(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ軸アライメント装置であって、
Ｎ個のアンテナ素子を含み、Ｎ個のアンテナ素子で受信されたアナログ信号を増幅して、Ｎ個のデジタル信号に変換するアライメントアンテナアレーと、
アライメントアンテナアレーからのＮ個のデジタル信号を受信し、前記Ｎ個のデジタル信号に基づいて、前記Ｎ個のアンテナ素子が現在ある位置での電界強度を決定するデジタル信号プロセッサと、
前記Ｎ個のアンテナ素子が現在ある位置での電界強度に基づいて、前記アライメントアンテナアレーの平行移動方向および平行移動変位、および／または回転方向を決定し、決定された前記アライメントアンテナアレーの平行移動方向および平行移動変位、および／または回転方向に基づいて、前記アライメントアンテナアレーの平行移動および／または回転を制御するアンテナアレー調整制御手段と、
前記平行移動および／または回転後のアライメントアンテナアレーに基づいて、等間隔円形アレー（ＵＣＡ）である送信アンテナの軸方向を決定する軸方向決定手段と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記アライメントアンテナアレーにおけるＮ個のアンテナ素子は、２つの等間隔円形アレー（ＵＣＡ）に配列され、送信アンテナとしてのＵＣＡが現在使用しているＯＡＭモードは０であり、
前記アンテナアレー調整制御手段は、
軸アライメントを行う前に、平行移動歩幅を初期化する初期化モジュールと、
軸アライメント過程において、前記アライメントアンテナアレーにおける２つのＵＣＡのそれぞれに対して、前記ＵＣＡにおける電界強度が最大となるアンテナ素子の位置を決定し、前記ＵＣＡの円心から前記ＵＣＡにおける電界強度が最大となるアンテナ素子への方向を、前記ＵＣＡの平行移動方向として決定する平行移動方向決定モジュールと、
軸アライメント過程において、前記アライメントアンテナアレーにおける２つのＵＣＡのそれぞれに対して、前記ＵＣＡに対する今回平行移動方向と前回平行移動方向との夾角を算出し、該夾角が９０度を超えた場合、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅を小さくし、該夾角が９０度を超えない場合、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅をそのままに保持する平行移動歩幅調整モジュールと、
軸アライメント過程において、前記アライメントアンテナアレーにおける２つのＵＣＡのそれぞれに対して、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度より小さいか否かを判断し、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度より小さい場合、前記ＵＣＡに対する平行移動を終了し、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度以上である場合、前記ＵＣＡが、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅を平行移動変位として、今回平行移動方向に平行移動するように制御する平行移動モジュールと、を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記アライメントアンテナアレーにおけるＮ個のアンテナ素子は、２つの等間隔円形アレー（ＵＣＡ）に配列され、送信アンテナとしてのＵＣＡが現在使用しているＯＡＭモードは０ではなく、
前記アンテナアレー調整制御手段は、
軸アライメントを行う前に、平行移動歩幅を初期化する初期化モジュールと、
軸アライメント過程において、前記アライメントアンテナアレーにおける２つのＵＣＡのそれぞれに対して、前記ＵＣＡにおける電界強度が最小となるアンテナ素子の位置を決定し、前記ＵＣＡの円心から前記ＵＣＡにおける電界強度が最小となるアンテナ素子への方向を、前記ＵＣＡの平行移動方向として決定する平行移動方向決定モジュールと、
軸アライメント過程において、前記アライメントアンテナアレーにおける２つのＵＣＡのそれぞれに対して、前記ＵＣＡに対する今回平行移動方向と前回平行移動方向との夾角を算出し、該夾角が９０度を超えた場合、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅を小さくし、該夾角が９０度を超えない場合、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅をそのままに保持する平行移動歩幅調整モジュールと、
軸アライメント過程において、前記アライメントアンテナアレーにおける２つのＵＣＡのそれぞれに対して、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度より小さいか否かを判断し、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度より小さい場合、前記ＵＣＡに対する平行移動を終了し、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度以上である場合、前記ＵＣＡが、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅を平行移動変位として、今回平行移動方向に平行移動するように制御する平行移動モジュールと、を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記軸方向決定手段は、送信アンテナとしてのＵＣＡの軸方向が、前記２つのＵＣＡの円心で定められる直線と重なることを決定する、ことを特徴とする請求項２または３に記載の装置。
【請求項５】
前記アライメントアンテナアレーにおけるＮ個のアンテナ素子は、１つの等間隔円形アレー（ＵＣＡ）に配列され、送信アンテナとしてのＵＣＡが現在使用しているＯＡＭモードは０であり、
前記アンテナアレー調整制御手段は、
軸アライメントを行う前に、平行移動歩幅を初期化する初期化モジュールと、
軸アライメント過程において、前記ＵＣＡにおける電界強度が最大となるアンテナ素子の位置を決定し、前記ＵＣＡの円心から前記ＵＣＡにおける電界強度が最大となるアンテナ素子への方向を、前記ＵＣＡの平行移動方向として決定する平行移動方向決定モジュールと、
前記ＵＣＡに対する今回平行移動方向と前回平行移動方向との夾角を算出し、該夾角が９０度を超えた場合、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅を小さくし、該夾角が９０度を超えない場合、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅をそのままに保持する平行移動歩幅調整モジュールと、
前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度より小さいか否かを判断し、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度より小さい場合、前記ＵＣＡに対する平行移動を終了し、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度以上である場合、前記ＵＣＡが、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅を平行移動変位として、今回平行移動方向に平行移動するように制御する平行移動モジュールと、
前記ＵＣＡにおける電界強度が最小となるアンテナ素子Ａｌを見つけ、前記ＵＣＡが前記ＵＣＡの平面内で前記ＵＣＡの軸方向を軸心として回転するように制御することにより、上記電界強度が最小となるアンテナ素子Ａｌの現在位置での電界強度が最小値に達する平面内回転モジュールと、
前記ＵＣＡにおける各アンテナ素子の電界強度のうちの最大値と各アンテナ素子の電界強度のうちの最小値との差が最小に達するまで、前記ＵＣＡの円心Ｏおよび上記アンテナ素子Ａｌで定められる直線ＯＡｌを軸として前記ＵＣＡを回転させるように制御する平面回転モジュールと、を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記アライメントアンテナアレーにおけるＮ個のアンテナ素子は、１つの等間隔円形アレー（ＵＣＡ）に配列され、送信アンテナとしてのＵＣＡが現在使用しているＯＡＭモードは０ではなく、
前記アンテナアレー調整制御手段は、
軸アライメントを行う前に、平行移動歩幅を初期化する初期化モジュールと、
軸アライメント過程において、前記ＵＣＡにおける電界強度が最小となるアンテナ素子の位置を決定し、前記ＵＣＡの円心から前記ＵＣＡにおける電界強度が最小となるアンテナ素子への方向を、前記ＵＣＡの平行移動方向として決定する平行移動方向決定モジュールと、
前記ＵＣＡに対する今回平行移動方向と前回平行移動方向との夾角を算出し、該夾角が９０度を超えた場合、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅を小さくし、該夾角が９０度を超えない場合、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅をそのままに保持する平行移動歩幅調整モジュールと、
前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度より小さいか否かを判断し、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度より小さい場合、前記ＵＣＡに対する平行移動を終了し、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度以上である場合、前記ＵＣＡが、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅を平行移動変位として、今回平行移動方向に平行移動するように制御する平行移動モジュールと、
前記ＵＣＡにおける電界強度が最大となるアンテナ素子Ａｌを見つけ、前記ＵＣＡが前記ＵＣＡの平面内で前記ＵＣＡの軸方向を軸心として回転するように制御することにより、上記電界強度が最大となるアンテナ素子Ａｌの現在位置での電界強度が最大値に達する平面内回転モジュールと、
前記ＵＣＡにおける各アンテナ素子の電界強度のうちの最大値と各アンテナ素子の電界強度のうちの最小値との差が最小に達するまで、前記ＵＣＡの円心Ｏおよび上記アンテナ素子Ａｌで定められる直線ＯＡｌを軸として前記ＵＣＡを回転させるように制御する平面回転モジュールと、を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記軸方向決定手段は、送信アンテナとしてのＵＣＡの軸方向が、前記アライメントアンテナアレーにおけるＵＣＡの垂直軸方向と重なることを決定する、ことを特徴とする請求項５または６に記載の装置。
【請求項８】
前記アライメントアンテナアレーにおけるＮ個のアンテナ素子は、２つの多辺形に配列され、各多辺形それぞれは、辺の数が４以上であり、２対以上の辺が互いに平行し、各対ごとの互いに平行する辺について、該一対の辺の垂直二等分線の間の距離が、該一対の辺の長さの和の半ばより小さいという条件を満たす、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
送信アンテナとしてのＵＣＡが現在使用しているＯＡＭモードは０であり、
前記アンテナアレー調整制御手段は、
軸アライメントを行う前に、平行移動歩幅を初期化する初期化モジュールと、
前記多辺形における電界強度が最大となるアンテナ素子の位置を決定し、前記多辺形における電界強度が最大となるアンテナ素子の位置が、前記多辺形のいずれの角でもない場合、平行移動を終了し、前記多辺形における電界強度が最大となるアンテナ素子の位置が、前記多辺形のいずれかの角である場合、前記多辺形の中心から前記多辺形における電界強度が最大となるアンテナ素子への方向を、前記多辺形の平行移動方向として決定する第２平行移動方向決定モジュールと、
前記多辺形が今回平行移動方向に１つの平行移動歩幅だけ平行移動するように制御する第２平行移動モジュールと、を含む、
ことを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
送信アンテナとしてのＵＣＡが現在使用しているＯＡＭモードは０ではなく、
前記アンテナアレー調整制御手段は、
軸アライメントを行う前に、平行移動歩幅を初期化する初期化モジュールと、
前記多辺形における電界強度が最小となるアンテナ素子の位置を決定し、前記多辺形における電界強度が最小となるアンテナ素子の位置が、前記多辺形のいずれの角でもない場合、平行移動を終了し、前記多辺形における電界強度が最小となるアンテナ素子の位置が、前記多辺形のいずれかの角である場合、前記多辺形の中心から前記多辺形における電界強度が最小となるアンテナ素子への方向を、前記多辺形の平行移動方向として決定する第２平行移動方向決定モジュールと、
前記多辺形が今回平行移動方向に１つの平行移動歩幅だけ平行移動するように制御する第２平行移動モジュールと、を含む、
ことを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記軸方向決定手段は、送信アンテナとしてのＵＣＡの軸方向が、前記アライメントアンテナアレーにおける２つの多辺形の各組ごとの対辺における最大電界強度を有するアンテナ素子を結ぶ線分で定められる中心で定められる直線と重なることを決定する、ことを特徴とする請求項９または１０に記載の装置。
【請求項１２】
アライメントアンテナアレーの平行移動方法であって、
前記アライメントアンテナアレーは、等間隔円形アレー（ＵＣＡ）を含み、
前記方法は、
前記ＵＣＡにおける各アンテナ素子の受信信号に基づいて、前記ＵＣＡにおける各アンテナ素子が現在ある位置での電界強度を決定するステップＡと、
前記ＵＣＡにおける各アンテナ素子が現在ある位置での電界強度に基づいて、前記ＵＣＡにおける電界強度が最大または最小となるアンテナ素子の位置を決定するステップと、
前記ＵＣＡの円心から前記ＵＣＡにおける電界強度が最大または最小となるアンテナ素子への方向を、前記ＵＣＡの平行移動方向として決定するステップと、
今回平行移動方向と前回平行移動方向との夾角を算出し、該夾角が９０度を超えた場合、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅を小さくし、該夾角が９０度を超えない場合、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅をそのままに保持するステップと、
前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度より小さいか否かを判断し、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度より小さい場合、前記ＵＣＡに対する平行移動を終了し、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度以上である場合、前記ＵＣＡが、上記平行移動歩幅を平行移動変位として、今回平行移動方向に平行移動するように制御し、そして、ステップＡに戻るステップと、を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
アライメントアンテナアレーの平行移動方法であって、
前記アライメントアンテナアレーは、多辺形のアンテナアレーを含み、前記多辺形のアンテナアレーは、辺の数が４以上であり、２対以上の辺が互いに平行し、各対ごとの互いに平行する辺について、該一対の辺の垂直二等分線の間の距離が、該一対の辺の長さの和の半ばより小さいという条件を満たし、
前記方法は、
多辺形のアンテナアレーの受信信号に基づいて、前記多辺形における各アンテナ素子が現在ある位置での電界強度を決定するステップＢと、
前記多辺形における電界強度が最大または最小となるアンテナ素子の位置を決定するステップと、
前記多辺形における電界強度が最大または最小となるアンテナ素子の位置が、前記多辺形のいずれの角でもない場合、平行移動を終了し、前記多辺形における電界強度が最大または最小となるアンテナ素子の位置が、前記多辺形のいずれかの角である場合、前記多辺形の中心から前記多辺形における電界強度が最大または最小となるアンテナ素子への方向を、前記多辺形の今回平行移動方向として決定するステップと、
前記多辺形が今回平行移動方向に１つの平行移動歩幅だけ平行移動するように制御して、ステップＢに戻るステップと、を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
アライメントアンテナアレーの回転方法であって、
前記アライメントアンテナアレーは、等間隔円形アレー（ＵＣＡ）を含み、
前記方法は、
前記ＵＣＡにおける電界強度が最小または最大となるアンテナ素子Ａｌを見つけ、前記ＵＣＡが前記ＵＣＡの平面内で前記ＵＣＡの軸方向を軸心として回転するように制御することにより、上記電界強度が最小または最大となるアンテナ素子Ａｌの現在位置での電界強度が最小値または最大値に達するステップと、
前記ＵＣＡにおける各アンテナ素子の電界強度のうちの最大値と各アンテナ素子の電界強度のうちの最小値との差が最小となるまで、前記ＵＣＡの円心Ｏおよび上記アンテナ素子Ａｌで定められる直線ＯＡｌを軸として前記ＵＣＡを回転させるように制御するステップと、を含む、
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信技術に関し、特に、アンテナ軸アライメント装置、並びに、アンテナの軸アライメントを行う際のアライメントアンテナアレーの平行移動および回転の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
等間隔円形アレー（ＵＣＡ：Ｕｎｉｆｏｒｍ  Ｃｉｒｃｕｌａｒ  Ａｒｒａｙ）は、新興のスマートアンテナアレーの１つである。アレーにおける各アンテナ素子は、同じ分極を持っている。図１には、８つのアンテナ素子を有するＵＣＡが示されている。図１に示すように、８つのアンテナ素子は、１つの円において等間隔に分布し、各アンテナ素子における、無線通信システムから供給された信号は、それぞれ、
【数１】
0006567348.tif 000002
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
行列理論およびマルチアンテナ通信技術から分かるように、自由空間伝搬を例として、一対のＵＣＡが共軸である場合、即ち、２つのＵＣＡの軸線が重なる場合にのみ、２つのＵＣＡの間のチャネル行列は、巡回のテプリッツ行列で表せる。この場合、ＯＡＭ伝送は、マルチアンテナチャネルの固有モードでの伝送であり、チャネル容量を最大化することができる。そこで、２つのＵＣＡの間の軸アライメントを如何に完成するかが、現在、無線通信システムでは、ＵＣＡを用いてＯＡＭ伝送を行う際に解決すべき肝心な課題の１つとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するために、本発明の実施例では、アンテナ軸アライメント装置が提供されている。本発明の実施例に係るアンテナ軸アライメント装置は、Ｎ個のアンテナ素子を含み、Ｎ個のアンテナ素子で受信されたアナログ信号を増幅して、Ｎ個のデジタル信号に変換するアライメントアンテナアレーと、アライメントアンテナアレーからのＮ個のデジタル信号を受信し、前記Ｎ個のデジタル信号に基づいて、前記Ｎ個のアンテナ素子が現在ある位置での電界強度を決定するデジタル信号プロセッサと、前記Ｎ個のアンテナ素子が現在ある位置での電界強度に基づいて、前記アライメントアンテナアレーの平行移動方向および平行移動変位、および／または回転方向を決定し、決定された前記アライメントアンテナアレーの平行移動方向および平行移動変位、および／または回転方向に基づいて、前記アライメントアンテナアレーの平行移動および／または回転を制御するアンテナアレー調整制御手段と、前記平行移動および／または回転後のアライメントアンテナアレーに基づいて、送信アンテナの軸方向を決定する軸方向決定手段と、を含む。
【０００５】
ここで、アライメントアンテナアレーにおけるＮ個のアンテナ素子は、２つの等間隔円形アレー（ＵＣＡ）に配列され、送信アンテナとしてのＵＣＡが現在使用しているＯＡＭモードは０であり、この場合、アンテナアレー調整制御手段は、軸アライメントを行う前に、平行移動歩幅を初期化する初期化モジュールと、軸アライメント過程において、前記アライメントアンテナアレーにおける２つのＵＣＡのそれぞれに対して、前記ＵＣＡにおける電界強度が最大となるアンテナ素子の位置を決定し、前記ＵＣＡの円心から前記ＵＣＡにおける電界強度が最大となるアンテナ素子への方向を、前記ＵＣＡの平行移動方向として決定する平行移動方向決定モジュールと、軸アライメント過程において、前記アライメントアンテナアレーにおける２つのＵＣＡのそれぞれに対して、前記ＵＣＡに対する今回平行移動方向と前回平行移動方向との夾角を算出し、該夾角が９０度を超えた場合、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅を小さくし、該夾角が９０度を超えない場合、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅をそのままに保持する平行移動歩幅調整モジュールと、軸アライメント過程において、前記アライメントアンテナアレーにおける２つのＵＣＡのそれぞれに対して、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度より小さいか否かを判断し、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度より小さい場合、前記ＵＣＡに対する平行移動を終了し、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度以上である場合、前記ＵＣＡが、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅を平行移動変位として、今回平行移動方向に平行移動するように制御する平行移動モジュールと、を含む。
【０００６】
アライメントアンテナアレーにおけるＮ個のアンテナ素子は、２つの等間隔円形アレー（ＵＣＡ）に配列され、送信アンテナとしてのＵＣＡが現在使用しているＯＡＭモードは０ではない場合、アンテナアレー調整制御手段は、軸アライメントを行う前に、平行移動歩幅を初期化する初期化モジュールと、軸アライメント過程において、前記アライメントアンテナアレーにおける２つのＵＣＡのそれぞれに対して、前記ＵＣＡにおける電界強度が最小となるアンテナ素子の位置を決定し、前記ＵＣＡの円心から前記ＵＣＡにおける電界強度が最小となるアンテナ素子への方向を、前記ＵＣＡの平行移動方向として決定する平行移動方向決定モジュールと、軸アライメント過程において、前記アライメントアンテナアレーにおける２つのＵＣＡのそれぞれに対して、前記ＵＣＡに対する今回平行移動方向と前回平行移動方向との夾角を算出し、該夾角が９０度を超えた場合、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅を小さくし、該夾角が９０度を超えない場合、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅をそのままに保持する平行移動歩幅調整モジュールと、軸アライメント過程において、前記アライメントアンテナアレーにおける２つのＵＣＡのそれぞれに対して、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度より小さいか否かを判断し、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度より小さい場合、前記ＵＣＡに対する平行移動を終了し、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度以上である場合、前記ＵＣＡが、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅を平行移動変位として、今回平行移動方向に平行移動するように制御する平行移動モジュールと、を含む。
【０００７】
ここで、軸方向決定手段は、送信アンテナとしてのＵＣＡの軸方向が、前記２つのＵＣＡの円心で定められる直線と重なることを決定する。
【０００８】
アライメントアンテナアレーにおけるＮ個のアンテナ素子は、１つの等間隔円形アレー（ＵＣＡ）に配列され、送信アンテナとしてのＵＣＡが現在使用しているＯＡＭモードは０である場合、アンテナアレー調整制御手段は、軸アライメントを行う前に、平行移動歩幅を初期化する初期化モジュールと、軸アライメント過程において、前記ＵＣＡにおける電界強度が最大となるアンテナ素子の位置を決定し、前記ＵＣＡの円心から前記ＵＣＡにおける電界強度が最大となるアンテナ素子への方向を、前記ＵＣＡの平行移動方向として決定する平行移動方向決定モジュールと、前記ＵＣＡに対する今回平行移動方向と前回平行移動方向との夾角を算出し、該夾角が９０度を超えた場合、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅を小さくし、該夾角が９０度を超えない場合、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅をそのままに保持する平行移動歩幅調整モジュールと、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度より小さいか否かを判断し、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度より小さい場合、前記ＵＣＡに対する平行移動を終了し、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度以上である場合、前記ＵＣＡが、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅を平行移動変位として、今回平行移動方向に平行移動するように制御する平行移動モジュールと、前記ＵＣＡにおける電界強度が最小となるアンテナ素子Ａｌを見つけ、前記ＵＣＡが前記ＵＣＡの平面内で前記ＵＣＡの軸方向を軸心として回転するように制御することにより、上記電界強度が最小となるアンテナ素子Ａｌの現在位置での電界強度が最小値に達する平面内回転モジュールと、前記ＵＣＡにおける各アンテナ素子の電界強度のうちの最大値と各アンテナ素子の電界強度のうちの最小値との差が最小に達するまで、前記ＵＣＡの円心Ｏおよび上記アンテナ素子Ａｌで定められる直線ＯＡｌを軸として前記ＵＣＡを回転させるように制御する平面回転モジュールと、を含む。
【０００９】
アライメントアンテナアレーにおけるＮ個のアンテナ素子は、１つの等間隔円形アレー（ＵＣＡ）に配列され、送信アンテナとしてのＵＣＡが現在使用しているＯＡＭモードは０ではない場合、アンテナアレー調整制御手段は、軸アライメントを行う前に、平行移動歩幅を初期化する初期化モジュールと、軸アライメント過程において、前記ＵＣＡにおける電界強度が最小となるアンテナ素子の位置を決定し、前記ＵＣＡの円心から前記ＵＣＡにおける電界強度が最小となるアンテナ素子への方向を、前記ＵＣＡの平行移動方向として決定する平行移動方向決定モジュールと、前記ＵＣＡに対する今回平行移動方向と前回平行移動方向との夾角を算出し、該夾角が９０度を超えた場合、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅を小さくし、該夾角が９０度を超えない場合、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅をそのままに保持する平行移動歩幅調整モジュールと、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度より小さいか否かを判断し、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度より小さい場合、前記ＵＣＡに対する平行移動を終了し、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度以上である場合、前記ＵＣＡが、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅を平行移動変位として、今回平行移動方向に平行移動するように制御する平行移動モジュールと、前記ＵＣＡにおける電界強度が最大となるアンテナ素子Ａｌを見つけ、前記ＵＣＡが前記ＵＣＡの平面内で前記ＵＣＡの軸方向を軸心として回転するように制御することにより、上記電界強度が最大となるアンテナ素子Ａｌの現在位置での電界強度が最大値に達する平面内回転モジュールと、前記ＵＣＡにおける各アンテナ素子の電界強度のうちの最大値と各アンテナ素子の電界強度のうちの最小値との差が最小に達するまで、前記ＵＣＡの円心Ｏおよび上記アンテナ素子Ａｌで定められる直線ＯＡｌを軸として前記ＵＣＡを回転させるように制御する平面回転モジュールと、を含む。
【００１０】
ここで、軸方向決定手段は、送信アンテナとしてのＵＣＡの軸方向が、前記アライメントアンテナアレーにおけるＵＣＡの垂直軸方向と重なることを決定する。
【００１１】
アライメントアンテナアレーにおけるＮ個のアンテナ素子は、２つの多辺形に配列され、各多辺形それぞれは、辺の数が４以上であり、２対以上の辺が互いに平行し、各対ごとの互いに平行する辺について、該一対の辺の垂直二等分線の間の距離が、該一対の辺の長さの和の半ばより小さいという条件を満たす。
【００１２】
送信アンテナとしてのＵＣＡが現在使用しているＯＡＭモードは０であり、前記アンテナアレー調整制御手段は、軸アライメントを行う前に、平行移動歩幅を初期化する初期化モジュールと、前記多辺形における電界強度が最大となるアンテナ素子の位置を決定し、前記多辺形における電界強度が最大となるアンテナ素子の位置が、前記多辺形のいずれの角でもない場合、平行移動を終了し、前記多辺形における電界強度が最大となるアンテナ素子の位置が、前記多辺形のいずれかの角である場合、前記多辺形の中心から前記多辺形における電界強度が最大となるアンテナ素子への方向を、前記多辺形の平行移動方向として決定する第２平行移動方向決定モジュールと、前記多辺形が今回平行移動方向に１つの平行移動歩幅だけ平行移動するように制御する第２平行移動モジュールと、を含む。
【００１３】
あるいは、送信アンテナとしてのＵＣＡが現在使用しているＯＡＭモードは０ではなく、前記アンテナアレー調整制御手段は、軸アライメントを行う前に、平行移動歩幅を初期化する初期化モジュールと、前記多辺形における電界強度が最小となるアンテナ素子の位置を決定し、前記多辺形における電界強度が最小となるアンテナ素子の位置が、前記多辺形のいずれの角でもない場合、平行移動を終了し、前記多辺形における電界強度が最小となるアンテナ素子の位置が、前記多辺形のいずれかの角である場合、前記多辺形の中心から前記多辺形における電界強度が最小となるアンテナ素子への方向を、前記多辺形の平行移動方向として決定する第２平行移動方向決定モジュールと、前記多辺形が今回平行移動方向に１つの平行移動歩幅だけ平行移動するように制御する第２平行移動モジュールと、を含む。
【００１４】
軸方向決定手段は、送信アンテナとしてのＵＣＡの軸方向が、前記アライメントアンテナアレーにおける２つの多辺形の各組ごとの対辺における最大電界強度を有するアンテナ素子を結ぶ線分で定められる中心で定められる直線と重なる。
【００１５】
上記アンテナ軸アライメント装置に対応して、本発明の実施例では、アンテナの軸アライメントを行う際のアライメントアンテナアレーの平行移動および回転の方法も提供されている。
【００１６】
ここで、アライメントアンテナアレーは、等間隔円形アレー（ＵＣＡ）を含む場合、アライメントアンテナアレーの平行移動方法は、前記ＵＣＡにおける各アンテナ素子の受信信号に基づいて、前記ＵＣＡにおける各アンテナ素子が現在ある位置での電界強度を決定するステップＡと、前記ＵＣＡにおける各アンテナ素子が現在ある位置での電界強度に基づいて、前記ＵＣＡにおける電界強度が最大または最小となるアンテナ素子の位置を決定するステップと、前記ＵＣＡの円心から前記ＵＣＡにおける電界強度が最大または最小となるアンテナ素子への方向を、前記ＵＣＡの平行移動方向として決定するステップと、今回平行移動方向と前回平行移動方向との夾角を算出し、該夾角が９０度を超えた場合、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅を小さくし、該夾角が９０度を超えない場合、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅をそのままに保持するステップと、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度より小さいか否かを判断し、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度より小さい場合、前記ＵＣＡに対する平行移動を終了し、前記ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度以上である場合、前記ＵＣＡが、上記平行移動歩幅を平行移動変位として、今回平行移動方向に平行移動するように制御し、そして、ステップＡに戻るステップと、を含む。
【００１７】
アライメントアンテナアレーは、多辺形のアンテナアレーを含み、多辺形のアンテナアレーは、辺の数が４以上であり、２対以上の辺が互いに平行し、各対ごとの互いに平行する辺について、該一対の辺の垂直二等分線の間の距離が、該一対の辺の長さの和の半ばより小さいという条件を満たす場合、アライメントアンテナアレーの平行移動方法は、多辺形のアンテナアレーの受信信号に基づいて、前記多辺形における各アンテナ素子が現在ある位置での電界強度を決定するステップＢと、前記多辺形における電界強度が最大または最小となるアンテナ素子の位置を決定するステップと、前記多辺形における電界強度が最大または最小となるアンテナ素子の位置が、前記多辺形のいずれの角でもない場合、平行移動を終了し、前記多辺形における電界強度が最大または最小となるアンテナ素子の位置が、前記多辺形のいずれかの角である場合、前記多辺形の中心から前記多辺形における電界強度が最大または最小となるアンテナ素子への方向を、前記多辺形の今回平行移動方向として決定するステップと、前記多辺形が今回平行移動方向に１つの平行移動歩幅だけ平行移動するように制御して、ステップＢに戻るステップと、を含む。
【００１８】
また、アライメントアンテナアレーは、等間隔円形アレー（ＵＣＡ）を含む場合、アライメントアンテナアレーの回転方法は、前記ＵＣＡにおける電界強度が最小または最大となるアンテナ素子Ａｌを見つけ、前記ＵＣＡが前記ＵＣＡの平面内で前記ＵＣＡの軸方向を軸心として回転するように制御することにより、上記電界強度が最小または最大となるアンテナ素子Ａｌの現在位置での電界強度が最小値または最大値に達するステップと、前記ＵＣＡにおける各アンテナ素子の電界強度のうちの最大値と各アンテナ素子の電界強度のうちの最小値との差が最小となるまで、前記ＵＣＡの円心Ｏおよび上記アンテナ素子Ａｌで定められる直線ＯＡｌを軸として前記ＵＣＡを回転させるように制御するステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１９】
上記のアンテナ軸アライメント装置および方法から分かるように、本発明の実施例では、送信アンテナアレーを調整する必要がなく、かつ、受信側から送信側へ信号をフィードバックする必要がなく、オープンループ処理に属し、実現がさらに簡単でスマートかつ柔軟である。さらに、実験シミュレーションから分かるように、本発明の実施例で提供されているアンテナ軸アライメント装置および方法は、高いアライメント精度を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】８つのアンテナ素子を有するＵＣＡの構成を示す図である。
【図２】自由空間におけるＵＣＡを示す図である。
【図３】本発明の実施例に係るアンテナ軸アライメント装置の内部構成を示す図である。
【図４】本発明の一例に係るアンテナアレー調整制御手段の内部構成を示す図である。
【図５】本発明の一例に係るアライメントアンテナアレーにおけるＵＣＡの平行移動を制御する過程を示す図である。
【図６】本発明の他の一例に係るアンテナアレー調整制御手段の内部構成を示す図である。
【図７】本発明の他の一例に係るアライメントアンテナアレーにおけるＵＣＡの回転を制御する過程を示す図である。
【図８】本発明の別の一例に係るアンテナアレー調整制御手段の内部構成を示す図である。
【図９】本発明の別の一例に係るアライメントアンテナアレーにおける平行四辺形のアンテナアレーの平行移動を制御する過程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の目的、解決手段およびメリットをさらに明確にするために、以下、図面および実施例を参照して、本発明をさらに詳しく説明する。理解すべきものとして、ここで説明する具体的な実施例は、本発明を解釈するものにすぎず、本発明を限定するものではない。
【００２２】
図２に示す自由空間において、送信アンテナとしての１つのＵＣＡは、Ｘ軸およびＹ軸で定められる平面に位置し、その円心が点（０,０，０）に位置し、かつ、該ＵＣＡの半径がＲであると仮定する。
【数２】
0006567348.tif 000003
【００２３】
【数３】
0006567348.tif 000004
【００２４】
上記の数式１から分かるように、上記の自由空間における任意の一点での電界強度は、該点からＵＣＡの位置する平面までの距離ｄおよび該点からＺ軸までの距離ｒのみと関係あるが、角度φと関係ない。また、見出せるものとして、ｄの値を変わらないように固定すると、送信アンテナとしてのＵＣＡがいずれのＯＡＭモードにあっても、上記自由空間における電界強度は、単調領域が存在し、つまり、この単調領域において、電界強度は、ｒの変化につれて単調変化する。例えば、ＯＡＭモードが０である場合、ｄの値を変わらないように固定すると、ｒ＝０であるとき、電界強度が最大となり、そして、ｒの値が大きくなるにつれて、電界強度は、０となるまで、次第に小さくなる。この際、電界強度が０となる点に対応するｒの値は、ｒ１と仮定し、即ち、単調領域のエッジ値である。つまり、ｄの値が定められた場合、電界強度の単調領域は、軸線を円心として、かつ軸線に垂直する、半径がｒ１である円である。上記に類似して、ＯＡＭモードが０ではない場合、ｄの値を変わらないように固定すると、ｒ＝０であるとき、電界強度が０となり、そして、ｒの値が大きくなるにつれて、電界強度は、最大値となるまで、次第に大きくなる。この際、電界強度が最大となる点に対応するｒの値は、ｒ２と仮定し、即ち、単調領域のエッジ値である。つまり、ｄの値が定められた場合、電界強度の単調領域は、軸線を円心として、かつ軸線に垂直する、半径がｒ２である円である。
【００２５】
上記の研究に基づき、本発明の実施例では、送信アンテナの軸方向を決定するためのアンテナ軸アライメント装置が提供されている。ここで、本発明の実施例において、送信アンテナがＵＣＡであるので、本発明の実施例で提供されているアンテナ軸アライメント装置は、送信アンテナとしてのＵＣＡの軸方向を決定するためのものである。このアンテナ軸アライメント装置の内部構成は、図３に示すように、主に、アライメントアンテナアレー３０１と、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）３０２と、アンテナアレー調整制御手段３０３と、軸方向決定手段３０４と、を含む。説明すべきものとして、アンテナの軸アライメントを行う前に、アライメントアンテナアレー３０１を、送信アンテナとしてのＵＣＡで定められる電界強度の単調領域内に置くべきである。
【００２６】
ここで、上記アライメントアンテナアレー３０１は、上記ＤＳＰ３０２に接続され、Ｎ個のアンテナ素子３０１１を含み、各アンテナ素子で受信されたアナログ信号を増幅して、Ｎ個のデジタル信号に変換してから、ＤＳＰ３０２に送信する。ここで、上記Ｎ個のアンテナ素子３０１１は、一定の形状に配列され、例えば、１つまたは２つのＵＣＡ、２つの矩形、２つの平行四辺形、あるいは、２つの多辺形などに配列される。
【００２７】
上記アライメントアンテナアレー３０１の内部には、Ｎ個の低雑音増幅器（ＬＮＡ）３０１２およびＮ個のアナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）３０１３も含まれる。ここで、上記Ｎ個のＬＮＡ３０１２は、上記Ｎ個のアンテナ素子３０１１にそれぞれ接続され、上記Ｎ個のアンテナ素子３０１１で受信されたアナログ信号をそれぞれ低雑音増幅する。また、上記Ｎ個のＡＤＣ３０１３は、それぞれ、上記Ｎ個のＬＮＡ３０１２に接続され、ＬＮＡで増幅されたアナログ信号を、それぞれ、デジタル信号に変換して、上記ＤＳＰ３０２に出力する。
【００２８】
上記ＤＳＰ３０２は、主に、Ｎ個のデジタル信号を受信し、受信されたＮ個のデジタル信号に基づいて、上記アライメントアンテナアレー３０１におけるＮ個のアンテナ素子が現在ある位置での電界強度を決定し、上記Ｎ個のアンテナ素子が現在ある位置での電界強度を、上記アンテナアレー調整制御手段３０３に出力する。
【００２９】
上記アンテナアレー調整制御手段３０３は、主に、上記Ｎ個のアンテナ素子が現在ある位置での電界強度に基づいて、上記アライメントアンテナアレー３０１の平行移動方向および平行移動変位、および／または回転方向を決定し、決定された上記アライメントアンテナアレー３０１の平行移動方向および平行移動変位、および／または回転方向に基づいて、アライメントアンテナアレー３０１の平行移動および／または回転を制御する。
【００３０】
上記軸方向決定手段３０４は、主に、前記平行移動および／または回転後のアライメントアンテナアレーに基づいて、送信アンテナの軸方向を決定する。
【００３１】
説明すべきものとして、上記平行移動とは、アライメントアンテナアレー３０１の位置する平面内で平行移動することを指すが、上記回転は、アライメントアンテナアレーで定められる平面内で回転すること、および、アライメントアンテナアレーが定めされた軸に沿って回転することを含む。
【００３２】
上記のように、上記アライメントアンテナアレー３０１におけるＮ個のアンテナ素子３０１１は、１つまたは２つのＵＣＡ、２つの矩形、２つの平行四辺形、あるいは、２つの多辺形などに配列することができる。研究から分かるように、本発明の実施例では、上記Ｎ個のアンテナ素子の配列形状を厳しく制限することなく、下記の３つの条件を満たすいかなる多辺形であってもよい。
【００３３】
条件１：辺の数が４以上である。
条件２：２対以上の辺が互いに平行する。
条件３：各対ごとの互いに平行する辺について、該一対の辺の垂直二等分線の間の距離が、該一対の辺の長さの和の半ばより小さい。
【００３４】
以下、具体的な例示によって、本発明の上記実施例に係るアンテナ軸アライメント装置の実現方式を詳しく説明する。
【００３５】
例１：本例において、アンテナ軸アライメント装置は、上記のアライメントアンテナアレー３０１と、ＤＳＰ３０２と、アンテナアレー調整制御手段３０３と、を含む。また、上記アライメントアンテナアレー３０１におけるＮ個のアンテナ素子３０１１は、２つのＵＣＡに配列され、送信アンテナとしてのＵＣＡが現在使用しているＯＡＭモードは０であると仮定する。
【００３６】
本例の軸アライメント過程において、上記アライメントアンテナアレー３０１は、絶えずに平行移動し、各アンテナ素子で受信されたアナログ信号に対して、増幅およびアナログからデジタルへの変換処理をリアルタイムに行い、デジタル信号をＤＳＰ３０２に送信する。
【００３７】
ＳＰ３０２は、上記アライメントアンテナアレー３０１におけるＮ個のＡＤＣからのデジタル信号を受信した後に、上記デジタル信号をリアルタイムに処理して、Ｎ個のアンテナ素子が現在ある位置での電界強度を得、上記Ｎ個のアンテナ素子が現在ある位置での電界強度を上記アンテナアレー調整制御手段３０３に出力する。
【００３８】
アンテナアレー調整制御手段３０３は、上記Ｎ個のアンテナ素子が現在ある位置での電界強度に基づいて、２つのＵＣＡの平行移動方向および平行移動変位をリアルタイムに算出し、アライメントアンテナアレー３０１の平行移動を制御する。
【００３９】
具体的には、上記アンテナアレー調整制御手段３０３の内部構成は、図４に示すように、初期化モジュール３０３１と、平行移動方向決定モジュール３０３２と、平行移動歩幅調整モジュール３０３３と、平行移動モジュール３０３４と、を含む。
【００４０】
初期化モジュール３０３１は、軸アライメントを行う前に、平行移動歩幅δを初期化し、例えば、δ＝ｒのように設定する。
【００４１】
平行移動方向決定モジュール３０３２は、軸アライメント過程において、アライメントアンテナアレー３０１における２つのＵＣＡのそれぞれに対して、ＤＳＰからアップロードされた該ＵＣＡにおける各アンテナ素子が現在ある位置での電界強度に基づいて、該ＵＣＡにおける電界強度が最大となるアンテナ素子の位置を決定し、該ＵＣＡの円心から該ＵＣＡにおける電界強度が最大となるアンテナ素子への方向を、該ＵＣＡの平行移動方向として決定する。
【００４２】
平行移動歩幅調整モジュール３０３３は、軸アライメント過程において、アライメントアンテナアレー３０１における２つのＵＣＡのそれぞれに対して、該ＵＣＡに対する今回平行移動方向と前回平行移動方向との夾角を算出し、該夾角が９０度を超えた場合、該ＵＣＡに対応する平行移動歩幅を小さくし、例えば、δ＝δｑ（０＜ｑ＜１）にし、該夾角が９０度を超えない場合、該ＵＣＡに対応する平行移動歩幅をそのままに保持する。
【００４３】
平行移動モジュール３０３４は、軸アライメント過程において、アライメントアンテナアレー３０１における２つのＵＣＡのそれぞれに対して、該ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度より小さいか否かを判断し、該ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度より小さい場合、該ＵＣＡに対する平行移動を終了し、該ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度以上である場合、該ＵＣＡが、該ＵＣＡに対応する平行移動歩幅を平行移動変位として、今回平行移動方向に平行移動するように制御する。そして、２つのＵＣＡの平行移動がいずれも終了するまで、平行移動方向決定モジュール３０３２は、引き続いて、次回の平行移動過程を開始させる。
【００４４】
本例において、２つのＵＣＡの平行移動がいずれも終了すると、上記軸方向決定手段３０４は、送信アンテナとしてのＵＣＡの軸方向が、上記アライメントアンテナアレー３０１における２つのＵＣＡの円心Ｏ１およびＯ２で定められる直線と重なることを決定することが可能になる。
【００４５】
上記アンテナ軸アライメント装置に対応して、本発明の実施例では、アンテナ軸アライメント方法も提供されている。この方法は、主に、アライメントアンテナアレーにおける２つのＵＣＡの平行移動をそれぞれ制御する過程を含む。図５に示すように、１つのＵＣＡの平行移動を制御する過程は、下記のステップを含む。
【００４６】
ステップ５０１で、該ＵＣＡにおける各アンテナ素子の受信信号に基づいて、該ＵＣＡにおける各アンテナ素子が現在ある位置での電界強度を決定する。
【００４７】
ステップ５０２で、該ＵＣＡにおける各アンテナ素子が現在ある位置での電界強度に基づいて、該ＵＣＡにおける電界強度が最大となるアンテナ素子の位置を決定する。
【００４８】
ステップ５０３で、該ＵＣＡの円心から該ＵＣＡにおける電界強度が最大となるアンテナ素子への方向を、該ＵＣＡの平行移動方向として決定する。
【００４９】
ステップ５０４で、今回平行移動方向と前回平行移動方向との夾角を算出し、該夾角が９０度を超えた場合、該ＵＣＡに対応する平行移動歩幅δを小さくし、例えば、δ＝δｑ（０＜ｑ＜１）にし、該夾角が９０度を超えない場合、該ＵＣＡに対応する平行移動歩幅をそのままに保持する。
【００５０】
ステップ５０５で、該ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度より小さいか否かを判断し、該ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度より小さい場合、該ＵＣＡに対する平行移動を終了し、該ＵＣＡに対応する平行移動歩幅が予め定められたアライメント精度以上である場合、該ＵＣＡが、上記平行移動歩幅を平行移動変位として、今回平行移動方向に平行移動するように制御し、そして、ステップ５０１に戻って、軸アライメント過程を引き続いて実行する。
【００５１】
本例において、２つのＵＣＡの平行移動がいずれも終了すると、送信アンテナとしてのＵＣＡの軸方向が、上記アライメントアンテナアレー３０１における２つのＵＣＡの円心Ｏ１およびＯ２で定められる直線と重なることを決定することが可能になる。
【００５２】
説明すべきものとして、上記の例示（アンテナ軸アライメント装置およびアンテナ軸アライメント方法）は、いずれも、ＯＡＭモードが０である場合を例として説明しているが、ＯＡＭモードがゼロではない場合、上記の装置および方法は、同様に適用可能であるが、相違点は、平行移動方向決定モジュール３０３２が平行移動方向を決定する際、および、ステップ５０２と５０３において、ＤＳＰからアップロードされた該ＵＣＡにおける各アンテナ素子が現在ある位置での電界強度に基づいて、該ＵＣＡにおける電界強度が最小となるアンテナ素子の位置を決定し、該ＵＣＡの円心から該ＵＣＡにおける電界強度が最小となるアンテナ素子への方向を、該ＵＣＡの平行移動方向として決定することのみにある。
【００５３】
例２：本例において、アンテナ軸アライメント装置は、上記のアライメントアンテナアレー３０１と、ＤＳＰ３０２と、アンテナアレー調整制御手段３０３と、を含む。上記アライメントアンテナアレー３０１におけるＮ個のアンテナ素子３０１１は、１つのＵＣＡに配列され、送信アンテナとしてのＵＣＡの現在のＯＡＭモードは０であると仮定する。
【００５４】
軸アライメント過程において、上記アライメントアンテナアレー３０１は、平行移動および回転を行い、各アンテナ素子で受信されたアナログ信号に対して、増幅およびアナログからデジタルへの変換処理をリアルタイムに行い、デジタル信号をＤＳＰ３０２に送信する。
【００５５】
ＤＳＰ３０２は、上記アライメントアンテナアレー３０１におけるＮ個のＡＤＣからのデジタル信号を受信した後に、上記デジタル信号をリアルタイムに処理して、Ｎ個のアンテナ素子が現在ある位置での電界強度を得、上記Ｎ個のアンテナ素子が現在ある位置での電界強度を上記アンテナアレー調整制御手段３０３に出力する。
【００５６】
アンテナアレー調整制御手段３０３は、上記Ｎ個のアンテナ素子が現在ある位置での電界強度に基づいて、該ＵＣＡの平行移動方向および平行移動変位をリアルタイムに算出し、アライメントアンテナアレー３０１の平行移動を制御する。平行移動が完了すると、アンテナアレー調整制御手段３０３は、さらに、上記Ｎ個のアンテナ素子が現在ある位置での電界強度に基づいて、アライメントアンテナアレー３０１の回転をリアルタイムに制御する。
【００５７】
本例において、アンテナアレー調整制御手段３０３の内部構成は、図６に示す通りである。具体的には、アライメントアンテナアレー３０１の平行移動を完成するために、アンテナアレー調整制御手段３０３は、同様に、例１における初期化モジュール３０３１と、平行移動方向決定モジュール３０３２と、平行移動歩幅調整モジュール３０３３と、平行移動モジュール３０３４と、を含む。その各モジュールの処理も例１と基本的に同様である。但し、本例は、１つのＵＣＡにおけるアンテナ素子に対して、測定および平行移動制御を行うものである。該ＵＣＡの平行移動が終了すると、アンテナアレー調整制御手段３０３は、さらに、アライメントアンテナアレー３０１の回転を制御する。
【００５８】
具体的には、上記アンテナアレー調整制御手段３０３は、該ＵＣＡにおける電界強度が最小となるアンテナ素子Ａｌを見つけ、該ＵＣＡが該ＵＣＡの平面内で該ＵＣＡの軸方向を軸心として回転するように制御することにより、上記電界強度が最小となるアンテナ素子Ａｌの現在位置での電界強度が最小値に達する平面内回転モジュール３０３５と、該ＵＣＡにおける各アンテナ素子の電界強度のうちの最大値と各アンテナ素子の電界強度のうちの最小値との差が最小に達するまで、該ＵＣＡの円心Ｏおよび上記アンテナ素子Ａｌで定められる直線ＯＡｌを軸として該ＵＣＡを回転させるように制御する平面回転モジュール３０３６と、をさらに含む。
【００５９】
説明すべきものとして、上記の平面内回転および平面回転の過程において、予め定められた回転角度歩幅で毎回の回転を行ってもよい。例えば、予め定められた回転角度歩幅がθであると仮定すると、平面内回転モジュール３０３５は、まず、該ＵＣＡがいずれかの方向（例えば、時計回り）にθ度だけ回転するように制御し、アンテナ素子Ａｌにおける電界強度が大きくなる場合、該回転方向が正しくなくて、平面内回転の方向として別の方向（例えば、逆時計回り）に替える必要があり、逆に、アンテナ素子Ａｌにおける電界強度が小さくなる場合、該回転方向が正しくて、該方向を平面内回転の方向とする。平面内回転の方向を決定した後に、θ度だけ回転させるたびに、アンテナ素子Ａｌにおける電界強度が持続的に小さくなるか否かを監視することができ、アンテナ素子Ａｌにおける電界強度が大きくなることが見付かると、アンテナ素子Ａｌの現在位置での電界強度が最小値に達したことを決定することが可能になり、平面内回転が完成する。
【００６０】
これに類似して、平面回転モジュール３０３６は、まず、該ＵＣＡがいずれかの方向にθ度だけ回転するように制御し、該ＵＣＡにおける各アンテナ素子の電界強度のうちの最大値と各アンテナ素子の電界強度のうちの最小値との差が大きくなる場合、該回転方向が正しくなくて、平面回転の方向として別の方向に替える必要があり、逆に、該ＵＣＡにおける各アンテナ素子の電界強度のうちの最大値と各アンテナ素子の電界強度のうちの最小値との差が小さくなる場合、該回転方向が正しくて、該方向を平面回転の方向とする。平面回転の方向を決定した後に、θ度だけ回転させるたびに、該ＵＣＡにおける各アンテナ素子の電界強度のうちの最大値と各アンテナ素子の電界強度のうちの最小値との差が持続的に小さくなるか否かを監視することができ、該ＵＣＡにおける各アンテナ素子の電界強度のうちの最大値と各アンテナ素子の電界強度のうちの最小値との差が０でありまたは近似的に０であることが見付かると、該ＵＣＡにおける各アンテナ素子の電界強度のうちの最大値と各アンテナ素子の電界強度のうちの最小値との差が最小に達したことを決定することが可能になり、平面回転が完成する。
【００６１】
上記の平面内回転および平面回転を経ると、上記軸方向決定手段３０４は、送信アンテナとしてのＵＣＡの軸方向が、該アライメントアンテナアレーとしてのＵＣＡの垂直軸方向と重なることを決定することが可能になる。
【００６２】
上記アンテナ軸アライメント装置に対応して、本例では、アンテナ軸アライメント方法も提供されている。この方法は、図５に示すようなＵＣＡの平行移動を制御する過程に加えて、ＵＣＡの回転を制御する過程をさらに含む。図７に示すように、このＵＣＡの回転を制御する過程は、下記のステップを含む。
【００６３】
ステップ７０１で、該ＵＣＡにおける電界強度が最小となるアンテナ素子Ａｌを見つけ、該ＵＣＡが該ＵＣＡの平面内で該ＵＣＡの軸方向を軸心として回転するように制御することにより、上記電界強度が最小となるアンテナ素子Ａｌの現在位置での電界強度が最小値に達する。
【００６４】
ステップ７０２で、該ＵＣＡにおける各アンテナ素子の電界強度のうちの最大値と各アンテナ素子の電界強度のうちの最小値との差が最小となるまで、該ＵＣＡの円心Ｏおよび上記アンテナ素子Ａｌで定められる直線ＯＡｌを軸として該ＵＣＡを回転させるように制御する。
【００６５】
上記のように、上記の平面内回転および平面回転を経ると、送信アンテナとしてのＵＣＡの軸方向が、該アライメントアンテナアレーとしてのＵＣＡの垂直軸方向と重なることを決定することが可能になる。
【００６６】
説明すべきものとして、上記の例示（アンテナ軸アライメント装置およびアンテナ軸アライメント方法）は、いずれも、ＯＡＭモードが０である場合を例として説明しているが、ＯＡＭモードがゼロではない場合、上記の装置および方法は、同様に適用可能である。前述したように、平行移動過程について、相違点は、平行移動方向決定モジュール３０３２が平行移動方向を決定する際、および、ステップ５０２と５０３において、ＤＳＰからアップロードされた該ＵＣＡにおける各アンテナ素子が現在ある位置での電界強度に基づいて、該ＵＣＡにおける電界強度が最小となるアンテナ素子の位置を決定し、該ＵＣＡの円心から該ＵＣＡにおける電界強度が最小となるアンテナ素子への方向を、該ＵＣＡの平行移動方向として決定することのみにある。一方、回転過程について、平面内回転モジュール３０３５およびステップ７０１にて、該ＵＣＡにおける電界強度が最大となるアンテナ素子Ａｌを見つけ、該ＵＣＡが該ＵＣＡの平面内で該ＵＣＡの軸方向を軸心として回転するように制御することにより、上記電界強度が最大となるアンテナ素子Ａｌの現在位置での電界強度が最大値に達する。その後、さらに平面回転を経ると、送信アンテナとしてのＵＣＡの軸方向を決定することが可能になる。
【００６７】
例３：本例において、上記アライメントアンテナアレー３０１におけるＮ個のアンテナ素子３０１１は、上記の３つの条件を満たす２つの多辺形に配列される。説明の便宜上、以下、平行四辺形を例として詳しく説明する。この２つの平行四辺形の中心がそれぞれＯ１およびＯ２であると仮定し、かつ、現在のＯＡＭモードが０であると仮定する。
【００６８】
本例において、アンテナ軸アライメント装置は、上記のアライメントアンテナアレー３０１と、ＤＳＰ３０２と、アンテナアレー調整制御手段３０３と、を含む。
【００６９】
軸アライメント過程において、上記アライメントアンテナアレー３０１は、絶えずに平行移動し、各アンテナ素子で受信されたアナログ信号に対して、増幅およびアナログからデジタルへの変換処理をリアルタイムに行い、デジタル信号をデジタル信号プロセッサ３０２に送信する。
【００７０】
デジタル信号プロセッサ３０２は、アライメントアンテナアレー３０１におけるＮ個のＡＤＣからのデジタル信号を受信した後に、上記デジタル信号をリアルタイムに処理して、Ｎ個のアンテナ素子が現在ある位置での電界強度を得、上記Ｎ個のアンテナ素子が現在ある位置での電界強度を上記アンテナアレー調整制御手段３０３に出力する。
【００７１】
アンテナアレー調整制御手段３０３は、上記Ｎ個のアンテナ素子が現在ある位置での電界強度に基づいて、２つの平行四辺形のアンテナアレーの平行移動方向をリアルタイムに算出し、アライメントアンテナアレー３０１の平行移動を制御する。
【００７２】
具体的には、本例において、アンテナアレー調整制御手段３０３の内部構成は、図８に示すように、主に、初期化モジュール３０３１と、第２平行移動方向決定モジュール８０１と、第２平行移動モジュール８０２と、を含む。
【００７３】
初期化モジュール３０３１は、軸アライメントを行う前に、平行移動歩幅δを初期化し、例えば、δ＝ｒのように設定する。
【００７４】
第２平行移動方向決定モジュール８０１は、ＤＳＰ３０２からアップロードされた該平行四辺形における各アンテナ素子が現在ある位置での電界強度に基づいて、該平行四辺形における電界強度が最大となるアンテナ素子の位置を決定し、該平行四辺形における電界強度が最大となるアンテナ素子の位置が、該平行四辺形のいずれの角でもない場合、平行移動を終了し、該平行四辺形における電界強度が最大となるアンテナ素子の位置が、該平行四辺形のいずれかの角である場合、該平行四辺形の中心から該平行四辺形における電界強度が最大となるアンテナ素子への方向を、該平行四辺形の平行移動方向として決定する。
【００７５】
第２平行移動モジュール８０２は、該平行四辺形が今回平行移動方向に１つの平行移動歩幅だけ平行移動するように制御する。２つの平行四辺形の平行移動がいずれも終了するまで、第２平行移動方向決定モジュール８０１は、引き続いて、次回の平行移動過程を開始させる。
【００７６】
２つの平行四辺形の平行移動がいずれも終了すると、上記軸方向決定手段３０４は、送信アンテナとしてのＵＣＡの軸方向が、上記アライメントアンテナアレー３０１における２つの平行四辺形の各組ごとの対辺における最大電界強度を有するアンテナ素子を結ぶ線分で定められる中心Ｏ１およびＯ２で定められる直線と重なることを決定することが可能になる。
【００７７】
上記アンテナ軸アライメント装置に対応して、本発明の実施例では、アンテナ軸アライメント方法も提供されている。この方法は、主に、アライメントアンテナアレーにおける２つの平行四辺形の平行移動をそれぞれ制御する過程を含む。図９に示すように、１つの平行四辺形の平行移動を制御する過程は、下記のステップを含む。
【００７８】
ステップ９０１で、該平行四辺形のアンテナアレーの受信信号に基づいて、該平行四辺形における各アンテナ素子が現在ある位置での電界強度を決定する。
【００７９】
ステップ９０２で、該平行四辺形における電界強度が最大となるアンテナ素子の位置を決定する。
【００８０】
ステップ９０３で、該平行四辺形における電界強度が最大となるアンテナ素子の位置が、該平行四辺形のいずれの角でもない場合、平行移動を終了し、該平行四辺形における電界強度が最大となるアンテナ素子の位置が、該平行四辺形のいずれかの角である場合、ステップ９０４を実行する。
【００８１】
ステップ９０４で、該平行四辺形の中心から該平行四辺形における電界強度が最大となるアンテナ素子への方向を、該平行四辺形の平行移動方向として決定する。
【００８２】
ステップ９０５で、該平行四辺形が今回平行移動方向に１つの平行移動歩幅だけ平行移動するように制御し、そして、ステップ９０１に戻って、平行移動過程を引き続いて実行する。
【００８３】
本例において、２つの平行四辺形の平行移動がいずれも終了すると、送信アンテナとしてのＵＣＡの軸方向が、上記アライメントアンテナアレー３０１における２つの平行四辺形の各組ごとの対辺における最大電界強度を有するアンテナ素子を結ぶ線分で定められる中心Ｏ１およびＯ２で定められる直線と重なることを決定することが可能になる。
【００８４】
説明すべきものとして、上記の例示は、ＯＡＭモードが０である場合を例として説明しているが、ＯＡＭモードがゼロではない場合、上記方法は、同様に適用可能であるが、相違点は、第２平行移動方向決定モジュール８０２が平行移動方向を決定する際、および、ステップ９０２、９０３、および９０４において、該平行四辺形の中心から該平行四辺形における電界強度が最小となるアンテナ素子への方向を、該平行四辺形の平行移動方向として決定することのみにある。
【００８５】
また、省エネルギーの目的を考慮すると、上記例３の変形の１つとして、アライメントアンテナアレー３０１におけるアンテナ素子の一部分を一時的にオフにし、そして、アライメントアンテナアレー３０１の平行移動が終了すると、オフにされたアンテナ素子を改めてオンにして、平行移動を再度行うようにしてもよい。
【００８６】
また、上記例３の他の変形として、伸縮可能なアライメントアンテナアレー３０１を使用してもよい。まず、伸縮可能なアライメントアンテナアレー３０１を伸ばして、アライメントアンテナアレー３０１の初回の平行移動を行う。初回の平行移動が終了すると、伸縮可能なアライメントアンテナアレー３０１を縮めて、アライメントアンテナアレーにおけるアンテナ素子の密度を増やし、平行移動を再度行うことにより、軸アライメント精度を向上させることができる。
【００８７】
上記のような例示から分かるように、本発明の実施例で提供されているアンテナ軸アライメント装置および方法は、受信アンテナ側を調整したものであり、送信アンテナを調整する必要がなく、かつ、受信側から送信側へ信号をフィードバックする必要がなく、オープンループ処理に属し、実現がさらに簡単でスマートかつ柔軟である。さらに、実験シミュレーションから分かるように、本発明の実施例で提供されているアンテナ軸アライメント装置および方法は、高いアライメント精度を有する。
【００８８】
上記は、本発明の好ましい実施例にすぎず、本発明の保護範囲を限定するものではない。本発明の精神と原則内で行われる種々の修正、均等切替、改善などは全て本発明の保護範囲内に含まれるべきである。
【符号の説明】
【００８９】
３０１  アライメントアンテナアレー
３０２  デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）
３０３  アンテナアレー調整制御手段
３０４  軸方向決定手段
３０３１  初期化モジュール
３０３２  平行移動方向決定モジュール
３０３３  平行移動歩幅調整モジュール
３０３４  平行移動モジュール
３０３５  平面内回転モジュール
３０３６  平面回転モジュール
８０１  第２平行移動方向決定モジュール
８０２  第２平行移動モジュール
【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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