(57)【要約】【課題】無線信号送信装置を屋内に配置する際の、他の部屋に配置された他の無線信号送信装置との間の干渉を低減する。【解決手段】無線信号送信装置１は、無線信号を送信する指向性アンテナ１０と、複数の方向について無線信号送信装置１から最寄りの物体までの空間長をそれぞれ測定した結果に基づいて、無線信号を送信する際の指向性アンテナ１０の放射ビーム３０の向きを、無線信号送信装置から最寄りの物体までの空間長が最も長い方向へ方向付けるアンテナ制御手段１３と、を備える。【選択図】図２
2010226457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線信号送信装置であって、
無線信号を送信する指向性アンテナと、
複数の方向について前記無線信号送信装置から最寄りの物体までの空間長をそれぞれ測定した結果に基づいて、前記無線信号を送信する際の前記指向性アンテナの放射ビームの向きを、前記無線信号送信装置から最寄りの物体までの空間長が最も長い方向へ方向付けるアンテナ制御手段と、
を備える無線信号送信装置。
【請求項２】
前記アンテナ制御手段は、前記指向性アンテナから送信された、ビームの放射方向が互いに異なる電波のそれぞれの反射時間により、前記複数の方向について前記空間長を測定する測距手段を備える、請求項１に記載の無線信号装置。
【請求項３】
前記アンテナ制御手段は、前記複数の方向へ向けてセンサから送信した電磁波又は音波のそれぞれの反射時間により、前記複数の方向について前記空間長を測定する測距手段を備える、請求項１に記載の無線信号装置。
【請求項４】
前記アンテナ制御手段は、測定された前記空間長のうち所定の上限値よりも短いものに基づいて、前記無線信号を送信する際の前記放射ビームの向きを方向付ける請求項１〜３のいずれか一項に記載の無線信号送信装置。
【請求項５】
無線信号送信装置であって、
無線信号を送信する指向性アンテナと、
前記指向性アンテナから送信された、ビームの放射方向が互いに異なる電波のそれぞれの反射時間に基づいて、前記無線信号を送信する際の前記指向性アンテナの放射ビームの向きを、前記無線信号送信装置から最寄りの物体までの空間長が最も長い方向へ方向付けるアンテナ制御手段と、
を備える無線信号送信装置。
【請求項６】
前記指向性アンテナを用いて行った無線通信の通信品質に応じて、前記アンテナ制御手段により方向付けられた前記放射ビームの向きの良否を判定する良否判定手段を備える請求項１〜５のいずれか一項に記載の無線信号送信装置。
【請求項７】
指向性アンテナから無線信号を送信する無線信号送信装置の前記指向性アンテナの制御方法であって、
複数の方向について前記無線信号送信装置から最寄りの物体までの空間長をそれぞれ測定し、
測定された前記空間長に基づいて、前記無線信号を送信する際の前記指向性アンテナの放射ビームの向きを、前記無線信号送信装置から最寄りの物体までの空間長が最も長い方向へ方向付ける、
指向性アンテナの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指向性アンテナにより無線信号を送信する無線信号送信装置及び指向性アンテナの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年，ワイヤレスＬＡＮ（ＷＬＡＮ: Wireless Local Aria Network）が、企業の事務所や家庭へ導入されている。さらに，セルラシステムへのフェムトセル用の超小型基地局装置（Femto BTS）を家庭内に導入することも検討されている。このような無線通信システムでは、ワイヤレスＬＡＮのアクセスポイントや基地局装置といった無線通信装置が、屋内に設置されることがある。
【０００３】
なお、基地局及び遠隔局である第１ユニット及び第２ユニットが、それぞれ第１アンテナアレー及び第２アンテナアレーを含む通信システムが開示されている。この通信システムでは、第１アンテナアレーから送信した信号を第２アンテナアレーにて受信し、最適な通信路を確立するための、それぞれのアンテナアレーのアレーエレメントが決定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２６５２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の、ワイヤレスＬＡＮのアクセスポイントや基地局装置といった無線通信装置を屋内に配置するとき、使用者が複数の無線通信装置から送信される信号の相互干渉を考慮しないで、無線通信装置を配置することがある。図１は、無線通信装置間に生じる干渉の説明図である。参照符号１−１及び１−２は、それぞれ無線通信装置を示す。参照符号２−１及び２−２は、それぞれ無線通信装置１−１及び１−２が配置された部屋を示す。参照符号３−１及び３−２は、それぞれ無線通信装置１−１及び１−２から発信される電波の到達範囲を示す。
【０００６】
無線通信装置１−１及び１−２は、隣接する部屋２−１及び２−２にそれぞれ配置されている。使用者が、無線通信装置１−１及び１−２の一方を配置するとき、隣の部屋に配置された他方の無線通信装置のことを考慮しなかったために、無線通信装置１−１及び１−２は壁を挟んで近接して配置されている。このため、無線通信装置１−１及び１−２から発信される電波の到達範囲３−１及３−２の重複範囲が生じるため、無線信号の干渉によって通信品質が著しく劣化する。
【０００７】
開示の装置及び方法は、無線信号送信装置を屋内に配置するとき、複数の無線信号送信装置の間の干渉を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施例の一形態によれば、無線信号を送信する指向性アンテナを有する無線信号送信装置が与えられる。この実施例では、複数の方向について無線信号送信装置から最寄りの物体までの空間長をそれぞれ測定した結果に基づいて、無線信号を送信する際の指向性アンテナの放射ビームの向きを、無線信号送信装置から最寄りの物体までの空間長が最も長い方向へ方向付ける。
【０００９】
実施例の他の形態によれば、無線信号を送信する指向性アンテナを有する無線信号送信装置が与えられる。この実施例では、指向性アンテナから送信された、ビームの放射方向が互いに異なる電波のそれぞれの反射時間に基づいて、無線信号を送信する際の指向性アンテナの放射ビームの向きを、無線信号送信装置から最寄りの物体までの空間長が最も長い方向へ方向付ける。
【発明の効果】
【００１０】
上記実施例によれば、無線信号送信装置を屋内に配置するとき、複数の無線信号送信装置の間の干渉が低減される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】無線通信装置間に生じる干渉の説明図である。
【図２】開示の無線通信装置の第１実施例の概略構成図である。
【図３】測定値テーブルの第１例の構成例の説明図である。
【図４】開示の指向性アンテナ制御方法の処理の第１例の説明図である。
【図５】距離測定処理の第１例の説明図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｄ）は、放射方向決定処理の第１例から第４例の説明図である。
【図７】（Ａ）はパターン識別器の説明図であり、（Ｂ）はその入力信号の説明図である。
【図８】（Ａ）及び（Ｂ）は、無線通信装置間に生じる干渉が低減された状態の説明図である。
【図９】開示の無線通信装置の第２実施例の概略構成図である。
【図１０】距離測定処理の第２例の説明図である。
【図１１】測定値テーブルの第２例の構成例の説明図である。
【図１２】開示の指向性アンテナ制御方法の処理の第２例の説明図である。
【図１３】（Ａ）〜（Ｃ）は、アンテナパターン決定処理の第１例から第３例の説明図である。
【図１４】開示の無線通信装置の第３実施例の概略構成図である。
【図１５】距離測定処理の第３例の説明図である。
【図１６】距離測定処理の第４例の説明図である。
【図１７】測定値テーブルの第３例の構成例の説明図である。
【図１８】（Ａ）及び（Ｂ）は、放射方向決定処理の第５例及び第６例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付する図面を参照して実施例を説明する。図２は、開示の無線通信装置の第１実施例の概略構成図である。参照符号１は無線通信装置を示し、参照符号１０は指向性アンテナを示し、参照符号１１は通信部を示し、参照符号１２は通信品質指示情報取得部を示し、参照符号１３はアンテナ制御部を示す。
【００１３】
参照符号２０は指向性変更部を示し、参照符号２１は測定用信号生成部を示し、参照符号２２は距離測定部を示し、参照符号２３は設定記憶部を示す。参照符号２４は測定値テーブル記憶部を示し、参照符号２５はアンテナパターン決定部を示し、参照符号２６は良否判定部を示し、参照符号２７は制御部を示す。参照符号３０は指向性アンテナが放射する電波のアンテナパターンを示す。
【００１４】
無線通信装置１は、例えば、ワイヤレスＬＡＮのアクセスポイントや、フェムトセル用の超小型基地局装置、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）の基地局装置であってよい。無線通信装置１は、指向性アンテナ１０と、通信部１１と、アンテナ制御部１３とを備える。
【００１５】
通信部１１は、指向性アンテナ１０を用いて無線信号を送信する無線通信を行う。指向性アンテナ１０は、通信部１１が送信する送信信号を伝送する電波のビームを放射する。
【００１６】
通信部１１は、通信品質指示情報取得部１２を備える。通信品質指示情報取得部１２は、指向性アンテナ１０を用いて通信部１１が行った無線通信の通信品質を指示する通信品質指示情報を取得する。例えば、通信品質指示情報は、無線通信装置１が無線通信を行う相手方装置によって生成されてよい。指向性アンテナ１０から送信された無線信号を受信する相手方装置は、受信電波の品質に基づいて通信品質を測定し、通信品質指示情報を作成する。通信品質指示情報取得部１２は、相手方装置から送信され通信部１１により受信した受信信号から通信品質指示情報を取得して、良否判定部２６へ出力する。
【００１７】
アンテナ制御部１３は、無線通信装置１が無線通信を行う際の、指向性アンテナ１０の指向性の向き、すなわち送信信号を伝送する電波のビームの放射方向を制御する。アンテナ制御部１３は、指向性変更部２０、測定用信号生成部２１、距離測定部２２、設定記憶部２３、測定値テーブル記憶部２４、アンテナパターン決定部２５、良否判定部２６、制御部２７を備える。
【００１８】
指向性変更部２０は、指向性アンテナ１０の指向性、すなわち指向性アンテナ１０から放射される電波のビームの最大放射方向を変更する。指向性変更部２０は、例えば、指向性アンテナの姿勢を物理的に変更することによってビームの最大放射方向を変更してもよい。また例えば、指向性アンテナ１０が複数のアンテナエレメントを有するとき、指向性変更部２０は、各アンテナエレメントから放射される信号の位相を調整して、指向性アンテナ１０から放射されるビームの最大放射方向を変更してもよい。なお、以下の説明において、ビームの最大放射方向を単に「ビームの放射方向」と記載することがある。
【００１９】
また、以下の説明において、アンテナパターンの変更という概念は、指向性アンテナ１０から放射される電波のビームの放射方向の変更を意味する。したがって、アンテナパターンの変更という概念には、指向性アンテナ１０から放射される電波のビームの放射方向の変更がパターン形状の変更を伴うことのほかに、パターン形状の変更を伴わずに放射方向が変更されることも含む。
【００２０】
また、以下の説明において、アンテナパターンが異なるという概念は、指向性アンテナ１０から放射される電波のビームの放射方向が異なることを意味する。したがって、アンテナパターンが異なるという概念には、指向性アンテナ１０から放射される電波のビームのパターン形状及び放射方向が異なることのほかに、パターン形状が異ならずに放射方向が異なることも含む。
【００２１】
測定用信号生成部２１は、指向性アンテナ１０から放射する電波の反射時間を測定するために指向性アンテナ１０から放射される測定用の信号である測定用信号を、指向性アンテナ１０へ供給する。測定用信号は、専用のトレーニング信号でもよく、不特定多数の無線通信装置へ送信される報知チャネル信号でもよい。測定用信号が報知チャネル信号であるとき、測定用信号生成部２１は、通信部１１の一部分であってもよい。
【００２２】
距離測定部２２は、指向性アンテナ１０から放射した測定用信号の反射時間、すなわち測定用信号が放射されてから、何かの物体で反射して指向性アンテナ１０まで戻ってくるまで時間に基づいて、測定用信号の放射方向にある最寄りの物体までの距離を測定する。反射時間そのものが、最寄りの物体までの距離に比例するので、距離測定部２２は、反射時間を測定して、距離を示す情報として反射時間自体を取り扱ってもよい。
【００２３】
設定記憶部２３には、距離測定部２２が複数の測定方向において上記測定を行う際にそれぞれ使用される、互いに異なる複数のアンテナパターンの設定が記憶される。複数のアンテナパターンの設定は、上記複数の測定方向を指示する情報を含んでいてよい。また複数のアンテナパターンの設定は、上記複数の測定方向へビームの放射方向を方向付けるために指向性変更部２０に使用されるパラメータを含んでいてよい。アンテナパターンの設定は、無線通信装置１の出荷時に、設定記憶部２３には記憶させてもよく、出荷後に、無線通信装置１をインターネットやパソコンに接続して、これらの手段により外部から設定してもよい。
【００２４】
距離測定部２２は、設定記憶部２３に記憶されたアンテナパターンの設定により測定用信号が放射される複数の測定方向において、最寄りの物体までの距離を測定する。距離測定部２２は、測定値テーブル記憶部２４に記憶される測定値テーブル４０に、測定結果を格納する。図３は、測定値テーブル４０の第１例の構成例の説明図である。測定値テーブル４０には、複数の測定方向である方向１、方向２、方向３…方向ｎにおいてそれぞれ測定された反射時間ｔ１、ｔ２、ｔ３…ｔｎが格納される。
【００２５】
図２を参照する。アンテナパターン決定部２５は、測定値テーブル４０に格納された測定結果に基づいて、無線通信を行う際に使用する指向性アンテナ１０のアンテナパターンを決定する。アンテナパターン決定部２５によるアンテナパターンの決定方法は、無線通信装置１による指向性アンテナ制御方法の説明において後述する。
【００２６】
良否判定部２６は、通信品質指示情報取得部１２から受信した通信品質指示情報に従って、アンテナパターン決定部２５により決定されたアンテナパターンの指向性の良否を判定する。制御部２７は、上記の距離測定とアンテナパターンの決定とによるアンテナ制御処理を開始する開始指令信号を発生させ、距離測定部２２及びアンテナパターン決定部２５に供給する。制御部２７は、良否判定部２６による判定結果が「不良」であるとき、開始指令信号をアンテナパターン決定部２５に供給し、アンテナパターンを再度決定させる。
【００２７】
図４は、開示の指向性アンテナ制御方法の処理の第１例の説明図である。なお、他の実施の態様においては、下記のオペレーションＡＡ〜ＡＤの各オペレーションはステップであってもよい。
【００２８】
制御部２７が、距離測定部２２及びアンテナパターン決定部２５に開始指令信号を供給すると、アンテナ制御処理が開始される。オペレーションＡＡにおいて、指向性アンテナ１０、指向性変更部２０、測定用信号生成部２１、及び距離測定部２２は、複数の測定方向において、無線通信装置１から最寄りの物体までの距離を測定する。
【００２９】
図５は、距離測定処理ＡＡの第１例の説明図である。なお、他の実施の態様においては、下記のオペレーションＢＡ〜ＢＦの各オペレーションはステップであってもよい。
【００３０】
設定記憶部２３に記憶されたアンテナパターンの各設定について、ループＢＡ〜ＢＦが実行される。
【００３１】
オペレーションＢＢにおいて距離測定部２２は、設定記憶部２３に記憶されたアンテナパターンの設定に従って、指向性変更部２０により指向性アンテナ１０のアンテナパターンを設定し、指向性アンテナ１０の指向性を変更する。
【００３２】
オペレーションＢＣにおいて測定用信号生成部２１は、指向性アンテナ１０へ測定用信号を供給する。指向性アンテナ１０は、アンテナパターンの設定によって定まる測定方向へ向けて測定用信号を送信する。
【００３３】
オペレーションＢＤにおいて距離測定部２２は、指向性アンテナ１０から測定用信号を送信してから、測定用信号が最寄りの物体で反射し、再び指向性アンテナ１０にて受信されるまでの反射時間を測定する。測定用信号生成部２１によって生成される測定用信号は、特定のユニークなパターンを含んでいてよい。距離測定部２２は、ランダムなパターンを含んだ測定用信号を送信した時間と、反射した測定用信号を受信して検出した時間差を求めることによって反射時間を測定してもよい。また、測定用信号は、ランダムな信号と見なすことができる信号内容を含むものであってもよい。距離測定部２２は、このような測定用信号を記憶しておき、記憶した測定用信号と、反射してきた測定用信号との相間を求めることで、反射時間を測定してもよい。
【００３４】
オペレーションＢＥにおいて距離測定部２２は、測定した反射時間を測定値テーブル４０に保存する。設定記憶部２３に記憶されたアンテナパターンの各設定について、ループＢＡ〜ＢＦを実行した後、処理が終了する。
【００３５】
図４を参照する。オペレーションＡＢにおいてアンテナパターン決定部２５は、無線通信装置１が無線通信を行う際の指向性アンテナ１０のビームの放射方向を決定する。
【００３６】
図６の（Ａ）は、放射方向決定処理ＡＢの第１例の説明図である。なお、他の実施の態様においては、下記のオペレーションＣＡはステップであってもよい。オペレーションＣＡにおいてアンテナパターン決定部２５は、測定値テーブル４０に格納された反射時間のうち、最も長い反射時間が測定された方向を、指向性アンテナ１０のビームの放射方向として決定する。
【００３７】
このときアンテナパターン決定部２５は、所定の上限値より短いもののうち最も長い反射時間が測定された方向を選択してよい。反射時間の上限値を定めることにより、ある方向へ送信した測定用信号の反射信号を受信できなかった場合に、不適切にこの方向がビームの放射方向として決定されてしまう不都合が回避される。
【００３８】
図６の（Ｂ）は、放射方向決定処理ＡＢの第２例の説明図である。なお、他の実施の態様においては、下記のオペレーションＤＡ及びＤＢの各オペレーションはステップであってもよい。オペレーションＤＡにおいてアンテナパターン決定部２５は、測定値テーブル４０に格納された各測定方向にて測定された反射時間について、所定の統計処理を行った統計値を計算する。
【００３９】
統計処理は、例えば、各反射時間についてこの反射時間の測定方向と近い測定方向において測定された、他の反射時間との間の平均値を統計値として計算するものであってよい。また、統計処理は、測定値テーブル４０に格納された各測定方向にて測定された反射時間の変動を平滑化する処理であってもよい。このような統計処理によって、局所的に存在する突起やくぼみなどによる影響を低減することが可能になる。
【００４０】
オペレーションＤＢにおいてアンテナパターン決定部２５は、統計処理が施された反射時間が最も長くなる方向を、指向性アンテナ１０のビームの放射方向として決定する。このときアンテナパターン決定部２５は、所定の上限値より短いもののうち最も長い反射時間が測定された方向を選択してよい。
【００４１】
図６の（Ｃ）は、放射方向決定処理ＡＢの第３例の説明図である。なお、他の実施の態様においては、下記のオペレーションＥＡはステップであってもよい。オペレーションＥＡにおいてアンテナパターン決定部２５は、図７の（Ａ）に示すようなパターン識別器５０を用いて、無線通信装置１が無線通信を行う際の指向性アンテナ１０のビームの放射方向を決定する。
【００４２】
パターン識別器５０は、入力信号ｘｉ（ｉ＝１〜ｎ）の組み合わせを受信し、入力信号ｘｉの組み合わせのパターンが属するクラスｙを出力する。本例のパターン識別器５０は、測定値テーブル４０に格納された、各測定方向ｉにてそれぞれ測定された反射時間ｔｉ（ｉ＝１〜ｎ）の組み合わせを入力信号ｘｉの組み合わせとして取得する。このような入力信号の模式図を図７の（Ｂ）に示す。
【００４３】
パターン識別器５０は、無線信号送信装置１から最寄りの物体までの空間長が最も長い方向を、クラスｙとして出力する。なお、以下の説明において、無線信号送信装置１から最寄りの物体までの空間長が最も長い方向のことを「空間長最大方向」と記載することがある。このようなパターン識別器５０は、ニューラルネットワーク、ＳＶＭ（サポートベクターマシン）、ｋ近傍識別器、ベイズ分類器によって実現することができる。パターン識別器５０には、予め、各測定方向ｉにおいてそれぞれ測定された反射時間ｔｉに基づいて推定される空間長最大方向を、機械学習法に従って学習させておく。パターン識別器５０を用いることにより、空間長最大方向がどの測定方向ｉとも一致していなくても、隣接する測定方向と測定方向の間の方向を空間長最大方向として選択できるようになる。
【００４４】
空間長最大方向の代わりに、空間長最大方向へビームを放射するアンテナパターンの識別子を、クラスｙとして出力するパターン識別器５０を使用してもよい。このような識別子を用いた、放射方向決定処理ＡＢの例を図６の（Ｄ）に示す。図６の（Ｄ）は、放射方向決定処理ＡＢの第４例の説明図である。なお、他の実施の態様においては、下記のオペレーションＦＡはステップであってもよい。
【００４５】
オペレーションＦＡにおいてアンテナパターン決定部２５は、各測定方向ｉにてそれぞれ測定された反射時間ｔｉの組み合わせをパターン識別器５０に入力し、空間長最大方向へビームを放射するアンテナパターンをパターン識別器５０から取得する。アンテナパターン決定部２５は、パターン識別器５０から取得したアンテナパターンを、無線通信装置１が無線通信を行う際に使用する、指向性アンテナ１０のアンテナパターンとして決定する。パターン識別器５０には、予め、各測定方向ｉにおいてそれぞれ測定された反射時間ｔｉに基づいて推定される、空間長最大方向へビームを放射するアンテナパターンを、機械学習法に従って学習させておく。
【００４６】
図４を参照する。オペレーションＡＣにおいては、アンテナパターン決定部２５は、オペレーションＡＢにて決定した放射方向へ向けてビームを放射させるための、指向性アンテナ１０のアンテナパターンを決定する。図６の（Ｄ）の放射方向決定処理ＡＢのように、パターン識別器５０で空間長最大方向へビームを放射するアンテナパターンの識別子を選択したときは、選択されたアンテナパターンを使用する。指向性変更部２０は、決定されたアンテナパターンでビームを放射するように、指向性アンテナ１０のアンテナパターンを変更することによって、指向性アンテナ１０の指向性を変更する。
【００４７】
オペレーションＡＤにおいては、良否判定部２６は、通信品質指示情報取得部１２から受信した通信品質指示情報に従って、現在のアンテナパターンの指向性の良否を判定する。良否判定部２６は、良否判定信号を制御部２７へ出力する。アンテナパターンの指向性が良いとき（オペレーションＡＤ：Ｙ）、アンテナ制御部１３は処理を終了する。
【００４８】
アンテナパターンの指向性が「不良」であるとき（オペレーションＡＤ：Ｎ）、制御部２７は、アンテナパターン決定部２５に開始指令信号を供給し、処理をオペレーションＡＢへ戻す。開始指令信号を受信したアンテナパターン決定部２５は、前回決定したパターンとは異なる方向へビームを放射するアンテナパターンを、無線通信装置１が無線通信を行う際の指向性アンテナ１０のビームの放射方向として決定する。例えばアンテナパターン決定部２５は、初めてオペレーションＡＢを実行するとき、優先順位を付けて複数のアンテナパターンの候補を決定しておく。ある候補についての良否判定の結果が「不良」の場合は、アンテナパターン決定部２５は、次の優先度の候補を無線通信を行う際のアンテナパターンとして決定してよい。
【００４９】
本実施例によれば、無線通信装置１から最寄りの物体までの空間長が最も長い方向へ、指向性アンテナ１０のビームが放射される。このため、無線通信装置１が室内に設置されると、図８の（Ａ）に示すように、無線通信装置１から壁までの距離が最も長い方向、例えば無線通信装置１から見て、より広い空間が存在する方向へビームの指向性が向けられることになる。図８の（Ａ）及び（Ｂ）において、参照符号１−１及び１−２は、それぞれ本実施例による無線通信装置を示す。参照符号２−１及び２−２は、それぞれ無線通信装置１−１及び１−２が配置された部屋を示す。参照符号３−１及び３−２は、それぞれ無線通信装置１−１及び１−２から発信される電波の到達範囲を示す。
【００５０】
壁に近接して無線通信装置１−１及び１−２が配置されると、図８の（Ａ）に示すように、無線通信装置１−１及び１−２は、近接した壁とは異なる方向へ指向性ビームを放射する。このため、無線通信装置１−１及び１−２が壁を挟んで近接して配置されても、無線通信装置１−１及び１−２から発信される電波の到達範囲３−１及３−２の重複が生じにくくなるため、無線信号の干渉による通信品質の低下を低減できる。
【００５１】
また図８の（Ｂ）は、無線通信装置１−１のビームの放射方向に他の無線通信装置１−２が存在する場合を示す。無線通信装置１−１が放射するビームの放射方向は、最寄りの壁までの距離Ｌが最も長い方向である。したがって無線通信装置１−１は、無線通信装置１−１が配置された部屋２−１の空間を利用して、ビームの放射方向にある隣接の部屋までの距離を最も長くすることができる。このように、図８の（Ｂ）の場合においても、隣接の部屋にある他の無線通信装置１−２との間の干渉を低減する効果を奏する。
【００５２】
本実施例の無線通信装置１は、無線通信装置１から見てより広い空間が存在する方向へ指向性を持たせた電波を放射する。これによって、不要な方向への放射エネルギーを節約し、消費電力を節約する効果を奏する。また、無線通信装置１は、指向性アンテナ１０の方向を自動的に決定できるので、無線通信装置１の設置の際の工数や設置コストを節約する。
【００５３】
なお、例えば、室内に窓があったり又は測定用信号を反射しにくい物体がある場合というように、ある方向に送信された測定用信号の反射信号が受信されにくいことがある。図６のオペレーションＣＡ及びＤＢの説明で述べたように、測定用信号の反射時間の上限値を定めることにより、測定用信号の反射信号が受信されない場合に生じる不適切な放射方向の設定を回避することができる。
【００５４】
図９は、開示の無線通信装置の第２実施例の概略構成図である。本実施例では、無線通信装置１から最寄りの物体までの距離を測定する際に、ビームの放射方向を、水平方向及び／又は垂直方向にスイープさせながら、複数の方向において最寄りの物体までの距離を測定する。この構成では、図２に示す設定記憶部２３を省略してよい。
【００５５】
図１０は、距離測定処理ＡＡの第２例の説明図であり、図９の無線通信装置１において実施される。なお、他の実施の態様においては、下記のオペレーションＧＡ〜ＧＨの各オペレーションはステップであってもよい。ループＧＡ〜ＧＨは、水平方向及び垂直方向のいずれか一方の方向である第１方向において設けられた全ステップの角度Ａ１ｉ（ｉ＝１〜Ｋ）について実行。ループＧＢ〜ＧＧは、水平方向及び垂直方向のいずれか他方の方向である第２方向において設けられた全ステップの角度Ａ２ｊ（ｉ＝１〜Ｌ）について実行される。
【００５６】
距離測定部２２は、第１方向及び第２方向についてそれぞれ定めた２つの角度（Ａ１ｉ、Ａ２ｊ）の組み合わせによって決まる方向へビームの放射方向を向けて、オペレーションＧＣ〜ＧＦを反復することにより、ビームの放射方向を、水平方向及び／又は垂直方向にスイープさせる。なお、ビームの放射方向をスイープさせるステップ幅は、固定値でもよい。また距離測定部２２は、ステップ幅を可変制御してもよい。例えば、距離測定部２２は、測定方向を変えたときの測定距離の変動が大きいときステップ幅を小さくし、変動が小さいときはステップ幅を大きくするように、ステップ幅を制御してよい。
【００５７】
オペレーションＧＣにおいて距離測定部２２は、角度（Ａ１ｉ、Ａ２ｊ）の組み合わせによって決まる方向へ指向性アンテナ１０がビームを放射するように、指向性変更部２０にアンテナパターンを設定させる。オペレーションＧＤ〜ＧＦの処理は、図５を参照して説明したオペレーションＢＣ〜ＢＥと、それぞれ同様である。ループＧＢ〜ＧＧ及びループＧＡ〜ＧＨを、第２方向及び第１方向の各角度Ａ２ｊ、Ａ１ｉについて実行した後、処理が終了する。
【００５８】
図１１は、測定値テーブル４０の第２例の構成例の説明図である。測定値テーブル４０には、複数の測定方向の代わりに、複数の測定方向へそれぞれビームを放射する複数のアンテナパターンの識別子、アンテナ１…アンテナｎと、それぞれのアンテナパターンでビームを放射したときに測定された反射時間ｔ１…１ｎが格納される。
【００５９】
図１２は、開示の指向性アンテナ制御方法の処理の第２例の説明図である。この制御方法は、図１１に示す測定値テーブルを使用する場合に用いられる。なお、他の実施の態様においては、下記のオペレーションＨＡ〜ＨＤの各オペレーションはステップであってもよい。
【００６０】
制御部２７が、距離測定部２２及びアンテナパターン決定部２５に開始指令信号を供給すると、アンテナ制御処理が開始される。オペレーションＨＡにおいて、指向性アンテナ１０、指向性変更部２０、測定用信号生成部２１、及び距離測定部２２は、複数の測定方向へそれぞれビームを放射する複数のアンテナパターンにてビームを放射したときの反射時間を測定する。
【００６１】
オペレーションＨＡにおける反射時間の測定処理は、図５の距離測定処理ＢＡ〜ＢＦ又は図１０の距離測定処理ＧＡ〜ＧＨと同様でよい。ただし、図５のオペレーションＢＥにおいて距離測定部２２は、設定記憶部２３に設定が記憶されたアンテナパターンの識別子と、このアンテナパターンでビームを放射したときに測定された反射時間の組合わせを測定値テーブル４０に保存する。
【００６２】
また、図１０の距離測定処理ＧＡ〜ＧＨと同様に反射時間を測定するとき、第１方向及び第２方向についてそれぞれ定めた２つの角度（Ａ１ｉ、Ａ２ｊ）の組み合わせに対して、それぞれ異なるアンテナパターンが割り当てられる。図１０のオペレーションＧＦにおいて距離測定部２２は、２つの角度の組（Ａ１ｉ、Ａ２ｊ）に対応するアンテナパターンの識別子と、このアンテナパターンで放射されたビームの反射時間の組み合わせを測定値テーブル４０に保存する。
【００６３】
オペレーションＨＢにおいてアンテナパターン決定部２５は、無線通信装置１が無線通信を行う際の指向性アンテナ１０のアンテナパターンを決定する。
【００６４】
図１３の（Ａ）は、アンテナパターン決定処理ＨＢの第１例の説明図である。なお、他の実施の態様においては、下記のオペレーションＩＡはステップであってもよい。オペレーションＩＡにおいてアンテナパターン決定部２５は、測定値テーブル４０に格納された反射時間のうち、最も長い反射時間が測定されたアンテナパターンを、無線通信装置１が無線通信を行う際の指向性アンテナ１０のアンテナパターンとして決定する。このときアンテナパターン決定部２５は、所定の上限値より短いもののうち最も長い反射時間が測定されたアンテナパターンを選択してよい。
【００６５】
図１３の（Ｂ）は、アンテナパターン決定処理ＨＢの第２例の説明図である。なお、他の実施の態様においては、下記のオペレーションＪＡ及びＪＢの各オペレーションはステップであってもよい。オペレーションＪＡにおいてアンテナパターン決定部２５は、測定値テーブル４０に格納された各測定方向にて測定された反射時間について、所定の統計処理を行った統計値を計算する。
【００６６】
統計処理は、例えば、各反射時間について、この反射時間の測定した際に使用したアンテナパターンと近い方向にビームを放射するアンテナパターンを放射したときに測定された、他の反射時間との間の平均値を統計値として計算するものであってよい。また、統計処理は、測定値テーブル４０に格納された各測定方向にて測定された反射時間の変動を平滑化する処理であってもよい。
【００６７】
オペレーションＪＢにおいてアンテナパターン決定部２５は、統計処理が施された反射時間のうち、最も長い反射時間が得られたアンテナパターンを、無線通信装置１が無線通信を行う際の指向性アンテナ１０のアンテナパターンとして決定する。このときアンテナパターン決定部２５は、所定の上限値より短いもののうち最も長い反射時間が得られたアンテナパターンを選択してよい。
【００６８】
図１３の（Ｃ）は、アンテナパターン決定処理ＨＢの第３例の説明図である。なお、他の実施の態様においては、下記のオペレーションＫＡはステップであってもよい。オペレーションＫＡにおいてアンテナパターン決定部２５は、図７の（Ａ）に示すようなパターン識別器５０を用いて、無線通信装置１が無線通信を行う際の指向性アンテナ１０のアンテナパターンを決定する。
【００６９】
ここで使用されるパターン識別器５０は、測定値テーブル４０に格納された、各パターンｉ（ｉ＝１〜ｎ）でビームを放射したときの反射時間ｔｉ（ｉ＝１〜ｎ）の組み合わせを入力信号ｘｉの組み合わせとして取得する。パターン識別器５０は、空間長最大方向へビームを放射するアンテナパターンをクラスｙとして出力する。アンテナパターン決定部２５は、パターン識別器５０から出力されたアンテナパターンを、無線通信装置１が無線通信を行う際に使用する、指向性アンテナ１０のアンテナパターンとして決定する。パターン識別器５０には、予め、各パターンｎにおいてそれぞれ測定された反射時間ｔｉに基づいて推定される、空間長最大方向へビームを放射するアンテナパターンを、機械学習法に従って学習させておく。
【００７０】
図１２を参照する。オペレーションＨＣにおいて、指向性変更部２０は、オペレーションＨＣにて決定したアンテナパターンでビームを放射するように、指向性アンテナ１０のアンテナパターンを変更することによって、指向性アンテナ１０の指向性を変更する。
【００７１】
オペレーションＨＤにおいて、良否判定部２６は、現在のアンテナパターンの指向性の良否を判定する。アンテナパターンの指向性が良いとき（オペレーションＨＤ：Ｙ）、アンテナ制御部１３は処理を終了する。アンテナパターンの指向性が「不良」であるとき（オペレーションＨＤ：Ｎ）、制御部２７は、アンテナパターン決定部２５に開始指令信号を供給し、処理をオペレーションＨＢへ戻す。開始指令信号を受信したアンテナパターン決定部２５は、前回決定したパターンとは異なる方向へビームを放射するアンテナパターンを、無線通信装置１が無線通信を行う際の指向性アンテナ１０のビームの放射方向として決定する。
【００７２】
図１４は、開示の無線通信装置の第３実施例の概略構成図である。本実施例においてアンテナ制御部は、複数の方向における、無線通信装置１から最寄りの物体まで空間長をそれぞれ測定するための測距センサであるセンサ２８を備える。距離測定部２２は、センサ２８を用いて、複数の方向における、無線通信装置１から最寄りの物体まで空間長をそれぞれ測定する。
【００７３】
例えば、センサ２８は、赤外線のような光又は電磁波を測定用信号として送信し、何かの物体で反射して再びセンサ２８に戻ってくるまでの反射時間に基づいて、測定用信号の放射方向にある最寄りの物体までの距離を検知する測距センサであってよい。また例えば、センサ２８は、超音波のような音を測定用信号として送信し、何かの物体で反射して再びセンサ２８に戻ってくるまでの反射時間に基づいて、測定用信号の放射方向にある最寄りの物体までの距離を検知する測距センサであってよい。反射時間そのものが、最寄りの物体までの距離に比例するので、距離測定部２２は、反射時間そのものを距離を示す情報として取り扱ってもよい。
【００７４】
図１４の無線通信装置１により実施される指向性アンテナ制御方法は、図４に示す方法と同様であってよい。図１５は、距離測定処理ＡＡの第３例の説明図であり、図１４の無線通信装置１により実施される。なお、他の実施の態様においては、下記のオペレーションＬＡ〜ＬＧの各オペレーションはステップであってもよい。
【００７５】
ループＬＡ〜ＬＨは、水平方向及び垂直方向のいずれか一方の方向である第１方向において設けられた全ステップの角度Ａ１ｉ（ｉ＝１〜Ｋ）について実行される。ループＬＢ〜ＬＦは、水平方向及び垂直方向のいずれか他方の方向である第２方向において設けられた全ステップの角度Ａ２ｊ（ｉ＝１〜Ｌ）について実行される。
【００７６】
オペレーションＬＣにおいて、距離測定部２２は、第１方向及び第２方向についてそれぞれ定めた２つの角度（Ａ１ｉ、Ａ２ｊ）の組み合わせによって決まる方向へ、センサ２８の測定方向を設定する。このようにセンサ２８の測定方向を変更させながら、オペレーションＬＣ〜ＬＥを反復することにより、距離測定部２２は、距離の測定方向を水平方向及び／又は垂直方向にスイープさせる。なお、センサ２８の測定方向をスイープさせるステップ幅は、固定値でもよい。また距離測定部２２は、ステップ幅を可変制御してもよい。例えば、距離測定部２２は、測定方向を変えたときの測定距離の変動が大きいときステップ幅を小さくし、変動が小さいときはステップ幅を大きくするように、ステップ幅を制御してよい。
【００７７】
オペレーションＬＤにおいて、距離測定部２２は、センサ２８から測定用信号を送信してから、測定用信号が最寄りの物体で反射して再びセンサ２８にて受信されるまでの反射時間を測定する。オペレーションＬＥにおいて距離測定部２２は、測定した反射時間を測定値テーブル４０に保存する。測定値テーブル４０の構成は、図３に示す構成と同様であってよい。
【００７８】
ループＬＢ〜ＬＦ及びループＬＡ〜ＬＧを、第２方向及び第１方向の各角度Ａ２ｊ、Ａ１ｉについて実行した後、処理が終了する。
【００７９】
図１４を参照する。センサ２８は、複数の方向ｉ（ｉ＝１〜ｎ）における、無線通信装置１から最寄りの物体まで空間長をそれぞれ測定するための、複数のセンサｉ（ｉ＝１〜ｎ）を備えていてよい。図１６は、距離測定処理ＡＡの第４例の説明図であり、上記の複数のセンサｉを使用する場合に用いられる。なお、他の実施の態様においては、下記のオペレーションＭＡ〜ＭＤの各オペレーションはステップであってもよい。
【００８０】
ループＭＡ〜ＭＤは、複数のセンサｉ（ｉ＝１〜ｎ）のそれぞれについて実行される。オペレーションＭＢにおいて、距離測定部２２は、センサｉから測定用信号を送信してから、測定用信号が最寄りの物体で反射して再びセンサｉにて受信されるまでの反射時間を測定する。
【００８１】
オペレーションＬＥにおいて距離測定部２２は、測定した反射時間を測定値テーブル４０に保存する。図１７は、測定値テーブル４０の第３例の構成例の説明図である。測定値テーブル４０には、複数のセンサｉ（ｉ＝１〜ｎ）のそれぞれによって測定された反射時間ｔｉ（ｉ＝１〜ｎ）が格納される。ループＭＡ〜ＭＤを、全てのセンサｉについて実行した後、処理が終了する。
【００８２】
図１８の（Ａ）は、放射方向決定処理ＡＢの第５例の説明図であり、上記の複数のセンサｉを使用する場合に用いられる。なお、他の実施の態様においては、下記のオペレーションＮＡ及びＮＢの各オペレーションはステップであってもよい。オペレーションＮＡにおいてアンテナパターン決定部２５は、測定値テーブル４０に格納された反射時間のうち、最も長い反射時間が測定されたセンサを選択する。このときアンテナパターン決定部２５は、所定の上限値より短いもののうち最も長い反射時間が測定されたセンサを選択してよい。
【００８３】
オペレーションＮＢにおいてアンテナパターン決定部２５は、オペレーションＮＡにおいて選択されたセンサの測定方向を、指向性アンテナ１０のビームの放射方向として決定する。
【００８４】
図１８の（Ｂ）は、放射方向決定処理ＡＢの第６例の説明図であり、上記の複数のセンサｉを使用する場合に用いられる。なお、他の実施の態様においては、下記のオペレーションＰＡ〜ＰＣの各オペレーションはステップであってもよい。
【００８５】
オペレーションＰＡにおいてアンテナパターン決定部２５は、測定値テーブル４０に格納された各測定方向にて測定された反射時間について、所定の統計処理を行った統計値を計算する。統計処理は、例えば各反射時間について、この反射時間を測定したセンサと測定方向が近いセンサによって測定された、他の反射時間との間の平均値を統計値として計算するものであってよい。また、統計処理は、測定値テーブル４０に格納された各センサにて測定された反射時間の変動を平滑化する処理であってもよい。
【００８６】
オペレーションＰＢにおいてアンテナパターン決定部２５は、統計処理が施された反射時間が最も長くなるセンサを選択する。このときアンテナパターン決定部２５は、所定の上限値より短いもののうち最も長い反射時間が測定されたセンサを選択してよい。オペレーションＰＣにおいてアンテナパターン決定部２５は、オペレーションＰＢにおいて選択されたセンサの測定方向を、指向性アンテナ１０のビームの放射方向として決定する。
【００８７】
なお、図６の（Ｃ）の放射方向決定処理ＡＢで使用したものと同様のパターン識別器５０を用いて、出力無線通信装置１が無線通信を行う際の指向性アンテナ１０のビームの放射方向を決定してもよい。このパターン識別器５０は、測定値テーブル４０に格納された、各センサｉにてそれぞれ測定された反射時間ｔｉ（ｉ＝１〜ｎ）の組み合わせを入力信号ｘｉの組み合わせとして取得する。パターン識別器５０は、空間長最大方向をクラスｙとして出力する。パターン識別器５０には、予め、各センサｉにおいてそれぞれ測定された反射時間ｔｉに基づいて推定される空間長最大方向を、機械学習法に従って学習させておく。
【００８８】
また、図６の（Ｄ）の放射方向決定処理ＡＢで使用したものと同様のパターン識別器５０を用いて、出力無線通信装置１が無線通信を行う際の指向性アンテナ１０のアンテナパターンを決定してもよい。このパターン識別器５０は、測定値テーブル４０に格納された、各センサｉにてそれぞれ測定された反射時間ｔｉ（ｉ＝１〜ｎ）の組み合わせを入力信号ｘｉの組み合わせとして取得する。パターン識別器５０は、空間長最大方向へビームを放射するアンテナパターンの識別子をクラスｙとして出力する。パターン識別器５０には、予め、各センサｉにおいてそれぞれ測定された反射時間ｔｉに基づいて推定される、空間長最大方向へビームを放射するアンテナパターンを、機械学習法に従って学習させておく。
【００８９】
以上の実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【００９０】
（付記１）
無線信号送信装置であって、
無線信号を送信する指向性アンテナと、
複数の方向について前記無線信号送信装置から最寄りの物体までの空間長をそれぞれ測定した結果に基づいて、前記無線信号を送信する際の前記指向性アンテナの放射ビームの向きを、前記無線信号送信装置から最寄りの物体までの空間長が最も長い方向へ方向付けるアンテナ制御手段と、
を備える無線信号送信装置。
【００９１】
（付記２）
前記アンテナ制御手段は、前記指向性アンテナから送信された、ビームの放射方向が互いに異なる電波のそれぞれの反射時間により、前記複数の方向について前記空間長を測定する測距手段を備える、付記１に記載の無線信号装置。
【００９２】
（付記３）
前記アンテナ制御手段は、前記複数の方向へ向けてセンサから送信した電磁波又は音波のそれぞれの反射時間により、前記複数の方向について前記空間長を測定する測距手段を備える、付記１に記載の無線信号装置。
【００９３】
（付記４）
前記アンテナ制御手段は、測定された前記空間長のうち所定の上限値よりも短いものに基づいて、前記無線信号を送信する際の前記放射ビームの向きを方向付ける付記１〜３のいずれか一項に記載の無線信号送信装置。
【００９４】
（付記５）
無線信号送信装置であって、
無線信号を送信する指向性アンテナと、
前記指向性アンテナから送信された、ビームの放射方向が互いに異なる電波のそれぞれの反射時間に基づいて、前記無線信号を送信する際の前記指向性アンテナの放射ビームの向きを、前記無線信号送信装置から最寄りの物体までの空間長が最も長い方向へ方向付けるアンテナ制御手段と、
を備える無線信号送信装置。
【００９５】
（付記６）
前記アンテナ制御手段は、前記反射時間のうち所定の上限値よりも短いものに基づいて、前記無線信号を送信する際の前記放射ビームの向きを方向付ける付記５に記載の無線信号送信装置。
【００９６】
（付記７）
前記指向性アンテナを用いて行った無線通信の通信品質に応じて、前記アンテナ制御手段により方向付けられた前記放射ビームの向きの良否を判定する良否判定手段を備える付記１〜６のいずれか一項に記載の無線信号送信装置。
【００９７】
（付記８）
指向性アンテナから無線信号を送信する無線信号送信装置の前記指向性アンテナの制御方法であって、
複数の方向について前記無線信号送信装置から最寄りの物体までの空間長をそれぞれ測定し、
測定された前記空間長に基づいて、前記無線信号を送信する際の前記指向性アンテナの放射ビームの向きを、前記無線信号送信装置から最寄りの物体までの空間長が最も長い方向へ方向付ける、
指向性アンテナの制御方法。
【符号の説明】
【００９８】
１、１−１、１−２    無線通信装置
２−１、２−２    部屋
３−１、３−２    電波到達範囲
１０    施工性アンテナ
１３    アンテナ制御部
３０…３０    アンテナパターン
【図１】
2010226457.tif 000003
【図２】
2010226457.tif 000004
【図３】
2010226457.tif 000005
【図４】
2010226457.tif 000006
【図５】
2010226457.tif 000007
【図６】
2010226457.tif 000008
【図７】
2010226457.tif 000009
【図８】
2010226457.tif 000010
【図９】
2010226457.tif 000011
【図１０】
2010226457.tif 000012
【図１１】
2010226457.tif 000013
【図１２】
2010226457.tif 000014
【図１３】
2010226457.tif 000015
【図１４】
2010226457.tif 000016
【図１５】
2010226457.tif 000017
【図１６】
2010226457.tif 000018
【図１７】
2010226457.tif 000019
【図１８】
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