(57)【要約】【課題】周辺の障害物方向からのマルチパスを積極的に回避することによって通信品質の向上を図り、周辺の障害物情報を予め入力する必要がなく、将来における周辺の障害物環境の変化に自律的に対応することが出来る無線通信装置及び無線通信制御方法を提供する。【解決手段】アダプティブアレイアンテナを有する通信部を具備する無線通信装置であって、飛行装置が出力する飛行装置信号を受信する飛行装置信号受信部と、前記飛行装置の軌道情報及び前記飛行装置信号の到来方向を示す到来方向情報を記憶する記憶部と、受信した前記飛行装置信号及び前記軌道情報に基づいて前記飛行装置信号の到来方向を算出すると共に当該到来方向を示す前記到来方向情報を前記記憶部に記憶させ、前記到来方向情報に基づいて前記飛行装置信号が到来しない方向を特定し、当該方向へヌル点が向くように前記通信部に前記アダプティブアレイアンテナを制御させる制御部とを具備する。【選択図】図２
2009111701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アダプティブアレイアンテナを有する通信部を具備する無線通信装置であって、
飛行装置が出力する信号である飛行装置信号を受信する飛行装置信号受信部と、
前記飛行装置の軌道情報及び前記飛行装置信号の到来方向を示す到来方向情報を記憶する記憶部と、
前記飛行装置信号受信部が受信した前記飛行装置信号及び前記軌道情報に基づいて前記飛行装置信号の到来方向を算出すると共に当該到来方向を示す前記到来方向情報を前記記憶部に記憶させ、前記到来方向情報に基づいて前記飛行装置信号が到来しない方向を特定し、当該方向へヌル点が向くように前記通信部に前記アダプティブアレイアンテナを制御させる制御部とを具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記飛行装置信号受信部が前記飛行装置信号を所定時間連続して受信できない場合に、この時点までに記憶された前記到来方向情報に基づいて前記飛行装置信号が到来しない方向へヌル点が向くように前記通信部に前記アダプティブアレイアンテナを制御させることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記飛行装置はＧＰＳ（Global Positioning System）衛星であることを特徴とする請求項１または２記載の無線通信装置。
【請求項４】
アダプティブアレイアンテナを有する通信部を具備する無線通信装置の無線通信制御方法であって、
飛行装置が出力する信号である飛行装置信号を受信する飛行装置信号受信ステップと、
受信した飛行装置の出力信号である飛行装置信号及び前記飛行装置の軌道情報に基づいて前記飛行装置信号の到来方向を算出すると共に当該到来方向を示す前記到来方向情報を記憶し、前記到来方向情報に基づいて前記飛行装置信号が到来しない方向を特定し、当該方向へヌル点が向くように前記通信部に前記アダプティブアレイアンテナを制御させる制御ステップを含むことを特徴とする無線通信制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置及び無線通信制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、マルチパス環境に対する耐性を持つ、簡単な到来角度推定装置及びアレーアンテナ制御装置が開示されている。
この到来角度推定装置は、複数のアンテナ素子によって構成されるアダプティブアレイアンテナを有し、上記各アンテナ素子が受信した信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換手段と、上記各デジタル信号を複素信号に変換する複素信号手段と、各複素信号に対応する重み係数を乗算する重み係数乗算手段と、重み係数が乗算された各複素信号に空間ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を施し直交マルチビームを出力する空間ＦＦＴ計算手段と、直行マルチビームのうち最大出力のビームを選択する最大出力ビーム選択手段と、選択された最大出力のビームに直交するビームのヌル点を検出するヌル検出手段と、上記最大出力のビーム及びその最大出力のビームに直交するビームのヌル点から信号の到来方向を計算する信号到来方向計算手段とを備えている。
【特許文献１】特開平１０−２９０１１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記従来技術では、直接波の信号の到来方向を算出し、この信号の到来方向にメインローブが向くようにアダプティブアレイアンテナの指向性を制御することによってマルチパスに対する耐性を高めているが、建物等の障害物方向からの反射波及び回折波等のマルチパスを積極的に回避するという観点から改善の余地が残されている。例えば、障害物方向のマルチパスを回避する為に、信号を反射／回折する周辺の障害物を考慮して基地局などの無線通信装置を設置するという対応方法もあるが、この方法では将来の周辺の障害物の変化にまでは対応することは出来ない為、障害物方向のマルチパスを回避する対応として不十分である。
【０００４】
本発明は、上述した事情を鑑みたものであり、周辺の障害物方向からのマルチパスを積極的に回避することによって通信品質の向上を図り、周辺の障害物情報を予め入力する必要がなく、将来における周辺の障害物環境の変化に自律的に対応することが出来る無線通信装置及び無線通信制御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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明では、無線通信装置に係る第１の解決手段として、アダプティブアレイアンテナを有する通信部を具備する無線通信装置であって、飛行装置が出力する信号である飛行装置信号を受信する飛行装置信号受信部と、前記飛行装置の軌道情報及び前記飛行装置信号の到来方向を示す到来方向情報を記憶する記憶部と、前記飛行装置信号受信部が受信した前記飛行装置信号及び前記軌道情報に基づいて前記飛行装置信号の到来方向を算出すると共に当該到来方向を示す前記到来方向情報を前記記憶部に記憶させ、前記到来方向情報に基づいて前記飛行装置信号が到来しない方向を特定し、当該方向へヌル点が向くように前記通信部に前記アダプティブアレイアンテナを制御させる制御部とを具備するという手段を採用する。
【０００６】
本発明では、無線通信装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において前記制御部は、前記飛行装置信号受信部が前記飛行装置信号を所定時間連続して受信できない場合に、この時点までに記憶された前記到来方向情報に基づいて前記飛行装置信号が到来しない方向へヌル点が向くように前記通信部に前記アダプティブアレイアンテナを制御させるという手段を採用する。
【０００７】
本発明では、無線通信装置に係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記飛行装置はＧＰＳ（Global Positioning System）衛星であるという手段を採用する。
【０００８】
また、本発明では、無線通信制御方法に係る第１の解決手段として、アダプティブアレイアンテナを有する通信部を具備する無線通信装置の無線通信制御方法であって、飛行装置が出力する信号である飛行装置信号を受信する飛行装置信号受信ステップと、受信した飛行装置の出力信号である飛行装置信号及び前記飛行装置の軌道情報に基づいて前記飛行装置信号の到来方向を算出すると共に当該到来方向を示す前記到来方向情報を記憶し、前記到来方向情報に基づいて前記飛行装置信号が到来しない方向を特定し、当該方向へヌル点が向くように前記通信部に前記アダプティブアレイアンテナを制御させる制御ステップを含むという手段を採用する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、無線通信装置の制御部は、飛行装置信号受信部が受信した飛行装置信号及び飛行装置の軌道情報に基づいて算出した飛行装置信号の到来方向を示す到来方向情報を前記記憶部に記憶させ、到来方向情報に基づいて常に前記飛行装置信号が到来しない方向を特定し、当該方向へヌル点が向くように通信部にアダプティブアレイアンテナを制御させる為、前記飛行送信信号が到来しない方向すなわち障害物が存在すると推定される方向からの遅延波または、障害物が存在すると推定される方向に対する信号の出力を回避することができ、その結果通信品質の向上を図ることが出来る。
【００１０】
また、制御部は、飛行装置信号受信部が受信した飛行装置信号及び飛行装置の軌道情報に基づいて飛行装置信号の到来方向を算出すると共にこの到来方向を示す到来方向情報を記憶部に記憶させ、到来方向情報に基づいて常に前記飛行装置信号が到来しない方向を特定する為、前記飛行送信信号が到来しない方向すなわち障害物が存在すると推定される方向に関する情報を予め入力する必要がなく、将来における周辺の障害物環境の変化に対して自律的に対応することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態は、ＰＨＳ端末と通信する基地局に関する。
図１は、本実施形態に係る基地局Ａによって構成される無線通信システムの概略構成を示す模式図であり、図２は、本発明の一実施形態に係る基地局Ａの機能ブロック図である。図１に示すように、この無線通信システムは、基地局Ａ、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星Ｂ、ＧＰＳ衛星軌道情報管理サーバＣ及び通信ネットワークＤによって構成される。図１には、基地局Ａのみが通信ネットワークＤに接続していることを図示しているが、実際には基地局Ａ以外の基地局も通信ネットワークＤに接続している。なお、基地局Ａは、本発明における無線通信装置である。
【００１２】
基地局Ａは、図２に示すように、ＧＰＳ信号受信部１、アダプティブアレイアンテナ通信部２、通信ネットワークＩ／Ｆ部３、記憶部４及び制御部５によって構成される。
ＧＰＳ信号受信部１は、ＧＰＳ信号を受信する為の専用アンテナであるＧＰＳアンテナ１ａを有し、制御部５による制御の下、ＧＰＳ衛星Ｂから送信されるＧＰＳ信号を受信する。
アダプティブアレイアンテナ通信部２は、ＰＨＳ端末と信号を送受信するためのものである。このアダプティブアレイアンテナ通信部２は、複数のアンテナ素子によって構成されるアダプティブアレイアンテナ２ａを有し、制御部５の指示に基づいて各アンテナ素子が送受信する信号の位相及び振幅を調整することにより、信号に対する指向性を制御する。
【００１３】
通信ネットワークＩ／Ｆ部３は、通信ネットワークＤと接続する為のインタフェースであり、通信ネットワークＤを介してＧＰＳ衛星軌道情報管理サーバＣからＧＰＳ衛星Ｂの軌道情報を受信する。
記憶部４は、不揮発記憶媒体であり、ＧＰＳ衛星軌道情報記憶領域４ａ及びＧＰＳ信号到来方向情報記憶領域４ｂを備えている。ＧＰＳ衛星軌道情報記憶領域４ａは、制御部５の指示に基づいて、通信ネットワークＩ／Ｆ部３がＧＰＳ衛星軌道情報管理サーバＣから受信したＧＰＳ衛星Ｂの軌道情報を記憶する。
【００１４】
また、ＧＰＳ信号到来方向情報記憶領域４ｂは、制御部５の指示に基づいて、ＧＰＳ信号到来方向情報テーブルを記憶する。図４は、上記ＧＰＳ信号到来方向情報テーブルを示す模式図である。ＧＰＳ信号到来方向情報テーブルは、この模式図に示すように、ＧＰＳ信号受信部１が受信したＧＰＳ信号の到来方向を示す到来方位及び到来仰角が到来方向情報として情報番号毎に登録されたデータテーブルである。
【００１５】
制御部５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）から構成される内部メモリ並びに上記ＧＰＳ信号受信部１、アダプティブアレイアンテナ通信部２、通信ネットワークＩ／Ｆ部３、及び記憶部４と信号の入出力をそれぞれ行うインタフェース回路等から構成されており、上記ＲＯＭに記憶された制御プログラム、ＧＰＳ信号受信部１及びアダプティブアレイアンテナ通信部２が受信する信号に基づいて基地局Ａの全体動作を制御する。
【００１６】
この制御部５は、ＧＰＳ信号受信部１にＧＰＳ信号を受信させ、このＧＰＳ信号及びＧＰＳ衛星Ｂの軌道情報に基づいて受信したＧＰＳ信号の到来方位及び到来仰角を算出し、この到来方位及び到来仰角を記憶部４に記憶させる。なお、この制御部５の制御処理の詳細については、以下に基地局Ａの動作として説明する。
【００１７】
図３は、基地局Ａの動作を示すフローチャートである。図３を参照して、上記構成の基地局Ａの動作を詳しく説明する。
まず、制御部５は、通信ネットワークＩ／Ｆ部を介してＧＰＳ衛星軌道情報管理サーバＣからＧＰＳ衛星Ｂの軌道情報を取得し、軌道情報をＧＰＳ衛星軌道情報記憶領域４ａに記憶させる（ステップＳ１）。そして、制御部５は、所定の間隔でＧＰＳ信号受信部１にＧＰＳ衛星Ｂから出力されるＧＰＳ信号を受信させ、ＧＰＳ信号受信部１がＧＰＳ信号信号を受信できたか否か判定し（ステップＳ２）、ステップＳ２において『ＮＯ』と判定した場合には、すなわちＧＰＳ衛星ＢからＧＰＳ信号受信部１が信号を受信できなかったと判定した場合には、ステップＳ1の処理に移行する。
【００１８】
制御部５は、ステップＳ２において『ＹＥＳ』と判定した場合には、すなわちＧＰＳ衛星ＢからＧＰＳ信号受信部１が信号を受信したと判定した場合には、ＧＰＳ信号に含まれる信号出力時刻及び軌道情報に基づいてＧＰＳ信号を出力した時刻のＧＰＳ衛星Ｂの軌道上の位置を推定し、ＧＰＳ信号を出力した時刻のＧＰＳ衛星Ｂの軌道上の位置と基地局Ａの位置を比較することによりＧＰＳ信号の到来方位及び到来仰角を算出し（ステップＳ３）、受信したＧＰＳ信号の到来方位及び到来仰角を到来方向情報としてＧＰＳ信号到来方向情報テーブルに登録する（ステップＳＳ４）。
【００１９】
制御部５は、受信したＧＰＳ信号の到来方位及び到来仰角が到来方向情報としてＧＰＳ信号到来方向情報テーブルに１０００個以上登録されているか否か判定し（ステップＳ５）、ステップＳ５において『ＮＯ』と判定した場合には、すなわちＧＰＳ信号到来方向情報テーブルに登録されている到来方位及び到来仰角が１０００個未満であると判定した場合には、ＧＰＳ信号到来方向情報テーブルにＧＰＳ信号の到来方位及び到来仰角を１０００個以上登録する為にステップＳ１の処理に移行し、ステップＳ５において『ＹＥＳ』と判定した場合には、すなわちＧＰＳ信号到来方向情報テーブルに登録されているＧＰＳ信号の到来方位及び到来仰角が１０００個以上である場合には、ＧＰＳ信号到来方向情報テーブルに登録されている最新の１０００個を残し、最新の１０００個のデータ以外の古いデータを削除する（ステップＳ６）。
【００２０】
制御部５は、ＧＰＳ信号到来方向情報テーブルに登録されている１０００個の受信したＧＰＳ信号の到来方位及び到来仰角に基づいて到来方向及び到来仰角によって示される点を半球状にマッピングした天空マップを作成し（ステップＳ７）、この天空マップに基づいてＧＰＳ信号の到来方向及び到来仰角によって示される点がマッピングされていない、すなわち常にＧＰＳ信号が到来しない方位及び仰角を特定すると共に特定した方位及び仰角には障害物があると判断し（ステップＳ８）、障害物があると判断した方位及び仰角にヌル点が向くようにアダプティブアレイアンテナ通信部２に指向性を制御させる。
【００２１】
以上説明したように、本実施形態によれば、基地局Ａの制御部５が所定間隔でＧＰＳ信号受信部１にＧＰＳ信号を受信させ、この受信したＧＰＳ信号の到来方位及び到来仰角をＧＰＳ信号到来方向情報テーブルに登録し、ＧＰＳ信号到来方向情報テーブルに登録されている到来方位及び到来仰角に基づいて上記天空マップを作成し、この天空マップに基づいて常にＧＰＳ信号が到来しない方位及び仰角には障害物があると判断し、障害物があると判断した方位及び仰角にヌル点が向くようにアダプティブアレイアンテナ通信部２に指向性を制御させる為、障害物の反射／回折等によって発生する遅延波または、障害物が存在する方向に対する信号の出力を回避することができ、その結果通信品質の向上を図ることが出来る。
【００２２】
また、制御部５は、所定間隔でＧＰＳ信号受信部１が受信したＧＰＳ信号及びＧＰＳ衛星Ｂの軌道情報に基づいてＧＰＳ信号の到来方位及び到来仰角を算出すると共にこの到来方位及び到来仰角をＧＰＳ位置情報テーブルに登録し、この到来方位及び到来仰角に基づいて上記天空マップを作成し、この天空マップから障害物の位置を判断する為、周辺の障害物情報を予め入力する必要がなく、将来における周辺の障害物環境の変化に対して自律的に対応することが出来る。
【００２３】
以上、本発明の一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ことなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記実施形態では、ＧＰＳ信号到来方向情報テーブルに登録されている到来方位及び到来仰角のデータの中の最新の１０００個のデータを残し、この１０００個のデータに基づいて天空マップを作成したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、天空マップを作成するデータの数を１００００個または１０００００個と増やすことにより、より緻密に基地局Ａを中心とする障害物の方位及び仰角を特定することが可能となる。
【００２４】
（２）上記実施形態では、ＧＰＳ信号到来方向情報テーブルに登録された到来方位及び到来仰角のデータが１０００個以上になったタイミングで、天空マップを作成し、障害物の位置を判断したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、制御部５は、ＧＰＳ信号受信部１が所定時間連続してＧＰＳ衛星ＢからＧＰＳ信号を受信できなかった場合に、ＧＰＳ信号到来方向情報テーブルに登録されている到来方位及び到来仰角に基づいて天空マップを作成し、この天空マップから判断した障害物の存在する方位仰角へヌル点が向くようにアダプティブアレイアンテナ通信部２に指向性を更新させさせるようにしてもよい。
【００２５】
（３）上記実施形態では、ＧＰＳ衛星Ｂが出力するＧＰＳ信号のみを受信して、障害物の位置を判断したが、本発明はこれに限定されない。
特定のＧＰＳ衛星が出力するＧＰＳ信号に限定することなく、地球上空に存在する約３０基のＧＰＳ衛星の中のどのＧＰＳ衛星が出力したＧＰＳ信号であっても基地局Ａが受信することが出来れば、その受信したＧＰＳ信号に基づいて障害物の位置を判断するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る基地局Ａによって構成される無線通信システムの概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る基地局Ａの機能ブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係わる基地局Ａの動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態に係わる基地局ＡのＧＰＳ信号到来方向情報テーブルを示す模式図である。
【符号の説明】
【００２７】
Ａ…基地局、Ｂ…ＧＰＳ衛星、Ｃ…ＧＰＳ衛星軌道情報管理サーバ、Ｄ…通信ネットワーク、１…ＧＰＳ信号受信部、１ａ…ＧＰＳアンテナ、２…アダプティブアレイアンテナ通信部、２ａ…アダプティブアレイアンテナ、３…通信ネットワークＩ／Ｆ部、４…記憶部、４ａ…ＧＰＳ衛星軌道情報記憶領域、４ｂ…ＧＰＳ信号到来方向情報記憶領域、５…制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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