(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主として送信機及び受信機からなり、送信アンテナの指向性方向を自動で変える手段と、前記送信アンテナの方向を決定する手段を有する無線伝送システムであって、
送受信機間の無線伝送をする１０ＧＨｚ以上の電波を用いた第１の通信手段と、
前記送信アンテナの指向性方向を決定するための信号を伝送する第２の通信手段とを有し、
前記第２の通信手段が、電力線通信、光通信、音波通信のうちのいずれか１つによる通信手段であることを特徴とする無線伝送システム。
【請求項２】
主として送信機及び受信機からなり、送信アンテナの指向性方向を自動で変える手段と、前記送信アンテナの方向を決定する手段を有する無線伝送システムであって、
送受信機間の無線伝送をする１０ＧＨｚ以上の電波を用いた第１の通信手段と、
前記送信アンテナの指向性方向を決定するための信号を伝送する第２の通信手段とを有し、
前記第２の通信手段が、電力線通信、光通信、音波通信、または、３ＧＨｚ以下の電波を用いた通信のうちの複数を組み合わせた通信手段であることを特徴とする無線伝送システム。
【請求項３】
主として送信機及び受信機からなり、送信アンテナの指向性方向を自動で変える手段と、前記送信アンテナの方向を決定する手段を有する無線伝送システムであって、
送受信機間の無線伝送をする１０ＧＨｚ以上の電波を用いた第１の通信手段と、
前記送信アンテナの指向性方向を決定するための信号を伝送する第２の通信手段とを有し、
前記第２の通信手段が、光通信、音波通信、または、３ＧＨｚ以下の電波を用いた通信のうちのいずれか１つと、電力線通信とを組み合わせた通信手段であることを特徴とする無線伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無線伝送システム、及び、アンテナの指向性方向の決定方法に関する。特に無線伝送を行うためのアンテナ方向の設定を自動で行なう通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、無線インタフェイスを各端末装置に持たせ、無線周波数を用いたネットワーク・システム（無線ＬＡＮ）が提案されている。
【０００３】
特に、最近の高速広帯域無線通信の需要に対して、特開平５−３０４５２６号公報のように極めて高い無線周波数を使用し、かつ簡易な送受信システムのものが提案されている。特開平５−３０４５２６号公報では、図８に示すように天井等の高位置に取り付けられ、かつ下方に向けられた、充分に広角の輻射特性を有するアンテナ８０１を備えた基地局と、机等の低位置に載置されて、前記親送受信機とデータの交換を行う任意の個数の端末局８０３とによって、構内のネットワークが構成されており、端末局８０３は、充分に狭角の輻射特性８０８を有するアンテナ８０４を備えてなると共に、上記天井等には、当該使用周波数帯の電波を吸収する物質８０２を含む層を設けている。
【０００４】
この構成は、端末局のアンテナ８０４を基地局アンテナ８０１方向に向けた場合、基地局アンテナの周囲の電波吸収体８０２が混信、反射電波８０６を吸収するため、子機にとって、親機アンテナからの電波８０５以外のマルチパスなどによる妨害波８０７がすべて除去されるため、混信、マルチパスが極めて低減される優れたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の構成では、送受信機器は簡易であるが、天井の中央に必ずアンテナ８０１とさらに大きな電波吸収体８０２を設置しなければならない。また、そのアンテナ８０１の位置から直接波の届く位置、すなわち見通しの位置の端末しか送受信が不可能であり、非常に高い天井を持った部屋などに設置が限定されてしまう。
【０００６】
さらに、一般家庭で使う場合には、部屋の中央に蛍光燈などの照明器具があれば、部屋の中央にアンテナを設置することができず、仮に設置しても蛍光燈などで反射して端末局アンテナにマルチパス波が入ってくるため、電波吸収体８０２が充分に機能しなくなってしまうという問題があった。
【０００７】
１０ＧＨｚ以上の、特に３０ＧＨｚ以上のミリ波帯域等、非常に高い周波数における無線通信では、小型の指向性アンテナが比較的容易に作成でき、電波の直進性も良いため、送信に指向性アンテナを用いることで、アンテナ利得を増加させ、出力電力を低減することができる。それにより、不要な方向への電波を最小限にでき、混信、マルチパスを低減することができる。そしてこの場合は、建造物（壁、天井、床）や家具などの構造物での電波の反射を利用して見通し外通信も可能であり、高アンテナ利得の指向性アンテナによって、反射による信号の減衰を補う結果となりより好ましい。
【０００８】
しかし、送信に指向性アンテナを用いることは、アンテナ方向が初期状態で不適切な場合、通信自体が成り立たない場合があるため、受信機との間の電波伝搬経路を設定することを非常に困難とし、従来技術のように無指向性、或いは、輻射角が広いアンテナを使用することになっていた。
【０００９】
本発明の目的は、天井中央のアンテナおよび巨大な電波吸収体の設置を不要にし、かつ容易に電波伝搬経路を設定できる無線伝送システムを提供することにある。また、送信に指向性アンテナを用いつつ容易に電波伝播経路を設定できる無線伝送システムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明（請求項１）の無線伝送システムは、主として送信機及び受信機からなり、送信アンテナの指向性方向を自動で変える手段と、前記送信アンテナの方向を決定する手段を有する無線伝送システムであって、
送受信機間の無線伝送をする１０ＧＨｚ以上の電波を用いた第１の通信手段と、
前記送信アンテナの指向性方向を決定するための信号を伝送する第２の通信手段とを有し、
前記第２の通信手段が、電力線通信、光通信、音波通信のうちのいずれか１つによる通信手段であることを特徴とする。
【００１１】
アンテナ方向の設定に伴なう情報通信は、本来の情報内容に対して情報量が本来の通信に対して極端に少なく、確実な通信が可能な異なる通信手段を用いることが好ましい。特に、自動的にアンテナの指向性方向を選択する場合に有効である。
【００１２】
この方式は、電波の直進性が高く、指向性アンテナが小型で作りやすい周波数を用いることが好ましいので、１０ＧＨｚ以上で用いるのが好ましい。より好ましくは、空気中での減衰や、反射での減衰がむしろ大きいミリ波帯域の３０ＧＨｚ〜９０ＧＨｚの周波数で用いると、他局との混信やマルチパスによる通信障害が防止でき、より安定した通信システムが構築できる。
【００１３】
さらに、指向性方向以外の情報として、通信の開始、終了情報（電源のＯＮ、ＯＦＦ）、通信チャンネル（周波数、ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡ含む）、通信内容、等の選択を第２の通信で行なうことでより使いやすいシステムとすることができる。特に、第１の無線伝送が単方向通信である場合に、第２の通信によって送信機、受信機の相互が連携して電源を制御することなどを可能にし特に効果が高い。
【００１４】
また、一実施形態の無線伝送システムは、前記第２の通信手段として、電力線通信、或いは、光通信、或いは、音波通信、或いは、前記第１の通信手段と周波数が異なる無線通信のうちいずれか、或いは、それらの組み合わせを用いる。
【００１５】
電力線通信の場合、電力線通信とは、家庭用１００Ｖ等の電力線に電気信号を畳重させて通信する方法である。基本的に送信機器、受信機器が電源を取っているのでほぼ確実に相互の通信が可能である。また、電力線通信を漏洩させたくない領域、例えば、各家庭から隣家へ、或いはビルなどでのフロアごとでの分離を行なう場合などは、電力線にバンドフィルタを取り付けることで容易に信号を遮断できるので無線ＬＡＮなどの場所を限定して使用するシステムに適している。
【００１６】
光通信の場合、部屋の中では壁、天井で反射し通常の家屋ではほぼ全域で通信が可能である。より好ましくは、赤外線通信である。
【００１７】
音波通信の場合、通常の家屋の部屋内ではほぼ全域で通信が可能である。より好ましくは超音波である。音波の場合、光通信よりもカバーエリアが広い長所がある。
【００１８】
周波数が異なる無線通信の場合、周波数が異なることで電波伝搬が大きく変化し、第１の通信の周波数で見通し外の領域に電波が回り込むことができる。より好ましくは、部屋、建物単位でほぼ障害無く通信できる３ＧＨｚ以下の周波数が好ましく、より好ましくは電波が遠くまで飛びすぎない、５００Ｈｚ以上２．５ＧＨｚ以下の周波数が好ましい。具体的には、特定小電力通信、コードレス電話、ＰＨＳ親機子機間通信、等が好ましい。コードレス電話等の親機子機間の通信を用いれば、混信回避、秘話性が既に確保されているので隣接する同じシステムとの干渉がなく好ましい。
【００１９】
それらの複数の組み合わせの場合、相互のカバーエリアの補完ができる。特に電力線通信とその他の無線通信を組み合わせた場合が良い。有線の確実性に加えて、無線で電力線に接続されていない携帯機器をカバーすることができるためである。
【００２０】
また、一実施形態の無線伝送システムは、送信アンテナの指向性方向を自動で変える手段を有し、かつ、少なくとも受信機の受信強度、混信状況、マルチパスのうちいずれかを測定して送信アンテナの方向を決定する手段をもつ。
【００２１】
送信アンテナの決定は、送信アンテナの指向性方向を自動で順次変化させ、そのときどきの受信状況の評価をおこなうことによってなる。受信状況の評価は、最も簡単には受信強度の強い方向を選択することで行なうことができるが、更に、混信、マルチパスのない通信経路を選択することがより好ましい。
【００２２】
その場合、受信強度で評価後、混信、マルチパスを評価することで評価時間を短縮することも効果的である。
【００２３】
最終的に送信アンテナの指向性方向を決定する判断は、受信側の品質を第２の通信で送信側に通信し送信側で行なっても良いし、指向性角度を送信側から送信し受信側で行なっても可能である。受信側で送信アンテナの指向性方向の判断を行った場合は、最終的に送信側へアンテナ方向の設定を指示することとなる。
【００２４】
粗く角度を順次変えて評価し、良い点を細かく評価することも評価の時間短縮に有効である。また、この時の送信信号は送信内容とは異なるチャンネル（周波数、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ）を用いることで他への受信妨害とならないようにすることが可能である。
【００２５】
また、一実施形態の無線伝送システムは、送信機が、無指向性又は指向性の低い第１のアンテナと、指向性の高い第２のアンテナの両方を含む複数の送信アンテナを有し、第１のアンテナを用いて同時に複数の受信機に送信する。
【００２６】
無指向性或いは指向性の低いアンテナは一度に多くの端末局をカバーできるので、見通し位置にある各端末に対して、見通しの伝搬経路を同時に提供することができる。そのため、指向性の高い送信アンテナの数を低減することができる。この場合、指向性の低いアンテナからの電波によるマルチパス、混信を低減させるために指向性の高いアンテナよりも送信出力を低減することがより望ましい。
【００２７】
また、一実施形態の無線伝送システムにおけるアンテナの指向性方向の決定方法は、受信機が、無指向性、又は指向性の低い第１の受信アンテナと、前記第１の受信アンテナより指向性の高い第２の受信アンテナを有し、第１の受信アンテナを用いて送信アンテナの指向性方向を選択後、第２の受信アンテナの指向性方向を選択する。
【００２８】
送信アンテナが指向性アンテナの場合、受信アンテナも指向性アンテナを用いると両方のアンテナ向きを変更しながら受信強度の評価をしなければならないため伝搬経路の設定はより難しくなる。
【００２９】
無指向性の受信アンテナを用いることで先ず送信アンテナの設定をし、その後受信アンテナの指向性方向を変えることで、送受のアンテナの指向性方向の設定を片方ずつ行なうことができるため、短時間で送信アンテナの指向性方向の評価を行なうことが可能となる。
【００３０】
第１の受信アンテナと第２の受信アンテナを、指向性を変化できる同一のアンテナを用いて行なうことも可能である。
【００３１】
また、一実施形態の無線伝送システムにおけるアンテナの指向性方向の決定方法は、良好な送信アンテナの指向性方向を複数方向あらかじめ記憶し、通信障害時に、送信アンテナの指向性方向を前記複数方向のうちのひとつに変更する。
【００３２】
また、一実施形態の無線伝送システムにおけるアンテナの指向性方向の決定方法は、上記で複数方向をあらかじめ記憶させる変わりに、良好な送信アンテナの指向性方向をあらかじめ複数の送信アンテナで用意し、通信障害時に、異なる方向の送信アンテナに変更する。
【００３３】
また、一実施形態の無線伝送システムにおけるアンテナの指向性方向の決定方法は、送信機が複数の送信アンテナを有し、複数の受信機での各々の受信障害の程度に応じて、ひとつの受信機との通信経路に割り当てる送信アンテナの数を増減することにより所望の受信機の受信障害を解消する。
【００３４】
各端末局の受信状態は決して同じではなく、受信障害が起こらない、或いは殆ど起こらない端末に対しては、基地局の送信アンテナの割り当てを減らすことが可能であり、その分受信障害が多い端末に送信アンテナを割り当てることができる。これにより最小限の送信アンテナ数で多くの端末とより確実に通信することが可能となる。
【００３５】
この時、受信障害は、電波強度や、混信の有無、マルチパスの程度などによって評価することによってなる総合評価を数値化したものを用いる。
【００３６】
実際の運用では、通信する情報の内容や利用目的によっても許容度が変化するため、前記の評価だけで判断する以外に、前記の判断間の重み付けを端末によって設定する、或いは、前記総合評価に対する端末間の重み付けを設定する構成とすることでより安定した通信システムの構築が可能である。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づき詳しく説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の送受信システムにおいて、障害物がある場合、送信アンテナの指向性方向を設定する方法を示す図である。
【００３８】
図１において、屋内、或いは、構内に設置された、指向性の送信用アンテナ１０１を持つ基地局１０２と、無指向性の受信アンテナ１０３を持つ端末局１０４があり、基地局１０２、端末局１０４間で無線による第１の通信１０５を行なう。
【００３９】
無線による第１の通信１０５としては、６０ＧＨｚによる多チャンネル映像同時通信を行なった。映像情報としては、衛星放送（ＢＳ放送、ＣＳ放送をあわせた約３００チャンネル）を用い、全体の帯域を２ＧＨｚとした。通信は基地局から送信し、端末局で受信する１方向通信とした。
【００４０】
以下、全ての図で、６０ＧＨｚ付近の指向性アンテナは、小型でその方向が図示しにくいので、各アンテナの方向の図示は、指向性ビームの方向を簡易に示すことで代用している。無指向性、或いは、指向性の低いアンテナの場合は、ロッドアンテナの形状で仮に表示してある。
【００４１】
実際には、ホーンアンテナや、パッチアンテナ（平面アンテナ）等で構成される。アンテナの指向性の変更はアンテナ自身の角度をステップモーターなどで変更することにより行なった。指向性アンテナは輻射角ができるだけ狭くアンテナ利得の高いものが好ましい。
【００４２】
基地局１０２は第１の無線通信回線の接続のために、送信アンテナ１０１の指向性方向を最適方向に向ける必要がある。図１では、最適方向のひとつである見通し方向１０６が、電波を透過しない障害物１０７で遮断されている状況を示している。
【００４３】
端末局１０４にて基地局１０２との通信を行なうときは、作業者はリモコン装置１１０を用いて、超音波１０９によって基地局１０２にアンテナ指向性方向の設定信号を送信し、基地局１０２はそれに従いアンテナ方向１１２を設定し、第１の通信１０５の周波数帯域でテスト送信する。端末局１０４は前記通信１０５の無線受信強度を測定し表示（或いは、テスト送信を映像信号そのものとし、受信画像を表示）し、作業者はその強度（或いは画質）を評価する。
【００４４】
作業者は上記の方法を繰り返し、送信アンテナ１０１の指向性方向を順次変更１１２し、その中から最も良好なアンテナ指向性方向、図１の場合は、天井、壁による反射を用いた無線通信回線の接続経路１０８を選らび、そのアンテナ指向性方向を基地局１０２に指定し、第１の通信を開始する。以上の方法により障害物がある場合でも、送信アンテナの指向性方向を簡単に選択でき、天井、壁、家具などの反射を利用した通信経路を容易に確保することができ広帯域の無線通信が可能であった。
【００４５】
リモコン１１０はアンテナの方向以外に基地局の電源の入切のコントロールを行うことで基地局の省エネルギー化が可能であった。
【００４６】
また、第２の通信に超音波のかわりに可聴音波を用いることも可能であるが、超音波の方が通信時が静かなため好ましい。また、音波のかわりに光を用いることも可能である。その場合、赤外線が第２の通信時が目に見えないため好ましい。さらにまた、第２の通信に第１の通信と異なる周波数の電波を用いることも可能である。図の１１０、１１１をコードレス電話の子機機能を持った通信装置とすることで確実な通信が可能であった。この場合、コードレス電話自身の混信防止、秘話機能によって隣家との第２の通信の混信が防止されより安定した通信ができた。
（実施の形態２）
次に、送信アンテナの指向性方向を自動で設定する例について説明する。
【００４７】
図２は、図１と同じ状況の基地局２０２と、端末局２０４を想定し、基地局２０２の送信アンテナ２０１の指向性方向を自動で設定する方法を示している。
【００４８】
そのため図中の２０１〜２０９、２１１，２１２は図１の１０１〜１０９、１１１，１１２に対応している。通信情報、通信周波数は実施の形態１と同じ物を用いた。
【００４９】
図３に無線による第１の通信と、音波による第２の通信の手順を示す。
【００５０】
端末局２０４は超音波リモコン送信装置２１０から超音波２０９によってアンテナ指向性方向の設定信号Ｓ１を送信し、基地局２０２は超音波リモコン受信装置２１１で受信し、それに従いアンテナ２０１の方向を設定し、第１の通信２０５の周波数帯域でテスト信号Ｓ２を送信する。端末局２０４は前記通信２０５の無線受信強度を測定する。
【００５１】
端末局２０４は上記の方法を複数回、繰り返し（図３のＳ３）、送信アンテナ２０１の指向性方向を順次変更し、対応する受信強度を記憶し、その中から最も強い受信強度を選らぶ。端末局２０４はその指向性方向及び情報開始を基地局２０２に指定する信号Ｓ４を送信する。
【００５２】
基地局２０２はアンテナ２０１を指定された指向性方向に設定し、第１の無線通信２０５を開始（図３のＳ５）することにより、最適の指向性方向の送信アンテナで通信が可能となる。
【００５３】
送信アンテナの指向性方向の変更の順序は、単純に設定可能な方向に順に番号をつけ、端末局の指示で番号順にスイープするようにした。この場合、全番号の受信強度を測定後、最終的に好ましい番号を端末局から指定してアンテナ方向を設定することができた。また、端末局からの信号が２軸の角度データからなるようにした場合、端末局から自由な角度の指定が可能なるので、粗く全方位を探査して、好ましい方向をより細かく調べて最適な指向性方向を設定でき、時間の短縮が可能であった。
【００５４】
基地局の、情報通信の情報源の電源（この例では衛星放送の受信アンテナ、コンバーターの電源）の入切を、端末局からのＳ１の信号といっしょに指示することも可能であり、その際、複数の情報源、例えばＣＳ放送、ＢＳ放送の選択、或いは、ＣＳ放送の垂直偏波チャンネル、垂直偏波チャンネルの選択、等の選択情報を送信し、基地局でそれに応じた送信情報の選択をすることでより使いやすいシステムとすることもできる。
【００５５】
また、第１の通信が終了したときに、基地局への通信の終了を指示する信号Ｓ６を送信し、基地局では他の端末局がその情報を使用していなければその情報源の電源を切ることで省エネルギーのシステムを構築することも可能である。
【００５６】
また、本実施例では第２の通信は端末２０４から基地局２０２への一方向の通信としたが、相方向の通信とし、アンテナの指向性方向の変更の完了の信号、取りうるアンテナ方向の範囲などの情報を端末局に伝達することでより安定したアンテナ指向性方向の決定が可能となる。
（実施の形態３）
次に、端末装置が２台る場合の例を説明する。
【００５７】
図４（ａ）に、端末装置が２台（４０１、４０２）あり、基地局４０３は１台であるが複数のアンテナを有する場合の例を示す。
【００５８】
通信情報、通信周波数、第２の通信方法は実施の形態１と同じ物を用いた。端末装置４０１，４０２は、実施の形態１と同じ方法（図３のＳ１、Ｓ２、Ｓ３）で基地局４０３の指向性送信アンテナ４０４ａ〜ｅの好ましい方向の候補を複数選択する。第２の通信は図示していない。
【００５９】
比較的受信状態が悪い場合（本図では端末装置４０１がこれにあたる）、複数の送信アンテナ４０４ａ〜ｃを異なる指向性方向の候補に設定し、その中のひとつ４０４ａで通信（図３のＳ４、Ｓ５）を行なう。
【００６０】
そして、通信経路が遮断された場合は、異なる送信アンテナに切り替える指示（図３のＳ７）を端末４０１から基地局４０３に出し、基地局４０３は異なる指向性方向の候補に設定されている送信アンテナに切り替えて送信（図３のＳ８）することで通信の遮断を防止できた。
【００６１】
比較的受信状態が良い場合（例えば基地局のほぼ真下で、遮られることが無いような時、本図では端末装置４０２がこれにあたる）、送信アンテナ４０４ｄの１個で無線通信経路を確保し、最悪経路が遮断した場合はアンテナの指向性を記憶しておいた別の候補４０４ｅに変更して対応することで、通信の遮断を最小限にすることができた。
【００６２】
また、その場合、次の電波伝搬経路の遮断に備え、アンテナの割り当て数を増加するようにすることが有効である。具体的には、４０４ｃのアンテナの端末局４０１へ割り当てから外し、端末局４０２への割り当てとし、４０４ｅ（４０４ｄが４０４ｅの方向を向いている場合は元の４０４ｄの方向）と同じ方向とし、次回の電波伝搬経路の遮断時にはすぐにアンテナを切り替えることで通信の遮断を防止することができる。
【００６３】
その場合の各端末にどれだけアンテナを確保するかは、端末局からの受信状態を基地局に送信し、基地局が判断することも可能であるし、基地局がアンテナの切り替え頻度に応じて増減する方法も可能であるし、通信方法によっては、端末間４０１、４０２で調整し、増減するようにすることも可能である。
【００６４】
また、基地局４０３に無指向性のアンテナ４０５を１基持てば全ての方向の端末局が利用できるので基地局４０３の必要なアンテナ数を減らすことができる。図４の場合、各端末の直接波による通信に使っている指向性アンテナ４０４ａ、４０４ｄを減らすことができ、あまったアンテナを別の経路に振り分けることでより安定した通信を行なうことができる。その場合、無指向性のアンテナ４０５は全方向に電波を放射するので混信、マルチパスを増加させることにならないよう、出力を指向性アンテナ４０４ａ〜ｄより少なくする必要がある。
【００６５】
図４（ｂ）に送信アンテナのアンテナ指向性角度と受信機の受信強度の関係の概念的な関係を示す。ここでＰ１の方向で受信強度が最大となり、Ｐ３で異なる極大値をとる。この場合、Ｐ１方向が選択する方向の第１候補となる。第２の候補は、例えばＰ２の方向の受信強度がＰ３の方向の受信強度より大きいが、Ｐ３とするほうが好ましい。これは、Ｐ１とＰ２はほぼ同じ経路で伝搬してきたものであり経路が人の移動などによって遮断してしまう場合同時に遮断される可能性が高いためである。そのため、異なる指向性方向の候補としてはできるだけ角度の離れた異なる極大値から順番に選択していくことが好ましい。また、更に、図４（ｂ）の縦軸を受信機の受信強度として説明したが、混信、マルチパス障害も考慮に入れた評価として上記の方法で送信アンテナの指向性方向の候補を選択することでより安定した通信を行なうことが可能である。
（実施の形態４）
本発明の送受信システムにおいて、送信アンテナ指向性を決定するための第２の通信を電力線により行なう例を図５を用いて説明する。
【００６６】
図５（ａ）において、屋内、或いは、構内に設置された、指向性の送信用アンテナ５０１を持つ基地局５０２と、指向性の受信アンテナ５１３を持つ端末局５０４があり、基地局５０２、端末局５０４間で無線による第１の通信を行なう。
【００６７】
通信情報、通信周波数は実施の形態１と同じ物を用いた。
【００６８】
この図では、送信アンテナ指向性を決定するための通信は電力線（家庭用１００Ｖ電源）５１５を介して、端末局の電力線通信送信装置５１０から、基地局の電力線通信受信装置５１１へ通信５０９を行なっている。
【００６９】
また、電力線を用いた第２の通信の信号が外部（屋外、構外）へ電力線を通して漏洩しないように、バンドフィルター５１６を設置している。
【００７０】
受信アンテナ５１３が指向性のため送信アンテナ５０１の指向性方向変更５１２毎に受信アンテナ５１３の全方向をスキャン５１４し最高の受信強度の場合の指向性角度と受信強度を記憶する。そして送信アンテナ５０１の方向をすべて確認後、その中でもっとも受信強度が大きい送信アンテナ指向性方向を基地局５０２に送信し、受信アンテナ５１３は対応する指向性方向にそれぞれ設定するようにした。
【００７１】
ここでは、実施の形態１、２と同様に障害物５０７により直接波５０６が遮蔽されているため、反射波５０８が最適の状態を示している。
【００７２】
受信機に無指向性或いは指向性の弱いアンテナ５０３を別途用い、送信アンテナ５０１の強度を評価することで方向変更毎に受信アンテナ５１３方向を全部スキャンする変わりに無指向性のアンテナ５０３で評価し、最適な送信アンテナ方向の候補を選択した後、受信アンテナ５１３の方向をスキャンすることで、アンテナ方向の設定時間が短縮することができる。
【００７３】
受信アンテナも無指向性のアンテナ５０３の受信状態が良い場合は、指向性のアンテナ５１３と同じように無線通信経路のひとつとして使用することで経路を増やすことができより安定した通信システムが可能である。
【００７４】
本実施例では、第１の通信が基地局から端末局への単方向通信を説明しているが、相方向通信にも適用でき、その場合、指向性の受信アンテナを兼ねることができる。或いは、送信と受信を別の経路とすることも可能である。
【００７５】
図５（ｂ）に端末局のもうひとつの実施形態を示している。端末装置５０４は一般の電子機器（テレビなど）であり、５１７はその電源線とアンテナ線である。ここで電力線通信送信装置５１０は端末装置５０４の電源を監視し、端末装置５０４の電源が入れられたときに自動的にアンテナユニット５１８に電源を入れ、基地局のアンテナ指向性方向の設定を始めるようにしている。この構成による端末局であれば、一般の電子機器をそのまま接続できるので、専用のテレビなどが不要であり、低価格でシステムの構成をすることが可能である。
【００７６】
図６（ａ）に端末局のもうひとつの実施形態を示している。端末装置６１２は携帯機器であり、電力線に接続されていない。基地局は送信アンテナ６０１を端末機器の数（この場合２個）だけ持っている以外の状況は図５（ａ）と同じである。端末機器６２１は基地局６０２の送信アンテナ６０１の方向を決定するために赤外線リモコン送信装置６２３でアンテナ指向性方向設定信号を送信し、中継器６２０は赤外線リモコン信号を受信し、電力線通信信号６０９に変換して電力線通信受信装置に送信するようにした。この構成により、電力線に接続されていない機器も使用することができた。
【００７７】
赤外線通信と電力線通信中継器６２０は、部屋の天井付近、壁面に設置した状態でも可能であるし、図６（ｂ）のように赤外線通信部６３２と電力線通信部６３１とコンセントプラグ６３３を一体型の形状とし、携帯機器６０４の移動にあわせて各部屋へ持ち運び家庭用１００Ｖコンセント６３４に差し込んで使えるようにすることで設備の施工費用を低減することが可能である。図６（ａ）、（ｂ）では赤外線を用いたが、音波、光、第１の通信と周波数の異なる無線通信が可能であり、図６（ｂ）の形態は特に第２の通信に無線と電力線通信を用いたときの中継器として可能である。
（実施の形態５）
次に、本発明の送受信アンテナの切り替えについて、図７を用いて説明する。図７において、端末装置が２台（７０１、７０２）あり、基地局７０３は１台である。通信情報、通信周波数は実施の形態１と同じ物を用いた。第２の通信は図示していない。
【００７８】
端末装置７０１、７０２は、実施の形態４と同じ方法で、基地局７０３の送信アンテナ７０４ａ〜ｄの好ましい方向、受信アンテナ７０７ａ〜ｃ、７０７ｄの好ましい方向の候補を複数選択しておく。端末局の無指向性のアンテナ７０６を用いると送受信のアンテナ選択時間が短縮できるのは実施の形態３と同じである。
【００７９】
端末装置７０１は複数のアンテナ７０５ａ〜ｃで無線通信経路を確保しており、その中で受信状態の良いアンテナ７０５ａを用いて受信を行い、受信状態が悪化すると別のより良いアンテナ７０５ｂ、ｃに切り替える。
【００８０】
この場合、送信は常に全てのアンテナ７０４ａ〜ｃから行なっていて受信アンテナ７０５の切り替えのみを行なっても良いが、送信アンテナ７０４は通常使用しているもの７０４ａのみ使用し、経路の切り替え時に受信アンテナ７０５と送信アンテナ７０４を同時にａからｂに切り替えることも可能である。後者の方が不要な電波を基地局が出さないので、混信、マルチパス障害が減少できる。或いは、切り替えの一定期間のみ送信アンテナ７０４ａ、７０４ｂは重複して送信することで、送受信の切り替えの時間的ずれによる通信の切断を防ぐことに有効でる。
【００８１】
このように端末局が複数のアンテナを持ち無線通信経路が遮断された場合に別のアンテナ方向をすぐに利用できるようにすることが可能である。その場合、各端末にどれだけアンテナを確保するかは、実施の形態３と同じく行なうことができ、図７では、端末７０２は基地局のほぼ真下で、遮られることが無く、ひとつのアンテナが割り当てられている状態を示している。端末局７０１、７０２のアンテナは説明に用いたもののみ図示しており、これ以上の数のアンテナを持っていても良い。
【００８２】
また、基地局に無指向性のアンテナ７０６を１基持てば全ての方向の端末局が利用できるので基地局の必要なアンテナ数を減らすことができることも実施の形態３と同様であるが、同じように送信出力を十分低くする必要がある。
【００８３】
受信アンテナも無指向性のアンテナ７０７の受信状態が良い場合は、指向性のアンテナと同じように無線通信経路として使用することで経路を増やすことができより安定した通信システムが可能である。
【００８４】
上記の実施の形態１〜５は、基地局が送信、端末局が受信を行う例をあげているが、構成を逆にすれば、基地局が受信、端末局が送信にすることができる。或いは、基地局、端末局が両方の構成を持つことで相方向の送受信を行なうことが可能である。その場合、アンテナは送受信で可能であれば共有できることは言うまでもない。
【００８５】
無線通信の内容は、衛星放送の例を上げたが、特に指定が無く、テレビ（地上波、衛星放送（ＢＳ放送、ＣＳ放送）、ラジオ、家庭用ビデオ、監視ビデオカメラ信号、テレビ電話等の情報が可能であ。特にこれらの情報の複数個をまとめて送受信するような広帯域の通信においては、個々のチャンネルにおいてダイバーシチ方式などによる通信経路の確保を行なうことが困難となるため、本特許の構成が特に有効である。
【００８６】
無線周波数は、６０ＧＨｚの例を挙げているが、実際には電波の直進性が高く、指向性アンテナが小型で作りやすい周波数を用いることが好ましいので、１０ＧＨｚ以上が好ましい。より好ましくは、空気中での減衰や、反射での減衰がむしろ大きいミリ波帯域の３０ＧＨｚ〜９０ＧＨｚの周波数で用いると、他局との混信やマルチパスによる通信障害が防止でき、より安定した通信システムが構築できる。
【００８７】
端末局は、実施例の中で特に述べていないが、上記の通信内容に対応する電子機器である。上記の構成により、小型の持ち運び可能なＴＶなどでも通信経路を確実に確保することができる。大型のＴＶなどの様にほとんど動かすことの無い端末では上記のアンテナ設定を設置時、或いは、部屋の家具などの配置を変えたときのみ行ない、通常は記憶した送信アンテナ方向を用いることで、通信開始までの時間短縮を行なうことも可能である。
【００８８】
複数のアンテナを用いて通信経路を確保する場合は、ひとつの経路が見つかった時点で第１の通信を開始し、それと平行して別の経路を確保する手順を継続することで第１の通信の開始までの時間が短縮できる。
【００８９】
図１、２、５、６の障害物は、金属性のものは電波を反射し、木製のものは、３０ＧＨｚ以上では電波を吸収することで障害物となるため、一般の家庭、事務所の部屋のパーティション、家具、事務所ではロッカー、書棚等がそれに相当する。
【００９０】
実施の形態１、２、３では超音波を、実施の形態４、５では電力線搬送通信を、実施の形態４の一部（図６（ａ））では電力線通信と赤外線通信の組み合わせを回線設定用の通信方法として用いたが超音波のほかに可聴領域の音波でも良く、赤外線のほかに可視領域の光でも良い。その他にも、第１の通信の周波数と異なる無線通信、特に周波数が低く電波の伝搬が第１の周波数の伝搬よりもカバーエリアが広いものが使用できる。本構成ではこれらの通信は回線設定用に用いることから、送受信容量は第１の通信に比べて極めて小さくてよいので、非常に簡易な回路での構成が可能となる。
【００９１】
むしろ、送受信間での確実性の方が重要となるので、複数の組み合わせることで確実性を増すことが好ましく。特に電力線通信のように有線通信を用いた確実な通信を確保すると共に、電力線に接続されていない携帯機をカバーするために上記の電波、光、音波などの無線による方法を組み合わせるのがより好ましい。また、電波を用いる場合は、部屋、家、構内などをカバーできるものとして、コードレス電話、ＰＨＳ電話などの親機子機間通信の周波数帯域を用いることが実用的である。
【００９２】
本発明の実施の形態では、受信機から指示を出して送信機がアンテナ設定をする例を挙げたが、この方式では、基地局への通信手続きの開始の指示を含めることも可能である上、受信機からの片方向通信ですむこと、本来の無線通信が基地局からの送信による片方向通信の場合、通信経路を設定後は、最小限の構成で相方向となる利点がある。
【００９３】
通信回線の評価のみであれば、受信機が受信強度を送信し、送信機がアンテナの指向性方向を変更しては受信機からの受信強度信号で評価することも可能であり、アンテナ設定のタイムラグも送信機が考慮できるので好ましいが、通常、端末局が手元にある場合が多いので、基地局への指示のために相方向の通信となってしまう欠点もある。
【００９４】
送信アンテナの指向性の方法は、簡単には、指向性アンテナのアンテナ方向を変えることでも可能であるが、フェーズドアレイアンテナや、アンテナ前方に設置された反射板の移動による方向可変も可能である。特に、超広帯域の同じ信号を複数のアンテナから出力するときには、アンテナを増設するよりも反射板によって電波を分岐し経路を変えたほうが容易に複数の経路を確保することができる利点がある。
【００９５】
【発明の効果】
本発明の構成によれば、第１の無線伝送の電波伝搬特性に依存せず、アンテナの指向性方向を選択し通信経路を確保することが、簡単な回路で安価に構成することが可能となる。
【００９６】
また、一実施形態の構成によれば、好ましい通信経路を選択することができ安定した通信システムの運用が可能となる。
【００９７】
また、一実施形態の構成により指向性の高い送信アンテナの数を低減することができる。
【００９８】
また、一実施形態の構成によれば、無指向性の受信アンテナを用いることで先ず送信アンテナの設定し、その後受信アンテナの指向性方向を変えることで、送受のアンテナの指向性方向の設定を片方ずつ行なうことができるため、短時間で送信アンテナの指向性方向の評価を行なうことが可能となる。
【００９９】
また、一実施形態の構成によれば、送信アンテナの指向性方向を評価し、複数の異なる方向の良好な指向性方向をあらかじめ記憶しておくことで、短時間で送信アンテナの指向性方向の変更が可能となる。
【０１００】
また、一実施形態の構成によれば、複数の送信アンテナをあらかじめ異なる方向の良好な指向性方向に設定しておくことで、短時間で送信アンテナの指向性方向の変更が可能となる。
【０１０１】
また、一実施形態の構成によれば、最小限の送信アンテナ数で多くの端末とより確実に通信することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の送受信システムにおいて、障害物がある場合、送信アンテナの指向性方向を設定する方法を示す図である。
【図２】本発明の送受信システムにおいて、送信アンテナの指向性方向を自動で設定する方法を示す図である。
【図３】本発明の送受信システムにおいて、無線による第１の通信と、音波による第２の通信の手順を示す図である。
【図４】本発明の送受信システムにおいて、端末装置が複数あり、基地局が複数のアンテナを有する場合を示す図である。
【図５】本発明の送受信システムにおいて、送信アンテナ指向性を決定するための通信を電力線により行なっている例を示す図である。
【図６】本発明の送受信システムにおいて、送信アンテナ指向性を決定するための通信を電力線と赤外線により行なっている例を示す図である。
【図７】本発明の送受信システムにおいて、送受信アンテナの切り替えを示す図である。
【図８】従来の送受信システムを示す図である。
【符号の説明】
１０１…指向性の送信用アンテナ
１０２…基地局
１０３…無指向性の受信アンテナ
１０４…端末局
１０５…無線による第１の通信
１０６…見通し方向
１０７…電波を透過しない障害物
１０８…天井、壁による反射を用いた無線通信回線の接続経路
１０９…超音波によるアンテナ指向性方向の設定信号
１１０…超音波リモコン送信装置
１１１…超音波リモコン受信装置
１１２…送信アンテナの指向性方向の変更
２０１…指向性の送信用アンテナ
２０２…基地局
２０３…無指向性の受信アンテナ
２０４…端末局
２０５…無線による第１の通信
２０６…最適方向（見通し方向）
２０７…電波を透過しない障害物
２０８…天井、壁による反射を用いた無線通信回線の接続経路
２０９…超音波によるアンテナ指向性方向の設定信号を送信
２１０…超音波リモコン送信装置
２１１…超音波リモコン受信装置
２１２…送信アンテナの指向性方向の変更
４０１…比較的受信状態が悪い端末装置
４０２…比較的受信状態が良い端末装置
４０３…基地局
４０４ａ〜ｄ…指向性送信アンテナ
４０５…無指向性の送信アンテナ
４０６…無指向性の受信アンテナ
４１０…送信アンテナの指向性方向（角度）
４１１…受信強度
４１２…受信強度最大値の送信アンテナの指向性方向
４１３…受信強度極大値の送信アンテナの指向性方向
４１４…受信強度の大きな、送信アンテナの指向性方向
５０１…指向性の送信用アンテナ
５０２…基地局
５０３…無指向性の受信アンテナ
５０４…端末局
５０５…無線による第１の通信
５０６…最適方向（見通し方向）
５０７…電波を透過しない障害物
５０８…天井、壁による反射を用いた無線通信回線の接続経路
５０９…電力線通信によるアンテナ指向性方向の設定信号
５１０…電力線通信送信装置
５１１…電力線通信受信装置
５１２…送信アンテナの指向性方向の変更
５１３…指向性の受信アンテナ
５１４…受信アンテナの指向性方向の変更
５１５…電力線
５１６…バンドフィルター
５１７…電力線（１００Ｖ）、アンテナケーブル
６０１…指向性の送信用アンテナ
６０２…基地局
６０４…端末局
６０７…電波を透過しない障害物
６０９…電力線通信によるアンテナ指向性方向の設定信号
６１０…電力線通信送信装置
６１１…電力線通信受信装置
６１５…電力線
６１６…バンドフィルター
６１８…高周波ユニット
６２０…赤外線リモコンと電力線通信の中継装置
６２１…携帯端末
６２２…赤外線通信
６２３…赤外線リモコン送信装置
６３１…赤外線通信、電力線通信中継器
６３２…赤外線受光部
６３３…コンセントプラグ
６３４…家庭用１００Ｖコンセント
７０１…比較的受信状態が悪い端末装置
７０２…比較的受信状態が良い端末装置
７０３…基地局
７０４ａ〜ｄ…指向性送信アンテナ
７０５…無指向性の送信アンテナ
７０６…無指向性の受信アンテナ
７０７ａ〜ｃ…指向性の受信アンテナ
８０１…基地局アンテナ
８０２…電波吸収体
８０３…端末局
８０４…指向性アンテナ
８０５…直接波
８０６…反射波
８０７…マルチパス波
８０８…挟帯域の輻射特性
【図１】
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【図２】
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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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