４】
アレイアンテナ２０Ａのビームの指向方向は、上述のように、アレイアンテナ２０Ａが受信する基地局装置４からの信号の到来方向へ向くように制御される。
よって、アレイアンテナ２０Ａのビームは、図９中、ビームＢ１１、Ｂ１２、Ｂ１３、及びＢ１４と、車両２の左方向に向くビームに順次切り替えられる。
これにより、アレイアンテナ２０によるビームの指向方向は、基地局装置４からの信号の到来方向へ向くように離散的に変化する。
【０１１５】
アレイアンテナ２０Ａのビームが、ビームＢ１１、Ｂ１２、Ｂ１３、及びＢ１４と順次切り替えられる間、切替部３６ｂは随時切替判定を実行する。
ここで、アレイアンテナ２０ＡのビームがビームＢ１２からビームＢ１３に切り替わった直後において切替部３６ｂが行う切替判定について説明する。
この場合、ビームＢ１３の指向方向は、送受信範囲Ｒ１内であって、重複範囲Ｒ１２直前の方向である。
よって、切替部３６ｂは、アレイアンテナ２０Ｂによって形成されるビームが、重複範囲Ｒ１２内のビームＢ２１となるように制御させる（図８中、ステップＳ１７）。
これにより、次に対象アンテナとして選択されるアレイアンテナ２０Ｂの指向方向を重複範囲Ｒ１２内のビームＢ２１となるように予め設定することができるので、より速やかにアレイアンテナ２０を切り替えることができる。
【０１１６】
また、アレイアンテナ２０ＡのビームがビームＢ１３からビームＢ１４に切り替わった直後において切替部３６ｂが行う切替判定について説明する。
この場合、ビームＢ１４の指向方向は、送受信範囲Ｒ１内であって、重複範囲Ｒ１２内の方向である（図８中、ステップＳ１４）。
また、過去直近のビームＢ１３の指向方向は、送受信範囲Ｒ１内であって、重複範囲Ｒ１２外の方向である（図８中、ステップＳ１５）。
【０１１７】
よって、切替部３６ｂは、切替処理を実行する。切替部３６ｂは、切替処理を実行することで、対象アンテナをアレイアンテナ２０Ａからアレイアンテナ２０Ｂへ切り替える。
切替部３６ｂは、切替スイッチ３２を制御することで、送受信機３４の接続先をアレイアンテナ２０Ａからアレイアンテナ２０Ｂへ切り替えさせる。これにより、アレイアンテナ２０Ｂは対象アンテナとなる。
切替部３６ｂは、アレイアンテナ２０Ｂを使用して、基地局装置４との無線通信を車載通信装置１に行わせる。
【０１１８】
切替処理によって、対象アンテナとなったアレイアンテナ２０Ｂは、予めなされた設定に従って、重複範囲Ｒ１２内のビームＢ２１を形成する。
アレイアンテナ２０ＡのビームＢ１４と、アレイアンテナ２０ＢのビームＢ２１とは、共に重複範囲Ｒ１２内で重複している。
よって、切替部３６ｂが切替処理を実行して対象アンテナをアレイアンテナ２０Ａからアレイアンテナ２０Ｂへ切り替えたとしても、無線通信に影響を与えることなくスムーズに切り替えることができる。
【０１１９】
また、切替処理によってアレイアンテナ２０Ｂからアレイアンテナ２０Ａへ切り替えられる場合、アレイアンテナ２０Ｂのビームが重複範囲Ｒ１２外のビームＢ２２から重複範囲Ｒ１２内のビーム２１に切り替えられると、切替部３６ｂは、切替処理を実行し、対象アンテナをアレイアンテナ２０Ｂからアレイアンテナ２０Ａに切り替える。
つまり、アレイアンテナ２０Ａからアレイアンテナ２０Ｂへ切り替える場合と、アレイアンテナ２０Ｂからアレイアンテナ２０Ａへ切り替える場合とで、切替処理を実行する判定基準が異なっている。
【０１２０】
このように、本実施形態では、互いに隣り合う送受信範囲Ｒ１及び送受信範囲Ｒ２が互いに重複する重複範囲Ｒ１２を有することで、ビームの指向方向が送受信範囲Ｒ１と送受信範囲Ｒ２とを行き来する際にヒステリシスを持たせることができ、ビームの指向方向が送受信範囲Ｒ１と送受信範囲Ｒ２とを頻繁に行き来するハンチングが生じるのを抑制することができる。
【０１２１】
これにより、例えば、車両２が道路を右左折する際に、一時停止することで、アンテナモジュール１０における基地局装置４の方向が、送受信範囲Ｒ１及び送受信範囲Ｒ２の境界近傍に位置したとしても、上記ハンチングが生じるのを抑制することができる。
【０１２２】
アレイアンテナ２０Ｂのビームの指向方向も、アレイアンテナ２０Ａと同様、アレイアンテナ２０Ｂが受信する基地局装置４からの信号の到来方向へ向くように制御される。
よって、アレイアンテナ２０Ｂのビームは、図９中、ビームＢ２１、Ｂ２２、Ｂ２３、及びＢ２４と、順次切り替えられる。
【０１２３】
よって、車両２がさらに移動し、車両２における基地局装置４の方向が変化することにより、車両２において基地局装置４側に向く面が左側面から後面へ遷移し、アンテナモジュール１０が、対象アンテナをアレイアンテナ２０Ｂからアレイアンテナ２０Ｃへ切り替える場合においても、同様の処理が実行される。
【０１２４】
〔その他〕
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。
上記実施形態では、切替処理を実行するか否かの判定において、アレイアンテナ２０が形成するビームの指向方向を、車載通信装置１における基地局装置４の方向を示す方向情報として用いる場合を例示したが、方向情報として、例えば、車載通信装置１と基地局装置４との相対的な位置関係を示す相対位置情報を用いてもよい。
【０１２５】
このような方向情報を用いることで、車載通信装置１の周囲各方向のうちの基地局装置４の方向を把握できる。
なお、相対位置情報は、例えば、車両２に搭載されるカーナビゲーションシステム等から取得してもよいし、基地局装置４から当該基地局装置４の位置情報の提供を受けることで相対位置情報を求めてもよい。
【０１２６】
またさらに、上記実施形態では、ビームの指向方向のみを用いて切替処理を実行するか否かを判定した場合を例示したが、相対位置情報を併用してもよいし、車載通信装置１が搭載される車両２の速度及び加速度の少なくともいずれか一方を加味して切替処理を実行するか否かを判定することもできる。
この場合、車載通信装置１における基地局装置４の方向の変化を経時的に把握でき、より正確に基地局装置４の方向の変化を把握することができる。
【０１２７】
また、上記実施形態では、アンテナモジュール１０が４つのアレイアンテナ２０を備えている場合を例示したが、例えば、４つより少ない数のアレイアンテナ２０で構成してもよいし、図１０に示すように、４つよりも多い８個のアレイアンテナ２０で構成してもよい。
【０１２８】
また、上記実施形態では、アレイアンテナ２０がビームを離散的に変化させるように構成した場合を例示したが、ビームを連続的に変化させるように構成してもよい。
【０１２９】
また、上記実施形態では、切替処理において、現在の対象アンテナが形成するビームの指向方向が重複範囲である場合、切替処理を実行し、重複範囲外である場合、切替処理を実行しないように構成した場合を例示した（図８中、ステップＳ１４）。つまり、対象アンテナのビームの指向方向が重複範囲内になると、切替処理を実行する場合を示した。
【０１３０】
これに対して、対象アンテナのビームの指向方向が対象アンテナにおける送受信範囲外となるときに、切替処理を実行するように構成してもよい。
つまり、図９において、アレイアンテナ２０Ａが対象アンテナである場合、アレイアンテナ２０ＡのビームがビームＢ１１から順次変化してビームＢ１４に至り、ビームＢ１４の受信電力（通信品質）が低下することで、アンテナモジュール１０における基地局装置４の方向がアレイアンテナ２０Ａの送受信範囲Ｒ１（重複範囲Ｒ１２）から外れたと判定されるときに、対象アンテナをアレイアンテナ２０Ａからアレイアンテナ２０Ｂへ切り替えるように構成してもよい。
この場合においてもビームの指向方向が送受信範囲Ｒ１と送受信範囲Ｒ２とを行き来する際にヒステリシスを持たせることができ、ビームの指向方向が送受信範囲Ｒ１と送受信範囲Ｒ２とを頻繁に行き来するハンチングが生じるのを抑制することができる。
【０１３１】
本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１３２】
１  車載通信装置
２  車両
２ａ  ルーフ
４  基地局装置
６  無線部
８  移動端末
１０  アンテナモジュール
１２  通信処理部
２０  アレイアンテナ
２０Ａ  アレイアンテナ
２０Ｂ  アレイアンテナ
２０Ｃ  アレイアンテナ
２０Ｄ  アレイアンテナ
２１  基板
２１ａ  アンテナ面
２２  ベース板
２４  アンテナ素子
２８  回路基板
３２  切替スイッチ
３４  送受信機
３６  制御装置
３６ａ  選択部
３６ｂ  切替部
４０  位相調整器
４０ａ  位相器
４２  合成分配器
４４  指向性制御回路
５０  道路
５２  脇道
Ｃ１  中心線
Ｃ２  中心線
Ｒ１  送受信範囲
Ｒ２  送受信範囲
Ｒ３  送受信範囲
Ｒ４  送受信範囲
Ｒ１２  重複範囲
Ｒ１４  重複範囲
Ｒ２３  重複範囲
Ｒ３４  重複範囲
Ｂ１１  ビーム
Ｂ１２  ビーム
Ｂ１３  ビーム
Ｂ１４  ビーム
Ｂ２１  ビーム
Ｂ２２  ビーム
Ｂ２３  ビーム
Ｂ２４  ビーム
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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