(57)【要約】【課題】指向性アンテナの方位調整にかかる負担を軽減することの可能な無線通信装置を提供すること。【解決手段】実施形態によれば、複数の無線通信装置を具備する無線通信システムに適用される無線通信装置は、アンテナパターンの指向性を可変可能な指向性アンテナと、少なくとも一つの他の無線通信装置の方向を探索する探索部と、指向性アンテナのアンテナパターンを探索された方向に指向させる指向性制御部とを備える。より詳細には、探索部は、探索信号を他の無線通信装置との間で授受する探索信号送受信部を備える。指向性制御部は、探索信号を他の無線通信装置との間で授受可能な方向にアンテナパターンを指向させる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線通信装置を具備する無線通信システムにおいて、
前記無線通信装置は、
アンテナパターンの指向性を可変可能な指向性アンテナと、
少なくとも一つの他の無線通信装置の方向を探索する探索部と、
前記指向性アンテナのアンテナパターンを前記探索された方向に指向させる指向性制御部とを備える、無線通信システム。
【請求項２】
前記探索部は、探索信号を前記他の無線通信装置との間で授受する探索信号送受信部を備え、
前記指向性制御部は、前記探索信号を前記他の無線通信装置との間で授受可能な方向に前記アンテナパターンを指向させる、請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記探索部は、偏波状態を規定した偏波信号を前記他の無線通信装置との間で授受する偏波信号送受信部を備え、
前記指向性制御部は、前記偏波信号を前記他の無線通信装置との間で授受可能な方向に前記アンテナパターンを指向させる、請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記探索部は、
画像情報を取得する画像センサ部と、
前記画像センサ部による識別が可能な画像マーカ部とを備え、
前記指向性制御部は、前記他の無線通信装置との間で、一方の無線通信装置の画像センサ部が他方の無線通信装置の画像マーカ部を識別可能な方向に前記アンテナパターンを指向させる、請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記探索部は、
空間を走査する走査信号を前記他の無線通信装置との間で授受する走査信号送受信部と、
前記他の無線通信装置との間で異なる走査パターンで前記走査信号を走査する走査部とを備え、
前記指向性制御部は、前記他の無線通信装置との間で、一方の無線通信装置から送信された走査信号を他方の無線通信装置が受信した方向に前記アンテナパターンを指向させる、請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記無線通信装置は、
請求項２に記載の探索部および指向性制御部の機能を備える第１ユニットと、
請求項３に記載の探索部および指向性制御部の機能を備える第２ユニットと、
請求項４に記載の探索部および指向性制御部の機能を備える第３ユニットと、
請求項５に記載の探索部および指向性制御部の機能を備える第４ユニットと、
前記他の無線通信装置との間の距離情報を取得する距離情報取得部と、
前記取得された距離情報に応じて、前記第１乃至第４ユニットのいずれかの機能により前記アンテナパターンを前記探索された方向に指向させる切り替え部とを備える、無線通信システム。
【請求項７】
前記無線通信装置は、
電波環境の状態情報を取得する状態情報取得部と、
前記取得された状態情報に基づいて、前記指向性制御部により制御されるアンテナパターンの指向方向を最適化する最適化部とをさらに備える、請求項２乃至５のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記無線通信装置は、電波環境の変化を検知する環境変化検知部をさらに備え、
前記探索部は、前記環境変化検知部により前記電波環境の劣化が検知されると前記他の無線通信装置の方向を再探索し、
前記指向性制御部は、前記指向性アンテナのアンテナパターンを前記再探索された方向に再指向させる、請求項２乃至５のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項９】
前記無線通信装置は、
探索時点を計時するための探索タイマ部をさらに備え、
前記探索部は、前記探索時点の到来ごとに前記他の無線通信装置の方向を再探索し、
前記指向性制御部は、前記指向性アンテナのアンテナパターンを前記再探索された方向に再指向させる、請求項２乃至５のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項１０】
前記無線通信装置は、
通信中の信号に含まれるデータの宛先を解析する解析部と、
前記解析の結果自装置とは異なる無線通信装置を宛先とするデータが検出されると、前記他の無線通信装置に前記アンテナパターンの指向性の制御を指示する指示部とをさらに備え、
前記探索部は、前記指向性の制御を指示されると、通信中の無線通信装置とは異なる無線通信装置の方向を再探索し、
前記指向性制御部は、前記指向性アンテナのアンテナパターンを前記再探索された方向に再指向させる、請求項２乃至５のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
前記無線通信装置は、当該無線通信装置の移動を検知する移動検知部をさらに備え、
前記探索部は、前記移動検知部により前記移動が検知されると前記他の無線通信装置の方向を再探索し、
前記指向性制御部は、前記指向性アンテナのアンテナパターンを前記再探索された方向に再指向させる、請求項２乃至５のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項１２】
複数の無線通信装置を具備する無線通信装置に適用される前記無線通信装置において、
アンテナパターンの指向性を可変可能な指向性アンテナと、
少なくとも一つの他の無線通信装置の方向を探索する探索部と、
前記指向性アンテナのアンテナパターンを前記探索された方向に指向させる指向性制御部とを備える、無線通信装置。
【請求項１３】
前記探索部は、探索信号を前記他の無線通信装置との間で授受する探索信号送受信部を備え、
前記指向性制御部は、前記探索信号を前記他の無線通信装置との間で授受可能な方向に前記アンテナパターンを指向させる、請求項１２に記載の無線通信装置。
【請求項１４】
前記探索部は、偏波状態を規定した偏波信号を前記他の無線通信装置との間で授受する偏波信号送受信部を備え、
前記指向性制御部は、前記偏波信号を前記他の無線通信装置との間で授受可能な方向に前記アンテナパターンを指向させる、請求項１２に記載の無線通信装置。
【請求項１５】
前記探索部は、
画像情報を取得する画像センサ部と、
前記画像センサ部による識別が可能な画像マーカ部とを備え、
前記指向性制御部は、前記他の無線通信装置との間で、一方の無線通信装置の画像センサ部が他方の無線通信装置の画像マーカ部を識別可能な方向に前記アンテナパターンを指向させる、請求項１２に記載の無線通信装置。
【請求項１６】
前記探索部は、
空間を走査する走査信号を前記他の無線通信装置との間で授受する走査信号送受信部と、
前記他の無線通信装置との間で異なる走査パターンで前記走査信号を走査する走査部とを備え、
前記指向性制御部は、前記他の無線通信装置との間で、一方の無線通信装置から送信された走査信号を他方の無線通信装置が受信した方向に前記アンテナパターンを指向させる、請求項１２に記載の無線通信装置。
【請求項１７】
請求項１３に記載の探索部および指向性制御部の機能を備える第１ユニットと、
請求項１４に記載の探索部および指向性制御部の機能を備える第２ユニットと、
請求項１５に記載の探索部および指向性制御部の機能を備える第３ユニットと、
請求項１６に記載の探索部および指向性制御部の機能を備える第４ユニットと、
前記他の無線通信装置との間の距離情報を取得する距離情報取得部と、
前記取得された距離情報に応じて、前記第１乃至第４ユニットのいずれかの機能により前記アンテナパターンを前記探索された方向に指向させる切り替え部とを備える、無線通信装置。
【請求項１８】
電波環境の状態情報を取得する状態情報取得部と、
前記取得された状態情報に基づいて、前記指向性制御部により制御されるアンテナパターンの指向方向を最適化する最適化部とをさらに備える、請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項１９】
電波環境の変化を検知する環境変化検知部をさらに備え、
前記探索部は、前記環境変化検知部により前記電波環境の劣化が検知されると前記他の無線通信装置の方向を再探索し、
前記指向性制御部は、前記指向性アンテナのアンテナパターンを前記再探索された方向に再指向させる、請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項２０】
探索時点を計時するための探索タイマ部をさらに備え、
前記探索部は、前記探索時点の到来ごとに前記他の無線通信装置の方向を再探索し、
前記指向性制御部は、前記指向性アンテナのアンテナパターンを前記再探索された方向に再指向させる、請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項２１】
前記他の無線通信装置から送信されたデータの宛先を解析する解析部と、
前記解析の結果自装置とは異なる無線通信装置を宛先とするデータが検出されると、前記他の無線通信装置に前記アンテナパターンの指向性の制御を指示する指示部とをさらに備え、
前記探索部は、前記指向性の制御を指示されると、通信中の無線通信装置とは異なる無線通信装置の方向を再探索し、
前記指向性制御部は、前記指向性アンテナのアンテナパターンを前記再探索された方向に再指向させる、請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項２２】
自装置の移動を検知する移動検知部をさらに備え、
前記探索部は、前記移動検知部により前記移動が検知されると前記他の無線通信装置の方向を再探索し、
前記指向性制御部は、前記指向性アンテナのアンテナパターンを前記再探索された方向に再指向させる、請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）などに適用可能な無線通信システムと、このシステムに用いられる無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆる無線ＬＡＮでは、据え付け型の無線通信装置だけでなく、持ち運び可能な無線通信装置も使用される。複数の無線通信装置により形成される無線通信システムには様々な形態がある。例えば、アドホックモードと称される形態や、その対義語であるインフラストラクチャモードと称される形態がある。無線通信システムを用いれば任意の場所で、通信ケーブルを敷設することなく通信手段を確保できるので、テンポラリな通信ネットワークを迅速に形成するのに都合が良い。
【０００３】
全方向に電波が送受信可能な無指向性アンテナを用いた無線通信システムが知られている。この種のシステムでは無線局間の距離が長くなると距離減衰が増大するので受信電力が低下し、状況によっては通信ができなくなるという問題がある。そこで指向性アンテナを用いた無線通信システムが提案されている。無指向性アンテナに比べ指向性アンテナは送受信機間の利得を稼げるので、伝送速度の向上や通信距離の拡大を促すことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２４４４７５号公報
【特許文献２】特開２００４−２８９３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
指向性アンテナのアンテナパターンには高利得方向と低利得方向とがあるので、電波の送受信可能な方向が制限される。つまりアンテナの向きが通信性能に敏感に影響するので、無線通信装置のアンテナの指向性がお互いを向いていないと無線チャネルを確立できず、通信ができないケースもある。このため対向する無線局と通信を開始する前にアンテナの指向性をお互いに向ける必要があり、煩雑な作業を強いられ、システムのセットアップに時間がかかる。
【０００６】
目的は、指向性アンテナの方位調整にかかる負担を軽減することの可能な無線通信システムおよび無線通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態によれば、複数の無線通信装置を具備する無線通信システムに適用される無線通信装置は、アンテナパターンの指向性を可変可能な指向性アンテナと、少なくとも一つの他の無線通信装置の方向を探索する探索部と、指向性アンテナのアンテナパターンを探索された方向に指向させる指向性制御部とを備える。より詳細には、探索部は、探索信号を他の無線通信装置との間で授受する探索信号送受信部を備える。指向性制御部は、探索信号を他の無線通信装置との間で授受可能な方向にアンテナパターンを指向させる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態の無線通信システムの一例を示すシステム図である。
【図２】第１の実施形態に係わる無線局１００の一例を示す機能ブロック図である。
【図３】図２に示される無線通信装置における処理手順を示すシーケンス図である。
【図４】第２の実施形態に係わる無線局１００の一例を示す機能ブロック図である。
【図５】第３の実施形態に係わる無線局１００の一例を示す機能ブロック図である。
【図６】第４の実施形態に係わる無線局１００の一例を示す機能ブロック図である。
【図７】第５の実施形態に係わる無線局１００の一例を示す機能ブロック図である。
【図８】第６の実施形態に係わる無線局１００の一例を示す機能ブロック図である。
【図９】図８に示される無線通信装置における処理手順を示すシーケンス図である。
【図１０】第７の実施形態に係わる無線局１００の一例を示す機能ブロック図である。
【図１１】図１０に示される無線通信装置における処理手順を示すシーケンス図である。
【図１２】第８の実施形態に係わる無線局１００の一例を示す機能ブロック図である。
【図１３】第９の実施形態に係わる無線局１００の一例を示す機能ブロック図である。
【図１４】第１０の実施形態に係わる無線局１００の一例を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、実施形態の無線通信システムの一例を示すシステム図である。図１にされるシステムは複数の無線通信装置（以下、無線局と称する）１００、２００、３００を備え、各無線局１００、２００、３００は他の無線局と互いに通信する。この通信は片方向、双方向のいずれでも良い。いずれの無線局１００、２００、３００も指向性アンテナを備える。このうち例えば無線局１００は、指向性アンテナの指向性を制御する機能を備える。
【００１０】
［第１の実施形態］
図２は、第１の実施形態に係わる無線局１００の一例を示す機能ブロック図である。無線局２００，３００の構成も同様である。無線局１００は指向性アンテナ１０と、この指向性アンテナ１０を介して他の無線局と無線通信する無線機１５とを備える。指向性アンテナ１０は空間的に非対称な形状のアンテナパターンを持ち、このアンテナパターンの指向性を可変することが可能である。この種のアンテナとしては電子走査型のフェーズドアレイアンテナなどがある。
【００１１】
さらに第１の実施形態では、無線局１００は、制御部１１、対向無線局探索部１２、指向性設定部１３、および、探索信号送信部１４を備える。このうち対向無線局探索部１２は、少なくとも一つの他の無線通信装置の方向を探索する。すなわち無線局１００に備わる対向無線局探索部１２は、少なくとも無線局２００および無線局３００のいずれかの方向を探索する。指向性設定部１３は、指向性アンテナ１０のアンテナパターンを、対向無線局探索部１２により探索された方向に指向させる。
【００１２】
探索信号送信部１４は、探索信号を他の無線局との間で授受する。指向性設定部１３は探索信号を他の無線局との間で授受可能な方向に、指向性アンテナ１０のアンテナパターンを指向させる。探索信号は無線局の識別番号などの情報を含んでもよいし、あるいは情報を含まずバーストで送信される信号であってもよい。
【００１３】
探索信号としては、無線局間のデータ通信に使用される変調信号のデータレートよりも低いデータレートの信号を使用するのが好ましい。データレートを低くするほうが信号の伝播距離を長くすることができ、対向局の探索に有利であるからである。データレートを低くするには、単純には無線信号の変調方式を低レートのものに変化させれば良い。例えば６４ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation ）変調方式をπ／４シフトＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）変調方式に変更するなどの手法がある。  
制御部１１は、無線局１０に備わる各機能ブロックを統括的に制御する。次に、上記構成における作用を説明する。
【００１４】
図３は、図２に示される無線局１００における処理手順を示すシーケンス図である。図３において、無線局１００が設置されてセットアップフェーズが開始されたとする。そうすると制御部１１は対向無線局とのデータ通信に先立ち、対向無線局の電波を捕捉して受信可能とすべく、対向無線局探索部１２に探索を開始するよう要求する（ステップＳ１）。
【００１５】
要求を受けた対向無線局探索部１２は、探索フェーズを開始し（ステップＳ２）、指向性設定部１３に初期状態で設定する指向性を通知する（ステップＳ３）。ここで設定する指向性は、無線局間の距離が離れていても探索信号が受信可能な程度に広くすると良い。これはアンテナパターンを変形させることで容易に実現可能である。設定する指向性の方向は予め定めた既定の方向でも良いし、あるいは任意の方向でも良い。
【００１６】
通知を受けた指向性設定部１３は指向性アンテナ１０を制御して、そのアンテナパターンを通知された方向に指向させる（ステップＳ４）。この手順が完了した後に、対向無線局探索部１２は、探索信号送受信部１４に探索信号の送信を開始するよう要求する（ステップＳ５）。
【００１７】
これを受けて探索信号送受信部１４は、指向性アンテナ１０から探索信号を送信し（ステップＳ６）、対向局からの受信応答を待って（ステップＳ７）、その結果を対向無線局探索部１２に通知する（ステップＳ８）。
【００１８】
対向無線局探索部１２は、通知の内容に基づいて対向無線局からの探索信号の受信が可能か否かを判定することで、対向無線局の情報が取得可能か否かを判断する（ステップＳ９）。対向無線局の情報を取得できないと判断すると、対向無線局探索部１２は新たな指向性を設定して探索信号の受信を待つ。対向無線局の情報を取得可能と判断すると、対向無線局探索部１２は制御部１１に探索が完了したことを通知し（ステップＳ１０）、探索完了となる（ステップＳ１１）。
【００１９】
以上説明したようにこの実施形態では、探索信号が受信可能となったか否かを無線局１００で判断し、対向無線局を発見することで指向性アンテナ１０の指向性を動的に制御するようにしている。つまり、対向する一方の無線局から送信された探索信号を他方の無線局が受信した場合に、相手の電波を受信可能な方向に互いのアンテナパターンが向いた状態が達成されたと判断する。これをもって対向無線局の探索を完了するようにしている。
【００２０】
このようにしたので、データ通信に先立つセットアップフェーズにおいて指向性アンテナ１０のアンテナパターンを無線局間でお互いに向けることが可能となる。これにより操作者のマニュアルでの作業を必要とせずに無線局間の指向性を調整することが可能となり、方位調整作業にかかる負荷を比較的に少なくすることが可能になるばかりか、設置方向の制限も無くすことができる。
【００２１】
データ伝送の誤り率などに基づいて指向方向を制御する手法は、そもそもセットアップが完了したのち、対向局間でのデータの授受が可能であることを前提とするので、実施形態が想定するような環境での利用には問題が多い。これに対し実施形態によれば、セットアップフェーズにおける基本的な指向性制御を迅速に、且つ手軽に実施できるようになる。これらのことから、指向性アンテナの方位調整にかかる負担を軽減することの可能な無線通信システムおよび無線通信装置を提供することが可能となる。
【００２２】
［第２の実施形態］
図４は、第２の実施形態に係わる無線局１００の一例を示す機能ブロック図である。図４において図２と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
【００２３】
図４にされる無線局１００は、偏波信号送信部１６を備える。偏波信号送信部１６は、偏波状態を規定した偏波信号を他の無線局との間で授受する。指向性設定部１３は、偏波信号を他の無線局との間で授受可能な方向にアンテナパターンを指向させる。すなわち第２の実施形態では、探索信号として偏波を制御した無線信号を利用する。
【００２４】
偏波信号の偏波方向は無線通信システム内で共通としてもよいし、または、無線局ごとに個別の方向にしてもよい。対向無線局探索部１２は、対向無線局からの偏波信号が受信可能か否かを判定することで、対向無線局の情報が取得可能か否かを判断する。対向無線局の情報が取得できないと判断した場合は、対向無線局探索部１２は新たな指向性を設定し、偏波信号の受信を待つ。対向無線局の情報が取得可能と判断した場合は、対向無線局探索部１２は、制御部１１に探索が完了したことを通知する。
【００２５】
第２の実施の形態によれば、偏波信号が受信可能となったか否かを判断して対向無線局を発見することで、指向性を動的に制御して、無線局間でお互いに向けることが可能となる。よって第１の実施形態と同様の効果を得られる。これに加えて第２の実施形態では、偏波信号の偏波方向を無線局ごとに個別にすることで、受信した偏波信号の偏波方向に基づいて無線局を識別することも可能になる。
【００２６】
［第３の実施形態］
図５は、第３の実施形態に係わる無線局１００の一例を示す機能ブロック図である。図５において図２と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。  
図５にされる無線局１００は、画像マーカ部１７および画像センサ部１８を備える。画像センサ部１８は、視野内の画像情報を取得する。画像マーカ部１７は画像センサ部１８による識別が可能な情報（固有の色や形状、あるいはバーコードパターンなど）を持たせたマーカである。指向性設定部１３は、他の無線局との間で、一方の無線局の画像センサ部１８が他方の無線局の画像マーカ部１７を識別可能な方向に、アンテナパターンを指向させる。
【００２７】
上記構成において、対向無線局探索部１２は、画像センサ部１８にて対向無線局の画像マーカ部１７が識別可能か否かを判定することで、対向無線局の情報が取得可能か否かを判断する。対向無線局の情報が取得できない場合は、対向無線局探索部１２は、別の方向へ画像センサ部１８を向けて画像の識別を繰り返す。対向無線局の情報が取得可能となった場合は、対向無線局探索部１２は当該画像センサ部１８の向いている方向に指向性を設定すべく、指向性設定部１３に通知する。
【００２８】
指向性設定通知を受信した指向性設定部１３は、通知された方向にアンテナパターンを向けるべく指向性アンテナ１０を制御する。この手順の完了を受けて、指向性設定部１３は探索が完了したことを制御部１１に通知する。
【００２９】
第３の実施形態によれば、画像センサ部１８が画像マーカ部１７を識別可能か否かを判断することで対向無線局を発見できるようになり、指向性を動的に制御して、無線局間でお互いに向けることが可能となる。従って第１の実施形態と同様の効果を得られるのに加え、画像マーカ部１７の持つ固有の情報により無線局の識別も可能になる。
【００３０】
［第４の実施形態］
図６は、第４の実施形態に係わる無線局１００の一例を示す機能ブロック図である。図６において図２と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。図６にされる無線局１００は、走査順記録部１９および走査信号送信部２０を備える。
【００３１】
走査順記録部１９は、指向性アンテナ１０を走査する順序を定義したデータである。すなわちアンテナパターンでスキャンすべき空間領域の順序が、走査順記録部１９に記録される。このデータは対向無線局探索部１２に与えられる。
【００３２】
走査順記録部１９に記録される走査順序は、対向する無線局の間で、例えば一方の無線局は走査周期ごとに同じ順序になるように、他方の無線局は走査周期ごとに走査を開始する指向性が巡回するように記録される。要するに、他の無線局との間での走査パターンが異なるように走査順記録部１９のデータを作成しておくようにする。
【００３３】
走査信号送信部２０は、走査順記録部１９に記録される走査順序で、走査信号を空間に放射する。これにより走査信号は空間を走査する。また走査信号送信部２０は、走査信号を他の無線局との間で授受する。指向性設定部１３は、他の無線局との間で、一方の無線局から送信された走査信号を他方の無線局が受信した方向にアンテナパターンを指向させる。
【００３４】
上記構成において、対向無線局探索部１２は、指向性設定部１３に設定する指向性を通知する。設定する指向性は一方の無線局は走査周期ごとに同じに、他方の無線局は走査周期ごとに開始する指向性を巡回させるように設定する。
【００３５】
通知を受けた指向性設定部１３は、通知された指向性へと指向性アンテナ１０を制御する。制御が完了した後に、対向無線局探索部１２は、走査信号の送信を開始する。走査信号は無線局の識別番号などの情報を含んでもよいし、情報を含まずバーストで送信される信号であってもよい。
【００３６】
走査信号の送信後、対向無線局探索部１２は、対向無線局からの走査信号が受信可能か否かを判定することで、対向無線局の情報が取得可能か否かを判断する。対向無線局の情報が取得できないと判断した場合は、対向無線局探索部１２は新たな指向性を設定し、走査信号の受信を待つ。対向無線局の情報が取得可能と判断した場合は、対向無線局探索部１２は、制御部１１に探索が完了したことを通知する。
【００３７】
第４の実施形態によれば、無線局がお互いに指向性アンテナ１０を利用しなければ届かない距離にあっても、走査信号が受信可能となったか否かを判断することが可能となる。すなわち走査信号が受信可能かを判断して対向無線局を発見することで、指向性を動的に制御して、無線局間でお互いのアンテナパターンをお互いに指向させることが可能となる。これにより第１の実施形態と同様の効果を得ることが可能になる。
【００３８】
［第５の実施形態］
図７は、第５の実施形態に係わる無線局１００の一例を示す機能ブロック図である。図７において図６と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
【００３９】
図７に示される無線局１００は、図６に示される構成に加えて、探索信号送信部１４、および距離情報取得部２１を備える。すなわち第５の実施形態に係る無線局１００は、第１乃至第４の実施形態の無線局１００の機能を備える。いずれの機能においても、指向性アンテナ１０、対向無線局探索部１２、指向性設定部１３、無線機１５の機能が共通する。
【００４０】
指向性アンテナ１０、対向無線局探索部１２、指向性設定部１３、無線機１５を共通として、探索信号送信部１４を備えるユニットを第１ユニットと称する。偏波信号送信部１６を備えるユニットを第２ユニットと称する。画像マーカ部１７および画像センサ部１８を備えるユニットを第３ユニットと称する。走査信号送信部２０および走査順記録部１９を備えるユニットを第４ユニットと称することにする。
【００４１】
距離情報取得部２１は、他の無線局との間の距離情報を取得する。距離情報の取得に当たっては、Global Positioning System（ＧＰＳ）などの測位システムにより取得した位置情報を利用できる。あるいはより直接的に、対向局からの電波の受信レベルに基づいて距離情報を算出するようにしても良い。
【００４２】
制御部１１は、取得された距離情報に応じて、第１乃至第４ユニットのいずれかの機能によりアンテナパターンを探索された方向に指向させる。つまり制御部１１は、アンテナパターンの指向方向を制御するのに、第１乃至第４ユニットのいずれかの機能を距離情報に応じて切り替え、切り替えられたユニットの機能を利用する。  
距離情報取得部２１は、無線局間の距離情報を取得して制御部１１に通知する。制御部１１は通知された距離情報に応じて、探索手段としての第１乃至第４ユニットを切り替える。
【００４３】
例えば無線局間の距離が近ければ、画像マーカ部１７および画像センサ部１８を用いた探索処理を行い、無線局間の距離が遠ければ、走査信号送信部２０による探索処理を行うようにすれば良い。
【００４４】
あるいは、無線局間の距離が近ければ広指向性アンテナ１０を用いた探索信号による探索手段を採用し、無線局間の距離が遠ければ狭指向性アンテナ１０を用いた巡回探査による探索手段を採用するようにしてもよい。
【００４５】
第５の実施の形態によれば、第１乃至第４の実施形態と同様の効果を得ることが可能になる。これに加えて、複数の探索手段を距離に応じて切り替えることで、対向無線局をより高い確率で発見することが可能となる。
【００４６】
［第６の実施形態］
図８は、第６の実施形態に係わる無線局１００の一例を示す機能ブロック図である。図８において図２と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
【００４７】
図８に示される無線局は、電波環境の状態情報を取得する状態情報取得部２３と、取得された状態情報に基づいて、指向性設定部１３により制御されるアンテナパターンの指向方向を最適化する最適化部２２とを備える。次に、上記構成における作用を説明する。
【００４８】
図９は、図８に示される無線局１００における処理手順を示すシーケンス図である。制御部１１は、最適化部２２に指向性の最適化を開始するよう要求する。要求を受けた最適化部２２は、状態情報取得部２３から通信品質の情報を取得する。通信品質の情報は、例えば受信電波強度情報やパケット損失などの情報である。
【００４９】
最適化部２２は通信品質の情報が改善するような指向性を求め、指向性設定部１３に設定する指向性を通知する。最適化は、例えば準ニュートン法のようなアルゴリズムを用いることができる。最適化が完了した最適化部２２は、制御部１１に完了を通知する。
【００５０】
第６の実施の形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることが可能になる。これに加えて、探索が完了した指向性から最適化を実施することにより、より通信品質の高い指向性へと制御することが可能となる。
【００５１】
［第７の実施形態］
図１０は、第７の実施形態に係わる無線局１００の一例を示す機能ブロック図である。図１０において図８と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
【００５２】
図１０にされる無線局１００は、電波環境の変化を検知する状態劣化検知部２４をさらに備える。対向無線局探索部１１は、状態劣化検知部２４により電波環境の劣化が検知されると他の無線局の方向を再探索する。指向性設定部１３は、指向性アンテナ１０のアンテナパターンを再探索された方向に再指向させる。次に、上記構成における作用を説明する。
【００５３】
図１１は、図１０に示される無線局１００における処理手順を示すシーケンス図である。制御部１１は、状態劣化検知部２４に通信品質の監視を開始するよう要求する。あるいは探索完了の通知を受けた後に、状態劣化検知部２４に通信品質の監視を開始するよう要求してもよい。要求を受けた状態劣化検知部２４は、状態情報取得部２３から通信品質の情報を取得する。
【００５４】
状態劣化検知部２４は、通信品質が通信中に劣化していないかを判断する。通信品質の劣化は、例えば受信電波強度情報の低下やパケット損失の増大などである。通信品質の変化を検知した状態劣化検知部２４は、制御部１１に通知する。通知を受信した制御部１１は、最適化部２２へ指向性の制御を開始するよう要求する。あるいは対向無線局探索部１２へ対向無線局を探索するよう要求してもよい。
【００５５】
第７の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得られるのに加え、通信中の通信品質の劣化を検知して再制御を行うことで、常に通信品質の高い指向性を利用することが可能となる。すなわち、アンテナの指向性を対向する無線局の電波が受信可能な方向へ制御した後に、電波環境の状態情報をもとに最適な指向性へと制御する。さらに、通信中に電波環境が変化し通信品質が劣化した場合は、再度最適な指向性へと制御する。
【００５６】
これにより、無線局間で指向性を人の手を必要とすることなく調整することが可能となり、方位調整の負荷を低減できる。また電波環境の変化に適応してシステムが最適な指向性へ動的に制御するため、再調整の負荷も低減できる。
【００５７】
［第８の実施形態］
図１２は、第８の実施形態に係わる無線局１００の一例を示す機能ブロック図である。図１２において図８と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
【００５８】
図１２にされる無線局１００は、探索時点を計時するための探索タイマ部２５を備える。対向無線局探索部１２は、探索時点の到来ごとに他の無線局の方向を再探索する。指向性設定部１３は、指向性アンテナ１０のアンテナパターンを再探索された方向に再指向させる。
【００５９】
制御部１１は、探索タイマ部２５によって計時される時間が経過するごとに、新たな無線局と通信を行うため、対向無線局探索部１２に探索を開始するよう要求する。探索タイマ部２５の設定時間は、予め決められた一定の時間としてもよいし、任意に設定される時間としてもよい。
【００６０】
第８の実施形態によれば、探索タイマ部２５の時間が経過するごとに新たな無線局を探索することで、第１の実施形態と同様の効果に加え、複数の無線局が存在する場合においても指向性を動的に制御することが可能となる。
【００６１】
［第９の実施形態］
図１３は、第９の実施形態に係わる無線局１００の一例を示す機能ブロック図である。図１３において図１２と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
【００６２】
図１３に示される無線局１００は、通信中の信号に含まれるデータの宛先を解析するデータ解析部２６と、解析の結果自装置とは異なる無線局を宛先とするデータが検出されると、他の無線局にアンテナパターンの指向性の制御を指示するデータモニタ部２７とを備える。
【００６３】
対向無線局探索部１２は、指向性の制御を指示されると、通信中の無線局とは異なる無線局の方向を再探索する。指向性設定部１３は、指向性アンテナ１０のアンテナパターンを再探索された方向に再指向させる。
【００６４】
上記構成において、データモニタ部２７は通信中のデータをモニタリングして、データ解析部２６に送信する。データ解析部２６は、モニタされたデータに、現在通信中の無線局以外の無線局への通信が含まれるか否かを監視する。この監視に当たっては、例えば無線局の識別番号を監視してもよいし、ＭＡＣ（Media Access Control）アドレスなどの通信先情報を監視してもよい。  
制御部１１は、データ解析部２６が新たな無線局への通信が発生したことを検知した場合に、対向無線局探索部１２に探索を開始するよう要求する。
【００６５】
第９の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果に加え、新たな無線局への通信要求が発生するごとに新たな無線局を探索するようにしている。つまり通信中の無線局以外の通信が発生すると、そのことを検知し、通信中の無線局とは異なる他の無線局を再検索するようにしているので、複数の無線局が存在する場合においても指向性を動的に制御することが可能となる。
【００６６】
［第１０の実施形態］
図１４は、第１０の実施形態に係わる無線局１００の一例を示す機能ブロック図である。図１４において図１２と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
【００６７】
図１４に示される無線局１００は、自局１００の移動を検知する移動検知部２８をさらに備える。対向無線局探索部１２は、移動検知部２８により移動が検知されると他の無線局の方向を再探索する。指向性設定部１３は、指向性アンテナ１０のアンテナパターンを再探索された方向に再指向させる。
【００６８】
上記構成において、移動検知部２８は無線局１００の移動状態を検知する。移動検知は例えば、ＧＰＳなどの測位システムにより位置情報の変化を取得してもよいし、方位センサあるいはジャイロセンサを用いて方位情報を取得してもよい。
【００６９】
無線局１００の移動を検知した移動検知部２８は、制御部１１に通知する。通知を受信した制御部１１は、指向性を移動による電波環境の変化に適応させるため、最適化部２２へ最適化を開始するよう要求する。
【００７０】
第１０の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得られるのに加え、移動による電波環境の変化を正確に検知して最適化を実施することにより、指向性を動的に制御することが可能となる。
【００７１】
本発明の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として提示するものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７２】
１００，２００，３００…無線局、１０…指向性アンテナ、１１…制御部、１２…対向無線局探索部、１３…指向性設定部、１４…探索信号送信部、１５…無線機、１６…偏波信号送信部、１７…画像マーカ部、１８…画像センサ部、１９…走査順記録部、２０…走査信号送信部、２１…距離情報取得部、２２…最適化部、２３…状態情報取得部、２４…状態劣化検知部、２５…探索タイマ部、２６…データ解析部、２７…データモニタ部、２８…移動検知部
【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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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年3月1日(2012.3.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
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