WO2019187769A1 - アンテナシステム、アンテナシステムの制御方法及び記録媒体、無線通信装置及びシステム - Google Patents

アンテナシステム、アンテナシステムの制御方法及び記録媒体、無線通信装置及びシステム Download PDF

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良英 高橋
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Definitions

  • the present invention relates to an antenna system, an antenna system control method, a recording medium, a wireless communication apparatus, and a system.
  • the communication state varies due to the environmental influence between the two points. Therefore, it is required to maintain a predetermined communication quality even if the communication state fluctuates.
  • Patent Document 1 a wireless communication system that selects a directional antenna to be used according to reception sensitivity.
  • this wireless communication system a plurality of directional antennas are directed in different directions, and the reception sensitivity of each directional antenna is monitored.
  • communication corresponding to the direction of the communication partner can be performed.
  • FIG. 13 shows the relationship between the distance between two wireless communication devices and the reception sensitivity of radio waves received by one receiving wireless communication device.
  • the power value [dBm] of the received radio wave is used as the reception sensitivity.
  • the height at which the electric field strength is maximum changes according to the change in the distance between the wireless communication devices.
  • the electric field strength is maximized by adjusting the height at which the antenna is installed and simultaneously using multiple antennas installed apart in the height direction (so-called space diversity). It is possible. However, since the antenna installation position and the antenna separation distance are fixed, it is impossible to follow the variation of the height pattern as described above.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and the present invention provides an antenna system capable of maintaining communication quality even when the communication state between wireless communication devices fluctuates, an antenna system control method, and a program
  • the purpose is to provide.
  • An antenna system includes a plurality of radiating antennas that radiate radio waves, arranged in a first direction, and the first direction so as to correspond to each of the plurality of radiating antennas.
  • a plurality of detection antennas that receive radio waves, a combining / distributing unit that distributes an input transmission signal to the plurality of radiation antennas, and reception sensitivity in the first direction of the plurality of detection antennas.
  • a plurality of detection antennas arranged in a first direction so as to correspond to a plurality of radiation antennas that radiate radio waves according to transmission signals are received. Detecting the radio wave reception sensitivity distribution, and based on the reception sensitivity distribution, the plurality of transmission signals are transmitted so that radio waves are radiated from a radiation antenna corresponding to a detection antenna having a reception sensitivity greater than a predetermined value. This controls the synthesizing / distributing section that distributes to the radiation antennas.
  • an antenna system control program which is one embodiment of the present invention, a plurality of detection antennas arranged in a first direction so as to correspond to each of a plurality of radiation antennas that radiate radio waves according to a transmission signal are received. Processing to detect the reception sensitivity distribution of the radio wave to be transmitted, and based on the reception sensitivity distribution, the transmission signal is radiated from a radiation antenna corresponding to a detection antenna whose reception sensitivity is greater than a predetermined value. And a process of controlling a combining / distributing unit that distributes to the plurality of radiating antennas.
  • an antenna system an antenna system control method, and a program that can maintain communication quality even if the communication state between wireless communication devices varies.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of a wireless communication system according to a first exemplary embodiment.
  • 1 is a diagram schematically showing a configuration of an antenna system according to a first exemplary embodiment. It is a figure which shows typically an example of a structure of a detection circuit. It is a figure which shows about the structural example of a synthetic
  • FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a configuration of a wireless communication apparatus according to a third embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a configuration of a wireless communication system according to a fourth embodiment. It is a figure which shows the propagation path of the electromagnetic wave by the obstruction in a radio
  • FIG. 1 schematically shows a configuration of a wireless communication system 1000 according to the first exemplary embodiment.
  • the wireless communication system 1000 transmits and receives radio waves between the wireless communication device 1 and the wireless communication device 2.
  • one or both of the wireless communication device 1 and the wireless communication device 2 are moved and the position is changed.
  • the wireless communication device 1 is installed in a base station 100 that is a fixed station, and the wireless communication device 2 is mounted on a movable vehicle 200.
  • the wireless communication device 1 includes an antenna system 10 and a transmitter 60.
  • the transmitter 60 outputs a transmission signal SIG to the antenna system 10, and the antenna system 10 radiates a radio wave corresponding to the transmission signal SIG, thereby communicating with the wireless communication device 2.
  • FIG. 2 schematically shows a configuration of the antenna system 10 according to the first exemplary embodiment.
  • the antenna system 10 includes a radiation antenna array 11, a detection antenna array 12, a combining / distributing circuit 13, a control circuit 14, and a detection circuit 15.
  • the synthesis distribution circuit, the control circuit, and the detection circuit are also referred to as a synthesis distribution unit, a control unit, and a detection unit, respectively.
  • the radiation antenna array 11 has radiation antennas RA1 to RA8.
  • the radiating antennas RA1 to RA8 are arranged side by side in the height direction, that is, the Z direction (also referred to as a first direction) perpendicular to the ground.
  • the arrangement direction of the radiation antennas RA1 to RA8 is merely an example, and may be arranged in a direction other than the Z direction perpendicular to the ground.
  • the detection antenna array 12 includes detection antennas DA1 to DA8.
  • the detection antennas DA1 to DA8 are arranged side by side in the height direction, that is, the Z direction (first direction).
  • the detection antennas DA1 to DA8 are arranged at the same height as or close to the radiation antennas RA1 to RA8, respectively.
  • the detection circuit 15 is configured to be able to detect the reception sensitivity of each radio wave of the detection antennas DA1 to DA8.
  • the detection circuit 15 may detect the power or electric field strength of radio waves received by each of the detection antennas DA1 to DA8 as reception sensitivity.
  • the detection circuit 15 outputs the detection result of the radio wave reception sensitivity to the control circuit 14 as a detection signal DET.
  • the detection circuit 15 detects the received power (power) and voltage of each of the detection antennas DA1 to DA8, for example.
  • FIG. 3 schematically shows an example of the configuration of the detection circuit 15.
  • the detection circuit 15 includes a detection circuit 15A and a switching circuit 15B.
  • the switching circuit is also referred to as a switching unit.
  • the switching circuit 15B has switches S1 to S8.
  • the switches S1 to S8 are inserted between the detection antennas DA1 to DA8 and the detection circuit 15A.
  • the detection circuit 15A controls the switches S1 to S8 with the control signal CON1 so that any one of the switches S1 to S8 is turned on and the other switches are turned off. By changing the switches that are turned on in order, the detection circuit 15A can detect the reception sensitivities of the detection antennas DA1 to DA8.
  • the control circuit 14 acquires the distribution of reception sensitivity of the detection antennas DA1 to DA8 based on the detection signal DET, and controls the combining / distributing circuit 13 with the control signal CON based on the acquired reception sensitivity distribution.
  • the acquired reception sensitivity distribution may be a height pattern of radio waves received by the detection antenna array 12. Understandable.
  • the combining / distributing circuit 13 is connected between the radiation antennas RA1 to RA8 and the transmitter 60.
  • the combining / distributing circuit 13 distributes the transmission signal SIG input from the transmitter 60 to the radiation antennas RA1 to RA8 under the control of the control circuit 14.
  • FIG. 4 shows a configuration example of the composite distribution circuit 13 and its control.
  • the combining / distributing circuit 13 includes a switching control circuit 13A and a switching circuit 13B.
  • the switching control circuit and the switching circuit are also referred to as a switching control unit and a switching unit, respectively.
  • the switching circuit 13B has switches SW1 to SW8.
  • the switches SW1 to SW8 are inserted between the transmitter 60 and each of the radiation antennas RA1 to RA8.
  • the control circuit 14 gives a control signal CON to the switching control circuit 13A, and designates a switch to be turned on among the switches SW1 to SW8.
  • the switching control circuit 13A controls the switches SW1 to SW8 by the control signal CON2 so that only one of the switches SW1 to SW8 designated by the control circuit 14 is turned on and the other switches are turned off. As a result, radio waves can be radiated only from the radiation antenna corresponding to the detection antenna having good reception sensitivity.
  • the wireless communication device 2 transmits a radio wave RW to the wireless communication device 1 in order to communicate with the wireless communication device 1.
  • Each of the detection antennas DA1 to DA8 of the detection antenna array 12 receives the radio wave RW.
  • the radio wave RW radiated from the wireless communication device 2 reaches the detection antenna array 12 through various paths.
  • the radio wave RW emitted from the wireless communication device 2 reaches the wireless communication device 1 via a route P1 and a route P2.
  • the path P1 is a path through which radio waves directly reach the wireless communication apparatus 1 from the wireless communication apparatus 2.
  • the path P2 is a path through which the radio wave radiated from the wireless communication device 2 is reflected by the ground and reaches the wireless communication device 1.
  • the radio waves interfere with each other, resulting in variations in reception sensitivity (height pattern) in the height direction (Z direction).
  • the detection circuit 15 detects the reception sensitivity of the radio wave RW in each of the detection antennas DA1 to DA8, and outputs the detection result to the control circuit 14 as a detection signal DET.
  • the control circuit 14 acquires a reception sensitivity distribution in the height direction (Z direction), that is, a height pattern, based on the detection signal DET. Based on the acquired reception sensitivity distribution, the control circuit 14 detects one of the detection antennas DA1 to DA8 having a reception sensitivity of the radio wave RW larger than a predetermined value. The control circuit 14 selects a radiation antenna whose reception sensitivity is higher than a predetermined value to be used for radio wave radiation, the selected radiation antenna is connected to the transmitter 60, and other radiation antennas are connected to the transmitter 60. The composite distribution circuit 13 is controlled so as not to be connected.
  • the frequency of radio waves is the same, transmission / reception of radio waves between two points can be performed in the same communication state regardless of the direction. Therefore, by receiving the radio wave from the radiation antenna provided at the same height as the detection antenna having good reception sensitivity, it is possible to keep the radio communication device 2 receiving the radio wave in a desired state.
  • FIG. 5 shows the reception sensitivity distribution of the detection antennas DA1 to DA8.
  • the positions in the height direction (Z direction) of the detection antennas DA1 to DA8 are Z1 to Z8.
  • the reception sensitivities of the detection antennas DA3 to DA5 are larger than a predetermined value TH, and the reception sensitivities of the detection antennas DA1, DA2, DA6 to DA8 are predetermined values.
  • the control circuit 14 controls the combining / distributing circuit 13 so that transmission is performed by the radiation antennas RA3 to RA5 (also referred to as first radiation antennas) corresponding to the detection antennas DA3 to DA5.
  • the reception sensitivity of the detection antenna when the reception sensitivity of the detection antenna is the same as the predetermined value TH, it may be handled in the same manner as when the detection antenna is larger than the predetermined value TH, or may be handled as in the case where it is smaller than the predetermined value TH. May be.
  • the control circuit 14 includes not only the detection antennas DA3 to DA5, but also a radiation antenna RA2 (also referred to as a third radiation antenna) adjacent to the detection antenna DA3 and a radiation antenna RA6 (also referred to as a third detection antenna DA5).
  • the combining / distributing circuit 13 may be controlled so that radio waves are also emitted from the second radiation antenna. That is, if necessary, radio waves may be radiated from any number of other radiating antennas close to the radiating antenna corresponding to the detection antenna having a predetermined reception sensitivity.
  • one or more radiating antennas at a position higher than the radiating antenna selected to radiate radio waves, that is, in the Z (+) direction (also referred to as the first direction) side. (Also referred to as “radio wave”).
  • One or more radiating antennas (also referred to as third radiating antennas) at positions lower than the radiating antenna selected to radiate radio waves, that is, in the Z ( ⁇ ) direction (also referred to as the second direction) side. ) May also emit radio waves.
  • the control circuit 14 includes not only the radiating antenna RA4 but also the RA5 (also referred to as a fifth radiating antenna) one above the radiating antenna RA4 and the radiating antenna RA3 (sixth below the radiating antenna RA4).
  • the synthesizing / distributing circuit 13 may be controlled such that radio waves are also emitted from the radiation antenna.
  • control circuit 14 Radio waves are also radiated from RA6 (also referred to as a fifth radiation antenna) one above the radiation antenna RA5 and radiation antenna RA2 (also referred to as a sixth radiation antenna) immediately below the radiation antenna RA3.
  • RA6 also referred to as a fifth radiation antenna
  • radiation antenna RA2 also referred to as a sixth radiation antenna
  • the composite distribution circuit 13 may be controlled.
  • radio waves may be radiated from any number of radiation antennas close to the radiation antenna corresponding to the detection antenna having the maximum reception sensitivity.
  • one or more radiating antennas located higher than the radiating antenna selected to radiate radio waves that is, on the Z (+) direction (also referred to as the first direction) side.
  • Radio waves may also be radiated from (also referred to as a fifth radiating antenna).
  • One or more radiating antennas (also referred to as sixth radiating antennas) at positions lower than the radiating antenna selected to radiate radio waves, that is, in the Z ( ⁇ ) direction (also referred to as the second direction) side. ) May also emit radio waves.
  • control circuit 14 may determine the number of transmission antennas used for transmission according to the acquired reception sensitivity distribution. Specifically, the control circuit 14 controls the combining / distributing circuit 13 so that the radio wave is radiated from the radiation antenna corresponding to the detection antenna at a position included in the peak width (for example, half width) of the reception sensitivity. May be.
  • the reception sensitivity is maximized at the position of the detection antenna DA4, and the positions of the detection antennas DA3 to DA5 are included in the peak width W.
  • the control circuit 14 also controls the combining / distributing circuit 13 so that radio waves are radiated from the radiation antennas RA3 to RA5 corresponding to the detection antennas DA3 to DA5 included in the peak width W of the reception sensitivity.
  • each of the radiation antennas RA1 to RA8 has been described as one antenna element, but the configuration of the radiation antennas RA1 to RA8 is not limited to this.
  • FIG. 6 shows a modification of the radiation antenna. As shown in FIG. 6, the radiation antennas RA1 to RA8 may be configured by arranging a plurality of antenna elements E1 in the Z direction.
  • FIG. 7 shows another modification of the radiation antenna.
  • the radiation antennas RA1 to RA8 may have a plurality of antenna element rows ROW arranged in the Z direction.
  • Each of the antenna element rows ROW may be configured by arranging a plurality of antenna elements E2 in a direction orthogonal to the Z direction.
  • the reception sensitivity distribution (height pattern) of radio waves in the height direction can be monitored with the detection antennas arranged in the height direction (that is, the Z direction).
  • the radiation antenna array 11 and the detection antenna array 12 are provided separately, the reception sensitivity is continued using the detection antenna array 12 even while the radio wave is radiated from the radiation antenna array 11. Can be monitored.
  • the height pattern changes as the vehicle 200 moves, it is possible to dynamically select a radiation antenna corresponding to a detection antenna with high reception sensitivity and radiate radio waves.
  • the positional relationship between the base station 100 and the vehicle 200 changes, it is possible to maintain a high-quality communication state without being disconnected.
  • FIG. 8 schematically shows a configuration of the antenna system 20 according to the second exemplary embodiment.
  • the antenna system 20 has a configuration in which the radiation antenna array 11 and the detection antenna array 12 in the first embodiment are integrated into one antenna array.
  • the antenna system 20 has a configuration in which the radiation antenna array 11 and the detection antenna array 12 of the antenna system 10 according to the first embodiment are replaced with an antenna array 21 and distributors DIS1 to DIS8 are added.
  • the antenna array 21 has antennas A1 to A8.
  • Distributors DIS1 to DIS8 are inserted between antennas A1 to A8 and combining / distributing circuit 13, respectively.
  • the distributors DIS1 to DIS8 are, for example, directional couplers, and pass the signals output from the transmitter 60 to the antennas A1 to A8, and pass the signals received by the antennas A1 to A8 to the detection circuit 15.
  • the antenna system 20 can select the antenna to be used for transmission among the antennas A1 to A8 based on the reception sensitivities of the antennas A1 to A8, similarly to the antenna system 10. Note that selection of an antenna used for transmission is the same as that in Embodiment 1, and thus description thereof is omitted.
  • the detection of the reception sensitivity of the antennas A1 to A8 is preferably performed when radio waves are not radiated from the antennas A1 to A8. That is, it is desirable to stop the emission of radio waves during detection of reception sensitivity. As a result, the reception sensitivity of the antennas A1 to A8 can be monitored with high accuracy.
  • the radiation antenna and the detection antenna can be integrated, the number of antenna elements can be reduced as compared with the antenna system 10. As a result, the antenna system can be reduced in size.
  • FIG. 9 schematically illustrates the configuration of the wireless communication apparatus 3 according to the third embodiment.
  • the wireless communication device 3 has a configuration in which a receiver 70 and a duplexer 80 are added to the wireless communication device 1 according to the first embodiment.
  • the signal output from the transmitter 60 is input to the antenna system 10 via the duplexer 80.
  • a signal input to the antenna system 10 is transmitted from the radiation antenna array 11 into the air. Further, in this configuration, a signal transmitted from another wireless communication device is received using the radiation antenna array 11. The received signal is input to the receiver 70 via the duplexer 80.
  • the radiating antenna array can be used not only for transmission but also for reception. Therefore, apart from the radiation antenna array and the detection antenna array, a dedicated reception antenna for receiving signals transmitted from other wireless communication devices is provided, and the signal received by the reception antenna is input to the receiver. , Can reduce the number of antennas.
  • FIG. 10 schematically shows a configuration of a wireless communication system 2000 according to the fourth embodiment.
  • the wireless communication device 2 that is a communication partner of the wireless communication device 1 is installed in the fixed station 300.
  • the positional relationship between the radio communication device 1 of the base station 100 and the radio communication device 2 of the fixed station 300 does not change.
  • FIG. 11 shows a propagation path of a radio wave due to an obstacle in the wireless communication system 2000.
  • P3 is generated. Since the reception state in the wireless communication device 1 is changed by the radio wave reaching the wireless communication device 2 through the newly generated path P3, the height pattern is changed.
  • the wireless communication apparatus 1 can select a radiation antenna based on the reception sensitivity of the detection antennas DA1 to DA8. Therefore, communication quality can be maintained even when the environment in which radio waves propagate due to obstacles changes.
  • the radiation antenna is selected based on the monitoring result of the reception sensitivity of the detection antenna regardless of whether the communication partner is moving or stationary. By doing so, it is possible to maintain communication quality.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.
  • the present invention has been described as a hardware configuration, but the present invention is not limited to this.
  • the present invention realizes an operation in which the control circuit 14 selects a radiation antenna to be used for radio wave radiation based on the reception sensitivity of the detection antennas DA1 to DA8 by causing a CPU (Central Processing Unit) to execute a computer program. It is also possible.
  • a CPU Central Processing Unit
  • Non-transitory computer readable media include various types of tangible storage media (tangible storage medium). Examples of non-transitory computer-readable media include magnetic recording media (eg flexible disks, magnetic tapes, hard disk drives), magneto-optical recording media (eg magneto-optical discs), CD-ROMs (Read Only Memory), CD-Rs, CD-R / W, semiconductor memory (for example, mask ROM, PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable ROM), flash ROM, RAM (random access memory)) are included.
  • the program may also be supplied to the computer by various types of temporary computer-readable media. Examples of transitory computer readable media include electrical signals, optical signals, and electromagnetic waves.
  • the temporary computer-readable medium can supply the program to the computer via a wired communication path such as an electric wire and an optical fiber, or a wireless communication path.
  • the control circuit 14 is configured as a control unit including a processing device such as a CPU and its peripheral devices.
  • FIG. 12 shows an example of the configuration of the control unit. 12 includes a CPU 14A, a RAM (Random Access Memory) 14B, a ROM (Read Only Memory) 14C, a storage device 14D, and a bus 14E.
  • the CPU 14A, RAM 14B, ROM 14C, and storage device 14D can exchange data and commands via the bus 14E.
  • the above-mentioned program is stored in, for example, the ROM 14C, and the CPU 14A reads the program from the ROM 14C as necessary and executes it.
  • Data corresponding to the detection signal DET output from the detection circuit 15 is stored in, for example, the RAM 14B.
  • the CPU 14B reads the data stored in the ROM 14B when acquiring the reception sensitivity distribution. Further, the CPU 14A may write the acquired information such as the reception sensitivity distribution in the storage device 15D.
  • the storage device D can use
  • the detection antenna array includes eight detection antennas has been described, but this is only an example. That is, the detection antenna array may have a plurality of detection antennas other than eight.
  • the radiating antenna array includes eight radiating antennas has been described, but this is only an example. That is, the radiation antenna array may have a plurality of radiation antennas other than eight.
  • the wireless communication device 1 may have the same configuration as the wireless communication device 1 and perform the same operation.
  • the wireless communication system includes a plurality of wireless communication devices, some or all of the plurality of wireless communication devices may be wireless communication devices including the antenna system according to the above-described embodiment.
  • a plurality of radiating antennas that radiate radio waves arranged in a first direction and a radio wave that is arranged in the first direction so as to correspond to each of the plurality of radiating antennas
  • a plurality of detection antennas a combining / distributing unit that distributes an input transmission signal to the plurality of radiation antennas, and a detection unit that detects a reception sensitivity distribution in the first direction of the plurality of detection antennas
  • a control unit that controls the combining / distributing unit so that a radio wave is radiated from a radiation antenna corresponding to a detection antenna having a reception sensitivity larger than a predetermined value based on the reception sensitivity distribution.
  • Appendix 2 A plurality of radiating antennas that radiate radio waves arranged in a first direction, and the plurality of antennas are respectively in a direction orthogonal to the first direction with respect to the plurality of radiating antennas.
  • the said control part is arranged in the said 1st direction with respect to the 1st radiation antenna corresponding to the detection antenna whose reception sensitivity is larger than the said predetermined value, and the said 1st detection antenna.
  • One or more second radiating antennas, and one or more third radiating antennas arranged in a second direction opposite to the first direction with respect to the first radiating antenna;
  • the said control part is the said synthetic
  • the control unit includes a fourth radiating antenna corresponding to a detection antenna having a maximum reception sensitivity among detection antennas having a reception sensitivity larger than the predetermined value, and the fourth radiating antenna.
  • One or more fifth radiating antennas arranged in the first direction with respect to the fourth radiating antenna and arranged in a second direction opposite to the first direction with respect to the fourth radiating antenna.
  • the said control part detects the width
  • combination distribution part is for the radiation
  • a plurality of radiating antennas that radiate radio waves arranged in a first direction and a radio wave that is arranged in the first direction so as to correspond to each of the plurality of radiating antennas
  • a plurality of detection antennas a combining / distributing unit that distributes an input transmission signal to the plurality of radiation antennas, and a detection unit that detects a reception sensitivity distribution in the first direction of the plurality of detection antennas,
  • the one radiating antenna and the one detecting antenna corresponding to the one radiating antenna are configured as one antenna, and a plurality of the antennas and the combining and distributing unit
  • the plurality of demultiplexers are inserted between each of the demultiplexers, and the demultiplexer passes the transmission signals output from
  • the said antenna system is arranged in the 1st direction.
  • Radiating antennas, a plurality of detection antennas arranged in the first direction so as to correspond to each of the plurality of radiating antennas, and an input transmission signal as the plurality of radiations A combining / distributing unit that distributes to the antenna for detection, a detection unit that detects the reception sensitivity distribution in the first direction of the plurality of detection antennas, and a detection having a reception sensitivity greater than a predetermined value based on the reception sensitivity distribution And a control unit that controls the combining / distributing unit so that a radio wave is radiated from a radiating antenna corresponding to the radiating antenna.
  • a part or all of the plurality of wireless communication devices includes a transmitter that outputs a transmission signal, and an antenna system that radiates radio waves according to the transmission signal. And the antenna system is arranged in the first direction so as to correspond to each of the plurality of radiating antennas that radiate radio waves and arranged in the first direction.
  • a control unit that controls the combining / distributing unit based on the reception sensitivity distribution so that radio waves are radiated from a radiation antenna corresponding to a detection antenna whose reception sensitivity is greater than a predetermined value;
  • the a a wireless communication system.
  • Wireless communication device 10 20 Antenna system 11 Radiation antenna array 12 Detection antenna array 13 Combining / distributing circuit 13A Switching control circuit 13B Switching circuit 14 Control circuit 14A CPU 14B RAM 14C ROM 14D storage device 14E bus 15 detection circuit 15A detection circuit 15B switching circuit 21 antenna array 60 transmitter 70 receiver 80 duplexer 100 base station 200 vehicle 300 fixed station 400 obstacle 1000, 2000 wireless communication system A1 to A8 antenna AE antenna element CON Control signal DA1 to DA8 Detection antenna DET Detection signal DIS1 to DIS8 Distributor RA1 to RA8 Radiation antenna S1 to S8 switch SW1 to SW8 switch

Abstract

無線通信装置間の通信状態が変動しても通信品質を維持することができるアンテナシステム、アンテナシステムの制御方法及びプログラムを提供する。検波用アンテナ（ＤＡ１～ＤＡ８）が、放射用アンテナ（ＲＡ１～ＲＡ８）のそれぞれに対応するようにＺ方向に配列されて電波を受信する。合成分配回路（１３）は、送信信号ＳＩＧを放射用アンテナ（ＲＡ１～ＲＡ８）に分配する。検波回路（１５）は、検波用アンテナ（ＤＡ１～ＤＡ８）のＺ方向の受信感度分布を検出する。制御回路（１４）は、受信感度分布に基づいて、受信感度が所定値よりも大きな検波用アンテナに対応する放射用アンテナから電波が放射されるように合成分配部（１３）を制御する。

Description

アンテナシステム、アンテナシステムの制御方法及び記録媒体、無線通信装置及びシステム
　本発明は、アンテナシステム、アンテナシステムの制御方法及び記録媒体、無線通信装置及びシステムに関する。
　２点間の無線通信においては、２点間の環境の影響で通信状態が変動する。そのため、通信状態が変動しても所定の通信品質を維持することが求められる。
　通信状態が変動しても通信品質を維持するため、受信感度に応じて用いる指向性アンテナを選択する無線通信システムが提案されている（特許文献１）。この無線通信システムでは、複数の指向性アンテナがそれぞれ異なる方位に向いており、各指向性アンテナの受信感度を監視している。そして、受信感度が最も大きな指向性アンテナを用いることで、通信相手の方位に対応した通信を行うことができる。
特開２０１４－１４７０６０号公報
　無線通信では、例えば地面からの反射波が干渉波としてアンテナに到達することで、受信状態に影響を及ぼすことが知られている。また、市街地を移動しながら無線通信装置を使用する場合、建物や車両による反射が顕著となり、通信状態が大きく変動してしまう。この場合、アンテナが設置された高さとアンテナに到達した電波の電界強度との関係を示すハイトパターンが変化してしまい、通信品質に影響を与える。
　図１３に、２つの無線通信装置間の距離と一方の受信側の無線通信装置が受信する電波の受信感度との関係を示す。ここでは、受信感度として、受信した電波の電力値［ｄＢｍ］を用いた。図１３に示すように、無線通信装置間の距離の変動に応じて、電界強度が最大となる高さが変化していることが理解できる。
　これに対し、特許文献１のように指向性アンテナの方位を変更してもハイトパターンの変動には対応できないので、通信品質を維持することができなくなってしまう。
　ハイトパターンが固定されている場合には、アンテナを設置する高さの調整や、高さ方向に離れて設置された複数のアンテナの同時使用（いわゆる、スペースダイバーシティ）により、電界強度を最大化することは可能である。しかし、アンテナの設置位置やアンテナの離隔距離は固定されているので、上述のようにハイトパターンの変動に追随することはできない。
　本発明は上記の事情に鑑みて成されたものであり、本発明は、無線通信装置間の通信状態が変動しても通信品質を維持することができるアンテナシステム、アンテナシステムの制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。
　本発明の一態様であるアンテナシステムは、第１の方向に配列された、電波を放射する複数の放射用アンテナと、前記複数の放射用アンテナのそれぞれに対応するように前記第１の方向に配列された、電波を受信する複数の検波用アンテナと、入力された送信信号を前記複数の放射用アンテナに分配する合成分配部と、前記複数の検波用アンテナの前記第１の方向の受信感度分布を検出する検波部と、前記受信感度分布に基づいて、受信感度が所定値よりも大きな検波用アンテナに対応する放射用アンテナから電波が放射されるように前記合成分配部を制御する制御部と、を有するものである。
　本発明の一態様であるアンテナシステムの制御方法は、送信信号に応じた電波を放射する複数の放射用アンテナのそれぞれに対応するように第１の方向に配列された複数の検波用アンテナが受信する電波の受信感度分布を検出し、前記受信感度分布に基づいて、受信感度が所定値よりも大きな検波用アンテナに対応する放射用アンテナから電波が放射されるように、前記送信信号を前記複数の放射用アンテナに分配する合成分配部を制御するものである。
　本発明の一態様であるアンテナシステムの制御プログラムは、送信信号に応じた電波を放射する複数の放射用アンテナのそれぞれに対応するように第１の方向に配列された複数の検波用アンテナが受信する電波の受信感度分布を検出する処理と、前記受信感度分布に基づいて、受信感度が所定値よりも大きな検波用アンテナに対応する放射用アンテナから電波が放射されるように、前記送信信号を前記複数の放射用アンテナに分配する合成分配部を制御する処理と、をコンピュータに実行させるものである。
　本発明によれば、無線通信装置間の通信状態が変動しても通信品質を維持することができるアンテナシステム、アンテナシステムの制御方法及びプログラムを提供することができる。
実施の形態１にかかる無線通信システムの構成を模式的に示す図である。 実施の形態１にかかるアンテナシステムの構成を模式的に示す図である。 検波回路の構成の一例を模式的に示す図である。 合成分配回路の構成例とその制御について示す図である。 検波用アンテナの受信感度分布を示す図である。 放射用アンテナの変形例を示す図である。 放射用アンテナの他の変形例を示す図である。 実施の形態２にかかるアンテナシステムの構成を模式的に示す図である。 実施の形態３にかかる無線通信装置の構成を模式的に示す図である。 実施の形態４にかかる無線通信システムの構成を模式的に示す図である。 無線通信システムにおける障害物による電波の伝搬経路を示す図である。 制御回路の構成の一例を示す図である。 ２つの無線通信装置間の距離と無線通信装置の受信アンテナの高さとの関係（ハイトパターン）を示す図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。
実施の形態１
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に、実施の形態１にかかる無線通信システム１０００の構成を模式的に示す。無線通信システム１０００は、無線通信装置１と無線通信装置２との間で、電波の送受信を行う。本実施の形態では、無線通信装置１及び無線通信装置２の一方又は両方が移動し、位置が変化するものとして説明する。この例では、無線通信装置１は固定局である基地局１００に設置され、無線通信装置２は移動可能な車両２００に搭載されるものとする。
　無線通信装置１について説明する。無線通信装置１は、アンテナシステム１０及び送信機６０を有する。送信機６０は、送信信号ＳＩＧをアンテナシステム１０へ出力し、アンテナシステム１０が送信信号ＳＩＧに応じた電波を放射することで、無線通信装置２と通信を行う。
　図２に、実施の形態１にかかるアンテナシステム１０の構成を模式的に示す。アンテナシステム１０は、放射用アンテナアレイ１１、検波用アンテナアレイ１２、及び合成分配回路１３、制御回路１４及び検波回路１５を有する。
　なお、ここでは、合成分配回路、制御回路及び検波回路を、それぞれ合成分配部、制御部及び検波部とも称する。
　放射用アンテナアレイ１１は、放射用アンテナＲＡ１～ＲＡ８を有する。放射用アンテナＲＡ１～ＲＡ８は、高さ方向、すなわち地面に対して垂直なＺ方向（第１の方向とも称する）に並んで配列される。なお、放射用アンテナＲＡ１～ＲＡ８の配列方向は例示に過ぎず、地面に対して垂直なＺ方向以外の方向に配列されてもよい。
　検波用アンテナアレイ１２は、検波用アンテナＤＡ１～ＤＡ８を有する。検波用アンテナＤＡ１～ＤＡ８は、高さ方向、すなわちＺ方向（第１の方向）に並んで配列される。なお、検波用アンテナＤＡ１～ＤＡ８は、それぞれ放射用アンテナＲＡ１～ＲＡ８と同じ高さ又は近接した高さに配置される。
　検波回路１５は、検波用アンテナＤＡ１～ＤＡ８のそれぞれの電波の受信感度を検出可能に構成される。例えば、検波回路１５は、検波用アンテナＤＡ１～ＤＡ８のそれぞれが受信する電波の電力又は電界強度を受信感度として検出してもよい。検波回路１５は、電波の受信感度の検出結果を検出信号ＤＥＴとして制御回路１４に出力する。検波回路１５は、例えば検波用アンテナＤＡ１～ＤＡ８のそれぞれの受信電力（パワー）や電圧を検出する。
　図３に、検波回路１５の構成の一例を模式的に示す。検波回路１５は、検出回路１５Ａ及び切替回路１５Ｂを有する。ここでは、切替回路を切替部とも称する。切替回路１５Ｂは、スイッチＳ１～Ｓ８を有する。スイッチＳ１～Ｓ８は、検波用アンテナＤＡ１～ＤＡ８のそれぞれと検出回路１５Ａとの間に挿入される。検出回路１５Ａは、スイッチＳ１～Ｓ８のいずれか１つがオンとなり、他のスイッチがオフとなるように、制御信号ＣＯＮ１によってスイッチＳ１～Ｓ８を制御する。オンとなるスイッチを順番に変更することで、検出回路１５Ａは検波用アンテナＤＡ１～ＤＡ８のそれぞれの受信感度を検出することができる。
　制御回路１４は、検出信号ＤＥＴに基づいて、検波用アンテナＤＡ１～ＤＡ８の受信感度の分布を取得し、取得した受信感度分布に基づいて、制御信号ＣＯＮによって合成分配回路１３を制御する。上記したように、検波用アンテナＤＡ１～ＤＡ８は高さ方向（Ｚ方向）に配列されているので、取得された受信感度分布は、検波用アンテナアレイ１２が受信した電波のハイトパターンとなることが理解できる。
　合成分配回路１３は、放射用アンテナＲＡ１～ＲＡ８と送信機６０との間に接続される。合成分配回路１３は、制御回路１４による制御に応じて、送信機６０から入力される送信信号ＳＩＧを、放射用アンテナＲＡ１～ＲＡ８に分配する。
　図４に、合成分配回路１３の構成例とその制御について示す。合成分配回路１３は、切替制御回路１３Ａ及び切替回路１３Ｂを有する。ここでは、切替制御回路及び切替回路を、それぞれ切替制御部及び切替部とも称する。切替回路１３Ｂは、スイッチＳＷ１～ＳＷ８を有する。スイッチＳＷ１～ＳＷ８は、送信機６０と放射用アンテナＲＡ１～ＲＡ８のそれぞれとの間に挿入される。制御回路１４は、制御信号ＣＯＮを切替制御回路１３Ａに与えて、スイッチＳＷ１～ＳＷ８のうちでオンにすべきスイッチを指定する。切替制御回路１３Ａは、スイッチＳＷ１～ＳＷ８のうちで制御回路１４に指定されたもののみがオンとなり、他のスイッチがオフとなるように、制御信号ＣＯＮ２によってスイッチＳＷ１～ＳＷ８を制御する。これにより、受信感度が良好な検波用アンテナに対応する放射用アンテナのみから電波を放射することができる。
　次に、アンテナシステム１０の動作について説明する。無線通信装置２は、無線通信装置１との通信を行うため、無線通信装置１へ電波ＲＷを送信する。検波用アンテナアレイ１２の検波用アンテナＤＡ１～ＤＡ８のそれぞれは、この電波ＲＷを受信する。
　無線通信装置２から放射された電波ＲＷは、様々な経路を介して、検波用アンテナアレイ１２へ到達する。例えば、図１に示すように、無線通信装置２から放射された電波ＲＷは、経路Ｐ１と経路Ｐ２とを介して、無線通信装置１へ到達する。経路Ｐ１は、無線通信装置２から無線通信装置１へ直接的に電波が到達する経路である。経路Ｐ２は、無線通信装置２から放射された電波が地面で反射されて無線通信装置１へ到達する経路である。このように、異なる経路を介して検波用アンテナアレイ１２に電波が到達する場合、電波が互いに干渉し、高さ方向（Ｚ方向）での受信感度のばらつき（ハイトパターン）が生じる。
　検波回路１５は、検波用アンテナＤＡ１～ＤＡ８のそれぞれにおける電波ＲＷの受信感度を検出し、検出結果を検出信号ＤＥＴとして制御回路１４へ出力する。
　制御回路１４は、検出信号ＤＥＴに基づき、高さ方向（Ｚ方向）の受信感度分布、すなわちハイトパターンを取得する。制御回路１４は、取得した受信感度分布に基づいて、検波用アンテナＤＡ１～ＤＡ８のうちで電波ＲＷの受信感度が所定値よりも大きいものを検出する。制御回路１４は受信感度が所定値よりも大きな放射用アンテナから電波の放射に用いるものを選択し、選択した放射用アンテナが送信機６０と接続され、それ以外の放射用アンテナが送信機６０と接続されないように、合成分配回路１３を制御する。
　これにより、受信感度が良好な検波用アンテナと同じ高さに設けられた放射用アンテナから電波を放射することができる。
　一般に、電波の周波数が同じであれば、２点間における電波の送受信は方向にかかわらず同じ通信状態で行うことができる。よって、受信感度が良好な検波用アンテナと同じ高さに設けられた放射用アンテナから電波を放射することで、無線通信装置２での電波の受信を所望の状態に保つことができる。
　以下、アンテナシステム１０の動作について具体的に説明する。
動作例１
　図５に、検波用アンテナＤＡ１～ＤＡ８の受信感度分布を示す。図５では、検波用アンテナＤＡ１～ＤＡ８の高さ方向（Ｚ方向）の位置をＺ１～Ｚ８とした。図５に示すように、検波用アンテナＤＡ１～ＤＡ８のうちで、検波用アンテナＤＡ３～ＤＡ５の受信感度が所定値ＴＨよりも大きく、検波用アンテナＤＡ１、ＤＡ２、ＤＡ６～ＤＡ８の受信感度が所定値ＴＨよりも小さい場合について検討する。この場合、制御回路１４は、検波用アンテナＤＡ３～ＤＡ５に対応する放射用アンテナＲＡ３～ＲＡ５（第１の放射用アンテナとも称する）によって送信が行われるように、合成分配回路１３を制御する。
　なお、検波用アンテナの受信感度が所定値ＴＨと同じである場合、必要に応じて、所定値ＴＨよりも大きい場合と同様に取り扱ってもよいし、所定値ＴＨよりも小さい場合と同様に取り扱ってもよい。
　制御回路１４は、検波用アンテナＤＡ３～ＤＡ５だけでなく、検波用アンテナＤＡ３に隣接する放射用アンテナＲＡ２（第３の放射用アンテナとも称する）と、検波用アンテナＤＡ５に隣接する放射用アンテナＲＡ６（第２の放射用アンテナとも称する）とからも電波が放射されるように、合成分配回路１３を制御してもよい。すなわち、必要に応じて、所定の受信感度を有する検波用アンテナに対応する放射用アンテナに近い任意の数の他の放射用アンテナから電波を放射してもよい。換言すれば、電波を放射するものとして選択された放射用アンテナよりも高い位置、すなわちＺ（＋）方向（第１の方向とも称する）側の１以上の放射用アンテナ（第２の放射用アンテナとも称する）からも電波を放射してもよい。また、電波を放射するものとして選択された放射用アンテナよりも低い位置、すなわちＺ（－）方向（第２の方向とも称する）側の１以上の放射用アンテナ（第３の放射用アンテナとも称する）からも電波を放射してもよい。
動作例２
　ここでは、検波用アンテナＤＡ１～ＤＡ８のうちで受信感度が所定値ＴＨよりも大きいもののうち、最大の受信感度を有する検波用アンテナに着目する場合について説明する。図５の例では、検波用アンテナＤＡ４が最大の受信感度を有している。制御回路１４は、検波用アンテナＤＡ４が最大の受信感度を有することを検出する。この場合、制御回路１４は、検波用アンテナＤＡ４に対応する放射用アンテナＲＡ４（第４の放射用アンテナとも称する）から電波が放射されるように、合成分配回路１３を制御する。
　制御回路１４は、放射用アンテナＲＡ４だけでなく、放射用アンテナＲＡ４の１つ上のＲＡ５（第５の放射用アンテナとも称する）及び放射用アンテナＲＡ４の１つ下の放射用アンテナＲＡ３（第６の放射用アンテナとも称する）からも電波が放射されるように、合成分配回路１３を制御してもよい。
　また、制御回路１４は、
　放射用アンテナＲＡ５の１つ上のＲＡ６（第５の放射用アンテナとも称する）と放射用アンテナＲＡ３の１つ下の放射用アンテナＲＡ２（第６の放射用アンテナとも称する）とからも電波が放射されるように、合成分配回路１３を制御してもよい。
　すなわち、必要に応じて、最大の受信感度を有する検波用アンテナに対応する放射用アンテナに近い任意の数の放射用アンテナから電波を放射してもよい。換言すれば、動作例１と同様に、電波を放射するものとして選択された放射用アンテナよりも高い位置、すなわちＺ（＋）方向（第１の方向とも称する）側の１以上の放射用アンテナ（第５の放射用アンテナとも称する）からも電波を放射してもよい。また、電波を放射するものとして選択された放射用アンテナよりも低い位置、すなわちＺ（－）方向（第２の方向とも称する）側の１以上の放射用アンテナ（第６の放射用アンテナとも称する）からも電波を放射してもよい。
　更に、制御回路１４は、取得した受信感度分布に応じて、送信に用いる送信アンテナの数を決定してもよい。具体的には、制御回路１４は、受信感度のピーク幅（例えば、半値幅）に含まれる位置の検波用アンテナに対応する放射用アンテナから電波が放射されるように、合成分配回路１３を制御してもよい。
　図５の例では、検波用アンテナＤＡ４の位置で受信感度が最大となり、ピーク幅Ｗの間に検波用アンテナＤＡ３～ＤＡ５の位置が含まれている。この場合、制御回路１４は、受信感度のピーク幅Ｗに含まれる検波用アンテナＤＡ３～ＤＡ５に対応する放射用アンテナＲＡ３～ＲＡ５から電波が放射されるように、合成分配回路１３を制御してもよい
　本実施の形態では、放射用アンテナＲＡ１～ＲＡ８のそれぞれを１つのアンテナ素子として説明したが、放射用アンテナＲＡ１～ＲＡ８の構成はこれに限られない。図６に、放射用アンテナの変形例を示す。図６に示すように、放射用アンテナＲＡ１～ＲＡ８は、Ｚ方向に複数のアンテナ素子Ｅ１が配列されて構成されてもよい。
　図７に、放射用アンテナの他の変形例を示す。図７に示すように、放射用アンテナＲＡ１～ＲＡ８は、Ｚ方向に複数のアンテナ素子列ＲＯＷが配列されてもよい。また、アンテナ素子列ＲＯＷのそれぞれは、複数のアンテナ素子Ｅ２がＺ方向と直交する方向に複数個配列されて構成されてもよい。
　本構成によれば、高さ方向（すなわち、Ｚ方向）に配列された検波用アンテナで、高さ方向の電波の受信感度分布（ハイトパターン）を監視することができる。また、放射用アンテナアレイ１１と検波用アンテナアレイ１２とが別個に設けられているので、放射用アンテナアレイ１１から電波が放射されている間でも、検波用アンテナアレイ１２を用いて受信感度を継続的に監視することができる。これにより、車両２００が移動することでハイトパターンが変化しても、受信感度が高い検波用アンテナに対応する放射用アンテナを動的に選択して電波を放射することができる。その結果、基地局１００と車両２００との位置関係が変化しても、切断されることなく高品質の通信状態を維持することが可能となる。
実施の形態２
　実施の形態２にかかるアンテナシステムについて説明する。図８に、実施の形態２にかかるアンテナシステム２０の構成を模式的に示す。アンテナシステム２０は、実施の形態１における放射用アンテナアレイ１１と検波用アンテナアレイ１２とを１つのアンテナアレイに統合した構成を有する。アンテナシステム２０は、実施の形態１にかかるアンテナシステム１０の放射用アンテナアレイ１１及び検波用アンテナアレイ１２を、アンテナアレイ２１に置換し、分配器ＤＩＳ１～ＤＩＳ８を追加した構成を有する。
　アンテナアレイ２１は、アンテナＡ１～Ａ８を有する。アンテナＡ１～Ａ８と合成分配回路１３との間には、それぞれ分配器ＤＩＳ１～ＤＩＳ８が挿入される。分配器ＤＩＳ１～ＤＩＳ８は、例えば方向性結合器であり、送信機６０から出力された信号をアンテナＡ１～Ａ８へ通過させ、アンテナＡ１～Ａ８が受信した信号を検波回路１５へ通過させる。
　以上の構成により、アンテナシステム２０は、アンテナシステム１０と同様に、アンテナＡ１～Ａ８の受信感度に基づいて、アンテナＡ１～Ａ８のうちで送信に用いるアンテナを選択することができる。なお、送信に用いるアンテナの選択については、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
　アンテナＡ１～Ａ８の受信感度の検出は、アンテナＡ１～Ａ８から電波が放射されていないときに行われることが望ましい。つまり、受信感度の検出中には電波の放射は停止されることが望ましい。これにより、アンテナＡ１～Ａ８の受信感度を高精度に監視することができる。
　以上、本構成によれば、放射用アンテナと検波用アンテナを統合できるので、アンテナシステム１０と比べ、アンテナ素子の数を削減することができる。その結果、アンテナシステムを小型化することが可能となる。
実施の形態３
　実施の形態３にかかる無線通信装置について説明する。図９に、実施の形態３にかかる無線通信装置３の構成を模式的に示す。無線通信装置３は、実施の形態１にかかる無線通信装置１に、受信機７０及びデュプレクサ８０を追加した構成を有する。
　送信機６０から出力される信号は、デュプレクサ８０を介してアンテナシステム１０に入力する。アンテナシステム１０に入力された信号は、放射用アンテナアレイ１１から空中へ送信される。また、本構成では、他の無線通信装置から送信された信号を、放射用アンテナアレイ１１を用いて受信する。受信した信号は、デュプレクサ８０を介して受信機７０に入力する。
　本構成では、送信機及び受信機と放射用アンテナアレイとの間にデュプレクサを配置することで、放射用アンテナアレイを送信だけでなく受信で用いることもできる。そのため、放射用アンテナアレイ及び検波用アンテナアレイとは別に、他の無線通信装置から送信された信号を受信する専用の受信アンテナを設け、受信アンテナで受信した信号を受信機に入力する構成と比べ、アンテナの数を減らすことができる。
　一般に、アンテナは電波を受信するために所定の面積を必要とするため、アンテナ数の増大は無線通信装置の大型化に招く。これに対し、本構成によれば、放射用アンテナアレイを送信及び受信の両方に用いることができるので、上記のような専用の受信用アンテナを別途設けなくてもよい。よって、無線通信システムを小型化することが可能となる。
実施の形態４
　実施の形態４にかかる無線通信システムについて説明する。図１０に、実施の形態４にかかる無線通信システム２０００の構成を模式的に示す。無線通信システム２０００では、無線通信装置１の通信相手である無線通信装置２が、固定局３００に設置されている。この場合、基地局１００の無線通信装置１と固定局３００の無線通信装置２との位置関係は変化しないこととなる。
　しかし、基地局１００と固定局３００とが市街地などに設けられている場合、基地局１００と固定局３００との間に車両など障害物が入り込む可能性がある。図１１に、無線通信システム２０００における障害物による電波の伝搬経路を示す。図１１に示すように、障害物４００が基地局１００と固定局３００の間に入り込むと、無線通信装置２から放射された電波が障害物４００で反射され、その後無線通信装置１に到達する経路Ｐ３が生じる。この新たに生じた経路Ｐ３を通じて無線通信装置２に到達する電波により無線通信装置１での受信状態が変化するので、ハイトパターンが変化してしまう。
　しかしながら、実施の形態１～３で説明したように、無線通信装置１は、検波用アンテナＤＡ１～ＤＡ８の受信感度に基づいて放射用アンテナを選択できる。よって、障害物によって電波が伝搬する環境が変化しても、通信品質を維持することが可能となる。
　換言すれば、実施の形態１～４にかかるアンテナシステムによれば、通信相手が移動しているか静止しているかにかかわらず、検波用アンテナの受信感度の監視結果に基づいて放射用アンテナを選択することで、通信品質を維持することが可能である。
その他の実施の形態
　なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述の実施の形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、制御回路１４が検波用アンテナＤＡ１～ＤＡ８における受信感度に基づいて電波の放射に用いる放射用アンテナを選択する動作を、ＣＰＵ（Central Processing Unit）にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。
　プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
　この場合、制御回路１４は、ＣＰＵ等の処理装置とその周辺装置を含む制御部として構成される。図１２に、制御部の構成の一例を示す。図１２の制御部１４は、ＣＰＵ１４Ａ、ＲＡＭ(Random Access Memory)１４Ｂ、ＲＯＭ(Read Only Memory)１４Ｃ、記憶装置１４Ｄ及びバス１４Ｅを有する。ＣＰＵ１４Ａ、ＲＡＭ１４Ｂ、ＲＯＭ１４Ｃ及び記憶装置１４Ｄは、バス１４Ｅを介してデータやコマンドなどのやりとりが可能である。上述のプログラムは、例えばＲＯＭ１４Ｃに格納され、ＣＰＵ１４Ａは必要に応じてＲＯＭ１４Ｃからプログラムを読み込み、実行する。検波回路１５から出力された検出信号ＤＥＴに対応するデータは、例えばＲＡＭ１４Ｂに格納される。ＣＰＵ１４Ｂは、受信感度分布を取得するにあたって、ＲＯＭ１４Ｂに格納されたデータを読み込む。また、ＣＰＵ１４Ａは、取得した受信感度分布等の情報を、記憶装置１５Ｄに書き込んでもよい。記憶装置Ｄは、様々なタイプの実体のある記録媒体を用いることができる。
　上述の実施の形態では、検波用アンテナアレイが検波用アンテナを８つ含む例について説明したが、これは例示に過ぎない。すなわち、検波用アンテナアレイは、８以外の複数の検波用アンテナを有する構成としてもよい。
　上述の実施の形態では、放射用アンテナアレイが放射用アンテナを８つ含む例について説明したが、これは例示に過ぎない。すなわち、放射用アンテナアレイは、８以外の複数の放射用アンテナを有する構成としてもよい。
　上述の実施の形態では、無線通信装置１の構成及び動作について説明したが、無線通信装置２も無線通信装置１と同様の構成を有し、同様の動作を行ってもよい。また、無線通信システムが複数の無線通信装置を有する場合、複数の無線通信装置の一部又は全部を、上述の実施の形態にかかるアンテナシステムを有する無線通信装置としもよい。
　上記の実施の形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
　（付記１）第１の方向に配列された、電波を放射する複数の放射用アンテナと、前記複数の放射用アンテナのそれぞれに対応するように前記第１の方向に配列された、電波を受信する複数の検波用アンテナと、入力された送信信号を前記複数の放射用アンテナに分配する合成分配部と、前記複数の検波用アンテナの前記第１の方向の受信感度分布を検出する検波部と、前記受信感度分布に基づいて、受信感度が所定値よりも大きな検波用アンテナに対応する放射用アンテナから電波が放射されるように前記合成分配部を制御する制御部と、を有する、アンテナシステム。
　（付記２）第１の方向に配列された、電波を放射する複数の放射用アンテナと、前記複数のアンテナは、それぞれ前記複数の放射用アンテナに対して前記第１の方向と直交する方向に離隔して配列される、付記１に記載のアンテナシステム。
　（付記３）前記制御部は、受信感度が前記所定値よりも大きな検波用アンテナに対応する第１の放射用アンテナと、前記第１の検波用アンテナに対して前記第１の方向に配列された１以上の第２の放射用アンテナと、前記第１の放射用アンテナに対して前記第１の方向とは反対の第２の方向の配列された１以上の第３の放射用アンテナと、から電波が放射されるように前記合成分配部を制御する、付記２に記載のアンテナシステム。
　（付記４）前記制御部は、受信感度が前記所定値よりも大きな検波用アンテナのうち、受信感度が最大の検波用アンテナに対応する放射用アンテナから電波が放射されるように前記合成分配部を制御する、付記１に記載のアンテナシステム。
　（付記５）前記制御部は、受信感度が前記所定値よりも大きな検波用アンテナのうち、受信感度が最大の検波用アンテナに対応する第４の放射用アンテナと、前記第４の放射用アンテナに対して前記第１の方向に配列された１以上の第５の放射用アンテナと、前記第４の放射用アンテナに対して前記第１の方向とは反対の第２の方向の配列された１以上の第６の放射用アンテナと、から電波が放射されるように前記合成分配部を制御する、付記４に記載のアンテナシステム。
　（付記６）前記制御部は、前記受信感度分布のピークの幅を検出し、前記ピークの幅に基づいて、電波を放射する前記放射用アンテナの数を決定する、付記３又は５に記載のアンテナシステム。
　（付記７）前記合成分配部は、前記送信信号が入力される端子と前記複数の放射用アンテナとの間を接続する切替部と、前記複数の放射用アンテナのうち、電波を放射する放射用アンテナが、前記送信信号が入力される前記端子と接続されるように、前記切替部を制御する切替制御部と、を有する、付記１乃至６のいずれか一つに記載のアンテナシステム。
　（付記８）第１の方向に配列された、電波を放射する複数の放射用アンテナと、前記複数の放射用アンテナのそれぞれに対応するように前記第１の方向に配列された、電波を受信する複数の検波用アンテナと、入力された送信信号を前記複数の放射用アンテナに分配する合成分配部と、前記複数の検波用アンテナの前記第１の方向の受信感度分布を検出する検波部と、前記受信感度分布に基づいて、受信感度が所定値よりも大きな検波用アンテナに対応する放射用アンテナから電波が放射されるように前記合成分配部を制御する制御部と、複数の分波器と、を備え、１つの前記放射用アンテナと、前記１つの放射用アンテナに対応する１つの前記検波用アンテナとは、１つのアンテナとして構成され、複数の前記アンテナと前記合成分配部との間には、それぞれ前記複数の分波器が挿入され、前記分波器は、前記合成分配部から出力される前記送信信号を前記複数のアンテナへ通過させ、前記アンテナで受信した電波による信号を前記検波部へ通過させる、アンテナシステム。
　（付記９）送信信号を出力する送信機と、前記送信信号に応じた電波を放射するアンテナシステムと、を有し、前記アンテナシステムは、第１の方向に配列された、電波を放射する複数の放射用アンテナと、前記複数の放射用アンテナのそれぞれに対応するように前記第１の方向に配列された、電波を受信する複数の検波用アンテナと、入力された送信信号を前記複数の放射用アンテナに分配する合成分配部と、前記複数の検波用アンテナの前記第１の方向の受信感度分布を検出する検波部と、前記受信感度分布に基づいて、受信感度が所定値よりも大きな検波用アンテナに対応する放射用アンテナから電波が放射されるように前記合成分配部を制御する制御部と、を有する、無線通信装置。
　（付記１０）複数の無線通信装置を有し、前記複数の無線通信装置の一部又は全部は、送信信号を出力する送信機と、前記送信信号に応じた電波を放射するアンテナシステムと、を有し、前記アンテナシステムは、第１の方向に配列された、電波を放射する複数の放射用アンテナと、前記複数の放射用アンテナのそれぞれに対応するように前記第１の方向に配列された、電波を受信する複数の検波用アンテナと、入力された送信信号を前記複数の放射用アンテナに分配する合成分配部と、前記複数の検波用アンテナの前記第１の方向の受信感度分布を検出する検波部と、前記受信感度分布に基づいて、受信感度が所定値よりも大きな検波用アンテナに対応する放射用アンテナから電波が放射されるように前記合成分配部を制御する制御部と、を有する、無線通信システム。
　（付記１１）送信信号に応じた電波を放射する複数の放射用アンテナのそれぞれに対応するように第１の方向に配列された複数の検波用アンテナが受信する電波の受信感度分布を検出し、前記受信感度分布に基づいて、受信感度が所定値よりも大きな検波用アンテナに対応する放射用アンテナから電波が放射されるように、前記送信信号を前記複数の放射用アンテナに分配する合成分配部を制御する、アンテナシステムの制御方法。
　（付記１２）送信信号に応じた電波を放射する複数の放射用アンテナのそれぞれに対応するように第１の方向に配列された複数の検波用アンテナが受信する電波の受信感度分布を検出する処理と、前記受信感度分布に基づいて、受信感度が所定値よりも大きな検波用アンテナに対応する放射用アンテナから電波が放射されるように、前記送信信号を前記複数の放射用アンテナに分配する合成分配部を制御する処理と、をコンピュータに実行させる、アンテナシステムの制御プログラム。
　以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
　この出願は、２０１８年３月２９日に出願された日本出願特願２０１８－６３６０９を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　１～３　無線通信装置
　１０、２０　アンテナシステム
　１１　放射用アンテナアレイ
　１２　検波用アンテナアレイ
　１３　合成分配回路
　１３Ａ　切替制御回路
　１３Ｂ　切替回路
　１４　制御回路
　１４Ａ　ＣＰＵ
　１４Ｂ　ＲＡＭ
　１４Ｃ　ＲＯＭ
　１４Ｄ　記憶装置
　１４Ｅ　バス
　１５　検波回路
　１５Ａ　検出回路
　１５Ｂ　切替回路
　２１　アンテナアレイ
　６０　送信機
　７０　受信機
　８０　デュプレクサ
　１００　基地局
　２００　車両
　３００　固定局
　４００　障害物
　１０００、２０００　無線通信システム
　Ａ１～Ａ８　アンテナ
　ＡＥ　アンテナ素子
　ＣＯＮ　制御信号
　ＤＡ１～ＤＡ８　検波用アンテナ
　ＤＥＴ　検出信号
　ＤＩＳ１～ＤＩＳ８　分配器
　ＲＡ１～ＲＡ８　放射用アンテナ
　Ｓ１～Ｓ８　スイッチ
　ＳＷ１～ＳＷ８　スイッチ

Claims (12)

  1. 　第１の方向に配列された、電波を放射する複数の放射用アンテナと、
    　前記複数の放射用アンテナのそれぞれに対応するように前記第１の方向に配列された、電波を受信する複数の検波用アンテナと、
    　入力された送信信号を前記複数の放射用アンテナに分配する合成分配部と、
    　前記複数の検波用アンテナの前記第１の方向の受信感度分布を検出する検波部と、
    　前記受信感度分布に基づいて、受信感度が所定値よりも大きな検波用アンテナに対応する放射用アンテナから電波が放射されるように前記合成分配部を制御する制御部と、を備える、
    　アンテナシステム。
  2. 　前記複数の検波用アンテナは、それぞれ前記複数の放射用アンテナに対して前記第１の方向と直交する方向に離隔して配列される、
    　請求項１に記載のアンテナシステム。
  3. 　前記制御部は、
    　受信感度が前記所定値よりも大きな検波用アンテナに対応する第１の放射用アンテナと、
    　前記第１の放射用アンテナに対して前記第１の方向に配列された１以上の第２の放射用アンテナと、
    　前記第１の放射用アンテナに対して前記第１の方向とは反対の第２の方向の配列された１以上の第３の放射用アンテナと、
    　から電波が放射されるように前記合成分配部を制御する、
    　請求項１又は２に記載のアンテナシステム。
  4. 　前記制御部は、受信感度が前記所定値よりも大きな検波用アンテナのうち、受信感度が最大の検波用アンテナに対応する放射用アンテナから電波が放射されるように前記合成分配部を制御する、
    　請求項１に記載のアンテナシステム。
  5. 　前記制御部は、
    　受信感度が前記所定値よりも大きな検波用アンテナのうち、受信感度が最大の検波用アンテナに対応する第４の放射用アンテナと、
    　前記第４の放射用アンテナに対して前記第１の方向に配列された１以上の第５の放射用アンテナと、
    　前記第４の放射用アンテナに対して前記第１の方向とは反対の第２の方向の配列された１以上の第６の放射用アンテナと、
    　から電波が放射されるように前記合成分配部を制御する、
    　請求項４に記載のアンテナシステム。
  6. 　前記制御部は、前記受信感度分布のピークの幅を検出し、前記ピークの幅に基づいて、電波を放射する前記放射用アンテナの数を決定する、
    　請求項３又は５に記載のアンテナシステム。
  7. 　前記合成分配部は、
    　前記送信信号が入力される端子と前記複数の放射用アンテナとの間を接続する切替部と、
    　前記複数の放射用アンテナのうち、電波を放射する放射用アンテナが、前記送信信号が入力される前記端子と接続されるように、前記切替部を制御する切替制御部と、を備える、
    　請求項１乃至６のいずれか一項に記載のアンテナシステム。
  8. 　第１の方向に配列された、電波を放射する複数の放射用アンテナと、
    　前記複数の放射用アンテナのそれぞれに対応するように前記第１の方向に配列された、電波を受信する複数の検波用アンテナと、
    　入力された送信信号を前記複数の放射用アンテナに分配する合成分配部と、
    　前記複数の検波用アンテナの前記第１の方向の受信感度分布を検出する検波部と、
    　前記受信感度分布に基づいて、受信感度が所定値よりも大きな検波用アンテナに対応する放射用アンテナから電波が放射されるように前記合成分配部を制御する制御部と、
    　複数の分波器と、を備え、
    　１つの前記放射用アンテナと、前記１つの放射用アンテナに対応する１つの前記検波用アンテナとは、１つのアンテナとして構成され、
    　複数の前記アンテナと前記合成分配部との間には、それぞれ前記複数の分波器が挿入され、
    　前記分波器は、前記合成分配部から出力される前記送信信号を前記複数のアンテナへ通過させ、前記アンテナで受信した電波による信号を前記検波部へ通過させる、
    　アンテナシステム。
  9. 　送信信号に応じた電波を放射する複数の放射用アンテナのそれぞれに対応するように第１の方向に配列された複数の検波用アンテナが受信する電波の受信感度分布を検出し、
    　前記受信感度分布に基づいて、受信感度が所定値よりも大きな検波用アンテナに対応する放射用アンテナから電波が放射されるように、前記送信信号を前記複数の放射用アンテナに分配する合成分配部を制御する、
    　アンテナシステムの制御方法。
  10. 　送信信号に応じた電波を放射する複数の放射用アンテナのそれぞれに対応するように第１の方向に配列された複数の検波用アンテナが受信する電波の受信感度分布を検出する処理と、
    　前記受信感度分布に基づいて、受信感度が所定値よりも大きな検波用アンテナに対応する放射用アンテナから電波が放射されるように、前記送信信号を前記複数の放射用アンテナに分配する合成分配部を制御する処理と、をコンピュータに実行させる、
    　アンテナシステムの制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体。
  11. 　送信信号を出力する送信機と、
    　前記送信信号に応じた電波を放射するアンテナシステムと、を備え、
    　前記アンテナシステムは、
    　　第１の方向に配列された、電波を放射する複数の放射用アンテナと、
    　　前記複数の放射用アンテナのそれぞれに対応するように前記第１の方向に配列された、電波を受信する複数の検波用アンテナと、
    　　入力された送信信号を前記複数の放射用アンテナに分配する合成分配部と、
    　　前記複数の検波用アンテナの前記第１の方向の受信感度分布を検出する検波部と、
    　　前記受信感度分布に基づいて、受信感度が所定値よりも大きな検波用アンテナに対応する放射用アンテナから電波が放射されるように前記合成分配部を制御する制御部と、を備える、無線通信装置。
  12. 　複数の無線通信装置を備え、
    　前記複数の無線通信装置の一部又は全部は、
    　　送信信号を出力する送信機と、
    　　前記送信信号に応じた電波を放射するアンテナシステムと、を備え、
    　前記アンテナシステムは、
    　　第１の方向に配列された、電波を放射する複数の放射用アンテナと、
    　　前記複数の放射用アンテナのそれぞれに対応するように前記第１の方向に配列された、電波を受信する複数の検波用アンテナと、
    　　入力された送信信号を前記複数の放射用アンテナに分配する合成分配部と、
    　　前記複数の検波用アンテナの前記第１の方向の受信感度分布を検出する検波部と、
    　　前記受信感度分布に基づいて、受信感度が所定値よりも大きな検波用アンテナに対応する放射用アンテナから電波が放射されるように前記合成分配部を制御する制御部と、を備える、無線通信システム。
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