(57)【要約】【課題】  従来のアンテナは、距離方向の隣接エリアへの与干渉を低減することが難しかった。【解決手段】  送信側アンテナ、又は、受信側アンテナの少なくとも一方が予め決められた間隔で配置されたＮ個(Ｎ≧２の整数)のアンテナである場合に送受信する信号を制御するアンテナ制御方法であって、前記Ｎ個のアンテナが前記送信側アンテナの場合は、前記Ｎ個のアンテナから送信される電波の空間的な密度が前記アンテナからの距離に応じて減衰する距離減衰関数を空間的に微分するように前記Ｎ個のアンテナの配置に応じて送信する信号の振幅，位相及び送信タイミングを制御し、前記Ｎ個のアンテナが前記受信側アンテナの場合は、前記Ｎ個のアンテナで受信される電波の空間的な密度が送信側からの距離に応じて減衰する距離減衰関数を空間的に微分するように前記Ｎ個のアンテナの配置に応じて受信する信号の振幅及び位相を制御する。【選択図】図２
2018142905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信側アンテナ、又は、受信側アンテナの少なくとも一方が予め決められた間隔で配置されたＮ個(Ｎ≧２の整数)のアンテナである場合に送受信する信号を制御するアンテナ制御方法であって、
前記Ｎ個のアンテナが前記送信側アンテナの場合は、前記Ｎ個のアンテナから送信される電波の空間的な密度が前記アンテナからの距離に応じて減衰する距離減衰関数を空間的に微分するように前記Ｎ個のアンテナの配置に応じて送信する信号の振幅，位相及び送信タイミングを制御し、
前記Ｎ個のアンテナが前記受信側アンテナの場合は、前記Ｎ個のアンテナで受信される電波の空間的な密度が送信側からの距離に応じて減衰する距離減衰関数を空間的に微分するように前記Ｎ個のアンテナの配置に応じて受信する信号の振幅及び位相を制御する
ことを特徴とするアンテナ制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナ制御方法において、
前記Ｎが２Ｍ(Ｍ≧１の整数)の場合、前記２Ｍ個のアンテナのうち隣接する２つのアンテナを選択して２（Ｍ−１）個の新たなアンテナを構成する処理をＭ回繰り返すことにより、前記距離減衰関数を空間的に微分する
ことを特徴とするアンテナ制御方法。
【請求項３】
請求項２に記載のアンテナ制御方法において、
隣接する２つのアンテナのうち第１のアンテナの送信信号sTx1の振幅A1、位相θ1、第２のアンテナの送信信号sTx2の振幅A2、位相θ2、前記第１のアンテナから距離r1だけ離れた地点での前記距離減衰関数をf(r1)、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとの間隔をΔh、前記距離減衰関数の微分f'(r)、波数をk、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナから離れた位置で受信される信号をsRxとするとき、
SRx=STx1+STx2
=A1・exp(j・(kr1+θ1))・f(r1)+A2・exp(j・(kr2+θ2))・f(r1+Δh)
上式において、下式が成立するように、
A1・exp(j・(kr1+θ1))=-A2・exp(j・(kr2+θ2))
前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナが送信側のアンテナである場合は、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナで送信する信号の振幅，位相及び送信タイミングを制御し、
前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナで受信する場合は、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナで受信する信号の振幅及び位相を制御する
ことを特徴とするアンテナ制御方法。
【請求項４】
請求項３に記載のアンテナ制御方法において、
前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナで送信する信号、又は、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナで受信する信号、の振幅及び位相は、下記条件を満たす
A1=A2
θ2=θ1-2πΔh/λ-(2n+1)π  (nは整数)
ことを特徴とするアンテナ制御方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のアンテナ制御方法において、
前記アンテナは、直線上に並んで配置され、無指向性型又は指向性型のいずれか一方の特性を有し、送信側と受信側との少なくとも一方のアンテナに適用する
ことを特徴とするアンテナ制御方法。
【請求項６】
予め決められた間隔で配置されたＮ個(Ｎ≧２の整数)のアンテナと、
前記Ｎ個のアンテナが送信側アンテナの場合は、前記Ｎ個のアンテナから送信される電波の空間的な密度が前記アンテナからの距離に応じて減衰する距離減衰関数を空間的に微分するように前記Ｎ個のアンテナの配置に応じて送受信する信号の振幅，位相及び送信タイミングを制御し、前記Ｎ個のアンテナが受信側アンテナの場合は、前記Ｎ個のアンテナで受信される電波の空間的な密度が送信側からの距離に応じて減衰する距離減衰関数を空間的に微分するように前記Ｎ個のアンテナの配置に応じて受信する信号の振幅及び位相を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記Ｎが２Ｍ(Ｍ≧１の整数)の場合、前記２Ｍ個のアンテナのうち隣接する２つのアンテナを選択して２（Ｍ−１）個の新たなアンテナを構成する処理をＭ回繰り返して、前記距離減衰関数を空間的に微分する
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項７】
請求項６に記載のアンテナ装置において、
隣接する２つのアンテナのうち第１のアンテナの送信信号sTx1の振幅A1、位相θ1、第２のアンテナの送信信号sTx2の振幅A2、位相θ2、前記第１のアンテナから距離r1だけ離れた地点での前記距離減衰関数をf(r1)、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとの間隔をΔh、前記距離減衰関数の微分f'(r)、波数をk、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナから離れた位置で受信される信号をsRxとするとき、
SRx=STx1+STx2
=A1・exp(j・(kr1+θ1))・f(r1)+A2・exp(j・(kr2+θ2))・f(r1+Δh)
前記制御部は、上式において、下式が成立するように、
A1・exp(j・(kr1+θ1))=-A2・exp(j・(kr2+θ2))
前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナで送信する場合は、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナで送信する信号の振幅，位相及び送信タイミングを制御し、
前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナで受信する場合は、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナで受信する信号の振幅及び位相を制御する
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項８】
請求項７に記載のアンテナ装置において、
前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナで送信する信号、又は、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナで受信する信号、の振幅及び位相は、下記条件を満たす
A1=A2
θ2=θ1-2πΔh/λ-(2n+1)π  (nは整数)
ことを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ制御方法及びアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートフォンやタブレット端末等のスマートデバイスの普及が進んでいる。スマートデバイスでは、ソーシャルネットワーキングサービス（SNS）等のコンテンツが多く利用され、スタジアムの客席や通勤ラッシュ時の駅構内、電車内などの無線通信端末が密集する環境で高速通信を行うことが求められている。しかしながら、無線通信端末を収容する基地局は一定の周波数帯域幅しか持たないため、基地局に収容されるユーザ数が多くなるほど各ユーザに割り当てられる帯域幅は減り、通信速度が低下するという問題が生じる。
【０００３】
この問題の解決策として、基地局を高密度に設置し、基地局１台あたりの収容数を減らす方法が考えられる。しかしながら、基地局の密度が増加した場合、ある基地局の通信信号が隣接する基地局（隣接エリア）の通信信号に与える干渉（与干渉と称する）が大きくなり、隣接エリアの信号電力対干渉雑音電力比（SINR）特性が低下するという問題が生じる。SINR特性の低下はビット誤り率（BER：Bit Error Rate）特性の劣化等、無線通信の伝送品質の劣化を招くことになる。
【０００４】
そこで、隣接エリアへの与干渉を低減する従来技術として、各エリアの閉空間化や指向性アンテナの使用、MIMO（Multiple-Input and Multiple-Output）によるビーム形成/ヌル形成等が考えられている。
【０００５】
エリアの閉空間化はエリアの境界となる領域に金属壁等を設置することで物理的に電波を遮断する方法である。この方法では、隣接エリアへの与干渉は防げるが、通信エリアの景観が損なわれ、設置コストが掛かる等の問題がある。
【０００６】
指向性アンテナの使用もしくはMIMOによるビーム形成/ヌル形成では、隣接エリア方向にアンテナパタンのヌルを向けることで与干渉を低減できる。
【０００７】
また、特許文献１には漏洩同軸ケーブルを用いた無線通信エリア制御装置が記載されている。漏洩同軸ケーブルの利用は、建物内での無線通信システムの構築における基地局の設置設計を容易にし、電波送信エリアの場所や広さの設定を自由に行うことができる安価な方法である。漏洩同軸ケーブルを利用する場合、無線通信サービスの提供可能な場所の設定・選択や、無線通信サービスの提供先の条件変更に応じたシステム変更などを高い自由度で容易に行うことができる。
【０００８】
また、特許文献２には、無線制御装置に、ハンドオーバ先の候補となる周辺基地局のエリア形成に関する情報を収集するエリア形成情報収集手段と、アンテナパタンにおける「メインローブ」、「サイドローブ」および「メインローブとサイドローブ間のヌル点」のうち少なくとも１つを（基地局の形成するセルと周辺基地局の形成するセルとの間の）同一周波数干渉を低減する方向に制御することで与干渉を低減する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１０１８６１号公報
【特許文献２】特開２００７−０３６４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、漏洩同軸ケーブルは、同軸ケーブルの軸方向には与干渉を考慮したエリアを構築できるが、軸から遠ざかる方向の隣接エリアへの与干渉は防ぐことができない。
【００１１】
また、アンテナビームの指向性やヌル形成により与干渉を防ぐ方法は、アンテナから信号を送受信する角度方向については与干渉を考慮したエリアを構築できるが、アンテナから遠ざかる方向（距離方向）への制御は行えないので、同じ角度方向に存在する隣接エリアへの与干渉は防ぐことができない。
【００１２】
さらに、距離方向への制御を行う簡易的な方法として、基地局の送信電力を下げる方法が考えられるが、送信電力を制限することにより隣接エリアのみならず自局エリア内の信号電力対雑音電力比（SNR）が低下し、BERが劣化するという問題がある。
【００１３】
上記課題に鑑み、本発明では、アンテナからの距離に応じて送信信号が減衰する自由空間伝搬損失（以後は距離減衰関数と称する）と呼ばれる物理現象に着目し、複数のアンテナを用いてアンテナ配置や各送受信信号の振幅，位相，送信タイミングを制御することで距離減衰関数を空間的に微分することと等化な状態にし、これにより距離減衰関数の勾配を急峻化し、距離方向の隣接エリアへの与干渉を低減するアンテナ制御方法及びアンテナ装置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】
【００１４】
第１の発明に係るアンテナ制御方法は、送信側アンテナ、又は、受信側アンテナの少なくとも一方が予め決められた間隔で配置されたＮ個(Ｎ≧２の整数)のアンテナである場合に送受信する信号を制御するアンテナ制御方法であって、前記Ｎ個のアンテナが前記送信側アンテナの場合は、前記Ｎ個のアンテナから送信される電波の空間的な密度が前記アンテナからの距離に応じて減衰する距離減衰関数を空間的に微分するように前記Ｎ個のアンテナの配置に応じて送信する信号の振幅，位相及び送信タイミングを制御し、前記Ｎ個のアンテナが前記受信側アンテナの場合は、前記Ｎ個のアンテナで受信される電波の空間的な密度が送信側からの距離に応じて減衰する距離減衰関数を空間的に微分するように前記Ｎ個のアンテナの配置に応じて受信する信号の振幅及び位相を制御することを特徴とする。
【００１５】
第２の発明は、第１の発明において、前記Ｎが２Ｍ(Ｍ≧１の整数)の場合、前記２Ｍ個のアンテナのうち隣接する２つのアンテナを選択して２（Ｍ−１）個の新たなアンテナを構成する処理をＭ回繰り返すことにより、前記距離減衰関数を空間的に微分することを特徴とする。
【００１６】
第３の発明は、第２の発明において、隣接する２つのアンテナのうち第１のアンテナの送信信号sTx1の振幅A1、位相θ1、第２のアンテナの送信信号sTx2の振幅A2、位相θ2、前記第１のアンテナから距離r1だけ離れた地点での前記距離減衰関数をf(r1)、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとの間隔をΔh、前記距離減衰関数の微分f'(r)、波数をk、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナから離れた位置で受信される信号をsRxとするとき、
SRx=STx1+STx2
=A1・exp(j・(kr1+θ1))・f(r1)+A2・exp(j・(kr2+θ2))・f(r1+Δh)
上式において、下式が成立するように、
A1・exp(j・(kr1+θ1))=-A2・exp(j・(kr2+θ2))
前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナが送信側のアンテナである場合は、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナで送信する信号の振幅，位相及び送信タイミングを制御し、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナで受信する場合は、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナで受信する信号の振幅及び位相を制御することを特徴とする。
【００１７】
第４の発明は、第３の発明において、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナで送信する信号、又は、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナで受信する信号、の振幅及び位相は、下記条件を満たす
A1=A2
θ2=θ1-2πΔh/λ-(2n+1)π  (nは整数)
ことを特徴とする。
【００１８】
第５の発明は、第１の発明から第４の発明までのいずれかの発明において、前記アンテナは、直線上に並んで配置され、無指向性型又は指向性型のいずれか一方の特性を有し、送信側と受信側との少なくとも一方のアンテナに適用することを特徴とする。
【００１９】
第６の発明に係るアンテナ装置は、予め決められた間隔で配置されたＮ個(Ｎ≧２の整数)のアンテナと、前記Ｎ個のアンテナが送信側アンテナの場合は、前記Ｎ個のアンテナから送信される電波の空間的な密度が前記アンテナからの距離に応じて減衰する距離減衰関数を空間的に微分するように前記Ｎ個のアンテナの配置に応じて送受信する信号の振幅，位相及び送信タイミングを制御し、前記Ｎ個のアンテナが受信側アンテナの場合は、前記Ｎ個のアンテナで受信される電波の空間的な密度が送信側からの距離に応じて減衰する距離減衰関数を空間的に微分するように前記Ｎ個のアンテナの配置に応じて受信する信号の振幅及び位相を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記Ｎが２Ｍ(Ｍ≧１の整数)の場合、前記２Ｍ個のアンテナのうち隣接する２つのアンテナを選択して２（Ｍ−１）個の新たなアンテナを構成する処理をＭ回繰り返して、前記距離減衰関数を空間的に微分することを特徴とする。
【００２０】
第７の発明は、第６の発明において、隣接する２つのアンテナのうち第１のアンテナの送信信号sTx1の振幅A1、位相θ1、第２のアンテナの送信信号sTx2の振幅A2、位相θ2、前記第１のアンテナから距離r1だけ離れた地点での前記距離減衰関数をf(r1)、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとの間隔をΔh、前記距離減衰関数の微分f'(r)、波数をk、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナから離れた位置で受信される信号をsRxとするとき、
SRx=STx1+STx2
=A1・exp(j・(kr1+θ1))・f(r1)+A2・exp(j・(kr2+θ2))・f(r1+Δh)
前記制御部は、上式において、下式が成立するように、
A1・exp(j・(kr1+θ1))=-A2・exp(j・(kr2+θ2))
前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナで送信する場合は、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナで送信する信号の振幅，位相及び送信タイミングを制御し、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナで受信する場合は、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナで受信する信号の振幅及び位相を制御することを特徴とする。
【００２１】
第８の発明は、第７の発明において、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナで送信する信号、又は、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナで受信する信号、の振幅及び位相は、下記条件を満たす
A1=A2
θ2=θ1-2πΔh/λ-(2n+1)π  (nは整数)
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係るアンテナ制御方法及びアンテナ装置は、複数のアンテナで送受信する信号がアンテナからの距離に応じて減衰する距離減衰関数を空間的に微分して距離減衰の勾配を急峻化し、距離方向の隣接エリアへの与干渉を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】各実施形態に係るアンテナ装置１００の基本例を示す図である。
【図２】無指向性の送信アンテナの一例を示す図である。
【図３】電波吸収体１５０を使用する送信アンテナの一例を示す図である。
【図４】指向性の送信アンテナの一例を示す図である。
【図５】無指向性の受信アンテナの一例を示す図である。
【図６】指向性の受信アンテナの一例を示す図である。
【図７】複数回の微分を行う送信アンテナの一例を示す図である。
【図８】アンテナ制御方法の処理手順を示す図である。
【図９】シミュレーション結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明に係るアンテナ制御方法及びアンテナ装置の実施形態について説明する。
【００２５】
図１は、以降で説明する各実施形態で使用するアンテナ装置１００の基本例を示す。図１において、アンテナ装置１００は、Ｎ個(Ｎ≧２の整数)のアンテナ１０１（１）、アンテナ１０１（２）、・・・、アンテナ１０１（Ｎ）及び制御部１０２を有する。ここで、アンテナ１０１（１）、アンテナ１０１（２）、・・・、アンテナ１０１（Ｎ）に共通する説明を行う場合は符号末尾の（番号）を省略してアンテナ１０１と表記する。
【００２６】
図１に示すアンテナ装置１００は、送受信装置１０３から入力する信号をＮ個のアンテナ１０１から通信先の装置に送信する。或いは、アンテナ装置１００は、通信先の装置から送信される信号をＮ個のアンテナ１０１で受信し、受信したＮ個の信号の和を計算して送受信装置１０３に出力する。
【００２７】
図１において、アンテナ１０１(１)からアンテナ１０１（Ｎ）までのＮ個のアンテナ１０１は、直線上に配置され、直線方向が送受信方向となるエンドファイア型アンテナアレーである。
【００２８】
制御部１０２は、送受信装置１０３との間で入出力する信号をＮ個のアンテナ１０１で送受信するときに、アンテナ１０１（１）からアンテナ１０１（Ｎ）までの各アンテナ１０１で送受信する信号の振幅及び位相を制御する。例えば、制御部１０２は、Ｎ個のアンテナ１０１で送受信する信号がアンテナ１０１からの距離に応じて減衰する距離減衰関数を空間的に微分して距離減衰の勾配を急峻化し、距離方向の隣接エリアへの与干渉が低減されるように、各アンテナ１０１で送受信する信号の振幅及び位相を制御する。なお、距離減衰関数を空間的に微分する方法については後述する。
（第１の実施形態）
第１の実施形態では、図１で説明したアンテナ装置１００を送信側に適用する場合について説明する。なお、本実施形態では、図１のアンテナ１０１（１）及びアンテナ１０１（２）の２個のアンテナ１０１を用いる場合について説明し、Ｎ個のアンテナ１０１を用いる例については、第３の実施形態で説明する。
［送信側が無指向性アンテナの場合］
図２は、図１で説明したアンテナ装置１００を送信側とし、無指向性アンテナを利用する場合の一例を示す。図２では、アンテナ１０１（１）及びアンテナ１０１（２）の２個のアンテナ１０１を送信アンテナとして用いる。また、図２の例では、送信側のアンテナ１０１に無指向性アンテナを使用する場合について説明するが、受信側のアンテナ２０１は指向性アンテナ又は無指向性アンテナのどちらを使用しても構わない。なお、アンテナ１０１の符号末尾の番号は、アンテナ２０１に近い方のアンテナ１０１から（１），（２）のように付加して表記する。
【００２９】
図２において、アンテナ１０１（１）とアンテナ２０１との間の距離がｒ１、アンテナ１０１（２）とアンテナ２０１との間の距離がｒ２である。また、アンテナ１０１（１）とアンテナ１０１（２）との距離(間隔)をΔｈとすると、アンテナ１０１（２）とアンテナ２０１との間の距離ｒ２は、ｒ２＝ｒ１＋Δｈとなる。
【００３０】
図２において、送信側のアンテナ１０１(１)から送信される信号は、距離ｒ１だけ離れた位置にある受信側のアンテナ２０１で受信され、この伝搬による単位面積あたりの信号の振幅の減衰量は伝搬距離ｒ１に依存する。よって、伝搬距離ｒ１の関数ｆを距離減衰関数ｆ(ｒ１)と表記する。同様に、送信側のアンテナ１０１(２)から送信される信号は、受信側のアンテナ２０１で受信され、この信号の振幅減衰量を表す距離減衰関数はｆ(ｒ２)で表すことができる。送信側のアンテナ１０１(１)から距離ｒ１の位置における送信信号の複素振幅をｓＴｘ１、送信側のアンテナ１０１(２)から距離ｒ２の位置における送信信号の複素振幅をｓＴｘ２とすると、それぞれ式（１）及び式（２）のように表すことができる。
【００３１】
sTx1=A1・f(r1)・exp(j・(kr1+θ1))   …（１）
sTx2=A2・f(r2)・exp(j・(kr2+θ2))   …（２）
ここで、ｋは波数(ｋ＝２π／λ(λ:波長))、Ａ(Ａ１，Ａ２)は初期振幅、θ(θ１，θ２)は初期位相である。
【００３２】
このとき、アンテナ２０１の受信信号の複素振幅をｓＲｘとすると、受信アンテナで受信される信号は、式（３）となる。
【００３３】
sRx=sTx1+sTx2
=A1・exp(j・(kr1+θ1))・f(r1)+A2・exp(j・(kr2+θ2))・f(r1+Δh)   …（３）
ここで、関数ｆ(ｒ)の引数ｒに関する微分ｆ'(ｒ)は、微分の定義式より、式（４）のように表すことができる。
【００３４】
【数１】
2018142905.tif 000003
さらに、式（４）を変形すると、式（５）及び式（６）のように変形できる。
【００３５】
【数２】
2018142905.tif 000004
一方、式（３）において、次の式（７）の条件を満たすとき、
A1・exp(j・(kr1+θ1))=-A2・exp(j・(kr2+θ2))   …（７）
式（３）は、以下のように、式（８）を経て式（９）のように変形することができ、式（９）の右辺は、式（６）の右辺と同じ形になる。
【００３６】
sRx=A1・exp(j・(kr1+θ1))・f(r1)-A1・exp(j・(kr1+θ1))・f(r1+Δh)   …（８）
sRx／(A1・exp(j・(kr1+θ1)))=f(r1)-f(r1+Δh)   …（９）
そして、式（９）を式（６）に代入すると、式（１０）及び式（１１）のように表すことができる。
【００３７】
sRx／(A1・exp(j・(kr1+θ1)))=-Δh・f'(r)   …（１０）
sRx=-A1・exp(j・(kr1+θ1))・Δh・f'(r)   …（１１）
ここで、f'(r)は距離減衰関数f(r)の微分に相当し、距離減衰関数f(r)を微分することにより、距離減衰関数f(r)の減衰特性が急峻になり、距離減衰効果が得られる。
【００３８】
また、前述の式（７）の条件が成り立つためには、以下の式（１１）及び式（１２）（式（１３））を満たす必要がある。
【００３９】
A1=A2  …（１１）
kr1+θ1=kr2+θ2+(2n+1)π  …（１２）
θ2=θ1-2πΔh/λ-(2n+1)π  (nは整数)    …（１３）
これはつまり、初期振幅を合わせた２個の送信信号について、送信アンテナ１０１（２）から送信された信号が送信アンテナ１０１（１）で逆相合成となるように初期位相もしくは送信タイミングを制御して送信すれば良いことを意味する。逆相合成によって信号は弱め合うが、送信アンテナの位置がΔｈだけ異なるので完全な打ち消し合い（振幅が常に０になるような打ち消し合い）は起こらず、弱め合いの結果として空間微分と等化な送信信号になる。
【００４０】
上記の式（１１）及び式（１３）を満たす例として、図２において、アンテナ１０１（１）とアンテナ１０１（２）との間の距離Δｈがλ／２で(Δｈ＝λ／２)、アンテナ１０１（１）及びアンテナ１０１（２）から同位相の信号を送信する方法が考えられる。或いは、他の例として、アンテナ１０１（１）とアンテナ１０１（２）との間の距離Δｈがλで(Δｈ＝λ)、アンテナ１０１（１）及びアンテナ１０１（２）から逆位相の信号を送信する方法が考えられる。このような信号をアンテナ１０１（１）及びアンテナ１０１(２)から送信することにより、式（７）の条件を満たすことができるので、距離減衰関数を微分して距離減衰の勾配を急峻化し、距離方向の隣接エリアへの与干渉を低減することができる。
【００４１】
なお、アンテナ１０１(１)及びアンテナ１０１(２)を結んだ線分以外の方向については送信信号の強め合いが発生する場合がある。この場合は、次の図で説明するように、アンテナ２０１以外の方向に不要な電波が飛ばないようにすることで対応可能である。アンテナ２０１以外の方向に不要な電波が飛ばない方法としては、例えば、後述する指向性アンテナを使用する方法や、以下で述べる電波吸収体を配置する方法が考えられる。
【００４２】
図３に電波吸収体を配置する例を示す。ここで、図３において、アンテナ１０１(１)、アンテナ１０１(２)及びアンテナ２０１は、図２で説明したアンテナと同じものである。また、アンテナ１０１(１)及びアンテナ１０１(２)は、図４の場合と同様に、式（１１）及び式（１３）を満たす信号を送信する。
【００４３】
図３の例では、アンテナ１０１(１)とアンテナ１０１(２)とを結ぶ線分上の受信側のアンテナ２０１以外の方向に電波吸収体１５０を配置し、アンテナ２０１以外の方向に不要な電波が飛ばないようにしている。これにより、アンテナ１０１(１)とアンテナ１０１(２)との指向方向を揃えない場合や、アンテナ２０１とアンテナ１０１(１)とを結んだ直線上にアンテナ１０１(２)がない場合であっても、アンテナ２０１の方向への距離減衰の勾配を急峻化する効果が得られ、隣接エリアへの与干渉を防ぐことができる。なお、図３の例では、電波吸収体１５０はアンテナ２０１以外の方向のうち紙面方向についても空いているように見えるが、図３は内部を分かり易くするための断面図であり、実際には、アンテナ２０１の方向だけに開口部を有し、アンテナ１０１(１)及びアンテナ１０１(２)が電波吸収体１５０で囲われている。
【００４４】
このように、無指向性アンテナの場合において、式（１１）及び式（１３）を満たす信号をアンテナ１０１(１)及びアンテナ１０１(２)から送信することにより、送信アンテナを結んだ直線上以外への放射を行わず、直線上の方向においては距離減衰の勾配を急峻化して、隣接エリアへの与干渉を低減することができる。
【００４５】
ここで、本実施形態では、図１で説明したアンテナ装置１００において、アンテナ１０１(１)及びアンテナ１０１(２)の２個のアンテナ１０１を送信側として使用するので、微分の回数は１回となる。なお、距離減衰関数f(r)に対して複数回の微分を行うことにより、更に距離減衰の勾配を急峻化できる。複数回の微分を行う場合については、第３の実施形態で説明する。
［送信側が指向性アンテナの場合］
図２では、無指向性アンテナを利用する場合について説明したが、指向性アンテナについても同様に適用可能である。
【００４６】
図４は、送信側に指向性アンテナを利用する場合の一例を示す。図４において、例えば２個の指向性があるアンテナ１０１ａ(アンテナ１０１ａ(１)及びアンテナ１０１ａ(２))で指向方向を揃え、式（１１）及び式（１３）を満たす信号を送信する。これにより、図２で説明した２個の無指向性のアンテナ１０１(アンテナ１０１(１)及びアンテナ１０１(２))と同様に距離減衰の勾配を急峻化する効果が得られる。
【００４７】
なお、アンテナ１０１ａ(１)とアンテナ１０１ａ(２)との指向方向を揃えない場合や、アンテナ２０１とアンテナ１０１ａ(１)とを結んだ直線上にアンテナ１０１ａ(２)がない場合についても、式（１１）及び式（１３）を満たすアンテナ１０１ａ(１)及びアンテナ１０１ａ(２)の配置や指向方向の選定を行うことにより、距離減衰の勾配を急峻化する効果が得られる。
【００４８】
このように、指向性アンテナの場合においても、式（１１）及び式（１３）を満たす信号をアンテナ１０１ａ(１)及びアンテナ１０１ａ(２)から送信することにより、送信アンテナを結んだ直線上以外への放射を行わず、直線上の方向においては距離減衰の勾配を急峻化して、隣接エリアへの与干渉を低減することができる。
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、図１で説明したアンテナ装置１００を受信側に適用する場合について説明する。なお、本実施形態では、図１のアンテナ１０１（１）及びアンテナ１０１（２）の２個のアンテナ１０１を受信側で用いる場合について説明し、Ｎ個のアンテナ１０１を用いる例については、第３の実施形態で説明する。
［受信側が無指向性アンテナの場合］
図５は、図１で説明したアンテナ装置１００を受信側とし、受信側に無指向性アンテナを利用する場合の一例を示す。なお、図５では、アンテナ２０１（１）及びアンテナ２０１（２）の２個のアンテナ２０１を受信アンテナとして用い、アンテナ２０１（１）及びアンテナ２０１（２）は、図１に示したアンテナ１０１(１)及びアンテナ１０１(２)が受信アンテナとして動作する場合に対応する。また、図５の例では、受信側のアンテナ２０１に無指向性アンテナを使用する場合について説明するが、送信側のアンテナ２０１は指向性アンテナ又は無指向性アンテナのどちらを使用しても構わない。なお、アンテナ２０１の符号末尾の番号は、送信側のアンテナ１０１に近い方のアンテナ２０１から（１），（２）のように付加して表記する。
【００４９】
図５において、アンテナ１０１とアンテナ２０１（１）との間の距離がｒ１、アンテナ１０１とアンテナ２０１（２）との間の距離がｒ２である。また、アンテナ２０１（１）とアンテナ２０１（２）との距離(間隔)をΔｈとすると、アンテナ２０１（２）とアンテナ１０１との間の距離ｒ２は、ｒ２＝ｒ１＋Δｈとなる。
【００５０】
図５において、送信側のアンテナ１０１から送信される信号は、距離ｒ１だけ離れた位置にある受信側のアンテナ２０１(１)で受信され、この伝搬による単位面積あたりの信号の振幅の減衰量は伝搬距離ｒ１に依存する。よって、図２の場合と同様に、伝搬距離ｒ１の関数ｆを距離減衰関数ｆ(ｒ１)と表記する。受信側のアンテナ２０１（２）についても同様に、距離減衰関数ｆ(ｒ２)で表すことができる。送信側のアンテナ１０１の複素振幅の送信信号をｓＴｘとし、アンテナ１０１から距離ｒ１の位置の受信側のアンテナ２０１（１）の受信信号の複素振幅をｒＲｘ１、アンテナ１０１から距離ｒ２の位置の受信側のアンテナ２０１（２）の受信信号の複素振幅をｒＲｘ２とすると、それぞれ式（１４）及び式（１５）のように表すことができる。なお、
rRx1=A1・f(r1)・exp(j・(kr1+θ1))   …（１４）
rRx2=A2・f(r2)・exp(j・(kr2+θ2))   …（１５）
ここで、ｋは波数(ｋ＝２π／λ(λ:波長))、Ａ(Ａ１，Ａ２)は初期振幅、θ(θ１，θ２)は初期位相である。
【００５１】
このとき、アンテナ２０１（１）及びアンテナ２０１（２）がそれぞれ受信する信号が合成されて受信装置に出力される信号の複素振幅をｒRｘとすると、式（１６）となる。
【００５２】
rRx=rRx1+rRx2
=A1・exp(j・(kr1+θ1))・f(r1)+A2・exp(j・(kr2+θ2))・f(r1+Δh)   …（１６）
ここで、関数ｆ(ｒ)の引数ｒに関する微分ｆ'(ｒ)は、微分の定義式より、図２で説明した式（４），式（５）及び式（６）と同様に表すことができる。
【００５３】
一方、図２で説明した式（３）と同様に、式（１６）において、先の式（７）の条件を満たすとき、式（１６）は、以下のように、式（１７）を経て式（１８）のように変形することができ、式（１８）の右辺は、式（６）の右辺と同じ形になる。
【００５４】
rRx=A1・exp(j・(kr1+θ1))・f(r1)-A1・exp(j・(kr1+θ1))・f(r1+Δh) …（１７）
rRx／(A1・exp(j・(kr1+θ1)))=f(r1)-f(r1+Δh)   …（１８）
そして、式（１８）を第１の実施形態で説明した式（６）に代入すると、式（１９）及び式（２０）のように表すことができる。
【００５５】
rRx／(A1・exp(j・(kr1+θ1)))=-Δh・f'(r)   …（１９）
rRx=-A1・exp(j・(kr1+θ1))・Δh・f'(r)   …（２０）
このようにして、図１で説明したアンテナ装置１００を図５に示すように受信側に用いる場合においても、式（７）の条件が成り立つ場合にf'(r)が距離減衰関数f(r)の微分に相当することになり、距離減衰効果が得られる。なお、式（７）の条件が成り立つためには、図２で説明した式（１１）及び式（１３）を満たす必要がある。
【００５６】
つまり、例えば図５において、アンテナ２０１（１）とアンテナ２０１（２）との間の距離Δｈがλ／２で(Δｈ＝λ／２)、アンテナ２０１（１）及びアンテナ２０１（２）が同位相の信号を受信するように、例えば図１に示した制御部１０２により各受信信号の振幅と位相を制御する。或いは、他の例として、アンテナ２０１（１）とアンテナ２０１（２）との間の距離Δｈがλで(Δｈ＝λ)、アンテナ２０１（１）及びアンテナ２０１（２）からそれぞれ受信する信号が逆位相の信号になるように、例えば図１に示した制御部１０２により各受信信号の振幅と位相を制御する。これにより、アンテナ２０１（１）及びアンテナ２０１(２)から受信する信号が式（７）の条件を満たすことができ、距離減衰関数を近似的に微分して距離減衰の勾配を急峻化し、距離方向の隣接エリアからの与干渉を低減することができる。ここで、図２の例では、図１のアンテナ装置１００を送信側に適用するので、送信側のアンテナ１０１から送信される信号の隣接エリアへの与干渉を低減できるが、図５の例では、図１のアンテナ装置１００を受信側に適用して、受信側のアンテナ２０１（１）及びアンテナ２０１（２）が受信する信号に対して隣接エリアから受ける与干渉を低減する。
［受信側が指向性アンテナの場合］
図５では、無指向性アンテナを利用する場合について説明したが、指向性アンテナについても同様に適用可能である。
【００５７】
図６は、受信側に指向性アンテナを利用する場合の一例を示す。図６において、例えば２個の指向性があるアンテナ２０１ａ(アンテナ２０１ａ(１)及びアンテナ２０１ａ(２))で指向方向を揃え、式（１１）及び式（１３）を満たすように各アンテナ２０１の受信信号の振幅及び位相を制御する。これにより、図５で説明した２個の無指向性のアンテナ２０１(アンテナ２０１(１)及びアンテナ２０１(２))と同様に距離減衰の勾配を急峻化する効果が得られる。
【００５８】
なお、図４の場合と同様に、アンテナ２０１ａ(１)とアンテナ２０１ａ(２)との指向方向を揃えない場合や、アンテナ１０１とアンテナ２０１ａ(１)とを結んだ直線上にアンテナ２０１ａ(２)がない場合についても、式（１１）及び式（１３）を満たすアンテナ２０１ａ(１)及びアンテナ２０１ａ(２)の配置や指向方向の選定を行うことにより、距離減衰の勾配を急峻化する効果が得られる。
【００５９】
このように、受信側のアンテナ２０１ａ(１)及びアンテナ２０１ａ(２)が指向性アンテナの場合においても、式（１１）及び式（１３）を満たすようにアンテナ２０１ａ(１)及びアンテナ２０１ａ(２)から受信する信号の振幅及び位相を制御することにより、距離減衰の勾配を急峻化して、隣接エリアから受ける与干渉を低減することができる。
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、第１の実施形態で説明した送信側の２個のアンテナ１０１(１)及びアンテナ１０１(２)をＮ個とする場合について説明する。ここで、Ｎは２以上の任意の整数である。なお、例えばＮ＝２Ｍ（Ｍは１以上の整数）の場合、Ｍ回の微分を行うことができ、距離減衰の勾配を第１の実施形態の場合より急峻化できる。
［送信側にＮ個のアンテナを有する場合］
図７は、図１で説明したアンテナ装置１００を送信側とし、送信側にＮ個の無指向性アンテナを利用する場合の一例を示す。図７では、アンテナ１０１（１），アンテナ１０１（２），アンテナ１０１（３），アンテナ１０１（４）及びアンテナ１０１(Ｎ)のＮ個の無指向性のアンテナ１０１と受信側のアンテナ２０１とが直線上に配置されている。なお、受信側のアンテナ２０１は指向性アンテナ又は無指向性アンテナのどちらを使用しても構わない。また、アンテナ１０１の符号末尾の番号は、アンテナ２０１に近い方のアンテナ１０１から（１），（２），（３），（４），，，（Ｎ）のように付加して表記する。
【００６０】
図７において、アンテナ１０１（１）とアンテナ２０１との間の距離がｒ１、アンテナ１０１（２）とアンテナ２０１との間の距離がｒ２である。また、アンテナ１０１（１）とアンテナ１０１（２）との距離(間隔)をΔｈ１とし、アンテナ１０１（２）とアンテナ２０１との間の距離ｒ２は、ｒ２＝ｒ１＋Δｈ１である。同様に、アンテナ１０１（２）とアンテナ１０１（３）との距離(間隔)をΔｈ２、アンテナ１０１（３）とアンテナ１０１（４）との距離(間隔)をΔｈ３であり、アンテナ１０１（１）からアンテナ１０１（Ｎ）までの距離の和は、式（２１）となる。
【００６１】
【数３】
2018142905.tif 000005
ここで、各アンテナ１０１間の距離は同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００６２】
図７において、図２の場合と同様に、送信側のアンテナ１０１(１)からアンテナ１０１（Ｎ）までのＮ個のアンテナ１０１で送信される信号は、距離ｒだけ離れた受信側のアンテナ２０１で受信されるので、伝搬による単位面積あたりの信号の振幅の減衰量は伝搬距離ｒに依存する。従って、図２の場合と同様に、距離減衰関数ｆ(ｒ)は伝搬距離ｒの関数ｆで表される。また、送信側のアンテナ１０１(２)から送信される信号は、受信側のアンテナ２０１で受信され、この信号の振幅減衰量を表す距離減衰関数はｆ(ｒ２)で表すことができ、以下同様に、送信側のアンテナ１０１(３)から送信される信号の距離減衰関数はｆ(ｒ３)、送信側のアンテナ１０１(４)から送信される信号の距離減衰関数はｆ(ｒ４)、・・・、送信側のアンテナ１０１(Ｎ)から送信される信号の距離減衰関数はｆ(ｒＮ)となる。
【００６３】
送信側のアンテナ１０１(１)，アンテナ１０１(２)，アンテナ１０１(３)，アンテナ１０１(４)，・・・，アンテナ１０１(Ｎ)の各アンテナ１０１から受信側のアンテナ２０１までの距離における送信信号の複素振幅をｓＴｘ１，ｓＴｘ２，ｓＴｘ３，ｓＴｘ４，・・・，ｓＴｘＮとすると、それぞれ式（２２），式（２３），式（２４），式（２５）及び式（２６）のように表すことができる。なお、
sTx1=A1・f(r1)・exp(j・(kr1+θ1))   …（２２）
sTx2=A2・f(r2)・exp(j・(kr2+θ2))   …（２３）
sTx3=A3・f(r3)・exp(j・(kr3+θ3))   …（２４）
sTx4=A4・f(r4)・exp(j・(kr4+θ4))   …（２５）
・
sTxN=AN・f(rN)・exp(j・(krN+θN))   …（２４）
ここで、ｋは波数(ｋ＝２π／λ(λ:波長))、Ａ(Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，・・・，ＡＮ)は初期振幅、θ(θ１，θ２，θ３，θ４，・・・，θＮ)は初期位相である。
【００６４】
本実施形態では、図２で説明したように、先ず、隣接する２個のアンテナ１０１をペアとするアンテナにおいて、式（１１）及び式（１３）を満たすように２個のアンテナ１０１から送信する信号の振幅及び位相を制御する。例えば図７において、アンテナ１０１（１）とアンテナ１０１（２）とをペアとしてアンテナ３０１（１）を構成し、式（２２）と式（２３）との和(ｓＴｘ１＋ｓＴｘ２)が式（１１）及び式（１３）を満たすようにアンテナ１０１（１）及びアンテナ１０１（２）から送信する信号の振幅及び位相を制御する。これにより、アンテナ３０１（１）は、距離減衰関数を１回微分したアンテナとして作用し、距離減衰の勾配を急峻化して、隣接エリアへの与干渉を低減することができる。
【００６５】
同様に、図７において、アンテナ１０１（３）とアンテナ１０１（４）とをペアとしてアンテナ３０１（２）を構成し、式（２４）と式（２５）との和(ｓＴｘ３＋ｓＴｘ４)が式（１１）及び式（１３）を満たすようにアンテナ１０１（３）及びアンテナ１０１（４）から送信する信号の振幅及び位相を制御する。これにより、アンテナ３０１（２）は、アンテナ３０１（１）と同様に、距離減衰関数を１回微分したアンテナとして作用し、距離減衰の勾配を急峻化して、隣接エリアへの与干渉を低減することができる。
【００６６】
アンテナ１０１（５）からアンテナ１０１（Ｎ）までの各アンテナ１０１についても同様の処理を行う。これにより、距離減衰関数を１回微分したアンテナ３０１（１）からアンテナ３０１（Ｎ／２）までのＮ／２個の仮想的なアンテナが構成される。
【００６７】
さらに、図７において、アンテナ３０１（１）とアンテナ３０１（２）とをペアとしてアンテナ４０１（１）を構成し、式（１１）及び式（１３）を満たすようにアンテナ３０１（１）及びアンテナ３０１（２）から送信する信号の振幅及び位相を制御する。これにより、アンテナ４０１（１）は、距離減衰関数を２回だけ微分を行ったアンテナとして作用し、アンテナ３０１の場合よりも更に距離減衰の勾配を急峻化して、隣接エリアへの与干渉を低減することができる。なお、アンテナ３０１（３）からアンテナ３０１（Ｎ／２）までの各アンテナ３０１についても同様の処理を行う。これにより、距離減衰関数を２回微分したアンテナ４０１（１）からアンテナ４０１（Ｎ／４）までのＮ／４個の仮想的なアンテナが構成される。
【００６８】
以下同様に、アンテナ４０１（１）からアンテナ４０１（Ｎ／４）までのＮ／４個のアンテナ４０１を２個ずつペアとなる仮想的なアンテナを構成し、各ペアとなるアンテナに対して式（１１）及び式（１３）を満たすように送信する信号の振幅及び位相を制御する。
【００６９】
このような処理を繰り返しＭ回（Ｍ≧１の整数）実行して、距離減衰関数f(r)を近似的にＭ回微分することで距離減衰の勾配を微分回数に応じて段階的に急峻化できる。
【００７０】
ここで、本実施形態では、Ｎ＝２Ｍ個として説明したが、アンテナ装置１００が有するアンテナ１０１の個数Ｎは、２のべき乗でなくてもよい。この場合は、２のべき乗となる個数のアンテナ１０１を用いて送受信を行い、端数のアンテナ１０１での信号の送受信を行わないようにする。例えばアンテナ装置１００が有するアンテナ１０１の数がＮ＝１７個の場合、Ｍ＝４の２Ｍ＝１６個のアンテナ１０１を用いて信号の送受信を行い、残りの１個のアンテナ１０１で信号の送受信は行わない。なお、使用する１６個のアンテナ１０１は、式（１１）及び式（１３）を満たすように送受信する信号の振幅及び位相を制御することで、アンテナ装置１００が有する１７個のアンテナ１０１のどの位置のアンテナ１０１を選択してもよい。
【００７１】
このようにして、複数のアンテナのうち隣接する２個のアンテナをペアとする新たなアンテナを構成し、更に２個の新たなアンテナに対して同様の処理を巡回的に行い、式（１１）及び式（１３）を満たすようにペアとなるアンテナで送受信する信号の振幅及び位相を制御することにより、距離減衰関数ｆ(ｒ)を近似的に複数回の微分を行うことができ、微分を複数回繰り返すことで、距離減衰関数ｆ(ｒ)の勾配を段階的に大きくしていくことができる。なお、第３の実施形態は、Ｍ＝１の場合の第１の実施形態を一般化した例である。また、第１の実施形態と同様に指向性アンテナ又は無指向性アンテナのどちらを使用してもよい。さらに、アンテナ１０１間のそれぞれの距離Δｈ(Δｈ１，Δｈ２，Δｈ３，・・・)は、同じ距離(等間隔)である必要はないが、最も単純化した例として、各アンテナ１０１を半波長間隔や、半波長の整数倍の距離で並べて、各アンテナ１０１から同位相の信号を送信することにより、式（１１）及び式（１３）を満たすことができる。
［フローチャート例］
図８は、各実施形態で説明した処理の一例を示す。なお、図８（ａ）は送信用のアンテナを複数(Ｎ個)使用する場合、図８（ｂ）は受信用のアンテナを複数(Ｎ個)使用する場合をそれぞれ示す。
【００７２】
図８（ａ）において、図２及び図７などで説明したように、使用する数の送信用のアンテナ１０１を直線上に配置し、式（１１）及び式（１３）を満たすように各アンテナ１０１から送信する信号の振幅及び位相を制御する。
【００７３】
一方、図８（ｂ）において、図５などで説明したように、使用する数の受信用のアンテナ２０１を直線上に配置し、式（１１）及び式（１３）を満たすように各アンテナ２０１で受信する信号の振幅及び位相を制御し、各アンテナ２０１の信号の和を受信信号とする。
【００７４】
先ず、図８（ａ）の送信側のフローチャートについて説明する。なお、図８（ａ）は、図２及び図７などに対応する。
【００７５】
ステップＳ１０１において、Ｎ個の送信用のアンテナ１０１(アンテナ１０１（１）からアンテナ１０１（Ｎ）)を準備する。
【００７６】
ステップＳ１０２において、Ｎ個の送信用のアンテナ１０１を直線上に配置する。
【００７７】
ステップＳ１０３において、Ｎ個の送信用のアンテナ１０１を結ぶ直線上の任意位置に受信用のアンテナ２０１を配置する。
【００７８】
ステップＳ１０４において、式（１１）及び式（１３）を満たすように、Ｎ個の送信用のアンテナ１０１の距離，振幅，位相，送信タイミングを設定する。
【００７９】
ステップＳ１０５において、Ｎ個の送信用のアンテナ１０１で送信する。ここで、例えば、アンテナ１０１（１）からアンテナ１０１（Ｎ）で送信する各信号の振幅及び位相を式（１１）及び式（１３）を満たすように制御する。
【００８０】
ステップＳ１０６において、受信用のアンテナ２０１でＮ個の送信用のアンテナ１０１から送信される信号を受信する。
【００８１】
次に、図８（ｂ）の受信側のフローチャートについて説明する。なお、図８（ｂ）は、図５などに対応する。
【００８２】
ステップＳ２０１において、Ｎ個の受信用のアンテナ２０１ (アンテナ２０１（１）からアンテナ２０１（Ｎ）)を準備する。
【００８３】
ステップＳ２０２において、Ｎ個の受信用のアンテナ２０１を直線上に配置する。
【００８４】
ステップＳ２０３において、Ｎ個の受信用のアンテナ２０１を結ぶ直線上の任意の位置に送信用のアンテナ１０１を配置する。
【００８５】
ステップＳ２０４において、式（１１）及び式（１３）を満たすように、Ｎ個の受信用のアンテナ２０１間の距離を設定する。
【００８６】
ステップＳ２０５において、送信用のアンテナ１０１で送信する。
【００８７】
ステップＳ２０６において、Ｎ個の受信用のアンテナ２０１で受信する。ここで、例えば、アンテナ２０１（１）からアンテナ２０１（Ｎ）で受信する各信号の振幅及び位相を式（１１）及び式（１３）を満たすように制御し、制御後の各信号の和を受信信号とする。
［効果］
図９は、各実施形態で説明した微分による距離減衰のシミュレーション結果を示す。図９において、横軸は送信側のアンテナ１０１（１）と受信側のアンテナ２０１との間の伝搬距離（ｍ）、縦軸はアンテナ２０１における受信電力（ｄＢ）をそれぞれ示す。ひし形マークは従来方式として自由空間伝搬損失の特性を表しており、三角マークは本発明である距離減衰の空間微分を送信側で２個のアンテナにて近似的に実現した場合の特性を表している。また、四角マークは微分を解析的に（数式的に）行った場合の特性を表しており、三角マークで示す近似値に対する理論値として参考に載せている。
【００８８】
図９において、送信側のアンテナ１０１（１）と受信側のアンテナ２０１との間の伝搬距離が長くなるほど受信電力は下がっていくが、ひし形マークで示した微分を行わない場合(従来)は、他の結果と比較して距離減衰の勾配が緩い。これに対して、上述の各実施形態に対応する三角マークで示した距離減衰の微分近似量(提案)は、従来と比較して距離減衰の勾配が急峻になっている。なお、上記の各実施形態では、隣接する２個のアンテナをペアのアンテナとして、ペアのアンテナで送受信する信号が式（１１）及び式（１３）を満たすように制御する近似的な微分であるが、四角マークで示した数学的な微分量とほぼ同等の特性が得られており、微分効果があることを示している。
【００８９】
なお、図９において、従来例のシミュレーションは、１個の送信アンテナ及び１個の受信アンテナを用いる構成で伝搬距離に応じた受信電力の減衰特性を計算した。また、距離減衰関数の微分近似は、第１の実施形態の図２で説明した構成で行い、送信側のアンテナ１０１は２個、受信側のアンテナ２０１は１個である。そして、送信側の２個のアンテナ１０１間の距離Δｈは０．０１ｍ、距離減衰関数ｆ(ｒ)は自由空間伝搬損失（ｆ(ｒ)＝(λ/４πｒ)２）とした。ここで、ｒは伝搬距離、λは波長を表す。なお、図９に示したシミュレーション結果では、それぞれの距離減衰特性の勾配(急峻化の効果)を比較するため、受信電力を伝搬距離０．１ｍで正規化し、送信側の２個のアンテナ１０１(１)及びアンテナ１０１(２)を結んだ直線上における減衰量をプロットした。
【００９０】
図９に示したシミュレーションの結果より、距離減衰関数を複数のアンテナにおいて近似的に微分する本実施形態の方法は、微分しない従来例と比較して距離減衰の勾配を急峻化できることが分かる。例えば、伝搬距離が１ｍの地点では、微分しない従来例と比較して受信電力が約２０ｄＢも低減できており、本実施形態の方法を適用することにより、隣接エリアへの与干渉を急激に低減させる効果が認められる。
【００９１】
なお、図９に示したシミュレーション結果は、距離減衰特性の勾配を比較するために受信電力を伝搬距離０．１ｍで正規化しているので、例えば通信先の無線装置が０．５ｍの距離に位置している場合、通信先の無線装置の受信電力が従来よりも約１３ｄＢ低くなってＳＮＲが悪くなってしまうように見えるが、通信先の無線装置が位置する距離での受信電力が同じになるように正規化することにより、ＳＮＲを従来の場合と同等に保つことができる。例えば、本実施形態に係るアンテナ装置１００の送信電力を約１３ｄＢ高くすることにより、０．５ｍの距離に位置する通信先の無線装置の受信電力は従来と同等になるが、本実施形態の方法は従来よりも距離減衰の勾配が急峻なので、０．５ｍ以上の距離にある隣接エリアへの与干渉は従来の方法よりも低減される。
【００９２】
以上説明したように、本発明に係るアンテナ制御方法及びアンテナ装置は、複数のアンテナで送受信する信号がアンテナからの距離に応じて減衰する距離減衰関数を空間的に微分して距離減衰の勾配を急峻化し、距離方向の隣接エリアに対する与干渉を低減することができる。
【符号の説明】
【００９３】
１００・・・アンテナ装置；１０１，１０１ａ，１０１ｂ・・・送信側のアンテナ；１０２・・・制御部；２０１，２０１ａ・・・受信側のアンテナ；１０３・・・送受信装置
【図１】
2018142905.tif 000006
【図２】
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【図３】
2018142905.tif 000008
【図４】
2018142905.tif 000009
【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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