JP6476707B2 - 無線装置、無線システム、無線装置の制御方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
本発明は、無線装置、無線システム、無線装置の制御方法、及びプログラムに関し、特に移動する無線局において指向性制御を実現するため、通信相手から到来する電波の到来方向を推定と、それを用いた通信方法に関する。
無線通信システムにおいて、所望波に対して指向性アンテナの最適なビームを向け、通信品質を向上させるために、到来方向推定技術が用いられる。この際、指向性アンテナとして一般的にアレーアンテナを用いる。
図１６はＫ素子アレーアンテナの一例を示す構成図である（ここで、Ｋは２以上の任意の自然数である）。図１６を参照しながら、アレーアンテナを用いた到来方向推定の原理について説明する。第ｋアンテナ素子では、基準点Ｏの電位に対してτｋの時間分だけ位相が遅れており、次の（式１）で表される（ｋは、Ｋより小さい自然数である）。
各アンテナ素子の出力を図１６に示すように、可変移相器を経て加算すると次の（式２）で表される。
（式２）の最内括弧内が０になるように、可変移相器を適切に調整することが出来れば、到来する電波を最大電力で受信することが出来る。最大電力で受信するために可変移相器の加える移相量δｋは、次の（式３）で表される。
ここで、位相量δｋ、波長λ、アンテナ素子の基準点Ｏからの距離ｄｋは既知なので、到来角θを求めることができる。
ただし、この基本原理どおりの処理をすることは困難であるため、一般的には非特許文献１で説明されるようなＭＵＳＩＣ（MUltiple SIgnal Classification）法などの到来方向推定アルゴリズムが適用される。ＭＵＳＩＣ法は信号の相関行列の固有値・固有ベクトルを用いることを特徴とし、特性が良いことが知られている。
ところで、航空機や人工衛星を移動させることによって仮想的に大きな開口面（レーダの直径）として働く、合成開口レーダがある。非特許文献２に示されるように、合成開口レーダはマイクロ波もしくはミリ波を対象物に照射し、反射して返ってきた電波を、ドップラー効果を考慮した上で合成することで、分解能の高い像を結像することを特徴としている。
特許文献１は、電波の到来角の推定方法に関するものである。移動体が所定の速度で移動しており、速度方向に対して到来角の平面波が到来しているものとした場合、ある地点から所定時間後にある地点へ移動体が移動したとき、受信波は最初の地点での受信波に較べて進んでいる。このような理解の下、行路差を用いて位相進みを求め、上記所定時間の時間差による受信波の変化がなくなるように、逆変調操作により補正する。これにより特許文献１では、到来波の到来角を推定することが提案されている。
近年、無線チップはコモディティ化しており、新しい機能を低コストで実現するためには既存の無線チップを活用することが重要である。言い換えると、新しい機能を追加するために新しい無線チップを開発することは、あまり望ましくない。
菊間信良著、"アダプティブアンテナ技術"、第１版、株式会社オーム社、平成１５年１０月、ｐｐ．１３７−１４５
大内和夫著、"リモートセンシングのための合成開口レーダの基礎"、第１版、東京電機大学出版局、平成１６年１月、ｐｐ．１５１−１６０
しかしながら、非特許文献１で示されるようなアレーアンテナシステムを用いて到来方向推定を行う場合、多数のアンテナ素子が必要となる。また、部品点数が増加し、構成が複雑になる。そのため、全部デジタルでアレー信号処理を行う場合、アンテナ本数分必要だったＡ／Ｄ変換器（Analog to Digital Converter）、Ｄ／Ａ変換器（Digital to Analog Converter）等をそれぞれ１個ずつに減らして、部品点数を減らすことが考えられる。この場合、指向性制御を行うためにアナログの移相器を設ける。
また、そもそも単一のアンテナ素子でも指向性制御が可能なアンテナを用いる場合が考えられる。しかしながら、これらのようにＡ／Ｄ変換器が１個しか設けられない場合、複数のＡ／Ｄ変換器からの入力がないと演算処理を行うことが出来ない、ＭＵＳＩＣ法等の高分解能に到来方向推定が可能な手法が適用できないという課題がある。
また、非特許文献２で示されるような合成開口レーダ方式は、１本のアンテナで異なる時刻、異なる地点で受けた信号を用いてある散乱点の高さ等の情報を得ることはできるが、到来方向の推定が可能な技術ではない。このため、上記の課題を解決することができない。
特許文献１は到来角の推定までを目的としているため、電波の到来角の推定は行うが、それ以上の指向性制御は想定していない。また、既存の無線チップを基に到来角推定を実現する手法は開示されていない。
本発明の目的は、電波到来方向の推定を可能とし、これに基づいてアンテナ機能の指向性制御を行うことのできる、無線装置、無線システム、無線装置の制御方法、及びプログラムを提供することである。
前記目的を達成するため、本発明に係る無線装置は、無線信号を送受信するアンテナ機能と、
少なくとも第１の時刻に到来する第１の信号及び第２の時刻に到来する第２の信号を受信する受信機能と、
上記第１の時刻における上記アンテナ機能と上記第２の時刻における上記アンテナ機能との距離を表すアンテナ間距離を算出するアンテナ間距離計算機能と、
上記第１及び第２の信号と上記アンテナ間距離に基づき上記アンテナ機能の指向性に関するパラメータである指向性パラメータを決定する指向性パラメータ決定機能と、
上記指向性パラメータに基づき指向性制御信号を生成し、上記アンテナ機能の指向性を変化させるアンテナ指向性制御機能と、を備える。
少なくとも第１の時刻に到来する第１の信号及び第２の時刻に到来する第２の信号を受信する受信機能と、
上記第１の時刻における上記アンテナ機能と上記第２の時刻における上記アンテナ機能との距離を表すアンテナ間距離を算出するアンテナ間距離計算機能と、
上記第１及び第２の信号と上記アンテナ間距離に基づき上記アンテナ機能の指向性に関するパラメータである指向性パラメータを決定する指向性パラメータ決定機能と、
上記指向性パラメータに基づき指向性制御信号を生成し、上記アンテナ機能の指向性を変化させるアンテナ指向性制御機能と、を備える。
本発明に係る無線システムは、第１の無線装置と、間欠的に起動状態とスリープ状態を繰り返し、上記第１の無線装置の通信相手となる第２の無線装置と、を含む無線システムであって、
上記第１の無線装置は、無線信号を送受信するアンテナ機能と、少なくとも第１の時刻に到来する第１の信号及び第２の時刻に到来する第２の信号を受信する受信機能と、上記第１の時刻における上記アンテナ機能と上記第２の時刻における上記アンテナ機能との距離を表すアンテナ間距離を算出するアンテナ間距離計算機能と、上記第１及び第２の信号と上記アンテナ間距離に基づき上記アンテナ機能の指向性に関するパラメータである指向性パラメータを決定する指向性パラメータ決定機能と、上記指向性パラメータに基づき指向性制御信号を生成し、上記アンテナ機能の指向性を変化させるアンテナ指向性制御機能とを備える。
上記第１の無線装置は、無線信号を送受信するアンテナ機能と、少なくとも第１の時刻に到来する第１の信号及び第２の時刻に到来する第２の信号を受信する受信機能と、上記第１の時刻における上記アンテナ機能と上記第２の時刻における上記アンテナ機能との距離を表すアンテナ間距離を算出するアンテナ間距離計算機能と、上記第１及び第２の信号と上記アンテナ間距離に基づき上記アンテナ機能の指向性に関するパラメータである指向性パラメータを決定する指向性パラメータ決定機能と、上記指向性パラメータに基づき指向性制御信号を生成し、上記アンテナ機能の指向性を変化させるアンテナ指向性制御機能とを備える。
本発明に係る無線装置の制御方法は、無線信号を送受信するアンテナ機能で、少なくとも第１の時刻に到来する第１の信号及び第２の時刻に到来する第２の信号を受信し、
上記第１の時刻における上記アンテナ機能と上記第２の時刻における上記アンテナ機能との距離を表すアンテナ間距離を算出し、
上記第１及び第２の信号と上記アンテナ間距離に基づき上記アンテナ機能の指向性に関するパラメータである指向性パラメータを決定し、
上記指向性パラメータに基づいて、上記アンテナ機能の指向性を変化させる。
上記第１の時刻における上記アンテナ機能と上記第２の時刻における上記アンテナ機能との距離を表すアンテナ間距離を算出し、
上記第１及び第２の信号と上記アンテナ間距離に基づき上記アンテナ機能の指向性に関するパラメータである指向性パラメータを決定し、
上記指向性パラメータに基づいて、上記アンテナ機能の指向性を変化させる。
本発明に係るプログラムは、アンテナ機能を備え、無線信号を送受信する無線装置を制御するプログラムであって、
上記無線装置に、
上記アンテナ機能で、少なくとも第１の時刻に到来する第１の信号及び第２の時刻に到来する第２の信号を受信する処理と、
上記第１の時刻における上記アンテナ機能と上記第２の時刻における上記アンテナ機能との距離を表すアンテナ間距離を算出する処理と、
上記第１及び第２の信号と上記アンテナ間距離に基づき上記アンテナ機能の指向性に関するパラメータである指向性パラメータを決定する処理と、
上記指向性パラメータに基づき、上記アンテナ機能の指向性を変化させる処理と、を実行させる。
上記無線装置に、
上記アンテナ機能で、少なくとも第１の時刻に到来する第１の信号及び第２の時刻に到来する第２の信号を受信する処理と、
上記第１の時刻における上記アンテナ機能と上記第２の時刻における上記アンテナ機能との距離を表すアンテナ間距離を算出する処理と、
上記第１及び第２の信号と上記アンテナ間距離に基づき上記アンテナ機能の指向性に関するパラメータである指向性パラメータを決定する処理と、
上記指向性パラメータに基づき、上記アンテナ機能の指向性を変化させる処理と、を実行させる。
本発明では、第１の時刻及び第２の時刻の受信信号とアンテナ間距離とにより電波の到来方向を推定して、指向性パラメータを決定し、指向性パラメータに基づきアンテナ機能の指向性を変化させることができる。
本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
〔第１の実施形態〕
初めに、本発明の第１実施形態に係る無線装置について説明する。本実施形態は、本発明の各実施形態の上位概念に相当する。本実施形態に係る無線装置のブロック構成図の一例を図１に示す。
初めに、本発明の第１実施形態に係る無線装置について説明する。本実施形態は、本発明の各実施形態の上位概念に相当する。本実施形態に係る無線装置のブロック構成図の一例を図１に示す。
本実施形態の無線装置は、複数のアンテナ素子を備えるものの、Ａ／Ｄ変換器はアンテナ素子数以下の個数（例えば１個）のみ備えるアレーアンテナを備える無線装置を想定している。このようなアレーアンテナとしては、一般的なフェーズドアレーアンテナを含む。さらに、このようなアレーアンテナとしては、メタマテリアルアンテナのようにアンテナ素子が複数個直列的に接続されるものも含む。
図１において、本発明の第１実施形態に係る無線装置１０は、アンテナ機能１１と、受信機能１２と、アンテナ間距離計算機能１３と、指向性パラメータ決定機能１４と、を備える。
アンテナ機能１１は、他の無線装置から送信された電波を入力とし、高周波信号に変換し、高周波信号を出力する。受信機能１２は、アンテナ機能１１の出力する高周波信号を入力とし、到来した信号を周波数変換し、ベースバンド信号として出力する。アンテナ間距離計算機能１３は、異なった時刻におけるアンテナ間距離を計算し、出力する。指向性パラメータ決定機能１４は、受信機能１２の出力する第１及び第２のベースバンド信号及びアンテナ間距離計算機能１３の出力するアンテナ間距離を入力とし、指向性パラメータを決定する。
以上のような構成によって、少なくとも第１の時刻で到来する信号及び第２の時刻で到来する信号とアンテナ間距離とを用いて、電波の到来方向を推定する。これによって、指向性パラメータを決定する。
（第１の実施形態の動作の説明）
以下、図１と図２Ａ及び図２Ｂを用いて、本実施形態の無線装置１０の動作や処理を説明する。図２Ａは、本発明の第１実施形態に係る無線装置１０の処理の一例を示したフローチャートである。図２Ｂは、図２ＡのステップＳ１の詳細な処理の一例を示したフローチャートである。
以下、図１と図２Ａ及び図２Ｂを用いて、本実施形態の無線装置１０の動作や処理を説明する。図２Ａは、本発明の第１実施形態に係る無線装置１０の処理の一例を示したフローチャートである。図２Ｂは、図２ＡのステップＳ１の詳細な処理の一例を示したフローチャートである。
無線装置１０は、アンテナ機能１１で電波の受信を開始する。無線装置１０は、図２Ａに示すように信号の受信処理を行う（ステップＳ１）。より具体的には図２Ｂに示すように、第１の時刻においてアンテナ機能１１は第１の信号を受信し（ステップＳ１−１）、アンテナ機能１１は入力された第１の信号を高周波信号へ変換し、第１の高周波信号を出力する。受信機能１２は入力の第１の高周波信号を受信し、第１のベースバンド信号を出力する。
次に、受信機能１２は高周波信号を正しく受信できていることを確認する（ステップＳ１−２）。高周波信号を正しく受信できておらず第１の高周波信号の受信に失敗した場合（ステップＳ１−２のＮＯ）、信号の受信処理の開始時点に戻る。受信機能１２は高周波信号を正しく受信できたときは（ステップＳ１−２のＹＥＳ）、次のステップＳ１−３に進む。なお、信号の受信処理の開始時点に戻った後、最初に到来する信号とその到来時刻をそれぞれ第１の信号及び第１の時刻と改めて呼ぶこととする。
次に、第２の時刻においてアンテナ機能１１は第２の信号を受信し（ステップＳ１−３）、アンテナ機能１１は入力された第２の信号を高周波信号へ変換し、第２の高周波信号を出力する。受信機能１２は入力の第２の高周波信号を受信し、第２のベースバンド信号を出力する。
次に、受信機能１２は高周波信号を正しく受信できていることを確認する（ステップＳ１−４）。高周波信号を正しく受信できておらず第２の高周波信号の受信に失敗した場合（ステップＳ１−４のＮＯ）、信号の受信処理の開始時点に戻る。受信機能１２は高周波信号を正しく受信できたときは（ステップＳ１−４のＹＥＳ）、次のステップＳ２に進む。
図２Ａに示すように、アンテナ間距離計算機能１３において、第１の時刻及び第２の時刻のアンテナ間距離を算出する（ステップＳ２）。ここでは、第１の時刻及び第２の時刻におけるアンテナ機能１１の位置の違いをアンテナ間距離として出力する。
次に指向性パラメータ決定機能１４において、第１及び第２の時刻に受信機能１２の出力する第１及び第２のベースバンド信号及びアンテナ間距離計算機能１３の出力するアンテナ間距離に基づき指向性パラメータを決定する（ステップＳ３）。
そしてループの先頭に戻り、引き続き同様の動作を続け、無線通信が終了したらループを抜ける。
以上で説明したように、無線装置１０は、複数のアンテナ素子を備えるものの、Ａ／Ｄ変換器はアンテナ素子数以下の個数（例えば１個）のみ備えるアレーアンテナを備える無線装置を想定している。本実施形態によれば、異なった位置、異なった時刻の信号を用いることで、仮想的に複数のＡ／Ｄ変換器からの入力がある状態を作れる。これにより、例えばＭＵＳＩＣ法のような高分解能な電波の到来方向推定手法が適用可能になる。そのため、当該方向にアンテナ指向性を向けるための指向性パラメータを決定することが可能である。
なお、本実施形態では第１の時刻及び第２の時刻を利用して指向性パラメータを決定する場合を例として説明したが、これに限られない。第１乃至第４の時刻で受信した信号を利用するなど、利用する信号数及びアンテナ機能の位置数を増加させることで、より高精度な到来方向推定が可能である。
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る無線装置について、説明する。本実施形態では、第１実施形態に対して「通信対象制御情報生成機能」と「アンテナ指向性制御機能」及び「切替スイッチ」を追加し、センサ情報を収集するシステムに適用した場合を例にして説明する。無線装置の通信相手が、間欠的に起動状態とスリープ状態を繰り返すようなシステムへの適用例を示す。センサ情報を収集するシステムの通信相手となるセンサは情報を検出し、検出した情報を無線装置に送信する。
次に、本発明の第２実施形態に係る無線装置について、説明する。本実施形態では、第１実施形態に対して「通信対象制御情報生成機能」と「アンテナ指向性制御機能」及び「切替スイッチ」を追加し、センサ情報を収集するシステムに適用した場合を例にして説明する。無線装置の通信相手が、間欠的に起動状態とスリープ状態を繰り返すようなシステムへの適用例を示す。センサ情報を収集するシステムの通信相手となるセンサは情報を検出し、検出した情報を無線装置に送信する。
本実施形態に係る無線システムのブロック構成図の一例を図３に示す。図３において、本発明の第２実施形態に係る無線システムは、第１の無線装置２０及び第２の無線装置２７から構成される。図３の第１の無線装置２０は、図１に示される第１実施形態の無線装置１０と同様な要素を含んで、構成されている。図３において、図１と同様な要素には同じ参照番号を付して、その詳細な説明は省略することとする。
本実施形態の第１の無線装置２０は、第１実施形態の無線装置１０と同様に、アンテナ機能１１と、受信機能１２と、アンテナ間距離計算機能１３と、を備える。さらに、本実施形態の第１の無線装置２０は、切替スイッチ２１と、指向性パラメータ決定機能２２と、通信対象制御情報生成機能２３と、アンテナ指向性制御機能２４と、を備える。
この構成により、第１実施形態の無線装置によって得られる効果に加えて、センサ情報を収集するシステムのように通信対象が間欠的に起動する場合に、その間欠起動間隔及びデータ送信間隔を制御することで、到来方向の推定精度を適正にすることが可能になる。以下、これについてより詳細に説明する。
アンテナ指向性制御機能２４は、受信時は信号に対して処理を加えずそのまま出力する。送信時は高周波信号の位相の制御等を行い、アンテナ機能１１の送信する電波の指向性を変化させる。アンテナ指向性制御機能２４は、後述の指向性パラメータに基づいて指向性制御信号を生成し、アンテナ機能１１の指向性を変化させる。
切替スイッチ２１は信号の受信時に、アンテナ指向性制御機能２４側の入力と受信機能１２側の出力とを接続し、アンテナ指向性制御機能２４の出力信号をそのまま出力する。一方、切替スイッチ２１は信号の送信時に、通信対象制御情報生成機能２３側の入力とアンテナ指向性制御機能２４側の出力とを接続し、通信対象制御情報生成機能２３の出力信号をそのまま出力する。
指向性パラメータ決定機能２２は、受信機能１２の出力する少なくとも第１及び第２のベースバンド信号及びアンテナ間距離計算機能１３の出力するアンテナ間距離を入力とし、指向性パラメータを決定し、出力する。
通信対象制御情報生成機能２３は、第２の無線装置２７に対して送信する、起動要求信号、送信間隔制御信号、及びデータ送信要求信号を生成する。
第２の無線装置２７は、第１の無線装置２０の通信対象制御情報生成機能２３が生成する制御信号に基づき、データの送信を行うと共に、通信対象制御情報生成機能２３の出力する制御信号に対して、応答信号を送信する。
以上で説明した切替スイッチ２１、指向性パラメータ決定機能２２、通信対象制御情報生成機能２３、アンテナ指向性制御機能２４、及び第２の無線装置２７以外の要素については、図１に示した第１実施形態と同一である。
（第２の実施形態の動作の説明）
次に、第１の無線装置２０及び第２の無線装置２７の動作や処理を、図４Ａ〜図４Ｃ、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ及び図６Ｂを参照しながら、説明する。図４Ａは、本発明の第２実施形態に係る第１の無線装置２０の処理の一例を示したフローチャートである。図４Ｂは、図４Ａに続く、本発明の第２実施形態に係る第１の無線装置２０の処理の一例を示したフローチャートである。図４Ｃは、図４ＡのステップＳ１６の詳細な処理の一例を示したフローチャートである。図５Ａは、本発明の第２実施形態に係る第２の無線装置２７の処理の一例を示したフローチャートである。図５Ｂは、図５Ａに続く、本発明の第２実施形態に係る第２の無線装置２７の処理の一例を示したフローチャートである。図６Ａは、第１の無線装置２０と第２の無線装置２７との間でやり取りするメッセージを表したシーケンス図である。図６Ｂは、図６Ａに続く、第１の無線装置２０と第２の無線装置２７との間でやり取りするメッセージを表したシーケンス図である。
次に、第１の無線装置２０及び第２の無線装置２７の動作や処理を、図４Ａ〜図４Ｃ、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ及び図６Ｂを参照しながら、説明する。図４Ａは、本発明の第２実施形態に係る第１の無線装置２０の処理の一例を示したフローチャートである。図４Ｂは、図４Ａに続く、本発明の第２実施形態に係る第１の無線装置２０の処理の一例を示したフローチャートである。図４Ｃは、図４ＡのステップＳ１６の詳細な処理の一例を示したフローチャートである。図５Ａは、本発明の第２実施形態に係る第２の無線装置２７の処理の一例を示したフローチャートである。図５Ｂは、図５Ａに続く、本発明の第２実施形態に係る第２の無線装置２７の処理の一例を示したフローチャートである。図６Ａは、第１の無線装置２０と第２の無線装置２７との間でやり取りするメッセージを表したシーケンス図である。図６Ｂは、図６Ａに続く、第１の無線装置２０と第２の無線装置２７との間でやり取りするメッセージを表したシーケンス図である。
ここではセンサ情報を収集するシステムを想定した説明を行うが、それ以外にも同様に通信相手が間欠的に起動状態とスリープ状態を繰り返すようなシステムにも適用可能である。
第１の無線装置２０が第２の無線装置２７に対して制御信号を送信する際には、切替スイッチ２１が受信機能１２側に接続される。第１の無線装置２０が第２の無線装置２７の送信する応答信号やデータを受信する際には、切替スイッチ２１が通信対象制御情報生成機能２３側に接続される。以下の説明では、この切替スイッチ２１の接続動作については説明を省略するものとする。
図４Ａ及び図６Ａに示すように、第１の無線装置２０は第２の無線装置２７に対して起動要求信号を送信する（ステップＳ１１）。図５Ａに示すように、第２の無線装置２７は起動要求信号の受信を確認する（ステップＳ３１）。第２の無線装置２７は起動要求信号を受信したら（ステップＳ３１のＹＥＳ）、起動応答信号を送信する（ステップＳ３２）。第２の無線装置２７は、もし、チャネルをリスニングしている時に起動要求信号を受け取らなかったとき（ステップＳ３１のＮＯ）は、一定時間スリープする（ステップＳ４０）。
次に第１の無線装置２０は、第２の無線装置２７から返信された起動応答信号の受信を確認する（ステップＳ１２）。起動応答信号を受信したら（ステップＳ１２のＹＥＳ）、第２の無線装置２７に対して間欠間隔制御信号を送信する（ステップＳ１３）。一方で、第１の無線装置２０は、第２の無線装置２７から起動応答信号が返信されなかった場合（ステップＳ１２のＮＯ）、第２の無線装置２７に対して、再度、起動要求信号を送信する（ステップＳ１１）。
次に、第２の無線装置２７は、間欠間隔制御信号の受信を確認する（ステップＳ３３）。間欠間隔制御信号を受信したら（ステップＳ３３のＹＥＳ）、自身の間欠間隔を変更した後、第１の無線装置２０に対して間欠間隔変更完了信号を送信する（ステップＳ３４）。間欠間隔制御信号を受信できていない場合（ステップＳ３３のＮＯ）は、ステップＳ３５に進む。
次に第１の無線装置２０は、第２の無線装置２７から返信された間欠間隔変更完了信号の受信を確認する（ステップＳ１４）。変更完了信号を受信したら（ステップＳ１４のＹＥＳ）、第２の無線装置２７に対して、データ送信要求信号を送信する（ステップＳ１５）。変更完了信号を受信できていないとき（ステップＳ１４のＮＯ）は、ステップＳ１３に戻り、改めて第２の無線装置２７に対して間欠間隔制御信号を送信する。
次に第２の無線装置２７は、データ送信要求信号もしくはデータ受信応答信号の受信を確認する（ステップＳ３５）。データ送信要求信号を受信したら（ステップＳ３５のＹＥＳ）、上記変更した間欠間隔に従い、第１の無線装置２０に対して第１のデータ（データ♯１）を送信する（ステップＳ３６）。
ここでは、送信すべきデータ量が大きいため１度に送りきれず、データを２個に分割して送信するものと仮定して説明を行う。
次に第１の無線装置２０は、第２の無線装置２７から送信されたデータの受信を開始する（ステップＳ１６）。図４Ｃに示すように、第１の時刻において受信機能１２は入力の第１の高周波信号を受信する（ステップＳ１６−１）。第１の無線装置２０のアンテナ機能１１は入力された電波から高周波信号への変換を行い、第１の高周波信号を出力する。アンテナ指向性制御機能２４は、上記第１の高周波信号をそのまま出力する。受信機能１２は入力の第１の高周波信号を受信し、第１のベースバンド信号を出力する。
そして第１の無線装置２０は第１の高周波信号を正しく受信できているか確認する（ステップＳ１６−２）。第１の高周波信号を正しく受信できたときは（ステップＳ１６−２のＹＥＳ）、第２の無線装置２７に対して、データ受信応答信号を送信する（ステップＳ１６−３）。一方、信号を正しく受信できていなかった場合（ステップＳ１６−２のＮＯ）、信号の受信処理の開始時点に戻る。なお、信号の受信処理の開始時点に戻った後、次に到来する信号とその到来時刻をそれぞれ第１の信号及び第１の時刻と改めて呼ぶこととする。
ここでは、送信すべきデータ量が大きいため１度に送りきれていない状態にある。第２の無線装置２７は、送信データが残っているかどうか確認する（ステップＳ３７）。送信データが残っているとき（ステップＳ３７のＹＥＳ）は、ステップＳ３３に戻り、第１の無線装置２０による間欠間隔制御信号の有無を確認する。すなわち第２の無線装置２７は、間欠間隔制御信号を受信したかどうか確認する（ステップＳ３３）。そして、再びデータ受信応答信号を受信した後（ステップＳ３５）、設定された間欠間隔に従って次のデータ（データ♯２）を送信する（ステップＳ３６）。
第２の時刻において、受信機能１２は入力の第２の高周波信号を受信する（ステップＳ１６−４）。第１の無線装置２０のアンテナ機能１１は入力された電波から高周波信号への変換を行い、第２の高周波信号を出力する。アンテナ指向性制御機能２４は、上記第２の高周波信号をそのまま出力する。受信機能１２は入力の第２の高周波信号を受信し、第２のベースバンド信号を出力する。第２の高周波信号を正しく受信できたかどうか確認する（ステップＳ１６−５）。第２の高周波信号を正しく受信できていなかった場合（ステップＳ１６−５のＮＯ）、信号の受信処理の開始時点に戻る。なお、信号の受信処理の開始時点に戻った後、次に到来する信号とその到来時刻をそれぞれ第１の信号及び第１の時刻と改めて呼ぶこととする。
次にアンテナ間距離計算機能１３において、第１の時刻と第２の時刻のアンテナ間距離を算出する（ステップＳ１７）。すなわち、第１の時刻及び第２の時刻におけるアンテナ機能の位置の違いとしてアンテナ間距離を算出し、出力する。
この時、アンテナ間距離が所定の範囲内であることを確認する（ステップＳ１８）。アンテナ間距離が所定の範囲内とは、例えば使用する無線周波数の半波長となっていることを確認する。アンテナ間距離が所定の範囲内であるときは、図４ＢのステップＳ１９に進む。アンテナ間距離が所定の範囲内にないときは、ステップＳ２２に進む。
指向性パラメータ決定機能２２において、第１及び第２の信号とアンテナ間距離に基づき指向性パラメータを決定する（ステップＳ１９）。すなわち、第１及び第２のベースバンド信号及びアンテナ間距離計算機能１３の出力するアンテナ間距離に基づき指向性パラメータを決定し、出力する。
アンテナ指向性制御機能２４において、指向性パラメータに基づきアンテナ機能１１の指向性を制御する（ステップＳ２０）。そして、第２の無線装置２７に対してデータ受信応答信号を送信する（ステップＳ２１）。
もし、ステップＳ１８において、アンテナ間距離が所定の範囲内でない場合、第２の無線装置２７に対して間欠間隔制御信号を送信する（ステップＳ２２）。これにより、アンテナ間距離が所定の範囲内でない場合、範囲内に収まるようにする。
次に第２の無線装置２７から間欠間隔変更完了信号を受信したかどうか確認する（ステップＳ２３）。変更完了信号を受信していない場合（ステップＳ２３のＮＯ）には、ステップＳ２２に戻る。変更完了信号を受信したときは（ステップＳ２３のＹＥＳ）、第２の無線装置２７に対してデータ受信応答信号を送信する（ステップＳ２４）。
そしてループの先頭に戻り引き続き同様の動作を続け、第２の無線装置２７から全てのデータ（データ♯３、データ♯４、…、データ♯Ｎ）の収集が終了するなど無線通信が終了したら、ループを抜ける。その後、第１の無線装置２０は第２の無線装置２７に対して、通信終了信号を送信し通信終了を通知する（ステップＳ２５）。
第２の無線装置２７は、送信データが残っていないのを確認した後（ステップＳ３７のＮＯ）、通信終了信号の受信を確認する（ステップＳ３８）。通信終了信号を受け取ったときは（ステップＳ３８のＹＥＳ）、一定時間スリープする（ステップＳ４０）。
もし、通信終了信号を受け取っていない場合（ステップＳ３８のＮＯ）でも、一定時間だけ通信終了信号を待つ（ステップＳ３９）。一定時間待った後、第１の無線装置２０が通信範囲内に無いものとみなし、一定時間スリープする（ステップＳ４０）。
以上で説明したように、第１の無線装置２０は、異なった位置、異なった時刻の信号を用いることで、仮想的に複数のＡ／Ｄ変換器からの入力がある状態を作れる。これにより、例えばＭＵＳＩＣ法のような高分解能な電波の到来方向推定手法が適用可能になる。これにより本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、当該方向にアンテナ指向性を向けるための指向性パラメータを決定することが可能である。
さらに、第１の時刻及び第２の時刻の受信信号とアンテナ間距離とにより電波の到来方向を推定して、指向性パラメータを決定し、指向性パラメータに基づきアンテナ機能１１の指向性を変化させている。送信時は高周波信号の位相の制御等を行い、アンテナ機能１１の送信する電波の指向性を変化させている。これにより、所望波に対して指向性アンテナの最適なビームを向け、通信品質を向上させることができる。
また、本実施形態では、第１実施形態の効果に加えて、通信相手の間欠起動間隔及びデータ送信間隔を制御することで、到来方向の推定精度を適正にすることが可能になるという効果が得られる。センサ情報を収集するシステムのように、通信相手が間欠的に起動状態とスリープ状態を繰り返すようなシステムにおいて、このような制御を行うことにより、到来方向の推定精度を適正にすることができる。さらに、第１の無線装置２０と第２の無線装置２７との間で通信を続ける中で、何度も指向性を制御することで、徐々に最適なアンテナ指向性に変化させていくことができる。
なお、上述の説明では、第１の無線装置の通信相手として、第２の無線装置１台のみで説明を行ったが、複数台を通信相手とした場合にも適用は可能である。
また、本実施形態では第１の時刻及び第２の時刻を利用して指向性パラメータを決定する場合を例として説明したが、第１乃至第４の時刻で受信した信号を利用するなど、利用する信号数及びアンテナ機能の位置数を増加させることも考えられる。第１乃至第４の時刻で受信した信号を利用するなど、利用する信号数及びアンテナ機能の位置数を増加させることで、より高精度な到来方向推定が可能である。
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態に係る無線装置について、図面を参照しながら説明する。本実施形態では、第１実施形態に対して「測定機能」と「復調機能」を追加している。本実施形態では、無線装置を搭載する移動体の移動速度やＧＰＳ（Global Positioning System）等の位置情報に基づき「アンテナ間距離」を求め、指向性パラメータを決定すると共に到来信号の復調も並列して行う場合を、説明する。
次に、本発明の第３実施形態に係る無線装置について、図面を参照しながら説明する。本実施形態では、第１実施形態に対して「測定機能」と「復調機能」を追加している。本実施形態では、無線装置を搭載する移動体の移動速度やＧＰＳ（Global Positioning System）等の位置情報に基づき「アンテナ間距離」を求め、指向性パラメータを決定すると共に到来信号の復調も並列して行う場合を、説明する。
本実施形態に係る無線システムのブロック構成図の一例を図７に示す。図７において、本発明の第３実施形態に係る無線システムは、無線装置３０及び移動体３５を含んで構成される。図７に示すように、無線装置３０は移動体３５に搭載されている。無線装置３０は、第１実施形態と同様なアンテナ機能１１及び指向性パラメータ決定機能１４を備える。さらに本実施形態の無線装置３０は、受信機能３１と、測定機能３２と、アンテナ間距離計算機能３３と、復調機能３４と、を備える。
本実施形態の無線装置３０を搭載する移動体３５としては、無線装置を搭載する例えば自動車、列車、ＵＡＶ（Unmanned Aerial Vehicle）のような移動体が考えられる。この構成をとることによって、第１実施形態によって得られる効果に加えて、無線装置を搭載する移動体が、車線変更や急ブレーキ、急加速などにより移動方向もしくは速さが大幅に変化した際には、指向性パラメータの計算処理を止める。移動方向もしくは速さが大幅に変化した際に、指向性パラメータの計算処理を止めることにより、指向性パラメータのぶれを減らすことが可能になる。また、指向性パラメータ決定と到来電波の復調を並列に処理することが可能になる。
以下、これについてより詳細に説明する。なお、図７の無線装置３０は、図１に示される第１実施形態の無線装置１０と同様な要素を含んで、構成されている。図７において、図１と同様な要素には同じ参照番号を付して、その詳細な説明は省略することとする。
受信機能３１は、アンテナ機能１１の出力する高周波信号を入力とする。受信機能３１は、到来した信号を周波数変換し、プリアンブル等の到来信号の一部と、上記信号の一部を除いた残りとに分け、それぞれベースバンド・プリアンブル信号とベースバンド・データ信号として分けて出力する。ベースバンド・プリアンブル信号は指向性パラメータ決定機能１４側に出力され、ベースバンド・データ信号は復調機能３４側に出力される。
測定機能３２は、アンテナ間の距離計算に利用する情報を測定し、測定結果を出力する。なお、距離計算に要する情報とは、例えば、受信時刻の差と移動速度の組みやＧＰＳのような位置情報のことである。
アンテナ間距離計算機能３３は、測定機能３２出力の距離計算に利用する情報を用いて、異なった時刻におけるアンテナ間距離を計算し、出力する。なお、距離計算に利用する情報が受信時刻の差と移動速度の組みの場合は、それらの積がアンテナ間距離になる。一方、測定機能３２の出力がＧＰＳのような位置情報の場合は、各時刻の位置情報を用いてユークリッド距離を求めるとアンテナ間距離が得られる。
復調機能３４は、受信機能３１の出力するベースバンド・データ信号を復調し、含まれているデータを取り出す。
移動体３５は、例えば自動車、列車、ＵＡＶ、ロボット等である。（図７においては、例として自動車を模した絵を示している。）
以上で説明した受信機能３１、測定機能３２、アンテナ間距離計算機能３３、復調機能３４、移動体３５以外については、図１に示した第１実施形態と同一である。
以上で説明した受信機能３１、測定機能３２、アンテナ間距離計算機能３３、復調機能３４、移動体３５以外については、図１に示した第１実施形態と同一である。
（第３の実施形態の動作の説明）
次に、本実施形態の移動体３５及び無線装置３０の動作や処理を説明する。図８Ａは、本実施形態に係る無線装置の処理の一例を示したフローチャートである。図８Ｂは、図８ＡのステップＳ４１の詳細な処理の一例を示したフローチャートである。
次に、本実施形態の移動体３５及び無線装置３０の動作や処理を説明する。図８Ａは、本実施形態に係る無線装置の処理の一例を示したフローチャートである。図８Ｂは、図８ＡのステップＳ４１の詳細な処理の一例を示したフローチャートである。
ここでは移動体として自動車を想定した説明を行うが、それ以外にも列車、ＵＡＶ等の他の移動体にも適用可能である。なお、以下では、測定機能３２ではアンテナ間の距離計算に利用する情報として、受信時刻の差と移動速度の組みを出力するものとして、説明する。
図８Ａに示すように、無線装置３０はアンテナ機能１１で電波の受信を開始する。無線装置３０は信号の受信処理を行う（ステップＳ４１）。
第１の時刻において、アンテナ機能１１は第１の信号を受信する（ステップＳ４１−１）。入力された第１の信号から高周波信号への変換を行い、第１の高周波信号を出力する。受信機能３１は入力の第１の高周波信号を受信し、第１のベースバンド・プリアンブル信号及び第１のベースバンド・データ信号を出力する。
次に測定機能３２において、第１の信号を受信した時刻を記録する（ステップＳ４１−２）。次に復調機能３４において、第１のベースバンド・データ信号を復調する（ステップＳ４１−３）。
復調機能３４において第１のベースバンド・データ信号の復調に成功したか確認する（ステップＳ４１−４）。第１のベースバンド・データ信号の復調に成功しているときには、ステップＳ４１−５に進む。第１のベースバンド・データ信号の復調に失敗した場合（ステップＳ４１−４のＮＯ）、信号の受信処理の開始時点に戻る。なお、信号の受信処理の開始時点に戻った後、最初に到来する信号とその到来時刻をそれぞれ第１の信号及び第１の時刻と改めて呼ぶこととする。
次に、第２の時刻において、アンテナ機能１１は第２の信号を受信する（ステップＳ４１−５）。アンテナ機能１１は入力された第２の信号から高周波信号への変換を行い、第２の高周波信号を出力する。受信機能３１は入力の第２の高周波信号を受信し、第２のベースバンド・プリアンブル信号及び第２のベースバンド・データ信号を出力する。
次に測定機能３２において、第２の信号を受信した時刻と当該時刻における移動体３５の移動する速さを記録する（ステップＳ４１−６）。
次に復調機能３４において、第２のベースバンド・データ信号を復調する（ステップＳ４１−７）。
復調機能３４において第２のベースバンド・データ信号の復調に成功したか確認する（ステップＳ４１−８）。第２のベースバンド・データ信号の復調に成功しているときには、図８ＡのステップＳ４２に進む。復調機能３４において第２のベースバンド・データ信号の復調に失敗した場合（ステップＳ４１−８のＮＯ）、信号の受信処理の開始時点に戻る。
測定機能３２において、移動体３５の移動方向や速さの変動具合が所定値以上であるかどうか確認する（ステップＳ４２）。移動体３５の移動方向や速さの変動具合が所定値以上であると判定された場合（ステップＳ４２のＹＥＳ）、ループの先頭に戻る。移動体３５の移動方向や速さの変動具合が所定範囲内であると判断されたときは（ステップＳ４２のＮＯ）には、ステップＳ４３に進む。
なお、上記、所定値以上を判定する判定式の一例を（式４）及び（式５）に示す。
ここで、(vx1, vy1, vz1)は時刻１における移動体３５の移動方向ベクトルを表し、(vx2, vy2, vz2)は時刻２における移動体３５の移動方向ベクトルを表している。
ここで、「｜｜」は絶対値を表す演算子であるものとする。時刻２における移動体３５の速さと時刻１における移動体３５の速さとの差の絶対値が、速さの変動に関する閾値以上かどうかを判定する。
次にアンテナ間距離計算機能３３において、測定機能３２において記録された受信時刻及び移動体３５の移動する速さに基づきアンテナ間距離を算出する（ステップＳ４３）。
次に指向性パラメータ決定機能１４において、第１及び第２のベースバンド信号とアンテナ間距離に基づき、指向性パラメータを決定する（ステップＳ４４）。すなわち、第１及び第２の時刻に受信機能１２の出力する第１及び第２のベースバンド信号及びアンテナ間距離計算機能３３の出力するアンテナ間距離に基づき、指向性パラメータを決定する。
そしてループの先頭に戻り、引き続き同様の動作を続け、無線通信が終了したらループを抜ける。
以上で説明したように、無線装置３０は、異なった位置、異なった時刻の信号を用いることで、仮想的に複数のＡ／Ｄ変換器からの入力がある状態を作れるので、例えばＭＵＳＩＣ法のような高分解能な電波の到来方向推定手法が適用可能になる。これにより本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、当該方向にアンテナ指向性を向けるための指向性パラメータを決定することが可能である。
また、本実施形態では、第１実施形態の効果に加えて、移動体の移動方向や移動の速さが所定以上変化した場合にも、適正な方向にアンテナ指向性を向けることができる。言い換えると、移動体の移動方向や移動の速さが所定以上変化した際に、極端な指向性パラメータを算出してしまい、想定外の方向にアンテナ指向性を向けてしまう状況を避けることができる。さらに、本実施形態では、指向性パラメータ決定と復調とを並列に処理することができるので、効率的である。
なお、上記説明では受信時刻の差と移動速度の組みを用いてアンテナ間の距離計算を行うものとして説明を行ったが、ＧＰＳのような位置情報を用いてアンテナ間の距離計算を行うことも可能である。また、本実施形態は第２実施形態と組み合わせることも可能である。
また、本実施形態では第１の時刻及び第２の時刻を利用して指向性パラメータを決定する場合を例として説明した。第２実施形態の説明でも言及したように、本実施形態においても第１乃至第４の時刻で受信した信号を利用するなど、利用する信号数及びアンテナ機能の位置数を増加させることも考えられる。第１乃至第４の時刻で受信した信号を利用するなど、利用する信号数及びアンテナ機能の位置数を増加させることで、より高精度な到来方向推定が可能である。
また、上記では受信機能３１は、プリアンブル等の到来信号の一部と、上記信号の一部を除いた残りとに分けると説明したが、これに限られない。すなわち、プリアンブル等の到来信号の一部と、到来信号の全てをそれぞれベースバンド・プリアンブル信号とベースバンド・データ信号として、出力しても良い。
〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態に係る無線装置について、図面を参照しながら説明する。第４実施形態では、第１実施形態に対して「距離推定機能」と「送信源位置推定機能」を追加し、到来方向の推定機能に加えて送信源位置の推定機能を追加した場合について説明する。
次に、本発明の第４実施形態に係る無線装置について、図面を参照しながら説明する。第４実施形態では、第１実施形態に対して「距離推定機能」と「送信源位置推定機能」を追加し、到来方向の推定機能に加えて送信源位置の推定機能を追加した場合について説明する。
本実施形態に係る無線装置のブロック構成図の一例を図９に示す。図９において、本発明の第４実施形態に係る無線装置４０は、第１実施形態と同様にアンテナ機能１１及びアンテナ間距離計算機能１３を備える。さらに本実施形態に係る無線装置４０は、受信機能４１と、指向性パラメータ決定機能４２と、距離推定機能４３と、送信源位置推定機能４４と、を備える。
この構成をとることによって、第１実施形態によって得られる効果に加えて、到来方向の推定に加えて、受信電力から送信源との距離の推定値を求めることで、送信源のおおよその位置を推定することが可能になる。以下、これについてより詳細に説明する。なお、図９の無線装置４０は、図１に示される第１実施形態の無線装置１０と同様な要素を含んで、構成されている。図９において、図１と同様な要素には同じ参照番号を付して、その詳細な説明は省略することとする。
受信機能４１は、アンテナ機能１１の出力する高周波信号を入力とし、第１及び第２の時刻に到来した信号を周波数変換し、第１及び第２のベースバンド信号として出力すると共に、第１及び第２の時刻に到来した信号の受信信号強度を出力する。
指向性パラメータ決定機能４２は、受信機能４１の出力する第１及び第２のベースバンド信号及びアンテナ間距離計算機能１３の出力するアンテナ間距離を入力とし、指向性パラメータを決定すると共に、推定到来角を出力する。
距離推定機能４３は、受信機能４１の出力する受信信号強度を入力とし、当該信号強度に基づき送信源と無線装置４０との推定距離を算出し、出力する。
送信源位置推定機能４４は、指向性パラメータ決定機能４２の出力する推定到来角と距離推定機能４３の出力する推定距離とに基づき送信源の推定位置を算出する。
以上で説明した受信機能４１、指向性パラメータ決定機能４２、距離推定機能４３、送信源位置推定機能４４以外については、図１に示した第１実施形態と同一である。
（第４の実施形態の動作の説明）
次に、本実施形態の無線装置４０の動作や処理を説明する。図１０Ａは、本実施形態に係る無線装置４０の処理の一例を示したフローチャートである。図１０Ｂは、図１０ＡのステップＳ５１の詳細な処理の一例を示したフローチャートである。図１０Ｃは、図１０ＡのステップＳ５４の詳細な処理の一例を示したフローチャートである。
次に、本実施形態の無線装置４０の動作や処理を説明する。図１０Ａは、本実施形態に係る無線装置４０の処理の一例を示したフローチャートである。図１０Ｂは、図１０ＡのステップＳ５１の詳細な処理の一例を示したフローチャートである。図１０Ｃは、図１０ＡのステップＳ５４の詳細な処理の一例を示したフローチャートである。
無線装置４０は、アンテナ機能１１で電波の受信を開始する。無線装置４０は信号の受信処理を行う（ステップＳ５１）。
受信機能４１は、第１の時刻に第１の信号を受信する（ステップＳ５１−１）。すなわち、第１の時刻において、アンテナ機能１１は入力された第１の信号を高周波信号へ変換し、第１の高周波信号を出力する。受信機能４１は入力の第１の高周波信号を受信し、第１のベースバンド信号を出力する。
受信機能４１において第１の信号を正しく受信できたかどうか確認する（ステップＳ５１−２）。受信機能４１において第１の信号を正しく受信できたときは、ステップＳ５１−３に進む。受信機能４１において第１の高周波信号の受信に失敗した場合（ステップＳ５１−２のＮＯ）、信号の受信処理の開始時点に戻る。なお、信号の受信処理の開始時点に戻った後、最初に到来する信号とその到来時刻をそれぞれ第１の信号及び第１の時刻と改めて呼ぶこととする。
受信機能４１において、第１の時刻の受信信号の受信信号強度を算出する（ステップＳ５１−３）。すなわち、第１のベースバンド信号の信号強度を算出し、出力する。
次に、第２の時刻に第２の高周波信号を受信する（ステップＳ５１−４）。すなわち、第２の時刻において、アンテナ機能１１は入力された第２の信号を高周波信号へ変換し、第２の高周波信号を出力する。受信機能４１は入力の第２の高周波信号を受信し、第２のベースバンド信号を出力する。
受信機能４１において第２の信号を正しく受信できたかどうか確認する（ステップＳ５１−５）。受信機能４１において第２の信号を正しく受信できたときは、ステップＳ５１−６に進む。受信機能４１において第２の高周波信号の受信に失敗した場合、信号の受信処理の開始時点に戻る（ステップＳ５１−５）。
受信機能４１において、第２の時刻の受信信号の受信信号強度を算出する（ステップＳ５１−６）。すなわち、第２のベースバンド信号の信号強度を算出し、出力する。
アンテナ間距離計算機能１３において、第１の時刻及び第２の時刻のアンテナ間距離を算出する（ステップＳ５２）。ここでは、第１の時刻及び第２の時刻におけるアンテナ機能１１の位置の違いをアンテナ間距離として出力する。
次に指向性パラメータ決定機能４２において、第１及び第２の出力する第１及び第２のベースバンド信号及びアンテナ間距離計算機能１３の出力するアンテナ間距離に基づき指向性パラメータを決定すると共に、推定到来方向を出力する（ステップＳ５３）。
次に距離推定機能４３において、送信源の位置推定処理を行う（ステップＳ５４）。送信源の位置推定処理は、図１０Ｃに示すように、受信機能４１の出力する第１及び第２の信号強度に基づき、送信源からの推定距離を算出し、出力する（ステップＳ５４−１）。次に送信源位置推定機能４４において、推定到来角及び推定距離に基づき送信源の位置を推定する（ステップＳ５４−２）。
そしてループの先頭に戻り、引き続き同様の動作を続け、無線通信が終了したらループを抜ける。
以上で説明したように、無線装置４０は、異なった位置、異なった時刻の信号を用いることで、仮想的に複数のＡ／Ｄ変換器からの入力がある状態を作れるので、例えばＭＵＳＩＣ法のような高分解能な電波の到来方向推定手法が適用可能になる。そのため、当該方向にアンテナ指向性を向けるための指向性パラメータを決定することが可能である。
また、本実施形態では、以上に示した第１実施形態の効果に加えて、受信信号の信号強度に基づき送信源との距離を推定することで、送信源のおおよその位置を推定することが出来るようになる。
なお、本実施形態では第１の時刻及び第２の時刻を利用して指向性パラメータを決定する場合を例として説明したが、これに限られない。第１乃至第４の時刻で受信した信号を利用するなど、利用する信号数及びアンテナ機能の位置数を増加させることで、より高精度な到来方向推定が可能である。
〔第５の実施形態〕
次に、本発明の第５実施形態に係る無線装置について、図面を参照しながら説明する。本実施形態では、アナログのフェーズドアレーアンテナを利用し、スイッチで受信機能に接続するアンテナを切り替える場合について説明する。
次に、本発明の第５実施形態に係る無線装置について、図面を参照しながら説明する。本実施形態では、アナログのフェーズドアレーアンテナを利用し、スイッチで受信機能に接続するアンテナを切り替える場合について説明する。
本実施形態に係る無線装置のブロック構成図の一例を図１１に示す。ここでは、アンテナ数及びスイッチ数をＮ＝２として図示している（以下ではＮ＝２として説明を行う）。図１１の無線装置５０は、図１に示される第１実施形態の無線装置１０と同様な要素を含んで、構成されている。図１１において、図１と同様な要素には同じ参照番号を付して、その詳細な説明は省略することとする。本実施形態の無線装置５０は、第１実施形態の無線装置１０と同様に、受信機能１２と、アンテナ間距離計算機能１３と、指向性パラメータ決定機能１４と、を備える。さらに本実施形態の無線装置５０は、アンテナ機能５１と、スイッチ機能５２と、加算部５３と、スイッチ制御機能５４と、を[有含備]える。
この構成をとることによって、アナログ型のフェーズドアレーアンテナでも、第１実施形態と同様に高精度な到来方向推定アルゴリズムの適用が可能になる。以下、これについてより詳細に説明する。
アンテナ機能５１は２本のアンテナで構成され、各アンテナ（第１のアンテナ５１−１及び第２のアンテナ５１−２）は他の無線装置から送信された電波を入力とし、高周波信号への変換結果を出力する。
スイッチ機能５２は２個のスイッチ（第１のスイッチ５２−１及び第２のスイッチ５２−２）で構成される。第１のアンテナ５１−１もしくは第２のアンテナ５１−２の出力する高周波信号を入力とし、スイッチ制御機能５４の制御信号に基づき、選択されたアンテナからの入力が後段に接続され、そのまま出力される。
加算部５３は、スイッチ機能５２の各スイッチ（第１のスイッチ５２−１及び第２のスイッチ５２−２）の出力を入力とし、このスイッチ出力の加算結果を出力する。
スイッチ制御機能５４は、スイッチ機能５２のアンテナ入力のうち任意の本数を後段に接続するための制御信号を出力する。
以上で説明したアンテナ機能５１、スイッチ機能５２、加算部５３、スイッチ制御機能５４以外については、図１に示した第１実施形態と同一である。ただし、本実施形態において第１及び第２のアンテナは固定されているので、アンテナ間距離計算機能１３は予め測定し設定された固定値を出力するものとする。
（第５の実施形態の動作の説明）
次に、本実施形態の無線装置５０の動作や処理を説明する。図１２Ａは、本発明の第５実施形態に係る無線装置の処理の一例を示したフローチャートである。図１２Ｂは、図１２ＡのステップＳ６１の詳細な処理の一例を示したフローチャートである。
次に、本実施形態の無線装置５０の動作や処理を説明する。図１２Ａは、本発明の第５実施形態に係る無線装置の処理の一例を示したフローチャートである。図１２Ｂは、図１２ＡのステップＳ６１の詳細な処理の一例を示したフローチャートである。
無線装置５０は、アンテナ機能５１で電波の受信を開始する。無線装置５０は信号の受信処理を行う（ステップＳ６１）。
第１の時刻において、スイッチ制御機能５４は、第１のアンテナ５１−１のみ後段に接続されるように第１のスイッチ５２−１のみＯＮ状態にする（ステップＳ６１−１）。
続いて、第１の時刻に第１の信号を受信する（ステップＳ６１−２）。第１のアンテナ５１−１は入力された第１の信号を高周波信号へ変換し、第１の高周波信号を出力する。受信機能１２は入力された第１の高周波信号を受信し、第１のベースバンド信号を出力する。
受信機能１２において第１の高周波信号を正しく受信できたときは、ステップＳ６１−４に進む。受信機能１２において、第１の高周波信号の受信に失敗した場合、信号の受信処理の開始時点に戻る（ステップＳ６１−３のＮＯ）。なお、信号の受信処理の開始時点に戻った後、最初に到来する信号とその到来時刻をそれぞれ第１の信号及び第１の時刻と改めて呼ぶこととする。
第２の時刻において、スイッチ制御機能５４は、第２のアンテナ５１−２のみ後段に接続されるように第２のスイッチ５２−２のみＯＮ状態にする（ステップＳ６１−４）。
続いて、第２の時刻に第２の信号を受信する（ステップＳ６１−５）。第２のアンテナ５１−２は入力された第２の信号を高周波信号へ変換し、第２の高周波信号を出力する。受信機能１２は入力された第２の高周波信号を受信し、第２のベースバンド信号を出力する。
受信機能１２において第２の高周波信号を正しく受信できたときは、ステップＳ６２に進む。受信機能１２において、第２の高周波信号の受信に失敗した場合（ステップＳ６１−６のＮＯ）、ｋ信号の受信処理の開始時点に戻る。
次にアンテナ間距離計算機能１３は、第１のアンテナ５１−１と第２のアンテナ５１−２とのアンテナ間距離を出力する（ステップＳ６２）。ここで、第１のアンテナ５１−１及び第２のアンテナ５１−２は、アナログのフェーズドアレーアンテナを構成するアンテナであり固定されているので、このアンテナ間距離は固定値である。
次に指向性パラメータ決定機能１４は、第１及び第２の時刻に受信機能１２の出力する第１及び第２のベースバンド信号及びアンテナ間距離計算機能１３の出力するアンテナ間距離に基づき指向性パラメータを決定する（ステップＳ６３）。
そしてループの先頭に戻り、引き続き同様の動作を続け、無線通信が終了したらループを抜ける。
以上で説明したように、無線装置５０は、アナログフェーズドアレーアンテナにおいて、スイッチで切り替えて一部のアンテナの入力信号のみを利用することで、第１実施形態と同様に仮想的に複数のＡ／Ｄ変換器からの入力がある状態を作れる。これにより、例えばＭＵＳＩＣ法のような高分解能な電波の到来方向推定手法が適用可能になる。
なお、本実施形態では第１の時刻及び第２の時刻に受信した信号を利用し、２本のアンテナを用いて指向性パラメータを決定する場合を例として説明したが、これに限られない。４本のアンテナを用いて第１乃至第４の時刻で受信した信号を利用し、パラメータを決定するなど、利用する信号数及びアンテナ機能１１のアンテナ数を増加させると、より高精度な到来方向推定が可能になる。
上述した各実施形態の無線装置及びその機能実現にあたっては、新たにチップを開発しないで、既存のチップを活用することが好ましい。その具体的な方法としては、以下の方法が考えられる。本発明の実施形態の無線装置を実現する、この具体例を、実施例として説明する。
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、本発明の第１実施形態の無線装置１０を既存チップの活用で実現するための回路構成の一例を示すブロック構成図である。図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、本発明の第１実施形態の無線装置１０を既存チップの活用で実現するための回路構成の別の一例を示すブロック構成図である。図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、本発明の第１実施形態の無線装置１０を既存チップの活用で実現するための回路構成のさらに別の一例を示すブロック構成図である。
図１３〜図１５では、図１に示される本発明の第１実施形態の無線装置１０の構成例を示すが、第２実施形態の無線装置２０、第３実施形態の無線装置３０、第４実施形態の無線装置４０、第５実施形態の無線装置５０もまた、同様に構成することができる。
図１３（ａ）の無線装置１０はアンテナ機能１１の他に、一体型無線チップ１０１と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０２と、ＲＦ（高周波）モジュール１０３と、ＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器）１０４と、を含む。一体型無線チップ１０１は、ＲＦモジュール、ＡＤＣ及びＤＢＢ（デジタルベースバンド）回路がワンチップ化されたものである。一体型無線チップ１０１の一例として、テキサスインスツルメンツ社のＣＣ３１００が考えられる。
図１の受信機能１２は、図１３（ａ）ではＲＦモジュール１０３及びＡＤＣ１０４によって実現される。図１のアンテナ間距離計算機能１３及び指向性パラメータ決定機能１４は、ＣＰＵ１０２によって実現される。言い換えると、図１３（ａ）の無線装置１０では、一体型無線チップ１０１とは異なる処理系としてのＣＰＵ１０２によって、到来方向推定を行う。さらに言い換えると、図１３（ａ）の無線装置１０では、一体型無線チップ１０１内の信号処理系とは異なる演算装置としてのＣＰＵ１０２によって、到来方向推定を行う。
図１３（ａ）の無線装置１０は、アンテナ機能１１のアンテナ出力のＲＦ帯信号を利用するものである。データ通信用の一体型無線チップ１０１の隣に、到来方向推定用にＲＦモジュール１０３、ＡＤＣ１０４及びＣＰＵ１０２を設置している。ＡＤＣ１０４の出力を利用し、ＣＰＵ１０２にて到来方向推定及びビーム方向制御を実施する。図１３（ａ）では、内部信号を取り出さない場合である。
図１３（ｂ）の無線装置１０は、図１３（ａ）の無線装置１０とは異なる構成例を示す。図１３（ｂ）の無線装置１０では、アンテナ機能１１の他に、一体型無線チップ１０１と、ＣＰＵ１０２と、ＡＤＣ１０４と、を含む。図１３（ａ）と同様に、一体型無線チップ１０１は、ＲＦモジュール、ＡＤＣ及びＤＢＢ回路がワンチップ化されたものである。
図１の受信機能１２は、図１３（ａ）の無線装置１０とは異なり、図１３（ｂ）では一体型無線チップ１０１のＲＦモジュール及びＡＤＣによって、実現される。図１のアンテナ間距離計算機能１３及び指向性パラメータ決定機能１４は、図１３（ａ）の無線装置１０と同様に、ＣＰＵ１０２によって実現される。
図１３（ｂ）の無線装置１０では、一体型無線チップ１０１のＲＦモジュールの出力を一体型無線チップ１０１の外に取り出す場合である。ＡＢＢ（アナログベースバンド）帯信号を利用する。データ通信用の一体型無線チップ１０１の隣に、ＡＤＣ１０４及びＣＰＵ１０２を設置している。ＡＤＣ１０４の出力を利用し、ＣＰＵ１０２にて到来方向推定及びビーム方向制御を実施する。
図１４（ａ）の無線装置１０は、図１３の無線装置１０とはさらに異なる構成例を示す。図１４（ａ）の無線装置１０はアンテナ機能１１の他に、一体型無線チップ１０１と、ＣＰＵと、を含む。図１４（ａ）の一体型無線チップ１０１は、図１３と同様に、ＲＦモジュール、ＡＤＣ及びＤＢＢ回路がワンチップ化されたものである。
図１４（ａ）の無線装置１０では、一体型無線チップ１０１のＡＤＣの出力を一体型無線チップ１０１の外に取り出す場合である。ＤＢＢ（デジタルベースバンド）信号を利用する。データ通信用の一体型無線チップ１０１の隣に、ＣＰＵ１０２を設置している。一体型無線チップ１０１のＡＤＣの出力を利用し、ＣＰＵ１０２にて到来方向推定及びビーム方向制御を実施する。
図１４（ｂ）の無線装置１０は、図１３や図１４（ａ）の無線装置１０とはさらに異なる構成例を示す。図１４（ｂ）の無線装置１０では、アンテナ機能１１の他に、一体型無線チップ１０１と、ＣＰＵ１０２と、を含む。図１４（ｂ）の一体型無線チップ１０１は、図１３や図１４（ａ）と同様に、ＲＦモジュール、ＡＤＣ及びＤＢＢ回路がワンチップ化されたものである。
図１４（ｂ）の無線装置１０では、一体型無線チップ１０１のＤＢＢ回路のＦＷを改良して、到来方向推定を実現するものである。データ通信用の一体型無線チップ１０１の隣に、ＣＰＵ１０２を設置している。一体型無線チップ１０１のＤＢＢ回路で到来方向推定を実施する。この到来推定結果から推定角度を取り出して、ＣＰＵ１０２ではビーム方向制御を実施する。
図１５（ａ）の無線装置１０は、図１３や図１４の無線装置１０とは異なる構成例を示す。図１５（ａ）の無線装置１０では、アンテナ機能１１の他に、一体型無線チップ１０５を含む。図１５（ａ）の無線装置１０では、図１３や図１４のＣＰＵ１０２も無線チップに一体化されたものである。一体型無線チップ１０５は、ＲＦモジュール、ＡＤＣ、ＤＢＢ回路及びＣＰＵがワンチップ化されたものである。一体型無線チップ１０５の一例として、テキサスインスツルメンツ社のＣＣ３２００が考えられる。
図１５（ａ）の一体型無線チップ１０５は、ＲＦモジュール、ＡＤＣ、ＤＢＢ回路及びＣＰＵを含む。図１５（ａ）の無線装置１０では、図１の受信機能１２は、一体型無線チップ１０５のＲＦモジュール及びＡＤＣによって、実現される。図１のアンテナ間距離計算機能１３及び指向性パラメータ決定機能１４は、一体型無線チップ１０５のＣＰＵによって、実現される。
図１５（ａ）の無線装置１０では、図１４（ａ）と同様に、一体型無線チップのＡＤＣの出力を利用し、ＣＰＵにて到来方向推定及びビーム方向制御を実施する。
図１５（ｂ）の無線装置１０は、図１３や図１４の無線装置１０とは異なる構成例を示す。図１５（ｂ）の無線装置１０では、アンテナ機能１１の他に、一体型無線チップ１０５を含む。図１５（ｂ）の無線装置１０では、図１５（ａ）の無線装置１０と同様に、図１３や図１４のＣＰＵ１０２も無線チップに一体化されたものである。
図１５（ｂ）の一体型無線チップ１０５は、ＲＦモジュール、ＡＤＣ、ＤＢＢ回路及びＣＰＵを含む。図１５（ｂ）の無線装置１０では、図１の受信機能１２は、一体型無線チップ１０５のＲＦモジュール及びＡＤＣによって、実現される。図１のアンテナ間距離計算機能１３及び指向性パラメータ決定機能１４は、一体型無線チップ１０５のＣＰＵによって、実現される。
図１５（ｂ）の無線装置１０では、図１４（ｂ）と同様に、一体型無線チップ１０５のＤＢＢ回路で到来方向推定を実施する。この到来推定結果から推定角度を取り出して、一体型無線チップ１０５のＣＰＵでビーム方向制御を実施する。
上述した図１３〜図１５に示す無線装置１０では、電波到来方向の推定と、これに基づくアンテナ機能の指向性制御という新たな機能を、既存のチップを活用し実現することができる。これにより、新しいチップを開発することなく、新しい機能を低コストで実現することができる。
無線装置１０、２０、３０、４０の受信機能は、ＲＦモジュール及びＡＤＣに相当する。無線装置１０、２０、３０、４０のアンテナ間距離計算機能、指向性パラメータ決定機能、アンテナ間距離推定機能、送信源位置推定機能、スイッチ制御機能などは、ＣＰＵによる処理で実現される。無線装置３０の復調機能３４は、一体型無線チップ１０５のＤＢＢ回路に相当する。
なお、図１３〜図１５では、一体型無線チップにＤＢＢ回路が一体化しているように説明したが、これに限られない。例えば、ＤＢＢ回路が一体型無線チップに対し外付けの専用の演算回路で実現することも考えられ、またＤＢＢ回路の機能を一体型無線チップに対し外付けのＤＳＰ（Digital Signal Processor）で実現することも考えられる。
以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、各実施形態の無線装置の動作や処理は、このような動作や処理を実行させるプログラムにおいても実現可能であり、コンピュータが読み取り可能な記録媒体の形態で流通され得る。特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲に含まれることはいうまでもない。
上記の実施形態及び実施例の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）無線信号を送受信するアンテナ機能と、
少なくとも第１の時刻に到来する第１の信号及び第２の時刻に到来する第２の信号を受信する受信機能と、
前記第１の時刻における前記アンテナ機能と前記第２の時刻における前記アンテナ機能との距離を表すアンテナ間距離を算出するアンテナ間距離計算機能と、
前記第１及び第２の信号と前記アンテナ間距離に基づき前記アンテナ機能の指向性に関するパラメータである指向性パラメータを決定する指向性パラメータ決定機能と、
前記指向性パラメータに基づき指向性制御信号を生成し、前記アンテナ機能の指向性を変化させるアンテナ指向性制御機能と、を備える無線装置。
（付記２）前記第１の信号と前記第２の信号とは、信号系列が同一であるか、または、前記無線装置にとって既知の信号である、付記１に記載の無線装置。
（付記３）前記第１の時刻及び前記第２の時刻におけるアンテナ機能の位置を所定の範囲内に収める、付記１に記載の無線装置。
（付記４）前記所定の範囲とは、前記アンテナ間距離が半波長未満である、付記３に記載の無線装置。
（付記５）通信相手に対して、前記所定の範囲の条件に適合するように、間欠通信の周期を調整するための制御情報を生成する通信対象制御情報生成機能と、を備え、
前記通信相手に対して、間欠通信周期を変更する制御情報を送信する、付記３に記載の無線装置。
（付記６）移動体に搭載されるものである、付記１乃至付記５のいずれか一つに記載の無線装置。
（付記７）前記受信機能を実行する処理系とは異なる処理系で到来方向推定を行う、付記１に記載の無線装置。
（付記８）前記移動体の移動方向もしくは速さの変動具合が所定値以上の場合には、前記指向性に関するパラメータ決定に係る処理を中止する、付記６に記載の無線装置。
（付記９）距離計算に要する情報を測定する測定機能を備える、付記１に記載の無線装置。
（付記１０）前記測定機能は前記第１の時刻及び第２の時刻との差と前記アンテナ機能の移動速度に関する情報を出力し、
前記アンテナ間距離計算機能は前記時刻差と移動速度との積に基づきアンテナ間距離を算出する、付記９に記載の無線装置。
（付記１１）前記測定機能は前記第１の時刻及び第２の時刻におけるアンテナ機能の位置情報を出力し、
前記アンテナ間距離計算機能は前記位置情報に基づきアンテナ間距離を算出する、付記９に記載の無線装置。
（付記１２）第１の信号及び第２の信号のそれぞれ一部を用いて前記パラメータの決定を行い、それぞれの時刻で受信する前記第１の信号及び第２の信号の一部を除いた残り、または、前記第１の信号及び第２の信号の全てを通常の通信処理に用いる、付記１に記載の無線装置。
（付記１３）指向性パラメータ決定機能は、推定到来角を出力し、受信信号強度に基づき送信源からの距離を推定し推定距離を出力する距離推定機能と、推定到来角及び推定距離に基づき送信源の位置を推定する送信源位置推定機能と、を備える、付記１に記載の無線装置。
（付記１４）前記推定距離は、受信信号強度、受信アンテナ利得、送信源の送信電力、送信アンテナ利得、及び受信信号周波数に基づき算出される、付記１３に記載の無線装置。
（付記１５）前記アンテナ機能は、少なくとも２本のアンテナを備え、
アンテナと同数のスイッチを備えるスイッチ機能と、前記スイッチ機能の前記スイッチの開閉を制御するスイッチ制御機能とを備え、
前記スイッチ機能の前記スイッチで受信機能に接続されるアンテナを切り替える、付記１に記載の無線装置。
（付記１６）前記スイッチ制御機能は、前記スイッチ機能の複数のスイッチが同時にＯＮ状態にならないように切り替える、付記１５に記載の無線装置。
（付記１７）第１の無線装置と、間欠的に起動状態とスリープ状態を繰り返し、前記第１の無線装置の通信相手となる第２の無線装置と、を含む無線システムであって、
前記第１の無線装置は、無線信号を送受信するアンテナ機能と、少なくとも第１の時刻に到来する第１の信号及び第２の時刻に到来する第２の信号を受信する受信機能と、前記第１の時刻における前記アンテナ機能と前記第２の時刻における前記アンテナ機能との距離を表すアンテナ間距離を算出するアンテナ間距離計算機能と、前記第１及び第２の信号と前記アンテナ間距離に基づき前記アンテナ機能の指向性に関するパラメータである指向性パラメータを決定する指向性パラメータ決定機能と、前記指向性パラメータに基づき指向性制御信号を生成し、前記アンテナ機能の指向性を変化させるアンテナ指向性制御機能とを備える、無線システム。
（付記１８）前記第１の無線装置は、
前記第２の無線装置に対して、前記所定の範囲の条件に適合するように、間欠通信の周期を調整するための制御情報を生成する通信対象制御情報生成機能を備え、
前記第２の無線装置に対して、間欠通信周期を変更する制御情報を送信する、付記１７に記載の無線システム。
（付記１９）無線信号を送受信するアンテナ機能で、少なくとも第１の時刻に到来する第１の信号及び第２の時刻に到来する第２の信号を受信し、
前記第１の時刻における前記アンテナ機能と前記第２の時刻における前記アンテナ機能との距離を表すアンテナ間距離を算出し、
前記第１及び第２の信号と前記アンテナ間距離に基づき前記アンテナ機能の指向性に関するパラメータである指向性パラメータを決定し、
前記指向性パラメータに基づき、前記アンテナ機能の指向性を変化させる、無線装置の制御方法。
（付記２０）アンテナ機能を備え、無線信号を送受信する無線装置を制御するプログラムであって、
前記無線装置に、
前記アンテナ機能で、少なくとも第１の時刻に到来する第１の信号及び第２の時刻に到来する第２の信号を受信する処理と、
前記第１の時刻における前記アンテナ機能と前記第２の時刻における前記アンテナ機能との距離を表すアンテナ間距離を算出する処理と、
前記第１及び第２の信号と前記アンテナ間距離に基づき前記アンテナ機能の指向性に関するパラメータである指向性パラメータを決定する処理と、
前記指向性パラメータに基づき、前記アンテナ機能の指向性を変化させる処理と、を実行させるプログラム。
（付記１）無線信号を送受信するアンテナ機能と、
少なくとも第１の時刻に到来する第１の信号及び第２の時刻に到来する第２の信号を受信する受信機能と、
前記第１の時刻における前記アンテナ機能と前記第２の時刻における前記アンテナ機能との距離を表すアンテナ間距離を算出するアンテナ間距離計算機能と、
前記第１及び第２の信号と前記アンテナ間距離に基づき前記アンテナ機能の指向性に関するパラメータである指向性パラメータを決定する指向性パラメータ決定機能と、
前記指向性パラメータに基づき指向性制御信号を生成し、前記アンテナ機能の指向性を変化させるアンテナ指向性制御機能と、を備える無線装置。
（付記２）前記第１の信号と前記第２の信号とは、信号系列が同一であるか、または、前記無線装置にとって既知の信号である、付記１に記載の無線装置。
（付記３）前記第１の時刻及び前記第２の時刻におけるアンテナ機能の位置を所定の範囲内に収める、付記１に記載の無線装置。
（付記４）前記所定の範囲とは、前記アンテナ間距離が半波長未満である、付記３に記載の無線装置。
（付記５）通信相手に対して、前記所定の範囲の条件に適合するように、間欠通信の周期を調整するための制御情報を生成する通信対象制御情報生成機能と、を備え、
前記通信相手に対して、間欠通信周期を変更する制御情報を送信する、付記３に記載の無線装置。
（付記６）移動体に搭載されるものである、付記１乃至付記５のいずれか一つに記載の無線装置。
（付記７）前記受信機能を実行する処理系とは異なる処理系で到来方向推定を行う、付記１に記載の無線装置。
（付記８）前記移動体の移動方向もしくは速さの変動具合が所定値以上の場合には、前記指向性に関するパラメータ決定に係る処理を中止する、付記６に記載の無線装置。
（付記９）距離計算に要する情報を測定する測定機能を備える、付記１に記載の無線装置。
（付記１０）前記測定機能は前記第１の時刻及び第２の時刻との差と前記アンテナ機能の移動速度に関する情報を出力し、
前記アンテナ間距離計算機能は前記時刻差と移動速度との積に基づきアンテナ間距離を算出する、付記９に記載の無線装置。
（付記１１）前記測定機能は前記第１の時刻及び第２の時刻におけるアンテナ機能の位置情報を出力し、
前記アンテナ間距離計算機能は前記位置情報に基づきアンテナ間距離を算出する、付記９に記載の無線装置。
（付記１２）第１の信号及び第２の信号のそれぞれ一部を用いて前記パラメータの決定を行い、それぞれの時刻で受信する前記第１の信号及び第２の信号の一部を除いた残り、または、前記第１の信号及び第２の信号の全てを通常の通信処理に用いる、付記１に記載の無線装置。
（付記１３）指向性パラメータ決定機能は、推定到来角を出力し、受信信号強度に基づき送信源からの距離を推定し推定距離を出力する距離推定機能と、推定到来角及び推定距離に基づき送信源の位置を推定する送信源位置推定機能と、を備える、付記１に記載の無線装置。
（付記１４）前記推定距離は、受信信号強度、受信アンテナ利得、送信源の送信電力、送信アンテナ利得、及び受信信号周波数に基づき算出される、付記１３に記載の無線装置。
（付記１５）前記アンテナ機能は、少なくとも２本のアンテナを備え、
アンテナと同数のスイッチを備えるスイッチ機能と、前記スイッチ機能の前記スイッチの開閉を制御するスイッチ制御機能とを備え、
前記スイッチ機能の前記スイッチで受信機能に接続されるアンテナを切り替える、付記１に記載の無線装置。
（付記１６）前記スイッチ制御機能は、前記スイッチ機能の複数のスイッチが同時にＯＮ状態にならないように切り替える、付記１５に記載の無線装置。
（付記１７）第１の無線装置と、間欠的に起動状態とスリープ状態を繰り返し、前記第１の無線装置の通信相手となる第２の無線装置と、を含む無線システムであって、
前記第１の無線装置は、無線信号を送受信するアンテナ機能と、少なくとも第１の時刻に到来する第１の信号及び第２の時刻に到来する第２の信号を受信する受信機能と、前記第１の時刻における前記アンテナ機能と前記第２の時刻における前記アンテナ機能との距離を表すアンテナ間距離を算出するアンテナ間距離計算機能と、前記第１及び第２の信号と前記アンテナ間距離に基づき前記アンテナ機能の指向性に関するパラメータである指向性パラメータを決定する指向性パラメータ決定機能と、前記指向性パラメータに基づき指向性制御信号を生成し、前記アンテナ機能の指向性を変化させるアンテナ指向性制御機能とを備える、無線システム。
（付記１８）前記第１の無線装置は、
前記第２の無線装置に対して、前記所定の範囲の条件に適合するように、間欠通信の周期を調整するための制御情報を生成する通信対象制御情報生成機能を備え、
前記第２の無線装置に対して、間欠通信周期を変更する制御情報を送信する、付記１７に記載の無線システム。
（付記１９）無線信号を送受信するアンテナ機能で、少なくとも第１の時刻に到来する第１の信号及び第２の時刻に到来する第２の信号を受信し、
前記第１の時刻における前記アンテナ機能と前記第２の時刻における前記アンテナ機能との距離を表すアンテナ間距離を算出し、
前記第１及び第２の信号と前記アンテナ間距離に基づき前記アンテナ機能の指向性に関するパラメータである指向性パラメータを決定し、
前記指向性パラメータに基づき、前記アンテナ機能の指向性を変化させる、無線装置の制御方法。
（付記２０）アンテナ機能を備え、無線信号を送受信する無線装置を制御するプログラムであって、
前記無線装置に、
前記アンテナ機能で、少なくとも第１の時刻に到来する第１の信号及び第２の時刻に到来する第２の信号を受信する処理と、
前記第１の時刻における前記アンテナ機能と前記第２の時刻における前記アンテナ機能との距離を表すアンテナ間距離を算出する処理と、
前記第１及び第２の信号と前記アンテナ間距離に基づき前記アンテナ機能の指向性に関するパラメータである指向性パラメータを決定する処理と、
前記指向性パラメータに基づき、前記アンテナ機能の指向性を変化させる処理と、を実行させるプログラム。
１０、３０、４０、５０ 無線装置
１１、５１ アンテナ機能
１２、３１、４１ 受信機能
１３、３３ アンテナ間距離計算機能
１４、２２、４２ 指向性パラメータ決定機能
２０ 第１の無線装置
２１ 切替スイッチ
２３ 通信対象制御情報生成機能
２４ アンテナ指向性制御機能
２７ 第２の無線装置
３２ 測定機能
３４ 復調機能
３５ 移動体
４３ 距離推定機能
４４ 送信源位置推定機能
５１−１ 第１のアンテナ
５１−２ 第２のアンテナ
５２ スイッチ機能
５２−１ 第１のスイッチ
５２−２ 第２のスイッチ
５３ 加算部
５４ スイッチ制御機能
１０１、１０５ 一体型無線チップ
１０２ ＣＰＵ
１０３ ＲＦモジュール
１０４ ＡＤＣ
１１、５１ アンテナ機能
１２、３１、４１ 受信機能
１３、３３ アンテナ間距離計算機能
１４、２２、４２ 指向性パラメータ決定機能
２０ 第１の無線装置
２１ 切替スイッチ
２３ 通信対象制御情報生成機能
２４ アンテナ指向性制御機能
２７ 第２の無線装置
３２ 測定機能
３４ 復調機能
３５ 移動体
４３ 距離推定機能
４４ 送信源位置推定機能
５１−１ 第１のアンテナ
５１−２ 第２のアンテナ
５２ スイッチ機能
５２−１ 第１のスイッチ
５２−２ 第２のスイッチ
５３ 加算部
５４ スイッチ制御機能
１０１、１０５ 一体型無線チップ
１０２ ＣＰＵ
１０３ ＲＦモジュール
１０４ ＡＤＣ
Claims (8)
- 無線信号を送受信するアンテナ機能と、
少なくとも第１の時刻に到来する第１の信号及び第２の時刻に到来する第２の信号を受信する受信機能と、
前記第１の時刻における前記アンテナ機能と前記第２の時刻における前記アンテナ機能との距離を表すアンテナ間距離を算出するアンテナ間距離計算機能と、
前記第１及び第２の信号と前記アンテナ間距離に基づき前記アンテナ機能の指向性に関するパラメータである指向性パラメータを決定する指向性パラメータ決定機能と、
前記指向性パラメータに基づき指向性制御信号を生成し、前記アンテナ機能の指向性を変化させるアンテナ指向性制御機能と、
通信相手に対して、前記第１の時刻及び前記第２の時刻における前記アンテナ機能の位置を所定の範囲内に収めるように、間欠通信の周期を調整するための制御情報を生成する通信対象制御情報生成機能と、を備え、
前記通信相手に対して、前記間欠通信の周期を変更する制御情報を送信する、無線装置。 - 前記第１の信号と前記第２の信号とは、信号系列が同一であるか、または、前記無線装置にとって既知の信号である、請求項１に記載の無線装置。
- 前記所定の範囲とは、前記アンテナ間距離が半波長未満である、請求項１又は請求項２に記載の無線装置。
- 移動体に搭載されるものである、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の無線装置。
- 前記受信機能を実行する処理系とは異なる処理系で到来方向推定を行う、請求項１に記載の無線装置。
- 第１の無線装置と、間欠的に起動状態とスリープ状態を繰り返し、前記第１の無線装置の通信相手となる第２の無線装置と、を含む無線システムであって、
前記第１の無線装置は、無線信号を送受信するアンテナ機能と、少なくとも第１の時刻に到来する第１の信号及び第２の時刻に到来する第２の信号を受信する受信機能と、前記第１の時刻における前記アンテナ機能と前記第２の時刻における前記アンテナ機能との距離を表すアンテナ間距離を算出するアンテナ間距離計算機能と、前記第１及び第２の信号と前記アンテナ間距離に基づき前記アンテナ機能の指向性に関するパラメータである指向性パラメータを決定する指向性パラメータ決定機能と、前記指向性パラメータに基づき指向性制御信号を生成し、前記アンテナ機能の指向性を変化させるアンテナ指向性制御機能と、前記通信相手に対して、前記第１の時刻及び前記第２の時刻における前記アンテナ機能の位置を所定の範囲内に収めるように、間欠通信の周期を調整するための制御情報を生成する通信対象制御情報生成機能と、を備え、
前記第１の無線装置は、前記通信相手に対して、前記間欠通信の周期を変更する制御情報を送信する、無線システム。 - 無線信号を送受信するアンテナ機能で、少なくとも第１の時刻に到来する第１の信号及び第２の時刻に到来する第２の信号を受信し、
前記第１の時刻における前記アンテナ機能と前記第２の時刻における前記アンテナ機能との距離を表すアンテナ間距離を算出し、
前記第１及び第２の信号と前記アンテナ間距離に基づき前記アンテナ機能の指向性に関するパラメータである指向性パラメータを決定し、
前記指向性パラメータに基づき、前記アンテナ機能の指向性を変化させ、
通信相手に対して、前記第１の時刻及び前記第２の時刻における前記アンテナ機能の位置を所定の範囲内に収めるように、間欠通信の周期を調整するための制御情報を生成し、
前記通信相手に対して、前記間欠通信の周期を変更する制御情報を送信する、無線装置の制御方法。 - アンテナ機能を備え、無線信号を送受信する無線装置を制御するプログラムであって、
前記無線装置に、
前記アンテナ機能で、少なくとも第１の時刻に到来する第１の信号及び第２の時刻に到来する第２の信号を受信する処理と、
前記第１の時刻における前記アンテナ機能と前記第２の時刻における前記アンテナ機能との距離を表すアンテナ間距離を算出する処理と、
前記第１及び第２の信号と前記アンテナ間距離に基づき前記アンテナ機能の指向性に関するパラメータである指向性パラメータを決定する処理と、
前記指向性パラメータに基づき、前記アンテナ機能の指向性を変化させる処理と、
通信相手に対して、前記第１の時刻及び前記第２の時刻におけるアンテナ機能の位置を所定の範囲内に収めるように、間欠通信の周期を調整するための制御情報を生成する通信対象制御情報生成処理と、を実行させ、
前記通信相手に対して、前記間欠通信の周期を変更する制御情報を送信する、プログラム。
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