JP2008236325A - 移動通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来は指向性アンテナの使用時に外乱の影響などにより通信がロックオフした場合に通信回線を復帰するには、指向性アンテナを対向局方向に向かせるための指向制御が即座にできず、無指向性アンテナに切り替えた場合は、通信回線成立が難しい。
【解決手段】指向性アンテナ１６を選択して高伝送速度を実現すると共に、指向性アンテナ１６の指向方向制御に必要となる対向局位置・高度情報５を受信できるような無指向性アンテナ１７を選択する。ロックオフにより、指向性アンテナ１６の指向方向制御が不可能となった場合は、即座に送信データを自己位置・高度・姿勢情報４に変更し、かつ、無指向性アンテナ１７を選択することで、通信回線復帰が容易となり、復帰後は、従前と同じく、画像データなどの所定情報３を送信データとする通信系統は、指向性アンテナ１６を再選択することとする。これにより、安定した通信回線を実現する。
【選択図】図１

Description

本発明は移動通信装置に係り、特に指向性アンテナと無指向性アンテナを切り替えて送信と受信を行う移動通信装置に関する。

図１０は従来の移動通信装置の一例の構成図を示す。同図において、移動通信装置は制御器１と送受信機３１とからなる。送受信器３１は、指向性アンテナ１６と無指向性アンテナ１７を有している。切替スイッチ３２は、制御器１の切替制御部３３により指向性アンテナ１６と無指向性アンテナ１７を切替る機能を有している。この切替スイッチ３２は、サーキュレータ１５と各アンテナ１６，１７との間に実装されており、送信と受信の両方を同時に指向性アンテナ１６または無指向性アンテナ１７に切り替える構成である。

また、制御器１は、通信制御部２、アンテナ指向方向制御部６、デコーダ７、エンコーダ８及び切り替え制御部３３からなる。デコーダ７は送受信器３１内の受信部１１により受信された対向局３４からの信号を復号して受信情報２０を得て通信制御部２を介して出力する。エンコーダ７は、画像データなどの所定情報３、自己位置・高度・姿勢情報４、対向局位置・高度情報（初期情報）５などが通信制御部２を介して入力され、これらを所定の方式でエンコードし、得られた信号を送受信器３１内の送信部１２へ出力する。送信部１２からの送信信号はサーキュレータ１５、切替スイッチ３２、指向性アンテナ１６又は無指向性アンテナ１７を介して対向局３４へ送信される。対向局３４は移動局であってもよい。

なお、送信信号を電力増幅器で増幅し、送信切替スイッチ及びサーキュレータを経てアンテナに出力し、またアンテナから入力された受信信号はサーキュレータを経て低雑音増幅器に入力する送信系を有する局部発振部を備えた無線装置も従来知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、マクロセル基地局と移動体端末との間で、マクロセル基地局が割り当てた変復調器及び通信チャネルを用いた通信回線を設定する移動通信方式において、マクロセル基地局が、複数のアンテナのうち指定されたアンテナと、複数の変復調器のうち指定された変復調器とを切り替え接続するためのスイッチマトリクス構成によるスイッチ回路を備えた構成が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開平１０−３０３８３０号公報 特許第２７７７８６１号公報

しかしながら、図１０に示した従来の移動通信装置では、画像データなど所定情報３を伝送するために指向性アンテナ１６を使用していた場合、指向性アンテナ１６の指向方向が外乱の影響などにより対向局３４方向を向かずに通信がロックオフする可能性がある。指向性アンテナ１６を使用中にロックオフした場合に通信回線を復帰するには、再度、指向性アンテナ１６を対向局３４方向に向かせるための制御が必要であるが、対向局３４が移動する移動局の場合は、刻々と位置が変化し、即座に指向制御ができない。一方、無指向性アンテナ１７に切り替えた場合は、指向方向制御の必要がないが、アンテナゲインが低いので、大幅な到達距離不足や伝送速度低下があり、通信回線成立が難しい。

従って、従来の移動通信装置では、送信と受信の両方を指向性アンテナ１６または無指向性アンテナ１７のいずれか同種のアンテナにしか設定できず、送信または受信の伝送速度や通信距離に応じた個別の選択ができず、ロックオフしてしまう可能性があるという課題がある。また、上記の従来の移動通信装置では、ロックオフしてしまった場合、無指向性アンテナ１７での通信可能範囲でない限り、通信回線を復帰させるのは難しいという課題がある。

なお、特許文献１記載の発明は、送信波のみ送信切替スイッチとサーキュレータとを経てアンテナに出力し、受信波は切替スイッチを介することなくサーキュレータのみを介して低雑音増幅器に入力する構成であり、また、特許文献２記載の発明は、移動通信方式におけるマクロセル基地局が複数のアンテナを切り替えるスイッチ回路を備えた構成が開示されているだけであり、仮に両者を組み合わせても送信と受信を切替アンテナで切り替える移動通信装置を構成することはできない。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、指向性アンテナと無指向性アンテナを有し、送信および受信のために、それぞれを自在に切替る機能を有することで、通信距離、伝送速度に応じた通信回線を構築することが可能であり、安定した通信回線を構築し得る移動通信装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、指向性アンテナと無指向性アンテナを有し、指向性アンテナ及び無指向性アンテナを選択して送信又は受信を行う移動通信装置であって、指向性アンテナ及び無指向性アンテナの一方を送信アンテナとして使用し、かつ、他方を受信アンテナとして使用するか、又は指向性アンテナ及び無指向性アンテナの一方を送信アンテナ及び受信アンテナとして共用するアンテナ選択手段と、指向性アンテナの使用時は、その指向性アンテナの指向方向を受信信号に基づいて制御する指向方向制御手段とを有することを特徴とする。この発明では、指向性アンテナと無指向性アンテナを、送信及び受信のために、それぞれを自在に切り替えることができるため、アンテナゲインやアンテナ覆域を自在に変更することができる。

また、上記の目的を達成するため、本発明は、指向性アンテナの使用時にロックオフしたことを検出するロックオフ検出手段と、ロックオフ検出時は、指向性アンテナに替えて無指向性アンテナを使用するようにアンテナ選択手段を制御する第１のアンテナ切替制御手段と、ロックオフ検出時は、自装置がロックオフ状態にあることを示すロックオフ情報を対向局へ無指向性アンテナを使用して送信するロックオフ状態送信手段とを更に有することを特徴とする。

この発明では、指向性アンテナ使用時にロックオフを検出した時は、それまで使用していた指向性アンテナから無指向性アンテナを使用するように切り替えるため、対向局からの送信信号を受信することができる。

また、上記の目的を達成するため、本発明は、ロックオフ情報を受信したときは、送信アンテナとして用いている指向性アンテナにより送信している第１の伝送情報よりも伝送速度の遅い第２の伝送情報を切替伝送する伝送情報切替手段を有することを特徴とする。この発明では、指向性アンテナを使用して伝送していた第１の伝送情報よりも伝送速度の遅い第２の伝送情報を伝送するため、指向性アンテナに比べて低ゲインである無指向性アンテナを使用することができる。

また、上記の目的を達成するため、本発明は、自装置がロックオフ状態から復帰したことを検出する復帰検出手段と、復帰検出時は、無指向性アンテナに替えて指向性アンテナを使用するようにアンテナ選択手段を制御する第２のアンテナ切替制御手段とを更に有することを特徴とする。この発明では、ロックオフ状態から復帰した場合は、自動的に元の状態に復帰させることができる。

また、上記の目的を達成するため、本発明は、アンテナ選択手段により選択されている指向性アンテナ又は無指向性アンテナにより、自装置の存在位置を示す位置データを少なくとも含む伝送情報を生成して送信させる伝送情報生成手段を更に有することを特徴とする。この発明では、位置データを受信させることにより、対向局の指向性アンテナの指向方向制御を好適に行わせることができる。

更に、上記の目的を達成するため、本発明は、アンテナ選択手段を、第１乃至第４の端子を有し、その第１の端子が指向性アンテナに接続され、その第２の端子が無指向性アンテナに接続され、第１の端子と第３の端子間、及び第２の端子と第４の端子間を接続するストレート接続か、又は第１の端子と第４の端子間、及び第２の端子と第３の端子間を接続するクロス接続の状態とされるマトリクススイッチと、マトリクススイッチの第３及び第４の端子と、受信部の入力端及び送信部の出力端との間を切替接続する切替スイッチ手段とを有する構成としたことを特徴とする。

本発明によれば、指向性アンテナと無指向性アンテナを、送信及び受信のために、それぞれを自在に切り替えることで、アンテナゲインやアンテナ覆域を自在に変更することができるようにしたため、通信距離及び情報の伝送速度に応じた通信回線を構築することができると共に、安定した通信回線を構築できる。

また、本発明によれば、指向性アンテナ使用時にロックオフを検出した時は、無指向性アンテナを使用するように切り替えるため、対向局からの送信信号を受信することができ、また、伝送速度の遅い伝送情報に切り替えて伝送するため、通信回線復帰が容易となる。

次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に詳細に説明する。図１は本発明になる移動通信装置の一実施の形態の構成図を示す。同図に示すように、本実施の形態の移動通信装置は、制御器１と送受信器１０とから構成されている。制御器１は、通信制御部２、アンテナ指向方向制御部６、デコーダ７、エンコーダ８及び切替制御部９からなる。また、送受信器１０は、受信部１１、送信部１２、切替スイッチ１３、マトリクススイッチ１４、サーキュレータ１５、指向性アンテナ１６及び無指向性アンテナ１７からなる。指向性アンテナ１６及び無指向性アンテナ１７は、切替スイッチ１３及びマトリクススイッチ１４により切り替えられる。

制御器１の通信制御部２は、画像データなどの所定情報３、自己位置・高度・姿勢情報４、対向局位置・高度情報５を入力として受け、画像データなどの所定情報３、自己位置・高度・姿勢情報４をエンコーダ８に供給する。エンコーダ８は入力された画像データなどの所定情報３、自己位置・高度・姿勢情報４を所定の方式で送信データ１８としてフォーマット化し、送受信器１０内の送信部１２へ出力する。

送信部１２では、入力された送信データ１８の変調と所定周波数へのコンバート処理を行って送信信号を生成する。この送信信号は、切替スイッチ１３、マトリクススイッチ１４、サーキュレータ１５をそれぞれ介して、指向性アンテナ１６または無指向性アンテナ１７にて対向局２１へ送信される。指向性アンテナ１６は、特定方向に高ゲインの指向性を有するアンテナであり、制御器１のアンテナ指向方向制御部６により指向方向を制御される。アンテナ指向方向制御部６は、通信初期は通信制御部２経由で入力される対向局位置・高度初期情報５に基づき制御を開始し、対向局２１との通信回線成立後は、受信データ１９に含まれる対向局位置・高度情報による制御とする。

無指向性アンテナ１７は、全周方向へ均一のゲインを有するアンテナであり、指向方向制御を不要とする。ただし、指向性アンテナ１６に比べて低ゲインである。指向性アンテナ１６と無指向性アンテナ１７の選択には、切替スイッチ１３とマトリクススイッチ１４を配置する。これらのスイッチ１３及び１４は、制御器１の切替制御部９の指令に基づき、接続先を互いに独立して切り替える。切替スイッチ１３は、マトリクススイッチ１４側とサーキュレータ１５側を切り替える。サーキュレータ１５は送受信を同一のアンテナで行う機能を有す。マトリクススイッチ１４は、指向性アンテナ１６と無指向性アンテナ１７を切替スイッチ１３側またはサーキュレータ１５側を選択することが可能となっている。

送受信器１０内の受信部１１は、指向性アンテナ１６または無指向性アンテナ１７にて受信した対向局２１からの電波の受信信号をサーキュレータ１５を介して供給されて所定の周波数にダウンコンバートした後復調して受信データ１９を生成して出力する。制御器１内のデコーダ７では、受信部１１から供給される受信データ１９のロックオン判定を行い、ロックオン状態において、受信情報２０を出力する。

次に、図２〜図５と共に本実施の形態のスイッチの切替動作について詳細に説明する。切替スイッチ１３及びマトリクススイッチ１４は、制御器１の切替制御部９の指令に基づき、接続先を切替る。その切替モードは図２〜図５に示す４通りがある。なお、図２〜図５中、図１と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。

図２は、切替スイッチ１３をサーキュレータ１５側、マトリクススイッチ１４をストレート接続とすることで、送信、受信とも指向性アンテナ１６を選択する第１の切替モードを示す。図３は、切替スイッチ１３をサーキュレータ１５側、マトリクススイッチ１４をクロス接続することで、送信、受信とも無指向性アンテナ１７を選択する第２の切替モードを示す。

図４は、切替スイッチ１３をマトリクススイッチ１４側、マトリクススイッチ１４をストレート接続とすることで、送信を無指向性アンテナ１７、受信を指向性アンテナ１６とする第３の切替モードを示す。図５は、切替スイッチ１３をマトリクススイッチ１４側、マトリクススイッチ１４をクロス接続とすることで、送信を指向性アンテナ１６、受信を無指向性アンテナ１７とする第４の切替モードを示す。

図１に戻って説明する。通信制御部２は、送信する情報を選択し、画像データなどの所定情報３に自己位置・高度・姿勢情報４を加えて高速の伝送速度となる送信データや、自己位置・高度・姿勢情報４のみの低速の伝送速度となる送信データを作ることができ、デコーダ７のロックオン情報などにより切り替わるようなプログラムにより動作する。

ここで、送信出力Ｐ、アンテナゲインＧ、伝送距離Ｄ、伝送速度Ｒには以下の関係がある。

Ｐ・Ｇ∝Ｄ^２・Ｒ
送信出力Ｐが一定の場合、ある伝送距離Ｄにおいて指向性アンテナ１６での通信回線が成立している場合、指向性アンテナ１６は高ゲインなので高伝送速度での通信ができるが、指向性アンテナ１６はアンテナ覆域が狭いので、常に対向局２１の位置を把握しながらアンテナ指向方向を制御する必要がある。一方、無指向性アンテナ１７では、低ゲインなので低伝送速度であるが、アンテナ覆域が全周なので、アンテナ指向方向制御が不要である。

そこで、本実施の形態では、これを利用し、所定の伝送距離Ｄでの通信を行う場合に、画像データなどの所定情報３を送信データとする通信系統は、指向性アンテナ１６を選択し、高伝送速度を実現する。他方の系統は、指向性アンテナ１６の指向方向制御に必要となる対向局位置・高度情報５を受信できるような無指向性アンテナ１７を選択できることを可能とする。加えて、万一、画像データなどの所定情報３の通信系統がロックオフし、指向性アンテナ１６の指向方向制御が不可能となった場合は、即座に送信データを自己位置・高度・姿勢情報４に変更し、かつ、無指向性アンテナ１７を選択することで、通信回線復帰が容易となり、復帰後は、従前と同じく、画像データなどの所定情報３を送信データとする通信系統は、指向性アンテナ１６を再選択することとする。

このように、本実施の形態では、指向性アンテナ１６と無指向性アンテナ１７とを有し、送信及び受信のために、それぞれを自在に切り替える機能を有することで、通信距離、伝送速度に応じた通信回線を構築することができ、安定した通信回線を提供することができる。

次に、本発明の実施例１について図面と共に説明する。図６は本発明になる移動通信装置の実施例１を備えた移動通信システムのブロック図を示す。本実施例の移動通信システムは、本発明の移動通信装置である移動体４１及び５１と、固定局７１とからなり、移動体４１のカメラ４２で撮影した画像を移動体５１によって中継して固定局７１へ伝送するシステムである。移動体４１と移動体５１とは互いに伝送距離Ｄ１離れている。

移動体４１は、カメラ４２、カメラ指向方向制御器４３、制御器４４、送受信器４５、ＧＰＳ受信機４８、高度計４９、ＩＮＳ端末５０を有する。送受信器４５は、指向性アンテナ４６と無指向性アンテナ４７を有する。ＧＰＳ受信機４８は、全地球測位システム（ＧＰＳ：global positioning System)の一部を構成しており、人工衛星であるＧＰＳ衛星から送信されたＧＰＳ信号を受信して自装置の位置情報を取得する。ＩＮＳ端末５０は、航空機の慣性航法を制御する慣性ナビゲーションシステム（ＩＮＳ:Inertia Navigation System）における端末であり、機体のピッチ角、ヨー角、ロール角及びそれぞれの角速度の姿勢データを公知の方法で計測し出力することができる。

移動体５１は、制御器５２、送受信器５３、制御器５６、送受信器５７、ＧＰＳ受信機６０、高度計６１、ＩＮＳ端末６２を有する。送受信器５３は、指向性アンテナ５４と無指向性アンテナ５５とを有する。送受信器５７は、指向性アンテナ５８と無指向性アンテナ５９とを有する。ＧＰＳ受信機６０は、ＧＰＳ受信機４８と同様に、ＧＰＳ衛星から送信されたＧＰＳ信号を受信して自装置の位置情報を取得する。ＩＮＳ端末６２は、ＩＮＳ端末５０と同様に、ＩＮＳネットに接続する通信端末である。

固定局７１は制御器７２及び送受信器７３を有し、送受信器７３には、指向性アンテナ７４と無指向性アンテナ７５とが設けられている。固定局７１の送受信器７３と移動体５１の送受信器５７とは、アップリンク８１とダウンリンク８２により通信を行う。移動体４１の送受信器４５と移動体５１の送受信器５３とは、アップリンク８３とダウンリンク８４により通信を行う。

アップリンク８１の伝送情報は、固定局７１から移動体５１への撮影指示情報７６であり、データ容量は数十ｋｂｐｓ程度の低速である。また、アップリンク８３の伝送情報は、移動体５１から移動体４１への撮影指示情報７６と移動体５１の位置・高度などの情報であり、データ容量は数十ｋｂｐｓの低速である。ここでの撮影指示情報７６は、固定局７１からの情報を中継したものである。

ダウンリンク８４の伝送情報は、移動体４１から移動体５１への画像情報４０と移動体４１の位置・高度などの情報であり、データ容量は数Ｍｂｐｓの高速である。また、ダウンリンク８２の伝送情報は、移動体５１から固定局７１への画像情報４０と、移動体４１及び移動体５１の位置・高度などの情報であり、データ容量は数Ｍｂｐｓの高速である。ここでの画像情報４０と移動体４１の位置・高度などの情報は、移動体４１から受信した情報を中継したものである。

移動体４１は送受信器４５により指向性アンテナ４６と無指向性アンテナ４７のどちらか一方を選択可能であり、指向性アンテナ４６を選択する場合は、制御器４４により、アップリンク８３の伝送情報に含まれる移動体５１の位置情報に基づき、ＧＰＳ受信機４８からの位置データと高度計４９からの高度データとＩＮＳ端末５０からの姿勢データとを使用しながら、移動体５１方向に指向性アンテナ４６の指向方向を制御することで、アップリンク８３とダウンリンク８４の送受信を可能としている。

また、移動体４１は、アップリンク８３の伝送情報に含まれる撮影指示情報７６に基づき、ＧＰＳ受信機４８からの位置データと高度計４９からの高度データとＩＮＳ端末５０からの姿勢データとを使用しながら、カメラ指向方向制御器４３にてカメラ４２の指向方向を制御して、カメラ４２にて画像を取得する。更に、移動体４１は、送受信器４５にて、カメラ４２で取得された画像情報４０と、ＧＰＳ受信機４８からの移動体４１の位置データと、高度計４９からの高度データなどを合わせて、ダウンリンク８４で移動体５１へ送信する。

移動体５１は２系統の通信を行う。すなわち、移動体５１は、送受信器５３にて移動体４１との通信を行うと共に、送受信器５７にて固定局７１との通信を行う。移動体５１は送受信器５３により指向性アンテナ５４と無指向性アンテナ５５のいずれか一方を選択可能であり、指向性アンテナ５４を選択する場合は、制御器５２により、ダウンリンク８４の伝送情報に含まれる移動体４１の位置情報に基づき、ＧＰＳ受信機６０からの移動体５１の位置データと高度計６１からの移動体５１の高度データとＩＮＳ端末６２からの移動体５１の姿勢データとを使用しながら移動体４１方向に指向性アンテナ５４の指向方向を制御することで、アップリンク８３とダウンリンク８４の送受信を可能としている。

また、移動体５１は送受信器５７により指向性アンテナ５８と無指向性アンテナ５９のいずれか一方を選択可能であり、指向性アンテナ５８を選択する場合は、制御器５６により、既知の固定局７１の位置情報に基づき、ＧＰＳ受信機６０からの移動体５１の位置データと高度計６１からの移動体５１の高度データとＩＮＳ端末６２からの移動体５１の姿勢データとを使用しながら固定局７１方向に指向性アンテナ５８の指向方向を制御することで、アップリンク８１とダウンリンク８２の送受信を可能としている。

また、移動体５１は、アップリンク８１の伝送情報に含まれる撮影指示情報７６を受信し、送受信器５３にて、撮影指示情報７６と、移動体５１の位置データ、高度データなどを合わせて、アップリンク８３として、指向性アンテナ５４を使用して移動体４１へ送信する。加えて、ダウンリンク８４の信号に含まれる撮影画像情報４０と移動体４１の位置データ、高度データなどを受信し、送受信器５７にて、撮影画像情報４０と移動体４１の位置データ、高度データなどと移動体５１の位置データと高度データなどを合わせて、指向性アンテナ５８を使用してダウンリンク８２として固定局７１へ送信する。

固定局７１では、送受信器７３にて移動体５１との通信を行う。固定局７１は送受信器７３により指向性アンテナ７４と無指向性アンテナ７５のいずれか一方を選択可能であり、指向性アンテナ７４を選択する場合は、制御器７２によりダウンリンク８２の伝送情報に含まれる移動体５１の位置情報に基づき、既知の固定局７１位置データを使用しながら移動体５１方向に指向性アンテナ７４の指向方向を制御することで、アップリンク８１とダウンリンク８２の送受信を可能としている。また、固定局７１では、撮影指示情報７６をアップリンク８１にて移動体５１へ送信すると共に、ダウンリンク８２にて、撮影画像情報４０、移動体４１および移動体５１の位置データ、高度データなどの情報を取得する。

次に、本実施例の動作について詳細に説明する。前述したように、送受信器の送信出力をＰ、アンテナゲインをＧ、伝送距離をＤ、伝送速度をＲとしたとき、これらの間には以下の関係がある。

Ｐ・Ｇ∝Ｄ^２・Ｒ （１）
従って、例えば、送信出力Ｐと伝送距離Ｄとが一定の場合、アンテナゲインＧを１０００倍にすることで、伝送速度Ｒを１０００倍にすることができる。一方、送信出力Ｐと伝送速度Ｒとが一定の場合、アンテナゲインＧを１０００倍にすることで、伝送距離Ｄは３３倍にすることができる。

この実施例においては、送受信器４５、送受信器５３の送信出力をＰ＝１０Ｗとする。制御器４４は、送信データとして、高伝送速度の画像情報＋移動体１位置・高度情報Ｒ１、中伝送速度の移動体１位置・高度情報Ｒ２、低伝送速度の移動体１位置・高度情報Ｒ３を選択することができる。ここで、画像情報＋移動体１位置・高度情報Ｒ１の伝送速度ｒ１を５０Ｍｂｐｓ、移動体１位置・高度情報Ｒ２の伝送速度ｒ２を５０ｋｂｐｓ、低伝送速度の移動体１位置・高度情報Ｒ３の伝送速度ｒ３を５０ｂｐｓとする。従って、伝送速度比ｒ１／ｒ２は１０００倍であり、伝送速度比ｒ２／ｒ３は１０００倍である。

一方、制御器５２は、送信データとして、中伝送速度の撮影指示情報＋移動体２位置・高度情報Ｒ４、低伝送速度の移動体２位置・高度情報Ｒ５を選択することができる。ここで、撮影指示情報＋移動体２位置・高度情報Ｒ４の伝送速度ｒ４を５０ｋｂｐｓ、低伝送速度の移動体２位置・高度情報Ｒ５の伝送速度ｒ５を５０ｂｐｓとする。更に、指向性アンテナ４６と指向性アンテナ５４のアンテナゲインはそれぞれ３０ｄＢｉ、無指向性アンテナ４７と無指向性アンテナ５５のアンテナゲインはそれぞれ０ｄＢｉとする。従って、指向性アンテナ４６，５４と無指向性アンテナ４７，５５のアンテナゲイン比は１０００倍となる。

このとき、移動体４１と移動体５１との間の伝送距離Ｄ１を１０ｋｍとして、指向性アンテナ４６と指向性アンテナ５４によりダウンリンク８４にて、画像情報＋移動体１位置・高度情報Ｒ１の通信回線が成立していたときに、同じ伝送距離Ｄ１で同時にアップリンク８３として撮影指示情報＋移動体２位置・高度情報Ｒ４の通信回線を成立するには、伝送速度比ｒ４／ｒ１が１／１０００であるので、（１）式よりアンテナゲインＧを１／１０００とすることができるので、アップリンク８３では無指向性アンテナ５５による送信を選択することができる。

この場合、移動体４１から移動体５１へのダウンリンク８４にて高伝送速度の画像情報＋移動体１位置・高度情報Ｒ１を伝送し、移動体５１から移動体４１へのアップリンク８３にて中伝送速度の撮影指示情報＋移動体２位置・高度情報Ｒ４を伝送するには、図７に示すように、移動体４１では切替スイッチ８５をサーキュレータ８７側とし、マトリクススイッチ８６をストレート接続とすることでアップリンク８３及びダウンリンク８４の送受信共に指向性アンテナ４５を選択することができる。一方、移動体５１では図７に示すように、切替スイッチ８８をマトリクススイッチ８９側とし、マトリクススイッチ８９をストレート接続とすることで、アップリンク８３の送信時は無指向性アンテナ５５を選択し、かつ、ダウンリンク８４の受信時は指向性アンテナ５４を選択することができる。

また、ダウンリンク８４にて画像情報＋移動体１位置・高度情報Ｒ１を伝送するが、アップリンク８３を低伝送速度の移動体２位置・高度情報Ｒ５の通信回線とする場合は、伝送速度比ｒ５／ｒ１は１／百万（＝５０ｂｐｓ／５０Ｍｂｐｓ）となるので、（１）式よりアンテナゲインＧを１／百万とすることができるので、無指向性アンテナ４７による受信を選択することができる。

この場合、図８に示すように、移動体４１では切替スイッチ８５をマトリクススイッチ８６側とし、マトリクススイッチ８６をクロス接続とすることで、図７と同様にダウンリンク８４の送信時では指向性アンテナ４６を使用するが、アップリンク８３の受信時は無指向性アンテナ４７を選択することができる。また、移動体５１では図８に示すように、切替スイッチ８８をマトリクススイッチ８９側とし、マトリクススイッチ８９をストレート接続とすることで、アップリンク８３の送信時は無指向性アンテナ５５を選択し、かつ、ダウンリンク８４の受信時は指向性アンテナ５４を選択することができる。

このように構成することが自在な本実施例の移動通信装置では、アップリンク８３においては全周方向が覆域となる無指向性アンテナ４７、５５を使用することができるので、ロックオフすることが少ない通信回線とすることができる。

例えば、図７の状態での通信中において、ダウンリンク８４では、指向性アンテナ４６、５４同士で通信を行っているので、何らかの原因でアンテナ指向方向制御が正しく行えずにロックオフすることがある。その場合は、ダウンリンク８４にて高伝送速度の画像情報＋移動体１位置・高度情報Ｒ１を受信している移動体５１の送受信器５３内の受信部にてロックオフを認識し、制御器５２がロックオフしていることを示すロックオフ情報をアップリンク８３の中の情報に含めて伝送することで、移動体４１の制御器４４にロックオフ状態であることを認識させる。また、これと同時に、移動体５１はダウンリンク８４がロックオフ状態では、移動体４１からの画像情報＋移動体１位置・高度情報Ｒ１を受信することができないため、指向性アンテナ５４の指向方向を定めることができないため、無指向性アンテナ５５による受信に切り替える。

一方、アップリンク８３でロックオフ情報を受信してロックオフ状態を認識した移動体４１の制御器４４は、アップリンク８３は通じており、移動体５１の位置を認識することができるので、指向性アンテナ４６の指向方向を移動体５１方向へ指向させる。また、図９に示すように、移動体４１では制御器４４が、ダウンリンク８４で送信する情報を中伝送速度の移動体１位置・高度情報Ｒ２に切り替えることで、図７の状態と比べ、伝送速度比ｒ１／ｒ２が１／１０００となるので、移動体５１が無指向性アンテナ５５に切り替えることで通信回線が成立する。

この場合、図９に示すように、移動体４１では切替スイッチ８５をサーキュレータ８７側とし、マトリクススイッチ８６をストレート接続とすることで、アップリンク８３の受信時及びダウンリンク８４の送信時はいずれも指向性アンテナ４６を選択した図７と同じ状態であるが、移動体５１では、図９に示すように、切替スイッチ８８をサーキュレータ９０側とし、マトリクススイッチ８９をクロス接続とすることで、アップリンク８３とダウンリンク８４のいずれも無指向性アンテナ５５を選択するように切り替える。

図９の状態でダウンリンク８４が回復したことを制御器５２が認識すると、制御器５２がダウンリンクが回復したことを示す情報をアップリンク８３の中の情報に含めて伝送することで、移動体４１の制御器４４にダウンリンク８４が回復したことを認識させる。また、制御器５２はダウンリンク８４の受信アンテナを無指向性アンテナ５５から指向性アンテナ５４に切り替える。一方、制御器４４は指向性アンテナ４６の指向方向を指向性アンテナ５４方向へ志向させる。これにより、図７の元の状態に復帰する。

なお、図７では、中伝送速度の撮影指示情報＋移動体２位置・高度情報Ｒ４を伝送するアップリンク８３では、送信側が無指向性アンテナ５５、受信側が指向性アンテナ４６を使用しているが、これに限らず、送信側が指向性アンテナ５４、受信側が無指向性アンテナ４７を使用してもよいし、送信側が指向性アンテナ５４、受信側が指向性アンテナ４６を使用してもよい。ただし、送受信共に指向性アンテナを使用すると、指向性アンテナのアンテナ覆域が狭いため、アンテナ指向方向制御が必要であり、何らかの原因でアンテナ指向制御が正しくできなかった場合に、ロックオフとなる可能性がある。従って、覆域限界によるロックオフの危険性を軽減するには、無指向性アンテナを送信側と受信側の一方で選択することが望ましい。

なお、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、例えば伝送速度及び伝送する情報の種類及び数は以上の実施の形態以外の伝送速度及び伝送の種類及び数も可能であることは勿論である。

本発明の移動通信装置の一実施の形態の構成図である。 本発明のスイッチ切替動作を説明する図（その１）である。 本発明のスイッチ切替動作を説明する図（その２）である。 本発明のスイッチ切替動作を説明する図（その３）である。 本発明のスイッチ切替動作を説明する図（その４）である。 本発明の移動通信装置の実施例１を備えた移動通信システムのブロック図である。 図６の移動通信システムにおけるスイッチ切替動作を説明する図（その１）である。 図６の移動通信システムにおけるスイッチ切替動作を説明する図（その２）である。 図６の移動通信システムにおけるスイッチ切替動作を説明する図（その３）である。 従来の移動通信装置の一例の構成図である。

符号の説明

１、４４、５２、５６、７２ 制御器
２ 通信制御部
３ 画像データなどの所定情報
４ 自己位置・高度・姿勢情報
５ 対向局位置・高度情報
６ アンテナ指向方向制御部
７ デコーダ
８ エンコーダ
９ 切替制御部
１０、３１、４５、５３、５７、７３ 送受信器
１１ 受信部
１２ 送信部
１３、３２、８５、８８ 切替スイッチ
１４、８６、８９ マトリクススイッチ
１５、８７、９０ サーキュレータ
１６、４６、５４、５８、７４ 指向性アンテナ
１７、４７、５５、５９、７５ 無指向性アンテナ
１８ 送信データ
１９ 受信データ
２０ 受信情報
２１、３４ 対向局
４８、６０ ＧＰＳ受信機
４９、６１ 高度計
５０、６２ ＩＮＳ端末
４０ 画像情報
４２ カメラ
４３ カメラ指向方向制御器
４１、５１ 移動体
７１ 固定局
７６ 撮影指示情報
７７ 画像情報
８１、８３ アップリンク
８２、８４ ダウンリンク

Claims (6)

1. 指向性アンテナと無指向性アンテナを有し、前記指向性アンテナ及び無指向性アンテナを選択して送信又は受信を行う移動通信装置であって、
   前記指向性アンテナ及び前記無指向性アンテナの一方を送信アンテナとして使用し、かつ、他方を受信アンテナとして使用するか、又は前記指向性アンテナ及び前記無指向性アンテナの一方を送信アンテナ及び受信アンテナとして共用するアンテナ選択手段と、
   前記指向性アンテナの使用時は、その指向性アンテナの指向方向を受信信号に基づいて制御する指向方向制御手段と
   を有することを特徴とする移動通信装置。
2. 前記指向性アンテナの使用時にロックオフしたことを検出するロックオフ検出手段と、
   前記ロックオフ検出時は、前記指向性アンテナに替えて前記無指向性アンテナを使用するように前記アンテナ選択手段を制御する第１のアンテナ切替制御手段と、
   前記ロックオフ検出時は、自装置がロックオフ状態にあることを示すロックオフ情報を対向局へ前記無指向性アンテナを使用して送信するロックオフ状態送信手段と
   を更に有することを特徴とする請求項１記載の移動通信装置。
3. 前記ロックオフ情報を受信したときは、送信アンテナとして用いている前記指向性アンテナにより送信している第１の伝送情報よりも伝送速度の遅い第２の伝送情報を切替伝送する伝送情報切替手段を有することを特徴とする請求項２記載の移動通信装置。
4. 自装置が前記ロックオフ状態から復帰したことを検出する復帰検出手段と、
   復帰検出時は、前記無指向性アンテナに替えて前記指向性アンテナを使用するように前記アンテナ選択手段を制御する第２のアンテナ切替制御手段と
   を更に有することを特徴とする請求項２記載の移動通信装置。
5. 前記アンテナ選択手段により選択されている前記指向性アンテナ又は前記無指向性アンテナにより、自装置の存在位置を示す位置データを少なくとも含む伝送情報を生成して送信させる伝送情報生成手段を更に有することを特徴とする請求項１記載の移動通信装置。
6. 前記アンテナ選択手段は、
   第１乃至第４の端子を有し、その第１の端子が前記指向性アンテナに接続され、その第２の端子が前記無指向性アンテナに接続され、前記第１の端子と前記第３の端子間、及び前記第２の端子と前記第４の端子間を接続するストレート接続か、又は前記第１の端子と前記第４の端子間、及び前記第２の端子と前記第３の端子間を接続するクロス接続の状態とされるマトリクススイッチと、
   前記マトリクススイッチの前記第３及び第４の端子と、受信部の入力端及び送信部の出力端との間を切替接続する切替スイッチ手段と
   を有することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の移動通信装置。

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