JP2023128009A - 通信システム、調整指示装置、アンテナ方向調整方法、アンテナ方向調整指示方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】比較的短時間でビーム方向を調整できるようにする。【解決手段】通信システムが、電波を送信する複数の送信手段を備える送信アンテナと、前記複数の送信手段に、これら複数の送信手段からの電波の打ち消し合いによるヌルが形成される位相の信号を入力して、各送信手段から電波を送信させる送信制御手段と、前記複数の送信手段からの電波の合成波を受信する受信アンテナと、受信信号の位相に基づいて、前記送信アンテナのビーム方向を変化させるべき方向を決定する調整指示手段と、前記送信アンテナのビーム方向を、決定された変化させるべき方向に変化させる方向調整手段と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、通信システム、調整指示装置、アンテナ方向調整方法、アンテナ方向調整指示方法およびプログラムに関する。

無線通信経路の状態に応じて送信波の方向を調整する技術が提案されている。
例えば、特許文献１に記載の無線通信システムでは、送信側の相手無線局は、パイロット信号を変化させ、パイロット信号に従ってビーム方向を変化させる。受信側の相手無線局は、受信レベルの高いパイロット信号を見つける作業を行う。送信側の相手無線局は、受信側の相手無線局が見つけたパイロット信号に応じてアンテナの指向性を受信側の相手無線局に向ける。

特開２００３－３４７９９７号公報

無線通信経路の状態に応じて送信波のビーム方向を調整する際、なるべく短時間でビーム方向を調整できることが好ましい。

本発明の目的の一例は、上述の課題を解決することのできる通信システム、調整指示装置、アンテナ方向調整方法、アンテナ方向調整指示方法およびプログラムを提供することである。

本発明の第１の態様によれば、通信システムは、電波を送信する複数の送信手段を備える送信アンテナと、前記複数の送信手段に、これら複数の送信手段からの電波の打ち消し合いによるヌルが形成される位相の信号を入力して、各送信手段から電波を送信させる送信制御手段と、前記複数の送信手段からの電波の合成波を受信する受信アンテナと、受信信号の位相に基づいて、前記送信アンテナのビーム方向を変化させるべき方向を決定する調整指示手段と、前記送信アンテナのビーム方向を、決定された変化させるべき方向に変化させる方向調整手段と、を備える。

本発明の第２の態様によれば、調整指示装置は、送信アンテナが備える複数の送信手段からの、電波の打ち消し合いによるヌルが形成される位相の電波の合成波の受信信号の位相に基づいて、前記送信アンテナのビーム方向を変化させるべき方向を決定する調整指示手段を備える。

本発明の第３の態様によれば、アンテナ方向調整方法は、送信アンテナが備える複数の送信手段に、これら複数の送信手段からの電波の打ち消し合いによるヌルが形成される位相の信号を入力して、各送信手段から電波を送信させ、前記複数の送信手段からの電波の合成波を受信アンテナで受信し、受信信号の位相に基づいて、前記送信アンテナのビーム方向を変化させるべき方向を決定し、前記送信アンテナのビーム方向を、決定された変化させるべき方向に変化させる、ことを含む。

本発明の第４の態様によれば、アンテナ方向調整指示方法は、送信アンテナが備える複数の送信手段からの、電波の打ち消し合いによるヌルが形成される位相の電波の合成波の受信信号の位相に基づいて、前記送信アンテナのビーム方向を変化させるべき方向を決定することを含む。

本発明の第５の態様によれば、プログラムは、コンピュータに、送信アンテナが備える複数の送信手段からの、電波の打ち消し合いによるヌルが形成される位相の電波の合成波の受信信号の位相に基づいて、前記送信アンテナのビーム方向を変化させるべき方向を決定することを実行させるためのプログラムである。

本発明によれば、比較的短時間でビーム方向を調整することができる。

第一実施形態に係る通信システムの構成の例を示す図である。 第一実施形態に係る第一アンテナの構成の例を示す図である。 第一実施形態に係る２つの送信部からの送信波が同相である場合の合成波の例を示す図である。 第一実施形態に係る２つの送信部からの送信波が逆相である場合の合成波の例を示す図である。 第一実施形態に係る第一送信制御部が生成する送信信号における送信フレームの構成の例を示す図である。 第一実施形態に係る第一アンテナのビーム方向のずれと、第二アンテナでの方向検出用シンボルの受信信号との関係の例を示す図である。 第二実施形態に係る通信システムの構成の例を示す図である。 第二実施形態に係る復調回路、および、シンボル処理回路の構成の例を示す図である。 第三実施形態に係る通信システムの構成の例を示す図である。 第三実施形態に係る第一アンテナの構成の例を示す図である。 第三実施形態に係る第一送信制御部が生成する送信信号における送信フレームの構成の例を示す図である。 第四実施形態に係る通信システムの構成の例を示す図である。 第五実施形態に係る調整指示装置の構成の例を示す図である。 第六実施形態に係るアンテナ方向調整方法における処理の手順の例を示す図である。 第七実施形態に係るアンテナ方向調整指示方法における処理の手順の例を示す図である。 少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。

以下、本発明の実施形態を説明するが、以下の実施形態は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。

＜第一実施形態＞
図１は、第一実施形態に係る通信システムの構成の例を示す図である。図１に示す構成で、通信システム１は、第一通信システム１００と、第二通信システム２００とを備える。第一通信システム１００は、第一送信制御部１１０と、第一アンテナ１２０と、第一受信処理部１３０と、調整指示部１４０と、方向調整部１５０とを備える。第一アンテナ１２０は、複数の送信部１２１を備える。第二通信システム２００は、第二アンテナ２１０と、第二受信処理部２２０と、方向調整情報生成部２３０と、第二送信制御部２４０とを備える。

図１は、通信システム１が、第一上位層９１０と第二上位層９２０との通信を伝送する場合の例を示している。第一上位層９１０は、第二上位層９２０へのデータを出力するいろいろなものとすることができる。第二上位層９２０は、第一上位層９１０からのデータを取得するいろいろなものとすることができる。

例えば、第一上位層９１０および第二上位層９２０が、それぞれ携帯電話機または固定電話機など不特定の通信装置を含んで構成されていてもよい。あるいは、第一上位層９１０および第二上位層９２０が、それぞれ、特定の装置または特定のアプリケーションプログラムによるデータ処理機能を含んで構成されていてもよい。第一上位層９１０が、第一通信システム１００の一部として構成されていてもよい。第二上位層９２０が、第二通信システム２００の一部として構成されていてもよい。
また、第一上位層９１０、第二上位層９２０それぞれ、装置またはアプリケーションプログラムなどデータの入出力する単位を１つ含んでいてもよいし、複数含んでいてもよい。

第一通信システム１００は、第一上位層９１０から取得する送信データを第二通信システム２００へ送信する。その際、第一通信システム１００は、ビーム方向（送信波の指向性におけるピークの方向）のずれを検出するための信号を送信信号に含めて送信する。
また、第一通信システム１００は、第二通信システム２００から通知される、ビーム方向のずれの検出結果に基づいて、ビーム方向を調整する。第一通信システム１００は、第一通信システム１００からの送信波のビーム方向が第二通信システムの方向（特に、第二アンテナ２１０の方向）を向くように、ビーム方向を調整する。
アンテナまたは送信部のビーム方向を、そのアンテナまたは送信部の方向とも称する。

また、第一通信システム１００は、第二通信システム２００が第二上位層９２０から取得する送信データを、第二通信システム２００からの受信信号から復元する。第一通信システムは、第二上位層９２０からの送信データを復元した受信データを、第一上位層９１０へ出力する。

ここで、第一通信システム１００がなるべく小さい送信電力で第二通信システム２００と良好な通信を行うために、第一通信システム１００からの送信波のビーム方向が第二通信システム２００の第二アンテナ２１０の方向を向いていることが好ましい。一方、第一アンテナ１２０の方向が固定されていても、大気の状態など伝送路の状態の変化によって、ビーム方向が変化し得る。通信中におけるビーム方向の変化は、フェージング（Fading）の原因となる。

そこで、第一通信システム１００は、上記のようにビーム方向を調整する。特に、第一通信システム１００は、ビーム方向のずれを検出するための信号を第二通信システム２００へ定期的に送信する。そして、第一通信システム１００は、ビーム方向のずれの検出結果を示す情報を、第二通信システム２００から定期的に取得し、ビーム方向の調整を定期的に行う。

第一アンテナ１２０では、複数の送信部１２１が、第一アンテナ１２０の本体に対して固定的に設置されている。第一アンテナ１２０の本体の向きを変化させると、その分だけ、各送信部１２１のビーム方向が変化する。各送信部１２１のビーム方向が変化することで、その分だけ、第一アンテナ１２０のビーム方向が変化する。ここでいう第一アンテナ１２０のビーム方向は、各送信部１２１からの送信波の合成波による第一アンテナ１２０からの送信波のビーム方向である。

複数の送信部１２１は、複数の送信部１２１からの送信波が合成波を形成し、かつ、第一アンテナ１２０から見た第二アンテナ２１０の方向の、第一アンテナ１２０のビーム方向からのずれの大きさに応じて第二アンテナ２１０での受信レベルが異なる程度に、ビーム方向を少しだけずらして配置されている。
第一アンテナから見た第二アンテナの方向の、第一アンテナのビーム方向からのずれを、第一アンテナのビーム方向のずれ、または、第一アンテナの方向のずれとも称する。

以下では、送信部１２１の各々がホーンアンテナ（角度ホーン）を用いて構成されている場合を例に説明する。
ただし第一アンテナ１２０の構成および送信部１２１の構成は、各送信部１２１からの送信波の合成波によるピーク（Peak）およびヌル（Null）を形成可能であり、かつ、各送信部１２１のビーム方向のずれの角度を保ったままビーム方向を調整可能な、いろいろな構成とすることができる。

例えば、第一アンテナ１２０と第二アンテナ２１０との距離が既知の場合、複数の送信部１２１が、ビーム方向が平行になるように配置され、かつ、第一アンテナ１２０のビーム方向のずれの大きさに応じて第二アンテナ２１０での受信レベルが異なる程度に、複数の送信部１２１が間隔を空けて配置されていてもよい。この場合、第一通信システム１００または第二通信システム２００が、第二アンテナ２１０での電波の受信状況と、第一アンテナ１２０と第二アンテナ２１０との距離とに基づいて、第一アンテナ１２０のビーム方向のずれの大きさを算出するようにしてもよい。

第一実施形態および第二実施形態では、第一アンテナが２つの送信部を備える場合の例を説明する。第三実施形態では、第一アンテナが３つの送信部を備える場合の例を説明する。
あるいは、第一アンテナが４つ以上の第一アンテナを備えるようにしてもよい。例えば、第一アンテナ１２０が、垂直方向、水平方向それぞれに、２つの送信部による組を備えるようにしてもよい。そして、第一通信システムが、第一アンテナのビーム方向を、垂直方向、水平方向それぞれについて調整するようにしてもよい。

以下では、通信システム１が、第一アンテナ１２０のビーム方向を調整する場合を例に説明する。第一アンテナ１２０は、送信アンテナの例に該当する。第二アンテナ２１０は、受信アンテナの例に該当する。送信部１２１は、送信手段の例に該当する。
通信システム１が、第一アンテナ１２０の場合と同様に、第二アンテナ２１０のビーム方向も調整するようにしてもよい。
あるいは、第一上位層９１０と第二上位層９２０との通信が、第一上位層９１０から第二上位層９２０への一方向のみの通信の場合など、通信システム１が、第二アンテナ２１０のビーム方向を調整するための仕組みを備えていなくてもよい。

図２は、第一アンテナ１２０の構成の例を示す図である。図２に示す構成で、第一アンテナ１２０は、第一ホーン１２１ａおよび第二ホーン１２１ｂの２つのホーンアンテナを備える。第一ホーン１２１ａおよび第二ホーン１２１ｂは、それぞれ、送信部１２１の例に該当する。第一ホーン１２１ａと、第二ホーン１２１ｂとは、送信部１２１について上述したように、ビーム方向を少しだけずらして配置されている。

第一ホーン１２１ａと第二ホーン１２１ｂとが並ぶ方向は、特定の方向に限定されない。例えば、第一ホーン１２１ａと第二ホーン１２１ｂとが、垂直方向に並んで配置されていてもよい。あるいは、第一ホーン１２１ａと第二ホーン１２１ｂとが、水平方向に並んで配置されていてもよい。

第一送信制御部１１０は、第一上位層９１０からの送信データを取得して、送信データを送信するための送信信号を、２つの送信部１２１それぞれについて生成する。第一送信制御部１１０は、２つの送信部１２１それぞれに送信信号を入力して電波を送信させる。
２つの送信部１２１それぞれに入力する送信信号を生成する際、第一送信制御部１１０は、第一アンテナのビーム方向のずれを検出するための信号を、送信信号に含める。第一送信制御部１１０は、送信制御手段の例に該当する。

具体的には、第一送信制御部１１０は、２つの送信部１２１からの電波の打ち消し合いによるヌルが形成されるように逆の位相の信号を送信信号に含める。また、第一送信制御部１１０は、ヌルの場合との比較用に、２つの送信部１２１からの電波の強め合いによるピークが形成されるように同じ位相の信号を送信信号に含める。

図３は、２つの送信部１２１からの送信波が同相である場合の合成波の例を示す図である。図３のグラフの縦軸は、電波送信方向の角度を表す。横軸は、電波強度を表す。
線Ｌ１１１は、第一ホーン１２１ａからの送信波の電波強度の分布を表す。線Ｌ１１２は、第二ホーン１２１ｂからの送信波の電波強度の分布を示す。線Ｌ１２１は、これら２つの送信波の合成波の電波強度の分布を示す。

２つの送信部１２１（第一ホーン１２１ａおよび第二ホーン１２１ｂ）からの送信波が同相である場合、これら２つの送信波の同相合成によって、２つの送信部１２１のビーム方向の中間に合成波のピークが形成される。
特に、２つの送信部１２１が同じ強度（同じ振幅）の電波を同相で送信することで、２つの送信部１２１のビーム方向のなす角の中心の方向に合成波のピークが形成される。図３の例の場合、第一ホーン１２１ａのビーム方向の角度θ１１と、第二ホーン１２１ｂのビーム方向の角度θ１２とのなす角２Δθの中心の方向である角度θ２１の方向に、合成波のピークが形成されている。

図４は、２つの送信部１２１からの送信波が逆相である場合の合成波の例を示す図である。図４のグラフの縦軸は、電波送信方向の角度を表す。横軸は、電波強度を表す。
線Ｌ２１１は、第一ホーン１２１ａからの送信波の電波強度の分布を表す。線Ｌ２１２は、第二ホーン１２１ｂからの送信波の電波強度の分布を示す。線Ｌ２２１は、これら２つの送信波の合成波の電波強度の分布を示す。

２つの送信部１２１（第一ホーン１２１ａおよび第二ホーン１２１ｂ）からの送信波が逆相である場合、これら２つの送信波の逆相合成によって、２つの送信部１２１のビーム方向の中間に合成波のヌルが形成される。ここでいうヌルは、電波強度が０、または、他の角度方向における電波強度と比較して非常に小さいことである。

特に、２つの送信部１２１が同じ強度の電波を逆相で送信することで、２つの送信部１２１のビーム方向のなす角の中心の方向に合成波のヌルが形成される。図４の例の場合、第一ホーン１２１ａのビーム方向の角度θ１１と、第二ホーン１２１ｂのビーム方向の角度θ１２とのなす角２Δθの中心の方向である角度θ２１の方向に、合成波のヌルが形成されている。

図５は、第一送信制御部１１０が生成する送信信号における送信フレームの構成の例を示す図である。図５では、フレーム毎に、フレームシンボルと、データシンボルと、方向検出用シンボルとが含まれている。
フレームシンボルは、フレームヘッダなど、そのフレームに関する情報を示すシンボルである。１つのフレームに含まれるフレームシンボルの個数は、そのフレームの規格に応じた個数とすることができる。フレーム中におけるフレームシンボルの挿入位置も、そのフレームの規格に応じた位置とすることができる。
第一送信制御部１１０は、第一ホーン１２１ａと第二ホーン１２１ｂとでフレームシンボルの位相を同じ位相として、同じ強度の電波を送信させ、図３の例のように合成波のピークを形成させる。

データシンボルは、送信対象の実データである第一上位層９１０からの送信データを示すシンボルである。１つのフレームに含まれるデータシンボルの個数は、そのフレームの規格の下で選択可能な任意の個数とすることができる。
第一送信制御部１１０は、第一ホーン１２１ａと第二ホーン１２１ｂとでデータシンボルの位相を同じ位相として、同じ強度の電波を送信させ、図３の例のように合成波のピークを形成させる。

通信システム１が送信データを送信する変調方式として、位相偏移変調（Phase Shift Keying；ＰＳＫ）または直交振幅変調（Quadrature Amplitude Modulation）など、送信信号の位相の制御を伴ういろいろな変調方式を用いることができる。さらには、通信システム１が、送信信号の位相を制御する機能を備えていればよく、通信システム１が送信データを送信する変調方式としては、送信信号の位相の制御を伴わない変調方式を用いることも可能である。

方向検出用シンボルは、第一アンテナのビーム方向のずれを検出するためのシンボルである。第一送信制御部１１０は、方向検出用シンボルとして逆位相シンボルと同位相シンボルとを送信フレームに含める。逆位相シンボルは、第一ホーン１２１ａと第二ホーン１２１ｂとで逆位相のシンボルである。同位相シンボルは、第一ホーン１２１ａと第二ホーン１２１ｂとで同位相のシンボルである。

ただし、第一送信制御部１１０が方向検出用シンボルを送信信号に含める方法は、特定の方法に限定されない。例えば、第一送信制御部１１０が、所定の個数のフレーム毎に方向検出用シンボルを含めるようにしてもよい。あるいは、フレーム長が長い場合など、第一送信制御部１１０が、１つのフレームに方向検出用シンボルを複数含めるようにしてもよい。第一通信システム１００が方向検出用シンボルの送信波を繰り返し送信することで、第一通信システム１００と第二通信システム２００との通信中の伝送路の状態変化に対応して第一アンテナのビーム方向を調整することができる。

また、第一送信制御部１１０が方向検出用シンボルを含めるフレーム中の位置は、特定の位置に限定されず、そのフレームの規格で許容され、かつ第一通信システム１００と第二通信システム２００とが共通して把握している任意の位置とすることができる。第一アンテナのビーム方向のずれの検出のために逆位相シンボルの受信信号と同位相シンボルの受信信号とが比較される観点からは、第一送信制御部１１０が逆位相シンボルと同位相シンボルとを連続的に配置することが好ましい。第一送信制御部１１０が、逆位相シンボルと同位相シンボルとの何れを先に配置するようにしてもよい。
第一アンテナ１２０が同位相シンボルを送信するタイミングは、第１のタイミングの例に該当する。第一アンテナ１２０が逆位相シンボルを送信するタイミングは、第２のタイミングの例に該当する。

図６は、第一アンテナ１２０のビーム方向のずれと、第二アンテナ２１０での方向検出用シンボルの受信信号との関係の例を示す図である。図６は、第一ホーン１２１ａの送信波と第二ホーン１２１ｂの送信波の合成波の電波強度の分布と、方向検出用シンボルの受信信号の受信レベルおよび位相とを示している。

送信波の合成波の電波強度の分布を示すグラフの縦軸は、電波送信方向の角度を表す。横軸は、電波強度を表す。線Ｌ１２１は、同位相シンボルの合成波の電波強度の分布を示す。線Ｌ１２２は、逆位相シンボルの合成波の電波強度の分布を示す。
図６の例では、逆位相シンボルの送信で、第一ホーン１２１ａが同位相シンボルの場合と同じ位相の電波を送信し、第二ホーン１２１ｂが同位相シンボルの場合と反対の位相の電波を送信するものとする。

受信信号の受信レベルおよび位相を示すグラフの横軸は時刻を表す。縦軸は、受信レベルを表す。受信レベルを受信信号の大きさとも称する。
図６では、受信信号の位相を、受信レベルの正負で表している。同位相シンボルと同じ位相の場合の受信レベルの符号を正（＋）とし、同位相シンボルと反対の位相の場合の受信レベルの符号を負（－）とする。

図６のケース３は、第一アンテナ１２０から見た第二アンテナ２１０の方向が、第一アンテナ１２０のビーム方向と一致している場合の例を示している。この場合、逆位相シンボルの合成波は、第二アンテナ２１０の位置でヌルを形成する。これにより、図６に示すように、受信信号の受信レベルは０、または、ほぼ０となる。
このように、逆位相シンボルの合成波の受信信号がヌルとなっている場合、第一アンテナ１２０から見た第二アンテナ２１０の方向が、第一アンテナ１２０のビーム方向と一致していることを検出することができる。

ケース２は、第一アンテナ１２０から見た第二アンテナ２１０の方向が、第一アンテナ１２０のビーム方向よりも第一ホーン１２１ａ側にずれている場合の例を示している。この場合、図６に示すように、逆位相シンボルの合成波の受信信号の位相は、同位相シンボルの合成波の受信信号と同じ位相となる。

ケース４は、第一アンテナ１２０から見た第二アンテナ２１０の方向が、第一アンテナ１２０のビーム方向よりも第二ホーン１２１ｂ側にずれている場合の例を示している。この場合、図６に示すように、逆位相シンボルの合成波の受信信号の位相は、同位相シンボルの合成波の受信信号と反対の位相となる。

このように、逆位相シンボルの合成波の受信信号の位相を検出することで、第一アンテナ１２０から見た第二アンテナ２１０の方向が、第一アンテナ１２０のビーム方向よりも、第一ホーン１２１ａ側、または、第二ホーン１２１ｂ側の何れにずれているかを検出することができる。

ケース１は、ケース２よりもさらに、第一アンテナ１２０から見た第二アンテナ２１０の方向が、第一アンテナ１２０のビーム方向よりも第一ホーン１２１ａ側にずれている場合の例を示している。この場合、図６に示すように、逆位相シンボルの合成波の受信信号は、同位相シンボルの合成波の受信信号と同じ位相、かつ、ケース２よりも受信レベルが大きくなる。

ケース５は、ケース４よりもさらに、第一アンテナ１２０から見た第二アンテナ２１０の方向が、第一アンテナ１２０のビーム方向よりも第二ホーン１２１ｂ側にずれている場合の例を示している。この場合、図６に示すように、逆位相シンボルの合成波の受信信号は、同位相シンボルの合成波の受信信号と反対の位相、かつ、ケース４よりも受信レベルの絶対値が大きくなる。

このように、逆位相シンボルの合成波の受信レベルを検出することで、第一アンテナ１２０のビーム方向のずれの大きさを検出することができる。
ただし、受信レベルは、第一アンテナ１２０から見た第二アンテナ２１０の方向の、第一アンテナ１２０のビーム方向からのずれの大きさだけでなく、伝送路の状態によっても変化する。

これに対し、同位相シンボルの合成波も逆位相シンボルの合成波と同様に伝送路の影響を受ける。これにより、逆位相シンボルの合成波の受信レベルの、同位相シンボルの合成波の受信レベルに対する比は、伝送路の状態にかかわらず、第一アンテナ１２０のビーム方向のずれの大きさに応じた一定の値となる。

そこで、第二通信システム２００は、逆位相シンボルの合成波の受信レベルの、同位相シンボルの合成波の受信レベルに対する相対的な大きさに基づいて、第一アンテナ１２０のビーム方向のずれの大きさを検出（例えば、算出）する。これにより、第二通信システム２００は、逆位相シンボルの合成波の受信レベルのみに基づいて第一アンテナ１２０のビーム方向のずれの大きさを検出する場合よりも高精度に、ずれの大きさを検出することができる。

また、第二通信システム２００は、逆位相シンボルの合成波の受信信号の位相を、同位相シンボルの合成波の受信信号の位相と比較して、第一アンテナ１２０のビーム方向のずれの方向を検出する。これにより、第二通信システム２００は、送信シンボルの位相が伝送路で反転するような場合でも、第一アンテナ１２０のビーム方向のずれの方向を高精度に検出できる。

第一アンテナ１２０は、上述したように、第一送信制御部１１０が送信部１２１毎に生成する送信信号を、送信部１２１の各々から送信する。また、第一アンテナ１２０は、第二通信システム２００からの電波を受信し、受信信号を第一受信処理部１３０へ出力する。

第一受信処理部１３０は、第二通信システム２００からの受信信号の処理を行う。具体的には、第一受信処理部１３０は、第二通信システム２００からの受信信号から、第二上位層からの送信データを復元した受信データを生成し、第一上位層９１０へ出力する。また、第一受信処理部１３０は、第二通信システム２００が送信信号に含めて送信する方向調整情報を、第二通信システム２００からの受信信号から抽出し、調整指示部１４０へ出力する。
ここでの方向調整情報は、例えば、第二通信システム２００が図６の例のように方向検出用シンボルの受信信号に基づいて検出する、第一アンテナ１２０のビーム方向のずれの方向および大きさを示す情報である。

調整指示部１４０は、第一アンテナ１２０のビーム方向を調整するための制御量を算出し、方向調整部１５０へ制御指令を出力する。方向調整部１５０は、調整指示部１４０からの制御指令に基づいて、第一アンテナ１２０のビーム方向を変化させる。
例えば、調整指示部１４０は、方向調整情報に示される第一アンテナ１２０のビーム方向のずれを解消するために、第一アンテナ１２０の本体の向きを変化させる方向および角度を算出する。方向調整部１５０は、第一アンテナ１２０の本体の向き調整用のモータを駆動させて、調整指示部１４０が算出した方向および角度だけ第一アンテナ１２０の本体の向きを変化させる。
調整指示部１４０は、調整指示手段の例に該当する。方向調整部１５０は、方向調整手段の例に該当する。第一通信システム１００は、調整指示部１４０を備える点で、調整指示装置の例に該当する。

第二通信システム２００は、第一通信システム１００からの受信信号から、第一上位層９１０からの送信データを復元した受信データを生成し、第二上位層９２０へ出力する。
また、第二通信システム２００は、図６を参照して説明したように、第一通信システム１００からの受信信号に含まれる方向検出用シンボルに基づいて、第一アンテナ１２０のビーム方向のずれを検出し、方向調整情報を生成する。第二通信システム２００は、生成した方向調整情報を、第一通信システム１００へ送信する。
第二通信システム２００は、第二上位層９２０から取得する送信データを第一通信システム１００へ送信する。その際、第二通信システム２００は、方向調整情報を送信信号に含めて送信する。

第二アンテナ２１０は、第一通信システム１００からの電波を受信し、受信信号を第二受信処理部２２０へ出力する。また、第二アンテナ２１０は、第二送信制御部２４０が生成する送信信号を送信する。

第二受信処理部２２０は、第一通信システム１００からの受信信号の処理を行う。具体的には、第二受信処理部２２０は、第一通信システム１００からの受信信号から、第一上位層からの送信データを復元した受信データを生成し、第二上位層９２０へ出力する。また、第二受信処理部２２０は、第一通信システム１００が送信信号に含めて送信する方向検出用シンボルを、第一通信システム１００からの受信信号から抽出し、方向調整情報生成部２３０へ出力する。

方向調整情報生成部２３０は、図６を参照して説明したように、第一通信システム１００からの受信信号に含まれる方向検出用シンボルに基づいて、第一アンテナ１２０のビーム方向のずれを検出し、方向調整情報を生成する。方向調整情報生成部２３０は、生成した方向調整情報を第二送信制御部２４０へ出力する。

第二送信制御部２４０は、第二上位層９２０からの送信データを取得して、送信データを送信するための送信信号を生成する。送信信号を生成する際、第二送信制御部２４０は、方向調整情報を送信信号に含める。第二送信制御部２４０は、第二アンテナ２１０に送信信号を入力して電波を送信させる。

通信システム１の構成は、図１に示すものに限定されない。例えば、第一通信システム１００および第二通信システム２００のうち何れか一方または両方が、送信アンテナとは別に受信アンテナを備えていてもよい。
また、通信システム１が、第一アンテナ１２０の場合と同様に、第二通信システム２００の送信アンテナ（例えば、第二アンテナ２１０）のビーム方向も調整するようにしてもよい。

また、第一上位層９１０と第二上位層９２０との通信が、第一上位層９１０から第二上位層９２０への一方向のみの通信であってもよい。その場合、第二通信システム２００が、第一通信システム１００へ、方向調整情報のみを送信するようにしてもよい。
また、調整指示部１４０が、第一通信システム１００の外部に位置していてもよい。例えば、方向調整情報生成部２３０が、調整指示部１４０の機能も実行するようにしてもよい。その場合、第二通信システム２００が、方向調整情報として、第一アンテナ１２０のビーム方向を変化させるべき方向および変化量を示す情報を第一通信システム１００へ送信するようにしてもよい。

また、第一送信制御部１１０が、方向検出用シンボルに同位相シンボルは含めず、逆位相シンボルのみを含めるようにしてもよい。この場合、方向調整情報生成部２３０が、逆位相シンボルの合成波の受信信号の位相に基づいて、第一アンテナ１２０のビーム方向のずれの方向のみを示す方向調整情報を生成するようにしてもよい。そして、方向調整部１５０が、第一アンテナ１２０のビーム方向を、方向調整情報に示されるずれを解消する方向に所定の角度だけ変化させるようにしてもよい。

例えば、伝送路における送信シンボルの位相の反転の有無が予め分かっている場合、方向調整情報生成部２３０が、逆位相シンボルの合成波の受信信号の位相と、同位相シンボルの合成波の受信信号の位相とを比較する必要なしに、第一アンテナ１２０のビーム方向のずれの方向を高精度に検出できると期待される。

方向調整情報生成部２３０が、逆位相シンボルの合成波の受信レベルに基づいて、同位相シンボルの合成波の受信レベルとの比較を行わずに、第一アンテナ１２０のビーム方向のずれの大きさを検出し、方向調整情報に含めるようにしてもよい。
伝送路における減衰率がおよそ一定の場合など、第一アンテナ１２０のビーム方向のずれに応じた受信レベルがおよそ一定の場合、方向調整情報生成部２３０が、逆位相シンボルの合成波の受信レベルと、逆位相シンボルの合成波の受信レベルを比較する必要なしに、第一アンテナ１２０のビーム方向のずれの大きさを高精度に検出できると期待される。

以上のように、第一アンテナ１２０は、電波を送信する複数の送信部１２１を備える。第一送信制御部１１０は、複数の送信部１２１に、これら複数の送信部１２１からの電波の打ち消し合いによるヌルが形成される位相の信号を入力して、各送信部１２１から電波を送信させる。第二アンテナ２１０は、複数の送信部１２１からの電波の合成波を受信する。調整指示部１４０は、第二アンテナ２１０による受信信号の位相に基づいて、第一アンテナ１２０のビーム方向を変化させるべき方向を決定する。方向調整部１５０は、第一アンテナ１２０のビーム方向を、決定された変化させるべき方向に変化させる。

これにより、通信システム１では、第一アンテナ１２０のビーム方向を変化させるべき方向を、試行錯誤による必要なしに検出することができる。通信システム１によれば、この点で、比較的短時間でビーム方向を調整することができる。
さらには、通信システム１では、第一アンテナ１２０のビーム方向を、第一アンテナ１２０から見た第二アンテナ２１０の方向に向けることができる点で、伝送路が変化してビーム方向が変化することによる受信入力レベル変動を見越したアンテナ大型化、および、送信電力大出力化が不要である。通信システム１では、この点で、システムの小型化が可能である。

ここで、通信システム１によるビーム方向の調整との比較対象として、通信システムが、送信アンテナのビーム方向を試行錯誤的に変化させて、送信アンテナのビーム方向を変化させるべき方向を決定する場合について考える。具体的には、通信システムは、送信アンテナのビーム方向を仮に変化させてみて、受信レベルを測定する。受信レベルが増大した場合、通信システムは、送信アンテナのビーム方向を仮に変化させた方向が、送信アンテナのビーム方向を変化させるべき方向であると判定する。一方、受信レベルが減少した場合、通信システムは、送信アンテナのビーム方向を仮に変化させた方向と反対方向が、送信アンテナのビーム方向を変化させるべき方向と反対方向であると判定する。

受信レベルが減少した場合、通信システムは、送信アンテナのビーム方向を、変化させるべき方向と反対方向に一旦変化させた後、変化させるべき方向に変化させることになる。したがって、始めから送信アンテナのビーム方向を変化させるべき方向に変化させる場合と比較すると、送信アンテナのビーム方向を、変化させるべき方向と反対方向に変化させる時間、および、反対方向に変化させたビーム方向を元の方向に戻す時間だけ、余計に時間がかかる。

また、通信システムが、適切なビーム方向の判定の指標として受信レベルを用いる場合、ビーム方向の変化による受信レベルの変化と、フェージングの影響による受信レベルの変化との区別がつきにくい。この点で、適切なビーム方向の検出の精度が低くなることが考えられる。
また、通信システムが、送信アンテナのビーム方向を適切な方向に調整するまでの間も、通信対象の実データである送信データの送信を行う場合、送信アンテナのビーム方向を、変化させるべき方向と反対方向に変化させると、送信データの受信レベルが低下する。

これに対し、通信システム１では、第一アンテナ１２０のビーム方向を変化させるべき方向を、試行錯誤による必要なしに検出することができ、第一アンテナ１２０のビーム方向を変化させるべき方向と反対方向に変化させることを回避できる。通信システム１によれば、この点で、比較的短時間でビーム方向を調整することができる。

また、通信システム１では、逆位相シンボルの合成波の受信信号の位相に基づいて、第一アンテナ１２０のビーム方向を変化させるべき方向を検出する。通信システム１によれば、この点で、フェージングの影響によって受信レベルが変化する場合でも、第一アンテナ１２０のビーム方向を変化させるべき方向を高精度に検出できる。
また、通信システム１では、第一アンテナ１２０のビーム方向を変化させるべき方向と反対方向に変化させることを回避できる点で、第一アンテナ１２０のビーム方向を適切な方向に調整するまでの間も、送信データの受信レベルの低下を回避することができる。

また、調整指示部１４０は、逆位相シンボルの合成波の受信レベルに基づいて、第一アンテナ１２０のビーム方向を変化させるべき量を決定する。
通信システム１によれば、第一アンテナ１２０のビーム方向を変化させるべき方向に加えて変化量も、試行錯誤による必要なしに検出することができる。通信システム１によれば、この点でさらに、短時間でビーム方向を調整することができる。

また、第一送信制御部１１０は、第１のタイミングでは、複数の送信部１２１からの電波の強め合いによるピークが形成されるように同じ位相の信号を入力して、各送信部１２１から電波を送信させる。第一送信制御部１１０は、第２のタイミングでは、複数の送信部１２１からの電波の打ち消し合いによるヌルが形成される位相の信号を入力して、各送信部１２１から電波を送信させる。調整指示部１４０は、第１のタイミングでの合成波の受信信号の位相と、第２のタイミングでの合成波の受信信号の位相との比較に基づいて、第一アンテナ１２０のビーム方向を変化させるべき方向を決定する。
同位相シンボルの合成波の受信信号の位相は、第１のタイミングでの合成波の受信信号の位相の例に該当する。逆位相シンボルの合成波の受信信号の位相は、第２のタイミングでの合成波の受信信号の位相の例に該当する。

通信システム１では、第２のタイミングでの合成波の受信信号の位相を、第１のタイミングでの合成波の受信信号の位相と比較して、第一アンテナ１２０のビーム方向のずれの方向を検出することができる。これにより、通信システム１では、送信シンボルの位相が伝送路で反転するような場合でも、第一アンテナ１２０のビーム方向のずれの方向を高精度に検出できる。

また、調整指示部１４０は、第１のタイミングでの合成波の受信レベルと、第２のタイミングでの合成波の受信レベルとの比較に基づいて、第一アンテナ１２０のビーム方向を変化させるべき量を決定する。
これにより、通信システム１では、第２のタイミングでの合成波の受信レベルのみに基づいて第一アンテナ１２０のビーム方向を変化させるべき量を決定する場合よりも、第一アンテナ１２０のビーム方向を変化させるべき量を高精度に決定できると期待される。

＜第二実施形態＞
第二実施形態では、第一実施形態に係る通信システムの構成のさらに具体的な例について説明する。
図７は、第二実施形態に係る通信システムの構成の例を示す図である。図７に示す構成で、通信システム３は、第一通信システム３００と、第二通信システム４００とを備える。第一通信システム３００は、シンボル情報挿入回路３１１ａおよび３１１ｂと、変調回路３１２ａおよび３１２ｂと、第一アンテナ３２０と、復調回路３３１と、方向調整情報抽出回路３３２と、方向調整指示回路３４０と、方向調整機構３５０とを備える。第一アンテナ３２０は、第一ホーン３２１ａおよび第二ホーン３２１ｂの２つのホーンアンテナを備える。第二通信システム４００は、第二アンテナ４１０と、復調回路４２１と、シンボル処理回路４２２と、方向ずれ判定回路４３０と、方向調整情報挿入回路４４１と、変調回路４４２とを備える。

第一アンテナ３２０は、第一アンテナ１２０の例に該当する。第一アンテナ３２０は、２つの送信部として、第一ホーン３２１ａおよび第二ホーン３２１ｂを備える。第一ホーン３２１ａは、第一ホーン１２１ａと同様である。第二ホーン３２１ｂは、第二ホーン１２１ｂと同様である。
第一ホーン３２１ａと第二ホーン３２１ｂとを総称して、ホーン３２１とも表記する。ホーン３２１は、送信部１２１の例に該当する。

シンボル情報挿入回路３１１ａおよび３１１ｂと、変調回路３１２ａおよび３１２ｂとの組み合わせは、第一送信制御部１１０の例に該当する。
シンボル情報挿入回路３１１ａと変調回路３１２ａとの組み合わせは、第一送信制御部１１０が第一ホーン１２１ａ向けの送信信号を生成して第一ホーン１２１ａに電波を送信させる機能を実行する。シンボル情報挿入回路３１１ａは、図５に例示される第一ホーン１２１ａ向けの送信フレームと同様の送信フレームを生成する。変調回路３１２ａは、シンボル情報挿入回路３１１ａが生成した送信フレームに応じて搬送波（キャリア）を変調して送信信号を生成する。変調回路３１２ａは、生成した送信信号を第一ホーン１２１ａへ出力して、第一ホーン１２１ａから電波を送信させる。

シンボル情報挿入回路３１１ｂと変調回路３１２ｂとの組み合わせは、第一送信制御部１１０が第二ホーン１２１ｂ向けの送信信号を生成して第二ホーン１２１ｂに電波を送信させる機能を実行する。シンボル情報挿入回路３１１ｂは、図５に例示される第二ホーン１２１ｂ向けの送信フレームと同様の送信フレームを生成する。変調回路３１２ｂは、シンボル情報挿入回路３１１ｂが生成した送信フレームに応じて搬送波を変調して送信信号を生成する。変調回路３１２ｂは、生成した送信信号を第二ホーン１２１ｂへ出力して、第二ホーン１２１ｂから電波を送信させる。
シンボル情報挿入回路３１１ａとシンボル情報挿入回路３１１ｂとを総称してシンボル情報挿入回路３１１とも表記する。変調回路３１２ａと変調回路３１２ｂとを総称して変調回路３１２とも表記する。

復調回路３３１と方向調整情報抽出回路３３２との組み合わせは、第一受信処理部１３０の例に該当する。
復調回路３３１は、第一アンテナ３２０の受信信号を復調して、第二通信システム４００からの送信シンボルを復元した受信シンボルを生成する。復調回路３３１は、生成した受信シンボルを方向調整情報抽出回路３３２へ出力する。

方向調整情報抽出回路３３２は、復調回路３３１が生成した受信シンボルのうち、送信対象の実データを表すデータシンボルを抽出してデマッピングし、第二上位層９２０からの送信データを復元した受信データをビット列の形式で生成する。方向調整情報抽出回路３３２は、生成した受信データを第一上位層９１０へ出力する。
また、方向調整情報抽出回路３３２は、復調回路３３１が生成した受信シンボルのうち、方向調整情報を表すシンボルを抽出してデマッピングし、方向調整情報をビット列の形式で復元する。方向調整情報抽出回路３３２は、復元した方向調整情報を方向調整指示回路３４０へ出力する。
方向調整指示回路３４０は、調整指示部１４０と同様である。方向調整機構３５０は、方向調整部１５０と同様である。

第二アンテナ４１０は、第二アンテナ２１０と同様である。
復調回路４２１と、シンボル処理回路４２２との組み合わせは、第二受信処理部２２０の例に該当する。
復調回路４２１は、第二アンテナ４１０の受信信号を復調して、第一通信システム３００からの送信シンボルを復元した受信シンボルを生成する。復調回路４２１は、生成した受信シンボルをシンボル処理回路４２２へ出力する。

シンボル処理回路４２２は、復調回路４２１が生成した受信シンボルのうち、送信対象の実データを表すデータシンボルを抽出してデマッピングし、第一上位層９１０からの送信データを復元した受信データをビット列の形式で生成する。シンボル処理回路４２２は、生成した受信データを第二上位層９２０へ出力する。
また、シンボル処理回路４２２は、復調回路４２１が生成した受信シンボルのうち、方向検出用シンボルを抽出し、抽出した方向検出用シンボルを方向ずれ判定回路４３０へ出力する。

方向ずれ判定回路４３０は、方向調整情報として第一アンテナ１２０のビーム方向のずれを示す情報を生成する場合の方向調整情報生成部２３０と同様である。
方向調整情報挿入回路４４１と、変調回路４４２との組み合わせは、第二送信制御部２４０の例に該当する。方向調整情報挿入回路４４１と、変調回路４４２との組み合わせにて、第二送信制御部２４０の機能を実行する。

図８は、復調回路４２１、および、シンボル処理回路４２２の構成の例を示す図である。図８に示す構成で、アナログデジタル変換器（Analog To Digital Converter；ＡＤＣ）４２１－１と、適応整合フィルタ（Adaptive Matched Filter；ＡＭＦ）４２１－２と、オートゲインコントロール（Auto Gain Control；ＡＧＣ）４２１－３と、等化器（Equalizer）４２１－４と、デフレーマ（Deframer）４２１－５との組み合わせは、復調回路４２１の例に該当する。シンボル情報抽出回路４２２－１と、デマッパ（Modulation Symbol Demapper）４２２－２との組み合わせは、シンボル処理回路４２２の例に該当する。

アナログデジタル変換器４２１－１は、第二アンテナ４１０の受信信号の波形データを、アナログデータからデジタルデータに変換する。
適応整合フィルタ４２１－２は、受信信号の波形データに対してクロック再生、キャリア再生、および、マルチパス遅延補正等の処理をおこなって、受信シンボルのシンボル同期をとる。

オートゲインコントロール４２１－３は、受信信号の利得（Gain）を調整する。
等化器４２１－４は、受信信号の周波数を等化する。
オートゲインコントロール４２１－３および等化器４２１－４での受信信号の補正によって、受信シンボルに含まれる方向検出用シンボルの振幅が変化する。ここで、オートゲインコントロール４２１－３および等化器４２１－４が、シンボル単位よりも大きい時定数で受信信号の補正を行うことで、逆位相シンボルの振幅と同位相シンボルの振幅とが同じ比率だけ変化する。これにより、方向検出用シンボルは、オートゲインコントロール４２１－３および等化器４２１－４による補正後も、逆位相シンボルの合成波の受信レベルと同位相シンボルの合成波の受信レベルとの比の情報を保持することができる。
デフレーマ４２１－５は、受信フレームをほどく。これにより、受信シンボルの抽出が可能になる。

シンボル情報抽出回路４２２－１は、受信シンボルのうち方向検出用シンボルを抽出して方向ずれ判定回路４３０へ出力する。
方向ずれ判定回路４３０は、上記のように、方向検出用シンボルに含まれる逆位相シンボルと同位相シンボルとの受信レベルの比、および、これらの受信レベルの正負で示される位相の比較に基づいて、第一アンテナ３２０のビーム方向のずれの方向および大きさを判定する。方向ずれ判定回路４３０は、判定結果を示す方向調整情報を方向調整情報挿入回路４４１へ出力する。

デマッパ４２２－２は、シンボル情報抽出回路４２２－１が方向検出用シンボルを抽出した残りの受信シンボルのうちデータシンボルをデマッピングする。これにより、デマッパ４２２－２は、送信対象の実データである第一上位層９１０からの送信データを復元した受信データをビット列の形式で生成する。デマッパ４２２－２は、生成した受信データを第二上位層９２０へ出力する。

＜第三実施形態＞
第三実施形態では、第一アンテナが３つの送信部を備える場合の例を説明する。
図９は、第三実施形態に係る通信システムの構成の例を示す図である。図９に示す構成で、通信システム３は、第一通信システム５００と、第二通信システム６００とを備える。第一通信システム５００は、第一送信制御部５１０と、第一アンテナ５２０と、第一受信処理部５３０と、調整指示部５４０と、方向調整部５５０とを備える。第一アンテナ５２０は、３つの送信部５２１を備える。第二通信システム６００は、第二アンテナ６１０と、第二受信処理部６２０と、方向調整情報生成部２３０と、第二送信制御部２４０とを備える。

通信システム３は、第一アンテナ５２０が備える３つの送信部５２１を用いて方向検出用シンボルを送信する。通信システムが３は、この方向検出用シンボルの各送信部５２１からの送信波の合成波の受信信号に基づいて、第一アンテナ５２０のビーム方向のずれを二次元で検出し、第一アンテナ５２０のビーム方向を変化させるべき方向として、二次元座標における方向を決定する。それ以外の点では、通信システム３は、通信システム１と同様である。

図１０は、第一アンテナ５２０の構成の例を示す図である。図１０は、第一アンテナ５２０を正面から見た場合の例を示している。
図１０の例で、第一アンテナ５２０は、３つの送信部５２１の例に該当する第一ホーン５２１ａ、第二ホーン５２１ｂ、および、第三ホーン５２１ｃの３つのホーンアンテナを備える。これら３つのホーンアンテナは、各ホーンアンテナの中心が、第一アンテナ５２０の中心である点Ｐ１０１を中心とする正三角形の頂点に位置するように配置されている。

各ホーンアンテナのビーム方向は、第一アンテナ５２０の中心から外向きに同じ角度だけずれている。これらのホーンアンテナは、これらのホーンアンテナからの送信波が合成波を形成し、かつ、第一アンテナ５２０から見た第二アンテナ６１０の方向の、第一アンテナ５２０のビーム方向からのずれの大きさに応じて第二アンテナ６１０での受信レベルが異なる程度に、ビーム方向を少しだけずらして配置されている。

図１１は、第一送信制御部５１０が生成する送信信号における送信フレームの構成の例を示す図である。
図１１の例で、第一送信制御部５１０は、第一ホーン５２１ａ、第二ホーン５２１ｂ、第三ホーン５２１ｃのそれぞれ向けの送信フレームを生成している。図１０に示される第一ホーン５２１ａ、第二ホーン５２１ｂ、第三ホーン５２１ｃの配置に応じて、逆位相シンボルに相当するヌル形成シンボルの位相が１２０度ずつずれている。
それ以外の点では、第一送信制御部５１０が生成する送信フレームは、図５に例示される第一送信制御部１１０が生成する送信フレームと同様である。

図１１の例におけるヌル形成シンボルの合成波を第二アンテナ６１０が受信した受信信号では、ヌル形成シンボルの位相は、第一アンテナ５２０から見た第二アンテナ６１０の方向の、第一アンテナ５２０のビーム方向からのずれの方向に応じた位相角を示す。この位相角により、方向調整情報生成部６３０は、第一アンテナ５２０のビーム方向のずれを、二次元で検出することができる。

方向調整情報生成部６３０が、第一アンテナ５２０のビーム方向のずれ量を垂直方向、水平方向のそれぞれについて示す方向調整情報を生成するようにいてもよい。あるいは、方向調整情報生成部６３０が、第一アンテナ５２０のビーム方向のずれの方向およびずれ量を極座標表示で示す方向調整情報を生成するようにしてもよい。

方向調整情報生成部６３０が、第一アンテナ５２０のビーム方向のずれを二次元で示す方向調整情報を生成することで、調整指示部５４０は、垂直方向および水平方向のそれぞれについて第一アンテナ５２０のビーム方向の変化量を示して、方向調整部５５０に第一アンテナ５２０のビーム方向を変化させるよう指示することができる。
方向調整部５５０は、調整指示部５４０からの指示に従って、方向調整部５５０に第一アンテナ５２０のビーム方向を垂直方向および水平方向の両方について調整する。

以上のように、第一アンテナ５２０は、少なくとも１つの送信部５２１からの電波の送信方向（ビーム方向）が、他の２つの送信部５２１からの電波の送信方向が含まれる平面に含まれないように配置された３つ以上の送信部を備える。調整指示部５４０は、第二アンテナ６１０での受信信号の位相に基づいて、第一アンテナ５２０のビーム方向を変化させるべき方向として、二次元座標における方向を決定する。
通信システム３によれば、第一アンテナ５２０のビーム方向を垂直方向および水平方向の両方について調整することができる。

＜第四実施形態＞
図１２は、第四実施形態に係る通信システムの構成の例を示す図である。図１２に示す構成で、通信システム７１０は、送信制御部７１１と、送信アンテナ７１２と、受信アンテナ７１４と、調整指示部７１５と、方向調整部７１６とを備える。送信アンテナ７１２は、複数の送信部７１３を備える。

かかる構成で、送信制御部７１１は、複数の送信部７１３に、これら複数の送信部７１３からの電波の打ち消し合いによるヌルが形成される位相の信号を入力して、各送信部７１３から電波を送信させる。受信アンテナ７１４は、複数の送信部７１３からの電波の合成波を受信する。調整指示部７１５は、受信アンテナ７１４の受信信号の位相に基づいて、送信アンテナ７１２のビーム方向を変化させるべき方向を決定する。方向調整部７１６は、送信アンテナ７１２のビーム方向を、決定された変化させるべき方向に変化させる。
送信制御部７１１は、送信制御手段の例に該当する。送信部７１３は、送信手段の例に該当する。調整指示部７１５は、調整指示手段の例に該当する。方向調整部７１６は、方向調整手段の例に該当する。

これにより、通信システム７１０では、送信アンテナ７１２のビーム方向を変化させるべき方向を、試行錯誤による必要なしに検出することができる。通信システム７１０によれば、この点で、比較的短時間で送信アンテナ７１２のビーム方向を調整することができる。特に、通信システム７１０では、試行錯誤によって、送信アンテナ７１２のビーム方向を変化させるべき方向と反対方向に変化させることを回避できる点で、比較的短時間でビーム方向を調整することができる。

さらには、通信システム７１０では、送信アンテナ７１２のビーム方向を、送信アンテナ７１２から見た受信アンテナ７１４の方向に向けることができる点で、伝送路が変化してビーム方向が変化することによる受信入力レベル変動を見越したアンテナ大型化、および、送信電力大出力化が不要である。通信システム７１０では、この点で、システムの小型化が可能である。

また、通信システム７１０では、受信アンテナ７１４の受信信号の位相に基づいて、送信アンテナ７１２のビーム方向を変化させるべき方向を決定する点で、フェージングの影響によって受信レベルが変化する場合でも、送信アンテナ７１２のビーム方向を変化させるべき方向を高精度に決定することができる。
また、通信システム７１０では、送信アンテナ７１２のビーム方向を変化させるべき方向と反対方向に変化させることを回避できる点で、送信アンテナ７１２のビーム方向を適切な方向に調整するまでの間も、送信データの受信レベルの低下を回避することができる。

＜第五実施形態＞
図１３は、第五実施形態に係る調整指示装置の構成の例を示す図である。図１３に示す構成で、調整指示装置７２０は、調整指示部７２１を備える。
かかる構成で、調整指示部７２１は、送信アンテナが備える複数の送信手段からの、電波の打ち消し合いによるヌルが形成される位相の電波の合成波の受信信号の位相に基づいて、送信アンテナのビーム方向を変化させるべき方向を決定する。
調整指示部７２１は、調整指示手段の例に該当する。

調整指示装置７２０によれば、送信アンテナのビーム方向を変化させるべき方向を、試行錯誤による必要なしに検出することができる。調整指示装置７２０によれば、この点で、比較的短時間で送信アンテナのビーム方向を調整することができる。特に、調整指示装置７２０によれば、試行錯誤によって、送信アンテナのビーム方向を変化させるべき方向と反対方向に変化させることを回避できる点で、比較的短時間でビーム方向を調整することができる。

さらには、調整指示装置７２０によれば、送信アンテナのビーム方向を、送信アンテナから見た受信アンテナの方向に向けることができる点で、伝送路が変化してビーム方向が変化することによる受信入力レベル変動を見越したアンテナ大型化、および、送信電力大出力化が不要である。調整指示装置７２０によれば、この点で、通信システムの小型化が可能である。

また、調整指示装置７２０によれば、受信アンテナの受信信号の位相に基づいて、送信アンテナのビーム方向を変化させるべき方向を決定する点で、フェージングの影響によって受信レベルが変化する場合でも、送信アンテナのビーム方向を変化させるべき方向を高精度に決定することができる。
また、調整指示装置７２０によれば、送信アンテナのビーム方向を変化させるべき方向と反対方向に変化させることを回避できる点で、送信アンテナのビーム方向を適切な方向に調整するまでの間も、送信データの受信レベルの低下を回避することができる。

＜第六実施形態＞
図１４は、第六実施形態に係るアンテナ方向調整方法における処理の手順の例を示す図である。図１４に示すアンテナ方向調整方法は、送信処理を行うこと（ステップＳ７１１）と、受信処理を行うこと（ステップＳ７１２）と、方向を決定すること（ステップＳ７１３）と、アンテナ方向を調整すること（ステップＳ７１４）とを含む。

送信処理を行うこと（ステップＳ７１１）では、送信アンテナが備える複数の送信手段に、これら複数の送信手段からの電波の打ち消し合いによるヌルが形成される位相の信号を入力して、各送信手段から電波を送信させる。
受信処理を行うこと（ステップＳ７１２）では、複数の送信手段からの電波の合成波を受信アンテナで受信する。
方向を決定すること（ステップＳ７１３）では、受信信号の位相に基づいて、送信アンテナのビーム方向を変化させるべき方向を決定する。
アンテナ方向を調整すること（ステップＳ７１４）では、送信アンテナのビーム方向を、決定された変化させるべき方向に変化させる。

図１４に示すアンテナ方向調整方法によれば、送信アンテナのビーム方向を変化させるべき方向を、試行錯誤による必要なしに検出することができる。図１４に示すアンテナ方向調整方法によれば、この点で、比較的短時間で送信アンテナのビーム方向を調整することができる。特に、図１４に示すアンテナ方向調整方法によれば、試行錯誤によって、送信アンテナのビーム方向を変化させるべき方向と反対方向に変化させることを回避できる点で、比較的短時間でビーム方向を調整することができる。

さらには、図１４に示すアンテナ方向調整方法によれば、送信アンテナのビーム方向を、送信アンテナから見た受信アンテナの方向に向けることができる点で、伝送路が変化してビーム方向が変化することによる受信入力レベル変動を見越したアンテナ大型化、および、送信電力大出力化が不要である。図１４に示すアンテナ方向調整方法によれば、この点で、通信システムの小型化が可能である。

また、図１４に示すアンテナ方向調整方法によれば、受信アンテナの受信信号の位相に基づいて、送信アンテナのビーム方向を変化させるべき方向を決定する点で、フェージングの影響によって受信レベルが変化する場合でも、送信アンテナのビーム方向を変化させるべき方向を高精度に決定することができる。
また、図１４に示すアンテナ方向調整方法によれば、送信アンテナのビーム方向を変化させるべき方向と反対方向に変化させることを回避できる点で、送信アンテナのビーム方向を適切な方向に調整するまでの間も、送信データの受信レベルの低下を回避することができる。

＜第七実施形態＞
図１５は、第七実施形態に係るアンテナ方向調整指示方法における処理の手順の例を示す図である。図１５に示すアンテナ方向調整指示方法は、方向を決定すること（ステップＳ７２１）を含む。
方向を決定すること（ステップＳ７２１）では、送信アンテナが備える複数の送信手段からの、電波の打ち消し合いによるヌルが形成される位相の電波の合成波の受信信号の位相に基づいて、送信アンテナのビーム方向を変化させるべき方向を決定する。

図１５に示すアンテナ方向調整指示方法によれば、送信アンテナのビーム方向を変化させるべき方向を、試行錯誤による必要なしに検出することができる。図１５に示すアンテナ方向調整指示方法によれば、この点で、比較的短時間で送信アンテナのビーム方向を調整することができる。特に、図１５に示すアンテナ方向調整指示方法によれば、試行錯誤によって、送信アンテナのビーム方向を変化させるべき方向と反対方向に変化させることを回避できる点で、比較的短時間でビーム方向を調整することができる。

さらには、図１５に示すアンテナ方向調整指示方法によれば、送信アンテナのビーム方向を、送信アンテナから見た受信アンテナの方向に向けることができる点で、伝送路が変化してビーム方向が変化することによる受信入力レベル変動を見越したアンテナ大型化、および、送信電力大出力化が不要である。図１５に示すアンテナ方向調整指示方法によれば、この点で、通信システムの小型化が可能である。

また、図１５に示すアンテナ方向調整指示方法によれば、受信アンテナの受信信号の位相に基づいて、送信アンテナのビーム方向を変化させるべき方向を決定する点で、フェージングの影響によって受信レベルが変化する場合でも、送信アンテナのビーム方向を変化させるべき方向を高精度に決定することができる。
また、図１５に示すアンテナ方向調整指示方法によれば、送信アンテナのビーム方向を変化させるべき方向と反対方向に変化させることを回避できる点で、送信アンテナのビーム方向を適切な方向に調整するまでの間も、送信データの受信レベルの低下を回避することができる。

図１６は、少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
図１６に示す構成で、コンピュータ８００は、ＣＰＵ８１０と、主記憶装置８２０と、補助記憶装置８３０と、インタフェース８４０と、不揮発性記録媒体８５０とを備える。

上記の第一通信システム１００、第二通信システム２００、第一通信システム３００、第二通信システム４００、第一通信システム５００、第二通信システム６００、通信システム７１０、および、調整指示装置７２０の機能のうち何れか１つ以上またはその一部が、コンピュータ８００に実装されてもよい。その場合、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置８３０に記憶されている。ＣＰＵ８１０は、プログラムを補助記憶装置８３０から読み出して主記憶装置８２０に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ８１０は、プログラムに従って、処理のための記憶部に対応する記憶領域を主記憶装置８２０に確保する。各装置と他の装置との通信は、インタフェース８４０が通信機能を有し、ＣＰＵ８１０の制御に従って通信を行うことで実行される。

第一通信システム１００がコンピュータ８００に実装される場合、その各部の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置８３０に記憶されている。ＣＰＵ８１０は、プログラムを補助記憶装置８３０から読み出して主記憶装置８２０に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。

また、ＣＰＵ８１０は、プログラムに従って、第一通信システム１００の処理のための記憶領域を主記憶装置８２０に確保する。第一通信システム１００と他の装置との通信は、インタフェース８４０が通信機能を有し、ＣＰＵ８１０の制御に従って動作することで実行される。第一通信システム１００とユーザとのインタラクションは、インタフェース８４０が表示装置および入力デバイスを備え、ＣＰＵ８１０の制御に従って各種画像の表示を行い、ユーザ操作を受け付けることで実行される。

第二通信システム２００がコンピュータ８００に実装される場合、その各部の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置８３０に記憶されている。ＣＰＵ８１０は、プログラムを補助記憶装置８３０から読み出して主記憶装置８２０に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。

また、ＣＰＵ８１０は、プログラムに従って、第二通信システム２００の処理のための記憶領域を主記憶装置８２０に確保する。第二通信システム２００と他の装置との通信は、インタフェース８４０が通信機能を有し、ＣＰＵ８１０の制御に従って動作することで実行される。第二通信システム２００とユーザとのインタラクションは、インタフェース８４０が表示装置および入力デバイスを備え、ＣＰＵ８１０の制御に従って各種画像の表示を行い、ユーザ操作を受け付けることで実行される。

第一通信システム３００がコンピュータ８００に実装される場合、その各部の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置８３０に記憶されている。ＣＰＵ８１０は、プログラムを補助記憶装置８３０から読み出して主記憶装置８２０に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。

また、ＣＰＵ８１０は、プログラムに従って、第一通信システム３００の処理のための記憶領域を主記憶装置８２０に確保する。第一通信システム３００と他の装置との通信は、インタフェース８４０が通信機能を有し、ＣＰＵ８１０の制御に従って動作することで実行される。第一通信システム３００とユーザとのインタラクションは、インタフェース８４０が表示装置および入力デバイスを備え、ＣＰＵ８１０の制御に従って各種画像の表示を行い、ユーザ操作を受け付けることで実行される。

第二通信システム４００がコンピュータ８００に実装される場合、その各部の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置８３０に記憶されている。ＣＰＵ８１０は、プログラムを補助記憶装置８３０から読み出して主記憶装置８２０に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。

また、ＣＰＵ８１０は、プログラムに従って、第二通信システム４００の処理のための記憶領域を主記憶装置８２０に確保する。第二通信システム４００と他の装置との通信は、インタフェース８４０が通信機能を有し、ＣＰＵ８１０の制御に従って動作することで実行される。第二通信システム４００とユーザとのインタラクションは、インタフェース８４０が表示装置および入力デバイスを備え、ＣＰＵ８１０の制御に従って各種画像の表示を行い、ユーザ操作を受け付けることで実行される。

第一通信システム５００がコンピュータ８００に実装される場合、その各部の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置８３０に記憶されている。ＣＰＵ８１０は、プログラムを補助記憶装置８３０から読み出して主記憶装置８２０に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。

また、ＣＰＵ８１０は、プログラムに従って、第一通信システム５００の処理のための記憶領域を主記憶装置８２０に確保する。第一通信システム５００と他の装置との通信は、インタフェース８４０が通信機能を有し、ＣＰＵ８１０の制御に従って動作することで実行される。第一通信システム５００とユーザとのインタラクションは、インタフェース８４０が表示装置および入力デバイスを備え、ＣＰＵ８１０の制御に従って各種画像の表示を行い、ユーザ操作を受け付けることで実行される。

第二通信システム６００がコンピュータ８００に実装される場合、その各部の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置８３０に記憶されている。ＣＰＵ８１０は、プログラムを補助記憶装置８３０から読み出して主記憶装置８２０に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。

また、ＣＰＵ８１０は、プログラムに従って、第二通信システム６００の処理のための記憶領域を主記憶装置８２０に確保する。第二通信システム６００と他の装置との通信は、インタフェース８４０が通信機能を有し、ＣＰＵ８１０の制御に従って動作することで実行される。第二通信システム６００とユーザとのインタラクションは、インタフェース８４０が表示装置および入力デバイスを備え、ＣＰＵ８１０の制御に従って各種画像の表示を行い、ユーザ操作を受け付けることで実行される。

通信システム７１０がコンピュータ８００に実装される場合、その各部の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置８３０に記憶されている。ＣＰＵ８１０は、プログラムを補助記憶装置８３０から読み出して主記憶装置８２０に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。

また、ＣＰＵ８１０は、プログラムに従って、通信システム７１０の処理のための記憶領域を主記憶装置８２０に確保する。通信システム７１０と他の装置との通信は、インタフェース８４０が通信機能を有し、ＣＰＵ８１０の制御に従って動作することで実行される。通信システム７１０とユーザとのインタラクションは、インタフェース８４０が表示装置および入力デバイスを備え、ＣＰＵ８１０の制御に従って各種画像の表示を行い、ユーザ操作を受け付けることで実行される。

調整指示装置７２０がコンピュータ８００に実装される場合、その各部の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置８３０に記憶されている。ＣＰＵ８１０は、プログラムを補助記憶装置８３０から読み出して主記憶装置８２０に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。

また、ＣＰＵ８１０は、プログラムに従って、調整指示装置７２０の処理のための記憶領域を主記憶装置８２０に確保する。調整指示装置７２０と他の装置との通信は、インタフェース８４０が通信機能を有し、ＣＰＵ８１０の制御に従って動作することで実行される。調整指示装置７２０とユーザとのインタラクションは、インタフェース８４０が表示装置および入力デバイスを備え、ＣＰＵ８１０の制御に従って各種画像の表示を行い、ユーザ操作を受け付けることで実行される。

上述したプログラムのうち何れか１つ以上が不揮発性記録媒体８５０に記録されていてもよい。この場合、インタフェース８４０が不揮発性記録媒体８５０からプログラムを読み出すようにしてもよい。そして、ＣＰＵ８１０が、インタフェース８４０が読み出したプログラムを直接実行するか、あるいは、主記憶装置８２０または補助記憶装置８３０に一旦保存して実行するようにしてもよい。

なお、第一通信システム１００、第二通信システム２００、第一通信システム３００、第二通信システム４００、第一通信システム５００、第二通信システム６００、通信システム７１０、および、調整指示装置７２０が行う処理の全部または一部を実行するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施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等も含まれる。

１、２、３、７１０ 通信システム
１００、３００、５００ 第一通信システム
１１０、５１０ 第一送信制御部
１２０、３２０、５２０ 第一アンテナ
１２１、５２１、７１３ 送信部
１２１ａ、３２１ａ、５２１ａ 第一ホーン
１２１ｂ、３２１ｂ、５２１ｂ 第二ホーン
１３０、５３０ 第一受信処理部
１４０、５４０、７１５、７２１ 調整指示部
１５０、５５０、７１６ 方向調整部
２００、４００、６００ 第二通信システム
２１０、６１０ 第二アンテナ
２２０、６２０ 第二受信処理部
２３０、６３０ 方向調整情報生成部
２４０、６４０ 第二送信制御部
３１１、３１１ａ、３１１ｂ シンボル情報挿入回路
３１２、３１２ａ、３１２ｂ、４４２ 変調回路
３３１、４２１ 復調回路
３３２ 方向調整情報抽出回路
３４０ 方向調整指示回路
３５０ 方向調整機構
４２２ シンボル処理回路
４３０ 方向ずれ判定回路
４４１ 方向調整情報挿入回路
５２１ｃ 第三ホーン
７１１ 送信制御部
７１２ 送信アンテナ
７１４ 受信アンテナ
７２０ 調整指示装置

Claims (9)

1. 電波を送信する複数の送信手段を備える送信アンテナと、
   前記複数の送信手段に、これら複数の送信手段からの電波の打ち消し合いによるヌルが形成される位相の信号を入力して、各送信手段から電波を送信させる送信制御手段と、
   前記複数の送信手段からの電波の合成波を受信する受信アンテナと、
   受信信号の位相に基づいて、前記送信アンテナのビーム方向を変化させるべき方向を決定する調整指示手段と、
   前記送信アンテナのビーム方向を、決定された変化させるべき方向に変化させる方向調整手段と、
   を備える通信システム。
2. 前記調整指示手段は、前記受信信号の大きさに基づいて、前記送信アンテナのビーム方向を変化させるべき量を決定する、
   請求項１に記載の通信システム。
3. 前記送信制御手段は、第１のタイミングでは、前記複数の送信手段からの電波の強め合いによるピークが形成されるように同じ位相の信号を入力して、各送信手段から電波を送信させ、第２のタイミングでは、前記複数の送信手段からの電波の打ち消し合いによるヌルが形成される位相の信号を入力して、各送信手段から電波を送信させ、
   前記調整指示手段は、前記第１のタイミングでの合成波の受信信号の位相と、前記第２のタイミングでの合成波の受信信号の位相との比較に基づいて、前記送信アンテナのビーム方向を変化させるべき方向を決定する、
   請求項１または請求項２に記載の通信システム。
4. 前記調整指示手段は、前記第１のタイミングでの合成波の受信信号の大きさと、前記第２のタイミングでの合成波の受信信号の大きさとの比較に基づいて、前記送信アンテナのビーム方向を変化させるべき量を決定する、請求項３に記載の通信システム。
5. 前記送信アンテナは、少なくとも１つの送信手段からの電波の送信方向が、他の２つの送信手段からの電波の送信方向が含まれる平面に含まれないように配置された３つ以上の前記送信手段を備え、
   前記調整指示手段は、前記受信信号の位相に基づいて、前記送信アンテナのビーム方向を変化させるべき方向として、二次元座標における方向を決定する、
   請求項１から４の何れか一項に記載の通信システム。
6. 送信アンテナが備える複数の送信手段からの、電波の打ち消し合いによるヌルが形成される位相の電波の合成波の受信信号の位相に基づいて、前記送信アンテナのビーム方向を変化させるべき方向を決定する調整指示手段
   を備える調整指示装置。
7. 送信アンテナが備える複数の送信手段に、これら複数の送信手段からの電波の打ち消し合いによるヌルが形成される位相の信号を入力して、各送信手段から電波を送信させ、
   前記複数の送信手段からの電波の合成波を受信アンテナで受信し、
   受信信号の位相に基づいて、前記送信アンテナのビーム方向を変化させるべき方向を決定し、
   前記送信アンテナのビーム方向を、決定された変化させるべき方向に変化させる、
   ことを含むアンテナ方向調整方法。
8. 送信アンテナが備える複数の送信手段からの、電波の打ち消し合いによるヌルが形成される位相の電波の合成波の受信信号の位相に基づいて、前記送信アンテナのビーム方向を変化させるべき方向を決定する
   ことを含むアンテナ方向調整指示方法。
9. コンピュータに、
   送信アンテナが備える複数の送信手段からの、電波の打ち消し合いによるヌルが形成される位相の電波の合成波の受信信号の位相に基づいて、前記送信アンテナのビーム方向を変化させるべき方向を決定すること
   を実行させるためのプログラム。

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