WO2021019759A1 - 中継装置、及び中継方法 - Google Patents

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WO2021019759A1
WO2021019759A1 PCT/JP2019/030204 JP2019030204W WO2021019759A1 WO 2021019759 A1 WO2021019759 A1 WO 2021019759A1 JP 2019030204 W JP2019030204 W JP 2019030204W WO 2021019759 A1 WO2021019759 A1 WO 2021019759A1
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WO
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connection
phase
wavelength
signal
frame
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PCT/JP2019/030204
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English (en)
French (fr)
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耕大 伊藤
白戸　裕史
直樹 北
鬼沢　武
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日本電信電話株式会社
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/145—Passive relay systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/155—Ground-based stations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means

Definitions

  • the present invention relates to a relay device for relaying radio waves and a relay method.
  • the Van Atta Array is known as having the simplest structure (see, for example, Patent Document 1). ..
  • the van-atter array an even number of antenna elements are arranged at equal intervals and connected so that the path lengths of the paths connecting the antenna elements symmetrical with respect to the center of the array are the same length. Has been done.
  • FIG. 14 is a diagram showing the configuration of a 4-element van-atter array.
  • the antenna element 101-1 and the antenna element 101-4 are located symmetrically with respect to the center of the array, and the antenna element 101-2 and the antenna element 101-3 are located at the center of the array. It is in a symmetrical position.
  • the connection point between the antenna element 101-1 and the connection is P101-1
  • the connection point between the antenna element 101-2 and the connection is P101-2
  • the connection point between the antenna element 101-3 and the connection is P101-.
  • the connection point between the antenna element 101-4 and the connection point is P101-4. It is assumed that the length from the connection point P101-1 to the connection point P101-4 is L. In this case, the length from the connection point P101-2 to the connection point P101-3 is also L.
  • a plane wave of a radio signal arrives from diagonally above right as shown in FIG. 14, for example, with respect to the van-atter array.
  • plane waves arrive in the order of antenna elements 101-4, 101-3, 101-2, 101-1.
  • Each of the radio signals received by the antenna elements 101-4, 101-3, 101-2, and 101-1 is transmitted as an electrical signal by wiring.
  • each of the antenna elements 101-1, 101-2, 101-3, 101-4 transmits the signal transmitted by the wiring to the antenna elements 101-1, 101-2, 103-1. , 101-4 in that order.
  • FIG. 14 shows an example of a linear array
  • a planar array can be realized in the same manner.
  • Non-Patent Document 1 discloses a technique for controlling the direction of the re-radiated wave of the van-atter array.
  • FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a relay device 100 including a 4-element van-atter array based on the principle disclosed in Non-Patent Document 1.
  • Each of the combination of the antenna elements 101-1 and 101-4 and the combination of the antenna elements 101-2 and 101-3 are connected so that the path lengths are equal to each other.
  • each of the circulators 110-1 to 110-4 is provided with three connection terminals.
  • Each of the circulators 110-1 to 110-4 outputs the signal captured by any of the connection terminals to the connection terminal located next in the clockwise direction.
  • Each of the combinations of circulators 110-1 and 110-4 and the combinations of circulators 110-2 and 110-3 are connected by two directional paths.
  • the circulator 110-1 is connected to two routes, the connection 120-1 and the 120-2L.
  • the circulator 110-4 is connected to two routes, the connection 120-1 and the 120-2R.
  • a phase adjusting unit 130-3 that gives phase rotation to the signal is provided between the connection 120-2L and the connection 120-2R. In the following, when the connection 120-2L and the connection 120-2R are shown together, the connection 120-2 will be described.
  • the circulator 110-2 is connected to two routes, the connection 120-3L and the connection 120-4L.
  • the circulator 110-3 is connected to two routes, the connection 120-3R and the connection 120-4R.
  • a phase adjusting unit 130-1 is provided between the connection 120-3L and the connection 120-3R, and a phase adjusting unit 130-2 is provided between the connection 120-4L and the connection 120-4R.
  • the connection 120-3L and 120-3R are collectively shown, the connection 120-3 is described, and when the connection 120-4L and 120-4R are collectively shown, the connection 120-4 is described.
  • connection 150-1 Antenna element 101 from the connection point P101-1 between the antenna element 101-1 and the connection 150-1 via the connection 150-1, the circulator 110-1, the connection 120-1, the circulator 110-4, and the connection 150-4. It is assumed that the distance of the route to reach the connection point P101-4 between -4 and the connection 150-4 is L. At this time, from the connection point P101-4 in the opposite direction, connection 150-4, circulator 110-4, connection 120-2R, phase adjustment unit 130-3, connection 120-2L, circulator 110-1, connection 150- The distance of the route to the connection point P101-1 via 1 is also L.
  • connection 150-2 the connection 150-2, the circulator 110-2, the connection 120-3L, the phase adjusting unit 130-1, the connection 120-3R, and the circulator 110.
  • the distance of the path from the antenna element 101-3 to the connection point P101-3 of the connection 150-3 via the connection 150-3 is also L.
  • connection 150-3 the distance of the path from the antenna element 101-3 to the connection point P101-3 of the connection 150-3 via the connection 150-3 is also L.
  • connection 150-3 via connection 150-3, circulator 110-3, connection 120-4R, phase adjustment unit 130-2, connection 120-4L, circulator 110-2, connection 150-2.
  • the distance of the route to the connection point P101-2 is also L.
  • the phase adjusting unit 130-1 gives a phase rotation of ⁇ to the signal transmitted by the connection 120-3L. Further, the phase adjusting unit 130-2 gives a phase rotation of 2 ⁇ to the signal transmitted by the connection 120-4R. Further, the phase adjusting unit 130-3 gives a phase rotation of 3 ⁇ to the signal transmitted by the connection 120-2R.
  • the phase adjustment is not performed in the connection 120-1 from the antenna element 101-1 to the antenna element 101-4.
  • a phase rotation of ⁇ is added to the connection 120-3L from the antenna element 101-2 to the antenna element 101-3.
  • a phase rotation of 2 ⁇ is added to the connection 120-4R from the antenna element 101-3 to the antenna element 101-2.
  • a phase rotation of 3 ⁇ is added to the connection 120-2R from the antenna element 101-4 to the antenna element 101-1.
  • d is the distance between adjacent antenna elements.
  • ⁇ is the wavelength of the incoming wave.
  • the incoming waves received by each of the antenna elements 101-1, 101-2, 101-3, and 101-4 are electrically connected by the connections 150-1 to 150-4 and the connections 120-1 to 120-4.
  • Signal is transmitted.
  • the phase adjusting units 130-1 to 130-3 add phase rotation amounts ⁇ , 2 ⁇ , and 3 ⁇ to the signal, respectively, and again antenna elements 101-4, 101-3, 101-2, 101. -1 radiates.
  • the phases of the radio waves of the radio signals re-radiated by the antenna elements 101-1, 101-2, 101-3, and 101-4 are represented by the following equations (2) to (5), respectively. ..
  • the phase difference between adjacent antenna elements is constant at ⁇ + ⁇ .
  • the re-radiated wave is radiated in the direction ⁇ satisfying the condition of the following equation (6).
  • the incoming wave from the direction ⁇ can be re-radiated in the direction ⁇ , and the re-radiated wave can be radiated in a direction different from the direction of arrival.
  • the communication capacity has been increasing.
  • the use of high frequency bands is indispensable for increasing the communication capacity.
  • the straightness of the radio wave becomes stronger, and the radio wave cannot be sufficiently delivered to the non-line-of-sight area shielded by the structure or the tree, and there is a concern that the communication quality may deteriorate. Therefore, it is considered that wireless relay to the non-line-of-sight area is required.
  • the directional control van-atter array as disclosed in Non-Patent Document 1 can be expected to be applied to wireless relay outside the line of sight.
  • FIG. 16 shows that the directional control van-atter array is used as a relay device 100 for the outside of the line of sight.
  • the radio wave is relayed and the radio waves arriving at the relay device 100. Is re-radiated to reach the terminal device 200.
  • FIG. 16 shows an example of realizing wireless relay to the terminal device 200 by re-radiating the incoming wave from the direction ⁇ in the direction ⁇ .
  • the direction control van-atter array disclosed in Non-Patent Document 1 must have a fixed direction of arrival and re-radiation of radio waves.
  • the phase rotations ⁇ , 2 ⁇ , and ⁇ in the phase rotations ⁇ , 2 ⁇ , and 3 ⁇ added by the phase adjusting units 130-1, 130-2, and 130-2 satisfy the condition of the equation (7), that is, the arrival. If the direction ⁇ and the re-radiation direction ⁇ are set and the direction of the incoming wave is ⁇ '( ⁇ ⁇ ), the direction of the re-radiation wave will not be ⁇ as shown in the following equation (9). However, there is a problem that the re-radiated wave is not emitted in the direction ⁇ .
  • the ⁇ in the phase rotation amounts ⁇ , 2 ⁇ , and 3 ⁇ added by the phase adjustment units 130-1, 130-2, and 130-2 is fixed, and the phase rotation amount cannot be changed dynamically. Therefore, when the arrival direction ⁇ of the radio wave and the re-radiation direction ⁇ are fixedly determined in advance, the direction control van atter array disclosed in Non-Patent Document 1 can be applied. There is a problem that it cannot be applied if it is not fixedly defined.
  • the direction control van-atter array disclosed in Non-Patent Document 1 is not reversible in the arrival direction and the re-radiation direction.
  • the phase rotation amounts ⁇ , 2 ⁇ , and ⁇ in 3 ⁇ added by the phase adjusting units 130-1, 130-2, and 130-2 satisfy the condition of the equation (7), that is, If the arrival direction ⁇ and the re-radiation direction ⁇ are set and the direction of the arrival wave is ⁇ ( ⁇ ⁇ ), the direction of the re-radiation wave is ⁇ as shown in the following equation (10). It doesn't become.
  • the frequency of radio waves that is, the wavelength must be fixed.
  • the phase rotation amounts ⁇ , 2 ⁇ , and ⁇ in 3 ⁇ added by the phase adjusting units 130-1, 130-2, and 130-2 satisfy the condition of the equation (7), that is, When the arrival direction ⁇ and the re-radiation direction ⁇ are set for the radio wave of the wavelength ⁇ and the wavelength of the arrival wave becomes ⁇ '( ⁇ ⁇ ), the re-radiation direction is expressed by the following equation (11). As such, it does not become ⁇ .
  • Non-Patent Document 1 when the wavelength of the radio wave is fixedly defined, the directional control van-atter array disclosed in Non-Patent Document 1 can be applied, but when it is not fixedly defined, it can be applied. There is a problem that it cannot be applied.
  • an object of the present invention is to provide a technique capable of radiating a radio wave of a radio signal arriving from an arbitrary arrival direction in an arbitrary re-radiation direction by using an array antenna.
  • the distance between adjacent antenna elements is constant, and each of the combinations of the two antenna elements at positions symmetrical with respect to the center of the array is connected by a two-path connection, and the two are connected.
  • a phase control unit that calculates the phase adjustment amount for each connection other than the reference connection in consideration of the phase difference between the signal transmitted by the connection to which the antenna element is connected and the signal transmitted by the reference connection, and the reference. It is a relay device provided for each connection other than the connection, and includes a phase adjustment unit that gives phase rotation to a signal transmitted by the connection according to the phase adjustment amount calculated by the phase control unit.
  • the relay device wherein the radio signal includes a plurality of time-divided frames, and the phase control unit is used for each connection other than the reference connection. For each of the frames included in the radio signal received by the antenna element, one of the frames is based on the arrival direction of the radio signal including the frame and the re-radiation direction of the radio signal including the frame.
  • the phase adjustment amount for each frame is calculated in consideration of the phase difference between the signal transmitted by the connection to which the antenna element is connected and the signal transmitted by the reference connection, and the phase adjustment unit transmits the connection.
  • the frame is detected from the signal, and the phase of the detected frame is given a phase rotation to the frame according to the phase adjustment amount corresponding to the detected frame.
  • One aspect of the present invention is the above-mentioned relay device, in which the frame includes data indicating a transmission source or data indicating a transmission destination, and the phase control unit is included in the frame.
  • the re-radiation direction of the radio signal including the frame is calculated based on the data indicating the transmission source or the data indicating the transmission destination.
  • One aspect of the present invention is the above-mentioned relay device, in which the radio signal is transmitted at a plurality of wavelengths, and the phase control unit is one of the antenna elements for each connection other than the reference connection.
  • the phase control unit is one of the antenna elements for each connection other than the reference connection.
  • the phase adjustment amount for each wavelength is calculated in consideration of the phase difference between the signal of the wavelength transmitted by the connection to which the antenna element is connected and the signal of the wavelength transmitted by the reference connection, and the phase adjustment is performed.
  • the unit separates the signal transmitted by the connection for each wavelength, and sets the phase of the separated signal for each wavelength with respect to the signal of the wavelength according to the phase adjustment amount corresponding to each wavelength. Give rotation.
  • the distance between adjacent antenna elements is constant, and each of the combinations of the two antenna elements at positions symmetrical with respect to the center of the array is connected by a two-path connection, and the two are connected.
  • This is a relay method using an array antenna in which the path lengths between antenna elements of a combination of antenna elements are the same in all combinations, and any one of the above-mentioned connections is predetermined as a reference connection as a reference.
  • the arrival direction of the radio signal received by one of the two antenna elements and the re-radiation direction of the radio signal transmitted by the other antenna element corresponding to the one antenna element as a re-radiation wave.
  • the phase adjustment amount for each connection other than the reference connection is calculated in consideration of the phase difference between the signal transmitted by the connection to which the one antenna element is connected and the signal transmitted by the reference connection.
  • the radio signal includes a plurality of time-divided frames
  • the phase adjustment amount calculation step is performed for each connection other than the reference connection.
  • the said For each of the frames included in the radio signal received by the one antenna element, the said, based on the arrival direction of the radio signal including the frame and the re-radiation direction of the radio signal including the frame.
  • the phase adjustment amount for each frame is calculated in consideration of the phase difference between the signal transmitted by the connection to which one antenna element is connected and the signal transmitted by the reference connection, and the phase adjustment step is performed by the connection.
  • the frame is detected from the signal transmitted by, and the phase of the detected frame is given a phase rotation to the frame according to the phase adjustment amount corresponding to the detected frame.
  • One aspect of the present invention is the above relay method, in which the radio signal is transmitted at a plurality of wavelengths, and the phase adjustment amount calculation step is performed for each of the connections other than the reference connection. For each of the different wavelengths received by the antenna element, based on the direction of arrival of the radio signal of that wavelength and the re-radiation direction of the radio signal of that wavelength transmitted by the other antenna element as a re-radiation wave.
  • the phase adjustment amount for each wavelength is calculated in consideration of the phase difference between the signal of the wavelength transmitted by the connection to which the one antenna element is connected and the signal of the wavelength transmitted by the reference connection.
  • the phase adjustment step separates the signal transmitted by the connection for each wavelength, and sets the phase of the separated signal for each wavelength with respect to the signal of the wavelength according to the phase adjustment amount corresponding to each wavelength. Gives phase rotation.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a relay device 1 according to the first embodiment.
  • the relay device 1 includes a plurality of antenna elements 10 (10-1, 10-2, 10-3, 10-4), a plurality of circulators 11 (11-1, 11-2, 11-3, 11-4), and a plurality of antenna elements 10.
  • a plurality of phase adjusting units 13 (13-1, 13-2, 13-3) and a phase control unit 14 are provided. It is assumed that the radio waves of all the radio signals arriving at the relay device 1 and the radio waves of all the radio signals re-radiated by the relay device 1 have the same wavelength ⁇ .
  • the antenna element 10 receives a radio wave of a radio signal.
  • the antenna element 10 converts the received wireless signal into an electric signal and outputs the electric signal to the connections connected to each.
  • the antenna element 10-1 outputs an electric signal to the connection 15-1 connected to the antenna element 10-1.
  • the antenna element 10-2 outputs an electric signal to the connection 15-2 connected to the antenna element 10-2.
  • the antenna element 10-3 outputs an electric signal to the connection 15-3 connected to the antenna element 10-3.
  • the antenna element 10-4 outputs an electric signal to the connection 15-4 connected to the antenna element 10-4.
  • the antenna elements 10-1, 10-2, 10-3, and 10-4 are arranged at equal intervals d. That is, the length between the antenna elements 10-1 and 10-2, the length between the antenna elements 10-2 and 10-3, and the length between the antenna elements 10-3 and 101-4 are the same. They are arranged so as to have a length d.
  • the antenna elements 10-1, 10-2, 10-3, and 10-4 the antenna elements located symmetrically with respect to the center of the array are connected so that the path lengths are equal to each other. .. That is, the path length between the antenna elements 10-1 and 10-4 and the path length between the antenna elements 10-2 and 10-3 are connected so as to have an equal path length L.
  • the circulator 11 has three connection terminals and is connected to the antenna element 10 by wiring.
  • the circulator 11-1 is connected to the antenna element 10-1 by the connection 15-1.
  • the circulator 11-2 is connected to the antenna element 10-2 by the connection 15-2.
  • the circulator 11-3 is connected to the antenna element 10-3 by the connection 15-3.
  • the circulator 11-4 is connected to the antenna element 10-4 by the connection 15-4.
  • the circulators 11-1 to 11-4 output the signal captured by any of the connection terminals to the connection terminal located next in the clockwise direction.
  • Each of the combinations of circulators 11-1 and 11-4 and the combinations of circulators 11-2 and 11-3 are connected by two directional paths.
  • the circulator 11-1 is connected to two routes, the connection 12-1 and the 12-2L.
  • the circulator 11-4 is connected to two routes, the connection 12-1 and the 12-2R.
  • the connection 12-1 is predetermined as a reference connection (hereinafter referred to as “reference connection”) that does not give phase rotation.
  • a phase adjusting unit 13-3 is provided between the connection 12-2L and the connection 12-2R.
  • the phase adjusting unit 13-3 gives a phase rotation to the signal.
  • the circulator 11-2 is connected to two routes, the connection 12-3L and the connection 12-4L.
  • the circulator 11-3 is connected to two routes, the connection 12-3R and the connection 12-4R.
  • a phase adjusting unit 13-1 is provided between the connection 12-3L and the connection 12-3R, and a phase adjusting unit 13-2 is provided between the connection 12-4L and the connection 12-4R.
  • connection point between the antenna element 10-1 and the connection 15-1 is connected to P10-1
  • the connection point between the antenna element 10-2 and the connection 15-2 is connected to P10-2
  • the connection point is connected to the antenna element 10-3
  • the connection point with 15-3 is P10-3
  • the connection point between the antenna element 10-4 and the connection 15-4 is P10-4.
  • the distance of the route from the connection point P10-1 to the connection point P10-4 via the connection 15-1, the circulator 11-1, the connection 12-1, the circulator 11-4, and the connection 15-4 is L. And.
  • connection 15-4 from the connection point P10-4 in the opposite direction, connection 15-4, circulator 11-4, connection 12-2R, phase adjustment unit 13-3, connection 12-2L, circulator 11-1, connection 15-
  • the distance of the route to the connection point P10-1 via 1 is also L.
  • Connection point P10 from connection point P10-2 via connection 15-2, circulator 11-2, connection 12-3L, phase adjustment unit 13-1, connection 12-3R, circulator 11-3, connection 15-3.
  • the distance of the route to reach -3 is also L.
  • the distance of the route to the connection point P10-2 is also L.
  • the phase adjusting units 13-1, 13-2, and 13-3 have the internal configurations shown in FIGS. 2 (a), (b), and (c), respectively.
  • the phase adjusting unit 13-1 includes a frame detecting unit 21-1 and a phase rotating unit 20-1.
  • the phase adjusting units 13-2 and 13-3 are provided with the same functional units as the phase adjusting unit 13-1 except that the branch numbers of the functional units are different.
  • the radio signals received by the antenna elements 10-1 to 10-4 include a plurality of frames time-divided for each signal from each source to each destination. For example, one frame is a frame from the source A to the destination B, and the next frame is a frame from the source C to the destination D.
  • each frame is referred to as data indicating the source of each frame (hereinafter referred to as "source data”) and data indicating the destination (hereinafter referred to as “destination data”). ) And are included.
  • the frame detection unit 21 detects a frame included in the signal output by the antenna element 10.
  • the frame detection unit 21-1 detects a frame included in the signal transmitted by the connection 12-3L, which is a signal output by the antenna element 10-2.
  • the frame detection unit 21-2 detects a frame included in the signal transmitted by the connection 12-4R, which is a signal output by the antenna element 10-3.
  • the frame detection unit 21-3 detects a frame included in the signal transmitted by the connection 12-2R, which is a signal output by the antenna element 10-4.
  • the frame detection units 21-1 to 21-3 read out the source data and the destination data included in the detected frame.
  • the frame detection units 21-1 to 21-3 associate the read source data and the transmission destination data with the detected frame.
  • the frame detection units 21-1 to 21-3 output the detected frame, the transmission source data, and the transmission destination data to the phase control unit 14. Further, the frame detection unit 21-1,21-2,21-3 outputs the detected frame to the phase rotation units 20-1, 20-2, 20-3 connected to each.
  • the phase rotation units 20-1, 20-2, and 20-3 give phase rotation to the frame and output it according to the phase adjustment amount calculated by the phase control unit 14 for each frame.
  • the phase control unit 14 captures the frame output by the frame detection unit 21-1,21-2,21-3, the source data, and the destination data.
  • the antenna elements 10-2, 10-3, and 10-4 receive the same radio signal with a time lag. Therefore, the frame detection unit 21-1,21-2,21-3 detects the same frame and outputs it to the phase control unit 14, although there is a difference in the detection time.
  • the phase control unit 14 is based on the three identical frames output by the frame detection unit 21-1,21-2,21-3 and the positional relationship of the antenna elements 10-2, 10-3, 10-4. ,
  • the arrival direction of the radio signal including the frame is estimated.
  • the phase control unit 14 uses a general estimation algorithm for the arrival direction of radio waves or the like for estimating the arrival direction of the radio signal. Examples of the algorithm for estimating the arrival direction of radio waves include the beamformer method and the MUSIC method.
  • the phase control unit 14 calculates the re-radiation direction of the radio signal including the frame based on any of the estimated arrival direction, the source data, and the transmission destination data.
  • the phase control unit 14 calculates the phase adjustment amount for each frame based on the arrival direction of the radio signal including the frame and the re-radiation direction of the radio signal including the frame. At this time, the phase control unit 14 has a phase difference between the signal transmitted by the connection 12-1 which is the reference connection and the signal including the frame output by each of the frame detection units 21-1, 12, 21 and 21-3. Is taken into consideration, the phase adjustment amount for each frame is calculated. Further, the phase control unit 14 outputs the calculated phase adjustment amount for each frame to the phase rotation units 20-1, 20-2, 20-3 corresponding to each frame.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a processing flow of the relay device 1 of the first embodiment.
  • the antenna element 10-4 receives the radio wave of the radio signal and the antenna element 10-1 re-radiates will be described.
  • the antenna element 10-4 receives the radio wave of the radio signal arriving in the arrival direction ⁇ .
  • the antenna element 10-4 converts the received wireless signal into an electrical signal, and outputs the converted signal to the connection 15-4.
  • the connection 15-4 transmits the signal to the circulator 11-4.
  • the circulator 11-4 outputs the signal taken in from the connection 15-4 to the connection 12-2R connected to the next connection terminal.
  • the frame detection unit 21-3 of the phase adjustment unit 13-3 captures the signal transmitted by the connection 12-2R, and detects the frame from the captured signal (step S1). The frame detection unit 21-3 outputs the detected frame to the phase rotation unit 20-3.
  • the frame detection unit 21-3 reads out the source data and the destination data included in the detected frame.
  • the frame detection unit 21-3 associates the read source data with the transmission destination data to the detected frame.
  • the frame detection unit 21-3 outputs the associated detected frame, the source data, and the transmission destination data to the phase control unit 14 (step S2).
  • the phase control unit 14 takes in the frame output by the frame detection unit 21-3, the source data, and the transmission destination data.
  • the frame detection unit 21-1 of the phase adjustment unit 13-1 and the frame detection unit 21-2 of the phase adjustment unit 13-2 also detect the same frame as the frame detected by the frame detection unit 21-3. And output to the phase control unit 14.
  • the phase control unit 14 estimates the arrival direction ⁇ of the radio signal including the frame by using three identical frames output by the frame detection unit 21-1,21-2,21-3.
  • the phase control unit 14 includes a radio signal including the frame based on the estimated arrival direction ⁇ , the source data captured from the frame detection unit 21-3, and the transmission destination data captured from the frame detection unit 21-3.
  • the re-radiation direction of is calculated (step S3).
  • the source data and the destination data are, for example, coordinate information indicating the positions of the source and the destination.
  • the phase control unit 14 calculates the re-radiation direction based on the coordinate information indicating the position of the transmission destination and the coordinate information indicating the position of the relay device 1. Can be done.
  • the phase control unit 14 determines the phase difference between the signal transmitted by the connection 12-2R and the signal transmitted by the connection 12-1, which is the reference connection, based on the estimated arrival direction ⁇ and the calculated re-radiation direction. In consideration of this, the phase adjustment amount for the frame captured from the frame detection unit 21-3 is calculated (step S4). As shown in FIG. 1, for example, when a radio wave arrives in the arrival direction ⁇ from diagonally above right, the signal transmitted by the connection 12-2R is the time before the signal transmitted by the connection 12-1 which is the reference connection. It is a signal received by. Therefore, the phase control unit 14 calculates the phase adjustment amount in consideration of the phase difference corresponding to the time difference.
  • the phase control unit 14 outputs the calculated phase adjustment amount to the phase rotation unit 20-3.
  • the phase rotation unit 20-3 gives phase rotation to the frame corresponding to the phase adjustment amount based on the phase adjustment amount output by the phase control unit 14 (step S5).
  • the phase rotation unit 20-3 outputs the frame to which the phase rotation is applied to the connection 12-2L.
  • the frame output by the phase rotating unit 20-3 is transmitted by the connection 12-2L, and is re-radiated as a radio signal from the antenna element 10-1 via the circulator 11-1 in the calculated re-radiation direction.
  • step S5 above it is necessary for the phase rotating unit 20-3 to be able to detect a frame corresponding to the phase adjustment amount from the frames taken in from the frame detecting unit 21-3.
  • the phase control unit 14 associates the corresponding source data and transmission destination data with the phase adjustment amount, and outputs the associated phase adjustment amount to the phase rotation unit 20-3.
  • the phase rotation unit 20-3 detects the frames corresponding to the source data and the destination data associated with the phase adjustment amount, and gives the detected frames phase rotation according to the phase adjustment amount. be able to.
  • the phase control unit 14 reads the corresponding identification information from the frame output by the frame detection unit 21-3, and the read identification information is phased.
  • the phase adjustment amount associated with the adjustment amount may be output to the phase rotation unit 20-3.
  • the phase rotation unit 20-3 can detect a frame corresponding to the identification information associated with the phase adjustment amount and give the detected frame a phase rotation according to the phase adjustment amount.
  • steps S1 to S5 described above is similarly performed in the other phase adjusting units 13-1 and 13-2.
  • the radio wave of the radio signal arrives at the relay device 1 in the arrival direction ⁇ .
  • the phases of the arriving waves in the antenna elements 10-1 to 10-4 are the arrival direction ⁇ , the interval d between the antenna elements 10-1 to 10-4, and the arrival.
  • the wave wavelength ⁇ it can be expressed as 0, ⁇ , 2 ⁇ , 3 ⁇ , respectively.
  • ⁇ is represented by the equation (1). That is, the phase difference between the signal transmitted by the connection 12-1, that is, the reference connection and the signal transmitted by the connection 12-3L is ⁇ . The phase difference between the signal transmitted by the reference connection and the signal transmitted by the connection 12-4R is 2 ⁇ . The phase difference between the signal transmitted by the reference connection and the signal transmitted by the connection 12-2R is 3 ⁇ .
  • the phase control unit 14 of the phase rotation units 20-1, 20-2, 20-3 based on the estimated arrival direction ⁇ and the calculated re-radiation direction ⁇ .
  • the phase adjustment amounts ⁇ , 2 ⁇ , 3 ⁇ are calculated in consideration of the phase difference ⁇ , 2 ⁇ , 3 ⁇ between the signal each giving the phase rotation and the signal transmitted by the connection 12-1 which is the reference connection.
  • Each of the phase rotation units 20-1, 20-2, and 20-3 gives phase rotation to the frame based on the phase adjustment amounts ⁇ , 2 ⁇ , and 3 ⁇ calculated by the phase control unit 14.
  • the radio signal to which the phase rotation is given is re-radiated from the antenna elements 10-3, 10-2, 10-1.
  • the radio signals re-radiated by the antenna elements 10-1 to 10-4 become in-phase and strengthen each other in the re-radiation direction ⁇ , and a strong radio wave is radiated in the re-radiation direction ⁇ .
  • the relay device 1 of the first embodiment is applied to a non-line-of-sight environment as shown in FIG.
  • the two terminal devices 61 and 62 are surrounded by the two structures 71 and 72 and are located in a place where radio waves from the base station device 80 are difficult to reach.
  • the relay device 1 is installed on one of the structures 72.
  • the arrival wave 40 radiated by the base station device 80 reaches the relay device 1 in the arrival direction ⁇ .
  • the source data included in the frame of the radio signal of the incoming wave 40 is the data indicating the position of the base station device 80
  • the destination data is the data indicating the position of the terminal device 61, or the terminal device 62. It is the data which shows the position of.
  • step S3 when the destination data is data indicating the position of the terminal device 61, the phase control unit 14 sends the terminal device 61 to the terminal device 61 based on the transmission destination data included in the frame and the data indicating the position of the relay device 1. Calculate ⁇ 1 as the re-radiation direction of.
  • the phase control unit 14 re-radiates to the terminal device 62 based on the transmission destination data included in the frame and the data indicating the position of the relay device 1. 2 is calculated as.
  • step S4 the phase control unit 14 sets the phase adjustment amount ⁇ with respect to the phase rotation unit 20-1 to the following equation (12) based on the re-radiation direction ⁇ 1 to the terminal device 61 calculated in step S4 and the arrival direction ⁇ . Calculate based on.
  • the phase control unit 14 sets the phase adjustment amounts 2 ⁇ and 3 ⁇ for each of the phase rotation units 20-2 and 20-3 in consideration of the phase difference from the signal transmitted by the connection 12-1 which is the reference connection. calculate.
  • Each of the phase rotation units 20-1, 20-2, and 20-3 gives phase rotation to the frame based on the phase adjustment amounts ⁇ , 2 ⁇ , and 3 ⁇ calculated by the phase control unit 14.
  • the re-radiation wave 51 is radiated in the direction of the re-radiation direction ⁇ 1 , and the terminal device 61 emits the re-radiation wave 51. Can be received.
  • step S4 the phase control unit 14 calculates the phase adjustment amount ⁇ for the phase rotation unit 20-1 based on the calculated re-radiation direction ⁇ 2 to the terminal device 62 and the arrival direction ⁇ by the following equation ( Calculate based on 13).
  • the phase control unit 14 sets the phase adjustment amounts 2 ⁇ and 3 ⁇ for each of the phase rotation units 20-2 and 20-3 in consideration of the phase difference from the signal transmitted by the connection 12-1 which is the reference connection. calculate.
  • Each of the phase rotation units 20-1, 20-2, and 20-3 gives phase rotation to the frame based on the phase adjustment amounts ⁇ , 2 ⁇ , and 3 ⁇ calculated by the phase control unit 14.
  • the re-radiation wave 52 is radiated in the direction of the re-radiation direction ⁇ 2 , and the terminal device 62 emits the re-radiation wave 52. Can be received.
  • the base station device 80 can transmit radio signals to the two terminal devices 61 and 62 at different positions. Further, when only the terminal device 61 is present, the base station device 80 can continue to transmit the radio signal to the terminal device 61 even when the terminal device 61 moves to the position of the terminal device 62. ..
  • the relay device 1 of the first embodiment is applied to a non-line-of-sight environment as shown in FIG. In FIG. 5, the terminal device 60 is surrounded by two structures 71 and 72 and is located in a place where radio waves from the base station device 80 are difficult to reach.
  • the relay device 1 is installed on one of the structures 72. It is assumed that the relay device 1 transmits and receives radio signals between the base station device 80 and the terminal device 60 by, for example, Time Division Duplex (TDD).
  • TDD Time Division Duplex
  • the arrival wave 40 radiated by the base station device 80 reaches the relay device 1 in the arrival direction ⁇ .
  • the source data included in the frame of the radio signal of the incoming wave 40 is data indicating the position of the base station device 80
  • the transmission destination data is data indicating the position of the terminal device 60.
  • the phase control unit 14 calculates ⁇ as the re-radiation direction to the terminal device 60 based on the transmission destination data included in the frame and the data indicating the position of the relay device 1.
  • the arrival wave 41 radiated by the terminal device 60 reaches the relay device 1 in the arrival direction ⁇ .
  • the source data included in the frame of the radio signal of the incoming wave 41 is data indicating the position of the terminal device 60
  • the transmission destination data is data indicating the position of the base station device 80.
  • the phase control unit 14 calculates ⁇ as the re-radiation direction to the base station device 80 based on the transmission destination data included in the frame and the data indicating the position of the relay device 1.
  • the phase control unit 14 calculates the phase adjustment amount ⁇ for the phase rotation unit 20-1 based on the calculated re-radiation direction ⁇ to the terminal device 60 and the arrival direction ⁇ based on the equation (7).
  • the phase control unit 14 sets the phase adjustment amounts 2 ⁇ and 3 ⁇ for each of the phase rotation units 20-2 and 20-3 in consideration of the phase difference from the signal transmitted by the connection 12-1 which is the reference connection. calculate.
  • Each of the phase rotation units 20-1, 20-2, and 20-3 gives phase rotation to the frame based on the phase adjustment amounts ⁇ , 2 ⁇ , and 3 ⁇ calculated by the phase control unit 14.
  • the re-radiation wave 50 is radiated in the direction of the re-radiation direction ⁇ , and the terminal device 60 emits the re-radiation wave 50. Can be received.
  • step S4 the phase control unit 14 calculates the phase adjustment amount ⁇ for the phase rotation unit 20-1 based on the calculated re-radiation direction ⁇ to the base station device 80 and the arrival direction ⁇ by the following equation ( Calculate based on 14).
  • the phase control unit 14 sets the phase adjustment amounts 2 ⁇ and 3 ⁇ for each of the phase rotation units 20-2 and 20-3 in consideration of the phase difference from the signal transmitted by the connection 12-1 which is the reference connection. calculate.
  • Each of the phase rotation units 20-1, 20-2, and 20-3 gives phase rotation to the frame based on the phase adjustment amounts ⁇ , 2 ⁇ , and 3 ⁇ calculated by the phase control unit 14.
  • the re-radiation wave 53 is radiated in the direction of the re-radiation direction ⁇ , and the base station device 80 re-radiates the wave. 53 can be received.
  • Radio signals can be transmitted and received between the station device 80 and the terminal device 60.
  • the relay device 1 of the first embodiment is applied to a non-line-of-sight environment as shown in FIG.
  • the terminal device 60 is surrounded by two structures 71 and 72 and is located in a place where radio waves from the two base station devices 81 and 82 are difficult to reach.
  • the relay device 1 is installed on one of the structures 72.
  • the arrival wave 42 radiated by the base station device 81 reaches the relay device 1 in the arrival direction ⁇ 1 .
  • the source data included in the frame of the radio signal of the incoming wave 42 is data indicating the position of the base station device 81
  • the transmission destination data is data indicating the position of the terminal device 60.
  • the phase control unit 14 calculates ⁇ as the re-radiation direction to the terminal device 60 based on the transmission destination data included in the frame and the data indicating the position of the relay device 1.
  • the arrival wave 43 radiated by the base station device 82 reaches the relay device 1 in the arrival direction ⁇ 2 .
  • the source data included in the frame of the radio signal of the arrival wave 43 is data indicating the position of the base station device 82
  • the transmission destination data is data indicating the position of the terminal device 60.
  • the phase control unit 14 calculates ⁇ as the re-radiation direction to the terminal device 60 based on the transmission destination data included in the frame and the data indicating the position of the relay device 1.
  • step S4 the phase control unit 14 sets the phase adjustment amount ⁇ with respect to the phase rotation unit 20-1 to the following equation (15) based on the reradiation direction ⁇ to the terminal device 60 calculated in step S4 and the arrival direction ⁇ 1. Calculate based on.
  • the phase control unit 14 sets the phase adjustment amounts 2 ⁇ and 3 ⁇ for each of the phase rotation units 20-2 and 20-3 in consideration of the phase difference from the signal transmitted by the connection 12-1 which is the reference connection. calculate.
  • Each of the phase rotation units 20-1, 20-2, and 20-3 gives phase rotation to the frame based on the phase adjustment amounts ⁇ , 2 ⁇ , and 3 ⁇ calculated by the phase control unit 14.
  • the radio signal of the frame including the data indicating the position of the base station device 81 as the source data and the data indicating the position of the terminal device 60 as the transmission destination data with respect to the direction of the re-radiation direction ⁇ .
  • the re-radiation wave 50 is emitted, and the terminal device 60 can receive the re-radiation wave 50.
  • phase control unit 14 calculates the phase adjustment amount ⁇ for the phase rotation unit 20-1 based on the calculated re-radiation direction ⁇ to the terminal device 60 and the arrival direction ⁇ 2 in step S4 ( Calculate based on 16).
  • the phase control unit 14 sets the phase adjustment amounts 2 ⁇ and 3 ⁇ for each of the phase rotation units 20-2 and 20-3 in consideration of the phase difference from the signal transmitted by the connection 12-1 which is the reference connection. calculate.
  • Each of the phase rotation units 20-1, 20-2, and 20-3 gives phase rotation to the frame based on the phase adjustment amounts ⁇ , 2 ⁇ , and 3 ⁇ calculated by the phase control unit 14.
  • the radio signal of the frame including the data indicating the position of the base station device 82 as the source data and the data indicating the position of the terminal device 60 as the transmission destination data with respect to the direction of the re-radiation direction ⁇ .
  • the re-radiation wave 50 is emitted, and the terminal device 60 can receive the re-radiation wave 50.
  • the base station device 81 is notified. Even when a failure occurs and the terminal device 60 receives the radio signal from the base station device 82 for backup, the terminal device 60 can continue to receive the radio signal.
  • the relay device 1 of the first embodiment is applied to a non-line-of-sight environment as shown in FIG.
  • the two terminal devices 61 and 62 are surrounded by the two structures 71 and 72 and are located in places where radio waves from the two base station devices 81 and 82 are difficult to reach.
  • the relay device 1 is installed on one of the structures 72.
  • the base station device 81 transmits a wireless signal toward the terminal device 61
  • the base station device 82 transmits a wireless signal toward the terminal device 62.
  • the arrival wave 42 radiated by the base station device 81 reaches the relay device 1 in the arrival direction ⁇ 1 .
  • the source data included in the frame of the radio signal of the incoming wave 42 is data indicating the position of the base station device 81
  • the transmission destination data is data indicating the position of the terminal device 61.
  • the phase control unit 14 calculates ⁇ 1 as the re-radiation direction to the terminal device 61 based on the transmission destination data included in the frame and the data indicating the position of the relay device 1.
  • the arrival wave 43 radiated by the base station device 82 reaches the relay device 1 in the arrival direction ⁇ 2 .
  • the source data included in the frame of the radio signal of the incoming wave 43 is data indicating the position of the base station device 82
  • the transmission destination data is data indicating the position of the terminal device 62.
  • the phase control unit 14 calculates ⁇ 2 as the re-radiation direction to the terminal device 62 based on the transmission destination data included in the frame and the data indicating the position of the relay device 1.
  • step S4 the phase control unit 14 calculates the phase adjustment amount ⁇ for the phase rotation unit 20-1 based on the re-radiation direction ⁇ 1 to the terminal device 61 and the arrival direction ⁇ 1 calculated in step S4 by the following equation (17). Calculated based on.
  • the phase control unit 14 sets the phase adjustment amounts 2 ⁇ and 3 ⁇ for each of the phase rotation units 20-2 and 20-3 in consideration of the phase difference from the signal transmitted by the connection 12-1 which is the reference connection. calculate.
  • Each of the phase rotation units 20-1, 20-2, and 20-3 gives phase rotation to the frame based on the phase adjustment amounts ⁇ , 2 ⁇ , and 3 ⁇ calculated by the phase control unit 14.
  • step S4 the phase control unit 14 calculates the phase adjustment amount ⁇ for the phase rotation unit 20-1 based on the calculated re-radiation direction ⁇ 2 to the terminal device 62 and the arrival direction ⁇ 2 by the following equation. Calculate based on (18).
  • the phase control unit 14 sets the phase adjustment amounts 2 ⁇ and 3 ⁇ for each of the phase rotation units 20-2 and 20-3 in consideration of the phase difference from the signal transmitted by the connection 12-1 which is the reference connection. calculate.
  • Each of the phase rotation units 20-1, 20-2, and 20-3 gives phase rotation to the frame based on the phase adjustment amounts ⁇ , 2 ⁇ , and 3 ⁇ calculated by the phase control unit 14.
  • connection 12-1 is predetermined as a reference connection as a reference, and the arrival direction of the radio signal received by one antenna element of the combination of the two antenna elements and the other antenna element corresponding to one antenna element.
  • phase adjusting units 13-1, 13-2, 13-3 are provided in the connections 12-3, 12-4, 12-2 other than the reference connection, and the connection 12 is provided according to the phase adjustment amount calculated by the phase control unit 14.
  • a phase rotation is given to the signals transmitted by -3R, 12-4L, and 12-2L.
  • the radio signal includes a plurality of time-divided frames
  • the phase control unit 14 receives the radio received by one antenna element for each connection other than the reference connection.
  • the signal transmitted by the connection connected to one of the antenna elements based on the arrival direction of the radio signal including the frame and the re-radiation direction of the radio signal including the frame.
  • the phase adjustment amount for each frame is calculated in consideration of the phase difference between the reference connection and the transmitted signal.
  • the phase adjusting units 13-1, 13-2, and 13-3 detect a frame from the signal transmitted by the connection, and set the phase of the detected frame with respect to the frame according to the phase adjustment amount corresponding to the detected frame. Give rotation.
  • the phase control unit 14 can dynamically change the phase adjustment amount of the phase adjustment units 13-1, 13-2, and 13-3, and the radio wave of the radio signal having the same wavelength can be used by using the array antenna. In the case of, it is possible to radiate the radio wave of the radio signal arriving from an arbitrary arrival direction in an arbitrary re-radiation direction.
  • the source data and the destination data included in the frame are used as the coordinate information, and the re-radiation direction is calculated based on the coordinate information and the destination data of the relay device 1.
  • Any source data and destination data may be used as long as the information can calculate the re-radiation direction.
  • it may be information indicating the relative positional relationship between the source and the destination.
  • the phase control unit 14 calculates the re-radiation direction based on the information indicating the relative positional relationship, the coordinate information of the relay device 1, and the direction of the incoming wave. Will be done.
  • the source data and the destination data may be address information that can identify the source and destination devices.
  • the phase control unit 14 determines the re-radiation direction in advance with respect to the transmission source data or the transmission destination data, and stores the data in the internal storage area. In the process of step S3, the phase control unit 14 does not calculate the re-radiation direction, but reads the re-radiation direction corresponding to the source data or the destination data from the internal storage area, and reads the re-radiation direction. Will be used.
  • the frame detection unit 21-1,21-2,21-3 reads the source data and the destination data from the detected frame, but the frame detection unit 21 -1,21-2,21-3 may output the detected frame to the phase control unit 14, and the phase control unit 14 may read the source data and the transmission destination data from the captured frame.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of the relay device 1a of the second embodiment.
  • the same configurations as those of the relay device 1 of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and different configurations will be described below.
  • the relay device 1a includes antenna elements 10-1, 10-2, 10-3, 10-4, circulators 11-1, 11-2, 11-3, 11-4, and phase adjusting units 13a-1, 13a-2. , 13a-3, and a phase control unit 14a.
  • the radio waves of the radio signal arriving at the relay device 1a and the radio waves relayed and re-radiated by the relay device 1a have M different wavelengths ⁇ 1 to ⁇ M. It is a radio wave of any of the wavelengths ⁇ i .
  • i is an integer of 1 to M
  • M is an integer of at least 2 or more and is a fixed value.
  • the phase adjusting units 13a-3, 13a-1, and 13a-2 have the internal configurations shown in FIGS. 9A, 9B, and 9C, respectively.
  • the phase adjusting units 13a-3, 13a-1, and 13a-2 have M filter units 22-3-1 to 22-3-M, filter units 22-1-1 to 22-1-M, and filter units, respectively. It is provided with 22-2-1 to 22-2-M.
  • the phase adjusting units 13a-3, 13a-1, and 13a-2 have M phase rotating units 20a-3-1 to 20a-3-M and phase rotating units 20a-1-1 to 20a-1-, respectively.
  • M, a phase rotating unit 20a-2-1 to 20a-2-M is provided.
  • Filter unit 22-1-i, 22-2-i, 22-3-i filters the signal with a wavelength other than the wavelength lambda i, a filter that transmits only the signal of the wavelength lambda i.
  • i can take an integer from 1 to M as described above.
  • the filter units 22-1-1 to 22-1-M, the filter units 22-2-1 to 22-2-M, and the filter units 22-3-1 to 22-3-M display the filtered signals.
  • each of the filter unit 22-1-1 to 22-1-M, the filter unit 22-2-1 to 22-2-M, and the filter unit 22-3-1 to 22-3-M is a phase control unit. It is connected to 14a and outputs the filtered signal to the phase control unit 14a.
  • phase rotating unit 20a-1-1 to 20a-1-M, the phase rotating unit 20a-2-1 to 20a-2-M, and the phase rotating unit 20a-3-1 to 20a-3-M is phase controlled.
  • Filter units 22-1-1 to 22-1-M and filter units 22-2-1 that are connected to unit 14a and are connected to each unit according to the phase adjustment amount calculated by the phase control unit 14 for each unit.
  • the signals output by ⁇ 22-2-M and the filter units 22-3-1 to 22-3-M are given phase rotation and output.
  • the antenna elements 10-2, 10-3, and 10-4 receive radio signals having the same wavelength ⁇ i with a time lag.
  • the filter units 22-1-i, 22-2-i, and 22-3-i have different detection times, they extract signals of the same wavelength ⁇ i and output them to the phase control unit 14a.
  • the phase control unit 14a is based on, for example, a general estimation algorithm for the arrival direction of radio waves, based on the three signals of the same wavelength ⁇ i and the positional relationship of the antenna elements 10-2, 10-3, and 10-4. Therefore, the arrival direction of the radio signal having the wavelength ⁇ i is estimated.
  • the re-radiation direction is determined in advance for each wavelength ⁇ i
  • the phase control unit 14a has M wavelengths ⁇ 1 to ⁇ M and wavelengths ⁇ 1 to ⁇ M respectively. It is stored in the internal storage area in advance in association with the corresponding re-radiation direction.
  • Phase control section 14a the arrival direction for each wavelength lambda i estimated, based on the re-emitted direction corresponding to the wavelength lambda i, a signal of a wavelength lambda i of connection 12-1 transmits the reference connection, connection
  • the phase adjustment amount for each wavelength ⁇ i is calculated in consideration of the phase difference from the signal of wavelength ⁇ i transmitted by 12-3L, 12-4R, and 12-2R.
  • the phase control unit 14a outputs the phase adjustment amount for each wavelength ⁇ i to the corresponding phase rotation units 20a-1-i, 20a-2-i, 20a-3-i.
  • ⁇ i is expressed by the following equation (19).
  • phase rotation unit 20a-1-i of the phase adjustment unit 13a-1 gives the phase rotation of the phase adjustment amount ⁇ i to the signal of the wavelength ⁇ i output by the filter unit 22-1-i.
  • phase rotation unit 20a-2-i of the phase adjustment unit 13a-2 gives the phase rotation of the phase adjustment amount 2 ⁇ i to the signal of the wavelength ⁇ i output by the filter unit 22-2-i.
  • phase rotation unit 20a-3-i of the phase adjustment unit 13a-3 gives the phase rotation of the phase adjustment amount 3 ⁇ i to the signal of the wavelength ⁇ i output by the filter unit 22-3-i. ..
  • the phases of the radio waves of the radio signal of wavelength ⁇ i re-radiated from the antenna elements 10-1, 10-2, 10-3, and 10-4 are expressed by the following equations (20) to (23), respectively. Will be done.
  • the phase difference between the adjacent antenna elements is constant at ⁇ i + ⁇ i .
  • the re-radiated wave is radiated in the direction ⁇ i satisfying the following equation (24).
  • the re-radiation direction of the radio signal having the wavelength ⁇ i becomes ⁇ i represented by the following equation (26).
  • the radio signal of the wavelength lambda i from the arrival direction [psi i can be re-radiated in the re-emitted direction theta i.
  • the phase control section 14a the arrival direction [psi i the wavelength lambda i estimated, is predetermined with respect to the wavelength lambda i
  • the phase adjustment amount ⁇ i with respect to the phase rotating unit 20a-1- i is calculated using the equation (25).
  • the phase control unit 14a considers the phase difference between the phase rotation units 20a-2-i and 20a-3-i and the signal transmitted by the connection 12-1 which is the reference connection, and adjusts the phase. Calculate 2 ⁇ i and 3 ⁇ i .
  • the phase rotation units 20a-1-i, 20a-2-i, and 20a-3-i are used as signals output by the filter units 22-1-i, 22-2-i, and 22-3-i connected to each of them. in contrast, gives a phase rotation amount of phase adjustment amount of phase control section 14a is calculated [delta] i, 2.delta. i, according 3 ⁇ i.
  • the radio signal to which the phase rotation is given is re-radiated from the antenna elements 10-3, 10-2, 10-1.
  • Wireless signal antenna elements 10-1 to 10-4 is reemitted, constructive become phase in the re-emission direction theta i, strong radio wave to re-radiating direction theta i is to be radiated.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a processing flow of the relay device 1a of the second embodiment.
  • k is a value of any one of 1 to M. It is assumed that ⁇ k is predetermined as the re-radiation direction corresponding to the wavelength ⁇ k and is stored in advance in the storage area inside the phase control unit 14a.
  • the antenna element 10-4 receives the radio wave of the radio signal of the wavelength ⁇ k arriving in the arrival direction ⁇ k .
  • the antenna element 10-4 converts the received wireless signal into an electrical signal, and outputs the converted signal to the connection 15-4.
  • the connection 15-4 transmits the signal to the circulator 11-4.
  • the circulator 11-4 outputs the signal taken in from the connection 15-4 to the connection 12-2R connected to the next connection terminal.
  • the signal transmitted by the connection 12-2R is branched into M pieces in the phase adjusting unit 13a-3.
  • Each of the filter units 22-3-1 to 22-3-M captures the branched signal. Since the signals captured by each are signals having a wavelength of ⁇ k , only the filter unit 22-3-k extracts a signal having a wavelength of ⁇ k (step Sa1). The filter unit 22-3-k outputs the extracted signal of wavelength ⁇ k to the phase control unit 14a and the phase rotation unit 20a-3-k.
  • the filter unit 22-1-k of the phase adjustment unit 13a-1 and the filter unit 22-2-k of the phase adjustment unit 13a-2 also have the wavelength ⁇ k extracted by the filter unit 22-3-k.
  • a signal having the same wavelength ⁇ k is extracted and output to the phase control unit 14a.
  • the phase control unit 14a estimates the arrival direction ⁇ k of the radio signal having the wavelength ⁇ k by using three signals having the same wavelength ⁇ k .
  • the phase control unit 14a reads out the re-radiation direction ⁇ k corresponding to the wavelength ⁇ k from the internal storage area.
  • the phase control unit 14a determines that the signal transmitted by the connection 12-2R and the signal transmitted by the connection 12-1 which is the reference connection are transmitted based on the estimated arrival direction ⁇ k and the read re-radiation direction ⁇ k .
  • the phase adjustment amount for the signal having the wavelength ⁇ k is calculated in consideration of the phase difference (step Sa2). For example, in FIG. 8, when a radio wave arrives in the arrival direction ⁇ k from diagonally above right, the signal transmitted by the connection 12-2R is received at a time before the signal transmitted by the connection 12-1 which is the reference connection. It is a signal that has been made. Therefore, the phase control unit 14a calculates the phase adjustment amount in consideration of the phase difference corresponding to the time difference.
  • the phase control unit 14a outputs the calculated phase adjustment amount to the phase rotation unit 20a-3-k.
  • the phase rotation unit 20a-3-k gives phase rotation to the signal of the wavelength ⁇ k output by the filter unit 22-3-k based on the phase adjustment amount output by the phase control unit 14a (step Sa3). ..
  • the phase rotation unit 20a-3-k outputs a signal having a wavelength ⁇ k to which the phase rotation is applied to the connection 12-2L.
  • the signal of wavelength ⁇ k output by the phase rotating unit 20a-3-k is transmitted by the connection 12-2L and is transmitted from the antenna element 10-1 as a radio signal via the circulator 11-1 in the re-radiation direction ⁇ k . Re-radiated.
  • steps Sa1 to Sa3 described above is similarly performed in the other phase adjusting units 13a-1 and 13a-2.
  • the relay device 1 of the second embodiment is applied to a non-line-of-sight environment as shown in FIG. In FIG. 11, the terminal device 60a is surrounded by two structures 71 and 72 and is located in a place where radio waves from the base station device 80a are difficult to reach.
  • the relay device 1a is installed on one of the structures 72.
  • the base station device 80a radiates radio waves of radio signals having wavelength ⁇ 1 and wavelength ⁇ 2 in the same direction. Wavelength ⁇ 1 and wavelength ⁇ 2 are different wavelengths. It is assumed that the re-radiation direction ⁇ is predetermined as the re-radiation direction of both the wavelength ⁇ 1 and the wavelength ⁇ 2 .
  • step Sa2 the phase control unit 14a sets the phase adjustment amount ⁇ 1 with respect to the phase rotation unit 20a-1-1 based on the re-radiation direction ⁇ corresponding to the wavelength ⁇ 1 and the arrival direction ⁇ by the following equation (27). Calculated based on.
  • the phase control unit 14a adjusts the phase for each of the phase rotation units 20a-2-1 and 20a-3-1 in consideration of the phase difference from the signal transmitted by the connection 12-1 which is the reference connection. Calculate 2 ⁇ 1 and 3 ⁇ 1 .
  • Each of the phase rotation unit 20a-1-1,20a-2-1,20a-3-1 is, the phase adjustment amount [delta] 1 phase control unit 14a is calculated, 2.delta. 1, based on 3Deruta 1, connected to each Phase rotation is given to the signal of wavelength ⁇ 1 output by the filter unit 22-1-1,22-2-1,22-3-1.
  • the re-radiation wave 54 is radiated in the direction of the re-radiation direction ⁇ , and the terminal device 60a can receive the re-radiation wave 52.
  • the arrival wave 45 of the wavelength ⁇ 2 radiated by the base station device 80a reaches the relay device 1a in the arrival direction ⁇ .
  • the filter units 22-1-2, 22-2-2, 22-3-2 of the phase adjusting units 13a-1, 13a-2, 13a-3 of the relay device 1a output a signal having a wavelength of ⁇ 2 in step Sa1.
  • the extracted signal of wavelength ⁇ 2 is output to the phase control unit 14a and the phase rotation units 20a-1-2, 20a-2-2, 20a-3-2 connected to each.
  • step Sa2 the phase control unit 14a calculates the phase adjustment amount ⁇ 2 with respect to the phase rotation unit 20a-1-2 based on the re-radiation direction ⁇ corresponding to the wavelength ⁇ 2 and the arrival direction ⁇ (28). Calculated based on.
  • the phase control unit 14a adjusts the phase for each of the phase rotation units 20a-2-2 and 20a-3-2 in consideration of the phase difference from the signal transmitted by the connection 12-1 which is the reference connection. Calculate 2 ⁇ 2 and 3 ⁇ 2 .
  • Each of the phase rotation unit 20a-1-2,20a-2-2,20a-3-2 is, the phase adjustment amount [delta] 2 phase controller 14a is calculated, 2.delta. 2, based on 3Deruta 2, connected to each Phase rotation is applied to the signal of wavelength ⁇ 2 output by the filter units 22-1-2, 22-2-2, and 22-3-2.
  • the re-radiation wave 55 is radiated in the direction of the re-radiation direction ⁇ , and the terminal device 60a can receive the re-radiation wave 55.
  • the radio waves of two radio signals having different wavelengths ⁇ 1 and ⁇ 2 can be relayed and re-radiated in the same re-radiation direction ⁇ .
  • the relay device 1 of the second embodiment is applied to a non-line-of-sight environment as shown in FIG. In FIG. 12, the terminal device 60a is surrounded by two structures 71 and 72 and is located in a place where radio waves from the base station device 80a are difficult to reach.
  • the relay device 1a is installed on one of the structures 72. It is assumed that the relay device 1a transmits / receives a radio signal between the base station device 80a and the terminal device 60a by frequency division duplex (FDD), for example.
  • FDD frequency division duplex
  • the base station device 80a radiates a radio wave of a radio signal having a wavelength of ⁇ 1 .
  • the terminal device 60a radiates a radio wave of a radio signal having a wavelength of ⁇ 2 .
  • Wavelength ⁇ 1 and wavelength ⁇ 2 are different wavelengths. It is assumed that the re-radiation direction ⁇ is predetermined as the re-radiation direction of the wavelength ⁇ 1 . It is assumed that the re-radiation direction ⁇ is predetermined as the re-radiation direction of the wavelength ⁇ 2 .
  • the arrival wave 44 of the wavelength ⁇ 1 radiated by the base station device 80a reaches the relay device 1a in the arrival direction ⁇ .
  • the same processing as in the case where the arrival wave 44 described with reference to FIG. 11 arrives is performed, and the radio signal having the wavelength ⁇ 1 is re-radiated with respect to the direction ⁇ .
  • the radiated wave 54 is emitted, and the terminal device 60a can receive the re-radiated wave 54.
  • the arrival wave 46 of the wavelength ⁇ 2 radiated by the terminal device 60a reaches the relay device 1a in the arrival direction ⁇ .
  • the filter units 22-1-2, 22-2-2, 22-3-2 of the phase adjusting units 13a-1, 13a-2, 13a-3 of the relay device 1a output a signal having a wavelength of ⁇ 2 in step Sa1.
  • the extracted signal of wavelength ⁇ 2 is output to the phase control unit 14a and the phase rotation units 20a-1-2, 20a-2-2, 20a-3-2 connected to each.
  • step Sa2 the phase control unit 14a sets the phase adjustment amount ⁇ 2 with respect to the phase rotation unit 20a-1-2 based on the re-radiation direction ⁇ corresponding to the wavelength ⁇ 2 and the arrival direction ⁇ by the following equation (29). Calculated based on.
  • the phase control unit 14a adjusts the phase for each of the phase rotation units 20a-2-2 and 20a-3-2 in consideration of the phase difference from the signal transmitted by the connection 12-1 which is the reference connection. Calculate 2 ⁇ 2 and 3 ⁇ 2 .
  • Each of the phase rotation unit 20a-1-2,20a-2-2,20a-3-2 is, the phase adjustment amount [delta] 2 phase controller 14a is calculated, 2.delta. 2, based on 3Deruta 2, connected to each Phase rotation is applied to the signal of wavelength ⁇ 2 output by the filter units 22-1-2, 22-2-2, and 22-3-2.
  • the re-radiation wave 56 is radiated in the direction of the re-radiation direction ⁇ , and the base station apparatus 80a can receive the re-radiation wave 56.
  • Radio signals can be transmitted and received between the station device 80a and the terminal device 60a.
  • the relay device 1 of the second embodiment is applied to a non-line-of-sight environment as shown in FIG.
  • the two terminal devices 61a and 62a are surrounded by the two structures 71 and 72 and are located in a place where radio waves from the base station devices 81a and 82a are difficult to reach.
  • the relay device 1a is installed on one of the structures 72.
  • the base station device 81a transmits a radio signal to the terminal device 61a
  • the base station device 82a transmits the radio signal to the terminal device 62a.
  • the base station device 81a radiates a radio wave of a radio signal having a wavelength of ⁇ 1 .
  • the base station device 82a radiates a radio wave of a radio signal having a wavelength of ⁇ 2 .
  • Wavelength ⁇ 1 and wavelength ⁇ 2 are different wavelengths. It is assumed that the re-radiation direction ⁇ 1 is predetermined as the re-radiation direction of the wavelength ⁇ 1 . It is assumed that the re-radiation direction ⁇ 2 is predetermined as the re-radiation direction of the wavelength ⁇ 2 .
  • step Sa2 the phase control unit 14a calculates the phase adjustment amount ⁇ 1 with respect to the phase rotation unit 20a-1-1 based on the re-radiation direction ⁇ 1 corresponding to the wavelength ⁇ 1 and the arrival direction ⁇ 1 ( Calculate based on 30).
  • the phase control unit 14a adjusts the phase for each of the phase rotation units 20a-2-1 and 20a-3-1 in consideration of the phase difference from the signal transmitted by the connection 12-1 which is the reference connection. Calculate 2 ⁇ 1 and 3 ⁇ 1 .
  • Each of the phase rotation unit 20a-1-1,20a-2-1,20a-3-1 is, the phase adjustment amount [delta] 1 phase control unit 14a is calculated, 2.delta. 1, based on 3Deruta 1, connected to each Phase rotation is given to the signal of wavelength ⁇ 1 output by the filter unit 22-1-1,22-2-1,22-3-1.
  • the re-radiation wave 57 is radiated in the direction of the re-radiation direction ⁇ 1 , and the terminal device 61a can receive the re-radiation wave 57.
  • the arrival wave 48 of the wavelength ⁇ 2 radiated by the base station device 82a reaches the relay device 1a in the arrival direction ⁇ 2 .
  • the filter units 22-1-2, 22-2-2, 22-3-2 of the phase adjusting units 13a-1, 13a-2, 13a-3 of the relay device 1a output a signal having a wavelength of ⁇ 2 in step Sa1.
  • the extracted signal of wavelength ⁇ 2 is output to the phase control unit 14a and the phase rotation units 20a-1-2, 20a-2-2, 20a-3-2 connected to each.
  • step Sa2 the phase control unit 14a formulates the phase adjustment amount ⁇ 2 with respect to the phase rotation unit 20a-1-2 based on the re-radiation direction ⁇ 2 corresponding to the wavelength ⁇ 2 and the arrival direction ⁇ 2 ( Calculated based on 31).
  • the phase control unit 14a adjusts the phase for each of the phase rotation units 20a-2-2 and 20a-3-2 in consideration of the phase difference from the signal transmitted by the connection 12-1 which is the reference connection. Calculate 2 ⁇ 2 and 3 ⁇ 2 .
  • Each of the phase rotation unit 20a-1-2,20a-2-2,20a-3-2 is, the phase adjustment amount [delta] 2 phase controller 14a is calculated, 2.delta. 2, based on 3Deruta 2, connected to each Phase rotation is applied to the signal of wavelength ⁇ 2 output by the filter units 22-1-2, 22-2-2, and 22-3-2.
  • the re-radiation wave 58 is emitted in the direction of the re-radiation direction ⁇ 2 , and the terminal device 62a can receive the re-radiation wave 58.
  • the radio signal is transmitted at a plurality of wavelengths
  • the phase control unit 14a receives each of the different wavelengths received by one antenna element for each connection other than the reference connection. Based on the arrival direction of the radio signal of the wavelength and the re-radiation direction of the radio signal of the wavelength transmitted by the other antenna element as a re-radiation wave, the connection of the one antenna element transmits the wavelength.
  • the phase adjustment amount for each wavelength is calculated in consideration of the phase difference between the signal and the signal of the wavelength transmitted by the reference connection.
  • the phase adjusting unit 13a-1, 13a-2, 13a-3 separates the signal transmitted by the connection for each wavelength, and sets the phase of the signal for each separated wavelength according to the phase adjustment amount corresponding to each wavelength. Gives phase rotation to the signal of.
  • the phase control unit 14a can dynamically change the phase adjustment amount of the phase adjustment units 13a-1, 13a-2, 13a-3, and when radio waves having different wavelengths are used by using an array antenna, It is possible to realize a radio relay that radiates radio waves arriving from an arbitrary arrival direction in a predetermined re-radiation direction for each wavelength.
  • the signal strength is attenuated in units 13-1 to 13-3 and 13a-1 to 13a-3, and a radio wave having a sufficient gain is relayed to the terminal devices 60, 61, 62, 60a, 61a, 62a. It is assumed that it cannot be done. In such a case, an amplifier or the like is inserted at any of the positions of the connections 15-1 to 15-4 and the connections 12-1 to 12-4 to amplify the strength of the radio wave of the relay radio signal. May be good.
  • the size of the provision area serving as the relay destination of the wireless signal can be adjusted by adjusting the number of the antenna elements 10-1 to 10-4. ..
  • the antenna gain is also small. In that case, the above-mentioned amplifier or the like may be inserted to amplify the radio wave.
  • FIG. 1 of the first embodiment and FIG. 8 of the second embodiment shows a four-element van-atter array of an array of linear array antennas as an example, but the antenna.
  • the number of elements is not limited to "4" and may be any number as long as it is an even number.
  • the present invention is not limited to the linear array antenna, and may be a planar array antenna.
  • connection 12-1 of the path for transmitting the signal from the antenna element 10-1 to the antenna element 10-4 is used as the reference connection, but other routes are used. It may be used as a reference connection.
  • connection 12-3 of the path for transmitting the signal from the antenna element 10-2 to the antenna element 10-3 may be used as the reference connection.
  • the phase adjusting portions 13-1 and 13a-1 are not provided between the connection 12-3L and the connection 12-3R, and the connection 12-3L and the connection 12-3R are located from the position P10-2 to the position P10-3. It is directly connected so that the length between them is L.
  • the connection 12-1 is divided into, for example, the connection 12-1L and the connection 12-1R, and the phase adjusting portion is inserted between the connection 12-1L and the connection 12-1R.
  • the inserted phase adjusting unit is referred to as a phase adjusting unit 13-4, 13a-4.
  • phase adjustment units 13-4 and 13a-4 After the phase adjustment units 13-4 and 13a-4 are inserted, the connection points 15-1, the circulator 11-1, the connection 12-1L, and the phase adjustment units 13-4, 13a-4 are connected from the connection point P10-1.
  • the phase adjusting units 13-4 and 13a-4 are inserted so that the distance of the path to the connection point P10-4 via the connection 12-1R, the circulator 11-4, and the connection 15-4 is L.
  • the phase difference between the signal transmitted by the reference connection 12-3 and the signal transmitted by each of the connection 12-1L, the connection 12-4R, and the connection 12-2R is the phase difference in the first embodiment. , - ⁇ , ⁇ , 2 ⁇ , and in the second embodiment, - ⁇ i , ⁇ i , 2 ⁇ i .
  • the phase control units 14 and 14a calculate the phase adjustment amount for the phase adjustment units 13-2 to 13-4 and 13a-2 to 13a-4, the position with the signal transmitted by the connection 12-3 which is the reference connection. It will be calculated in consideration of the phase difference. Further, the configuration in which the phase control units 14 and 14a determine the phase adjustment amount based on the "phase difference between the reference connection and the signal transmitted" is shown. On the other hand, if it is known which connection is used as the reference connection, it is also known which connection should be used for phase rotation of n ⁇ . Therefore, the phase control units 14 and 14a may be configured to determine the phase adjustment amount based on the "connection number".
  • the configuration of the above first embodiment and the configuration of the second embodiment may be combined. By combining them, it is possible to re-radiate the radio wave of the radio signal of any wavelength coming from any direction of arrival in any direction.
  • the relay devices 1, 1a in the above-described embodiment may be realized by a computer.
  • the program for realizing this function may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium may be read by the computer system and executed.
  • the term "computer system” as used herein includes hardware such as an OS and peripheral devices.
  • the "computer-readable recording medium” refers to a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, or a CD-ROM, or a storage device such as a hard disk built in a computer system.
  • a "computer-readable recording medium” is a communication line for transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line, and dynamically holds the program for a short period of time. It may also include a program that holds a program for a certain period of time, such as a volatile memory inside a computer system that serves as a server or a client in that case. Further, the above program may be for realizing a part of the above-mentioned functions, and may be further realized for realizing the above-mentioned functions in combination with a program already recorded in the computer system. It may be realized by using a programmable logic device such as FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • Relay device 10-1 to 10-4 ... Antenna element, 11-1 to 11-4 ... Circulator, 13-1 to 13-3 ... Phase adjustment unit, 14 ... Phase control unit, 12-1 to 12- 4,15-1 to 15-4 ... Connection

Landscapes

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Abstract

隣接するアンテナ素子同士の間隔が一定であり、アレーの中心に対して対称な位置の２つのアンテナ素子の組み合わせの各々が２経路の結線により接続され、２つのアンテナ素子の組み合わせのアンテナ素子間の経路長が全ての組み合わせにおいて同一であるアレーアンテナを用い、２つのアンテナ素子の組み合わせの一方のアンテナ素子が受信する無線信号の到来方向と、一方のアンテナ素子に対応する他方のアンテナ素子が再放射波として送信する無線信号の再放射方向とに基づいて、一方のアンテナ素子が接続する結線が伝送する信号と基準結線が伝送する信号との位相差を考慮して、基準結線以外の結線ごとの位相調整量を算出し、算出した位相調整量にしたがって基準結線以外の結線が伝送する信号に対して位相回転を与える。

Description

中継装置、及び中継方法
　本発明は、無線の電波を中継する中継装置、及び中継方法に関する。
　電波の到来方向に対して電波を再放射するようなアンテナの中で、最も簡単な構造のものとして、バン・アッタ・アレー（Van Atta Array）が知られている（例えば、特許文献１参照）。バン・アッタ・アレーは、偶数本のアンテナ素子を等間隔で配列し、アレーの中心に対して対称の位置にあるアンテナ素子同士を接続する経路の経路長が同一の長さになるように接続されている。
　図１４は、４素子バン・アッタ・アレーの構成を示す図である。４素子バン・アッタ・アレーの場合、アンテナ素子１０１－１とアンテナ素子１０１－４がアレーの中心に対して対称の位置にあり、アンテナ素子１０１－２とアンテナ素子１０１－３がアレーの中心に対して対称の位置にある。図１４において、アンテナ素子１０１－１と結線との接続点をＰ１０１－１、アンテナ素子１０１－２と結線との接続点をＰ１０１－２、アンテナ素子１０１－３と結線との接続点をＰ１０１－３、アンテナ素子１０１－４と結線との接続点をＰ１０１－４とする。接続点Ｐ１０１－１から接続点Ｐ１０１－４までの長さがＬであるとする。この場合、接続点Ｐ１０１－２から接続点Ｐ１０１－３までの長さもＬになる。
　バン・アッタ・アレーに対して無線信号の平面波が、例えば、図１４に示すように右斜め上から到来したとする。このとき、アンテナ素子１０１－４、１０１－３、１０１－２、１０１－１の順に平面波が到来する。アンテナ素子１０１－４、１０１－３、１０１－２、１０１－１が受信した無線信号の各々は、電気的な信号として結線により伝送される。結線による伝送に要する時間を経た後、アンテナ素子１０１－１、１０１－２、１０１－３、１０１－４の各々は、結線が伝送した信号をアンテナ素子１０１－１、１０１－２、１０１－３、１０１－４の順で再放射する。
　このとき、再放射波が平面波の到来方向に対して同相で強め合うこととなる。図１４では線形アレーの例を示しているが、同様にして平面アレーも実現することができる。
　バン・アッタ・アレーの再放射波の方向制御をする技術が、非特許文献１に開示されている。図１５は、非特許文献１に開示される原理に基づく４素子バン・アッタ・アレーを備える中継装置１００の構成を示すブロック図である。アンテナ素子１０１－１，１０１－４の組み合わせ、及びアンテナ素子１０１－２，１０１－３の組み合わせの各々は、経路長が等経路長Ｌになるように接続されている。
　中継装置１００において、サーキュレータ１１０－１～１１０－４の各々は、３つの接続端子を備えている。サーキュレータ１１０－１～１１０－４の各々は、いずれかの接続端子で取り込んだ信号を時計回りで次に位置する接続端子に出力する。サーキュレータ１１０－１，１１０－４の組み合わせ、及びサーキュレータ１１０－２，１１０－３の組み合わせの各々は、方向性を有する２経路で接続されている。
　サーキュレータ１１０－１は、結線１２０－１と、１２０－２Ｌとの２経路に接続されている。サーキュレータ１１０－４は、結線１２０－１と、１２０－２Ｒとの２経路に接続されている。結線１２０－２Ｌと結線１２０－２Ｒの間には信号に対して位相回転を与える位相調整部１３０－３が備えられている。なお、以下において、結線１２０－２Ｌと１２０－２Ｒをまとめて示す場合、結線１２０－２と記載する。
　サーキュレータ１１０－２は、結線１２０－３Ｌと、結線１２０－４Ｌとの２経路に接続されている。サーキュレータ１１０－３は、結線１２０－３Ｒと、結線１２０―４Ｒとの２経路に接続されている。結線１２０－３Ｌと結線１２０－３Ｒの間には位相調整部１３０－１が備えられており、結線１２０－４Ｌと結線１２０－４Ｒの間には位相調整部１３０－２が備えられている。なお、以下において、結線１２０－３Ｌと１２０－３Ｒをまとめて示す場合、結線１２０－３と記載し、結線１２０－４Ｌと１２０－４Ｒをまとめて示す場合、結線１２０－４と記載する。
　アンテナ素子１０１－１と結線１５０－１との接続点Ｐ１０１－１から、結線１５０－１、サーキュレータ１１０－１、結線１２０－１、サーキュレータ１１０－４、結線１５０－４を経由してアンテナ素子１０１－４と結線１５０－４との接続点Ｐ１０１－４に至るまで経路の距離がＬであるとする。このとき、逆方向である、接続点Ｐ１０１－４から、結線１５０－４、サーキュレータ１１０－４、結線１２０－２Ｒ、位相調整部１３０－３、結線１２０－２Ｌ、サーキュレータ１１０－１、結線１５０－１を経由して接続点Ｐ１０１－１に至るまでの経路の距離もＬとなる。
　また、アンテナ素子１０１－２と結線１５０－２との接続点Ｐ１０１－２から、結線１５０－２、サーキュレータ１１０－２、結線１２０－３Ｌ、位相調整部１３０－１、結線１２０－３Ｒ、サーキュレータ１１０－３、結線１５０－３を経由してアンテナ素子１０１－３と結線１５０－３の接続点Ｐ１０１－３に至るまで経路の距離もＬとなる。逆方向である、接続点Ｐ１０１－３から、結線１５０－３、サーキュレータ１１０－３、結線１２０－４Ｒ、位相調整部１３０－２、結線１２０－４Ｌ、サーキュレータ１１０－２、結線１５０－２を経由して接続点Ｐ１０１－２に至るまでの経路の距離もＬとなる。
　位相調整部１３０－１は、結線１２０－３Ｌが伝送する信号に対してδの位相回転を与える。また、位相調整部１３０－２は、結線１２０－４Ｒが伝送する信号に対して２δの位相回転を与える。また、位相調整部１３０－３は、結線１２０－２Ｒが伝送する信号に対して３δの位相回転を与える。このように図１５に示す例では、アンテナ素子１０１－１からアンテナ素子１０１－４に向かう結線１２０－１では位相調整が行われない。アンテナ素子１０１－２からアンテナ素子１０１－３に向かう結線１２０－３Ｌではδの位相回転が付加されている。アンテナ素子１０１－３からアンテナ素子１０１－２に向かう結線１２０－４Ｒでは２δの位相回転が付加されている。アンテナ素子１０１－４からアンテナ素子１０１－１に向かう結線１２０－２Ｒでは３δの位相回転が付加されている。
　図１５に示すように、方向ψから無線信号の電波が到来したとする。このとき、アンテナ素子１０１－１，１０１－２，１０１－３，１０１－４に到達する到来波の位相は、それぞれ０、τ、２τ、３τとなる。ここで、τは、次式（１）によって示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　式（１）において、ｄは、隣接するアンテナ素子間の間隔である。また、式（１）においてλは、到来波の波長である。
　アンテナ素子１０１－１，１０１－２，１０１－３，１０１－４の各々が受信する到来波は、各々に接続する結線１５０－１～１５０－４、及び結線１２０－１～１２０－４によって電気的な信号として伝送される。伝送の途中で、位相調整部１３０－１～１３０－３が信号に対して、それぞれ位相回転量δ、２δ、３δを付加し、再びアンテナ素子１０１－４，１０１－３，１０１－２，１０１－１が放射する。
　このとき、アンテナ素子１０１－１，１０１－２，１０１－３，１０１－４が再放射する無線信号の電波の位相は、それぞれ、以下に示す、式（２）～式（５）によって示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　式（２）～式（５）に示すように、隣接アンテナ素子間の位相差は、δ＋τで一定となる。この場合、次式（６）の条件を満たす方向θに再放射波が放射される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　したがって、δを、次式（７）とすれば、再放射方向θは、次式（８）で表されることになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　これにより、方向ψからの到来波を方向θに再放射することができ、到来方向とは異なる方向に再放射波を放射することができる。
　近年、通信の大容量化が進んでいる。通信の大容量化ためには高周波数帯の利用が不可欠である。しかし、高周波数帯では電波の直進性が強くなり、構造物や樹木により遮蔽された見通し外領域には十分に電波を届けることができず、通信品質の劣化が懸念される。そのため、見通し外領域への無線中継が必要になると考えられる。
　非特許文献１に開示されるような方向制御バン・アッタ・アレーは、見通し外への無線中継への適用が期待できる。図１６は、方向制御バン・アッタ・アレーを見通し外への中継装置１００として利用したものである。構造物３０１，３０２に囲まれて電波の届きにくい端末装置２００に対して、例えば、構造物３０２の上などに中継装置１００を設置することで無線中継が行われ、中継装置１００に到来する電波を再放射して端末装置２００に到達させる。図１６では、方向ψからの到来波を方向θに再放射することで、端末装置２００への無線中継を実現する例を示している。
米国特許第２９０８００２Ａ号明細書
Paris Ang, and George V. Eleftheriades,"A Passive Redirecting Van Atta-Type Reflector", IEEE Antenas and Wireless Propagation Letters, Vol.17, No.4, April 2018, pp689-692.
　非特許文献１に開示される方向制御バン・アッタ・アレーは、電波の到来方向および再放射方向が固定的でなければならない。例えば、図１５において、位相調整部１３０－１，１３０－２，１３０－２によって付加される位相回転δ，２δ、３δにおけるδが、式（７）の条件を満たしている場合、すなわち、到来方向ψと再放射方向θが設定されている場合に、到来波の方向がψ’（≠ψ）になると、再放射波の方向は、次式（９）で示されるようにθとはならず、方向θに再放射波が放射されないという問題がある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　また、位相調整部１３０－１，１３０－２，１３０－２によって付加される位相回転量δ，２δ、３δにおけるδは、固定的であり、動的に位相回転量を変更することができない。そのため、予め電波の到来方向ψと、再放射方向θが、固定的に定められている場合には、非特許文献１に開示される方向制御バン・アッタ・アレーを適用することができるが、固定的に定められていない場合には適用できないという問題がある。
　また、非特許文献１に開示される方向制御バン・アッタ・アレーは、到来方向と再放射方向の可逆性がない。例えば、図１５において、位相調整部１３０－１，１３０－２，１３０－２によって付加される位相回転量δ，２δ、３δにおけるδが、式（７）の条件を満たしている場合、すなわち、到来方向ψと再放射方向θが設定されている場合に、到来波の方向がθ（≠ψ）になるとすると、再放射波の方向は、次式（１０）で示されるようにψとはならない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　すなわち、到来方向ψと再放射方向θが設定されているとき、方向θからの到来波は方向ψには再放射されないという問題がある。
　また、非特許文献１に開示される方向制御バン・アッタ・アレーは、電波の周波数、すなわち波長が固定的でなければならない。例えば、図１５において、位相調整部１３０－１，１３０－２，１３０－２によって付加される位相回転量δ，２δ、３δにおけるδが、式（７）の条件を満たしている場合、すなわち、波長λの電波に対して到来方向ψと再放射方向θが設定されている場合に、到来波の波長がλ’（≠λ）になると、再放射方向は、次式（１１）で示されるようにθとはならない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　したがって、電波の波長が固定的に定められている場合には、非特許文献１に開示される方向制御バン・アッタ・アレーを適用することができるが、固定的に定められていない場合には適用できないという問題がある。
　上記事情に鑑み、本発明は、アレーアンテナを用いて、任意の到来方向から到来する無線信号の電波を、任意の再放射方向に放射することができる技術の提供を目的としている。
　本発明の一態様は、隣接するアンテナ素子同士の間隔が一定であり、アレーの中心に対して対称な位置の２つの前記アンテナ素子の組み合わせの各々が２経路の結線により接続され、前記２つのアンテナ素子の組み合わせのアンテナ素子間の経路長が全ての組み合わせにおいて同一であるアレーアンテナと、いずれか１つの前記結線が、基準となる基準結線として予め定められており、前記２つのアンテナ素子の組み合わせの一方の前記アンテナ素子が受信する無線信号の到来方向と、前記一方のアンテナ素子に対応する他方の前記アンテナ素子が再放射波として送信する無線信号の再放射方向とに基づいて、前記一方のアンテナ素子が接続する前記結線が伝送する信号と前記基準結線が伝送する信号との位相差を考慮して、前記基準結線以外の前記結線ごとの位相調整量を算出する位相制御部と、前記基準結線以外の前記結線ごとに備えられ、前記位相制御部が算出する前記位相調整量にしたがって前記結線が伝送する信号に対して位相回転を与える位相調整部と、を備える中継装置である。
　本発明の一態様は、上記の中継装置であって、前記無線信号は、時分割された複数のフレームを含んでおり、前記位相制御部は、前記基準結線以外の前記結線ごとに、前記一方のアンテナ素子が受信する前記無線信号に含まれる前記フレームの各々に対して、当該フレームを含む前記無線信号の到来方向と、当該フレームを含む無線信号の再放射方向とに基づいて、前記一方のアンテナ素子が接続する前記結線が伝送する信号と前記基準結線が伝送する信号との位相差を考慮して、前記フレームごとの前記位相調整量を算出し、前記位相調整部は、前記結線が伝送する前記信号から前記フレームを検出し、検出した前記フレームの位相を、検出した前記フレームに対応する前記位相調整量にしたがって前記フレームに対して位相回転を与える。
　本発明の一態様は、上記の中継装置であって、前記フレームには、送信元を示すデータ、または、送信先を示すデータが含まれており、前記位相制御部は、前記フレームに含まれる前記送信元を示すデータ、または、前記送信先を示すデータに基づいて、当該フレームを含む無線信号の再放射方向を算出する。
　本発明の一態様は、上記の中継装置であって、前記無線信号は、複数の波長で送信されており、前記位相制御部は、前記基準結線以外の前記結線ごとに、前記一方のアンテナ素子が受信する異なる波長の各々に対して、当該波長の前記無線信号の到来方向と、前記他方のアンテナ素子が再放射波として送信する当該波長の無線信号の再放射方向とに基づいて、前記一方のアンテナ素子が接続する前記結線が伝送する当該波長の信号と前記基準結線が伝送する当該波長の信号との位相差を考慮して、前記波長ごとの前記位相調整量を算出し、前記位相調整部は、前記結線が伝送する前記信号を前記波長ごとに分離し、分離した前記波長ごとの信号の位相を、各々の前記波長に対応する前記位相調整量にしたがって前記波長の信号に対して位相回転を与える。
　本発明の一態様は、隣接するアンテナ素子同士の間隔が一定であり、アレーの中心に対して対称な位置の２つの前記アンテナ素子の組み合わせの各々が２経路の結線により接続され、前記２つのアンテナ素子の組み合わせのアンテナ素子間の経路長が全ての組み合わせにおいて同一であるアレーアンテナを用いて行う中継方法であって、いずれか１つの前記結線が、基準となる基準結線として予め定められており、前記２つのアンテナ素子の組み合わせの一方の前記アンテナ素子が受信する無線信号の到来方向と、前記一方のアンテナ素子に対応する他方の前記アンテナ素子が再放射波として送信する無線信号の再放射方向とに基づいて、前記一方のアンテナ素子が接続する前記結線が伝送する信号と前記基準結線が伝送する信号との位相差を考慮して、前記基準結線以外の前記結線ごとの位相調整量を算出する位相調整量算出ステップと、前記基準結線以外の前記結線ごとに備えられ、前記位相調整量算出ステップが算出した前記位相調整量にしたがって前記結線が伝送する信号に対して位相回転を与える位相調整ステップと、を含む中継方法である。
　本発明の一態様は、上記の中継方法であって、前記無線信号は、時分割された複数のフレームを含んでおり、前記位相調整量算出ステップは、前記基準結線以外の前記結線ごとに、前記一方のアンテナ素子が受信する前記無線信号に含まれる前記フレームの各々に対して、当該フレームを含む前記無線信号の到来方向と、当該フレームを含む無線信号の再放射方向とに基づいて、前記一方のアンテナ素子が接続する前記結線が伝送する信号と前記基準結線が伝送する信号との位相差を考慮して、前記フレームごとの前記位相調整量を算出し、前記位相調整ステップは、前記結線が伝送する前記信号から前記フレームを検出し、検出した前記フレームの位相を、検出した前記フレームに対応する前記位相調整量にしたがって前記フレームに対して位相回転を与える。
　本発明の一態様は、上記の中継方法であって、前記無線信号は、複数の波長で送信されており、前記位相調整量算出ステップは、前記基準結線以外の前記結線ごとに、前記一方のアンテナ素子が受信する異なる波長の各々に対して、当該波長の前記無線信号の到来方向と、前記他方のアンテナ素子が再放射波として送信する当該波長の無線信号の再放射方向とに基づいて、前記一方のアンテナ素子が接続する前記結線が伝送する当該波長の信号と前記基準結線が伝送する当該波長の信号との位相差を考慮して、前記波長ごとの前記位相調整量を算出し、前記位相調整ステップは、前記結線が伝送する前記信号を前記波長ごとに分離し、分離した前記波長ごとの信号の位相を、各々の前記波長に対応する前記位相調整量にしたがって前記波長の信号に対して位相回転を与える。
　本発明により、アレーアンテナを用いて、任意の到来方向から到来する無線信号の電波を、任意の再放射方向に放射することが可能となる。
第１の実施形態における中継装置の構成を示すブロック図である。 第１の実施形態の位相調整部の内部構成と位相制御部の接続関係を示すブロック図である。 第１の実施形態の中継装置の処理の流れを示すフローチャートである。 第１の実施形態における単一到来方向から複数再放射方向への無線中継を示す図である。 第１の実施形態における到来方向と再放射方向とを可逆にする無線中継を示す図である。 第１の実施形態における複数到来方向から単一再放射方向への無線中継を示す図である。 第１の実施形態における複数到来方向から複数再放射方向への無線中継を示す図である。 第２の実施形態における中継装置の構成を示すブロック図である。 第２の実施形態の位相調整部の内部構成を示すブロック図である。 第２の実施形態の中継装置の処理の流れを示すフローチャートである。 第２の実施形態における複数の波長が存在する場合の単一到来方向から単一再放射方向への無線中継を示す図である。 第２の実施形態における複数の波長が存在する場合の到来方向と再放射方向とを可逆にする無線中継を示す図である。 第２の実施形態における複数の波長が存在する場合の複数到来方向から複数再放射方向への無線中継を示す図である。 ４素子バン・アッタ・アレーの構成を示す図である。 非特許文献１の原理に基づく４素子バン・アッタ・アレーの中継装置の構成を示すブロック図である。 図１５に示す中継装置を見通し外への無線中継に適用した例を示す図である。
（第１の実施形態）
　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、第１の実施形態における中継装置１の構成を示すブロック図である。中継装置１は、複数のアンテナ素子１０（１０－１，１０－２、１０－３，１０－４）、複数のサーキュレータ１１（１１－１，１１－２，１１－３，１１－４）、複数の位相調整部１３（１３－１，１３－２，１３－３）、及び位相制御部１４を備える。中継装置１に到来する全ての無線信号の電波、及び中継装置１が再放射する全ての無線信号の電波は、同一波長λであるとする。
　アンテナ素子１０は、無線信号の電波を受信する。アンテナ素子１０は、受信した無線信号を電気信号に変換して、電気信号を各々に接続する結線に出力する。アンテナ素子１０－１は、アンテナ素子１０－１に接続されている結線１５－１に電気信号を出力する。アンテナ素子１０－２は、アンテナ素子１０－２に接続されている結線１５－２に電気信号を出力する。アンテナ素子１０－３は、アンテナ素子１０－３に接続されている結線１５－３に電気信号を出力する。アンテナ素子１０－４は、アンテナ素子１０－４に接続されている結線１５－４に電気信号を出力する。アンテナ素子１０－１，１０－２，１０－３，１０－４は、等間隔ｄで配列されている。すなわち、アンテナ素子１０－１，１０－２の間の長さ、アンテナ素子１０－２，１０－３の間の長さ、アンテナ素子１０－３，１０１－４の間の長さが、同一の長さｄになるように配列されている。
　アンテナ素子１０－１，１０－２，１０－３，１０－４において、アレーの中心に対して対称の位置にあるアンテナ素子同士は、経路長が等経路長Ｌになるように接続されている。すなわち、アンテナ素子１０－１と１０－４との間の経路長及びアンテナ素子１０－２と１０－３との間の経路長は、等経路長Ｌになるように接続されている。
　サーキュレータ１１は、３つの接続端子を有しており、結線によりアンテナ素子１０に接続されている。サーキュレータ１１－１は、結線１５－１によりアンテナ素子１０－１に接続されている。サーキュレータ１１－２は、結線１５－２によりアンテナ素子１０－２に接続されている。サーキュレータ１１－３は、結線１５－３によりアンテナ素子１０－３に接続されている。サーキュレータ１１－４は、結線１５－４によりアンテナ素子１０－４に接続されている。サーキュレータ１１－１～１１－４は、いずれかの接続端子で取り込んだ信号を時計回りで次に位置する接続端子に出力する。サーキュレータ１１－１，１１－４の組み合わせ、及びサーキュレータ１１－２，１１－３の組み合わせの各々は、方向性を有する２経路で接続されている。
　サーキュレータ１１－１は、結線１２－１と、１２－２Ｌとの２経路に接続されている。サーキュレータ１１－４は、結線１２－１と、１２―２Ｒとの２経路に接続されている。結線１２－１は、位相回転を与えない基準となる結線（以下「基準結線」という。）として予め定められている。
　結線１２－２Ｌと結線１２－２Ｒの間には位相調整部１３－３が備えられている。位相調整部１３－３は、信号に対して位相回転を与える。なお、以下において、結線１２－２Ｌと１２－２Ｒをまとめて示す場合、結線１２－２と記載する。
　サーキュレータ１１－２は、結線１２－３Ｌと、結線１２－４Ｌとの２経路に接続されている。サーキュレータ１１－３は、結線１２－３Ｒと、結線１２―４Ｒとの２経路に接続されている。結線１２－３Ｌと結線１２－３Ｒの間には位相調整部１３－１が備えられており、結線１２－４Ｌと結線１２－４Ｒの間には位相調整部１３－２が備えられている。なお、以下において、結線１２－３Ｌと１２－３Ｒをまとめて示す場合、結線１２－３と記載し、結線１２－４Ｌと１２－４Ｒをまとめて示す場合、結線１２－４と記載する。
　以下の説明において、アンテナ素子１０－１と結線１５－１との接続点をＰ１０－１、アンテナ素子１０－２と結線１５－２との接続点をＰ１０－２、アンテナ素子１０－３と結線１５－３との接続点をＰ１０－３、アンテナ素子１０－４と結線１５－４との接続点をＰ１０－４とする。接続点Ｐ１０－１から、結線１５－１、サーキュレータ１１－１、結線１２－１、サーキュレータ１１－４、結線１５－４を経由して接続点Ｐ１０－４に至るまで経路の距離がＬであるとする。このとき、逆方向である、接続点Ｐ１０－４から、結線１５－４、サーキュレータ１１－４、結線１２－２Ｒ、位相調整部１３－３、結線１２－２Ｌ、サーキュレータ１１－１、結線１５－１を経由して接続点Ｐ１０－１に至るまでの経路の距離もＬとなる。
　接続点Ｐ１０－２から、結線１５－２、サーキュレータ１１－２、結線１２－３Ｌ、位相調整部１３－１、結線１２－３Ｒ、サーキュレータ１１－３、結線１５－３を経由して接続点Ｐ１０－３に至るまで経路の距離もＬとなる。逆方向である、接続点Ｐ１０－３から、結線１５－３、サーキュレータ１１－３、結線１２－４Ｒ、位相調整部１３－２、結線１２－４Ｌ、サーキュレータ１１－２、結線１５－２を経由して接続点Ｐ１０－２に至るまでの経路の距離もＬとなる。
　位相調整部１３－１，１３－２，１３－３は、それぞれ図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す内部構成を備える。位相調整部１３－１は、フレーム検出部２１－１及び位相回転部２０－１を備える。位相調整部１３－２及び１３－３は、各機能部の枝番が異なるだけで、位相調整部１３－１と同様の各機能部を備える。
　アンテナ素子１０－１～１０－４が受信する無線信号は、各送信元から各送信先への信号ごとに時間的に分割された複数のフレームを含んでいる。例えば、あるフレームは、送信元Ａから送信先Ｂへのフレームであり、その次のフレームは、送信元Ｃから送信先Ｄへのフレームというようになっている。
　したがって、各フレームの再放射方向は、送信先ごとに異なることになる。各フレームの再放射方向を求めるため、各フレームには、各々のフレームの送信元を示すデータ（以下「送信元データ」という。）と、送信先を示すデータ（以下「送信先データ」という。）とが含まれている。
　フレーム検出部２１は、アンテナ素子１０が出力した信号に含まれるフレームを検出する。フレーム検出部２１－１は、アンテナ素子１０－２が出力した信号であって、結線１２－３Ｌが伝送する信号に含まれるフレームを検出する。フレーム検出部２１－２は、アンテナ素子１０－３が出力した信号であって、結線１２－４Ｒが伝送する信号に含まれるフレームを検出する。フレーム検出部２１－３は、アンテナ素子１０－４が出力した信号であって、結線１２－２Ｒが伝送する信号に含まれるフレームを検出する。
　フレーム検出部２１－１～２１－３は、検出したフレームに含まれる送信元データと送信先データを読み出す。フレーム検出部２１－１～２１－３は、検出したフレームに読み出した送信元データと送信先データを対応付ける。フレーム検出部２１－１～２１－３は、検出したフレームと、送信元データと、送信先データとを位相制御部１４に出力する。また、フレーム検出部２１－１，２１－２，２１－３は、検出したフレームを、各々に接続する位相回転部２０－１，２０－２、２０－３に出力する。
　位相回転部２０－１，２０－２、２０－３は、位相制御部１４がフレームごとに算出する位相調整量にしたがって、フレームに対して位相回転を与えて出力する。
　位相制御部１４は、フレーム検出部２１－１，２１－２，２１－３が出力するフレームと、送信元データと、送信先データとを取り込む。アンテナ素子１０－２，１０－３，１０－４は、同一の無線信号を時間差で受信する。そのため、フレーム検出部２１－１，２１－２，２１－３は、検出時間に差があるものの、同一のフレームを検出して位相制御部１４に出力する。位相制御部１４は、フレーム検出部２１－１，２１－２，２１－３が出力する３つの同一のフレームと、アンテナ素子１０－２，１０－３，１０－４の位置関係とに基づいて、当該フレームを含む無線信号の到来方向の推定を行う。例えば、位相制御部１４は、無線信号の到来方向の推定に、一般的な電波の到来方向の推定アルゴリズム等を用いる。電波の到来方向の推定アルゴリズムとしては、例えばビームフォーマ法及びＭＵＳＩＣ法が挙げられる。
　位相制御部１４は、推定した到来方向、送信元データ及び送信先データのいずれかに基づいて、フレームを含む無線信号の再放射方向を算出する。
　位相制御部１４は、フレームを含む無線信号の到来方向と、当該フレームを含む無線信号の再放射方向とに基づいて、フレームごとの位相調整量を算出する。この際、位相制御部１４は、基準結線である結線１２－１が伝送する信号と、フレーム検出部２１－１，２１－２，２１－３の各々が出力するフレームを含む信号との位相差を考慮して、フレームごとの位相調整量を算出する。また、位相制御部１４は、算出したフレームごとの位相調整量を、各々のフレームに対応する位相回転部２０－１，２０－２，２０－３に出力する。
（第１の実施形態の中継装置の処理）
　図３は、第１の実施形態の中継装置１の処理の流れを示すフローチャートである。一例として、アンテナ素子１０－４が無線信号の電波を受信して、アンテナ素子１０－１が再放射する場合の処理について説明する。
　アンテナ素子１０－４が、到来方向ψで到来する無線信号の電波を受信したとする。アンテナ素子１０－４は、受信した無線信号を電気的な信号に変換し、変換した信号を結線１５－４に出力する。結線１５－４は、信号をサーキュレータ１１－４まで伝送する。サーキュレータ１１－４は、結線１５－４から取り込んだ信号を次の接続端子に接続する結線１２－２Ｒに出力する。
　位相調整部１３－３のフレーム検出部２１－３は、結線１２－２Ｒが伝送する信号を取り込み、取り込んだ信号からフレームを検出する（ステップＳ１）。フレーム検出部２１－３は、検出したフレームを位相回転部２０－３に出力する。
　フレーム検出部２１－３は、検出したフレームに含まれている送信元データと送信先データを読み出す。フレーム検出部２１－３は、検出したフレームに読み出した送信元データと送信先データを対応付ける。フレーム検出部２１－３は、対応付けした検出したフレームと、送信元データと、送信先データとを位相制御部１４に出力する（ステップＳ２）。位相制御部１４は、フレーム検出部２１－３が出力するフレームと、送信元データと、送信先データとを取り込む。
　上述したように位相調整部１３－１のフレーム検出部２１－１、及び位相調整部１３－２のフレーム検出部２１－２も、フレーム検出部２１－３が検出したフレームと同一のフレームを検出して位相制御部１４に出力する。位相制御部１４は、フレーム検出部２１－１，２１－２，２１－３が出力する３つの同一のフレームを用いて、当該フレームを含む無線信号の到来方向ψを推定する。
　位相制御部１４は、推定した到来方向ψ、フレーム検出部２１－３から取り込んだ送信元データ及びフレーム検出部２１－３から取り込んだ送信先データのいずれかに基づいて、当該フレームを含む無線信号の再放射方向を算出する（ステップＳ３）。ここで、送信元データ及び送信先データは、例えば、送信元と送信先の各々の位置を示す座標情報であるものとする。中継装置１の位置を示す座標情報が既知である場合、位相制御部１４は、送信先の位置を示す座標情報と中継装置１の位置を示す座標情報に基づいて、再放射方向を算出することができる。
　位相制御部１４は、推定した到来方向ψと、算出した再放射方向とに基づいて、結線１２－２Ｒが伝送する信号と、基準結線である結線１２－１が伝送する信号との位相差を考慮して、フレーム検出部２１－３から取り込んだフレームに対する位相調整量を算出する（ステップＳ４）。結線１２－２Ｒが伝送する信号は、例えば、図１に示すように、右斜め上から到来方向ψで電波が到来する場合、基準結線である結線１２－１が伝送する信号よりも前の時間に受信される信号である。そのため、位相制御部１４は、その時間差に相当する位相差を考慮して位相調整量を算出する。
　位相制御部１４は、算出した位相調整量を位相回転部２０－３に出力する。位相回転部２０－３は、位相制御部１４が出力する位相調整量に基づいて、当該位相調整量に対応するフレームに対して位相回転を与える（ステップＳ５）。位相回転部２０－３は、位相回転を与えたフレームを結線１２－２Ｌに出力する。位相回転部２０－３が出力したフレームは、結線１２－２Ｌにより伝送され、サーキュレータ１１－１を経由して、アンテナ素子１０－１から無線信号として、算出した再放射方向で再放射される。
　上記のステップＳ５において、位相回転部２０－３が、フレーム検出部２１－３から取り込んだフレームの中から、位相調整量に対応するフレームを検出できるようにする必要がある。例えば、位相制御部１４は、対応する送信元データ及び送信先データを位相調整量に対応付け、対応付けた位相調整量を位相回転部２０－３に出力する。これにより、位相回転部２０－３は、位相調整量に対応付けられている送信元データ及び送信先データに対応するフレームを検出し、検出したフレームに対して位相調整量にしたがう位相回転を与えることができる。
　また、フレームの各々が、一意に識別可能な識別情報を含んでいる場合、位相制御部１４は、対応する識別情報をフレーム検出部２１－３が出力するフレームから読み出し、読み出した識別情報を位相調整量に対応付け、対応付けた位相調整量を位相回転部２０－３に出力するようにしてもよい。この場合、位相回転部２０－３は、位相調整量に対応付けられている識別情報に対応するフレームを検出し、検出したフレームに対して位相調整量にしたがう位相回転を与えることができる。
　上記のステップＳ１～Ｓ５の処理が、他の位相調整部１３－１，１３－２においても同様に行われる。
　上記したように、無線信号の電波は、到来方向ψで中継装置１に到来する。このとき、図１５を参照して説明したように、アンテナ素子１０－１～１０－４における到来波の位相は、到来方向ψと、アンテナ素子１０－１～１０－４の間隔ｄと、到来波の波長λとを用いて、それぞれ０，τ，２τ，３τとして表すことができる。
　ここで、τは、式（１）で示される。すなわち、結線１２－１、すなわち基準結線が伝送する信号と、結線１２－３Ｌが伝送する信号との位相差はτである。基準結線が伝送する信号と、結線１２－４Ｒが伝送する信号との位相差は２τである。基準結線が伝送する信号と、結線１２－２Ｒが伝送する信号との位相差は３τである。
　位相制御部１４は、算出した再放射方向がθである場合、推定した到来方向ψと、算出した再放射方向θとに基づいて、位相回転部２０－１，２０－２，２０－３の各々が位相回転を与える信号と、基準結線である結線１２－１が伝送する信号との位相差τ，２τ、３τを考慮して、位相調整量δ，２δ，３δを算出する。
　位相回転部２０－１，２０－２，２０－３の各々は、位相制御部１４が算出した位相調整量δ，２δ，３δに基づいて、フレームに対して位相回転を与える。これにより、アンテナ素子１０－３，１０－２，１０－１から位相回転が与えられた無線信号が再放射される。アンテナ素子１０－１～１０－４が再放射する無線信号は、再放射方向θにおいて同相になって強め合い、再放射方向θに対して強い電波が放射されることになる。
（単一到来方向から複数再放射方向への無線中継）
　例えば、第１の実施形態の中継装置１を、図４に示すような見通し外環境に適用したとする。図４では、２台の端末装置６１，６２が、２つの構造物７１，７２に囲まれて、基地局装置８０からの電波の届き難い場所に位置している。中継装置１は、一方の構造物７２の上に設置されている。
　例えば、基地局装置８０が放射する到来波４０が、到来方向ψで中継装置１に到達する。到来波４０の無線信号のフレームに含まれる送信元データは、基地局装置８０の位置を示すデータであり、送信先データは、端末装置６１の位置を示すデータであるか、または、端末装置６２の位置を示すデータである。
　位相制御部１４は、ステップＳ３において、送信先データが端末装置６１の位置を示すデータの場合、フレームに含まれる送信先データと中継装置１の位置を示すデータとに基づいて、端末装置６１への再放射方向としてθ１を算出する。位相制御部１４は、送信先データが端末装置６２の位置を示すデータの場合、フレームに含まれる送信先データと中継装置１の位置を示すデータとに基づいて、端末装置６２への再放射方向としてθ２を算出する。
　位相制御部１４は、ステップＳ４において、算出した端末装置６１への再放射方向θ１と、到来方向ψとに基づいて、位相回転部２０－１に対する位相調整量δを次式（１２）に基づいて算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　位相制御部１４は、位相回転部２０－２，２０－３の各々に対して、基準結線である結線１２－１が伝送する信号との位相差を考慮して、位相調整量２δ，３δを算出する。位相回転部２０－１，２０－２，２０－３の各々が、位相制御部１４が算出した位相調整量δ，２δ，３δに基づいて、フレームに対して位相回転を与える。これにより、送信先データとして端末装置６１の位置を示すデータを含むフレームの無線信号については、再放射方向θ１の方向に対して再放射波５１が放射され、端末装置６１が再放射波５１を受信することができる。
　同様に、位相制御部１４は、ステップＳ４において、算出した端末装置６２への再放射方向θ２と、到来方向ψとに基づいて、位相回転部２０－１に対する位相調整量δを次式（１３）に基づいて算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
　位相制御部１４は、位相回転部２０－２，２０－３の各々に対して、基準結線である結線１２－１が伝送する信号との位相差を考慮して、位相調整量２δ，３δを算出する。位相回転部２０－１，２０－２，２０－３の各々が、位相制御部１４が算出した位相調整量δ，２δ，３δに基づいて、フレームに対して位相回転を与える。これにより、送信先データとして端末装置６２の位置を示すデータを含むフレームの無線信号については、再放射方向θ２の方向に対して再放射波５２が放射され、端末装置６２が再放射波５２を受信することができる。
　このようにして、基地局装置８０は、位置の異なる２台の端末装置６１，６２に対して無線信号を送信することができる。また、端末装置６１のみが存在する場合に、端末装置６１が、端末装置６２の位置に移動したような場合にも、基地局装置８０は、端末装置６１に無線信号を送信し続けることができる。
（到来方向と再放射方向とを可逆にする無線中継）
　例えば、第１の実施形態の中継装置１を、図５に示すような見通し外環境に適用したとする。図５では、端末装置６０が、２つの構造物７１，７２に囲まれて、基地局装置８０からの電波の届き難い場所に位置している。中継装置１は、一方の構造物７２の上に設置されている。中継装置１は、例えば、基地局装置８０と端末装置６０との間で、時分割複信（ＴＤＤ：Time Division Duplex）により無線信号の送受信を行うとする。
　例えば、基地局装置８０が放射する到来波４０が、到来方向ψで中継装置１に到達する。到来波４０の無線信号のフレームに含まれる送信元データは、基地局装置８０の位置を示すデータであり、送信先データは、端末装置６０の位置を示すデータである。位相制御部１４は、ステップＳ３において、フレームに含まれる送信先データと中継装置１の位置を示すデータとに基づいて、端末装置６０への再放射方向としてθを算出する。
　これに対して、端末装置６０が放射する到来波４１は、到来方向θで中継装置１に到達する。到来波４１の無線信号のフレームに含まれる送信元データは、端末装置６０の位置を示すデータであり、送信先データは、基地局装置８０の位置を示すデータである。位相制御部１４は、ステップＳ３において、フレームに含まれる送信先データと中継装置１の位置を示すデータとに基づいて、基地局装置８０への再放射方向としてψを算出する。
　位相制御部１４は、算出した端末装置６０への再放射方向θと、到来方向ψとに基づいて、位相回転部２０－１に対する位相調整量δを式（７）に基づいて算出する。位相制御部１４は、位相回転部２０－２，２０－３の各々に対して、基準結線である結線１２－１が伝送する信号との位相差を考慮して、位相調整量２δ，３δを算出する。位相回転部２０－１，２０－２，２０－３の各々が、位相制御部１４が算出した位相調整量δ，２δ，３δに基づいて、フレームに対して位相回転を与える。これにより、送信先データとして端末装置６０の位置を示すデータを含むフレームの無線信号については、再放射方向θの方向に対して再放射波５０が放射され、端末装置６０が再放射波５０を受信することができる。
　同様に、位相制御部１４は、ステップＳ４において、算出した基地局装置８０への再放射方向ψと、到来方向θとに基づいて、位相回転部２０－１に対する位相調整量δを次式（１４）に基づいて算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　位相制御部１４は、位相回転部２０－２，２０－３の各々に対して、基準結線である結線１２－１が伝送する信号との位相差を考慮して、位相調整量２δ，３δを算出する。位相回転部２０－１，２０－２，２０－３の各々が、位相制御部１４が算出した位相調整量δ，２δ，３δに基づいて、フレームに対して位相回転を与える。これにより、送信先データとして基地局装置８０の位置を示すデータを含むフレームの無線信号については、再放射方向ψの方向に対して再放射波５３が放射され、基地局装置８０が再放射波５３を受信することができる。
　このようにして、基地局装置８０が放射して端末装置６０に到達する電波の方向と、端末装置６０が放射して基地局装置８０に到達する電波の方向を可逆にすることができ、基地局装置８０と端末装置６０との間で、無線信号の送受信を行うことが可能となる。
（複数到来方向から単一再放射方向への無線中継）
　例えば、第１の実施形態の中継装置１を、図６に示すような見通し外環境に適用したとする。図６では、端末装置６０が、２つの構造物７１，７２に囲まれて、２台の基地局装置８１，８２からの電波の届き難い場所に位置している。中継装置１は、一方の構造物７２の上に設置されている。
　例えば、基地局装置８１が放射する到来波４２が、到来方向ψ１で中継装置１に到達する。到来波４２の無線信号のフレームに含まれる送信元データは、基地局装置８１の位置を示すデータであり、送信先データは、端末装置６０の位置を示すデータである。位相制御部１４は、ステップＳ３において、フレームに含まれる送信先データと中継装置１の位置を示すデータとに基づいて、端末装置６０への再放射方向としてθを算出する。
　これに対して、基地局装置８２が放射する到来波４３が、到来方向ψ２で中継装置１に到達する。到来波４３の無線信号のフレームに含まれる送信元データは、基地局装置８２の位置を示すデータであり、送信先データは、端末装置６０の位置を示すデータである。位相制御部１４は、ステップＳ３において、フレームに含まれる送信先データと中継装置１の位置を示すデータとに基づいて、端末装置６０への再放射方向としてθを算出する。
　位相制御部１４は、ステップＳ４において、算出した端末装置６０への再放射方向θと、到来方向ψ１とに基づいて、位相回転部２０－１に対する位相調整量δを次式（１５）に基づいて算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
　位相制御部１４は、位相回転部２０－２，２０－３の各々に対して、基準結線である結線１２－１が伝送する信号との位相差を考慮して、位相調整量２δ，３δを算出する。位相回転部２０－１，２０－２，２０－３の各々が、位相制御部１４が算出した位相調整量δ，２δ，３δに基づいて、フレームに対して位相回転を与える。これにより、送信元データとして基地局装置８１の位置を示すデータを含み、かつ送信先データとして端末装置６０の位置を示すデータを含むフレームの無線信号については、再放射方向θの方向に対して再放射波５０が放射され、端末装置６０が再放射波５０を受信することができる。
　同様に、位相制御部１４は、ステップＳ４において、算出した端末装置６０への再放射方向θと、到来方向ψ２とに基づいて、位相回転部２０－１に対する位相調整量δを次式（１６）に基づいて算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
　位相制御部１４は、位相回転部２０－２，２０－３の各々に対して、基準結線である結線１２－１が伝送する信号との位相差を考慮して、位相調整量２δ，３δを算出する。位相回転部２０－１，２０－２，２０－３の各々が、位相制御部１４が算出した位相調整量δ，２δ，３δに基づいて、フレームに対して位相回転を与える。これにより、送信元データとして基地局装置８２の位置を示すデータを含み、かつ送信先データとして端末装置６０の位置を示すデータを含むフレームの無線信号については、再放射方向θの方向に対して再放射波５０が放射され、端末装置６０が再放射波５０を受信することができる。
　このようにして、到来波の到来方向がψ１からψ２に変わるような場合、例えば、基地局装置８１から端末装置６０に向けて無線信号を送信している場合に、基地局装置８１に障害が発生して、端末装置６０が、バックアップ用の基地局装置８２からの無線信号を受信する場合にも、端末装置６０は、無線信号を継続して受信し続けることができる。
（複数到来方向から複数再放射方向への無線中継）
　例えば、第１の実施形態の中継装置１を、図７に示すような見通し外環境に適用したとする。図７では、２台の端末装置６１，６２が、２つの構造物７１，７２に囲まれて、２台の基地局装置８１，８２からの電波の届き難い場所に位置している。中継装置１は、一方の構造物７２の上に設置されている。ここで、基地局装置８１が、端末装置６１に向けて無線信号を送信し、基地局装置８２が、端末装置６２に向けて無線信号を送信するとする。
　例えば、基地局装置８１が放射する到来波４２が、到来方向ψ１で中継装置１に到達する。到来波４２の無線信号のフレームに含まれる送信元データは、基地局装置８１の位置を示すデータであり、送信先データは、端末装置６１の位置を示すデータである。位相制御部１４は、ステップＳ３において、フレームに含まれる送信先データと中継装置１の位置を示すデータとに基づいて、端末装置６１への再放射方向としてθ１を算出する。
　これに対して、基地局装置８２が放射する到来波４３は、到来方向ψ２で中継装置１に到達する。到来波４３の無線信号のフレームに含まれる送信元データは、基地局装置８２の位置を示すデータであり、送信先データは、端末装置６２の位置を示すデータである。位相制御部１４は、ステップＳ３において、フレームに含まれる送信先データと中継装置１の位置を示すデータとに基づいて、端末装置６２への再放射方向としてθ２を算出する。
　位相制御部１４は、ステップＳ４において、算出した端末装置６１への再放射方向θ１と、到来方向ψ１とに基づいて、位相回転部２０－１に対する位相調整量δを次式（１７）に基づいて算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
　位相制御部１４は、位相回転部２０－２，２０－３の各々に対して、基準結線である結線１２－１が伝送する信号との位相差を考慮して、位相調整量２δ，３δを算出する。位相回転部２０－１，２０－２，２０－３の各々が、位相制御部１４が算出した位相調整量δ，２δ，３δに基づいて、フレームに対して位相回転を与える。これにより、送信元データとして基地局装置８１の位置を示すデータを含み、かつ送信先データとして端末装置６１の位置を示すデータを含むフレームの無線信号については、再放射方向θ１の方向に対して再放射波５１が放射され、端末装置６１が再放射波５１を受信することができる。
　同様に、位相制御部１４は、ステップＳ４において、算出した端末装置６２への再放射方向θ２と、到来方向ψ２とに基づいて、位相回転部２０－１に対する位相調整量δを次式（１８）に基づいて算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
　位相制御部１４は、位相回転部２０－２，２０－３の各々に対して、基準結線である結線１２－１が伝送する信号との位相差を考慮して、位相調整量２δ，３δを算出する。位相回転部２０－１，２０－２，２０－３の各々が、位相制御部１４が算出した位相調整量δ，２δ，３δに基づいて、フレームに対して位相回転を与える。これにより、送信元データとして基地局装置８２の位置を示すデータを含み、かつ送信先データとして端末装置６２の位置を示すデータを含むフレームの無線信号については、再放射方向θ２の方向に対して再放射波５２が放射され、端末装置６２が再放射波５２を受信することができる。
　上記の第１の実施形態の中継装置１において、アレーアンテナは、隣接するアンテナ素子同士の間隔が一定であり、アレーの中心に対して対称な位置の２つのアンテナ素子１０－１，１０－４、及び２つのアンテナ素子１０－２，１０－３の組み合わせの各々が２経路の結線により接続され、２つのアンテナ素子の組み合わせのアンテナ素子間の経路長が全ての組み合わせにおいて同一である。結線１２－１は、基準となる基準結線として予め定められており、２つのアンテナ素子の組み合わせの一方のアンテナ素子が受信する無線信号の到来方向と、一方のアンテナ素子に対応する他方のアンテナ素子が再放射波として送信する無線信号の再放射方向とに基づいて、一方のアンテナ素子が接続する結線が伝送する信号と基準結線が伝送する信号との位相差を考慮して、基準結線以外の結線ごとの位相調整量を算出する。位相調整部１３－１，１３－２，１３－３は、基準結線以外の結線１２－３，１２－４，１２－２に備えられ、位相制御部１４が算出する位相調整量にしたがって結線１２－３Ｒ，１２－４Ｌ，１２－２Ｌが伝送する信号に対して位相回転を与える。
　より詳細には、第１の実施形態では、無線信号は、時分割された複数のフレームを含んでおり、位相制御部１４は、基準結線以外の結線ごとに、一方のアンテナ素子が受信する無線信号に含まれるフレームの各々に対して、当該フレームを含む無線信号の到来方向と、当該フレームを含む無線信号の再放射方向とに基づいて、一方のアンテナ素子が接続する結線が伝送する信号と基準結線が伝送する信号との位相差を考慮して、フレームごとの前記位相調整量を算出する。位相調整部１３－１，１３－２，１３－３は、結線が伝送する信号からフレームを検出し、検出したフレームの位相を、検出したフレームに対応する位相調整量にしたがってフレームに対して位相回転を与える。
　これにより、位相制御部１４が位相調整部１３－１，１３－２、１３－３の位相調整量を動的に変更することができ、アレーアンテナを用いて、波長が同一の無線信号の電波の場合に、任意の到来方向から到来する無線信号の電波を、任意の再放射方向に放射することが可能となる。
　上記の第１の実施形態では、フレームに含まれる送信元データ及び送信先データを座標情報としており、中継装置１の座標情報と送信先データに基づいて、再放射方向を算出しているが、再放射方向を算出することができる情報であれば、どのような送信元データ及び送信先データであってもよい。例えば、送信元と送信先の相対的な位置関係を示す情報などであってもよい。相対的な位置関係を示す情報である場合、位相制御部１４は、相対的な位置関係を示す情報と、中継装置１の座標情報と、到来波の方向とに基づいて、再放射方向を算出することになる。
　また、送信元データ及び送信先データが、送信元と送信先の装置を識別可能なアドレス情報であってもよい。その場合、位相制御部１４が、例えば、送信元データ、または、送信先データに対して予め再放射方向を定めて内部の記憶領域に記憶させておく。位相制御部１４は、ステップＳ３の処理において、再放射方向を算出するのではなく、送信元データ、または、送信先データに対応する再放射方向を内部の記憶領域から読み出し、読み出した再放射方向を利用することになる。
　また、上記の第１の実施形態では、フレーム検出部２１－１，２１－２，２１－３が、検出したフレームから送信元データと送信先データを読み出すようにしているが、フレーム検出部２１－１，２１－２，２１－３が、検出したフレームを位相制御部１４に出力し、位相制御部１４が、取り込んだフレームから送信元データと送信先データを読み出すようにしてもよい。
（第２の実施形態）
　図８は、第２の実施形態の中継装置１ａの構成を示すブロック図である。図８において、第１の実施形態の中継装置１と同一の構成については同一の符号を付し、以下、異なる構成について説明する。
　中継装置１ａは、アンテナ素子１０－１，１０－２、１０－３，１０－４、サーキュレータ１１－１，１１－２，１１－３，１１－４、位相調整部１３ａ－１，１３ａ－２，１３ａ－３、及び位相制御部１４ａを備える。第２の実施形態では、第１の実施形態と異なり、中継装置１ａに到来する無線信号の電波、及び中継装置１ａが中継して再放射する電波は、Ｍ個の異なる波長λ１～λＭのいずれかの波長λｉの電波である。ここで、ｉは、１～Ｍの整数であり、Ｍは、少なくとも２以上の整数であって、固定値であるものとする。
　位相調整部１３ａ－３，１３ａ－１，１３ａ－２は、それぞれ図９（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す内部構成を備える。位相調整部１３ａ－３，１３ａ－１，１３ａ－２は、それぞれＭ個のフィルタ部２２－３－１～２２－３－Ｍ、フィルタ部２２－１－１～２２－１－Ｍ、フィルタ部２２－２－１～２２－２－Ｍを備える。また、位相調整部１３ａ－３，１３ａ－１，１３ａ－２は、それぞれＭ個の位相回転部２０ａ－３－１～２０ａ－３－Ｍ、位相回転部２０ａ－１－１～２０ａ－１－Ｍ、位相回転部２０ａ－２－１～２０ａ－２－Ｍを備える。
　フィルタ部２２－１－ｉ，２２－２－ｉ，２２－３－ｉは、波長λｉ以外の波長の信号をフィルタリングし、波長λｉの信号のみを透過させるフィルタである。ここで、ｉは、上記したように１～Ｍの整数を取り得るものとする。
　フィルタ部２２－１－１～２２－１－Ｍ、フィルタ部２２－２－１～２２－２－Ｍ、フィルタ部２２－３－１～２２－３－Ｍは、フィルタした後の信号を、各々に接続する位相回転部２０ａ－１－１～２０ａ－１－Ｍ、位相回転部２０ａ－２－１～２０ａ－２－Ｍ、位相回転部２０ａ－３－１～２０ａ－３－Ｍに出力する。また、フィルタ部２２－１－１～２２－１－Ｍ、フィルタ部２２－２－１～２２－２－Ｍ、フィルタ部２２－３－１～２２－３－Ｍの各々は、位相制御部１４ａに接続されており、フィルタした後の信号を位相制御部１４ａに出力する。
　位相回転部２０ａ－１－１～２０ａ－１－Ｍ、位相回転部２０ａ－２－１～２０ａ－２－Ｍ、位相回転部２０ａ－３－１～２０ａ－３－Ｍの各々は、位相制御部１４ａに接続されており、位相制御部１４が各々に対して算出する位相調整量にしたがって、各々に接続するフィルタ部２２－１－１～２２－１－Ｍ、フィルタ部２２－２－１～２２－２－Ｍ、フィルタ部２２－３－１～２２－３－Ｍが出力する信号に対して位相回転を与えて出力する。
　アンテナ素子１０－２，１０－３，１０－４は、同一の波長λｉの無線信号を時間差で受信する。フィルタ部２２－１－ｉ，２２－２－ｉ，２２－３－ｉは、検出時間に差があるものの、同一波長λｉの信号を抽出して位相制御部１４ａに出力する。位相制御部１４ａは、３つの同一波長λｉの信号と、アンテナ素子１０－２，１０－３，１０－４の位置関係とに基づいて、例えば、一般的な電波の到来方向の推定アルゴリズムなどにより、波長λｉの無線信号の到来方向の推定を行う。
　第２の実施形態では、例えば、波長λｉごとに予め再放射方向が定められており、位相制御部１４ａは、Ｍ個の波長λ１～λＭと、波長λ１～λＭの各々に対応する再放射方向とを対応付けて、予め内部の記憶領域に記憶させている。位相制御部１４ａは、推定した波長λｉごとの到来方向と、波長λｉに対応する再放射方向とに基づいて、基準結線である結線１２－１が伝送する波長λｉの信号と、結線１２－３Ｌ，１２－４Ｒ，１２－２Ｒが伝送する波長λｉの信号との位相差を考慮して、波長λｉごとの位相調整量を算出する。位相制御部１４ａは、波長λｉごとの位相調整量を、対応する位相回転部２０ａ－１－ｉ，２０ａ－２－ｉ，２０ａ－３－ｉに出力する。
　例えば、波長λｉの無線信号の電波が、図８に示すように到来方向ψｉで到来したとする。この場合、アンテナ素子１０－１，１０－２，１０－３，１０－４における到来波の位相は、それぞれ、０，τｉ，２τｉ，３τｉとなる。τｉは、次式（１９）によって表される
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
　ここで、位相調整部１３ａ－１の位相回転部２０ａ－１－ｉが、フィルタ部２２－１－ｉが出力する波長λｉの信号に対して、位相調整量δｉの位相回転を与えるとする。また、位相調整部１３ａ－２の位相回転部２０ａ－２－ｉが、フィルタ部２２－２－ｉが出力する波長λｉの信号に対して位相調整量２δｉの位相回転を与えるとする。また、位相調整部１３ａ－３の位相回転部２０ａ－３－ｉが、フィルタ部２２－３－ｉが出力する波長λｉの信号に対して、位相調整量３δｉの位相回転を与えるとする。
　この場合、アンテナ素子１０－１，１０－２，１０－３，１０－４から再放射される波長λｉの無線信号の電波の位相は、それぞれ、次式（２０）～（２３）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000023
　式（２０）～式（２３）から分かるように、隣接アンテナ素子間の位相差は、δｉ＋τｉで一定となる。この場合、次式（２４）を満たす方向θｉに再放射波が放射される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000024
　したがって、δｉを次式（２５）により算出することで、波長λｉの無線信号の再放射方向は、次式（２６）で示されるθｉとなる。これにより、到来方向ψｉからの波長λｉの無線信号を、再放射方向θｉに再放射することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000025
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000026
　換言すると、波長λｉに対する再放射方向がθｉとして予め定められている場合、位相制御部１４ａは、推定した波長λｉの到来方向ψｉと、波長λｉに対して予め定められている再放射方向θｉとに基づいて、式（２５）を用いて、位相回転部２０ａ－１－ｉに対する位相調整量δｉを算出する。
　位相制御部１４ａは、位相回転部２０ａ－２－ｉ，２０ａ－３－ｉの各々に対して、基準結線である結線１２－１が伝送する信号との位相差を考慮して、位相調整量２δｉ，３δｉを算出する。位相回転部２０ａ－１－ｉ，２０ａ－２－ｉ，２０ａ－３－ｉは、各々に接続するフィルタ部２２－１－ｉ，２２－２－ｉ，２２－３－ｉが出力する信号に対して、位相制御部１４ａが算出した位相調整量δｉ，２δｉ，３δｉにしたがって位相回転量を与える。これにより、アンテナ素子１０－３，１０－２，１０－１から位相回転が与えられた無線信号が再放射される。アンテナ素子１０－１～１０－４が再放射する無線信号は、再放射方向θｉにおいて同相になって強め合い、再放射方向θｉに対して強い電波が放射されることになる。
（第２の実施形態の中継装置による処理）
　図１０は、第２の実施形態の中継装置１ａの処理の流れを示すフローチャートである。一例として、アンテナ素子１０－４が波長λｋの無線信号の電波を受信して、アンテナ素子１０－１が再放射する場合の処理について説明する。ここで、ｋは、１～Ｍのいずれか１つの値である。なお、波長λｋに対応する再放射方向としてθｋが予め定められており、位相制御部１４ａの内部の記憶領域に予め記憶されているものとする。
　アンテナ素子１０－４が、到来方向ψｋで到来する波長λｋの無線信号の電波を受信したとする。アンテナ素子１０－４は、受信した無線信号を電気的な信号に変換し、変換した信号を結線１５－４に出力する。結線１５－４は、信号をサーキュレータ１１－４まで伝送する。サーキュレータ１１－４は、結線１５－４から取り込んだ信号を次の接続端子に接続する結線１２－２Ｒに出力する。
　結線１２－２Ｒが伝送する信号は、位相調整部１３ａ－３において、Ｍ個に分岐される。フィルタ部２２－３－１～２２－３－Ｍの各々は、分岐された信号を取り込む。各々が取り込む信号は、波長λｋの信号であるため、フィルタ部２２－３－ｋのみが波長λｋの信号を抽出する（ステップＳａ１）。フィルタ部２２－３－ｋは、抽出した波長λｋの信号を位相制御部１４ａと位相回転部２０ａ－３－ｋに出力する。
　上述したように位相調整部１３ａ－１のフィルタ部２２－１－ｋ、及び位相調整部１３ａ－２のフィルタ部２２－２－ｋも、フィルタ部２２－３－ｋが抽出した波長λｋと同一波長λｋの信号を抽出して位相制御部１４ａに出力する。位相制御部１４ａは、３つの同一波長λｋの信号を用いて、波長λｋの無線信号の到来方向ψｋを推定する。位相制御部１４ａは、波長λｋに対応する再放射方向θｋを内部の記憶領域から読み出す。
　位相制御部１４ａは、推定した到来方向ψｋと、読み出した再放射方向θｋとに基づいて、結線１２－２Ｒが伝送する信号と、基準結線である結線１２－１が伝送する信号との位相差を考慮して、波長λｋの信号に対する位相調整量を算出する（ステップＳａ２）。結線１２－２Ｒが伝送する信号は、例えば、図８において、右斜め上から到来方向ψｋで電波が到来する場合、基準結線である結線１２－１が伝送する信号よりも前の時間に受信された信号である。そのため、位相制御部１４ａは、その時間差に相当する位相差を考慮して位相調整量を算出する。
　位相制御部１４ａは、算出した位相調整量を位相回転部２０ａ－３－ｋに出力する。位相回転部２０ａ－３－ｋは、位相制御部１４ａが出力する位相調整量に基づいて、フィルタ部２２－３－ｋが出力する波長λｋの信号に対して位相回転を与える（ステップＳａ３）。位相回転部２０ａ－３－ｋは、位相回転を与えた波長λｋの信号を結線１２－２Ｌに出力する。位相回転部２０ａ－３－ｋが出力した波長λｋの信号は、結線１２－２Ｌにより伝送され、サーキュレータ１１－１を経由して、アンテナ素子１０－１から無線信号として再放射方向θｋで再放射される。
　上記のステップＳａ１～Ｓａ３の処理が、他の位相調整部１３ａ－１，１３ａ－２においても同様に行われる。
（複数の波長が存在する場合の単一到来方向から単一再放射方向への無線中継）
　例えば、第２の実施形態の中継装置１を、図１１に示すような見通し外環境に適用したとする。図１１では、端末装置６０ａが、２つの構造物７１，７２に囲まれて、基地局装置８０ａからの電波の届き難い場所に位置している。中継装置１ａは、一方の構造物７２の上に設置されている。
　基地局装置８０ａは、波長λ１と波長λ２の無線信号の電波を同一方向に放射している。波長λ１と波長λ２は異なる波長である。波長λ１と波長λ２の両方の再放射方向として、再放射方向θが予め定められているとする。
　基地局装置８０ａが放射する波長λ１の到来波４４が、到来方向ψで中継装置１ａに到達したとする。中継装置１ａの位相調整部１３ａ－１，１３ａ－２，１３ａ－３のフィルタ部２２－１－１，２２－２－１，２２－３－１は、ステップＳａ１において、波長λ１の信号を抽出し、抽出した波長λ１の信号を位相制御部１４ａと、各々に接続する位相回転部２０ａ－１－１，２０ａ－２－１，２０ａ－３－１とに出力する。
　位相制御部１４ａは、ステップＳａ２において、波長λ１に対応する再放射方向θと、到来方向ψとに基づいて、位相回転部２０ａ－１－１に対する位相調整量δ１を次式（２７）に基づいて算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000027
　位相制御部１４ａは、位相回転部２０ａ－２－１，２０ａ－３－１の各々に対して、基準結線である結線１２－１が伝送する信号との位相差を考慮して、位相調整量２δ１，３δ１を算出する。位相回転部２０ａ－１－１，２０ａ－２－１，２０ａ－３－１の各々が、位相制御部１４ａが算出した位相調整量δ１，２δ１，３δ１に基づいて、各々に接続するフィルタ部２２－１－１，２２－２－１，２２－３－１が出力する波長λ１の信号に対して位相回転を与える。これにより、波長λ１の無線信号については、再放射方向θの方向に対して再放射波５４が放射され、端末装置６０ａが再放射波５２を受信することができる。
　これに対して、基地局装置８０ａが放射する波長λ２の到来波４５が、到来方向ψで中継装置１ａに到達したとする。中継装置１ａの位相調整部１３ａ－１，１３ａ－２，１３ａ－３のフィルタ部２２－１－２，２２－２－２，２２－３－２は、ステップＳａ１において、波長λ２の信号を抽出し、抽出した波長λ２の信号を位相制御部１４ａと、各々に接続する位相回転部２０ａ－１－２，２０ａ－２－２，２０ａ－３－２とに出力する。
　位相制御部１４ａは、ステップＳａ２において、波長λ２に対応する再放射方向θと、到来方向ψとに基づいて、位相回転部２０ａ－１－２に対する位相調整量δ２を次式（２８）に基づいて算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000028
　位相制御部１４ａは、位相回転部２０ａ－２－２，２０ａ－３－２の各々に対して、基準結線である結線１２－１が伝送する信号との位相差を考慮して、位相調整量２δ２，３δ２を算出する。位相回転部２０ａ－１－２，２０ａ－２－２，２０ａ－３－２の各々が、位相制御部１４ａが算出した位相調整量δ２，２δ２，３δ２に基づいて、各々に接続するフィルタ部２２－１－２，２２－２－２，２２－３－２が出力する波長λ２の信号に対して位相回転を与える。これにより、波長λ２の無線信号については、再放射方向θの方向に対して再放射波５５が放射され、端末装置６０ａが再放射波５５を受信することができる。
　このようにして、２つの異なる波長λ１，λ２の無線信号の電波を中継して、同一の再放射方向θに再放射することができる。
（複数の波長が存在する場合の到来方向と再放射方向とを可逆にする無線中継）
　例えば、第２の実施形態の中継装置１を、図１２に示すような見通し外環境に適用したとする。図１２では、端末装置６０ａが、２つの構造物７１，７２に囲まれて、基地局装置８０ａからの電波の届き難い場所に位置している。中継装置１ａは、一方の構造物７２の上に設置されている。中継装置１ａは、例えば、基地局装置８０ａと端末装置６０ａとの間で、周波数分割複信（ＦＤＤ：Frequency Division Duplex）により無線信号の送受信を行うとする。
　基地局装置８０ａは、波長λ１の無線信号の電波を放射している。これに対して、端末装置６０ａは、波長λ２の無線信号の電波を放射している。波長λ１と波長λ２は異なる波長である。波長λ１の再放射方向として、再放射方向θが予め定められているとする。波長λ２の再放射方向として、再放射方向ψが予め定められているとする。
　基地局装置８０ａが放射する波長λ１の到来波４４が、到来方向ψで中継装置１ａに到達したとする。この場合、中継装置１ａにおいて、図１１を参照して説明した到来波４４が到来した場合と同様の処理が行われ、波長λ１の無線信号については、再放射方向θの方向に対して再放射波５４が放射され、端末装置６０ａが再放射波５４を受信することができる。
　これに対して、端末装置６０ａが放射する波長λ２の到来波４６が、到来方向θで中継装置１ａに到達したとする。中継装置１ａの位相調整部１３ａ－１，１３ａ－２，１３ａ－３のフィルタ部２２－１－２，２２－２－２，２２－３－２は、ステップＳａ１において、波長λ２の信号を抽出し、抽出した波長λ２の信号を位相制御部１４ａと、各々に接続する位相回転部２０ａ－１－２，２０ａ－２－２，２０ａ－３－２とに出力する。
　位相制御部１４ａは、ステップＳａ２において、波長λ２に対応する再放射方向ψと、到来方向θとに基づいて、位相回転部２０ａ－１－２に対する位相調整量δ２を次式（２９）に基づいて算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000029
　位相制御部１４ａは、位相回転部２０ａ－２－２，２０ａ－３－２の各々に対して、基準結線である結線１２－１が伝送する信号との位相差を考慮して、位相調整量２δ２，３δ２を算出する。位相回転部２０ａ－１－２，２０ａ－２－２，２０ａ－３－２の各々が、位相制御部１４ａが算出した位相調整量δ２，２δ２，３δ２に基づいて、各々に接続するフィルタ部２２－１－２，２２－２－２，２２－３－２が出力する波長λ２の信号に対して位相回転を与える。これにより、波長λ２の無線信号については、再放射方向ψの方向に対して再放射波５６が放射され、基地局装置８０ａが再放射波５６を受信することができる。
　このようにして、基地局装置８０ａが放射して端末装置６０ａに到達する電波の方向と、端末装置６０ａが放射して基地局装置８０ａに到達する電波の方向を可逆にすることができ、基地局装置８０ａと端末装置６０ａとの間で、無線信号の送受信を行うことが可能となる。
（複数の波長が存在する場合の複数到来方向から複数再放射方向への無線中継）
　例えば、第２の実施形態の中継装置１を、図１３に示すような見通し外環境に適用したとする。図１３では、２台の端末装置６１ａ，６２ａが、２つの構造物７１，７２に囲まれて、基地局装置８１ａ，８２ａからの電波の届き難い場所に位置している。中継装置１ａは、一方の構造物７２の上に設置されている。ここで、基地局装置８１ａが、端末装置６１ａに向かって無線信号を送信し、基地局装置８２ａが、端末装置６２ａに対して無線信号の送信をするとする。
　基地局装置８１ａは、波長λ１の無線信号の電波を放射している。基地局装置８２ａは、波長λ２の無線信号の電波を放射している。波長λ１と波長λ２は異なる波長である。波長λ１の再放射方向として、再放射方向θ１が予め定められているとする。波長λ２の再放射方向として、再放射方向θ２が予め定められているとする。
　基地局装置８１ａが放射する波長λ１の到来波４７が、到来方向ψ１で中継装置１ａに到達したとする。中継装置１ａの位相調整部１３ａ－１，１３ａ－２，１３ａ－３のフィルタ部２２－１－１，２２－２－１，２２－３－１は、ステップＳａ１において、波長λ１の信号を抽出し、抽出した波長λ１の信号を位相制御部１４ａと、各々に接続する位相回転部２０ａ－１－１，２０ａ－２－１，２０ａ－３－１とに出力する。
　位相制御部１４ａは、ステップＳａ２において、波長λ１に対応する再放射方向θ１と、到来方向ψ１とに基づいて、位相回転部２０ａ－１－１に対する位相調整量δ１を次式（３０）に基づいて算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000030
　位相制御部１４ａは、位相回転部２０ａ－２－１，２０ａ－３－１の各々に対して、基準結線である結線１２－１が伝送する信号との位相差を考慮して、位相調整量２δ１，３δ１を算出する。位相回転部２０ａ－１－１，２０ａ－２－１，２０ａ－３－１の各々が、位相制御部１４ａが算出した位相調整量δ１，２δ１，３δ１に基づいて、各々に接続するフィルタ部２２－１－１，２２－２－１，２２－３－１が出力する波長λ１の信号に対して位相回転を与える。これにより、波長λ１の無線信号については、再放射方向θ１の方向に対して再放射波５７が放射され、端末装置６１ａが再放射波５７を受信することができる。
　これに対して、基地局装置８２ａが放射する波長λ２の到来波４８が、到来方向ψ２で中継装置１ａに到達したとする。中継装置１ａの位相調整部１３ａ－１，１３ａ－２，１３ａ－３のフィルタ部２２－１－２，２２－２－２，２２－３－２は、ステップＳａ１において、波長λ２の信号を抽出し、抽出した波長λ２の信号を位相制御部１４ａと、各々に接続する位相回転部２０ａ－１－２，２０ａ－２－２，２０ａ－３－２とに出力する。
　位相制御部１４ａは、ステップＳａ２において、波長λ２に対応する再放射方向θ２と、到来方向ψ２とに基づいて、位相回転部２０ａ－１－２に対する位相調整量δ２を次式（３１）に基づいて算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000031
　位相制御部１４ａは、位相回転部２０ａ－２－２，２０ａ－３－２の各々に対して、基準結線である結線１２－１が伝送する信号との位相差を考慮して、位相調整量２δ２，３δ２を算出する。位相回転部２０ａ－１－２，２０ａ－２－２，２０ａ－３－２の各々が、位相制御部１４ａが算出した位相調整量δ２，２δ２，３δ２に基づいて、各々に接続するフィルタ部２２－１－２，２２－２－２，２２－３－２が出力する波長λ２の信号に対して位相回転を与える。これにより、波長λ２の無線信号については、再放射方向θ２の方向に対して再放射波５８が放射され、端末装置６２ａが再放射波５８を受信することができる。
　上記の第２の実施形態では、無線信号は、複数の波長で送信されており、位相制御部１４ａは、基準結線以外の結線ごとに、一方のアンテナ素子が受信する異なる波長の各々に対して、当該波長の無線信号の到来方向と、他方のアンテナ素子が再放射波として送信する当該波長の無線信号の再放射方向とに基づいて、一方のアンテナ素子が接続する結線が伝送する当該波長の信号と基準結線が伝送する当該波長の信号との位相差を考慮して、波長ごとの位相調整量を算出する。位相調整部１３ａ－１，１３ａ－２，１３ａ－３は、結線が伝送する信号を波長ごとに分離し、分離した波長ごとの信号の位相を、各々の波長に対応する位相調整量にしたがって波長の信号に対して位相回転を与える。
　これにより、位相制御部１４ａで位相調整部１３ａ－１，１３ａ－２、１３ａ－３の位相調整量を動的に変更することができ、アレーアンテナを用いて、波長が異なる電波の場合に、任意の到来方向から到来する電波を、波長ごとに予め定められる再放射方向に放射する無線中継を実現することができる。
　なお、上記の第１及び第２の実施形態では、アンテナ素子１０－１～１０－４の間を接続する結線１５－１～１５－４、及び結線１２－１～１２－４、及び位相調整部１３－１～１３－３，１３ａ－１～１３ａ－３において信号の強度が減衰して、端末装置６０，６１，６２，６０ａ，６１ａ，６２ａに対して十分な利得の電波を中継することができない場合も想定される。そのような場合、結線１５－１～１５－４、及び結線１２－１～１２－４のいずれかの位置に増幅器などを挿入して、中継する無線信号の電波の強度を増幅するようにしてもよい。
　また、一般に、アレーアンテナは、アンテナ素子数が少ないほど、ビームが広がり、アンテナ素子数が多いほどビームが鋭くなることが知られている。したがって、第１及び第２の実施形態の構成においても、アンテナ素子１０－１～１０－４の数を調整することで、無線信号の中継先となる提供エリアの広さを調整することができる。アンテナ素子数が少ない場合、アンテナ利得も小さくなるが、その場合は、上記した増幅器等を挿入して、電波を増幅するようにしてもよい。
　また、上記の第１の実施形態の図１、及び第２の実施形態の図８に示した例は、線形アレーアンテナの配列の４素子バン・アッタ・アレーを一例として示しているが、アンテナ素子数は「４」に限られず、偶数であればどのような数であってもよい。また、線形（リニア）アレーアンテナに限られず、平面アレーアンテナであってもよい。
　また、上記の第１及び第２の実施形態の構成において、アンテナ素子１０－１からアンテナ素子１０－４に向かう信号を伝送する経路の結線１２－１を基準結線としているが、他の経路を基準結線としてもよい。例えば、アンテナ素子１０－２からアンテナ素子１０－３に向かう信号を伝送する経路の結線１２－３を基準結線としてもよい。
　この場合、結線１２－３Ｌと結線１２－３Ｒの間に位相調整部１３－１，１３ａ－１は備えられず、結線１２－３Ｌと結線１２－３Ｒは、位置Ｐ１０－２から位置Ｐ１０－３の間の長さがＬとなるように直結される。一方、結線１２－１は、例えば、結線１２－１Ｌと、結線１２－１Ｒに分割され、結線１２－１Ｌと結線１２－１Ｒの間に位相調整部が挿入されることになる。この挿入される位相調整部を説明の便宜上、位相調整部１３－４，１３ａ－４とする。なお、位相調整部１３－４，１３ａ－４が挿入された後の、接続点Ｐ１０－１から結線１５－１、サーキュレータ１１－１、結線１２－１Ｌ、位相調整部１３－４，１３ａ－４、結線１２－１Ｒ、サーキュレータ１１－４、結線１５－４を経由して接続点Ｐ１０－４に至る経路の距離がＬになるように位相調整部１３－４，１３ａ－４が挿入される。
　この場合、基準結線である結線１２－３が伝送する信号と、結線１２－１Ｌ，結線１２－４Ｒ，結線１２－２Ｒの各々が伝送する信号との位相差は、第１の実施形態においては、－τ，τ，２τとなり、第２の実施形態においては、－τｉ，τｉ，２τｉとなる。位相制御部１４，１４ａは、位相調整部１３－２～１３－４，１３ａ－２～１３ａ－４に対する位相調整量を算出する際、基準結線である結線１２－３が伝送する信号との位相差を考慮して算出することになる。
　また、位相制御部１４，１４ａが「基準結線が伝送する信号との位相差」に基づいて位相調整量を決定する構成を示した。これに対し、どの結線を基準結線にしたかが既知であれば、どの結線でｎδの位相回転を行えばよいかも既知になる。そのため、位相制御部１４，１４ａは、「結線番号」に基づいて位相調整量を決定するように構成されてもよい。
　また、上記の第１の実施形態の構成と、第２の実施形態の構成とを組み合わせるようにしてもよい。組み合わせることにより、任意の到来方向から到来する任意の波長の無線信号の電波を、任意の方向に再放射することが可能となる。
　上述した実施形態における中継装置１，１ａをコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。
　以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
　モバイルや無線ＬＡＮ(Local Area Network)などの様々な無線方式、及び様々な周波数帯の無線通信に適用できる。
１…中継装置、１０－１～１０－４…アンテナ素子、１１－１～１１－４…サーキュレータ、１３－１～１３－３…位相調整部、１４…位相制御部、１２－１～１２－４，１５－１～１５－４…結線

Claims (7)

  1. 　隣接するアンテナ素子同士の間隔が一定であり、アレーの中心に対して対称な位置の２つの前記アンテナ素子の組み合わせの各々が２経路の結線により接続され、前記２つのアンテナ素子の組み合わせのアンテナ素子間の経路長が全ての組み合わせにおいて同一であるアレーアンテナと、
    　いずれか１つの前記結線が、基準となる基準結線として予め定められており、前記２つのアンテナ素子の組み合わせの一方の前記アンテナ素子が受信する無線信号の到来方向と、前記一方のアンテナ素子に対応する他方の前記アンテナ素子が再放射波として送信する無線信号の再放射方向とに基づいて、前記一方のアンテナ素子が接続する前記結線が伝送する信号と前記基準結線が伝送する信号との位相差を考慮して、前記基準結線以外の前記結線ごとの位相調整量を算出する位相制御部と、
    　前記基準結線以外の前記結線ごとに備えられ、前記位相制御部が算出する前記位相調整量にしたがって前記結線が伝送する信号に対して位相回転を与える位相調整部と、
    　を備える中継装置。
  2. 　前記無線信号は、時分割された複数のフレームを含んでおり、
    　前記位相制御部は、
    　前記基準結線以外の前記結線ごとに、前記一方のアンテナ素子が受信する前記無線信号に含まれる前記フレームの各々に対して、当該フレームを含む前記無線信号の到来方向と、当該フレームを含む無線信号の再放射方向とに基づいて、前記一方のアンテナ素子が接続する前記結線が伝送する信号と前記基準結線が伝送する信号との位相差を考慮して、前記フレームごとの前記位相調整量を算出し、
    　前記位相調整部は、
    　前記結線が伝送する前記信号から前記フレームを検出し、検出した前記フレームの位相を、検出した前記フレームに対応する前記位相調整量にしたがって前記フレームに対して位相回転を与える
    　請求項１に記載の中継装置。
  3. 　前記フレームには、送信元を示すデータ、または、送信先を示すデータが含まれており、
    　前記位相制御部は、
    　前記フレームに含まれる前記送信元を示すデータ、または、前記送信先を示すデータに基づいて、当該フレームを含む無線信号の再放射方向を算出する
    　請求項２に記載の中継装置。
  4. 　前記無線信号は、複数の波長で送信されており、
    　前記位相制御部は、
    　前記基準結線以外の前記結線ごとに、前記一方のアンテナ素子が受信する異なる波長の各々に対して、当該波長の前記無線信号の到来方向と、前記他方のアンテナ素子が再放射波として送信する当該波長の無線信号の再放射方向とに基づいて、前記一方のアンテナ素子が接続する前記結線が伝送する当該波長の信号と前記基準結線が伝送する当該波長の信号との位相差を考慮して、前記波長ごとの前記位相調整量を算出し、
    　前記位相調整部は、
    　前記結線が伝送する前記信号を前記波長ごとに分離し、分離した前記波長ごとの信号の位相を、各々の前記波長に対応する前記位相調整量にしたがって前記波長の信号に対して位相回転を与える
    　請求項１から３のいずれか一項に記載の中継装置。
  5. 　隣接するアンテナ素子同士の間隔が一定であり、アレーの中心に対して対称な位置の２つの前記アンテナ素子の組み合わせの各々が２経路の結線により接続され、前記２つのアンテナ素子の組み合わせのアンテナ素子間の経路長が全ての組み合わせにおいて同一であるアレーアンテナを用いて行う中継方法であって、
    　いずれか１つの前記結線が、基準となる基準結線として予め定められており、前記２つのアンテナ素子の組み合わせの一方の前記アンテナ素子が受信する無線信号の到来方向と、前記一方のアンテナ素子に対応する他方の前記アンテナ素子が再放射波として送信する無線信号の再放射方向とに基づいて、前記一方のアンテナ素子が接続する前記結線が伝送する信号と前記基準結線が伝送する信号との位相差を考慮して、前記基準結線以外の前記結線ごとの位相調整量を算出する位相調整量算出ステップと、
    　前記基準結線以外の前記結線ごとに備えられ、前記位相調整量算出ステップが算出した前記位相調整量にしたがって前記結線が伝送する信号に対して位相回転を与える位相調整ステップと、
    　を含む中継方法。
  6. 　前記無線信号は、時分割された複数のフレームを含んでおり、
    　前記位相調整量算出ステップは、
    　前記基準結線以外の前記結線ごとに、前記一方のアンテナ素子が受信する前記無線信号に含まれる前記フレームの各々に対して、当該フレームを含む前記無線信号の到来方向と、当該フレームを含む無線信号の再放射方向とに基づいて、前記一方のアンテナ素子が接続する前記結線が伝送する信号と前記基準結線が伝送する信号との位相差を考慮して、前記フレームごとの前記位相調整量を算出し、
    　前記位相調整ステップは、
    　前記結線が伝送する前記信号から前記フレームを検出し、検出した前記フレームの位相を、検出した前記フレームに対応する前記位相調整量にしたがって前記フレームに対して位相回転を与える
    　請求項５に記載の中継方法。
  7. 　前記無線信号は、複数の波長で送信されており、
    　前記位相調整量算出ステップは、
    　前記基準結線以外の前記結線ごとに、前記一方のアンテナ素子が受信する異なる波長の各々に対して、当該波長の前記無線信号の到来方向と、前記他方のアンテナ素子が再放射波として送信する当該波長の無線信号の再放射方向とに基づいて、前記一方のアンテナ素子が接続する前記結線が伝送する当該波長の信号と前記基準結線が伝送する当該波長の信号との位相差を考慮して、前記波長ごとの前記位相調整量を算出し、
    　前記位相調整ステップは、
    　前記結線が伝送する前記信号を前記波長ごとに分離し、分離した前記波長ごとの信号の位相を、各々の前記波長に対応する前記位相調整量にしたがって前記波長の信号に対して位相回転を与える
    　請求項５又は６に記載の中継方法。
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