(57)【要約】【課題】グレーティングローブが発生する移動速度を有する単一のアンテナが受信した到来電波の到来方向を推定し、アンテナの指向性を制御する通信装置を提供する。【解決手段】通信装置１０は、移動体に搭載される通信装置であって、通信装置１０は、無線信号を受信するアンテナ部１１と、受信された無線信号を用いて角度スペクトラムを計算する計算部１２と、移動体が所定の速さ以上の異なる速さで複数回移動したそれぞれの期間に受信された、各無線信号に対応する各角度スペクトラムを用いて、アンテナ部１１の指向性に関するパラメータである指向性パラメータを決定する決定部１３と、決定された指向性パラメータを用いて、アンテナ部１１の指向性を制御する制御部１４とを備える。【選択図】図１４
2016205843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載される通信装置であって、
前記通信装置は、
無線信号を受信するアンテナ部と、
受信された前記無線信号を用いて角度スペクトラムを計算する計算部と、
前記移動体が所定の速さ以上の異なる速さで複数回移動したそれぞれの期間に受信された、各無線信号に対応する各角度スペクトラムを用いて、前記アンテナ部の指向性に関するパラメータである指向性パラメータを決定する決定部と、
決定された前記指向性パラメータを用いて、前記アンテナ部の指向性を制御する制御部とを備える
ことを特徴とする通信装置。
【請求項２】
決定部は、角度スペクトラムに対して算術処理を行うことによって指向性パラメータを決定する
請求項１記載の通信装置。
【請求項３】
移動体に搭載されるナビゲーション装置に接続され、
前記ナビゲーション装置に、前記移動体の操作者に対して前記移動体の速さを変更するタイミングを通知させる指示を出力する出力部を備える
請求項１または請求項２記載の通信装置。
【請求項４】
移動体を制御する制御システムに接続され、
前記制御システムに対して、前記移動体の速さまたは前記移動体の速さを変更するタイミングを設定する設定部を備える
請求項１または請求項２記載の通信装置。
【請求項５】
通信装置を搭載した移動体を複数含む通信システムであって、
前記通信装置は、
無線信号を受信するアンテナ部と、
受信された前記無線信号を用いて角度スペクトラムを計算する計算部と、
移動体が所定の速さ以上の速さで移動した期間に受信された無線信号に対応する角度スペクトラムを、他の通信装置との間で送受信する通信部と、
対応する速さがそれぞれ異なる複数の角度スペクトラムを用いて、前記アンテナ部の指向性に関するパラメータである指向性パラメータを決定する決定部と、
決定された前記指向性パラメータを用いて、前記アンテナ部の指向性を制御する制御部とを備える
ことを特徴とする通信システム。
【請求項６】
決定部は、角度スペクトラムに対して算術処理を行うことによって指向性パラメータを決定する
請求項５記載の通信システム。
【請求項７】
移動体に搭載され、無線信号を受信するアンテナ部を備える通信装置において実行される通信方法であって、
受信された前記無線信号を用いて角度スペクトラムを計算し、
前記移動体が所定の速さ以上の異なる速さで複数回移動したそれぞれの期間に受信された、各無線信号に対応する各角度スペクトラムを用いて、前記アンテナ部の指向性に関するパラメータである指向性パラメータを決定し、
決定された前記指向性パラメータを用いて、前記アンテナ部の指向性を制御する
ことを特徴とする通信方法。
【請求項８】
角度スペクトラムに対して算術処理を行うことによって指向性パラメータを決定する
請求項７記載の通信方法。
【請求項９】
移動体に搭載され、無線信号を受信するアンテナ部を備えるコンピュータにおいて実行される通信プログラムであって、
前記コンピュータに、
受信された前記無線信号を用いて角度スペクトラムを計算する計算処理、
前記移動体が所定の速さ以上の異なる速さで複数回移動したそれぞれの期間に受信された、各無線信号に対応する各角度スペクトラムを用いて、前記アンテナ部の指向性に関するパラメータである指向性パラメータを決定する決定処理、および
決定された前記指向性パラメータを用いて、前記アンテナ部の指向性を制御する制御処理
を実行させるための通信プログラム。
【請求項１０】
コンピュータに、
角度スペクトラムに対して算術処理を行うことによって指向性パラメータを決定する決定処理を実行させる
請求項９記載の通信プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置、通信システム、通信方法および通信プログラムに関し、特に通信相手から到来する電波の到来方向を推定し、移動する無線局における指向性制御を実現する通信装置、通信システム、通信方法および通信プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムにおいて、所望波に対して指向性アンテナの最適なビームを向けることによって通信品質を向上させるために、到来方向推定技術が用いられる。一般的に、指向性アンテナとしてアレーアンテナが用いられる。
【０００３】
図１６は、Ｋ素子リニアアレーアンテナの構成例を示す説明図である。なお、Ｋは２以上の任意の自然数である。以下、図１６を参照して、指向性アンテナがアレーアンテナである場合の到来方向推定の原理を説明する。
【０００４】
第ｋアンテナ素子では、基準点の電位に対して時間τｋだけ到来する電波の位相が遅れる。なお、ｋはＫより小さい自然数である。第ｋアンテナ素子の出力値は、式（１）で表される。
【０００５】
【数１】
2016205843.tif 000003
【０００６】
各可変移相器を経た各アンテナ素子の出力値が加算された、各アンテナ素子の出力値の総和は、式（２）で表される。
【０００７】
【数２】
2016205843.tif 000004
【０００８】
式（２）の最内括弧内が０になるように各可変移相器が適切に調整されれば、アレーアンテナは、到来する電波を最大電力で受信できる。到来する電波が最大電力で受信されるために各可変移相器に加えられる移相量は、式（３）で表される。
【０００９】
【数３】
2016205843.tif 000005
【００１０】
位相量δｋ、波長λ、アンテナ素子の基準点からの距離ｄｋはそれぞれ既知であるため、式（３）を用いることによって、到来角θが求められる。
【００１１】
しかし、上述した基本原理に基づいた処理をすることは困難である。一般的には、非特許文献１に記載されているＭＵＳＩＣ（ＭＵｌｔｉｐｌｅ  ＳＩｇｎａｌ  Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法などの到来方向推定アルゴリズムが使用される。ＭＵＳＩＣ法は、信号の相関行列の固有値および固有ベクトルを用いることを特徴とする。電波の到来方向を推定するにあたり、ＭＵＳＩＣ法の特性は良いことが知られている。
【００１２】
特許文献１には、小型化および低消費電力化が図れ、かつアンテナ間相互結合の影響を除去する必要がない到来角測定方法が記載されている。特許文献１に記載されている到来角測定方法では、１本のアンテナ素子が移動され、複数地点で通信相手の送信する信号が受信される。特許文献１に記載されている到来角測定方法は、受信された信号を用いて到来方向を推定することを特徴とする。
【００１３】
非特許文献２には、リニアアレーアンテナにおいて、アンテナ素子間隔の値が互いに素になるように、不等間隔でアンテナ素子を厳密に配置する技術が記載されている。不等間隔でアンテナ素子を配置することによって、到来方向の推定精度が低下する原因になるグレーティングローブの影響が避けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０００−１４７０８３号公報
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】菊間信良著、”アダプティブアンテナ技術”、第１版、株式会社オーム社、平成１５年１０月、ｐ．１３７−１４５
【非特許文献２】溝上、中澤、神力、”不等間隔アレーアンテナによるグレーティングローブ抑圧法と実験検討“、信学技報Ａ・Ｐ９９−７１、１９９９年８月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかし、特許文献１に記載されているような、複数のアンテナ素子と、アンテナ素子数以下の数のＡ／Ｄ変換器とを備えるアレーアンテナを用いて到来方向を推定するシステムでは、アンテナの移動速度が所定の値を超えるとグレーティングローブが発生する。
【００１７】
図１７は、角度スペクトラムの例を示す説明図である。図１７（Ａ）は、アンテナの移動速度が所定の値未満である時に受信された信号から作成された角度スペクトラムを示す。図１７（Ａ）に示す角度スペクトラムにおいて、角度スペクトルが最大になる角度は１つである。
【００１８】
図１７（Ｂ）は、アンテナの移動速度が所定の値以上である時に受信された信号から作成された角度スペクトラムを示す。図１７（Ｂ）に示す角度スペクトラムにおいて、角度スペクトルが最大になる角度は複数存在する。
【００１９】
複数の最大の角度スペクトルのうち、図１７（Ａ）にも示されていた角度スペクトル以外は、グレーティングローブが原因で生じている。すなわち、角度スペクトラムに基づいて指向性パラメータが決定される場合、グレーティングローブが発生すると、指向性パラメータは一意に決定されない。
【００２０】
また、非特許文献２に記載されているような不等間隔方式は、複数のアンテナ素子と、アンテナ素子数分のＡ／Ｄ変換器とを備えるアレーアンテナを用いて電波の到来方向を推定するシステムに適用される方式である。
【００２１】
複数のアンテナ素子と、アンテナ素子数以下の数のＡ／Ｄ変換器（例えば１個）とを備えるアレーアンテナを移動させる場合、厳密にアンテナ素子間距離を制御することは困難である。すなわち、上記のアンテナを移動させ、複数地点で通信相手の送信する信号を受信することによって到来方向を推定するシステムには、非特許文献２に記載されている方式が適用されないという課題がある。
【００２２】
また、特許文献１に記載されている方法では、推定結果を用いて指向性制御を行うことが想定されていない。
【００２３】
そこで、本発明は、グレーティングローブが発生する移動速度を有する単一のアンテナが受信した到来電波の到来方向を推定し、アンテナの指向性を制御できる通信装置、通信システム、通信方法および通信プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明による通信装置は、移動体に搭載される通信装置であって、通信装置は、無線信号を受信するアンテナ部と、受信された無線信号を用いて角度スペクトラムを計算する計算部と、移動体が所定の速さ以上の異なる速さで複数回移動したそれぞれの期間に受信された、各無線信号に対応する各角度スペクトラムを用いて、アンテナ部の指向性に関するパラメータである指向性パラメータを決定する決定部と、決定された指向性パラメータを用いて、アンテナ部の指向性を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【００２５】
本発明による通信システムは、通信装置を搭載した移動体を複数含む通信システムであって、通信装置は、無線信号を受信するアンテナ部と、受信された無線信号を用いて角度スペクトラムを計算する計算部と、移動体が所定の速さ以上の速さで移動した期間に受信された無線信号に対応する角度スペクトラムを、他の通信装置との間で送受信する通信部と、対応する速さがそれぞれ異なる複数の角度スペクトラムを用いて、アンテナ部の指向性に関するパラメータである指向性パラメータを決定する決定部と、決定された指向性パラメータを用いて、アンテナ部の指向性を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【００２６】
本発明による通信方法は、移動体に搭載され、無線信号を受信するアンテナ部を備える通信装置において実行される通信方法であって、受信された無線信号を用いて角度スペクトラムを計算し、移動体が所定の速さ以上の異なる速さで複数回移動したそれぞれの期間に受信された、各無線信号に対応する各角度スペクトラムを用いて、アンテナ部の指向性に関するパラメータである指向性パラメータを決定し、決定された指向性パラメータを用いて、アンテナ部の指向性を制御することを特徴とする。
【００２７】
本発明による通信プログラムは、移動体に搭載され、無線信号を受信するアンテナ部を備えるコンピュータにおいて実行される通信プログラムであって、コンピュータに、受信された無線信号を用いて角度スペクトラムを計算する計算処理、移動体が所定の速さ以上の異なる速さで複数回移動したそれぞれの期間に受信された、各無線信号に対応する各角度スペクトラムを用いて、アンテナ部の指向性に関するパラメータである指向性パラメータを決定する決定処理、および決定された指向性パラメータを用いて、アンテナ部の指向性を制御する制御処理を実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、グレーティングローブが発生する移動速度を有する単一のアンテナが受信した到来電波の到来方向を推定し、アンテナの指向性を制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による無線装置を含む無線システムの第１の実施形態の構成例を示すブロック図である。
【図２】角度スペクトラム計算部２３０が出力する角度スペクトラムの例を示す説明図である。
【図３】角度スペクトラム計算部２３０が出力する角度スペクトラムと指向性パラメータ決定部２４０が出力する角度スペクトラムの例を示す説明図である。
【図４】第１の実施形態における無線装置２００による制御処理の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明による無線装置を含む無線システムの第２の実施形態の構成例を示すブロック図である。
【図６】第２の実施形態における無線装置２００による制御処理の動作を示すフローチャートである。
【図７】第２の実施形態における無線装置２００による制御処理の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明による無線装置を含む無線システムの第３の実施形態の構成例を示すブロック図である。
【図９】第３の実施形態における無線装置２０１〜２０２による制御処理の動作を示すフローチャートである。
【図１０】本発明による無線装置を含む無線システムの第４の実施形態の構成例を示すブロック図である。
【図１１】第４の実施形態における無線システム１００による制御処理の動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明による無線装置を含む無線システムの第５の実施形態の構成例を示すブロック図である。
【図１３】第５の実施形態における無線システム１００による制御処理の動作を示すフローチャートである。
【図１４】本発明による通信装置の概要を示すブロック図である。
【図１５】本発明による通信システムの概要を示すブロック図である。
【図１６】Ｋ素子リニアアレーアンテナの構成例を示す説明図である。
【図１７】角度スペクトラムの例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
実施形態１．
［構成の説明］
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明による無線装置を含む無線システムの第１の実施形態の構成例を示すブロック図である。
【００３１】
図１に示すように、無線システム１００は、無線装置２００と、移動体３００とを含む。無線装置２００は、移動体３００に搭載される。
【００３２】
無線装置２００を搭載する移動体３００は、例えば自動車である。また、移動体３００は、ＵＡＶ（Ｕｎｍａｎｎｅｄ  Ａｅｒｉａｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅ；無人航空機）でもよい。
【００３３】
無線装置２００は、アンテナ部２１０と、受信部２２０と、角度スペクトラム計算部２３０と、指向性パラメータ決定部２４０とを含む。
【００３４】
アンテナ部２１０は、無線信号を送受信する機能を有する。アンテナ部２１０は、他の無線装置から送信された電波を入力とする。アンテナ部２１０は、入力された電波を高周波信号に変換し、変換した高周波信号を出力する。
【００３５】
なお、アンテナ部２１０への電波の入力を、アンテナ部２１０による信号群の受信とも呼ぶ。信号群は、異なる時刻にそれぞれ到来した複数の信号の集合を意味する。
【００３６】
受信部２２０は、到来した電波が変換された高周波信号を周波数変換し、ベースバンド信号として出力する機能を有する。受信部２２０は、例えば、第１の速度で移動体３００が移動する際にアンテナ部２１０が受信する信号群である第１の信号群と、第２の速度で移動体３００が移動する際にアンテナ部２１０が受信する信号群である第２の信号群を入力とする。
【００３７】
角度スペクトラム計算部２３０は、角度スペクトラムを算出する機能を有する。角度スペクトラム計算部２３０は、受信部２２０が出力するベースバンド信号を入力とする。角度スペクトラム計算部２３０は、入力されたベースバンド信号から角度スペクトラムを算出する。角度スペクトラム計算部２３０は、例えば、第１の信号群および第２の信号群に基づいて角度スペクトラムを計算する。
【００３８】
指向性パラメータ決定部２４０は、角度スペクトラムに基づいてアンテナ部２１０の指向性に関するパラメータである指向性パラメータを決定する機能を有する。指向性パラメータ決定部２４０は、角度スペクトラム計算部２３０が出力する角度スペクトラムを入力とする。指向性パラメータ決定部２４０は、入力された角度スペクトラムに基づいて電波の到来方向を推定し、指向性パラメータを決定する。
【００３９】
本実施形態において、指向性パラメータ決定部２４０は、複数の角度スペクトラムを合成することによって、到来方向を一意に推定し、指向性パラメータを決定する。角度スペクトラムを合成するために、指向性パラメータ決定部２４０は、例えば、角度スペクトラム計算部２３０が出力する角度スペクトラムに対して算術処理を実施する。指向性パラメータ決定部２４０が角度スペクトラムに対して実施する算術処理の例を以下に説明する。
【００４０】
図２は、角度スペクトラム計算部２３０が出力する角度スペクトラムの例を示す説明図である。図２には、角度スペクトラム計算部２３０が計算した第１の角度スペクトラム（図２に示す破線Ａ）と、第２の角度スペクトラム（図２に示す破線Ｂ）とがそれぞれ示されている。
【００４１】
図２に示すように、第１の角度スペクトラムおよび第２の角度スペクトラムの両方に最大値が複数存在する。すなわち、角度スペクトラムをそのまま参照するだけでは、指向性パラメータ決定部２４０は、アンテナの指向性を向けるべき方向を一意に決定できない。
【００４２】
図３は、角度スペクトラム計算部２３０が出力する角度スペクトラムと指向性パラメータ決定部２４０が出力する角度スペクトラムの例を示す説明図である。
【００４３】
図３には、図２に示す第１の角度スペクトラムおよび第２の角度スペクトラムに加えて、第１の角度スペクトラムと第２の角度スペクトラムの相加平均（算術平均）をとることによって算出された角度スペクトラム（図３に示す実線）が示されている。すなわち、図３には、指向性パラメータ決定部２４０が算術処理として相加平均を用いた場合の角度スペクトラムが示されている。
【００４４】
図３に示す実線に対応する角度スペクトラムにおける最大値は１つであるため、指向性パラメータ決定部２４０は、合成された角度スペクトラムを参照することによって、アンテナの指向性を向けるべき方向を一意に決定できる。
【００４５】
図３に示す例において、指向性パラメータ決定部２４０は、算術処理として相加平均（算術平均）を用いている。相加平均以外に、指向性パラメータ決定部２４０は、算術処理として調和平均、相乗平均（幾何平均）、一般化平均等を用いてもよい。指向性パラメータ決定部２４０が相加平均以外の算術処理を用いた場合であっても、同様の効果が得られる。
【００４６】
なお、本実施形態の無線装置２００は、例えば、記憶媒体に格納されているプログラムに従って処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）によって実現される。
【００４７】
すなわち、受信部２２０、角度スペクトラム計算部２３０、および指向性パラメータ決定部２４０は、例えば、プログラム制御に従って処理を実行するＣＰＵによって実現される。また、ハードウェア回路によって実現されてもよい。
【００４８】
［動作の説明］
以下、本実施形態の無線装置２００の動作を図４を参照して説明する。図４は、第１の実施形態における無線装置２００による制御処理の動作を示すフローチャートである。
【００４９】
無線装置２００のアンテナ部２１０は、電波の受信を開始する。すなわち、通信ループに入る（ステップＳ１００）。
【００５０】
移動体３００は、第１の速度で移動する。第１の速度で移動体３００が移動している際、アンテナ部２１０は、信号群（以下、第１の信号群という。）を受信する（ステップＳ１０１）。
【００５１】
アンテナ部２１０は、受信した第１の信号群を高周波信号群に変換し、第１の高周波信号群として出力する。受信部２２０は、入力された第１の高周波信号群をベースバンド信号群に変換し、第１のベースバンド信号群として出力する。
【００５２】
次いで、移動体３００は、第２の速度で移動する。第２の速度で移動体３００が移動している際、アンテナ部２１０は、信号群（以下、第２の信号群という。）を受信する（ステップＳ１０２）。
【００５３】
アンテナ部２１０は、受信した第２の信号群を高周波信号群に変換し、第２の高周波信号群として出力する。受信部２２０は、入力された第２の高周波信号群をベースバンド信号群に変換し、第２のベースバンド信号群として出力する。
【００５４】
次いで、角度スペクトラム計算部２３０は、受信部２２０が出力する第１のベースバンド信号群および第２のベースバンド信号群に基づいて、それぞれの信号群から角度スペクトラムを計算する（ステップＳ１０３）。
【００５５】
次いで、指向性パラメータ決定部２４０は、角度スペクトラム計算部２３０が出力する角度スペクトラムに対して、上記の算術処理を実施することによって、指向性パラメータを決定する（ステップＳ１０４）。
【００５６】
無線通信が行われている間、無線装置２００は、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０４の処理を繰り返し行う。無線通信が終了したとき、通信ループを抜け（ステップＳ１０５）、無線装置２００は、制御処理を終了する。
【００５７】
なお、図４に示す例では、移動体３００が第１の速度で移動する際に受信された第１の信号群、および第２の速度で移動する際に受信された第２の信号群が利用されることによって指向性パラメータが決定される場合を例として説明した。
【００５８】
また、本実施形態では、例えば移動体３００が第１の速度から第４の速度までの４種類の速度で移動し、各速度において受信された４種類の信号群が利用されてもよい。移動体３００が移動する速度の種類が増えると、推定に使用される角度スペクトラムの種類が増えるため、より高精度に到来方向が推定される。
【００５９】
本実施形態の無線装置において、角度スペクトラム計算部は、少なくとも第１の速度で移動体が移動する際にアンテナ部が受信する第１の信号群、および第２の速度で移動体が移動する際にアンテナ部が受信する第２の信号群から、角度スペクトラムをそれぞれ計算する。指向性パラメータ決定部が、角度スペクトラム計算部が計算した角度スペクトラムに基づいて電波の到来方向を推定することによって、指向性パラメータが決定される。
【００６０】
本実施形態では、異なる速度で移動する移動体に搭載される無線装置のアンテナが各速度において信号群を受信し、角度スペクトラム計算部が各信号群に基づいて角度スペクトラムをそれぞれ計算する。よって、複数のアンテナ素子とアンテナ素子数以下の数のＡ／Ｄ変換器（例えば１個）とを備えるアレーアンテナや、単一のアンテナ素子で指向性制御を行うアンテナを用いた到来方向の推定において、グレーティングローブの影響を避け、アンテナが向くべき方向に対応する指向性パラメータが決定される。無線装置は、指向性パラメータを用いて、向くべき方向にアンテナの指向性を向けることができる。
【００６１】
実施形態２．
［構成の説明］
次に、本発明の第２の実施形態を、図面を参照して説明する。図５は、本発明による無線装置を含む無線システムの第２の実施形態の構成例を示すブロック図である。
【００６２】
本実施形態において、無線装置は、複数の信号群の受信結果に基づいて信号の到来方向を推定する。次いで、無線装置は、推定角度にアンテナ部の指向性を合わせた上で、無線装置が生成したデータを送信する。すなわち、無線装置は、通信相手の方向を考慮してアンテナ部の指向性を制御できる。
【００６３】
図５に示すように、本実施形態における無線システム１００の構成は、第１の実施形態における無線システム１００の構成と同様である。
【００６４】
図５に示すように、本実施形態における無線装置２００は、第１の実施形態における無線装置２００と比較して、アンテナ指向性制御部２５０が含まれている点が異なる。アンテナ指向性制御部２５０以外の図５に示す無線装置２００の構成は、図１に示す無線装置２００の構成と同様である。
【００６５】
アンテナ指向性制御部２５０は、アンテナ部２１０の指向性を制御する機能を有する。アンテナ指向性制御部２５０は、アンテナ部２１０が出力した高周波信号を入力とする。
【００６６】
受信部２２０は、アンテナ指向性制御部２５０が出力する高周波信号を入力とする。また、指向性パラメータ決定部２４０は、決定した指向性パラメータを指向性制御信号に変換し、指向性制御信号をアンテナ指向性制御部２５０に出力する。
【００６７】
高周波信号が他の無線装置が送信した信号群に対応する高周波信号である場合、アンテナ指向性制御部２５０は、入力とした高周波信号に対して処理を行わずに、高周波信号をそのまま出力する。
【００６８】
また、アンテナ部２１０が他の無線装置に信号群を送信する時、アンテナ指向性制御部２５０は、指向性制御信号に基づいて高周波信号の位相制御を行い、アンテナ部２１０が送信する電波の指向性を変化させる。
【００６９】
［動作の説明］
以下、本実施形態の無線装置２００の動作を図６〜図７を参照して説明する。
【００７０】
最初に、無線装置２００が搭載された移動体３００が第１の速度で移動した後、第２の速度で移動するような、離散的に移動速度が変化する時の無線装置２００の動作を、図６を参照して説明する。図６は、第２の実施形態における無線装置２００による制御処理の動作を示すフローチャートである。
【００７１】
無線装置２００のアンテナ部２１０は、電波の受信を開始する。すなわち、通信ループに入る（ステップＳ２００）。
【００７２】
移動体３００は、第１の速度で移動する。第１の速度で移動体３００が移動している際、アンテナ部２１０は、信号群（以下、第１の信号群という。）を受信する（ステップＳ２０１）。
【００７３】
アンテナ部２１０は、受信した第１の信号群を高周波信号群に変換し、第１の高周波信号群として出力する。アンテナ指向性制御部２５０は、入力された第１の高周波信号群をそのまま出力する。
【００７４】
受信部２２０は、入力された第１の高周波信号群をベースバンド信号群に変換し、第１のベースバンド信号群として出力する。
【００７５】
角度スペクトラム計算部２３０は、受信部２２０が出力する第１のベースバンド信号群に基づいて、角度スペクトラムを計算する（ステップＳ２０２）。角度スペクトラム計算部２３０は、計算した角度スペクトラムを第１の角度スペクトラムとする。
【００７６】
移動体３００は、第２の速度で移動する。第２の速度で移動体３００が移動している際、アンテナ部２１０は、信号群（以下、第２の信号群という。）を受信する（ステップＳ２０３）。
【００７７】
アンテナ部２１０は、受信した第２の信号群を高周波信号群に変換し、第２の高周波信号群として出力する。アンテナ指向性制御部２５０は、入力された第２の高周波信号群をそのまま出力する。
【００７８】
受信部２２０は、入力された第２の高周波信号群をベースバンド信号群に変換し、第２のベースバンド信号群として出力する。
【００７９】
角度スペクトラム計算部２３０は、受信部２２０が出力する第２のベースバンド信号群に基づいて、角度スペクトラムを計算する（ステップＳ２０４）。角度スペクトラム計算部２３０は、計算した角度スペクトラムを第２の角度スペクトラムとする。
【００８０】
指向性パラメータ決定部２４０は、角度スペクトラム計算部２３０が出力する第１の角度スペクトラムおよび第２の角度スペクトラムに対して、第１の実施形態に記載されているような算術処理を実施する。算術処理を実施することによって、指向性パラメータ決定部２４０は、指向性パラメータを決定する（ステップＳ２０５）。
【００８１】
指向性パラメータ決定部２４０は、決定した指向性パラメータを指向性制御信号に変換する。次いで、指向性パラメータ決定部２４０は、変換した指向性制御信号をアンテナ指向性制御部２５０に出力する。入力された指向性制御信号に基づいて、アンテナ指向性制御部２５０は、高周波信号の位相制御を行う（ステップＳ２０６）。
【００８２】
無線通信が行われている間、無線装置２００は、ステップＳ２０１〜ステップＳ２０６の処理を繰り返し行う。無線通信が終了したとき、通信ループを抜け（ステップＳ２０７）、無線装置２００は、制御処理を終了する。
【００８３】
なお、図６に示す例では、移動体３００が第１の速度で移動する際に受信された第１の信号群に基づいて計算された第１の角度スペクトラム、および第２の速度で移動する際に受信された第２の信号群に基づいて計算された第２の角度スペクトラムが用いられる。そして、第１の角度スペクトラムと第２の角度スペクトラムが合成されることによって指向性パラメータが決定される場合を例として説明した。
【００８４】
また、本実施形態では、例えば移動体３００が第１の速度から第４の速度までの４種類の速度で移動し、各速度において受信された４種類の信号群が利用されてもよい。移動体３００が移動する速度の種類が増えると、推定に使用される角度スペクトラムの種類が増えるため、より高精度に到来方向が推定される。
【００８５】
次に、無線装置２００が搭載された移動体３００が最初所定の速度で移動し、徐々に加速または減速するような、連続的に移動速度が変化する時の無線装置２００の動作を、図７を参照して説明する。図７は、第２の実施形態における無線装置２００による制御処理の動作を示すフローチャートである。
【００８６】
無線装置２００のアンテナ部２１０は、電波の受信を開始する。すなわち、通信ループに入る（ステップＳ２１０）。次いで、移動体３００は、加速または減速を開始する（ステップＳ２１１）。
【００８７】
加速または減速した後、移動体３００は、第１の速度で移動する。アンテナ部２１０は、移動体３００が第１の速度で移動している際に入力された信号である第１の信号を高周波信号に変換し、第１の高周波信号として出力する（ステップＳ２１２）。
【００８８】
アンテナ指向性制御部２５０は、入力された第１の高周波信号をそのまま出力する。受信部２２０は、入力された第１の高周波信号をベースバンド信号に変換し、第１のベースバンド信号として出力する。
【００８９】
引き続き、移動体３００は、加速または減速を行う。加速または減速した後、移動体３００は、第２の速度で移動する。
【００９０】
アンテナ部２１０は、移動体３００が第２の速度で移動している際に入力された信号である第２の信号を高周波信号に変換し、第２の高周波信号として出力する（ステップＳ２１３）。
【００９１】
アンテナ指向性制御部２５０は、入力された第２の高周波信号をそのまま出力する。受信部２２０は、入力された第２の高周波信号をベースバンド信号に変換し、第２のベースバンド信号として出力する。次いで、移動体３００は、加速または減速を終了する（ステップＳ２１４）。
【００９２】
角度スペクトラム計算部２３０は、受信部２２０が出力する第１のベースバンド信号および第２のベースバンド信号に基づいて、角度スペクトラムを計算する（ステップＳ２１５）。
【００９３】
指向性パラメータ決定部２４０は、角度スペクトラム計算部２３０が出力する角度スペクトラムに基づいて、指向性パラメータを決定する（ステップＳ２１６）。次いで、アンテナ指向性制御部２５０は、指向性パラメータ決定部２４０が出力する、指向性パラメータが変換された指向性制御信号に基づいて、アンテナ指向性を制御する（ステップＳ２１７）。
【００９４】
無線通信が行われている間、無線装置２００は、ステップＳ２１１〜ステップＳ２１７の処理を繰り返し行う。無線通信が終了したとき、通信ループを抜け（ステップＳ２１８）、無線装置２００は、制御処理を終了する。
【００９５】
本実施形態では、異なる速度で移動する移動体に搭載される無線装置のアンテナが各速度において信号群を受信する。よって、複数のアンテナ素子とアンテナ素子数以下の数のＡ／Ｄ変換器（例えば１個）とを備えるアレーアンテナを用いた到来方向の推定において、グレーティングローブの影響を避け、アンテナが向くべき方向に対応する指向性パラメータが決定される。また、本実施形態の無線装置において、アンテナ指向性制御部は、指向性パラメータを用いて、アンテナの指向性を制御できる。
【００９６】
実施形態３．
［構成の説明］
次に、本発明の第３の実施形態を、図面を参照して説明する。図８は、本発明による無線装置を含む無線システムの第３の実施形態の構成例を示すブロック図である。
【００９７】
第１の実施形態と異なり、本実施形態の無線システムは、無線装置が搭載された移動体を複数含む。本実施形態では、各無線装置がそれぞれ算出した角度スペクトラムを他の無線装置と送受信することによって、指向性パラメータが決定される。
【００９８】
図８（Ａ）は、第３の実施形態の無線システム１００の構成例を示す。図８（Ａ）に示すように、無線システム１００は、無線装置２０１〜２０２と、移動体３０１〜３０２とを含む。無線装置２０１は移動体３０１に、無線装置２０２は移動体３０２にそれぞれ搭載される。
【００９９】
図８（Ｂ）は、第３の実施形態の無線装置２０１の構成例を示す。なお、無線装置２０２の構成は、図８（Ｂ）に示す無線装置２０１の構成と同様である。
【０１００】
図８（Ｂ）に示すように、本実施形態における無線装置２０１は、第２の実施形態における無線装置２００と比較して、送信部２６０が含まれている点が異なる。送信部２６０以外の図８（Ｂ）に示す無線通信２０１の構成は、図５に示す無線通信２００の構成と同様である。
【０１０１】
送信部２６０は、角度スペクトラム計算部２３０が出力する角度スペクトラムを、他の無線装置に送信する機能を有する。
【０１０２】
［動作の説明］
以下、本実施形態の無線装置２０１〜２０２の動作を図９を参照して説明する。図９は、第３の実施形態における無線装置２０１〜２０２による制御処理の動作を示すフローチャートである。
【０１０３】
なお、図９（Ａ）が無線装置２０１の動作を示すフローチャート、図９（Ｂ）が無線装置２０２の動作を示すフローチャートにそれぞれ対応する。また、図９に示す例において、第１の速度と第２の速度は異なる移動速度である。
【０１０４】
移動体３０１は、第１の速度で移動する。また、移動体３０２は、第２の速度で移動する。無線装置２０１と無線装置２０２は、それぞれ電波の受信を開始する。すなわち、それぞれ通信ループに入る（ステップＳ３００、ステップＳ３１０）。
【０１０５】
移動体３０１が第１の速度で移動している際、無線装置２０１のアンテナ部２１０は、信号群を受信する。無線装置２０１のアンテナ部２１０は、受信した電波を高周波信号群に変換し、第１の高周波信号群として出力する（ステップＳ３０１）。
【０１０６】
無線装置２０１のアンテナ指向性制御部２５０は、入力された第１の高周波信号群をそのまま出力する。無線装置２０１の受信部２２０は、入力された第１の高周波信号群をベースバンド信号群に変換し、第１のベースバンド信号群として出力する。
【０１０７】
移動体３０２が第２の速度で移動している際、無線装置２０２のアンテナ部２１０は、信号群を受信する。無線装置２０２のアンテナ部２１０は、受信した電波を高周波信号群に変換し、第２の高周波信号群として出力する（ステップＳ３１１）。
【０１０８】
無線装置２０２のアンテナ指向性制御部２５０は、入力された第２の高周波信号群をそのまま出力する。無線装置２０２の受信部２２０は、入力された第２の高周波信号群をベースバンド信号群に変換し、第２のベースバンド信号群として出力する。
【０１０９】
無線装置２０１の角度スペクトラム計算部２３０は、第１のベースバンド信号群に基づいて角度スペクトラムを算出し、第１の角度スペクトラムとして出力する（ステップＳ３０２）。無線装置２０１の送信部２６０は、第１の角度スペクトラムを無線装置２０２に送信する（ステップＳ３０３）。
【０１１０】
無線装置２０２の角度スペクトラム計算部２３０は、第２のベースバンド信号群に基づいて角度スペクトラムを算出し、第２の角度スペクトラムとして出力する（ステップＳ３１２）。無線装置２０２の送信部２６０は、第２の角度スペクトラムを無線装置２０１に送信する（ステップＳ３１３）。
【０１１１】
無線装置２０１は、無線装置２０２から送信された第２の角度スペクトラムを受信する（ステップＳ３０３）。無線装置２０１の指向性パラメータ決定部２４０は、角度スペクトラム計算部２３０が出力する第１の角度スペクトラムと、無線装置２０２から送信された第２の角度スペクトラムとに基づいて、指向性パラメータを決定する（ステップＳ３０４）。
【０１１２】
無線装置２０２は、無線装置２０１から送信された第１の角度スペクトラムを受信する（ステップＳ３１３）。無線装置２０２の指向性パラメータ決定部２４０は、角度スペクトラム計算部２３０が出力する第２の角度スペクトラムと、無線装置２０１から送信された第１の角度スペクトラムとに基づいて、指向性パラメータを決定する（ステップＳ３１４）。
【０１１３】
無線装置２０１のアンテナ指向性制御部２５０、および無線装置２０２のアンテナ指向性制御部２５０は、各指向性パラメータ決定部２４０が出力する、指向性パラメータが変換された指向性制御信号に基づいて、アンテナ指向性を制御する（ステップＳ３０５、ステップＳ３１５）。
【０１１４】
無線通信が行われている間、無線装置２０１は、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０５の処理を繰り返し行う。無線通信が終了したとき、通信ループを抜け（ステップＳ３０６）、無線装置２０１は、制御処理を終了する。
【０１１５】
同様に、無線通信が行われている間、無線装置２０２は、ステップＳ３１１〜ステップＳ３１５の処理を繰り返し行う。無線通信が終了したとき、通信ループを抜け（ステップＳ３１６）、無線装置２０２は、制御処理を終了する。
【０１１６】
本実施形態では、異なる速度で移動する複数の移動体にそれぞれ搭載される無線装置のアンテナが、異なる位置および異なる時刻において信号群をそれぞれ受信する。よって、複数のアンテナ素子とアンテナ素子数以下の数のＡ／Ｄ変換器（例えば１個）とを備えるアレーアンテナを用いた到来方向の推定において、グレーティングローブの影響を避け、アンテナが向くべき方向に対応する指向性パラメータが決定される。すなわち、無線装置は、指向性パラメータを用いて、向くべき方向にアンテナの指向性を向けることができる。
【０１１７】
さらに、本実施形態によれば、所定の移動体の速度が容易に変えられない場合であっても、所定の移動体に搭載された無線装置は、異なる速度で移動する移動体に搭載された無線装置と連携することによって、電波の到来方向の推定精度を向上できる。
【０１１８】
実施形態４．
［構成の説明］
次に、本発明の第４の実施形態を、図面を参照して説明する。図１０は、本発明による無線装置を含む無線システムの第４の実施形態の構成例を示すブロック図である。本実施形態では、無線装置に入出力部が追加され、自動車等の移動体に搭載されるナビゲーション装置と無線装置が連携する。
【０１１９】
図１０（Ａ）は、第４の実施形態の無線システム１００の構成例を示す。図１０（Ａ）に示すように、無線システム１００は、無線装置２００と、移動体３００と、ナビゲーション装置５００とを含む。無線装置２００は、移動体３００に搭載される。また、ナビゲーション装置５００は、移動体３００に装備される。
【０１２０】
移動体３００は、例えば自動車である。また、移動体３００は、航空機等の手動で運転操作される移動体、または手動で操縦される移動体でもよい。
【０１２１】
図１０（Ｂ）は、第４の実施形態の無線装置２００およびナビゲーション装置５００の構成例を示す。図１０（Ｂ）に示すように、本実施形態における無線装置２００は、第１の実施形態における無線装置２００と比較して、入出力部２７０が含まれている点が異なる。
【０１２２】
入出力部２７０以外の図１０（Ｂ）に示す無線装置２００の構成は、図１に示す無線装置２００の構成と同様である。なお、第２の実施形態における無線装置２００と同様に、本実施形態における無線装置２００は、アンテナ指向性制御部２５０を含んでもよい。
【０１２３】
無線装置２００における入出力部２７０は、ナビゲーション装置５００との間で情報を入出力する機能を有する。入出力部２７０は、角度スペクトラム計算部２３０が受信部２２０から入力されたベースバンド信号に基づいて角度スペクトラムを算出した後、算出が終了したことを示す通知を角度スペクトラム計算部２３０から受ける。
【０１２４】
ナビゲーション装置５００は、ディスプレイ制御部５１０と、移動速度取得部５２０と、ディスプレイ５３０とを含む。
【０１２５】
ディスプレイ制御部５１０は、無線装置２００における入出力部２７０からの出力に基づいて、ディスプレイ５３０を制御するディスプレイ制御信号を出力する。
【０１２６】
移動速度取得部５２０は、移動体３００の移動速度を取得する。移動速度取得部５２０は、取得した移動速度を無線装置２００の入出力部２７０に入力する。
【０１２７】
ディスプレイ５３０は、ディスプレイ制御部５１０から入力されたディスプレイ制御信号に基づいて表示処理を行う。
【０１２８】
［動作の説明］
以下、本実施形態の無線装置２００およびナビゲーション装置５００の動作を図１１を参照して説明する。図１１は、第４の実施形態における無線システム１００による制御処理の動作を示すフローチャートである。
【０１２９】
無線装置２００のアンテナ部２１０は、電波の受信を開始する。すなわち、通信ループに入る（ステップＳ４００）。
【０１３０】
ナビゲーション装置５００の移動速度取得部５２０は、移動体３００の移動速度を取得する（ステップＳ４０１）。移動速度取得部５２０は、取得した速度を第１の速度とし、無線装置２００の入出力部２７０に入力する。
【０１３１】
入出力部２７０は、入力された移動速度が所定値以内であるか否かを判定する（ステップＳ４０２）。
【０１３２】
入力された第１の速度が所定値よりも大きい場合（ステップＳ４０２におけるＮｏ）、アンテナ部２１０は、受信した第１の信号群を高周波信号群に変換し、第１の高周波信号群として出力する（ステップＳ４０３）。受信部２２０は、入力された第１の高周波信号群をベースバンド信号群に変換し、第１のベースバンド信号群として出力する。
【０１３３】
角度スペクトラム計算部２３０は、受信部２２０が出力する第１のベースバンド信号群に基づいて、角度スペクトラムを計算する。角度スペクトラム計算部２３０は、計算した角度スペクトラムを第１の角度スペクトラムとする（ステップＳ４０４）。計算を終えた後、角度スペクトラム計算部２３０は、計算が終了したことを入出力部２７０に通知する。
【０１３４】
次いで、入出力部２７０は、ディスプレイ制御部５１０に、第２の速度で走行するように運転者に伝達させる指示を出力する（ステップＳ４０５）。指示を受けて、ディスプレイ制御部５１０は、ディスプレイ５３０に指示内容を表示させる指示を出力する。ディスプレイ５３０は、ディスプレイ制御部５１０の指示に基づいて、移動体３００の運転者に対して第２の速度で走行することを通知する。
【０１３５】
ディスプレイ５３０の表示内容を受けて、移動体３００の運転者は、第２の速度で走行するために加速または減速する。無線装置２００のアンテナ部２１０は、継続して電波を受信する。
【０１３６】
次いで、アンテナ部２１０は、受信した第２の信号群を高周波信号群に変換し、第２の高周波信号群として出力する（ステップＳ４０６）。受信部２２０は、入力された第２の高周波信号群をベースバンド信号群に変換し、第２のベースバンド信号群として出力する。
【０１３７】
角度スペクトラム計算部２３０は、受信部２２０が出力する第２のベースバンド信号群に基づいて、角度スペクトラムを計算する。角度スペクトラム計算部２３０は、計算した角度スペクトラムを第２の角度スペクトラムとする（ステップＳ４０７）。計算を終えた後、角度スペクトラム計算部２３０は、計算が終了したことを入出力部２７０に通知する。
【０１３８】
次いで、指向性パラメータ決定部２４０は、角度スペクトラム計算部２３０が出力する第１の角度スペクトラムおよび第２の角度スペクトラムに基づいて、指向性パラメータを決定する（ステップＳ４０８）。
【０１３９】
次いで、入出力部２７０は、ディスプレイ制御部５１０に、第１の速度で走行するように運転者に伝達させる指示を出力する（ステップＳ４０９）。指示を受けて、ディスプレイ制御部５１０は、ディスプレイ５３０に指示内容を表示させる指示を出力する。ディスプレイ５３０は、ディスプレイ制御部５１０の指示に基づいて、移動体３００の運転者に対して元の第１の速度で走行することを通知する。
【０１４０】
第１の速度が所定値以内である場合、グレーティングローブが発生しないため、第１の信号群のみを用いることによって到来方向が推定される。よって、無線装置２００は、第１の速度が所定値以内である場合、移動体３００の移動速度を第２の速度に変化させない。
【０１４１】
入力された第１の速度が所定値以内である場合（ステップＳ４０２におけるＹｅｓ）、無線装置２００のアンテナ部２１０は、受信した第１の信号群を高周波信号群に変換し、第１の高周波信号群として出力する（ステップＳ４１０）。受信部２２０は、入力された第１の高周波信号群をベースバンド信号群に変換し、第１のベースバンド信号群として出力する。
【０１４２】
角度スペクトラム計算部２３０は、受信部２２０が出力する第１のベースバンド信号群に基づいて、角度スペクトラムを計算する。角度スペクトラム計算部２３０は、計算した角度スペクトラムを第１の角度スペクトラムとする（ステップＳ４１１）。
【０１４３】
次いで、指向性パラメータ決定部２４０は、角度スペクトラム計算部２３０が出力する第１の角度スペクトラムに基づいて、指向性パラメータを決定する（ステップＳ４１２）。
【０１４４】
無線通信が行われている間、無線装置２００は、ステップＳ４０１〜ステップＳ４０９の処理、またはステップＳ４１０〜ステップＳ４１２の処理を繰り返し行う。無線通信が終了したとき、通信ループを抜け（ステップＳ４１３）、無線装置２００は、制御処理を終了する。
【０１４５】
本実施形態では、ナビゲーション装置が装備された移動体に搭載される無線装置のアンテナが、異なる位置および異なる時刻において信号群をそれぞれ受信する。よって、複数のアンテナ素子とアンテナ素子数以下の数のＡ／Ｄ変換器（例えば１個）とを備えるアレーアンテナを用いた到来方向の推定において、グレーティングローブの影響を避け、アンテナが向くべき方向に対応する指向性パラメータが決定される。すなわち、無線装置は、指向性パラメータを用いて、向くべき方向にアンテナの指向性を向けることができる。
【０１４６】
また、本実施形態における無線装置は、移動体に搭載されるナビゲーション装置と連携することによって、無線装置が搭載される移動体の運転者（操縦者）に対して、ナビゲーション装置を介して速度の変更を指示できる。すなわち、適正なタイミングで移動体の移動速度を変更できるため、無線装置は、上記の各実施形態に比べて、より電波の到来方向の推定精度を向上できる。
【０１４７】
また、本実施形態における無線装置は、移動体の移動速度が所定値以内である場合、移動体が移動する際に受信された信号群に基づいた角度スペクトラムを１種類のみ計算する。なお、所定値は、グレーティングローブが発生する速度の閾値である。よって、移動体の移動速度が所定値以内である場合、移動体の移動速度が所定値よりも大きい場合に比べて、指向性パラメータが早く得られる。
【０１４８】
実施形態５．
［構成の説明］
次に、本発明の第５の実施形態を、図面を参照して説明する。図１２は、本発明による無線装置を含む無線システムの第５の実施形態の構成例を示すブロック図である。本実施形態では、無線装置に入出力部が追加され、ＵＡＶ等の移動体に搭載される制御装置と無線装置が連携する。
【０１４９】
図１２（Ａ）は、第５の実施形態の無線システム１００の構成例を示す。図１２（Ａ）に示すように、無線システム１００は、無線装置２００と、移動体６００とを含む。無線装置２００は、移動体６００に搭載される。
【０１５０】
移動体６００は、例えば、小型自動飛行体（ＵＡＶ）である。また、移動体６００は、通常時において自動操縦される移動体でもよい。
【０１５１】
図１２（Ｂ）は、第５の実施形態の無線装置２００および移動体６００の構成例を示す。図１２（Ｂ）に示すように、本実施形態における無線装置２００は、第１の実施形態における無線装置２００と比較して、入出力部２７０が含まれている点が異なる。
【０１５２】
入出力部２７０以外の図１２（Ｂ）に示す無線装置２００の構成は、図１に示す無線装置２００の構成と同様である。なお、第２の実施形態における無線装置２００と同様に、本実施形態における無線装置２００は、アンテナ指向性制御部２５０を含んでもよい。
【０１５３】
無線装置２００における入出力部２７０は、移動体６００との間で情報を入出力する機能を有する。入出力部２７０は、角度スペクトラム計算部２３０が受信部２２０から入力されたベースバンド信号に基づいて角度スペクトラムを算出した後、算出が終了したことを示す通知を角度スペクトラム計算部２３０から受ける。
【０１５４】
移動体６００は、プロペラ制御部６１０と、移動速度取得部６２０と、プロペラ６３０とを含む。本実施形態における移動体６００は、飛行可能な移動体である。
【０１５５】
プロペラ制御部６１０は、無線装置２００における入出力部２７０からの出力に基づいて、プロペラ６３０を制御するプロペラ制御信号を出力する。
【０１５６】
移動速度取得部６２０は、移動体６００の移動速度を取得する。移動速度取得部６２０は、取得した移動速度を無線装置２００の入出力部２７０に入力する。
【０１５７】
プロペラ６３０は、プロペラ制御部６１０から入力されたプロペラ制御信号に基づいて回転数を変化させる。
【０１５８】
［動作の説明］
以下、本実施形態の無線装置２００および移動体６００の動作を図１３を参照して説明する。図１３は、第５の実施形態における無線システム１００による制御処理の動作を示すフローチャートである。
【０１５９】
無線装置２００のアンテナ部２１０は、電波の受信を開始する。すなわち、通信ループに入る（ステップＳ５００）。
【０１６０】
移動体６００の移動速度取得部６２０は、移動体６００の移動速度を取得する（ステップＳ５０１）。移動速度取得部６２０は、取得した速度を第１の速度とし、無線装置２００の入出力部２７０に入力する。
【０１６１】
入出力部２７０は、入力された移動速度が所定値以内であるか否かを判定する（ステップＳ５０２）。
【０１６２】
入力された第１の速度が所定値よりも大きい場合（ステップＳ５０２におけるＮｏ）、アンテナ部２１０は、受信した第１の信号群を高周波信号群に変換し、第１の高周波信号群として出力する（ステップＳ５０３）。受信部２２０は、入力された第１の高周波信号群をベースバンド信号群に変換し、第１のベースバンド信号群として出力する。
【０１６３】
角度スペクトラム計算部２３０は、受信部２２０が出力する第１のベースバンド信号群に基づいて、角度スペクトラムを計算する。角度スペクトラム計算部２３０は、計算した角度スペクトラムを第１の角度スペクトラムとする（ステップＳ５０４）。計算を終えた後、角度スペクトラム計算部２３０は、計算が終了したことを入出力部２７０に通知する。
【０１６４】
次いで、入出力部２７０は、プロペラ制御部６１０に、第２の速度で飛行するように回転数を変化させる指示を出力する（ステップＳ５０５）。指示を受けて、プロペラ制御部６１０は、プロペラ６３０に回転数を変化させる指示を出力する。プロペラ６３０は、プロペラ制御部６１０の指示に基づいて、回転数を変化させる。
【０１６５】
プロペラ６３０は、移動体６００が第２の速度で飛行するように、回転数を変化させることによって移動体６００を加速または減速させる。
【０１６６】
次いで、アンテナ部２１０は、受信した第２の信号群を高周波信号群に変換し、第２の高周波信号群として出力する（ステップＳ５０６）。受信部２２０は、入力された第２の高周波信号群をベースバンド信号群に変換し、第２のベースバンド信号群として出力する。
【０１６７】
角度スペクトラム計算部２３０は、受信部２２０が出力する第２のベースバンド信号群に基づいて、角度スペクトラムを計算する。角度スペクトラム計算部２３０は、計算した角度スペクトラムを第２の角度スペクトラムとする（ステップＳ５０７）。計算を終えた後、角度スペクトラム計算部２３０は、計算が終了したことを入出力部２７０に通知する。
【０１６８】
次いで、指向性パラメータ決定部２４０は、角度スペクトラム計算部２３０が出力する第１の角度スペクトラムおよび第２の角度スペクトラムに基づいて、指向性パラメータを決定する（ステップＳ５０８）。
【０１６９】
次いで、入出力部２７０は、プロペラ制御部６１０に、第１の速度で飛行するように回転数を変化させる指示を出力する（ステップＳ５０９）。指示を受けて、プロペラ制御部６１０は、プロペラ６３０に回転数を変化させる指示を出力する。プロペラ６３０は、プロペラ制御部６１０の指示に基づいて、回転数を変化させる。
【０１７０】
第１の速度が所定値以内である場合、グレーティングローブが発生しないため、第１の信号群のみを用いることによって到来方向が推定される。よって、無線装置２００は、第１の速度が所定値以内である場合、移動体６００の移動速度を第２の速度に変化させない。
【０１７１】
入力された第１の速度が所定値以内である場合（ステップＳ５０２におけるＹｅｓ）、無線装置２００のアンテナ部２１０は、受信した第１の信号群を高周波信号群に変換し、第１の高周波信号群として出力する（ステップＳ５１０）。受信部２２０は、入力された第１の高周波信号群をベースバンド信号群に変換し、第１のベースバンド信号群として出力する。
【０１７２】
角度スペクトラム計算部２３０は、受信部２２０が出力する第１のベースバンド信号群に基づいて、角度スペクトラムを計算する。角度スペクトラム計算部２３０は、計算した角度スペクトラムを第１の角度スペクトラムとする（ステップＳ５１１）。
【０１７３】
次いで、指向性パラメータ決定部２４０は、角度スペクトラム計算部２３０が出力する第１の角度スペクトラムに基づいて、指向性パラメータを決定する（ステップＳ５１２）。
【０１７４】
無線通信が行われている間、無線装置２００は、ステップＳ５０１〜ステップＳ５０９の処理、またはステップＳ５１０〜ステップＳ５１２の処理を繰り返し行う。無線通信が終了したとき、通信ループを抜け（ステップＳ５１３）、無線装置２００は、制御処理を終了する。
【０１７５】
本実施形態では、飛行する移動体に搭載される無線装置のアンテナが、異なる位置および異なる時刻において信号群をそれぞれ受信する。よって、複数のアンテナ素子とアンテナ素子数以下の数のＡ／Ｄ変換器（例えば１個）とを備えるアレーアンテナを用いた到来方向の推定において、グレーティングローブの影響を避け、アンテナが向くべき方向に対応する指向性パラメータが決定される。すなわち、無線装置は、指向性パラメータを用いて、向くべき方向にアンテナの指向性を向けることができる。
【０１７６】
また、本実施形態における無線装置は、無線装置が搭載される移動体のプロペラ制御部に対して、移動体の移動速度の変更を指示できる。すなわち、適正なタイミングで移動体の移動速度を変更できるため、無線装置は、上記の各実施形態に比べて、より電波の到来方向の推定精度を向上できる。
【０１７７】
また、本実施形態における無線装置は、移動体の移動速度が所定値以内である場合、移動体が移動する際に受信された信号群に基づいた角度スペクトラムを１種類のみ計算する。なお、所定値は、グレーティングローブが発生する速度の閾値である。よって、移動体の移動速度が所定値以内である場合、移動体の移動速度が所定値よりも大きい場合に比べて、指向性パラメータが早く得られる。
【０１７８】
次に、本発明の概要を説明する。図１４は、本発明による通信装置の概要を示すブロック図である。本発明による通信装置１０は、移動体（例えば、移動体３００）に搭載される通信装置であって、通信装置１０は、無線信号を受信するアンテナ部１１（例えば、アンテナ部２１０）と、受信された無線信号を用いて角度スペクトラムを計算する計算部１２（例えば、角度スペクトラム計算部２３０）と、移動体が所定の速さ以上の異なる速さで複数回移動したそれぞれの期間に受信された、各無線信号に対応する各角度スペクトラムを用いて、アンテナ部１１の指向性に関するパラメータである指向性パラメータを決定する決定部１３（例えば、指向性パラメータ決定部２４０）と、決定された指向性パラメータを用いて、アンテナ部１１の指向性を制御する制御部１４（例えば、アンテナ指向性制御部２５０）とを備える。
【０１７９】
そのような構成により、通信装置は、グレーティングローブが発生する移動速度を有する単一のアンテナが受信した到来電波の到来方向を推定し、アンテナの指向性を制御できる。
【０１８０】
具体的には、移動体に搭載される通信装置のアンテナが、複数地点で通信相手の送信する信号を受信する。よって、複数のアンテナ素子とアンテナ素子数以下の数のＡ／Ｄ変換器（例えば１個）とを備えるアレーアンテナを用いた到来方向の推定において、移動体の移動速度が所定の速度よりも大きく、グレーティングローブが発生してしまう状況であっても、アンテナが向くべき方向を決定できる。
【０１８１】
また、決定部１３は、角度スペクトラムに対して算術処理を行うことによって指向性パラメータを決定してもよい。
【０１８２】
そのような構成により、通信装置は、角度スペクトラムにおける最大値を１つにすることによって、指向性パラメータを決定できる。
【０１８３】
また、通信装置１０は、移動体に搭載されるナビゲーション装置（例えば、ナビゲーション装置５００）に接続され、ナビゲーション装置に、移動体の操作者に対して移動体の速さを変更するタイミングを通知させる指示を出力する出力部（例えば、入出力部２７０）を備えてもよい。
【０１８４】
そのような構成により、通信装置は、適正なタイミングで移動体の移動速度を変更でき、電波の到来方向の推定精度をより向上できる。
【０１８５】
また、通信装置１０は、移動体を制御する制御システム（例えば、プロペラ制御部６１０）に接続され、制御システムに対して、移動体の速さまたは移動体の速さを変更するタイミングを設定する設定部（例えば、入出力部２７０）を備えてもよい。
【０１８６】
そのような構成により、通信装置は、適正なタイミングで移動体の移動速度を変更でき、電波の到来方向の推定精度をより向上できる。
【０１８７】
また、制御部１４は、指向性パラメータに基づいた、アンテナ部１１の指向性を制御する指向性制御信号をアンテナ部１１に出力し、アンテナ部１１は、指向性制御信号に基づいて指向性を変化させてもよい。
【０１８８】
また、角度スペクトラムに対して算術処理を行うことは、角度スペクトラムに対して算術平均をとることでもよい。
【０１８９】
また、角度スペクトラムに対して算術処理を行うことは、角度スペクトラムに対して調和平均をとることでもよい。
【０１９０】
また、角度スペクトラムに対して算術処理を行うことは、角度スペクトラムに対して幾何平均をとることでもよい。
【０１９１】
また、決定部１３は、移動体が所定の速さ未満の速さで移動した期間に受信された無線信号に対応する角度スペクトラムのみを用いて、指向性パラメータを決定してもよい。
【０１９２】
また、通信装置１０は、移動体に、移動体の速さを第１の速さから第２の速さに連続的に変化させる指示を出力してもよい。
【０１９３】
図１５は、本発明による通信システムの概要を示すブロック図である。本発明による通信システム２０は、通信装置を搭載した移動体（例えば、移動体３００）を複数含む通信システムであって、通信装置２１は、無線信号を受信するアンテナ部２２（例えば、アンテナ部２１０）と、受信された無線信号を用いて角度スペクトラムを計算する計算部２３（例えば、角度スペクトラム計算部２３０）と、移動体が所定の速さ以上の速さで移動した期間に受信された無線信号に対応する角度スペクトラムを、他の通信装置との間で送受信する通信部２４（例えば、送信部２６０）と、対応する速さがそれぞれ異なる複数の角度スペクトラムを用いて、アンテナ部２２の指向性に関するパラメータである指向性パラメータを決定する決定部２５（例えば、指向性パラメータ決定部２４０）と、決定された指向性パラメータを用いて、アンテナ部２２の指向性を制御する制御部２６（例えば、アンテナ指向性制御部２５０）とを備える。
【０１９４】
そのような構成により、通信システムは、グレーティングローブが発生する移動速度を有する単一のアンテナが受信した到来電波の到来方向を推定し、アンテナの指向性を制御できる。
【０１９５】
また、決定部２５は、角度スペクトラムに対して算術処理を行うことによって指向性パラメータを決定してもよい。
【０１９６】
そのような構成により、通信システムは、角度スペクトラムにおける最大値を１つにすることによって、指向性パラメータを決定できる。
【符号の説明】
【０１９７】
１０、２１  通信装置
１１、２２、２１０  アンテナ部
１２、２３  計算部
１３、２５  決定部
１４、２６  制御部
２０  通信システム
２４  通信部
１００  無線システム
２００〜２０２  無線装置
２２０  受信部
２３０  角度スペクトラム計算部
２４０  指向性パラメータ決定部
２５０  アンテナ指向性制御部
２６０  送信部
２７０  入出力部
３００〜３０２  移動体
５００  ナビゲーション装置
５１０  ディスプレイ制御部
５２０  移動速度取得部
５３０  ディスプレイ
６００  移動体
６１０  プロペラ制御部
６２０  移動速度取得部
６３０  プロペラ
【図１】
2016205843.tif 000006
【図２】
2016205843.tif 000007
【図３】
2016205843.tif 000008
【図４】
2016205843.tif 000009
【図５】
2016205843.tif 000010
【図６】
2016205843.tif 000011
【図７】
2016205843.tif 000012
【図８】
2016205843.tif 000013
【図９】
2016205843.tif 000014
【図１０】
2016205843.tif 000015
【図１１】
2016205843.tif 000016
【図１２】
2016205843.tif 000017
【図１３】
2016205843.tif 000018
【図１４】
2016205843.tif 000019
【図１５】
2016205843.tif 000020
【図１６】
2016205843.tif 000021
【図１７】
2016205843.tif 000022