JP7312992B2 - 推定システム、受信システム、制御システム、推定方法及びプログラム - Google Patents

Description

本開示は推定システム、受信システム、制御システム、推定方法及びプログラムに関し、より詳細には、無線信号の到来方向を推定するための推定システム、受信システム、制御システム、推定方法及びプログラムに関する。

特許文献１には、ビーコン信号（無線信号）の到来方向を推定する通信端末装置が記載されている。特許文献１に記載の通信端末装置は、受信信号強度（ＲＳＳＩ）に基づいて、ビーコン装置（送信器）が送信したビーコン信号の到来方向を推定する。

しかしながら、特許文献１に記載の通信端末装置では、無線信号の到来方向の推定結果として複数の解（方向）が存在した。そのため、ビーコン信号の到来方向の推定精度の向上が望まれていた。

特開２０１７－０４４５０１号公報

本開示は、上記事由に鑑みてなされており、無線信号の到来方向の推定精度を向上させることができる推定システム、受信システム、制御システム、推定方法及びプログラムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る推定システムは、第１推定処理及び第２推定処理を行って無線信号の到来方向を推定する推定部を備える。前記第１推定処理は、第１合成信号と第２合成信号とに基づいて前記無線信号の到来方向の複数の候補を推定する処理である。前記第１合成信号は、第１アンテナで受信される前記無線信号に基づく第１入力信号の位相がθ１遅れた信号と第２アンテナで受信される前記無線信号に基づく第２入力信号とが合成された信号である。前記第２合成信号は、前記第１入力信号と前記第２入力信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された信号である。前記第２推定処理は、第３合成信号と第４合成信号とに基づいて前記無線信号の到来方向の複数の候補を推定する処理である。前記第３合成信号は、第３アンテナで受信される前記無線信号に基づく第３入力信号と第４アンテナで受信される前記無線信号に基づく第４入力信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で前記第３入力信号と前記第４入力信号とが合成された信号である。前記第４合成信号は、前記第３合成信号とは異なる信号であって、前記第３入力信号と前記第４入力信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で前記第３入力信号と前記第４入力信号とが合成された信号である。前記第１アンテナ及び前記第２アンテナは第１仮想直線上に位置し、前記第３アンテナ及び前記第４アンテナは前記第１仮想直線と交差する第２仮想直線上に位置する。前記推定部は、前記第１推定処理と前記第２推定処理とを行い、前記第１推定処理における前記複数の候補と、前記第２推定処理における前記複数の候補とのうちから、前記無線信号の到来方向を選択する。

本開示の一態様に係る受信システムは、第１アンテナと、第２アンテナと、第３アンテナと、第４アンテナと、第１合成部と、第２合成部とを備える。前記第１アンテナ及び前記第２アンテナは第１仮想直線上に位置し、無線信号を受信する。前記第３アンテナ及び前記第４アンテナは、前記第１仮想直線と交差する第２仮想直線上に位置し、前記無線信号を受信する。前記第１合成部は、第１合成信号と第２合成信号とを生成する。前記第１合成信号は、第１アンテナで受信される前記無線信号に基づく第１入力信号の位相がθ１遅れた信号と第２アンテナで受信される前記無線信号に基づく第２入力信号とが合成された信号である。前記第２合成信号は、前記第１入力信号と前記第２入力信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された信号である。前記第２合成部は、第３合成信号と第４合成信号とを生成する。前記第３合成信号は、第３アンテナで受信される前記無線信号に基づく第３入力信号と第４アンテナで受信される前記無線信号に基づく第４入力信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で前記第３入力信号と前記第４入力信号とが合成された信号である。前記第４合成信号は、前記第３合成信号とは異なる信号であって、前記第３入力信号と前記第４入力信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で前記第３入力信号と前記第４入力信号とが合成された信号である。前記第１アンテナと前記第２アンテナとの第１間隔、及び、前記第３アンテナと前記第４アンテナとの第２間隔は、前記無線信号の波長をＸ／２倍（Ｘは自然数）した長さである。

本開示の一態様に係る制御システムは、第１アンテナと、第２アンテナと、第３アンテナと、第４アンテナと、制御部とを備える。前記第１アンテナ及び前記第２アンテナは、第１仮想直線上に位置する。前記第３アンテナ及び前記第４アンテナは、前記第１仮想直線と交差する第２仮想直線上に位置する。前記制御部は、前記第１アンテナに、第１元信号の位相がθ１遅れた信号と第２元信号とが合成された第１無線信号を送信させる。前記制御部は、前記第２アンテナに、前記第１元信号と前記第２元信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された第２無線信号を送信させる。前記制御部は、前記第３アンテナに、第３元信号と第４元信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で前記第３元信号と前記第４元信号とが合成された第３無線信号を送信させる。前記制御部は、前記第４アンテナに、前記第３無線信号とは異なる信号であって、前記第３元信号と前記第４元信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で前記第３元信号と前記第４元信号とが合成された第４無線信号を送信させる。

本開示の一態様に係る推定方法は、第１推定ステップと、第２推定ステップと、選択ステップとを有する。前記第１推定ステップでは、第１合成信号と第２合成信号とに基づいて、無線信号の到来方向の複数の候補を推定する。前記第１合成信号は第１仮想直線上に位置する第１アンテナで受信される前記無線信号に基づく第１入力信号の位相がθ１遅れた信号と前記第１仮想直線上に位置する第２アンテナで受信される前記無線信号に基づく第２入力信号とが合成された信号である。前記第２合成信号は、前記第１入力信号と前記第２入力信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された信号である。前記第２推定ステップでは、第３合成信号と第４合成信号とに基づいて、前記無線信号の到来方向の複数の候補を推定する。前記第３合成信号は、第３入力信号と第４入力信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で前記第３入力信号と前記第４入力信号とが合成された信号である。前記第３入力信号は、前記第１仮想直線と交差する第２仮想直線上に位置する第３アンテナで受信される前記無線信号に基づく信号である。前記第４入力信号は、前記第２仮想直線上に位置する第４アンテナで受信される前記無線信号に基づく信号である。前記第４合成信号は、前記第３合成信号とは異なる信号であって、前記第３入力信号と前記第４入力信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で前記第３入力信号と前記第４入力信号とが合成された信号である。前記選択ステップでは、前記第１推定ステップにおける前記複数の候補と、前記第２推定ステップにおける前記複数の候補とのうちから、前記無線信号の到来方向を選択する。

本開示の一態様に係るプログラムは、前記推定方法を、１以上のプロセッサに実行させる。

図１は、第１実施形態の推定システムの機能構成を示すブロック図である。 図２は、第１実施形態のアンテナの位置関係の一例を示す概略図である。 図３は、第２実施形態のアンテナの位置関係の一例を示す概略図である。 図４Ａ～図４Ｃは、第２実施形態の無線信号の到来方向の複数の候補の一例を示す概略図である。 図５は、第２実施形態の変形例の推定システムを示す概略図である。 図６は、第３実施形態のアンテナの位置関係の一例を示す概略図である。 図７は、第４実施形態のアンテナの位置関係の一例を示す概略図である。 図８は、第５実施形態のアンテナの位置関係の一例を示す概略図である。 図９は、第５実施形態の制御システムの機能構成を示すブロック図である。

以下、本開示に関する好ましい実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態において互いに共通する要素には同一符号を付しており、共通する要素についての重複する説明は省略する。

（第１実施形態）
（１）概要
まず、本実施形態に係る推定システム、受信システム、制御システム、推定方法及びプログラムの概要について、図１を参照して説明する。本実施形態の推定システム１は、送信器が送信する無線信号を複数のアンテナＡ１～Ａ４で受信する。ここで、送信器は、例えばＢＬＥ（Bluetooth（登録商標）Low Energy）（以下、「ＢＬＥ」と記載する。）の規格に従ったビーコン信号（無線信号）を送信するビーコン装置である。ただし、送信器４は、ＢＬＥの規格に従ったビーコン信号を送信するビーコン装置に限られない。送信器４は、例えばＷｉＦｉ（登録商標）の規格に従った無線信号を送信する装置であってもよい。

本実施形態の推定システム１は、複数のアンテナＡ１～Ａ４でＢＬＥの規格に従った無線信号を受信可能なシステムで構成される。ただし、推定システム１は、ＢＬＥの規格に従った無線信号を受信可能なシステムに限られない。推定システム１は、例えばＷｉＦｉ（登録商標）の規格に従った無線信号を受信可能なシステムであってもよい。本実施形態の推定システム１は、複数のアンテナＡ１～Ａ４で受信した無線信号の受信信号強度（ＲＳＳＩ）に基づいて、無線信号を送信した送信器４（図２参照）の位置方向を推定する。

（２）詳細
以下、本実施形態に係る推定システム１の詳細について図１を参照しつつ説明する。

（２．１）推定システム１の構成
図１に示すように、本実施形態の推定システム１は、受信システム２と、推定部３とを備える。受信システム２は、送信器が送信する無線信号を受信する。受信システム２は、無線信号を受信すると、無線信号に基づいて、無線信号の到来方向を推定するための複数の合成信号ＳＳ１～ＳＳ８を生成する。受信システム２は、生成した複数の合成信号ＳＳ１～ＳＳ８を推定部３に出力する。

なお、本実施形態では、受信システム２が８つの合成信号ＳＳ１～ＳＳ８を生成する場合を例示する。ただし、受信システム２は、少なくとも４つの合成信号ＳＳ１～ＳＳ４を生成するシステムであればよい。

推定部３は、受信システム２から出力される８つの合成信号ＳＳ１～ＳＳ８に基づいて無線信号の到来方向を推定する。推定部３が無線信号の到来方向を推定する方法については、「（３）到来方向推定」の欄で説明する。

（２．２）受信システム２の構成
受信システム２は、図１に示すように、複数（図示例では４つ）のアンテナＡ１～Ａ４と、複数（図示例では４つ）の合成部Ｓ１～Ｓ４とを備える。

複数のアンテナＡ１～Ａ４は、上述したように、ＢＬＥ等の規格に従った無線信号を受信する。本実施形態では、図２に示すように、アンテナＡ１（第１アンテナ）とアンテナＡ４（第２アンテナ）とが第１仮想直線Ｌ１上に位置する。また、アンテナＡ４（第３アンテナ）とアンテナＡ３（第４アンテナ）とが第２仮想直線Ｌ２上に位置する。なお、第１仮想直線Ｌ１と第２仮想直線Ｌ２とは角度θ０で交差する。

図１に示す複数の合成部Ｓ１～Ｓ４は、アンテナＡ１～Ａ４が受信した無線信号に基づく複数の入力信号ＩＳ１～ＩＳ４に対して合成処理を行い、複数の合成信号ＳＳ１～ＳＳ８を生成する。

合成部Ｓ１（第３合成部）は、アンテナＡ１が受信した無線信号に基づく入力信号ＩＳ１（第５入力信号）と、アンテナＡ２が受信した無線信号に基づく入力信号ＩＳ２（第６入力信号）との入力を受け付ける。本実施形態の合成部Ｓ１は、例えば１８０度ハイブリッドユニット（ハイブリッド素子）などで構成される。合成部Ｓ１は、２つの合成信号ＳＳ１，ＳＳ２を生成する。より詳細には、合成部Ｓ１は、入力信号ＩＳ１の位相を９０度遅らせた信号と、入力信号ＩＳ２の位相を９０度遅らせた信号と、を足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ１（第５合成信号）を生成する。また、合成部Ｓ１は、入力信号ＩＳ１と、入力信号ＩＳ２の位相を１８０度遅らせた信号と、を足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ２（第６合成信号）を生成する。そして、合成部Ｓ１は、生成した合成信号ＳＳ１，ＳＳ２を推定部３に出力する。

合成部Ｓ２（第４合成部）は、アンテナＡ２が受信した無線信号に基づく入力信号ＩＳ２と、アンテナＡ３が受信した無線信号に基づく入力信号ＩＳ３との入力を受け付ける。本実施形態の合成部Ｓ２は、例えば１８０度ハイブリッドユニットなどで構成される。合成部Ｓ２は、２つの合成信号ＳＳ３，ＳＳ４を生成する。より詳細には、合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ２の位相を９０度遅らせた信号と、入力信号ＩＳ３の位相を９０度遅らせた信号と、を足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ３を生成する。また、合成部Ｓ１は、入力信号ＩＳ２と、入力信号ＩＳ３の位相を１８０度遅らせた信号と、を足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ４を生成する。そして、合成部Ｓ２は、生成した合成信号ＳＳ３，ＳＳ４を推定部３に出力する。

合成部Ｓ３（第２合成部）は、アンテナＡ３（第４アンテナ）が受信した無線信号に基づく入力信号ＩＳ３（第４入力信号）と、アンテナＡ４（第３アンテナ）が受信した無線信号に基づく入力信号ＩＳ４（第３入力信号）との入力を受け付ける。本実施形態の合成部Ｓ３は、例えば９０度ハイブリッドユニットなどで構成される。合成部Ｓ３は、合成信号ＳＳ５（第３合成信号）及び合成信号ＳＳ６（第４合成信号）を生成する。合成部Ｓ３は、入力信号ＩＳ３の位相を９０度遅らせた信号と、入力信号ＩＳ４と、を足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ５を生成する。また、合成部Ｓ３は、入力信号ＩＳ３と、入力信号ＩＳ４の位相を９０度遅らせた信号と、を足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ６を生成する。そして、合成部Ｓ３は、生成した合成信号ＳＳ５，ＳＳ６を推定部３に出力する。

合成部Ｓ４（第１合成部）は、アンテナＡ１（第１アンテナ）が受信した無線信号に基づく入力信号ＩＳ１（第１入力信号）と、アンテナＡ４（第２アンテナ）が受信した無線信号に基づく入力信号ＩＳ４（第２入力信号）との入力を受け付ける。本実施形態の合成部Ｓ４は、例えば９０度ハイブリッドユニットなどで構成される。合成部Ｓ４は、合成信号ＳＳ７（第１合成信号）及び合成信号ＳＳ８（第２合成信号）を生成する。合成部Ｓ４は、入力信号ＩＳ１の位相を９０度遅らせた信号と、入力信号ＩＳ４と、を足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ７を生成する。また、合成部Ｓ４は、入力信号ＩＳ１と、入力信号ＩＳ４の位相を９０度遅らせた信号と、を足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ８を生成する。そして、合成部Ｓ４は、生成した合成信号ＳＳ７，ＳＳ８を推定部３に出力する。

（３）到来方向推定
次に、推定部３が無線信号の到来方向を推定する方法について図２を参照しつつ説明する。図２は、複数のアンテナＡ１～Ａ４及び送信器４のｘｙ平面上での位置関係を示している。ここで、図２中のｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向は互いに直交する方向である。また、ｚ方向は複数のアンテナＡ１～Ａ４の高さ方向である。また、図２中の矢印ＡＲ０は、送信器４が送信する無線信号を表している。

図２に示すように、本実施形態の複数のアンテナＡ１～Ａ４は、略四角形の頂点に位置するように配置される。複数のアンテナＡ１～Ａ４は、アンテナＡ１とアンテナＡ２とが隣り合い、アンテナＡ２とアンテナＡ３とが隣り合い、アンテナＡ３とアンテナＡ４とが隣り合い、アンテナＡ４とアンテナＡ１とが隣り合うように位置する。本実施形態では、アンテナＡ１及びアンテナＡ２間の間隔ｄ１と、アンテナＡ２及びアンテナＡ３間の間隔ｄ２と、アンテナＡ３及びアンテナＡ４間の間隔ｄ３（第２間隔）と、アンテナＡ４及びアンテナＡ１間の間隔ｄ４（第１間隔）とが等しい場合を例示する。また、隣り合う各アンテナ間の間隔ｄ１～ｄ４が、無線信号の波長の１／２倍である場合を例示する。

アンテナＡ１（第１アンテナ）とアンテナＡ４（第２アンテナ）とを結ぶ第１仮想直線Ｌ１と、アンテナＡ２とアンテナＡ３とを結ぶ仮想直線Ｌ１ａとは、ｙ方向に沿った直線である。また、アンテナＡ４（第３アンテナ）とアンテナＡ３（第４アンテナ）とを結ぶ第２仮想直線Ｌ２と、アンテナＡ１とアンテナＡ２とを結ぶ仮想直線Ｌ２ａとは、ｘ方向に沿った直線である。本実施形態では、第１仮想直線Ｌ１及び第２仮想直線Ｌ２がなす角度θ０が９０度である場合を例示する。すなわち、本実施形態の複数のアンテナＡ１～Ａ４は正方形の各頂点（同一円周上）に位置する。

図２に示すように、アンテナＡ１及びアンテナＡ２と、合成部Ｓ１とが電気的に接続されている。また、アンテナＡ２及びアンテナＡ３と、合成部Ｓ２とが電気的に接続されている。また、アンテナＡ３（第４アンテナ）及びアンテナＡ４（第３アンテナ）と、合成部Ｓ３（第２合成部）とが電気的に接続されている。また、アンテナＡ４（第２アンテナ）及びアンテナＡ１（第１アンテナ）と、合成部Ｓ４（第１合成部）とが電気的に接続されている。

上述のように、本実施形態の推定部３は、８つの合成信号ＳＳ１～ＳＳ８に基づいて、送信器４によって送信される無線信号の到来方向（送信器４の位置方向）を推定する。図２に示すように、無線信号の到来方向は、第１仮想直線Ｌ１に対する無線信号の角度θ１（θ１ａ）で表すことができる。また、無線信号の到来方向は、第２仮想直線Ｌ２に対する無線信号の角度θ２（θ２ａ）で表すことができる。すなわち、推定部３が、無線信号の到来方向を角度θ１又は角度θ２と推定するように構成されている。

アンテナＡ１と送信器４の送信アンテナとの間の伝播チャネルをｈ１、アンテナＡ２と送信アンテナとの間の伝播チャネルをｈ２、アンテナＡ３と送信アンテナとの間の伝播チャネルをｈ３、アンテナＡ４と送信アンテナとの間の伝播チャネルをｈ４とする。この場合、伝播チャネルｈ１～ｈ４はまとめて、式（１）と表すことができる。

ここで、アンテナＡ１及びアンテナＡ２の組で観測されるチャネル情報で定義される相関行列Ｒ１２は、式（２）と表すことができる。

また、アンテナＡ３（第４アンテナ）及びアンテナＡ４（第３アンテナ）の組で観測されるチャネル情報で定義される相関行列Ｒ３４は、式（３）と表すことができる。

ここで、式（１）～式（３）中の記号＊は複素共役を表す。通常、相関行列Ｒ１２，Ｒ３４の対角項は実数となり、非対角項は複素数となる。相関行列Ｒ１２，Ｒ３４を求めることで、推定部３は、無線信号の到来方向すなわち角度θ２（θ２ａ）を推定することができる。推定部３は、受信信号強度に基づいて、相関行列Ｒ１２，Ｒ３４を求める。合成部Ｓ１が出力する合成信号ＳＳ１，ＳＳ２で観測される伝播チャネルをそれぞれｈｓｓ１，ｈｓｓ２とする。また、合成部Ｓ３（第２合成部）が出力する合成信号ＳＳ５，ＳＳ６で観測される伝播チャネルをそれぞれｈｓｓ３，ｈｓｓ４とする。４つの合成信号ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ５，ＳＳ６で観測される伝播チャネルはそれぞれ、式（４）～式（７）で表すことができる。

実際には、推定部３は受信信号強度のみを観測する。そのため、推定部３が観測可能な情報は、式（１）より、式（８）～式（１１）と表すことができる。

式（８）～式（１１）より、式（２）及び式（３）は、それぞれ式（１２）～式（１３）と近似することができる。

式（１２）及び式（１３）の行列の要素は、式（１４）～式（１７）と表すことができ、式（８）～式（１１）に示した受信信号強度だけを用いて近似的に求めることができる。

相関行列Ｒ１２は、アンテナＡ１とアンテナＡ２とが受信する受信信号強度に基づいて近似的に求まる。ここで、アンテナＡ１とアンテナＡ２とは、ｘ方向に沿った仮想直線Ｌ２ａ上に位置する２素子アレーアンテナであり、ｘ方向（仮想直線Ｌ２ａ）を対称軸とする。そのため、推定部３は、相関行列Ｒ１２に基づいて無線信号の到来方向を推定する場合、＋ｙ方向と－ｙ方向との区別をすることができない。すなわち、求めるべき無線信号の到来方向である角度θ２ａの他に、角度π－θ２ａも無線信号の到来方向の候補となる。また、式（１５）で得られる相関行列Ｒ１２の位相αは解が２つ存在する。そのため、推定部３は、相関行列Ｒ１２に基づいて、求めるべき無線信号の到来方向である角度θ２ａを含む４つの候補を推定する。すなわち、アンテナＡ１とアンテナＡ２の位置を原因とする虚像と、振幅（受信信号強度）のみを用いて無線信号の到来方向を推定することを原因とする虚像とが発生する。

推定部３が相関行列Ｒ３４に基づいて無線信号の到来方向を推定する処理（第２推定処理）の場合も同様である。すなわち、求めるべき無線信号の到来方向である角度θ２の他に、角度π－θ２も無線信号の到来方向の候補となる。また、式（１７）で得られる相関行列Ｒ３４の位相βは解が２つ存在する。そのため、推定部３は、相関行列Ｒ３４に基づいて、求めるべき無線信号の到来方向である角度θ２を含む４つの候補を推定する。すなわち、アンテナＡ３とアンテナＡ４の位置を原因とする虚像と、振幅（受信信号強度）のみを用いて無線信号の到来方向を推定することを原因とする虚像とが発生する。

また、アンテナＡ２及びアンテナＡ３の組で観測されるチャネル情報で定義される相関行列Ｒ２３は、式（１８）と表すことができる。

また、アンテナＡ１（第１アンテナ）及びアンテナＡ４（第２アンテナ）の組で観測されるチャネル情報で定義される相関行列Ｒ１４は、式（１９）と表すことができる。

通常、相関行列Ｒ２３，Ｒ１４の対角項は実数となり、非対角項は複素数となる。相関行列Ｒ２３，Ｒ１４を求めることで、推定部３は、無線信号の到来方向である角度θ１（θ１ａ）を推定することができる。推定部３は、受信信号強度に基づいて、相関行列Ｒ２３，Ｒ１４を求める。合成部Ｓ２が出力する合成信号ＳＳ３，ＳＳ４で観測される伝播チャネルをそれぞれｈｓｓ３，ｈｓｓ４とする。合成部Ｓ４（第１合成部）が出力する合成信号ＳＳ７，ＳＳ８で観測される伝播チャネルをそれぞれｈｓｓ７，ｈｓｓ８とする。４つの合成信号ＳＳ３，ＳＳ４，ＳＳ７，ＳＳ８で観測される伝播チャネルはそれぞれ、式（２０）～式（２３）で表すことができる。

実際には、推定部３は受信信号強度のみを観測する。そのため、推定部３が観測可能な情報は、式（１）より、式（２４）～式（２７）と表すことができる。

式（２４）～式（２７）より、式（１８）及び式（１９）は、それぞれ、式（２８）及び式（２９）と近似することができる。

式（２８）及び式（２９）の行列の要素は、式（３０）～式（３３）と表すことができ、式（２４）～式（２７）に示した受信信号強度だけを用いて近似的に求めることができる。

相関行列Ｒ２３は、アンテナＡ２とアンテナＡ３とが受信する受信信号強度に基づいて近似的に求まる。ここで、アンテナＡ２とアンテナＡ３とは、ｙ方向に沿った仮想直線Ｌ１ａ上に位置する２素子アレーアンテナであり、ｙ方向（仮想直線Ｌ１ａ）を対称軸とする。そのため、推定部３は、相関行列Ｒ２３に基づいて無線信号の到来方向を推定する場合、＋ｘ方向と－ｘ方向との区別をすることができない。すなわち、求めるべき無線信号の到来方向である角度θ１ａの他に、角度π－θ１ａも無線信号の到来方向の候補となる。また、式（３１）で得られる相関行列Ｒ２３の位相γは解が２つ存在する。そのため、推定部３は、相関行列Ｒ２３に基づいて、求めるべき無線信号の到来方向である角度θ１ａを含む４つの候補を推定する。すなわち、アンテナＡ２とアンテナＡ３の位置を原因とする虚像と、振幅（受信信号強度）のみを用いて無線信号の到来方向を推定することを原因とする虚像とが発生する。

推定部３が相関行列Ｒ１４に基づいて無線信号の到来方向を推定する処理（第１推定処理）を行う場合も同様である。すなわち、求めるべき無線信号の到来方向である角度θ１の他に、角度π－θ１も無線信号の到来方向の候補となる。また、式（３３）で得られる相関行列Ｒ１４の位相δは解が２つ存在する。そのため、推定部３は、相関行列Ｒ１４に基づいて、求めるべき無線信号の到来方向である角度θ１を含む４つの候補を推定する。すなわち、アンテナＡ１とアンテナＡ４の位置を原因とする虚像と、振幅（受信信号強度）のみを用いて無線信号の到来方向を推定することを原因とする虚像とが発生する。

本実施形態の推定部３は、以下の２つの方法で、無線信号の到来方向を特定する。第１の方法は、式（１５）及び式（１７）の解と式（３１）及び式（３３）の解との選択を行う方法である。式（１５）及び式（１７）において、アンテナＡ１とアンテナＡ２とで構成されるアレーアンテナと、アンテナＡ３とアンテナＡ４とで構成されるアレーアンテナとは共にｘ方向に沿って各アンテナが位置する。すなわち、第２仮想直線Ｌ２及び仮想直線Ｌ２ａは、ｘ方向に沿った互いに平行な仮想直線であるため、観測される相関行列Ｒ１２，Ｒ３４は等しくなる。したがって、αとβは等しい値になる。複数存在するαとβとの解のうち、αとβとが一致する解を選択することで、相関行列Ｒ１２，Ｒ３４を決定することができる。なお、実際には観測誤差が生ずるため、αとβとの解のうち、αとβとが一致する解がない場合がある。このような場合、推定部３は、値が最も近いαとβの解を選択する。

式（３１）及び式（３３）において、アンテナＡ２とアンテナＡ３とで構成されるアレーアンテナと、アンテナＡ１とアンテナＡ４とで構成されるアレーアンテナとは共にｙ方向に沿って各アンテナが位置する。すなわち、第１仮想直線Ｌ１及び仮想直線Ｌ１ａは、ｙ方向に沿った互いに平行な仮想直線であるため、観測される相関行列Ｒ２３，Ｒ１４は等しくなる。したがって、γとδは等しい値になる。複数存在するγとδとの解のうち、γとδとが一致する解を選択することで、相関行列Ｒ２３，Ｒ１４を決定することができる。なお、実際には観測誤差が生ずるため、γとδとの解のうち、γとδとが一致する解がない場合がある。このような場合、推定部３は、値が最も近いγとδの解を選択する。

次に、推定部３は、上述のようにして求めた相関行列Ｒ１２，Ｒ２３，Ｒ３４，Ｒ１４に基づいて無線信号の到来方向を推定する。例えば、推定部３がＭＵＳＩＣ法を用いて無線信号の到来方向を推定する場合、相関行列Ｒ１２，Ｒ２３，Ｒ３４，Ｒ１４を、式（３４）～式（３７）のように固有値分解する。記号Ｈは複素共役転置を表す。

ここで、式（３４）～式（３７）における固有ベクトル行列Ｕ１２，Ｕ３４，Ｕ２３，Ｕ１４及び対角行列Λ１２，Λ２３，Λ３４，Λ１４は、式（３８）～式（４１）で表されるとおりである。

固有ベクトル行列Ｕ１２，Ｕ２３，Ｕ３４，Ｕ１４は、信号空間ベクトルＵ１２Ｓ，Ｕ２３Ｓ，Ｕ３４Ｓ，Ｕ１４Ｓと、雑音空間ベクトルＵ１２Ｎ，Ｕ２３Ｎ，Ｕ３４Ｎ，Ｕ１４Ｎとに分けられる。対角行列Λ１２，Λ２３，Λ３４，Λ１４は固有値を対角要素に持つ。このような固有ベクトルのうち雑音空間ベクトルを用いることで、式（４２）によってスペクトラムを求める。ここで、ａｌ１は式（４３）であり、ａｌ２は式（４４）であり、ａｌ３は式（４５）であり、ａｌ４は式（４６）である。ａｋｌ（θ）はアンテナｋとアンテナｌに対して平面波がθ方向から到来する場合に定義されるステアリングベクトルである。これによって全ての虚像を消去することができ、Ｐｍｕｓｉｃ１（θ）が最大になる方向が無線信号の到来方向となる。

なお、推定部３はＣａｐｏｎ法を用いて無線信号の到来方向を推定しても良い。この場合、推定部３は、式（４７）によって無線信号の到来方向を求める。ここで、ここで、ａｌ５は式（４８）であり、ａｌ６は式（４９）であり、ａｌ７は式（５０）であり、ａｌ８は式（５１）である。

また、推定部３は、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ法を用いて無線信号の到来方向を推定しても良い。この場合、推定部３は、式（５２）によって無線信号の到来方向を求める。ＰＣａｐｏｎ１（θ）もＰＢＦ１（θ）も関数の値が最大になるθが無線信号の到来方向である。

第２の方法は、直接解を選択しない方法である。式（１２）及び式（１３）と、式（２８）及び式（２９）の相関行列Ｒ１２，Ｒ３４，Ｒ２３，Ｒ１４について、各解に対応する相関行列を、相関行列Ｒ１２＋，Ｒ１２－，Ｒ３４＋，Ｒ３４－，Ｒ２３＋，Ｒ２３－，Ｒ１４＋，Ｒ１４－とおく。相関行列Ｒ１２＋，Ｒ１２－，Ｒ３４＋，Ｒ３４－，Ｒ２３＋，Ｒ２３－，Ｒ１４＋，Ｒ１４－に対して固有値分解を行うことで雑音空間ベクトルＵ１２Ｎ＋，Ｕ１２Ｎ－，Ｕ３４Ｎ＋，Ｕ３４Ｎ－，Ｕ２３Ｎ＋，Ｕ２３Ｎ－，Ｕ１４Ｎ＋，Ｕ１４Ｎ－が得られる。これらを用いて、Ｐｍｕｓｉｃ２（θ）は、式（５３）に示すとおりとなる。ここで、ａｌ９は式（５３）であり、ａｌ１０は式（５４）であり、ａｌ１１は式（５５）であり、ａｌ１４は式（５６）である。推定部３は、このような関数を用いて、最大値をとるθを探索することで無線信号の到来方向を求めることができる。なお、推定方法はＣａｐｏｎ法でもＢｅａｍｆｏｒｍｅｒ法でも良い。

第１の方法及び第２の方法において、ステアリングベクトルａｋｌ（θ）の代わりにアンテナの複素指向性関数Ｄｋｌ（θ）を用いてもよい（式（５８）参照）。

ただし、その場合は振幅の規格化が必要であるため、複素指向性関数Ｄｋｌ（θ）を式（５９）のようにする必要がある。

以上のように、推定部３は、合成信号ＳＳ１と合成信号ＳＳ２とに基づく推定処理を行い、無線信号の到来方向の複数の候補を推定する。また、推定部３は、合成信号ＳＳ３と合成信号ＳＳ４とに基づく推定処理を行い、無線信号の到来方向の複数の候補を推定する。また、推定部３は、合成信号ＳＳ５（第３合成信号）と合成信号ＳＳ６（第４合成信号）とに基づく第２推定処理を行い、無線信号の到来方向の複数の候補を推定する。また、推定部３は、合成信号ＳＳ７（第１合成信号）と合成信号ＳＳ８（第２合成信号）とに基づく第１推定処理を行い、無線信号の到来方向の複数の候補を推定する。そして、推定部３は、第１推定処理及び第２推定処理を含む複数の推定処理における複数の候補のうちから無線信号の到来方向を選択（特定）し、無線信号の到来方向を推定する。

第１仮想直線Ｌ１と第２仮想直線Ｌ２とが交差するため、第１推定処理の基準となる角度（対称軸）と、第２推定処理の基準となる角度（対称軸）が異なる。そのため、無線信号の到来方向の複数の候補のうちから、無線信号の到来方向を特定することができる。したがって、一の直線上に複数のアンテナが位置するアレーアンテナのみで受信した無線信号の到来方向を推定していた装置より無線信号の到来方向の推定精度が向上する。

（第２実施形態）
（１）推定システム１の構成
本実施形態の推定システム１の詳細について図３を参照しつつ説明する。ここで、図３中のｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向は互いに直交する方向である。また、ｚ方向は複数のアンテナＡ１～Ａ４の高さ方向である。また、図３中の矢印ＡＲ０は、送信器４が送信する無線信号を表している。本実施形態の推定システム１は、受信システム２と推定部３とを備える。図３に示すように、本実施形態の受信システム２は、アンテナＡ１（第１アンテナ）と、アンテナＡ２（第２アンテナ）と、アンテナＡ３（第３アンテナ）と、アンテナＡ４（第４アンテナ）とを備える。アンテナＡ１及びアンテナＡ２は第１仮想直線Ｌ１上に位置する。また、アンテナＡ３及びアンテナＡ４は第２仮想直線Ｌ２上に位置する。第１仮想直線Ｌ１と第２仮想直線Ｌ２は角度θ０で交差する。本実施形態では、角度θ０が９０度である場合を例示する。また、アンテナＡ１及びアンテナＡ２間の間隔ｄ１（第１間隔）と、アンテナＡ３及びアンテナＡ４間の間隔ｄ２（第２間隔）とが等しい場合を例示する。また、アンテナＡ１及びアンテナＡ２の間隔ｄ１と、アンテナＡ３及びアンテナＡ４の間隔ｄ２とは、無線信号の波長のＸ／２倍（Ｘは自然数）であることが好ましい。本実施形態では、アンテナＡ１及びアンテナＡ２の間隔ｄ１と、アンテナＡ３及びアンテナＡ４の間隔ｄ２とが無線信号の波長の１／２倍である場合を例示する。このように、Ｘを「１」とすることで、間隔ｄ１，ｄ２を短くすることができるため、推定システム１（受信システム２）をコンパクトにすることができる。

また、受信システム２は、合成部Ｓ１（第１合成部）と、合成部Ｓ２（第２合成部）とを備える。

合成部Ｓ１は、入力信号ＩＳ１（第１入力信号）と入力信号ＩＳ２（第２入力信号）とを用いて、合成信号ＳＳ１（第１合成信号）と合成信号ＳＳ２（第２合成信号）とを生成する。より詳細には、合成部Ｓ１は、入力信号ＩＳ１の位相をθ１遅らせた信号と入力信号ＩＳ２とを合成して合成信号ＳＳ１を生成する。また、合成部Ｓ１は、入力信号ＩＳ１と入力信号ＩＳ２の位相をθ１遅らせた信号とを合成して合成信号ＳＳ２を生成する。そして、合成部Ｓ１は、生成した合成信号ＳＳ１と合成信号ＳＳ２とを推定部３に出力する。

本実施形態の合成部Ｓ１は、例えば９０度ハイブリッドユニットなどで構成される。この場合、合成部Ｓ１は、入力信号ＩＳ１の位相を９０度遅らせた信号と、入力信号ＩＳ２と、を足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ１を生成する。また、合成部Ｓ１は、入力信号ＩＳ１と、入力信号ＩＳ２の位相を９０度遅らせた信号と、を足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ２を生成する。

合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ３（第３入力信号）と入力信号ＩＳ４（第４入力信号）とを用いて、合成信号ＳＳ３（第３合成信号）と合成信号ＳＳ４（第４合成信号）とを生成する。より詳細には、合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ４とのうちの少なくとも一方の信号の位相を遅らせた状態で、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ４とを合成して合成信号ＳＳ３を生成する。また、合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ４とのうちの少なくとも一方の信号の位相を遅らせた状態で、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ４とを合成して合成信号ＳＳ４を生成する。ここで、合成信号ＳＳ３と合成信号ＳＳ４とは異なった信号である。そして、合成部Ｓ２は、生成した合成信号ＳＳ３と合成信号ＳＳ４とを推定部３に出力する。

一例として、合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ３の位相をθ１遅らせた信号と入力信号ＩＳ４とを合成して合成信号ＳＳ３を生成する。また、合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ４の位相をθ１遅らせた信号とを合成して合成信号ＳＳ４を生成する。

また、別の例として、合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ３の位相をθ１遅らせた信号と入力信号ＩＳ４の位相をθ１遅らせた信号とを合成して合成信号ＳＳ３を生成する。また、合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ４の位相をθ２遅らせた信号と合成して合成信号ＳＳ４を生成する。

本実施形態の合成部Ｓ２は、例えば９０度ハイブリッドユニットなどで構成される。この場合、合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ３の位相を９０度遅らせた信号と、入力信号ＩＳ４と、を足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ３を生成する。また、合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ３と、入力信号ＩＳ４の位相を９０度遅らせた信号と、を足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ４を生成する。

また、合成部Ｓ２は、例えば１８０度ハイブリッドユニットなどで構成されてもよい。この場合、合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ３の位相を９０度遅らせた信号と、入力信号ＩＳ４の位相を９０度遅らせた信号と、を足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ３を生成する。また、合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ３と、入力信号ＩＳ４の位相を１８０度遅らせた信号と、を足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ４を生成する。

（２）到来方向推定
本実施形態の推定部３は、第１推定処理及び第２推定処理を行い、第１推定処理における無線信号の到来方向の複数の候補と、第２推定処理における無線信号の到来方向の複数の候補とのうちから無線信号の到来方向を選択（特定）する。ここで、第１推定処理は、推定部３が合成部Ｓ１から出力される合成信号ＳＳ１，ＳＳ２に基づいて無線信号の到来方向の複数の候補を推定する処理である。また、第２推定処理は、推定部３が合成部Ｓ２から出力される合成信号ＳＳ３，ＳＳ４に基づいて無線信号の到来方向の複数の候補を推定する処理である。

図３に示すように、無線信号の到来方向は、第１仮想直線Ｌ１に対する無線信号の角度θ１で表すことができる。また、無線信号の到来方向は、第２仮想直線Ｌ２に対する無線信号の角度θ２で表すことができる。

本実施形態の推定部３は、第１推定処理における無線信号の到来方向の複数の候補と、第２推定処理における無線信号の到来方向の複数の候補と、を用いた多数決処理を行うことで無線信号の到来方向を推定する。この多数決処理について、図４Ａ～図４Ｃを参照して説明する。

推定部３が第１推定処理を行うと、図４Ａに示すように、無線信号の到来方向の推定候補として候補Ｏ１～Ｏ４の複数の候補が得られる。なお、図３における＋ｙ方向が図４Ａ中の０度方向であり、図３における＋ｘ方向が図４Ａ中の９０度方向である。推定部３が求めるべき無線信号の到来方向は、角度θ１の候補Ｏ２である。しかし、候補Ｏ２以外に、候補Ｏ１、候補Ｏ３及び候補Ｏ４も無線信号の到来方向の候補となっており、推定部３は、第１推定処理を行っただけでは候補Ｏ１～Ｏ４のうちの、どれが真の解であるのかを求めることができない。推定部３は、第１推定処理における複数の候補のうちから真の解を求めるため、又は、複数の候補を限定するために第２推定処理を行う。

まず、合成部Ｓ２が１８０度ハイブリッドユニットである場合に、推定部３が第２推定処理を行う場合について説明する。この場合に、推定部３が第２推定処理を行うと、図４Ｂに示すように、候補Ｏ５～Ｏ８の複数の候補が得られる。なお、図３における－ｘ方向が図４Ｂ中の０度方向であり、図３における＋ｙ方向が図４Ｂ中の９０度方向である。推定部３が求めるべき無線信号の到来方向は、角度θ２の候補Ｏ６である。しかし、候補Ｏ６以外に、候補Ｏ５、候補Ｏ７及び候補Ｏ８も無線信号の到来方向の候補となっている。

ここで、推定部３は、第１推定処理における候補Ｏ１～Ｏ４と、第２推定処理における候補Ｏ５～Ｏ８とを用いた多数決処理を行う。すなわち、推定部３は、候補Ｏ１～Ｏ４と候補Ｏ５～Ｏ８とのうちで推定方向（角度）が重複する候補を選択する。なお、推定部３は、第１仮想直線Ｌ１（第１推定処理の対称軸）と第２仮想直線Ｌ２（第２推定処理の対称軸）とが９０度ずれていることを考慮して、推定方向（角度）が重複する候補を選択する。図４Ａ及び図４Ｂの例では、候補Ｏ２と候補Ｏ６との推定方向（角度）が重複する。さらに、図４Ａ及び図４Ｂの例では、候補Ｏ３と候補Ｏ７との推定方向（角度）が重複する。推定部３は、無線信号の到来方向を、候補Ｏ２（Ｏ６）及び候補Ｏ３（Ｏ７）の２つの方向（角度）と推定する。

このように、推定部３は、第１推定処理に加えて第２推定処理を行うことにより、第１推定処理における到来方向の推定方向の候補を限定することができる。

次に、合成部Ｓ２が９０度ハイブリッドユニットである場合に、推定部３が第２推定処理を行う場合について説明する。この場合に、推定部３が第２推定処理を行うと、図４Ｃに示すように、候補Ｏ９～Ｏ１２の複数の候補が得られる。なお、図３における－ｘ方向が図４Ｃ中の０度方向であり、図３における＋ｙ方向が図４Ｃ中の９０度方向である。推定部３が求めるべき無線信号の到来方向は、角度θ２の候補Ｏ１１である。しかし、候補Ｏ１１以外に、候補Ｏ９、候補Ｏ１０及び候補Ｏ１２も無線信号の到来方向の候補となっている。

推定部３は、第１推定処理における候補Ｏ１～Ｏ４と、第２推定処理における候補Ｏ９～Ｏ１２とを用いた多数決処理を行う。図４Ａ及び図４Ｃの例では、候補Ｏ２と候補Ｏ１１との推定方向（角度）が重複する。推定部３は、無線信号の到来方向を、候補Ｏ２（Ｏ１１）の方向（角度）と推定する。このように、推定部３は、第１推定処理に加えて第２推定処理を行うことにより、第１推定処理における到来方向の推定方向の候補を一の候補に限定することができる。

以上のように、本実施形態の推定システム１は、受信システム２と、推定部３とを備える。受信システム２は、第１仮想直線Ｌ１上に位置するアンテナＡ１及びアンテナＡ２と、第１仮想直線Ｌ１と角度θ０で交差する第２仮想直線Ｌ２上に位置するアンテナＡ３及びアンテナＡ４と、合成部Ｓ１と、合成部Ｓ２とを備えている。４つのアンテナＡ１～Ａ４は無線信号を受信する。合成部Ｓ１は、アンテナＡ１で受信される無線信号に基づく入力信号ＩＳ１の位相がθ１遅らせた信号とアンテナＡ２で受信される無線信号に基づく入力信号ＩＳ２とを合成することによって合成信号ＳＳ１を生成する。また、合成部Ｓ１は、入力信号ＩＳ１と入力信号ＩＳ２の位相をθ１遅らせた信号とを合成することによって合成信号ＳＳ２を生成する。合成部Ｓ２は、アンテナＡ３で受信される無線信号に基づく入力信号ＩＳ３とアンテナＡ４で受信される無線信号に基づく入力信号ＩＳ４とのうちの少なくとも一方の位相を遅らせた状態で入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ４とを合成して合成信号ＳＳ３を生成する。また、合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ４とのうちの少なくとも一方の位相を遅らせた状態で、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ４とを合成して、合成信号ＳＳ３とは異なる信号である合成信号ＳＳ４を生成する。

推定部３は、合成信号ＳＳ１，ＳＳ２に基づく第１推定処理、及び、合成信号ＳＳ３，ＳＳ４に基づく第２推定処理を行い無線信号の到来方向を推定する。第１仮想直線Ｌ１と第２仮想直線Ｌ２とが角度θ０で交差する（角度が異なる）ため、第１推定処理の基準となる角度と、第２推定処理の基準となる角度が異なる。推定部３は、基準となる角度が異なる複数の推定処理にて推定する無線信号の到来方向の複数の候補のうちから無線信号の到来方向を選択（特定）する。そのため、一の直線上に複数のアンテナが位置するアレーアンテナのみで受信した無線信号の到来方向を推定していた装置より無線信号の到来方向の推定精度が向上する。

また、本実施形態の推定システム１は、第１推定処理における無線信号の到来方向の複数の候補と、第２推定処理における無線信号の到来方向の複数の候補とを用いた多数決処理を行うことで、無線信号の到来方向を推定する。推定部３が複数の推定処理における複数の候補を用いた多数決処理を行うことで、複数の候補のうちから無線信号の到来方向を選択（特定）することができる。そのため、推定部３による無線信号の到来方向の推定精度が向上する。

（変形例１）
また、推定システム１は、図５に示すように、合成部Ｓ３（第３合成部）及び合成部Ｓ４（第４合成部）を更に備えていてもよい。本変形例では、合成部Ｓ１及び合成部Ｓ２が９０度ハイブリッドユニットで構成され、合成部Ｓ３及び合成部Ｓ４が１８０度ハイブリッドユニットで構成される場合を例示する。

合成部Ｓ１は、入力信号ＩＳ１の位相を９０度遅らせた信号と入力信号ＩＳ２とを足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ１を生成する。また、合成部Ｓ１は、入力信号ＩＳ１と入力信号ＩＳ２の位相を９０度遅らせた信号とを足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ２を生成する。

合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ３の位相を９０度遅らせた信号と入力信号ＩＳ４とを足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ３を生成する。また、合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ４の位相を９０度遅らせた信号とを足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ４を生成する。

合成部Ｓ３は、入力信号ＩＳ１（第５入力信号）の位相を９０度遅らせた信号と入力信号ＩＳ２（第６入力信号）の位相を９０度遅らせた信号と、を足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ５（第５合成信号）を生成する。また、合成部Ｓ３は、入力信号ＩＳ１と入力信号ＩＳ２の位相を１８０度遅らせた信号とを足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ６（第６合成信号）を生成する。

合成部Ｓ４は、入力信号ＩＳ３（第７入力信号）の位相を９０度遅らせた信号と入力信号ＩＳ４（第８入力信号）の位相を９０度遅らせた信号とを足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ７（第７合成信号）を生成する。また、合成部Ｓ４は、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ４の位相を１８０度遅らせた信号とを足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ８（第８合成信号）を生成する。

本変形例の推定部３は、第１推定処理、第２推定処理、第３推定処理、及び第４推定処理を行う。推定部３は、第１推定処理～第４推定処理のそれぞれの推定処理における無線信号の到来方向の複数の候補のうちから無線信号の到来方向を選択（特定）する。ここで、第１推定処理は、推定部３が合成部Ｓ１から出力される合成信号ＳＳ１，ＳＳ２に基づいて無線信号の到来方向の複数の候補を推定する処理である。また、第２推定処理は、推定部３が合成部Ｓ２から出力される合成信号ＳＳ３，ＳＳ４に基づいて無線信号の到来方向の複数の候補を推定する処理である。また、第３推定処理は、推定部３が合成部Ｓ３から出力される合成信号ＳＳ５，ＳＳ６に基づいて無線信号の到来方向の複数の候補を推定する処理である。また、第４推定処理は、推定部３が合成部Ｓ４から出力される合成信号ＳＳ７，ＳＳ８に基づいて無線信号の到来方向の複数の候補を推定する処理である。

推定部３は、第１推定処理及び第２推定処理に加えて第３推定処理及び第４推定処理を行い、無線信号の到来方向の複数の候補を推定する。推定部３が第３推定処理及び第４推定処理を行うことにより、無線信号の到来方向の複数の候補が増える。そのため、推定部３が第１推定処理及び第２推定処理のみを行った場合と比べて、無線信号の到来方向の複数の候補のうちから無線信号の到来方向を選択（特定）しやすくなる。したがって、推定部３による無線信号の到来方向の推定精度が向上する。

なお、合成部Ｓ３及び合成部Ｓ４を更に備える場合を例示したが、合成部Ｓ３及び合成部Ｓ４のうちの一方のみを更に備えていてもよい。この場合でも、推定部３が第３推定処理を行うことにより、無線信号の到来方向の複数の候補が増える。そのため、推定部３が第１推定処理及び第２推定処理のみを行った場合と比べて、無線信号の到来方向の複数の候補のうちから無線信号の到来方向を選択（特定）しやすくなる。

（変形例２）
また、推定システム１は、アンテナＡ３、アンテナＡ４及び合成部Ｓ２を備えないシステムであってもよい。例えば、本変形例の推定システム１は、アンテナＡ１と、アンテナＡ２と、９０度ハイブリッドユニットなどで構成される合成部Ｓ１と、第１仮想直線Ｌ１のｘｙ平面上における角度を変化させることができる機構を備える。本変形例の推定システム１は、例えば、第１期間では、第１仮想直線Ｌ１が第１の角度の状態で、アンテナＡ１及びアンテナＡ２で無線信号を受信する。そして推定システム１は、第１仮想直線Ｌ１が第１の角度の状態で受信した無線信号に基づいて、無線信号の到来方向の複数の候補を推定する（第１推定処理）。そして、第１期間とは異なる第２期間では、第１仮想直線Ｌ１が第１の角度とは異なる第２の角度の状態で、アンテナＡ１及びアンテナＡ２で無線信号を受信する。そして推定システム１は、第１仮想直線Ｌ１が第２の角度の状態で受信した無線信号に基づいて、無線信号の到来方向の複数の候補を推定する（第２推定処理）。そして、推定システム１は、第１推定処理における複数の候補と、第２推定処理における複数の候補とのうちから、前記無線信号の到来方向を選択（特定）する。このように、期間毎に第１仮想直線Ｌ１の角度を変化させることで、本変形例の推定システム１は、基準となる角度が異なる複数の推定処理にて無線信号の到来方向の複数の候補を推定することができる。そして推定システム１は、無線信号の到来方向を選択（特定）する。そのため、一の直線上に複数のアンテナが位置するアレーアンテナのみで受信した無線信号の到来方向を推定していた装置より無線信号の到来方向の推定精度が向上する。また、推定システム１（受信システム２）が備えるアンテナ及び合成部の数を低減することができるため、システムをコンパクトにすることが可能である。

また、推定システム１は、第１期間及び第２期間と異なる第３期間では、第１仮想直線Ｌ１が第１の角度及び第２の角度とは異なる第３の角度の状態で、アンテナＡ１及びアンテナＡ２で無線信号を受信するようにしてもよい。

そして推定システム１は、第１仮想直線Ｌ１が第３の角度の状態で受信した無線信号に基づいて、無線信号の到来方向の複数の候補を推定する（第３推定処理）。そして、推定システム１は、第１推定処理～第３推定処理のそれぞれの推定処理における複数の候補のうちから、前記無線信号の到来方向を選択（特定）する。推定部３が第３推定処理を行うことにより、無線信号の到来方向の複数の候補が増える。そのため、推定部３が第１推定処理及び第２推定処理のみを行った場合と比べて、無線信号の到来方向の複数の候補のうちから無線信号の到来方向を選択（特定）しやすくなる。

なお、第１仮想直線Ｌ１のみの角度を変化させる場合について記載したが、アンテナＡ３、アンテナＡ４、及び合成部Ｓ２などを備え、例えば図２や図３に示す第２仮想直線Ｌ２（アンテナＡ３及びアンテナＡ４）の角度を変化させてもよい。

（その他の変形例）
本実施形態の推定システム１は、受信システム２を備えているが、受信システム２は必須ではない。推定システム１は、少なくとも、推定部３を備えていればよい。

また、本実施形態では、推定システム１は、受信システム２及び推定部３を含む１つのシステムで実現されているが、２つ以上のシステムで実現されていてもよい。例えば、受信システム２及び推定部３の機能が、２つ以上のシステムに分散されて設けられていてもよい。また、受信システム２及び推定部３のうち少なくとも１つの機能が、２つ以上のシステムに分散されて設けられていてもよい。また、受信システム２及び推定部３の各機能が、複数の装置に分散されて設けられていてもよい。例えば、受信システム２の機能が２つ以上の装置に分散されて設けられていてもよい。また、推定システム１の少なくとも一部の機能が、例えばクラウドコンピューティングにより実現されていてもよい。

（第３実施形態）
（１）推定システム１の構成
本実施形態の推定システム１の詳細について図６を参照しつつ説明する。ここで、図６中のｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向は互いに直交する方向である。また、ｚ方向は複数のアンテナＡ１～Ａ３の高さ方向である。また、図６中の矢印ＡＲ０は、送信器４が送信する無線信号を表している。本実施形態の推定システム１は、受信システム２と推定部３とを備える。図６に示すように、本実施形態の受信システム２は、アンテナＡ１（第１アンテナ）と、アンテナＡ２（第２アンテナ、第３アンテナ）と、アンテナＡ３（第４アンテナ）とを備える。アンテナＡ１及びアンテナＡ２（第２アンテナ）は第１仮想直線Ｌ１上に位置する。また、アンテナＡ２（第３アンテナ）及びアンテナＡ３は第２仮想直線Ｌ２上に位置する。第１仮想直線Ｌ１と第２仮想直線Ｌ２は角度θ０で交差する。本実施形態では、角度θ０が９０度である場合を例示する。また、アンテナＡ１及びアンテナＡ２の間隔ｄ１（第１間隔）と、アンテナＡ２及びアンテナＡ３の間隔ｄ２（第２間隔）とは等しく、無線信号の波長の１／２倍である場合を例示する。

また、受信システム２は、合成部Ｓ１（第１合成部）と、合成部Ｓ２（第２合成部）とを備える。

合成部Ｓ１は、入力信号ＩＳ１（第１入力信号）と入力信号ＩＳ２（第２入力信号）とを用いて、合成信号ＳＳ１（第１合成信号）と合成信号ＳＳ２（第２合成信号）とを生成する。合成部Ｓ１は、入力信号ＩＳ１の位相をθ１遅らせた信号と入力信号ＩＳ２とを合成して合成信号ＳＳ１を生成する。また、合成部Ｓ１は、入力信号ＩＳ１と入力信号ＩＳ２の位相をθ１遅らせた信号とを合成して合成信号ＳＳ２を生成する。そして、合成部Ｓ１は、生成した合成信号ＳＳ１と合成信号ＳＳ２とを推定部３に出力する。なお、本実施形態の合成部Ｓ１は、例えば９０度ハイブリッドユニットなどで構成される。

合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ２（第３入力信号）と入力信号ＩＳ３（第４入力信号）とを用いて、合成信号ＳＳ３（第３合成信号）と合成信号ＳＳ４（第４合成信号）とを生成する。合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ２と入力信号ＩＳ３とのうちの少なくとも一方の信号の位相を遅らせた状態で、入力信号ＩＳ２と入力信号ＩＳ３とを合成して合成信号ＳＳ３を生成する。また、合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ２と入力信号ＩＳ３とのうちの少なくとも一方の信号の位相を遅らせた状態で、入力信号ＩＳ２と入力信号ＩＳ３とを合成して合成信号ＳＳ４を生成する。ここで、合成信号ＳＳ３と合成信号ＳＳ４とは異なった信号である。そして、合成部Ｓ２は、生成した合成信号ＳＳ３と合成信号ＳＳ４とを推定部３に出力する。合成部Ｓ２は、例えば、９０度ハイブリッドユニットや、１８０度ハイブリッドユニットで構成される。

（２）到来方向推定
本実施形態の推定部３は、第１推定処理及び第２推定処理を行い、第１推定処理における無線信号の到来方向の複数の候補と、第２推定処理における無線信号の到来方向の複数の候補とのうちから無線信号の到来方向を選択（特定）する。詳細については、「（第２実施形態）における（２）到来方向推定」において説明したため、説明を省略する。本実施形態の推定システム１においても、推定部３は、基準となる角度が異なる複数の推定処理にて推定する無線信号の到来方向の複数の候補のうちから無線信号の到来方向を選択（特定）する。そのため、一の直線上に複数のアンテナが配置するアレーアンテナのみで受信した無線信号の到来方向を推定していた装置より無線信号の到来方向の推定精度が向上する。

本実施形態では、第２アンテナと第３アンテナとが同一のアンテナＡ２である場合を例示した。第２アンテナと第３アンテナとを同一のアンテナとすることで、推定システム１（受信システム２）が備える複数のアンテナの数を低減することができる。受信システム２が少なくとも３本のアンテナを備えていれば、本実施形態のように、一の直線上に複数のアンテナが位置するアレーアンテナのみで受信する無線信号の到来方向を推定していた装置より推定精度を向上させることができる。

（第４実施形態）
（１）推定システム１の構成
本実施形態の推定システム１の詳細について図７を参照しつつ説明する。ここで、図７中のｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向は互いに直交する方向である。また、ｚ方向は複数のアンテナＡ１～Ａ３の高さ方向である。また、図７中の矢印ＡＲ０は、送信器４が送信する無線信号を表している。本実施形態の推定システム１は、受信システム２と推定部３とを備える。図７に示すように、本実施形態の受信システム２は、アンテナＡ１（第１アンテナ、第６アンテナ）と、アンテナＡ２（第２アンテナ、第３アンテナ）と、アンテナＡ３（第４アンテナ、第５アンテナ）とを備える。アンテナＡ１（第１アンテナ）及びアンテナＡ２（第２アンテナ）は第１仮想直線Ｌ１上に位置する。また、アンテナＡ２（第３アンテナ）及びアンテナＡ３（第４アンテナ）は第２仮想直線Ｌ２上に位置する。また、アンテナＡ３（第５アンテナ）及びアンテナＡ１（第６アンテナ）は第３仮想直線Ｌ３上に位置する。第１仮想直線Ｌ１と第２仮想直線Ｌ２は角度θ０で交差する。本実施形態では、角度θ０が６０度であり、第１仮想直線Ｌ１と第２仮想直線Ｌ２と第３仮想直線Ｌ３とがそれぞれ６０度で交差する場合を例示する。すなわち、本実施形態のアンテナＡ１とアンテナＡ２とアンテナＡ３とは、正三角形の頂点（同一円周上）に位置する。また、アンテナＡ１及びアンテナＡ２の間隔ｄ１（第１間隔）と、アンテナＡ２及びアンテナＡ３の間隔ｄ２（第２間隔）と、アンテナＡ３及びアンテナＡ１の間隔ｄ３とが無線信号の波長の１／２倍である場合を例示する。

また、受信システム２は、合成部Ｓ１（第１合成部）と、合成部Ｓ２（第２合成部）と、合成部Ｓ３（第３合成部）とを備える。

合成部Ｓ１は、「（第３実施形態）における（１）推定システム１の構成」において説明した合成部Ｓ１と同様のため、説明を省略する。

合成部Ｓ２は、「（第３実施形態）における（１）推定システム１の構成」において説明した合成部Ｓ２と同様のため、説明を省略する。

合成部Ｓ３は、入力信号ＩＳ３（第５入力信号）と、入力信号ＩＳ１（第６入力信号）とを用いて、合成信号ＳＳ５（第５合成信号）と、合成信号ＳＳ６（第６合成信号）とを生成する。合成部Ｓ３は、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ１とのうちの少なくとも一方の信号の位相を遅らせた状態で、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ１とを合成して合成信号ＳＳ５を生成する。また、合成部Ｓ３は、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ１とのうちの少なくとも一方の信号の位相を遅らせた状態で、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ１とを合成して合成信号ＳＳ６を生成する。ここで、合成信号ＳＳ５と合成信号ＳＳ６とは異なった信号である。そして、合成部Ｓ３は、生成した合成信号ＳＳ５と合成信号ＳＳ６とを推定部３に出力する。

一例として、合成部Ｓ３は、入力信号ＩＳ３の位相をθ１遅らせた信号と入力信号ＩＳ１とを合成して合成信号ＳＳ５を生成する。また、合成部Ｓ３は、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ１の位相をθ１遅らせた信号とを合成して合成信号ＳＳ６を生成する。

また、別の例として、合成部Ｓ３は、入力信号ＩＳ３の位相をθ１遅らせた信号と入力信号ＩＳ１の位相をθ１遅らせた信号とを合成して合成信号ＳＳ５を生成する。また、合成部Ｓ３は、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ１の位相をθ２遅らせた信号と合成して合成信号ＳＳ６を生成する。

本実施形態の合成部Ｓ３は、例えば９０度ハイブリッドユニットなどで構成される。この場合、合成部Ｓ３は、入力信号ＩＳ３の位相を９０度遅らせた信号と入力信号ＩＳ１と、を足し合わせて電力値を１／２倍した合成信号ＳＳ５を生成する。また、合成部Ｓ３は、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ１の位相を９０度遅らせた信号と、を足し合わせて電力値を１／２倍した合成信号ＳＳ６を生成する。

また、合成部Ｓ３は、例えば１８０度ハイブリッドユニットなどで構成されてもよい。この場合、合成部Ｓ３は、入力信号ＩＳ３の位相を９０度遅らせた信号と入力信号ＩＳ１の位相を９０度遅らせた信号と、を足し合わせて電力値を１／２倍した合成信号ＳＳ５を生成する。また、合成部Ｓ３は、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ１の位相を１８０度遅らせた信号と、を足し合わせて電力値を１／２倍した合成信号ＳＳ６を生成する。

（２）到来方向推定
本実施形態の推定部３は、第１推定処理と第２推定処理とに加えて、第３推定処理を行う。ここで、第３推定処理は、推定部３が合成部Ｓ３から出力される合成信号ＳＳ５，ＳＳ６に基づいて無線信号の到来方向の複数の候補を推定する処理である。本実施形態の推定部３は、第１～第３推定処理を行い、第１～第３推定処理における無線信号の到来方向の複数の候補のうちから無線信号の到来方向を選択（特定）する。本実施形態の推定部３は第１～第３推定処理における複数の候補を用いた多数決処理を行うことで無線信号の到来方向を推定する。無線信号の到来方向を推定する詳細については、「（第２実施形態）における（２）到来方向推定」において説明したため、説明を省略する。本実施形態の推定システム１においても、推定部３が基準となる角度が異なる複数の推定処理にて推定する無線信号の到来方向の複数の候補のうちから無線信号の到来方向を選択（特定）する。そのため、一の直線上に複数のアンテナが位置するアレーアンテナのみで受信する無線信号の到来方向を推定していた装置より推定精度を向上させることができる。また、推定部３は、第１推定処理及び第２推定処理に加えて第３推定処理を行い、無線信号の到来方向の複数の候補を推定する。推定部３が第３推定処理を行うことにより、無線信号の到来方向の複数の候補が増える。そのため、推定部３が第１推定処理及び第２推定処理のみを行った場合と比べて、無線信号の到来方向の複数の候補のうちから無線信号の到来方向を選択（特定）しやすくなる。

（第５実施形態）
（１）概要
本実施形態の制御システム５及び推定システム７の概要について図８を参照して説明する。ここで、図８中のｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向は互いに直交する方向である。また、ｚ方向は複数のアンテナＡ５～Ａ８の高さ方向である。また、図８中の矢印ＡＲ１～ＡＲ４はそれぞれ、制御システム５が送信する第１無線信号～第４無線信号を表している。また図８中の矢印ＡＲ５は、制御システム５（第１仮想直線Ｌ１及び第２仮想直線Ｌ２の交点８）からみた推定システム７の位置方向を表している。本実施形態の制御システム５は、例えばＢＬＥやＷｉＦｉ（登録商標）などの規格に従ったビーコン信号などの無線信号を送信する。制御システム５は、４つのアンテナＡ５～Ａ８と、２つの合成部Ｓ５，Ｓ６とを備える。

第１無線信号を送信するアンテナＡ５（第１アンテナ）及び第２無線信号を送信するアンテナＡ６（第２アンテナ）は図８中のｙ方向に沿う第１仮想直線Ｌ１上に位置する。また、第３無線信号を送信するアンテナＡ７（第３アンテナ）及び第４無線信号を送信するアンテナＡ８（第４アンテナ）は図８中のｘ方向に沿う第２仮想直線Ｌ２上に位置する。第１仮想直線Ｌ１と第２仮想直線Ｌ２とは角度θ０で交差する。本実施形態では、角度θ０が９０度の場合について例示する。

アンテナＡ５及びアンテナＡ６の間隔ｄ１（第１間隔）は、第１無線信号及び第２無線信号の波長のＸ／２倍（Ｘは自然数）であることが好ましい。本実施形態では、間隔ｄ１が第１無線信号及び第２無線信号の波長の１／２倍である場合を例示する。また、アンテナＡ７及びアンテナＡ８の間隔ｄ２（第２間隔）は、第３無線信号及び第４無線信号の波長のＸ／２倍（Ｘは自然数）であることが好ましい。本実施形態では、間隔ｄ２が第３無線信号及び第４無線信号の波長の１／２倍である場合を例示する。また、本実施形態では、アンテナＡ５及びアンテナＡ６の間隔ｄ１と、アンテナＡ７及びアンテナＡ８の間隔ｄ２とが等しい場合を例示する。また、本実施形態では、正方形の各頂点にアンテナＡ５～Ａ８が位置する場合を例示する。

本実施形態の推定システム７は、制御システム５が送信する第１無線信号，第２無線信号，第３無線信号，第４無線信号を受信する受信アンテナを備える。推定システム７は、受信した各無線信号ＲＳ１～ＲＳ４の受信信号強度に基づいて、制御システム５の位置方向を推定するシステムである。推定システム７は、例えばスマートフォンなどで構成される。

（２）制御システム５の構成
次に、本実施形態の制御システム５の構成について図９を参照しつつ説明する。図９に示すように、制御システム５は、４つのアンテナＡ５～Ａ８と、２つの合成部Ｓ５，Ｓ６と、制御部６と、複数の元信号生成部１１～１４とを備える。

複数の元信号生成部１１～１４は、第１無線信号～第４無線信号の元となる信号であって、例えば識別情報などの所定の情報を含む元信号ＩＳ５～ＩＳ８を生成する。元信号生成部１１は、元信号ＩＳ５を生成し、合成部Ｓ５に出力する。元信号生成部１２は、元信号ＩＳ６を生成し、合成部Ｓ５に出力する。元信号生成部１３は、元信号ＩＳ７を生成し、合成部Ｓ６に出力する。元信号生成部１４は、元信号ＩＳ８を生成し、合成部Ｓ６に出力する。

合成部Ｓ５は、２つの元信号ＩＳ５，ＩＳ６に基づいて第１無線信号及び第２無線信号を生成する。合成部Ｓ５は、元信号ＩＳ５の位相をθ１遅らせた信号と元信号ＩＳ６とを合成して第１無線信号を生成する。また、合成部Ｓ５は、元信号ＩＳ５と元信号ＩＳ６の位相をθ１遅らせた信号とを合成して第２無線信号を生成する。合成部Ｓ５は、生成した第１無線信号をアンテナＡ５に出力する。また、合成部Ｓ５は、生成した第２無線信号をアンテナＡ６に出力する。

本実施形態の合成部Ｓ５は、例えば９０度ハイブリッドユニットなどで構成される。合成部Ｓ５は、元信号ＩＳ５の位相を９０度遅らせた信号と元信号ＩＳ６とを足し合わせて電力値を１／２倍することによって第１無線信号を生成する。また、合成部Ｓ５は、元信号ＩＳ５と元信号ＩＳ６の位相を９０度遅らせた信号とを足し合わせて電力値を１／２倍することによって、第２無線信号を生成する。

合成部Ｓ６は、２つの元信号ＩＳ７，ＩＳ８に基づいて第３無線信号及び第４無線信号を生成する。合成部Ｓ６は、元信号ＩＳ７と元信号ＩＳ８とのうちの少なくとも一方の位相を遅らせた状態で、元信号ＩＳ７と元信号ＩＳ８とを合成して第３無線信号を生成する。また、合成部Ｓ６は、元信号ＩＳ７と元信号ＩＳ８とのうちの少なくとも一方の位相を遅らせた状態で元信号ＩＳ７と元信号ＩＳ８とを合成して、第３無線信号とは異なる第４無線信号を生成する。合成部Ｓ６は、生成した第３無線信号をアンテナＡ７に出力する。また、合成部Ｓ６は、生成した第４無線信号をアンテナＡ８に出力する。

本実施形態の合成部Ｓ６は、例えば１８０度ハイブリッドユニットなどで構成される。合成部Ｓ６は、元信号ＩＳ７の位相を９０度遅らせた信号と元信号ＩＳ８の位相を９０度遅らせた信号とを足し合わせて電力値を１／２倍することによって第３無線信号を生成する。また、合成部Ｓ６は、元信号ＩＳ７と元信号ＩＳ８の位相を１８０度遅らせた信号とを足し合わせて電力値を１／２倍することによって第４無線信号を生成する。なお、合成部Ｓ６は、９０度ハイブリッドユニットなどで構成されてもよい。

制御部６は、４つのアンテナＡ５～Ａ８に第１無線信号～第４無線信号を送信させる処理部である。制御部６は、アンテナＡ５に第１無線信号を送信させ、アンテナＡ６に第２無線信号を送信させる。また、制御部６は、アンテナＡ７に第３無線信号を送信させ、アンテナＡ８に第４無線信号を送信させる。

アンテナＡ５は、合成部Ｓ５によって生成される第１無線信号を送信する。また、アンテナＡ６は、合成部Ｓ５によって生成される第２無線信号を送信する。また、アンテナＡ７は、合成部Ｓ６によって生成される第３無線信号を送信する。また、アンテナＡ８は、合成部Ｓ６によって生成される第４無線信号を送信する。

（３）到来方向推定
次に、推定システム７が受信した第１無線信号～第４無線信号に基づいて、制御システム５の位置方向を推定する方法について図８を参照しつつ説明する。なお、上述の第１実施形態～第４実施形態において説明した事項については、適宜説明を省略する。受信アンテナとアンテナＡ５との間の伝播チャネルをｈ５、受信アンテナとアンテナＡ６との間の伝播チャネルをｈ６とする。また、受信アンテナとアンテナＡ７との間の伝播チャネルをｈ７、受信アンテナとアンテナＡ８との間の伝播チャネルをｈ８とする。また、第１仮想直線Ｌ１に対する推定システム７の位置方向（角度）を角度θ１とする。また、第２仮想直線Ｌ２に対する推定システム７の位置方向（角度）を角度θ２とする。この場合、伝播チャネルｈ５～ｈ８はまとめて、式（６０）と表すことができる。

ここで、式（６０）の伝播チャネルを用いると、推定システム７で観測されるチャネル情報で定義される相関行列Ｒ５６は、式（６１）と表すことができる。

また、推定システム７で観測されるチャネル情報で定義される相関行列Ｒ７８は、式（６２）と表すことができる。

通常、相関行列Ｒ５６，Ｒ７８の対角項は実数となり、非対角項は複素数となる。推定部３は、相関行列Ｒ５６を求めることで、無線信号の到来方向すなわち角度θ１を推定することができる。また、推定部３は、相関行列Ｒ７８を求めることで、無線信号の到来方向すなわち角度θ２を推定することができる。

推定部３は、受信信号強度に関する情報（以下、「信号強度情報」と記載する。）に基づいて、相関行列Ｒ５６，Ｒ７８を求める。推定システム７で観測される伝播チャネルをそれぞれｈｓｓ１，ｈｓｓ２，ｈｓｓ３，ｈｓｓ４とする。４つの伝播チャネルはそれぞれ、式（６３）～式（６６）で表すことができる。

第１実施形態で説明したように、相関行列Ｒ５６は、式（６３）及び式（６４）に基づいて近似的に求まる。推定システム７は、相関行列Ｒ５６を近似的に求めることによって、無線信号の到来方向の複数の候補を推定する（第１推定処理）。この複数の候補には、第１仮想直線Ｌ１に対する推定システム７の位置方向である角度θ１が含まれる。

また、相関行列Ｒ７８も、式（６５）及び（式６６）に基づいて近似的に求まる。推定システム７は、相関行列Ｒ７８を近似的に求めることによって、無線信号の到来方向の複数の候補を推定する（第２推定処理）。この複数の候補には、第２仮想直線Ｌ２に対する推定システム７の位置方向である角度θ２が含まれる。

本実施形態の第１仮想直線Ｌ１と第２仮想直線Ｌ２とは交差する。そのため、推定システム７は、第１実施形態～第４実施形態のいずれかで説明したように、無線信号の到来方向の複数の候補のうちから、無線信号の到来方向を選択（特定）することができる。そのため、一の直線上に複数のアンテナが位置するアレーアンテナのみを用いて無線信号を送信する場合と比べて、受信側で送信装置の位置を推定する際の推定精度を向上させることができる。

なお、本実施形態では、制御システム５の構成が図８のような構成である場合を例示した。しかし、制御システム５の構成は、第１実施形態～第４実施形態において示した受信システム２のような構成であっても構わない。例えば、制御システム５は、合成部Ｓ５及び合成部Ｓ６に加えて、第３合成部や第４合成部を更に備えていてもよい。

この場合、例えば第３合成部は、２つの元信号ＩＳ５，ＩＳ６に基づいて第５無線信号及び第６無線信号を生成する。第３合成部は例えば１８０度ハイブリッドユニット（合成部Ｓ５と異なるハイブリッドユニット）などで構成される。第３合成部は、元信号ＩＳ５の位相を９０度遅らせた信号と元信号ＩＳ６の位相を９０度遅らせた信号とを足し合わせて電力値を１／２倍することによって第５無線信号を生成する。また、第３合成部は、元信号ＩＳ５と元信号ＩＳ６の位相を１８０度遅らせた信号とを足し合わせて電力値を１／２倍することによって第６無線信号を生成する。第３合成部は、生成した第５無線信号をアンテナＡ５に出力する。また、第３合成部は、生成した第６無線信号をアンテナＡ６に出力する。

また、例えば第４合成部は、２つの元信号ＩＳ７，ＩＳ８に基づいて第７無線信号及び第８無線信号を生成する。第４合成部は、例えば９０度ハイブリッドユニット（合成部Ｓ６と異なるハイブリッドユニット）などで構成される。第４合成部は、元信号ＩＳ７の位相を９０度遅らせた信号と元信号ＩＳ８とを足し合わせて電力値を１／２倍することによって第７無線信号を生成する。また、第４合成部は、元信号ＩＳ７と元信号ＩＳ８の位相を９０度遅らせた信号とを足し合わせて電力値を１／２倍することによって、第８無線信号を生成する。第４合成部は、生成した第７無線信号をアンテナＡ７に出力する。また、第４合成部は、生成した第８無線信号をアンテナＡ８に出力する。

そして、制御部６は、４つのアンテナＡ５～Ａ８に第１無線信号～第８無線信号を送信させる。制御部６は、アンテナＡ５に第１無線信号及び第５無線信号を送信させ、アンテナＡ６に第２無線信号及び第６無線信号を送信させる。また、制御部６は、アンテナＡ７に第３無線信号及び第７無線信号を送信させ、アンテナＡ８に第４無線信号及び第８無線信号を送信させる。

例えば、制御部６は、アンテナＡ５が第１無線信号を送信するタイミングと、第５無線信号を送信するタイミングとを切り替えるように制御する。制御部６は、他のアンテナに対しても同様に、異なる無線信号を送信するタイミングを切り替えるように制御する。

推定システム７側では、第５無線信号及び第６無線信号に基づいて推定システム７の位置方向を推定し（第３推定処理）、第７無線信号及び第８無線信号に基づいて推定システム７の位置方向を推定（第４推定処理）する。これにより、推定システム７が第１推定処理及び第２推定処理のみを行った場合と比べて、推定システム７の位置方向の複数の候補のうちから正しい位置方向を選択（特定）しやすくなる。

（受信方法、プログラム）
上述の実施形態（各変形例も含む）は、様々な実施形態の一つに過ぎない。上述の実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計などに応じて種々の変更が可能である。また、推定システム１と同様の機能は、受信方法、プログラム又はプログラムを記録した記録媒体などで具現化されてもよい。

本実施形態に係る推定方法は、第１推定ステップと、第２推定ステップと、選択ステップとを有する。第１推定ステップでは、合成信号ＳＳ１と合成信号ＳＳ２とに基づいて、無線信号の到来方向の複数の候補を推定する。合成信号ＳＳ１は第１仮想直線Ｌ１上に位置するアンテナＡ１で受信される無線信号に基づく入力信号ＩＳ１の位相がθ１遅れた信号と第１仮想直線Ｌ１上に位置するアンテナＡ２で受信される無線信号に基づく入力信号ＩＳ２とが合成された信号である。合成信号ＳＳ２は、入力信号ＩＳ１と入力信号ＩＳ２の位相がθ１遅れた信号とが合成された信号である。第２推定ステップでは、合成信号ＳＳ３と合成信号ＳＳ４とに基づいて、無線信号の到来方向の複数の候補を推定する。合成信号ＳＳ３は、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ４とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ４とが合成された信号である。入力信号ＩＳ３は、第１仮想直線Ｌ１と交差する第２仮想直線Ｌ２上に位置するアンテナＡ３で受信される無線信号に基づく信号である。入力信号ＩＳ４は、第２仮想直線Ｌ２上に位置するアンテナＡ４で受信される無線信号に基づく信号である。合成信号ＳＳ４は、合成信号ＳＳ３とは異なる信号であって、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ４とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ４とが合成された信号である。選択ステップでは、第１推定ステップにおける複数の候補と、第２推定ステップにおける複数の候補とのうちから、無線信号の到来方向を選択する。

また、本実施形態に係る（コンピュータ）プログラムは、上述した第１推定ステップ、第２推定ステップ及び選択ステップを１以上のプロセッサに実行させるためのプログラムである。

推定システム１、受信システム２，制御システム５及び推定方法の実行主体は、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって推定システム１、受信システム２，制御システム５及び推定方法の実行主体としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリにあらかじめ記録されていてもよい。また、プログラムは、電気通信回線を通じて提供されてもよいし、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブなどの記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ）又は大規模集積回路（ＬＳＩ）を含む１又は複数の電子回路で構成される。複数の電子回路は、１つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、１つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散されて設けられていてもよい。

（まとめ）
上記実施形態から明らかなように、本開示は、下記の第１から第１８の態様を含む。以下では、実施形態との対応関係を明示するためだけに、符号を括弧付きで付している。

第１態様に係る推定システム（１）は、第１推定処理及び第２推定処理を行って無線信号の到来方向を推定する推定部（３）を備える。第１推定処理は、第１合成信号と第２合成信号とに基づいて無線信号の到来方向の複数の候補を推定する処理である。第１合成信号は、第１アンテナで受信される無線信号に基づく第１入力信号の位相がθ１遅れた信号と第２アンテナで受信される無線信号に基づく第２入力信号とが合成された信号である。第２合成信号は、第１入力信号と第２入力信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された信号である。第２推定処理は、第３合成信号と第４合成信号とに基づいて無線信号の到来方向の複数の候補を推定する処理である。第３合成信号は、第３アンテナで受信される無線信号に基づく第３入力信号と第４アンテナで受信される無線信号に基づく第４入力信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で第３入力信号と第４入力信号とが合成された信号である。第４合成信号は、第３合成信号とは異なる信号であって、第３入力信号と第４入力信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で第３入力信号と第４入力信号とが合成された信号である。第１アンテナ及び第２アンテナは第１仮想直線（Ｌ１）上に位置し、第３アンテナ及び第４アンテナは第１仮想直線（Ｌ１）と交差する第２仮想直線（Ｌ２）上に位置する。推定部（３）は、第１推定処理と第２推定処理とを行い、第１推定処理における複数の候補と、第２推定処理における複数の候補とのうちから、無線信号の到来方向を選択する。

この態様によれば、推定部（３）は、第１及び第２合成信号に基づく第１推定処理を行い、第３及び第４合成信号に基づく第２推定処理を行う。第１仮想直線（Ｌ１）と第２仮想直線（Ｌ２）とが交差する（角度θ）ため、第１推定処理の基準となる角度と、第２推定処理の基準となる角度が異なる。推定部（３）は、基準となる角度が異なる複数の推定処理にて推定する無線信号の到来方向の複数の候補のうちから無線信号の到来方向を選択する。そのため、一の直線上に複数のアンテナが位置するアレーアンテナのみで受信した無線信号の到来方向を推定していた装置より無線信号の到来方向の推定精度が向上する。

第２態様に係る推定システム（１）では、第１態様において、第３合成信号は、第３入力信号の位相がθ１遅れた信号と第４入力信号とが合成された信号である。また、第４合成信号は、第３入力信号と第４入力信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された信号である。

この態様によれば、推定部（３）は、第３入力信号の位相がθ１遅れた信号と第４入力信号とが合成された第３合成信号と、第３入力信号と第４入力信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された第４合成信号とに基づいて第２推定処理を行うことができる。そのため、推定部（３）による第２推定処理の推定精度が向上する。

第３態様に係る推定システム（１）では、第１態様において、第３合成信号は、第３入力信号の位相がθ１遅れた信号と第４入力信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された信号である。また、第４合成信号は、第３入力信号と第４入力信号の位相がθ２遅れた信号とが合成された信号である。

この態様によれば、推定部（３）による第２推定処理の推定精度が向上する。

第４態様に係る推定システム（１）では、第１態様から第３態様のいずれかにおいて、推定部（３）は、第５合成信号及び第６合成信号に基づいて、無線信号の到来方向の複数の候補を推定する第３推定処理を更に行う。推定部（３）は、第１推定処理における複数の候補と、第２推定処理における複数の候補と、第３推定処理における複数の候補とのうちから、無線信号の到来方向を選択する。第５合成信号は、第５アンテナで受信される無線信号に基づく第５入力信号と第６アンテナで受信される無線信号に基づく第６入力信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で第５入力信号と第６入力信号とが合成された信号である。また、第６合成信号は、第５合成信号とは異なる信号であって、第５入力信号と第６入力信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で第５入力信号と第６入力信号とが合成された信号である。

この態様によれば、推定部（３）は、第１推定処理及び第２推定処理に加えて、第５合成信号及び第６合成信号に基づく第３推定処理を行うことができる。そのため、推定部（３）が第１推定処理及び第２推定処理のみを行う場合と比べて、無線信号の到来方向の推定精度が向上する。

第５態様に係る推定システム（１）では、第４態様において、第５合成信号は、第５入力信号の位相がθ１遅れた信号と第６入力信号とが合成された信号である。また、第６合成信号は、第５入力信号と第６入力信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された信号である。

この態様によれば、推定部（３）は、第５入力信号の位相がθ１遅れた信号と第６入力信号とが合成された第５合成信号と、第５入力信号と第６入力信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された第６合成信号とに基づいて第３推定処理を行う。そのため、推定部（３）による第３推定処理の推定精度が向上する。

第６態様に係る推定システム（１）では、第４態様において、第５合成信号は、第５入力信号の位相がθ１遅れた信号と第６入力信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された信号である。また、第６合成信号は、第５入力信号と第６入力信号の位相がθ２遅れた信号とが合成された信号である。

この態様によれば、第５合成信号は、第５入力信号の位相がθ１遅れた信号と第６入力信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された信号である。また、第６合成信号は、第５入力信号と第６入力信号の位相がθ２遅れた信号とが合成された信号である。推定部（３）は、このような第５合成信号及び第６合成信号に基づいて第３推定処理を行うことができる。そのため、推定部（３）による第３推定処理の推定精度が向上する。

第７態様に係る推定システム（１）では、第１態様から第６態様のいずれかにおいて、推定部（３）は、第１推定処理における複数の候補と、第２推定処理における複数の候補とを用いた多数決処理を行うことで、無線信号の到来方向を推定する。

この態様によれば、推定部（３）は、基準となる角度が異なる複数の推定結果を用いた多数決処理を行う。そのため、推定部（３）は、複数の候補の中から、無線信号の到来方向を選択（特定）することが可能となる。

第８態様に係る推定システム（１）では、第３態様又は第６態様において、θ１は９０度であり、θ２は１８０度である。

この態様によれば、推定部（３）による第１推定処理及び第２推定処理の推定精度が向上する。

第９態様に係る推定システム（１）は、第１態様から第８態様のいずれかにおいて、第１アンテナと、第２アンテナと、第３アンテナと、第４アンテナと、を更に備える。

この態様によれば、この態様によれば、推定システム（１）は、第１仮想直線（Ｌ１）上に位置する第１及び第２アンテナと、第１仮想直線（Ｌ１）と交差する第２仮想直線（Ｌ２）に位置する第３及び第４アンテナで無線信号を受信することができる。

第１０態様に係る推定システム（１）では、第９態様において、第２アンテナと第３アンテナとは同一のアンテナである。

この態様によれば、第２アンテナと第３アンテナとが同一のアンテナであるため、受信システム（２）の大きさを小さくすることができる。

第１１態様に係る推定システム（１）は、第９態様又は第１０態様において、第１合成信号及び第２合成信号を生成する第１合成部と、第３合成信号及び第４合成信号を生成する第２合成部とを更に備える。

この態様によれば、推定システム（１）は、４つの合成信号（ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３，ＳＳ４）を生成することができる。

第１２態様に係る推定システム（１）では、第９態様から第１１態様のいずれかにおいて、第１アンテナと第２アンテナとの第１間隔と、第３アンテナと第４アンテナとの第２間隔が等しい。

この態様によれば、第１アンテナと第２アンテナとの第１間隔と、第３アンテナと第４アンテナとの第２間隔が等しいため、推定部（３）による第１推定処理及び第２推定処理で用いる数式を流用することができる。

第１３態様に係る推定システム（１）では、第９態様から第１２態様のいずれかにおいて、第１アンテナと第２アンテナとの第１間隔、及び、第３アンテナと第４アンテナとの第２間隔は、無線信号の波長をＸ／２倍（Ｘは自然数）した長さである。

この態様によれば、第１アンテナ及び第２アンテナの第１間隔と、第３アンテナ及び第４アンテナの第２間隔とを無線信号の波長の１／２とすることで、推定部（３）による推定処理の推定精度が向上する。

第１４態様に係る推定システム（１）では、第１３態様において、第１間隔及び第２間隔は、無線信号の波長を１／２倍した長さである。

この態様によれば、各アンテナの間隔を無線信号の波長の１／２とすることで、推定部（３）による推定処理の推定精度が向上する。また、Ｘを「１」とすることで、推定システム（１）をコンパクトにすることができる。

第１５態様に係る受信システム（２）は、第１アンテナと、第２アンテナと、第３アンテナと、第４アンテナと、第１合成部と、第２合成部とを備える。第１アンテナ及び第２アンテナは第１仮想直線（Ｌ１）上に位置し、無線信号を受信する。第３アンテナ及び第４アンテナは、第１仮想直線（Ｌ１）と交差する第２仮想直線（Ｌ２）上に位置し、無線信号を受信する。第１合成部は、第１合成信号と第２合成信号とを生成する。第１合成信号は、第１アンテナで受信される無線信号に基づく第１入力信号の位相がθ１遅れた信号と第２アンテナで受信される無線信号に基づく第２入力信号とが合成された信号である。第２合成信号は、第１入力信号と第２入力信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された信号である。第２合成部は、第３合成信号と第４合成信号とを生成する。第３合成信号は、第３アンテナで受信される無線信号に基づく第３入力信号と第４アンテナで受信される無線信号に基づく第４入力信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で第３入力信号と第４入力信号とが合成された信号である。第４合成信号は、第３合成信号とは異なる信号であって、第３入力信号と第４入力信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で第３入力信号と第４入力信号とが合成された信号である。

この態様によれば、受信システム（２）は、第１アンテナ及び第２アンテナと、第３アンテナ及び第４アンテナとで、異なる角度で無線信号を受信することができる。また、受信システム（２）は、第１の角度で受信した無線信号に基づく第１合成信号及び第２合成信号と、第２の角度で受信した無線信号に基づく第３合成信号及び第４合成信号と、を生成することができる。

第１６態様に係る制御システム（５）は、第１アンテナと、第２アンテナと、第３アンテナと、第４アンテナと、制御部とを備える。第１アンテナ及び第２アンテナは、第１仮想直線（Ｌ１）上に位置する。第３アンテナ及び第４アンテナは、第１仮想直線（Ｌ１）と交差する第２仮想直線（Ｌ２）上に位置する。制御部は、第１アンテナに第１元信号の位相がθ１遅れた信号と第２元信号とが合成された第１無線信号を送信させる。制御部は、第２アンテナに、第１元信号と第２元信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された第２無線信号を送信させる。制御部は、第３アンテナに、第３元信号と第４元信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で第３元信号と第４元信号とが合成された第３無線信号を送信させる。制御部は、第４アンテナに、第３無線信号とは異なる信号であって、第３元信号と第４元信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で第３元信号と第４元信号とが合成された第４無線信号を送信させる。

この態様によれば、制御システム（５）は、角度が異なる２組のアレーアンテナで無線信号を送信することができる。

第１７態様に係る推定方法は、第１推定ステップと、第２推定ステップと、選択ステップとを有する。第１推定ステップでは、第１合成信号と第２合成信号とに基づいて、無線信号の到来方向の複数の候補を推定する。第１合成信号は第１仮想直線（Ｌ１）上に位置する第１アンテナで受信される無線信号に基づく第１入力信号の位相がθ１遅れた信号と第１仮想直線（Ｌ１）上に位置する第２アンテナで受信される無線信号に基づく第２入力信号とが合成された信号である。第２合成信号は、第１入力信号と第２入力信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された信号である。第２推定ステップでは、第３合成信号と第４合成信号とに基づいて、無線信号の到来方向の複数の候補を推定する。第３合成信号は、第３入力信号と第４入力信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で第３入力信号と第４入力信号とが合成された信号である。第３入力信号は、第１仮想直線（Ｌ１）と交差する第２仮想直線（Ｌ２）上に位置する第３アンテナで受信される無線信号に基づく信号である。第４入力信号は、第２仮想直線（Ｌ２）上に位置する第４アンテナで受信される無線信号に基づく信号である。第４合成信号は、第３合成信号とは異なる信号であって、第３入力信号と第４入力信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で第３入力信号と第４入力信号とが合成された信号である。選択ステップでは、第１推定ステップにおける複数の候補と、第２推定ステップにおける複数の候補とのうちから、無線信号の到来方向を選択する。

この態様によれば、第１仮想直線（Ｌ１）と第２仮想直線（Ｌ２）とが交差する（角度θ）ため、第１推定ステップの基準となる角度と、第２推定ステップの基準となる角度が異なる。基準となる角度が異なる複数の推定ステップにて推定する無線信号の到来方向の複数の候補のうちから無線信号の到来方向を選択する。そのため、一の直線上に複数のアンテナが位置するアレーアンテナのみで受信した無線信号の到来方向を推定していた方法より無線信号の到来方向の推定精度が向上する。

第１８態様に係るプログラムは、第１７態様の推定方法を、１以上のプロセッサに実行させる。

この態様によれば、第１仮想直線（Ｌ１）と第２仮想直線（Ｌ２）とが交差する（角度θ）ため、第１推定ステップの基準となる角度と、第２推定ステップの基準となる角度が異なる。基準となる角度が異なる複数の推定ステップにて推定する無線信号の到来方向の複数の候補のうちから無線信号の到来方向を選択する。そのため、一の直線上に複数のアンテナが位置するアレーアンテナのみで受信した無線信号の到来方向を推定していたプログラムより無線信号の到来方向の推定精度が向上する。

１ 推定システム
２ 受信システム
３ 推定部
４ 送信器
５ 制御システム
６ 制御部
Ａ１ アンテナ（第１アンテナ、第６アンテナ）
Ａ２ アンテナ（第２アンテナ、第３アンテナ）
Ａ３ アンテナ（第３アンテナ、第４アンテナ、第５アンテナ）
Ａ４ アンテナ（第２アンテナ、第３アンテナ、第４アンテナ）
ｄ１ 間隔（第１間隔）
ｄ２ 間隔（第２間隔）
ｄ３ 間隔（第２間隔）
ｄ４ 間隔（第１間隔）
ＩＳ１ 入力信号（第１入力信号、第５入力信号、第６入力信号）
ＩＳ２ 入力信号（第２入力信号、第３入力信号、第６入力信号）
ＩＳ３ 入力信号（第３入力信号、第４入力信号、第５入力信号）
ＩＳ４ 入力信号（第２入力信号、第３入力信号、第４入力信号）
ＩＳ５ 元信号（第１元信号）
ＩＳ６ 元信号（第２元信号）
ＩＳ７ 元信号（第３元信号）
ＩＳ８ 元信号（第４元信号）
Ｓ１ 合成部（第１合成部、第３合成部）
Ｓ２ 合成部（第２合成部、第４合成部）
Ｓ３ 合成部（第２合成部、第３合成部）
Ｓ４ 合成部（第１合成部）
ＳＳ１ 合成信号（第１合成信号、第５合成信号）
ＳＳ２ 合成信号（第２合成信号、第６合成信号）
ＳＳ３ 合成信号（第３合成信号）
ＳＳ４ 合成信号（第４合成信号）
ＳＳ５ 合成信号（第３合成信号、第５合成信号）
ＳＳ６ 合成信号（第４合成信号、第６合成信号）
ＳＳ７ 合成信号（第１合成信号）
ＳＳ８ 合成信号（第２合成信号）

Claims (18)

1. 第１推定処理及び第２推定処理を行って無線信号の到来方向を推定する推定部を備え、
   前記第１推定処理は、第１アンテナで受信される前記無線信号に基づく第１入力信号の位相がθ１遅れた信号と第２アンテナで受信される前記無線信号に基づく第２入力信号とが合成された第１合成信号と、前記第１入力信号と前記第２入力信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された第２合成信号とに基づいて、前記無線信号の到来方向の複数の候補を推定する処理であり、
   前記第２推定処理は、第３アンテナで受信される前記無線信号に基づく第３入力信号と第４アンテナで受信される前記無線信号に基づく第４入力信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で前記第３入力信号と前記第４入力信号とが合成された第３合成信号、及び、前記第３合成信号とは異なる信号であって、前記第３入力信号と前記第４入力信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で前記第３入力信号と前記第４入力信号とが合成された第４合成信号に基づいて、前記無線信号の到来方向の複数の候補を推定する処理であり、
   前記第１アンテナ及び前記第２アンテナは第１仮想直線上に位置し、前記第３アンテナ及び前記第４アンテナは前記第１仮想直線と交差する第２仮想直線上に位置し、
   前記推定部は、
   前記第１推定処理と、前記第２推定処理とを行い、
   前記第１推定処理における前記複数の候補と、前記第２推定処理における前記複数の候補とのうちから、前記無線信号の到来方向を選択する
   推定システム。
2. 前記第３合成信号は、前記第３入力信号の位相がθ１遅れた信号と前記第４入力信号とが合成された信号であり、
   前記第４合成信号は、前記第３入力信号と前記第４入力信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された信号である、
   請求項１に記載の推定システム。
3. 前記第３合成信号は、前記第３入力信号の位相がθ１遅れた信号と前記第４入力信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された信号であり、
   前記第４合成信号は、前記第３入力信号と前記第４入力信号の位相がθ２遅れた信号とが合成された信号である、
   請求項１に記載の推定システム。
4. 前記推定部は、
   第５アンテナで受信される前記無線信号に基づく第５入力信号と第６アンテナで受信される前記無線信号に基づく第６入力信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で前記第５入力信号と前記第６入力信号とが合成された第５合成信号、及び、前記第５合成信号とは異なる信号であって、前記第５入力信号と前記第６入力信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で前記第５入力信号と前記第６入力信号とが合成された第６合成信号に基づいて、前記無線信号の到来方向の複数の候補を推定する第３推定処理を更に行い、
   前記第１推定処理における前記複数の候補と、前記第２推定処理における前記複数の候補と、前記第３推定処理における前記複数の候補とのうちから、前記無線信号の到来方向を選択する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の推定システム。
5. 前記第５合成信号は、前記第５入力信号の位相がθ１遅れた信号と前記第６入力信号とが合成された信号であり、
   前記第６合成信号は、前記第５入力信号と前記第６入力信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された信号である、
   請求項４に記載の推定システム。
6. 前記第５合成信号は、前記第５入力信号の位相がθ１遅れた信号と前記第６入力信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された信号であり、
   前記第６合成信号は、前記第５入力信号と前記第６入力信号の位相がθ２遅れた信号とが合成された信号である、
   請求項４に記載の推定システム。
7. 前記推定部は、前記第１推定処理における前記複数の候補と、前記第２推定処理における前記複数の候補とを用いた多数決処理を行うことで、前記無線信号の到来方向を推定する、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の推定システム。
8. 前記θ１は９０度であり、前記θ２は１８０度である、
   請求項３又は６に記載の推定システム。
9. 前記第１アンテナと、前記第２アンテナと、前記第３アンテナと、前記第４アンテナと、を更に備える、
   請求項１から８のいずれか１項に記載の推定システム。
10. 前記第２アンテナと前記第３アンテナとは同一のアンテナである、
    請求項９に記載の推定システム。
11. 前記第１合成信号及び前記第２合成信号を生成する第１合成部と、
    前記第３合成信号及び前記第４合成信号を生成する第２合成部と、
    を更に備える、
    請求項９又は１０に記載の推定システム。
12. 前記第１アンテナと前記第２アンテナとの第１間隔と、前記第３アンテナと前記第４アンテナとの第２間隔が等しい、
    請求項９から１１のいずれか１項に記載の推定システム。
13. 前記第１アンテナと前記第２アンテナとの第１間隔、及び、前記第３アンテナと前記第４アンテナとの第２間隔は、前記無線信号の波長をＸ／２倍（Ｘは自然数）した長さである、
    請求項９から１２のいずれか１項に記載の推定システム。
14. 前記第１間隔及び前記第２間隔は、前記無線信号の波長を１／２倍した長さである、
    請求項１３に記載の推定システム。
15. 第１仮想直線上に位置し、無線信号を受信する第１アンテナ及び第２アンテナと、
    前記第１仮想直線と交差する第２仮想直線上に位置し、前記無線信号を受信する第３アンテナ及び第４アンテナと、
    前記第１アンテナで受信される前記無線信号に基づく第１入力信号の位相をθ１遅らせた信号と、前記第２アンテナで受信される前記無線信号に基づく第２入力信号とを合成して第１合成信号を生成し、前記第１入力信号と、前記第２入力信号の位相をθ１遅らせた信号とを合成して第２合成信号を生成する第１合成部と、
    前記第３アンテナで受信される前記無線信号に基づく第３入力信号と前記第４アンテナで受信される前記無線信号に基づく第４入力信号とのうちの少なくとも一方の位相を遅らせた状態で前記第３入力信号と前記第４入力信号とを合成して第３合成信号を生成し、前記第３入力信号と前記第４入力信号とのうちの少なくとも一方の位相を遅らせた状態で前記第３入力信号と前記第４入力信号とを合成して前記第３合成信号とは異なる第４合成信号を生成する第２合成部と、
    を備え、
    前記第１アンテナと前記第２アンテナとの第１間隔、及び、前記第３アンテナと前記第４アンテナとの第２間隔は、前記無線信号の波長をＸ／２倍（Ｘは自然数）した長さである、
    受信システム。
16. 第１仮想直線上に位置する第１アンテナ及び第２アンテナと、前記第１仮想直線と交差する第２仮想直線上に位置する第３アンテナ及び第４アンテナとに、無線信号を送信させる制御部を備え、
    前記制御部は、
    前記第１アンテナに、第１元信号の位相がθ１遅れた信号と第２元信号とが合成された第１無線信号を送信させ、
    前記第２アンテナに、前記第１元信号と前記第２元信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された第２無線信号を送信させ、
    前記第３アンテナに、第３元信号と第４元信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で前記第３元信号と前記第４元信号とが合成された第３無線信号を送信させ、
    前記第４アンテナに、前記第３無線信号とは異なる信号であって、前記第３元信号と前記第４元信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で前記第３元信号と前記第４元信号とが合成された第４無線信号を送信させる、
    制御システム。
17. 第１仮想直線上に位置する第１アンテナで受信される無線信号に基づく第１入力信号の位相がθ１遅れた信号と前記第１仮想直線上に位置する第２アンテナで受信される前記無線信号に基づく第２入力信号とが合成された第１合成信号と、前記第１入力信号と前記第２入力信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された第２合成信号とに基づいて、前記無線信号の到来方向の複数の候補を推定する第１推定ステップと、
    前記第１仮想直線と交差する第２仮想直線上に位置する第３アンテナで受信される前記無線信号に基づく第３入力信号と前記第２仮想直線上に位置する第４アンテナで受信される前記無線信号に基づく第４入力信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で前記第３入力信号と前記第４入力信号とが合成された第３合成信号、及び、前記第３合成信号とは異なる信号であって、前記第３入力信号と前記第４入力信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で前記第３入力信号と前記第４入力信号とが合成された第４合成信号に基づいて、前記無線信号の到来方向の複数の候補を推定する第２推定ステップと、
    前記第１推定ステップにおける前記複数の候補と、前記第２推定ステップにおける前記複数の候補とのうちから、前記無線信号の到来方向を選択する選択ステップと、
    を有する
    推定方法。
18. 請求項１７に記載の推定方法を、１以上のプロセッサに実行させるためのプログラム。

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