JP6209073B2

JP6209073B2 - 情報通信端末装置及び情報通信方法

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Publication number: JP6209073B2
Application number: JP2013259567A
Authority: JP
Inventors: 中川　匡夫; 匡夫中川; 一光坂元; 健平賀; 椿　俊光; 俊光椿; 智弘関; 川島　宗也; 宗也川島; 俊長　秀紀; 秀紀俊長; 麻希新井; 清水　雅史; 雅史清水; 上原　一浩; 一浩上原
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2013-12-16
Filing date: 2013-12-16
Publication date: 2017-10-04
Anticipated expiration: 2033-12-16
Also published as: JP2015119223A

Description

本発明は、情報通信端末装置及び情報通信方法に関する。

近年、６０[ＧＨｚ]帯などのミリ波帯を用いた無線通信技術の開発が進められている。ミリ波帯は、１チャネルあたりの帯域が広く、高速な通信が可能である。例えば、６０[ＧＨｚ]帯では、１チャネルあたりの帯域は２１６０[ＭＨｚ]である。つまり、６０[ＧＨｚ]帯では、１チャネルあたりの帯域は、５[ＧＨｚ]帯無線ＬＡＮの１チャネルあたりの最大帯域幅１６０[ＭＨｚ]と比較して、１０倍以上の広帯域である。

周波数の高いミリ波帯では、電波が周波数の二乗に比例して減衰するため、減衰が大きい。したがって、ミリ波帯は、近距離無線通信によるキオスクダウンロードのような使い方に適している（非特許文献１参照）。キオスクダウンロードとは、店舗内などに設置された情報通信端末装置（キオスク端末装置）と、携帯端末装置とが、近距離で無線通信することにより、情報通信端末装置から携帯端末装置に大容量コンテンツをダウンロードすることである。

ミリ波帯の電波は、波長が短いため回折効果が小さい。また、ミリ波帯の電波は、波長が短いため直進性が強い。このため、キオスクダウンロードでは、電波を送信するアンテナ素子と、電波を受信するアンテナ素子との位置合わせが課題となる。この課題を解決する一つの技術は、ビームフォーミングである（非特許文献１参照）。

ビームフォーミングは、複数のアンテナ素子を用い、それぞれのアンテナ素子に給電する信号の振幅及び位相を制御することにより、合成された電波のビーム方向を変化させる技術である。ビームフォーミングでは、電波のビーム方向を逐次的に変化させるトレーニング信号処理により、特性が最も良好となるビーム方向が探索される。これにより、情報通信端末装置は、通信環境の変化に追随することができる。

また、上記の位置合わせの課題を解決する他の技術として、情報通信端末装置に複数のアンテナ素子を広範囲に配置することにより、同じデータを複数のアンテナ素子から同時に送信して、無線通信をカバーする領域を広範囲にする技術がある。

T. Baykas, C. Sum, Z. Lan, J. Wang, M. Rahman, H. Harada and S. Kato,"IEEE 802.15.3c: the first IEEE wireless standard for data rates over 1 Gb/s, " IEEE Communications Magazine, vol. 49, pp. 114-121, Jul. 2011.

しかしながら、情報通信端末装置が複数のアンテナ素子を有する場合、情報通信端末装置の空中線電力は、それら複数のアンテナ素子の空中線電力の総和である。また、情報通信端末装置の空中線電力には、上限が決められている。このため、アンテナ素子数が増えるに従い、アンテナ素子当たりの空中線電力は小さく定められる。

また、携帯端末装置が情報通信端末装置から近距離で受信する信号は、情報通信端末装置から送信された信号の全ストリームの一部である。このため、携帯端末装置が情報通信端末装置から受信した信号の受信電力は、小さくなってしまう。したがって、情報通信端末装置及び情報通信方法は、ＳＮ比（信号対雑音比）を向上させることができない、という問題がある。

本発明は、ＳＮ比を向上させることができる情報通信端末装置及び情報通信方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、面に配置された複数の第１アンテナ素子と、前記第１アンテナ素子に他装置の第２アンテナ素子が正対した際に、前記第２アンテナ素子から受信した第１無線信号による前記第１アンテナ素子毎の受信電力値と、前記第１アンテナ素子の位置と、に基づいて、前記面における前記受信電力値の分布の重心位置を算出する重心算出部と、算出された前記重心位置に隣接する複数の前記第１アンテナ素子のみから、第２無線信号を送信させる制御部と、を備える情報通信端末装置である。

本発明の一態様は、前記制御部が、４素子以下の前記第１アンテナ素子から前記第２無線信号を送信させる情報通信端末装置である。

本発明の一態様は、前記制御部が、前記重心位置と複数の前記第１アンテナ素子との座標成分毎の各距離の比に反比例させた空中線電力で、前記第２無線信号を送信させる情報通信端末装置である。

本発明の一態様は、前記制御部が、前記重心位置と複数の前記第１アンテナ素子との座標成分毎の各距離が、予め定められた素子選択しきい値以上の座標成分のみ、前記距離の比に反比例させた空中線電力で、前記第２無線信号を送信させる情報通信端末装置である。

本発明の一態様は、前記制御部が、前記第１アンテナ素子からビーコン信号を送信させる情報通信端末装置である。

本発明の一態様は、情報通信端末装置における情報通信方法であって、面に配置された複数の第１アンテナ素子に他装置の第２アンテナ素子が正対した際に、重心算出部が、前記第２アンテナ素子から受信した第１無線信号による前記第１アンテナ素子毎の受信電力値と、前記第１アンテナ素子の位置と、に基づいて、前記面における前記受信電力値の分布の重心位置を算出するステップと、制御部が、算出された前記重心位置に隣接する複数の前記第１アンテナ素子のみから、第２無線信号を送信させるステップと、を有する情報通信方法である。

本発明の一態様は、前記制御部が、４素子以下の前記第１アンテナ素子から前記第２無線信号を送信させる情報通信方法である。

本発明の一態様は、前記制御部が、前記重心位置と複数の前記第１アンテナ素子との座標成分毎の各距離の比に反比例させた空中線電力で、前記第２無線信号を送信させる情報通信方法である。

本発明によれば、制御部は、受信電力値の分布の重心位置に隣接する複数のアンテナ素子のみから、無線信号を送信させる。これにより、情報通信端末装置及び情報通信方法は、ＳＮ比を向上させることができる。

実施形態における、情報通信システムの構成を示す図である。実施形態における、携帯端末装置と情報通信端末装置との位置関係を示す図である。実施形態における、アンテナ素子の配置を示す図である。実施形態における、受信電力値の分布の重心位置と、信号を送信するアンテナ素子２０２との第１の位置関係を示す図である。実施形態における、受信電力値の分布を示す図である。実施形態における、受信電力値の分布の重心位置と、信号を送信するアンテナ素子との第２の位置関係を示す図である。実施形態における、受信電力値の分布の重心位置と、信号を送信するアンテナ素子との第３の位置関係を示す図である。実施形態における、情報通信端末装置の動作を示すフローチャートである。

本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、実施形態における、情報通信システムの構成を示す図である。情報通信システム１は、携帯端末装置１０と、情報通信端末装置２０とを備える。携帯端末装置１０は、ユーザに保持されて情報通信端末装置２０に所定距離内まで近づけられることにより、情報通信端末装置２０との無線通信を実行する。

携帯端末装置１０は、送受信部１０１を備える。送受信部１０１は、アンテナ素子１０２を有する。送受信部１０１は、アンテナ素子１０２を介して、ミリ波帯の電波を用いて無線通信を実行する。

送受信部１０１は、情報通信端末装置２０が送信したビーコン信号を、アンテナ素子１０２を介して受信する。送受信部１０１は、ビーコン信号を受信した場合、アンテナ素子１０２を介して、応答信号を情報通信端末装置２０に向けて送信する。送受信部１０１は、アンテナ素子１０２により電波のビームを形成することにより、応答信号を無線送信する。

情報通信端末装置２０は、基地局又はアクセスポイントとして動作する。情報通信端末装置２０は、所定距離内まで近づけられた情報通信端末装置２０との無線通信を実行する。情報通信端末装置２０は、送受信部２０１‐１〜２０１‐Ｎ（Ｎは、２以上の整数）を備える。送受信部２０１‐ｉ（ｉは、１〜Ｎのいずれか）は、アンテナ素子２０２‐ｉを有する。つまり、情報通信端末装置２０は、複数の送受信部２０１及びアンテナ素子２０２を備える。また、情報通信端末装置２０は、記憶部２０３と、重心算出部２０４と、制御部２０５とを備える。

送受信部２０１‐ｉは、アンテナ素子２０２‐ｉを介して、ミリ波帯の電波を用いて無線通信を実行する。以下、送受信部２０１‐１〜２０１‐Ｎに共通する事項については、符号を省略して、「送受信部２０１」と表記する。同様に、アンテナ素子２０２‐１〜２０２‐Ｎに共通する事項については、符号を省略して、「アンテナ素子２０２」と表記する。

送受信部２０１は、制御部２０５による制御に応じて、ビーコン信号を送信する。送受信部２０１は、ビーコン信号が広い範囲で受信可能となるよう、全てのアンテナ素子２０２から、ビーコン信号を無線送信する。送受信部２０１は、所定の多値数以下かつ所定の通信速度以下の変調方式により、ビーコン信号を無線送信する。例えば、送受信部２０１は、ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）により、ビーコン信号を無線送信する。

送受信部２０１は、制御部２０５により選択されたアンテナ素子２０２から、データ信号を無線送信する。このデータ信号は、例えば、デジタルコンテンツを表すデータである。このデータ信号は、情報通信端末装置２０から所定距離内に近づけられた携帯端末装置１０に受信されることになる。送受信部２０１は、所定の多値数以上かつ所定の通信速度以上の変調方式により、データ信号を送信する。例えば、送受信部２０１は、１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulation）により、データ信号を無線送信する。以下、所定の多値数以上かつ所定の通信速度以上に高速の変調方式により送信されるデータ信号を、「高速信号」という。

なお、所要ＳＮ比は、多値数が大きくなるに従って大きくなる。例えば、ＢＰＳＫでは、符号誤り率（ＢＥＲ: Bit error rate）「１０^−３」を得るために必要なＳＮ比は、６．８[ｄＢ]である。一方、１６ＱＡＭでは、符号誤り率「１０^−３」を得るために必要なＳＮ比は、１６．５[ｄＢ]である。

アンテナ素子２０２‐１〜２０２‐Ｎは、情報通信端末装置２０に予め定められた面における、予め定められた位置に配置される。アンテナ素子２０２‐１〜２０２‐Ｎは、例えば、格子状に配置される。アンテナ素子２０２の予め定められた位置については、図３などを用いて後述する。アンテナ素子２０２は、携帯端末装置１０のアンテナ素子１０２から無線送信された信号を受信する。この無線送信された信号は、例えば、ビーコン信号を受信した応答として携帯端末装置１０から無線送信された応答信号である。

図２は、実施形態における、携帯端末装置１０と情報通信端末装置２０との位置関係を示す図である。携帯端末装置１０は、ユーザに保持されて、情報通信端末装置２０から所定距離Ｌ以内に近づけられる。この場合、携帯端末装置１０は、携帯端末装置１０のアンテナ素子１０２が配置されている面と、情報通信端末装置２０のアンテナ素子２０２‐１〜２０２‐Ｎが配置されているｘｙ平面とが正対するように、情報通信端末装置２０に近づけられる。携帯端末装置１０は、アンテナ素子１０２により電波のビーム１０３を形成し、形成したビーム１０３により応答信号を無線送信する。

図１に戻り、情報通信システムの構成の説明を続ける。送受信部２０１‐ｉは、応答信号をアンテナ素子２０２‐ｉから取得する。送受信部２０１は、応答信号の受信電力を、アンテナ素子２０２毎に検出する。送受信部２０１は、アンテナ素子２０２毎の応答信号の受信電力値を示す情報を、重心算出部２０４に出力する。

記憶部２０３は、情報通信端末装置２０に予め定められた面における、アンテナ素子２０２‐１〜２０２‐Ｎの位置を示す情報を記憶する。記憶部２０３は、アンテナ素子２０２から送信される高速信号に含められるデータを記憶する。高速信号に含められるデータは、例えば、デジタルコンテンツを表すデータである。

重心算出部２０４は、アンテナ素子２０２毎の応答信号の受信電力値を示す情報を、送受信部２０１‐１〜２０１‐Ｎから取得する。重心算出部２０４は、ｘｙ平面におけるアンテナ素子２０２‐１〜２０２‐Ｎの位置を示す情報を、記憶部２０３から取得する。重心算出部２０４は、アンテナ素子２０２が配置されたｘｙ平面における受信電力値の分布を、アンテナ素子２０２毎の応答信号の受信電力値と、アンテナ素子２０２の位置と、に基づいて算出する。

重心算出部２０４は、アンテナ素子２０２毎の受信電力値の分布の重心位置を算出する。重心位置は、情報通信端末装置２０に定められたｘｙ平面で、ビーム１０３（図２を参照）が最も強くなる位置である。重心算出部２０４は、算出した重心位置を示す情報を、制御部２０５に出力する。重心算出部２０４は、アンテナ素子２０２‐１〜２０２‐Ｎの位置を示す情報を、記憶部２０３から取得して制御部２０５に転送する。

制御部２０５は、算出された重心位置に隣接するアンテナ素子２０２を、アンテナ素子２０２‐１〜２０２‐Ｎから選択する。制御部２０５は、アンテナ素子２０２‐ｉを選択した場合、選択したアンテナ素子２０２‐ｉから高速信号を送信するよう、選択したアンテナ素子２０２‐ｉを有する送受信部２０１‐ｉを制御する。

図３は、実施形態における、アンテナ素子の配置を示す図である。アンテナ素子２０２‐１〜２０２‐Ｎは、距離ｄの間隔で格子状に、ｘｙ平面に配置される。受信電力値の分布の重心位置Ｐ_ＣＧは、式（１）により表される。

ここで、ｒ_ｉは、アンテナ素子２０２‐ｉの中心座標（ｘ_ｉ,ｙ_ｉ）成分とするベクトルである。Ｐ_ｒ（ｉ）は、アンテナ素子２０２‐ｉの受信電力である。

図４は、実施形態における、受信電力値の分布の重心位置と、信号を送信するアンテナ素子２０２との第１の位置関係を示す図である。点Ｇは、受信電力値の分布の重心位置Ｐ_ＣＧを示す。点Ａは、重心位置Ｐ_ＣＧに隣接するアンテナ素子２０２‐（ｉ，ｊ）を示す。点Ｂは、重心位置Ｐ_ＣＧに隣接するアンテナ素子２０２‐（ｉ＋１，ｊ）を示す。アンテナ素子２０２‐（ｉ＋１，ｊ）は、アンテナ素子２０２‐（ｉ，ｊ）から距離ｄだけ、ｘ軸の正方向に配置されている。

点Ｃは、重心位置Ｐ_ＣＧに隣接するアンテナ素子２０２‐（ｉ，ｊ＋１）を示す。アンテナ素子２０２‐（ｉ，ｊ＋１）は、アンテナ素子２０２‐（ｉ，ｊ）から距離ｄだけ、ｙ軸の正方向に配置されている。点Ｄは、重心位置Ｐ_ＣＧに隣接するアンテナ素子２０２‐（ｉ＋１，ｊ＋１）を示す。アンテナ素子２０２‐（ｉ＋１，ｊ＋１）は、アンテナ素子２０２‐（ｉ，ｊ）から距離ｄだけｘ軸の正方向に、かつ、アンテナ素子２０２‐（ｉ，ｊ）から距離ｄだけｙ軸の正方向に配置されている。受信電力値の分布の重心位置Ｐ_ＣＧの座標（ｘ_ＣＧ,ｙ_ＣＧ）は、座標成分毎に、式（２）に示す関係を満たす。

ここで、座標（ｘ_ｉ，ｙ_ｊ）は、点Ａに示すアンテナ素子２０２‐（ｉ，ｊ）の座標である。座標（ｘ_ｉ＋１，ｙ_ｊ）は、点Ｂに示すアンテナ素子２０２‐（ｉ＋１，ｊ）の座標である。座標（ｘ_ｉ，ｙ_ｊ＋１）は、点Ｃに示すアンテナ素子２０２‐（ｉ，ｊ＋１）の座標である。座標（ｘ_ｉ＋１，ｙ_ｊ＋１）は、点Ｄに示すアンテナ素子２０２‐（ｉ＋１，ｊ＋１）の座標である。

制御部２０５は、重心位置Ｐ_ＣＧに隣接するアンテナ素子２０２‐（ｉ，ｊ）、２０２‐（ｉ＋１，ｊ）、２０２‐（ｉ，ｊ＋１）、及び、２０２‐（ｉ＋１，ｊ＋１）を、送信アンテナとして選択する。制御部２０５は、これら選択したアンテナ素子２０２群から高速信号を送信するよう、選択したアンテナ素子２０２を有する送受信部２０１を制御する。

重心位置Ｐ_ＣＧから直線ＡＢに垂線を引き、直線ＡＢとの交点を点Ｇ_Ｘとするとき、点Ｇ_Ｘの座標は（ｘ_ＣＧ,ｊ）である。ｘ方向成分について、点Ｇ_Ｘから点Ａに示すアンテナ素子２０２‐（ｉ，ｊ）までの距離ｘ_１と、点Ｂに示すアンテナ素子２０２‐（ｉ＋１，ｊ）から、点Ｇ_Ｘまでの距離ｘ_２との比は、式（３）により表される。

重心位置Ｐ_ＣＧから直線ＡＣに垂線を引き、直線ＡＣとの交点を点Ｇ_Ｙとするとき、点Ｇ_Ｙの座標は（ｉ, ｙ_ＣＧ）である。ｙ方向成分について、点Ｇ_Ｙから点Ａに示すアンテナ素子２０２‐（ｉ，ｊ）までの距離ｙ_１と、点Ｃに示すアンテナ素子２０２‐（ｉ，ｊ＋１）から、点Ｇ_Ｙまでの距離ｙ_２との比は、式（４）により表される。

重心位置Ｐ_ＣＧから高速信号を送信した場合と等価となるように、選択されたアンテナ素子２０２群から高速信号を送信するために、式（５）を満たすように、空中線電力Ｐの比が定められる。

ここで、Ｐ_Ａは、点Ａに示すアンテナ素子２０２‐（ｉ，ｊ）の空中線電力である。Ｐ_Ｂは、点Ｂに示すアンテナ素子２０２‐（ｉ＋１，ｊ）の空中線電力である。Ｐ_Ｃは、点Ｃに示すアンテナ素子２０２‐（ｉ，ｊ＋１）の空中線電力である。Ｐ_Ｄは、点Ｄに示すアンテナ素子２０２‐（ｉ＋１，ｊ＋１）の空中線電力である。なお、これら選択されたアンテナ素子２０２群の空中線電力の総和は、情報通信端末装置２０が対応する無線規格で規定されている空中線電力を満たすように定められる。

図５は、実施形態における、受信電力値の分布（計算結果）を示す図である。より具体的には、図５は、図４に示す２５素子のアンテナ素子２０２がｘｙ平面に配置されている場合における、受信電力値の分布を示す図である。ｘ軸は、ｘｙ平面のｘ軸方向について、アンテナ素子２０２の位置を、送信周波数における電波の１波長で除算した値を示す。ｙ軸は、ｘｙ平面のｙ軸方向について、アンテナ素子２０２の位置を、送信周波数における電波の１波長で除算した値を示す。縦軸は、受信電力[ｄＢｍ]を示す。

図５では、点Ａに示すアンテナ素子２０２‐（ｉ，ｊ）の中心座標が原点となっている。携帯端末装置１０と情報通信端末装置２０との距離Ｌは、２[ｃｍ]である。送信周波数は、６０[ＧＨｚ]である。アンテナ素子２０２同士の距離ｄは、１０λ（λは、送信周波数における電波の１波長）である。携帯端末装置１０のアンテナ素子１０２の座標（ｘ，ｙ，ｚ）は、座標（５λ，５λ，２［ｃｍ］）である。アンテナ素子１０２の指向性、すなわち、ビーム１０３（図２を参照）の指向性は、ｃｏｓθである。

携帯端末装置１０のアンテナ素子１０２に正対している位置の座標は、座標（５λ，５λ）である。図４に示すアンテナ素子２０２‐（ｉ，ｊ）の座標は、（０，０）である。図４に示すアンテナ素子２０２‐（ｉ＋１，ｊ）の座標は、（１０λ，０）である。図４に示すアンテナ素子２０２‐（ｉ，ｊ＋１）の座標は、（０，１０λ）である。図４に示すアンテナ素子２０２‐（ｉ＋１，ｊ＋１）の座標は、（１０λ，１０λ）である。したがって、これらの選択されたアンテナ素子２０２群は、携帯端末装置１０のアンテナ素子１０２に正対している位置の座標（５λ，５λ）を囲んで、座標（５λ，５λ）に隣接している。

これらの選択されたアンテナ素子２０２の受信電力は、いずれも同じ受信電力である。また、これらの選択されたアンテナ素子２０２の受信電力は、選択されていないアンテナ素子２０２の受信電力と比較して、いずれも高い。図４に示す２５素子のアンテナ素子２０２についての受信電力値の分布に基づいて、式（１）により算出される重心位置Ｐ_ＣＧの座標は、（４．８２λ,４．８２λ）である。

情報通信端末装置２０は、重心位置Ｐ_ＣＧに隣接するアンテナ素子２０２からのみ高速信号を送信することにより、全てのアンテナ素子２０２から高速信号を送信する場合と比較して、ＳＮ比を向上させることができる。つまり、情報通信端末装置２０は、携帯端末装置１０における受信電力を高くすることができる。

図６は、実施形態における、受信電力値の分布の重心位置と、信号を送信するアンテナ素子２０２との第２の位置関係を示す図である。送信アンテナとして選択されるアンテナ素子２０２は、４素子に限らなくてもよい。制御部２０５は、いずれかのアンテナ素子２０２の近傍、又は、重心位置Ｐ_ＣＧに隣接するアンテナ素子２０２同士を結ぶ線の近傍に、重心位置Ｐ_ＣＧが位置する場合、送信アンテナとして選択するアンテナ素子２０２の数を、４素子よりも少なくすることができる。

図６に示す第１の位置関係では、アンテナ素子２０２‐（ｉ，ｊ）とアンテナ素子２０２‐（ｉ，ｊ＋１）とを結ぶ直線から、素子選択しきい値を示す距離内に、重心位置Ｐ_ＣＧが位置している。図６では、素子選択しきい値Δｄは、正の整数であり、式（６）に示す関係を満たす。

ここで、座標（ｘ_ＣＧ,ｙ_ＣＧ）は、点Ｇに示す、受信電力値の分布の重心位置Ｐ_ＣＧの座標である。制御部２０５は、式（６）が満たされる場合、座標（ｘ_ｉ，ｙ_ｊ）に位置するアンテナ素子２０２‐（ｉ，ｊ）と、座標（ｘ_ｉ，ｙ_ｊ＋１）に位置するアンテナ素子２０２‐（ｉ，ｊ＋１）とを、送信アンテナとして選択する。

重心位置Ｐ_ＣＧから直線ＡＣに垂線を引き、直線ＡＣとの交点を点Ｇ_Ｙとするとき、点Ｇ_Ｙの座標は（ｉ, ｙ_ＣＧ）である。ｙ方向成分について、点Ｇ_Ｙから点Ａに示すアンテナ素子２０２‐（ｉ，ｊ）までの距離ｙ_１と、点Ｃに示すアンテナ素子２０２‐（ｉ，ｊ＋１）から、重心位置Ｐ_ＣＧまでの距離ｙ_２との比は、式（７）により表される。

重心位置Ｐ_ＣＧの近傍の座標（ｘ_ｉ,ｙ_ＣＧ）から高速信号を送信した場合と等価となるように、選択されたアンテナ素子２０２群から高速信号を送信するために、式（８）を満たすように、空中線電力Ｐの比が定められる。

ここで、Ｐ_Ａは、点Ａに示すアンテナ素子２０２‐（ｉ，ｊ）の空中線電力である。Ｐ_Ｃは、点Ｃに示すアンテナ素子２０２‐（ｉ，ｊ＋１）の空中線電力である。なお、これら選択されたアンテナ素子２０２群の空中線電力の総和は、情報通信端末装置２０が対応する無線規格で規定されている空中線電力を満たすように定められる。

図７は、実施形態における、受信電力値の分布の重心位置と、信号を送信するアンテナ素子２０２との第３の位置関係を示す図である。図７に示す第２の位置関係では、アンテナ素子２０２‐（ｉ，ｊ）の近傍に、重心位置Ｐ_ＣＧが位置している。図７では、素子選択しきい値Δｄは、正の整数であり、式（９）に示す関係を満たす。

ここで、座標（ｘ_ＣＧ,ｙ_ＣＧ）は、点Ｇに示す、受信電力値の分布の重心位置Ｐ_ＣＧの座標である。制御部２０５は、式（９）が満たされる場合、座標（ｘ_ｉ，ｙ_ｊ）に位置するアンテナ素子２０２‐（ｉ，ｊ）を、送信アンテナとして選択する。なお、選択されたアンテナ素子２０２‐（ｉ，ｊ）の空中線電力は、情報通信端末装置２０が対応する無線規格で規定されている空中線電力を満たすように定められる。

制御部２０５は、より簡易な制御を実行してもよい。例えば、制御部２０５は、複数のアンテナ素子２０２を選択した場合、選択したアンテナ素子２０２について、それぞれの空中線電力が等しくなるように、送受信部２０１を制御してもよい。

図４では、重心位置Ｐ_ＣＧに隣接するアンテナ素子２０２‐（ｉ，ｊ）、２０２‐（ｉ＋１，ｊ）、２０２‐（ｉ，ｊ＋１）、及び、２０２‐（ｉ＋１，ｊ＋１）から、それぞれ等しい空中線電力で高速信号が送信された場合は、これらのアンテナ素子２０２の中点座標（ｘ，ｙ）＝（（ｘ_ｉ＋ｘ_ｉ＋１）／２,（ｙ_ｊ＋ｙ_ｊ＋１）／２）から高速信号が送信された場合と、等価となる。

図６では、重心位置Ｐ_ＣＧに隣接するアンテナ素子２０２‐（ｉ，ｊ）及び２０２‐（ｉ，ｊ＋１）から、それぞれ等しい空中線電力で高速信号が送信された場合は、これらのアンテナ素子２０２の中点座標（ｘ，ｙ）＝（ｘ_ｉ,（ｙ_ｊ＋ｙ_ｊ＋１）／２）から高速信号が送信された場合と、等価となる。

制御部２０５は、選択したアンテナ素子２０２毎の空中線電力が等しくなるように、送受信部２０１を制御した場合、式（５）又は式（８）を用いた電力制御と比較して、より簡易な制御を実行することができる。なお、制御部２０５がこの簡易な制御を実行した場合、重心位置Ｐ_ＣＧと、仮想的な送信アンテナの位置とには、位置の誤差が生じる場合がある。

次に、情報通信端末装置の動作を説明する。
図８は、実施形態における、情報通信端末装置の動作を示すフローチャートである。
情報通信端末装置２０の制御部２０５は、送受信部２０１‐１〜２０１‐Ｎを制御し、アンテナ素子２０２‐１〜アンテナ素子２０２‐Ｎから、ビーコン信号を所定周期で送信させる（ステップＳ１）。

携帯端末装置１０の送受信部１０１は、アンテナ素子１０２を介して、応答信号を情報通信端末装置２０に向けて無線送信する。情報通信端末装置２０のアンテナ素子２０２は、応答信号を受信する。送受信部２０１は、アンテナ素子２０２‐１〜２０２‐Ｎから、応答信号を取得する。ここで、送受信部２０１‐ｉは、アンテナ素子２０２‐ｉから応答信号を取得する。送受信部２０１は、アンテナ素子２０２毎の応答信号の受信電力値を示す情報を、重心算出部２０４に出力する（ステップＳ２）。

重心算出部２０４は、アンテナ素子２０２が配置された面における受信電力値の分布を、アンテナ素子２０２毎の応答信号の受信電力値と、アンテナ素子２０２の位置と、に基づいて算出する。重心算出部２０４は、アンテナ素子２０２毎の受信電力値の分布の重心位置を算出する。重心算出部２０４は、算出した重心位置を示す情報を、制御部２０５に出力する（ステップＳ３）。

制御部２０５は、送受信部２０１を制御することにより、重心位置に隣接するアンテナ素子２０２のみから、所定数以上の多値数の高速信号を、所定電力以上に強い空中線電力で無線送信させる（ステップＳ４）。

以上のように、本実施形態に係る情報通信端末装置２０は、面に配置された複数のアンテナ素子２０２（第１アンテナ素子）と、アンテナ素子２０２に携帯端末装置１０のアンテナ素子１０２（第２アンテナ素子）が正対した際に、アンテナ素子１０２から受信した応答信号（第１無線信号）によるアンテナ素子２０２毎の受信電力値と、アンテナ素子２０２の位置と、に基づいて、面における受信電力値の分布の重心位置を算出する重心算出部２０４と、算出された重心位置に隣接する複数のアンテナ素子２０２のみから、高速信号（第２無線信号）を送信させる制御部２０５と、を備える。

本実施形態に係る情報通信端末装置２０における情報通信方法であって、情報通信方法は、面に配置された複数のアンテナ素子２０２に携帯端末装置１０のアンテナ素子１０２が正対した際に、重心算出部２０４が、アンテナ素子１０２から受信した応答信号によるアンテナ素子２０２毎の受信電力値と、アンテナ素子２０２の位置と、に基づいて、面における受信電力値の分布の重心位置を算出するステップと、制御部２０５が、算出された重心位置に隣接する複数のアンテナ素子２０２のみから、高速信号を送信させるステップと、を有する。

この構成により、制御部２０５は、受信電力値の分布の重心位置に隣接する複数のアンテナ素子２０２のみから、高速信号を送信させる。つまり、情報通信端末装置２０は、算出した重心位置の近傍のアンテナ素子２０２に限定して、高速信号を送信する。

これにより、本実施形態に係る情報通信端末装置２０及び情報通信方法は、ＳＮ比を向上させることができる。つまり、本実施形態に係る情報通信端末装置２０及び情報通信方法は、高速信号を送信するアンテナ素子２０２を限定することで、全てのアンテナ素子２０２から高速信号を送信する場合と比較して、アンテナ素子当たりの空中線電力を大きくすることができる。したがって、本実施形態に係る情報通信端末装置２０及び情報通信方法は、携帯端末装置１０のアンテナ素子１０２が受信する信号電力を高くすることができる。

また、ビームフォーミングは、逐次的なトレーニング信号処理に時間がかかり、リンクを確立させるための時間の増大を招く、という問題がある。重心算出部２０４は、アンテナ素子２０２が配置された面における受信電力値の分布の重心位置を、すなわち、携帯端末装置１０と情報通信端末装置２０との相対位置を、応答信号が１回受信されただけで算出する。これにより、本実施形態に係る情報通信端末装置２０及び情報通信方法は、短時間でリンクを確立させることができる。

制御部２０５は、４素子以下のアンテナ素子２０２から高速信号を送信させる。

制御部２０５は、重心位置と複数のアンテナ素子２０２との座標成分毎の距離の比に反比例させた空中線電力で、高速信号を送信させる。
制御部２０５は、重心位置に隣接する複数のアンテナ素子２０２の中に、重心位置との座標成分毎の距離のいずれか一方又は双方が予め定められた素子選択しきい値以下のものがある場合には、当該アンテナ素子のみから、高速信号を送信させる。
制御部２０５は、アンテナ素子２０２からビーコン信号を送信させる。

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。

例えば、送受信部１０１及び送受信部２０１は、ミリ波帯以外の電波を用いて無線通信を実行してもよい。

上述した実施形態における情報通信端末装置をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現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、実行することによって実現してもよい。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、ＣＤ−ＲＯＭ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。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。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く、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

１…情報通信システム、１０…携帯端末、２０…情報通信端末装置、１０１…送受信部、１０２…アンテナ素子、２０１…送受信部、２０２…アンテナ素子、２０３…記憶部、２０４…重心算出部、２０５…制御部

Claims

面に配置された複数の第１アンテナ素子と、
前記第１アンテナ素子に他装置の第２アンテナ素子が正対した際に、前記第２アンテナ素子から受信した第１無線信号による前記第１アンテナ素子毎の受信電力値と、前記第１アンテナ素子の位置と、に基づいて、前記面における前記受信電力値の分布の重心位置を算出する重心算出部と、
算出された前記重心位置に隣接する１又は複数の前記第１アンテナ素子のみから、第２無線信号を送信させる制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記重心位置に隣接する複数の前記第１アンテナ素子の中に、前記重心位置との座標成分毎の距離のいずれか一方又は双方が予め定められた素子選択しきい値以下のものがある場合には、当該第１アンテナ素子のみから、前記第２無線信号を送信させる情報通信端末装置。
前記制御部は、４素子以下の前記第１アンテナ素子から前記第２無線信号を送信させる請求項１に記載の情報通信端末装置。
前記制御部は、複数の前記第１アンテナ素子から前記第２無線信号を送信させる場合には、前記重心位置と当該複数の前記第１アンテナ素子との座標成分毎の各距離の比に反比例させた空中線電力で、前記第２無線信号を送信させる請求項１又は請求項２に記載の情報通信端末装置。
前記制御部は、前記第１アンテナ素子からビーコン信号を送信させる請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の情報通信端末装置。
情報通信端末装置における情報通信方法であって、
面に配置された複数の第１アンテナ素子に他装置の第２アンテナ素子が正対した際に、重心算出部が、前記第２アンテナ素子から受信した第１無線信号による前記第１アンテナ素子毎の受信電力値と、前記第１アンテナ素子の位置と、に基づいて、前記面における前記受信電力値の分布の重心位置を算出するステップと、
制御部が、算出された前記重心位置に隣接する１又は複数の前記第１アンテナ素子のみから、第２無線信号を送信させるステップと、
を有し、
前記制御部は、前記重心位置に隣接する複数の前記第１アンテナ素子の中に、前記重心位置との座標成分毎の距離のいずれか一方又は双方が予め定められた素子選択しきい値以下のものがある場合には、当該第１アンテナ素子のみから、前記第２無線信号を送信させる情報通信方法。
前記制御部は、４素子以下の前記第１アンテナ素子から前記第２無線信号を送信させる請求項５に記載の情報通信方法。
前記制御部は、複数の前記第１アンテナ素子から前記第２無線信号を送信させる場合には、前記重心位置と当該複数の前記第１アンテナ素子との座標成分毎の各距離の比に反比例させた空中線電力で、前記第２無線信号を送信させる請求項５又は請求項６に記載の情報通信方法。