JP2020028015A - 通信装置、プログラム及び通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】２８ＧＨｚ帯のような高い周波数帯の仕様によるサービスエリアの縮小を軽減可能な技術を提供することが望ましい。【解決手段】アレイアンテナと、アレイアンテナのビームパターンを制御する第１のビームフォーミング部と、第１のビームフォーミング部によって制御されたビームパターンによって第１の無線基地局からの制御信号のデコードが可能な場合に、制御信号に基づいて、第１の無線基地局からの複数の受信パスから、第１の無線基地局からの電波の到来方向を推定し、推定結果に従ってアレイアンテナのビームパターンを制御する第２のビームフォーミング部と、第２のビームフォーミング部によりビームパターンが制御されたアレイアンテナを介して第１の無線基地局と通信する第１通信部とを備える通信装置を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、通信装置、プログラム及び通信システムに関する。

第５世代移動通信（５Ｇ）において、２８ＧＨｚ帯などの周波数帯を使用した通信が検討されている（例えば、特許文献１参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開２０１８−０３３１２１号公報

５Ｇによりさらなる通信速度の向上、低遅延時間などが実現され新たなサービスの展開が可能となる。しかしより高い周波数、例えば２８ＧＨｚ帯の使用により伝搬損失、屋内への浸透損失が増加するのみならず回折などによる見通し外への通信が困難になる。特に端末からの上り信号は電力も小さいためサービスエリアの拡大にあたっての問題となる。２８ＧＨｚ帯のような高い周波数帯の仕様によるサービスエリアの縮小を軽減可能な技術を提供することが望ましい。

本発明の第１の態様によれば、通信装置が提供される。通信装置は、アレイアンテナを備えてよい。通信装置は、アレイアンテナのビームパターンを制御する第１のビームフォーミング部を備えてよい。通信装置は、第１のビームフォーミング部によって制御されたビームパターンによって第１の無線基地局からの制御信号のデコードが可能な場合に、制御信号に基づいて、第１の無線基地局からの複数の受信パスから、第１の無線基地局からの電波の到来方向を推定し、推定結果に従ってアレイアンテナのビームパターンを制御する第２のビームフォーミング部を備えてよい。通信装置は、第２のビームフォーミング部によりビームパターンが制御されたアレイアンテナを介して第１の無線基地局と通信する第１通信部を備えてよい。

上記第１のビームフォーミング部は、予め設定された複数のビームパターンを順次自律的に切り替えて、上記第１の無線基地局からの上記制御信号のデコードが可能なビームパターンを決定して使用するよう上記アレイアンテナのビームパターンを制御してよい。上記第１のビームフォーミング部は、上記第２のビームフォーミング部によりビームパターンが制御された上記アレイアンテナを介して上記第１通信部が上記第１の無線基地局との通信を開始した後、上記第１の無線基地局からの制御信号のデコードができなくなった場合に、上記アレイアンテナのビームパターンの制御を自律的に再開してよい。上記通信装置は、上記第２のビームフォーミング部によりビームパターンが制御された上記アレイアンテナを介して上記第１通信部が上記第１の無線基地局との通信を開始した後、上記第１の無線基地局からの電波受信強度が予め定められた閾値よりも低くなった場合、上記電波受信強度が上記予め定められた閾値よりも低い状態の経過時間を計測するタイマを備えてよく、上記第１のビームフォーミング部は、上記タイマにより計測されている上記経過時間が予め定められた時間を超えた場合に、上記アレイアンテナのビームパターンの制御を自律的に再開してよい。上記第１のビームフォーミング部は、上記タイマにより計測されている上記経過時間が上記予め定められた時間を超える前に上記電波受信強度が上記予め定められた閾値よりも高くなった場合、上記アレイアンテナのビームパターンの制御を再開しなくてよい。上記通信装置は、予め定められた期間内に、上記経過時間が上記予め定められた時間を超える前に上記電波受信強度が上記予め定められた閾値よりも高くなった回数を計数する計数部を備えてよく、上記第１のビームフォーミング部は、上記計数部によって計数された上記回数が予め定められた回数に達した場合に、上記アレイアンテナのビームパターンの制御を自律的に再開してよい。上記通信装置は、上記アレイアンテナと、上記第１のビームフォーミング部と、上記第２のビームフォーミング部とを有するアンテナユニットと、上記第１通信部と、上記アンテナユニットに電源を供給する電源供給部とを有する制御ユニットとを備えてよい。上記アンテナユニットと上記制御ユニットとは無線接続されてよく、上記第１通信部は、無線接続された上記アンテナユニットの上記アレイアンテナを介して上記第１の無線基地局と通信してよい。上記電源供給部は、上記アンテナユニットに無線給電してよい。上記制御ユニットは、上記第１の無線基地局とは異なる第２の無線基地局と通信するアンテナを介して、上記第２の無線基地局と通信する第２通信部を有してよく、上記第１通信部は、下り方向の通信を実行してよく、上記第２通信部は、上り方向の通信を実行してよい。上記第２の無線基地局は、ＬＴＥ無線基地局であってよい。アクセスポイントとして通信端末と無線通信する第３通信部を備えてよい。上記第１の無線基地局は、ミリ波を用いて無線通信を実行するミリ波無線基地局であってよい。上記第１の無線基地局は、５Ｇ無線基地局であってよい。

本発明の第２の態様によれば、コンピュータを、上記通信装置として機能させるためのプログラムが提供される。

本発明の第３の態様によれば、上記通信装置と、上記第１の無線基地局とを備える通信システムが提供される。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

通信装置１００の設置環境の一例を概略的に示す。 通信装置１００による処理の流れの一例を概略的に示す。 通信装置１００の通信環境の一例を概略的に示す。 通信装置１００による処理の流れの一例を概略的に示す。 通信装置１００の機能構成の一例を概略的に示す。 制御ユニット１２０及びアンテナユニット２００の環境の一例を概略的に示す。 通信装置１００の機能構成の一例を概略的に示す。 通信装置１００として機能するコンピュータ９００のハードウェア構成の一例を概略的に示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、通信装置１００の設置環境の一例を概略的に示す。通信装置１００は、例えば屋内に設置される。図１では、通信装置１００が住宅１０の中に設置された場合を例示している。通信装置１００が配置されるのは、住宅１０に限らず、オフィスなどであってもよく、窓及び壁などによって囲まれた任意の空間内であってよい。

通信装置１００は、アレイアンテナ１１０を備える。通信装置１００は、アレイアンテナ１１０によって、無線基地局２０と通信する。無線基地局２０は、ミリ波を用いて無線通信を実行するミリ波無線基地局であってよい。無線基地局２０は、５Ｇに準拠する５Ｇ無線基地局であってよい。無線基地局２０は、例えば、２８ＧＨｚ帯などの高周波数帯域を用いて無線通信を実行する。

通信装置１００は、無線基地局２０と通信することにより、例えば、５Ｇの端末として動作する。また、通信装置１００は、５Ｇの端末として動作するとともに、ＵＥ（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）リレーなどの技術によりその信号を中継し、住宅１０内の他の端末への５Ｇ、ＷｉＦｉ（登録商標）（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｆｉｄｅｌｉｔｙ）などのアクセスポイントとして動作することにより、屋内でのサービスを５Ｇ対応にすることを可能とする。これによって、より高度のサービスを提供可能である。

例えば、５Ｇに対応した屋内用の通信装置１００（ＵＥリレー機能を有するものを含む）に、高利得のアレイアンテナ１１０を組み合わせることによって、窓ガラスによる伝播損失を補い、５Ｇ通信を屋内でのサービスのための通信として使用可能とし、広い範囲のサービスとして供給することが可能となる。

ここで、伝播損失を補うために必要となる高利得のアレイアンテナ１１０の使用に伴いビームパターンは細くなる。しかし、屋内での固定設置であり、通常は無線基地局２０の方向に向け、反射及び回折などを考慮した適切なビームパターンを使用すれば良い。しかし、ケースによっては無線基地局２０の送信ビームとのミスアライメントが発生し、制御信号の受信が困難な場合が発生する。従って通信装置１００側のアレイアンテナ１１０のビームパターンの変更が必要となるが、無線基地局２０と通信装置１００との間の通信が確立されていないため、通信装置１００側のアレイアンテナ１１０のビームパターンの自律的な制御が必要となる場合がある。

本実施形態に係る通信装置１００は、初期設定時など、無線基地局２０との間の通信が確立されていない状態において、無線基地局２０からの制御信号をデコード可能とすべく、アレイアンテナ１１０のビームパターンを制御し、アレイアンテナ１１０のビーム１１２の指向性を調整する。例えば、通信装置１００は、予め設定された複数のビームパターンを順次自律的に切り替えて、無線基地局２０からの制御信号をデコード可能なビームパターンを決定する。制御信号の受信が可能であれば、受信信号のデコードが出来、アレイアンテナ１１０により到来角の推定が可能となり、より最適な通信装置１００のアレイアンテナ１１０のビームパターンの形成が可能となる。

高利得のアンテナとして、パラボラのような大きなアンテナを使用せずにデジタル処理又はアナログ走査によるビームフォーミングを行うアンテナを用いることで、通信装置１００の大きさを小型化することができる。また、特殊なプロトコルを用いず制御可能であり、無線基地局２０側の変更は不要である。

通信装置１００は、住宅１０の窓際に設置されることが望ましい。アレイアンテナ１１０は、窓１２に取り付け可能であってもよい。アレイアンテナ１１０は、例えば、窓１２に貼り付けられる。

なお、本実施形態に係る通信装置１００は、無線基地局３０とも無線通信可能であってよい。無線基地局３０は、無線基地局２０が使用する周波数帯域よりも低い周波数帯域を使用する。無線基地局３０は、例えば、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）に準拠するＬＴＥ無線基地局、及び第４世代移動通信（４Ｇ）に準拠する４Ｇ無線基地局などである。通信装置１００は、例えば、無線基地局２０との通信をデータの下り方向のみに使用し、無線基地局３０との通信をデータの上り方向に使用してよい。なお、通信装置１００は、無線基地局３０と無線通信する機能を有さなくてもよい。

図２は、通信装置１００による処理の流れの一例を概略的に示す。ここでは、通信装置１００の初期設定時における通信装置１００による処理の流れを説明する。通信装置１００は、例えば、通信装置１００の所有者によって、住宅１０の窓際などに設置された後、図２に示す初期設定処理を実行する。図に示す各処理は、通信装置１００が備える制御部が主体となって実行される。

ステップ（ステップをＳと省略して記載する場合がある。）１０２では、予め設定された複数のビームパターンから一のビームパターンを読み出す。当該複数のビームパターンは、例えば、通信装置１００の製品出荷前に通信装置１００に格納される。また、当該複数のビームパターンは、通信装置１００の製品出荷後に通信装置１００に格納されてもよい。

Ｓ１０４では、Ｓ１０２において読み出したビームパターンを、アレイアンテナ１１０に設定する。Ｓ１０６では、無線基地局２０からの制御信号のデコードが可能か否かを判定する。可能と判定した場合、Ｓ１１２に進み、可能でないと判定した場合、Ｓ１０８に進む。

Ｓ１０８では、未処理のビームパターンが有るか否かを判定する。有ると判定した場合、Ｓ１０２に戻り、無いと判定した場合、Ｓ１１０に進む。Ｓ１１０では、通知データを出力する。通信装置１００は、例えば、通信装置１００の設置場所を変更することを要求する通知データを出力する。通信装置１００は、ディスプレイを有する場合は、通知データを表示出力してよい。また、通信装置１００は、スピーカを有する場合は、通知データを音声出力してよい。また、通信装置１００は、住宅１０内に位置する、住宅１０の住民のスマートフォンなどの通信端末に対して通知データを送信してもよい。

Ｓ１１２では、無線基地局２０からの制御信号に基づいて、無線基地局２０からの複数の受信パスから、無線基地局２０からの電波の到来方向を推定する。Ｓ１１４では、Ｓ１１２における推定結果に従って、アレイアンテナ１１０のビームパターンを設定する。そして、処理を終了する。

通信装置１００が上述した処理を実行することによって、これまでは、セルラー通信には向いていないと考えられていたミリ波を、これまでのセルラー通信と同じように活用することができる。特に、高さの低いところに設置するスモールセルを用いることなく、マクロセル基地局でもセルラーネットワークを構築することが可能となる。

図３は、通信装置１００の通信環境の一例を概略的に示す。図３は、図２に示す処理を実行することによって初期設定が完了した通信装置１００が無線基地局２０と通信している間に、アレイアンテナ１１０と無線基地局２０との間を車両５０が走行している状況を例示している。

アレイアンテナ１１０と無線基地局２０との間を車両５０が走行している間は、ビーム１１２が遮られる。この間、通信装置１００による、無線基地局２０からの電波受信強度が低下するが、車両５０が通過した後は、電波受信強度が元の強度に回復することになる。

ここで、無線基地局２０からの電波受信強度が低下したことを条件にアレイアンテナ１１０のビームパターンを調整してしまうと、車両５０が通過することによって、車両５０によるビーム１１２の遮蔽前の状況に戻ったにもかかわらず、元々設定していたビームパターンとは異なるビームパターンとなってしまっているため、電波受信強度が元の強度に回復しないことになり得る。その後、再調整することによって、元々設定していたビームパターンに戻すことはできるが、その再調整の分、遅延が生じてしまう。

それに対して、本実施形態に係る通信装置１００は、無線基地局２０からの電波受信強度が低下した場合に、電波受信強度が低下した状態の経過時間の計測を開始し、当該経過時間が予め定められた時間を超えた場合にアレイアンテナ１１０のビームパターンの制御を自律的に再開し、当該経過時間が予め定められた時間を超える前に電波受信強度が回復した場合には、制御を再開しなくてよい。これにより、車両５０が通過したような場合に、不必要にアレイアンテナ１１０のアンテナパターンを制御してしまって、電波受信強度の回復が遅延してしまうことを防止できる。また、電波受信強度が低下した状態の経過時間が予め定められた時間を超えた場合には、アレイアンテナ１１０のビームパターンの制御を行うことになるので、例えば、車両５０が、無線基地局２０とアレイアンテナ１１０との間に駐車してしまったような場合に、その状況に適合したビームパターンをアレイアンテナ１１０に設定することができる。

予め定められた時間は、任意に設定可能であってよく、また、設定した後で、任意に変更可能であってよい。予め定められた時間としては、例えば、車両５０が通過した場合の、ビーム１１２の遮断期間として想定される数秒間などの時間が設定されてよい。例えば、全長１２ｍの車両５０が、時速２０ｋｍで走行している場合、遮断期間は２〜３秒程度となることから、３秒、４秒等の時間が設定され得る。

また、通信装置１００は、予め定められた期間内に、電波受信強度が低下した状態の経過時間が予め定められた時間を超える前に電波受信強度が予め定められた閾値よりも高くなった回数を計数してよく、計数した回数が予め定められた回数よりも多い場合に、アレイアンテナ１１０のビームパターンの制御を自律的に再開してもよい。これにより、例えば、無線基地局２０とアレイアンテナ１１０との間の交通状況が変化して、頻繁に車両５０が通過するような状況になった場合に、その状況に適合したビームパターンをアレイアンテナ１１０に設定することができる。

図４は、通信装置１００による処理の流れの一例を概略的に示す。ここでは、図２に示す処理を実行することによって初期設定が完了した通信装置１００が無線基地局２０と通信している間に、無線基地局２０からの電波受信強度が予め定められた閾値より低くなった状態を開始状態として説明する。図４に示す各処理は、通信装置１００が備える制御部が主体となって実行される。

Ｓ２０２では、無線基地局２０からの電波受信強度が予め定められた閾値よりも低い状態の経過時間を計測するタイマを開始する。Ｓ２０４では、無線基地局２０からの電波受信強度が予め定められた閾値より低いか否かを判定する。低いと判定した場合、Ｓ２０６に進み、高いと判定した場合、処理を終了する。

Ｓ２０６では、Ｓ２０２において開始したタイマにより計測されている経過時間が予め定められた設定時間を超えたか否かを判定する。超えていないと判定した場合、Ｓ２０４に戻り、超えたと判定した場合、Ｓ２０８に進む。Ｓ２０８では、アレイアンテナ１１０のビームパターンの制御を自律的に再開する。そして、処理を終了する。

なお、通信装置１００は、Ｓ２０４において、高いと判定された場合に、その回数をカウントするカウンタの値に１を加算してよい。当該カウンタは、予め定められた期間が経過するごとにリセットされてよい。そして、通信装置１００は、Ｓ２０４において高いと判定され、カウンタの値に１を加算した結果、カウンタの値が予め定められた回数に達した場合、アレイアンテナ１１０のビームパターンの制御を自律的に再開してよい。

図５は、通信装置１００の機能構成の一例を概略的に示す。通信装置１００は、アレイアンテナ１１０、制御部１２２、通信部１２４、タイマ１２６、計数部１２８、通信部１３０、アンテナ１３２、通信部１３４、アンテナ１３６、ビームフォーミング部１５２、及びビームフォーミング部１５４を備える。なお、通信装置１００がこれらのすべての構成を備えることは必須とは限らない。

通信部１２４は、アレイアンテナ１１０を介して、無線基地局２０と通信する。通信部１２４は、第１通信部の一例であってよい。

ビームフォーミング部１５２は、アレイアンテナ１１０のビームパターンを制御する。ビームフォーミング部１５２は、第１のビームフォーミング部の一例であってよい。

ビームフォーミング部１５２は、通信装置１００と無線基地局２０との間の通信が確立されていない状態において、アレイアンテナ１１０のビームパターンを制御する。ビームフォーミング部１５２は、例えば、通信装置１００の初期設定時にアレイアンテナ１１０のビームパターンを制御する。ビームフォーミング部１５２は、予め設定された複数のビームパターンを順次自律的に切り替えて、無線基地局２０からの制御信号のデコードが可能なビームパターンを決定してよい。

ビームフォーミング部１５４は、無線基地局２０からの制御信号に基づいて、アレイアンテナ１１０のビームパターンを制御する。ビームフォーミング部１５４は、第２のビームフォーミング部の一例であってよい。

ビームフォーミング部１５４は、無線基地局２０からの制御信号に基づいて、無線基地局２０からの複数の受信パスから、無線基地局２０からの電波の到来方向を推定し、推定結果に従ってアレイアンテナ１１０のビームパターンを制御してよい。無線基地局２０からの電波の到来方向を推定する手法としては、公知の任意の手法を用いてよい。ビームフォーミング部１５４は、ビームフォーミング部１５２によって制御されたビームパターンによって無線基地局２０からの制御信号のデコードが可能な場合に、当該制御信号に基づいて、アレイアンテナ１１０のビームパターンを制御してよい。

通信部１２４は、ビームフォーミング部１５４によりビームパターンが制御されたアレイアンテナ１１０を介して無線基地局２０と通信してよい。ビームフォーミング部１５２は、ビームフォーミング部１５４によりビームパターンが制御されたアレイアンテナ１１０を介して、通信部１２４が無線基地局２０との通信を開始した後、無線基地局２０からの制御信号のデコードができなくなった場合に、アレイアンテナ１１０のビームパターンの制御を自律的に再開してよい。

タイマ１２６は、ビームフォーミング部１５４によりビームパターンが制御されたアレイアンテナ１１０を介して通信部１２４が無線基地局２０との通信を開始した後、無線基地局２０からの電波受信強度が予め定められた閾値よりも低くなった場合、電波受信強度が予め定められた閾値よりも低い状態の経過時間を計測する。ビームフォーミング部１５２は、タイマ１２６によって計測されている経過時間が予め定められた時間を超えた場合に、アレイアンテナ１１０のビームパターンの制御を自律的に再開してよい。ビームフォーミング部１５２は、タイマ１２６により計測されている経過時間が予め定められた時間を超える前に電波受信強度が予め定められた閾値よりも高くなった場合、アレイアンテナのビームパターンの制御を再開しなくてよい。

計数部１２８は、予め定められた期間内に、タイマ１２６により計測されている経過時間が予め定められた時間を超える前に電波受信強度が予め定められた閾値よりも高くなった回数を計数する。ビームフォーミング部１５２は、計数部１２８によって計数された回数が予め定められた回数に達した場合に、アレイアンテナ１１０のビームパターンの制御を自律的に再開してよい。

通信部１３０は、アンテナ１３２を介して、無線基地局３０と通信する。通信部１３０は、第２通信部の一例であってよい。

通信部１３４は、アンテナ１３６を介して、通信端末と通信する。通信部１３４は、第３通信部の一例であってよい。

通信部１３４は、例えば、住宅１０内の通信端末と通信する。住宅１０内の通信端末の例としては、スマートフォン等の携帯電話や、各種ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇ）機器等が挙げられる。通信部１３４は、近距離無線通信によって、通信端末と通信してよい。通信部１３４は、例えば、ＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、及びＺ−ｗａｖｅ（登録商標）等によって、通信端末と通信する。

図６は、通信装置１００の設置環境の一例を概略的に示す。図６に示す通信装置１００は、制御ユニット１２０及びアンテナユニット２００を備える。制御ユニット１２０は、屋内に設置され、アンテナユニット２００は、屋外に設置されてよい。

図６に示す例では、制御ユニット１２０が住宅１０の窓１２の内側に設置され、アンテナユニット２００が、住宅１０の窓１２の外側に設置されている。制御ユニット１２０とアンテナユニット２００とは、電磁誘導などを利用して、窓１２及び壁等に信号を透過させることによって、互いに信号をやりとりしてよい。

図６に示すように、窓ガラス、壁などにケーブルのための穴を開けることなく信号を透過させるため電磁誘導などを利用した制御ユニット１２０及びアンテナユニット２００を屋内側及び屋外側に設置することによって、無線基地局２０からの電波の受信品質を向上できる。

図７は、通信装置１００の機能構成の他の一例を概略的に示す。制御ユニット１２０は、制御部１２２、通信部１２４、タイマ１２６、計数部１２８、通信部１３０、アンテナ１３２、通信部１３４、アンテナ１３６、及び電源供給部１４０を有する。アンテナユニット２００は、アレイアンテナ１１０、ビームフォーミング部１５２、ビームフォーミング部１５４、通信部１５６、及び電源受給部１５８を有する。ここでは、図５とは異なる点を主に説明する。

通信部１２４は、通信部１５６を介して、アレイアンテナ１１０と通信する。通信部１２４と通信部１５６との間では、電磁誘導等が使用されてよい。

電源供給部１４０は、アンテナユニット２００に対して電源を供給する。電源供給部１４０は、アンテナユニット２００に無線給電してよい。電源受給部１５８は、電源供給部１４０によって供給された電力を受給する。アンテナユニット２００の各構成要素は、電源受給部１５８が受給した電力によって動作してよい。

なお、制御ユニット１２０とアンテナユニット２００との構成の割り振りは、図７に示すものに限られない。例えば、ビームフォーミング部１５２及びビームフォーミング部１５４は、制御ユニット１２０内に配置されてもよい。また、タイマ１２６及び計数部１２８は、アンテナユニット２００内に配置されてもよい。また、通信部１３０及びアンテナ１３２は、アンテナユニット２００内に配置されてもよい。

図８は、通信装置１００として機能するコンピュータ９００のハードウェア構成の一例を概略的に示す。本実施形態に係るコンピュータ９００は、ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ ａ Ｃｈｉｐ）９１０、メインメモリ９２２、フラッシュメモリ９２４、アレイアンテナ１１０、アンテナ１３２、アンテナ１３６、ディスプレイ９４２、マイク９４４、スピーカ９４６、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）ポート９５２、及びカードスロット９５４を備える。

ＳｏＣ９１０は、メインメモリ９２２及びフラッシュメモリ９２４に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。アンテナ１３２は、例えば、いわゆるセルラーアンテナである。アンテナ１３６は、例えば、いわゆるＷｉＦｉアンテナである。ＳｏＣ９１０は、アレイアンテナ１１０、アンテナ１３２、及びアンテナ１３６を用いて、各種通信機能を実現してよい。ＳｏＣ９１０は、例えば、アレイアンテナ１１０、アンテナ１３２、又はアンテナ１３６を用いてＳｏＣ９１０が使用するプログラムを受信して、フラッシュメモリ９２４に格納してよい。

ＳｏＣ９１０は、ディスプレイ９４２を用いて各種表示機能を実現してよい。ＳｏＣ９１０は、マイク９４４を用いて各種音声入力機能を実現してよい。ＳｏＣ９１０は、スピーカ９４６を用いて各種音声出力機能を実現してよい。

ＵＳＢポート９５２は、ＵＳＢ接続を実現する。カードスロット９５４は、ＳＤ（Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ）カードなどの各種カードとの接続を実現する。ＳｏＣ９１０は、ＵＳＢポート９５２に接続された機器又はメモリと、カードスロット９５４に接続されたカードとから、ＳｏＣ９１０が使用するプログラムを受信して、フラッシュメモリ９２４に格納してよい。

コンピュータ９００にインストールされ、コンピュータ９００を通信装置１００として機能させるプログラムは、ＳｏＣ９１０などに働きかけて、コンピュータ９００を、通信装置１００の各部としてそれぞれ機能させてよい。これらのプログラムに記述された情報処理は、コンピュータ９００に読込まれることにより、ソフトウエアと上述した各種のハードウェア資源とが協働した具体的手段である制御部１２２、通信部１２４、タイマ１２６、計数部１２８、通信部１３０、通信部１３４、ビームフォーミング部１５２、及びビームフォーミング部１５４として機能する。そして、これらの具体的手段によって、本実施形態におけるコンピュータ９００の使用目的に応じた情報の演算又は加工を実現することにより、使用目的に応じた特有の通信装置１００が構築される。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階などの各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」などと明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」などを用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ 住宅、１２ 窓、２０ 無線基地局、３０ 無線基地局、５０ 車両、１００ 通信装置、１１０ アレイアンテナ、１２０ 制御ユニット、１２２ 制御部、１２４ 通信部、１２６ タイマ、１２８ 計数部、１３０ 通信部、１３２ アンテナ、１５２ ビームフォーミング部、１５４ ビームフォーミング部、２００ アンテナユニット、９００ コンピュータ、９１０ ＳｏＣ、９２２ メインメモリ、９２４ フラッシュメモリ、９４２ ディスプレイ、９４４ マイク、９４６ スピーカ、９５２ ＵＳＢポート、９５４ カードスロット

Claims (16)

1. アレイアンテナと、
   前記アレイアンテナのビームパターンを制御する第１のビームフォーミング部と、
   前記第１のビームフォーミング部によって制御されたビームパターンによって第１の無線基地局からの制御信号のデコードが可能な場合に、前記制御信号に基づいて、前記第１の無線基地局からの複数の受信パスから、前記第１の無線基地局からの電波の到来方向を推定し、推定結果に従って前記アレイアンテナのビームパターンを制御する第２のビームフォーミング部と、
   前記第２のビームフォーミング部によりビームパターンが制御された前記アレイアンテナを介して前記第１の無線基地局と通信する第１通信部と
   を備える通信装置。
2. 前記第１のビームフォーミング部は、予め設定された複数のビームパターンを順次自律的に切り替えて、前記第１の無線基地局からの前記制御信号のデコードが可能なビームパターンを決定して使用するよう前記アレイアンテナのビームパターンを制御する、請求項１に記載の通信装置。
3. 前記第１のビームフォーミング部は、前記第２のビームフォーミング部によりビームパターンが制御された前記アレイアンテナを介して前記第１通信部が前記第１の無線基地局との通信を開始した後、前記第１の無線基地局からの制御信号のデコードができなくなった場合に、前記アレイアンテナのビームパターンの制御を自律的に再開する、請求項１又は２に記載の通信装置。
4. 前記第２のビームフォーミング部によりビームパターンが制御された前記アレイアンテナを介して前記第１通信部が前記第１の無線基地局との通信を開始した後、前記第１の無線基地局からの電波受信強度が予め定められた閾値よりも低くなった場合、前記電波受信強度が前記予め定められた閾値よりも低い状態の経過時間を計測するタイマ
   を備え、
   前記第１のビームフォーミング部は、前記タイマにより計測されている前記経過時間が予め定められた時間を超えた場合に、前記アレイアンテナのビームパターンの制御を自律的に再開する、請求項１から３のいずれか一項に記載の通信装置。
5. 前記第１のビームフォーミング部は、前記タイマにより計測されている前記経過時間が前記予め定められた時間を超える前に前記電波受信強度が前記予め定められた閾値よりも高くなった場合、前記アレイアンテナのビームパターンの制御を再開しない、請求項４に記載の通信装置。
6. 予め定められた期間内に、前記経過時間が前記予め定められた時間を超える前に前記電波受信強度が前記予め定められた閾値よりも高くなった回数を計数する計数部
   を備え、
   前記第１のビームフォーミング部は、前記計数部によって計数された前記回数が予め定められた回数に達した場合に、前記アレイアンテナのビームパターンの制御を自律的に再開する、請求項４又は５に記載の通信装置。
7. 前記アレイアンテナと、前記第１のビームフォーミング部と、前記第２のビームフォーミング部とを有するアンテナユニットと、
   前記第１通信部と、前記アンテナユニットに電源を供給する電源供給部とを有する制御ユニットと
   を備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の通信装置。
8. 前記アンテナユニットと前記制御ユニットとは無線接続され、
   前記第１通信部は、無線接続された前記アンテナユニットの前記アレイアンテナを介して前記第１の無線基地局と通信する、請求項７に記載の通信装置。
9. 前記電源供給部は、前記アンテナユニットに無線給電する、請求項８に記載の通信装置。
10. 前記制御ユニットは、
    前記第１の無線基地局とは異なる第２の無線基地局と通信するアンテナを介して、前記第２の無線基地局と通信する第２通信部
    を有し、
    前記第１通信部は、下り方向の通信を実行し、
    前記第２通信部は、上り方向の通信を実行する、
    請求項７から９のいずれか一項に記載の通信装置。
11. 前記第２の無線基地局は、ＬＴＥ無線基地局である、請求項１０に記載の通信装置。
12. アクセスポイントとして通信端末と無線通信する第３通信部
    を備える、請求項１０又は１１に記載の通信装置。
13. 前記第１の無線基地局は、ミリ波を用いて無線通信を実行するミリ波無線基地局である、請求項１から１２のいずれか一項に記載の通信装置。
14. 前記第１の無線基地局は、５Ｇ無線基地局である、請求項１から１３のいずれか一項に記載の通信装置。
15. コンピュータを、請求項１から１４のいずれか一項に記載の通信装置として機能させるためのプログラム。
16. 請求項１から１４のいずれか一項に記載の通信装置と、
    前記第１の無線基地局と
    を備える、通信システム。

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