(57)【要約】【課題】アンテナの偏波面の傾きを、簡易な手法にて測定する。【解決手段】アンテナ方向調整装置１に備えた制御部１３の最大電力探索部１３１は、偏波角を任意に設定した状態で、パン方向の方位角及びチルト方向の仰角を変化させ、受信電力が最大となる受信アンテナ１１の方向（方位角θ1，仰角θ2，偏波角θ3）を探索する。偏波角微調整部１３２は、最大電力探索部１３１にて探索した方向（方位角θ1，仰角θ2，偏波角θ3）を基準として、偏波角を微調整し、パン方向の方位角を変化させ、ビット誤り率の劣化量が最小となる偏波角θ3bestを特定する。チルト方向仰角微調整部１３３は、偏波角微調整部１３２にて偏波角θ3bestを特定した際の受信電力が最大となる方向（方位角θ1，仰角θ2，偏波角θ3best）を基準として、チルト方向の仰角を微調整し、パン方向の方位角を変化させ、ビット誤り率の劣化量が最小となる仰角θ2bestを特定する。【選択図】図３
2015220735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線偏波を受信する受信アンテナを備え、前記受信アンテナの角度により定まる方向を調整して、前記直線偏波を送信する送信アンテナに対応するように、前記受信アンテナの偏波面の傾きを測定するアンテナ方向調整装置において、
前記受信アンテナにて受信した直線偏波の信号の受信電力及びビット誤り率を検出する受信機と、
前記受信アンテナの角度を含む制御信号を入力し、前記制御信号に基づいて、前記受信アンテナの方向を調整する方向調整部と、
前記受信アンテナの方向を調整するための角度を含む制御信号を、異なる角度毎に複数生成し、前記複数の制御信号を前記方向調整部に出力し、前記複数の制御信号のそれぞれに対応する受信アンテナの方向にて検出された受信電力及びビット誤り率を前記受信機から入力し、前記角度の変化に伴う受信電力の低下量に対するビット誤り率の劣化量を算出し、前記ビット誤り率の劣化量が最小となる角度を特定し、前記角度を前記偏波面の傾きとして測定する測定部と、
を備えたことを特徴とするアンテナ方向調整装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナ方向調整装置において、
前記測定部は、最大電力探索部、偏波角微調整部及びチルト方向仰角微調整部を備え、
前記受信アンテナの方向が、直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸において、Ｚ軸を支軸としてパン方向に回転する方位角、Ｙ軸を支軸としてチルト方向に回転する仰角、及びＸ軸を支軸として偏波面方向に回転する偏波角により定まる場合に、
前記最大電力探索部は、
任意に設定した前記偏波角を含む制御信号を生成して前記方向調整部に出力し、前記方位角及び仰角をそれぞれ変化させたときの前記方位角を含む制御信号及び前記仰角を含む制御信号をそれぞれ生成して前記方向調整部に出力し、前記制御信号に対応する受信電力が最大となる前記受信アンテナの方向を探索し、
前記偏波角微調整部は、
前記最大電力探索部により探索された受信アンテナの方向を基準として、前記偏波角を微調整する際の異なる複数の偏波角を含む制御信号をそれぞれ生成して前記方向調整部に出力し、前記受信電力が最大の値から所定値に低下するまで前記方位角を変化させる制御信号をそれぞれ生成して前記方向調整部に出力し、前記方位角を変化させる制御信号に対応する受信電力に対するビット誤り率の劣化量を算出し、前記複数の偏波角のうち前記ビット誤り率の劣化量が最小となる偏波角を特定し、
前記チルト方向仰角微調整部は、
前記偏波角微調整部により偏波角が特定された際の受信電力が最大となる方向を基準として、前記仰角を調整する際の異なる複数の仰角を含む制御信号をそれぞれ生成して前記方向調整部に出力し、前記受信電力が最大の値から所定値に低下するまで前記方位角を変化させる制御信号をそれぞれ生成して前記方向調整部に出力し、前記方位角を変化させる制御信号に対応する受信電力に対するビット誤り率の劣化量を算出し、前記複数の仰角のうち前記ビット誤り率の劣化量が最小となる仰角を特定する、ことを特徴とするアンテナ方向調整装置。
【請求項３】
直線偏波を送信する送信アンテナを備え、前記送信アンテナの角度により定まる方向を調整して、前記直線偏波を受信する受信アンテナに対応するように、前記送信アンテナの偏波面の傾きを測定するアンテナ方向調整装置において、
前記送信アンテナの角度を含む制御信号を入力し、前記制御信号に基づいて、前記送信アンテナの方向を調整する方向調整部と、
前記送信アンテナの方向を調整するための角度を含む制御信号を、異なる角度毎に複数生成し、前記複数の制御信号を前記方向調整部に出力し、前記複数の制御信号のそれぞれに対応する方向の送信アンテナから送信された直線偏波を前記受信アンテナが受信した際の、前記受信アンテナに備えた受信機にて検出された受信電力及びビット誤り率を入力し、前記角度の変化に伴う受信電力の低下量に対するビット誤り率の劣化量を算出し、前記ビット誤り率の劣化量が最小となる角度を特定し、前記角度を前記偏波面の傾きとして測定する測定部と、
を備えたことを特徴とするアンテナ方向調整装置。
【請求項４】
請求項３に記載のアンテナ方向調整装置において、
前記測定部は、最大電力探索部、偏波角微調整部及びチルト方向仰角微調整部を備え、
前記送信アンテナの方向が、直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸において、Ｚ軸を支軸としてパン方向に回転する方位角、Ｙ軸を支軸としてチルト方向に回転する仰角、及びＸ軸を支軸として偏波面方向に回転する偏波角により定まる場合に、
前記最大電力探索部は、
任意に設定した前記偏波角を含む制御信号を生成して前記方向調整部に出力し、前記方位角及び仰角をそれぞれ変化させたときの前記方位角を含む制御信号及び前記仰角を含む制御信号をそれぞれ生成して前記方向調整部に出力し、前記制御信号に対応する受信電力が最大となる前記送信アンテナの方向を探索し、
前記偏波角微調整部は、
前記最大電力探索部により探索された送信アンテナの方向を基準として、前記偏波角を微調整する際の異なる複数の偏波角を含む制御信号をそれぞれ生成して前記方向調整部に出力し、前記受信電力が最大の値から所定値に低下するまで前記方位角を変化させる制御信号をそれぞれ生成して前記方向調整部に出力し、前記方位角を変化させる制御信号に対応する受信電力に対するビット誤り率の劣化量を算出し、前記複数の偏波角のうち前記ビット誤り率の劣化量が最小となる偏波角を特定し、
前記チルト方向仰角微調整部は、
前記偏波角微調整部により偏波角が特定された際の受信電力が最大となる方向を基準として、前記仰角を調整する際の異なる複数の仰角を含む制御信号をそれぞれ生成して前記方向調整部に出力し、前記受信電力が最大の値から所定値に低下するまで前記方位角を変化させる制御信号をそれぞれ生成して前記方向調整部に出力し、前記方位角を変化させる制御信号に対応する受信電力に対するビット誤り率の劣化量を算出し、前記複数の仰角のうち前記ビット誤り率の劣化量が最小となる仰角を特定する、ことを特徴とするアンテナ方向調整装置。
【請求項５】
直線偏波を受信する受信アンテナ、前記受信アンテナにて受信した直線偏波の信号の受信電力及びビット誤り率を検出する受信機、及び、前記受信アンテナの角度を含む制御信号に基づいて前記受信アンテナの方向を調整する方向調整部を備え、前記直線偏波を送信する送信アンテナに対応するように、前記受信アンテナの偏波面の傾きを測定するアンテナ方向調整装置によるアンテナ方向調整方法において、
前記受信アンテナの方向を調整するための角度を含む制御信号を生成し、前記方向調整部に、前記制御信号に基づいて前記受信アンテナの方向を調整させる第１のステップと、
前記第１のステップにて調整させた方向の受信アンテナにて直線偏波を受信した際の、前記直線偏波の信号の受信電力及びビット誤り率を前記受信機から入力する第２のステップと、
異なる角度毎の複数の制御信号のそれぞれについて、前記第１のステップにて受信アンテナの方向を調整させ、前記第２のステップにて受信電力及びビット誤り率を入力し、前記角度の変化に伴う受信電力の低下量に対するビット誤り率の劣化量を算出する第３のステップと、
前記第３のステップにて算出したビット誤り率の劣化量が最小となる角度を特定し、前記角度を前記偏波面の傾きとして測定する第４のステップと、
を有することを特徴とするアンテナ方向調整方法。
【請求項６】
直線偏波を送信する送信アンテナ、及び、前記送信アンテナの角度を含む制御信号に基づいて前記送信アンテナの方向を調整する方向調整部を備え、前記直線偏波を受信する受信アンテナに対応するように、前記送信アンテナの偏波面の傾きを測定するアンテナ方向調整装置によるアンテナ方向調整方法において、
前記送信アンテナの方向を調整するための角度を含む制御信号を生成し、前記方向調整部に、前記制御信号に基づいて前記送信アンテナの方向を調整させる第１のステップと、
前記第１のステップにて調整させた方向の送信アンテナから送信された直線偏波を前記受信アンテナが受信した際の、前記受信アンテナを備えた受信機にて検出された受信電力及びビット誤り率を入力する第２のステップと、
異なる角度毎の複数の制御信号のそれぞれについて、前記第１のステップにて送信アンテナの方向を調整させ、前記第２のステップにて受信電力及びビット誤り率を入力し、前記角度の変化に伴う受信電力の低下量に対するビット誤り率の劣化量を算出する第３のステップと、
前記第３のステップにて算出したビット誤り率の劣化量が最小となる角度を特定し、前記角度を前記偏波面の傾きとして測定する第４のステップと、
を有することを特徴とするアンテナ方向調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナの方向を調整するアンテナ方向調整装置及び方法に関し、特に、直線偏波の偏波面の傾きを測定する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロ波及びミリ波帯を使用する１対１の無線伝送システムでは、アンテナ利得の大きな指向性アンテナ（パラボラアンテナ、カセグレンアンテナ等）を用いるのが通常である。この無線伝送システムでは、大容量の情報伝送を行うために、同じ周波数帯域の２つの偏波を用いることが多い。偏波とは、電波が特定の振動方向を持っている状態をいう。偏波の例としては、直線偏波（垂直偏波、水平偏波等）、円偏波等がある。
【０００３】
例えば、垂直偏波及び水平偏波の両方の電波を同じ周波数で同時に使用することにより、大容量の情報伝送を行うことができる。これは、その直交性を利用して両信号を区別することができるからである。ここで、垂直偏波は、電界の波が大地面に対して垂直方向に振動しているものをいい、水平偏波は、水平方向に振動しているものをいう。垂直偏波及び水平偏波は、偏波面が直交していることから、それぞれ「交差偏波」という。また、両信号の区別の程度を、「交差偏波識別度」という。
【０００４】
このような偏波を用いた無線伝送システムにおいて、所要ＣＮＲに比べて十分に高い交差偏波識別度を確保することができない場合には、交差偏波による干渉を考慮する必要がある。つまり、交差偏波による干渉が支配的な場合には、交差偏波識別度を確保することが極めて重要である。また、垂直偏波及び水平偏波の交差偏波識別度を高くするためには、送信側が、正確に直交させた２つの偏波を送信し、受信側が、このような２つの偏波を正確に受信することが必要となる。
【０００５】
直交する２つの偏波を送受信する際に、衛星通信システムまたは地上の固定局通信システムのような設備的に大規模な無線伝送システムでは、一体型のアンテナを利用したり、別個のアンテナでも極めて物理的に正確な位置関係で配置したアンテナを利用したりする。このような無線伝送システムでは、アンテナの交差偏波識別度によって、無線伝送システムとしての交差偏波干渉特性が大方定まってしまう。
【０００６】
偏波面を調整する手法の一例として、送信する電波の偏波面を、対向する基準局の偏波面に正確に合わせるための技術が知られている（例えば特許文献１を参照）。この手法は、無線装置が送信する２つの送信信号の偏波面を、対向する基準局の偏波面に合わせるために、基準局から直交する２つの偏波の無線信号を受信し、基準局との間の伝搬路行列を求め、伝搬路行列の要素に基づいて、当該無線装置が送信する送信信号の偏波面と、対向する基準局の偏波面との間の角度差を検出し、角度差に基づいて２つの送信信号の振幅を調整するものである。
【０００７】
このような無線伝送システムには、偏波面を正確に合わせるための機能が用意されており、偏波面の調整を比較的容易に行うことができる。また、アンテナの物理的な形状に起因して交差偏波識別度自体が問題にならないように、交差偏波の干渉を補償する補償器が用いられることが多い。
【０００８】
一方、衛星放送の家庭用受信アンテナを利用する場合には、直交する２つの偏波のそれぞれの信号が一定レベルで衛星から送信される。この場合、送信側の衛星における交差偏波識別度は良好な値である。このため、２つの電波が直交しており、かつほぼ等レベルで受信できることを前提として、受信信号のレベル及びビット誤り率の測定値に基づいて、アンテナの方向及び偏波面を調整する手法が用いられる（例えば特許文献２を参照）。
【０００９】
この手法は、受信信号のレベル及びビット誤り率を検出し、受信信号のレベルをしきい値処理すると共に、ビット誤り率をしきい値処理することにより、アンテナの偏波面角度ずれの有無を検知し、また、受信信号のレベルが所定範囲のときに、信号品質が隣接キャリアによる妨害信号により劣化していると判定し、テーブルを用いてＤ／Ｕ比から偏波面角度ずれを推定するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−１８７０６８号公報
【特許文献２】特開平１１−２５１９４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、放送番組の素材伝送装置（ＦＰＵ）を用いた簡易な無線伝送システムでは、ＦＰＵを使用する度に、送信アンテナを備えた送信機及び受信アンテナを備えた受信機を簡易な三脚等の上に設置することがある。送信側から受信側へ交差偏波のそれぞれを別個のアンテナで伝送する場合には、アンテナ単体の交差偏波識別度だけでなく、アンテナを設置する条件（例えば、送信機自体の傾き、受信機自体の傾き）によって、交差偏波干渉特性が左右されてしまう。
【００１２】
このような無線伝送システムに使用されるアンテナは、通常は降雨等の保護のためにレドーム等で覆われており、送信機との間のインターフェースとなる導波管部分を外部から観測することができる。受信機についても同様である。しかし、アンテナから放射され、またはアンテナへ入射される電波の偏波面については、外部から判断することができない場合が多い。
【００１３】
このように、放送番組の素材伝送装置（ＦＰＵ）を用いた簡易な無線伝送システムでは、アンテナ自体が傾いていたり、送信機及び／または受信機自体が傾いていたりする場合もあり、しかもアンテナ自体の完成度がさほど高くない。このため、実際に伝送される電波の偏波面の傾きについては、正確に判断できないことが多い。
【００１４】
このような無線伝送システムでは、送信側の交差偏波識別度が良好であるという保証がされていない。例えば、２枚の送信アンテナ及び２枚の受信アンテナを用いて垂直偏波及び水平偏波をそれぞれ伝送する無線伝送システムにおいて、伝送品質（受信電力、ビット誤り率等）が最良となるように、送信アンテナ及び受信アンテナの偏波面を微調整することで、交差偏波識別度が最良となる条件を求めることができる。
【００１５】
これは、２つの電波が直交している場合には、送信アンテナ及び受信アンテナの偏波面を微調整すれば、伝送品質が最良になるということを前提とするものであり、両偏波が伝送されている場合に適用される。
【００１６】
また、この微調整は、２つの偏波の関係から伝送品質が最良となるようにするものであるから、それぞれの偏波面の傾き角度自体が不明であるという前提で行われる。また、両偏波の受信レベルが異なる場合には、受信レベルが高い電波による干渉の影響に支配されることから、微調整を精度高く行うことができない。
【００１７】
尚、片方の偏波だけを単純に受信し、受信レベルがピーク値となるように送信アンテナ及び受信アンテナの偏波面を微調整する場合（送信アンテナ及び受信アンテナの方向を調整する場合）、微調整により偏波面を多少回転させたとしても、伝送品質はほとんど変化しない。このため、片方の偏波を用いて調整を行う場合も、電波の偏波面の傾きを正確に測定することは困難である。
【００１８】
そこで、本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、アンテナの偏波面の傾きを、簡易な手法にて測定可能なアンテナ方向調整装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記目的を達成するために、請求項１のアンテナ方向調整装置は、直線偏波を受信する受信アンテナを備え、前記受信アンテナの角度により定まる方向を調整して、前記直線偏波を送信する送信アンテナに対応するように、前記受信アンテナの偏波面の傾きを測定するアンテナ方向調整装置において、前記受信アンテナにて受信した直線偏波の信号の受信電力及びビット誤り率を検出する受信機と、前記受信アンテナの角度を含む制御信号を入力し、前記制御信号に基づいて、前記受信アンテナの方向を調整する方向調整部と、前記受信アンテナの方向を調整するための角度を含む制御信号を、異なる角度毎に複数生成し、前記複数の制御信号を前記方向調整部に出力し、前記複数の制御信号のそれぞれに対応する受信アンテナの方向にて検出された受信電力及びビット誤り率を前記受信機から入力し、前記角度の変化に伴う受信電力の低下量に対するビット誤り率の劣化量を算出し、前記ビット誤り率の劣化量が最小となる角度を特定し、前記角度を前記偏波面の傾きとして測定する測定部と、を備えたことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項２のアンテナ方向調整装置は、請求項１に記載のアンテナ方向調整装置において、前記測定部が、最大電力探索部、偏波角微調整部及びチルト方向仰角微調整部を備え、前記受信アンテナの方向が、直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸において、Ｚ軸を支軸としてパン方向に回転する方位角、Ｙ軸を支軸としてチルト方向に回転する仰角、及びＸ軸を支軸として偏波面方向に回転する偏波角により定まる場合に、前記最大電力探索部が、任意に設定した前記偏波角を含む制御信号を生成して前記方向調整部に出力し、前記方位角及び仰角をそれぞれ変化させたときの前記方位角を含む制御信号及び前記仰角を含む制御信号をそれぞれ生成して前記方向調整部に出力し、前記制御信号に対応する受信電力が最大となる前記受信アンテナの方向を探索し、前記偏波角微調整部が、前記最大電力探索部により探索された受信アンテナの方向を基準として、前記偏波角を微調整する際の異なる複数の偏波角を含む制御信号をそれぞれ生成して前記方向調整部に出力し、前記受信電力が最大の値から所定値に低下するまで前記方位角を変化させる制御信号をそれぞれ生成して前記方向調整部に出力し、前記方位角を変化させる制御信号に対応する受信電力に対するビット誤り率の劣化量を算出し、前記複数の偏波角のうち前記ビット誤り率の劣化量が最小となる偏波角を特定し、前記チルト方向仰角微調整部が、前記偏波角微調整部により偏波角が特定された際の受信電力が最大となる方向を基準として、前記仰角を調整する際の異なる複数の仰角を含む制御信号をそれぞれ生成して前記方向調整部に出力し、前記受信電力が最大の値から所定値に低下するまで前記方位角を変化させる制御信号をそれぞれ生成して前記方向調整部に出力し、前記方位角を変化させる制御信号に対応する受信電力に対するビット誤り率の劣化量を算出し、前記複数の仰角のうち前記ビット誤り率の劣化量が最小となる仰角を特定する、ことを特徴とする。
【００２１】
また、請求項３のアンテナ方向調整装置は、直線偏波を送信する送信アンテナを備え、前記送信アンテナの角度により定まる方向を調整して、前記直線偏波を受信する受信アンテナに対応するように、前記送信アンテナの偏波面の傾きを測定するアンテナ方向調整装置において、前記送信アンテナの角度を含む制御信号を入力し、前記制御信号に基づいて、前記送信アンテナの方向を調整する方向調整部と、前記送信アンテナの方向を調整するための角度を含む制御信号を、異なる角度毎に複数生成し、前記複数の制御信号を前記方向調整部に出力し、前記複数の制御信号のそれぞれに対応する方向の送信アンテナから送信された直線偏波を前記受信アンテナが受信した際の、前記受信アンテナに備えた受信機にて検出された受信電力及びビット誤り率を入力し、前記角度の変化に伴う受信電力の低下量に対するビット誤り率の劣化量を算出し、前記ビット誤り率の劣化量が最小となる角度を特定し、前記角度を前記偏波面の傾きとして測定する測定部と、を備えたことを特徴とする。
【００２２】
また、請求項４のアンテナ方向調整装置は、請求項３に記載のアンテナ方向調整装置において、前記測定部が、最大電力探索部、偏波角微調整部及びチルト方向仰角微調整部を備え、前記送信アンテナの方向が、直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸において、Ｚ軸を支軸としてパン方向に回転する方位角、Ｙ軸を支軸としてチルト方向に回転する仰角、及びＸ軸を支軸として偏波面方向に回転する偏波角により定まる場合に、前記最大電力探索部が、任意に設定した前記偏波角を含む制御信号を生成して前記方向調整部に出力し、前記方位角及び仰角をそれぞれ変化させたときの前記方位角を含む制御信号及び前記仰角を含む制御信号をそれぞれ生成して前記方向調整部に出力し、前記制御信号に対応する受信電力が最大となる前記送信アンテナの方向を探索し、前記偏波角微調整部が、前記最大電力探索部により探索された送信アンテナの方向を基準として、前記偏波角を微調整する際の異なる複数の偏波角を含む制御信号をそれぞれ生成して前記方向調整部に出力し、前記受信電力が最大の値から所定値に低下するまで前記方位角を変化させる制御信号をそれぞれ生成して前記方向調整部に出力し、前記方位角を変化させる制御信号に対応する受信電力に対するビット誤り率の劣化量を算出し、前記複数の偏波角のうち前記ビット誤り率の劣化量が最小となる偏波角を特定し、前記チルト方向仰角微調整部が、前記偏波角微調整部により偏波角が特定された際の受信電力が最大となる方向を基準として、前記仰角を調整する際の異なる複数の仰角を含む制御信号をそれぞれ生成して前記方向調整部に出力し、前記受信電力が最大の値から所定値に低下するまで前記方位角を変化させる制御信号をそれぞれ生成して前記方向調整部に出力し、前記方位角を変化させる制御信号に対応する受信電力に対するビット誤り率の劣化量を算出し、前記複数の仰角のうち前記ビット誤り率の劣化量が最小となる仰角を特定する、ことを特徴とする。
【００２３】
さらに、請求項５のアンテナ方向調整方法は、直線偏波を受信する受信アンテナ、前記受信アンテナにて受信した直線偏波の信号の受信電力及びビット誤り率を検出する受信機、及び、前記受信アンテナの角度を含む制御信号に基づいて前記受信アンテナの方向を調整する方向調整部を備え、前記直線偏波を送信する送信アンテナに対応するように、前記受信アンテナの偏波面の傾きを測定するアンテナ方向調整装置によるアンテナ方向調整方法において、前記受信アンテナの方向を調整するための角度を含む制御信号を生成し、前記方向調整部に、前記制御信号に基づいて前記受信アンテナの方向を調整させる第１のステップと、前記第１のステップにて調整させた方向の受信アンテナにて直線偏波を受信した際の、前記直線偏波の信号の受信電力及びビット誤り率を前記受信機から入力する第２のステップと、異なる角度毎の複数の制御信号のそれぞれについて、前記第１のステップにて受信アンテナの方向を調整させ、前記第２のステップにて受信電力及びビット誤り率を入力し、前記角度の変化に伴う受信電力の低下量に対するビット誤り率の劣化量を算出する第３のステップと、前記第３のステップにて算出したビット誤り率の劣化量が最小となる角度を特定し、前記角度を前記偏波面の傾きとして測定する第４のステップと、を有することを特徴とする。
【００２４】
また、請求項６のアンテナ方向調整方法は、直線偏波を送信する送信アンテナ、及び、前記送信アンテナの角度を含む制御信号に基づいて前記送信アンテナの方向を調整する方向調整部を備え、前記直線偏波を受信する受信アンテナに対応するように、前記送信アンテナの偏波面の傾きを測定するアンテナ方向調整装置によるアンテナ方向調整方法において、前記送信アンテナの方向を調整するための角度を含む制御信号を生成し、前記方向調整部に、前記制御信号に基づいて前記送信アンテナの方向を調整させる第１のステップと、前記第１のステップにて調整させた方向の送信アンテナから送信された直線偏波を前記受信アンテナが受信した際の、前記受信アンテナを備えた受信機にて検出された受信電力及びビット誤り率を入力する第２のステップと、異なる角度毎の複数の制御信号のそれぞれについて、前記第１のステップにて送信アンテナの方向を調整させ、前記第２のステップにて受信電力及びビット誤り率を入力し、前記角度の変化に伴う受信電力の低下量に対するビット誤り率の劣化量を算出する第３のステップと、前記第３のステップにて算出したビット誤り率の劣化量が最小となる角度を特定し、前記角度を前記偏波面の傾きとして測定する第４のステップと、を有することを特徴とするアンテナ方向調整方法。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように、本発明によれば、直交する２つの直線偏波のうち片方の直線偏波を用いて、受信電力に対するビット誤り率の劣化量が最も小さいアンテナの角度を求め、偏波面の傾きを測定するようにした。これにより、アンテナの偏波面の傾きを、簡易な手法にて測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施例１のアンテナ方向調整装置の構成を示すブロック図である。
【図２】受信アンテナの回転軸及び角度を説明する図である。
【図３】制御部の構成を示すブロック図である。
【図４】制御部の処理を示すフローチャートである。
【図５】偏波角微調整部によるステップＳ４０２の処理を示すフローチャートである。
【図６】チルト方向仰角微調整部によるステップＳ４０３の処理を示すフローチャートである。
【図７】各候補の受信電力及びビット誤り率の関係を示す特性図である。
【図８】偏波角微調整部によりメモリに格納されたデータを説明する図である。
【図９】チルト方向仰角微調整部によりメモリに格納されたデータを説明する図である。
【図１０】実施例２のアンテナ方向調整装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。本発明は、受信信号のビット誤り率（ＢＥＲ：Bit Error Rate）の劣化量が、同じ受信電力であっても伝送信号の周波数特性によって変化するという性質に着目したものである。送信アンテナ及び受信アンテナが偏波面を含めてお互いに正対している場合、伝送信号の周波数特性は最も良くなる。つまり、片側の直線偏波のみを用いて、受信電力に対するビット誤り率の劣化量が最も小さい周波数特性（送信アンテナまたは受信アンテナの方向）を探索することにより、後述する実施例１のように、受信アンテナの偏波面を送信アンテナの偏波面に合わせることができ、後述する実施例２のように、送信アンテナの偏波面を受信アンテナの偏波面に合わせることができる。
【００２８】
周波数特性によってビット誤り率が変化することについては、１２０ＧＨｚ帯の１０Ｇｂｐｓ級のＦＰＵを使用した場合の例が報告されている。詳細については、以下の文献を参照されたい。
“岡部、津持、杉之下、「番組素材伝送用120GHz帯無線伝送システムの検討」、2012年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会、B-5-95（2012）”
【００２９】
〔実施例１〕
まず、実施例１のアンテナ方向調整装置について説明する。実施例１のアンテナ方向調整装置は、受信アンテナにて垂直偏波を受信する際のその偏波面の傾きを測定する受信側の装置であり、受信電力の低下量に対するビット誤り率の劣化量が最も小さい受信アンテナの角度を特定することにより、受信アンテナの偏波面を送信アンテナの偏波面（送信アンテナから送信される垂直偏波の偏波面）に合わせるものである。
【００３０】
図１は、実施例１のアンテナ方向調整装置の構成を示すブロック図である。このアンテナ方向調整装置１は、受信アンテナ１１、受信機１２、制御部（測定部）１３及び方向調整部１４を備えている。以下、送信機２２に設置された送信アンテナ２１の方向は固定とし、当該送信アンテナ２１から垂直偏波のみが送信される場合について説明する。
【００３１】
受信アンテナ１１は、受信機１２に設置されており、方向調整部１４によりその方向が調整される。また、受信アンテナ１１は、送信機２２に設置された送信アンテナ２１からの電波である垂直偏波を受信する。受信アンテナ１１の方向は、後述する方位角、仰角及び偏波角によって定められる。
【００３２】
受信機１２は、受信アンテナ１１にて受信した垂直偏波の受信信号の電力（受信電力）を検出すると共に、ベースバンド信号に変換して量子化し、復調処理及び復号処理を行ってビット誤り率（ＢＥＲ）を検出する。ここで、受信電力は、所定の計算式等を用いて検出される。受信電力及びビット誤り率の検出手法は既知であり、ここでは詳細な説明を省略する。
【００３３】
受信機１２は、検出した受信電力及びビット誤り率を制御部１３に出力する。尚、受信機１２は、受信電力の代わりに、当該受信電力の値に応じて変化する受信電圧を検出し、受信電圧を制御部１３に出力するようにしてもよい。
【００３４】
制御部１３は、受信アンテナ１１の方向を調整するための角度を含む制御信号を生成し、制御信号を方向調整部１４に出力する。また、制御部１３は、制御信号に含まれる角度にて調整された受信アンテナ１１の方向にて受信アンテナ１１が垂直偏波を受信した際の受信電力及びビット誤り率を、受信機１２から入力する。
【００３５】
制御部１３は、受信電力及びビット誤り率を入力することで、受信電力の低下量に対するビット誤り率の劣化量が最も小さい受信アンテナ１１の方向を特定し、垂直偏波の偏波面の傾きを測定する。
【００３６】
前述のとおり、受信アンテナ１１の方向によって周波数特性が変化し、周波数特性によってビット誤り率の劣化量が変化するという性質が知られている。この性質から、受信電力が最大となる受信アンテナ１１の方向から角度を徐々にずらすと、受信電力が低下し、ビット誤り率が劣化する（高くなる）。この場合、偏波面が回転するように受信アンテナ１１の角度をずらした方が、受信電力の低下量に対するビット誤り率の劣化量は大きくなる。つまり、受信電力の低下量に対するビット誤り率の劣化量が最も小さい受信アンテナ１１の方向を特定することにより、偏波面の回転の影響を受けない角度、すなわち垂直偏波の偏波面の傾きが測定される。この測定された偏波面の傾きに対応する方向に受信アンテナ１１を調整することにより、受信アンテナの偏波面を送信アンテナの偏波面に合わせることができる。制御部１３の詳細については後述する。
【００３７】
ここで、受信アンテナ１１の回転軸及び角度について説明する。図２は、受信アンテナ１１の回転軸及び角度を説明する図である。受信アンテナ１１は、図２の原点に位置し、方向調整部１４により、３つの直交する固定軸（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸）のそれぞれを支軸として回転駆動することができる。送信アンテナ２１から送信される垂直偏波の電界はＺ軸方向に振動し、その電波はＸ軸のプラス方向からマイナス方向へ進行するものとする。この場合の偏波面は、電界が振動する面である。
【００３８】
受信アンテナ１１が大地面と平行な面であるＸＹ平面内で回転する場合、すなわちＺ軸を支軸としてパン方向に回転する場合、基準位置に対して方位角が変化する。受信アンテナ１１の方向は、Ｚ軸方向のみに存在する垂直偏波の電界と直交関係を保ったまま回転することになるから、受信アンテナ１１の回転に対して偏波面は保持される。
【００３９】
受信アンテナ１１が大地面と垂直な１つの面であるＺＸ平面内で回転する場合、すなわちＹ軸を支軸としてチルト方向に回転する場合、基準位置に対して仰角が変化する。チルト方向の回転に伴って変化する受信アンテナ１１の方向成分は、Ｚ軸方向のみに存在する垂直偏波の電界と同じ成分を含むことから、受信アンテナ１１の回転に伴って偏波面も変化してしまう。例えば、受信アンテナ１１と送信アンテナ２１が、物理的に正対しかつ偏波面が一致していた状態から、受信アンテナ１１をチルト方向に回転した場合には、２つのアンテナの正対していた関係が崩れると共に、送信アンテナ２１と受信アンテナ１１の偏波面も一致しなくなる。
【００４０】
受信アンテナ１１が大地面と垂直な他の面であるＹＺ平面内で回転する場合、すなわちＸ軸を支軸として偏波面方向に回転する場合、基準位置に対して偏波角が変化する。偏波面方向の回転に伴って変化する受信アンテナ１１の方向成分は、Ｚ軸方向のみに存在する垂直偏波の電界と同じ成分を含むことから、受信アンテナ１１の回転に伴って偏波面が当然に変化する。例えば、受信アンテナ１１と送信アンテナ２１が、物理的に正対しかつ偏波面が一致していた状態から、偏波面方向に回転をした場合には、２つのアンテナの正対していた関係を維持したまま、送信アンテナ２１と受信アンテナ１１の偏波面だけが変化することになる。このような無線伝送システムでは、送信アンテナ２１と受信アンテナ１１はほぼ正対した関係で使用されることから、受信アンテナ１１が偏波面方向に回転する方が、チルト方向に回転するよりも、その回転に伴う偏波面の変化の影響（程度）は大きいことになる。
【００４１】
図１に示すアンテナ方向調整装置１の制御部１３は、受信アンテナ１１を、Ｚ軸を支軸としたパン方向に所定量回転させる場合、基準位置から回転させる所定量に応じた方位角を含む制御信号を方向調整部１４に出力する。また、制御部１３は、受信アンテナ１１を、Ｙ軸を支軸としたチルト方向に所定量回転させる場合、基準位置から回転させる所定量に応じた仰角を含む制御信号を方向調整部１４に出力する。また、制御部１３は、受信アンテナ１１を、Ｘ軸を支軸とした偏波面方向に所定量回転させる場合、基準位置から回転させる所定量に応じた偏波角を含む制御信号を方向調整部１４に出力する。
【００４２】
図１に戻って、方向調整部１４は、制御部１３から制御信号を入力し、制御信号に含まれる角度に受信アンテナ１１を回転させることで、受信アンテナ１１の方向を調整する。具体的には、方向調整部１４は、制御信号に含まれる方位角と受信アンテナ１１の方位角とが一致するように、方位角の回転軸（Ｚ軸）をパン方向に回転させる。また、方向調整部１４は、制御信号に含まれる仰角と受信アンテナ１１の仰角とが一致するように、仰角の回転軸（Ｙ軸）をチルト方向に回転させる。また、方向調整部１４は、制御信号に含まれる偏波角と受信アンテナ１１の偏波角とが一致するように、偏波角の回転軸（Ｘ軸）を偏波面方向に回転させる。
【００４３】
また、方向調整部１４は、受信アンテナ１１の方向である方位角、仰角及び偏波角を各軸の回転量として、図示しない表示器等へ出力する。この場合、方向調整部１４は、表示器に表示される方位角等に基づいたオペレータの操作に従って、手動にて受信アンテナ１１を回転させるようにしてもよいし、制御信号に基づいて、自動的に受信アンテナ１１を回転させるようにしてもよい。
【００４４】
（制御部１３）
次に、図１に示した制御部１３について詳細に説明する。図３は、制御部１３の構成を示すブロック図であり、図４は、制御部１３の処理を示すフローチャートである。図３に示すように、制御部１３は、最大電力探索部１３１、偏波角微調整部１３２、チルト方向仰角微調整部１３３及びメモリ１３４を備えている。
【００４５】
図３及び図４を参照して、制御部１３の最大電力探索部１３１は、偏波角を任意に設定した状態で、パン方向の方位角及びチルト方向の仰角を変化させ、受信電力が最大となる受信アンテナ１１の方向（方位角θ1，仰角θ2，偏波角θ3）を探索する（ステップＳ４０１）。そして、最大電力探索部１３１は、探索結果の方向（方位角θ1，仰角θ2，偏波角θ3）を偏波角微調整部１３２に出力する。
【００４６】
これにより、探索された受信アンテナ１１の方向（方位角θ1，仰角θ2，偏波角θ3）は、後述する偏波角微調整部１３２及びチルト方向仰角微調整部１３３が受信アンテナ１１の偏波角及び仰角をそれぞれ微調整して所望の方向を得るための基準角度として用いることができる。
【００４７】
例えば、最大電力探索部１３１は、任意に設定した偏波角を含む制御信号を方向調整部１４に出力して、受信アンテナ１１の方向を制御信号に含まれる偏波角の方向に調整させる。そして、最大電力探索部１３１は、所定範囲の方位角及び所定範囲の仰角をそれぞれ変化させた制御信号を方向調整部１４に出力して、受信アンテナ１１の方向を制御信号に含まれる角度の方向に調整させる。
【００４８】
そして、最大電力探索部１３１は、調整された方向の受信アンテナ１１が電波を受信した際の受信電力及びビット誤り率を受信機１２からそれぞれ入力し、方位角、仰角、偏波角、受信電力及びビット誤り率を対応付けてメモリ１３４に格納する。最大電力探索部１３１は、メモリ１３４に格納された所定範囲の方位角及び所定範囲の仰角に対する受信電力に基づいて、最大の受信電力に対応する方位角等を特定し、受信電力が最大となる受信アンテナ１１の方向（方位角θ1，仰角θ2，偏波角θ3）を特定する。このような受信電力が最大となる受信アンテナ１１の方向を探索する手法は既知である。詳細については、例えば前述の特許文献２を参照されたい。
【００４９】
ここで、図２を参照して、方位角を変化させることは、Ｚ軸を支軸としてパン方向に回転させることであるから、受信アンテナ１１はＸＹ平面内で回転することになる。このＸＹ平面は、垂直偏波の電界成分の方向（Ｚ軸方向）と直交している。しかしながら、受信アンテナ１１の放射器部分が物理的に回転している等が原因で、インターフェースである導波管の偏波面がずれていたり、受信アンテナ１１及び受信機１２を支持する三脚等が傾いていたりして、受信アンテナ１１が傾いて設置されることがあり得る。このため、受信アンテナ１１の偏波面は、送信アンテナ２１から送信される本来の垂直偏波の偏波面から回転した位置となっている場合が多い。そこで、偏波角微調整部１３２及びチルト方向仰角微調整部１３３により、その回転ずれが微調整される。
【００５０】
図３及び図４に戻って、偏波角微調整部１３２は、最大電力探索部１３１からステップＳ４０１にて探索した受信アンテナ１１の方向（方位角θ1，仰角θ2，偏波角θ3）を入力し、当該方向（方位角θ1，仰角θ2，偏波角θ3）を基準として、偏波面方向の偏波角を微調整し、パン方向の方位角を変化させ、ビット誤り率の劣化量が最小となる偏波角θ3bestを特定する（ステップＳ４０２）。偏波角微調整部１３２の詳細については後述する。
【００５１】
チルト方向仰角微調整部１３３は、偏波角微調整部１３２がステップＳ４０２にて偏波角θ3bestを特定した際の受信電力が最大となる方向（方位角θ1，仰角θ2，偏波角θ3best）を偏波角微調整部１３２から入力し、当該方向（方位角θ1，仰角θ2，偏波角θ3best）を基準として、チルト方向の仰角を微調整し、パン方向の方位角を変化させ、ビット誤り率の劣化量が最小となる仰角θ2bestを特定する（ステップＳ４０３）。チルト方向仰角微調整部１３３の詳細については後述する。
【００５２】
これにより、制御部１３は、チルト方向仰角微調整部１３３がステップＳ４０３にて仰角θ2bestを特定した際の受信電力が最大となる方向（方位角θ1，仰角θ2best，偏波角θ3best）における方位角θ1を含む制御信号、仰角θ2bestを含む制御信号、及び偏波角θ3bestを含む制御信号を方向調整部１４に出力することで、受信アンテナ１１を当該角度に調整させることができる。
【００５３】
したがって、ステップＳ４０３にてビット誤り率の劣化量が最小となるＹＺ平面（受信アンテナ１１のパン方向の回転軸であるＺ軸を含むＹＺ平面）が、送信アンテナ２１から現在送信されている垂直偏波に対して直交する面であることを、受信側のアンテナ方向調整装置１において求めることができる。つまり、垂直偏波のみを用い、受信電力及びビット誤り率を検出することで、垂直偏波が送信される送信アンテナ２１に対応する受信アンテナ１１の最適な方向（方位角θ1，仰角θ2best，偏波角θ3best）を求めることができ、受信側において、垂直偏波の偏波面の傾きである偏波角θ3best及び仰角θ2bestを、簡易な手法にて測定することが可能となる。
【００５４】
（偏波角微調整部１３２）
次に、図３に示した制御部１３の偏波角微調整部１３２について詳細に説明する。図５は、偏波角微調整部１３２によるステップＳ４０２の処理を示すフローチャートである。
【００５５】
まず、偏波角微調整部１３２は、最大電力探索部１３１により探索された受信電力が最大となる受信アンテナ１１の方向（方位角θ1，仰角θ2，偏波角θ3）に対し、偏波角を微調整するために、偏波角θ3-nを設定する（ステップＳ５０１）。そして、偏波角微調整部１３２は、偏波角θ3-nを含む制御信号を方向調整部１４に出力する。これにより、方向調整部１４は、制御部１３から制御信号を入力し、制御信号に含まれる偏波角θ3-nに受信アンテナ１１を回転させる。
【００５６】
ｎは正の整数（ｎ＝１，２，・・・）である。最初の処理では、偏波角θ3-1＝θ3とし、例えば、後述するステップＳ５０７から移行する２番目の処理では、偏波角θ3-2＝θ3-1＋αとし、３番目の処理では、偏波角θ3-3＝θ3-1−αとし、その後の処理では、偏波角θ3-1＝θ3を中心としてαを単位にプラス側及びマイナス側に変化するように、偏波角θ3-nを設定する。αは、偏波角を微調整するために予め設定された角度である。
【００５７】
偏波角微調整部１３２は、偏波角θ3-nとした状態で、パン方向の方位角及びチルト方向の仰角を変化させ、受信電力が最大となる受信アンテナ１１の方向（方位角θ1，仰角θ2，偏波角θ3-n）を探索する（ステップＳ５０２）。尚、最初の処理では、偏波角θ3-1＝θ3であり、図４のステップＳ４０１にて受信電力が最大となる受信アンテナ１１の方向（方位角θ1，仰角θ2，偏波角θ3）が探索済みであるから、省略することができる。
【００５８】
偏波角微調整部１３２は、探索した受信アンテナ１１の方向の方位角θ1及び仰角θ2を含む制御信号を方向調整部１４に出力する。これにより、方向調整部１４は、制御部１３から制御信号を入力し、制御信号に含まれる方位角θ1及び仰角θ2に受信アンテナ１１を回転させる。
【００５９】
偏波角微調整部１３２は、パン方向の方位角を変化させるために、方位角θ1-pを設定する（ステップＳ５０３）。そして、偏波角微調整部１３２は、受信アンテナ１１の方位角をθ1-pに調整するために、方位角θ1-pを含む制御信号を方向調整部１４に出力する。
【００６０】
ｐは正の整数（ｎ＝１，２，・・・）である。最初の処理では、方位角θ1-1＝θ1（最大電力探索部１３１により探索された方向の方位角θ1）とし、例えば、後述するステップＳ５０５から移行する２番目の処理では、方位角θ1-2＝θ1-1＋βとし、３番目の処理では、方位角θ1-3＝θ1-1−βとし、その後の処理では、方位角θ1-1＝θ1を中心としてβを単位にプラス側及びマイナス側に変化するように、方位角θ1-pを設定する。βは、方位角を変化するために予め設定された角度である。
【００６１】
偏波角微調整部１３２は、受信アンテナ１１の方向が方位角θ1-p（ステップＳ５０３にて設定された方位角）、仰角θ2（ステップＳ５０２にて探索された方向の仰角）及び偏波角θ3-n（ステップＳ５０１にて設定された偏波角）の状態にて受信アンテナ１１が電波を受信した際の受信電力及びビット誤り率を、受信機１２から入力し、入力した受信電力及びビット誤り率を、受信アンテナ１１の方向（方位角θ1-p，仰角θ2，偏波角θ3-n）に対応させてメモリ１３４に格納する（ステップＳ５０４）。
【００６２】
図８は、偏波角微調整部１３２によるステップＳ５０４の処理にてメモリ１３４に格納されたデータを説明する図である。偏波角微調整部１３２によるステップＳ５０４の処理にてメモリ１３４に格納されたデータは、候補毎の仰角θ2、偏波角θ3-n及び複数の方位角θ1-pのそれぞれに対応する受信電力及びビット誤り率である。ステップＳ５０４により受信電力及びビット誤り率は、受信アンテナ１１の方向を示す仰角θ2、偏波角θ3-n及び方位角θ1-pに対応して格納される。
【００６３】
図５に戻って、偏波角微調整部１３２は、ステップＳ５０４にて受信機１２から入力しメモリ１３４に格納した受信電力と所定値とを比較し、受信電力が所定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ５０５）。偏波角微調整部１３２は、ステップＳ５０５において、受信電力が所定値以下でないと判定した場合（ステップＳ５０５：Ｎ）、ステップＳ５０３へ移行して新たな方位角θ1-pを設定する。
【００６４】
偏波角微調整部１３２は、ステップＳ５０５において、受信電力が所定値以下であると判定した場合（ステップＳ５０５：Ｙ）、ステップＳ５０３〜ステップＳ５０５の繰り返し処理にて、受信電力が最大の値から所定値まで低下したときの受信アンテナ１１の方向（方位角θ1-1,1-2,・・・，仰角θ2，偏波角θ3-n）を候補に設定する（ステップＳ５０６）。図８を参照して、例えば、ステップＳ５０６における最初の処理では候補１が設定され、２番目の処理では候補２が設定される。
【００６５】
図７は、各候補の受信電力及びビット誤り率の関係を示す特性図である。横軸は受信電力における相対電力レベルを示し、縦軸はビット誤り率を示す。ここでは、縦軸のビット誤り率の測定限界が１０−１０であり、それ以下については、誤りが観測できないものとして説明する。四角印の特性は例えば候補１を示し、菱形印の特性は例えば候補２を示す。それぞれの特性は、図８に示すように、パン方向の方位角θ1-1，θ1-2，・・・の変化に対応した相対電力レベル及びビット誤り率の関係を示している。ａは、候補１において、パン方向の方位角θ1-pを変化させたことに伴い、受信電力が最高の値から低下して特性が矢印の方向に変化し、図５のステップＳ５０５にて受信電力が所定値以下であると判定されたときの相対電力レベル及びビット誤り率を示す。ｂは、候補２において、同様に、図５のステップＳ５０５にて受信電力が所定値以下であると判定されたときの相対電力レベル及びビット誤り率を示す。
【００６６】
図５に戻って、偏波角微調整部１３２は、ステップＳ５０１〜ステップＳ５０６の処理回数が所定回数に達したか否かを判定し（ステップＳ５０７）、処理回数が所定回数に達していないと判定した場合（ステップＳ５０７：Ｎ）、ステップＳ５０１へ移行して新たな偏波角θ3-nを設定する。
【００６７】
偏波角微調整部１３２は、ステップＳ５０７において、処理回数が所定回数に達していると判定した場合（ステップＳ５０７：Ｙ）、ステップＳ５０６にて設定した各候補について、メモリ１３４から受信電力及びビット誤り率を読み出す（ステップＳ５０８）。
【００６８】
偏波角微調整部１３２は、各候補について、受信電力の低下量に対するビット誤り率の劣化量を算出する（ステップＳ５０９）。例えば、偏波角微調整部１３２は、受信電力の低下量に対するビット誤り率の劣化量として、相対電力レベルが−５のときのビット誤り率を設定する。相対電力レベルが−５のときのビット誤り率は、図５のステップＳ５０５にて受信電力が所定値以下であると判定されたときのビット誤り率に相当する。
【００６９】
偏波角微調整部１３２は、ステップＳ５０９にて算出した受信電力の低下量に対するビット誤り率の劣化量が最小となる候補を選定する（ステップＳ５１０）。図７の例では、候補１における相対電力レベル−５のときのビット誤り率は１．５×１０−４であり（ａの点を参照）、候補２における相対電力レベル−５のときのビット誤り率は５×１０−５であるから、候補２の方が受信電力の低下量に対するビット誤り率の劣化量は小さい。
【００７０】
偏波角微調整部１３２は、ステップＳ５１０にて選定した候補の偏波角をメモリ１３４から読み出し、読み出した偏波角を偏波角θ3bestとして特定する（ステップＳ５１１）。
【００７１】
このように、偏波角微調整部１３２は、偏波面の影響を最も受け易い偏波角θ3を微調整し、方位角θ1を、受信電力が最大の値から所定値に低下するまで変化させることで、受信電力の低下量に対するビット誤り率の劣化量を算出し、偏波角θ3を微調整した複数の候補のうち、受信電力の低下量に対するビット誤り率の劣化量が最小となる候補を選定して、その候補の偏波角θ3を偏波角θ3bestに特定するようにした。これにより、送信アンテナ２１から送信される垂直偏波を最適な方向で受信可能な受信アンテナ１１の偏波角θ3bestを特定することができる。
【００７２】
（チルト方向仰角微調整部１３３）
次に、図３に示した制御部１３のチルト方向仰角微調整部１３３について詳細に説明する。図６は、チルト方向仰角微調整部１３３によるステップＳ４０３の処理を示すフローチャートである。
【００７３】
まず、チルト方向仰角微調整部１３３は、受信アンテナ１１の仰角を微調整するために、仰角θ2-mを設定する（ステップＳ６０１）。そして、チルト方向仰角微調整部１３３は、仰角θ2-mを含む制御信号を方向調整部１４に出力する。これにより、方向調整部１４は、制御部１３から制御信号を入力し、制御信号に含まれる仰角θ2-mに受信アンテナ１１を回転させる。
【００７４】
ｍは正の整数（ｍ＝１，２，・・・）である。最初の処理では、仰角θ2-1＝θ2（最大電力探索部１３１により探索された方向の仰角θ2）とし、例えば、後述するステップＳ６０５から移行する２番目の処理では、仰角θ2-2＝θ2-1＋γとし、３番目の処理では、仰角θ2-3＝θ2-1−γとし、その後の処理では、仰角θ2-1＝θ2を中心としてγを単位にプラス側及びマイナス側に変化するように、仰角θ2-mを設定する。γは、仰角を微調整するために予め設定された角度である。
【００７５】
チルト方向仰角微調整部１３３は、仰角θ2-m及び偏波角θ3bestとした状態で、パン方向の方位角を変化させ、受信電力が最大となる受信アンテナ１１の方向（方位角θ1，仰角θ2-m，偏波角θ3best）を探索する（ステップＳ６０２）。尚、受信アンテナ１１は、図４のステップＳ４０２及び図５の処理により、偏波角θ3bestに調整されているものとする。また、最初の処理では、仰角θ2-1＝θ2であり、図４のステップＳ４０２及び図５のステップＳ５０２にて受信電力が最大となる受信アンテナ１１の方向（方位角θ1，仰角θ2，偏波角θ3best）が探索済みであるから、省略することができる。
【００７６】
チルト方向仰角微調整部１３３は、探索した受信アンテナ１１の方向の方位角θ1を含む制御信号を方向調整部１４に出力する。これにより、方向調整部１４は、制御部１３から制御信号を入力し、制御信号に含まれる方位角θ1に受信アンテナ１１を回転させる。
【００７７】
チルト方向仰角微調整部１３３は、パン方向の方位角を変化させるために、方位角θ1-pを設定する（ステップＳ６０３）。そして、チルト方向仰角微調整部１３３は、受信アンテナ１１の方位角をθ1-pに調整するために、方位角θ1-pを含む制御信号を方向調整部１４に出力する。ステップＳ６０３は、図５に示したステップＳ５０３と同様である。
【００７８】
チルト方向仰角微調整部１３３は、受信アンテナ１１の方向が方位角θ1-p（ステップＳ６０３にて設定された方位角）、偏波角θ3best（図４のステップＳ４０２及び図５にて特定された偏波角）及び仰角θ2-m（ステップＳ６０１にて設定された仰角）の状態にて受信アンテナ１１が電波を受信した際の受信電力及びビット誤り率を、受信機１２から入力し、入力した受信電力及びビット誤り率を、受信アンテナ１１の方向（方位角θ1-p，仰角θ2-m，偏波角θ3best）に対応させてメモリ１３４に格納する（ステップＳ６０４）。
【００７９】
図９は、チルト方向仰角微調整部１３３によるステップＳ６０４の処理にてメモリ１３４に格納されたデータを説明する図である。チルト方向仰角微調整部１３３によるステップＳ６０４の処理にてメモリ１３４に格納されたデータは、候補毎の偏波角θ3best、仰角θ2-m及び複数の方位角θ1-pのそれぞれに対応する受信電力及びビット誤り率である。ステップＳ６０４により、受信電力及びビット誤り率は、受信アンテナ１１の方向を示す偏波角θ3best、仰角θ2-m及び方位角θ1-pに対応して格納される。
【００８０】
図６に戻って、チルト方向仰角微調整部１３３は、ステップＳ６０４にて受信機１２から入力しメモリ１３４に格納した受信電力と所定値とを比較し、受信電力が所定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ６０５）。チルト方向仰角微調整部１３３は、ステップＳ６０５において、受信電力が所定値以下でないと判定した場合（ステップＳ６０５：Ｎ）、ステップＳ６０３へ移行して新たな方位角θ1-pを設定する。
【００８１】
チルト方向仰角微調整部１３３は、ステップＳ６０５において、受信電力が所定値以下であると判定した場合（ステップＳ６０５：Ｙ）、ステップＳ６０３〜ステップＳ６０５の繰り返し処理にて、受信電力が最大の値から所定値まで低下したときの受信アンテナ１１の方向（方位角θ1-1,1-2,・・・，仰角θ2-m，偏波角θ3best）を候補に設定する（ステップＳ６０６）。図９を参照して、例えば、ステップＳ６０６における最初の処理では候補１が設定され、２番目の処理では候補２が設定される。
【００８２】
図６に戻って、チルト方向仰角微調整部１３３は、ステップＳ６０１〜ステップＳ６０６の処理回数が所定回数に達したか否かを判定し（ステップＳ６０７）、処理回数が所定回数に達していないと判定した場合（ステップＳ６０７：Ｎ）、ステップＳ６０１へ移行して新たな仰角θ2-mを設定する。
【００８３】
チルト方向仰角微調整部１３３は、ステップＳ６０７において、処理回数が所定回数に達していると判定した場合（ステップＳ６０７：Ｙ）、ステップＳ６０６にて設定した各候補について、メモリ１３４から受信電力及びビット誤り率を読み出す（ステップＳ６０８）。
【００８４】
チルト方向仰角微調整部１３３は、各候補について、受信電力の低下量に対するビット誤り率の劣化量を算出する（ステップＳ６０９）。例えば、チルト方向仰角微調整部１３３は、偏波角微調整部１３２と同様に、受信電力の低下量に対するビット誤り率の劣化量として、相対電力レベルが−５のときのビット誤り率を設定する。
【００８５】
チルト方向仰角微調整部１３３は、ステップＳ６０９にて算出した受信電力の低下量に対するビット誤り率の劣化量が最小となる候補を選定する（ステップＳ６１０）。そして、チルト方向仰角微調整部１３３は、ステップＳ６１０にて選定した候補の仰角をメモリ１３４から読み出し、読み出した仰角を仰角θ2bestとして特定する（ステップＳ６１１）。
【００８６】
このように、チルト方向仰角微調整部１３３は、偏波面の影響を受ける仰角θ2を微調整し、方位角θ1を、受信電力が最大の値から所定値に低下するまで変化させることで、受信電力の低下量に対するビット誤り率の劣化量を算出し、仰角θ2を微調整した複数の候補のうち、受信電力の低下量に対するビット誤り率の劣化量が最小となる候補を選定して、その候補の仰角θ2を仰角θ2bestに特定するようにした。これにより、送信アンテナ２１から送信される垂直偏波を最適な方向で受信可能な受信アンテナ１１の仰角θ2bestを特定することができる。
【００８７】
以上のように、受信側に設けられた実施例１のアンテナ方向調整装置１によれば、制御部１３の最大電力探索部１３１は、偏波角を任意に設定した状態で、パン方向の方位角及びチルト方向の仰角を変化させ、受信電力が最大となる受信アンテナ１１の方向（方位角θ1，仰角θ2，偏波角θ3）を探索し、基準角度を求めるようにした。そして、偏波角微調整部１３２は、最大電力探索部１３１にて探索した方向（方位角θ1，仰角θ2，偏波角θ3）を基準として、偏波角を微調整し、パン方向の方位角を変化させ、ビット誤り率の劣化量が最小となる偏波角θ3bestを特定するようにした。そして、チルト方向仰角微調整部１３３は、偏波角微調整部１３２にて偏波角θ3bestを特定した際の受信電力が最大となる方向（方位角θ1，仰角θ2，偏波角θ3best）を基準として、チルト方向の仰角を微調整し、パン方向の方位角を変化させ、ビット誤り率の劣化量が最小となる仰角θ2bestを特定するようにした。
【００８８】
これにより、垂直偏波のみを用い、受信電力及びビット誤り率を検出することで、送信アンテナ２１から送信される垂直偏波を最適な方向で受信可能な受信アンテナ１１の方向（方位角θ1，仰角θ2best，偏波角θ3best）を求めることができ、受信側において、受信アンテナ１１の偏波面の傾きである偏波角θ3best及び仰角θ2bestを、簡易な手法にて測定することが可能となる。
【００８９】
〔実施例２〕
次に、実施例２のアンテナ方向調整装置について説明する。実施例２のアンテナ方向調整装置は、送信アンテナから垂直偏波を送信する際のその偏波面の傾きを測定する送信側の装置であり、受信側にて検出された受信電力及びビット誤り率を用いて、受信電力の低下量に対するビット誤り率の劣化量が最も小さくなる送信アンテナの角度を特定することにより、送信アンテナの偏波面（送信アンテナから送信される垂直偏波の偏波面）を受信アンテナの偏波面に合わせるものである。
【００９０】
図１０は、実施例２のアンテナ方向調整装置の構成を示すブロック図である。このアンテナ方向調整装置２は、送信アンテナ２１、送信機２２、制御部（測定部）２３及び方向調整部２４を備えている。以下、受信機１２に設置された受信アンテナ１１の方向は固定とし、当該受信アンテナ１１へ垂直偏波のみが送信される場合について説明する。
【００９１】
送信アンテナ２１は、送信機２２に設置されており、方向調整部２４によりその方向が調整される。送信機２２は、送信対象のデータを、垂直偏波を形成して送信アンテナ２１から送信する。送信アンテナ２１から送信された垂直偏波は、受信機１２に設置された受信アンテナ１１にて受信される。送信アンテナ２１の方向は、前述の受信アンテナ１１と同様に、方位角、仰角及び偏波角によって定められる。
【００９２】
制御部２３は、送信アンテナ２１の方向を調整するための角度を含む制御信号を方向調整部２４に出力する。また、制御信号に含まれる角度にて調整された送信アンテナ２１の方向にて電波が送信され、受信アンテナ１１にてその電波が受信され、受信機１２が受信電力及びビット誤り率を検出すると、制御部２３は、受信機１２により検出された受信電力及びビット誤り率を入力する。
【００９３】
例えば、制御部２３は、オペレータの操作に従って、受信機１２により検出された受信電力及びビット誤り率を入力する。尚、受信機１２は、検出した受信電力及びビット誤り率を記憶媒体に格納し、制御部２３は、オペレータの操作に従って、記憶媒体から受信電力及びビット誤り率を読み出して入力するようにしてもよい。また、受信側に設けられた図示しない送信機が、受信機１２により検出された受信電力及びビット誤り率を変調して電波にて送信し、送信側に設けられた図示しない受信機が、当該電波を受信して受信電力及びビット誤り率を復調し、制御部２３が、受信機により復調された受信電力及びビット誤り率を入力するようにしてもよい。
【００９４】
制御部２３は、前述の制御部１３と同様の処理を行う。制御部２３は、受信電力及びビット誤り率を入力することで、受信電力の低下量に対するビット誤り率の劣化量が最も小さい送信アンテナ２１の方向を特定し、垂直偏波の偏波面の傾きを測定する。送信アンテナ２１の回転軸及び角度については、図２に示した受信アンテナ１１の回転軸及び角度と同様である。尚、図２との違いは、原点に位置する送信アンテナ２１から送信される垂直偏波の電波が、原点からプラス方向に進行していることである。
【００９５】
制御部２３は、図３に示した制御部１３の構成と同様に、最大電力探索部１３１、偏波角微調整部１３２、チルト方向仰角微調整部１３３及びメモリ１３４を備えており、図４〜図６と同様の処理を行う。
【００９６】
方向調整部２４は、前述の方向調整部１４と同様の処理を行う。方向調整部２４は、制御部２３から制御信号を入力し、制御信号に含まれる角度に送信アンテナ２１を回転させることで、送信アンテナ２１の方向を調整する。
【００９７】
これにより、制御部２３は、チルト方向仰角微調整部１３３が仰角θ2bestを特定した際の受信電力が最大となる方向（方位角θ1，仰角θ2best，偏波角θ3best）における方位角θ1を含む制御信号、仰角θ2bestを含む制御信号、及び偏波角θ3bestを含む制御信号を方向調整部２４に出力することで、送信アンテナ２１を当該角度に調整させることができる。
【００９８】
したがって、チルト方向仰角微調整部１３３の処理にてビット誤り率の劣化量が最小となるＹＺ平面（送信アンテナ２１のパン方向の回転軸であるＺ軸を含むＹＺ平面）が、受信アンテナ１１の偏波面に対して直交する面であることを、送信側のアンテナ方向調整装置２において求めることができる。つまり、垂直偏波のみを用い、受信電力及びビット誤り率を検出することで、垂直偏波を受信する受信アンテナ１１に対応する送信アンテナ２１の最適な方向（方位角θ1，仰角θ2best，偏波角θ3best）を求めることができ、送信側において、垂直偏波の偏波面の傾きである偏波角θ3best及び仰角θ2bestを、簡易な手法にて測定することが可能となる。
【００９９】
以上のように、送信側に設けられた実施例２のアンテナ方向調整装置２によれば、制御部２３の最大電力探索部１３１は、偏波角を任意に設定した状態で、パン方向の方位角及びチルト方向の仰角を変化させ、受信側の受信電力が最大となる送信アンテナ２１の方向（方位角θ1，仰角θ2，偏波角θ3）を探索し、基準角度を求めるようにした。
【０１００】
これにより、偏波角微調整部１３２及びチルト方向仰角微調整部１３３は、最大電力探索部１３１が探索した送信アンテナ２１の方向（方位角θ1，仰角θ2，偏波角θ3）を基準として、偏波角及び仰角をそれぞれ微調整することができる。
【０１０１】
そして、制御部２３の偏波角微調整部１３２は、最大電力探索部１３１にて探索した方向（方位角θ1，仰角θ2，偏波角θ3）を基準として、偏波角を微調整し、パン方向の方位角を変化させ、ビット誤り率の劣化量が最小となる偏波角θ3bestを特定するようにした。
【０１０２】
これにより、受信アンテナ１１が受信する垂直偏波を最適な方向で送信可能な送信アンテナ２１の偏波角θ3bestを特定することができる。
【０１０３】
そして、制御部２３のチルト方向仰角微調整部１３３は、偏波角微調整部１３２にて偏波角θ3bestを特定した際の受信電力が最大となる方向（方位角θ1，仰角θ2，偏波角θ3best）を基準として、チルト方向の仰角を微調整し、パン方向の方位角を変化させ、ビット誤り率の劣化量が最小となる仰角θ2bestを特定するようにした。
【０１０４】
これにより、受信アンテナ１１が受信する垂直偏波を最適な方向で送信可能な送信アンテナ２１の仰角θ2bestを特定することができる。
【０１０５】
したがって、垂直偏波のみを用い、受信電力及びビット誤り率を検出することで、受信アンテナ１１が受信する垂直偏波を最適な方向で送信可能な送信アンテナ２１の方向（方位角θ1，仰角θ2best，偏波角θ3best）を求めることができ、送信側において、送信アンテナ２１の偏波面の傾きである偏波角θ3best及び仰角θ2bestを、簡易な手法にて測定することが可能となる。
【０１０６】
尚、実施例１，２では、受信アンテナ１１または送信アンテナ２１の傾き（具体的には、三脚等である方向調整部１４，２４の傾き）が偏波面の傾きとして測定されるが、伝送されている電波自体の偏波面は測定されない。この場合、受信アンテナ１１または送信アンテナ２１のいずれかに、電波自体の偏波面を外部から確認可能なアンテナ（例えば、標準ホーンアンテナ）を用いることにより、電波自体の偏波面の傾きを含む絶対的な偏波面の傾きを知ることができる。
【０１０７】
また、受信アンテナ１１または送信アンテナ２１の偏波面が導波管インターフェースの偏波面とほぼ一致している場合、垂直偏波においては、受信アンテナ１１等をパン方向に変化させても偏波面は回転せず、チルト方向の仰角の微調整が完了したときに、そのピーク近傍（特定されたチルト方向の仰角θ2bestの近傍）では偏波面はさほど回転しない。しかし、受信アンテナ１１または送信アンテナ２１の偏波面が導波管インターフェースの偏波面と相当にずれている場合、受信アンテナ１１等をパン方向及びチルト方向に変化させると、偏波面が回転してしまうことから、偏波面方向の偏波角の微調整及びチルト方向の仰角の微調整によって最適な角度を特定することが困難となる。受信アンテナ１１等の中で偏波面が回転している場合も、オペレータは、外部からそれを認識することができないことから、同様である。この場合、事前に、使用する受信アンテナ１１等の偏波面の傾きを認識することにより、これらの微調整を円滑に行うことができる。
【０１０８】
以上、実施例１，２を挙げて本発明を説明したが、本発明は前記実施例１，２に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。前記実施例１，２では、送信機２２に設置された送信アンテナ２１から垂直偏波のみが送信される場合について説明したが、本発明は、水平偏波のみが送信される場合、及び斜め偏波（例えば、４５度傾斜の偏波）のみが送信される場合も適用がある。要するに本発明は、直線偏波を用いる場合に適用がある。
【０１０９】
また、前記実施例１，２では、偏波角微調整部１３２は、図５に示したステップＳ５０８〜ステップＳ５１０において、所定回数分の候補の受信電力及びビット誤り率をメモリ１３４から読み出し、各候補についてビット誤り率の劣化量を算出し、その劣化量が最小となる候補を選定するようにした。これに対し、偏波角微調整部１３２は、ステップＳ５０６及びステップＳ５０８〜ステップＳ５１０の代わりに、２つの候補の劣化量を比較し、劣化量が小さい候補を絞り込むことで、劣化量が最小となる候補を選定するようにしてもよい。具体的には、偏波角微調整部１３２は、ステップＳ５０７の処理の前に、最初の処理にてメモリ１３４に格納した受信電力及びビット誤り率からビット誤り率の劣化量を算出し、２回目の処理にてメモリ１３４に格納した受信電力及びビット誤り率からビット誤り率の劣化量を算出し、両劣化量を比較し、小さい方を候補として設定する。そして、偏波角微調整部１３２は、次の処理にて算出した劣化量と、設定した候補の劣化量とを比較し、小さい方を候補に設定し、このような処理を所定回数分繰り返すことで、劣化量が最小となる候補を選定する。図６に示したチルト方向仰角微調整部１３３の処理についても同様である。
【０１１０】
また、前記実施例１，２では、偏波角微調整部１３２は、図５に示したステップＳ５０１〜ステップＳ５０６の処理を処理回数分繰り返すようにしたが、所定値以下の受信電力のときのビット誤り率が所定値以下である（所定の受信電力のときのビット誤り率が所定値まで小さくなった）と判定するまで繰り返すようにしてもよい。この場合、偏波角微調整部１３２は、ステップＳ５０７において、ステップＳ５０５における所定値以下の受信電力のときのビット誤り率と所定値とを比較し、ビット誤り率が所定値以下でないと判定した場合、ステップＳ５０１へ移行し、ビット誤り率が所定値以下であると判定した場合、ステップＳ５０８へ移行する。これにより、ビット誤り率が所定値以下となったときにステップＳ５０１〜ステップＳ５０６の処理を行う必要がないから、その処理回数を減らすことができ、処理負荷を低減することができる。図６に示したチルト方向仰角微調整部１３３の処理についても同様である。
【０１１１】
また、前記実施例１，２では、偏波角微調整部１３２は、図５に示したステップＳ５０９において、各候補について、受信電力の低下量に対するビット誤り率の劣化量として、相対電力レベルが−５のときのビット誤り率を抽出し（図７を参照）、ステップＳ５１０において、このビット誤り率が最小となる候補を選定するようにした。これに対し、偏波角微調整部１３２は、ステップＳ５０９において、各候補について、受信電力に対するビット誤り率の劣化量として、ビット誤り率が１０−５のときの相対電力レベルを抽出し（図７を参照）、ステップＳ５１０において、その相対電力レベルが最小となる（マイナスのレベルが最大となる）候補を選定するようにしてもよい。つまり、偏波角微調整部１３２は、受信電力に対するビット誤り率の劣化量が最小となる候補を選定する代わりに、ビット誤り率に対する受信電力が最小となる候補を選定するようにしてもよい。図６に示したチルト方向仰角微調整部１３３の処理についても同様である。
【０１１２】
また、実施例１，２では、偏波角微調整部１３２が、ＹＺ平面内の回転を行って偏波面方向の偏波角を微調整し、その後、チルト方向仰角微調整部１３３が、ＺＸ平面内の回転を行ってチルト方向の仰角を微調整するようにした。この場合、偏波角の方が仰角よりも、受信アンテナ１１の方向に対する偏波面の変化への影響が大きく、影響の大きい角度を先に微調整するから、一連の処理が繰り返される回数（図５のステップＳ５０７及び図６のステップＳ６０７に示す所定回数）を減らすことができると共に、偏波面の傾きを精度高く測定することができる。これに対し、微調整の順番を逆にしてもよい。具体的には、チルト方向仰角微調整部１３３が、ＺＸ平面内の回転を行ってチルト方向の仰角を微調整し、その後、偏波角微調整部１３２が、ＹＺ平面内の回転を行って偏波面方向の偏波角を微調整する。
【符号の説明】
【０１１３】
１，２  アンテナ方向調整装置
１１  受信アンテナ
１２  受信機
１３，２３  制御部
１４，２４  方向調整部
２１  送信アンテナ
２２  送信機
１３１  最大電力探索部
１３２  偏波角微調整部
１３３  チルト方向仰角微調整部
１３４  メモリ
【図１】
2015220735.tif 000003
【図２】
2015220735.tif 000004
【図３】
2015220735.tif 000005
【図４】
2015220735.tif 000006
【図５】
2015220735.tif 000007
【図６】
2015220735.tif 000008
【図７】
2015220735.tif 000009
【図８】
2015220735.tif 000010
【図９】
2015220735.tif 000011
【図１０】
2015220735.tif 000012