JP4726306B2 - 無線通信システム、移動端末局及び方位決定方法 - Google Patents
無線通信システム、移動端末局及び方位決定方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の基準方位を特定して、特定した基準方位に基づいて方位情報を取得する無線通信システムに関し、特にアドホック・ネットワークに用いて好適な無線通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の移動体を含む無線通信システムにおいては、サービスエリア内を自由に移動する移動体に対して、進行方向や電波の送信方向を特定するための方位情報が提供される。この方位情報は、位置情報と共に用いることにより目的地までの経路選択に利用することが出来る。また、方位情報は、各システムの棲み分けのために用いられる。すなわち、方位情報を基にして電波の送信方向を制御することにより、他システムへの干渉を低減することが出来るので、複数のシステムの共存を容易にする。
【０００３】
上記方位情報を提供するための技術としては、ＧＰＳ（Global Positioning System）が周知である。このＧＰＳにおいては、各移動局は、ＧＰＳ受信機を用いて人工衛星からの信号を受信することにより自局の位置や時刻などを測定し、この測定結果から方位情報を得ることが出来る。
【０００４】
また、移動局においては、ジャイロを用いて方位情報を得ることが出来る。一方、固定局においては、設置する際に方向を設定することにより、方位情報を得ることが出来る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の方位情報の取得方法においては、移動局にＧＰＳ受信機やジャイロを備える必要があるので、装置規模が大きくなり、製造コストも増加するという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で方位情報を取得することが出来る移動局装置、及びこの移動局装置が収容された無線通信システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の無線通信システムは、予め設定された基準方位に指向性を形成して方位指定信号を送信する基準局と、複数の端末局と、を具備する無線通信システムであって、前記複数の端末局に含まれる対象端末局は、前記基準局から送信された方位指定信号を受信する受信手段、受信信号の到来方向を推定する到来方向推定手段、前記方位指定信号の到来方向と反対の方向に指向性を有する方位指定信号を生成する方位指定信号生成手段、前記方位指定信号生成手段において生成した方位指定信号を送信する送信手段、を具備する構成を採る。
【０００８】
この構成によれば、無線通信システムに収容されている基準局が基準方位に方位指定信号を送信するので、この基準方位を向いて送信される方位指定信号の到来方向を推定して基準方位を特定することにより、方位情報を取得することが出来る。これにより、端末局にＧＰＳ受信機等を備えることなく無線通信システムを構築することが出来る。
【０００９】
本発明の無線通信システムは、上記無線通信システムにおいて、受信手段は、基準局及び自局以外の端末局から送信された方位指定信号を受信する構成を採る。
【００１０】
この構成によれば、基準局及び端末局が方位指定信号を送信することにより自立分散的なシステムを構築している。このように、端末局も方位指定信号を送信することにより、端末局において制度良く基準方位を特定することが出来る。
【００１１】
本発明の無線通信システムは、上記無線通信システムにおいて、対象端末局は、方位指定信号生成手段において生成する方位指定信号の指向性の方向を基準方位として検知する基準方位特定手段を具備する構成を採る。
【００１２】
この構成によれば、無線通信システムに収容されている基準局及び端末局が、基準方位に方位指定信号を送信するので、この基準方位を向いて送信される方位指定信号の到来方向を推定して基準方位を特定することにより、方位情報を取得することが出来る。これにより、ＧＰＳ受信機等を備えることなく方位情報を取得することが出来るので、端末局の装置構成を小型化することが出来、装置の製造コストを低減することが出来る。
【００１３】
本発明の無線通信システムは、上記無線通信システムにおいて、基準方位は、自システムのサービスエリアの長手方向に設定される構成を採る。
【００１４】
本発明の無線通信システムは、上記無線通信システムにおいて、基準局を道路に沿って設置し、基準方位は前記道路に沿う方向に設定される構成を採る。
【００１５】
これらの構成によれば、サービスエリアの形状に応じて基準方位を適宜設定することにより、システムに収容された端末局が受信する方位指定信号を他の方向に設定した場合よりも多くすることが出来る。したがって、基準方位を精度良く検知することが出来る。
【００１６】
本発明の無線通信システムは、上記無線通信システムにおいて、通信方向を決定する際に参照する基準面を検出する手段を具備するを具備する構成を採る。
【００１７】
この構成によれば、基準面内での送信方向も考慮して方位指定信号の送信方向を決定することが出来る。これにより、正確な方位情報を取得することが出来る。
【００１８】
本発明の無線通信システムは、上記無線通信システムにおいて、基準局及び複数の端末局はそれぞれ方位指定信号に優先度情報を付加して送信し、方位指定信号生成手段は、受信した複数の方位指定信号に優先度情報に応じた重みをつけて方位指定信号を生成する構成を採る。
【００１９】
この構成によれば、方位指定信号の優先度に応じて到来方向に重み付けをして方位指定信号の到来方向を決定することにより、精度良く到来方向を決定することが出来る。これにより、基準方位を精度良く検知することが出来るので、取得する方位情報の精度も向上する。
【００２０】
本発明の無線通信システムは、上記無線通信システムにおいて、方位指定信号に送信を行う度に減少する優先度を付加する優先度付加手段を具備する構成を採る。
【００２１】
この構成によれば、方位指定信号を送信するたびに優先度を減少させるので、方位指定信号の送信を繰り返すことによる送信方向の基準方位からのずれを低減することが出来る。
【００２２】
本発明の無線通信システムは、上記無線通信システムにおいて、対象端末局は、到来方向推定手段において推定した到来方向を平均化する平均化手段を具備し、方位指定信号生成手段は、平均化した到来方向と反対の方向に指向性を有する方位指定信号を生成する構成を採る。
【００２３】
この構成によれば、到来方向の平均値に基づいて送信方向を決定するので、精度良く到来方向を推定することが出来る。したがって、端末局は、方位情報を精度良く検知することが出来るとともに、方位指定信号を搬送する電波を基準方位に向けて正確に送信することが出来るので、システム全体においても方位を検知する精度が向上する。
【００２４】
本発明の無線通信システムは、上記無線通信システムにおいて、端末局は、方位指定信号から電力を抽出する手段を具備する構成を採る。
この構成によれば、方位指定信号を利用して端末局に電力を伝送することが出来る。
【００２５】
本発明の無線通信システムは、上記無線通信システムにおいて、端末局が方位指定信号から電力を抽出する手段を具備する構成を採る。また、本発明の無線通信システムは、上記無線通信システムにおいて、端末局が方位指定信号に電力を重畳する手段を具備する構成を採る。
【００２６】
これらの構成によれば、方位指定信号を利用して端末局に電力を伝送することが出来る。これにより、１度の充電により連続して使用可能な時間が増えるので、ユーザにとっての利便性が増す。
【００２７】
本発明の無線通信システムは、上記無線通信システムにおいて、複数の端末局の通信状況をそれぞれ保持する管理テーブル、前記管理テーブルを参照して各端末局に対する課金額を、その端末局の通信状況に応じて決定する課金額決定部、を具備する課金管理装置を備えた構成を採る。
【００２８】
この構成によれば、端末局の通信状況に応じて課金額を決定することが出来るので、効率的なシステムの運用を図ることが出来る。例えば、方位指定信号を送信する端末局に対して課金を免除する。このように課金を免除することは、端末局にとって、方位指定信号を送信するインセンティブとなる。これにより、システムにおいて方位指定信号の送信元を多数確保することが出来るので、システムのサービスエリアの広い範囲において、方位指定信号を利用して方位情報を取得することが出来るようになる。
【００２９】
本発明の方位決定方法は、端末局において方位を決定する方位決定方法であって、基準局において予め設定された基準方位に指向性を形成して方位指定信号を送信する工程と、前記端末局において前記方位指定信号を受信する工程と、前記方位指定信号の到来方向を推定する工程と、前記到来方向と反対の方向に指向性を有する方位指定信号を生成する工程と、生成した方位指定信号を送信する工程と、前記基準局及び前記端末局から送信された方位指定信号の到来方向に基づいて基準方位を特定する工程と、特定した基準方位に基づいて方位を決定する工程と、を具備するようにした。
【００３０】
この方法によれば、無線通信システムに収容されている基準局及び端末局が、基準方位に方位指定信号を送信するので、この基準方位を向いて送信される方位指定信号の到来方向を推定して基準方位を特定することにより、方位情報を取得することが出来る。これにより、ＧＰＳ受信機等を備えることなく方位情報を取得することが出来るので、端末局の装置構成を小型化することが出来、装置の製造コストを低減することが出来る。
【００３１】
本発明の移動端末装置は、基準局から予め設定された基準方位に指向性を形成して送信された方位指定信号を受信する受信手段と、受信信号の到来方向を推定する到来方向推定手段と、前記方位指定信号の到来方向と反対の方向に指向性を有する方位指定信号を生成する方位指定信号生成手段と、前記方位指定信号生成手段において生成する方位指定信号の指向性の方向を基準方位として検知する基準方位特定手段と、前記方位指定信号生成手段において生成した方位指定信号を送信する送信手段と、を具備する構成を採る。
【００３２】
受信手段は、自装置以外の移動通信端末装置から送信された方位指定信号を受信し、到来方向推定手段は、前記移動通信端末装置から送信された方位指定信号の到来方向も推定する。
【００３３】
これらの構成によれば、基準方位を向けて送信される方位指定信号の到来方向を推定して基準方位を特定することにより、方位情報を取得することが出来る。これにより、ＧＰＳ受信機等を備えることなく方位情報を取得することが出来るので、装置構成を小型化することが出来、装置の製造コストを低減することが出来る。
【００３４】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、システムに収容された端末局が、基準局又は他の端末局からシステムにおいて予め設定された方位に放射された電波を受信して方位情報を得るとともに、この受信波の到来方向と反対の方位へ電波を放射することである。
【００３５】
以下、本発明の各実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
（実施の形態１）
本実施の形態に係る無線通信システムは、システムにおいて予め設定された基準方位へ電波を放射する複数の基準局と、この基準局又は他の端末局からの電波を受信して、受信方位と反対方位へ電波を放射する端末局と、を含んで構成される。以下、これらの基準局と端末局について説明する。
【００３６】
まず、図１を参照して基準局について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る基準局の構成を示すブロック図である。基準局は、通常固定して設置される。自局情報保持部１０１は、自局が設置されている位置に関する位置情報、水平面に関する情報、及び本実施の形態に係るシステムにおいて予め設定されている基準方位の情報を保持している。
【００３７】
方位指定信号生成部１０２は、自局情報保持部１０１に保持されている情報を参照して、基準方位に向けて送信信号の指向性を形成する。この指向性は、例えばアダプティブアレイアンテナ（以下「ＡＡＡ」という）を用いて生成される。つまり、方位指定信号生成部１０２は、送信信号にＬＭＳアルゴリズム、ＲＬＳアルゴリズムなどの適応アルゴリズムを用いて算出したウエイトを乗算することにより、基準方位に指向性を有する方位指定信号を生成する。送信部１０３は、方位指定信号生成部１０２にて生成した方位指定信号を無線周波数帯に周波数変換してアンテナ１０４より送信する。
【００３８】
次いで、図２を参照して端末局について説明する。図２は、本発明の実施の形態１に係る端末局の構成を示すブロック図である。この端末局は、基準局又は自局以外の端末局から送信される方位指定信号を受信する。受信部２０２は、アンテナ２０１から受信した方位指定信号を周波数変換し、周波数変換した信号を到来方向推定部２０３に出力する。到来方向推定部２０３は、方位指定信号の到来方向を推定する。
【００３９】
送信方向生成部２０４は、到来方向推定部２０３にて推定した到来方向と反対の方向、すなわち推定した到来方向を１８０°回転させた方向を送信方向として決定する。基準方位検知部２０７は、送信方向生成部２０４において決定した送信方向を基準方位として検知する。方位指定信号生成部２０５は、送信信号にＬＭＳアルゴリズム、ＲＬＳアルゴリズムなどの適応アルゴリズムを用いて算出したウエイトを乗算することにより、送信方向生成部２０４にて決定した送信方向に指向性を有する方位指定信号を生成する。送信部２０６は方位指定信号を無線周波数帯に周波数変換し、また所定の送信電力に増幅してアンテナ２０１から送信する。
【００４０】
ここで、図３を参照して、本発明の実施の形態１に係る無線通信システムについて説明する。図３は、本発明の実施の形態１に係る無線通信システムについて模式的に示す図である。
【００４１】
図１に示した基準局は、本発明の実施の形態１に係る無線通信システムがカバーするサービスエリアに分散するよう計画的に配置される。図３には、システムのサービスエリアに配置される基準局の一部である基準局３０１〜３０６を示している。基準局３０１〜３０６は、それぞれ基準方位に指向性を形成して方位指定信号を送信する。尚、基準局が送信する方位指定信号を、本明細書において、「基準局信号」と称することがある。各基準局３０１〜３０６は、実際にはＡＡＡ技術の精度の限界から基準方位を中心にした角度広がりの範囲内に指向性を形成する。尚、図３では、紙面の下方から上方に向かう方向を基準方位とする。また、基準方位はシステムにおいて予め設定されており、いかなる方位を基準方位とすることも可能であるが、本実施の形態においては、説明を簡単にするために、この基準方位が「北」である場合を例に説明する。この基準方位に設定されている方位については、システムに収容された全ての基準局及び端末局にとって既知である。
【００４２】
図２に示した端末局は、システムのサービスエリア内を自由に移動する移動端末装置またはサービスエリア内に固定して設置された固定端末装置である。図３において、端末局３０７〜３１６は、基準局（もしくは端末局）から送信された方位指定信号の到来方向を推定し、この到来方向と反対の方向に指向性を形成して方位指定信号を送信する。尚、端末局が送信する方位指定信号を、本明細書において、「端末局信号」と称することがある。方位指定信号は基準方位に向けて送信されるので、端末局３０７〜３１６は、到来方向の推定の精度及び送信方向に形成する指向性の精度による誤差の範囲内で、基準方位に方位指定信号を送信することになる。
【００４３】
結果として、本実施の形態に係る無線通信システムに備えられた全ての基準局３０１〜３０６及び全ての端末局３０７〜３１６は、いずれも基準方位に向けて方位指定信号を送信する。つまり、本実施の形態に係る無線通信システムのカバーエリア内の全ての地点で方位指定信号が基準方位に向けて送信されている。換言すれば、本実施の形態に係る無線通信システムは、システムに収容されている各局（すなわち各基準局と各端末局）がそれぞれ方位指定信号を基準方位に送信することにより、システム内に方位指定信号の送信方向を規定する一様な場（以下「指向性場」という）を形成している。この指向性場においては、方位磁針が地球の磁界により方位を指すように、各端末局３０７〜３１６が基準方位を認識することが出来る。
【００４４】
ここで、端末局３０７が移動端末装置であり、端末局３０８が固定端末装置である場合の、これらの端末局における方位情報の取得手順について説明する。まず、移動端末装置３０７における手順について説明する。
【００４５】
移動端末装置３０７は、本実施の形態に係る無線通信システムのサービスエリアに移動すると、方位指定信号を受信し、受信した方位指定信号の到来方向を推定する。移動端末装置３０７は、推定した到来方向と反対の方向、すなわち到来方向を１８０°回転させた方向を基準方位として検知する。移動端末装置３０７は、常時、上述のようにして方位情報を取得することにより、自局の向きが変わった場合であっても方向情報を取得することが出来る。
【００４６】
方向情報の取得手順について図１２を参照して具体的に説明する。まず、移動端末装置３０７は、基準方位検知部２０７において上述したように方位指定信号に基づいて基準方位（ここでは「北」）を特定する。この基準方位が特定された状態、すなわち方位指定信号の到来方向の推定結果から基準方位が特定された状態において方位指定信号以外の信号（以下「データ信号」という）を受信すると、到来方向推定部２０３においてこの受信したデータ信号の到来方向を推定する。そして、データ信号の到来方向と方位指定信号の到来方向とのずれを検出することにより、受信信号が到来した「方位」を特定することが出来る。このようにして特定した「方位」を示す情報を「方位情報」という。
【００４７】
例えば、図１２においては、データ信号１２０１の到来方向として、方位指定信号の到来方向推定結果よりも４５°「東」にずれた値が推定される。これにより、移動端末装置３０７は、既知である方位指定信号の到来方向（ここでは「南」）に基づいて、データ信号が到来した方位を「南」から４５°だけ東にずれた「東南」と特定することが出来る。
【００４８】
一方、固定端末装置３０８は、方位指定信号を受信し、受信した方位指定信号の到来方向を推定する。固定端末装置３０８は、推定した到来方向と反対の方向、すなわち到来方向を１８０°回転させた方向を基準方位として検知することが出来る。固定端末装置３０８は、通常、設置状態から方向が変わらないので、このようにして取得した方位情報を用いて、様々な処理を行うことが出来る。
【００４９】
次に図４を参照して、基準方位が設定される方向について説明する。図４は、本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの概略を示す図である。この図４において、楕円型のサービスエリア４０１には、基準局４０２〜４１１が配置されている。このような無線通信システムにおいては、システムに収容された端末局が、出来るだけ多くの方位指定信号を受信することが出来る方向、すなわちサービスエリアの長手方向に基準方位を設定することが好ましい。サービスエリア４０１は楕円型であるので、この楕円の長軸方向に沿って基準方位を設定することにより、システムに収容された端末局が受信する方位指定信号を他の方向に設定した場合よりも多くすることが出来る。
【００５０】
このように、基準方位は本実施の形態に係る無線通信システムがサービスを提供可能なサービスエリアの長手方向に沿って設定しておくことが好ましい。また、サービスエリアが日本の全国土である場合には、日本の国土は南南西から北北東に向けて伸びている点を考慮して、北北東又は南南西に基準方位を設定することが好ましい。
【００５１】
また、サービスエリアが道路に沿って設けられる場合には、この道路に沿った方向に基準方位を設定することが好ましい。サービスエリアが道路に沿って設けられる場合に設定される基準方位について、図１７を参照して説明する。図１７に示すように、サービスエリア１７０５が道路１７０１に沿って設けられる場合には、基準方位を道路に沿って設定する。これにより、基準方位はサービスエリアに沿って設けられることになる。
【００５２】
基準方位を道路に沿って設定するためには、基準局を道路に沿って配置し、配置した基準局が方位指定信号を送信する方向（すなわち基準方位）を道路に沿うように設定する。この基準局における方位指定信号の送信方向は、基準局設置時に設定される。図１７には、基準局１７０２〜１７０４が道路に沿って所定間隔で設置されている。そして、各基準局において基準方位が道路に沿った方向に設置されている。例えば、基準局１７０２は、基準方位を道路に沿う方向、つまり紙面の左下から右上に向かう方向に設定している。
【００５３】
以上説明したように、本実施の形態に係る無線通信システムにおいては、システムに収容されている基準局３０１〜３０６が基準方位に向けて方位指定信号を送信し、システムに収容されている端末局３０７〜３１６が、方位指定信号の到来方向を推定し、推定した到来方向と反対方向へ方位指定信号を送信する。この場合、基準局から送信される方位指定信号は基準方位に向けて送信されるので、端末局は基準方位と反対方向から方位指定信号を受信し、この受信方向と反対方向、すなわち基準方位と同じ方向へ方位指定信号を送信する。このようにして、本実施の形態に係る無線通信システムに収容されている基準局及び端末局が、基準方位に方位指定信号を送信するので、端末局３０７〜３１６は（必要があれば基準局３０１〜３０６も）、この基準方位を向いて送信される方位指定信号の到来方向を推定して基準方位を特定することにより、方位情報を取得することが出来る。つまり、本実施の形態に係る無線通信システムは、各端末局が基準方位に方位指定信号を送信することにより、方位情報を取得するためのシステムを自立分散的に構築している。
【００５４】
このように、本実施の形態に係る端末局３０７〜３１６は、ＧＰＳ受信機もジャイロも備えることなく方位情報を取得することが出来るので、装置構成を小型化することが出来、装置の製造コストを低減することが出来る。
【００５５】
これらの基準局３０１〜３０６を本実施の形態に係る無線通信システムのカバーエリアに計画的に配置することにより、移動端末装置である端末局３０７は、カバーエリア内全域において基準方位を向いた方位指定信号を受信して方位情報を取得し、取得した方位情報に基づいて通信を行うことが可能である。この無線通信システムによれば、「いつでも、どこでも」通信することが出来るという、移動体通信の要請を満たすことが出来る。
【００５６】
（実施の形態２）
本実施の形態においては、方位指定信号の送信方向を３次元で制御する。具体的には、３次元において所定の基準面を検出し、検出した基準面を参照して方位指定信号の送信方向を制御する。本実施の形態に係る無線通信システムは、実施の形態１における端末局の構成を一部変更している。図５は、本発明の実施の形態２に係る端末局の構成を示すブロック図である。図５において、実施の形態１に係る図２と同じ部分については、図２と同じ符号を付してその説明を省略する。
【００５７】
水平面検出部５０１は、水平面を検出する。送信方向生成部２０４は、水平面検出部５０１において検出した水平面を考慮して鉛直面内における送信方向を決定する。例えば、水平面に対して仰角３０°の方向から方位指定信号が到来した場合には、送信方向も仰角３０°に設定する。尚、水平面検出部５０１は、図１に示した基準局に備えられた自局情報保持部１０１に保持されている情報に基づいて水平面を検出することも可能である。この場合には、水平面検出部５０１が基準局より水平面に関する情報を取得して水平面を検出する。
【００５８】
この送信方向生成部２０４において決定される送信方向について図６を参照して説明する。図６は、本発明の実施の形態２における方位指定信号の送信方向について説明する図である。図６においては、「南」から到来した受信波（方位指定信号）に基づいて、「北」に送信波（方位指定信号）を送信する例を示している。送信方向生成部２０４は、受信波の到来方向から水平面内における送信方向を実施の形態１と同様にして設定するとともに、水平面検出部５０１にて検出した水平面の面方向に基づいて鉛直面内の送信方向を設定する。例えば、受信波の水平面からの仰角と送信波の水平面からの仰角とが等しくなるように送信方向を決定する。具体的には、受信波の仰角が３０°である場合には、水平面内における送信方向を受信波の水平面内における到来方向と１８０°反対方向に設定するとともに、鉛直面内における送信方向を仰角が３０°の方向に設定する。尚、送信方向生成部２０４は、検出した水平面に平行な方向を鉛直面内における送信方向として決定しても良い。
【００５９】
このように、本実施の形態によれば、水平面検出部５０１にて水平面を検出することにより、鉛直方向も考慮して方位指定信号の送信方向を決定することが出来る。これにより、さらに正確に方位を検出することが出来る。
【００６０】
（実施の形態３）
本実施の形態においては、複数の方位指定信号を受信した際の端末局の動作について説明する。本実施の形態に係る無線通信システムは、実施の形態１における端末局の構成を一部変更している。図７は、本発明の実施の形態３に係る端末局の構成を示すブロック図である。図７に示す端末局は、図２に示す端末局の構成に加えて、受信信号を方位指定信号と優先度情報とに分離する分離部７０１と、優先度情報を考慮した重みを付けて方位指定信号の送信方向を決定する優先度判定部７０２と、を備えて構成される。尚、図７において図２と同じ部分については、図２と同じ符号を付してその説明を省略する。
【００６１】
本実施の形態に係る基準局及び端末局は、方位指定信号に優先度情報を付加して送信する。具体的には、基準局は、方位指定信号に基準局から送信されたことを示す既知ビットを付加して送信し、端末局は、方位指定信号に端末局から送信されたことを示す既知ビットを付加して送信する。
【００６２】
このようにして、基準局及び端末局から送信された優先度情報が付加された方位指定信号はアンテナ２０１から受信され、受信部２０２で周波数変換され、分離部７０１に出力される。分離部７０１は、受信信号を方位指定信号と既知ビットである優先度情報とに分離し、分離した方位指定信号を到来方向推定部２０３に出力し、分離した優先度情報を優先度判定部７０２に出力する。到来方向推定部２０３では、複数の方位指定信号、すなわち基準局からの方位指定信号及び端末局からの方位指定信号の到来方向がそれぞれ算出されて、その算出結果が優先度判定部７０２に入力される。
【００６３】
優先度判定部７０２は、優先度情報を参照して受信した方位指定信号毎に優先度を決定し、決定した優先度を考慮して到来方向推定部２０３にて各方位指定信号に推定した到来方向に重みを付加する。方位指定信号が基準局及び端末局から送信されている場合には、基準局から送信された方位指定信号の優先度を、端末局から送信された方位指定信号の優先度よりも高くする。送信方向生成部２０４は、優先度判定部７０２にて優先度に応じた重みを付加した到来方向に基づいて、方位指定信号の送信方向を生成する。このように、優先度判定部７０２では、優先度情報に応じた重みを付けて方位指定信号の送信方向が決定される。
【００６４】
ここで、図９を参照して、優先度判定部７０２において到来方向を決定する手順の一例について説明する。図９は、優先度を考慮して決定される到来方向について説明する図である。ここでは、基準局から送信された方位指定信号と自局以外の端末局から送信された方位指定信号の２通りの方位指定信号を受信した場合を例に説明する。
【００６５】
図９において、基準局信号ベクトル９０１は基準局から送信された方位指定信号を表すベクトルであり、基準局から送信された優先度情報に基づいて求めた優先度Ａを大きさとし、到来方向推定部２０３で推定した基準局から送信された方位指定信号の到来方向Θ１をｘ軸からの角度として表現したベクトルである。また、端末局信号ベクトル９０２は端末局から送信された方位指定信号を表すベクトルであり、端末局から送信された優先度情報に基づいて求めた優先度Ｂを大きさとし、到来方向推定部２０３で推定した端末局から送信された方位指定信号の到来方向Θ２をｘ軸からの角度として表現したベクトルである。優先度判定部７０２は、基準局から送信された方位指定信号の優先度を、端末局から送信された方位指定信号の優先度よりも高くなるように優先度を決定するので、Ａ＞Ｂとする。
【００６６】
優先度判定部７０２は、到来方向推定部２０３から出力される角度を表す到来方向情報に、分離部７０１から出力された優先度情報を参照した大きさを表す情報を付加することにより受信した方位指定信号のそれぞれをベクトルで表現する。優先度判定部７０２は、基準局から送信された方位指定信号に基づいて推定される到来方向が、端末局からの方位指定信号に基づいて推定される到来方向よりも精度が高いことを考慮して、基準局信号ベクトル９０１が端末局信号ベクトル９０２よりも大きくなるようにする。
【００６７】
優先度判定部７０２は、上述したように生成した基準局信号ベクトル９０１と端末局信号ベクトル９０２とをベクトル合成して、合成ベクトル９０３を生成する。送信方向生成部２０４は、この合成ベクトル９０３がｘ軸と成す角Θ３を到来方向として、この到来方向と反対の方向に指向性を有する方位指定信号を生成する。
【００６８】
このように、本実施の形態によれば、優先度判定部７０２において、受信した複数の方位指定信号のうち、基準局から基準方位に向けて正確に送信された方位指定信号に基づいて生成した到来方向情報の優先度（すなわち「Ａ」）を端末局から送信された方位指定信号に基づいて生成した到来方向情報の優先度（すなわち「Ｂ」）よりも高くすることにより、精度の良い基準局からの方位指定信号の到来方向に重みをつけて方位指定信号の送信方向を決定することが出来る。このように方位指定信号の送信元に応じて到来方向に重み付けをして、方位指定信号の到来方向を決定することにより、精度良く到来方向を決定することが出来る。
【００６９】
（実施の形態４）
本実施の形態においては、複数の方位指定信号を受信した際の方位指定信号の到来方向の決定方法についてさらに説明する。本実施の形態に係る無線通信システムは、実施の形態１における端末局の構成を一部変更している。図８は、本発明の実施の形態４に係る端末局の構成を示すブロック図である。図８に示す端末局は、図２に示す端末局の構成に加えて、到来方向推定部２０３おいて推定した受信波の到来方向を平均化する平均化部８０１を備えて構成される。尚、図８において図２と同じ部分については、図２と同じ符号を付してその説明を省略する。
【００７０】
アンテナ２０１から受信部２０２に受信された複数の方位指定信号は、到来方向推定部２０３においてそれぞれの到来方向が推定される。平均化部８０１では、到来方向推定部２０３にて推定された各方位指定信号の到来方向が平均化され、到来方向の平均値が得られる。送信方向生成部２０４では、到来方向の平均値が示す方向を１８０°回転させた方向を送信方向として決定する。
【００７１】
このように、本実施の形態によれば、平均化部８０１にて算出した到来方向の平均値に基づいて送信方向を決定するので、正確に到来方向を推定することが出来る。したがって、端末局は、方位を正確に検知することが出来るとともに、方位指定信号を基準方位に向けて正確に送信することが出来るので、システム全体において方位を検知する精度が向上する。
【００７２】
（実施の形態５）
上記各実施の形態に示した基準方位の検知方法では、送信を繰り返すたびに到来方向推定等における演算誤差が累積し、誤差が累積する結果、方位指定信号の送信方向が基準方位から大きくずれることが考えられる。そこで、本実施の形態では、方位指定信号に送信回数に応じた優先度を設定することにより、送信回数が少ない方位指定信号を有効に利用して到来方向を推定する。
【００７３】
送信回数に応じて優先度を設定して方位指定信号を送信する態様を、２態様説明する。第１態様は、送信を行う度に所定量だけ送信電力を減ずる態様であり、第２態様は、送信を行う度に実施の形態３で示した優先度情報が示す優先度を減ずる態様である。まず、第１態様について説明する。
【００７４】
本実施の形態に係る無線通信システムは、実施の形態１における端末局の構成を一部変更している。本実施の形態に係る端末局の構成について図１０を参照して説明する。図１０は、本発明の実施の形態５に係る端末局の構成を示すブロック図である。尚、図１０において図２と同じ部分については、図２と同じ符号を付してその説明を省略する。本実施の形態では、端末局がｍ個（ｍは２以上の自然数）の方位指定信号を受信した場合を例に説明する。
【００７５】
図１０に示す端末局において、基準局または端末局から送信された方位指定信号は、アンテナ２０１から受信され、受信部２０２で周波数変換されて到来方向推定部２０３及び受信電力測定部１００２に出力される。受信電力測定部１００２は、受信した各方位指定信号の受信電力を測定し、測定結果をそれぞれ到来方向推定部２０３に出力する。
【００７６】
到来方向推定部２０３では、方位指定信号の到来方向がそれぞれ推定され、推定結果が送信方向生成部２０４に出力される。また、到来方向推定部２０３では、受信電力測定部１００２で測定された受信電力を大きさとし、推定した到来方向を角度とするベクトルを生成し、生成したベクトルを合成する。送信方向生成部２０４は、この合成ベクトルが示す角度を方位指定信号の到来方向と決定し、この到来方向に基づいて方位情報を取得する。
【００７７】
送信方向生成部２０４は、生成した合成ベクトルの角度を到来方向として方位指定信号生成部２０５に出力し、生成した合成ベクトルの大きさを電力情報として優先度付加部１００１に出力する。
【００７８】
また、送信方向生成部２０４では、それぞれ推定された到来方向に基づいて方位指定信号の送信方向がそれぞれ設定される。方位指定信号生成部２０５は、送信方向生成部２０４で設定した各送信方向に指向性を有する方位指定信号を生成し、優先度付加部１００１に出力する。
【００７９】
優先度付加部１００１は、方位指定信号生成部２０５において生成された方位指定信号にベクトル演算により求められた値を優先度として付加する。具体的には、方位指定信号生成部２０５において生成した方位指定信号を、送信方向生成部２０４から出力された電力情報に応じた受信電力を大きさとし、送信方向生成部２０４で設定された送信方向を角度とする方位指定信号ベクトルＶｎで表し、送信を１度繰り返す度に発生する優先度低下分をαとして、式１に示すベクトル演算を行う。式１に示す演算を行うことにより得られるベクトルの大きさを方位指定信号の大きさとして決定し、ベクトルの示す角度を方位指定信号の送信方向として決定する。
【００８０】
【数１】
【００８１】
優先度付加部１００１は、決定した送信方向に指向性を有するように方位指定信号を生成し、生成した方位指定信号を送信部２０６に出力する。また、優先度付加部１００１は、上述のようにして決定した方位指定信号の大きさが送信電力となるように送信部２０６を制御する。送信部２０６は優先度付加部１００１の制御に従った送信電力で方位指定信号を送信する。
【００８２】
式１に示す演算を行うことにより得られる合成ベクトルは、方位指定信号の送信を行う度にαだけ減少する。したがって、方位指定信号は送信回数が多くなるほど送信電力が小さくなる。
【００８３】
次いで、第２態様について説明する。前述したように、第２態様は、送信を行う度に実施の形態３で示した優先度情報が示す優先度を減ずる態様である。実施の形態３で説明したように、基準局から送信される方位指定信号には優先度Ａを示す優先度情報が付加され、端末局から送信される方位指定信号には優先度Ｂ（前述したようにＡ＞Ｂである）が付加されている。第２態様を実現する端末局の構成を図１８に示す。図１８に示す端末局は、図７に示す端末局に優先度付加部１００１がさらに設けられている。図１８において図７及び図１０と同じ部分には同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００８４】
図１８に示す端末局においては、優先度付加部１００１において、受信した方位指定信号に付加されていた優先度情報が示す優先度を所定量だけ減じ、この減じた優先度を示す新たな優先度情報を方位指定信号に付加する。
【００８５】
例えば、優先度Ｂを示す優先度情報が付加されていた方位指定信号を受信すると、送信方向生成部２０４においてこの受信した方位指定信号に基づいて送信方向が決定され、さらに方位指定信号生成部２０５において送信方向生成部２０４にて決定された送信方向に指向性を有する方位指定信号が生成される。優先度付加部１００１は、方位指定信号生成部２０５において生成された方位指定信号に、受信時の優先度Ｂよりも所定量だけ減じた優先度Ｂ′を示す優先度情報を付加して送信部２０６に出力する。
【００８６】
これにより、方位指定信号の送信を行う度に優先度が所定量だけ減少する。この方位指定信号を受信した端末局は、優先度情報が示す優先度に応じた重み付けを優先度判定部７０２で行うことにより、送信回数が少ない方位指定信号を効果的に利用して基準方位を特定することが出来る。
【００８７】
このように、本実施の形態によれば、方位指定信号を送信するたびに送信電力を減ずるので、端末局に受信される方位指定信号は、送信回数が少ないほど高い受信電力が得られる。端末局において、このような送信回数に応じて受信電力の異なる複数の方位指定信号を受信されると、この端末局に備えられた到来方向推定部２０３は、受信した各方位指定信号に受信電力に応じた重み付けすることにより、すなわち各方位指定信号について、その受信電力を大きさとし推定した到来方向を角度とするベクトルを生成し、生成したベクトルを合成することにより、到来方向を決定する。したがって、本実施の形態によれば、方位指定信号の送信を繰り返すことによる送信方向の基準方位からのずれを低減することが出来る。
【００８８】
尚、本実施の形態では、方位指定信号の送信回数に応じて送信電力を制御することにより、送信回数に応じた優先度を設定したが、優先度の設定方法は送信電力の制御に限られない。すなわち、通信品質に応じた優先度を設定しても良い。送信回数が少ないほど送信方向の基準方位からのずれが少ないのと同様に、通信品質が良いほど送信方向の基準方位からのずれが小さいと考えられるからである。
【００８９】
（実施の形態６）
本実施の形態では、方位指定信号の送信回数を優先度情報として付加する場合について説明する。まず基準局から送信された方位指定信号は、端末局において到来方向が推定され、推定した到来方向に基づいて送信方向の設定がなされて再び送信される。この端末局から送信された方位指定信号は他の端末局に受信され、他の端末局においても同様にして送信される。このように、方位指定信号は、まず基準局から送信された後、端末局によって再び送信される。
【００９０】
本実施の形態においては、この送信回数を優先度情報として方位指定信号に付加する。つまり、基準局は第１回目の送信である旨を示す優先度情報を方位指定信号に付加して送信し、この１回目の送信である旨を示す優先度情報が付加された方位指定信号を受信した端末局は、送信方向を設定すると共に、第２回目の送信である旨を示す優先度情報を付加して方位指定信号を送信する。以下同様にして、Ｋ回目の送信である旨を示す優先度情報が付加された方位指定信号を受信した端末局は、Ｋ＋１回目の送信である旨を示す優先度情報を方位指定信号に付加して送信する。また、複数の方位指定信号を利用する際には、複数の方位指定信号の送信回数を平均した値を仮の送信回数として算出し、算出した仮の送信回数を優先度情報として付加する。
【００９１】
ここで、本実施の形態に係る端末局における到来方向の決定方法について説明する。尚、本実施の形態においては、到来方向の決定方法以外については、実施の形態３と同様であるので、実施の形態３と同様に図７を用いて説明する。
【００９２】
基準局及び端末局から送信された優先度情報が付加された方位指定信号はアンテナ２０１から受信され、受信部２０２で周波数変換され、分離部７０１に出力される。分離部７０１は、受信信号を方位指定信号と優先度情報とに分離し、分離した方位指定信号を到来方向推定部２０３に出力し、分離した優先度情報を優先度判定部７０２に出力する。到来方向推定部２０３では、複数の方位指定信号、すなわち基準局からの方位指定信号及び端末局からの方位指定信号の到来方向がそれぞれ算出されて、その算出結果が優先度判定部７０２に入力される。
【００９３】
優先度判定部７０２は、分離部から出力された優先度情報を参照して、到来方向推定部２０３から出力された基準局からの方位指定信号の到来方向と端末局からの方位指定信号の到来方向に優先度に応じた重みを付加して到来方向を決定する。具体的には、優先度判定部７０２は、基準局及び端末局から送信された方位指定信号を、優先度を大きさとし、推定した到来方向を角度とするベクトルで表現し、ベクトル表現した方位指定信号をベクトル加算する。ベクトルで表現した方位指定信号をＶｎとし、受信した方位指定信号Ｖｎの数をｍとし、Ｋｎ回転送した場合の優先度低下分をβ(Ｋｎ)とすると、優先度判定部７０２においては式１に示すベクトル加算がなされる。
【００９４】
【数２】
【００９５】
優先度判定部７０２は、この式２に示す演算により得られる加算ベクトルのマイナス方向を到来方向として送信方向生成部２０４に出力する。送信方向生成部２０４は、優先度判定部７０２において決定された到来方向を１８０°回転させた方向を送信方向として設定する。また、優先度判定部７０２は、送信回数Ｋｎを平均したＫｎ′を求め、このＫｎ′を優先度情報として方位指定信号に付加する。
【００９６】
このように、本実施の形態によれば、方位指定信号の送信回数に応じた重みづけをして到来方向を推定するので、より精度良く基準方位を特定することが出来る。
【００９７】
（実施の形態７）
本実施の形態では、携帯電話やＰＨＳ（Personal Handy-phone System）や無線ＬＡＮ（Local Area Network）等の無線通信端末装置を上記各実施の形態に係る端末局として用いる場合について説明する。本実施の形態では、方位指定信号が用いるチャネル（以下「方位指定チャネル」という）と他の通信チャネルとの混信の防止が図られる。
【００９８】
本実施の形態では、以下に示す手段により混信を防止する。
（１）方位指定チャネルを他の通信チャネルと周波数分割する。つまり、方位指定信号と他の通信チャネルにおいて送信される信号とを互いに異なる周波数帯域の搬送波に重畳して送信する。
（２）方位指定チャネルを他の通信チャネルと符号分割する。つまり、方位指定信号と他の通信チャネルにおいて送信される信号に対して互いに異なる拡散コードを用いて拡散処理を行う。
（３）方位指定チャネルを他の通信チャネルと時間分割する。つまり、方位指定信号と他の通信チャネルにおいて送信される信号を時間的に前後して送信する。
（４）方位指定信号をＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）におけるサブキャリアの一つに割り当てる。
【００９９】
このように、本実施の形態によれば、簡易な構成で方位情報を取得可能な無線通信端末装置を提供することが出来る。特に、（２）〜（４）に示す手段を用いることにより、従来の無線通信端末装置に備えられた受信機を、方位指定信号用の受信機としても用いることが出来るので、装置構成をより小型化することが出来る。
【０１００】
（実施の形態８）
上記実施の形態１〜実施の形態７において説明した無線通信システムをアドホック・ネットワークに適用する。アドホック・ネットワークは、端末装置同士を無線回線で接続したネットワークである。移動端末装置を含むアドホック・ネットワークにおいては、移動端末装置の位置が変化するので、移動端末装置から見た固定端末装置の方向（又は移動端末装置から見た他の移動端末装置の方向）が不明となり、適切に通信を行うことが出来ない場合が考えられる。そこで、本実施の形態では、上記実施の形態１〜実施の形態７において説明した移動端末装置（すなわち端末局）をアドホック・ネットワークにおける端末装置に搭載して、通信相手の方向の特定を可能にすることを図る。
【０１０１】
図１１は、本発明の実施の形態８に係るアドホック・ネットワークの概略構成について説明する図である。このアドホック・ネットワークは、サービスエリア１１００の範囲内で通信可能であり、自由に移動可能な移動端末装置１１０１と、設置位置に固定されている固定端末装置１１０２〜１１０４とを含んで構成される。移動端末装置１１０１及び固定端末装置１１０２〜１１０４は、実施の形態１に係る端末局として機能する通信装置である。
【０１０２】
このアドホック・ネットワークに備えられた各通信装置（移動端末装置１１０１及び固定端末装置１１０２〜１１０４を含む）は、予め定められた基準方位（ここでは「北」とする）に向けて方位指定信号を送信する。
【０１０３】
移動端末装置１１０１は、受信した方位指定信号の到来方向を推定し、推定した到来方向に基づいて方位情報を取得する。すなわち、移動端末装置１１０１は、方位指定信号の到来方向を水平面内で１８０°回転した方向を基準方位として検知する。
【０１０４】
このような移動端末装置１１０１が固定端末装置１１０２と通信を行う場合の動作について説明する。移動端末装置１１０１は、固定端末装置１１０２から送信された方位指定信号以外の信号（以下「データ信号」という）を受信すると、受信信号の到来方向を推定し、この推定した到来方向と検知した基準方位とのずれに基づいて固定端末装置１１０２の自装置から見た方位を検知することが出来る。図１１に示す場合には、固定端末装置１１０２からの信号は、方位指定信号から約９０°東にずれた方向から受信されるので、固定端末装置１１０２の位置を、自装置から東の方向と特定することが出来る。
【０１０５】
これにより、移動端末装置１１０１は、固定端末装置１１０２の方向を特定した上で無線通信を行うことが出来る。例えば、固定端末装置１１０２が通信相手になる場合には、「東」の方向に送信信号の指向性を形成して送信することにより、固定端末装置１１０２以外の装置への干渉を低減することが出来る。また、固定端末装置１１０２が通信相手でない場合には、送信信号の指向性を適応的に制御して固定端末装置１１０２の方向にヌルを形成することにより、固定端末装置１１０２への干渉を避けることが出来る。
【０１０６】
このように、本実施の形態によれば、移動端末装置が簡易な構成で通信相手の方向を特定することが出来るので、アドホック・ネットワークに用いられる移動通信装置の装置規模を小さくすることが出来るとともに、製造コストを低減することが出来る。
【０１０７】
（実施の形態９）
本実施の形態では、実施の形態１に係る無線通信システムにおいて方位指定信号を用いて電力伝送を行う。方位指定信号は、到来方向の推定に用いて、データの伝送には通常用いないので、電力伝送用の信号に適している。本実施の形態に係る無線通信システムは、実施の形態１における端末局の構成を一部変更している。
【０１０８】
図１３は、本発明の実施の形態９に係る端末局の構成を示すブロック図である。図１３に示す端末局は、図２に示す端末局の構成に加えて、受信信号から電力を抽出する電力抽出部１３０１と、送信信号に電力を重畳する電力重畳部１３０２とを備えて構成される。尚、図１３において図２と同じ部分については、図２と同じ符号を付してその説明を省略する。
【０１０９】
図１３に示す端末局においては、アンテナ２０１から受信した方位指定信号が受信部２０２において周波数変換等を施されたのち、電力抽出部１３０１に出力される。電力抽出部１３０１は、受信部２０３から出力された方位指定信号により振動する電場及び磁場を電力として抽出する。
【０１１０】
また、電力重畳部１３０２は、電場及び磁場を振動させて、この振動を方位指定信号生成部２０５から出力される方位指定信号に重畳する。
【０１１１】
このように、本実施の形態によれば、方位指定信号を利用して端末局に電力を伝送することが出来る。これにより、１度の充電により連続して使用可能な時間が増えるので、ユーザにとっての利便性が増す。
【０１１２】
（実施の形態１０）
本実施の形態では、上記各実施の形態に示した無線通信システムに収容される端末局に対して、その端末局が受けるサービスの内容等を考慮して課金を行う課金システムについて説明する。図１４は、本発明の実施の形態１０に係る課金システムの概略構成を示す図である。
【０１１３】
図１４に示す課金管理装置１４０１は、端末局１４０４−１〜１４０４−Ｎの通信状況を監視しており、この通信状況に応じて課金を行う。課金管理装置１４０１には、各端末局の通信状況を表す管理テーブル１４０２が備えられており、課金額決定部１４０３は、この管理テーブル１４０２を参照して課金額を決定する。
【０１１４】
図１５に管理テーブル１４０２の構成例を示す。図１５に示すように、管理テーブル１４０２には、端末局毎に方位指定信号の送信を行っているか否かが対応付けられている。課金額決定部１４０３は、端末局が方位指定信号を送信している場合には課金を免除し、送信していない場合には課金を行う。尚、方位指定信号を送信していない端末局に対して、課金の免除ではなく、ペイバックやその他の通信料金からの割引などを行っても良い。
【０１１５】
このような課金システムによれば、端末局１４０４−１〜１４０４−Ｎは、方位指定信号を送信する場合には課金を免除され、送信しない場合には消費電力を節約することが出来る。つまり、端末局１４０４−１〜１４０４−Ｎは、「課金の免除」と「消費電力の節約」のいずれかによる利益を選択することが出来る。
【０１１６】
また、方位指定信号を送信することにより課金を免除されるので、本実施の形態に係る課金システムは、端末局にとって方位指定信号を送信するインセンティブとして働くことになる。これにより、システムにおいて方位指定信号の送信元を多数確保することが出来るので、システムの円滑な運営に寄与する。
【０１１７】
尚、課金額決定部１４０３における課金額の決定方法は、図１５に示した例に限られない。例えば、図１６に示すように、端末局１４０４−１〜１４０４−Ｎの通信状況をさらに詳細に監視して課金することが可能である。図１６においては、方位指定信号を受信して方位精度を向上させている場合に課金を行い、方位指定信号送信して、方位情報を提供している場合にペイバックを行う他に、電力供給を受ける場合には課金を行い（「＋２０」）、逆に電力を提供する場合にはペイバックを行う（「−１０」）ようにしている。
【０１１８】
尚、上記各実施の形態においては、各局方位指定信号を基準方位に向けて送信することにより、自立分散的に基準方位を検出することが出来る無線通信システムを構築しているが、システムが自立分散的でない場合にも本発明を適用することが可能である。すなわち、各端末局が方位指定信号の送信を行わない場合であっても、基準局から送信される方位指定信号に基づいて基準方位を検出することにより、絶対方位を検出することが出来る。
【０１１９】
本発明は、上記各実施の形態に限られない。上記各実施の形態は、適宜組み合わせて使用可能である。例えば、実施の形態１０に示す課金システムを、実施の形態２に係る無線通信システムに適用することが可能である。
【０１２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、端末局において、推定した他局からの方位指定信号の到来方向と反対の方向に方位指定信号を送信することにより、簡易な構成で方位情報を取得することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る基準局の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１に係る端末局の構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態１に係る無線通信システムについて模式的に示す図
【図４】本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの概略を示す図
【図５】本発明の実施の形態２に係る端末局の構成を示すブロック図
【図６】本発明の実施の形態２における送信波の送信方向について説明する図
【図７】本発明の実施の形態３に係る端末局の構成を示すブロック図
【図８】本発明の実施の形態４に係る端末局の構成を示すブロック図
【図９】優先度を考慮して決定される到来方向について説明する図
【図１０】本発明の実施の形態５に係る端末局の構成を示すブロック図
【図１１】本発明の実施の形態８に係るアドホック・ネットワークの概略構成について説明する図
【図１２】方位情報の取得手順について説明する図
【図１３】本発明の実施の形態９に係る端末局の構成を示すブロック図
【図１４】本発明の実施の形態１０に係る課金システムの概略構成を示す図
【図１５】管理テーブルの構成例
【図１６】管理テーブルの構成例
【図１７】基準方位の設定例
【図１８】本発明の実施の形態５に係る端末局の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１０１ 自局情報保持部
１０２ 方位指定信号生成部
１０３、２０６ 送信部
２０３ 到来方向推定部
２０４ 送信方向生成部
２０５ 方位指定信号生成部
２０７ 基準方位検知部
３０１〜３０６、４０２〜４１１、１７０２〜１７０４ 基準局
３０７〜３１６、１４０４−１〜１４０４−Ｎ 端末局
４０１、１１００、１７０５ サービスエリア
５０１ 水平面検出部
７０１ 分離部
７０２ 優先度判定部
８０１ 平均化部
１００１ 優先度付加部
１００２ 受信電力測定部
１１０１ 移動端末装置
１１０２〜１１０４ 固定端末装置
１３０１ 電力抽出部
１３０２ 電力重畳部
１４０１ 課金管理装置
１４０２ 管理テーブル
１４０３ 課金額決定部
１７０１ 道路
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の基準方位を特定して、特定した基準方位に基づいて方位情報を取得する無線通信システムに関し、特にアドホック・ネットワークに用いて好適な無線通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の移動体を含む無線通信システムにおいては、サービスエリア内を自由に移動する移動体に対して、進行方向や電波の送信方向を特定するための方位情報が提供される。この方位情報は、位置情報と共に用いることにより目的地までの経路選択に利用することが出来る。また、方位情報は、各システムの棲み分けのために用いられる。すなわち、方位情報を基にして電波の送信方向を制御することにより、他システムへの干渉を低減することが出来るので、複数のシステムの共存を容易にする。
【０００３】
上記方位情報を提供するための技術としては、ＧＰＳ（Global Positioning System）が周知である。このＧＰＳにおいては、各移動局は、ＧＰＳ受信機を用いて人工衛星からの信号を受信することにより自局の位置や時刻などを測定し、この測定結果から方位情報を得ることが出来る。
【０００４】
また、移動局においては、ジャイロを用いて方位情報を得ることが出来る。一方、固定局においては、設置する際に方向を設定することにより、方位情報を得ることが出来る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の方位情報の取得方法においては、移動局にＧＰＳ受信機やジャイロを備える必要があるので、装置規模が大きくなり、製造コストも増加するという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で方位情報を取得することが出来る移動局装置、及びこの移動局装置が収容された無線通信システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の無線通信システムは、予め設定された基準方位に指向性を形成して方位指定信号を送信する基準局と、複数の端末局と、を具備する無線通信システムであって、前記複数の端末局に含まれる対象端末局は、前記基準局から送信された方位指定信号を受信する受信手段、受信信号の到来方向を推定する到来方向推定手段、前記方位指定信号の到来方向と反対の方向に指向性を有する方位指定信号を生成する方位指定信号生成手段、前記方位指定信号生成手段において生成した方位指定信号を送信する送信手段、を具備する構成を採る。
【０００８】
この構成によれば、無線通信システムに収容されている基準局が基準方位に方位指定信号を送信するので、この基準方位を向いて送信される方位指定信号の到来方向を推定して基準方位を特定することにより、方位情報を取得することが出来る。これにより、端末局にＧＰＳ受信機等を備えることなく無線通信システムを構築することが出来る。
【０００９】
本発明の無線通信システムは、上記無線通信システムにおいて、受信手段は、基準局及び自局以外の端末局から送信された方位指定信号を受信する構成を採る。
【００１０】
この構成によれば、基準局及び端末局が方位指定信号を送信することにより自立分散的なシステムを構築している。このように、端末局も方位指定信号を送信することにより、端末局において制度良く基準方位を特定することが出来る。
【００１１】
本発明の無線通信システムは、上記無線通信システムにおいて、対象端末局は、方位指定信号生成手段において生成する方位指定信号の指向性の方向を基準方位として検知する基準方位特定手段を具備する構成を採る。
【００１２】
この構成によれば、無線通信システムに収容されている基準局及び端末局が、基準方位に方位指定信号を送信するので、この基準方位を向いて送信される方位指定信号の到来方向を推定して基準方位を特定することにより、方位情報を取得することが出来る。これにより、ＧＰＳ受信機等を備えることなく方位情報を取得することが出来るので、端末局の装置構成を小型化することが出来、装置の製造コストを低減することが出来る。
【００１３】
本発明の無線通信システムは、上記無線通信システムにおいて、基準方位は、自システムのサービスエリアの長手方向に設定される構成を採る。
【００１４】
本発明の無線通信システムは、上記無線通信システムにおいて、基準局を道路に沿って設置し、基準方位は前記道路に沿う方向に設定される構成を採る。
【００１５】
これらの構成によれば、サービスエリアの形状に応じて基準方位を適宜設定することにより、システムに収容された端末局が受信する方位指定信号を他の方向に設定した場合よりも多くすることが出来る。したがって、基準方位を精度良く検知することが出来る。
【００１６】
本発明の無線通信システムは、上記無線通信システムにおいて、通信方向を決定する際に参照する基準面を検出する手段を具備するを具備する構成を採る。
【００１７】
この構成によれば、基準面内での送信方向も考慮して方位指定信号の送信方向を決定することが出来る。これにより、正確な方位情報を取得することが出来る。
【００１８】
本発明の無線通信システムは、上記無線通信システムにおいて、基準局及び複数の端末局はそれぞれ方位指定信号に優先度情報を付加して送信し、方位指定信号生成手段は、受信した複数の方位指定信号に優先度情報に応じた重みをつけて方位指定信号を生成する構成を採る。
【００１９】
この構成によれば、方位指定信号の優先度に応じて到来方向に重み付けをして方位指定信号の到来方向を決定することにより、精度良く到来方向を決定することが出来る。これにより、基準方位を精度良く検知することが出来るので、取得する方位情報の精度も向上する。
【００２０】
本発明の無線通信システムは、上記無線通信システムにおいて、方位指定信号に送信を行う度に減少する優先度を付加する優先度付加手段を具備する構成を採る。
【００２１】
この構成によれば、方位指定信号を送信するたびに優先度を減少させるので、方位指定信号の送信を繰り返すことによる送信方向の基準方位からのずれを低減することが出来る。
【００２２】
本発明の無線通信システムは、上記無線通信システムにおいて、対象端末局は、到来方向推定手段において推定した到来方向を平均化する平均化手段を具備し、方位指定信号生成手段は、平均化した到来方向と反対の方向に指向性を有する方位指定信号を生成する構成を採る。
【００２３】
この構成によれば、到来方向の平均値に基づいて送信方向を決定するので、精度良く到来方向を推定することが出来る。したがって、端末局は、方位情報を精度良く検知することが出来るとともに、方位指定信号を搬送する電波を基準方位に向けて正確に送信することが出来るので、システム全体においても方位を検知する精度が向上する。
【００２４】
本発明の無線通信システムは、上記無線通信システムにおいて、端末局は、方位指定信号から電力を抽出する手段を具備する構成を採る。
この構成によれば、方位指定信号を利用して端末局に電力を伝送することが出来る。
【００２５】
本発明の無線通信システムは、上記無線通信システムにおいて、端末局が方位指定信号から電力を抽出する手段を具備する構成を採る。また、本発明の無線通信システムは、上記無線通信システムにおいて、端末局が方位指定信号に電力を重畳する手段を具備する構成を採る。
【００２６】
これらの構成によれば、方位指定信号を利用して端末局に電力を伝送することが出来る。これにより、１度の充電により連続して使用可能な時間が増えるので、ユーザにとっての利便性が増す。
【００２７】
本発明の無線通信システムは、上記無線通信システムにおいて、複数の端末局の通信状況をそれぞれ保持する管理テーブル、前記管理テーブルを参照して各端末局に対する課金額を、その端末局の通信状況に応じて決定する課金額決定部、を具備する課金管理装置を備えた構成を採る。
【００２８】
この構成によれば、端末局の通信状況に応じて課金額を決定することが出来るので、効率的なシステムの運用を図ることが出来る。例えば、方位指定信号を送信する端末局に対して課金を免除する。このように課金を免除することは、端末局にとって、方位指定信号を送信するインセンティブとなる。これにより、システムにおいて方位指定信号の送信元を多数確保することが出来るので、システムのサービスエリアの広い範囲において、方位指定信号を利用して方位情報を取得することが出来るようになる。
【００２９】
本発明の方位決定方法は、端末局において方位を決定する方位決定方法であって、基準局において予め設定された基準方位に指向性を形成して方位指定信号を送信する工程と、前記端末局において前記方位指定信号を受信する工程と、前記方位指定信号の到来方向を推定する工程と、前記到来方向と反対の方向に指向性を有する方位指定信号を生成する工程と、生成した方位指定信号を送信する工程と、前記基準局及び前記端末局から送信された方位指定信号の到来方向に基づいて基準方位を特定する工程と、特定した基準方位に基づいて方位を決定する工程と、を具備するようにした。
【００３０】
この方法によれば、無線通信システムに収容されている基準局及び端末局が、基準方位に方位指定信号を送信するので、この基準方位を向いて送信される方位指定信号の到来方向を推定して基準方位を特定することにより、方位情報を取得することが出来る。これにより、ＧＰＳ受信機等を備えることなく方位情報を取得することが出来るので、端末局の装置構成を小型化することが出来、装置の製造コストを低減することが出来る。
【００３１】
本発明の移動端末装置は、基準局から予め設定された基準方位に指向性を形成して送信された方位指定信号を受信する受信手段と、受信信号の到来方向を推定する到来方向推定手段と、前記方位指定信号の到来方向と反対の方向に指向性を有する方位指定信号を生成する方位指定信号生成手段と、前記方位指定信号生成手段において生成する方位指定信号の指向性の方向を基準方位として検知する基準方位特定手段と、前記方位指定信号生成手段において生成した方位指定信号を送信する送信手段と、を具備する構成を採る。
【００３２】
受信手段は、自装置以外の移動通信端末装置から送信された方位指定信号を受信し、到来方向推定手段は、前記移動通信端末装置から送信された方位指定信号の到来方向も推定する。
【００３３】
これらの構成によれば、基準方位を向けて送信される方位指定信号の到来方向を推定して基準方位を特定することにより、方位情報を取得することが出来る。これにより、ＧＰＳ受信機等を備えることなく方位情報を取得することが出来るので、装置構成を小型化することが出来、装置の製造コストを低減することが出来る。
【００３４】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、システムに収容された端末局が、基準局又は他の端末局からシステムにおいて予め設定された方位に放射された電波を受信して方位情報を得るとともに、この受信波の到来方向と反対の方位へ電波を放射することである。
【００３５】
以下、本発明の各実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
（実施の形態１）
本実施の形態に係る無線通信システムは、システムにおいて予め設定された基準方位へ電波を放射する複数の基準局と、この基準局又は他の端末局からの電波を受信して、受信方位と反対方位へ電波を放射する端末局と、を含んで構成される。以下、これらの基準局と端末局について説明する。
【００３６】
まず、図１を参照して基準局について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る基準局の構成を示すブロック図である。基準局は、通常固定して設置される。自局情報保持部１０１は、自局が設置されている位置に関する位置情報、水平面に関する情報、及び本実施の形態に係るシステムにおいて予め設定されている基準方位の情報を保持している。
【００３７】
方位指定信号生成部１０２は、自局情報保持部１０１に保持されている情報を参照して、基準方位に向けて送信信号の指向性を形成する。この指向性は、例えばアダプティブアレイアンテナ（以下「ＡＡＡ」という）を用いて生成される。つまり、方位指定信号生成部１０２は、送信信号にＬＭＳアルゴリズム、ＲＬＳアルゴリズムなどの適応アルゴリズムを用いて算出したウエイトを乗算することにより、基準方位に指向性を有する方位指定信号を生成する。送信部１０３は、方位指定信号生成部１０２にて生成した方位指定信号を無線周波数帯に周波数変換してアンテナ１０４より送信する。
【００３８】
次いで、図２を参照して端末局について説明する。図２は、本発明の実施の形態１に係る端末局の構成を示すブロック図である。この端末局は、基準局又は自局以外の端末局から送信される方位指定信号を受信する。受信部２０２は、アンテナ２０１から受信した方位指定信号を周波数変換し、周波数変換した信号を到来方向推定部２０３に出力する。到来方向推定部２０３は、方位指定信号の到来方向を推定する。
【００３９】
送信方向生成部２０４は、到来方向推定部２０３にて推定した到来方向と反対の方向、すなわち推定した到来方向を１８０°回転させた方向を送信方向として決定する。基準方位検知部２０７は、送信方向生成部２０４において決定した送信方向を基準方位として検知する。方位指定信号生成部２０５は、送信信号にＬＭＳアルゴリズム、ＲＬＳアルゴリズムなどの適応アルゴリズムを用いて算出したウエイトを乗算することにより、送信方向生成部２０４にて決定した送信方向に指向性を有する方位指定信号を生成する。送信部２０６は方位指定信号を無線周波数帯に周波数変換し、また所定の送信電力に増幅してアンテナ２０１から送信する。
【００４０】
ここで、図３を参照して、本発明の実施の形態１に係る無線通信システムについて説明する。図３は、本発明の実施の形態１に係る無線通信システムについて模式的に示す図である。
【００４１】
図１に示した基準局は、本発明の実施の形態１に係る無線通信システムがカバーするサービスエリアに分散するよう計画的に配置される。図３には、システムのサービスエリアに配置される基準局の一部である基準局３０１〜３０６を示している。基準局３０１〜３０６は、それぞれ基準方位に指向性を形成して方位指定信号を送信する。尚、基準局が送信する方位指定信号を、本明細書において、「基準局信号」と称することがある。各基準局３０１〜３０６は、実際にはＡＡＡ技術の精度の限界から基準方位を中心にした角度広がりの範囲内に指向性を形成する。尚、図３では、紙面の下方から上方に向かう方向を基準方位とする。また、基準方位はシステムにおいて予め設定されており、いかなる方位を基準方位とすることも可能であるが、本実施の形態においては、説明を簡単にするために、この基準方位が「北」である場合を例に説明する。この基準方位に設定されている方位については、システムに収容された全ての基準局及び端末局にとって既知である。
【００４２】
図２に示した端末局は、システムのサービスエリア内を自由に移動する移動端末装置またはサービスエリア内に固定して設置された固定端末装置である。図３において、端末局３０７〜３１６は、基準局（もしくは端末局）から送信された方位指定信号の到来方向を推定し、この到来方向と反対の方向に指向性を形成して方位指定信号を送信する。尚、端末局が送信する方位指定信号を、本明細書において、「端末局信号」と称することがある。方位指定信号は基準方位に向けて送信されるので、端末局３０７〜３１６は、到来方向の推定の精度及び送信方向に形成する指向性の精度による誤差の範囲内で、基準方位に方位指定信号を送信することになる。
【００４３】
結果として、本実施の形態に係る無線通信システムに備えられた全ての基準局３０１〜３０６及び全ての端末局３０７〜３１６は、いずれも基準方位に向けて方位指定信号を送信する。つまり、本実施の形態に係る無線通信システムのカバーエリア内の全ての地点で方位指定信号が基準方位に向けて送信されている。換言すれば、本実施の形態に係る無線通信システムは、システムに収容されている各局（すなわち各基準局と各端末局）がそれぞれ方位指定信号を基準方位に送信することにより、システム内に方位指定信号の送信方向を規定する一様な場（以下「指向性場」という）を形成している。この指向性場においては、方位磁針が地球の磁界により方位を指すように、各端末局３０７〜３１６が基準方位を認識することが出来る。
【００４４】
ここで、端末局３０７が移動端末装置であり、端末局３０８が固定端末装置である場合の、これらの端末局における方位情報の取得手順について説明する。まず、移動端末装置３０７における手順について説明する。
【００４５】
移動端末装置３０７は、本実施の形態に係る無線通信システムのサービスエリアに移動すると、方位指定信号を受信し、受信した方位指定信号の到来方向を推定する。移動端末装置３０７は、推定した到来方向と反対の方向、すなわち到来方向を１８０°回転させた方向を基準方位として検知する。移動端末装置３０７は、常時、上述のようにして方位情報を取得することにより、自局の向きが変わった場合であっても方向情報を取得することが出来る。
【００４６】
方向情報の取得手順について図１２を参照して具体的に説明する。まず、移動端末装置３０７は、基準方位検知部２０７において上述したように方位指定信号に基づいて基準方位（ここでは「北」）を特定する。この基準方位が特定された状態、すなわち方位指定信号の到来方向の推定結果から基準方位が特定された状態において方位指定信号以外の信号（以下「データ信号」という）を受信すると、到来方向推定部２０３においてこの受信したデータ信号の到来方向を推定する。そして、データ信号の到来方向と方位指定信号の到来方向とのずれを検出することにより、受信信号が到来した「方位」を特定することが出来る。このようにして特定した「方位」を示す情報を「方位情報」という。
【００４７】
例えば、図１２においては、データ信号１２０１の到来方向として、方位指定信号の到来方向推定結果よりも４５°「東」にずれた値が推定される。これにより、移動端末装置３０７は、既知である方位指定信号の到来方向（ここでは「南」）に基づいて、データ信号が到来した方位を「南」から４５°だけ東にずれた「東南」と特定することが出来る。
【００４８】
一方、固定端末装置３０８は、方位指定信号を受信し、受信した方位指定信号の到来方向を推定する。固定端末装置３０８は、推定した到来方向と反対の方向、すなわち到来方向を１８０°回転させた方向を基準方位として検知することが出来る。固定端末装置３０８は、通常、設置状態から方向が変わらないので、このようにして取得した方位情報を用いて、様々な処理を行うことが出来る。
【００４９】
次に図４を参照して、基準方位が設定される方向について説明する。図４は、本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの概略を示す図である。この図４において、楕円型のサービスエリア４０１には、基準局４０２〜４１１が配置されている。このような無線通信システムにおいては、システムに収容された端末局が、出来るだけ多くの方位指定信号を受信することが出来る方向、すなわちサービスエリアの長手方向に基準方位を設定することが好ましい。サービスエリア４０１は楕円型であるので、この楕円の長軸方向に沿って基準方位を設定することにより、システムに収容された端末局が受信する方位指定信号を他の方向に設定した場合よりも多くすることが出来る。
【００５０】
このように、基準方位は本実施の形態に係る無線通信システムがサービスを提供可能なサービスエリアの長手方向に沿って設定しておくことが好ましい。また、サービスエリアが日本の全国土である場合には、日本の国土は南南西から北北東に向けて伸びている点を考慮して、北北東又は南南西に基準方位を設定することが好ましい。
【００５１】
また、サービスエリアが道路に沿って設けられる場合には、この道路に沿った方向に基準方位を設定することが好ましい。サービスエリアが道路に沿って設けられる場合に設定される基準方位について、図１７を参照して説明する。図１７に示すように、サービスエリア１７０５が道路１７０１に沿って設けられる場合には、基準方位を道路に沿って設定する。これにより、基準方位はサービスエリアに沿って設けられることになる。
【００５２】
基準方位を道路に沿って設定するためには、基準局を道路に沿って配置し、配置した基準局が方位指定信号を送信する方向（すなわち基準方位）を道路に沿うように設定する。この基準局における方位指定信号の送信方向は、基準局設置時に設定される。図１７には、基準局１７０２〜１７０４が道路に沿って所定間隔で設置されている。そして、各基準局において基準方位が道路に沿った方向に設置されている。例えば、基準局１７０２は、基準方位を道路に沿う方向、つまり紙面の左下から右上に向かう方向に設定している。
【００５３】
以上説明したように、本実施の形態に係る無線通信システムにおいては、システムに収容されている基準局３０１〜３０６が基準方位に向けて方位指定信号を送信し、システムに収容されている端末局３０７〜３１６が、方位指定信号の到来方向を推定し、推定した到来方向と反対方向へ方位指定信号を送信する。この場合、基準局から送信される方位指定信号は基準方位に向けて送信されるので、端末局は基準方位と反対方向から方位指定信号を受信し、この受信方向と反対方向、すなわち基準方位と同じ方向へ方位指定信号を送信する。このようにして、本実施の形態に係る無線通信システムに収容されている基準局及び端末局が、基準方位に方位指定信号を送信するので、端末局３０７〜３１６は（必要があれば基準局３０１〜３０６も）、この基準方位を向いて送信される方位指定信号の到来方向を推定して基準方位を特定することにより、方位情報を取得することが出来る。つまり、本実施の形態に係る無線通信システムは、各端末局が基準方位に方位指定信号を送信することにより、方位情報を取得するためのシステムを自立分散的に構築している。
【００５４】
このように、本実施の形態に係る端末局３０７〜３１６は、ＧＰＳ受信機もジャイロも備えることなく方位情報を取得することが出来るので、装置構成を小型化することが出来、装置の製造コストを低減することが出来る。
【００５５】
これらの基準局３０１〜３０６を本実施の形態に係る無線通信システムのカバーエリアに計画的に配置することにより、移動端末装置である端末局３０７は、カバーエリア内全域において基準方位を向いた方位指定信号を受信して方位情報を取得し、取得した方位情報に基づいて通信を行うことが可能である。この無線通信システムによれば、「いつでも、どこでも」通信することが出来るという、移動体通信の要請を満たすことが出来る。
【００５６】
（実施の形態２）
本実施の形態においては、方位指定信号の送信方向を３次元で制御する。具体的には、３次元において所定の基準面を検出し、検出した基準面を参照して方位指定信号の送信方向を制御する。本実施の形態に係る無線通信システムは、実施の形態１における端末局の構成を一部変更している。図５は、本発明の実施の形態２に係る端末局の構成を示すブロック図である。図５において、実施の形態１に係る図２と同じ部分については、図２と同じ符号を付してその説明を省略する。
【００５７】
水平面検出部５０１は、水平面を検出する。送信方向生成部２０４は、水平面検出部５０１において検出した水平面を考慮して鉛直面内における送信方向を決定する。例えば、水平面に対して仰角３０°の方向から方位指定信号が到来した場合には、送信方向も仰角３０°に設定する。尚、水平面検出部５０１は、図１に示した基準局に備えられた自局情報保持部１０１に保持されている情報に基づいて水平面を検出することも可能である。この場合には、水平面検出部５０１が基準局より水平面に関する情報を取得して水平面を検出する。
【００５８】
この送信方向生成部２０４において決定される送信方向について図６を参照して説明する。図６は、本発明の実施の形態２における方位指定信号の送信方向について説明する図である。図６においては、「南」から到来した受信波（方位指定信号）に基づいて、「北」に送信波（方位指定信号）を送信する例を示している。送信方向生成部２０４は、受信波の到来方向から水平面内における送信方向を実施の形態１と同様にして設定するとともに、水平面検出部５０１にて検出した水平面の面方向に基づいて鉛直面内の送信方向を設定する。例えば、受信波の水平面からの仰角と送信波の水平面からの仰角とが等しくなるように送信方向を決定する。具体的には、受信波の仰角が３０°である場合には、水平面内における送信方向を受信波の水平面内における到来方向と１８０°反対方向に設定するとともに、鉛直面内における送信方向を仰角が３０°の方向に設定する。尚、送信方向生成部２０４は、検出した水平面に平行な方向を鉛直面内における送信方向として決定しても良い。
【００５９】
このように、本実施の形態によれば、水平面検出部５０１にて水平面を検出することにより、鉛直方向も考慮して方位指定信号の送信方向を決定することが出来る。これにより、さらに正確に方位を検出することが出来る。
【００６０】
（実施の形態３）
本実施の形態においては、複数の方位指定信号を受信した際の端末局の動作について説明する。本実施の形態に係る無線通信システムは、実施の形態１における端末局の構成を一部変更している。図７は、本発明の実施の形態３に係る端末局の構成を示すブロック図である。図７に示す端末局は、図２に示す端末局の構成に加えて、受信信号を方位指定信号と優先度情報とに分離する分離部７０１と、優先度情報を考慮した重みを付けて方位指定信号の送信方向を決定する優先度判定部７０２と、を備えて構成される。尚、図７において図２と同じ部分については、図２と同じ符号を付してその説明を省略する。
【００６１】
本実施の形態に係る基準局及び端末局は、方位指定信号に優先度情報を付加して送信する。具体的には、基準局は、方位指定信号に基準局から送信されたことを示す既知ビットを付加して送信し、端末局は、方位指定信号に端末局から送信されたことを示す既知ビットを付加して送信する。
【００６２】
このようにして、基準局及び端末局から送信された優先度情報が付加された方位指定信号はアンテナ２０１から受信され、受信部２０２で周波数変換され、分離部７０１に出力される。分離部７０１は、受信信号を方位指定信号と既知ビットである優先度情報とに分離し、分離した方位指定信号を到来方向推定部２０３に出力し、分離した優先度情報を優先度判定部７０２に出力する。到来方向推定部２０３では、複数の方位指定信号、すなわち基準局からの方位指定信号及び端末局からの方位指定信号の到来方向がそれぞれ算出されて、その算出結果が優先度判定部７０２に入力される。
【００６３】
優先度判定部７０２は、優先度情報を参照して受信した方位指定信号毎に優先度を決定し、決定した優先度を考慮して到来方向推定部２０３にて各方位指定信号に推定した到来方向に重みを付加する。方位指定信号が基準局及び端末局から送信されている場合には、基準局から送信された方位指定信号の優先度を、端末局から送信された方位指定信号の優先度よりも高くする。送信方向生成部２０４は、優先度判定部７０２にて優先度に応じた重みを付加した到来方向に基づいて、方位指定信号の送信方向を生成する。このように、優先度判定部７０２では、優先度情報に応じた重みを付けて方位指定信号の送信方向が決定される。
【００６４】
ここで、図９を参照して、優先度判定部７０２において到来方向を決定する手順の一例について説明する。図９は、優先度を考慮して決定される到来方向について説明する図である。ここでは、基準局から送信された方位指定信号と自局以外の端末局から送信された方位指定信号の２通りの方位指定信号を受信した場合を例に説明する。
【００６５】
図９において、基準局信号ベクトル９０１は基準局から送信された方位指定信号を表すベクトルであり、基準局から送信された優先度情報に基づいて求めた優先度Ａを大きさとし、到来方向推定部２０３で推定した基準局から送信された方位指定信号の到来方向Θ１をｘ軸からの角度として表現したベクトルである。また、端末局信号ベクトル９０２は端末局から送信された方位指定信号を表すベクトルであり、端末局から送信された優先度情報に基づいて求めた優先度Ｂを大きさとし、到来方向推定部２０３で推定した端末局から送信された方位指定信号の到来方向Θ２をｘ軸からの角度として表現したベクトルである。優先度判定部７０２は、基準局から送信された方位指定信号の優先度を、端末局から送信された方位指定信号の優先度よりも高くなるように優先度を決定するので、Ａ＞Ｂとする。
【００６６】
優先度判定部７０２は、到来方向推定部２０３から出力される角度を表す到来方向情報に、分離部７０１から出力された優先度情報を参照した大きさを表す情報を付加することにより受信した方位指定信号のそれぞれをベクトルで表現する。優先度判定部７０２は、基準局から送信された方位指定信号に基づいて推定される到来方向が、端末局からの方位指定信号に基づいて推定される到来方向よりも精度が高いことを考慮して、基準局信号ベクトル９０１が端末局信号ベクトル９０２よりも大きくなるようにする。
【００６７】
優先度判定部７０２は、上述したように生成した基準局信号ベクトル９０１と端末局信号ベクトル９０２とをベクトル合成して、合成ベクトル９０３を生成する。送信方向生成部２０４は、この合成ベクトル９０３がｘ軸と成す角Θ３を到来方向として、この到来方向と反対の方向に指向性を有する方位指定信号を生成する。
【００６８】
このように、本実施の形態によれば、優先度判定部７０２において、受信した複数の方位指定信号のうち、基準局から基準方位に向けて正確に送信された方位指定信号に基づいて生成した到来方向情報の優先度（すなわち「Ａ」）を端末局から送信された方位指定信号に基づいて生成した到来方向情報の優先度（すなわち「Ｂ」）よりも高くすることにより、精度の良い基準局からの方位指定信号の到来方向に重みをつけて方位指定信号の送信方向を決定することが出来る。このように方位指定信号の送信元に応じて到来方向に重み付けをして、方位指定信号の到来方向を決定することにより、精度良く到来方向を決定することが出来る。
【００６９】
（実施の形態４）
本実施の形態においては、複数の方位指定信号を受信した際の方位指定信号の到来方向の決定方法についてさらに説明する。本実施の形態に係る無線通信システムは、実施の形態１における端末局の構成を一部変更している。図８は、本発明の実施の形態４に係る端末局の構成を示すブロック図である。図８に示す端末局は、図２に示す端末局の構成に加えて、到来方向推定部２０３おいて推定した受信波の到来方向を平均化する平均化部８０１を備えて構成される。尚、図８において図２と同じ部分については、図２と同じ符号を付してその説明を省略する。
【００７０】
アンテナ２０１から受信部２０２に受信された複数の方位指定信号は、到来方向推定部２０３においてそれぞれの到来方向が推定される。平均化部８０１では、到来方向推定部２０３にて推定された各方位指定信号の到来方向が平均化され、到来方向の平均値が得られる。送信方向生成部２０４では、到来方向の平均値が示す方向を１８０°回転させた方向を送信方向として決定する。
【００７１】
このように、本実施の形態によれば、平均化部８０１にて算出した到来方向の平均値に基づいて送信方向を決定するので、正確に到来方向を推定することが出来る。したがって、端末局は、方位を正確に検知することが出来るとともに、方位指定信号を基準方位に向けて正確に送信することが出来るので、システム全体において方位を検知する精度が向上する。
【００７２】
（実施の形態５）
上記各実施の形態に示した基準方位の検知方法では、送信を繰り返すたびに到来方向推定等における演算誤差が累積し、誤差が累積する結果、方位指定信号の送信方向が基準方位から大きくずれることが考えられる。そこで、本実施の形態では、方位指定信号に送信回数に応じた優先度を設定することにより、送信回数が少ない方位指定信号を有効に利用して到来方向を推定する。
【００７３】
送信回数に応じて優先度を設定して方位指定信号を送信する態様を、２態様説明する。第１態様は、送信を行う度に所定量だけ送信電力を減ずる態様であり、第２態様は、送信を行う度に実施の形態３で示した優先度情報が示す優先度を減ずる態様である。まず、第１態様について説明する。
【００７４】
本実施の形態に係る無線通信システムは、実施の形態１における端末局の構成を一部変更している。本実施の形態に係る端末局の構成について図１０を参照して説明する。図１０は、本発明の実施の形態５に係る端末局の構成を示すブロック図である。尚、図１０において図２と同じ部分については、図２と同じ符号を付してその説明を省略する。本実施の形態では、端末局がｍ個（ｍは２以上の自然数）の方位指定信号を受信した場合を例に説明する。
【００７５】
図１０に示す端末局において、基準局または端末局から送信された方位指定信号は、アンテナ２０１から受信され、受信部２０２で周波数変換されて到来方向推定部２０３及び受信電力測定部１００２に出力される。受信電力測定部１００２は、受信した各方位指定信号の受信電力を測定し、測定結果をそれぞれ到来方向推定部２０３に出力する。
【００７６】
到来方向推定部２０３では、方位指定信号の到来方向がそれぞれ推定され、推定結果が送信方向生成部２０４に出力される。また、到来方向推定部２０３では、受信電力測定部１００２で測定された受信電力を大きさとし、推定した到来方向を角度とするベクトルを生成し、生成したベクトルを合成する。送信方向生成部２０４は、この合成ベクトルが示す角度を方位指定信号の到来方向と決定し、この到来方向に基づいて方位情報を取得する。
【００７７】
送信方向生成部２０４は、生成した合成ベクトルの角度を到来方向として方位指定信号生成部２０５に出力し、生成した合成ベクトルの大きさを電力情報として優先度付加部１００１に出力する。
【００７８】
また、送信方向生成部２０４では、それぞれ推定された到来方向に基づいて方位指定信号の送信方向がそれぞれ設定される。方位指定信号生成部２０５は、送信方向生成部２０４で設定した各送信方向に指向性を有する方位指定信号を生成し、優先度付加部１００１に出力する。
【００７９】
優先度付加部１００１は、方位指定信号生成部２０５において生成された方位指定信号にベクトル演算により求められた値を優先度として付加する。具体的には、方位指定信号生成部２０５において生成した方位指定信号を、送信方向生成部２０４から出力された電力情報に応じた受信電力を大きさとし、送信方向生成部２０４で設定された送信方向を角度とする方位指定信号ベクトルＶｎで表し、送信を１度繰り返す度に発生する優先度低下分をαとして、式１に示すベクトル演算を行う。式１に示す演算を行うことにより得られるベクトルの大きさを方位指定信号の大きさとして決定し、ベクトルの示す角度を方位指定信号の送信方向として決定する。
【００８０】
【数１】
優先度付加部１００１は、決定した送信方向に指向性を有するように方位指定信号を生成し、生成した方位指定信号を送信部２０６に出力する。また、優先度付加部１００１は、上述のようにして決定した方位指定信号の大きさが送信電力となるように送信部２０６を制御する。送信部２０６は優先度付加部１００１の制御に従った送信電力で方位指定信号を送信する。
【００８２】
式１に示す演算を行うことにより得られる合成ベクトルは、方位指定信号の送信を行う度にαだけ減少する。したがって、方位指定信号は送信回数が多くなるほど送信電力が小さくなる。
【００８３】
次いで、第２態様について説明する。前述したように、第２態様は、送信を行う度に実施の形態３で示した優先度情報が示す優先度を減ずる態様である。実施の形態３で説明したように、基準局から送信される方位指定信号には優先度Ａを示す優先度情報が付加され、端末局から送信される方位指定信号には優先度Ｂ（前述したようにＡ＞Ｂである）が付加されている。第２態様を実現する端末局の構成を図１８に示す。図１８に示す端末局は、図７に示す端末局に優先度付加部１００１がさらに設けられている。図１８において図７及び図１０と同じ部分には同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００８４】
図１８に示す端末局においては、優先度付加部１００１において、受信した方位指定信号に付加されていた優先度情報が示す優先度を所定量だけ減じ、この減じた優先度を示す新たな優先度情報を方位指定信号に付加する。
【００８５】
例えば、優先度Ｂを示す優先度情報が付加されていた方位指定信号を受信すると、送信方向生成部２０４においてこの受信した方位指定信号に基づいて送信方向が決定され、さらに方位指定信号生成部２０５において送信方向生成部２０４にて決定された送信方向に指向性を有する方位指定信号が生成される。優先度付加部１００１は、方位指定信号生成部２０５において生成された方位指定信号に、受信時の優先度Ｂよりも所定量だけ減じた優先度Ｂ′を示す優先度情報を付加して送信部２０６に出力する。
【００８６】
これにより、方位指定信号の送信を行う度に優先度が所定量だけ減少する。この方位指定信号を受信した端末局は、優先度情報が示す優先度に応じた重み付けを優先度判定部７０２で行うことにより、送信回数が少ない方位指定信号を効果的に利用して基準方位を特定することが出来る。
【００８７】
このように、本実施の形態によれば、方位指定信号を送信するたびに送信電力を減ずるので、端末局に受信される方位指定信号は、送信回数が少ないほど高い受信電力が得られる。端末局において、このような送信回数に応じて受信電力の異なる複数の方位指定信号を受信されると、この端末局に備えられた到来方向推定部２０３は、受信した各方位指定信号に受信電力に応じた重み付けすることにより、すなわち各方位指定信号について、その受信電力を大きさとし推定した到来方向を角度とするベクトルを生成し、生成したベクトルを合成することにより、到来方向を決定する。したがって、本実施の形態によれば、方位指定信号の送信を繰り返すことによる送信方向の基準方位からのずれを低減することが出来る。
【００８８】
尚、本実施の形態では、方位指定信号の送信回数に応じて送信電力を制御することにより、送信回数に応じた優先度を設定したが、優先度の設定方法は送信電力の制御に限られない。すなわち、通信品質に応じた優先度を設定しても良い。送信回数が少ないほど送信方向の基準方位からのずれが少ないのと同様に、通信品質が良いほど送信方向の基準方位からのずれが小さいと考えられるからである。
【００８９】
（実施の形態６）
本実施の形態では、方位指定信号の送信回数を優先度情報として付加する場合について説明する。まず基準局から送信された方位指定信号は、端末局において到来方向が推定され、推定した到来方向に基づいて送信方向の設定がなされて再び送信される。この端末局から送信された方位指定信号は他の端末局に受信され、他の端末局においても同様にして送信される。このように、方位指定信号は、まず基準局から送信された後、端末局によって再び送信される。
【００９０】
本実施の形態においては、この送信回数を優先度情報として方位指定信号に付加する。つまり、基準局は第１回目の送信である旨を示す優先度情報を方位指定信号に付加して送信し、この１回目の送信である旨を示す優先度情報が付加された方位指定信号を受信した端末局は、送信方向を設定すると共に、第２回目の送信である旨を示す優先度情報を付加して方位指定信号を送信する。以下同様にして、Ｋ回目の送信である旨を示す優先度情報が付加された方位指定信号を受信した端末局は、Ｋ＋１回目の送信である旨を示す優先度情報を方位指定信号に付加して送信する。また、複数の方位指定信号を利用する際には、複数の方位指定信号の送信回数を平均した値を仮の送信回数として算出し、算出した仮の送信回数を優先度情報として付加する。
【００９１】
ここで、本実施の形態に係る端末局における到来方向の決定方法について説明する。尚、本実施の形態においては、到来方向の決定方法以外については、実施の形態３と同様であるので、実施の形態３と同様に図７を用いて説明する。
【００９２】
基準局及び端末局から送信された優先度情報が付加された方位指定信号はアンテナ２０１から受信され、受信部２０２で周波数変換され、分離部７０１に出力される。分離部７０１は、受信信号を方位指定信号と優先度情報とに分離し、分離した方位指定信号を到来方向推定部２０３に出力し、分離した優先度情報を優先度判定部７０２に出力する。到来方向推定部２０３では、複数の方位指定信号、すなわち基準局からの方位指定信号及び端末局からの方位指定信号の到来方向がそれぞれ算出されて、その算出結果が優先度判定部７０２に入力される。
【００９３】
優先度判定部７０２は、分離部から出力された優先度情報を参照して、到来方向推定部２０３から出力された基準局からの方位指定信号の到来方向と端末局からの方位指定信号の到来方向に優先度に応じた重みを付加して到来方向を決定する。具体的には、優先度判定部７０２は、基準局及び端末局から送信された方位指定信号を、優先度を大きさとし、推定した到来方向を角度とするベクトルで表現し、ベクトル表現した方位指定信号をベクトル加算する。ベクトルで表現した方位指定信号をＶｎとし、受信した方位指定信号Ｖｎの数をｍとし、Ｋｎ回転送した場合の優先度低下分をβ(Ｋｎ)とすると、優先度判定部７０２においては式１に示すベクトル加算がなされる。
【００９４】
【数２】
優先度判定部７０２は、この式２に示す演算により得られる加算ベクトルのマイナス方向を到来方向として送信方向生成部２０４に出力する。送信方向生成部２０４は、優先度判定部７０２において決定された到来方向を１８０°回転させた方向を送信方向として設定する。また、優先度判定部７０２は、送信回数Ｋｎを平均したＫｎ′を求め、このＫｎ′を優先度情報として方位指定信号に付加する。
【００９６】
このように、本実施の形態によれば、方位指定信号の送信回数に応じた重みづけをして到来方向を推定するので、より精度良く基準方位を特定することが出来る。
【００９７】
（実施の形態７）
本実施の形態では、携帯電話やＰＨＳ（Personal Handy-phone System）や無線ＬＡＮ（Local Area Network）等の無線通信端末装置を上記各実施の形態に係る端末局として用いる場合について説明する。本実施の形態では、方位指定信号が用いるチャネル（以下「方位指定チャネル」という）と他の通信チャネルとの混信の防止が図られる。
【００９８】
本実施の形態では、以下に示す手段により混信を防止する。
（１）方位指定チャネルを他の通信チャネルと周波数分割する。つまり、方位指定信号と他の通信チャネルにおいて送信される信号とを互いに異なる周波数帯域の搬送波に重畳して送信する。
（２）方位指定チャネルを他の通信チャネルと符号分割する。つまり、方位指定信号と他の通信チャネルにおいて送信される信号に対して互いに異なる拡散コードを用いて拡散処理を行う。
（３）方位指定チャネルを他の通信チャネルと時間分割する。つまり、方位指定信号と他の通信チャネルにおいて送信される信号を時間的に前後して送信する。
（４）方位指定信号をＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）におけるサブキャリアの一つに割り当てる。
【００９９】
このように、本実施の形態によれば、簡易な構成で方位情報を取得可能な無線通信端末装置を提供することが出来る。特に、（２）〜（４）に示す手段を用いることにより、従来の無線通信端末装置に備えられた受信機を、方位指定信号用の受信機としても用いることが出来るので、装置構成をより小型化することが出来る。
【０１００】
（実施の形態８）
上記実施の形態１〜実施の形態７において説明した無線通信システムをアドホック・ネットワークに適用する。アドホック・ネットワークは、端末装置同士を無線回線で接続したネットワークである。移動端末装置を含むアドホック・ネットワークにおいては、移動端末装置の位置が変化するので、移動端末装置から見た固定端末装置の方向（又は移動端末装置から見た他の移動端末装置の方向）が不明となり、適切に通信を行うことが出来ない場合が考えられる。そこで、本実施の形態では、上記実施の形態１〜実施の形態７において説明した移動端末装置（すなわち端末局）をアドホック・ネットワークにおける端末装置に搭載して、通信相手の方向の特定を可能にすることを図る。
【０１０１】
図１１は、本発明の実施の形態８に係るアドホック・ネットワークの概略構成について説明する図である。このアドホック・ネットワークは、サービスエリア１１００の範囲内で通信可能であり、自由に移動可能な移動端末装置１１０１と、設置位置に固定されている固定端末装置１１０２〜１１０４とを含んで構成される。移動端末装置１１０１及び固定端末装置１１０２〜１１０４は、実施の形態１に係る端末局として機能する通信装置である。
【０１０２】
このアドホック・ネットワークに備えられた各通信装置（移動端末装置１１０１及び固定端末装置１１０２〜１１０４を含む）は、予め定められた基準方位（ここでは「北」とする）に向けて方位指定信号を送信する。
【０１０３】
移動端末装置１１０１は、受信した方位指定信号の到来方向を推定し、推定した到来方向に基づいて方位情報を取得する。すなわち、移動端末装置１１０１は、方位指定信号の到来方向を水平面内で１８０°回転した方向を基準方位として検知する。
【０１０４】
このような移動端末装置１１０１が固定端末装置１１０２と通信を行う場合の動作について説明する。移動端末装置１１０１は、固定端末装置１１０２から送信された方位指定信号以外の信号（以下「データ信号」という）を受信すると、受信信号の到来方向を推定し、この推定した到来方向と検知した基準方位とのずれに基づいて固定端末装置１１０２の自装置から見た方位を検知することが出来る。図１１に示す場合には、固定端末装置１１０２からの信号は、方位指定信号から約９０°東にずれた方向から受信されるので、固定端末装置１１０２の位置を、自装置から東の方向と特定することが出来る。
【０１０５】
これにより、移動端末装置１１０１は、固定端末装置１１０２の方向を特定した上で無線通信を行うことが出来る。例えば、固定端末装置１１０２が通信相手になる場合には、「東」の方向に送信信号の指向性を形成して送信することにより、固定端末装置１１０２以外の装置への干渉を低減することが出来る。また、固定端末装置１１０２が通信相手でない場合には、送信信号の指向性を適応的に制御して固定端末装置１１０２の方向にヌルを形成することにより、固定端末装置１１０２への干渉を避けることが出来る。
【０１０６】
このように、本実施の形態によれば、移動端末装置が簡易な構成で通信相手の方向を特定することが出来るので、アドホック・ネットワークに用いられる移動通信装置の装置規模を小さくすることが出来るとともに、製造コストを低減することが出来る。
【０１０７】
（実施の形態９）
本実施の形態では、実施の形態１に係る無線通信システムにおいて方位指定信号を用いて電力伝送を行う。方位指定信号は、到来方向の推定に用いて、データの伝送には通常用いないので、電力伝送用の信号に適している。本実施の形態に係る無線通信システムは、実施の形態１における端末局の構成を一部変更している。
【０１０８】
図１３は、本発明の実施の形態９に係る端末局の構成を示すブロック図である。図１３に示す端末局は、図２に示す端末局の構成に加えて、受信信号から電力を抽出する電力抽出部１３０１と、送信信号に電力を重畳する電力重畳部１３０２とを備えて構成される。尚、図１３において図２と同じ部分については、図２と同じ符号を付してその説明を省略する。
【０１０９】
図１３に示す端末局においては、アンテナ２０１から受信した方位指定信号が受信部２０２において周波数変換等を施されたのち、電力抽出部１３０１に出力される。電力抽出部１３０１は、受信部２０３から出力された方位指定信号により振動する電場及び磁場を電力として抽出する。
【０１１０】
また、電力重畳部１３０２は、電場及び磁場を振動させて、この振動を方位指定信号生成部２０５から出力される方位指定信号に重畳する。
【０１１１】
このように、本実施の形態によれば、方位指定信号を利用して端末局に電力を伝送することが出来る。これにより、１度の充電により連続して使用可能な時間が増えるので、ユーザにとっての利便性が増す。
【０１１２】
（実施の形態１０）
本実施の形態では、上記各実施の形態に示した無線通信システムに収容される端末局に対して、その端末局が受けるサービスの内容等を考慮して課金を行う課金システムについて説明する。図１４は、本発明の実施の形態１０に係る課金システムの概略構成を示す図である。
【０１１３】
図１４に示す課金管理装置１４０１は、端末局１４０４−１〜１４０４−Ｎの通信状況を監視しており、この通信状況に応じて課金を行う。課金管理装置１４０１には、各端末局の通信状況を表す管理テーブル１４０２が備えられており、課金額決定部１４０３は、この管理テーブル１４０２を参照して課金額を決定する。
【０１１４】
図１５に管理テーブル１４０２の構成例を示す。図１５に示すように、管理テーブル１４０２には、端末局毎に方位指定信号の送信を行っているか否かが対応付けられている。課金額決定部１４０３は、端末局が方位指定信号を送信している場合には課金を免除し、送信していない場合には課金を行う。尚、方位指定信号を送信していない端末局に対して、課金の免除ではなく、ペイバックやその他の通信料金からの割引などを行っても良い。
【０１１５】
このような課金システムによれば、端末局１４０４−１〜１４０４−Ｎは、方位指定信号を送信する場合には課金を免除され、送信しない場合には消費電力を節約することが出来る。つまり、端末局１４０４−１〜１４０４−Ｎは、「課金の免除」と「消費電力の節約」のいずれかによる利益を選択することが出来る。
【０１１６】
また、方位指定信号を送信することにより課金を免除されるので、本実施の形態に係る課金システムは、端末局にとって方位指定信号を送信するインセンティブとして働くことになる。これにより、システムにおいて方位指定信号の送信元を多数確保することが出来るので、システムの円滑な運営に寄与する。
【０１１７】
尚、課金額決定部１４０３における課金額の決定方法は、図１５に示した例に限られない。例えば、図１６に示すように、端末局１４０４−１〜１４０４−Ｎの通信状況をさらに詳細に監視して課金することが可能である。図１６においては、方位指定信号を受信して方位精度を向上させている場合に課金を行い、方位指定信号送信して、方位情報を提供している場合にペイバックを行う他に、電力供給を受ける場合には課金を行い（「＋２０」）、逆に電力を提供する場合にはペイバックを行う（「−１０」）ようにしている。
【０１１８】
尚、上記各実施の形態においては、各局方位指定信号を基準方位に向けて送信することにより、自立分散的に基準方位を検出することが出来る無線通信システムを構築しているが、システムが自立分散的でない場合にも本発明を適用することが可能である。すなわち、各端末局が方位指定信号の送信を行わない場合であっても、基準局から送信される方位指定信号に基づいて基準方位を検出することにより、絶対方位を検出することが出来る。
【０１１９】
本発明は、上記各実施の形態に限られない。上記各実施の形態は、適宜組み合わせて使用可能である。例えば、実施の形態１０に示す課金システムを、実施の形態２に係る無線通信システムに適用することが可能である。
【０１２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、端末局において、推定した他局からの方位指定信号の到来方向と反対の方向に方位指定信号を送信することにより、簡易な構成で方位情報を取得することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る基準局の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１に係る端末局の構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態１に係る無線通信システムについて模式的に示す図
【図４】本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの概略を示す図
【図５】本発明の実施の形態２に係る端末局の構成を示すブロック図
【図６】本発明の実施の形態２における送信波の送信方向について説明する図
【図７】本発明の実施の形態３に係る端末局の構成を示すブロック図
【図８】本発明の実施の形態４に係る端末局の構成を示すブロック図
【図９】優先度を考慮して決定される到来方向について説明する図
【図１０】本発明の実施の形態５に係る端末局の構成を示すブロック図
【図１１】本発明の実施の形態８に係るアドホック・ネットワークの概略構成について説明する図
【図１２】方位情報の取得手順について説明する図
【図１３】本発明の実施の形態９に係る端末局の構成を示すブロック図
【図１４】本発明の実施の形態１０に係る課金システムの概略構成を示す図
【図１５】管理テーブルの構成例
【図１６】管理テーブルの構成例
【図１７】基準方位の設定例
【図１８】本発明の実施の形態５に係る端末局の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１０１ 自局情報保持部
１０２ 方位指定信号生成部
１０３、２０６ 送信部
２０３ 到来方向推定部
２０４ 送信方向生成部
２０５ 方位指定信号生成部
２０７ 基準方位検知部
３０１〜３０６、４０２〜４１１、１７０２〜１７０４ 基準局
３０７〜３１６、１４０４−１〜１４０４−Ｎ 端末局
４０１、１１００、１７０５ サービスエリア
５０１ 水平面検出部
７０１ 分離部
７０２ 優先度判定部
８０１ 平均化部
１００１ 優先度付加部
１００２ 受信電力測定部
１１０１ 移動端末装置
１１０２〜１１０４ 固定端末装置
１３０１ 電力抽出部
１３０２ 電力重畳部
１４０１ 課金管理装置
１４０２ 管理テーブル
１４０３ 課金額決定部
１７０１ 道路
Claims (14)
- 予め設定された基準方位に指向性を形成して第一方位指定信号を送信する基準局と、複数の端末局と、を具備する無線通信システムであって、
前記複数の端末局に含まれる対象端末局は、
前記基準局または自局以外の端末局から送信された、前記第一方位指定信号を受信する受信手段と、
前記第一方位指定信号の到来方向を推定する到来方向推定手段と、
前記推定された第一方位指定信号の到来方向に基づいて第二方位指定信号の送信方向を決定し、前記決定した送信方向に指向性を有する前記第二方位指定信号を生成する方位指定信号生成手段と、
前記方位指定信号生成手段において生成した前記第二方位指定信号を送信する送信手段と、
を具備することを特徴とする無線通信システム。 - 前記基準方位は、自システムのサービスエリアの長手方向に設定される、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。 - 基準局を道路に沿って設置し、前記基準方位は、前記道路に沿う方向に設定される、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。 - 前記複数の端末局の通信状況をそれぞれ保持する管理テーブルと、
前記管理テーブルを参照して各端末局に対する課金額を、その端末局の通信状況に応じて決定する課金額決定部、
を具備する課金管理装置、
を具備することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。 - 基準局または自局以外の端末局から予め設定された第一基準方位に指向性を形成して送信された第一方位指定信号を受信する受信手段と、
前記第一方位指定信号の到来方向を推定する到来方向推定手段と、
前記推定された第一方位指定信号の到来方向に基づいて第二方位指定信号の送信方向を決定し、前記決定した送信方向に指向性を有する前記第二方位指定信号を生成する方位指定信号生成手段と、
前記方位指定信号生成手段において生成した前記第二方位指定信号を送信する送信手段と、
を具備することを特徴とする移動端末局。 - 前記方位指定信号生成手段において決定された前記第二方位指定信号の送信方向を第二基準方位として特定する基準方位特定手段、
をさらに具備し、
前記受信手段は、前記第一方位指定信号以外の受信信号を受信し、
前記到来方向推定手段は、前記基準方位特定手段において特定された前記第二基準方位に基づいて、前記第一方位指定信号以外の受信信号の到来方向を推定する、
ことを特徴とする請求項５記載の移動端末局。 - 通信方向を決定する際に参照する基準面を検出する手段、
をさらに具備し、
前記方位指定信号生成手段は、前記第一方位指定信号の到来方向と前記基準面との仰角が、前記第二方位指定信号の送信方向と前記基準面との仰角が等しくなるような指向性を有する第二方位指定信号を生成する、
ことを特徴とする請求項５に記載の移動端末局。 - 前記基準局及び複数の前記端末局はそれぞれ前記第一方位指定信号に優先度情報を付加して送信し、
前記方位指定信号生成手段は、受信した複数の前記第一方位指定信号のそれぞれに前記付加された優先度情報に応じた重みをつけて前記第二方位指定信号の送信方向を決定する、
ことを特徴とする請求項５に記載の移動端末局。 - 前記第二方位指定信号に送信を行う度に減少する優先度情報を付加する優先度付加手段、
をさらに具備することを特徴とする請求項５に記載の移動端末局。 - 前記到来方向推定手段において推定した複数の前記第一方位指定信号の到来方向を平均化する平均化手段、
をさらに具備し、
前記方位指定信号生成手段は、前記平均化した到来方向を１８０度回転させた方向を前記第二方位指定信号の送信方向に決定し、前記決定した送信方向に指向性を有する前記第二方位指定信号を生成する、
ことを特徴とする請求項５に記載の移動端末局。 - 前記第一方位指定信号から電力を抽出する手段、
をさらに具備し、
前記方位指定信号生成手段は、前記抽出された電力に基づいて、前記第二方位指定信号を生成する、
することを特徴とする請求項５に記載の移動端末局。 - 前記方位指定信号生成手段は、前記推定された第一方位指定信号の到来方向に対して所定の角度を有する方向を前記第二方位指定信号の送信方向として決定し、前記決定した送信方向に指向性を有する前記第二方位指定信号を生成する、
することを特徴とする請求項５に記載の移動端末局。 - 前記方位指定信号生成手段は、前記推定された第一方位指定信号の到来方向を１８０度回転させた方向を前記第二方位指定信号の送信方向として決定し、前記決定した送信方向に指向性を有する前記第二方位指定信号を生成する、
することを特徴とする請求項５に記載の移動端末局。 - 移動端末局において方位を決定する方位決定方法であって、
基準局または自局以外の端末局から、予め設定された第一基準方位に指向性を形成して送信された第一方位指定信号を受信する工程と、
前記第一方位指定信号の到来方向を推定する工程と、
前記推定された第一方位指定信号の到来方向に基づいて第二方位指定信号の送信方向を決定し、前記決定した送信方向に指向性を有する前記第二方位指定信号を生成する工程と、
前記生成した第二方位指定信号を送信する工程と、
前記基準局または自局以外の前記端末局から送信された前記第一方位指定信号の到来方向に基づいて第二基準方位を特定する工程と、
特定した前記第二基準方位に基づいて方位を決定する工程と、
を具備することを特徴とする方位決定方法。
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