(57)【要約】【課題】通信方向を容易に特定してミリ波通信を良好に行うことを可能にする。【解決手段】ミリ波端末２に、所定時、もしくは所定信号パターンで発光する発光部２３を備え、ミリ波アクセスポイント３は、発光に基づいて該発光したミリ波端末２の方向を演算するカメラ３４と方向演算部３５を備え、該方向演算部３５で演算された方向に対してミリ波通信を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミリ波通信可能な通信装置間でのミリ波通信システムであって、
少なくとも一方の通信装置は、所定時、もしくは所定信号パターンで発光する発光手段を備え、
少なくとも他方の通信装置は、前記発光に基づいて該発光した通信装置の方向を演算する方向演算手段を備え、該方向演算手段で演算された方向に対してミリ波通信を行う、
ことを特徴とするミリ波通信システム。
【請求項２】
ミリ波通信可能な通信装置間でのミリ波通信方法であって、
一方の通信装置から所定時、もしくは所定信号パターンで発光し、
前記発光に基づいて他方の通信装置から前記発光した通信装置への方向を演算し、演算した方向に対して他方の通信装置からミリ波通信を行う、
ことを特徴とするミリ波通信方法。
【請求項３】
請求項１に記載のミリ波通信システムおよび請求項２に記載のミリ波通信方法において、
前記発光が赤外線または可視光であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミリ波によるデータの送受信を行うミリ波通信システムおよびミリ波通信方法に関し、特に、通信方向を容易に特定して通信を良好に行うことが可能なミリ波通信システムおよびミリ波通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ミリ波通信は、第５世代移動通信システムにおける通信の高速化を担う重要な技術である。その特徴は、ミリ波という高い周波数において広帯域幅を確保でき、高速伝送が可能であるだけではなく、同一量の情報量を送信する場合に、広帯域である利点を利用して、空間に電波を送出する時間幅を短くすることができ、各場所での電波利用率（周波数利用率）を改善することができる点にある。
【０００３】
さらに、ミリ波は波長が短いため、ミリ波アンテナを構成する場合、波長で規格化したアンテナ面積は広くなり、同一面積であってもシャープな指向性アンテナが可能で、特定の方向に強い電波を送信可能である。一方、周波数が高いため、電波の伝搬特性に回り込みが少なく直進的に伝搬するので、ミリ波アクセスポイント（ミリ波基地局）とミリ波端末はほぼ見通しの良い位置に設置する必要がある、あるいは、見通しが良くなるようにアンテナを動かして通信する必要がある。
【０００４】
また、遮蔽物によってミリ波通信が切断されないようにする、という技術が知られている（例えば、特許文献１）。この技術は、ミリ波によりデータを受信装置に送信する複数の送信手段と、受信装置と対向する位置で、かつ、複数の送信手段の間に複数配設され、受信装置との間の遮蔽物の有無を検出する複数の検出手段と、を備える。そして、複数の検出手段により検出された遮蔽物の有無の情報に基づいて、複数の送信手段のいずれかでミリ波によりデータを受信装置に送信するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２５２８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ミリ波通信は、直進性が高く、広帯域、高速伝送の場合が多いため、所要の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ、Ｅｂ／Ｎｏ）を確保するのに通信を必要とするエリア全ての方向に大電力のミリ波送信素子を用いる場合もあるが、消費電力の面で得策ではない。そこで、大電力を要しないミリ波送信素子を用いた上で所要の信号対雑音比を確保するために、アンテナに指向性を持たせることにより、通信する方向に選択的にミリ波を送ることが有効となる。特に指向性の良いミリ波の特徴を利用する場合は特に一般的である。一方、アンテナの指向性を利用して特定の方向にミリ波を送信するためには、ミリ波のビームを意図的に振って指向性の最大点を見つける（サーチする）ものが一般的であるが、送信信号の最大点は受信側で受信して初めて決定できるものであり、受信側からビームを振る送信側への受信強度等のフィードバックを設ける構成装置が必要であり、構成、手法が複雑となる。
【０００７】
そこで本発明は、ミリ波以上に指向性の良い赤外光、もしくは可視光にて通信方向を容易に特定して、ミリ波通信を良好に行うことが可能なミリ波通信システムおよびミリ波通信方法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】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、ミリ波通信可能な通信装置間でのミリ波通信システムであって、少なくとも一方の通信装置は、所定時、もしくは所定信号パターンで発光する発光手段を備え、少なくとも他方の通信装置は、前記発光に基づいて該発光した通信装置の方向を演算する方向演算手段を備え、該方向演算手段で演算された方向に対してミリ波通信を行う、ことを特徴とする。
【０００９】
この発明では、例えば、一方の通信装置の発光手段が所定時、もしくは所定信号パターンで発光すると、他方の通信装置の方向演算手段によって、他方の通信装置から発光した通信装置（一方の通信装置）への方向・方位が演算される。そして、演算された方向に対して他方の通信装置から一方の通信装置にミリ波通信が行われる。所定信号パターンで発光する場合の理由は、発光の時間的なパターンを予め決定しておくことにより、他の赤外線コントローラ等からの偶発的な赤外線光による誤動作を低減する効果がある。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、ミリ波通信可能な通信装置間でのミリ波通信方法であって、一方の通信装置から所定時、もしくは所定信号パターンで発光し、前記発光に基づいて他方の通信装置から前記発光した通信装置への方向を演算し、演算した方向に対して他方の通信装置からミリ波通信を行う、ことを特徴とする。
【００１１】
この発明では、一方の通信装置が所定時、もしくは所定信号パターンで発光すると、他方の通信装置から発光した通信装置（一方の通信装置）への方向が演算され、演算された方向に対して他方の通信装置から一方の通信装置にミリ波通信が行われる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のミリ波通信システムおよび請求項２に記載のミリ波通信方法において、前記発光が赤外線または可視光であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１、２に記載の発明によれば、通信相手の通信装置の方向を演算・特定して、その方向に対して直進性が高いミリ波通信を行うため、所要の信号対雑音比を確保してミリ波通信を良好に行うことが可能となる。しかも、通信相手の通信装置の発光に基づいて該通信装置の方向を特定するため、容易かつ迅速に通信方向を特定することが可能となる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、発光が赤外線または可視光であるため、レンズ、撮像素子といった光学で一般的なデバイスを用いる事により、容易に発光点の方向を見いだせる。近年、非球面レンズ等の加工技術の進歩により、１８０度以上の立体角で像をとらえることができ、イメージセンサに結像される発光点の撮像点から、換算テーブル等を用いる等簡易な方法で容易に方向を演算する事が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態１に係るミリ波通信システムを示す概念図である。
【図２】図１のミリ波通信システムのミリ波端末を示す概略構成ブロック図である。
【図３】図１のミリ波通信システムのミリ波アクセスポイントを示す概略構成ブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係るミリ波通信システムを示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１〜図３は、この実施の形態を示し、図１は、この実施の形態に係るミリ波通信システム１を示す概念図である。このミリ波通信システム１は、ミリ波通信可能な通信装置間における通信を適正かつ円滑に行うためのシステムである。この実施の形態では、建物１００内において、ミリ波アクセスポイント（他方の通信装置）３からミリ波端末（一方の通信装置）２に対して、映画や動画コンテンツなどの大量のデータ・情報を送信・ダウンロードする場合について、主として説明する。
【００１８】
ミリ波端末２は、ユーザが使用し移動自在でミリ波通信可能な端末であり、発光する点を除いて既製の端末と同等の構成となっている。すなわち、図２に示すように、主として、アンテナ２１と、送受信部２２と、発光部（発光手段）２３と、これらを制御などする中央演算部（ＣＰＵ）２４と、を備えている。また、ミリ波端末２は、パーソナルコンピュータやスマートフォン（多機能携帯端末）に別体的に外付けしてもよいし、パーソナルコンピュータやスマートフォンに一体的に内蔵してもよい。
【００１９】
アンテナ２１と送受信部２２は、ミリ波の無線電波を受信および送信するためのトランシーバであり、アンテナ２１を内蔵したＩＣパッケージでもよい。また、この発明の実施では、少なくともミリ波通信でデータを受信可能であればよく、受信器機能のみを備えてもよい。
【００２０】
発光部２３は、所定時、もしくは所定信号パターンで発光する発光源であり、この実施の形態では、赤外線を外部に放射する赤外線放射器で構成されている。この発光部２３は、次のような所定時、もしくは所定信号パターンで赤外線を放射する。第１に、ミリ波通信を開始する直前、具体的には、ミリ波通信によってミリ波アクセスポイント３からデータをダウンロードする前に発光する。第２に、ミリ波端末２が移動した際、すなわち、ミリ波端末２の移動を検知した際に発光する。第３に、通信異常や端末異常などの異常が発生した際に発光する。これに対して、常時定期的に、つまり所定時間間隔で常時発光するようにしてもよい。
【００２１】
赤外光、もしくは可視光を用いる事により、レンズ、撮像素子といった光学で一般的なデバイスを用いる事により、容易に発光点の方向を見いだせる。近年、非球面レンズ等の加工技術の進歩により、１８０度以上の立体角で像をとらえることができ、イメージセンサに結像される発光点の撮像点から、換算テーブル等を用いる等簡易な方法で容易に方向を演算する事は可能である。また、赤外線に代わって、可視光を発光するようにしてもよい。この場合、外部から人が目視で発光を確認して、発光部２３の位置・方向を特定することが可能となる。
【００２２】
さらに、アンテナ２１が指向性を有する場合、アンテナ２１の有する指向性方向に赤外線や可視光を発光する。これにより、ミリ波アクセスポイント３がより容易かつ正確にミリ波端末２の方向・方位を検知、特定することができ、後述するアンテナ３１の方向（指向性）制御をより容易かつ適正に行うことが可能となる。
【００２３】
また、赤外線や可視光をＯＮ／ＯＦＦと言った所定信号パターンで発光させるだけでなく、より高度な信号で変調させて発光してもよい。これにより、複数のミリ波端末２から発光があった場合でも、ミリ波アクセスポイント３において混在・混信せずにより確実に各ミリ波端末２の方向を演算・特定することが可能となる。
【００２４】
ミリ波アクセスポイント３は、建物１００の天井１０１などに設定されたミリ波通信可能なミリ波基地局であり、ミリ波端末２の方向を演算してその方向にミリ波通信を行う点を除いて、既製のミリ波アクセスポイントと同等の構成となっている。すなわち、図３に示すように、主として、アンテナ３１と、送受信部３２と、アンテナ駆動部３３と、カメラ（方向演算手段）３４と、方向演算部（方向演算手段）３５と、これらを制御などする中央演算部（ＣＰＵ）３６と、を備えている。また、ミリ波アクセスポイント３が複数配設されている場合には、各ミリ波アクセスポイント３が制御器に接続され、複数のミリ波アクセスポイント３間で統一したアクセス制御を行う。
【００２５】
アンテナ３１と送受信部３２は、ミリ波の無線電波を受信および送信するためのトランシーバであり、アンテナ３１は、アンテナ駆動部３３によってミリ波（ビーム）の送受信方向（照射方向）を変えられるようになっている。具体的には、アンテナ駆動部３３は、垂直軸回りおよび水平軸回りに回転自在な回転機構とモータとを備え、回転機構にアンテナ３１が配設されている。そして、モータが駆動して回転機構が回転することで、アンテナ３１からのビームの照射方向が変わり、建物１００内の任意の方位にミリ波を送信可能となっている。
【００２６】
ここで、アンテナ駆動部３３を用いてミリ波（ビーム）の送受信方向（照射方向）を変えるだけでなく、複数の方向の異なるミリ波素子を並べる、電子的に切り替えることにより、ミリ波方向を変える方法や、複数のミリ波素子に異なる振幅と移相のミリ波信号を各々加えることによりビーム指向性を変化させる方法（アダプティブ・ビームフォーミング技術）を用いてもよい。また、この発明の実施では、少なくともミリ波通信でデータを送信可能であればよく、送信器機能のみを備えてもよい。
【００２７】
カメラ３４と方向演算部３５は、ミリ波端末２の発光部２３の発光に基づいて、該発光したミリ波端末２の方向を演算するものである。すなわち、カメラ３４は、全方位型の赤外線監視カメラで常時起動しており、このカメラ３４で撮影された画像をイメージングする。そして、方向演算部３５において画像解析を行って発光位置を特定し、ミリ波アクセスポイント３を基準として発光したミリ波端末２の方向・方位を演算する。ここで、発光部２３から可視光を発光する場合には、カメラ３４を可視光用の監視カメラで構成してもよいし、赤外線および可視光兼用の監視カメラで構成してもよい。
【００２８】
そして、このようにして演算した方向にアンテナ３１の方向（指向性）を制御してミリ波通信を行う。すなわち、アンテナ駆動部３３を駆動して演算した方向にアンテナ３１を向けて、ビームを照射する。その後、ミリ波端末２の発光部２３が再び発光してミリ波端末２の方向を演算した場合には、その方向にアンテナ３１を向けてビームを照射する、という処理を繰り返すものである。
【００２９】
次に、このような構成のミリ波通信システム１の作用および、ミリ波通信システム１によるミリ波通信方法について説明する。
【００３０】
平常時（非ミリ波通信時）においては、ミリ波アクセスポイント３のカメラ３４が常時起動してミリ波端末２による発光が監視され、送受信部３２は起動していない。このような状態で、ミリ波アクセスポイント３からミリ波端末２にデータのダウンロード（ミリ波通信）を開始する場合、まず、ミリ波端末２の発光部２３から赤外線を放射する。すると、その発光がカメラ３４で撮影されて方向演算部３５で画像解析が行われ、発光したミリ波端末２の方向が演算されて伝送路が確保される。
【００３１】
次に、アンテナ駆動部３３によってこの方向にアンテナ３１の向きが制御され、送受信部３２が起動されて、アンテナ３１から該ミリ波端末２に向けてビームが照射される。その後、ミリ波端末２が移動したり通信異常が発生したりして、ミリ波端末２の発光部２３が再び発光した場合には、同様にして該ミリ波端末２の方向が演算され、その方向にアンテナ３１を向けてビームが照射されるものである。
【００３２】
以上のように、このミリ波通信システム１およびミリ波通信方法によれば、ミリ波アクセスポイント３が通信相手であるミリ波端末２の方向を演算・特定して、その方向に対して直進性が高いミリ波を送信するため、所要の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ、Ｅｂ／Ｎｏ）を確保してミリ波通信を良好に行うことが可能となる。しかも、ミリ波端末２からの発光に基づいて該ミリ波端末２の方向を特定するため、容易かつ迅速に通信方向を特定することが可能となる。
【００３３】
また、平常時（非ミリ波通信時）には送受信部３２が起動されず、ミリ波端末２の方向が特定されてミリ波通信を行うときのみ送受信部３２が起動されるため、省電力化することができる。一方、ミリ波端末２から可視光を発光する場合、外部から人が目視で発光を確認して、容易かつ迅速にミリ波端末２の位置・方向を特定することが可能となる。そして、目視確認したミリ波端末２の方向にミリ波アクセスポイント３のアンテナ３１を手で動かすことで、アンテナ駆動部３３によらずに（アンテナ駆動部３３を設けなくても）簡易にアンテナ３１の向きを調整することができる。
【００３４】
ここで、ミリ波端末２のみが発光し、ミリ波アクセスポイント３がミリ波端末２の方向を演算してアンテナ３１を方向制御する場合について説明したが、データ通信の方向や用途などに応じて、次のようにしてもよい。すなわち、ミリ波端末２とミリ波アクセスポイント３の双方が発光して、互いに相手の方向を演算してアンテナ２１、３１を方向制御したり、ミリ波アクセスポイント３のみが発光し、ミリ波端末２がミリ波アクセスポイント３の方向を演算してアンテナ２１を方向制御したりしてもよい。
【００３５】
（実施の形態２）
図４は、この実施の形態に係るミリ波通信システム１を示す概念図である。この実施の形態では、建物１００内の間仕切り１０２を隔てて配設された第１のミリ波端末（一方の通信装置）２１と第２のミリ波端末（一方の通信装置）２２が、ミリ波アクセスポイント（他方の通信装置）３を介してミリ波通信する点において、実施の形態１と態様・構成が異なる。ここで、実施の形態１と同等の構成については、同一符号を付することでその説明を省略する。
【００３６】
すなわち、間仕切り１０２で遮られているため、第１のミリ波端末２１と第２のミリ波端末２２は直接ミリ波を送受信することができない。このため、例えば、第１のミリ波端末２１から第２のミリ波端末２２にデータを送信する場合に、まず、第１のミリ波端末２１と第２のミリ波端末２２の発光部２３が発光する。次に、実施の形態１と同様にして、ミリ波アクセスポイント３が発光した各ミリ波端末２１、２２の方向を演算・特定し、まず、第１のミリ波端末２１の方向にアンテナ３１の向きを制御する。
【００３７】
続いて、ミリ波アクセスポイント３が第１のミリ波端末２１からデータを受信し、その後、第２のミリ波端末２２の方向にアンテナ３１の向きを制御する。そして、アンテナ３１から第２のミリ波端末２２に向けてデータを送信するものである。
【００３８】
ここで、第１のミリ波端末２１から第２のミリ波端末２２にデータを送信する、ということをミリ波アクセスポイント３が検知・判断する手法は、どのようなものであってもよい。例えば、発光するタイミングをずらし、先に発光したミリ波端末２１、２２から後に発光したミリ波端末２１、２２にデータを送信する、というルールにしてもよいし、予め、第１のミリ波端末２１または第２のミリ波端末２２からミリ波アクセスポイント３に当該送信の要求を送信してもよい。
【００３９】
また、１つのミリ波アクセスポイント３が両ミリ波端末２１、２２を見通せて、両ミリ波端末２１、２２に対してミリ波通信可能な場合について説明したが、見通せない場合であっても適用可能である。すなわち、複数のミリ波アクセスポイント３を通信自在に接続し、例えば、第１のミリ波アクセスポイント３で第１のミリ波端末２１からデータを受信する。そして、第１のミリ波アクセスポイント３から第２のミリ波アクセスポイント３にデータを送信し、第２のミリ波アクセスポイント３から第２のミリ波端末２２にデータを送信する。
【００４０】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、赤外線や可視光を発光する場合について説明したが、その他の光（例えば、紫外線）を発光してもよい。
【００４１】
また、方向演算部３５で演算されたミリ波端末２の方向でミリ波通信を行う手法・手段として、上記以外の手法であってもよい。例えば、複数の所定方位・方向に対してビーム（ミリ波）を照射可能なアンテナを備え、方向演算部３５で演算された方向（または、演算された方向に最も近い方向）にビームを切り替えて照射するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１        ミリ波通信システム
２        ミリ波端末（一方の通信装置）
２１      アンテナ
２２      送受信部
２３      発光部（発光手段）
３        ミリ波アクセスポイント（他方の通信装置）
３１      アンテナ
３２      送受信部
３３      アンテナ駆動部
３４      カメラ（方向演算手段）
３５      方向演算部（方向演算手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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