(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動局が指向性を制御可能なアンテナを用いて基地局との無線通信を行う無線通信システムにおいて、
前記基地局は、
前記移動局との通信が可能な通信エリア内の位置を特定する位置情報と、該位置情報にて特定される位置にて、前記移動局が前記基地局からの送信電波を受信する際に前記アンテナの指向性を向けるべき方向を示す方位情報とを対応づけてなる指向性制御データを記憶する共通データ記憶手段を備え、
前記移動局は、
前記指向性制御データを記憶する制御データ記憶手段と、
当該移動局の位置を検出する位置検出手段と、
該位置検出手段の検出結果に基づき、該検出結果に対応する指向性制御データを前記制御データ記憶手段から抽出する制御データ抽出手段と、
該制御データ抽出手段にて抽出された指向性制御データに従って、前記アンテナの指向性を制御する指向性制御手段と、
前記基地局との無線通信により、該基地局の共通データ記憶手段に記憶された指向性制御データを獲得し、該獲得した指向性制御データにより、前記制御データ記憶手段の記憶内容を更新する更新手段と、
前記アンテナが受信した電波の到来方向を検出する到来方向検出手段と、
該到来方向検出手段による検出と同時に得られた前記位置検出手段での検出結果に基づき、該検出結果に対応する指向性制御データについての前記制御データ記憶手段の記憶内容を、前記到来方向検出手段での検出結果に基づいて更新する部分更新手段と、
を備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記指向性制御手段は、
前記位置検出手段での検出結果に対応する指向性制御データが前記制御データ記憶手段に存在せず、前記制御データ抽出手段が指向性制御データを抽出できない場合、前記アンテナの指向性を無指向に切り換えることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記指向性制御データは、前記位置情報毎に前記方位情報が複数対応づけられ、且つ、該方位情報のそれぞれに制御時の優先度を示す優先情報が付与されたものからなり、
前記指向性制御手段は、
前記基地局との無線通信の通信品質を測定する通信品質測定手段を備え、前記制御データ抽出手段にて抽出された指向性制御データの方位情報のうち、前記通信品質測定手段にて測定される通信品質が、予め設定された基準レベル以上となるものの中で、前記優先情報が最も高い優先度を示す方位情報に従って前記アンテナの指向性を設定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の無線通信システム。
【請求項４】
請求項３記載の無線通信システムにおいて、
前記指向性制御手段は、
前記制御データ抽出手段にて抽出された指向性制御データの方位情報のうち、前記通信品質測定手段にて測定される通信品質が、予め設定された基準レベル以上となるものが一つも存在しない場合、該抽出された指向性制御データを前記制御データ記憶手段から削除すると共に、前記アンテナの指向性を無指向に切り換えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４いずれか記載の無線通信システムにおいて、
前記移動局は、
前記部分更新手段が前記制御データ記憶手段の記憶内容の更新に用いた前記到来方向検出手段及び前記位置検出手段での両検出結果を電波伝搬特性データとし、該電波伝搬特性データを前記基地局との無線通信により該基地局に伝送する特性データ伝送手段を備え、
前記基地局は、
前記移動局から無線通信により伝送されてきた前記電波伝搬特性データに従って、前記共通データ記憶手段の記憶内容を更新する共通データ更新手段を備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５いずれか記載の無線通信システムにおいて、
前記到来方向検出手段は、前記基地局との無線通信にてユーザデータの伝送が行われていない待機時に、電波到来方向の検出を行うことを特徴とする無線通信システム。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６いずれか記載の無線通信システムにおいて、
前記到来方向検出手段は、前記位置検出手段での検出結果に対応する指向性制御データが前記制御データ記憶手段に存在しない場合に、電波到来方向の検出を行うことを特徴とする無線通信システム。
【請求項８】
基地局からの電波を受信する際に、移動局がアンテナの指向性を向けるべき方向を制御するために用いられる指向性制御データを生成する指向性制御データ生成装置であって、
前記基地局に配置され、前記移動局と基地局との間で送受される周波数帯の電波を送信する送信部と、
任意に移動可能に構成され、前記送信部から送信された電波を受信し、該電波の受信位置及び到来方向を検出して、該受信位置及び到来方向の検出結果である位置検出情報と方位検出情報とからなる電波伝搬特性データを収集する受信部と、
該受信部が収集した電波伝搬特性データに基づき、前記移動局との通信が可能な通信エリア内の位置を特定する位置情報と、該位置情報にて特定される位置にて、前記移動局が前記基地局からの送信電波を受信する際に前記アンテナの指向性を向けるべき方向を示す方位情報とを対応づけてなる指向性制御データを生成する制御データ生成部と、
を備えることを特徴とする指向性制御データ生成装置。
【請求項９】
前記受信部と前記制御データ生成部とは別体に形成され、
前記受信部は、収集した前記電波伝搬特性データを、有線通信或いは無線通信を用いて前記制御データ生成部に伝送することを特徴とする請求項８記載の指向性制御データ生成装置。
【請求項１０】
前記制御データ生成部は、
前記受信部にて収集された前記電波伝搬特性データを、同一の位置情報に対応する前記位置検出情報毎に、同一の方位情報に対応する前記方位検出情報の値を各々積算し、該積算値が大きいほど高い優先度となる優先情報を前記方位情報に付与することにより、前記位置情報毎に優先情報付き方位情報を複数対応づけてなる指向性制御データを生成することを特徴とする請求項８又は請求項９記載の指向性制御データ生成装置。
【請求項１１】
前記送信部に、水平面における指向性が無指向となる送信アンテナを設けると共に、前記受信部に、水平面における指向性が互いに異なる方向を向くように配置された複数の受信アンテナを設け、前記受信部は、前記送信アンテナから送信された電波を、前記複数の受信アンテナにより各々受信し、受信品質が最良となる前記受信アンテナの指向方向を、電波の到来方向として特定することを特徴とする請求項８ないし請求項１０いずれか記載の指向性制御データ生成装置。
【請求項１２】
前記送信部に、水平面における指向性が無指向となる送信アンテナを設けると共に、前記受信部に、水平面における指向性が互いに重なり合うように配置された複数の受信アンテナを設け、
前記受信部は、前記送信アンテナから送信された電波を、各受信アンテナにて同時受信し、各受信信号の強度及び位相の少なくともいずれか一方に基づき、電波の到来方向を算出することを特徴とする請求項８ないし請求項１０いずれか記載の指向性制御データ生成装置。
【請求項１３】
前記送信部に、水平面における指向性が互いに異なる方向を向くように配置された複数の送信アンテナを設けると共に、前記受信部に、水平面における指向性が無指向となる受信アンテナを設け、
前記送信部は、前記複数の送信アンテナを予め決められたタイミングで順次切り換えながら電波を送信し、前記受信部は、前記受信アンテナでの受信品質が最良となるタイミングに基づき、電波の到来方向を特定することを特徴とする請求項８ないし請求項１０いずれか記載の指向性制御データ生成装置。
【請求項１４】
前記送信部に、水平面における指向性が互いに異なる方向を向くように配置された複数の送信アンテナを設けると共に、前記受信部に、水平面における指向性が無指向となる受信アンテナを設け、
前記送信部は、前記複数の送信アンテナを順次切り換えながら、使用した送信アンテナを特定する識別情報が重畳された電波を送信し、前記受信部は、前記受信アンテナでの受信品質が最良の時に抽出される識別情報に基づいて、電波の到来方向を特定することを特徴とする請求項８ないし請求項１０いずれか記載の指向性制御データ生成装置。
【請求項１５】
基地局からの電波を受信するため移動局がアンテナの指向性を向けるべき方向を示す指向性制御データを生成する指向性制御データ生成装置であって、
任意に移動可能に構成され、前記移動局と基地局との間で送受される周波数帯の電波を、該電波の送信位置を示す位置検出情報を重畳して送信する送信部と、
前記基地局に配置され、前記送信部から送信された電波を受信し、該電波に重畳された前記位置検出情報を抽出すると共に該電波の到来方向を検出し、抽出された前記位置検出情報と前記到来方向の検出結果である方位検出情報とからなる電波伝搬特性データを収集する受信部と、
該受信部が収集した電波伝搬特性データに基づき、前記移動局との通信が可能な通信エリア内の位置を特定する位置情報と、該位置情報にて特定される位置にて、前記移動局が前記基地局からの送信電波を受信する際に前記アンテナの指向性を向けるべき方向を示す方位情報とを対応づけてなる指向性制御データを生成する制御データ生成部と、
を備えることを特徴とする指向性制御データ生成装置。
【請求項１６】
前記制御データ生成部は、前記基地局周辺に存在する建物についての位置及び大きさを少なくとも含んだ建物情報に基づき、前記受信部にて収集された前記電波伝搬特性データから、前記送信部における電波の送信方向を表す第２方位検出情報を算出し、該第２方位検出情報と前記位置検出情報とに基づいて前記指向性制御データを生成することを特徴とする請求項１５記載の指向性制御データ生成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動局が指向性を制御可能なアンテナを用いて基地局との無線通信を行う無線通信システム、及びこの無線通信システムにおいて移動局のアンテナの指向性を制御する際に用いる指向性制御データを生成する指向性制御データ生成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、基地局と移動局との間で無線通信を行うシステムとして、サービスエリアを複数のゾーンに分割し、各ゾーン毎に基地局を配置するセルラーシステムが知られている。このセルラーシステムでは、通信すべき基地局の存在する方向が、移動局の移動に伴ってランダムに変化することになるため、電波の到来方向がどのように変化しても対応できるように、通常、無指向性のアンテナが用いられている。
【０００３】
ところで、高層建造物の多い都市部では、これら建造物等による電波の反射や回折の影響により、基地局から送出された電波が異なった複数の経路を介して移動局に伝搬される、いわゆるマルチパスが生じる可能性が高い。そして、無指向性のアンテナを用いている場合、これら複数の電波をすべて受信してしまうことになるため、これら電波の受信信号が互いに干渉し合って受信強度が変動する、いわゆるフェージング現象が発生し、良好な通信品質を保つことが困難になることがある。
【０００４】
これに対して、例えば、特開平８−１３９６５７号公報や特開平８−１３９６６１号公報には、移動局において、自動車用ナピゲーションシステムを用いて自局の位置を表す位置情報を取得すると共に、この取得した位置情報に基づいて電波の到来方向を特定し、この特定の方向から伝搬されてくる電波のみを受信するようにアンテナの指向性を制御して、他の伝搬経路を介して伝搬されてくる不要な電波を除去するものが開示されている。
【０００５】
特に前者（特開平８−１３９６５７号公報）では、予め用意された建物のデータベースから自局及び基地局周辺の建物情報を取得し、この建物情報に基づいて基地局から自局に到る電波の伝搬経路を算出することにより電波の到来方向を推定し、この推定結果に基づいてアンテナの指向性を制御している。
【０００６】
ところで、このようにアンテナの指向性を制御する場合、安定した通信を行うためには、移動局の移動に対するアンテナ指向性制御の追従性を確保する必要がある。
そして、特に、自動車に搭載された移動局を考えると、移動局は１００ｋｍ／ｈを超える速度で移動することも考えられ、このような高速移動時には、アンテナの指向性を頻繁に切り換える必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、３次元空間を伝搬する電波の伝搬経路を計算によって求めるには膨大な計算量を必要とするため、アンテナ指向性の切換間隔が短くなると、伝搬経路の計算が間に合わなくなり、アンテナ指向性制御の追従性が低下して通信品質が劣化してしまうという問題があった。
【０００８】
なお、処理能力の高い演算器を用いて装置を構成すれば、制御の追従性を確保することが可能であるが、この場合、装置が極めて高価なものとなってしまうという問題があった。
これに対して、特開平７−８７０１１号公報には、基地局の通信エリアの各地点毎に、そこに位置する移動局にとって最適なビーム方向・強度・ビーム幅等を予め実測により求めることにより作成したテーブルを用意し、ナビゲーション装置等を介して位置情報を取得すると、このテーブルを参照してアンテナの指向性等を制御するものが開示されている。
【０００９】
この場合、伝搬経路の計算を行う必要がなく、テーブルを検索するという簡単な処理で電波の到来方向を推定できるため、優れた追従性を確保できるのである。
しかし、このようなテーブルを用いても、建物情報を用いて電波の伝搬経路を算出する場合と同様に、実際の建物の状況が変化すると、実際の電波の伝搬経路とテーブルに記憶されたビーム方向とが一致しなくなり、アンテナの指向性を正しく制御できなくなってしまうという問題があった。
【００１０】
しかも、建物の状況は日々変化しているため、上述の従来装置では、これらの変化の全てをリアルタイムで建物情報やテーブルに反映させていくことが不可能であり、全ての位置にてアンテナの指向性を精度よく制御できるようにすることが極めて困難であるという問題もあった。
【００１１】
本発明は、上記問題点を解決するため、移動局の移動に対して追従性よく、しかも周囲の状況の変化に対して簡易かつ速やかに対応して、常に高精度に移動局のアンテナの指向性を制御可能な無線通信システム、及びこの無線通信システムにて移動局のアンテナ指向性の制御に用いる指向性制御データを、簡易かつ速やかに生成可能な指向性制御データ生成装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
まず、上記目的を達成するためになされた第一発明の無線通信システムについて説明する。
即ち、請求項１に記載の無線通信システムにおいて、指向性を制御可能なアンテナを用いて基地局との無線通信を行う移動局では、位置検出手段が自局の位置を検出すると、制御データ抽出手段が、制御データ記憶手段を検索することにより、位置検出手段での検出結果に対応する指向性制御データを抽出し、この抽出された指向性制御データに従って、指向性制御手段がアンテナの指向性を制御する。
【００１３】
なお、基地局の共通データ記憶手段には、移動局との通信が可能な通信エリア内の位置を特定する位置情報毎に対応づけられた、移動局が基地局からの送信電波を受信する際にアンテナの指向性を向けるべき方向を制御するための指向性制御データが記憶されており、一方、移動局では、更新手段が、基地局との無線通信により、基地局の共通データ記憶手段に記憶された指向性制御データを獲得し、この獲得した指向性制御データにより、制御データ記憶手段の記憶内容を更新するようにされている。
また、移動局では、到来方向検出手段が、アンテナにて受信された電波の到来方向を検出し、部分更新手段が、この到来方向検出手段による検出と同時に得られた位置検出手段での検出結果に基づき、この検出結果に対応する指向性制御データについての制御データ記憶手段の記憶内容を、到来方向検出手段での検出結果に基づいて更新する。
【００１４】
このように本発明において、移動局は、検出した自局の位置に従って、予め用意された指向性制御データを参照し、電波の伝搬経路の算出を行うことなく、アンテナの指向性を制御しているので、応答性よくアンテナの指向性を切り換えることができる。
【００１５】
その結果、移動局の高速移動に対しても、アンテナ指向性制御を確実に追従させることができ、基地局，移動局間の無線通信において安定した通信品質を確保できると共に、移動局ではアンテナ指向性制御のために高速な演算器を必要としないため、装置を安価に構成できる。
【００１６】
また、本発明の無線通信システムでは、基地局が保有する指向性制御データを獲得して、これにより制御データ記憶手段の記憶内容を更新するようにされているので、基地局の指向性制御データさえ適宜更新できれば、全ての移動局が、この最新の指向性制御データに基づいてアンテナの指向性を常に精度よく制御することができる。
【００１７】
更に、本発明の無線通信システムにおいて、使用される指向性制御データは、位置と指向性を向けるべき方向とを記録した単純な構成であり、電波の伝搬経路を算出する際に必要な建物情報等を記憶する必要がないため、アンテナ指向性の制御のために必要なデータを記憶するための記憶容量（本発明では制御データ記憶手段や共通データ記憶手段）を小さくできる。また、制御データ記憶手段の内容を更新する際に、基地局から移動局へ伝送すべきデータも少なくなるため、データの更新を容易に行うことができる。
また、本発明の無線通信システムによれば、移動局の移動に従って、その移動した位置における電波の到来方向が実測され、その実測値に基づいて制御データ記憶手段の記憶内容が更新されるため、移動局が通過した地点についての指向性制御データの精度が向上し、特に、移動局の使用者が頻繁に利用する場所（施設や道路など）付近のデータが詳細かつ高精度なものとなる。従って、使用を重ねるほど、移動局の使用者にとっての使い勝手が向上することになる。
また、周囲の状況が変化した場合には、その変化による電波到来方向の変化を、指向性制御データにリアルタイムで反映させることができる。
【００１８】
ところで、指向性制御データを、すべての地点にて均等に用意することは、装置の記憶容量の点からも現実的ではなく、周囲に電波を反射する障害物の多い領域では密に、そのような障害物の少ない領域では粗となるように用意することが実用的である。このため、位置検出手段にて検出された位置に対応する指向性制御データが制御データ記憶手段に存在しない場合が考えられる。このような場合、存在する直近の指向性制御データからアンテナの指向性を向けるべき方位を推定してもよいし、請求項２記載のように、指向性制御手段は、アンテナの指向性を無指向に切り換えてもよい。
【００１９】
このように、アンテナの指向性を無指向に切り換えた場合、指向性を制御する場合と比較して通信品質は低下するものの、全く異なった方向に指向性が制御されて通信不能となってしまうことがなく、どのような状況にあっても最低限の通信を確保できる。
【００２０】
次に、請求項３記載の無線通信システムでは、指向性制御データが、位置情報毎に方位情報が複数対応づけられ、且つ、方位情報のそれぞれに制御時の優先度を示す優先情報が付与されたものからなり、指向性制御手段は、基地局との無線通信の通信品質を測定する通信品質測定手段を備えている。そして、指向性制御手段は、制御データ抽出手段にて抽出された指向性制御データの方位情報のうち、通信品質測定手段にて測定される通信品質が、予め設定された基準レベル以上となるものの中で、優先情報が最も高い優先度を示す方位情報に従ってアンテナの指向性を設定する。
【００２１】
つまり、同一の位置に対して複数の方向から電波が到来する場合、一つに絞って指向性を制御するのではなく、その時々で、最も優れた通信品質を実現できる方位情報に従ってアンテナの指向性を設定するのである。
具体的には、例えば、まず、最も高い優先度を示す優先情報が付与された方位情報に従って指向性を設定し、その時の通信品質が基準レベルに達しているか否かの判定を行う。その結果、基準レベルに達していなければ、次に高い優先度を示す優先情報が付与された方位情報に従って指向性を設定し、同様に通信品質の判定を行う。この処理を繰り返すことにより、通信品質が基準レベル以上となった最初の方位情報に指向性を固定すればよい。
【００２２】
このように構成された本発明の無線通信システムによれば、電波の伝搬経路が複数存在し、しかもわずかな条件の違いによって相対的な伝搬強度が変動するような場合、このような伝搬状態の変化に柔軟に対応して、高品質で安定した通信を実現できる。
【００２３】
但し、抽出された指向性制御データの全ての方位情報について通信品質を測定したが、通信品質が予め設定された基準レベル以上となるものが一つも存在しない場合には、請求項４記載のように、指向性制御手段は、この抽出された指向性制御データを制御データ記憶手段から削除すると共に、アンテナの指向性を無指向に切り換えることが望ましい。
【００２４】
即ち、いずれの方位情報を用いても基準レベルの通信品質を確保できない場合には、その位置周辺の建物の状況が変化し、電波の伝搬経路が変化してしまったものと考えられるため、不要となった指向性制御データを削除すると共に、アンテナの指向性を無指向に切り換えることによって、上述の請求項２の場合と同様に、最低限の通信を確保しているのである。
【００２７】
また、本発明の無線通信システムでは、請求項５記載のように、移動局に、部分更新手段が制御データ記憶手段の記憶内容の更新に用いた到来方向検出手段及び位置検出手段での両検出結果を電波伝搬特性データとし、この電波伝搬特性データを基地局との無線通信により基地局に伝送する特性データ伝送手段を設け、基地局に、移動局から無線通信により伝送されてきた電波伝搬特性データに従って、共通データ記憶手段の記憶内容を更新する共通データ更新手段を設けてもよい。
【００２８】
この場合、不特定多数の移動局にて収集された全ての電波伝搬特性データが、基地局の保有する指向性制御データに反映されるため、基地局の共通データ記憶手段には、基地局の全通信エリアにわたって詳細かつ周囲状況の変化がリアルタイムで反映された指向性制御データが記憶されることになる。
【００２９】
そして、各移動局は、このように随時更新される詳細な指向性制御データを、上述の更新手段を介して適宜獲得することができるため、どの移動局も、基地局との間の無線通信を、常に良好な通信品質にて行うことができる。
ここで、到来方向検出手段は、例えば、請求項６記載のように、基地局との無線通信にてユーザデータの伝送が行われていない待機時に、電波到来方向の検出を行うよう構成すれば、到来方向の検出に複雑な計算が必要な場合であっても、ユーザデータの通信に支障を生じさせることがない。
【００３０】
なお、一般に、セルラシステムにおける移動局は、どの基地局と通信すべきかを認識するため、待機時であっても一定期間毎に基地局との通信を行っているため、この通信のやり取りで交わされる電波を用いて電波の到来方向を検出すればよい。
【００３１】
また、到来方向検出手段は、例えば請求項７記載のように、位置検出手段での検出結果に対応する指向性制御データが制御データ記憶手段に存在しない場合に、電波到来方向の検出を行うようにしてもよい。
この場合、到来方向の検出には時間を要するため、直ちに通信を開始することができないが、その検出結果は、上述のように制御データ記憶手段の記憶内容に反映（追加）されることになるため、次回からは、その位置におけるアンテナの指向性の制御を速やかに行うことができる。
【００３２】
また、アンテナの指向性を無指向とすることなく通信できるため、通信品質が高い状態で常に通信できるだけでなく、今までに記憶されていない位置についての指向性制御データを生成することになるため、指向性制御データの詳細化を図ることができる。
【００３３】
次に第二発明の指向性制御データ生成装置について説明する。
即ち請求項８記載の指向性制御データ生成装置は、基地局に配置された送信部が、移動局と基地局との間で送受される周波数帯の電波を送信し、任意に移動可能に構成された受信部が、送信部から送信された電波を受信し、その電波の受信位置及び到来方向を検出して、該受信位置及び到来方向の検出結果である位置検出情報と方位検出情報とからなる電波伝搬特性データを収集する。
【００３４】
そして、制御データ生成部が、受信部が収集した電波伝搬特性データに基づき、移動局との通信が可能な通信エリア内の位置を特定する位置情報と、この位置情報にて特定される位置にて、移動局が基地局からの送信電波を受信する際にアンテナの指向性を向けるべき方向を示す方位情報とを対応づけてなる指向性制御データを生成する。
【００３５】
従って、本発明の指向性制御データ生成装置によれば、例えば、受信部を車両に取り付け、受信部により電波電波特性データを収集しながら、基地局の通信エリア内を任意に移動することにより、通信エリア内の各地点における電波伝搬特性データを簡単かつ大量に収集することができ、更に、この収集した電波伝搬特性データに基づいて、指向性制御データを作成することができる。
【００３６】
なお、送信部は、基地局と別体に構成してもよいし、基地局の持つ送信器やアンテナをそのまま用いて構成してもよい。
また、制御データ生成部は、受信部或いは送信部と一体に形成してもよいし、いずれとも別体に形成してもよい。但し、任意に移動可能な受信部を小型に構成するため、請求項９記載のように、受信部と制御データ生成部とを別体に形成することが望ましく、この場合、受信部は、収集した電波伝搬特性データを、有線通信或いは無線通信を用いて制御データ生成部に伝送するように構成すればよい。
【００３７】
そして、受信部が収集した電波伝搬特性データを、適宜、制御データ生成部に伝送すれば、収集した電波伝搬特性データを記憶しておくため受信部に設けるべき記憶装置の記憶容量を小さくでき、ひいては受信部を小型化できる。
ところで、受信部は、複数あってもよく、また単一の受信部が繰り返し電波伝搬特性データを収集してもよい。そして、同一地点について複数の電波伝搬特性データが収集されている場合には、制御データ生成部では、これらのデータを集計して指向性制御データを作成する必要がある。
【００３８】
この場合、制御データ生成部は、例えば請求項１０記載のように、受信部にて収集された電波伝搬特性データを、同一の位置情報に対応する位置検出情報毎に、同一の方位情報に対応する方位検出情報の値を各々積算し、該積算値が大きいほど高い優先度となる優先情報を方位情報に付与することにより、位置情報毎に優先情報付き方位情報を複数対応づけてなる指向性制御データを生成すればよい。これにより実用的な指向性制御データを簡単且つ速やかに生成できる。
【００３９】
なお優先情報は、方位検出情報の値の積算値をそのまま用いてもよいし、積算結果に基づいて番号を付けなおしてもよい。但し、積算値をそのまま用いた場合、後から追加して検出された電波伝搬特性データを、対応する優先情報を加算するだけの極めて簡単な処理にて指向性制御データに反映させることができ、しかも、同一地点についてのデータ収集回数の増加に従って、優先情報の精度、即ちアンテナ指向性制御の信頼性をより向上させることができる。
【００４０】
次に、受信部にて電波の到来方向を検出するための構成について説明する。
まず、例えば請求項１１記載のように、送信部に、水平面における指向性が無指向となる送信アンテナを設けると共に、受信部に、水平面における指向性が互いに異なる方向を向くように配置された複数の受信アンテナを設けた場合には、受信部は、送信アンテナから送信された電波を、複数の受信アンテナにより各々受信し、受信品質が最良となる受信アンテナの指向方向を、電波の到来方向として特定すればよい。
【００４１】
また、請求項１２記載のように、送信部に、水平面における指向性が無指向となる送信アンテナを設けると共に、受信部に、水平面における指向性が互いに重なり合うように配置された複数の受信アンテナを設けた場合には、受信部は、送信アンテナから送信された電波を、各受信アンテナにて同時受信し、各受信信号の強度及び位相の少なくともいずれか一方に基づき、電波の到来方向を算出すればよい。
【００４２】
なお、各受信アンテナの受信信号の強度及び位相から到来方向を算出する方法としては、高速フーリエ変換法や、ＭＵＳＩＣ法、ＥＳＰＲＩＴ法などの既知の計算手法があり、これらを利用することにより到来方向を高精度に求めることができる。
【００４３】
更に、請求項１３記載のように、送信部に、水平面における指向性が互いに異なる方向を向くように配置された複数の送信アンテナを設けると共に、受信部に、水平面における指向性が無指向となる受信アンテナを設けた場合には、送信部は、複数の送信アンテナを予め決められたタイミングで順次切り換えながら電波を送信し、受信部は、受信アンテナでの受信品質が最良となるタイミングに基づき、電波の到来方向を特定すればよい。
【００４４】
また更に、請求項１４記載のように、送信部に、水平面における指向性が互いに異なる方向を向くように配置された複数の送信アンテナを設けると共に、受信部に、水平面における指向性が無指向となる受信アンテナを設けた場合には、送信部は、複数の送信アンテナを順次切り換えながら、使用した送信アンテナを特定する識別情報が重畳された電波を送信し、受信部は、受信アンテナでの受信品質が最良の時に抽出された識別情報に基づいて電波の到来方向を特定すればよい。
【００４５】
次に、請求項１５記載の指向性制御データ生成装置では、任意に移動可能に構成された送信部が、移動局と基地局との間で送受される周波数帯の電波を、該電波の送信位置を示す位置検出情報を重畳して送信し、基地局に配置された受信部が、送信部から送信された電波を受信し、この電波に重畳された位置検出情報を抽出すると共に電波の到来方向を検出することにより、抽出された位置検出情報と到来方向の検出結果である方位検出情報とからなる電波伝搬特性データを収集する。
【００４６】
そして、制御データ生成部が、受信部が収集した電波伝搬特性データに基づき、移動局との通信が可能な通信エリア内の位置を特定する位置情報と、この位置情報にて特定される位置にて、移動局が基地局からの送信電波を受信する際にアンテナの指向性を向けるべき方向を示す方位情報とを対応づけてなる指向性制御データを生成する。
【００４７】
即ち、請求項８〜請求項１４では、送信部を基地局に固定し、受信部を移動可能に構成しているが、ここでは逆に、受信部を基地局に固定し、送信部を移動可能に構成している。なお、受信部は、請求項８における送信部と同様に、基地局と別体に構成してもよいし、基地局の持つ送信器やアンテナをそのまま用いて構成してもよい。
【００４８】
そして、２地点間の通信において送受信を入れ替えた場合に、アンテナの指向性が同一であれば、電波は同じ経路を逆向きに伝搬するだけであるため、受信部における電波の到来方向と、送信部の位置とに基づいて伝搬経路を推定することができれば、この伝搬経路を逆に辿ることにより、送信部にてアンテナの指向性を向けるべき方位を求めることができる。
【００４９】
具体的には、請求項１６記載のように、制御データ生成部は、基地局周辺に存在する建物の位置及び大きさを少なくとも含んだ建物情報に基づき、受信部にて収集された電波伝搬特性データから、送信部における電波の送信方向を表す第２方位情報を算出し、該第２方位情報と前記位置情報とに基づいて指向性制御データを生成すればよい。この第２方位情報と位置情報とが、送信部及び受信部を逆に配置した場合（請求項８〜１４）における電波伝搬特性データと同等なデータとなる。
【００５０】
つまり、本発明では、送信部及び受信部を逆に配置した場合と比較して、電波伝搬特性データから指向性制御データを生成するための演算量は、第２の方位情報を算出する分だけ増加するが、この演算は、基地局に設けられた受信部側で処理すればよいため、制御データ生成部の構成が大規模化したとしても対応可能であり、また、指向性制御データが、はじめから一括して基地局側に蓄積されることになるため、指向性制御データの管理を容易化できる。
【００５１】
また、本発明では、従来装置と同様に建物情報を用いているが、この建物情報でけでなく、送信部から基地局に向けて送られてきた電波の到来方向も用いて電波の伝搬経路の推定を行っているため、建物情報だけを用いる従来装置と比較して、電波の伝搬経路、ひいては送信部における電波の到来方向の計算精度を格段に向上させることができる。
【００５２】
なお、請求項１５，１６の構成において、受信部にて電波の到来方向を検出する際に、先に説明した請求項１１〜１４の記載された構成を、同様に適用できることは言うまでもない。
また、請求項８〜１４の構成における受信部、及び請求項１５，１６の構成における送信部を、移動局と一体に構成してもよい。
【００５３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の無線通信システムの全体構成を表すブロック図である。
【００５４】
図１に示すように、本実施形態の無線通信システムは、任意に移動可能な移動局Ｔ（ＴＣ，ＴＤ）と、マイクロ波帯（数ＧＨｚ以上）の電波を用いて自局の通信エリア内に存在する移動局Ｔとの無線通信を行う基地局Ｂと、各基地局Ｂと通信回線Ｌを介して接続され、移動局Ｔが基地局Ｂとの通信を行う際にアンテナの指向性を向けるべき方向を制御するために用いる指向性制御データを生成，管理するデータベース管理装置１０とを備えている。
【００５５】
なお、移動局Ｔは、一般の利用者がユーザデータの通信に用いる通信用移動局ＴＣと、指向性制御データを生成するために必要な電波伝搬特性データの収集に用いるデータ収集用移動局ＴＤとがあり、いずれも車両に搭載されている。
また、基地局Ｂは、通信用移動局ＴＣとの無線通信を行う通信装置２０と、データ収集用移動局ＴＤによる電波伝搬特性データ収集のために、データ収集用移動局ＴＤ向けに電波Ｗｄの送信を行うデータ収集用送信装置３０とを備え、このうち通信装置２０が通信回線Ｌを介したデータベース管理装置１０との通信が可能なように構成されている。
【００５６】
ここで、本実施形態の無線通信システムのうち、まず、電波伝搬特性データの収集機能、及び収集した電波電波特性データに基づく指向性制御データの作成機能（以下「データ収集作成機能」という）に関する構成について説明する。
図２は、このデータ収集作成機能を実現するために必要な構成、即ち、データ収集用移動局ＴＤ，基地局Ｂのデータ収集用送信装置３０，及びデータベース管理装置１０の構成を表すブロック図であり、これらが本発明の指向性制御データ生成装置における受信部，送信部，制御データ生成部にそれぞれ相当する。
【００５７】
図２に示すように、基地局Ｂに設けられたデータ収集用送信装置３０は、同じ基地局Ｂに設けられた通信装置２０の通信エリアをすべて覆うように指向性が設定された送信アンテナ３２と、通信装置２０及び通信用移動局ＴＣの間の無線通信にて使用されるものと同じ周波数帯の電波Ｗｄを、送信アンテナ３２を介して送信する送信器３４とからなる。
【００５８】
一方、データ収集用移動局ＴＤは、同一方向を向き且つ一定間隔に配置され、いわゆるアレイアンテナを形成する複数のアンテナからなる受信アンテナ部４１と、受信アンテナ部４１を構成する各アンテナ（以下「受信アンテナ」という）毎に、受信信号を予め設定された周波数の中間周波信号に変換するダウンコンバータ及びダウンコンバータの出力をサンプリングするＡ／Ｄ変換器をそれぞれ備えた受信器４２と、受信器４２から供給される各受信アンテナ毎の中間周波信号のサンプリング値（以下、単に「受信サンプリング値」という）に基づき、電波の到来方向を求める到来方向測定器４３と、ＧＰＳ（Global Positioning System） 用の人工衛星からの送信電波をＧＰＳアンテナを用いて受信し、位置，方位，速度などを検出するＧＰＳ受信器を備えた位置検出器４４と、周知のマイクロコンピュータを中心に構成され、到来方向測定器４３にて測定された電波の到来方向を表す方位検出情報、及びこれと同時に位置検出器４４にて検出された位置を表す位置検出情報とを対応づけて電波伝搬特性データとして記憶装置４５に記憶する処理や、記憶装置４５に記憶された電波電波特性データを、インタフェース回路４６を介して外部に出力する処理等を実行する制御回路４７とを備えている。
【００５９】
なお、当該データ収集用移動局ＴＤを搭載する車両が、ナビゲーション装置を備えている場合は、これを位置検出器４４として用いてもよい。
また、到来方向測定器４３は、受信器４２から供給される受信サンプリング値に基づき、各受信アンテナ毎に、ＩＦ信号（即ち受信信号）の振幅及び位相を求め、これら各受信信号の強度および位相から、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）法，ＭＵＳＩＣ法，ＥＳＰＲＩＴ法等の高分解能な到来方向推定法を用い、これに位置検出器４４にて検出される当該移動局ＴＤの進行方向等を考慮して到来方向を求めるように構成されている。これらの到来方向推定方法は、公知技術であるため、ここでは説明を省略する。
【００６０】
次に、データベース管理装置１０は、着脱自在なケーブルを介してデータ収集用移動局ＴＤのインタフェース回路４６に接続され、データ収集用移動局ＴＤが収集した電波伝搬特性データを入力するための対移動局インタフェース回路１２と、通信回線Ｌを介して各基地局Ｂとの通信を行うための対基地局インタフェース回路１４と、指向性制御データを格納する記憶装置１６と、周知のマイクロコンピュータを中心に構成され、対移動局インタフェース回路１２を介して獲得した電波伝搬特性データに基づいて指向性制御データを生成し、記憶装置１６に格納する制御データ生成処理や、対基地局インタフェース回路１４を介して各基地局に、記憶装置１６に格納された指向性制御データを供給するデータ供給処理等を実行する制御回路１８とを備えている。
【００６１】
ここで、以上のように構成されたデータ収集用送信装置３０，データ収集用移動局ＴＤ，データベース管理装置１０の動作について説明する。
データ収集用移動局ＴＤは、基地局Ｂの通信エリア内を移動しながら、該基地局Ｂのデータ収集用送信装置３０からの送出電波Ｗｄを受信アンテナ４１を介して受信し、その受信時の位置を表す位置検出情報と、その位置での送信波Ｗｄの到来方向を表す方位検出情報とからなる電波伝搬特性データを繰り返し求め、これら求めた全ての電波伝搬特性データを記憶装置４５に記憶する。
【００６２】
つまり、データ収集用移動局ＴＤの記憶装置４５には、当該移動局ＴＤが通過した各地点の電波伝搬特性データが蓄積される。
このようにして、電波伝搬特性データを記憶装置４５に蓄積したデータ収集用移動局ＴＤは、データベース管理装置１０の設置場所まで移動し、そのインタフェース回路４６を、データベース管理装置１０の対移動局インタフェース回路１２にケーブルを介して接続して、このケーブルを介した有線通信を行うことにより、記憶装置４５に蓄積された電波伝搬特性データを、データベース管理装置１０に転送する。
【００６３】
すると、データベース管理装置１０では、この獲得した電波伝搬特性データを、同じ対移動局インタフェース回路１２を介して他のデータ収集用移動局ＴＤから獲得した電波伝搬特性データと共に集計して、各基地局Ｂの通信エリア内における位置を特定するための位置情報と、その位置にてアンテナの指向性を向けるべき方向を示す方位情報とからなる指向性制御データを生成し、これを記憶装置１６に格納する。
【００６４】
ここで、データ収集用移動局ＴＤが収集する電波伝搬特性データ（位置検出情報，方位検出情報）、及びこの電波伝搬特性データに基づいてデータベース管理装置１０にて生成される指向性制御データ（位置情報，方位情報）の内容について説明する。
【００６５】
まず、電波伝搬特性データの位置検出情報、及び指向性制御データの位置情報は、各基地局Ｂの通信エリア毎に定義される相対的な座標インデックス値を用いて表される。
即ち、図３（ａ）に示すように、位置検出情報及び位置情報は、各基地局の通信エリアをＸ軸方向（例えば東西方向）にｍ等分してなる各領域に順番に番号ｉ（ｉ＝１，２，…，ｍ）を付与すると共に、Ｙ軸方向（例えば南北方向）にｎ等分してなる各領域に順番に番号ｊ（ｊ＝１，２，…，ｎ）を付与する。このようにして設定されたｍ×ｎ個の各領域に付与された番号（ｉ，ｊ）を、座標インデックス値としており、位置検出器４４にて検出される絶対的な座標値をこの座標インデックス値に変換して用いる。
【００６６】
但し、位置検出情報については、座標インデックス値の代わりに、位置検出器４４での検出結果である絶対的な座標値を用い、データベース管理装置１０にて指向性制御データを生成する際に、座標インデックス値に変換してもよい。
一方、電波伝搬特性データの方位検出情報，及び指向性制御データの方位情報は、いずれも絶対的な方位を表す到来方向インデックス値を用いて表される。
【００６７】
即ち、図３（ｂ）に示すように、３６０°をｒ（本実施形態ではｒ＝２４）等分し、例えば北向きを１として左周りに順番に各方向に２，３，４…ｒと番号を付与したものを到来方向インデックス値としている。
そして、図４（ａ）に示すように、各データ収集用移動局ＴＤ（ＴＤａ〜ＴＤｃ）では、電波伝搬特性データとして、座標インデックス値（方位検出情報）にて特定される位置毎に、到来方向測定器４３にて測定した電波の受信強度を数値化したものを、到来方向インデックス値で表される全ての到来方向（位置検出情報）について記憶する。
【００６８】
一方、データベース管理装置１０では、図４（ｂ）に示すように、各データ収集用移動局ＴＤａ〜ＴＤｃから獲得した電波伝搬特性データに基づき、座標インデックス値が同じであるもの（図では座標（１，２）を参照）毎に、到来方向インデックス値で表される到来方向毎の受信強度をそれぞれ積算し（場合によっては更に平均化又は正規化し）たものを記憶し、これを指向性制御データとする。
【００６９】
この指向性制御データを用いれば、座標インデックス値（位置情報ともいう）にて特定される位置毎に、受信強度を表す数値が最も大きくなる到来方向インデックス値（方位情報ともいう）を選択し、この到来方向インデックス値にて特定される方位にアンテナの指向性を向けることにより、基地局Ｂとの間の無線通信を良好な通信品質で行うことが期待できるのである。つまり、受信強度を表す数値が、そのまま方位情報の優先度を表す優先情報となっており、数値が大きいほど優先度が高いことを表している。
【００７０】
なお、到来方向（ｒの数）は、到来方向測定器の方位分解能に余裕がある場合、できるだけ細かく分けておくことが望ましい。これは、将来的に、アンテナの性能が向上して詳細な指向性制御が可能となった場合に、新たにデータを取り直す必要がなく、過去に蓄積したデータを有効利用できるからである。
【００７１】
次に、本実施形態の無線通信システムのうち、通信用移動局ＴＣ基地局Ｂとの間で行われるユーザデータの送受信機能に関する構成について説明する。
図５は、このユーザデータ送受信機能を実現するために必要な構成、即ち、通信用移動局ＴＣ，基地局Ｂの通信装置２０，及びデータベース管理装置１０の構成を表すブロック図である。
【００７２】
図５に示すように、基地局Ｂに設けられた通信装置２０は、無指向性のアンテナ２１と、通信用移動局ＴＣへの送信データにより搬送波を変調して送信信号を生成する送信器２２と、受信信号を復調して通信用移動局ＴＣからの受信データを生成する受信器２３と、送信器２２からの送信信号をアンテナ２１に供給すると共に、アンテナ２１からの受信信号を受信器２３に供給する方向性結合器２４と、指向性制御データを格納する共通データ記憶手段としての記憶装置２５と、通信回線Ｌを介してデータベース管理装置１０との通信を行うインタフェース回路２６と、周知のマイクロコンピュータを中心に構成され、通信用移動局ＴＣとの間で送受されるユーザデータに基づく各種処理の他、記憶装置２５の内容をデータベース管理装置１０にて生成された最新の指向性制御データに更新する等の処理を実行する制御回路２７とを備えている。
【００７３】
なお、本実施形態では、通信装置２０のアンテナ２１として無指向性のものを用いることにより、この単一のアンテナ２１にて全方位角（３６０°）をカバーするように構成されているが、例えば基地局ＢをＮ個の通信装置２０により構成し、各通信装置のアンテナの指向性を、それぞれが所定方位角３６０°／Ｎずつカバーするように設定してもよい。
【００７４】
一方、通信用移動局ＴＣは、指向性が互いに異なる方向を向くように配置された複数の指向性アンテナ及び一つの無指向性アンテナからなるアンテナ部５１と、基地局Ｂの通信装置２０への送信データにより搬送波を変調して送信信号を生成する送信器５２と、アンテナ部５１からの受信信号を復調して受信データを生成する受信器５３と、送信器５２からの送信信号をアンテナ部５１に供給すると共に、アンテナ部５１からの受信信号を受信器５３に供給する方向性結合器５４と、選択信号ＳＥＬに従ってアンテナ部５１を構成するいずれか一つのアンテナを使用可能とすることにより、アンテナ部５１の指向性を制御する指向性制御回路５５とを備えている。
【００７５】
また、通信用移動局ＴＣは、受信器５３にて復調された受信データを監視して通信品質を測定する通信品質測定器５６と、ＧＰＳ受信器を備えた位置検出器５７と、指向性制御データを格納するための記憶装置５８と、周知のマイクロコンピュータを中心に構成され、送信器５２及び受信器５３を用いて基地局Ｂの通信装置２０との間でユーザデータの送受を行う通信制御処理の他、位置検出器５７，通信品質測定器５６，及び記憶装置５８に記憶された指向性制御データ等に基づいて、選択信号ＳＥＬの生成や電波伝搬特性データの収集等を行う指向性制御処理（後述する）を実行する制御回路５９とを備えている。
【００７６】
更に、通信用移動局ＴＣは、図示しないが、各種指令を入力するための操作キー等を備えた入力装置や、当該通信用移動局ＴＣの操作手順や基地局Ｂとの無線通信により獲得した各種データを表示するための表示装置等も備えている。
なお、データ収集用移動局ＴＤの場合と同様に、当該通信用移動局ＴＣを搭載する車両が、ナビゲーション装置を備えている場合は、これを位置検出器５７として用いてもよい。
【００７７】
また、通信品質測定器５６は、受信データ中に含まれる既知のビットパタンからなるパイロット信号のビット誤り率を測定し、その測定結果から通信品質を推定するように構成されている。但し、通信品質測定器５６は、これに限らず、受信信号のＳＮ比やＣＮ比を測定し、その測定結果から通信品質を推定するものを用いてもよい。
【００７８】
ここで、通信用移動局ＴＣの制御回路５９が実行する指向性制御処理を、図６〜８に示すフローチャートに沿って説明する。なお、本処理は、制御回路５９への電源投入後、繰り返し起動されるものとする。
本処理が起動されると、図６に示すように、まずＳ１１０では、位置検出器５７から自局の現在位置を表す位置検出情報を取得し、続くＳ１２０では、本処理とは別途実行される通信制御処理の実行状態から、現在通信中であるか否かを判断し、通信中でなければＳ１３０に移行する。
【００７９】
Ｓ１３０では、図示しない入力装置を介して入力される指令により、又は後述するＳ２４０，Ｓ２６０等の処理により、基地局Ｂとの通信開始を要求する通信開始要求が設定されているか否かを判断し、設定されていなければＳ１４０に移行して、後述するデータベース更新処理を実行後、本処理を終了する。
【００８０】
一方、通信開始要求が設定されている場合には、Ｓ１５０に移行して後述するアンテナ指向性設定処理を行い、続くＳ１６０にて、通信制御処理を起動して本処理を終了する。
先のＳ１２０にて、現在通信中であると判定された場合には、Ｓ１７０に移行して、Ｓ１１０にて取得した位置検出情報に基づき、当該通信用移動局ＴＣが先にアンテナ指向性の設定或いは切換を行った後、単位距離以上移動したか否かを判断し、単位距離以上移動していなければそのまま本処理を終了する。一方、単位距離以上移動している場合には、Ｓ１８０に移行して後述するアンテナ指向性切換処理を行った後、本処理を終了する。
【００８１】
つまり、ユーザデータの通信が行われていない時には、データベース更新処理を行い、通信開始の要求がある時には、アンテナ指向性設定処理を行った後、通信を開始し、以後、通信中である間、単位距離を移動する毎に、アンテナ指向性切換処理を行うようにされている。
【００８２】
ここで先のＳ１４０にて実行されるデータベース更新処理について、図７に示すフローチャートに沿って詳細に説明する。
本処理が起動されると、図７に示すように、まずＳ２１０では、先のＳ１１０にて取得した位置検出情報に基づいて記憶装置５８に記憶された指向性制御データのデータベース（以下、単に「データベース」とよぶ）を検索し、この位置検出情報に対応する位置情報を有した指向性制御データを取得する。
【００８３】
続くＳ２２０では、検索の結果、目的の指向性制御データを取得できたか否かを判断し、目的の指向性制御データがデータベースに登録されておらず、これを取得できなかった場合には、Ｓ２７０に移行する。
Ｓ２７０では、指向性制御回路５５にて選択されるアンテナ（但し指向性アンテナのみ）が順次切り換わるように選択信号ＳＥＬを出力して、各アンテナ毎の通信品質を通信品質測定器５６にて測定し、その測定結果に基づき、最も通信品質の優れた（即ち、ビット誤り率の低い）受信データが得られたアンテナの指向方向を電波到来方向として検出する。
【００８４】
続くＳ２８０では、検出した電波到来方向を方位検出情報とし、先のＳ１１０にて取得した位置検出情報と関連づけて両情報を電波伝搬特性データとして記憶装置５８の所定エリアに記憶すると共に、この電波伝搬特性データに基づく新たな指向性制御データをデータベースに登録した後、本処理を終了する。
【００８５】
一方、先のＳ２２０にて、目的の指向性制御データがデータベースに登録されており、これを取得できた場合には、Ｓ２３０に移行する。
Ｓ２３０では、データベースの更新要求があるか否かを判断し、更新要求がなければそのままＳ２５０に移行し、一方、更新要求があれば、データベース更新情報受信要求を基地局Ｂに送信するために、通信開始要求の設定を行った後、Ｓ２５０に進む。
【００８６】
なお、データベースの更新要求は、当該通信用移動局ＴＣの使用者が、入力装置を介して、その旨を表す指令を入力することで設定される他、定期的又は決められたタイミング（例えば電源投入時）で設定されるように構成してもよい。
Ｓ２５０では、Ｓ２８０にて収集され未だ基地局Ｂに転送されていない電波伝搬特性データの有無を判断し、そのような電波伝搬特性データがない場合には、本処理を終了し、一方、そのような電波伝搬特性データがある場合には、Ｓ２６０に移行して、この収集された電波伝搬特性データの基地局Ｂに送信するために、通信開始要求の設定を行った後、本処理を終了する。
【００８７】
つまり、データベース更新処理では、現在位置に対応する指向性制御データがデータベースに登録されていない場合、電波伝搬特性データの収集を行い、この収集した電波伝搬特性データを、自身の持つデータベースに反映するようにされている。また、電波伝搬特性データの収集を行う必要がない場合には、その空き時間を利用して、収集した電波伝搬特性データの基地局Ｂへの転送や、必要に応じて基地局Ｂからデータベース更新情報の獲得を行うようにされている。
【００８８】
そして、データベース更新情報受信要求を受信した基地局Ｂの通信装置２０は、その記憶装置２５に記憶されている最新の指向性制御データを、通信用移動局ＴＣに対して返送し、これを受信した通信用移動局ＴＣは、その記憶装置５８のデータベースの内容を、基地局Ｂから獲得した指向性制御データによって更新する。
【００８９】
また、通信用移動局ＴＣから電波伝搬特性データを受信した基地局Ｂの通信装置２０では、この受信した電波伝搬特性データを、インタフェース回路２６を介してデータベース管理装置１０に転送する。
更に、各基地局Ｂから電波伝搬特性データの転送を受けるデータベース管理装置１０では、これら新たに収集された電波伝搬特性データに基づいて、自身の持つ記憶装置１６に記憶された指向性制御データのデータベースを更新する、共通データ更新手段としての処理を実行するように構成されている。
【００９０】
次に、先のＳ１５０にて実行されるアンテナ指向性設定処理について、図８に示すフローチャートに沿って詳細に説明する。
本処理が起動されると、図８に示すように、まずＳ３１０では、先のＳ１１０にて取得した位置検出情報に基づいてデータベースを検索し、この位置検出情報に対応する位置情報を有した指向性制御データを取得する。
【００９１】
続くＳ３２０では、検索の結果、目的の指向性制御データを取得できたか否かを判断し、これを取得できなかった場合にはＳ３８０に移行して、指向性制御回路５５にて無指向性アンテナが選択され、アンテナ部５１の指向性が無指向となるように選択信号ＳＥＬを設定して本処理を終了する。
【００９２】
一方、目的の指向性制御データを取得できた場合には、Ｓ３３０に移行し、取得した指向性制御データに基づき、最も重み付け値（受信強度）の大きい到来方向を第１候補とし、これに最も近い方向に指向性が向いている指向性アンテナが指向性制御回路５５にて選択されるように選択信号ＳＥＬを設定することにより、アンテナ部５１の指向性を設定する。以下、重み付け値の大きい順に第２候補，第３候補，…とする。
【００９３】
続くＳ３４０では、通信品質測定器５６での測定結果に基づき、現在使用中のアンテナを用いた通信の通信品質が良好（ビット誤り率が所定値以下）であるか否かを判断し、良好であればそのまま、つまりアンテナの設定を現設定に保持したまま本処理を終了する。
【００９４】
一方、通信品質が良好でない場合には、Ｓ３５０に移行し、先のＳ３１０にて取得した指向性制御データに基づき、次候補があるか否かを判断し、次候補があればＳ３６０に移行して、この候補に基づいて先のＳ３３０の場合と同様に、指向性アンテナを選択することにより、アンテナ部５１の指向性を設定して、Ｓ３４０に戻る。
【００９５】
また、Ｓ３５０にて次候補がなければ、Ｓ３７０に移行し、制御に用いた指向性制御データを削除した後、Ｓ３９０に移行して、アンテナ部５１の指向性を無指向に設定後、本処理を終了する。
次に、先のＳ１８０にて実行されるアンテナ指向性切換処理は、上述のアンテナ指向性設定処理から、Ｓ３４０〜Ｓ３７０の処理を省略しただけで、それ以外は全く同様である。即ち、本処理は、通信中におけるアンテナ指向性の切換を行うものであり、切換によって通信が中断されることのないようにする必要があるため、指向性制御データを取得できた場合には、短時間で切換が終了するように、第２候補以下を用いることなく第１候補のみを用いてアンテナ部５１の指向性を設定しているのである。
【００９６】
なお、本実施形態において、記憶装置５８が制御データ記憶手段、位置検出器５７が位置検出手段、通信品質測定器５６が通信品質測定手段、Ｓ２１０，Ｓ３１０が制御データ抽出手段、Ｓ１５０，Ｓ１８０が指向性制御手段、Ｓ２３０，Ｓ２４０が更新手段、Ｓ２７０が到来方向検出手段、Ｓ２８０が部分更新手段、Ｓ２５０，Ｓ２６０が特性データ伝送手段に相当する。
【００９７】
以上説明したように本実施形態の無線通信システムにおいては、通信用移動局ＴＣは、検出した自局の位置に基づいてデータベースを検索することにより、指向性制御データを抽出し、この指向性制御データの内容に従ってアンテナの指向性を向けるべき方向を制御するようにされている。
【００９８】
従って、本実施形態の無線通信システムによれば、通信用移動局ＴＣは、位置を検出する毎に、複雑な電波の伝搬経路の計算を行うことなく、簡単に電波の到来方向についての情報を得ることができるため、自身の移動に対して追従性よくアンテナの指向性を制御することができる。その結果、基地局Ｂとの間で安定した無線通信を行うことができる。
【００９９】
しかも、本実施形態において、通信用移動局ＴＣは、アンテナ部５１の指向性を向けるべき方向の候補が複数ある場合には、その中から、所望の通信品質を確保できるものを実測により選択しているため、より高品質な通信を行うことができる。しかも、所望の通信品質を確保できない場合には、アンテナ部５１の指向性を無指向として最低限の通信品質を確保するようにされているので、通信不能となる可能性が低く、信頼性の高い通信を実現できる。
【０１００】
また、本実施形態の無線通信システムにおいて、通信用移動局ＴＣは、基地局Ｂの通信装置２０の記憶装置２５に蓄積されている指向性制御データを、基地局Ｂとの無線通信によって任意に獲得できるようにされているので、自局ＴＣの記憶装置５８に記憶されたデータベースの内容を最新のものに簡単に更新することができる。
【０１０１】
更に、本実施形態の無線通信システムにおいて、通信用移動局ＴＣは、電波伝搬特性データを収集し、これを自身の記憶装置５８に記憶されたデータベースに反映させることができるようにされているので、当該通信用移動局ＴＣの使用者がよく立ち寄る場所等では、詳細且つ現状を反映した正確な指向性制御データが得られることになり、使い込むほど使用者にとっての使い勝手を向上させることができる。
【０１０２】
また更に、本実施形態の無線通信システムでは、この通信用移動局ＴＣが収集した電波伝搬特性データを、無線通信を介して基地局Ｂの通信装置２０、ひいてはデータベース管理装置１０に転送できるようにされているので、通信装置２０やデータベース管理装置１０では、この不特定多数の通信用移動局ＴＣから供給される現在の建物等の状況を反映した電波伝搬特性データに基づいて、指向性制御データのデータベースを、正確で詳細なものに、速やか且つ簡単に更新することができる。
【０１０３】
また、本実施形態の無線通信システムでは、データ収集用移動局ＴＤに基地局Ｂの通信エリア内を移動させることにより、通信エリア内における各地点の電波伝搬特性データを簡単且つ大量に収集することができるため、例えば、新たに高層建造物が建造された場合には、その周辺にてデータ収集用移動局ＴＤに電波伝搬特性データを収集させることにより、この建造物による電波到来方向の変化を指向性制御データのデータベースに速やかに反映させることができる。また例えば、無線通信システムのサービスを新たに開始する場合には、サービス開始前にデータ収集用移動局ＴＤを用いることで、サービス開始時に必要なデータベースを簡単に作成できる。
【０１０４】
なお、本実施形態において、データ収集用移動局ＴＤは、通信装置２０とは別途設けたデータ収集用送信装置３０から送信された電波を用いて電波伝搬特性データを収集しているが、通信装置２０がデータ収集用送信装置３０を兼ねるように構成してもよい。この場合、基地局Ｂの構成を簡易化できる。
【０１０５】
また、本実施形態では、複数の基地局Ｂが同じデータベース管理装置１０を共用するように構成されているが、基地局Ｂとデータベース管理装置１０とを一体に設け、各基地局Ｂがそれぞれ個別のデータベース管理装置１０を持つように構成してもよい。
【０１０６】
更に、本実施形態では、データ収集用移動局ＴＤからデータベース管理装置１０への電波伝搬特性データの転送を、ケーブルを介した有線通信によって行っているが、これに限らず、光通信や近接電磁界を用いた非接触の方法で行ってもよい。
【０１０７】
また、データ収集用移動局ＴＤのインタフェース回路４６及びデータベース管理装置１０の対移動局インタフェース回路１２を、基地局Ｂとの通信に用いる周波数帯とは異なる周波数帯を用いて無線通信を行う通信器にて構成し、データ収集用移動局ＴＤがデータベース管理装置１０の設置場所まで移動しなくても、収集したデータを適宜転送できるようにしてもよい。この場合、データ収集用移動局ＴＤでは、収集データ記憶用の記憶容量を削減できる。
【０１０８】
また更に、本実施形態では、通信用移動局ＴＣのアンテナ部５１が、指向性が互いに異なる方向を向くように配置された複数の指向性アンテナと一つの無指向性アンテナとにより構成されているが、複数の指向性アンテナの代わりに、データ収集用移動局ＴＤの受信アンテナ部４１と同様のアレイアンテナを用いて構成してもよい。
【０１０９】
逆に、データ収集用移動局ＴＤの受信アンテナ部４１を、指向性が互いに異なる方向を向くように配置された複数の指向性アンテナにより構成してもよい。
このように複数の指向性アンテナを用いて電波の到来方向を測定する場合、各アンテナでの受信強度に基づいて、電波の到来方向をアンテナ数以上の方向に分解して求めることができる。即ち、例えば、図１７（ａ）に示すように、隣接する二つのアンテナｄ，ｅの間から電波が到来する場合、予め求められた両アンテナｄ，ｅの指向特性（図１７（ｂ））を参照し、両アンテナｄ，ｅでの受信強度の関係と一致する部分を見つけることにより、電波の到来方向が細かく求められることになる。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。
【０１１０】
本実施形態では、通信用移動局ＴＣにて行う指向性制御処理が一部異なるだけであるため、この処理についてのみ説明する。
但し、本実施形態において、基地局Ｂの通信装置２０と通信用移動局ＴＣとの間の無線通信にて送受されるデータは十分に短く、通信中にアンテナ部５１の指向性を変更する必要がないものとする。
【０１１１】
図９は、本実施形態における指向性制御処理を表すフローチャートである。
図９に示すように、本実施形態の指向性制御処理は、第１実施形態における指向性制御処理（図６参照）から、Ｓ１２０，Ｓ１７０，Ｓ１８０が省略されている以外は、全く同様である。
【０１１２】
即ち、本処理が起動されると、まずＳ４１０にて、位置検出器５７から位置検出情報を取得し、続くＳ４２０では、基地局Ｂとの通信開始を要求する通信開始要求が設定されているか否かを判断し、設定されていなければＳ４３０に移行して、データベース更新処理を実行後、本処理を終了する。
【０１１３】
一方、通信開始要求が設定されている場合には、Ｓ４４０に移行してアンテナ指向性設定処理を行い、続くＳ４５０にて、通信制御処理を起動して本処理を終了する。
ここで、Ｓ４３０にて実行されるデータベース更新処理は、第１実施形態のＳ１４０における処理（図７参照）と全く同様であるため、ここでは説明を省略する。
【０１１４】
次に、Ｓ４４０にて実行されるアンテナ指向性設定処理を、図１０に示すフローチャートに沿って説明する。なお、本処理は、第１実施形態のＳ１５０における処理（図８参照）とは、処理の一部が異なっているだけであるため、この相違する部分を中心に説明する。
【０１１５】
図１０に示すように、本処理において、Ｓ５１０〜Ｓ５７０は、それぞれＳ３１０〜Ｓ３７０に対応しており、Ｓ５２０（Ｓ３２０）にて否定判定された場合、及び、Ｓ５７０（Ｓ３７０）の後の処理のみが異なっている。
即ち、本処理では、Ｓ５１０でのデータベース検索の結果、目的の指向性制御データを取得できなかった場合（Ｓ５２０−ＮＯ）、又は、通信品質が良好となるアンテナ指向性の候補がなく（Ｓ５７０−ＮＯ）、制御に用いた指向性制御データを削除（Ｓ５７０）後に、Ｓ５８０に進む。
【０１１６】
そして、Ｓ５８０及び続くＳ５９０では、先のＳ２７０及びＳ２８０での処理と全く同様に、電波到来方向を検出（Ｓ５８０）し、その検出結果に基づいて電波伝搬特性データを生成すると共に、この電波電波特性データに基づいてデータベースに新たな指向性制御データを登録（Ｓ５９０）した後、Ｓ５３０に進む。
【０１１７】
以上説明したように、本実施形態の無線通信システムにおいて、通信用移動局ＴＣは、位置検出情報に対応する指向性制御データがデータベースに登録されていない場合、まず電波の到来方向の測定（電波伝搬特性データの生成）を行って、その測定結果に基づいて、現在位置についての指向性制御データをデータベースに登録してから通信を開始するようにされている。従って、本実施形態によれば、通信用移動局ＴＣは、指向性制御データを自律的に蓄積できるため、インテリジェントな通信システムを実現することができる。
【０１１８】
また、本実施形態の無線通信システムにおいては、アンテナ部５１の指向性を無指向に制御する必要がないため、アンテナ部５１から無指向性アンテナを省略することができ、装置構成の簡易化を図ることができると共に、基地局Ｂとの無線通信時には、アンテナ部５１の指向性が必ず電波の到来方向に向いた状態となるため、常に優れた通信品質を実現できる。
［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。
【０１１９】
本実施形態の無線通信システムは、第１実施形態のものとは、通信用移動局ＴＣの構成、及び制御回路５９にて実行される指向性制御処理の内容が一部異なっているだけであるため、この相違する部分を中心に説明する。
図１１は、本実施形態における通信用移動局ＴＣｘの全体構成を表すブロック図である。
【０１２０】
図１１に示すように、本実施形態において、通信用移動局ＴＣｘは、第１実施形態のもの（図５参照）から通信品質測定器５６を省略した以外は、全く同様に構成されている。
つまり、本実施形態では、通信用移動局ＴＣｘは、通信品質測定器５６を備えていないため、電波の到来方向を検出することができず、従って、指向性制御処理では、この到来方向の検出に関する処理が省略されることになる。
【０１２１】
具体的には、Ｓ１４０のデータベース更新処理（図７参照）を、Ｓ２１０，Ｓ２２０，Ｓ２５０〜Ｓ２８０が削除された、Ｓ２３０，Ｓ２４０のみを行う処理となるように、即ち、更新要求があればその旨を表す送信開始要求の設定のみを行うように変更すればよい。
【０１２２】
以上説明したように、本実施形態によれば、通信用移動局ＴＣｘは、電波伝搬特性データの収集を行うことができず、自身の持つデータベースを自律的に更新したり、収集した伝搬伝搬特性データを基地局Ｂに転送できない以外は、第１実施形態の場合と全く同様の作用効果を得ることができる。
【０１２３】
また、電波の到来方向を検出するための構成が不要なため、装置構成の簡易化を図ることができる。
なお、第１実施形態における通信用移動局ＴＣと、本実施形態における通信用移動局ＴＣｘとを、同じ通信システム内に混在させてもよいことは言うまでもない。
［第４実施形態］
次に、第４実施形態について説明する。
【０１２４】
本実施形態の無線通信システムでは、第１実施形態とはデータ収集作成機能に関する構成が異なっているだけであるため、この構成の相違する部分を中心に説明する。
図１２は、本実施形態の無線通信システムの全体構成を表すブロック図である。  図１２に示すように、本実施形態の無線通信システムは、第１実施形態と同様に、任意に移動可能な移動局Ｔ（ＴＣ，ＴＳ）と、マイクロ波帯の電波を用いて自局の通信エリア内に存在する移動局Ｔとの無線通信を行う基地局Ｂと、各基地局Ｂと通信回線Ｌを介して接続され、移動局Ｔが基地局Ｂとの通信を行う際にアンテナの指向性を向けるべき方向を制御するために用いる指向性制御データを生成，管理するデータベース管理装置１０ａとを備えている。
【０１２５】
なお、移動局Ｔは、一般の利用者がユーザデータの通信に用いる通信用移動局ＴＣの他に、電波伝搬特性データの収集のために、基地局Ｂ向けに電波Ｗｓの送信を行うデータ収集用移動局ＴＳがあり、いずれも車両に搭載されている。
そして、基地局Ｂは、通信用移動局ＴＣとの無線通信を行う通信装置２０と、データ収集用移動局ＴＳからの送信電波Ｗｓを受信することにより電波伝搬特性データを生成するデータ収集用受信装置６０とを備え、通信装置２０及びデータ収集用受信装置６０のいずれもが、通信回線Ｌを介したデータベース管理装置１０ａとの通信が可能なように構成されている。
【０１２６】
以下、第１実施形態とは異なるデータ収集作成機能に関する構成について説明する。図１３は、このデータ収集作成機能を実現するために必要な構成、即ち、データ収集用移動局ＴＳ，基地局Ｂのデータ収集用受信装置６０，及びデータベース管理装置１０ａの構成を表すブロック図であり、これらが本発明の指向性制御データ生成装置における送信部，受信部，制御データ生成部にそれぞれ相当する。
【０１２７】
図１３に示すように、データ収集用移動局ＴＳは、無指向性の送信アンテナ７１と、通信装置２０及び通信用移動局ＴＣ間の無線通信にて使用されるものと同じ周波数帯の電波Ｗｄを送信アンテナ７１を介して送信する送信器７２と、ＧＰＳ受信器を備えた位置検出器７３と、周知のマイクロコンピュータを中心に構成され、位置検出器７３から取得した位置検出情報を送信データとして、送信器７２に供給する制御回路７４とを備えている。なお、当該データ収集用移動局ＴＳを搭載する車両が、ナビゲーション装置を備えている場合は、これを位置検出器７３として用いてもよい。
【０１２８】
一方、基地局Ｂのデータ収集用受信装置６０は、受信アンテナ部６１，受信器６２，到来方向測定器６３，記憶装置６４，制御回路６６を備えており、これらは、第１実施形態のデータ収集用移動局ＴＤを構成する受信アンテナ部４１，受信器４２，到来方向測定器４３，記憶装置４５，制御回路４７と全く同様に構成されている。
【０１２９】
また、データ収集用受信装置６０は、これらの構成に加えて、通信回線Ｌを介してデータベース管理装置１０ａとの通信を行うためのインタフェース回路６５を備えている。
このように構成されたデータ収集用受信装置６０では、基地局Ｂの通信エリア内を移動するデータ収集用移動局ＴＳからの電波Ｗｓを受信すると、制御回路６６が、受信器６２が受信信号を復調することで受信データ、即ちデータ収集用移動局ＴＳの現在位置を表す位置検出情報を抽出し、この位置検出情報を、到来方向測定器６３が検出した電波の到来方向を表す方位検出情報と共に電波伝搬特性データとして記憶装置６４に格納する処理を実行する。
【０１３０】
また、制御回路６６は、記憶装置６４に格納された電波伝搬特性データを、適宜、インタフェース回路６５を介してデータベース管理装置１０ａに転送する処理等も実行する。
次に、データベース管理装置１０ａは、第１実施形態のデータベース管理装置１０とは、構成が一部異なっているだけであり、即ち、対移動局インタフェース回路１２が削除され、代わりに基地局Ｂ周辺の建物の位置や大きさ等が記録された建物情報のデータベースを記憶する記憶装置１７が設けられている。
【０１３１】
そして、制御回路１８では、対基地局インタフェース回路１４を介してデータ収集用受信装置６０から電波伝搬特性データが転送されてくると、この電波伝搬特性データと記憶装置１７に記憶された建物情報とに基づき、電波伝搬特性データの位置検出情報により特定される地点にて、基地局Ｂから送信された電波を受信した場合の電波の到来方向を推定し、更に、この推定された電波の到来方向と位置検出情報とに基づいて、指向性制御データを作成する処理を実行する。
【０１３２】
なお、この推定された電波の到来方向が、第１実施形態における方位検出情報と同等なものとなるため、この推定された電波の到来方向と位置検出情報とに基づいて、第１実施形態の場合と同様に指向性制御データを作成することが可能となるのである。
【０１３３】
ここで、電波Ｗｓを送信した移動局ＴＳの位置を表す位置検出情報と、電波Ｗｓを受信した基地局Ｂでの電波Ｗｓの到来方向を表す方位検出情報とからなる電波伝搬特性データを用いて、位置検出情報で特定される地点での電波到来方向を求める方法について説明する。
【０１３４】
図１４は、この算出方法を説明するための模式図であり、基地局Ｂと移動局Ｔとの間の電波の伝搬経路を表している。本実施形態の無線通信システムにおいて、データベース管理装置１０ａの制御回路１８は、移動局Ｔの位置検出情報Ｐと、移動局Ｔから送信された電波の到来方向を表す方位検出情報θとに加えて、建物Ｋの位置や大きさを表す建物情報を得ることができる。
【０１３５】
そして、制御回路１８では、方位検出情報αに従って、基地局Ｂの位置から電波の到来方向に向かった経路Ｒ１上に移動局Ｔ（位置Ｐ）が存在するか否かを調べ、存在しなければ、建物情報のデータベースを検索することにより、経路Ｒ１上に位置する建物Ｋ１を抽出する。次に、この抽出された建物Ｋ１での電波の反射方向を求め、その反射方向に向かった経路Ｒ２に対して上述の処理を施す。これを繰り返すことにより、移動局Ｔの位置Ｐに至る経路を見い出すことができれば、位置Ｐにおける基地局Ｂが送信した電波の到来方向βを特定できるのである。
【０１３６】
なお、実線は一つの建物Ｋ１に反射する場合、点線は二つの建物Ｋ１’，Ｋ２’に反射する場合の電波の伝搬経路を示す。
以上、説明したように、本実施形態の無線通信システムにおいては、データ収集用移動局ＴＳ側から位置検出情報を重畳した電波Ｗｓを送信し、基地局Ｂに設けたデータ収集用受信装置６０にて、電波Ｗｓに重畳された位置検出情報を抽出すると共に、その電波Ｗｓの到来方向を表す方位検出情報を求めることにより、電波伝搬特性データを生成するようにされている。
【０１３７】
従って、本実施形態の無線通信システムによれば、データ収集用移動局ＴＳに、電波伝搬特性データを記憶する記憶装置や、記憶した電波伝搬特性データをデータベース管理装置に転送するための構成を設ける必要がないため、データ収集用移動局ＴＳの装置構成を簡略化できる。
【０１３８】
また、本実施形態において、データベース管理装置１０ａの制御回路１８では、建物情報だけでなく、基地局Ｂにおける電波の到来方向αも用いて伝搬経路を求めているため、単に建物情報だけから伝搬経路を求める場合と比較して、予想され得る伝搬経路を大幅に絞り込むことができ、その結果、必要な計算量を大幅に減少させることができるため、短時間で伝搬経路を求めることができ、また、伝搬経路の計算を行うための演算装置も、比較的低速な用いることができるため、装置を安価に構成できる。
【０１３９】
なお、本実施形態では、複数の基地局Ｂにてデータベース管理装置１０ａを共用するように構成されているが、各基地局Ｂ毎にデータベース管理装置１０ａを設けてもよい。この場合、制御回路６６，１８や記憶装置６４，１６等を共通化してもよい。
【０１４０】
また、本実施形態では、基地局Ｂを構成する通信装置２０とデータ収集用受信装置６０とが、それぞれ独自に制御回路，記憶装置，インタフェース回路を備えているが、これらを共通化してもよい。
更に、本実施形態では、建物情報をデータベース管理装置１０ａに設けたが、各データ収集用受信装置６０に設け、データ収集用受信装置６０の制御回路にて、電波の伝搬経路の計算を行うようにしてもよい。
［第５実施形態］
次に、第５実施形態について説明する。
【０１４１】
本実施形態の通信システムは、第４実施形態と同様に、データ収集作成機能に関する構成のみが、第１実施形態とは異なっており、第４実施形態と同様に、データ収集用移動局が電波を送信し、基地局Ｂのデータ収集用受信装置が、この電波を受信して電波伝搬特性データを生成する構成となっている。
【０１４２】
なお、全体構成は図１２に示されたものと同様であるので説明を省略する。
ここで、図１５は、本実施形態に特徴的なデータ収集作成機能のための構成、即ち、データ収集用移動局ＴＳａ，基地局Ｂのデータ収集用受信装置８０，及びデータベース管理装置１０ｂの構成を表すブロック図である。
【０１４３】
図１５に示すように、データ収集用移動局ＴＳａは、第４実施形態のデータ収集用移動局ＴＳと同様に構成された送信器７２，位置検出器７３，制御回路７４に加えて、指向性が互いに異なる方向を向くように配置された複数のアンテナ（ａ〜ｅ）からなるアンテナ部７５と、アンテナ部７５を構成するアンテナのいずれか一つを、選択信号ＳＥＬに従って送信器７２に接続する切換スイッチ７６とを備えている。
【０１４４】
一方、基地局Ｂのデータ収集用受信装置８０は、無指向性又は指向性の広いアンテナ８１と、アンテナ８１での受信信号を復調して受信データを生成する受信器８２と、受信器８２にて復調された受信データを監視して通信品質を測定する通信品質測定器８３と、電波伝搬特性データを記憶するための記憶装置８４と、通信回線Ｌを介してデータベース管理装置１０ｂとの通信を行うためのインタフェース回路８５と、周知のマイクロコンピュータを中心に構成され、受信器８２にて復調された受信データ、及び通信品質測定器８３での測定結果に基づいて、電波伝搬特性データを生成する制御回路８６とを備えている。
【０１４５】
また、データベース管理装置１０ｂは、第１実施形態のデータベース管理装置１０から、対移動局インタフェース回路１２を削除した構成となっている。
そして、データ収集用移動局ＴＳａの制御回路７４では、電波を送信するアンテナが周期的且つ順番に切り替わるように、選択信号ＳＥＬを生成すると共に、位置検出器７３から取得した位置検出情報，進行方向を表す進行方向情報、及び現在使用中のアンテナを識別するためのアンテナ識別情報を送信データとして送信器７２に供給する処理を実行する。
【０１４６】
これによりデータ収集用移動局ＴＳａから送出された電波を受信したデータ収集用受信装置８０では、制御回路８６が、受信器８２にて復調された受信データからデータ収集用移動局ＴＳａによるアンテナの切換タイミングを検出し、切換タイミングにより区切られた期間毎に、通信品質測定器８３にて測定された通信品質を比較する。そして、この通信品質が最良となる期間に復調された受信データから、位置検出情報，進行方向情報，アンテナ識別情報を抽出し、更に、抽出したアンテナ識別情報及び進行方向情報に基づき、データ収集用移動局ＴＳａでの電波の送出方向を求めたものを方位検出情報とし、この方位検出情報と位置検出情報とを電波伝搬特性データとして記憶装置８４に格納する処理を実行する。
【０１４７】
即ち、電波の伝搬経路は伝搬方向によって変化することがないため、移動局ＴＳａから送出され基地局Ｂに到達した電波の送出方向を、基地局Ｂから送出された電波の到来方向とすることができるのである。
また、データ収集用受信装置８０の制御回路８６は、記憶装置８４に格納された電波伝搬特性データを、適宜、インタフェース回路８５を介してデータベース管理装置１０ｂに転送する処理を実行する。
【０１４８】
これにより、対基地局インタフェース回路１４を介してデータ収集用受信装置８０から電波伝搬特性データの転送を受けたデータベース管理装置１０ｂの制御回路１８では、第１実施形態の場合と全く同様に、この電波伝搬特性データに基づいて指向性制御データを作成して記憶装置１６に格納する処理を実行する。
【０１４９】
以上説明したように、本実施形態の無線通信システムにおいては、データ収集用移動局ＴＳａから送出方向を変化させながら電波を送信し、基地局Ｂ（データ収集用受信装置８０）側にて電波が良好に受信された時の送出方向を特定することにより、その地点にて、逆に基地局Ｂ側から電波が送出された時の電波の到来方向を特定するようにされている。
【０１５０】
従って、本実施形態によれば、建物情報に基づく電波の伝搬経路の算出を行うことなく、電波の到来方向を求めることができ、電波伝搬特性データを生成するデータ収集用移動局ＴＳａの制御回路８６が行う処理を簡素化することができる。
【０１５１】
ところで、本実施形態では、搬送波を変調する送信データにアンテナ識別情報を含めることにより、アンテナ識別情報を電波に重畳しているが、例えば、他の送信データによる変調信号を送出する前に、アンテナ識別情報に応じたパターンにて、電波を断続送信することで、アンテナ識別信号を電波に重畳してもよい。なお、図１６には、アンテナａ〜ｅに、それぞれ２進数の１〜５に相当するパターンを対応させた例を示す。
【０１５２】
以上本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
例えば、上記実施形態では、データ収集用移動局ＴＤやデータ収集用受信装置６０，８０によって収集，作成される電波伝搬特性データにおいて、到来方向インデックス毎に受信強度（ビット誤り率）をそのまま記録するようにされているが、図１８（ａ）に示す電波強度に対するスコアの対応表を用い、この対応表によって得られたスコアを、図１８（ｂ）に示すように、電波強度の代わりに記録するようにしてもよい。
【０１５３】
なお、ここでは、対応表として、電波強度が強い順に上位５番目までに対して、上位５番目までに対して、順に１０，５，３，１のスコアを対応させ、それ以外は全て０を対応させたものを示している。
これは、電波伝搬特性データを生成する装置の方位解像度（近接した二つの異なる方向を見分ける能力）が低い場合、信号強度をそのまま記録すると、複数の到来方向について、同様な値が並んでしまい、どの方位情報を優先的に選択してよいか特定できない場合が考えられる。そのため、受信強度に大きな差がない場合では、スコアに差をつけることにより、優先順位を明確化しているのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１実施形態の無線通信システムの全体構成を表すブロック図である。
【図２】  データ収集作成機能に関する構成を表すブロック図である。
【図３】  電波伝搬特性データ及び指向性制御データに用いる座標インデックス及び方位インデックスについての説明図である。
【図４】  電波伝搬特性データ及び指向性制御データの内容を表す説明図である。
【図５】  通信機能に関する構成を表すブロック図である。
【図６】  指向性制御処理の内容を表すフローチャートである。
【図７】  データベース更新処理の内容を表すフローチャートである。
【図８】  アンテナ指向性設定処理の内容を表すフローチャートである。
【図９】  第２実施形態における指向性制御処理の内容を表すフローチャートである。
【図１０】  第２実施形態におけるアンテナ指向性設定処理の内容を表すフローチャートである。
【図１１】  第３実施形態における通信用移動局の構成を表すブロック図である。
【図１２】  第４実施形態の無線通信システムの全体構成を表すブロック図である。
【図１３】  第４実施形態におけるデータ収集作成機能に関する構成を表すブロック図である。
【図１４】  第４実施形態における電波到来方向の算出方法を表す説明図である。
【図１５】  第５実施形態におけるデータ収集作成機能に関する構成を表すブロック図である。
【図１６】  電波にアンテナ識別情報を重畳する方法の一例を表す説明図である。
【図１７】  複数の指向性アンテナを用いた電波到来方向の算出方法を表す説明図である。
【図１８】  電波伝搬特性データの作成例を表す説明図である。
【符号の説明】
１０，１０ａ，１０ｂ…データベース管理装置
１２…対移動局インタフェース回路    １４…対基地局インタフェース回路
１６，１７，２５，４５，５８，６４，８４…記憶装置
１８，２７，４７，５９，６６，７４，８６…制御回路
２０…通信装置  ２１，８１…アンテナ  ２２，３４，５２，７２…送信器
２３，４２，５３，６２，８２…受信器  ２４，５４…方向性結合器
２６，４６，６５，８５…インタフェース回路
３０…データ収集用送信装置      ３２，７１…送信アンテナ
４１，６１…受信アンテナ部      ４３，６３…到来方向測定器
４４，５７，７３…位置検出器    ５１，７５…アンテナ部
５５…指向性制御回路            ５６，８３…通信品質測定器
６０，８０…データ収集用受信装置      ７６…切換スイッチ
Ｂ…基地局    Ｌ…通信回線    Ｔ…移動局
ＴＣ，ＴＣｘ…通信用移動局    ＴＤ，ＴＳ，ＴＳａ…データ収集用移動局
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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