(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期バーストを受信する際に、同期信号の検出により同期を確立し、通信用チャネルを受信する際に、同期信号の検出により同期を維持する無線通信装置であって、
可変指向性アンテナと、
上記可変指向性アンテナの指向方向を所定の複数の方向のいずれかに変更する指向性制御手段とを備え、
上記指向性制御手段は、
上記同期バーストを受信する際に、上記同期信号の受信に要する最小時間以上の所定の時間間隔で、上記指向方向を間欠的に変更する、または無指向とし、
上記通信用チャネルを受信する際に、当該通信用チャネルの同期信号の一部の受信期間を含む所定の期間で、現在の指定方向を変更する
無線通信装置。
【請求項２】
上記指向性制御手段は、上記現在の指向方向を、当該現在の指向方向に隣接する所定数の方向に変更する
請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
上記指向性制御手段は、上記通信用チャネルの同期ワード検出動作のときに、上記同期バーストの未定義領域の受信期間で、上記指向方向を変更する
請求項１又は２記載の無線通信装置。
【請求項４】
上記所定の期間は、同期外れ条件の不成立に対応する所定数の同期信号の受信期間、又は当該受信期間を含み、且つ、上記同期外れ条件の成立とならない期間である
請求項１〜３のいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項５】
上記指向性制御手段は、上記現在の指向方向を変更した際に、当該変更後の指向方向における受信信号品質が良好である場合、上記変更後の指向方向を、上記変更した方向と同方向にある他の指向方向に変更し、上記受信信号品質が不良である場合、上記変更後の指向方向を、上記変更前の指向方向に戻して、上記変更した方向と逆方向にある他の指向方向に変更する
請求項１〜４のいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項６】
上記無線通信装置は、位置情報検出手段をさらに備え、
上記指向性制御手段は、上記指向方向を間欠的に変更する際に、上記位置情報検出手段により検出された自身の位置情報と、予め登録された通信相手の相手先の位置情報とに基づいて自身から相手先へ向かう相手先方向を決定し、当該決定した相手先方向に上記指向方向を変更する
請求項１〜５のいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項７】
上記無線通信装置は、時刻情報検出手段をさらに備え、
上記指向性制御手段は、上記時刻情報検出手段の時刻情報に基づいて、送信側と受信側との間の時刻の同期を確立し、上記同期バースト、上記通信用チャネルのいずれかを受信する可能性のあるタイミングを算出し、当該算出したタイミングに対応して、上記指定方向を変更する
請求項１〜６のいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項８】
同期バーストを受信する際に、同期信号の検出により同期を確立し、通信用チャネルを受信する際に、同期信号の検出により同期を維持する無線通信装置の無線通信方法であって、
上記無線通信装置は可変指向性アンテナを有し、
上記可変指向性アンテナの指向方向を所定の複数の方向のいずれかに変更する指向性制御ステップを備え、
上記指向性制御ステップは、
上記同期バーストを受信する際に、上記同期信号の受信に要する最小時間以上の所定の時間間隔で、上記指向方向を間欠的に変更する、または無指向とするステップと、
上記通信用チャネルを受信する際に、当該通信用チャネルの同期信号の一部の受信期間を含む所定の期間で、現在の指定方向を変更するステップとを含む
無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナの指向性を制御することが可能な無線通信装置および無線通信方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信技術の急速な発展により無線ＬＡＮ（Local Area Network）等の新たなサービス形態の出現や、無線通信機器の普及、利用者の増加等の理由から、電波利用状況が非常に逼迫した状態となっている。そのため、電波の有効利用の観点から、携帯電話・テレビ放送など様々な分野で、通信方式のデジタル化が進められている。
【０００３】
また、業務用無線として使用される簡易無線機の分野においても、デジタル通信方式への切り替えが行われようとしている。
【０００４】
たとえば、民需利用での業務用無線機のデジタル化は、大規模なところではタクシー無線（４００ＭＨｚ帯）のデジタル化が行われている。その他、電力事業者等もアナログの３７０ＭＨｚ帯を使用していたものは、周波数の再編により順次デジタル化され４００ＭＨｚ帯に移行している。
【０００５】
一方で、１５０ＭＨｚ帯は、現在、国の機関、防災、消防・救急、鉄道、電力、ガス、放送事業、船舶、テレメータ、簡易無線等で利用されており、新規の免許が下りないほど周波数の利用が混雑している。これらもデジタル化を行っていく予定になっている。
【０００６】
このような通信方式の移行に際し、無線機設備のスムーズな移行が行われるよう、従来方式のアナログ通信方式と新方式のデジタル通信方式の両方を備えたマルチモード無線機なども実用化されている（たとえば、特許文献１）。
【０００７】
ここで、デジタル化とこれに伴う狭帯域化によって、サービスエリアが狭くなってしまうと、狭くなった領域では、新たな基地局の増設が必要になり、コストの増大を招いてしまう。
【０００８】
そこで、電波の到達距離を延ばしてサービスエリアを広げる方法としては、たとえば、可変指向性アンテナ技術を用いることが可能である（たとえば、特許文献２、特許文献３を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１１−１０３５３８号
【特許文献２】特開２００４−１０１５２２号
【特許文献３】特開２００８−１９３６５５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した可変指向性アンテナ技術は、アダプティブアレーアンテナとして携帯電話基地局やＰＨＳ（Personal Handy-phone System）基地局など移動体通信分野で広く用いられている。
【００１１】
しかしながら、業務用無線の用途を考えると、より簡易な構成で指向性を実現できることが望ましい。
【００１２】
また、従来の可変指向性アンテナの他の用途としては、地上波デジタル放送への適用例や無線ＬＡＮへの適用を目指したものがあるが、放送では受信のみであり、無線ＬＡＮでは送信電力が著しく小さいなど、業務用無線とは要求される性能等が異なる。
【００１３】
特に、業務用の無線のように、送信側または受信側の少なくとも一方が移動中である可能性が高い状況において、ユーザからの指示に応じて、任意のタイミングで送受信を行う半二重通信の場合に、可変指向性アンテナをどのように制御することが望ましいかについては、必ずしも明らかではない。
【００１４】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、アンテナの指向性を制御して、通信可能なサービスエリアを増大させることが可能な無線通信装置および無線通信方法を提供することである。
【００１５】
また、この発明の他の目的は、通話やデータ通信を妨げることなく、無給電素子を用いた可変指向性アンテナの指向性を適切に制御して、同期を維持するとともに、信号断の発生を抑え、常時良好な受信信号品質を維持することが可能な無線通信装置および無線通信方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この発明のある局面に従うと、同期バーストを受信する際に、同期信号の検出により同期を確立し、通信用チャネルを受信する際に、同期信号の検出により同期を維持する無線通信装置であって、以下の構成を採用する。
【００１７】
即ち、上記無線通信装置は、可変指向性アンテナと、上記可変指向性アンテナの指向方向を所定の複数の方向のいずれかに変更する指向性制御手段とを備える。さらに、上記指向性制御手段は、上記同期バーストを受信する際に、上記同期信号の受信に要する最小時間以上の所定の時間間隔で、上記指向方向を間欠的に変更する。そして、上記指向性制御手段は、上記通信用チャネルを受信する際に、当該通信用チャネルの同期信号の一部の受信期間を含む所定の期間で、現在の指定方向を変更する。
【００１８】
好ましくは、上記指向性制御手段は、上記現在の指向方向を、当該現在の指向方向に隣接する所定数の方向に変更するよう構成できる。
【００１９】
好ましくは、上記指向性制御手段は、上記通信用チャネルの同期ワード検出動作のときに、上記同期バーストの未定義領域の受信期間で、上記指向方向を変更するよう構成できる。
【００２０】
好ましくは、上記所定の期間は、同期外れ条件の不成立に対応する所定数の同期信号の受信期間、又は当該受信期間を含み、且つ、上記同期外れ条件の成立とならない期間であるよう構成できる。
【００２１】
好ましくは、上記指向性制御手段は、上記現在の指向方向を変更した際に、当該変更後の指向方向における受信信号品質が良好である場合、上記変更後の指向方向を、上記変更した方向と同方向にある他の指向方向に変更し、上記受信信号品質が不良である場合、上記変更後の指向方向を、上記変更前の指向方向に戻して、上記変更した方向と逆方向にある他の指向方向に変更するよう構成できる。
【００２２】
好ましくは、上記無線通信装置は、位置情報検出手段をさらに備え、上記指向性制御手段は、上記指向方向を間欠的に変更する際に、上記位置情報検出手段により検出された自身の位置情報と、予め登録された通信相手の相手先の位置情報とに基づいて自身から相手先へ向かう相手先方向を決定し、当該決定した相手先方向に上記指向方向を変更するよう構成できる。
【００２３】
好ましくは、上記無線通信装置は、時刻情報検出手段をさらに備え、上記指向性制御手段は、上記時刻情報検出手段の時刻情報に基づいて、送信側と受信側との間の時刻の同期を確立し、上記同期バースト、上記通信用チャネルのいずれかを受信する可能性のあるタイミングを算出し、当該算出したタイミングに対応して、上記指定方向を変更するよう構成できる。
【００２４】
この発明の他の局面に従うと、同期バーストを受信する際に、同期信号の検出により同期を確立し、通信用チャネルを受信する際に、同期信号の検出により同期を維持する無線通信装置の無線通信方法であって、以下の構成を採用する。
【００２５】
即ち、上記無線通信装置は、可変指向性アンテナを有し、上記無線通信方法は上記可変指向性アンテナの指向方向を所定の複数の方向のいずれかに変更する指向性制御ステップを備える。さらに、上記指向性制御ステップは、上記同期バーストを受信する際に、上記同期信号の受信に要する最小時間以上の所定の時間間隔で、上記指向方向を間欠的に変更する、または無指向とするステップを含む。そして、上記通信用チャネルを受信する際に、当該通信用チャネルの同期信号の一部の受信期間を含む所定の期間で、現在の指定方向を変更するステップを含む。当該構成としても、上述した無線通信装置と同様の作用効果を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の無線通信装置および無線通信方法によれば、アンテナの指向性を制御して、通信可能なサービスエリアを増大させることが可能となる。
【００２７】
また、本発明の無線通信装置および無線通信方法によれば、通話やデータ通信を妨げることなく、無給電素子を用いた可変指向性アンテナの指向性を適切に制御して、同期を維持するとともに、信号断の発生を抑え、常時良好な受信信号品質を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の無線通信システム１０００の全体構成を説明するための概念図である。
【図２】無線通信装置２０００の構成を説明するためのブロック図である。
【図３】可変指向性アンテナ１００とその制御の構成を示すブロック図である。
【図４】アレーアンテナ装置１０２の縦断面図である。
【図５】可変指向性アンテナ１００´の外観を示す図である。
【図６】可変指向性アンテナ１００´の構成を模式的に示す図である。
【図７】デジタル簡易無線のフレーム構造を示す図である。
【図８】無線局間接続シーケンスを説明するための図である。
【図９】送信側の処理を説明するためのフローチャートである。
【図１０】受信側の処理を説明するためのフローチャートである。
【図１１】最小時間以上の所定の時間の例を示す図である。
【図１２】「指向性制御（１）」の処理における経過時間に対する指向性制御の例を示す図である。
【図１３】「指向性制御（１）」の処理における指向方向の例を示す図である。
【図１４】「指向性制御（２）」の処理における経過時間に対する指向性制御の例を示す図である。
【図１５】「指向性制御（３）」の処理における経過時間に対する指向性制御の例を示す図である。
【図１６】「指向性制御（３）」の処理における指向方向の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態の無線通信システムについて、図に従って説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素および処理工程は、同一または相当するものであり、必要でない場合は、その説明は繰り返さない。
【００３０】
図１は、本発明の無線通信システム１０００の全体構成を説明するための概念図である。
【００３１】
図１を参照して、移動局である無線通信装置２０００は、特に限定されないが、たとえば、車載の装置であり、基地局装置３０００と無線で交信する。
【００３２】
以下では、無線通信システム１０００の一例として、簡易無線システムにおける音声通話を例にとって説明する。ただし、本発明は、このような「簡易無線」に限定されるものではなく、より一般的に、移動局装置２０００と基地局装置３０００、または移動局同士の無線通信に適用可能であり、伝送される信号も、音声には必ずしも限定されず、他のデータの通信に対しても使用可能なものである。
【００３３】
図１に点線および一点鎖線で示すように、無線通信装置２０００および基地局装置３０００ともアンテナとして可変指向性アンテナを使用することで、通信可能な距離（サービスエリア）を大きくとることができる。
【００３４】
図２は、無線通信装置２０００の構成を説明するためのブロック図である。
【００３５】
なお、使用する指向性アンテナの構成が異なる以外は、基本的に、基地局装置３０００も同様の構成を有する。
【００３６】
無線通信装置２０００は、可変指向性アンテナ１００と、フロントエンドとして送受信信号の高周波信号処理をするためのＲＦ部２００と、デジタル信号処理を行うためのデジタル部３００とを備える。
【００３７】
ただし、無線通信装置２０００は、無指向性のダイバーシチアンテナ１１０も備えており、必要に応じて、可変指向性アンテナ側とで、ダイバーシチ制御を行う。
【００３８】
デジタル部３００では、マイク３５０からの音声信号がＡ／Ｄ変換器３４０によりデジタル信号に変換され、さらに、デジタル変換後の信号は、コーデック・データ編集部３２０により所定の方式で音声符号化される。さらに、音声符号化された後の信号に、変調部３２２により、送信のためのデジタル変調が実行される。
【００３９】
ここで、音声コーデックとしては、ＡＭＢＥ++（登録商標）、ＥＬ-ＣＥＬＰなどを使用可能であるが、他の方式でもよい。また、デジタル変調の方式としては、特に、限定されないが、たとえば、４値ＦＳＫ（frequency
shift keying）、π/4ＱＰＳＫ（quadrature phase shift keying）変調方式などを使用することが可能である。
【００４０】
ここで、たとえば、４値ＦＳＫを使用した場合は、この変調方式は、伝送容量が小さいものの増幅器の電力効率が良く、雑音に強い特性を持っているため、音声利用が中心のアナログ業務用無線機からの移行には適している、という特徴がある。
【００４１】
再び、図２を参照して、デジタル部３００は、後に説明するように、ＲＦ部２００において、変復調のための局部発振器である電圧制御発振器（ＶＣＯ：voltage controlled oscillator）２１６、２３８を制御するためのＰＬＬ（Phase-locked loop）回路２１４、２４０を制御したり、可変指向性アンテナの指向性制御のためのタイミングのトリガを与えたりするための制御部３０１を備える。
【００４２】
ＲＦ部２００では、Ｄ／Ａ変換器２１０が変調部３２２からの信号をアナログ信号に変換する。アナログ変換された信号は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ：Low-pass filter）２１２を通過し、乗算器２２０によりＶＣＯ２１６からローパスフィルタ２１８を経た局部発振波と乗算されてアップコンバートされる。アップコンバートされた信号は、電力増幅器２２２で増幅されて、ローパスフィルタ２２４を通過後、送話モードとなっているスイッチ２０２を経て、可変指向性アンテナ１００から送出される。
【００４３】
なお、図２においては、送信側で、乗算器２２０を１個であり信号系統は１つであるものとして記載しているが、信号は、Ｉ相およびＱ相の信号を含み、それぞれについて独立に変調する構成であってよい。受信側についても同様である。
【００４４】
また、受話モードでは、可変指向性アンテナ１００で受信された信号は、スイッチ２０２を介して、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ：Band-pass filter）２３０を通過後に、低雑音増幅器２３２で増幅された後、乗算器２３６によりＶＣＯ２３８からローパスフィルタ２３４を経た局部発振波と乗算されてダウンコンバートされる。ダウンコンバートされた信号は、バンドパスフィルタ２４２を経て、Ａ／Ｄ変換器２４４でデジタル信号に変換される。
【００４５】
一方、ダイバーシチアンテナ１１０で受信した信号は、バンドパスフィルタ２５０を通過後に、低雑音増幅器２５２で増幅された後、乗算器２５６によりＶＣＯ２３８からローパスフィルタ２５４を経た局部発振波と乗算されてダウンコンバートされる。ダウンコンバートされた信号は、バンドパスフィルタ２５８を経て、Ａ／Ｄ変換器２６０でデジタル信号に変換される。
【００４６】
ところで、Ａ／Ｄ変換器２４４でデジタル信号に変換された信号は、復調部３３０でデジタル復調された後、ダイバーシチ制御部３３４において、必要に応じて、アンテナ１１０側からの信号との間でダイバーシチ制御される。そして、ダイバーシチ制御された後の信号は、コーデック・データ編集部３３６により所定の方式で音声復号化されて、Ｄ／Ａ変換器３４６によりアナログ信号に変換されて、スピーカ３５４から出力される。
【００４７】
なお、図２においては、ダイバーシチ制御として選択ダイバーシチによる復調後の制御を行うとして記載しているが、最大比合成などの復調前の信号によるダイバーシチ制御を行う構成であってよい。
【００４８】
さらに、デジタル部３００は、制御部３０１からのタイミングのトリガに基づき、可変指向性アンテナ１００の指向性を制御する可変指向性アンテナ制御部３１０を含み、可変指向性アンテナ制御部３１０からの制御信号は、Ｄ／Ａ変換器２７０によりアナログ信号に変換されて、可変指向性アンテナ１００に与えられる。
【００４９】
制御部３０１は、さらに、ユーザの指示により生成される表示操作部３５２からの信号をドライバ３４４を介して受け取り、送話モードと受話モードの切り替えの制御を行ったり、あるいは、受信や送信の状況（周波数、通話チャネル、信号強度、受話モード、送話モードの別など）を、ドライバ３４４を介して表示操作部３５２に表示したりする。
【００５０】
また、制御部３０１は、ＧＰＳ３６０が搭載されている場合は、ＧＰＳ３６０からの信号に基づいて、現在地の情報を表示操作部３５２に表示する。さらに、後に説明するように、制御部３０１は、ＧＰＳ３６０からの自身の位置情報と予め記憶されている基地局の位置情報との比較に基づいて、可変指向性アンテナ１００の指向性（指向方向、指向方角）を制御するための情報を可変指向性アンテナ制御部３１０に与えてもよい。また、制御部３０１は、ＧＰＳ３６０からの時刻（情報）に、無線通信装置２０００のタイマ３６２の時刻を同期させるとともに、当該タイマ３６２の所定の時刻により、データの送信タイミングをコーデック・データ編集部３２０で制御すると同時に可変指向性アンテナ１００の指向性制御のタイミングを指示するための信号を可変指向性アンテナ制御部３１０に与えてもよい。
【００５１】
なお、デジタル部３００の構成のうち、点線で囲んだ領域は、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）３０２で構成されている。したがって、デジタル部３００は、ドライバ３４２を介して与えられる外部データや、ドライバ３４８を介して与えられる外部データにより、コーデック・データ編集部３２０や、コーデック・データ編集部３３６の情報を書き換えることで、使用される音声コーデックの種類や圧縮モードを変更することが可能である。さらに、ＦＰＧＡで構成されることにより、デジタル変復調の方式自体もプログラミングにより変更することも可能である。
【００５２】
図３は、可変指向性アンテナ１００とその制御の構成を示すブロック図である。
【００５３】
なお、図３においては、説明の簡単のために、受信の際の構成のみを示している。
【００５４】
以下では、この可変指向性アンテナ１００を用いた電波到来方向探知方法について簡単に説明する。
【００５５】
このような電波到来方向の探知の方法については、たとえば、特開２００４−１０１５２２号に開示されている。
【００５６】
可変指向性アンテナ１００は、図３に示すように、１つの励振素子Ａ０と、６個の非励振素子Ａ１〜Ａ６とが設けられるアレーアンテナ装置１０２を含む。このような可変指向性アンテナ１００により電波の到来方向の探知では、無線受信部１０と、可変指向性アンテナ制御部３１０とを備える。無線受信部１０は、図２の構成のうち、主要部のみを抜き出して示す。
【００５７】
可変指向性アンテナ制御部３１０は、互いに異なる各可変リアクタンス素子１２−１〜１２−６のリアクタンス値の組をそれぞれ設定したときに、アレーアンテナ装置１００によって受信される各受信信号ｙ（ｔ）を検出し、リアクタンス値の組を順次切り替えて最大の受信信号強度が得られるアンテナの指向方向を探索する。あるいは、所定の演算によりアレーアンテナ装置１０２によって受信された受信信号の到来角を計算する。
【００５８】
このような所定の演算としては、特に限定されないが、たとえば、可変指向性アンテナ制御部３１０は、各受信信号に基づく相関行列Ｒｙｙを計算し、計算された相関行列Ｒｙｙを固有値分解して相関行列Ｒｙｙの固有ベクトルを計算する。そして、可変指向性アンテナ制御部３１０は、計算された固有ベクトルに基づいて、公知のＭＵＳＩＣ（MUltiple SIgnal Classification）法を用いてＭＵＳＩＣスペクトラムを計算し、計算されたＭＵＳＩＣスペクトラムに基づいて、アレーアンテナ装置１０２によって受信された受信信号の到来角を計算する。
【００５９】
図３において、アレーアンテナ装置１００は、円盤状の接地導体１１上に設けられた棒状の励振素子Ａ０及び非励振素子Ａ１〜Ａ６から構成され、励振素子Ａ０は、半径ｒの円周上に設けられた６本の非励振素子Ａ１〜Ａ６によって囲まれるように配置されている。つまり、励振素子Ａ０を中心として、半径ｒの円周上に６本の非励振素子Ａ１〜Ａ６が配置されている。ここで、各非励振素子Ａ１〜Ａ６は、上記半径ｒの円周上に互いに等間隔を保って設けられると好ましい。
【００６０】
なお、励振素子Ａ０は、送受信において給電されている給電素子であり、非励振素子Ａ１〜Ａ６は、給電されない無給電素子である。
【００６１】
また、各励振素子Ａ０及び非励振素子Ａ１〜Ａ６の長さは、所望波の波長λを用いて、たとえば、約λ／４になるように構成され、また、上記半径ｒは、たとえばλ／５になるように構成される。励振素子Ａ０の給電点は、同軸ケーブル５を介して無線受信機１０の低雑音増幅器（ＬＮＡ：Low Noise Amplifier）２３２に接続される。また、非励振素子Ａ１〜Ａ６は、それぞれ可変リアクタンス素子１２−１〜１２−６に接続され、これら可変リアクタンス素子１２−１〜１２−６のリアクタンス値は、可変指向性アンテナ制御部３１０からのリアクタンス値信号によって設定される。
【００６２】
なお、このような可変リアクタンス素子に代えて、複数個のリアクタンス値の異なる固定リアクタンス素子を設け、これらと非励振素子との接続をリアクタンス値信号によって切り替えて、非励振素子Ａ１〜Ａ６につながるリアクタンス値を変更する構成とすることも可能である。
【００６３】
また、上述した可変指向性アンテナは、可変リアクタンス素子として可変容量コンデンサ、例えば、端子に加える直流電圧に応じて静電容量（キャパシタンス）が変化するバリキャップを採用し、リアクタンス値を変更する構成とすることも可能である。ここで、上記可変容量コンデンサを採用した場合には、上記静電容量の増減を制御することで、リアクタンス値を変更する。即ち、非励振素子Ａ１〜Ａ６の物理長を励振素子Ａ０の物理長よりも予め少し長く設計しておき、上記静電容量を減少した際に、全体としてインダクタンス性（Ｌ性）を有し、上記静電容量を増加した際に、全体としてキャパシタンス性（Ｃ性）を有する構成とする。これにより、上記静電容量の増減を制御することで、リアクタンス値を変更することが可能となる。
【００６４】
また、上述した可変指向性アンテナは、固定リアクタンス素子を採用し、当該固定リアクタンス素子の非励振素子Ａ１〜Ａ６に対する電気的接続の切り替え制御により、リアクタンス値を変更する構成とすることも可能である。ここで、上記固定リアクタンス素子を採用する場合には、例えば、上記非励振素子Ａ１〜Ａ６と上記固定リアクタンス素子との間に電気的接続を切り替える電子スイッチを設けることで、リアクタンス値を変更する。即ち、非励振素子Ａ１〜Ａ６の物理長を励振素子Ａ０の物理長よりも予め少し長く設計しておき、上記電子スイッチが、上記非励振素子Ａ１〜Ａ６を接地導体１１に対して高周波的に接地した場合には、全体としてインダクタンス性（Ｌ性）を有する回路とする。一方、上記電子スイッチが、上記非励振素子Ａ１〜Ａ６を、キャパシタンス性（Ｃ性）を生じさせるコンデンサに電気的に接続した場合には、当該コンデンサのもう一方を接地導体１１に電気的に接地させておき、全体としてキャパシタンス性（Ｃ性）を有する回路とする。これにより、上記電子スイッチの電気的接続の切り替えを制御することで、リアクタンス値を変更する。
【００６５】
図４は、アレーアンテナ装置１０２の縦断面図である。
【００６６】
励振素子Ａ０は、接地導体１１と電気的に絶縁され、各非励振素子Ａ１〜Ａ６は、可変リアクタンス素子１２−１〜１２−６を介して、接地導体１１に対して高周波的に接地される。
【００６７】
可変リアクタンス素子１２−１〜１２−６の動作を説明する。たとえば、励振素子Ａ０と非励振素子Ａ１〜Ａ６の長手方向の長さが実質的に同一であるとき、たとえば、可変リアクタンス素子１２−１がインダクタンス性（Ｌ性）を有するときは、可変リアクタンス素子１２−１は延長コイルとなり、非励振素子Ａ１〜Ａ６の電気長が励振素子Ａ０に比較して長くなり、反射器として働く。一方、たとえば、可変リアクタンス素子１２−１がキャパシタンス性（Ｃ性）を有するときは、可変リアクタンス素子１２−１は短縮コンデンサとなり、非励振素子Ａ１の電気長が励振素子Ａ０に比較して短くなり、導波器として働く。また、他の可変リアクタンス素子１２−２〜１２−６に接続された非励振素子Ａ２〜Ａ６についても
同様に動作する。
【００６８】
従って、図３のアレーアンテナ装置１０２において、各非励振素子Ａ１〜Ａ６に接続された可変リアクタンス素子１２−１〜１２−６のリアクタンス値を変化させることにより、アレーアンテナ装置１０２の平面指向性特性を変化させることができる。
【００６９】
図５は、可変指向性アンテナ１００´の外観を示す図である。
【００７０】
可変指向性アンテナ１００´は、「低姿勢型アンテナ」であって、より特定的には「逆Ｆ低背高型アンテナ」と呼ばれる構成を有しており、移動局において、可変指向性アンテナ１００として使用される。
【００７１】
なお、このような「低姿勢アンテナ」については、たとえば、特開２００８−１９３６５５号に開示されている。
【００７２】
可変指向性アンテナ１００´は金属板（地板）１１５上に、給電素子１１１、１１２、無給電素子１１３、１１４を配置した構成である。
【００７３】
地板１１５内のＸＹ直交座標系において、給電素子１１１、１１２は、送信または受信周波数の空間波長をλとすると、Ｙ軸上の原点からそれぞれ正方向、負方向にλ／８離れた位置に配置され、無給電素子１１３、１１４は、Ｘ軸上の原点からそれぞれ正方向、負方向にλ／８離れた位置に配置されている。たとえば、使用周波数を１５０ＭＨｚとすれば、給電素子１１１、１１２間の距離はλ／４の５０ｃｍとなる。なお、図５では、給電素子１１１、１１２、無給電素子１１３、１１４の何れも外形寸法が同一の逆Ｆ型アンテナ構造のものを使用している。
【００７４】
図６は、可変指向性アンテナ１００´の構成を模式的に示す図である。
【００７５】
図６に示すように、無給電素子１１３と１１４とには、図４のアレーアンテナ装置１０２と同様に、可変リアクタンス素子１４−１〜１４−６のリアクタンス値を変化させることにより、可変指向性アンテナ１００´の平面指向性特性を変化させることができる。
【００７６】
なお、ここでも、このような可変リアクタンス素子に代えて、複数個のリアクタンス値の異なる固定リアクタンス素子を設け、これらを切り替えて、無給電素子１１３、１１４につながるリアクタンス値を変更する構成とすることも可能である。
【００７７】
さて、本実施の形態では、無線通信装置２０００（または基地局装置３０００）においては、デジタル移動通信システムで、上述した無給電素子を用いた可変指向性アンテナにより通信可能な範囲を拡張することを目的としている。
【００７８】
この目的を達成するためには、受信指向性制御手法として、たとえば、上記可変指向性アンテナの指定方向を全方向について探索して受信信号品質が最良の方向を選択する方法や現在の指向方向から異なる指定方向に指向性を変更（変化）させて受信信号品質が良い方向を選択する方法が考えられる。
【００７９】
一方、上述した方法を採用する場合、上記無給電素子を用いた可変指向性アンテナの指向性を実際に変更させないと、当該指向性の変更に伴う受信信号品質の良否の判定ができないことから、当該指向性の変更により、一時的ではあるが、現在の受信状態より受信状況が悪い状態になる可能性がある。
【００８０】
特に、デジタル移動通信システムにおいて、受信信号が弱い状態で、現在の受信状態が、正常に受信信号を受信できる最低限の状態である受信限界に近い状態では、上述した方法を採用すると、上記指向性変更に基づく探索動作により、受信信号が途切れる信号断が生じ、当該信号断により受信信号品質が劣化し、通信結果が不良となる場合がある。
【００８１】
そこで、以下に説明するように、本実施の形態の無線通信装置２０００（または基地局装置３０００）においては、上述した受信信号品質の劣化を抑えつつ、常時良好な受信信号品質を維持できる指向性制御方法を提供する。その結果、上記可変指向性アンテナにより通信可能な範囲を拡張するのである。
【００８２】
まず、このような指向性制御方法を説明するための前提として、簡易無線装置における通信データのフレーム構造について説明する。
【００８３】
デジタル通信では、多くの場合、フレーム構造が採用されており、たとえば、デジタル簡易無線（ARIB STD-T98）では、４０ｍｓｅｃ（ミリ秒）や８０ｍｓｅｃのフレーム構造のものが規定されている。
【００８４】
図７は、このようなデジタル簡易無線のフレーム構造を示す図である。
【００８５】
なお、このような構成については、社団法人電波産業会が発行している「ARIB STD-T98  デジタル簡易無線局の無線設備  標準規格」に開示がある。図７のフレーム構成中の数字は、当該領域のビット数を示す。
【００８６】
図７（ａ）は、通信用チャネル(ＳＣ)の構成を示す。
【００８７】
通信用チャネル（ＳＣ：Service Channel）は、全体のビット数が３８４ビットであり、その信号フォーマット（ビット配列）は、同期ワード（ＳＷ）、無線情報チャネル(ＲＩＣＨ)、低速付随制御チャネル（ＳＡＣＣＨ）、トラヒックチャネル（ＴＣＨ１／２）の順番で構成されている。なお、この例では、無線チャネルのフレーム長（フレームサイズ）は、時間に換算して、８０ｍｓｅｃである。
【００８８】
ここで、同期ワード（ＳＷ:Sync Word）は、２０ビットで構成されており、所定のビットパターンを有する。
【００８９】
また、無線情報チャネル(ＲＩＣＨ：Radio Information Channel)は、全ての無線チャネル上に配置され、無線チャネル構造、動作モード、通信モード等のチャネル情報を転送するために使用される。
【００９０】
低速付随制御チャネル(ＳＡＣＣＨ：Slow Associated Control Channel)は、ポイント−ポイント又はポイント−マルチポイントの双方向チャネルであり、トラヒックチャネルに常時付随してシグナリング情報のデータ転送を低速で行う。
【００９１】
トラヒックチャネル(ＴＣＨ：Traffic Channel)とは、ユーザ情報を転送する、ポイント−ポイント又はポイント−マルチポイントの双方向チャネルであり、音声情報やテキストデータ等の転送に用いられる。
【００９２】
図７（ｂ）は、同期バースト（ＳＢ０）の構成を示す。
【００９３】
後に説明するように、同期バースト（ＳＢ０:Synchronous Burst 0）は、上述した通信用チャネルで、同期確立するために送信する信号である。
【００９４】
同期バースト（ＳＢ０）は、全体のビットが３８４ビットであり、その信号フォーマットは、プリアンブル（Ｐ:Preamble）、同期ワード（ＳＷ）、無線情報チャネル(ＲＩＣＨ)、低速付随制御チャネル（ＳＡＣＣＨ）、パラメータ情報チャネル（ＰＩＣＨ）、未定義領域の順番で構成されている。なお、同期ワード（ＳＷ）、無線情報チャネル(ＲＩＣＨ)、低速付随制御チャネル（ＳＡＣＣＨ）は、通信用チャネルと同様である。
【００９５】
ここで、プリアンブル（Ｐ）は、同期バースト（ＳＢ０）の送出に先立って送られるデータであり、所定のビットパターンを有する。ただし、同期バースト（ＳＢ０）が複数回送信（連送）される場合、２回目以降の同期バースト（ＳＢ０）には、プリアンブル（Ｐ）は付加されない。なお、プリアンブル（Ｐ）の一部、たとえば、プリアンブル（Ｐ）の後半の１８ビットを同期ワードとして使用する場合もある。
【００９６】
また、パラメータ情報チャネル(ＰＩＣＨ：Parameter Information Channel)は、ポイント−ポイント又はポイント−マルチポイントの単信通信チャネルであり、同期バーストに付随して、ユーザ固有の情報等が転送される。また、パラメータ情報チャネル（ＰＩＣＨ:Call
Sign Memory）には、無線局に免許されている呼出名称の内容を示す呼出名称(ＣＳＭ)が含まれる。
【００９７】
また、未定義領域（未定義部分）は、全体のビット数が１４４ビットであり、何ら定義されたデータが無い領域である。
【００９８】
なお、本発明の実施形態では、上述した通信用チャネル（ＳＣ）のフレーム構造と同期バースト（ＳＢ０）のフレーム構造とを例に説明するが、本発明の目的を阻害しない限り、これらのフレーム構造に限定する必要は無く、適宜設計変更される。たとえば、上記プリアンブル（Ｐ）と上記同期ワード（ＳＷ）との間に、無線情報チャネル（ＲＩＣＨ）が存在する同期バースト（ＳＢ０）のフレーム構造でも構わない。
【００９９】
次に、上述した簡易無線装置における無線局間の接続シーケンスを説明する。
【０１００】
図８は、無線局間接続シーケンスを説明するための図である。
【０１０１】
まず、ユーザからの送話指示がＯＮとなり、送信側の無線局ｂが発呼すると、無線局ｂから同期バースト（ＳＢ０）が所定回数だけ、受信側の無線局ａに送出される。そして通信用チャネル（ＳＣ）へ移行し、通信用チャネル（ＳＣ）の送信が実行される。
【０１０２】
たとえば、受信側の無線局ａが、Ｎ１回連続して上記同期バースト（ＳＢ０）の同期ワード（ＳＷ）が受信できた時には、同期が確立する。また、たとえば、受信側の無線局ａがＮ２回連続して上記同期バースト（ＳＢ０）の同期ワード（ＳＷ）が受信できた時には、同期が確立する。同期が確立されると、受信側の無線局ａは同期補捉から通信用チャネル（ＳＣ）への移行し、通信用チャネル（ＳＣ）の受信が実行される。
【０１０３】
一方、通信用チャネル（ＳＣ）での同期確立条件は、たとえば、受信側の無線局ａがＮ３回連続して同期ワード（ＳＷ）が受信できた場合とされる。
【０１０４】
ここで、通信用チャネル（ＳＣ）の受信中において、たとえば、Ｎ４回連続して通信用チャネル（ＳＣ）の同期ワード（ＳＷ）が不検出となると、受信側の無線局ａで、同期外れと判定される。「同期外れ」と判定された時には、さらに、受信側の無線局ａが、予め設定された一定期間内に、再度、通信用チャネル（ＳＣ）を受信し、当該通信用チャネル（ＳＣ）の同期ワード（ＳＷ）が検出できた場合は、同期外れの状態から通信用チャネル（ＳＣ）の受信中の状態へ遷移する。一方、一定期間内に、受信側の無線局ａが、通信用チャネル（ＳＣ）の同期ワード（ＳＷ）を検出できなかった場合は、最初に戻って、同期バースト（ＳＢ０)受信待ち状態へ遷移する。
【０１０５】
なお、上述した同期確立条件、同期外れ条件は一例であり、本発明の目的を阻害しない限り、上記同期ワード（ＳＷ）の検出回数などは、適宜設計変更される。
【０１０６】
さらに、送信側の処理と受信側の処理を具体的に説明する。
【０１０７】
図９は、送信側の処理を説明するためのフローチャートである。
【０１０８】
無線通信装置２０００または基地局装置３０００とも同様の動作であるので、以下では、無線通信装置２０００の動作として説明する。
【０１０９】
まず、送信時には、電源投入後、扱い者からの手動を基本とする切替指示により、必要に応じて、所定の確認動作（キャリアセンス）を行い、図９に示す動作に入る（Ｓ１００）。なお、キャリアセンスは、フレーム信号を送信する前に電波状況を確認し、他者が通信していれば、一定期間待ってから通信する確認動作である。
【０１１０】
次に、無線通信装置２０００は、同期捕捉のために、同期バースト（ＳＢ０）又は通信用チャネル（ＳＣ）の同期ワード（ＳＷ）を検出する状態となる（アイドル状態）（Ｓ１０２）。
【０１１１】
続いて、無線通信装置２０００は、発呼要求に対応するプレス要求（プレスＯＮ）があるか否かを判定し（Ｓ１０４）、扱い者の“プレスＯＮ”の操作により、発呼要求がある場合（Ｓ１０４でＹ）、同期ワード（ＳＷ）の検出動作を停止し、同期バースト（ＳＢ０）を送出する（Ｓ１０６）。
【０１１２】
さらに、無線通信装置２０００は、予め設定された規定回数の同期バースト（ＳＢ０）の送信が終了したら（Ｓ１０８でＹ）、通信用チャネル（ＳＣ）を送信する（Ｓ１１０）。
【０１１３】
そして、無線通信装置２０００は、扱い者の“プレスＯＦＦ”の操作により（Ｓ１１２でＹ）、通信用チャネル（ＳＣ）の送信を停止し、終話信号を送信する（Ｓ１１４）。
【０１１４】
無線通信装置２０００は、予め設定された規定回数の終話信号の送信が終了したら（Ｓ１１６でＹ）、アイドル状態に戻る（Ｓ１０４）。
【０１１５】
図１０は、受信側の処理を説明するためのフローチャートである。
【０１１６】
ここでも、無線通信装置２０００または基地局装置３０００とも同様の動作であるので、以下では、無線通信装置２０００の動作として説明する。
【０１１７】
まず、無線通信装置２０００は、電源投入後、扱い者からの手動を基本とする切替指示により、図１０の動作に入る（Ｓ２００）。
【０１１８】
次に、無線通信装置２０００は、送出される同期バースト（ＳＢ０）の同期ワード（ＳＷ）の検出を行う（Ｓ２０２）。このとき、併せて、可変指向性アンテナ制御部３１０は、後に説明する「指向性制御（１）」の処理により、指向性制御を行う。
【０１１９】
ここで、無線通信装置２０００は、プリアンブル（Ｐ）または同期ワード（ＳＷ）が検出された場合は（Ｓ２０４でＹ）、同期バースト（ＳＢ０）の同期確立動作に入り（Ｓ２０６）、同期確立条件が満たされると（Ｓ２０８でＹ）、通信用チャネル（ＳＣ）の同期ワード（ＳＷ）検出動作に入る（Ｓ２１０）。このとき、併せて、可変指向性アンテナ制御部３１０は、後に説明する「指向性制御（２）」の処理により、指向性制御を行う。
【０１２０】
一方、無線通信装置２０００は、同期が確立できない場合は（Ｓ２０４でＮ）、Ｓ２０２へ戻って、同期バースト（ＳＢ０）の捕捉動作を繰り返す。なお、ここまでアイドル状態である。
【０１２１】
また、無線通信装置２０００は、プリアンブル（Ｐ）または同期ワード（ＳＷ）が検出されない場合は（Ｓ２０４でＮ）、通信用チャネル（ＳＣ）の同期ワード（ＳＷ）検出動作に入る（Ｓ２１０）。ここでも、上記「指向性制御（２）」の処理により、指向性制御を行う。
【０１２２】
ところで、Ｓ２１０において、無線通信装置２０００は、通信用チャネル（ＳＣ）の同期ワード（ＳＷ）検出を行い（Ｓ２１０）、同期ワード（ＳＷ）が検出された場合は（Ｓ２１２でＹ）、通信用チャネル（ＳＣ）の受信を行う（Ｓ２１４）。このとき、併せて、可変指向性アンテナ制御部３１０は、後に説明する「指向性制御（３）」の処理により、指向性制御を行う。
【０１２３】
一方、Ｓ２１２において、無線通信装置２０００は、同期ワード（ＳＷ）が検出不能の場合（Ｓ２１２でＮ）、Ｓ２０２へ移行し、アイドル状態に戻る（Ｓ２０２）。
【０１２４】
さて、Ｓ２１６において、無線通信装置２０００は、通信用チャネル（ＳＣ）の受信中に、終話信号を受信した場合には（Ｓ２１６でＹ）、アイドル状態に戻る（Ｓ２０４）。
【０１２５】
一方、Ｓ２１６において、無線通信装置２０００は、通信用チャネル（ＳＣ）の受信中に、終話信号を受信せず（Ｓ２１６でＮ）、さらに、同期外れが検出されない限り（Ｓ２１８でＮ）、Ｓ２１４へ移行して、通信用チャネル（ＳＣ）の受信を継続する（Ｓ２１４）。
【０１２６】
これに対して、Ｓ２１８において、同期外れが検出された場合（Ｓ２１８でＹ）、タイマを起動して、同期外れが検出された時点からの経過時間を計時する（Ｓ２２０）。そして、無線通信装置２０００は、タイマによる経過時間が予め設定された所定時間を超過して、タイムアウトとなった場合（Ｓ２２２でＹ）、Ｓ２０２へ移行して、アイドル状態に戻ることになる（Ｓ２０２）。
【０１２７】
一方、タイムアウト前に、同期外れの状態から同期確立の状態となり、同期が回復すれば（Ｓ２２２でＮ）、無線通信装置２０００は、Ｓ２１４に戻って、通信用チャネル（ＳＣ）の受信を継続（再開）する（Ｓ２１４）。
【０１２８】
次に、上述した目的を達成するための本発明の実施形態に係る指向性制御（１）〜（３）について、さらに、具体的に説明する。
【０１２９】
［指向性制御（１）］
【０１３０】
図１１は、最小時間以上の所定の時間の例を示す図である。また、図１２は、「指向性制御（１）」の処理における経過時間に対する指向性制御の例を示す図である。また、図１３は、「指向性制御（１）」の処理における指向方向の例を示す図である。
【０１３１】
「指向性制御（１）」では、上記可変指向性アンテナ制御部３１０が、上記同期バースト（ＳＢ０）を受信する際に、上記同期ワード（ＳＷ）の受信に要する最小時間以上の所定の時間間隔で、上記指向方向を間欠的に変更する、または無指向とする。
【０１３２】
ここで、「上記同期ワードの受信に要する最小時間」とは、上述した同期バースト（ＳＢ０）のフレーム構造を採用すれば、図１１に示すように、上記同期バースト（ＳＢ０）の同期ワード（ＳＷ）の受信に要する時間Ｔ１（ｍｓｅｃ）となる。ここで、上記同期バースト（ＳＢ０）の送出に先立って送られるプリアンブル（Ｐ）の一部が同期ワード（ＳＷ）として使用される場合には、上記最小時間は、図１１に示すように、当該プリアンブル（Ｐ）の一部と上記同期バースト（ＳＢ０）の同期ワード（ＳＷ）との受信に要する時間Ｔ２（ｍｓｅｃ）となる。
【０１３３】
たとえば、上述した簡易無線装置の構成では、一の無線フレーム（同期バーストＳＢ０）の全体のビット数が３８４ビットであり、当該一の無線フレームの受信に要する時間が８０ｍｓｅｃである。また、上記無線フレームのプリアンブル（Ｐ）（２４ビット）と同期ワード（ＳＷ）（２０ビット）の合計のビット数は４４ビットである。ここで、上記プリアンブル（Ｐ）の一部が同期ワードとして使用されない場合には、上記最小時間Ｔ１（ｍｓｅｃ）は、８０×２０／３８４＝約４ｍｓｅｃとなる。一方、上記プリアンブル（Ｐ）の一部（例えば、４４ビットのうちの１８ビット）が同期ワードとして使用される場合には、８０×３８／３８４＝約８ｍｓｅｃとなる。
【０１３４】
ここで、「最小時間以上の所定の時間」Ｔｐは、上記同期ワード（ＳＷ）の受信（検出）を妨げない範囲で、上記最小時間Ｔ１、Ｔ２以上の時間であれば、どのような時間でも構わない。たとえば、上記プリアンブル（Ｐ）の一部が同期ワードとして使用されない場合では、上記最小時間以上の所定の時間Ｔｐ１は、図１１に示すように、たとえば、上記最小時間Ｔ１に所定時間ａを加算して、上記同期バースト（ＳＢ０）の全部の受信に要する時間を越えない時間としてもよい。さらに、上記最小時間以上の所定の時間Ｔｐ２は、たとえば、上記同期バースト（ＳＢ０）が二つ連送される場合に、上記最小時間Ｔ１に所定時間ｂを加算して、最初の同期ワード（ＳＷ）を含む同期バースト（ＳＢ０）と２つ目の同期ワード（ＳＷ）との受信に要する時間としてもよい。なお、上記同期バースト（ＳＢ０）が３つ以上連送される場合も同様である。このように、上記最小時間以上の所定の時間Ｔｐは、上記同期確立条件の成立（充足）に対応する所定数の同期ワード（ＳＷ）、つまり、同期確立のために受信が必要となる所定数の同期ワード（ＳＷ）の受信に要する受信時間、又は当該受信時間以上の時間に対応させても構わない。さらに、上記最小時間以上の所定の時間Ｔｐは、上記最小時間Ｔ１、Ｔ２の２倍以上の所定の時間とすると、上記同期ワード（ＳＷ）の受信の途中で指向方向が変更される確率を低減させることが可能となり、好ましい。なお、上記最小時間以上の所定の時間Ｔｐは、ユーザの設定や上記同期ワード（ＳＷ）の受信（検出）状況に対応して、適宜設計変更可能としてもよい。
【０１３５】
そして、上記可変指向性アンテナ制御部３１０は、上述した所定の時間間隔Ｔｐで、上記指向方向を間欠的に変更する。つまり、上記可変指向性アンテナ制御部３１０は、図１２（ａ）に示すように、経過時間ｔが所定の開始時点から所定の時間Ｔｐ１（Ｔ１＋ａ）を経過するまでの間では、上記指向方向を固定し（変更せず）、経過時間ｔが所定の時間Ｔｐ１（Ｔ１＋ａ）となる時点では、上記指向方向を変更し、所定の時間間隔（時間単位）Ｔｐ１で、上記固定と上記変更とを繰り返すのである。これは、指向性を頻繁に変えないことに対応する。
【０１３６】
これにより、上述した所定の時間間隔Ｔｐ１では指向方向が１つに維持されるため、仮に、維持されている指向方向で上記同期ワード（ＳＷ）が受信されれば、当該同期ワード（ＳＷ）を漏らしたり、当該同期ワード（ＳＷ）の受信の途中で指向方向が変更されたりすることを防止出来る。そのため、同期の確立を確実に促すことが可能となる。
【０１３７】
また、上述した所定の時間間隔Ｔｐ１ごとに指向方向を所定の方向に間欠的に変更するため、上記同期ワード（ＳＷ）がどの方向から送信されてくるか不明であっても、上記指向方向の変更により、当該同期ワード（ＳＷ）が捕捉（検出）される可能性を高めることが可能となる。
【０１３８】
なお、図１２（ａ）では、上記可変指向性アンテナ制御部３１０は、予め設定された一の時間間隔Ｔｐ１を一の周期として、周期的に上記指向方向を変更しているが、他の構成でもよい。例えば、図１２（ｂ）に示すように、上記可変指向性アンテナ制御部３１０が、予め設定された複数の時間間隔（例えば、２つの時間間隔Ｔｐ１、Ｔｐ２）を順番又はランダムに選択して、当該選択した時間間隔で、非周期的に上記指向方向を変更しても構わない。
【０１３９】
ここで、上記可変指向性アンテナ制御部３１０が、上記指定方向を間欠的に変更する場合は、たとえば、図１３（ａ）のように、上記可変指向性アンテナを中心として、上記指向方向を予め設定された所定角度（たとえば、４５度など）ごとに変更して、上記可変指向性アンテナを中心に放射状に広がる複数の方向（８方向）に変化させる。なお、上記指定方向を複数の方向（８方向）のいずれかに変更する方法は、どのような方法でも構わない。
【０１４０】
たとえば、上記指定方向を、８方向に対して順次時計回りに、方向０、１、２・・・の順番に（または反時計回りに、方向０、７、６・・・の順番に）に回転させて変更する方法が挙げられる。
【０１４１】
あるいは、上記指定方向を８方向のいずれかに変更する方法は、図１３（ｂ）に示すように、上記指定方向を、８方向に対してランダムに、たとえば、方向０、２、７、５、０、１・・・の順番に変更する方法でも構わない。
【０１４２】
あるいは、上記無線通信装置２０００が、ＧＰＳ３６０などの位置情報検出手段を備える場合、上記可変指向性アンテナ制御部３１０は、上記指向方向を間欠的に変更する際に、上記位置情報検出手段により検出された自身（受信元）の位置情報と、予め登録された通信相手の相手先（送信元）の位置情報とに基づいて自身から相手先へ向かう相手先方向を決定する。そして、上記可変指向性アンテナ制御部３１０は、当該決定した相手先方向に上記指向方向を変更するよう構成することが出来る。
【０１４３】
たとえば、図２に示したように、ＧＰＳ３６０が搭載されている場合には、上記可変指向性アンテナ制御部３１０は、ＧＰＳ３６０の自身（無線通信装置２０００）の位置情報と予め登録されている基地局装置３０００の位置情報とを比較することで、図１３（ｃ）に示すように、無線通信装置２０００の位置から基地局装置３０００の位置に向かう相手先方向を決定する。次に、上記可変指向性アンテナ制御部３１０は、上記指向方向を変更する際に、上記決定した相手先方向を含む前後の所定数の方向、図１１（ｃ）では、相手先方向に近接する方向１と、当該方向１に対して予め設定された所定角度（たとえば、４５度）だけ時計回りに回転した方向２と、当該方向１に対して上記角度だけ反時計回りに回転した方向０とのいずれかに上記指向方向を変更する。これにより、更に、上記同期ワード（ＳＷ）の捕捉可能性を高め、同期の確立を促すことが可能となる。
【０１４４】
あるいは、上記可変指向性アンテナ制御部３１０は、時刻情報検出手段を備える場合、たとえば、ＧＰＳ３６０などの時刻情報検出手段として機能する位置情報検出手段を備える場合、上記可変指向性アンテナ制御部３１０は、上記ＧＰＳ３６０のＧＰＳ信号に含まれる時刻情報に基づいて、送信側と受信側との間の時刻の同期を確立する。そして、上記可変指向性アンテナ制御部３１０は、同期ワードが相手先から送信される可能性のあるタイミング、言い換えると、同期ワードを受信する可能性のあるタイミングを算出（決定）する。そして、上記可変指向性アンテナ制御部３１０は、上記算出したタイミングを所定の時間間隔Ｔｐの開始時点として、経過時間が当該開始時点から所定の時間Ｔｐを経過するまでの間では、上記指向方向を固定し、経過時間が所定の時間Ｔｐとなる時点では、上記指向方向を変更するよう構成してもよい。これにより、上記同期ワード（ＳＷ）の捕捉可能性をさらに高める。
【０１４５】
さらに、上記可変指向性アンテナ制御部３１０は、上記ＧＰＳ信号の受信の際に、当該ＧＰＳ信号を受信した受信方向を検出した場合には、上記指向方向を当該受信方向に優先的に変更するよう構成してもよい。たとえば、上記可変指向性アンテナ制御部３１０が、上記指向方向を、上記受信方向、ランダムに選択された方向、上記受信方向、ランダムに選択された受信方向・・・の順番のように、上記指向方向を２回変更する場合に１回は上記受信方向に変更する。このように、上記可変指向性アンテナ制御部３１０が変更する指向方向として上記受信方向となる確率（頻度）を高めるよう構成してもよい。もちろん、上記受信方向を、当該受信方向を含む前後の所定数の受信方向としても構わない。
【０１４６】
または、上記可変指向性アンテナ制御部３１０は、上記同期バースト（ＳＢ０）を受信する際に、特に指向方向を変更すること無く、指向性制御をオフして、無指向性にしても構わない。
【０１４７】
これにより、上記同期ワード（ＳＷ）が受信されれば、当該同期ワード（ＳＷ）の受信の途中で指向方向を変更することが無いため、当該同期ワード（ＳＷ）を確実に受信することが可能となり、上記指向方向を間欠的に変更する構成と同等の効果を得ることが可能となる。
【０１４８】
なお、上記可変指向性アンテナ制御部３１０が、上記指向方向を間欠的に変更するか、無指向とするかは、たとえば、ユーザの設定や上記同期ワード（ＳＷ）の受信（検出）状況に対応して、適宜設計変更可能としてもよい。
【０１４９】
［指向性制御（２）］
【０１５０】
図１４は、「指向性制御（２）」の処理における経過時間に対する指向性制御の例を示す図である。
【０１５１】
次に、「指向性制御（２）」では、上記可変指向性アンテナ制御部３１０が、同期ワード（ＳＷ）として使用されたプリアンブル（Ｐ）や同期バースト（ＳＢ０）の同期ワード（ＳＷ）を検出することにより同期を確立すると、上記通信用チャネル（ＳＣ）を受信する際に、図１４に示すように、上記同期バースト（ＳＢ０）の未定義領域の受信期間に、上記指向方向を上記複数の方向のいずれかに変更する。
【０１５２】
たとえば、上述した簡易無線装置の構成では、上記同期バースト（ＳＢ０）の未定義領域のビット数は１４４ビットであるため、当該未定義領域の受信期間（時間）は、８０×２０／３８４＝３０ｍｓｅｃとなる。
【０１５３】
上記可変指向性アンテナ制御部３１０は、上記未定義領域の受信期間（３０ｍｓｅｃ）の間に、上記指向方向を変更して、当該変更後の指向方向における受信信号品質の良否を判定し、当該受信信号品質が良好である方向を検索するのである。
【０１５４】
これにより、同期バースト（ＳＢ０）に対する同期は一旦確立している場合、当該同期バースト（ＳＢ０）の未定義領域の受信期間に指向性制御（探索）を行えば、上記通信用チャネル（ＳＣ）の同期ワード（ＳＷ）を検出する処理の妨げとなることなく、受信信号品質の向上を図ることが可能となる。
【０１５５】
なお、上記受信信号品質の良否の判定は、後述する。また、上記可変指向性アンテナ制御部３１０は、図１０に示すように、上記同期を確立しない（出来ない）場合であっても、上記同期バースト（ＳＢ０）の未定義領域の受信期間に指向性制御を行うことも可能である。また、上記可変指向性アンテナ制御部３１０が、上記同期バースト（ＳＢ０）の未定義領域の受信期間以外の期間では、どのような指向方向でも構わない。
【０１５６】
［指向性制御（３）］
【０１５７】
図１５は、「指向性制御（３）」の処理における経過時間に対する指向性制御の例を示す図である。図１６は、「指向性制御（３）」の処理における指向方向の例を示す図である。
【０１５８】
また、「指向性制御（３）」では、上記可変指向性アンテナ制御部３１０が、上記通信用チャネル（ＳＣ）を受信する際に、上記同期ワード（ＳＷ）の一部の受信期間を含む所定の期間で、現在の指定方向を変更する。
【０１５９】
これは、上記同期バースト（ＳＢ０）の受信により一度同期が確立されれば、上記通信用チャネル（ＳＣ）の同期ワード（ＳＷ）を所定回数（たとえば、５回）とり漏らしても、当該同期が維持される、言い換えると、直ちに同期外れが発生しないことを利用するのである。仮に、上記通信用チャネル（ＳＣ）の受信中に上記指向方向を変更すると、当該変更後の指向方向で通信強度の劣化が生じ、上記通信用チャネル（ＳＣ）の同期ワード（ＳＷ）をとり漏らす場合がある。しかしながら、その場合でも、直ちに同期外れは発生しないので、上記通信用チャネル（ＳＣ）による通信（通話）が途切れることなく、上記通信用チャネル（ＳＣ）の受信と並行して、上記受信信号品質の良好な方向の検索を行うことができるのである。その結果、受信限界にならない範囲で受信信号品質が良好である方向を検索することが可能となり、受信信号品質を向上させることが可能となる。
【０１６０】
ここで、「所定の期間」は、上記同期ワード（ＳＷ）の一部の受信期間を含んでいれば、どのような期間でも構わない。上記所定の期間は、たとえば、図１５（ａ）の実線に示すように、上記通信用チャネル（ＳＣ）の同期ワード（ＳＷ）の受信期間の一部、つまり、当該同期ワード（ＳＷ）の受信を開始した時点から、当該同期ワード（ＳＷ）の全部の受信に要する時間を越えない期間とすることができる。また、上記所定の期間は、図１５（ａ）の点線に示すように、上記通信用チャネル（ＳＣ）の同期ワード（ＳＷ）の受信期間（全部）としてもよい。さらに、上記所定の期間は、図１５（ｂ）に示すように、上記通信用チャネル（ＳＣ）の同期ワード（ＳＷ）の受信期間を含む、当該通信用チャネル（ＳＣ）の受信期間（全部）としてもよい。そして、上記所定の期間は、図１５（ｃ）に示すように、複数の通信用チャネル（ＳＣ）が連送される場合に、所定数の通信用チャネル（ＳＣ）の同期ワード（ＳＷ）の一部の受信期間を含む非周期的な期間であっても構わない。また、上記所定の期間は、上記同期外れ条件の不成立（不充足）に対応する所定数（上述では、５回）の同期ワード（ＳＷ）、つまり、同期外れにならない範囲での不受信可能な所定数の同期ワード（ＳＷ）の受信期間、又は当該受信期間を含み、且つ、上記同期外れ条件の成立とならない期間に対応させても構わない。
【０１６１】
また、「現在の指定方向」とは、上記同期バースト（ＳＢ０）の受信期間において同期が確立した後に、指向性を制御しない場合であれば、上記同期が確立した時点の方向に対応し、指向性を制御した場合であれば、上記通信用チャネル（ＳＣ）の受信開始時点の方向に対応する。
【０１６２】
ここで、上記可変指向性アンテナ制御部３１０が上記現在の指向方向を変更する場合、どのような指向方向に変更してもよいが、たとえば、上記現在の指向方向を、当該現在の指向方向に隣接する所定数の方向（となりの方向）に変更すると、受信限界にならない範囲で受信信号品質が良好な方向の検索を実行できるため、好ましい。
【０１６３】
具体的には、図１６に示すように、先ず、上記可変指向性アンテナ制御部３１０が、上記現在の指向方向２（通話開始時の指向方向）を、当該方向２に対して予め設定された所定角度（たとえば、４５度）だけ反時計回りに回転した方向１に変更する。次に、上記可変指向性アンテナ制御部３１０は、上記方向１を、上記方向２に戻し、さらに、当該方向２に対して予め設定された所定角度（たとえば、４５度）だけ時計回りに回転した方向３に変更する。そして、上記可変指向性アンテナ制御部３１０は、上記方向３を、上記方向２に戻す。このように、上記可変指向性アンテナ制御部３１０は、上記方向２、１、２、３、２・・・の順番に変更して、上記現在の指向方向２を、隣接する所定数の方向１、３に変更するのである。
【０１６４】
ここで、上記可変指向性アンテナ制御部３１０が、上記現在の指向方向を変更した場合に、受信信号品質の良否を判定する。上記可変指向性アンテナ制御部３１０が受信信号品質の良否を判定する方法は、たとえば、受信信号強度、受信信号電力、信号対ノイズ比などに対応する、受信信号を受信した際の受信値を用いて、以下のようになされる。
【０１６５】
即ち、上記可変指向性アンテナ制御部３１０が、上記変更前の指向方向における受信値を基準値とし、当該基準値と、上記変更後の指定方向における受信値とを比較して、当該受信値が基準値以上であるか否かを判定する。
【０１６６】
上記判定の結果、上記受信値が基準値以上である場合、上記可変指向性アンテナ制御部３１０は、上記受信信号品質が良好であると判定し、上記変更後の指向方向における受信値を新たな基準値とし、上記変更後の指向方向を、上記変更した方向と同方向にある他の指向方向に変更する。たとえば、上記可変指向性アンテナ制御部３１０が、上記変更前の指向方向を、当該変更前の指向方向から時計回りに回転した方向にある変更後の指向方向とした場合、当該変更後の指向方向を、上記回転した時計回りの方向と同方向にある他の指向方向に変更する。
【０１６７】
一方、上記判定の結果、上記受信値が基準値未満である場合、上記可変指向性アンテナ制御部３１０は、上記受信信号品質が不良であると判定し、上記変更後の指向方向を、上記変更前の指向方向に戻して、上記変更した方向と逆方向にある他の指向方向に変更する。たとえば、上記可変指向性アンテナ制御部３１０が、変更前の指向方向を、当該変更前の指向方向から時計回りに回転した方向にある変更後の指向方向とした場合、上記変更後の指向方向を、上記変更前の指向方向に戻して、上記回転した時計回りの方向と逆方向（反時計回りの方向）にある他の指向方向に変更する。
【０１６８】
このように構成すると、さらに、受信信号品質の劣化を抑えつつ、当該受信信号品質の最適化を図ることが可能となる。
【０１６９】
また、たとえば、上記受信値が、受信信号品質を所定の範囲で維持することが可能な予め設定された規格値以上である場合や上記可変指向性アンテナ制御部３１０によりカウントされた上記判定の回数が、予め設定された回数を超過した場合、予め設定された所定時間が経過した場合などに、上記可変指向性アンテナ制御部３１０が、上記指向方向の変更を停止し、現時点での指向方向を固定するよう構成してもよい。また、上記指向方向の固定は、たとえば、所定数の通信用チャネル（ＳＣ）の受信期間を超えた場合、上記終話信号を受信した場合、上記無線通信装置２０００が所定の距離を移動した場合、予め設定された所定時間が経過した場合などに解除されるよう構成してもよい。
【０１７０】
なお、上記受信信号品質の良否を判定する方法は、上記「指向性制御（２）」でも同様である。
【０１７１】
また、上記無線通信装置２０００が、上述した時刻情報検出手段を備える場合、上記可変指向性アンテナ制御部３１０は、上記時刻情報検出手段の時刻情報に基づいて、送信側と受信側との間の時刻の同期を確立する。そして、上記可変指向性アンテナ制御部３１０は、上記通信用チャネル（ＳＣ）を受信する可能性のあるタイミングを算出し、当該算出したタイミングを所定の期間の開始時点として、上記指定方向を変更するよう構成しても構わない。これにより、上記同期外れ条件の成立を精度高く回避しつつ、上記受信信号品質の最適化を図ることが可能となる。
【０１７２】
以上説明したように、本発明の無線通信システム１０００における無線通信装置２０００または基地局装置３０００の構成によれば、上記可変指向性アンテナ制御部３１０は、上記同期バースト（ＳＢ０）を受信する際に、上記「指向性制御（１）」を実行して、上記同期ワード（ＳＷ）の受信に要する最小時間以上の所定の時間時間Ｔｐで、上記指向方向を間欠的に変更する、または無指向とする。さらに、上記可変指向性アンテナ制御部３１０は、上記通信用チャネル（ＳＣ）を受信する際に、上記「指向性制御（３）」を実行して、上記同期ワード（ＳＷ）の一部の受信期間を含む所定の期間で、現在の指定方向を変更する。
【０１７３】
これにより、受信限界にならない範囲で同期を確立するとともに維持して、受信信号品質を向上し、「指向性制御（１）」と「指向性制御（３）」の相乗効果により、通信可能な範囲を拡張し、通信可能なサービスエリアを増大させることが可能である。
【０１７４】
もちろん、上記「指向性制御（１）」と「指向性制御（３）」に、さらに「指向性制御（２）」を組み合わせれば、より顕著な効果を発揮することは言うまでもない。
【０１７５】
また、可変指向性アンテナは、アンテナ素子数がより少ない送受信ユニットでアレーアンテナに近い性能を実現する。
【０１７６】
また、無線通信装置２０００または基地局装置３０００の構成によれば、通話やデータ通信を妨げることなく、無給電素子を用いた可変指向性アンテナの指向性を制御することが可能である。
【０１７７】
また、本発明では、同期バースト（ＳＢ０）を受信する際に、同期ワード（ＳＷ）の検出により同期を確立し、通信用チャネル（ＳＣ）を受信する際に、同期ワード（ＳＷ）の検出により同期を維持する無線通信装置２０００または基地局装置３０００無線通信方法としても提供することが出来る。つまり、上記無線通信装置は、可変指向性アンテナを有し、上記可変指向性アンテナの指向方向を所定の複数の方向のいずれかに変更する指向性制御ステップを備える。そして、上記指向性制御ステップは、上記同期バースト（ＳＢ０）を受信する際に、上記同期ワード（ＳＷ）の受信に要する最小時間以上の所定の時間間隔Ｔｐで、上記指向方向を間欠的に変更するステップを含む。また、上記指向性制御ステップは、上記通信用チャネル（ＳＣ）を受信する際に、当該通信用チャネル（ＳＣ）の同期ワード（ＳＷ）の一部の受信期間を含む所定の期間で、現在の指定方向を変更するステップを含む。当該構成としても、上述と同様の作用効果を得ることが可能となる。
【０１７８】
また、本発明の実施の形態では、無線通信システム１０００における無線通信装置２０００または基地局装置３０００が上記手段を備えるよう構成したが、当該手段を実現するプログラムを記憶媒体に記憶させ、当該記憶媒体を提供するよう構成しても構わない。当該構成では、上記プログラムを無線通信システム１０００における無線通信装置２０００または基地局装置３０００に読み出させ、当該無線通信システム１０００における無線通信装置２０００または基地局装置３０００が上記手段を実現する。その場合、上記記録媒体から読み出されたプログラム自体が本発明の作用効果を奏する。
【０１７９】
また、本発明の実施の形態は、上記同期バースト（ＳＢ０）、通信用チャネル（ＳＣ）の同期ワード（ＳＷ）に基づいて同期をするよう構成したが、たとえば、変調・復調方式に応じて定まるキャリア位相同期、クロック同期などの符号同期に採用しても構わない。当該符号同期を採用する場合、たとえば、上記最小時間は、上記符合同期の同期信号（データ）の受信に要する時間となり、上記所定の期間は、上記符合同期の同期信号の一部の受信期間を含む期間となる。本発明の実施の形態は、上記符号同期の種類に対応して、適宜設計変更可能である。
【０１８０】
なお、今回開示された実施の形態は、本発明を具体的に実施するための構成の例示であって、本発明の技術的範囲を制限するものではない。本発明の技術的範囲は、実施の形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲の文言上の範囲および均等の意味の範囲内での変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１８１】
以上のように、本発明に係る無線通信装置および無線通信方法は、可変指向性アンテナ技術を適用可能な国の機関、防災、消防・救急、鉄道、電力、ガス、放送事業、船舶、テレメータ、簡易無線等の技術分野に有用であり、アンテナの指向性を適切に制御して、通信可能なサービスエリアを増大させることが可能な無線通信装置および無線通信方法として有効である。
【符号の説明】
【０１８２】
１００  可変指向性アンテナ
１１０  ダイバーシチアンテナ
２００  ＲＦ部
２０２  スイッチ
２１０、２７０、３４６  Ｄ／Ａ変換器
２１２、２１８、２２４、２３４、２５４  ローパスフィルタ
２１４、２４０  ＰＬＬ回路
２１６、２３８  ＶＣＯ
２２０  乗算器
２２２  電力増幅器
２３０、２４２、２５０、２５８  バンドパスフィルタ
２４４、２６０、３４０  Ａ／Ｄ変換器
３００  デジタル部
３０１  制御部
３１０  可変指向性アンテナ制御部
３２０、３３６  コーデック・データ編集部
３２２  変調部
３３４  ダイバーシチ制御部
３５０  マイク
３５４  スピーカ
３６０  ＧＰＳ
３６２  タイマ
２０００  無線通信装置
３０００  基地局装置
【図１０】
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【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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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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