JPWO2011093032A1 - アダプティブアレーアンテナ装置及びアンテナ制御方法 - Google Patents

Abstract

アダプティブアレーアンテナ装置（１２０）は、相手装置にコンテンツデータを無線送信する無線送信アンテナ部（１２１）と、相手装置に対するコンテンツデータの送信を指示される前に、予め、相手装置に対してコンテンツデータを無線送信可能な放射指向性を特定するための伝送経路情報を算出する経路情報算出部（１２３）と、経路情報算出部（１２３）で算出された伝送経路情報を記憶する記憶部（１２４）とを備え、無線送信アンテナ部（１２１）は、相手装置に対するコンテンツデータの送信を指示された場合に、記憶部（１２４）に記憶されている伝送経路情報で特定される放射指向性を用いて、相手装置に対するコンテンツデータの送信を開始する。

Description

本発明は、電気的にビーム方向を切替可能である指向性可変なアダプティブアレーアンテナ装置に関するものである。

無線通信装置は、高速化、大容量化が進み、高速な無線伝送が要求されている。それにともない、所望のＣＮＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ ｔｏ ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ ｒａｔｉｏ：搬送波電力対雑音電力比）を満たすことも厳しくなってきている。それに対し、アンテナエレメントと可変位相器とを複数設け、各可変位相器に設定される位相変数を変化させることで、アレーアンテナの放射指向性を高利得且つ、適応的に変化させることが可能なアダプティブアレーアンテナが用いられるようになっている。

図１１に従来のｎ系統のアダプティブアレーアンテナ装置の構成例を示す。図１１において、従来のｎ系統のアダプティブアレーアンテナ装置１０００は、アンテナエレメント１００１_ｋと、切替えスイッチ１００２_ｋと、パワーアンプ１００３_ｋと、低雑音アンプ１００４_ｋと、送信用ミキサ１００５_ｋと、受信用ミキサ１００６_ｋと、送信用局所発振器１００７と、受信用局所発振器１００８と、送信用ドライバアンプ１００９_ｋと、受信用ドライバアンプ１０１０_ｋと、送信用可変位相器１０１１_ｋと、受信用可変位相器１０１２_ｋと、位相制御回路１０１３と、演算処理回路１０１４と、ＢＢ／ＩＦ回路１０１５とで構成されている。ただし、ｋは１からｎまでの整数である。

まず、無線で送信する送信データがＢＢ（Ｂａｓｅｂａｎｄ：ベースバンド）、ＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：中間周波数）を扱うＢＢ／ＩＦ回路１０１５に入力される。ＢＢ／ＩＦ回路１０１５は、入力された送信データに変調処理、及び波形整形処理を施す。ＢＢ／ＩＦ回路１０１５から出力された送信データは、送信用可変位相器１０１１_ｋ、送信用ドライバアンプ１００９_ｋ、及び送信用ミキサ１００５_ｋを介し、無線周波数に変換される。無線周波数に変換された送信データは、パワーアンプ１００３_ｋで増幅され、切替えスイッチ１００２_ｋを介して複数のアンテナエレメント１００１_ｋで構成されるアレーアンテナにより電波として放射される。

一方、アレーアンテナで受信した無線信号は、切替えスイッチ１００２_ｋを介して、低雑音アンプ１００４_ｋで増幅され、受信用ミキサ１００６_ｋで中間周波数に変換され、受信用ドライバアンプ１０１０_ｋ、及び受信用可変位相器１０１２_ｋを介し、ＢＢ／ＩＦ回路１０１５で信号処理、および復調処理が施された後、受信データとして出力される。

このように、ｎ系統の無線回路内において、送信用可変位相器１０１１_ｋの位相変数を各々変化させることにより、ｎ系統の回路に位相差を生じさせ、アレーアンテナの放射指向性を変化させることができる。

従来のアダプティブアレーアンテナ装置１０００は、通信相手との通信性能をあげるため、無線送信に適した放射指向性を得るように、演算処理回路１０１４、及び位相制御回路１０１３により可変位相器１０１１_ｋに設定される位相変数を決定する。また、その位相変数を効率良く決定するために、最急降下法などの最適化手法が用いられる。最適なビーム形成には、位相変数の最適化計算を何度も行わなければならないため、計算処理に時間を要する。そのため、送信（受信）で用いられた位相変数をそのまま、受信（送信）に用いることで、計算時間を削減する手段などが用いられている。

また、特許文献１においては、送信信号の情報に基づいて、通信相手から送信された電波の到来角情報を抽出し、抽出した到来角に基づいて各アンテナエレメントに対応した擬似的受信信号を生成し、これらの擬似的受信信号を用いて任意適応アルゴリズムにより、各アンテナエレメントに適用する受信信号の位相を制御する技術が開示されている。

また、特許文献２においては、各アンテナエレメントで受信された受信信号に基づいて、電波環境を判断し、判断した電波環境に基づいて、受信信号に対する信号処理を実行する技術が開示されている。

特開平１０−１４５１３０号公報 特開２００１−９４４８８号公報

しかしながら、従来のアダプティブアレーアンテナ装置の中には、データの送信を指示されてから、位相変数の最適化計算を開始するものがある。この場合、データの送信を指示されてから実際にデータの送信を開始するまでの間に大きなタイムラグが発生するという課題がある。

そこで、本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、アンテナの放射指向性を決定する処理に起因する通信の遅れを抑制したアダプティブアレーアンテナ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、以下のような特徴を有する。

本発明の一形態に係るアダプティブアレーアンテナ装置は、相手装置に対してコンテンツデータを無線送信する。具体的には、前記相手装置にコンテンツデータを無線送信する無線送信アンテナ部と、前記相手装置に対するコンテンツデータの送信を指示される前に、予め、前記相手装置に対してコンテンツデータを無線送信可能な放射指向性を特定するための伝送経路情報を算出する経路情報算出部と、前記経路情報算出部で算出された伝送経路情報を記憶する記憶部とを備える。そして、前記無線送信アンテナ部は、前記相手装置に対するコンテンツデータの送信を指示された場合に、前記記憶部に記憶されている伝送経路情報で特定される放射指向性を用いて、前記相手装置に対するコンテンツデータの送信を開始する。

上記構成によれば、コンテンツデータの送信を開始する際に、無線送信アンテナ部から放射される電波の放射指向性を瞬時に決定することができる。その結果、コンテンツデータの送信指示から実際に送信が開始されるまでのタイムラグを少なくできる。

また、前記経路情報算出部は、予め複数の伝送経路情報を算出して、前記記憶部に記憶させてもよい。そして、前記無線送信アンテナ部は、前記記憶部に記憶されている複数の伝送経路情報のうちの１つを選択し、選択された伝送経路情報で特定される放射指向性を用いて、前記相手装置に対するコンテンツデータを送信してもよい。これにより、現在の電波伝搬環境に最も適した放射指向性を選択することができる。その結果、通信品質がさらに向上する。

また、前記経路情報算出部は、前記相手装置に至る伝送経路が実質的に異なる複数の伝送経路情報を算出し、前記記憶部に記憶させてもよい。これにより、電波伝搬環境の変化に合わせて、伝送経路の異なる伝送経路情報を選択することができるので、無線通信の中断を最小限にすることができる。

但し、上記のように、電波伝搬環境の変化に応じて伝送経路情報を切替えたとしても、切り替えの前後で伝送経路が僅かに異なる（つまり、伝送経路が実質的に同じ）だけでは、通信品質を向上させる効果を得ることはできない。そこで、記憶部に記憶させる複数の伝送経路情報は、相手装置に至る伝送経路が実質的に異なるように算出されるのが望ましい。例えば、メインビームの方向の差が少なくともビーム幅よりも大きくなる程度に異なっているのが望ましい。 さらに、該アダプティブアレーアンテナ装置は、前記相手装置でのコンテンツデータの受信状態を示す制御データを受信する無線受信アンテナ部を備えてもよい。そして、前記無線送信アンテナ部は、前記無線受信アンテナ部で受信された制御データに示される受信状態が予め定められた閾値を下回った場合に、前記記憶部に記憶されている複数の伝送経路情報のうちの他の１つを選択し、選択された他の伝送経路情報で特定される放射指向性を用いて、前記相手装置に対するコンテンツデータの送信を再開してもよい。

データ送信中に周囲の電波伝搬環境が変化した時、最適化計算により求められた位相変数は、必ずしも通信に適した状態ではなくなり、再度、相手装置との通信に適した伝送経路を探索しなければならないという他の課題がある。特にミリ波帯を使ったような無線通信では、人の動きによる遮蔽などで、通信がいきなり遮断されることもある。通信が遮断される度に、再度、最適化計算により位相変数を計算していては、通信速度が劣化するとともに、使用するアプリケーションによっては所望の通信速度を確保できなくなる。

そこで、上記構成のように、予め複数の伝送経路情報を記憶部に記憶させておき、電波伝搬環境の変化に応じて適切な伝送経路情報を選択できるので、無線通信の中断を最小限にすることができる。

また、受信信号から相手の方向を検知するには多数の受信アンテナ及び無線回路が必要となる。さらに、送受信に同じアンテナを用いるには送受信の切替えスイッチが必要となり、ミリ波等の超高周波帯では、信号アイソレーションの劣化、及び信号損失が大きくなる。そこで、上記構成のように、無線送信アンテナ部と無線受信アンテナ部とを独立して設けることによって、切替えスイッチを省略することができる。

また、前記経路情報算出部は、前記記憶部に記憶されているどの伝送経路情報を選択しても受信状態が前記閾値以上とならない場合、前記記憶部に記憶されている複数の伝送経路情報のいずれとも異なる新たな伝送経路情報を算出してもよい。そして、前記無線送信アンテナ部は、前記経路情報算出部で算出された新たな伝送経路情報で特定される放射指向性を用いて、前記相手装置に対するコンテンツデータの送信を再開してもよい。これにより、例えば、設置場所が変わった場合等でも無線通信を行うことができる。

さらに、前記記憶部は、前記複数の伝送経路情報それぞれの優先順位を記憶してもよい。そして、前記無線送信アンテナ部は、優先順位の高い伝送経路情報から順に選択してもよい。これにより、さらに通信品質が向上する。

また、前記無線送信アンテナ部は、複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子各々から放射される電波の位相を制御する複数の可変位相器とを含んでもよい。そして、前記経路情報算出部は、前記複数の可変位相器各々に設定される位相変数を、伝送経路情報として算出してもよい。但し、伝送経路情報は位相変数に限定されず、アンテナの放射指向性を制御可能なあらゆる情報を用いることができる。

一例として、前記経路情報算出部は、前記複数の可変位相器各々に任意に決定された位相変数を設定した状態で前記相手装置にテストデータを送信し、当該テストデータに対する応答データに示される通信性能をパラメータとする所定の最適化計算手法によって、前記複数の可変位相器それぞれの位相変数を算出し、算出した位相変数を前記記憶部に記憶させてもよい。

他の例として、前記経路情報算出部は、前記複数の可変位相器各々に任意に決定された位相変数を設定した状態で前記相手装置にテストデータを送信し、当該テストデータに対する応答データに示される通信性能が所定の閾値を上回る場合に、任意に決定された位相変数を前記記憶部に記憶させてもよい。

また、前記無線送信アンテナ部は、第１の無線通信路を介してテストデータを前記相手装置に無線送信し、前記第１の無線通信路より帯域が広く、且つ高い受信感度を必要とする第２の無線通信路を介してコンテンツデータを前記相手装置に無線送信してもよい。

本発明の他の形態に係るアダプティブアレーアンテナ装置は、相手装置からコンテンツデータを無線受信する。具体的には、前記相手装置からコンテンツデータを無線受信する無線受信アンテナ部と、前記相手装置から送信されるコンテンツデータの受信を指示される前に、予め、前記相手装置からコンテンツデータを無線受信可能な放射指向性を特定するための伝送経路情報を算出する経路情報算出部と、前記経路情報算出部で算出された伝送経路情報を記憶する記憶部とを備える。そして、前記無線受信アンテナ部は、前記相手装置から送信されるコンテンツデータの受信を指示された場合に、前記記憶部に記憶されている伝送経路情報で特定される放射指向性を用いて、前記相手装置から送信されるコンテンツデータの受信を開始する。

上記構成によれば、コンテンツデータの受信を開始する際に、無線受信アンテナ部で受信される電波の放射指向性を瞬時に決定することができる。その結果、コンテンツデータの受信指示から実際に受信されるまでのタイムラグを少なくできる。

本発明の一形態に係るアンテナ制御方法は、相手装置に対してコンテンツデータを無線送信するアダプティブアレーアンテナ装置のアンテナを制御する方法である。前記アダプティブアレーアンテナ装置は、前記相手装置にコンテンツデータを無線送信する無線送信アンテナ部と、記憶部とを備える。そして、該アンテナ制御方法は、前記相手装置に対するコンテンツデータの送信を指示される前に、予め、前記相手装置に対してコンテンツデータを無線送信可能な放射指向性を特定するための伝送経路情報を算出し、前記記憶部に記憶させる経路情報算出ステップと、前記相手装置に対するコンテンツデータの送信を指示された場合に、前記記憶部に記憶されている伝送経路情報で特定される放射指向性を用いて、前記無線送信アンテナ部に前記相手装置に対するコンテンツデータの送信を開始させる送信ステップとを含む。

本発明の他の形態に係るアンテナ制御方法は、相手装置からコンテンツデータを無線受信するアダプティブアレーアンテナ装置のアンテナを制御する方法である。前記アダプティブアレーアンテナ装置は、前記相手装置からコンテンツデータを無線受信する無線受信アンテナ部と、記憶部とを備える。そして、該アンテナ制御方法は、前記相手装置から送信されるコンテンツデータの受信を指示される前に、予め、前記相手装置からコンテンツデータを無線受信可能な放射指向性を特定するための伝送経路情報を算出し、前記記憶部に記憶させる経路情報算出ステップと、前記相手装置から送信されるコンテンツデータの受信を指示された場合に、前記記憶部に記憶されている伝送経路情報で特定される放射指向性を用いて、前記無線受信アンテナ部に前記相手装置から送信されるコンテンツデータの受信を開始させる受信ステップとを含む。

なお、本発明は、アダプティブアレーアンテナ装置及びアンテナ制御方法として実現できるだけでなく、アンテナ制御方法に含まれるステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現することもできるし、アダプティブアレーアンテナ装置の機能の一部を実現する半導体集積回路（ＬＳＩ）として実現できる。そして、プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体、及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができる。

本発明によれば、アンテナの放射指向性を決定する処理に起因する通信の遅れを抑制することができる。

図１は、本発明の一形態に係る無線通信システムの概略構成を示す図である。 図２は、本発明の実施の形態１に係るアダプティブアレーアンテナ装置（送信側）の詳細な構成を示すブロック図である。 図３は、本発明の実施の形態１に係るアダプティブアレーアンテナ装置（受信側）の詳細な構成を示すブロック図である。 図４は、本発明の実施の形態１に係るアダプティブアレーアンテナ装置の動作を示すフローチャートである。 図５は、本発明の実施の形態１に係るアダプティブアレーアンテナ装置（送信側）の非データ伝送状態における動作を示すフローチャートである。 図６は、本発明の実施の形態１に係るアダプティブアレーアンテナ装置（受信側）の非データ伝送状態における動作を示すフローチャートである。 図７は、本発明の実施の形態１に係るアダプティブアレーアンテナ装置（送信側）のデータ伝送状態における動作を示すフローチャートである。 図８は、本発明の実施の形態２におけるアダプティブアレーアンテナ装置（送信側）の非データ伝送状態における動作を示すフローチャートである。 図９は、本発明の実施の形態２に係るアダプティブアレーアンテナ装置（送信側）のデータ伝送状態における動作を示すフローチャートである。 図１０は、本発明の実施の形態３に係るアダプティブアレーアンテナ装置（送信側）のデータ伝送状態における動作を示すフローチャートである。 図１１は、従来のアダプティブアレーアンテナ装置の構成例を示すブロック図である。

図１は、本発明の一形態に係る無線通信システムの概略構成を示す図である。まず、図１を参照して、本発明の一形態に係る無線通信システムの概要を説明する。

無線通信システムは、図１に示されるように、互いに無線接続されている送信側無線通信装置１００と、受信側無線通信装置２００とで構成されている。送信側無線通信装置１００と、受信側無線通信装置２００とは、第１の無線通信路３００と、第２の無線通信路３１０を用いて無線通信を行うことができる。

ここで、第１の無線通信路３００は、主に制御データの送受信を行うための通信路であって、双方向通信可能な通信路である。第１の無線通信路３００は、第２の無線通信路３１０と比較して使用する帯域が狭い（例えば、数ＭＨｚ）ので、サイズの大きいデータの送受信には向かない。その反面、指向性の低い電波を用いて通信を行うので、受信感度の低い環境下でも通信を行うことができる。なお、制御データとは、例えば、コンテンツデータを受信したことを相手に通知する受信確認データ（典型的には、ＡＣＫ）、伝送経路探索処理に用いられるテストデータ等である。

一方、第２の無線通信路３１０は、主にコンテンツデータを送信するための通信路であって、一方向通信（図１の例では、送信側無線通信装置１００から受信側無線通信装置２００に向かう方向）のみが可能な通信路である。第２の無線通信路３１０は、第１の無線通信路３００と比較して使用する帯域が広い（例えば、数ＧＨｚ）ので、サイズの大きいデータ（例えば、非圧縮の映像データ）の送信に好適である。その反面、指向性の高い電波を用いて通信を行うので、受信感度の低い環境下では通信を行うことができない。すなわち、電波伝搬環境の変化に合わせて、送信電波の放射指向性を切替ながら無線通信を行う必要がある。なお、コンテンツデータとは、例えば、ストリーム配信される非圧縮の映像データ等である。

送信側無線通信装置１００は、図１に示されるように、コンテンツ再生部１１０と、アダプティブアレーアンテナ装置１２０とで構成され、受信側無線通信装置２００にコンテンツデータを無線送信する装置である。また、アダプティブアレーアンテナ装置１２０は、無線送信アンテナ部１２１と、無線受信アンテナ部１２２と、経路情報算出部１２３と、記憶部１２４とを備える。

コンテンツ再生部１１０は、コンテンツを再生してコンテンツデータを出力する。再生されるコンテンツは、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）等の記録媒体に記録されていてもよいし、放送波等から取得してもよい。

無線送信アンテナ部１２１は、第１の無線通信路３００を通じて受信側無線通信装置（相手装置）２００に制御データを送信すると共に、第２の無線通信路３１０を通じて受信側無線通信装置２００にコンテンツデータを無線送信する。無線受信アンテナ部１２２は、第１の無線通信路３００を通じて、受信側無線通信装置２００から制御データを無線受信する。

経路情報算出部１２３は、無線送信アンテナ部１２１から放射される電波の放射指向性を特定するための伝送経路情報を算出する。伝送経路情報を算出する処理は、図５を参照して詳しく説明する。

ここで、伝送経路情報の具体例は特に限定されないが、例えば、無線送信アンテナ部１２１が複数のアンテナ素子と、複数のアンテナ素子各々から放射される電波の位相を制御する複数の可変位相器とで構成されている場合において、伝送経路情報は、複数の可変位相器各々に設定される位相変数を含んでもよい。

記憶部１２４は、経路情報算出部１２３で算出された伝送経路情報を記憶する。記憶部１２４の具体的な構成は特に限定されないが、例えば、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ＤＲＡＭ）、フラッシュメモリ、又は強誘電体メモリ等のデータを記録可能な手段であればどのようなものを利用しても構わない。

受信側無線通信装置２００は、図１に示されるように、コンテンツ出力部２１０と、アダプティブアレーアンテナ装置２２０とで構成され、送信側無線通信装置１００から無線送信されたコンテンツデータを無線受信する装置である。また、アダプティブアレーアンテナ装置２２０は、無線送信アンテナ部２２１と、無線受信アンテナ部２２２と、経路情報算出部２２３と、記憶部２２４とを備える。

コンテンツ出力部２１０は、送信側無線通信装置１００から取得したコンテンツデータを出力するものであって、典型的には、映像データを表示する表示部である。表示部の具体的な構成は特に限定されないが、例えば、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等を採用することができる。

無線送信アンテナ部２２１は、第１の無線通信路３００を通じて送信側無線通信装置１００に制御データを送信する。無線受信アンテナ部２２２は、第１の無線通信路３００を通じて送信側無線通信装置１００から制御データを受信すると共に、第２の無線通信路３１０を通じて送信側無線通信装置１００からコンテンツデータを受信する。

経路情報算出部２２３は、無線受信アンテナ部２２２で受信される電波の放射指向性を特定するための伝送経路情報を算出する。伝送経路情報を算出する処理は、図６を参照して詳しく説明する。

ここで、伝送経路情報の具体例は特に限定されないが、例えば、無線受信アンテナ部２２２が複数のアンテナ素子と、複数のアンテナ素子各々で受信される電波の位相を制御する複数の可変位相器とで構成されている場合において、伝送経路情報は、複数の可変位相器各々に設定される位相変数を含んでもよい。

記憶部２２４は、経路情報算出部２２３で算出された伝送経路情報を記憶する。具体的には、記憶部１２４と同一であってもよい。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１について、図２〜図７を用いて説明する。

図２は、本発明の実施の形態１における送信側無線通信装置１００に搭載されるアダプティブアレーアンテナ装置１２０の一構成例を示すブロック図である。

図２において、アダプティブアレーアンテナ装置１２０は、送信用アンテナエレメント１_１〜１_ｎと、無線送信回路７と、受信用アンテナエレメント８と、受信用局所発振器１３と、無線受信回路１４と、位相制御回路１５と、演算処理回路１６と、ＢＢ／ＩＦ回路１７と、メモリ１８とで構成されている。また、無線送信回路７は、送信用パワーアンプ２_１〜２_ｎと、送信用ミキサ３_１〜３_ｎと、送信用ドライバアンプ４_１〜４_ｎと、送信用可変位相器５_１〜５_ｎと、送信用局所発振器６とで構成されている。また、無線受信回路１４は、低雑音アンプ９と、受信用ミキサ１０と、受信用ドライバアンプ１１と、受信用可変位相器１２とで構成されている。

上記構成のアダプティブアレーアンテナ装置１２０において、例えば、図２の送信用アンテナエレメント１_１〜１_ｎ及び無線送信回路７は図１の無線送信アンテナ部１２１に、図２の受信用アンテナエレメント８及び無線受信回路１４は図１の無線受信アンテナ部１２２に、図２の位相制御回路１５、演算処理回路１６、及びＢＢ／ＩＦ回路１７は図１の経路情報算出部１２３に、メモリ１８は図１の記憶部１２４に対応する。

なお、本実施の形態のアダプティブアレーアンテナ装置１２０は、図２に示すように、送信用アンテナがｎ系統、受信用アンテナが１系統で構成されているが、系統数はこれに限定されない。

図３は、本発明の実施の形態１における受信側無線通信装置２００に搭載されるアダプティブアレーアンテナ装置２２０の一構成例を示すブロック図である。

図３において、アダプティブアレーアンテナ装置２２０は、送信用アンテナエレメント１と、無線送信回路７と、受信用アンテナエレメント８_１〜８_ｎと、受信用局所発振器１３と、無線受信回路１４と、位相制御回路１５と、演算処理回路１６と、ＢＢ／ＩＦ回路１７と、メモリ１８とで構成されている。また、無線送信回路７は、送信用パワーアンプ２と、送信用ミキサ３と、送信用ドライバアンプ４と、送信用可変位相器５と、送信用局所発振器６とで構成されている。また、無線受信回路１４は、低雑音アンプ９_１〜９_ｎと、受信用ミキサ１０_１〜１０_ｎと、受信用ドライバアンプ１１_１〜１１_ｎと、受信用可変位相器１２_１〜１２_ｎとで構成されている。

上記構成のアダプティブアレーアンテナ装置２２０において、例えば、図３の送信用アンテナエレメント１及び無線送信回路７は図１の無線送信アンテナ部２２１に、図３の受信用アンテナエレメント８_１〜８_ｎ及び無線受信回路１４は図１の無線受信アンテナ部２２２に、図３の位相制御回路１５、演算処理回路１６、及びＢＢ／ＩＦ回路１７は図１の経路情報算出部２２３に、メモリ１８は図１の記憶部２２４に対応する。

なお、本実施の形態のアダプティブアレーアンテナ装置２２０は、図３に示すように、送信用アンテナが１系統、受信用アンテナがｎ系統で構成されているが、系統数はこれに限定されない。

図４は、本発明の実施の形態１におけるアダプティブアレーアンテナ装置１２０の動作を示すフローチャートである。図４を用いて、本実施の形態のアダプティブアレーアンテナ装置１２０の動作について説明する。なお、受信側のアダプティブアレーアンテナ装置２２０の動作も共通するので、ここでは、送信側のアダプティブアレーアンテナ装置１２０の動作を中心に説明する。

ステップＳ１０１において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、アダプティブアレーアンテナ装置１２０が非データ伝送状態であるかどうかを判断し、非データ伝送状態であると判断した場合は、ステップＳ１０２に進む。また、ステップＳ１０１において、データ伝送状態でないと判断した場合は、ステップＳ１０３に進む。ここで、「非データ伝送状態」とは、例えば、接続されている通信相手装置の電源が入った等により、コンテンツデータの無線伝送が可能になった場合を指すが、これに限定されない。

より具体的には、送信側のアダプティブアレーアンテナ装置１２０における「非データ伝送状態」とは、例えば、相手装置（アダプティブアレーアンテナ装置２２０）に対するコンテンツデータの送信を指示される前の状態を指す。また、「コンテンツデータの送信指示」には、例えば、相手装置の起動（電源ＯＮ）を検出したこと、コンテンツの再生開始を指示するボタンをユーザが押下したこと、コンテンツデータの送信を要求する制御データを相手装置から受信したこと等が該当する。

一方、受信側のアダプティブアレーアンテナ装置２２０における「非データ伝送状態」とは、例えば、相手装置（アダプティブアレーアンテナ装置１２０）から送信されるコンテンツデータの受信を指示される前の状態を指す。また、「コンテンツデータの受信指示」には、例えば、相手装置の起動（電源ＯＮ）を検出したこと、コンテンツデータの送信開始を通知する制御データを相手装置から受信したこと等が該当する。

ステップＳ１０２において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、伝送経路探索処理を行い、ステップＳ１０１に戻る。伝送経路探索処理は、図５及び図６を参照して詳しく説明する。

このように、アダプティブアレーアンテナ装置１２０は、相手装置に対するコンテンツデータの送信を指示される前（非データ伝送状態）に、予め、相手装置に対してコンテンツデータを無線送信可能な放射指向性を特定するための伝送経路情報を算出する。同様に、アダプティブアレーアンテナ装置２２０は、相手装置から送信されるコンテンツデータの受信を指示される前（非データ伝送状態）に、予め、相手装置からコンテンツデータを無線受信可能な放射指向性を特定するための伝送経路情報を算出する。

ステップＳ１０３において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、演算処理回路１６、位相制御回路１５を介して、送信用可変位相器５_１〜５_ｎに位相変数を設定し、ステップＳ１０４に進む。

このように、アダプティブアレーアンテナ装置１２０は、相手装置に対するコンテンツデータの送信を指示された場合（データ伝送状態）に、メモリ１８記憶部に記憶されている伝送経路情報で特定される放射指向性を用いて、相手装置に対するコンテンツデータの送信を開始する。同様に、アダプティブアレーアンテナ装置２２０は、相手装置から送信されるコンテンツデータの受信を指示された場合（データ伝送状態）に、メモリ１８に記憶されている伝送経路情報で特定される放射指向性を用いて、相手装置から送信されるコンテンツデータの受信を開始する。

ステップＳ１０４では、コンテンツデータの無線送信処理が行われる。ＢＢ／ＩＦ回路１７は、入力された送信データに変調処理、波形整形処理を施し、ｎ系統の送信データとして無線送信回路７に出力する。無線送信回路７は、ＢＢ／ＩＦ回路１７から入力されたｎ系統の送信データ各々を高周波に変換し、ｎ系統の送信用アンテナエレメント１_１〜１_ｎから無線電波として送信する。

具体的には、ＢＢ／ＩＦ回路１７から無線送信回路７に入力されたｎ系統の送信データ各々は、送信用可変位相器５_１〜５_ｎ、送信用ドライバアンプ４_１〜４_ｎ、送信用ミキサ３_１〜３_ｎを介し、無線周波数に変換される。送信用ミキサ３_１〜３_ｎより出力された各送信データは、送信用パワーアンプ２_１〜２_ｎで増幅され、送信用アンテナエレメント１_１〜１_ｎで構成されるアレーアンテナにより無線電波として放射される。コンテンツデータの無線送信処理が終了すると、ステップＳ１０１に戻る。

次に、非データ伝送状態における動作（ステップＳ１０２）について、図５及び図６を参照して、詳細に説明する。

図５は、本実施の形態における非データ伝送状態におけるアダプティブアレーアンテナ装置１２０の動作を説明するフローチャートである。

ステップＳ２０１において、演算処理回路１６は、ＢＢ／ＩＦ回路１７の制御に従って、送信用可変位相器５_１〜５_ｎに対するランダムな初期位相変数をメモリ１８より読み出して、位相制御回路１５に与える。位相制御回路１５は、送信用可変位相器５_１〜５_ｎに、演算処理回路１６より取得した初期位相変数を設定し、ステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、無線送信回路７にｎ系統のテストデータを送信する。ｎ系統のテストデータは、無線送信回路７を介して、送信用アンテナエレメント１_１〜１_ｎからｎ系統の無線信号として放射される。無線送信回路７の内部の動作は後述する。ステップＳ２０４に進む。

なお、このテストデータは、第１の無線通信路３００を通じて送信される。しかしながら、送信用アンテナエレメント１_１〜１_ｎから放射される無線電波は、第２の無線通信路３１０を通じて送信される場合と同じように、送信用可変位相器５_１〜５_ｎ各々に設定された初期位相変数に応じてビームフォーミングされる。

ステップＳ２０４において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、ステップＳ２０２におけるテストデータを受けた相手装置からの応答信号であるＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）信号を、受信用アンテナエレメント８を介して無線受信回路１４で受信したかどうか判断する。このＡＣＫ信号には、相手装置の受信状況から得られる通信性能情報が含まれている。ここで、通信性能情報としては、例えば、ＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）やＰＥＲ（Ｐａｃｋｅｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）等がある。

ＢＢ／ＩＦ回路１７は、無線受信回路１４よりＡＣＫ信号が出力された場合、ＡＣＫ信号を受信したと判断し、ステップＳ２０５に進む。一方、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、無線受信回路１４よりＡＣＫ信号が出力されない場合、ＡＣＫ信号を受信していないと判断し、ステップＳ２０１に戻る。

ステップＳ２０５において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、取得したＡＣＫ信号に含まれる通信性能情報を取得する。ＢＢ／ＩＦ回路１７は、取得した通信性能情報より、現在の位相変数による通信性能を確認し、確認結果を演算処理回路１６に出力し、ステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０６において、演算処理回路１６は、ｎ個の初期位相変数をパラメータとし、取得した通信性能情報を用いた最適化計算を行うことによって、コンテンツデータの無線通信に適したｎ個の位相変数を決定し、ステップＳ２０７に進む。ここで、ｎ個の位相変数は、送信用可変位相器５_１〜５_ｎそれぞれに対応する値である。また、最適化計算方法は、本発明の主題ではないので、どんな方法でも構わない。例えば、最急降下法や平均二乗誤差最小化法などがある。

ステップＳ２０７において、前述の最適化手法のループを経て、最適化手法の初期設定条件を満たしたかどうかを判定する。初期条件を満たした場合は、ステップＳ２０８へと進む。満たしていない場合は、ステップＳ２０２に戻る。なお、初期条件とは、例えば、最適化計算の結果が、予め定められた閾値を上回った場合等を指す。

ステップＳ２０８において、演算処理回路１６は、ステップＳ２０６において決定したｎ個の位相変数を、１つの伝送経路を示す伝送経路情報としてメモリ１８に格納する。

図６は、本実施の形態における非データ伝送状態におけるアダプティブアレーアンテナ装置２２０の動作を説明するフローチャートである。なお、図５との共通点の詳しい説明は省略し、相違点を中心に説明する。

ステップＳ３０１において、演算処理回路１６は、位相制御回路１５を介して、ランダムな初期位相変数を受信用可変位相器１２_１〜１２_ｎに設定し、ステップＳ３０２に進む。ステップＳ３０２において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、相手装置から送信されたテストデータを無線受信回路１４で受信する。ステップＳ３０３において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、受信したテストデータに基づいて、通信性能情報を算出する。

ステップＳ３０４〜ステップＳ３０７の各処理は、図５のステップＳ２０４〜ステップＳ２０７の処理と共通するので、説明は省略する。なお、アダプティブアレーアンテナ装置２２０は、ステップＳ３０６で初期条件を満たしていない場合、テスト信号の再送信を要求する情報を含めたＡＣＫ信号を相手装置に送信する。

上記のように、アダプティブアレーアンテナ装置１２０、２２０は、それぞれ無線通信に適した位相変数を算出する。但し、上記の処理を送信側と受信側とが同時に実行すると、適切な位相変数を算出することができない。そこで、送信側のアダプティブアレーアンテナ装置１２０が図５の処理を実行している間は、受信側のアダプティブアレーアンテナ装置２２０は位相変数の変更を行わないようにする。同様に、受信側のアダプティブアレーアンテナ装置２２０が図６の処理を実行している間は、送信側のアダプティブアレーアンテナ装置１２０は位相変数の変更を行わないようにする。

次に、図４のステップＳ１０３の位相制御について、図７を用いて説明する。なお、これ以降の各処理は、送信側のアダプティブアレーアンテナ装置１２０が無線送信回路７に対して行うか、受信側のアダプティブアレーアンテナ装置２２０が無線受信回路１４に対して行うかが異なるだけで、処理内容は実質的に同一であるので、アダプティブアレーアンテナ装置１２０の動作を中心に説明する。

図７は、データ伝送状態におけるアダプティブアレーアンテナ装置１２０の動作を説明するフローチャートである。図７の処理は、例えば、コンテンツデータの送信を指示されたタイミングで実行される。

ステップＳ４０１において、演算処理回路１６は、ＢＢ／ＩＦ回路１７の制御に従って、メモリ１８に格納されている伝送経路情報を読み出し、伝送経路情報に含まれるｎ個の位相変数を位相制御回路１５へ出力し、ステップＳ４０２に進む。

ステップＳ４０２において、位相制御回路１５は、演算処理回路１６から取得したｎ個の位相変数を、送信用可変位相器５_１〜５_ｎそれぞれに設定する。これにより、アレーアンテナは、非データ伝送状態で決められた無線送信に適した位相状態、すなわち、コンテンツデータの無線送信に適した放射指向性の無線電波を送出することができる状態となる。

受信に関しては、受信用アンテナエレメント８で受信した受信電波は、低雑音アンプ９で増幅され、受信用ミキサ１０で中間周波数に変換され、受信用ドライバアンプ１１、受信用可変位相器１２を介してＢＢ／ＩＦ回路１７に出力される。ＢＢ／ＩＦ回路１７では、無線受信回路１４より出力されたデータに信号処理、復調処理を施した後、受信データとして出力する。

本実施の形態では、非データ伝送状態で最適化計算を行って伝送経路情報をメモリ１８に記憶していることにより、データ伝送状態になってから最適化計算をする必要が無い。そのため、送信側のアダプティブアレーアンテナ装置１２０は、コンテンツデータの無線送信に適した放射指向性を、瞬時に送信用アンテナエレメント１_１〜１_ｎに設定することが可能となる。また、送信側のアダプティブアレーアンテナ装置１２０は、ＡＣＫ信号が得られれば良いので、多数の系統の無線受信回路１４を必要としない。そこで、無線送信回路７と無線受信回路１４とを別系統とすることにより、送受信の切替えスイッチを送信用アンテナエレメント１_１〜１_ｎの直下に設ける必要がない。

このように、本実施の形態においては、コンテンツデータを送信する際に送信用可変位相器５_１〜５_ｎに設定する位相変数を、非データ伝送状態で算出しておくことにより、コンテンツデータの無線送信に適した位相変数、すなわち、伝送経路を瞬時に決定することが可能となる。

同様に、受信側のアダプティブアレーアンテナ装置２２０は、コンテンツデータの無線受信に適した放射指向性を、瞬時に受信用アンテナエレメント８_１〜８_ｎに設定することが可能となる。また、受信側のアダプティブアレーアンテナ装置２２０は、ＡＣＫ信号を送信できれば良いので、多数の系統の無線送信回路７を必要としない。そこで、無線送信回路７と無線受信回路１４とを別系統とすることにより、送受信の切替えスイッチを受信用アンテナエレメント８_１〜８_ｎの直下に設ける必要がない。

このように、本実施の形態においては、コンテンツデータを受信する際に受信用可変位相器１２_１〜１２_ｎに設定する位相変数を、非データ伝送状態で算出しておくことにより、コンテンツデータの無線受信に適した位相変数、すなわち、伝送経路を瞬時に決定することが可能となる。

（実施の形態２）
コンテンツデータの無線伝送を行っている際に、周囲の電波伝搬環境の変化により、通信状況が悪化することがある。例えば、ミリ波のように、非常に周波数が高い電波を用いて通信を行っている場合には、人の遮蔽などにより、通信が不可能になるくらいまで電波が遮蔽されることがある。

そこで、本実施の形態では、例えば、最適化計算の初期値を位相変数が取り得る範囲内でスイープさせて最適化計算を複数回実行することで、複数の伝送経路情報を予め用意して、周囲の電波伝搬環境の変化に対応するアダプティブアレーアンテナ装置１２０について説明する。なお、本実施の形態に係るアダプティブアレーアンテナ装置１２０は、演算処理回路１６の具体的な動作が異なることを除いて図２と共通するので、共通部分の詳しい説明は省略し、相違点を中心に説明する。

本発明の実施の形態２について、図８及び図９を用いて説明する。

図８は、本実施の形態におけるアダプティブアレーアンテナ装置１２０の非データ伝送状態におけるフローチャートである。

ステップＳ５０１において、演算処理回路１６は、ＢＢ／ＩＦ回路１７の制御に従って、位相制御回路１５を介して送信用可変位相器５_１〜５_ｎにランダムな初期位相変数を与え、ステップＳ５０２に進む。

ステップＳ５０２において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、無線送信回路７、送信用アンテナエレメント１_１〜１_ｎを介して、テスト信号を相手装置に無線送信し、ステップＳ５０３に進む。

ステップＳ５０３において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、受信用アンテナエレメント８、無線受信回路１４を介して、相手装置から通信性能情報が格納されたＡＣＫ信号を受信すると、ステップＳ５０４に進む。

ステップＳ５０４において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、ＡＣＫ信号に含まれる通信性能情報を演算処理回路１６に出力する。演算処理回路１６は、ＢＢ／ＩＦ回路１７より出力された通信性能情報より、アレーファクタを計算する。アレーファクタの計算は、ある初期値に対し、最適化計算で位相変数が得られたとき、他の位相変数と比較し、伝送経路が実質的に異なるようにするために行う。

具体的には、演算処理回路１６において、得られた位相変数をもとにアレーファクタを計算する。アレーファクタＡＦ（θ，φ）は、例えば、式１に示すような計算式により算出できる。

ただし、式１において、θはアジマス方向の角度、φはエレベーション方向の角度、α_ｎはn系統目の可変位相器の位相、βは伝搬定数、ｘ_ｎはn系統目のアンテナ位置（ｘ座標）、ｙ_ｎはn系統目のアンテナ位置（ｙ座標）、Nはn系統の最大値である。

式１の算出結果から、ＡＦが最大となるθｍａｘ，φｍａｘを求めることにより、メインビームの方向が分かり、主伝送経路が推定できる。

ステップＳ５０５において、演算処理回路１６は、この主伝送経路の演算結果を、既にメモリ１８に格納されている位相変数の場合に得られた主伝送経路と比較する。そして、２つの主伝送経路（ビーム方向）の差がアレーファクタのビーム幅を超えない場合、同じ伝送経路となっている可能性が高いので、保存する必要は無いと判断し、ステップＳ５０１に戻り、違う条件で再計算を行う。これに対して、演算処理回路１６は、２つの主伝送経路の差がアレーファクタのビーム幅を超える場合、算出したビーム方向は、異なる伝送経路である可能性が高いため、ステップＳ５０６に進む。

ステップＳ５０６において、演算処理回路１６は、この時の初期位相変数を伝送経路情報としてメモリ１８に格納する。

ステップＳ５０７において、演算処理回路１６は、上記演算を計算条件（メモリ格納量、必要格納量、初期位相付与量等）を満たすまで、最適化計算の初期位相変数を変化させて、繰り返し実行する。

図９は、アダプティブアレーアンテナ装置１２０のデータ伝送状態におけるフローチャートである。

ステップＳ６０１において、演算処理回路１６は、データ伝送状態になった場合に、メモリ１８から伝送経路情報を読み出し、読み出した伝送経路情報に含まれるｎ個の位相変数を位相制御回路１５に与え、ステップＳ６０２に進む。

ステップＳ６０２において、位相制御回路１５は、演算処理回路１６から取得したｎ個の位相変数を、各送信用可変位相器５_１〜５_ｎに与えることで、アレーアンテナから放射される送信電波の放射指向性を決定し、ステップＳ６０３に進む。

ステップＳ６０３において、ＢＢ／ＩＦ回路１７の制御に従って、コンテンツデータの伝送が開始される。

ステップＳ６０４において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、無線受信回路１４が受信する通信相手からのＡＣＫ信号でその通信状況を判断し、電波伝搬環境の変化が発生したと判断した場合は、コンテンツデータの伝送を一旦停止し、ステップＳ６０５に進む。一方、変化していないと判断した場合は、ステップＳ６０７に進む。

ステップＳ６０５において、演算処理回路１６は、ＢＢ／ＩＦ回路１７の制御に従って、メモリ１８から別の伝送経路情報を読み出し、読み出した伝送経路情報に含まれるｎ個の位相変数を位相制御回路１５を介して各送信用可変位相器５_１〜５_ｎに与え、伝送経路を変化させ、ステップＳ６０６に進む。別の伝送経路情報の読み出しは、例えば、メモリ１８に対する読み出しアドレスを変更することによって行う。

ステップＳ６０６において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、コンテンツデータの伝送を再開し、ステップＳ６０４に戻る。

ステップＳ６０７において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、コンテンツデータの伝送が終了していないと判断した場合は、ステップＳ６０４に戻る。一方、コンテンツデータの伝送が終了したと判断した場合は、処理を終了する。

このように、本実施の形態によれば、最適化計算の結果である伝送経路情報をメモリ１８に複数記憶しておくことになるので、遮蔽などの電波伝搬環境の瞬時の変化に対しても、瞬時にアレーアンテナの放射指向性を変化させることが可能となり、通信遮断等を防ぐことが可能となる。

なお、本実施の形態においては、メモリ１８への保存条件としてビーム幅を例に説明しているが、他の条件を使ってもよい。

（実施の形態３）
実施の形態２に示しているように、予めメモリ１８に格納してある複数の伝送経路情報を電波伝搬環境の変化により順次読み出し、伝送経路を切替えて無線通信を行ったとしても、無線通信装置の設置場所が移動した場合等には、メモリ１８に格納されているどの伝送経路情報を使用しても通信できない可能性が高い。

そこで、本実施の形態では、無線通信装置の設置場所が変更になった場合に対応したアダプティブアレーアンテナ装置１２０について説明する。なお、本実施の形態に係るアダプティブアレーアンテナ装置１２０は、演算処理回路１６の具体的な動作が異なることを除いて図２と共通するので、共通部分の詳しい説明は省略し、相違点を中心に説明する。

図１０は、本実施の形態におけるアダプティブアレーアンテナ装置１２０のデータ伝送状態におけるフローチャートである。実施の形態２と同じステップに関しては、同符号を付与し、説明を省略する。

ステップＳ７０８において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、無線通信状況（電波伝搬環境）が良好であるかどうかを判断し、良好であれば、ステップＳ７１２に進む。一方、無線通信状況が良好でない場合は、ステップＳ７０９に進む。

ステップＳ７０９において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、位相制御回路１５を用いて、メモリ１８に格納している伝送経路情報を全て送信用可変位相器５_１〜５_ｎに設定したかを判断する。そして、未だ設定していない伝送経路情報がある場合は、ステップＳ６０５に戻り、未だ設定しない伝送経路情報を設定する。一方、全ての伝送経路情報を設定してしまった場合は、ステップＳ７１０に進む。

ステップＳ７１０において、メモリ１８に格納されている全ての伝送経路情報を読み出しても無線通信状況が良くならないと判断した場合、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、演算処理回路１６に、再度、最適化計算を行わせる。演算処理回路１６は、通信可能な伝送経路情報を新たに算出し、ステップＳ７１１に進む。具体的には、演算処理回路１６は、図５に示される処理を実行する。

ステップＳ７１１において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、メモリ１８に保存されている伝送経路情報を全てクリアし、ステップＳ７１２に進む。

ステップＳ７１２において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、新たに算出された伝送経路情報に含まれるｎ個の位相変数を、送信用可変位相器５_１〜５_ｎに設定し、コンテンツデータの無線送信を再開する。

なお、次に非データ伝送状態に入ったとき、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、演算処理回路１６を用いて、実施の形態２に示しているような手段で伝送経路情報を再計算し、メモリ１８に格納し直す。

このように、本実施の形態によれば、無線装置の設置場所が変更になった場合にも、再度伝送経路情報を演算して、メモリ１８に格納し直すことが可能となる。

（その他の実施形態）
なお、本発明を上記実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記の実施の形態に限定されないのはもちろんである。以下のような場合も本発明に含まれる。

上記の各装置は、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムである。ＲＡＭまたはハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各装置は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。

上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、１個のシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ：大規模集積回路）から構成されているとしてもよい。システムＬＳＩは、複数の構成要素を１個のチップ上に集積して製造された超多機能ＬＳＩであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。ＲＡＭには、コンピュータプログラムが記憶さている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、システムＬＳＩは、その機能を達成する。

上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、各装置に脱着可能なＩＣカードまたは単体のモジュールから構成されているとしてもよい。ＩＣカードまたはモジュールは、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成されるコンピュータシステムである。ＩＣカードまたはモジュールは、上記の超多機能ＬＳＩを含むとしてもよい。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、ＩＣカードまたはモジュールは、その機能を達成する。このＩＣカードまたはこのモジュールは、耐タンパ性を有するとしてもよい。

本発明は、上記に示す方法であるとしてもよい。また、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムであるとしてもよいし、コンピュータプログラムからなるデジタル信号であるとしてもよい。

また、本発明は、コンピュータプログラムまたはデジタル信号をコンピュータ読み取り可能な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）、半導体メモリなどに記録したものとしてもよい。また、これらの記録媒体に記録されているデジタル信号であるとしてもよい。

また、本発明は、コンピュータプログラムまたはデジタル信号を、電気通信回線、無線または有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送するものとしてもよい。

また、本発明は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、マイクロプロセッサは、コンピュータプログラムにしたがって動作するとしてもよい。

また、プログラムまたはデジタル信号を記録媒体に記録して移送することにより、またはプログラムまたはデジタル信号をネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい。

上記実施の形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせてもよい。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

本発明に係る無線伝送装置は、高周波通信の分野で有用に用いられる。

１，１_１〜１_ｎ 送信用アンテナエレメント
２，２_１〜２_ｎ，１００３_ｋ パワーアンプ
３，３_１〜３_ｎ，１００５_ｋ 送信用ミキサ
４，４_１〜４_ｎ，１００９_ｋ 送信用ドライバアンプ
５，５_１〜５_ｎ，１０１１_ｋ 送信用可変位相器
６，１００７ 送信用局所発振器
７ 無線送信回路
８，８_１〜８_ｎ 受信用アンテナエレメント
９，９_１〜９_ｎ，１００４_ｋ 低雑音アンプ
１０，１０_１〜１０_ｎ，１００６_ｋ 受信用ミキサ
１１，１１_１〜１１_ｎ，１０１０_ｋ 受信用ドライバアンプ
１２，１２_１〜１２_ｎ，１０１２_ｋ 受信用可変位相器
１３，１００８ 受信用局所発振器
１４ 無線受信回路
１５，１０１３ 位相制御回路
１６，１０１４ 演算処理回路
１７，１０１５ ＢＢ／ＩＦ回路
１８ メモリ
１００ 送信側無線通信装置
２００ 受信側無線通信装置
１１０ コンテンツ再生部
１２０，２２０，１０００ アダプティブアレーアンテナ装置
１２１，２２１ 無線送信アンテナ部
１２２，２２２ 無線受信アンテナ部
１２３，２２３ 経路情報算出部
１２４，２２４ 記憶部
２１０ コンテンツ出力部
３００ 第１の無線通信路
３１０ 第２の無線通信路
１００１_ｋ アンテナエレメント
１００２_ｋ 切替えスイッチ

【書類名】 明細書
【発明の名称】アダプティブアレーアンテナ装置及びアンテナ制御方法
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気的にビーム方向を切替可能である指向性可変なアダプティブアレーアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線通信装置は、高速化、大容量化が進み、高速な無線伝送が要求されている。それにともない、所望のＣＮＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ ｔｏ ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ ｒａｔｉｏ：搬送波電力対雑音電力比）を満たすことも厳しくなってきている。それに対し、アンテナエレメントと可変位相器とを複数設け、各可変位相器に設定される位相変数を変化させることで、アレーアンテナの放射指向性を高利得且つ、適応的に変化させることが可能なアダプティブアレーアンテナが用いられるようになっている。
【０００３】
図１１に従来のｎ系統のアダプティブアレーアンテナ装置の構成例を示す。図１１において、従来のｎ系統のアダプティブアレーアンテナ装置１０００は、アンテナエレメント１００１_ｋと、切替えスイッチ１００２_ｋと、パワーアンプ１００３_ｋと、低雑音アンプ１００４_ｋと、送信用ミキサ１００５_ｋと、受信用ミキサ１００６_ｋと、送信用局所発振器１００７と、受信用局所発振器１００８と、送信用ドライバアンプ１００９_ｋと、受信用ドライバアンプ１０１０_ｋと、送信用可変位相器１０１１_ｋと、受信用可変位相器１０１２_ｋと、位相制御回路１０１３と、演算処理回路１０１４と、ＢＢ／ＩＦ回路１０１５とで構成されている。ただし、ｋは１からｎまでの整数である。
【０００４】
まず、無線で送信する送信データがＢＢ（Ｂａｓｅｂａｎｄ：ベースバンド）、ＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：中間周波数）を扱うＢＢ／ＩＦ回路１０１５に入力される。ＢＢ／ＩＦ回路１０１５は、入力された送信データに変調処理、及び波形整形処理を施す。ＢＢ／ＩＦ回路１０１５から出力された送信データは、送信用可変位相器１０１１_ｋ、送信用ドライバアンプ１００９_ｋ、及び送信用ミキサ１００５_ｋを介し、無線周波数に変換される。無線周波数に変換された送信データは、パワーアンプ１００３_ｋで増幅され、切替えスイッチ１００２_ｋを介して複数のアンテナエレメント１００１_ｋで構成されるアレーアンテナにより電波として放射される。
【０００５】
一方、アレーアンテナで受信した無線信号は、切替えスイッチ１００２_ｋを介して、低雑音アンプ１００４_ｋで増幅され、受信用ミキサ１００６_ｋで中間周波数に変換され、受信用ドライバアンプ１０１０_ｋ、及び受信用可変位相器１０１２_ｋを介し、ＢＢ／ＩＦ回路１０１５で信号処理、および復調処理が施された後、受信データとして出力される。
【０００６】
このように、ｎ系統の無線回路内において、送信用可変位相器１０１１_ｋの位相変数を各々変化させることにより、ｎ系統の回路に位相差を生じさせ、アレーアンテナの放射指向性を変化させることができる。
【０００７】
従来のアダプティブアレーアンテナ装置１０００は、通信相手との通信性能をあげるため、無線送信に適した放射指向性を得るように、演算処理回路１０１４、及び位相制御回路１０１３により可変位相器１０１１_ｋに設定される位相変数を決定する。また、その位相変数を効率良く決定するために、最急降下法などの最適化手法が用いられる。最適なビーム形成には、位相変数の最適化計算を何度も行わなければならないため、計算処理に時間を要する。そのため、送信（受信）で用いられた位相変数をそのまま、受信（送信）に用いることで、計算時間を削減する手段などが用いられている。
【０００８】
また、特許文献１においては、送信信号の情報に基づいて、通信相手から送信された電波の到来角情報を抽出し、抽出した到来角に基づいて各アンテナエレメントに対応した擬似的受信信号を生成し、これらの擬似的受信信号を用いて任意適応アルゴリズムにより、各アンテナエレメントに適用する受信信号の位相を制御する技術が開示されている。
【０００９】
また、特許文献２においては、各アンテナエレメントで受信された受信信号に基づいて、電波環境を判断し、判断した電波環境に基づいて、受信信号に対する信号処理を実行する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−１４５１３０号公報
【特許文献２】特開２００１−９４４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来のアダプティブアレーアンテナ装置の中には、データの送信を指示されてから、位相変数の最適化計算を開始するものがある。この場合、データの送信を指示されてから実際にデータの送信を開始するまでの間に大きなタイムラグが発生するという課題がある。
【００１２】
そこで、本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、アンテナの放射指向性を決定する処理に起因する通信の遅れを抑制したアダプティブアレーアンテナ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明は、以下のような特徴を有する。
【００１４】
本発明の一形態に係るアダプティブアレーアンテナ装置は、相手装置に対してコンテンツデータを無線送信する。具体的には、前記相手装置にコンテンツデータを無線送信する無線送信アンテナ部と、前記相手装置に対するコンテンツデータの送信を指示される前に、予め、前記相手装置に対してコンテンツデータを無線送信可能な放射指向性を特定するための伝送経路情報を算出する経路情報算出部と、前記経路情報算出部で算出された伝送経路情報を記憶する記憶部とを備える。そして、前記無線送信アンテナ部は、前記相手装置に対するコンテンツデータの送信を指示された場合に、前記記憶部に記憶されている伝送経路情報で特定される放射指向性を用いて、前記相手装置に対するコンテンツデータの送信を開始する。
【００１５】
上記構成によれば、コンテンツデータの送信を開始する際に、無線送信アンテナ部から放射される電波の放射指向性を瞬時に決定することができる。その結果、コンテンツデータの送信指示から実際に送信が開始されるまでのタイムラグを少なくできる。
【００１６】
また、前記経路情報算出部は、予め複数の伝送経路情報を算出して、前記記憶部に記憶させてもよい。そして、前記無線送信アンテナ部は、前記記憶部に記憶されている複数の伝送経路情報のうちの１つを選択し、選択された伝送経路情報で特定される放射指向性を用いて、前記相手装置に対するコンテンツデータを送信してもよい。これにより、現在の電波伝搬環境に最も適した放射指向性を選択することができる。その結果、通信品質がさらに向上する。
【００１７】
また、前記経路情報算出部は、前記相手装置に至る伝送経路が実質的に異なる複数の伝送経路情報を算出し、前記記憶部に記憶させてもよい。これにより、電波伝搬環境の変化に合わせて、伝送経路の異なる伝送経路情報を選択することができるので、無線通信の中断を最小限にすることができる。
【００１８】
但し、上記のように、電波伝搬環境の変化に応じて伝送経路情報を切替えたとしても、切り替えの前後で伝送経路が僅かに異なる（つまり、伝送経路が実質的に同じ）だけでは、通信品質を向上させる効果を得ることはできない。そこで、記憶部に記憶させる複数の伝送経路情報は、相手装置に至る伝送経路が実質的に異なるように算出されるのが望ましい。例えば、メインビームの方向の差が少なくともビーム幅よりも大きくなる程度に異なっているのが望ましい。
【００１８】
さらに、該アダプティブアレーアンテナ装置は、前記相手装置でのコンテンツデータの受信状態を示す制御データを受信する無線受信アンテナ部を備えてもよい。そして、前記無線送信アンテナ部は、前記無線受信アンテナ部で受信された制御データに示される受信状態が予め定められた閾値を下回った場合に、前記記憶部に記憶されている複数の伝送経路情報のうちの他の１つを選択し、選択された他の伝送経路情報で特定される放射指向性を用いて、前記相手装置に対するコンテンツデータの送信を再開してもよい。
【００１９】
データ送信中に周囲の電波伝搬環境が変化した時、最適化計算により求められた位相変数は、必ずしも通信に適した状態ではなくなり、再度、相手装置との通信に適した伝送経路を探索しなければならないという他の課題がある。特にミリ波帯を使ったような無線通信では、人の動きによる遮蔽などで、通信がいきなり遮断されることもある。通信が遮断される度に、再度、最適化計算により位相変数を計算していては、通信速度が劣化するとともに、使用するアプリケーションによっては所望の通信速度を確保できなくなる。
【００２０】
そこで、上記構成のように、予め複数の伝送経路情報を記憶部に記憶させておき、電波伝搬環境の変化に応じて適切な伝送経路情報を選択できるので、無線通信の中断を最小限にすることができる。
【００２１】
また、受信信号から相手の方向を検知するには多数の受信アンテナ及び無線回路が必要となる。さらに、送受信に同じアンテナを用いるには送受信の切替えスイッチが必要となり、ミリ波等の超高周波帯では、信号アイソレーションの劣化、及び信号損失が大きくなる。そこで、上記構成のように、無線送信アンテナ部と無線受信アンテナ部とを独立して設けることによって、切替えスイッチを省略することができる。
【００２２】
また、前記経路情報算出部は、前記記憶部に記憶されているどの伝送経路情報を選択しても受信状態が前記閾値以上とならない場合、前記記憶部に記憶されている複数の伝送経路情報のいずれとも異なる新たな伝送経路情報を算出してもよい。そして、前記無線送信アンテナ部は、前記経路情報算出部で算出された新たな伝送経路情報で特定される放射指向性を用いて、前記相手装置に対するコンテンツデータの送信を再開してもよい。これにより、例えば、設置場所が変わった場合等でも無線通信を行うことができる。
【００２３】
さらに、前記記憶部は、前記複数の伝送経路情報それぞれの優先順位を記憶してもよい。そして、前記無線送信アンテナ部は、優先順位の高い伝送経路情報から順に選択してもよい。これにより、さらに通信品質が向上する。
【００２４】
また、前記無線送信アンテナ部は、複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子各々から放射される電波の位相を制御する複数の可変位相器とを含んでもよい。そして、前記経路情報算出部は、前記複数の可変位相器各々に設定される位相変数を、伝送経路情報として算出してもよい。但し、伝送経路情報は位相変数に限定されず、アンテナの放射指向性を制御可能なあらゆる情報を用いることができる。
【００２５】
一例として、前記経路情報算出部は、前記複数の可変位相器各々に任意に決定された位相変数を設定した状態で前記相手装置にテストデータを送信し、当該テストデータに対する応答データに示される通信性能をパラメータとする所定の最適化計算手法によって、前記複数の可変位相器それぞれの位相変数を算出し、算出した位相変数を前記記憶部に記憶させてもよい。
【００２６】
他の例として、前記経路情報算出部は、前記複数の可変位相器各々に任意に決定された位相変数を設定した状態で前記相手装置にテストデータを送信し、当該テストデータに対する応答データに示される通信性能が所定の閾値を上回る場合に、任意に決定された位相変数を前記記憶部に記憶させてもよい。
【００２７】
また、前記無線送信アンテナ部は、第１の無線通信路を介してテストデータを前記相手装置に無線送信し、前記第１の無線通信路より帯域が広く、且つ高い受信感度を必要とする第２の無線通信路を介してコンテンツデータを前記相手装置に無線送信してもよい。
【００２８】
本発明の他の形態に係るアダプティブアレーアンテナ装置は、相手装置からコンテンツデータを無線受信する。具体的には、前記相手装置からコンテンツデータを無線受信する無線受信アンテナ部と、前記相手装置から送信されるコンテンツデータの受信を指示される前に、予め、前記相手装置からコンテンツデータを無線受信可能な放射指向性を特定するための伝送経路情報を算出する経路情報算出部と、前記経路情報算出部で算出された伝送経路情報を記憶する記憶部とを備える。そして、前記無線受信アンテナ部は、前記相手装置から送信されるコンテンツデータの受信を指示された場合に、前記記憶部に記憶されている伝送経路情報で特定される放射指向性を用いて、前記相手装置から送信されるコンテンツデータの受信を開始する。
【００２９】
上記構成によれば、コンテンツデータの受信を開始する際に、無線受信アンテナ部で受信される電波の放射指向性を瞬時に決定することができる。その結果、コンテンツデータの受信指示から実際に受信されるまでのタイムラグを少なくできる。
【００３０】
本発明の一形態に係るアンテナ制御方法は、相手装置に対してコンテンツデータを無線送信するアダプティブアレーアンテナ装置のアンテナを制御する方法である。前記アダプティブアレーアンテナ装置は、前記相手装置にコンテンツデータを無線送信する無線送信アンテナ部と、記憶部とを備える。そして、該アンテナ制御方法は、前記相手装置に対するコンテンツデータの送信を指示される前に、予め、前記相手装置に対してコンテンツデータを無線送信可能な放射指向性を特定するための伝送経路情報を算出し、前記記憶部に記憶させる経路情報算出ステップと、前記相手装置に対するコンテンツデータの送信を指示された場合に、前記記憶部に記憶されている伝送経路情報で特定される放射指向性を用いて、前記無線送信アンテナ部に前記相手装置に対するコンテンツデータの送信を開始させる送信ステップとを含む。
【００３１】
本発明の他の形態に係るアンテナ制御方法は、相手装置からコンテンツデータを無線受信するアダプティブアレーアンテナ装置のアンテナを制御する方法である。前記アダプティブアレーアンテナ装置は、前記相手装置からコンテンツデータを無線受信する無線受信アンテナ部と、記憶部とを備える。そして、該アンテナ制御方法は、前記相手装置から送信されるコンテンツデータの受信を指示される前に、予め、前記相手装置からコンテンツデータを無線受信可能な放射指向性を特定するための伝送経路情報を算出し、前記記憶部に記憶させる経路情報算出ステップと、前記相手装置から送信されるコンテンツデータの受信を指示された場合に、前記記憶部に記憶されている伝送経路情報で特定される放射指向性を用いて、前記無線受信アンテナ部に前記相手装置から送信されるコンテンツデータの受信を開始させる受信ステップとを含む。
【００３２】
なお、本発明は、アダプティブアレーアンテナ装置及びアンテナ制御方法として実現できるだけでなく、アンテナ制御方法に含まれるステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現することもできるし、アダプティブアレーアンテナ装置の機能の一部を実現する半導体集積回路（ＬＳＩ）として実現できる。そして、プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体、及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、アンテナの放射指向性を決定する処理に起因する通信の遅れを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本発明の一形態に係る無線通信システムの概略構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１に係るアダプティブアレーアンテナ装置（送信側）の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１に係るアダプティブアレーアンテナ装置（受信側）の詳細な構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１に係るアダプティブアレーアンテナ装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１に係るアダプティブアレーアンテナ装置（送信側）の非データ伝送状態における動作を示すフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１に係るアダプティブアレーアンテナ装置（受信側）の非データ伝送状態における動作を示すフローチャートである。
【図７】図７は、本発明の実施の形態１に係るアダプティブアレーアンテナ装置（送信側）のデータ伝送状態における動作を示すフローチャートである。
【図８】図８は、本発明の実施の形態２におけるアダプティブアレーアンテナ装置（送信側）の非データ伝送状態における動作を示すフローチャートである。
【図９】図９は、本発明の実施の形態２に係るアダプティブアレーアンテナ装置（送信側）のデータ伝送状態における動作を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態３に係るアダプティブアレーアンテナ装置（送信側）のデータ伝送状態における動作を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、従来のアダプティブアレーアンテナ装置の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１は、本発明の一形態に係る無線通信システムの概略構成を示す図である。まず、図１を参照して、本発明の一形態に係る無線通信システムの概要を説明する。
【００３６】
無線通信システムは、図１に示されるように、互いに無線接続されている送信側無線通信装置１００と、受信側無線通信装置２００とで構成されている。送信側無線通信装置１００と、受信側無線通信装置２００とは、第１の無線通信路３００と、第２の無線通信路３１０を用いて無線通信を行うことができる。
【００３７】
ここで、第１の無線通信路３００は、主に制御データの送受信を行うための通信路であって、双方向通信可能な通信路である。第１の無線通信路３００は、第２の無線通信路３１０と比較して使用する帯域が狭い（例えば、数ＭＨｚ）ので、サイズの大きいデータの送受信には向かない。その反面、指向性の低い電波を用いて通信を行うので、受信感度の低い環境下でも通信を行うことができる。なお、制御データとは、例えば、コンテンツデータを受信したことを相手に通知する受信確認データ（典型的には、ＡＣＫ）、伝送経路探索処理に用いられるテストデータ等である。
【００３８】
一方、第２の無線通信路３１０は、主にコンテンツデータを送信するための通信路であって、一方向通信（図１の例では、送信側無線通信装置１００から受信側無線通信装置２００に向かう方向）のみが可能な通信路である。第２の無線通信路３１０は、第１の無線通信路３００と比較して使用する帯域が広い（例えば、数ＧＨｚ）ので、サイズの大きいデータ（例えば、非圧縮の映像データ）の送信に好適である。その反面、指向性の高い電波を用いて通信を行うので、受信感度の低い環境下では通信を行うことができない。すなわち、電波伝搬環境の変化に合わせて、送信電波の放射指向性を切替ながら無線通信を行う必要がある。なお、コンテンツデータとは、例えば、ストリーム配信される非圧縮の映像データ等である。
【００３９】
送信側無線通信装置１００は、図１に示されるように、コンテンツ再生部１１０と、アダプティブアレーアンテナ装置１２０とで構成され、受信側無線通信装置２００にコンテンツデータを無線送信する装置である。また、アダプティブアレーアンテナ装置１２０は、無線送信アンテナ部１２１と、無線受信アンテナ部１２２と、経路情報算出部１２３と、記憶部１２４とを備える。
【００４０】
コンテンツ再生部１１０は、コンテンツを再生してコンテンツデータを出力する。再生されるコンテンツは、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）等の記録媒体に記録されていてもよいし、放送波等から取得してもよい。
【００４１】
無線送信アンテナ部１２１は、第１の無線通信路３００を通じて受信側無線通信装置（相手装置）２００に制御データを送信すると共に、第２の無線通信路３１０を通じて受信側無線通信装置２００にコンテンツデータを無線送信する。無線受信アンテナ部１２２は、第１の無線通信路３００を通じて、受信側無線通信装置２００から制御データを無線受信する。
【００４２】
経路情報算出部１２３は、無線送信アンテナ部１２１から放射される電波の放射指向性を特定するための伝送経路情報を算出する。伝送経路情報を算出する処理は、図５を参照して詳しく説明する。
【００４３】
ここで、伝送経路情報の具体例は特に限定されないが、例えば、無線送信アンテナ部１２１が複数のアンテナ素子と、複数のアンテナ素子各々から放射される電波の位相を制御する複数の可変位相器とで構成されている場合において、伝送経路情報は、複数の可変位相器各々に設定される位相変数を含んでもよい。
【００４４】
記憶部１２４は、経路情報算出部１２３で算出された伝送経路情報を記憶する。記憶部１２４の具体的な構成は特に限定されないが、例えば、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ＤＲＡＭ）、フラッシュメモリ、又は強誘電体メモリ等のデータを記録可能な手段であればどのようなものを利用しても構わない。
【００４５】
受信側無線通信装置２００は、図１に示されるように、コンテンツ出力部２１０と、アダプティブアレーアンテナ装置２２０とで構成され、送信側無線通信装置１００から無線送信されたコンテンツデータを無線受信する装置である。また、アダプティブアレーアンテナ装置２２０は、無線送信アンテナ部２２１と、無線受信アンテナ部２２２と、経路情報算出部２２３と、記憶部２２４とを備える。
【００４６】
コンテンツ出力部２１０は、送信側無線通信装置１００から取得したコンテンツデータを出力するものであって、典型的には、映像データを表示する表示部である。表示部の具体的な構成は特に限定されないが、例えば、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等を採用することができる。
【００４７】
無線送信アンテナ部２２１は、第１の無線通信路３００を通じて送信側無線通信装置１００に制御データを送信する。無線受信アンテナ部２２２は、第１の無線通信路３００を通じて送信側無線通信装置１００から制御データを受信すると共に、第２の無線通信路３１０を通じて送信側無線通信装置１００からコンテンツデータを受信する。
【００４８】
経路情報算出部２２３は、無線受信アンテナ部２２２で受信される電波の放射指向性を特定するための伝送経路情報を算出する。伝送経路情報を算出する処理は、図６を参照して詳しく説明する。
【００４９】
ここで、伝送経路情報の具体例は特に限定されないが、例えば、無線受信アンテナ部２２２が複数のアンテナ素子と、複数のアンテナ素子各々で受信される電波の位相を制御する複数の可変位相器とで構成されている場合において、伝送経路情報は、複数の可変位相器各々に設定される位相変数を含んでもよい。
【００５０】
記憶部２２４は、経路情報算出部２２３で算出された伝送経路情報を記憶する。具体的には、記憶部１２４と同一であってもよい。
【００５１】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１について、図２〜図７を用いて説明する。
【００５２】
図２は、本発明の実施の形態１における送信側無線通信装置１００に搭載されるアダプティブアレーアンテナ装置１２０の一構成例を示すブロック図である。
【００５３】
図２において、アダプティブアレーアンテナ装置１２０は、送信用アンテナエレメント１_１〜１_ｎと、無線送信回路７と、受信用アンテナエレメント８と、受信用局所発振器１３と、無線受信回路１４と、位相制御回路１５と、演算処理回路１６と、ＢＢ／ＩＦ回路１７と、メモリ１８とで構成されている。また、無線送信回路７は、送信用パワーアンプ２_１〜２_ｎと、送信用ミキサ３_１〜３_ｎと、送信用ドライバアンプ４_１〜４_ｎと、送信用可変位相器５_１〜５_ｎと、送信用局所発振器６とで構成されている。また、無線受信回路１４は、低雑音アンプ９と、受信用ミキサ１０と、受信用ドライバアンプ１１と、受信用可変位相器１２とで構成されている。
【００５４】
上記構成のアダプティブアレーアンテナ装置１２０において、例えば、図２の送信用アンテナエレメント１_１〜１_ｎ及び無線送信回路７は図１の無線送信アンテナ部１２１に、図２の受信用アンテナエレメント８及び無線受信回路１４は図１の無線受信アンテナ部１２２に、図２の位相制御回路１５、演算処理回路１６、及びＢＢ／ＩＦ回路１７は図１の経路情報算出部１２３に、メモリ１８は図１の記憶部１２４に対応する。
【００５５】
なお、本実施の形態のアダプティブアレーアンテナ装置１２０は、図２に示すように、送信用アンテナがｎ系統、受信用アンテナが１系統で構成されているが、系統数はこれに限定されない。
【００５６】
図３は、本発明の実施の形態１における受信側無線通信装置２００に搭載されるアダプティブアレーアンテナ装置２２０の一構成例を示すブロック図である。
【００５７】
図３において、アダプティブアレーアンテナ装置２２０は、送信用アンテナエレメント１と、無線送信回路７と、受信用アンテナエレメント８_１〜８_ｎと、受信用局所発振器１３と、無線受信回路１４と、位相制御回路１５と、演算処理回路１６と、ＢＢ／ＩＦ回路１７と、メモリ１８とで構成されている。また、無線送信回路７は、送信用パワーアンプ２と、送信用ミキサ３と、送信用ドライバアンプ４と、送信用可変位相器５と、送信用局所発振器６とで構成されている。また、無線受信回路１４は、低雑音アンプ９_１〜９_ｎと、受信用ミキサ１０_１〜１０_ｎと、受信用ドライバアンプ１１_１〜１１_ｎと、受信用可変位相器１２_１〜１２_ｎとで構成されている。
【００５８】
上記構成のアダプティブアレーアンテナ装置２２０において、例えば、図３の送信用アンテナエレメント１及び無線送信回路７は図１の無線送信アンテナ部２２１に、図３の受信用アンテナエレメント８_１〜８_ｎ及び無線受信回路１４は図１の無線受信アンテナ部２２２に、図３の位相制御回路１５、演算処理回路１６、及びＢＢ／ＩＦ回路１７は図１の経路情報算出部２２３に、メモリ１８は図１の記憶部２２４に対応する。
【００５９】
なお、本実施の形態のアダプティブアレーアンテナ装置２２０は、図３に示すように、送信用アンテナが１系統、受信用アンテナがｎ系統で構成されているが、系統数はこれに限定されない。
【００６０】
図４は、本発明の実施の形態１におけるアダプティブアレーアンテナ装置１２０の動作を示すフローチャートである。図４を用いて、本実施の形態のアダプティブアレーアンテナ装置１２０の動作について説明する。なお、受信側のアダプティブアレーアンテナ装置２２０の動作も共通するので、ここでは、送信側のアダプティブアレーアンテナ装置１２０の動作を中心に説明する。
【００６１】
ステップＳ１０１において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、アダプティブアレーアンテナ装置１２０が非データ伝送状態であるかどうかを判断し、非データ伝送状態であると判断した場合は、ステップＳ１０２に進む。また、ステップＳ１０１において、データ伝送状態でないと判断した場合は、ステップＳ１０３に進む。ここで、「非データ伝送状態」とは、例えば、接続されている通信相手装置の電源が入った等により、コンテンツデータの無線伝送が可能になった場合を指すが、これに限定されない。
【００６２】
より具体的には、送信側のアダプティブアレーアンテナ装置１２０における「非データ伝送状態」とは、例えば、相手装置（アダプティブアレーアンテナ装置２２０）に対するコンテンツデータの送信を指示される前の状態を指す。また、「コンテンツデータの送信指示」には、例えば、相手装置の起動（電源ＯＮ）を検出したこと、コンテンツの再生開始を指示するボタンをユーザが押下したこと、コンテンツデータの送信を要求する制御データを相手装置から受信したこと等が該当する。
【００６３】
一方、受信側のアダプティブアレーアンテナ装置２２０における「非データ伝送状態」とは、例えば、相手装置（アダプティブアレーアンテナ装置１２０）から送信されるコンテンツデータの受信を指示される前の状態を指す。また、「コンテンツデータの受信指示」には、例えば、相手装置の起動（電源ＯＮ）を検出したこと、コンテンツデータの送信開始を通知する制御データを相手装置から受信したこと等が該当する。
【００６４】
ステップＳ１０２において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、伝送経路探索処理を行い、ステップＳ１０１に戻る。伝送経路探索処理は、図５及び図６を参照して詳しく説明する。
【００６５】
このように、アダプティブアレーアンテナ装置１２０は、相手装置に対するコンテンツデータの送信を指示される前（非データ伝送状態）に、予め、相手装置に対してコンテンツデータを無線送信可能な放射指向性を特定するための伝送経路情報を算出する。同様に、アダプティブアレーアンテナ装置２２０は、相手装置から送信されるコンテンツデータの受信を指示される前（非データ伝送状態）に、予め、相手装置からコンテンツデータを無線受信可能な放射指向性を特定するための伝送経路情報を算出する。
【００６６】
ステップＳ１０３において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、演算処理回路１６、位相制御回路１５を介して、送信用可変位相器５_１〜５_ｎに位相変数を設定し、ステップＳ１０４に進む。
【００６７】
このように、アダプティブアレーアンテナ装置１２０は、相手装置に対するコンテンツデータの送信を指示された場合（データ伝送状態）に、メモリ１８記憶部に記憶されている伝送経路情報で特定される放射指向性を用いて、相手装置に対するコンテンツデータの送信を開始する。同様に、アダプティブアレーアンテナ装置２２０は、相手装置から送信されるコンテンツデータの受信を指示された場合（データ伝送状態）に、メモリ１８に記憶されている伝送経路情報で特定される放射指向性を用いて、相手装置から送信されるコンテンツデータの受信を開始する。
【００６８】
ステップＳ１０４では、コンテンツデータの無線送信処理が行われる。ＢＢ／ＩＦ回路１７は、入力された送信データに変調処理、波形整形処理を施し、ｎ系統の送信データとして無線送信回路７に出力する。無線送信回路７は、ＢＢ／ＩＦ回路１７から入力されたｎ系統の送信データ各々を高周波に変換し、ｎ系統の送信用アンテナエレメント１_１〜１_ｎから無線電波として送信する。
【００６９】
具体的には、ＢＢ／ＩＦ回路１７から無線送信回路７に入力されたｎ系統の送信データ各々は、送信用可変位相器５_１〜５_ｎ、送信用ドライバアンプ４_１〜４_ｎ、送信用ミキサ３_１〜３_ｎを介し、無線周波数に変換される。送信用ミキサ３_１〜３_ｎより出力された各送信データは、送信用パワーアンプ２_１〜２_ｎで増幅され、送信用アンテナエレメント１_１〜１_ｎで構成されるアレーアンテナにより無線電波として放射される。コンテンツデータの無線送信処理が終了すると、ステップＳ１０１に戻る。
【００７０】
次に、非データ伝送状態における動作（ステップＳ１０２）について、図５及び図６を参照して、詳細に説明する。
【００７１】
図５は、本実施の形態における非データ伝送状態におけるアダプティブアレーアンテナ装置１２０の動作を説明するフローチャートである。
【００７２】
ステップＳ２０１において、演算処理回路１６は、ＢＢ／ＩＦ回路１７の制御に従って、送信用可変位相器５_１〜５_ｎに対するランダムな初期位相変数をメモリ１８より読み出して、位相制御回路１５に与える。位相制御回路１５は、送信用可変位相器５_１〜５_ｎに、演算処理回路１６より取得した初期位相変数を設定し、ステップＳ２０２に進む。
【００７３】
ステップＳ２０２において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、無線送信回路７にｎ系統のテストデータを送信する。ｎ系統のテストデータは、無線送信回路７を介して、送信用アンテナエレメント１_１〜１_ｎからｎ系統の無線信号として放射される。無線送信回路７の内部の動作は後述する。ステップＳ２０４に進む。
【００７４】
なお、このテストデータは、第１の無線通信路３００を通じて送信される。しかしながら、送信用アンテナエレメント１_１〜１_ｎから放射される無線電波は、第２の無線通信路３１０を通じて送信される場合と同じように、送信用可変位相器５_１〜５_ｎ各々に設定された初期位相変数に応じてビームフォーミングされる。
【００７５】
ステップＳ２０４において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、ステップＳ２０２におけるテストデータを受けた相手装置からの応答信号であるＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）信号を、受信用アンテナエレメント８を介して無線受信回路１４で受信したかどうか判断する。このＡＣＫ信号には、相手装置の受信状況から得られる通信性能情報が含まれている。ここで、通信性能情報としては、例えば、ＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）やＰＥＲ（Ｐａｃｋｅｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）等がある。
【００７６】
ＢＢ／ＩＦ回路１７は、無線受信回路１４よりＡＣＫ信号が出力された場合、ＡＣＫ信号を受信したと判断し、ステップＳ２０５に進む。一方、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、無線受信回路１４よりＡＣＫ信号が出力されない場合、ＡＣＫ信号を受信していないと判断し、ステップＳ２０１に戻る。
【００７７】
ステップＳ２０５において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、取得したＡＣＫ信号に含まれる通信性能情報を取得する。ＢＢ／ＩＦ回路１７は、取得した通信性能情報より、現在の位相変数による通信性能を確認し、確認結果を演算処理回路１６に出力し、ステップＳ２０６に進む。
【００７８】
ステップＳ２０６において、演算処理回路１６は、ｎ個の初期位相変数をパラメータとし、取得した通信性能情報を用いた最適化計算を行うことによって、コンテンツデータの無線通信に適したｎ個の位相変数を決定し、ステップＳ２０７に進む。ここで、ｎ個の位相変数は、送信用可変位相器５_１〜５_ｎそれぞれに対応する値である。また、最適化計算方法は、本発明の主題ではないので、どんな方法でも構わない。例えば、最急降下法や平均二乗誤差最小化法などがある。
【００７９】
ステップＳ２０７において、前述の最適化手法のループを経て、最適化手法の初期設定条件を満たしたかどうかを判定する。初期条件を満たした場合は、ステップＳ２０８へと進む。満たしていない場合は、ステップＳ２０２に戻る。なお、初期条件とは、例えば、最適化計算の結果が、予め定められた閾値を上回った場合等を指す。
【００８０】
ステップＳ２０８において、演算処理回路１６は、ステップＳ２０６において決定したｎ個の位相変数を、１つの伝送経路を示す伝送経路情報としてメモリ１８に格納する。
【００８１】
図６は、本実施の形態における非データ伝送状態におけるアダプティブアレーアンテナ装置２２０の動作を説明するフローチャートである。なお、図５との共通点の詳しい説明は省略し、相違点を中心に説明する。
【００８２】
ステップＳ３０１において、演算処理回路１６は、位相制御回路１５を介して、ランダムな初期位相変数を受信用可変位相器１２_１〜１２_ｎに設定し、ステップＳ３０２に進む。ステップＳ３０２において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、相手装置から送信されたテストデータを無線受信回路１４で受信する。ステップＳ３０３において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、受信したテストデータに基づいて、通信性能情報を算出する。
【００８３】
ステップＳ３０４〜ステップＳ３０７の各処理は、図５のステップＳ２０４〜ステップＳ２０７の処理と共通するので、説明は省略する。なお、アダプティブアレーアンテナ装置２２０は、ステップＳ３０６で初期条件を満たしていない場合、テスト信号の再送信を要求する情報を含めたＡＣＫ信号を相手装置に送信する。
【００８４】
上記のように、アダプティブアレーアンテナ装置１２０、２２０は、それぞれ無線通信に適した位相変数を算出する。但し、上記の処理を送信側と受信側とが同時に実行すると、適切な位相変数を算出することができない。そこで、送信側のアダプティブアレーアンテナ装置１２０が図５の処理を実行している間は、受信側のアダプティブアレーアンテナ装置２２０は位相変数の変更を行わないようにする。同様に、受信側のアダプティブアレーアンテナ装置２２０が図６の処理を実行している間は、送信側のアダプティブアレーアンテナ装置１２０は位相変数の変更を行わないようにする。
【００８５】
次に、図４のステップＳ１０３の位相制御について、図７を用いて説明する。なお、これ以降の各処理は、送信側のアダプティブアレーアンテナ装置１２０が無線送信回路７に対して行うか、受信側のアダプティブアレーアンテナ装置２２０が無線受信回路１４に対して行うかが異なるだけで、処理内容は実質的に同一であるので、アダプティブアレーアンテナ装置１２０の動作を中心に説明する。
【００８６】
図７は、データ伝送状態におけるアダプティブアレーアンテナ装置１２０の動作を説明するフローチャートである。図７の処理は、例えば、コンテンツデータの送信を指示されたタイミングで実行される。
【００８７】
ステップＳ４０１において、演算処理回路１６は、ＢＢ／ＩＦ回路１７の制御に従って、メモリ１８に格納されている伝送経路情報を読み出し、伝送経路情報に含まれるｎ個の位相変数を位相制御回路１５へ出力し、ステップＳ４０２に進む。
【００８８】
ステップＳ４０２において、位相制御回路１５は、演算処理回路１６から取得したｎ個の位相変数を、送信用可変位相器５_１〜５_ｎそれぞれに設定する。これにより、アレーアンテナは、非データ伝送状態で決められた無線送信に適した位相状態、すなわち、コンテンツデータの無線送信に適した放射指向性の無線電波を送出することができる状態となる。
【００８９】
受信に関しては、受信用アンテナエレメント８で受信した受信電波は、低雑音アンプ９で増幅され、受信用ミキサ１０で中間周波数に変換され、受信用ドライバアンプ１１、受信用可変位相器１２を介してＢＢ／ＩＦ回路１７に出力される。ＢＢ／ＩＦ回路１７では、無線受信回路１４より出力されたデータに信号処理、復調処理を施した後、受信データとして出力する。
【００９０】
本実施の形態では、非データ伝送状態で最適化計算を行って伝送経路情報をメモリ１８に記憶していることにより、データ伝送状態になってから最適化計算をする必要が無い。そのため、送信側のアダプティブアレーアンテナ装置１２０は、コンテンツデータの無線送信に適した放射指向性を、瞬時に送信用アンテナエレメント１_１〜１_ｎに設定することが可能となる。また、送信側のアダプティブアレーアンテナ装置１２０は、ＡＣＫ信号が得られれば良いので、多数の系統の無線受信回路１４を必要としない。そこで、無線送信回路７と無線受信回路１４とを別系統とすることにより、送受信の切替えスイッチを送信用アンテナエレメント１_１〜１_ｎの直下に設ける必要がない。
【００９１】
このように、本実施の形態においては、コンテンツデータを送信する際に送信用可変位相器５_１〜５_ｎに設定する位相変数を、非データ伝送状態で算出しておくことにより、コンテンツデータの無線送信に適した位相変数、すなわち、伝送経路を瞬時に決定することが可能となる。
【００９２】
同様に、受信側のアダプティブアレーアンテナ装置２２０は、コンテンツデータの無線受信に適した放射指向性を、瞬時に受信用アンテナエレメント８_１〜８_ｎに設定することが可能となる。また、受信側のアダプティブアレーアンテナ装置２２０は、ＡＣＫ信号を送信できれば良いので、多数の系統の無線送信回路７を必要としない。そこで、無線送信回路７と無線受信回路１４とを別系統とすることにより、送受信の切替えスイッチを受信用アンテナエレメント８_１〜８_ｎの直下に設ける必要がない。
【００９３】
このように、本実施の形態においては、コンテンツデータを受信する際に受信用可変位相器１２_１〜１２_ｎに設定する位相変数を、非データ伝送状態で算出しておくことにより、コンテンツデータの無線受信に適した位相変数、すなわち、伝送経路を瞬時に決定することが可能となる。
【００９４】
（実施の形態２）
コンテンツデータの無線伝送を行っている際に、周囲の電波伝搬環境の変化により、通信状況が悪化することがある。例えば、ミリ波のように、非常に周波数が高い電波を用いて通信を行っている場合には、人の遮蔽などにより、通信が不可能になるくらいまで電波が遮蔽されることがある。
【００９５】
そこで、本実施の形態では、例えば、最適化計算の初期値を位相変数が取り得る範囲内でスイープさせて最適化計算を複数回実行することで、複数の伝送経路情報を予め用意して、周囲の電波伝搬環境の変化に対応するアダプティブアレーアンテナ装置１２０について説明する。なお、本実施の形態に係るアダプティブアレーアンテナ装置１２０は、演算処理回路１６の具体的な動作が異なることを除いて図２と共通するので、共通部分の詳しい説明は省略し、相違点を中心に説明する。
【００９６】
本発明の実施の形態２について、図８及び図９を用いて説明する。
【００９７】
図８は、本実施の形態におけるアダプティブアレーアンテナ装置１２０の非データ伝送状態におけるフローチャートである。
【００９８】
ステップＳ５０１において、演算処理回路１６は、ＢＢ／ＩＦ回路１７の制御に従って、位相制御回路１５を介して送信用可変位相器５_１〜５_ｎにランダムな初期位相変数を与え、ステップＳ５０２に進む。
【００９９】
ステップＳ５０２において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、無線送信回路７、送信用アンテナエレメント１_１〜１_ｎを介して、テスト信号を相手装置に無線送信し、ステップＳ５０３に進む。
【０１００】
ステップＳ５０３において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、受信用アンテナエレメント８、無線受信回路１４を介して、相手装置から通信性能情報が格納されたＡＣＫ信号を受信すると、ステップＳ５０４に進む。
【０１０１】
ステップＳ５０４において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、ＡＣＫ信号に含まれる通信性能情報を演算処理回路１６に出力する。演算処理回路１６は、ＢＢ／ＩＦ回路１７より出力された通信性能情報より、アレーファクタを計算する。アレーファクタの計算は、ある初期値に対し、最適化計算で位相変数が得られたとき、他の位相変数と比較し、伝送経路が実質的に異なるようにするために行う。
【０１０２】
具体的には、演算処理回路１６において、得られた位相変数をもとにアレーファクタを計算する。アレーファクタＡＦ（θ，φ）は、例えば、式１に示すような計算式により算出できる。
【０１０３】
【数１】

【０１０４】
ただし、式１において、θはアジマス方向の角度、φはエレベーション方向の角度、α_ｎはn系統目の可変位相器の位相、βは伝搬定数、ｘ_ｎはn系統目のアンテナ位置（ｘ座標）、ｙ_ｎはn系統目のアンテナ位置（ｙ座標）、Nはn系統の最大値である。
【０１０５】
式１の算出結果から、ＡＦが最大となるθｍａｘ，φｍａｘを求めることにより、メインビームの方向が分かり、主伝送経路が推定できる。
【０１０６】
ステップＳ５０５において、演算処理回路１６は、この主伝送経路の演算結果を、既にメモリ１８に格納されている位相変数の場合に得られた主伝送経路と比較する。そして、２つの主伝送経路（ビーム方向）の差がアレーファクタのビーム幅を超えない場合、同じ伝送経路となっている可能性が高いので、保存する必要は無いと判断し、ステップＳ５０１に戻り、違う条件で再計算を行う。これに対して、演算処理回路１６は、２つの主伝送経路の差がアレーファクタのビーム幅を超える場合、算出したビーム方向は、異なる伝送経路である可能性が高いため、ステップＳ５０６に進む。
【０１０７】
ステップＳ５０６において、演算処理回路１６は、この時の初期位相変数を伝送経路情報としてメモリ１８に格納する。
【０１０８】
ステップＳ５０７において、演算処理回路１６は、上記演算を計算条件（メモリ格納量、必要格納量、初期位相付与量等）を満たすまで、最適化計算の初期位相変数を変化させて、繰り返し実行する。
【０１０９】
図９は、アダプティブアレーアンテナ装置１２０のデータ伝送状態におけるフローチャートである。
【０１１０】
ステップＳ６０１において、演算処理回路１６は、データ伝送状態になった場合に、メモリ１８から伝送経路情報を読み出し、読み出した伝送経路情報に含まれるｎ個の位相変数を位相制御回路１５に与え、ステップＳ６０２に進む。
【０１１１】
ステップＳ６０２において、位相制御回路１５は、演算処理回路１６から取得したｎ個の位相変数を、各送信用可変位相器５_１〜５_ｎに与えることで、アレーアンテナから放射される送信電波の放射指向性を決定し、ステップＳ６０３に進む。
【０１１２】
ステップＳ６０３において、ＢＢ／ＩＦ回路１７の制御に従って、コンテンツデータの伝送が開始される。
【０１１３】
ステップＳ６０４において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、無線受信回路１４が受信する通信相手からのＡＣＫ信号でその通信状況を判断し、電波伝搬環境の変化が発生したと判断した場合は、コンテンツデータの伝送を一旦停止し、ステップＳ６０５に進む。一方、変化していないと判断した場合は、ステップＳ６０７に進む。
【０１１４】
ステップＳ６０５において、演算処理回路１６は、ＢＢ／ＩＦ回路１７の制御に従って、メモリ１８から別の伝送経路情報を読み出し、読み出した伝送経路情報に含まれるｎ個の位相変数を位相制御回路１５を介して各送信用可変位相器５_１〜５_ｎに与え、伝送経路を変化させ、ステップＳ６０６に進む。別の伝送経路情報の読み出しは、例えば、メモリ１８に対する読み出しアドレスを変更することによって行う。
【０１１５】
ステップＳ６０６において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、コンテンツデータの伝送を再開し、ステップＳ６０４に戻る。
【０１１６】
ステップＳ６０７において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、コンテンツデータの伝送が終了していないと判断した場合は、ステップＳ６０４に戻る。一方、コンテンツデータの伝送が終了したと判断した場合は、処理を終了する。
【０１１７】
このように、本実施の形態によれば、最適化計算の結果である伝送経路情報をメモリ１８に複数記憶しておくことになるので、遮蔽などの電波伝搬環境の瞬時の変化に対しても、瞬時にアレーアンテナの放射指向性を変化させることが可能となり、通信遮断等を防ぐことが可能となる。
【０１１８】
なお、本実施の形態においては、メモリ１８への保存条件としてビーム幅を例に説明しているが、他の条件を使ってもよい。
【０１１９】
（実施の形態３）
実施の形態２に示しているように、予めメモリ１８に格納してある複数の伝送経路情報を電波伝搬環境の変化により順次読み出し、伝送経路を切替えて無線通信を行ったとしても、無線通信装置の設置場所が移動した場合等には、メモリ１８に格納されているどの伝送経路情報を使用しても通信できない可能性が高い。
【０１２０】
そこで、本実施の形態では、無線通信装置の設置場所が変更になった場合に対応したアダプティブアレーアンテナ装置１２０について説明する。なお、本実施の形態に係るアダプティブアレーアンテナ装置１２０は、演算処理回路１６の具体的な動作が異なることを除いて図２と共通するので、共通部分の詳しい説明は省略し、相違点を中心に説明する。
【０１２１】
図１０は、本実施の形態におけるアダプティブアレーアンテナ装置１２０のデータ伝送状態におけるフローチャートである。実施の形態２と同じステップに関しては、同符号を付与し、説明を省略する。
【０１２２】
ステップＳ７０８において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、無線通信状況（電波伝搬環境）が良好であるかどうかを判断し、良好であれば、ステップＳ７１２に進む。一方、無線通信状況が良好でない場合は、ステップＳ７０９に進む。
【０１２３】
ステップＳ７０９において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、位相制御回路１５を用いて、メモリ１８に格納している伝送経路情報を全て送信用可変位相器５_１〜５_ｎに設定したかを判断する。そして、未だ設定していない伝送経路情報がある場合は、ステップＳ６０５に戻り、未だ設定しない伝送経路情報を設定する。一方、全ての伝送経路情報を設定してしまった場合は、ステップＳ７１０に進む。
【０１２４】
ステップＳ７１０において、メモリ１８に格納されている全ての伝送経路情報を読み出しても無線通信状況が良くならないと判断した場合、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、演算処理回路１６に、再度、最適化計算を行わせる。演算処理回路１６は、通信可能な伝送経路情報を新たに算出し、ステップＳ７１１に進む。具体的には、演算処理回路１６は、図５に示される処理を実行する。
【０１２５】
ステップＳ７１１において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、メモリ１８に保存されている伝送経路情報を全てクリアし、ステップＳ７１２に進む。
【０１２６】
ステップＳ７１２において、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、新たに算出された伝送経路情報に含まれるｎ個の位相変数を、送信用可変位相器５_１〜５_ｎに設定し、コンテンツデータの無線送信を再開する。
【０１２７】
なお、次に非データ伝送状態に入ったとき、ＢＢ／ＩＦ回路１７は、演算処理回路１６を用いて、実施の形態２に示しているような手段で伝送経路情報を再計算し、メモリ１８に格納し直す。
【０１２８】
このように、本実施の形態によれば、無線装置の設置場所が変更になった場合にも、再度伝送経路情報を演算して、メモリ１８に格納し直すことが可能となる。
【０１２９】
（その他の実施形態）
なお、本発明を上記実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記の実施の形態に限定されないのはもちろんである。以下のような場合も本発明に含まれる。
【０１３０】
上記の各装置は、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムである。ＲＡＭまたはハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各装置は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。
【０１３１】
上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、１個のシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ：大規模集積回路）から構成されているとしてもよい。システムＬＳＩは、複数の構成要素を１個のチップ上に集積して製造された超多機能ＬＳＩであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。ＲＡＭには、コンピュータプログラムが記憶さている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、システムＬＳＩは、その機能を達成する。
【０１３２】
上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、各装置に脱着可能なＩＣカードまたは単体のモジュールから構成されているとしてもよい。ＩＣカードまたはモジュールは、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成されるコンピュータシステムである。ＩＣカードまたはモジュールは、上記の超多機能ＬＳＩを含むとしてもよい。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、ＩＣカードまたはモジュールは、その機能を達成する。このＩＣカードまたはこのモジュールは、耐タンパ性を有するとしてもよい。
【０１３３】
本発明は、上記に示す方法であるとしてもよい。また、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムであるとしてもよいし、コンピュータプログラムからなるデジタル信号であるとしてもよい。
【０１３４】
また、本発明は、コンピュータプログラムまたはデジタル信号をコンピュータ読み取り可能な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）、半導体メモリなどに記録したものとしてもよい。また、これらの記録媒体に記録されているデジタル信号であるとしてもよい。
【０１３５】
また、本発明は、コンピュータプログラムまたはデジタル信号を、電気通信回線、無線または有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送するものとしてもよい。
【０１３６】
また、本発明は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、マイクロプロセッサは、コンピュータプログラムにしたがって動作するとしてもよい。
【０１３７】
また、プログラムまたはデジタル信号を記録媒体に記録して移送することにより、またはプログラムまたはデジタル信号をネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい。
【０１３８】
上記実施の形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせてもよい。
【０１３９】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
本発明に係る無線伝送装置は、高周波通信の分野で有用に用いられる。
【符号の説明】
【０１４１】
１，１_１〜１_ｎ 送信用アンテナエレメント
２，２_１〜２_ｎ，１００３_ｋ パワーアンプ
３，３_１〜３_ｎ，１００５_ｋ 送信用ミキサ
４，４_１〜４_ｎ，１００９_ｋ 送信用ドライバアンプ
５，５_１〜５_ｎ，１０１１_ｋ 送信用可変位相器
６，１００７ 送信用局所発振器
７ 無線送信回路
８，８_１〜８_ｎ 受信用アンテナエレメント
９，９_１〜９_ｎ，１００４_ｋ 低雑音アンプ
１０，１０_１〜１０_ｎ，１００６_ｋ 受信用ミキサ
１１，１１_１〜１１_ｎ，１０１０_ｋ 受信用ドライバアンプ
１２，１２_１〜１２_ｎ，１０１２_ｋ 受信用可変位相器
１３，１００８ 受信用局所発振器
１４ 無線受信回路
１５，１０１３ 位相制御回路
１６，１０１４ 演算処理回路
１７，１０１５ ＢＢ／ＩＦ回路
１８ メモリ
１００ 送信側無線通信装置
２００ 受信側無線通信装置
１１０ コンテンツ再生部
１２０，２２０，１０００ アダプティブアレーアンテナ装置
１２１，２２１ 無線送信アンテナ部
１２２，２２２ 無線受信アンテナ部
１２３，２２３ 経路情報算出部
１２４，２２４ 記憶部
２１０ コンテンツ出力部
３００ 第１の無線通信路
３１０ 第２の無線通信路
１００１_ｋ アンテナエレメント
１００２_ｋ 切替えスイッチ

Claims (13)

1. 相手装置に対してコンテンツデータを無線送信するアダプティブアレーアンテナ装置であって、
   前記相手装置にコンテンツデータを無線送信する無線送信アンテナ部と、
   前記相手装置に対するコンテンツデータの送信を指示される前に、予め、前記相手装置に対してコンテンツデータを無線送信可能な放射指向性を特定するための伝送経路情報を算出する経路情報算出部と、
   前記経路情報算出部で算出された伝送経路情報を記憶する記憶部とを備え、
   前記無線送信アンテナ部は、前記相手装置に対するコンテンツデータの送信を指示された場合に、前記記憶部に記憶されている伝送経路情報で特定される放射指向性を用いて、前記相手装置に対するコンテンツデータの送信を開始する
   アダプティブアレーアンテナ装置。
2. 前記経路情報算出部は、予め複数の伝送経路情報を算出して、前記記憶部に記憶させ、
   前記無線送信アンテナ部は、前記記憶部に記憶されている複数の伝送経路情報のうちの１つを選択し、選択された伝送経路情報で特定される放射指向性を用いて、前記相手装置に対するコンテンツデータを送信する
   請求項１に記載のアダプティブアレーアンテナ装置。
3. 前記経路情報算出部は、前記相手装置に至る伝送経路が実質的に異なる複数の伝送経路情報を算出し、前記記憶部に記憶させる
   請求項２に記載のアダプティブアレーアンテナ装置。
4. 該アダプティブアレーアンテナ装置は、さらに、前記相手装置でのコンテンツデータの受信状態を示す制御データを受信する無線受信アンテナ部を備え、
   前記無線送信アンテナ部は、前記無線受信アンテナ部で受信された制御データに示される受信状態が予め定められた閾値を下回った場合に、前記記憶部に記憶されている複数の伝送経路情報のうちの他の１つを選択し、選択された他の伝送経路情報で特定される放射指向性を用いて、前記相手装置に対するコンテンツデータの送信を再開する
   請求項２又は３に記載のアダプティブアレーアンテナ装置。
5. 前記経路情報算出部は、前記記憶部に記憶されているどの伝送経路情報を選択しても受信状態が前記閾値以上とならない場合、前記記憶部に記憶されている複数の伝送経路情報のいずれとも異なる新たな伝送経路情報を算出し、
   前記無線送信アンテナ部は、前記経路情報算出部で算出された新たな伝送経路情報で特定される放射指向性を用いて、前記相手装置に対するコンテンツデータの送信を再開する
   請求項４に記載のアダプティブアレーアンテナ装置。
6. 前記記憶部は、さらに、前記複数の伝送経路情報それぞれの優先順位を記憶し、
   前記無線送信アンテナ部は、優先順位の高い伝送経路情報から順に選択する
   請求項２〜５のいずれか１項に記載のアダプティブアレーアンテナ装置。
7. 前記無線送信アンテナ部は、複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子各々から放射される電波の位相を制御する複数の可変位相器とを含み、
   前記経路情報算出部は、前記複数の可変位相器各々に設定される位相変数を、伝送経路情報として算出する
   請求項１〜６のいずれか１項に記載のアダプティブアレーアンテナ装置。
8. 前記経路情報算出部は、前記複数の可変位相器各々に任意に決定された位相変数を設定した状態で前記相手装置にテストデータを送信し、当該テストデータに対する応答データに示される通信性能をパラメータとする所定の最適化計算手法によって、前記複数の可変位相器それぞれの位相変数を算出し、算出した位相変数を前記記憶部に記憶させる
   請求項７に記載のアダプティブアレーアンテナ装置。
9. 前記経路情報算出部は、前記複数の可変位相器各々に任意に決定された位相変数を設定した状態で前記相手装置にテストデータを送信し、当該テストデータに対する応答データに示される通信性能が所定の閾値を上回る場合に、任意に決定された位相変数を前記記憶部に記憶させる
   請求項７に記載のアダプティブアレーアンテナ装置。
10. 前記無線送信アンテナ部は、
    第１の無線通信路を介してテストデータを前記相手装置に無線送信し、
    前記第１の無線通信路より帯域が広く、且つ高い受信感度を必要とする第２の無線通信路を介してコンテンツデータを前記相手装置に無線送信する
    請求項８又は９に記載のアダプティブアレーアンテナ装置。
11. 相手装置からコンテンツデータを無線受信するアダプティブアレーアンテナ装置であって、
    前記相手装置からコンテンツデータを無線受信する無線受信アンテナ部と、
    前記相手装置から送信されるコンテンツデータの受信を指示される前に、予め、前記相手装置からコンテンツデータを無線受信可能な放射指向性を特定するための伝送経路情報を算出する経路情報算出部と、
    前記経路情報算出部で算出された伝送経路情報を記憶する記憶部とを備え、
    前記無線受信アンテナ部は、前記相手装置から送信されるコンテンツデータの受信を指示された場合に、前記記憶部に記憶されている伝送経路情報で特定される放射指向性を用いて、前記相手装置から送信されるコンテンツデータの受信を開始する
    アダプティブアレーアンテナ装置。
12. 相手装置に対してコンテンツデータを無線送信するアダプティブアレーアンテナ装置のアンテナ制御方法であって、
    前記アダプティブアレーアンテナ装置は、前記相手装置にコンテンツデータを無線送信する無線送信アンテナ部と、記憶部とを備え、
    該アンテナ制御方法は、
    前記相手装置に対するコンテンツデータの送信を指示される前に、予め、前記相手装置に対してコンテンツデータを無線送信可能な放射指向性を特定するための伝送経路情報を算出し、前記記憶部に記憶させる経路情報算出ステップと、
    前記相手装置に対するコンテンツデータの送信を指示された場合に、前記記憶部に記憶されている伝送経路情報で特定される放射指向性を用いて、前記無線送信アンテナ部に前記相手装置に対するコンテンツデータの送信を開始させる送信ステップとを含む
    アンテナ制御方法。
13. 相手装置からコンテンツデータを無線受信するアダプティブアレーアンテナ装置のアンテナ制御方法であって、
    前記アダプティブアレーアンテナ装置は、前記相手装置からコンテンツデータを無線受信する無線受信アンテナ部と、記憶部とを備え、
    該アンテナ制御方法は、
    前記相手装置から送信されるコンテンツデータの受信を指示される前に、予め、前記相手装置からコンテンツデータを無線受信可能な放射指向性を特定するための伝送経路情報を算出し、前記記憶部に記憶させる経路情報算出ステップと、
    前記相手装置から送信されるコンテンツデータの受信を指示された場合に、前記記憶部に記憶されている伝送経路情報で特定される放射指向性を用いて、前記無線受信アンテナ部に前記相手装置から送信されるコンテンツデータの受信を開始させる受信ステップとを含む
    アンテナ制御方法。

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