(57)【要約】【課題】指向性アンテナのビーム角度を自律的に調整する無線通信システムにおいて、高速にビーム角度を調整可能な指向性制御方法を提供する。【解決手段】実施形態の無線通信装置は、指向性アンテナと、指向性アンテナを介して無線通信を行う無線通信部と、を備えている。そして、移動状態取得部は、自己あるいは通信対象の無線通信装置の移動状態を取得する。これにより、指向性制御部は、取得された移動状態に基づいて、水平面に対する指向性アンテナのメインローブの垂直方向の向きを決定する際の走査範囲を設定する。【選択図】図２
2014150388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指向性アンテナと、
前記指向性アンテナを介して無線通信を行う無線通信部と、
自己あるいは通信対象の無線通信装置の移動状態を取得する移動状態取得部と、
前記移動状態に基づいて、水平面に対する前記指向性アンテナのメインローブの垂直方向の向きを決定する際の走査範囲を設定する指向性制御部と、
を備えた無線通信装置。
【請求項２】
前記移動状態取得部は、自己あるいは通信対象の無線通信装置のうち、いずれか移動している装置の位置及び移動方向を前記移動状態として取得する、
請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記移動状態取得部は、前記位置情報の履歴に基づいて前記移動方向を取得する、
請求項２記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記移動状態取得部は、当該無線通信装置と、通信対象の無線通信装置と、の距離を取得し、
前記取得した距離に基づいて前記位置及び前記移動方向を前記移動状態として取得する、
請求項２記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記移動状態取得部は、外部の位置情報送信装置から送信された当該位置情報送信装置の位置に対応する位置情報を受信する位置情報受信部を備えた、
請求項２記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記指向性制御部は、受信電力がより大きくなる向きあるいは誤り率がより小さくなる向きに前記指向性アンテナのメインローブの前記垂直方向の向きを制御する、
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記移動状態取得部は、加速度を検出する加速度センサを有し、
前記加速度センサの出力に基づいて前記移動方向を取得する、
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の無線通信装置。
【請求項８】
前記移動状態取得部は、当該無線通信装置の傾きを検出する三軸センサを有し、
前記指向制御部は、前記三軸センサの出力に基づいて前記走査範囲を補正する、
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の無線通信装置。
【請求項９】
指向性アンテナと、前記指向性アンテナを介して無線通信を行う無線通信部と、を備えた無線通信装置で実行される制御方法であって、
自己あるいは通信対象の無線通信装置の移動状態を取得する過程と、
前記移動状態に基づいて、水平面に対する前記指向性アンテナのメインローブの垂直方向の向きを決定する際の走査範囲を設定する過程と、
を備えた制御方法。
【請求項１０】
指向性アンテナと、前記指向性アンテナを介して無線通信を行う無線通信部と、を備えた無線通信装置をコンピュータにより制御する制御プログラムであって、
前記コンピュータを、
自己あるいは通信対象の無線通信装置の移動状態を取得する手段と、
前記移動状態に基づいて、水平面に対する前記指向性アンテナのメインローブの垂直方向の向きを決定する際の走査範囲を設定する手段と、
して機能させる制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、無線通信装置、制御方法及び制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
任意の場所においてデータ通信を行うために、ケーブルを敷設することなく通信手段を確保でき、全方向に電波が送受信可能な、無指向性アンテナを用いた無線通信システムがある。このようなシステムは、システムのカバーエリア内に固定設置された無線局とカバーエリア内を移動する無線端末で構成される。しかし、無線局と無線端末間の距離が長くなると、距離減衰が増大するため受信電力が低下し、状況によっては通信ができなくなるという問題がある。
【０００３】
このため、無線局と無線端末間の利得を増大させることで伝送速度の向上や通信距離の拡大が可能な、指向性アンテナを用いた無線通信システムがある。このようなシステムでは、電波の送受信可能な方向が制限されるため、ビームがお互いに向き合っていない場合、電波の送受信ができず、通信ができないという問題がある。そのため、常にビームをお互いに向き合わせ最適な通信状態を保つ調整作業が必須である。
これらに基づき、調整作業の手間を軽減するために、指向性アンテナのビーム角度を自律的に調整する指向性制御方式が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４３２２７２３号公報
【特許文献２】特許第４０２９１６７号公報
【特許文献３】特許第３３５８９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術においては、無線局と無線端末の間に高低差がある場合や傾きがある場合等には、水平方向に加えて垂直方向（高さ方向）にも指向性制御を行う必要があるため、ビームをお互いに向き合わせるまでに時間がかかってしまう畏れがあった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、指向性アンテナのビーム角度を自律的に調整する無線通信システムにおいて、高速にビーム角度を調整可能な指向性制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の無線通信装置は、指向性アンテナと、指向性アンテナを介して無線通信を行う無線通信部と、を備えている。
移動状態取得部は、自己あるいは通信対象の無線通信装置の移動状態を取得する。
これにより、指向性制御部は、取得された移動状態に基づいて、水平面に対する指向性アンテナのメインローブの垂直方向の向きを決定する際の走査範囲を設定する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１実施形態の通信システムの概要構成説明図である。
【図２】図２は、無線局及び移動無線端末装置の概要構成ブロック図である。
【図３】図３は、第１実施形態の処理フローチャートである。
【図４】図４は、走査範囲設定処理の処理フローチャートである。
【図５】図５は、移動無線端末装置の指向性アンテナのメインビームが無線局の指向性アンテナの方向を理想的に向いている場合の説明側面図である。
【図６】図６は、移動無線端末装置の指向性アンテナのメインビームが無線局の指向性アンテナの方向を理想的に向いている場合の説明平面図である。
【図７】図７は、移動無線端末装置の移動方向が無線局に対して離れる方向である場合の説明図である。
【図８】図８は、移動無線端末装置の移動方向が無線局に対して上方向である場合の説明図である。
【図９】図９は、第２実施形態における無線局及び移動無線端末装置の概要構成ブロック図である。
【図１０】図１０は、第２実施形態の処理フローチャートである。
【図１１】図１１は、第３実施形態における無線局及び移動無線端末装置の概要構成ブロック図である。
【図１２】図１２は、第３実施形態の処理フローチャートである。
【図１３】図１３は、無線局及び移動無線端末装置の概要構成ブロック図である。
【図１４】図１４は、第５実施形態の処理フローチャートである。
【図１５】図１５は、第６実施形態の無線局及び移動無線端末装置の概要構成ブロック図である。
【図１６】図１６は、第６実施形態の処理フローチャートである。
【図１７】図１７は、第７実施形態の無線局及び移動無線端末装置の概要構成ブロック図である。
【図１８】図１８は、第７実施形態の処理フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に実施形態について図面を参照して説明する。
［１］第１実施形態
図１は、第１実施形態の通信システムの概要構成説明図である。
無線通信システム１０は、無線局１１と、無線局１１との間で無線通信を行う複数（図１では、３台）の移動無線端末装置１２−１〜１２−３と、を備えている。
この場合において、無線局１１が設置されている場所と、移動無線通信端末装置１２−１〜１２−３の移動可能場所とは、高さの差（たとえば、標高差）が存在する場合でもかまわないが、無線局１１と移動無線通信端末装置１２−１〜１２−３とは、電波的に互いに見通せる位置に位置しているものとする。
【００１０】
図２は、無線局及び移動無線端末装置の概要構成ブロック図である。
ここで、移動無線端末装置１２−１〜１２−３は、同様の構成であるので、図２においては、移動無線端末装置１２−１について説明する。
【００１１】
無線局１１は、無線通信を行う無線機２１と、指向性アンテナ２２と、指向性制御部２３と、を備えている。
ここで、指向性制御部２３は、水平面に対する指向性アンテナ２２のメインローブの垂直方向の向きが最適なものかを判定する指向性判定部２３−１を備えている。
【００１２】
一方、移動無線端末装置１２−１は、無線通信を行う無線機３１と、指向性を可変可能な指向性アンテナ３２と、当該移動無線端末装置１２−１の現在位置情報を取得し出力する位置情報取得部３４と、位置情報取得部３４が取得した現在位置情報を記録する位置情報記録部３５と、位置情報記録部３５に記録されている現在位置情報に対応する移動履歴に基づいて移動無線端末装置１２−１の移動方向を推定し移動方向情報を出力する移動方向推定部３６と、現在位置情報及び移動方向情報に基づいて指向性アンテナ３２の指向性制御を行う指向性制御部３７と、を備えている。
この場合において、現在位置情報は、当該現在位置情報を取得した日時に対応する時刻情報（絶対時刻あるいは装置の稼働開始時刻からの差等）を含んでいる。
また、指向性制御部３７は、水平面に対する指向性アンテナ３２のメインローブの垂直方向の向きが最適なものかを判定する指向性判定部３７−１と、当該移動無線端末装置１２−１の移動状態に基づいて、水平面に対する指向性アンテナ３２のメインローブの垂直方向の向きを決定する際の走査範囲を設定する指向性選択部３７−２と、を備えている。
【００１３】
次に第１実施形態の動作を説明する。
図３は、第１実施形態の処理フローチャートである。
初期状態において、移動無線端末装置１２−１〜１２−３のそれぞれの指向性制御部３７は、無線局１１の当該移動無線端末装置１２−１〜１２−３の現在位置に対する方向（東西南北方向及び高さ方向）を把握しているものとする。
【００１４】
以下の説明においては、移動無線端末装置１２−１の動作を例として説明する。
移動無線端末装置１２−１の位置情報取得部３４は、当該移動無線端末装置１２−１の現在位置情報を取得し（ステップＳ１１）、位置情報記録部３５及び指向性制御部３７に出力する（ステップＳ１２）。
【００１５】
これにより位置情報記録部３５は、位置情報取得部３４が取得した現在位置情報を記録する（ステップＳ１３）。
移動方向推定部３６は、位置情報記録部３５に記録されている現在位置情報に対応する移動履歴に対応する位置情報を読み出し（ステップＳ１４）、読み出した位置情報に基づいて移動無線端末装置１２−１の移動方向を推定し（ステップＳ１５）、移動方向情報を指向性制御部３７に出力する（ステップＳ１６）。
【００１６】
指向性制御部３７は、位置情報記録部３５から位置情報を読み出し（ステップＳ１７）、読み出した位置情報（現在位置情報）及び移動方向推定部３６が出力した移動方向情報に基づいて指向性アンテナの指向性を制御する指向性制御処理において、アンテナビームの向き（水平面に対するメインビームの垂直方向の向き）を決定するために行うビーム向き走査（スキャニング）を行う走査範囲の設定を行う（ステップＳ１８）。
なお、指向性制御部３７は、水平方向の走査範囲の設定については、従来の公知の手法により行っている。
【００１７】
ここで、指向性制御処理における走査範囲の設定について説明する。
図４は、走査範囲設定処理の処理フローチャートである。以下の説明においても、移動無線端末装置１２−１を例として説明を行う。
読み出した位置情報に基づいて、指向性制御部３７における指向性制御範囲の中心が無線局１１の設置方向を向くようにする（ステップＳ１０１）。
【００１８】
次に移動方向推定部３６から入力された移動方向情報に基づいて、移動無線端末装置１２−１が移動しているか否かを判別する（ステップＳ１０２）。
ステップＳ１０２の判別において移動無線端末装置１２−１が移動していない場合には（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、指向性制御部３７における指向制御範囲を現在設定されているままとして、処理を終了する。
ステップＳ１０２の判別において移動無線端末装置１２−１が移動している場合には（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、移動方向は水平方向であるか否かを判別する（ステップＳ１０３）。
【００１９】
ステップＳ１０３の判別において、移動無線端末装置１２−１の移動方向が水平方向である場合には（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、移動方向は、無線局１１に対して近づく方向であるか否かを判別する（ステップＳ１０４）。
ステップＳ１０４の判別において、移動無線端末装置１２−１の移動方向が無線局１１に対して近づく方向である場合には（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、指向性制御部３７は、上方向のビーム制御範囲を現在設定されているビーム制御範囲を、例えば、２倍に拡大し（ステップＳ１０５）、処理を終了する。
【００２０】
ステップＳ１０４の判別において、移動無線端末装置１２−１の移動方向が無線局１１に対して近づく方向ではない場合には（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、移動無線端末装置１２−１の移動方向は、無線局１１に対して離れる方向であるか否かを判別する（ステップＳ１０６）。
ステップＳ１０６の判別において、移動無線端末装置１２−１の移動方向が無線局１１に対して離れる方向である場合には（ステップＳ１０６；Ｙｅｓ）、指向性制御部３７は、下方向のビーム制御範囲を現在設定されているビーム制御範囲を、例えば、２倍に拡大し（ステップＳ１０７）、処理を終了する。
【００２１】
ここで、ビーム制御範囲の拡大について詳細に説明する。
図５は、移動無線端末装置の指向性アンテナのメインビームが無線局の指向性アンテナの方向を理想的に向いている場合の説明側面図である。
また図６は、移動無線端末装置の指向性アンテナのメインビームが無線局の指向性アンテナの方向を理想的に向いている場合の説明平面図である。
【００２２】
図５及び図６に示すように、無線局１１と移動無線端末装置１２−１とは、段差ＣＬＦを介して高さが異なる位置に位置しているものとする。
この場合において、移動無線端末装置１２−１の指向性アンテナ３２のメインビームが無線局１１の指向性アンテナ２２の方向を理想的に向いている場合、メインビームの中心軸ＭＢＸが指向性アンテナ２２の中心を通っている。
【００２３】
図５に示すように、垂直方向のビーム制御範囲は、メインビームの中心軸ＭＢＸに対し、上方にα［゜］、下方にβ［゜］に設定されており、移動無線端末装置１２−１の移動時には、垂直方向には、この範囲でビーム走査制御がなされる。
同様に、図６に示すように、水平方向のビーム制御範囲は、メインビームの中心軸ＭＢＸに対し、左右方向にそれぞれγ［゜］に設定されており、移動無線端末装置１２−１の移動時には、水平方向には、この範囲でビーム走査制御がなされる。
【００２４】
以上の説明は、移動無線端末装置１２−１の指向性アンテナ３２のメインビームが無線局１１の指向性アンテナ２２の方向を理想的に向いている場合であったが、実際には、このような状態となるのは調整直後のような場合を除き、まれである。
【００２５】
図７は、移動無線端末装置の移動方向が無線局に対して離れる方向である場合の説明図である。
図７に示すように、移動無線端末装置１２−１の移動方向が無線局１１に対して離れ、初期位置Ｐ０から現在位置Ｐ１に移動した場合には、移動無線端末装置１２−１のメインビームの向きが上方向を向いてしまった場合と同様であるので、無線局１１が下方向に位置するのと等価となる。
【００２６】
そこで、下方向のビーム制御範囲（角度＝β）を２倍（角度＝２β）として下方向の走査範囲を拡げ、確実に無線局１１を捕捉して通信が行えるようにしている。そして、無線局１１を捕捉できたなら、再び初期位置Ｐ０と同様の走査範囲とするように動作することとなる。
【００２７】
ステップＳ１０６の判別において、移動無線端末装置１２−１の移動方向が無線局１１に対して離れる方向ではない場合には（ステップＳ１０６；Ｎｏ）、移動無線端末装置１２−１〜１２−３は、無線局１１を中心とする円の円周方向に移動しているので、指向性制御部３７における指向制御範囲を現在設定されているままとして、処理を終了する。
【００２８】
一方、ステップＳ１０３の判別において、移動方向が水平方向ではない場合には（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、移動方向は、垂直方向であるので、移動無線端末装置１２−１の移動方向は、無線局１１に対して上方向であるか否かを判別する（ステップＳ１０８）。
【００２９】
ステップＳ１０８の判別において、移動無線端末装置１２−１の移動方向が無線局１１に対して上方向である場合には（ステップＳ１０８；Ｙｅｓ）、指向性制御部３７は、上方向のビーム制御範囲を現在設定されているビーム制御範囲を、例えば、２倍に拡大し（ステップＳ１０９）、指向性制御部３７における指向制御範囲として設定して処理を終了する。
【００３０】
図８は、移動無線端末装置の移動方向が無線局に対して上方向である場合の説明図である。
図８において、移動無線端末装置１２−１は、初期位置Ｐ０から現在位置Ｐ１に移動したものとする。
【００３１】
すなわち、図８に示すように、移動無線端末装置１２−１〜１２−３の移動方向が無線局１１に対して上方向である場合には、移動無線端末装置１２−１〜１２−３のビームの向きが下方向を向いている場合と同様であるので、無線局１１が上方向に位置するのと等価となる。
【００３２】
そこで、上方向のビーム制御範囲（角度＝α）を２倍（角度＝２α）として、移動無線端末装置１２−１が位置Ｐ０にいた時点における走査方向上限値ＵＳ０を、移動無線端末装置１２−１が位置Ｐ１に移動した時点で走査方向上限値ＵＳ１とし、上方向の走査範囲を拡げ、確実に通信が行えるようにしている。そして、無線局１１を捕捉できたなら、再び初期位置Ｐ０と同様の走査範囲とするように動作することとなる。なお、この場合においては、いずれの位置Ｐ０，Ｐ１においても、走査方向下限値ＬＳ０には変更はなく、下方向のビーム制御範囲は、角度＝βとなっている。
【００３３】
同様にステップＳ１０８の判別において、移動無線端末装置１２−１〜１２−３の移動方向が無線局１１に対して上方向ではない場合には（ステップＳ１０８；Ｎｏ）、移動無線端末装置１２−１〜１２−３の移動方向は下方向であるので、指向性制御部３７は、上方向のビーム制御範囲を現在設定されているビーム制御範囲を、例えば、２倍に拡大し（ステップＳ１１０）、指向性制御部３７における指向制御範囲として設定して処理を終了する。
【００３４】
これらにより、指向性制御部３７は、指向制御範囲内においてメインビームの中心軸の向き（ビーム角度）を走査（変更）し（ステップＳ１９)、最適なメインビームの中心軸の向き（ビーム角度）か否かを判別する（ステップＳ２０）。
【００３５】
ここで、最適なメインビームの中心軸ＭＢＸ０の向き（ビーム角度）とは、例えば、受信電力が最大となる最適なメインビームの中心軸ＭＢＸ０の向き（ビーム角度）とすればよい。もしくは誤り率が最小となる最適なメインビームの中心軸ＭＢＸ０の向き（ビーム角度）とすればよい。
【００３６】
ステップＳ２０の判別において、最適なメインビームの中心軸ＭＢＸ０の向き（ビーム角度）ではない場合には（ステップＳ２０；Ｎｏ）、再び処理をステップＳ１９に移行して以下、同様の処理を行う。
【００３７】
ステップＳ２０の判別において、最適なメインビームの中心軸の向き（ビーム角度）となった場合には（ステップＳ２０；Ｙｅｓ）、処理を終了し、通常の無線通信処理に移行することとなる。
【００３８】
以上の説明のように、本第１実施形態によれば、移動無線端末装置１２−１〜１２−３の位置情報と過去の位置情報から推定した移動方向に基づいて、指向性制御を行うビーム角度範囲（走査範囲）を適切に選択することが可能となり、最適なメインビームの中心軸の向き（ビーム角度）を高速に決定でき、確実に無線局１１を捕捉して通信を最適な状態で実行できる。
【００３９】
［２］第２実施形態
以上の第１実施形態においては、位置情報を位置情報記録部に記録し、記録した位置情報の履歴に基づいて移動方向を推定する構成を採っていたが、本第２実施形態は、移動方向を検出するために加速度センサを設けた場合の実施形態である。
【００４０】
図９は、第２実施形態における無線局及び移動無線端末装置の概要構成ブロック図である。
図９において、図２と同様の部分には、同一の符号を付し、その詳細な説明を援用する。
【００４１】
第２実施形態において、移動無線端末装置１２−１は、無線通信を行う無線機３１と、指向性を可変可能な指向性アンテナ３２と、当該移動無線端末装置１２−１の現在位置情報を取得し出力する位置情報取得部３４と、位置情報取得部３４が取得した現在位置情報を記録する位置情報記録部３５と、移動無線端末装置１２−１の移動に伴う加速度を検出し、移動無線端末装置１２−１の移動方向を推定し移動方向情報を出力する加速度センサ４１と、現在位置情報及び移動方向情報に基づいて指向性アンテナ３２の指向性制御を行う指向性制御部３７と、を備えている。
ここで、加速度センサ４１は、センサ単体ではなく、演算ユニット、コントローラ等を備えて各種演算処理も行っている。
また、現在位置情報は、当該現在位置情報を取得した日時に対応する時刻情報（絶対時刻あるいは装置の稼働開始時刻からの差等）を含んでいる。
【００４２】
次に第２実施形態の主要動作を説明する。
図１０は、第２実施形態の処理フローチャートである。
本第２実施形態においては、第１実施形態のステップＳ１４の処理に代えて、加速度検出処理を行うステップＳ２１を備えただけであるので、図１０において、図３と同様の処理には、同一の符号を付すものとし、以下においては、ステップＳ１１〜ステップＳ１７の処理を説明する。
【００４３】
また、以下の説明においても、移動無線端末装置１２−１の動作を例として説明する。
移動無線端末装置１２−１の位置情報取得部３４は、当該移動無線端末装置１２−１の現在位置情報を取得し（ステップＳ１１）、位置情報記録部３５及び指向性制御部３７に出力する（ステップＳ１２）。
【００４４】
これにより位置情報記録部３５は、位置情報取得部３４が取得した現在位置情報を記録する（ステップＳ１３）。
加速度センサ４１は、移動無線端末装置１２−１の移動に伴う加速度を検出し（ステップＳ２１）、検出した加速度に基づいて移動無線端末装置１２−１の移動方向を推定し（ステップＳ１５）、移動方向情報を指向性制御部３７に出力する（ステップＳ１６）。
【００４５】
これにより、第１実施形態と同様に、指向性制御部３７は、位置情報記録部３５から位置情報を読み出し（ステップＳ１７）、読み出した位置情報（現在位置情報）及び加速度センサ４１が出力した移動方向情報に基づいて指向性アンテナの指向性を制御する指向性制御処理において、アンテナビームの向きを決定するために行うビーム向き走査（スキャニング）を行う走査範囲の設定を行う（ステップＳ１８）。
そして、以下、第１実施形態と同様に処理を行う。
以上の説明のように、本第２実施形態によっても、移動無線端末装置１２−１〜１２−３の位置情報と加速度センサ４１により検出した加速度により推定した移動方向に基づいて、指向性制御を行うビーム角度範囲（走査範囲）を適切に選択することが可能となり、最適なメインビームの中心軸の向き（ビーム角度）を高速に決定でき、確実に無線局１１を捕捉して通信を最適な状態で実行できる。
【００４６】
［３］第３実施形態
上記第１実施形態においては、位置情報を位置情報記録部に記録し、記録した位置情報の履歴に基づいて移動方向を推定する構成を採っていたが、本第３実施形態は、無線局と移動無線端末装置と距離を距離情報記録部に記録し、記録した距離の履歴に基づいて移動方向を推定する構成を採った場合の実施形態である。
本第３実施形態が適用可能な無線通信システム１０は、無線局１１と、移動無線端末装置１２−１〜１２−３と、の間で高さ方向の関係は一定である。すなわち、高さ関係が変わらないような無線通信システム１０に適用される。
【００４７】
図１１は、第３実施形態における無線局及び移動無線端末装置の概要構成ブロック図である。
図１１において、図２と同様の部分には、同一の符号を付し、その詳細な説明を援用する。
【００４８】
第３実施形態において、移動無線端末装置１２−１は、無線通信を行う無線機３１と、指向性を可変可能な指向性アンテナ３２と、無線局１１と、当該移動無線端末装置１２−１と、の距離情報を取得し出力する距離情報取得部４２と、距離情報取得部４２が取得した距離情報を記録する距離情報記録部４３と、距離情報記録部４３に記録されている距離情報に対応する距離履歴に基づいて移動無線端末装置１２−１の移動方向を推定し移動方向情報を出力する移動方向推定部３６と、距離上方及び移動方向情報に基づいて指向性アンテナ３２の指向性制御を行う指向性制御部３７と、を備えている。
この場合において、距離情報は、当該距離情報を取得した日時に対応する時刻情報（絶対時刻あるいは装置の稼働開始時刻からの差等）を含んでいる。
【００４９】
次に第３実施形態の主要動作を説明する。
図１２は、第３実施形態の処理フローチャートである。
【００５０】
以下の説明においても、移動無線端末装置１２−１の動作を例として説明する。
移動無線端末装置１２−１の距離情報取得部４２は、無線局１１と、当該移動無線端末装置１２−１と、の距離情報を取得し（ステップＳ３１）、距離情報記録部４３及び指向性制御部３７に出力する（ステップＳ３２）。
【００５１】
これにより距離情報記録部４３は、距離情報取得部４２が取得した距離情報を記録する（ステップＳ３３）。
移動方向推定部３６は、距離情報記録部４３に記録されている距離履歴に対応する距離情報を読み出し（ステップＳ３４）、読み出した距離情報に基づいて移動無線端末装置１２−１の距離変化の有無を含む移動方向を推定し（ステップＳ３５）、距離変化の有無を含む移動方向情報を指向性制御部３７に出力する（ステップＳ３６）。
【００５２】
指向性制御部３７は、距離情報記録部４３から距離情報を読み出し（ステップＳ３７）、読み出した距離情報（現在距離情報）及び移動方向推定部３６が出力した距離変化の有無を含む移動方向情報に基づいて指向性アンテナの指向性を制御する指向性制御処理において、アンテナビームの向きを決定するために行うビーム向き走査（スキャニング）を行う走査範囲の設定を行う（ステップＳ１８）。
この場合に、距離が遠くなった場合には、下方向の走査範囲を拡げ、距離が近くなった場合には、上方向の走査範囲を拡げ、距離が変化しなかった場合には、同一の走査範囲とする。
そして、以下、第１実施形態と同様に処理を行う。
以上の説明のように、本第３実施形態によっても、無線局１１と、移動無線端末装置１２−１〜１２−３と、の距離情報と、移動方向推定部３６により推定された距離変化の有無を含む移動方向に基づいて、指向性制御を行うビーム角度範囲（走査範囲）を適切に選択することが可能となり、最適なメインビームの中心軸の向き（ビーム角度）を高速に決定でき、確実に無線局１１を捕捉して通信を最適な状態で実行できる。
【００５３】
［４］第４実施形態
以上の各実施形態は、移動無線端末装置１２−１〜１２−３が自己の位置に関する情報（位置情報、距離情報）を取得する実施形態であったが、本第４実施形態は、外部の装置（ゲート装置）から位置情報を取得する場合の実施形態である。
【００５４】
図１３は、無線局及び移動無線端末装置の概要構成ブロック図である。図１３において、図２と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
無線局１１は、無線通信を行う無線機２１と、指向性アンテナ２２と、指向性制御部２３と、を備えている。
【００５５】
移動無線端末装置１２−１は、無線通信を行う無線機３１と、指向性を可変可能な指向性アンテナ３２と、後述のゲート装置５０の設置位置情報を近距離無線により受信し、設置位置情報を出力する近距離無線受信部４５と、近距離無線受信部４５により受信した当該移動無線端末装置１２−１近傍に設置されているゲート装置５０の設置位置情報を現在位置情報として記録する位置情報記録部３５と、位置情報記録部３５に記録されている現在位置情報に対応する移動履歴に基づいて移動無線端末装置１２−１の移動方向を推定し移動方向情報を出力する移動方向推定部３６と、現在位置情報及び移動方向情報に基づいて指向性アンテナ３２の指向性制御を行う指向性制御部３７と、を備えている。
この場合において、現在位置情報は、当該現在位置情報を取得した日時に対応する時刻情報（絶対時刻あるいは装置の稼働開始時刻からの差等）を含んでいる。
【００５６】
ゲート装置５０は、自己が設置された位置に対応する設置位置情報を記録する設置位置記録部５１と、設置位置記録部５１から読み出した設置位置情報を近距離無線通信により移動無線端末装置１２−１（〜１２−３）に送信する近距離無線送信部５２と、を備えている。
なお、図１３においては、ゲート装置５０が一つしか記載されていないが、実際には、移動無線端末装置１２−１（〜１２−３）が移動可能な領域内に複数設けられ、移動無線端末装置１２−１（〜１２−３）の現在位置が確実に識別できるように配置されている。
【００５７】
次に第４実施形態の動作を図３の第１実施形態の処理フローチャートを参照して説明する。
以下の説明においても、移動無線端末装置１２−１の動作を例として説明する。
ゲート装置５０の近距離無線送信部５２は、設置位置記録部５１から読み出した設置位置情報を近距離無線通信により移動無線端末装置１２−１に送信する。
これにより、移動無線端末装置１２−１の近距離無線受信部４５は、設置位置情報を近距離無線により受信し、位置情報記録部３５及び指向性制御部３７に出力する（ステップＳ１２）。
【００５８】
これにより位置情報記録部３５は、取得した現在位置情報を記録する（ステップＳ１３）。
移動方向推定部３６は、位置情報記録部３５に記録されている現在位置情報に対応する移動履歴に対応する位置情報を読み出し（ステップＳ１４）、読み出した位置情報に基づいて移動無線端末装置１２−１の移動方向を推定し（ステップＳ１５）、移動方向情報を指向性制御部３７に出力する（ステップＳ１６）。
【００５９】
指向性制御部３７は、位置情報記録部３５から位置情報を読み出し（ステップＳ１７）、読み出した位置情報（現在位置情報）及び移動方向推定部３６が出力した移動方向情報に基づいて指向性アンテナの指向性を制御する指向性制御処理において、アンテナビームの向きを決定するために行うビーム向き走査（スキャニング）を行う走査範囲の設定を行う（ステップＳ１８）。
そして、以下、第１実施形態と同様に処理を行う。
【００６０】
以上の説明のように、本第４実施形態によっても、ゲート装置５０から受信した移動無線端末装置１２−１〜１２−３の位置情報と過去の位置情報から推定した移動方向に基づいて、指向性制御を行うビーム角度範囲（走査範囲）を適切に選択することが可能となり、最適なメインビームの中心軸の向き（ビーム角度）を高速に決定でき、確実に無線局１１を捕捉して通信を最適な状態で実行できる。
【００６１】
［５］第５実施形態
次に第５実施形態について説明する。
本第５実施形態の無線通信システムの構成は、第１実施形態と同様であるので、図２を参照して説明する。
【００６２】
図１４は、第５実施形態の処理フローチャートである。
以下の説明においても、移動無線端末装置１２−１の動作を例として説明する。
移動無線端末装置１２−１の位置情報取得部３４は、当該移動無線端末装置１２−１の現在位置情報を取得し（ステップＳ１１）、位置情報記録部３５及び指向性制御部３７に出力する（ステップＳ１２）。
【００６３】
これにより位置情報記録部３５は、位置情報取得部３４が取得した現在位置情報を記録する（ステップＳ１３）。
移動方向推定部３６は、位置情報記録部３５に記録されている現在位置情報に対応する移動履歴に対応する位置情報を読み出し（ステップＳ１４）、読み出した位置情報に基づいて移動無線端末装置１２−１の移動方向を推定し（ステップＳ１５）、移動方向情報を指向性制御部３７に出力する（ステップＳ１６）。
【００６４】
指向性制御部３７は、位置情報記録部３５から位置情報を読み出し（ステップＳ１７）、読み出した位置情報（現在位置情報）及び移動方向推定部３６が出力した移動方向情報に基づいて指向性アンテナの指向性を制御する指向性制御処理において、第１実施形態と同様に、アンテナビームの向きを決定するために行うビーム向き走査（スキャニング）を行う走査範囲の設定を行う（ステップＳ１８）。
【００６５】
続いて、指向性制御部３７は、指向制御範囲内においてメインビームの中心軸の向き（ビーム角度）を走査（変更）し（ステップＳ１９)、最適なメインビームの中心軸の向き（ビーム角度）か否かを判別する（ステップＳ２０）。
ここで、最適なメインビームの中心軸の向き（ビーム角度）とは、例えば、受信電力が最大となる最適なメインビームの中心軸の向き（ビーム角度）とすればよい。もしくは誤り率が最小となる最適なメインビームの中心軸の向き（ビーム角度）とすればよい。
【００６６】
ステップＳ２０の判別において、最適なメインビームの中心軸の向き（ビーム角度）ではない場合には（ステップＳ２０；Ｎｏ）、再び処理をステップＳ１９に移行して以下、同様の処理を行う。
ステップＳ２０の判別において、最適なメインビームの中心軸の向き（ビーム角度）となった場合には（ステップＳ２０；Ｙｅｓ）、指向性制御部３７は、通信品質を判別し、通信品質に基づいてメインビームのビーム幅（半値幅）を変更する（ステップＳ４１）。
【００６７】
具体的には、指向性制御部３７は、通信品質が高い、たとえば、受信電力が高い場合には、ビーム幅を拡げた方が安定して通信が行えるため、ビーム幅を拡げるように変更を行い、処理を終了し、通常の無線通信処理に移行することとなる。
【００６８】
以上の説明のように、本第５実施形態によれば、移動無線端末装置１２−１〜１２−３の位置情報と過去の位置情報から推定した移動方向に基づいて、指向性制御を行うビーム角度範囲（走査範囲）を適切に選択することが可能となり、最適なメインビームの中心軸の向き（ビーム角度）を高速に決定でき、確実に無線局１１を捕捉して通信を最適な状態で実行できる。
【００６９】
［６］第６実施形態
図１５は、第６実施形態の無線局及び移動無線端末装置の概要構成ブロック図である。
図１５において、図２の第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付すものとする。
第６実施形態の移動無線端末装置１２−１が第１実施形態の移動無線端末装置１２−１と異なる点は、受信強度分布を記録する受信強度記録部５５を備えた点である。
【００７０】
図１６は、第６実施形態の処理フローチャートである。
以下の説明においても、移動無線端末装置１２−１の動作を例として説明する。
移動無線端末装置１２−１の位置情報取得部３４は、当該移動無線端末装置１２−１の現在位置情報を取得し（ステップＳ１１）、位置情報記録部３５及び指向性制御部３７に出力する（ステップＳ１２）。
【００７１】
これにより位置情報記録部３５は、位置情報取得部３４が取得した現在位置情報を記録する（ステップＳ１３）。
移動方向推定部３６は、位置情報記録部３５に記録されている現在位置情報に対応する移動履歴に対応する位置情報を読み出し（ステップＳ１４）、読み出した位置情報に基づいて移動無線端末装置１２−１の移動方向を推定し（ステップＳ１５）、移動方向情報を指向性制御部３７に出力する（ステップＳ１６）。
【００７２】
一方、受信強度記録部５５は、受信強度分布を記録し（ステップＳ５１）、指向性制御部３７は、受信強度記録部５５から受信強度を読み出し（ステップＳ５２）、位置情報記録部３５から位置情報を読み出す（ステップＳ１７）。
【００７３】
続いて指向性制御部３７は、受信強度に対応するメインビームのビーム幅（半値幅）に変更する（ステップＳ５３）。受信強度が高い場合には、ビーム幅を拡げた方が安定して通信が行えるため、ビーム幅を拡げるように変更し、受信強度が低い場合にはビーム幅を狭くして指向性を高くし、受信強度が高くなるように変更する。
【００７４】
続いて、指向性制御部３７は、ステップＳ１７において読み出した位置情報（現在位置情報）及び移動方向推定部３６が出力した移動方向情報に基づいて指向性アンテナの指向性を制御する指向性制御処理において、第１実施形態と同様に、アンテナビームの向きを決定するために行うビーム向き走査（スキャニング）を行う走査範囲の設定を行う（ステップＳ１８）。
【００７５】
続いて、指向性制御部３７は、指向制御範囲内においてメインビームの中心軸の向き（ビーム角度）を複数選択し（ステップＳ５４）、メインビームの向きの走査（変更）を行い（ステップＳ１９)、最適なメインビームの中心軸の向き（ビーム角度）か否かを判別する（ステップＳ２０）。
【００７６】
ここで、最適なメインビームの中心軸の向き（ビーム角度）とは、例えば、受信電力が最大となる最適なメインビームの中心軸の向き（ビーム角度）とすればよい。もしくは誤り率が最小となる最適なメインビームの中心軸の向き（ビーム角度）とすればよい。
ステップＳ２０の判別において、最適なメインビームの中心軸の向き（ビーム角度）ではない場合には（ステップＳ２０；Ｎｏ）、再び処理をステップＳ１９に移行して以下、同様の処理を行う。
【００７７】
ステップＳ２０の判別において、最適なメインビームの中心軸の向き（ビーム角度）となった場合には（ステップＳ２０；Ｙｅｓ）、指向性制御部３７は、処理を終了し、通常の無線通信処理に移行することとなる。
【００７８】
以上の説明のように、本第６実施形態によれば、移動無線端末装置１２−１〜１２−３の位置情報と過去の位置情報から推定した移動方向及び受信強度記録部５５が記録した受信強度（分布）に基づいて、ビーム幅及び指向性制御を行うビーム角度範囲（走査範囲）を適切に選択することが可能となり、最適なビーム幅及びメインビームの中心軸の向き（ビーム角度）を高速に決定でき、確実に無線局１１を捕捉して通信を最適な状態で実行できる。
【００７９】
［７］第７実施形態
図１７は、第７実施形態の無線局及び移動無線端末装置の概要構成ブロック図である。
図１７において、図２の第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付すものとする。
第７実施形態の移動無線端末装置１２−１が第１実施形態の移動無線端末装置１２−１と異なる点は、移動無線端末装置１２−１の傾きを検出するジャイロセンサユニットなどの三軸センサ６０を備えた点である。
【００８０】
図１８は、第７実施形態の処理フローチャートである。
以下の説明においても、移動無線端末装置１２−１の動作を例として説明する。
移動無線端末装置１２−１の位置情報取得部３４は、当該移動無線端末装置１２−１の現在位置情報を取得し（ステップＳ１１）、位置情報記録部３５及び指向性制御部３７に出力する（ステップＳ１２）。
【００８１】
これにより位置情報記録部３５は、位置情報取得部３４が取得した現在位置情報を記録する（ステップＳ１３）。
移動方向推定部３６は、位置情報記録部３５に記録されている現在位置情報に対応する移動履歴に対応する位置情報を読み出し（ステップＳ１４）、読み出した位置情報に基づいて移動無線端末装置１２−１の移動方向を推定し（ステップＳ１５）、移動方向情報を指向性制御部３７に出力する（ステップＳ１６）。
【００８２】
一方、三軸センサ６０は、傾き情報を取得し（ステップＳ６１）、傾き情報を指向性制御部３７に出力する（ステップＳ６２）。
これにより指向性制御部３７は、三軸センサ６０から傾き情報を読み出し（ステップＳ６３）、位置情報記録部３５から位置情報を読み出す（ステップＳ１７）。
【００８３】
続いて、指向性制御部３７は、ステップＳ１７において読み出した位置情報（現在位置情報）及び移動方向推定部３６が出力した移動方向情報に基づいて指向性アンテナの指向性を制御する指向性制御処理において、第１実施形態と同様に、アンテナビームの向きを決定するために行うビーム向き走査（スキャニング）を行う走査範囲の設定を行う（ステップＳ１８）。
【００８４】
続いて、指向性制御部３７は、指向制御範囲を当該移動無線端末装置１２−１の傾きに応じて補正する（ステップＳ６４）。具体的には、下向きに傾いている場合には、上方向の走査範囲を拡げ、下側の走査範囲を狭くし、逆に上向きに傾いている場合には、下方向の走査範囲を拡げ、上側の走査範囲を狭くする。この結果、実際の走査範囲を拡げすぎることもなく、より高速に最適なメインビームの向きを定めることが可能となる。
【００８５】
そして、指向性制御部３７は、補正後の走査範囲に基づいて、メインビームの向きの走査（変更）を行い（ステップＳ１９)、最適なメインビームの中心軸の向き（ビーム角度）か否かを判別する（ステップＳ２０）。
【００８６】
ステップＳ２０の判別において、最適なメインビームの中心軸の向き（ビーム角度）ではない場合には（ステップＳ２０；Ｎｏ）、再び処理をステップＳ１９に移行して以下、同様の処理を行う。
【００８７】
ステップＳ２０の判別において、最適なメインビームの中心軸の向き（ビーム角度）となった場合には（ステップＳ２０；Ｙｅｓ）、指向性制御部３７は、処理を終了し、通常の無線通信処理に移行することとなる。
【００８８】
以上の説明のように、本第７実施形態によれば、移動無線端末装置１２−１〜１２−３の位置情報と過去の位置情報から推定した移動方向及び三軸センサ６０が検出した移動無線端末装置１２−１〜１２−３の傾きに基づいて、メインビームの中心軸の向き（ビーム角度）を高速に決定でき、確実に無線局１１を捕捉して通信を最適な状態で実行できる。
【００８９】
［８］実施形態の変形例
［８．１］第１変形例
以上の説明においては、ビーム向きの走査範囲を一つに設定する場合であったが、複数の走査範囲を設定して処理を行うように構成することも可能である。
このように構成することにより、ビーム向きの走査範囲を一つにする場合と比較して全体の走査範囲を狭くすることにより、より高速にメインビームの中心軸の向き（ビーム角度）を決定できる。
【００９０】
［８．２］第２変形例
以上の説明においては、移動無線端末装置がビーム向きの走査範囲を設定する場合について説明したが、無線通信装置として機能する無線局がビーム向きの走査範囲を設定するように構成することも可能である。
【００９１】
［８．３］第３変形例
本実施形態の無線通信装置で実行される制御プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。
【００９２】
［８．４］第４変形例
また、本実施形態の無線通信装置で実行される制御プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、本実施形態の無線通信装置で実行される制御プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供又は配布するように構成してもよい。
【００９３】
［８．５］第５変形例
また、本実施形態の無線通信装置の制御プログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。
【００９４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９５】
１０    無線通信システム
１１    無線局
１２    移動無線端末装置
２１    無線機
２２    指向性アンテナ
２３    指向性制御部
３１    無線機
３２    指向性アンテナ
３３    指向性制御部
３４    位置情報取得部
３５    位置情報記録部
３６    移動方向推定部
３７    指向性制御部
４１    加速度センサ
４２    距離情報取得部
４３    距離情報記録部
４５    近距離無線受信部
５０    ゲート装置
５１    設置位置記録部
５２    近距離無線送信部
５５    受信強度記録部
６０    三軸センサ
【図１】
2014150388.tif 000003
【図２】
2014150388.tif 000004
【図３】
2014150388.tif 000005
【図４】
2014150388.tif 000006
【図５】
2014150388.tif 000007
【図６】
2014150388.tif 000008
【図７】
2014150388.tif 000009
【図８】
2014150388.tif 000010
【図９】
2014150388.tif 000011
【図１０】
2014150388.tif 000012
【図１１】
2014150388.tif 000013
【図１２】
2014150388.tif 000014
【図１３】
2014150388.tif 000015
【図１４】
2014150388.tif 000016
【図１５】
2014150388.tif 000017
【図１６】
2014150388.tif 000018
【図１７】
2014150388.tif 000019
【図１８】
2014150388.tif 000020