(57)【要約】  複数のアンテナ素子と、各アンテナ素子の第１の出力信号を合成して第２の出力信号を出力する部分合成器とをそれぞれ含む複数のアンテナ部と、各前記第２の出力信号の信号強度を測定する部分電力検出手段と、測定された各前記第２の出力信号の前記信号強度に基づいて通信対象の通信装置の位置を特定する位置特定部と、前記複数のアンテナ部の前記第２の出力信号を合成して第３の出力信号を出力する総和合成器と、前記第３の出力信号の信号強度が最大となるビームであるメインローブを前記位置特定部が特定した前記通信装置の前記位置へ向けるように、前記各アンテナ素子の位相を制御する位相制御部と、を備える。
2018078963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ素子と、各アンテナ素子の第１の出力信号を合成して第２の出力信号を出力する部分合成器とをそれぞれ含む複数のアンテナ部と、
各前記第２の出力信号の信号強度を測定する部分電力検出手段と、
測定された各前記第２の出力信号の前記信号強度に基づいて通信対象の通信装置の位置を特定する位置特定部と、
前記複数のアンテナ部の前記第２の出力信号を合成して第３の出力信号を出力する総和合成器と、
前記第３の出力信号の信号強度が最大となるビームであるメインローブを前記位置特定部が特定した前記通信装置の前記位置へ向けるように、前記各アンテナ素子の位相を制御する位相制御部と、
を備える無線通信機。
【請求項２】
前記位相制御部は、
前記複数のアンテナ部のうちの１つ以上のメインローブの方向と、前記複数のアンテナ部のうちの他のアンテナ部のメインローブの方向とが異なる方向となるように、前記各アンテナ素子の位相を制御する、
請求項１に記載の無線通信機。
【請求項３】
前記第３の出力信号を復調する復調部、
を備える請求項１または請求項２に記載の無線通信機。
【請求項４】
複数のアンテナ素子それぞれの第１の出力信号を合成して第２の出力信号を出力することと、
複数の前記第２の出力信号それぞれの信号強度を測定することと、
測定した各前記第２の出力信号の前記信号強度に基づいて通信対象の通信装置の位置を特定することと、
前記複数の第２の出力信号を合成して第３の出力信号を出力することと、
前記第３の出力信号の信号強度が最大となるビームであるメインローブを特定した前記通信装置の前記位置へ向けるように、前記各アンテナ素子の位相を制御することと、
を含む制御方法。
【請求項５】
コンピュータに、
複数のアンテナ素子それぞれの第１の出力信号を合成して第２の出力信号を出力することと、
複数の前記第２の出力信号それぞれの信号強度を測定することと、
測定した各前記第２の出力信号の前記信号強度に基づいて通信対象の通信装置の位置を特定することと、
前記複数の第２の出力信号を合成して第３の出力信号を出力することと、
前記第３の出力信号の信号強度が最大となるビームであるメインローブを特定した前記通信装置の前記位置へ向けるように、前記各アンテナ素子の位相を制御することと、
を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信機、制御方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信の急激な普及に伴い、無線通信帯域の不足が問題になっている。周波数の逼迫を解消するために、空間的に電波（周波数）の利用効率を向上させる技術として一般的にビームフォーミングと呼ばれる技術の需要が高まっている。ビームフォーミングは、放射する電波に指向性を与えて特定の方向にのみ電波を放射することで、信号の品質を向上させるとともに、他の無線装置やシステムなどへの不要な放射を抑えることができる。つまり、ビームフォーミングを用いることで、空間的に電波をより細分化して利用することができる。
ビームフォーミングの代表的な手法として、フェーズドアレイが挙げられる。フェーズドアレイは、複数のアンテナ素子に給電される無線信号の位相を変えて合成することで、各アンテナ素子から放射される電波を空間において合成し、所望の方向への電波の放射を可能にする。フェーズドアレイは、電気的に位相や振幅を調整するのみで実現することができ、アンテナ素子を機械的に動作させて高い指向性を得る場合よりも耐久性に優れている。
ところで、一般的なビームフォーミングを用いた通信では、通信対象の通信装置が移動し電力利得が低下した場合、その通信装置がどの方向に移動したかはわからない。そこで、特許文献１では複数の指向性のビームを形成し、それぞれの受信信号品質からユーザの移動方向を検出する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２９８４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の技術では、ビームを形成する受信系とは別に複数のサブとなる受信系を用意する必要がある。メインの受信系と異なる指向性を持たせるために、サブの受信系にも移相器を備える必要があり、多素子アンテナでは回路規模が劇的に増大してしまう。
そこで、回路規模が小さく、かつ、通信対象の通信装置の移動を検出してアンテナの指向性を前記通信対象の通信装置に向けることのできる技術が求められていた。【０００５】
本発明は、上記の課題を解決することのできる無線通信機、制御方法及びプログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、無線通信機は、複数のアンテナ素子と、各アンテナ素子の第１の出力信号を合成して第２の出力信号を出力する部分合成器とをそれぞれ含む複数のアンテナ部と、各前記第２の出力信号の信号強度を測定する部分電力検出手段と、測定された各前記第２の出力信号の前記信号強度に基づいて通信対象の通信装置の位置を特定する位置特定部と、前記複数のアンテナ部の前記第２の出力信号を合成して第３の出力信号を出力する総和合成器と、前記第３の出力信号の信号強度が最大となるビームであるメインローブを前記位置特定部が特定した前記通信装置の前記位置へ向けるように、前記各アンテナ素子の位相を制御する位相制御部と、を備える。【０００７】
また、本発明の一態様によれば、制御方法は、複数のアンテナ素子それぞれの第１の出力信号を合成して第２の出力信号を出力することと、複数の前記第２の出力信号それぞれの信号強度を測定することと、測定した各前記第２の出力信号の前記信号強度に基づいて通信対象の通信装置の位置を特定することと、前記複数の第２の出力信号を合成して第３の出力信号を出力することと、前記第３の出力信号の信号強度が最大となるビームであるメインローブを特定した前記通信装置の前記位置へ向けるように、前記各アンテナ素子の位相を制御することと、を含む。【０００８】
また、本発明の一態様によれば、プログラムは、コンピュータに、複数のアンテナ素子それぞれの第１の出力信号を合成して第２の出力信号を出力することと、複数の前記第２の出力信号それぞれの信号強度を測定することと、測定した各前記第２の出力信号の前記信号強度に基づいて通信対象の通信装置の位置を特定することと、前記複数の第２の出力信号を合成して第３の出力信号を出力することと、前記第３の出力信号の信号強度が最大となるビームであるメインローブを特定した前記通信装置の前記位置へ向けるように、前記各アンテナ素子の位相を制御することと、を実行させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、回路規模が小さく、かつ、通信対象の通信装置の移動を検出してアンテナの指向性を前記通信対象の通信装置に向けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機の構成を示す図である。
【図２】第一の実施形態によるアンテナブロックの構成を示す図である。
【図３】第一の実施形態によるアンテナを構成するアンテナ素子を示す図である。
【図４】第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機の処理フローを示す図である。
【図５】第一の実施形態によるアレイアンテナの放射パターンを示す第１の図である。
【図６】第一の実施形態によるアレイアンテナの放射パターンを示す第２の図である。
【図７】第一の実施形態における比較例のフェーズドアレイ受信機の構成を示す図である。
【図８】第二の実施形態によるフェーズドアレイ受信機の構成を示す図である。
【図９】第二の実施形態によるフェーズドアレイ受信機の処理フローを示す図である。
【図１０】第二の実施形態によるアンテナを構成するアンテナ素子を示す図である。
【図１１】第二の実施形態によるアレイアンテナの放射パターンを示す第１の図である。
【図１２】第二の実施形態によるアレイアンテナの放射パターンを示す第２の図である。
【図１３】実施形態による最小構成のフェーズドアレイ受信機を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜第一の実施形態＞
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機（無線通信機）１の構成について説明する。
【００１２】
第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機１は、図１に示すように、アンテナブロック１０ａ１〜１０ａ８、アンテナブロック出力合成器（図１では「ＡＢ出力合成器」と記載）２０ａ１〜２０ａ４（部分合成器）、総和合成器３０ａ１、Ａ／Ｄ変換器４０ａ１〜４０ａ５、電力検出器５０ａ１〜５０ａ４（部分電力検出手段）、電力検出器５０ａ５（総和電力検出手段）、復調部６０ａ１、制御部（位相制御部、位置特定部）７０ａ１を備える。
以下、アンテナブロック１０ａ１〜１０ａ８を総称してアンテナブロック１０ａと呼ぶ。また、アンテナブロック出力合成器２０ａ１〜２０ａ４を総称してアンテナブロック出力合成器２０ａと呼ぶ。また、Ａ／Ｄ変換器４０ａ１〜４０ａ５を総称してＡ／Ｄ変換器４０ａと呼ぶ。また、電力検出器５０ａ１〜５０ａ５を総称して電力検出器５０ａと呼ぶ。
【００１３】
アンテナブロック１０ａのそれぞれは、図２に示すように、アンテナ素子１０１ａ、１０１ｂ、移相器１０２ａ、１０２ｂ、移相器出力合成器１０３ａを備える。
【００１４】
アンテナ素子１０１ａ、１０１ｂのそれぞれは、通信の対象である送信装置が送信した電波を受信する。
【００１５】
移相器１０２ａは、アンテナ素子１０１ａに接続される。移相器１０２ａは、後述する制御部７０ａ１からの制御信号に応じて、アンテナ素子１０１ａが受信した電波による信号の位相を調整する。移相器１０２ａは、位相を調整した後の信号を移相器出力合成器１０３ａに送信する。
【００１６】
移相器１０２ｂは、アンテナ素子１０１ｂに接続される。移相器１０２ｂは、後述する制御部７０ａ１からの制御信号に応じて、アンテナ素子１０１ｂが受信した電波による信号の位相を調整する。移相器１０２ｂは、位相を調整した後の信号を移相器出力合成器１０３ａに送信する。
【００１７】
移相器出力合成器１０３ａは、移相器１０２ａから信号を受信する。また、移相器出力合成器１０３ａは、移相器１０２ｂから信号を受信する。移相器出力合成器１０３ａは、受信した２つの信号を合成する。
【００１８】
なお、アンテナブロック１０ａ１は、アンテナ素子１０１ａ１、１０１ｂ１、移相器１０２ａ１、１０２ｂ１、移相器出力合成器１０３ａ１を備える。
アンテナブロック１０ａ２は、アンテナ素子１０１ａ２、１０１ｂ２、移相器１０２ａ２、１０２ｂ２、移相器出力合成器１０３ａ２を備える。
アンテナブロック１０ａ３は、アンテナ素子１０１ａ３、１０１ｂ３、移相器１０２ａ３、１０２ｂ３、移相器出力合成器１０３ａ３を備える。
アンテナブロック１０ａ４は、アンテナ素子１０１ａ４、１０１ｂ４、移相器１０２ａ４、１０２ｂ４、移相器出力合成器１０３ａ４を備える。
アンテナブロック１０ａ５は、アンテナ素子１０１ａ５、１０１ｂ５、移相器１０２ａ５、１０２ｂ５、移相器出力合成器１０３ａ５を備える。
アンテナブロック１０ａ６は、アンテナ素子１０１ａ６、１０１ｂ６、移相器１０２ａ６、１０２ｂ６、移相器出力合成器１０３ａ６を備える。
アンテナブロック１０ａ７は、アンテナ素子１０１ａ７、１０１ｂ７、移相器１０２ａ７、１０２ｂ７、移相器出力合成器１０３ａ７を備える。
アンテナブロック１０ａ８は、アンテナ素子１０１ａ８、１０１ｂ８、移相器１０２ａ８、１０２ｂ８、移相器出力合成器１０３ａ８を備える。
このように、第一の実施形態では、各アンテナブロック１０ａは、符号の末尾が同一の数字であるアンテナ素子１０１ａ、１０１ｂ、移相器１０２ａ、１０２ｂ、移相器出力合成器１０３ａを備えるものとし、以下では符号を対応付けて説明する。
【００１９】
移相器出力合成器１０３ａ１は、合成した信号をアンテナブロック出力合成器２０ａ１に送信する。
移相器出力合成器１０３ａ２は、合成した信号をアンテナブロック出力合成器２０ａ１に送信する。
移相器出力合成器１０３ａ３は、合成した信号をアンテナブロック出力合成器２０ａ２に送信する。
移相器出力合成器１０３ａ４は、合成した信号をアンテナブロック出力合成器２０ａ２に送信する。
移相器出力合成器１０３ａ５は、合成した信号をアンテナブロック出力合成器２０ａ３に送信する。
移相器出力合成器１０３ａ６は、合成した信号をアンテナブロック出力合成器２０ａ３に送信する。
移相器出力合成器１０３ａ７は、合成した信号をアンテナブロック出力合成器２０ａ４に送信する。
移相器出力合成器１０３ａ８は、合成した信号をアンテナブロック出力合成器２０ａ４に送信する。
【００２０】
アンテナブロック出力合成器２０ａ１は、アンテナブロック１０ａ１から信号を受信する。また、アンテナブロック出力合成器２０ａ１は、アンテナブロック１０ａ２から信号を受信する。アンテナブロック出力合成器２０ａ１は、受信した２つの信号を合成する。アンテナブロック出力合成器２０ａ１は、合成後の信号を総和合成器３０ａ１とＡ／Ｄ変換器４０ａ１に送信する。
【００２１】
アンテナブロック出力合成器２０ａ２は、アンテナブロック１０ａ３から信号を受信する。また、アンテナブロック出力合成器２０ａ２は、アンテナブロック１０ａ４から信号を受信する。アンテナブロック出力合成器２０ａ２は、受信した２つの信号を合成する。アンテナブロック出力合成器２０ａ２は、合成後の信号を総和合成器３０ａ１とＡ／Ｄ変換器４０ａ２に送信する。
【００２２】
アンテナブロック出力合成器２０ａ３は、アンテナブロック１０ａ５から信号を受信する。また、アンテナブロック出力合成器２０ａ３は、アンテナブロック１０ａ６から信号を受信する。アンテナブロック出力合成器２０ａ３は、受信した２つの信号を合成する。アンテナブロック出力合成器２０ａ３は、合成後の信号を総和合成器３０ａ１とＡ／Ｄ変換器４０ａ３に送信する。
【００２３】
アンテナブロック出力合成器２０ａ４は、アンテナブロック１０ａ７から信号を受信する。また、アンテナブロック出力合成器２０ａ４は、アンテナブロック１０ａ８から信号を受信する。アンテナブロック出力合成器２０ａ４は、受信した２つの信号を合成する。アンテナブロック出力合成器２０ａ４は、合成後の信号を総和合成器３０ａ１とＡ／Ｄ変換器４０ａ４に送信する。
【００２４】
総和合成器３０ａ１は、アンテナブロック出力合成器２０ａのそれぞれから信号を受信する。総和合成器３０ａ１は、受信した４つの信号を合成する。総和合成器３０ａ１は、合成後の信号をＡ／Ｄ変換器４０ａ５に送信する。
【００２５】
Ａ／Ｄ変換器４０ａ１は、アンテナブロック出力合成器２０ａ１から信号を受信する。Ａ／Ｄ変換器４０ａ１は、受信した信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器４０ａ１は、変換後のデジタル信号を電力検出器５０ａ１に送信する。
【００２６】
Ａ／Ｄ変換器４０ａ２は、アンテナブロック出力合成器２０ａ２から信号を受信する。Ａ／Ｄ変換器４０ａ２は、受信した信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器４０ａ２は、変換後のデジタル信号を電力検出器５０ａ２に送信する。
【００２７】
Ａ／Ｄ変換器４０ａ３は、アンテナブロック出力合成器２０ａ３から信号を受信する。Ａ／Ｄ変換器４０ａ３は、受信した信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器４０ａ３は、変換後のデジタル信号を電力検出器５０ａ３に送信する。
【００２８】
Ａ／Ｄ変換器４０ａ４は、アンテナブロック出力合成器２０ａ４から信号を受信する。Ａ／Ｄ変換器４０ａ４は、受信した信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器４０ａ４は、変換後のデジタル信号を電力検出器５０ａ４に送信する。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換器４０ａ５は、総和合成器３０ａ１から信号を受信する。Ａ／Ｄ変換器４０ａ５は、受信した信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器４０ａ５は、変換後のデジタル信号を電力検出器５０ａ５と復調部６０ａ１に送信する。
【００３０】
電力検出器５０ａ１は、Ａ／Ｄ変換器４０ａ１から信号を受信する。電力検出器５０ａ１は、受信した信号が示す電力を測定する。電力検出器５０ａ１は、測定した電力の値を制御部７０ａ１に送信する。
【００３１】
電力検出器５０ａ２は、Ａ／Ｄ変換器４０ａ２から信号を受信する。電力検出器５０ａ２は、受信した信号が示す電力を測定する。電力検出器５０ａ２は、測定した電力の値を制御部７０ａ１に送信する。
【００３２】
電力検出器５０ａ３は、Ａ／Ｄ変換器４０ａ３から信号を受信する。電力検出器５０ａ３は、受信した信号が示す電力を測定する。電力検出器５０ａ３は、測定した電力の値を制御部７０ａ１に送信する。
【００３３】
電力検出器５０ａ４は、Ａ／Ｄ変換器４０ａ４から信号を受信する。電力検出器５０ａ４は、受信した信号が示す電力を測定する。電力検出器５０ａ４は、測定した電力の値を制御部７０ａ１に送信する。
【００３４】
電力検出器５０ａ５は、Ａ／Ｄ変換器４０ａ５から信号を受信する。電力検出器５０ａ５は、受信した信号が示す電力を測定する。電力検出器５０ａ５は、測定した電力の値を制御部７０ａ１に送信する。
【００３５】
復調部６０ａ１は、Ａ／Ｄ変換器４０ａ５から信号を受信する。復調部６０ａ１は、受信した信号を復調する。
【００３６】
制御部７０ａ１は、電力検出器５０ａのそれぞれから測定した電力の値を受信する。制御部７０ａ１は、受信した電力の値から電力利得を算出する。制御部７０ａ１は、算出した電力利得、すなわち、受信信号の強度に応じて、移相器１０２ａの位相を調整する制御信号を移相器１０２ａに送信する。また、制御部７０ａ１は、算出した電力利得に応じて、１０２ｂの位相を調整する制御信号を移相器１０２ｂに送信する。
なお、ビームフォーミングを行う際の位相の調整量を算出する方法は、例えば、非特許文献である「武田茂樹、“８章  アンテナの信号処理”、２０１３年２月、電子情報通信学会、［２０１６年１０月１７日検索］、ＵＲＬ  http://www.ieice-hbkb.org/files/04/04gun_02hen_08.pdf」に記載されている。
【００３７】
フェーズドアレイ受信機１のアレイアンテナ１０１は、アンテナ素子１０１ａ、１０１ｂにより構成されている。アンテナ素子１０１ａ、１０１ｂのそれぞれは、無指向性である。
アレイアンテナ１０１を構成するアンテナ素子は、図３に示すように、アレイアンテナ１０１において、アンテナ素子１０１ａ１、１０１ｂ１、１０１ａ２、１０１ｂ２、１０１ａ３、１０１ｂ３、１０１ａ４、１０１ｂ４、１０１ａ５、１０１ｂ５、１０１ａ６、１０１ｂ６、１０１ａ７、１０１ｂ７、１０１ａ８、１０１ｂ８の順に一直線上に等間隔に設けられる。
図３において、アレイアンテナ１０１の中央、すなわち、アンテナ素子１０１ｂ４とアンテナ素子１０１ａ５との中間の位置を原点Ｏとし、原点Ｏからアンテナ素子１０１ａ１に向かう方向をＸ軸の正の方向とする。また、Ｘ軸に直交し原点Ｏを通る軸をＹ軸とする。
また、原点ＯからＸ軸の正の方向を角度０度とし、ＸＹ平面上の原点Ｏを中心に反時計回りに、１周で３６０度の角度を定義する。
【００３８】
なお、第一の実施形態では、アンテナ素子１０１ａ、１０１ｂのそれぞれからＡ／Ｄ変換器４０ａの前段の合成器までの信号を通過する機能部、すなわち、同一の指向性を有するアンテナ素子１０１ａ、１０１ｂのそれぞれと、それらアンテナ素子１０１ａ、１０１ｂのそれぞれが受信した信号を合成するアンテナブロック出力合成器２０ａ（部分合成器）とを１つのアンテナ部と定義する。
具体的には、アンテナブロック１０ａ１、１０ａ２、アンテナブロック出力合成器２０ａ１（部分合成器）がアンテナ部３００ａ１である。また、アンテナブロック１０ａ３、１０ａ４、アンテナブロック出力合成部２０ａ２（部分合成器）がアンテナ部３００ａ２である。また、アンテナブロック１０ａ５、１０ａ６、アンテナブロック出力合成器２０ａ３（部分合成器）がアンテナ部３００ａ３である。また、アンテナブロック１０ａ７、１０ａ８、アンテナブロック出力合成器２０ａ４（部分合成器）がアンテナ部３００ａ４である。第一の実施形態では、アンテナ部３００ａ１、３００ａ２、３００ａ３、３００ａ４をアンテナ部３００ａとも呼ぶ。
【００３９】
（具体例１）
次に、第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機１が通信の対象である送信装置の移動を検出する図４に示す処理フローについて説明する。
なお、第一の実施形態では、アンテナ素子１０１ａ１、１０１ｂ１、１０１ａ２、１０１ｂ２を第１部分アンテナ１０１ａｎｔ１と呼ぶ。アンテナ素子１０１ａ３、１０１ｂ３、１０１ａ４、１０１ｂ４を第２部分アンテナ１０１ａｎｔ２と呼ぶ。アンテナ素子１０１ａ５、１０１ｂ５、１０１ａ６、１０１ｂ６を第３部分アンテナ１０１ａｎｔ３と呼ぶ。また、アンテナ素子１０１ａ７、１０１ｂ７、１０１ａ８、１０１ｂ８を第４部分アンテナ１０１ａｎｔ４と呼ぶ。
【００４０】
第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機１が通信を開始した直後に、制御部７０ａ１は、第１部分アンテナ１０１ａｎｔ１〜第４部分アンテナ１０１ａｎｔ４の４つの指向性を揃え、ビームフォーマ法などの技術を用いて、電波の強い方向、すなわち、電力検出器５０ａ５が示す電力が最大になる方向に指向性を向ける制御信号を移相器１０２ａ、１０２ｂのそれぞれに送信する（ステップＳ１）。
具体的には、制御部７０ａ１は、例えば、制御信号の値を変化させ、第１部分アンテナ１０１ａｎｔ１〜第４部分アンテナ１０１ａｎｔ４の同一の方向の４つのメインローブの向きを０度〜３６０度まで変化させて、電力検出器５０ａ５が示す電力が最大になる制御信号を特定する。
【００４１】
なお、制御部７０ａ１が移相器１０２ａ、１０２ｂのそれぞれに送信する制御信号は、例えば、図３で示した０度の方向（Ｘ軸の正の方向）の単位ベクトルについての倍率と、Ｘ軸の正の方向または負の方向を示す符号と、９０度の方向（Ｙ軸の正の方向）の単位ベクトルについての倍率と、Ｙ軸の正の方向または負の方向を示す符号とを含む。
制御部７０ａ１は、第１部分アンテナ１０１ａｎｔ１〜第４部分アンテナ１０１ａｎｔ４のそれぞれについて、０度の方向の単位ベクトルについての倍率と、Ｘ軸の正の方向または負の方向を示す符号と、９０度の方向の単位ベクトルについての倍率と、Ｙ軸の正の方向または負の方向を示す符号とを決定する。そして、制御部７０ａ１は、第１部分アンテナ１０１ａｎｔ１について、０度方向の単位ベクトルに決定した倍率を乗算し決定した符号の方向に向けたベクトルと、９０度方向の単位ベクトルに決定した倍率を乗算し決定した符号の方向に向けたベクトルとを合成することにより、合成したベクトルの向きが示す角度を第１部分アンテナ１０１ａｎｔ１の指向性として決定することができる。また、制御部７０ａ１は、第２部分アンテナ１０１ａｎｔ２について、０度方向の単位ベクトルに決定した倍率を乗算し決定した符号の方向に向けたベクトルと、９０度方向の単位ベクトルに決定した倍率を乗算し決定した符号の方向に向けたベクトルとを合成することにより、合成したベクトルの向きが示す角度を第２部分アンテナ１０１ａｎｔ２の指向性として決定することができる。また、制御部７０ａ１は、第３部分アンテナ１０１ａｎｔ３について、０度方向の単位ベクトルに決定した倍率を乗算し決定した符号の方向に向けたベクトルと、９０度方向の単位ベクトルに決定した倍率を乗算し決定した符号の方向に向けたベクトルとを合成することにより、合成したベクトルの向きが示す角度を第３部分アンテナ１０１ａｎｔ３の指向性として決定することができる。また、制御部７０ａ１は、第４部分アンテナ１０１ａｎｔ４について、０度方向の単位ベクトルに決定した倍率を乗算し決定した符号の方向に向けたベクトルと、９０度方向の単位ベクトルに決定した倍率を乗算し決定した符号の方向に向けたベクトルとを合成することにより、合成したベクトルの向きが示す角度を第４部分アンテナ１０１ａｎｔ４の指向性として決定することができる。
また、制御部７０ａ１は、第１部分アンテナ１０１ａｎｔ１〜第４部分アンテナ１０１ａｎｔ４のそれぞれについての合成したベクトルのすべてを更に合成することにより、第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機１全体としての信号強度が最大となるビームであるメインローブの方向を決定することができる。
【００４２】
制御部７０ａ１は、第１部分アンテナ１０１ａｎｔ１〜第４部分アンテナ１０１ａｎｔ４のそれぞれの指向性が異なる方向となる制御信号を移相器１０２ａ、１０２ｂのそれぞれに送信する（ステップＳ２）。
具体的には、例えば、電力検出器５０ａ５が示す電力が最大になる方向がＸＹ平面上の８０度の向きであった場合、制御部７０ａ１は、第１部分アンテナ１０１ａｎｔ１のメインローブの向きを６５度とする制御信号を移相器１０２ａ１、１０２ｂ１、１０２ａ２、１０２ｂ２のそれぞれに送信する。また、制御部７０ａ１は、第２部分アンテナ１０１ａｎｔ２のメインローブの向きを７５度とする制御信号を移相器１０２ａ３、１０２ｂ３、１０２ａ４、１０２ｂ４のそれぞれに送信する。また、制御部７０ａ１は、第３部分アンテナ１０１ａｎｔ３のメインローブの向きを８５度とする制御信号を移相器１０２ａ５、１０２ｂ５、１０２ａ６、１０２ｂ６のそれぞれに送信する。また、制御部７０ａ１は、第４部分アンテナ１０１ａｎｔ４のメインローブの向きを９５度とする制御信号を移相器１０２ａ７、１０２ｂ７、１０２ａ８、１０２ｂ８のそれぞれに送信する。
【００４３】
制御部７０ａ１は、所定の時間間隔ごとに、電力利得を算出する（ステップＳ３）。
例えば、第１部分アンテナ１０１ａｎｔ１のメインローブの向きを６５度、第２部分アンテナ１０１ａｎｔ２のメインローブの向きを７５度、第３部分アンテナ１０１ａｎｔ３のメインローブの向きを８５度、第４部分アンテナ１０１ａｎｔ４のメインローブの向きを９５度とした場合、制御部７０ａ１は、電力検出器５０ａ１が測定した電力から、図５に示すように、電力利得を−４．１ｄＢと算出する。（なお、図５に示す電力利得は、アンテナ１０１全体の電力利得の最大値で正規化した正規化利得である。）また、制御部７０ａ１は、電力検出器５０ａ２が測定した電力から、図５に示すように、電力利得を−０．４ｄＢと算出する。また、制御部７０ａ１は、電力検出器５０ａ３が測定した電力から、図５に示すように、電力利得を−０．４ｄＢと算出する。また、制御部７０ａ１は、電力検出器５０ａ４が測定した電力から、図５に示すように、電力利得を−４．６ｄＢと算出する。これら４つの電力利得を合算した電力利得、すなわち、電力検出器５０ａ５が測定した電力から算出した電力利得は、図６に実線で示す電力利得である。第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機１のピーク利得は、図７に示す比較例のフェーズドアレイ受信機１のメインローブが示すピーク利得に比べて約２．６ｄＢ低下している。しかしながら、第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機１のサイドローブの利得は、比較例のフェーズドアレイ受信機のサイドローブの利得よりも低下している。そして、そのサイドローブの利得の低下は、メインローブの利得の低下よりも大きい。このことから、第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機１は、比較例のフェーズドアレイ受信機に比べて、通信対象である送信装置２００（図示せず）以外が送信する電波の影響を受け難いことがわかる。
なお、図７に示す比較例のフェーズドアレイ受信機１は、第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機１とは異なり、制御部７０ａ１は、第１部分アンテナ１０１ａｎｔ１〜第４部分アンテナ１０１ａｎｔ４のメインローブのすべての向きが同一であり、メインローブのすべてを通信対象である送信装置２００の方向に向ける制御信号を移相器１０２ａ、１０２ｂのそれぞれに送信する。
【００４４】
制御部７０ａ１は、通信対象の送信装置２００が移動したか否かを判定する（ステップＳ４）。
具体的には、制御部７０ａ１は、送信装置２００が移動したと判断した前回（フェーズドアレイ受信機１が通信を開始した直後には、第１部分アンテナ１０１ａｎｔ１〜第４部分アンテナ１０１ａｎｔ４のメインローブのそれぞれの向きをずらしたとき）の電力利得から所定の電力利得以上に変化した場合、送信装置２００が移動したと判定する。また、制御部７０ａ１は、送信装置２００が移動したと判定した前回の電力利得から所定の電力利得未満の変化である場合、送信装置２００は移動していないと判定する。
ここで、所定の電力利得としては、第１部分アンテナ１０１ａｎｔ１〜第４部分アンテナ１０１ａｎｔ４のメインローブのそれぞれの向きの違いなどによる受信信号の減衰量などが生じた場合にも、フェーズドアレイ受信機１と送信装置２００との通信が継続可能な範囲内（途絶えない範囲内）の値（例えば、電力利得の変化量１ｄＢ）を設定する。
【００４５】
なお、具体的な数値例としては、第１部分アンテナ１０１ａｎｔ１のメインローブの向きを６５度、第２部分アンテナ１０１ａｎｔ２のメインローブの向きを７５度、第３部分アンテナ１０１ａｎｔ３のメインローブの向きを８５度、第４部分アンテナ１０１ａｎｔ４のメインローブの向きを９５度の状態で、送信装置２００が８０度から−５度、すなわち、８０度から７５度の方向に移動した場合、制御部７０ａ１は、電力検出器５０ａ１が測定した電力から、電力利得を−１．６ｄＢと算出する。また、制御部７０ａ１は、電力検出器５０ａ２が測定した電力から、電力利得を０ｄＢと算出する。また、制御部７０ａ１は、電力検出器５０ａ３が測定した電力から、電力利得を−１．８ｄＢと算出する。また、制御部７０ａ１は、電力検出器５０ａ４が測定した電力から、電力利得を−９．３ｄＢと算出する。
また、第１部分アンテナ１０１ａｎｔ１のメインローブの向きを６５度、第２部分アンテナ１０１ａｎｔ２のメインローブの向きを７５度、第３部分アンテナ１０１ａｎｔ３のメインローブの向きを８５度、第４部分アンテナ１０１ａｎｔ４のメインローブの向きを９５度の状態で、送信装置２００が８０度から＋５度、すなわち、８０度から８５度の方向に移動した場合、制御部７０ａ１は、電力検出器５０ａ１が測定した電力から、電力利得を−８．６ｄＢと算出する。また、制御部７０ａ１は、電力検出器５０ａ２が測定した電力から、電力利得を−１．８ｄＢと算出する。また、制御部７０ａ１は、電力検出器５０ａ３が測定した電力から、電力利得を０ｄＢと算出する。また、制御部７０ａ１は、電力検出器５０ａ４が測定した電力から、電力利得を−１．９ｄＢと算出する。
【００４６】
フェーズドアレイ受信機１は、実験やシミュレーションなどにより、例えば、上記のように、第１部分アンテナ１０１ａｎｔ１〜第４部分アンテナ１０１ａｎｔ４のそれぞれのメインローブの向きを１０度ずつずらした状態で、複数の位置（角度と距離）における送信装置から送信される複数の電波強度の信号を受信したときの電力利得を予め求める。そして、フェーズドアレイ受信機１は、第１部分アンテナ１０１ａｎｔ１〜第４部分アンテナ１０１ａｎｔ４のそれぞれについての電力利得と送信装置の位置との対応関係をデータテーブルＴＢＬ１（図示せず）に予め記憶する。
【００４７】
制御部７０ａ１は、送信装置２００が移動していないと判定した場合（ステップＳ４においてＮＯ）、ステップＳ３の処理に戻す。
また、制御部７０ａ１は、送信装置２００が移動したと判定した場合（ステップＳ４においてＹＥＳ）、電力検出器５０ａ１、５０ａ２、５０ａ３、５０ａ４のそれぞれが測定した電力から算出した電力利得と、データテーブルＴＢＬ１における電力利得とを比較する（ステップＳ５）。
制御部７０ａ１は、電力検出器５０ａ１、５０ａ２、５０ａ３、５０ａ４のそれぞれが測定した電力から算出した電力利得と一致する電力利得をデータテーブルＴＢＬ１において特定する（ステップＳ６）。制御部７０ａ１は、データテーブルＴＢＬ１において特定した電力利得に対応する位置を送信装置２００の移動後の位置と特定する（ステップＳ７）。
制御部７０ａ１は、ステップＳ２に戻し、第１部分アンテナ１０１ａｎｔ１〜第４部分アンテナ１０１ａｎｔ４の指向性のずれの大きさを保ったまま、送信装置２００の移動後の位置の方向にアンテナ１０１のメインローブを向ける制御信号を移相器１０２ａ、１０２ｂのそれぞれに送信する。
このように、第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機１は、受信電力の変化を測定することで通信相手がどの方向に移動したかを特定することができる。
【００４８】
以上、第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機１について説明した。第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機１において、アンテナ部３００ａは、複数のアンテナ素子１０１ａ、１０１ｂと、アンテナ素子１０１ａ、１０１ｂの第１の出力信号を合成して第２の出力信号を出力するアンテナブロック出力合成器２０ａ１〜２０ａ４（部分合成器）とを含む。
電力検出器５０ａ１〜５０ａ４（部分電力検出手段）は、各アンテナブロック出力合成器２０ａ１〜２０ａ４から出力された各第２の出力信号の信号強度を測定する。制御部７０ａ１（位置特定部）は、各アンテナブロック出力合成器２０ａ１〜２０ａ４の、測定された第２の出力信号の信号強度に基づいて通信対象の送信装置２００（通信装置）の位置を特定する。総和合成器３０ａ１は、各アンテナ部３００ａの第２の出力信号を合成して第３の出力信号を出力する。制御部７０ａ１（位相制御部）は、総和合成器３０ａ１から出力された第３の出力信号の信号強度が最大となるビームであるメインローブを制御部７０ａ１（位置特定部）が特定した通信装置２００の位置へ向けるように、各アンテナ素子１０１ａ、１０１ｂの位相を制御する。
このようにすれば、第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機１は、回路規模が小さく、かつ、通信対象の通信装置２００の移動を検出してアンテナ１０１の指向性を通信対象の通信装置２００に向けることができる。
【００４９】
また、第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機１において、制御部７０ａ１（位相制御部）は、複数のアンテナ部３００ａのうちの１つ以上のメインローブの方向と、複数のアンテナ部３００ａのうちの他のアンテナ部３００ａのメインローブの方向とが異なる方向となるように、各アンテナ素子１０１ａ、１０１ｂの位相を制御する。
このようにすれば、第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機１は、通信対象の通信装置２００の移動を検出する感度を調整することができる。また、フェーズドアレイ受信機１は、アンテナ１０１の指向性を調整することができる。
【００５０】
また、第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機１において、復調部６０ａ１は、総和合成器３０ａ１による合成後の信号を復調する。
このようにすれば、第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機１は、通信対象の通信装置２００から受信した信号が示す情報を読み取ることができる。
【００５１】
＜第二の実施形態＞
第二の実施形態によるフェーズドアレイ受信機１の構成について説明する。
第二の実施形態によるフェーズドアレイ受信機１は、図８に示すように、アンテナブロック１０ａ１〜１０ａ８、アンテナブロック出力合成器２０ａ１〜２０ａ４、総和合成器３０ａ１、Ａ／Ｄ変換器４０ａ１〜４０ａ４、電力検出器５０ａ１〜５０ａ３（部分電力検出手段）、電力検出器５０ａ４（総和電力検出手段）、復調部６０ａ１、制御部７０ａ１（位置特定部、位相制御部）を備える。
以下、アンテナブロック１０ａ１〜１０ａ８を総称してアンテナブロック１０ａと呼ぶ。また、アンテナブロック出力合成器２０ａ１〜２０ａ４を総称してアンテナブロック出力合成器２０ａと呼ぶ。また、Ａ／Ｄ変換器４０ａ１〜４０ａ４を総称してＡ／Ｄ変換器４０ａと呼ぶ。また、電力検出器５０ａ１〜５０ａ４を総称して電力検出器５０ａと呼ぶ。
【００５２】
アンテナブロック１０ａのそれぞれは、図２で示したように、アンテナ素子１０１ａ、１０１ｂ、移相器１０２ａ、１０２ｂ、移相器出力合成器１０３ａ（部分合成器）を備える。
【００５３】
アンテナブロック１０ａ１の移相器出力合成器１０３ａ１は、合成した信号をアンテナブロック出力合成器２０ａ１とＡ／Ｄ変換器４０ａ１に送信する。
アンテナブロック１０ａ２の移相器出力合成器１０３ａ２は、合成した信号をアンテナブロック出力合成器２０ａ１とＡ／Ｄ変換器４０ａ２に送信する。
アンテナブロック１０ａ３の移相器出力合成器１０３ａ３は、合成した信号をアンテナブロック出力合成器２０ａ２に送信する。
アンテナブロック１０ａ４の移相器出力合成器１０３ａ４は、合成した信号をアンテナブロック出力合成器２０ａ２に送信する。
アンテナブロック１０ａ５の移相器出力合成器１０３ａ５は、合成した信号をアンテナブロック出力合成器２０ａ３に送信する。
アンテナブロック１０ａ６の移相器出力合成器１０３ａ６は、合成した信号をアンテナブロック出力合成器２０ａ３に送信する。
アンテナブロック１０ａ７の移相器出力合成器１０３ａ７は、合成した信号をアンテナブロック出力合成器２０ａ４に送信する。
アンテナブロック１０ａ８の移相器出力合成器１０３ａ８は、合成した信号をアンテナブロック出力合成器２０ａ４とＡ／Ｄ変換器４０ａ３に送信する。
【００５４】
アンテナブロック出力合成器２０ａ１は、アンテナブロック１０ａ１から信号を受信する。また、アンテナブロック出力合成器２０ａ１は、アンテナブロック１０ａ２から信号を受信する。アンテナブロック出力合成器２０ａ１は、受信した２つの信号を合成する。アンテナブロック出力合成器２０ａ１は、合成後の信号を総和合成器３０ａ１に送信する。
【００５５】
アンテナブロック出力合成器２０ａ２は、アンテナブロック１０ａ３から信号を受信する。また、アンテナブロック出力合成器２０ａ２は、アンテナブロック１０ａ４から信号を受信する。アンテナブロック出力合成器２０ａ２は、受信した２つの信号を合成する。アンテナブロック出力合成器２０ａ２は、合成後の信号を総和合成器３０ａ１に送信する。
【００５６】
アンテナブロック出力合成器２０ａ３は、アンテナブロック１０ａ５から信号を受信する。また、アンテナブロック出力合成器２０ａ３は、アンテナブロック１０ａ６から信号を受信する。アンテナブロック出力合成器２０ａ３は、受信した２つの信号を合成する。アンテナブロック出力合成器２０ａ３は、合成後の信号を総和合成器３０ａ１に送信する。
【００５７】
アンテナブロック出力合成器２０ａ４は、アンテナブロック１０ａ７から信号を受信する。また、アンテナブロック出力合成器２０ａ４は、アンテナブロック１０ａ８から信号を受信する。アンテナブロック出力合成器２０ａ４は、受信した２つの信号を合成する。アンテナブロック出力合成器２０ａ４は、合成後の信号を総和合成器３０ａ１に送信する。
【００５８】
総和合成器３０ａ１は、アンテナブロック出力合成器２０ａ１〜アンテナブロック出力合成器２０ａ４のそれぞれから信号を受信する。総和合成器３０ａ１は、受信した４つの信号を合成する。総和合成器３０ａ１は、合成後の信号をＡ／Ｄ変換器４０ａ４に送信する。
【００５９】
Ａ／Ｄ変換器４０ａ１は、移相器出力合成器１０３ａ１から信号を受信する。Ａ／Ｄ変換器４０ａ１は、受信した信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器４０ａ１は、変換後のデジタル信号を電力検出器５０ａ１に送信する。
【００６０】
Ａ／Ｄ変換器４０ａ２は、移相器出力合成器１０３ａ２から信号を受信する。Ａ／Ｄ変換器４０ａ２は、受信した信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器４０ａ２は、変換後のデジタル信号を電力検出器５０ａ２に送信する。
【００６１】
Ａ／Ｄ変換器４０ａ３は、移相器出力合成器１０３ａ８から信号を受信する。Ａ／Ｄ変換器４０ａ３は、受信した信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器４０ａ３は、変換後のデジタル信号を電力検出器５０ａ３に送信する。
【００６２】
Ａ／Ｄ変換器４０ａ４は、総和合成器３０ａ１から信号を受信する。Ａ／Ｄ変換器４０ａ４は、受信した信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器４０ａ４は、変換後のデジタル信号を電力検出器５０ａ４と復調部６０ａ１に送信する。
【００６３】
電力検出器５０ａ１は、Ａ／Ｄ変換器４０ａ１から信号を受信する。電力検出器５０ａ１は、受信した信号が示す電力を測定する。電力検出器５０ａ１は、測定した電力の値を制御部７０ａ１に送信する。
【００６４】
電力検出器５０ａ２は、Ａ／Ｄ変換器４０ａ２から信号を受信する。電力検出器５０ａ２は、受信した信号が示す電力を測定する。電力検出器５０ａ２は、測定した電力の値を制御部７０ａ１に送信する。
【００６５】
電力検出器５０ａ３は、Ａ／Ｄ変換器４０ａ３から信号を受信する。電力検出器５０ａ３は、受信した信号が示す電力を測定する。電力検出器５０ａ３は、測定した電力の値を制御部７０ａ１に送信する。
【００６６】
電力検出器５０ａ４は、Ａ／Ｄ変換器４０ａ４から信号を受信する。電力検出器５０ａ４は、受信した信号が示す電力を測定する。電力検出器５０ａ４は、測定した電力の値を制御部７０ａ１に送信する。
【００６７】
復調部６０ａ１は、Ａ／Ｄ変換器４０ａ４から信号を受信する。復調部６０ａ１は、受信した信号を復調する。
【００６８】
制御部７０ａ１は、電力検出器５０ａのそれぞれから測定した電力の値を受信する。制御部７０ａ１は、受信した電力の値から電力利得を算出する。制御部７０ａ１は、算出した電力利得、すなわち、受信信号の強度に応じて、移相器１０２ａの位相を調整する制御信号を移相器１０２ａに送信する。また、制御部７０ａ１は、算出した電力利得に応じて、移相器１０２ｂの位相を調整する制御信号を移相器１０２ｂに送信する。
【００６９】
第二の実施形態におけるアンテナ１０１を構成するアンテナ素子は、第二の実施形態におけるアンテナ素子と同様に、図３で示したように、アンテナ１０１において、アンテナ素子１０１ａ１、１０１ｂ１、１０１ａ２、１０１ｂ２、１０１ａ３、１０１ｂ３、１０１ａ４、１０１ｂ４、１０１ａ５、１０１ｂ５、１０１ａ６、１０１ｂ６、１０１ａ７、１０１ｂ７、１０１ａ８、１０１ｂ８の順に一直線上に等間隔に設けられる。
【００７０】
なお、第二の実施形態では、アンテナ素子１０１ａ、１０１ｂのそれぞれからＡ／Ｄ変換器４０ａの前段の合成器（部分合成器）までの信号を通過する機能部、すなわち、同一の指向性を有するアンテナ素子１０１ａ、１０１ｂのそれぞれと、それらアンテナ素子１０１ａ、１０１ｂのそれぞれが受信した信号を合成する移相器出力合成器１０３ａ（部分合成器）とを１つのアンテナ部と定義する。
具体的には、アンテナブロック１０ａ１がアンテナ部３００ａである。また、アンテナブロック１０ａ２がアンテナ部３００ｂである。また、アンテナブロック１０ａ８がアンテナ部３００ｃである。
【００７１】
また、Ａ／Ｄ変換器４０ａは接続されていないが、アンテナブロック１０ａ２と同一の指向性を有するアンテナブロック１０ａ３〜１０ａ７のそれぞれもアンテナ部とみなすことができる。
具体的には、アンテナブロック１０ａ３は、アンテナ部３００ｄである。アンテナブロック１０ａ４は、アンテナ部３００ｅである。アンテナブロック１０ａ５は、アンテナ部３００ｆである。アンテナブロック１０ａ６は、アンテナ部３００ｇである。アンテナブロック１０ａ７は、アンテナ部３００ｈである。第二の実施形態において、アンテナ部３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ、３００ｅ、３００ｆ、３００ｇ、３００ｈをアンテナ部３００ａとも呼ぶ。
【００７２】
第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機１は、４つのアンテナ素子を含むアンテナ部毎に異なる指向性を持っている。一方、第二の実施形態によるフェーズドアレイ受信機１は、互いに最も離れた位置に設けられた２つのアンテナ素子を含むアンテナ部の２つが他のアンテナ部と異なる指向性を持っている。
【００７３】
（具体例２）
次に、第二の実施形態によるフェーズドアレイ受信機１が通信の対象である送信装置の移動を検出する図９に示す処理フローについて説明する。
なお、第二の実施形態では、図１０に示すように、アンテナ素子１０１ａ１、１０１ｂ１を第１部分アンテナ１０１ａｎｔ１と呼ぶ。アンテナ素子１０１ａ２、１０１ｂ２を第２部分アンテナ１０１ａｎｔ２と呼ぶ。アンテナ素子１０１ａ３、１０１ｂ３を第３部分アンテナ１０１ａｎｔ３と呼ぶ。アンテナ素子１０１ａ４、１０１ｂ４を第４部分アンテナ１０１ａｎｔ４と呼ぶ。アンテナ素子１０１ａ５、１０１ｂ５を第５部分アンテナ１０１ａｎｔ５と呼ぶ。アンテナ素子１０１ａ６、１０１ｂ６を第６部分アンテナ１０１ａｎｔ６と呼ぶ。アンテナ素子１０１ａ７、１０１ｂ７を第７部分アンテナ１０１ａｎｔ７と呼ぶ。アンテナ素子１０１ａ８、１０１ｂ８を第８部分アンテナ１０１ａｎｔ８と呼ぶ。
【００７４】
第二の実施形態によるフェーズドアレイ受信機１が通信を開始した直後に、制御部７０ａ１は、第１部分アンテナ１０１ａｎｔ１〜第８部分アンテナ１０１ａｎｔ８の８つの指向性を揃え、ビームフォーマ法などの技術を用いて、電波の強い方向、すなわち、電力検出器５０ａ４が示す電力が最大になる方向を向く制御信号を移相器１０２ａ、１０２ｂのそれぞれに送信する（ステップＳ１１）。
具体的には、制御部７０ａ１は、例えば、制御信号の値を変化させ、第１部分アンテナ１０１ａｎｔ１〜第８部分アンテナ１０１ａｎｔ８の同一の方向の８つのメインローブの向きを０度〜３６０度まで変化させて、電力検出器５０ａ４が示す電力が最大になる制御信号を特定する。
【００７５】
制御部７０ａ１は、第２部分アンテナ１０１ａｎｔ２〜第７部分アンテナ１０１ａｎｔ７のメインローブの向きを特定した上記の電力検出器５０ａ４が示す電力が最大になる方向とする制御信号を移相器１０２ａ２〜１０２ａ７、１０２ｂ２〜１０２ｂ７のそれぞれに送信し、第１部分アンテナ１０１ａｎｔ１と第８部分アンテナ１０１ａｎｔ８のそれぞれの指向性が第２部分アンテナ１０１ａｎｔ２〜第７部分アンテナ１０１ａｎｔ７と異なる方向となる制御信号を移相器１０２ａ１、１０２ａ８、１０２ｂ１、１０２ｂ８のそれぞれに送信する（ステップＳ１２）。
具体的には、例えば、電力検出器５０ａ４が示す電力が最大になる方向がＸＹ平面上の８０度の向きであった場合、制御部７０ａ１は、第２部分アンテナ１０１ａｎｔ２〜第７部分アンテナ１０１ａｎｔ７のメインローブの向きを８０度とする制御信号を移相器１０２ａ１〜１０２ａ７、１０２ｂ１〜１０２ｂ７のそれぞれに送信する。また、制御部７０ａ１は、第１部分アンテナ１０１ａｎｔ１のメインローブの向きを７０度とする制御信号を移相器１０２ａ１、１０２ｂ１のそれぞれに送信する。また、制御部７０ａ１は、第８部分アンテナ１０１ａｎｔ８のメインローブの向きを９０度とする制御信号を移相器１０２ａ８、１０２ｂ８のそれぞれに送信する。
【００７６】
制御部７０ａ１は、所定の時間間隔ごとに、電力利得を算出する（ステップＳ１３）。
例えば、第１部分アンテナ１０１ａｎｔ１のメインローブの向きを７０度、第２部分アンテナ１０１ａｎｔ２〜第７部分アンテナ１０１ａｎｔ７のメインローブの向きを８０度、第８部分アンテナ１０１ａｎｔ８のメインローブの向きを９０度とした場合、制御部７０ａ１は、電力検出器５０ａ１が測定した電力から、図１１に示すように、電力利得を−１１．６ｄＢと算出する。（なお、図１１に示す電力利得は、アンテナ１０１全体の電力利得の最大値で正規化した正規化利得である。）また、制御部７０ａ１は、電力検出器５０ａ２が測定した電力から、図１１に示すように、電力利得を０ｄＢと算出する。また、制御部７０ａ１は、電力検出器５０ａ３が測定した電力から、図１１に示すように、電力利得を−１１．３ｄＢと算出する。なお、図１１におけるアンテナブロック１０ａ３〜１０ａ７についての電力利得は、第２部分アンテナ１０１ａｎｔ２〜第７部分アンテナ１０１ａｎｔ７のメインローブの向きが通信対象である送信装置２００の方向である８０度となっているため、アンテナブロック１０ａ２と同様に０ｄＢである。また、これら８つの電力利得を合算した電力利得、すなわち、電力検出器５０ａ４が測定した電力から算出した電力利得は、図１２に示す電力利得である。第二の実施形態によるフェーズドアレイ受信機１のピーク利得は、第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機１と同様に、関連する技術によるピーク利得に比べて低下しているが、サイドローブの利得も関連する技術によるサイドローブの利得よりも低下している。このことから、第二の実施形態によるフェーズドアレイ受信機１は、関連する技術による受信機に比べて、通信対象である送信装置２００以外が送信する電波の影響を受け難いことがわかる。
なお、第二の実施形態によるフェーズドアレイ受信機１のピーク利得は、第２部分アンテナ１０１ａｎｔ２〜第７部分アンテナ１０１ａｎｔ７のメインローブが送信装置２００の方向を向いているため、第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機１のピーク利得よりも大きい。
【００７７】
制御部７０ａ１は、通信対象の送信装置２００が移動したか否かを判定する（ステップＳ１４）。
具体的には、制御部７０ａ１は、送信装置２００が移動したと判断した前回（フェーズドアレイ受信機１が通信を開始した直後には、第１部分アンテナ１０１ａｎｔ１及び第８部分アンテナ１０１ａｎｔ８のメインローブのそれぞれの向きをずらしたとき）の電力利得から所定の電力利得以上に変化した場合、送信装置２００が移動したと判定する。また、制御部７０ａ１は、送信装置２００が移動したと判定した前回の電力利得から所定の電力利得未満の変化である場合、送信装置２００は移動していないと判定する。
ここで、所定の電力利得としては、第１部分アンテナ１０１ａｎｔ１及び第８部分アンテナ１０１ａｎｔ８のメインローブのそれぞれの向きの違いなどによる受信信号の減衰量などが生じた場合にも、フェーズドアレイ受信機１と送信装置２００との通信が継続可能な範囲内の値（例えば、電力利得の変化量１ｄＢ）を設定する。
なお、具体的な数値例としては、第１部分アンテナ１０１ａｎｔ１のメインローブの向きを７０度、第２部分アンテナ１０１ａｎｔ２〜第７部分アンテナ１０１ａｎｔ７のメインローブの向きを８０度、第８部分アンテナ１０１ａｎｔ８のメインローブの向きを９０度の状態で、送信装置２００が８０度から−５度、すなわち、８０度から７５度の方向に移動した場合、制御部７０ａ１は、電力検出器５０ａ１が測定した電力から、電力利得を−１７．７ｄＢと算出する。また、制御部７０ａ１は、電力検出器５０ａ２が測定した電力から、電力利得を−１．９８ｄＢと算出する。また、制御部７０ａ１は、電力検出器５０ａ３が測定した電力から、電力利得を−２．９８ｄＢと算出する。
【００７８】
フェーズドアレイ受信機１は、実験やシミュレーションなどにより、例えば、上記のように、第１部分アンテナ１０１ａｎｔ１と、第２部分アンテナ１０１ａｎｔ２〜第７部分アンテナ１０１ａｎｔ７と、第８部分アンテナ１０１ａｎｔ８とのそれぞれのメインローブの向きを１０度ずつずらした状態で、複数の位置（角度と距離）における送信装置２００から送信される複数の電波強度の信号を受信したときの電力利得を予め求める。そして、フェーズドアレイ受信機１は、第１部分アンテナ１０１ａｎｔ１〜第８部分アンテナ１０１ａｎｔ８のそれぞれについての電力利得と送信装置２００の位置との対応関係をデータテーブルＴＢＬ１に予め記憶する。
【００７９】
制御部７０ａ１は、送信装置２００が移動していないと判定した場合（ステップＳ１４においてＮＯ）、ステップＳ１３の処理に戻す。
また、制御部７０ａ１は、送信装置２００が移動したと判定した場合（ステップＳ１４においてＹＥＳ）、電力検出器５０ａ１、５０ａ２、５０ａ３、５０ａ４のそれぞれが測定した電力から算出した電力利得と、データテーブルＴＢＬ１における電力利得とを比較する（ステップＳ１５）。
制御部７０ａ１は、一致する電力利得をデータテーブルＴＢＬ１において特定する（ステップＳ１６）。制御部７０ａ１は、データテーブルＴＢＬ１において特定した電力利得に対応する位置を送信装置２００の移動後の位置と特定する（ステップＳ１７）。
制御部７０ａ１は、ステップＳ１２に戻し、第１部分アンテナ１０１ａｎｔ１及び第８部分アンテナ１０１ａｎｔ８の指向性のずれの大きさを保ったまま、送信装置２００の移動後の位置の方向にアンテナ１０１のメインローブが向く制御信号を移相器１０２ａ、１０２ｂのそれぞれに送信する。
このように、第二の実施形態によるフェーズドアレイ受信機１は、受信電力の変化を測定することで通信相手がどの方向に移動したかを特定することができる。
【００８０】
以上、第二の実施形態によるフェーズドアレイ受信機１について説明した。第二の実施形態によるフェーズドアレイ受信機１において、アンテナ部３００ａは、複数のアンテナ素子１０１ａ、１０１ｂと、アンテナ素子１０１ａ、１０１ｂの第１の出力信号を合成して第２の出力信号を出力する移相器出力合成器１０３ａ（部分合成器）とを含む。電力検出器５０ａ１〜５０ａ３（部分電力検出手段）は、各移相器出力合成器１０３ａから出力された各第２の出力信号の信号強度を測定する。制御部７０ａ１（位置特定部）は、各アンテナブロック出力合成器２０ａ１、２０ａ４の、測定された第２の出力信号の信号強度に基づいて通信対象の送信装置２００（通信装置）の位置を特定する。
総和合成器３０ａ１は、各アンテナ部３００ａの第２の出力信号を合成して第３の出力信号を出力する。制御部７０ａ１（位相制御部）は、総和合成器３０ａ１から出力された第３の出力信号の信号強度が最大となるビームであるメインローブを制御部７０ａ１（位置特定部）が特定した通信装置２００の位置へ向けるように、各アンテナ素子１０１ａ、１０１ｂの位相を制御する。
このようにすれば、第二の実施形態によるフェーズドアレイ受信機１は、回路規模が小さく、かつ、通信対象の通信装置２００の移動を検出してアレイアンテナ１０１の指向性を通信対象の通信装置２００に向けることができる。
また、第二の実施形態によるフェーズドアレイ受信機１は、第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機１に比べて、より総和合成器３０ａ１の出力信号の信号強度が最大となるビームであるメインローブの指向性、すなわち、アレイアンテナ１０１の指向性を強くすることができる。
【００８１】
なお、第一および第二の実施形態による電力検出器は、デジタル回路を想定しているが、これに限定されるものではない。第一および第二の実施形態による電力検出器は、合成器とＡ／Ｄ変換器との間に設けられたアナログ回路であってもよい。
【００８２】
なお、第一および第二の実施形態によるアレイアンテナ１０１は直線上の等間隔配置となっているが、第一、第二の実施形態によるアレイアンテナ１０１はこれに限定されるものではない。
また第一および第二の実施形態では各受信信号の位相のみを変えているが、一般的なビームフォーミングで行われるように、振幅調整も同時に行ってもよい。
【００８３】
なお、第一および第二の実施形態におけるアンテナブロック１０ａの数は、８個に限定するものではない。アンテナブロック１０ａの数は、２個以上であれば偶数個でも奇数個でもよい。
また、第一および第二の実施形態によるアンテナブロック１０ａにおけるアンテナ素子の数は、２個に限定するものではない。アンテナ素子の数は、２個以上であれば偶数個でも奇数個でもよい。なお、この場合、アンテナ素子のそれぞれに移相器を１個ずつ接続し、それら移相器のすべての出力信号を移相器出力合成器１０３ａが合成する。
【００８４】
＜最小構成＞
次に、実施形態による最小構成のフェーズドアレイ受信機１について説明する。
実施形態による最小構成のフェーズドアレイ受信機１（無線通信機）は、図１３に示すように、アンテナ部３００ａ１、３００ａ２、部分電力検出手段５０ａ１、５０ａ２、制御部７０ａ１（位置特定部、位相制御部）、総和合成器３０ａ１、を備える。
【００８５】
アンテナ部３００ａ１は、アンテナ素子１０１ａ１、１０１ｂ１を備える。また、アンテナ部３００ａ１は、アンテナ素子１０１ａ１、１０１ｂ１のそれぞれの出力信号を合成する部分合成器４００ａ１を備える。
アンテナ部３００ａ２は、アンテナ素子１０１ａ１、１０１ｂ１を備える。また、アンテナ部３００ａ２は、アンテナ素子１０１ａ１、１０１ｂ１のそれぞれの出力信号を合成する部分合成器４００ａ２を備える。
【００８６】
部分電力検出手段５０ａ１は、部分合成器４００ａ１の出力信号の信号強度を測定する。
【００８７】
部分電力検出手段５０ａ２は、部分合成器４００ａ２の出力信号の信号強度を測定する。
【００８８】
制御部７０ａ１（位置特定部）は、部分合成器４００ａ１、４００ａ２のそれぞれの出力信号の信号強度に基づいて通信対象の通信装置２００の位置を特定する。
【００８９】
総和合成器３０ａ１は、アンテナ部３００ａ１、３００ａ２のそれぞれの出力信号を合成する。
【００９０】
制御部７０ａ１（位相制御部）は、総和合成器３０ａ１の出力信号の信号強度が最大となるビームであるメインローブを、制御部７０ａ１（位置特定部）が特定した通信装置２００の位置へ向けるように、各アンテナ素子１０１ａ、１０１ｂの位相を制御する。
【００９１】
このようにすれば、フェーズドアレイ受信機１は、回路規模が小さく、かつ、通信対象の通信装置２００の移動を検出してアレイアンテナ１０１の指向性を通信対象の通信装置２００に向けることができる。
【００９２】
なお、上述した各実施形態における処理は、適切な処理が行われる範囲において、処理の順番が入れ替わってもよい。
【００９３】
上述した各実施形態における記憶部、その他の記憶装置のそれぞれは、適切な情報の送受信が行われる範囲においてどこに備えられていてもよい。また、記憶部、その他の記憶装置のそれぞれは、適切な情報の送受信が行われる範囲において複数存在しデータを分散して記憶していてもよい。
【００９４】
複数の実施形態について説明したが、上述のフェーズドアレイ受信機１における制御部、その他の制御装置は、内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。そして、上述した処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータ（プロセッサ）が読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータがそのプログラムを実行するようにしてもよい。
【００９５】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現してもよい。さらに、上記プログラムは、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるファイル、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【００９６】
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例であり、発明の範囲を限定しない。これらの実施形態は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、追加、種々の省略、置き換え、変更を行ってよい。
【００９７】
この出願は、２０１６年１０月２８日に日本出願された特願２０１６−２１１４２８号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明によれば、回路規模が小さく、かつ、通信対象の通信装置の移動を検出してアンテナの指向性を前記通信対象の通信装置に向けることができる。
【符号の説明】
【００９９】
１・・・フェーズドアレイ受信機
１０ａ１〜１０ａ８・・・アンテナブロック
２０ａ１〜２０ａ４・・・アンテナブロック出力合成器
３０ａ１・・・総和合成器
４０ａ１〜４０ａ５・・・Ａ／Ｄ変換器
５０ａ１〜５０ａ５・・・電力検出器
６０ａ１・・・復調部
７０ａ１・・・制御部
１０１・・・アレイアンテナ
１０１ａ、１０１ａ１〜１０１ａ８、１０１ｂ、１０１ｂ１〜１０１ｂ８・・・アンテナ素子
１０１ａｎｔ１・・・第１部分アンテナ
１０１ａｎｔ２・・・第２部分アンテナ
１０１ａｎｔ３・・・第３部分アンテナ
１０１ａｎｔ４・・・第４部分アンテナ
１０１ａｎｔ５・・・第５部分アンテナ
１０１ａｎｔ６・・・第６部分アンテナ
１０１ａｎｔ７・・・第７部分アンテナ
１０１ａｎｔ８・・・第８部分アンテナ
１０２ａ、１０２ａ１〜１０２ａ８、１０２ｂ、１０２ｂ１〜１０２ｂ８・・・移相器
１０３ａ、１０３ａ１〜１０３ａ８・・・移相器出力合成器
２００・・・送信装置
３００ａ１〜３００ａ４、３００ａ〜３００ｈ・・・アンテナ部
【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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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