JP5814751B2 - 通信装置、通信システム、制御方法、通信方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
前記形成手段に第1の方向にビームのピークを有するアンテナ指向特性を形成させて、前記送信装置からの前記第2の信号を検出し、当該検出された第2の信号の受信強度を判定する検出手段と、前記検出手段による検出を開始した後、前記決定手段によって決定された終了時間に基づいて、前記形成手段に前記第1の方向とは異なる第2の方向にビームのピークを有するアンテナ指向特性を形成させて、前記送信装置からの前記第2の信号を検出させるように、前記検出手段を制御する制御手段と、前記検出手段における判定において所定の強度を超える受信強度を有する方向を、通信に用いるアンテナ指向特性のビームの方向として選択する選択手段と、を有することを特徴とする。
(一般的な指向角度サーチ)
図1は一般的な指向角度サーチを模式的に示す図である。送信機100は指向特性104を有するアンテナを用いてデータ信号を送信する。送信された信号は、反射などの影響を受けない通信経路107及び反射物102、103による反射を含む通信経路108、109とを介して、受信機101に受信される。ここで、反射や回折を伴わない通信経路を介して受信される電波を直接波、反射した後に受信される電波を反射波と呼ぶ。なお、受信機101は指向特性105を有するアンテナを用いて信号を受信する。
図3は本実施形態における無線通信システムの構成図である。送信機300と受信機301は直接波309と反射物302〜306からの反射波310〜314とを介して通信を行う。送信機300と受信機301は、上述の指向角度サーチの動作前に広いビーム幅を有するアンテナ指向特性307、308を用いて送信機300と受信機301との間で既知の系列であるトレーニング系列を送受信する。なお、ここでは、アレイアンテナにおいて広いビーム幅を有する指向特性を形成するためのウェイトを用いてもよいし、別途広指向性アンテナを設けてもよい。受信機301は、受信したトレーニング系列から遅延プロファイル特性を生成し、これに基づき受信回路の動作タイミング信号の生成やトレーニング系列の送受信を実行する期間の選択を行う。
図4は本実施形態における送信機300の構成例を示す図である。制御部412は送信機300全体の動作を統括し、変調器401にメモリ402に格納されているトレーニング系列を与える。トレーニング系列は変調器401で変調され、デジタル−アナログ変換器(DAC)403でアナログ信号に変換される。返還されたアナログ信号は、ミキサ405で局部発振器404において生成されたローカル信号を乗算されて周波数変換され、所望の無線周波数帯の信号が出力される。周波数を変換された信号は、分配器406を介して可変移相器407へ入力される。可変移相器407では、信号の位相を所定値とするように信号の位相をシフトする。そして位相をシフトされた信号は、可変増幅器408へ入力される。可変増幅器408は信号が所定の振幅を有するように、信号を増幅する。増幅された信号は、アンテナ409を介して送信される。このようにして、可変移相器407と可変増幅器408により、送信信号に重みづけがされる。
図5は本実施形態における受信機301の構成例を示す図である。受信機301は、アンテナ509からトレーニング系列などの信号を受信する。複数のアンテナ509で受信された信号は、それぞれ可変増幅器508で所定の増幅をかけられ、増幅後の信号の位相を可変移相器507が変動させる。複数の可変移相器507から出力された信号は加算器506において加算される。ミキサ505は、局部発信器504が生成したローカル信号を加算後の信号に乗算し、ベースバンド帯の信号にダウンコンバートする。そのベースバンド信号は、アナログ−デジタル変換器(ADC)503においてデジタル信号に変換され、復調器501で復調される。
図6は本実施形態において仮定する遅延プロファイルの例を示す図である。例示の遅延プロファイル600は、送信機300が送信した信号を、受信機301が受信した場合についての遅延プロファイル600を示している。遅延プロファイル600の推定にあたって、送信機300と受信機301は、まず、所定幅より広いビーム幅を有するアンテナ指向特性307、308のアンテナを使用してトレーニング系列を送受信する。そして、受信機301では、相関器510が、既知のトレーニング系列を用いて、受信した信号に対して相関検出を行って相関ピークを検出し、図6に示すような遅延プロファイル600を得る。なお、図6の縦軸は、相関器510において相関検出を行った場合の相関のピークの強度を示し、また横軸は信号の到来時間を示す。受信信号は直接波309と反射波310〜314を含み、図に示すようにそれぞれ異なる時間において受信される。なお、相関ピーク601は、直接波309に対応するものとする。
図7は本実施形態の受信機301のタイミング生成部511が出力するタイミング信号の一例を示す図である。タイミング生成部511は、相関器510で取得された遅延プロファイル600について、予め定めた相関強度閾値700よりも相関強度の大きい相関ピーク601〜604を選択する。ここで、相関強度閾値は、受信機301の最大受信感度、受信ダイナミックレンジ、ビットエラーレート(BER)、信号対雑音電力比(SNR)等に基づいて予め決定される。なお、ここで選択された相関ピークの数が通信可能な通信パス情報のストック数に対応する。すなわち、図7の例では、メモリ502に記憶される通信パス情報の数は4つとなる。また、ここでは相関ピークと、予め定めた相関強度閾値との関係により選択する通信パス情報のストック数を決定しているが、予めストック数を定めておいてもよい。
図9は本実施形態の指向角度サーチの動作フローを示す図である。本動作フローにおいては、まず送信機300と受信機301との間で、送受信アンテナの指向特性をビーム幅の広い指向特性として、同期捕捉を行う(S900)。次に、送信機300がトレーニング系列を送信し、受信機301がそれを受信して相関検出を行うことにより、遅延プロファイルを取得する(S901)。そして、取得した遅延プロファイル特性から、通信パス情報のストック数を決定する(S902)。続いて、受信機301は、上述のように、遅延プロファイルに基づいてタイミング信号を生成する(S903)。そして、受信機301は、生成したタイミング信号にしたがって、図2のS201〜S206と同様にして指向角度サーチを行い(S904)、所望の受信品質で受信できた場合に通信パス情報をストックする。
続いて、第2の実施形態について、図を用いて説明する。本実施形態の無線通信システム構成、送信機300および受信機301の構成は、実施形態1と同様であるため説明を省略する。本実施形態では、受信機301で受信動作をさせる時間をさらに短くするために、実施形態1と同様のタイミング信号701を使用して指向角度サーチを繰り返す際に、タイミング信号のオンからオフへと切り換えるタイミングを変化させる。
次に、実施形態3について、図を用いて説明する。本実施形態の無線通信システム構成、送信機300および受信機301の構成は、実施形態1と同様であるため説明を省略する。本実施形態では、実施形態2と同様に、受信機301で受信動作をさせる時間をさらに短くするために、タイミング信号のオンからオフへと切り換えるタイミングを変化させる。
以上、本発明の実施形態例について詳述したが、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラムもしくは記憶媒体等としての実施態様を取ることが可能である。具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用してもよいし、また、一つの機器からなる装置に適用してもよい。
Claims (8)
- 複数のアンテナと、
前記複数のアンテナを制御し、所定のアンテナ指向特性を形成する形成手段と、
前記形成手段にビーム幅が所定の幅より広いアンテナ指向特性を形成させて、送信装置からの第1の信号を複数の通信経路のそれぞれから受信し、受信した信号ごとの受信強度と受信タイミングとを取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された受信強度及び受信タイミングに基づいて、前記送信装置からの第2の信号の検知を終了する終了時間を決定する決定手段と、
前記形成手段に第1の方向にビームのピークを有するアンテナ指向特性を形成させて、前記送信装置からの前記第2の信号を検出し、当該検出された第2の信号の受信強度を判定する検出手段と、
前記検出手段による検出を開始した後、前記決定手段によって決定された終了時間に基づいて、前記形成手段に前記第1の方向とは異なる第2の方向にビームのピークを有するアンテナ指向特性を形成させて、前記送信装置からの前記第2の信号を検出させるように、前記検出手段を制御する制御手段と、
前記検出手段における判定において所定の強度を超える受信強度を有する方向を、通信に用いるアンテナ指向特性のビームの方向として選択する選択手段と、
を有することを特徴とする通信装置。 - 前記複数のアンテナは、1つのビーム幅が所定の幅より広いアンテナ指向特性を有する広指向性アンテナを含み、
前記形成手段は、前記第1の信号の受信においては前記広指向性アンテナを用い、前記第2の信号の受信においては前記広指向性アンテナを除く前記複数のアンテナを用いてアンテナ指向特性を形成する、
ことを特徴とする請求項1に記載の通信装置。 - 前記選択手段は、所定の強度を超える受信強度を有すると判定された方向を、通信に用いるアンテナ指向特性のビームの方向として選択する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の通信装置。 - 前記選択手段は、前記第2の信号の受信タイミングの早いほうから予め定めた数の前記方向を、通信に用いるアンテナ指向特性のビームの方向として選択する、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の通信装置。
- 前記検出手段が、前記第1の方向において、前記第2の信号の1つが前記所定の強度を超える受信強度であると判定したことに応じて、前記形成手段に前記第1の方向とは異なる第2の方向にビームのピークを有するアンテナ指向特性を形成させ、前記送信装置からの前記第2の信号を検出させるように、前記検出手段を制御する、
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の通信装置。 - 前記第1の信号は、トレーニング信号である、
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の通信装置。 - 複数のアンテナと、前記複数のアンテナを制御し、所定のアンテナ指向特性を形成する形成手段と、を有する通信装置における制御方法であって、
取得手段が、前記形成手段にビーム幅が所定の幅より広いアンテナ指向特性を形成させて、送信装置からの第1の信号を複数の通信経路のそれぞれから受信し、受信した信号ごとの受信強度と受信タイミングとを取得する取得工程と、
決定手段が、前記取得工程において取得された受信強度及び受信タイミングに基づいて、前記送信装置からの第2の信号の検知を終了する終了時間を決定する決定工程と、
検出手段が、第1の方向にビームのピークを有するアンテナ指向特性を形成させて、前記送信装置からの前記第2の信号を検出し、当該検出された第2の信号の受信強度を判定する検出工程と、
制御手段が、前記検出工程における検出を開始した後、前記決定工程において決定された終了時間に基づいて、前記形成手段に前記第1の方向とは異なる第2の方向にビームのピークを有するアンテナ指向特性を形成させて、前記送信装置からの前記第2の信号を検出させるように制御する制御工程と、
選択手段が、前記検出工程における判定において所定の強度を超える受信強度を有する方向を、通信に用いるアンテナ指向特性のビームの方向として選択する選択工程と、
を有することを特徴とする制御方法。 - コンピュータを請求項1から6のいずれか1項に記載の通信装置が備える各手段として機能させるためのプログラム。
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