WO2021132432A1 - 推定システム、受信システム、制御システム、推定方法及びプログラム - Google Patents

推定システム、受信システム、制御システム、推定方法及びプログラム Download PDF

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WO2021132432A1
WO2021132432A1 PCT/JP2020/048355 JP2020048355W WO2021132432A1 WO 2021132432 A1 WO2021132432 A1 WO 2021132432A1 JP 2020048355 W JP2020048355 W JP 2020048355W WO 2021132432 A1 WO2021132432 A1 WO 2021132432A1
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WO
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signal
antenna
estimation
input signal
radio
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PCT/JP2020/048355
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English (en)
French (fr)
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真理 中西
厚志 武居
柴野　伸之
一弘 松本
尚樹 本間
和希 小野寺
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/14—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/28—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using amplitude comparison of signals derived simultaneously from receiving antennas or antenna systems having differently-oriented directivity characteristics
    • G01S3/32—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using amplitude comparison of signals derived simultaneously from receiving antennas or antenna systems having differently-oriented directivity characteristics derived from different combinations of signals from separate antennas, e.g. comparing sum with difference

Definitions

  • the present disclosure relates to an estimation system, a receiving system, a control system, an estimation method and a program, and more particularly to an estimation system, a reception system, a control system, an estimation method and a program for estimating the arrival direction of a radio signal.
  • Patent Document 1 describes a communication terminal device that estimates the direction of arrival of a beacon signal (radio signal).
  • the communication terminal device described in Patent Document 1 estimates the arrival direction of the beacon signal transmitted by the beacon device (transmitter) based on the received signal strength (RSSI).
  • RSSI received signal strength
  • the present disclosure has been made in view of the above reasons, and an object of the present disclosure is to provide an estimation system, a receiving system, a control system, an estimation method and a program capable of improving the estimation accuracy of the arrival direction of a radio signal.
  • the estimation system includes an estimation unit that estimates the arrival direction of the radio signal by performing the first estimation process and the second estimation process.
  • the first estimation process is a process of estimating a plurality of candidates in the arrival direction of the radio signal based on the first composite signal and the second composite signal.
  • the first composite signal is a composite of a signal whose phase of the first input signal based on the radio signal received by the first antenna is delayed by ⁇ 1 and a second input signal based on the radio signal received by the second antenna. It is a signal that has been made.
  • the second combined signal is a signal obtained by combining the first input signal and a signal whose phase of the second input signal is delayed by ⁇ 1.
  • the second estimation process is a process of estimating a plurality of candidates in the arrival direction of the radio signal based on the third composite signal and the fourth composite signal.
  • the third composite signal the phase of at least one of the third input signal based on the radio signal received by the third antenna and the fourth input signal based on the radio signal received by the fourth antenna is delayed. This is a signal obtained by synthesizing the third input signal and the fourth input signal in this state.
  • the fourth composite signal is a signal different from the third composite signal, and the third input signal and the third input signal are in a state where at least one of the third input signal and the fourth input signal is delayed in phase. It is a signal synthesized with the fourth input signal.
  • the first antenna and the second antenna are located on the first virtual straight line, and the third antenna and the fourth antenna are located on the second virtual straight line intersecting the first virtual straight line.
  • the estimation unit performs the first estimation process and the second estimation process, and from among the plurality of candidates in the first estimation process and the plurality of candidates in the second estimation process, the radio signal. Select the direction of arrival.
  • the receiving system includes a first antenna, a second antenna, a third antenna, a fourth antenna, a first synthesis unit, and a second synthesis unit.
  • the first antenna and the second antenna are located on the first virtual straight line and receive radio signals.
  • the third antenna and the fourth antenna are located on a second virtual straight line intersecting the first virtual straight line, and receive the radio signal.
  • the first synthesis unit generates a first synthesis signal and a second synthesis signal.
  • the first composite signal is a composite of a signal whose phase of the first input signal based on the radio signal received by the first antenna is delayed by ⁇ 1 and a second input signal based on the radio signal received by the second antenna. It is a signal that has been made.
  • the second combined signal is a signal obtained by combining the first input signal and a signal whose phase of the second input signal is delayed by ⁇ 1.
  • the second synthesis unit generates a third synthesis signal and a fourth synthesis signal.
  • the third composite signal the phase of at least one of the third input signal based on the radio signal received by the third antenna and the fourth input signal based on the radio signal received by the fourth antenna is delayed.
  • This is a signal obtained by synthesizing the third input signal and the fourth input signal in this state.
  • the fourth composite signal is a signal different from the third composite signal, and the third input signal and the third input signal are in a state where at least one of the third input signal and the fourth input signal is delayed in phase. It is a signal synthesized with the fourth input signal.
  • the control system includes a first antenna, a second antenna, a third antenna, a fourth antenna, and a control unit.
  • the first antenna and the second antenna are located on the first virtual straight line.
  • the third antenna and the fourth antenna are located on a second virtual straight line that intersects the first virtual straight line.
  • the control unit causes the first antenna to transmit a first radio signal in which a signal whose phase of the first source signal is delayed by ⁇ 1 and a second source signal are combined.
  • the control unit causes the second antenna to transmit a second radio signal in which the first source signal and the signal whose phase of the second source signal is delayed by ⁇ 1 are combined.
  • the control unit synthesizes the third element signal and the fourth element signal with the third antenna in a state where at least one of the third element signal and the fourth element signal is delayed in phase.
  • 3 Send a radio signal.
  • the control unit has the fourth antenna in a state in which a signal different from the third radio signal is delayed in the phase of at least one of the third element signal and the fourth element signal.
  • a fourth radio signal in which the three-element signal and the fourth element signal are combined is transmitted.
  • the estimation method includes a first estimation step, a second estimation step, and a selection step.
  • a plurality of candidates in the arrival direction of the radio signal are estimated based on the first composite signal and the second composite signal.
  • the first composite signal is a signal whose phase of the first input signal based on the radio signal received by the first antenna located on the first virtual straight line is delayed by ⁇ 1 and the second antenna located on the first virtual straight line. It is a signal synthesized with the second input signal based on the radio signal received in.
  • the second combined signal is a signal obtained by combining the first input signal and a signal whose phase of the second input signal is delayed by ⁇ 1.
  • a plurality of candidates in the arrival direction of the radio signal are estimated based on the third composite signal and the fourth composite signal.
  • the third combined signal is a signal obtained by combining the third input signal and the fourth input signal in a state where at least one of the third input signal and the fourth input signal is delayed in phase.
  • the third input signal is a signal based on the radio signal received by the third antenna located on the second virtual straight line intersecting the first virtual straight line.
  • the fourth input signal is a signal based on the radio signal received by the fourth antenna located on the second virtual straight line.
  • the fourth composite signal is a signal different from the third composite signal, and the third input signal and the third input signal are in a state where at least one of the third input signal and the fourth input signal is delayed in phase. It is a signal synthesized with the fourth input signal.
  • the arrival direction of the radio signal is selected from the plurality of candidates in the first estimation step and the plurality of candidates in the second estimation step.
  • the program according to one aspect of the present disclosure causes one or more processors to execute the estimation method.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of the estimation system of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic view showing an example of the positional relationship of the antennas of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic view showing an example of the positional relationship of the antennas of the second embodiment.
  • 4A to 4C are schematic views showing an example of a plurality of candidates in the arrival direction of the radio signal of the second embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic view showing an estimation system of a modified example of the second embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic view showing an example of the positional relationship of the antennas of the third embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic view showing an example of the positional relationship of the antennas of the fourth embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic view showing an example of the positional relationship of the antennas of the fifth embodiment.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a functional configuration of the control system according to the fifth embodiment.
  • the estimation system 1 of the present embodiment receives the radio signal transmitted by the transmitter by the plurality of antennas A1 to A4.
  • the transmitter is, for example, a beacon device that transmits a beacon signal (radio signal) according to the standard of BLE (Bluetooth (registered trademark) Low Energy) (hereinafter, referred to as “BLE”).
  • BLE Bluetooth (registered trademark) Low Energy
  • the transmitter 4 is not limited to the beacon device that transmits the beacon signal according to the BLE standard.
  • the transmitter 4 may be, for example, a device that transmits a radio signal according to the standard of WiFi (registered trademark).
  • the estimation system 1 of the present embodiment is composed of a system capable of receiving radio signals according to the BLE standard with a plurality of antennas A1 to A4.
  • the estimation system 1 is not limited to a system capable of receiving a radio signal according to the BLE standard.
  • the estimation system 1 may be, for example, a system capable of receiving a radio signal according to a standard of WiFi (registered trademark).
  • the estimation system 1 of the present embodiment estimates the positional direction of the transmitter 4 (see FIG. 2) that transmits the radio signal based on the received signal strength (RSSI) of the radio signal received by the plurality of antennas A1 to A4. ..
  • RSSI received signal strength
  • the estimation system 1 of the present embodiment includes a receiving system 2 and an estimation unit 3.
  • the receiving system 2 receives the radio signal transmitted by the transmitter.
  • the receiving system 2 When the receiving system 2 receives the radio signal, it generates a plurality of combined signals SS1 to SS8 for estimating the arrival direction of the radio signal based on the radio signal.
  • the receiving system 2 outputs a plurality of generated combined signals SS1 to SS8 to the estimation unit 3.
  • the receiving system 2 may be a system that generates at least four composite signals SS1 to SS4.
  • the estimation unit 3 estimates the arrival direction of the radio signal based on the eight combined signals SS1 to SS8 output from the reception system 2. The method by which the estimation unit 3 estimates the arrival direction of the radio signal will be described in the column of "(3) Arrival direction estimation".
  • the receiving system 2 has a plurality of (4 in the illustrated example) antennas A1 to A4 and a plurality of (4 in the illustrated example) combining units S1 to. It is provided with S4.
  • the plurality of antennas A1 to A4 receive radio signals according to standards such as BLE.
  • the antenna A1 (first antenna) and the antenna A4 (second antenna) are located on the first virtual straight line L1.
  • the antenna A4 (third antenna) and the antenna A3 (fourth antenna) are located on the second virtual straight line L2.
  • the first virtual straight line L1 and the second virtual straight line L2 intersect at an angle ⁇ 0.
  • the plurality of synthesis units S1 to S4 shown in FIG. 1 perform synthesis processing on the plurality of input signals IS1 to IS4 based on the radio signals received by the antennas A1 to A4, and generate a plurality of composite signals SS1 to SS8.
  • the synthesis unit S1 (third synthesis unit) includes an input signal IS1 (fifth input signal) based on the radio signal received by the antenna A1 and an input signal IS2 (sixth input signal) based on the radio signal received by the antenna A2. Accepts input.
  • the synthesis unit S1 of the present embodiment is composed of, for example, a 180-degree hybrid unit (hybrid element).
  • the synthesis unit S1 generates two composite signals SS1 and SS2. More specifically, the compositing unit S1 adds the signal whose phase of the input signal IS1 is delayed by 90 degrees and the signal whose phase of the input signal IS2 is delayed by 90 degrees, and doubles the power value by 1/2. , Generates a composite signal SS1 (fifth composite signal).
  • the synthesis unit S1 obtains the composite signal SS2 (sixth composite signal) by adding the input signal IS1 and the signal whose phase of the input signal IS2 is delayed by 180 degrees and multiplying the power value by 1/2. Generate. Then, the synthesis unit S1 outputs the generated composite signals SS1 and SS2 to the estimation unit 3.
  • the synthesis unit S2 receives the input of the input signal IS2 based on the radio signal received by the antenna A2 and the input signal IS3 based on the radio signal received by the antenna A3.
  • the synthesis unit S2 of the present embodiment is composed of, for example, a 180-degree hybrid unit.
  • the synthesis unit S2 generates two composite signals SS3 and SS4. More specifically, the compositing unit S2 adds the signal whose phase of the input signal IS2 is delayed by 90 degrees and the signal whose phase of the input signal IS3 is delayed by 90 degrees, and doubles the power value by 1/2. , Generates the combined signal SS3.
  • the synthesis unit S1 generates the composite signal SS4 by adding the input signal IS2 and the signal whose phase of the input signal IS3 is delayed by 180 degrees and multiplying the power value by 1/2. Then, the synthesis unit S2 outputs the generated composite signals SS3 and SS4 to the estimation unit 3.
  • the synthesis unit S3 (second synthesis unit) is based on the input signal IS3 (fourth input signal) based on the radio signal received by the antenna A3 (fourth antenna) and the radio signal received by the antenna A4 (third antenna). Accepts an input with the input signal IS4 (third input signal).
  • the synthesis unit S3 of the present embodiment is composed of, for example, a 90-degree hybrid unit.
  • the synthesis unit S3 generates a composite signal SS5 (third composite signal) and a composite signal SS6 (fourth composite signal).
  • the synthesis unit S3 generates the composite signal SS5 by adding the signal whose phase of the input signal IS3 is delayed by 90 degrees and the input signal IS4 and multiplying the power value by 1/2.
  • the synthesis unit S3 generates the composite signal SS6 by adding the input signal IS3 and the signal whose phase of the input signal IS4 is delayed by 90 degrees and multiplying the power value by 1/2. Then, the synthesis unit S3 outputs the generated composite signals SS5 and SS6 to the estimation unit 3.
  • the synthesis unit S4 (first synthesis unit) is based on the input signal IS1 (first input signal) based on the radio signal received by the antenna A1 (first antenna) and the radio signal received by the antenna A4 (second antenna). Accepts an input with the input signal IS4 (second input signal).
  • the synthesis unit S4 of the present embodiment is composed of, for example, a 90-degree hybrid unit.
  • the synthesis unit S4 generates a composite signal SS7 (first composite signal) and a composite signal SS8 (second composite signal).
  • the synthesis unit S4 generates the composite signal SS7 by adding the signal whose phase of the input signal IS1 is delayed by 90 degrees and the input signal IS4 and multiplying the power value by 1/2.
  • the synthesis unit S4 generates the composite signal SS8 by adding the input signal IS1 and the signal whose phase of the input signal IS4 is delayed by 90 degrees and multiplying the power value by 1/2. Then, the synthesis unit S4 outputs the generated composite signals SS7 and SS8 to the estimation unit 3.
  • FIG. 2 shows the positional relationship between the plurality of antennas A1 to A4 and the transmitter 4 on the xy plane.
  • the x-direction, the y-direction, and the z-direction in FIG. 2 are directions orthogonal to each other.
  • the z direction is the height direction of the plurality of antennas A1 to A4.
  • the arrow AR0 in FIG. 2 represents a radio signal transmitted by the transmitter 4.
  • the plurality of antennas A1 to A4 of the present embodiment are arranged so as to be located at the vertices of a substantially quadrangle.
  • the plurality of antennas A1 to A4 are positioned so that the antenna A1 and the antenna A2 are adjacent to each other, the antenna A2 and the antenna A3 are adjacent to each other, the antenna A3 and the antenna A4 are adjacent to each other, and the antenna A4 and the antenna A1 are adjacent to each other. To do.
  • the distance d1 between the antennas A1 and A2, the distance d2 between the antennas A2 and A3, the distance d3 (second distance) between the antennas A3 and A4, and the distance between the antennas A4 and A1 The case where the interval d4 (first interval) is equal is illustrated. Further, the case where the distances d1 to d4 between the adjacent antennas are 1/2 times the wavelength of the radio signal will be illustrated.
  • the first virtual straight line L1 connecting the antenna A1 (first antenna) and the antenna A4 (second antenna) and the virtual straight line L1a connecting the antenna A2 and the antenna A3 are straight lines along the y direction.
  • the second virtual straight line L2 connecting the antenna A4 (third antenna) and the antenna A3 (fourth antenna) and the virtual straight line L2a connecting the antenna A1 and the antenna A2 are straight lines along the x direction.
  • the angle ⁇ 0 formed by the first virtual straight line L1 and the second virtual straight line L2 is 90 degrees is illustrated. That is, the plurality of antennas A1 to A4 of the present embodiment are located at each apex (on the same circumference) of the square.
  • the antenna A1 and the antenna A2 and the synthesis unit S1 are electrically connected. Further, the antenna A2 and the antenna A3 and the synthesis unit S2 are electrically connected. Further, the antenna A3 (fourth antenna) and the antenna A4 (third antenna) are electrically connected to the synthesis unit S3 (second synthesis unit). Further, the antenna A4 (second antenna) and the antenna A1 (first antenna) are electrically connected to the synthesis unit S4 (first synthesis unit).
  • the estimation unit 3 of the present embodiment estimates the arrival direction (positional direction of the transmitter 4) of the radio signal transmitted by the transmitter 4 based on the eight combined signals SS1 to SS8.
  • the arrival direction of the radio signal can be represented by the angle ⁇ 1 ( ⁇ 1a) of the radio signal with respect to the first virtual straight line L1.
  • the arrival direction of the radio signal can be represented by the angle ⁇ 2 ( ⁇ 2a) of the radio signal with respect to the second virtual straight line L2. That is, the estimation unit 3 is configured to estimate the arrival direction of the radio signal as an angle ⁇ 1 or an angle ⁇ 2.
  • the propagation channel between the antenna A1 and the transmitting antenna of the transmitter 4 is h1, the propagation channel between the antenna A2 and the transmitting antenna is h2, the propagation channel between the antenna A3 and the transmitting antenna is h3, and the propagation channel between the antenna A3 and the transmitting antenna is transmitted.
  • Let h4 be the propagation channel with the antenna.
  • the propagation channels h1 to h4 can be collectively expressed as the equation (1).
  • the correlation matrix R12 defined by the channel information observed by the set of the antenna A1 and the antenna A2 can be expressed by the equation (2).
  • the correlation matrix R34 defined by the channel information observed by the set of the antenna A3 (fourth antenna) and the antenna A4 (third antenna) can be expressed by the equation (3).
  • the symbols * in equations (1) to (3) represent complex conjugates.
  • the diagonal terms of the correlation matrices R12 and R34 are real numbers, and the off-diagonal terms are complex numbers.
  • the estimation unit 3 can estimate the arrival direction of the radio signal, that is, the angle ⁇ 2 ( ⁇ 2a).
  • the estimation unit 3 obtains the correlation matrices R12 and R34 based on the received signal strength.
  • the propagation channels observed by the composite signals SS1 and SS2 output by the synthesizer S1 are hss1 and hss2, respectively.
  • propagation channels observed by the composite signals SS5 and SS6 output by the synthesizer S3 are hss3 and hss4, respectively.
  • the propagation channels observed in the four composite signals SS1, SS2, SS5, and SS6 can be represented by equations (4) to (7), respectively.
  • the estimation unit 3 observes only the received signal strength. Therefore, the information that can be observed by the estimation unit 3 can be expressed as equations (8) to (11) from the equation (1).
  • equations (2) and (3) can be approximated to equations (12) to (13), respectively.
  • Eqs. (12) and (13) can be expressed as Eqs. (14) to (17), and are approximated using only the received signal strengths shown in Eqs. (8) to (11). Can be obtained as a target.
  • the correlation matrix R12 is approximately obtained based on the received signal strength received by the antenna A1 and the antenna A2.
  • the antenna A1 and the antenna A2 are two-element array antennas located on the virtual straight line L2a along the x direction, and the x direction (virtual straight line L2a) is the axis of symmetry. Therefore, when the estimation unit 3 estimates the arrival direction of the radio signal based on the correlation matrix R12, the estimation unit 3 cannot distinguish between the + y direction and the ⁇ y direction. That is, in addition to the angle ⁇ 2a, which is the direction of arrival of the radio signal to be obtained, the angle ⁇ 2a is also a candidate for the direction of arrival of the radio signal.
  • the estimation unit 3 estimates four candidates including the angle ⁇ 2a, which is the arrival direction of the radio signal to be obtained, based on the correlation matrix R12. That is, a virtual image caused by the positions of the antennas A1 and A2 and a virtual image caused by estimating the arrival direction of the radio signal using only the amplitude (received signal strength) are generated.
  • the estimation unit 3 estimates the arrival direction of the radio signal based on the correlation matrix R34 (second estimation process). That is, in addition to the angle ⁇ 2 which is the arrival direction of the radio signal to be obtained, the angle ⁇ 2 is also a candidate for the arrival direction of the radio signal. Further, the phase ⁇ of the correlation matrix R34 obtained by the equation (17) has two solutions. Therefore, the estimation unit 3 estimates four candidates including the angle ⁇ 2, which is the arrival direction of the radio signal to be obtained, based on the correlation matrix R34. That is, a virtual image caused by the positions of the antennas A3 and A4 and a virtual image caused by estimating the arrival direction of the radio signal using only the amplitude (received signal strength) are generated.
  • the correlation matrix R23 defined by the channel information observed by the set of the antenna A2 and the antenna A3 can be expressed by the equation (18).
  • the correlation matrix R14 defined by the channel information observed by the set of the antenna A1 (first antenna) and the antenna A4 (second antenna) can be expressed by the equation (19).
  • the estimation unit 3 can estimate the angle ⁇ 1 ( ⁇ 1a) which is the arrival direction of the radio signal.
  • the estimation unit 3 obtains the correlation matrices R23 and R14 based on the received signal strength.
  • the propagation channels observed by the composite signals SS3 and SS4 output by the synthesizer S2 are hss3 and hss4, respectively.
  • the propagation channels observed by the composite signals SS7 and SS8 output by the synthesizer S4 (first synthesizer) are hss7 and hss8, respectively.
  • the propagation channels observed in the four composite signals SS3, SS4, SS7, and SS8 can be represented by equations (20) to (23), respectively.
  • the estimation unit 3 observes only the received signal strength. Therefore, the information that can be observed by the estimation unit 3 can be expressed as equations (24) to (27) from the equation (1).
  • equations (24) to (27) From equations (24) to (27), equations (18) and (19) can be approximated to equations (28) and (29), respectively.
  • Eqs. (28) and (29) can be expressed as Eqs. (30) to (33) and approximated using only the received signal strengths shown in Eqs. (24) to (27). Can be obtained as a target.
  • the correlation matrix R23 is approximately obtained based on the received signal strength received by the antenna A2 and the antenna A3.
  • the antenna A2 and the antenna A3 are two-element array antennas located on the virtual straight line L1a along the y direction, and the y direction (virtual straight line L1a) is the axis of symmetry. Therefore, when the estimation unit 3 estimates the arrival direction of the radio signal based on the correlation matrix R23, the estimation unit 3 cannot distinguish between the + x direction and the ⁇ x direction. That is, in addition to the angle ⁇ 1a, which is the direction of arrival of the radio signal to be obtained, the angle ⁇ 1a is also a candidate for the direction of arrival of the radio signal.
  • the estimation unit 3 estimates four candidates including the angle ⁇ 1a, which is the arrival direction of the radio signal to be obtained, based on the correlation matrix R23. That is, a virtual image caused by the positions of the antennas A2 and A3 and a virtual image caused by estimating the arrival direction of the radio signal using only the amplitude (received signal strength) are generated.
  • the estimation unit 3 performs a process of estimating the arrival direction of the radio signal based on the correlation matrix R14 (first estimation process). That is, in addition to the angle ⁇ 1 which is the arrival direction of the radio signal to be obtained, the angle ⁇ 1 is also a candidate for the arrival direction of the radio signal. Further, the phase ⁇ of the correlation matrix R14 obtained by the equation (33) has two solutions. Therefore, the estimation unit 3 estimates four candidates including the angle ⁇ 1 which is the arrival direction of the radio signal to be obtained, based on the correlation matrix R14. That is, a virtual image caused by the positions of the antennas A1 and A4 and a virtual image caused by estimating the arrival direction of the radio signal using only the amplitude (received signal strength) are generated.
  • the estimation unit 3 of the present embodiment specifies the arrival direction of the radio signal by the following two methods.
  • the first method is a method of selecting a solution of the equations (15) and (17) and a solution of the equations (31) and (33).
  • the array antenna composed of the antenna A1 and the antenna A2 and the array antenna composed of the antenna A3 and the antenna A4 are both located along the x direction. .. That is, since the second virtual straight line L2 and the virtual straight line L2a are virtual straight lines parallel to each other along the x direction, the observed correlation matrices R12 and R34 are equal. Therefore, ⁇ and ⁇ have equal values.
  • the correlation matrices R12 and R34 can be determined by selecting a solution in which ⁇ and ⁇ match among a plurality of solutions of ⁇ and ⁇ . Since an observation error actually occurs, there may be no solution in which ⁇ and ⁇ match among the solutions of ⁇ and ⁇ . In such a case, the estimation unit 3 selects the solutions of ⁇ and ⁇ having the closest values.
  • the array antenna composed of the antenna A2 and the antenna A3 and the array antenna composed of the antenna A1 and the antenna A4 are both located along the y direction. .. That is, since the first virtual straight line L1 and the virtual straight line L1a are virtual straight lines parallel to each other along the y direction, the observed correlation matrices R23 and R14 are equal. Therefore, ⁇ and ⁇ have equal values.
  • the correlation matrices R23 and R14 can be determined by selecting a solution in which ⁇ and ⁇ match from among a plurality of solutions of ⁇ and ⁇ . Since an observation error actually occurs, there may be no solution in which ⁇ and ⁇ match among the solutions of ⁇ and ⁇ . In such a case, the estimation unit 3 selects the solution of ⁇ and ⁇ having the closest values.
  • the estimation unit 3 estimates the arrival direction of the radio signal based on the correlation matrices R12, R23, R34, and R14 obtained as described above. For example, when the estimation unit 3 estimates the arrival direction of the radio signal using the MUSIC method, the correlation matrices R12, R23, R34, and R14 are decomposed into eigenvalues as in equations (34) to (37).
  • the symbol H represents a complex conjugate transpose.
  • the eigenvector matrices U12, U34, U23, U14 and the diagonal matrices ⁇ 12, ⁇ 23, ⁇ 34, ⁇ 14 in the equations (34) to (37) are as expressed by the equations (38) to (41). is there.
  • the eigenvector matrices U12, U23, U34, U14 are divided into signal space vectors U12S, U23S, U34S, U14S and noise space vectors U12N, U23N, U34N, U14N.
  • the diagonal matrices ⁇ 12, ⁇ 23, ⁇ 34, ⁇ 14 have eigenvalues as diagonal elements.
  • the spectrum is obtained by Eq. (42).
  • al1 is the equation (43)
  • al2 is the equation (44)
  • al3 is the equation (45)
  • al4 is the equation (46).
  • akl ( ⁇ ) is a steering vector defined when a plane wave arrives from the ⁇ direction with respect to the antenna k and the antenna l. As a result, all virtual images can be erased, and the direction in which Pmusic1 ( ⁇ ) is maximized is the direction in which the radio signal arrives.
  • the estimation unit 3 may estimate the arrival direction of the radio signal by using the Capon method. In this case, the estimation unit 3 obtains the arrival direction of the radio signal by the equation (47).
  • al5 is the equation (48)
  • al6 is the equation (49)
  • al7 is the equation (50)
  • al8 is the equation (51).
  • the estimation unit 3 may estimate the arrival direction of the radio signal by using the Beamformer method. In this case, the estimation unit 3 obtains the arrival direction of the radio signal by the equation (52). In both PCapon1 ( ⁇ ) and PBF1 ( ⁇ ), ⁇ at which the value of the function is maximized is the direction of arrival of the radio signal.
  • the second method is a method that does not directly select a solution.
  • the correlation matrices corresponding to each solution are provided as the correlation matrices R12 +, R12 ⁇ , R34 +, Let them be R34-, R23 +, R23-, R14 +, and R14-.
  • U14N- is obtained.
  • Pmusic2 ( ⁇ ) becomes as shown in the equation (53).
  • al9 is the formula (53)
  • al10 is the formula (54)
  • al11 is the formula (55)
  • al14 is the formula (56).
  • the estimation unit 3 can obtain the arrival direction of the radio signal by searching for ⁇ having the maximum value by using such a function.
  • the estimation method may be either the Capon method or the Beamformer method.
  • the complex directivity function Dkl ( ⁇ ) of the antenna may be used instead of the steering vector akl ( ⁇ ) (see equation (58)).
  • the estimation unit 3 performs estimation processing based on the composite signal SS1 and the composite signal SS2, and estimates a plurality of candidates in the arrival direction of the radio signal. Further, the estimation unit 3 performs estimation processing based on the composite signal SS3 and the composite signal SS4, and estimates a plurality of candidates in the arrival direction of the radio signal. Further, the estimation unit 3 performs a second estimation process based on the composite signal SS5 (third composite signal) and the composite signal SS6 (fourth composite signal), and estimates a plurality of candidates in the arrival direction of the radio signal.
  • the estimation unit 3 performs the first estimation process based on the composite signal SS7 (first composite signal) and the composite signal SS8 (second composite signal), and estimates a plurality of candidates in the arrival direction of the radio signal. Then, the estimation unit 3 selects (identifies) the arrival direction of the radio signal from a plurality of candidates in the plurality of estimation processes including the first estimation process and the second estimation process, and estimates the arrival direction of the radio signal.
  • the angle (axis of symmetry) that is the reference for the first estimation process and the angle (axis of symmetry) that is the reference for the second estimation process are different. Therefore, the arrival direction of the radio signal can be specified from a plurality of candidates for the arrival direction of the radio signal. Therefore, the estimation accuracy of the arrival direction of the radio signal is improved as compared with the device that estimates the arrival direction of the radio signal received only by the array antenna in which a plurality of antennas are located on one straight line.
  • the estimation system 1 of the present embodiment includes a reception system 2 and an estimation unit 3.
  • the receiving system 2 of the present embodiment includes antenna A1 (first antenna), antenna A2 (second antenna), antenna A3 (third antenna), and antenna A4 (fourth antenna). And.
  • the antenna A1 and the antenna A2 are located on the first virtual straight line L1. Further, the antenna A3 and the antenna A4 are located on the second virtual straight line L2.
  • the first virtual straight line L1 and the second virtual straight line L2 intersect at an angle ⁇ 0. In this embodiment, the case where the angle ⁇ 0 is 90 degrees is illustrated. Further, a case where the interval d1 (first interval) between the antenna A1 and the antenna A2 and the interval d2 (second interval) between the antenna A3 and the antenna A4 are equal will be illustrated. Further, it is preferable that the distance d1 between the antenna A1 and the antenna A2 and the distance d2 between the antenna A3 and the antenna A4 are X / 2 times the wavelength of the radio signal (X is a natural number).
  • the case where the distance d1 between the antenna A1 and the antenna A2 and the distance d2 between the antenna A3 and the antenna A4 are 1/2 times the wavelength of the radio signal is illustrated.
  • the intervals d1 and d2 can be shortened, so that the estimation system 1 (reception system 2) can be made compact.
  • the receiving system 2 includes a synthesis unit S1 (first synthesis unit) and a synthesis unit S2 (second synthesis unit).
  • the synthesis unit S1 uses the input signal IS1 (first input signal) and the input signal IS2 (second input signal) to combine the composite signal SS1 (first composite signal) and the composite signal SS2 (second composite signal). Generate. More specifically, the synthesis unit S1 synthesizes the signal whose phase of the input signal IS1 is delayed by ⁇ 1 and the input signal IS2 to generate the composite signal SS1. Further, the synthesis unit S1 synthesizes the input signal IS1 and the signal whose phase of the input signal IS2 is delayed by ⁇ 1 to generate the composite signal SS2. Then, the synthesis unit S1 outputs the generated composite signal SS1 and the composite signal SS2 to the estimation unit 3.
  • the synthesis unit S1 of the present embodiment is composed of, for example, a 90-degree hybrid unit.
  • the synthesis unit S1 generates the composite signal SS1 by adding the signal whose phase of the input signal IS1 is delayed by 90 degrees and the input signal IS2 and multiplying the power value by 1/2.
  • the synthesis unit S1 generates the composite signal SS2 by adding the input signal IS1 and the signal whose phase of the input signal IS2 is delayed by 90 degrees and multiplying the power value by 1/2.
  • the synthesis unit S2 uses the input signal IS3 (third input signal) and the input signal IS4 (fourth input signal) to combine the composite signal SS3 (third composite signal) and the composite signal SS4 (fourth composite signal). Generate. More specifically, the synthesis unit S2 synthesizes the input signal IS3 and the input signal IS4 to generate the composite signal SS3 in a state where the phase of at least one of the input signal IS3 and the input signal IS4 is delayed. To do. Further, the synthesis unit S2 synthesizes the input signal IS3 and the input signal IS4 to generate the composite signal SS4 in a state where the phase of at least one of the input signal IS3 and the input signal IS4 is delayed. Here, the combined signal SS3 and the combined signal SS4 are different signals. Then, the synthesis unit S2 outputs the generated composite signal SS3 and the composite signal SS4 to the estimation unit 3.
  • the synthesis unit S2 synthesizes a signal whose phase of the input signal IS3 is delayed by ⁇ 1 and an input signal IS4 to generate a composite signal SS3. Further, the synthesis unit S2 synthesizes the input signal IS3 and the signal whose phase of the input signal IS4 is delayed by ⁇ 1 to generate the composite signal SS4.
  • the synthesis unit S2 synthesizes a signal in which the phase of the input signal IS3 is delayed by ⁇ 1 and a signal in which the phase of the input signal IS4 is delayed by ⁇ 1 to generate a composite signal SS3. Further, the synthesis unit S2 synthesizes the input signal IS3 and the input signal IS4 with a signal whose phase is delayed by ⁇ 2 to generate the composite signal SS4.
  • the synthesis unit S2 of the present embodiment is composed of, for example, a 90-degree hybrid unit.
  • the synthesis unit S2 generates the composite signal SS3 by adding the signal whose phase of the input signal IS3 is delayed by 90 degrees and the input signal IS4 and multiplying the power value by 1/2.
  • the synthesis unit S2 generates the composite signal SS4 by adding the input signal IS3 and the signal whose phase of the input signal IS4 is delayed by 90 degrees and multiplying the power value by 1/2.
  • the synthesis unit S2 may be composed of, for example, a 180-degree hybrid unit.
  • the synthesizing unit S2 synthesizes the signal by adding the signal whose phase of the input signal IS3 is delayed by 90 degrees and the signal whose phase of the input signal IS4 is delayed by 90 degrees and multiplying the power value by 1/2.
  • the synthesis unit S2 generates the composite signal SS4 by adding the input signal IS3 and the signal whose phase of the input signal IS4 is delayed by 180 degrees and multiplying the power value by 1/2.
  • the estimation unit 3 of the present embodiment performs the first estimation process and the second estimation process, and a plurality of candidates for the arrival direction of the radio signal in the first estimation process and the radio signal in the second estimation process.
  • the arrival direction of the radio signal is selected (specified) from a plurality of candidates for the arrival direction of.
  • the first estimation process is a process in which the estimation unit 3 estimates a plurality of candidates in the arrival direction of the radio signal based on the composite signals SS1 and SS2 output from the synthesis unit S1.
  • the second estimation process is a process in which the estimation unit 3 estimates a plurality of candidates in the arrival direction of the radio signal based on the composite signals SS3 and SS4 output from the synthesis unit S2.
  • the arrival direction of the radio signal can be represented by the angle ⁇ 1 of the radio signal with respect to the first virtual straight line L1. Further, the arrival direction of the radio signal can be represented by the angle ⁇ 2 of the radio signal with respect to the second virtual straight line L2.
  • the estimation unit 3 of the present embodiment performs a majority voting process using a plurality of candidates for the arrival direction of the radio signal in the first estimation process and a plurality of candidates for the arrival direction of the radio signal in the second estimation process. Estimate the direction of arrival of the radio signal. This majority voting process will be described with reference to FIGS. 4A to 4C.
  • the estimation unit 3 When the estimation unit 3 performs the first estimation process, as shown in FIG. 4A, a plurality of candidates O1 to O4 are obtained as estimation candidates in the arrival direction of the radio signal.
  • the + y direction in FIG. 3 is the 0 degree direction in FIG. 4A
  • the + x direction in FIG. 3 is the 90 degree direction in FIG. 4A.
  • the arrival direction of the radio signal to be obtained by the estimation unit 3 is the candidate O2 having an angle ⁇ 1.
  • the candidate O1, the candidate O3, and the candidate O4 are also candidates in the direction of arrival of the radio signal, and the estimation unit 3 is among the candidates O1 to O4 only by performing the first estimation process. It is not possible to find out which is the true solution.
  • the estimation unit 3 performs the second estimation process in order to obtain a true solution from the plurality of candidates in the first estimation process or to limit the plurality of candidates.
  • the estimation unit 3 performs the second estimation process when the synthesis unit S2 is a 180-degree hybrid unit.
  • a plurality of candidates O5 to O8 are obtained as shown in FIG. 4B.
  • the ⁇ x direction in FIG. 3 is the 0 degree direction in FIG. 4B
  • the + y direction in FIG. 3 is the 90 degree direction in FIG. 4B.
  • the arrival direction of the radio signal to be obtained by the estimation unit 3 is the candidate O6 having an angle ⁇ 2.
  • the candidate O5, the candidate O7, and the candidate O8 are also candidates in the direction of arrival of the radio signal.
  • the estimation unit 3 performs a majority voting process using the candidates O1 to O4 in the first estimation process and the candidates O5 to O8 in the second estimation process. That is, the estimation unit 3 selects candidates whose estimation directions (angles) overlap among the candidates O1 to O4 and the candidates O5 to O8.
  • the estimation unit 3 estimates the first virtual straight line L1 (the axis of symmetry of the first estimation process) and the second virtual straight line L2 (the axis of symmetry of the second estimation process) by 90 degrees. Select candidates with overlapping directions (angles). In the examples of FIGS. 4A and 4B, the estimation directions (angles) of the candidate O2 and the candidate O6 overlap. Further, in the examples of FIGS. 4A and 4B, the estimation directions (angles) of the candidate O3 and the candidate O7 overlap.
  • the estimation unit 3 estimates the arrival direction of the radio signal as two directions (angles) of the candidate O2 (O6) and the candidate O3 (O7).
  • the estimation unit 3 can limit the candidates for the estimation direction of the arrival direction in the first estimation process by performing the second estimation process in addition to the first estimation process.
  • the estimation unit 3 performs the second estimation process when the synthesis unit S2 is a 90-degree hybrid unit.
  • a plurality of candidates O9 to O12 are obtained as shown in FIG. 4C.
  • the ⁇ x direction in FIG. 3 is the 0 degree direction in FIG. 4C
  • the + y direction in FIG. 3 is the 90 degree direction in FIG. 4C.
  • the arrival direction of the radio signal to be obtained by the estimation unit 3 is the candidate O11 having an angle ⁇ 2.
  • the candidate O9, the candidate O10, and the candidate O12 are also candidates in the direction of arrival of the radio signal.
  • the estimation unit 3 performs a majority voting process using the candidates O1 to O4 in the first estimation process and the candidates O9 to O12 in the second estimation process.
  • the estimation directions (angles) of the candidate O2 and the candidate O11 overlap.
  • the estimation unit 3 estimates the arrival direction of the radio signal as the direction (angle) of the candidate O2 (O11). In this way, the estimation unit 3 can limit the candidates for the estimation direction of the arrival direction in the first estimation process to one candidate by performing the second estimation process in addition to the first estimation process.
  • the estimation system 1 of the present embodiment includes the reception system 2 and the estimation unit 3.
  • the receiving system 2 includes an antenna A1 and an antenna A2 located on the first virtual straight line L1, an antenna A3 and an antenna A4 located on the second virtual straight line L2 intersecting the first virtual straight line L1 at an angle ⁇ 0, and a compositing unit. It includes S1 and a synthesis unit S2.
  • the four antennas A1 to A4 receive radio signals.
  • the synthesis unit S1 generates a composite signal SS1 by synthesizing a signal whose phase of the input signal IS1 based on the radio signal received by the antenna A1 is delayed by ⁇ 1 and an input signal IS2 based on the radio signal received by the antenna A2. To do.
  • the synthesis unit S1 generates the composite signal SS2 by synthesizing the input signal IS1 and the signal whose phase of the input signal IS2 is delayed by ⁇ 1.
  • the synthesis unit S2 inputs the input signal IS3 with the phase of at least one of the input signal IS3 based on the radio signal received by the antenna A3 and the input signal IS4 based on the radio signal received by the antenna A4 delayed.
  • the combined signal SS3 is generated by combining with the signal IS4.
  • the synthesis unit S2 synthesizes the input signal IS3 and the input signal IS4 with the phase of at least one of the input signal IS3 and the input signal IS4 delayed, and is a signal different from the composite signal SS3. Generates the combined signal SS4.
  • the estimation unit 3 performs the first estimation process based on the composite signals SS1 and SS2 and the second estimation process based on the composite signals SS3 and SS4 to estimate the arrival direction of the radio signal. Since the first virtual straight line L1 and the second virtual straight line L2 intersect at an angle ⁇ 0 (the angles are different), the angle that is the reference for the first estimation process and the angle that is the reference for the second estimation process are different.
  • the estimation unit 3 selects (identifies) the arrival direction of the radio signal from a plurality of candidates for the arrival direction of the radio signal estimated by a plurality of estimation processes having different reference angles. Therefore, the estimation accuracy of the arrival direction of the radio signal is improved as compared with the device that estimates the arrival direction of the radio signal received only by the array antenna in which a plurality of antennas are located on one straight line.
  • the estimation system 1 of the present embodiment performs a majority decision process using a plurality of candidates in the arrival direction of the radio signal in the first estimation process and a plurality of candidates in the arrival direction of the radio signal in the second estimation process. Then, the arrival direction of the radio signal is estimated.
  • the estimation unit 3 can select (specify) the arrival direction of the radio signal from the plurality of candidates by performing the majority voting process using the plurality of candidates in the plurality of estimation processes. Therefore, the estimation accuracy of the arrival direction of the radio signal by the estimation unit 3 is improved.
  • the estimation system 1 may further include a synthesis unit S3 (third synthesis unit) and a synthesis unit S4 (fourth synthesis unit).
  • a synthesis unit S3 third synthesis unit
  • a synthesis unit S4 fourth synthesis unit
  • a case where the synthesis unit S1 and the synthesis unit S2 are composed of a 90-degree hybrid unit, and the synthesis unit S3 and the synthesis unit S4 are composed of a 180-degree hybrid unit is illustrated.
  • the synthesis unit S1 generates the synthesis signal SS1 by adding the signal whose phase of the input signal IS1 is delayed by 90 degrees and the input signal IS2 and multiplying the power value by 1/2. Further, the synthesis unit S1 generates the synthesis signal SS2 by adding the input signal IS1 and the signal whose phase of the input signal IS2 is delayed by 90 degrees and multiplying the power value by 1/2.
  • the synthesis unit S2 generates the composite signal SS3 by adding the signal whose phase of the input signal IS3 is delayed by 90 degrees and the input signal IS4 and multiplying the power value by 1/2. Further, the synthesis unit S2 generates the synthesis signal SS4 by adding the input signal IS3 and the signal whose phase of the input signal IS4 is delayed by 90 degrees and multiplying the power value by 1/2.
  • the compositing unit S3 adds a signal in which the phase of the input signal IS1 (fifth input signal) is delayed by 90 degrees and a signal in which the phase of the input signal IS2 (sixth input signal) is delayed by 90 degrees, and sets the power value by 1. By multiplying by / 2, the composite signal SS5 (fifth composite signal) is generated. Further, the synthesis unit S3 generates the composite signal SS6 (sixth composite signal) by adding the input signal IS1 and the signal whose phase of the input signal IS2 is delayed by 180 degrees and multiplying the power value by 1/2. ..
  • the synthesis unit S4 adds the signal whose phase of the input signal IS3 (7th input signal) is delayed by 90 degrees and the signal whose phase of the input signal IS4 (8th input signal) is delayed by 90 degrees to reduce the power value by 1 /. By doubling, the composite signal SS7 (7th composite signal) is generated. Further, the synthesis unit S4 generates a composite signal SS8 (eighth composite signal) by adding the input signal IS3 and the signal whose phase of the input signal IS4 is delayed by 180 degrees and multiplying the power value by 1/2. ..
  • the estimation unit 3 of this modification performs the first estimation process, the second estimation process, the third estimation process, and the fourth estimation process.
  • the estimation unit 3 selects (identifies) the arrival direction of the radio signal from a plurality of candidates for the arrival direction of the radio signal in each of the estimation processes of the first estimation process to the fourth estimation process.
  • the first estimation process is a process in which the estimation unit 3 estimates a plurality of candidates in the arrival direction of the radio signal based on the composite signals SS1 and SS2 output from the synthesis unit S1.
  • the second estimation process is a process in which the estimation unit 3 estimates a plurality of candidates in the arrival direction of the radio signal based on the composite signals SS3 and SS4 output from the synthesis unit S2.
  • the third estimation process is a process in which the estimation unit 3 estimates a plurality of candidates in the arrival direction of the radio signal based on the composite signals SS5 and SS6 output from the synthesis unit S3.
  • the fourth estimation process is a process in which the estimation unit 3 estimates a plurality of candidates in the arrival direction of the radio signal based on the composite signals SS7 and SS8 output from the synthesis unit S4.
  • the estimation unit 3 performs a third estimation process and a fourth estimation process in addition to the first estimation process and the second estimation process, and estimates a plurality of candidates in the arrival direction of the radio signal.
  • a plurality of candidates for the arrival direction of the radio signal are increased. Therefore, as compared with the case where the estimation unit 3 performs only the first estimation process and the second estimation process, it becomes easier to select (specify) the arrival direction of the radio signal from the plurality of candidates for the arrival direction of the radio signal. Therefore, the estimation accuracy of the arrival direction of the radio signal by the estimation unit 3 is improved.
  • the estimation unit 3 performs the third estimation process, so that a plurality of candidates for the arrival direction of the radio signal increase. Therefore, as compared with the case where the estimation unit 3 performs only the first estimation process and the second estimation process, it becomes easier to select (specify) the arrival direction of the radio signal from the plurality of candidates for the arrival direction of the radio signal.
  • the estimation system 1 may be a system that does not include the antenna A3, the antenna A4, and the synthesis unit S2.
  • the estimation system 1 of this modification can change the angles of the antenna A1, the antenna A2, the synthesis unit S1 composed of a 90-degree hybrid unit, and the first virtual straight line L1 on the xy plane. Equipped with a mechanism.
  • the antenna A1 and the antenna A2 receive the radio signal with the first virtual straight line L1 at the first angle.
  • the estimation system 1 estimates a plurality of candidates in the arrival direction of the radio signal based on the radio signal received by the first virtual straight line L1 at the first angle (first estimation process).
  • the antenna A1 and the antenna A2 receive the radio signal in a state where the first virtual straight line L1 has a second angle different from the first angle. Then, the estimation system 1 estimates a plurality of candidates in the arrival direction of the radio signal based on the radio signal received by the first virtual straight line L1 at the second angle (second estimation process). Then, the estimation system 1 selects (identifies) the arrival direction of the radio signal from the plurality of candidates in the first estimation process and the plurality of candidates in the second estimation process.
  • the estimation system 1 of this modified example has a plurality of candidates for the arrival direction of the radio signal in a plurality of estimation processes having different reference angles. Can be estimated. Then, the estimation system 1 selects (identifies) the arrival direction of the radio signal. Therefore, the estimation accuracy of the arrival direction of the radio signal is improved as compared with the device that estimates the arrival direction of the radio signal received only by the array antenna in which a plurality of antennas are located on one straight line. Further, since the number of antennas and compositing units included in the estimation system 1 (reception system 2) can be reduced, the system can be made compact.
  • the antenna A1 and the antenna A1 and the first virtual straight line L1 are in a state of a first angle and a third angle different from the second angle.
  • the antenna A2 may be used to receive the radio signal.
  • the estimation system 1 estimates a plurality of candidates in the arrival direction of the radio signal based on the radio signal received by the first virtual straight line L1 at the third angle (third estimation process). Then, the estimation system 1 selects (identifies) the arrival direction of the radio signal from a plurality of candidates in each of the estimation processes of the first estimation process to the third estimation process.
  • the estimation unit 3 performs the third estimation process, a plurality of candidates for the arrival direction of the radio signal are increased. Therefore, as compared with the case where the estimation unit 3 performs only the first estimation process and the second estimation process, it becomes easier to select (specify) the arrival direction of the radio signal from the plurality of candidates for the arrival direction of the radio signal.
  • the second virtual straight line L2 (antenna A3 and) shown in FIGS. 2 and 3 is provided with an antenna A3, an antenna A4, a synthesis unit S2, and the like.
  • the angle of the antenna A4) may be changed.
  • the estimation system 1 of the present embodiment includes a receiving system 2, but the receiving system 2 is not essential.
  • the estimation system 1 may include at least an estimation unit 3.
  • the estimation system 1 is realized by one system including the receiving system 2 and the estimation unit 3, but may be realized by two or more systems.
  • the functions of the receiving system 2 and the estimation unit 3 may be distributed and provided in two or more systems.
  • at least one function of the receiving system 2 and the estimation unit 3 may be distributed and provided in two or more systems.
  • the functions of the receiving system 2 and the estimation unit 3 may be distributed and provided in a plurality of devices.
  • the functions of the receiving system 2 may be distributed and provided in two or more devices.
  • at least a part of the functions of the estimation system 1 may be realized by, for example, cloud computing.
  • the estimation system 1 of the present embodiment includes a reception system 2 and an estimation unit 3.
  • the receiving system 2 of the present embodiment includes an antenna A1 (first antenna), an antenna A2 (second antenna, third antenna), and an antenna A3 (fourth antenna).
  • the antenna A1 and the antenna A2 are located on the first virtual straight line L1. Further, the antenna A2 (third antenna) and the antenna A3 are located on the second virtual straight line L2.
  • the first virtual straight line L1 and the second virtual straight line L2 intersect at an angle ⁇ 0. In this embodiment, the case where the angle ⁇ 0 is 90 degrees is illustrated. Further, the case where the distance d1 (first distance) between the antenna A1 and the antenna A2 and the distance d2 (second distance) between the antenna A2 and the antenna A3 are equal to 1/2 times the wavelength of the radio signal will be illustrated.
  • the receiving system 2 includes a synthesis unit S1 (first synthesis unit) and a synthesis unit S2 (second synthesis unit).
  • the synthesis unit S1 uses the input signal IS1 (first input signal) and the input signal IS2 (second input signal) to combine the composite signal SS1 (first composite signal) and the composite signal SS2 (second composite signal). Generate.
  • the synthesis unit S1 synthesizes the signal whose phase of the input signal IS1 is delayed by ⁇ 1 and the input signal IS2 to generate the composite signal SS1. Further, the synthesis unit S1 synthesizes the input signal IS1 and the signal whose phase of the input signal IS2 is delayed by ⁇ 1 to generate the composite signal SS2. Then, the synthesis unit S1 outputs the generated composite signal SS1 and the composite signal SS2 to the estimation unit 3.
  • the synthesis unit S1 of the present embodiment is composed of, for example, a 90-degree hybrid unit.
  • the synthesis unit S2 uses the input signal IS2 (third input signal) and the input signal IS3 (fourth input signal) to combine the composite signal SS3 (third composite signal) and the composite signal SS4 (fourth composite signal). Generate.
  • the synthesis unit S2 synthesizes the input signal IS2 and the input signal IS3 to generate the composite signal SS3 in a state where the phase of at least one of the input signal IS2 and the input signal IS3 is delayed. Further, the synthesis unit S2 synthesizes the input signal IS2 and the input signal IS3 to generate the composite signal SS4 in a state where the phase of at least one of the input signal IS2 and the input signal IS3 is delayed.
  • the combined signal SS3 and the combined signal SS4 are different signals. Then, the synthesis unit S2 outputs the generated composite signal SS3 and the composite signal SS4 to the estimation unit 3.
  • the synthesis unit S2 is composed of, for example, a 90-degree hybrid unit or a 180-degree hybrid unit.
  • the estimation unit 3 of the present embodiment performs the first estimation process and the second estimation process, and a plurality of candidates for the arrival direction of the radio signal in the first estimation process and the radio signal in the second estimation process.
  • the arrival direction of the radio signal is selected (specified) from a plurality of candidates for the arrival direction of. Since the details have been described in "(2) Arrival direction estimation in (second embodiment)", the description thereof will be omitted.
  • the estimation unit 3 selects (identifies) the arrival direction of the radio signal from a plurality of candidates for the arrival direction of the radio signal to be estimated by a plurality of estimation processes having different reference angles. ). Therefore, the estimation accuracy of the arrival direction of the radio signal is improved as compared with the device that estimates the arrival direction of the radio signal received only by the array antenna in which a plurality of antennas are arranged on one straight line.
  • the case where the second antenna and the third antenna are the same antenna A2 is illustrated.
  • the number of a plurality of antennas included in the estimation system 1 (reception system 2) can be reduced.
  • the receiving system 2 includes at least three antennas, as in the present embodiment, a device that estimates the arrival direction of a radio signal received only by an array antenna in which a plurality of antennas are located on one straight line. The estimation accuracy can be further improved.
  • the estimation system 1 of the present embodiment includes a reception system 2 and an estimation unit 3.
  • the receiving system 2 of the present embodiment includes antenna A1 (first antenna, sixth antenna), antenna A2 (second antenna, third antenna), and antenna A3 (fourth antenna, third antenna). 5 antennas).
  • the antenna A1 (first antenna) and the antenna A2 (second antenna) are located on the first virtual straight line L1. Further, the antenna A2 (third antenna) and the antenna A3 (fourth antenna) are located on the second virtual straight line L2. Further, the antenna A3 (fifth antenna) and the antenna A1 (sixth antenna) are located on the third virtual straight line L3.
  • the first virtual straight line L1 and the second virtual straight line L2 intersect at an angle ⁇ 0. In the present embodiment, the case where the angle ⁇ 0 is 60 degrees and the first virtual straight line L1, the second virtual straight line L2, and the third virtual straight line L3 intersect at 60 degrees is illustrated.
  • the antenna A1, the antenna A2, and the antenna A3 of the present embodiment are located at the vertices of an equilateral triangle (on the same circumference). Further, the distance d1 between the antenna A1 and the antenna A2 (first distance), the distance d2 between the antenna A2 and the antenna A3 (second distance), and the distance d3 between the antenna A3 and the antenna A1 are 1/2 of the wavelength of the radio signal. The case where it is doubled is illustrated.
  • the receiving system 2 includes a synthesis unit S1 (first synthesis unit), a synthesis unit S2 (second synthesis unit), and a synthesis unit S3 (third synthesis unit).
  • the synthesis unit S3 uses the input signal IS3 (fifth input signal) and the input signal IS1 (sixth input signal) to form a composite signal SS5 (fifth composite signal) and a composite signal SS6 (sixth composite signal). And generate.
  • the synthesis unit S3 synthesizes the input signal IS3 and the input signal IS1 to generate the composite signal SS5 in a state where the phase of at least one of the input signal IS3 and the input signal IS1 is delayed. Further, the synthesis unit S3 synthesizes the input signal IS3 and the input signal IS1 to generate the composite signal SS6 in a state where the phase of at least one of the input signal IS3 and the input signal IS1 is delayed.
  • the combined signal SS5 and the combined signal SS6 are different signals. Then, the synthesis unit S3 outputs the generated composite signal SS5 and the composite signal SS6 to the estimation unit 3.
  • the synthesis unit S3 synthesizes the signal whose phase of the input signal IS3 is delayed by ⁇ 1 and the input signal IS1 to generate the composite signal SS5. Further, the synthesis unit S3 synthesizes the input signal IS3 and the signal whose phase of the input signal IS1 is delayed by ⁇ 1 to generate the composite signal SS6.
  • the synthesis unit S3 generates a composite signal SS5 by synthesizing a signal in which the phase of the input signal IS3 is delayed by ⁇ 1 and a signal in which the phase of the input signal IS1 is delayed by ⁇ 1. Further, the synthesis unit S3 synthesizes the input signal IS3 and the signal whose phase of the input signal IS1 is delayed by ⁇ 2 to generate the composite signal SS6.
  • the synthesis unit S3 of this embodiment is composed of, for example, a 90-degree hybrid unit.
  • the synthesis unit S3 adds the signal in which the phase of the input signal IS3 is delayed by 90 degrees and the input signal IS1 to generate the composite signal SS5 in which the power value is multiplied by 1/2. Further, the synthesis unit S3 adds the input signal IS3 and the signal whose phase of the input signal IS1 is delayed by 90 degrees to generate a composite signal SS6 in which the power value is multiplied by 1/2.
  • the synthesis unit S3 may be composed of, for example, a 180-degree hybrid unit. In this case, the synthesis unit S3 adds the signal whose phase of the input signal IS3 is delayed by 90 degrees and the signal whose phase of the input signal IS1 is delayed by 90 degrees to generate a composite signal SS5 whose power value is multiplied by 1/2. To do. Further, the synthesis unit S3 adds the input signal IS3 and the signal whose phase of the input signal IS1 is delayed by 180 degrees to generate a composite signal SS6 in which the power value is multiplied by 1/2.
  • the estimation unit 3 of the present embodiment performs a third estimation process in addition to the first estimation process and the second estimation process.
  • the third estimation process is a process in which the estimation unit 3 estimates a plurality of candidates in the arrival direction of the radio signal based on the composite signals SS5 and SS6 output from the synthesis unit S3.
  • the estimation unit 3 of the present embodiment performs the first to third estimation processes, and selects (identifies) the arrival direction of the radio signal from a plurality of candidates for the arrival direction of the radio signal in the first to third estimation processes. ..
  • the estimation unit 3 of the present embodiment estimates the arrival direction of the radio signal by performing a majority voting process using a plurality of candidates in the first to third estimation processes.
  • the estimation unit 3 selects (identifies) the arrival direction of the radio signal from a plurality of candidates for the arrival direction of the radio signal estimated by a plurality of estimation processes having different reference angles. To do. Therefore, the estimation accuracy can be improved as compared with the device that estimates the arrival direction of the radio signal received only by the array antenna in which a plurality of antennas are located on one straight line. Further, the estimation unit 3 performs a third estimation process in addition to the first estimation process and the second estimation process, and estimates a plurality of candidates in the arrival direction of the radio signal.
  • the estimation unit 3 When the estimation unit 3 performs the third estimation process, a plurality of candidates for the arrival direction of the radio signal are increased. Therefore, as compared with the case where the estimation unit 3 performs only the first estimation process and the second estimation process, it becomes easier to select (specify) the arrival direction of the radio signal from the plurality of candidates for the arrival direction of the radio signal.
  • the outline of the control system 5 and the estimation system 7 of the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • the x-direction, the y-direction, and the z-direction in FIG. 8 are directions orthogonal to each other.
  • the z direction is the height direction of the plurality of antennas A5 to A8.
  • the arrows AR1 to AR4 in FIG. 8 represent the first radio signal to the fourth radio signal transmitted by the control system 5, respectively.
  • the arrow AR5 in FIG. 8 represents the positional direction of the estimation system 7 as seen from the control system 5 (intersection 8 of the first virtual straight line L1 and the second virtual straight line L2).
  • the control system 5 of the present embodiment transmits a radio signal such as a beacon signal according to a standard such as BLE or WiFi (registered trademark).
  • the control system 5 includes four antennas A5 to A8 and two compositing units S5 and S6.
  • the antenna A5 (first antenna) for transmitting the first radio signal and the antenna A6 (second antenna) for transmitting the second radio signal are located on the first virtual straight line L1 along the y direction in FIG. Further, the antenna A7 (third antenna) for transmitting the third radio signal and the antenna A8 (fourth antenna) for transmitting the fourth radio signal are located on the second virtual straight line L2 along the x direction in FIG.
  • the first virtual straight line L1 and the second virtual straight line L2 intersect at an angle ⁇ 0. In this embodiment, the case where the angle ⁇ 0 is 90 degrees is illustrated.
  • the distance d1 (first distance) between the antenna A5 and the antenna A6 is preferably X / 2 times the wavelength of the first radio signal and the second radio signal (X is a natural number). In this embodiment, the case where the interval d1 is 1/2 times the wavelength of the first radio signal and the second radio signal is illustrated. Further, the distance d2 (second distance) between the antenna A7 and the antenna A8 is preferably X / 2 times the wavelength of the third radio signal and the fourth radio signal (X is a natural number). In this embodiment, the case where the interval d2 is 1/2 times the wavelength of the third radio signal and the fourth radio signal is illustrated.
  • a case where the distance d1 between the antennas A5 and A6 and the distance d2 between the antennas A7 and the antenna A8 are equal is illustrated. Further, in the present embodiment, a case where the antennas A5 to A8 are located at each apex of the square is illustrated.
  • the estimation system 7 of the present embodiment includes a receiving antenna that receives the first radio signal, the second radio signal, the third radio signal, and the fourth radio signal transmitted by the control system 5.
  • the estimation system 7 is a system that estimates the position and direction of the control system 5 based on the received signal strengths of the received radio signals RS1 to RS4.
  • the estimation system 7 is composed of, for example, a smartphone.
  • the control system 5 includes four antennas A5 to A8, two synthesis units S5 and S6, a control unit 6, and a plurality of original signal generation units 11 to 14.
  • the plurality of original signal generation units 11 to 14 generate original signals IS5 to IS8 that are sources of the first radio signal to the fourth radio signal and include predetermined information such as identification information.
  • the original signal generation unit 11 generates the original signal IS5 and outputs it to the synthesis unit S5.
  • the original signal generation unit 12 generates the original signal IS6 and outputs it to the synthesis unit S5.
  • the original signal generation unit 13 generates the original signal IS7 and outputs it to the synthesis unit S6.
  • the original signal generation unit 14 generates the original signal IS8 and outputs it to the synthesis unit S6.
  • the synthesis unit S5 generates a first radio signal and a second radio signal based on the two original signals IS5 and IS6.
  • the synthesis unit S5 synthesizes the signal whose phase of the original signal IS5 is delayed by ⁇ 1 and the original signal IS6 to generate a first radio signal. Further, the synthesis unit S5 synthesizes the original signal IS5 and the signal whose phase of the original signal IS6 is delayed by ⁇ 1 to generate a second radio signal.
  • the synthesis unit S5 outputs the generated first radio signal to the antenna A5. Further, the synthesis unit S5 outputs the generated second radio signal to the antenna A6.
  • the synthesis unit S5 of this embodiment is composed of, for example, a 90-degree hybrid unit.
  • the synthesis unit S5 generates the first radio signal by adding the signal whose phase of the original signal IS5 is delayed by 90 degrees and the original signal IS6 and multiplying the power value by 1/2. Further, the synthesis unit S5 generates a second radio signal by adding the original signal IS5 and the signal whose phase of the original signal IS6 is delayed by 90 degrees and multiplying the power value by 1/2.
  • the synthesis unit S6 generates a third radio signal and a fourth radio signal based on the two original signals IS7 and IS8.
  • the synthesis unit S6 synthesizes the original signal IS7 and the original signal IS8 to generate a third radio signal in a state where at least one of the original signal IS7 and the original signal IS8 is delayed in phase. Further, the synthesis unit S6 synthesizes the original signal IS7 and the original signal IS8 in a state where at least one of the original signal IS7 and the original signal IS8 is delayed in phase, and the fourth radio different from the third radio signal. Generate a signal.
  • the synthesis unit S6 outputs the generated third radio signal to the antenna A7. Further, the synthesis unit S6 outputs the generated fourth radio signal to the antenna A8.
  • the synthesis unit S6 of the present embodiment is composed of, for example, a 180-degree hybrid unit.
  • the synthesis unit S6 generates a third radio signal by adding the signal whose phase of the original signal IS7 is delayed by 90 degrees and the signal whose phase of the original signal IS8 is delayed by 90 degrees and multiplying the power value by 1/2. .. Further, the synthesis unit S6 generates a fourth radio signal by adding the original signal IS7 and the signal whose phase of the original signal IS8 is delayed by 180 degrees and multiplying the power value by 1/2.
  • the synthesis unit S6 may be composed of a 90-degree hybrid unit or the like.
  • the control unit 6 is a processing unit that causes the four antennas A5 to A8 to transmit the first radio signal to the fourth radio signal.
  • the control unit 6 causes the antenna A5 to transmit the first radio signal, and causes the antenna A6 to transmit the second radio signal. Further, the control unit 6 causes the antenna A7 to transmit the third radio signal and the antenna A8 to transmit the fourth radio signal.
  • Antenna A5 transmits the first radio signal generated by the synthesis unit S5. Further, the antenna A6 transmits a second radio signal generated by the synthesis unit S5. Further, the antenna A7 transmits a third radio signal generated by the synthesis unit S6. Further, the antenna A8 transmits a fourth radio signal generated by the synthesis unit S6.
  • h5 be the propagation channel between the receiving antenna and the antenna A5
  • h6 be the propagation channel between the receiving antenna and the antenna A6.
  • the propagation channel between the receiving antenna and the antenna A7 is h7
  • the propagation channel between the receiving antenna and the antenna A8 is h8.
  • the position direction (angle) of the estimation system 7 with respect to the first virtual straight line L1 is defined as an angle ⁇ 1.
  • the position direction (angle) of the estimation system 7 with respect to the second virtual straight line L2 is defined as an angle ⁇ 2.
  • the propagation channels h5 to h8 can be collectively expressed as the equation (60).
  • equation (61) the correlation matrix R56 defined by the channel information observed by the estimation system 7 can be expressed as equation (61).
  • correlation matrix R78 defined by the channel information observed by the estimation system 7 can be expressed by the equation (62).
  • the diagonal terms of the correlation matrices R56 and R78 are real numbers, and the off-diagonal terms are complex numbers.
  • the estimation unit 3 can estimate the arrival direction of the radio signal, that is, the angle ⁇ 1 by obtaining the correlation matrix R56. Further, the estimation unit 3 can estimate the arrival direction of the radio signal, that is, the angle ⁇ 2 by obtaining the correlation matrix R78.
  • the estimation unit 3 obtains the correlation matrices R56 and R78 based on the information regarding the received signal strength (hereinafter, referred to as "signal strength information").
  • the propagation channels observed by the estimation system 7 are hss1, hss2, hss3, and hss4, respectively. Each of the four propagation channels can be represented by equations (63) to (66).
  • the correlation matrix R56 is approximately obtained based on the equations (63) and (64).
  • the estimation system 7 estimates a plurality of candidates in the arrival direction of the radio signal by approximately obtaining the correlation matrix R56 (first estimation process).
  • the plurality of candidates include an angle ⁇ 1 which is a positional direction of the estimation system 7 with respect to the first virtual straight line L1.
  • the correlation matrix R78 can also be approximately obtained based on the equations (65) and (66).
  • the estimation system 7 estimates a plurality of candidates in the arrival direction of the radio signal by approximately obtaining the correlation matrix R78 (second estimation process).
  • the plurality of candidates include an angle ⁇ 2 which is a positional direction of the estimation system 7 with respect to the second virtual straight line L2.
  • the estimation system 7 selects (identifies) the arrival direction of the radio signal from a plurality of candidates for the arrival direction of the radio signal. Can be done. Therefore, the estimation accuracy when estimating the position of the transmitting device on the receiving side can be improved as compared with the case where the radio signal is transmitted using only the array antenna in which a plurality of antennas are located on one straight line.
  • control system 5 In the present embodiment, the case where the configuration of the control system 5 is as shown in FIG. 8 is illustrated. However, the configuration of the control system 5 may be the same as that of the receiving system 2 shown in the first to fourth embodiments.
  • the control system 5 may further include a third synthesis unit and a fourth synthesis unit in addition to the synthesis unit S5 and the synthesis unit S6.
  • the third synthesis unit generates a fifth radio signal and a sixth radio signal based on the two original signals IS5 and IS6.
  • the third synthesis unit is composed of, for example, a 180-degree hybrid unit (a hybrid unit different from the synthesis unit S5).
  • the third compositing unit generates the fifth radio signal by adding the signal whose phase of the original signal IS5 is delayed by 90 degrees and the signal whose phase of the original signal IS6 is delayed by 90 degrees and multiplying the power value by 1/2.
  • the third compositing unit generates the sixth radio signal by adding the original signal IS5 and the signal whose phase of the original signal IS6 is delayed by 180 degrees and multiplying the power value by 1/2.
  • the third synthesis unit outputs the generated fifth radio signal to the antenna A5. Further, the third synthesis unit outputs the generated sixth radio signal to the antenna A6.
  • the fourth synthesis unit generates a seventh radio signal and an eighth radio signal based on the two original signals IS7 and IS8.
  • the fourth synthesis unit is composed of, for example, a 90-degree hybrid unit (a hybrid unit different from the synthesis unit S6).
  • the fourth synthesis unit generates the seventh radio signal by adding the signal whose phase of the original signal IS7 is delayed by 90 degrees and the original signal IS8 and multiplying the power value by 1/2.
  • the fourth compositing unit generates the eighth radio signal by adding the original signal IS7 and the signal whose phase of the original signal IS8 is delayed by 90 degrees and multiplying the power value by 1/2.
  • the fourth synthesis unit outputs the generated seventh radio signal to the antenna A7. Further, the fourth synthesis unit outputs the generated eighth radio signal to the antenna A8.
  • the control unit 6 causes the four antennas A5 to A8 to transmit the first radio signal to the eighth radio signal.
  • the control unit 6 causes the antenna A5 to transmit the first radio signal and the fifth radio signal, and causes the antenna A6 to transmit the second radio signal and the sixth radio signal. Further, the control unit 6 causes the antenna A7 to transmit the third radio signal and the seventh radio signal, and causes the antenna A8 to transmit the fourth radio signal and the eighth radio signal.
  • control unit 6 controls the antenna A5 to switch between the timing of transmitting the first radio signal and the timing of transmitting the fifth radio signal. Similarly, the control unit 6 controls the other antennas so as to switch the timing of transmitting different radio signals.
  • the position direction of the estimation system 7 is estimated based on the fifth radio signal and the sixth radio signal (third estimation process), and the estimation system 7 is estimated based on the seventh radio signal and the eighth radio signal.
  • the position direction is estimated (fourth estimation process).
  • the above-described embodiment (including each modification) is only one of various embodiments.
  • the above-described embodiment can be variously modified depending on the design and the like as long as the object of the present disclosure can be achieved.
  • the same function as that of the estimation system 1 may be realized by a receiving method, a program, a recording medium on which the program is recorded, or the like.
  • the estimation method includes a first estimation step, a second estimation step, and a selection step.
  • the first estimation step a plurality of candidates in the arrival direction of the radio signal are estimated based on the synthetic signal SS1 and the synthetic signal SS2.
  • the combined signal SS1 is a signal whose phase of the input signal IS1 based on the radio signal received by the antenna A1 located on the first virtual straight line L1 is delayed by ⁇ 1 and the radio received by the antenna A2 located on the first virtual straight line L1. It is a signal synthesized with the input signal IS2 based on the signal.
  • the combined signal SS2 is a signal obtained by combining the input signal IS1 and the signal whose phase of the input signal IS2 is delayed by ⁇ 1.
  • the combined signal SS3 is a signal obtained by combining the input signal IS3 and the input signal IS4 with the phase of at least one of the input signal IS3 and the input signal IS4 delayed.
  • the input signal IS3 is a signal based on a radio signal received by the antenna A3 located on the second virtual straight line L2 intersecting the first virtual straight line L1.
  • the input signal IS4 is a signal based on a radio signal received by the antenna A4 located on the second virtual straight line L2.
  • the composite signal SS4 is a signal different from the composite signal SS3, and is a signal obtained by synthesizing the input signal IS3 and the input signal IS4 with at least one phase of the input signal IS3 and the input signal IS4 delayed. is there.
  • the arrival direction of the radio signal is selected from the plurality of candidates in the first estimation step and the plurality of candidates in the second estimation step.
  • the (computer) program according to the present embodiment is a program for causing one or more processors to execute the above-mentioned first estimation step, second estimation step, and selection step.
  • the estimation system 1, the reception system 2, the control system 5, and the execution subject of the estimation method include a computer system.
  • a computer system mainly consists of a processor and a memory as hardware.
  • the processor executes the program recorded in the memory of the computer system, the function as the execution body of the estimation system 1, the reception system 2, the control system 5, and the estimation method is realized.
  • the program may be pre-recorded in the memory of the computer system. Further, the program may be provided through a telecommunication line, or may be recorded and provided on a recording medium such as a memory card, an optical disk, or a hard disk drive that can be read by a computer system.
  • a processor in a computer system is composed of one or more electronic circuits including a semiconductor integrated circuit (IC) or a large scale integrated circuit (LSI).
  • IC semiconductor integrated circuit
  • LSI large scale integrated circuit
  • a plurality of electronic circuits may be integrated on one chip, or may be distributed on a plurality of chips.
  • the plurality of chips may be integrated into one device, or may be distributed and provided in a plurality of devices.
  • the estimation system (1) includes an estimation unit (3) that estimates the arrival direction of the radio signal by performing the first estimation process and the second estimation process.
  • the first estimation process is a process of estimating a plurality of candidates in the arrival direction of the radio signal based on the first composite signal and the second composite signal.
  • the first composite signal is a signal obtained by synthesizing a signal whose phase of the first input signal based on the radio signal received by the first antenna is delayed by ⁇ 1 and a second input signal based on the radio signal received by the second antenna.
  • the second combined signal is a signal obtained by combining the first input signal and the signal whose phase of the second input signal is delayed by ⁇ 1.
  • the second estimation process is a process of estimating a plurality of candidates in the arrival direction of the radio signal based on the third composite signal and the fourth composite signal.
  • the third composite signal is in a state in which at least one of the third input signal based on the radio signal received by the third antenna and the fourth input signal based on the radio signal received by the fourth antenna is delayed in phase. It is a signal obtained by synthesizing the third input signal and the fourth input signal.
  • the fourth composite signal is a signal different from the third composite signal, and the third input signal and the fourth input signal are in a state where at least one of the third input signal and the fourth input signal is delayed in phase. Is the synthesized signal.
  • the first antenna and the second antenna are located on the first virtual straight line (L1), and the third antenna and the fourth antenna are located on the second virtual straight line (L2) intersecting the first virtual straight line (L1).
  • the estimation unit (3) performs the first estimation process and the second estimation process, and selects the arrival direction of the radio signal from the plurality of candidates in the first estimation process and the plurality of candidates in the second estimation process. To do.
  • the estimation unit (3) performs the first estimation process based on the first and second composite signals, and performs the second estimation process based on the third and fourth composite signals. Since the first virtual straight line (L1) and the second virtual straight line (L2) intersect (angle ⁇ ), the angle that is the reference for the first estimation process and the angle that is the reference for the second estimation process are different.
  • the estimation unit (3) selects the arrival direction of the radio signal from a plurality of candidates for the arrival direction of the radio signal estimated by a plurality of estimation processes having different reference angles. Therefore, the estimation accuracy of the arrival direction of the radio signal is improved as compared with the device that estimates the arrival direction of the radio signal received only by the array antenna in which a plurality of antennas are located on one straight line.
  • the third combined signal is a signal obtained by combining a signal whose phase of the third input signal is delayed by ⁇ 1 and a fourth input signal.
  • the fourth composite signal is a signal obtained by synthesizing the third input signal and the signal whose phase of the fourth input signal is delayed by ⁇ 1.
  • the estimation unit (3) includes a third composite signal in which a signal whose phase of the third input signal is delayed by ⁇ 1 and a fourth input signal are combined, and a third input signal and a fourth input signal.
  • the second estimation process can be performed based on the combined fourth composite signal with the signal whose phase is delayed by ⁇ 1. Therefore, the estimation accuracy of the second estimation process by the estimation unit (3) is improved.
  • the third composite signal is composed of a signal in which the phase of the third input signal is delayed by ⁇ 1 and a signal in which the phase of the fourth input signal is delayed by ⁇ 1. It is a signal.
  • the fourth composite signal is a signal obtained by synthesizing the third input signal and the signal whose phase of the fourth input signal is delayed by ⁇ 2.
  • the estimation accuracy of the second estimation process by the estimation unit (3) is improved.
  • the estimation unit (3) is based on the fifth composite signal and the sixth composite signal in the direction of arrival of the radio signal.
  • a third estimation process for estimating a plurality of candidates is further performed.
  • the estimation unit (3) selects the arrival direction of the radio signal from the plurality of candidates in the first estimation process, the plurality of candidates in the second estimation process, and the plurality of candidates in the third estimation process.
  • the fifth composite signal is in a state in which at least one of the fifth input signal based on the radio signal received by the fifth antenna and the sixth input signal based on the radio signal received by the sixth antenna is delayed in phase. This is a combined signal of the fifth input signal and the sixth input signal.
  • the sixth composite signal is a signal different from the fifth composite signal, and the fifth input signal and the sixth input are in a state where at least one of the fifth input signal and the sixth input signal is delayed in phase.
  • the signal is a combined signal.
  • the estimation unit (3) can perform the third estimation process based on the fifth composite signal and the sixth composite signal in addition to the first estimation process and the second estimation process. Therefore, the estimation accuracy of the arrival direction of the radio signal is improved as compared with the case where the estimation unit (3) performs only the first estimation process and the second estimation process.
  • the fifth combined signal is a signal obtained by combining a signal whose phase of the fifth input signal is delayed by ⁇ 1 and a sixth input signal.
  • the sixth combined signal is a signal obtained by combining the fifth input signal and the signal whose phase of the sixth input signal is delayed by ⁇ 1.
  • the estimation unit (3) includes a fifth composite signal obtained by combining a signal whose phase of the fifth input signal is delayed by ⁇ 1 and a sixth input signal, and a fifth input signal and a sixth input signal.
  • the third estimation process is performed based on the sixth composite signal obtained by combining the signal whose phase is delayed by ⁇ 1. Therefore, the estimation accuracy of the third estimation process by the estimation unit (3) is improved.
  • the fifth composite signal is composed of a signal whose phase of the fifth input signal is delayed by ⁇ 1 and a signal whose phase of the sixth input signal is delayed by ⁇ 1. It is a signal.
  • the sixth combined signal is a signal obtained by combining the fifth input signal and the signal whose phase of the sixth input signal is delayed by ⁇ 2.
  • the fifth composite signal is a signal obtained by synthesizing a signal whose phase of the fifth input signal is delayed by ⁇ 1 and a signal whose phase of the sixth input signal is delayed by ⁇ 1.
  • the sixth combined signal is a signal obtained by combining the fifth input signal and the signal whose phase of the sixth input signal is delayed by ⁇ 2.
  • the estimation unit (3) can perform the third estimation process based on the fifth composite signal and the sixth composite signal. Therefore, the estimation accuracy of the third estimation process by the estimation unit (3) is improved.
  • the estimation unit (3) includes a plurality of candidates in the first estimation process and a plurality of candidates in the second estimation process.
  • the direction of arrival of the radio signal is estimated by performing the majority voting process using.
  • the estimation unit (3) performs a majority voting process using a plurality of estimation results having different reference angles. Therefore, the estimation unit (3) can select (specify) the arrival direction of the radio signal from the plurality of candidates.
  • ⁇ 1 is 90 degrees and ⁇ 2 is 180 degrees.
  • the estimation accuracy of the first estimation process and the second estimation process by the estimation unit (3) is improved.
  • the estimation system (1) according to the ninth aspect further includes a first antenna, a second antenna, a third antenna, and a fourth antenna in any of the first to eighth aspects.
  • the estimation system (1) intersects the first virtual straight line (L1) with the first and second antennas located on the first virtual straight line (L1). Radio signals can be received by the third and fourth antennas located on the virtual straight line (L2).
  • the second antenna and the third antenna are the same antennas in the ninth aspect.
  • the size of the receiving system (2) can be reduced.
  • the estimation system (1) generates the first composite signal and the second composite signal, and the third composite signal and the fourth composite signal in the ninth or tenth aspect.
  • a second synthesis unit is further provided.
  • the estimation system (1) can generate four composite signals (SS1, SS2, SS3, SS4).
  • the first distance between the first antenna and the second antenna and the second distance between the third antenna and the fourth antenna are equal.
  • the first estimation process and the second estimation by the estimation unit (3) can be diverted.
  • the first distance between the first antenna and the second antenna and the second between the third antenna and the fourth antenna is the length obtained by multiplying the wavelength of the radio signal by X / 2 (X is a natural number).
  • the first interval between the first antenna and the second antenna and the second interval between the third antenna and the fourth antenna are set to 1/2 of the wavelength of the radio signal, so that the estimation unit (3) The estimation accuracy of the estimation process by
  • the first interval and the second interval are lengths obtained by multiplying the wavelength of the radio signal by 1/2.
  • the estimation accuracy of the estimation process by the estimation unit (3) is improved by setting the interval between the antennas to 1/2 of the wavelength of the radio signal. Further, by setting X to "1", the estimation system (1) can be made compact.
  • the receiving system (2) includes a first antenna, a second antenna, a third antenna, a fourth antenna, a first synthesis unit, and a second synthesis unit.
  • the first antenna and the second antenna are located on the first virtual straight line (L1) and receive radio signals.
  • the third antenna and the fourth antenna are located on the second virtual straight line (L2) intersecting the first virtual straight line (L1) and receive a radio signal.
  • the first synthesis unit generates a first synthesis signal and a second synthesis signal.
  • the first composite signal is a signal obtained by synthesizing a signal whose phase of the first input signal based on the radio signal received by the first antenna is delayed by ⁇ 1 and a second input signal based on the radio signal received by the second antenna. Is.
  • the second combined signal is a signal obtained by combining the first input signal and the signal whose phase of the second input signal is delayed by ⁇ 1.
  • the second synthesis unit generates a third composite signal and a fourth composite signal.
  • the third composite signal is in a state in which at least one of the third input signal based on the radio signal received by the third antenna and the fourth input signal based on the radio signal received by the fourth antenna is delayed in phase. It is a signal obtained by synthesizing the third input signal and the fourth input signal.
  • the fourth composite signal is a signal different from the third composite signal, and the third input signal and the fourth input signal are in a state where at least one of the third input signal and the fourth input signal is delayed in phase. Is the synthesized signal.
  • the receiving system (2) can receive the radio signal at different angles between the first antenna and the second antenna and the third antenna and the fourth antenna. Further, the receiving system (2) has a first composite signal and a second composite signal based on the radio signal received at the first angle, and a third composite signal and a fourth composite signal based on the radio signal received at the second angle. Signals and can be generated.
  • the control system (5) includes a first antenna, a second antenna, a third antenna, a fourth antenna, and a control unit.
  • the first antenna and the second antenna are located on the first virtual straight line (L1).
  • the third antenna and the fourth antenna are located on the second virtual straight line (L2) that intersects the first virtual straight line (L1).
  • the control unit causes the first antenna to transmit a first radio signal in which a signal whose phase of the first source signal is delayed by ⁇ 1 and a second source signal are combined.
  • the control unit causes the second antenna to transmit a second radio signal in which the first source signal and the signal whose phase of the second source signal is delayed by ⁇ 1 are combined.
  • the control unit sends a third radio signal, which is a combination of the third element signal and the fourth element signal, to the third antenna in a state where at least one of the third element signal and the fourth element signal is delayed in phase. Send it.
  • the control unit has a signal different from the third radio signal to the fourth antenna, and the third element signal and the fourth element signal are in a state where at least one of the third element signal and the fourth element signal is delayed in phase.
  • a fourth radio signal synthesized with the original signal is transmitted.
  • control system (5) can transmit a radio signal by two sets of array antennas having different angles.
  • the estimation method includes a first estimation step, a second estimation step, and a selection step.
  • the first estimation step a plurality of candidates in the arrival direction of the radio signal are estimated based on the first composite signal and the second composite signal.
  • the first composite signal is located on the first virtual straight line (L1) with the signal whose phase of the first input signal is delayed by ⁇ 1 based on the radio signal received by the first antenna located on the first virtual straight line (L1). It is a signal synthesized with the second input signal based on the radio signal received by the second antenna.
  • the second combined signal is a signal obtained by combining the first input signal and the signal whose phase of the second input signal is delayed by ⁇ 1.
  • a plurality of candidates in the arrival direction of the radio signal are estimated based on the third composite signal and the fourth composite signal.
  • the third combined signal is a signal obtained by combining the third input signal and the fourth input signal in a state where at least one of the third input signal and the fourth input signal is delayed in phase.
  • the third input signal is a signal based on a radio signal received by the third antenna located on the second virtual straight line (L2) intersecting the first virtual straight line (L1).
  • the fourth input signal is a signal based on a radio signal received by the fourth antenna located on the second virtual straight line (L2).
  • the fourth composite signal is a signal different from the third composite signal, and the third input signal and the fourth input signal are in a state where at least one of the third input signal and the fourth input signal is delayed in phase. Is the synthesized signal.
  • the arrival direction of the radio signal is selected from the plurality of candidates in the first estimation step and the plurality of candidates in the second estimation step.
  • the first virtual straight line (L1) and the second virtual straight line (L2) intersect (angle ⁇ ), it serves as a reference angle for the first estimation step and a reference for the second estimation step.
  • the angle is different.
  • the arrival direction of the radio signal is selected from a plurality of candidates for the arrival direction of the radio signal estimated in a plurality of estimation steps having different reference angles. Therefore, the estimation accuracy of the arrival direction of the radio signal is improved as compared with the method of estimating the arrival direction of the radio signal received only by the array antenna in which a plurality of antennas are located on one straight line.
  • the program according to the eighteenth aspect causes one or more processors to execute the estimation method of the seventeenth aspect.
  • the first virtual straight line (L1) and the second virtual straight line (L2) intersect (angle ⁇ ), it serves as a reference angle for the first estimation step and a reference for the second estimation step.
  • the angle is different.
  • the arrival direction of the radio signal is selected from a plurality of candidates for the arrival direction of the radio signal estimated in a plurality of estimation steps having different reference angles. Therefore, the estimation accuracy of the arrival direction of the radio signal is improved as compared with the program that estimates the arrival direction of the radio signal received only by the array antenna in which a plurality of antennas are located on one straight line.

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Abstract

本開示の課題は、無線信号の到来方向の推定精度を向上させることである。推定システム（１）は、第１推定処理及び第２推定処理を行って無線信号の到来方向を推定する推定部（３）を備える。第１推定処理は、第１合成信号と第２合成信号とに基づいて無線信号の到来方向の複数の候補を推定する処理である。第２推定処理は、第３合成信号と第４合成信号とに基づいて無線信号の到来方向の複数の候補を推定する処理である。第１アンテナ及び第２アンテナは第１仮想直線（Ｌ１）上に位置し、第３アンテナ及び第４アンテナは第１仮想直線（Ｌ１）と交差する第２仮想直線（Ｌ２）上に位置する。推定部（３）は、第１推定処理と第２推定処理とを行い、第１推定処理における複数の候補と、第２推定処理における複数の候補とのうちから、無線信号の到来方向を選択する。

Description

推定システム、受信システム、制御システム、推定方法及びプログラム
　本開示は推定システム、受信システム、制御システム、推定方法及びプログラムに関し、より詳細には、無線信号の到来方向を推定するための推定システム、受信システム、制御システム、推定方法及びプログラムに関する。
　特許文献１には、ビーコン信号（無線信号）の到来方向を推定する通信端末装置が記載されている。特許文献１に記載の通信端末装置は、受信信号強度（ＲＳＳＩ）に基づいて、ビーコン装置（送信器）が送信したビーコン信号の到来方向を推定する。
　しかしながら、特許文献１に記載の通信端末装置では、無線信号の到来方向の推定結果として複数の解（方向）が存在した。そのため、ビーコン信号の到来方向の推定精度の向上が望まれていた。
特開２０１７－０４４５０１号公報
　本開示は、上記事由に鑑みてなされており、無線信号の到来方向の推定精度を向上させることができる推定システム、受信システム、制御システム、推定方法及びプログラムを提供することを目的とする。
　上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る推定システムは、第１推定処理及び第２推定処理を行って無線信号の到来方向を推定する推定部を備える。前記第１推定処理は、第１合成信号と第２合成信号とに基づいて前記無線信号の到来方向の複数の候補を推定する処理である。前記第１合成信号は、第１アンテナで受信される前記無線信号に基づく第１入力信号の位相がθ１遅れた信号と第２アンテナで受信される前記無線信号に基づく第２入力信号とが合成された信号である。前記第２合成信号は、前記第１入力信号と前記第２入力信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された信号である。前記第２推定処理は、第３合成信号と第４合成信号とに基づいて前記無線信号の到来方向の複数の候補を推定する処理である。前記第３合成信号は、第３アンテナで受信される前記無線信号に基づく第３入力信号と第４アンテナで受信される前記無線信号に基づく第４入力信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で前記第３入力信号と前記第４入力信号とが合成された信号である。前記第４合成信号は、前記第３合成信号とは異なる信号であって、前記第３入力信号と前記第４入力信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で前記第３入力信号と前記第４入力信号とが合成された信号である。前記第１アンテナ及び前記第２アンテナは第１仮想直線上に位置し、前記第３アンテナ及び前記第４アンテナは前記第１仮想直線と交差する第２仮想直線上に位置する。前記推定部は、前記第１推定処理と前記第２推定処理とを行い、前記第１推定処理における前記複数の候補と、前記第２推定処理における前記複数の候補とのうちから、前記無線信号の到来方向を選択する。
　本開示の一態様に係る受信システムは、第１アンテナと、第２アンテナと、第３アンテナと、第４アンテナと、第１合成部と、第２合成部とを備える。前記第１アンテナ及び前記第２アンテナは第１仮想直線上に位置し、無線信号を受信する。前記第３アンテナ及び前記第４アンテナは、前記第１仮想直線と交差する第２仮想直線上に位置し、前記無線信号を受信する。前記第１合成部は、第１合成信号と第２合成信号とを生成する。前記第１合成信号は、第１アンテナで受信される前記無線信号に基づく第１入力信号の位相がθ１遅れた信号と第２アンテナで受信される前記無線信号に基づく第２入力信号とが合成された信号である。前記第２合成信号は、前記第１入力信号と前記第２入力信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された信号である。前記第２合成部は、第３合成信号と第４合成信号とを生成する。前記第３合成信号は、第３アンテナで受信される前記無線信号に基づく第３入力信号と第４アンテナで受信される前記無線信号に基づく第４入力信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で前記第３入力信号と前記第４入力信号とが合成された信号である。前記第４合成信号は、前記第３合成信号とは異なる信号であって、前記第３入力信号と前記第４入力信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で前記第３入力信号と前記第４入力信号とが合成された信号である。
　本開示の一態様に係る制御システムは、第１アンテナと、第２アンテナと、第３アンテナと、第４アンテナと、制御部とを備える。前記第１アンテナ及び前記第２アンテナは、第１仮想直線上に位置する。前記第３アンテナ及び前記第４アンテナは、前記第１仮想直線と交差する第２仮想直線上に位置する。前記制御部は、前記第１アンテナに、第１元信号の位相がθ１遅れた信号と第２元信号とが合成された第１無線信号を送信させる。前記制御部は、前記第２アンテナに、前記第１元信号と前記第２元信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された第２無線信号を送信させる。前記制御部は、前記第３アンテナに、第３元信号と第４元信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で前記第３元信号と前記第４元信号とが合成された第３無線信号を送信させる。前記制御部は、前記第４アンテナに、前記第３無線信号とは異なる信号であって、前記第３元信号と前記第４元信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で前記第３元信号と前記第４元信号とが合成された第４無線信号を送信させる。
　本開示の一態様に係る推定方法は、第１推定ステップと、第２推定ステップと、選択ステップとを有する。前記第１推定ステップでは、第１合成信号と第２合成信号とに基づいて、無線信号の到来方向の複数の候補を推定する。前記第１合成信号は第１仮想直線上に位置する第１アンテナで受信される前記無線信号に基づく第１入力信号の位相がθ１遅れた信号と前記第１仮想直線上に位置する第２アンテナで受信される前記無線信号に基づく第２入力信号とが合成された信号である。前記第２合成信号は、前記第１入力信号と前記第２入力信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された信号である。前記第２推定ステップでは、第３合成信号と第４合成信号とに基づいて、前記無線信号の到来方向の複数の候補を推定する。前記第３合成信号は、第３入力信号と第４入力信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で前記第３入力信号と前記第４入力信号とが合成された信号である。前記第３入力信号は、前記第１仮想直線と交差する第２仮想直線上に位置する第３アンテナで受信される前記無線信号に基づく信号である。前記第４入力信号は、前記第２仮想直線上に位置する第４アンテナで受信される前記無線信号に基づく信号である。前記第４合成信号は、前記第３合成信号とは異なる信号であって、前記第３入力信号と前記第４入力信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で前記第３入力信号と前記第４入力信号とが合成された信号である。前記選択ステップでは、前記第１推定ステップにおける前記複数の候補と、前記第２推定ステップにおける前記複数の候補とのうちから、前記無線信号の到来方向を選択する。
　本開示の一態様に係るプログラムは、前記推定方法を、１以上のプロセッサに実行させる。
図１は、第１実施形態の推定システムの機能構成を示すブロック図である。 図２は、第１実施形態のアンテナの位置関係の一例を示す概略図である。 図３は、第２実施形態のアンテナの位置関係の一例を示す概略図である。 図４Ａ～図４Ｃは、第２実施形態の無線信号の到来方向の複数の候補の一例を示す概略図である。 図５は、第２実施形態の変形例の推定システムを示す概略図である。 図６は、第３実施形態のアンテナの位置関係の一例を示す概略図である。 図７は、第４実施形態のアンテナの位置関係の一例を示す概略図である。 図８は、第５実施形態のアンテナの位置関係の一例を示す概略図である。 図９は、第５実施形態の制御システムの機能構成を示すブロック図である。
　以下、本開示に関する好ましい実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態において互いに共通する要素には同一符号を付しており、共通する要素についての重複する説明は省略する。
　（第１実施形態）
　（１）概要
　まず、本実施形態に係る推定システム、受信システム、制御システム、推定方法及びプログラムの概要について、図１を参照して説明する。本実施形態の推定システム１は、送信器が送信する無線信号を複数のアンテナＡ１～Ａ４で受信する。ここで、送信器は、例えばＢＬＥ（Bluetooth（登録商標）Low Energy）（以下、「ＢＬＥ」と記載する。）の規格に従ったビーコン信号（無線信号）を送信するビーコン装置である。ただし、送信器４は、ＢＬＥの規格に従ったビーコン信号を送信するビーコン装置に限られない。送信器４は、例えばＷｉＦｉ（登録商標）の規格に従った無線信号を送信する装置であってもよい。
　本実施形態の推定システム１は、複数のアンテナＡ１～Ａ４でＢＬＥの規格に従った無線信号を受信可能なシステムで構成される。ただし、推定システム１は、ＢＬＥの規格に従った無線信号を受信可能なシステムに限られない。推定システム１は、例えばＷｉＦｉ（登録商標）の規格に従った無線信号を受信可能なシステムであってもよい。本実施形態の推定システム１は、複数のアンテナＡ１～Ａ４で受信した無線信号の受信信号強度（ＲＳＳＩ）に基づいて、無線信号を送信した送信器４（図２参照）の位置方向を推定する。
　（２）詳細
　以下、本実施形態に係る推定システム１の詳細について図１を参照しつつ説明する。
　（２．１）推定システム１の構成
　図１に示すように、本実施形態の推定システム１は、受信システム２と、推定部３とを備える。受信システム２は、送信器が送信する無線信号を受信する。受信システム２は、無線信号を受信すると、無線信号に基づいて、無線信号の到来方向を推定するための複数の合成信号ＳＳ１～ＳＳ８を生成する。受信システム２は、生成した複数の合成信号ＳＳ１～ＳＳ８を推定部３に出力する。
　なお、本実施形態では、受信システム２が８つの合成信号ＳＳ１～ＳＳ８を生成する場合を例示する。ただし、受信システム２は、少なくとも４つの合成信号ＳＳ１～ＳＳ４を生成するシステムであればよい。
　推定部３は、受信システム２から出力される８つの合成信号ＳＳ１～ＳＳ８に基づいて無線信号の到来方向を推定する。推定部３が無線信号の到来方向を推定する方法については、「（３）到来方向推定」の欄で説明する。
　（２．２）受信システム２の構成
　受信システム２は、図１に示すように、複数（図示例では４つ）のアンテナＡ１～Ａ４と、複数（図示例では４つ）の合成部Ｓ１～Ｓ４とを備える。
　複数のアンテナＡ１～Ａ４は、上述したように、ＢＬＥ等の規格に従った無線信号を受信する。本実施形態では、図２に示すように、アンテナＡ１（第１アンテナ）とアンテナＡ４（第２アンテナ）とが第１仮想直線Ｌ１上に位置する。また、アンテナＡ４（第３アンテナ）とアンテナＡ３（第４アンテナ）とが第２仮想直線Ｌ２上に位置する。なお、第１仮想直線Ｌ１と第２仮想直線Ｌ２とは角度θ０で交差する。
　図１に示す複数の合成部Ｓ１～Ｓ４は、アンテナＡ１～Ａ４が受信した無線信号に基づく複数の入力信号ＩＳ１～ＩＳ４に対して合成処理を行い、複数の合成信号ＳＳ１～ＳＳ８を生成する。
　合成部Ｓ１（第３合成部）は、アンテナＡ１が受信した無線信号に基づく入力信号ＩＳ１（第５入力信号）と、アンテナＡ２が受信した無線信号に基づく入力信号ＩＳ２（第６入力信号）との入力を受け付ける。本実施形態の合成部Ｓ１は、例えば１８０度ハイブリッドユニット（ハイブリッド素子）などで構成される。合成部Ｓ１は、２つの合成信号ＳＳ１，ＳＳ２を生成する。より詳細には、合成部Ｓ１は、入力信号ＩＳ１の位相を９０度遅らせた信号と、入力信号ＩＳ２の位相を９０度遅らせた信号と、を足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ１（第５合成信号）を生成する。また、合成部Ｓ１は、入力信号ＩＳ１と、入力信号ＩＳ２の位相を１８０度遅らせた信号と、を足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ２（第６合成信号）を生成する。そして、合成部Ｓ１は、生成した合成信号ＳＳ１，ＳＳ２を推定部３に出力する。
　合成部Ｓ２（第４合成部）は、アンテナＡ２が受信した無線信号に基づく入力信号ＩＳ２と、アンテナＡ３が受信した無線信号に基づく入力信号ＩＳ３との入力を受け付ける。本実施形態の合成部Ｓ２は、例えば１８０度ハイブリッドユニットなどで構成される。合成部Ｓ２は、２つの合成信号ＳＳ３，ＳＳ４を生成する。より詳細には、合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ２の位相を９０度遅らせた信号と、入力信号ＩＳ３の位相を９０度遅らせた信号と、を足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ３を生成する。また、合成部Ｓ１は、入力信号ＩＳ２と、入力信号ＩＳ３の位相を１８０度遅らせた信号と、を足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ４を生成する。そして、合成部Ｓ２は、生成した合成信号ＳＳ３，ＳＳ４を推定部３に出力する。
　合成部Ｓ３（第２合成部）は、アンテナＡ３（第４アンテナ）が受信した無線信号に基づく入力信号ＩＳ３（第４入力信号）と、アンテナＡ４（第３アンテナ）が受信した無線信号に基づく入力信号ＩＳ４（第３入力信号）との入力を受け付ける。本実施形態の合成部Ｓ３は、例えば９０度ハイブリッドユニットなどで構成される。合成部Ｓ３は、合成信号ＳＳ５（第３合成信号）及び合成信号ＳＳ６（第４合成信号）を生成する。合成部Ｓ３は、入力信号ＩＳ３の位相を９０度遅らせた信号と、入力信号ＩＳ４と、を足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ５を生成する。また、合成部Ｓ３は、入力信号ＩＳ３と、入力信号ＩＳ４の位相を９０度遅らせた信号と、を足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ６を生成する。そして、合成部Ｓ３は、生成した合成信号ＳＳ５，ＳＳ６を推定部３に出力する。
　合成部Ｓ４（第１合成部）は、アンテナＡ１（第１アンテナ）が受信した無線信号に基づく入力信号ＩＳ１（第１入力信号）と、アンテナＡ４（第２アンテナ）が受信した無線信号に基づく入力信号ＩＳ４（第２入力信号）との入力を受け付ける。本実施形態の合成部Ｓ４は、例えば９０度ハイブリッドユニットなどで構成される。合成部Ｓ４は、合成信号ＳＳ７（第１合成信号）及び合成信号ＳＳ８（第２合成信号）を生成する。合成部Ｓ４は、入力信号ＩＳ１の位相を９０度遅らせた信号と、入力信号ＩＳ４と、を足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ７を生成する。また、合成部Ｓ４は、入力信号ＩＳ１と、入力信号ＩＳ４の位相を９０度遅らせた信号と、を足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ８を生成する。そして、合成部Ｓ４は、生成した合成信号ＳＳ７，ＳＳ８を推定部３に出力する。
　（３）到来方向推定
　次に、推定部３が無線信号の到来方向を推定する方法について図２を参照しつつ説明する。図２は、複数のアンテナＡ１～Ａ４及び送信器４のｘｙ平面上での位置関係を示している。ここで、図２中のｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向は互いに直交する方向である。また、ｚ方向は複数のアンテナＡ１～Ａ４の高さ方向である。また、図２中の矢印ＡＲ０は、送信器４が送信する無線信号を表している。
　図２に示すように、本実施形態の複数のアンテナＡ１～Ａ４は、略四角形の頂点に位置するように配置される。複数のアンテナＡ１～Ａ４は、アンテナＡ１とアンテナＡ２とが隣り合い、アンテナＡ２とアンテナＡ３とが隣り合い、アンテナＡ３とアンテナＡ４とが隣り合い、アンテナＡ４とアンテナＡ１とが隣り合うように位置する。本実施形態では、アンテナＡ１及びアンテナＡ２間の間隔ｄ１と、アンテナＡ２及びアンテナＡ３間の間隔ｄ２と、アンテナＡ３及びアンテナＡ４間の間隔ｄ３（第２間隔）と、アンテナＡ４及びアンテナＡ１間の間隔ｄ４（第１間隔）とが等しい場合を例示する。また、隣り合う各アンテナ間の間隔ｄ１～ｄ４が、無線信号の波長の１／２倍である場合を例示する。
　アンテナＡ１（第１アンテナ）とアンテナＡ４（第２アンテナ）とを結ぶ第１仮想直線Ｌ１と、アンテナＡ２とアンテナＡ３とを結ぶ仮想直線Ｌ１ａとは、ｙ方向に沿った直線である。また、アンテナＡ４（第３アンテナ）とアンテナＡ３（第４アンテナ）とを結ぶ第２仮想直線Ｌ２と、アンテナＡ１とアンテナＡ２とを結ぶ仮想直線Ｌ２ａとは、ｘ方向に沿った直線である。本実施形態では、第１仮想直線Ｌ１及び第２仮想直線Ｌ２がなす角度θ０が９０度である場合を例示する。すなわち、本実施形態の複数のアンテナＡ１～Ａ４は正方形の各頂点（同一円周上）に位置する。
　図２に示すように、アンテナＡ１及びアンテナＡ２と、合成部Ｓ１とが電気的に接続されている。また、アンテナＡ２及びアンテナＡ３と、合成部Ｓ２とが電気的に接続されている。また、アンテナＡ３（第４アンテナ）及びアンテナＡ４（第３アンテナ）と、合成部Ｓ３（第２合成部）とが電気的に接続されている。また、アンテナＡ４（第２アンテナ）及びアンテナＡ１（第１アンテナ）と、合成部Ｓ４（第１合成部）とが電気的に接続されている。
　上述のように、本実施形態の推定部３は、８つの合成信号ＳＳ１～ＳＳ８に基づいて、送信器４によって送信される無線信号の到来方向（送信器４の位置方向）を推定する。図２に示すように、無線信号の到来方向は、第１仮想直線Ｌ１に対する無線信号の角度θ１（θ１ａ）で表すことができる。また、無線信号の到来方向は、第２仮想直線Ｌ２に対する無線信号の角度θ２（θ２ａ）で表すことができる。すなわち、推定部３が、無線信号の到来方向を角度θ１又は角度θ２と推定するように構成されている。
　アンテナＡ１と送信器４の送信アンテナとの間の伝播チャネルをｈ１、アンテナＡ２と送信アンテナとの間の伝播チャネルをｈ２、アンテナＡ３と送信アンテナとの間の伝播チャネルをｈ３、アンテナＡ４と送信アンテナとの間の伝播チャネルをｈ４とする。この場合、伝播チャネルｈ１～ｈ４はまとめて、式（１）と表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、アンテナＡ１及びアンテナＡ２の組で観測されるチャネル情報で定義される相関行列Ｒ１２は、式（２）と表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　また、アンテナＡ３（第４アンテナ）及びアンテナＡ４（第３アンテナ）の組で観測されるチャネル情報で定義される相関行列Ｒ３４は、式（３）と表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　ここで、式（１）～式（３）中の記号＊は複素共役を表す。通常、相関行列Ｒ１２，Ｒ３４の対角項は実数となり、非対角項は複素数となる。相関行列Ｒ１２，Ｒ３４を求めることで、推定部３は、無線信号の到来方向すなわち角度θ２（θ２ａ）を推定することができる。推定部３は、受信信号強度に基づいて、相関行列Ｒ１２，Ｒ３４を求める。合成部Ｓ１が出力する合成信号ＳＳ１，ＳＳ２で観測される伝播チャネルをそれぞれｈｓｓ１，ｈｓｓ２とする。また、合成部Ｓ３（第２合成部）が出力する合成信号ＳＳ５，ＳＳ６で観測される伝播チャネルをそれぞれｈｓｓ３，ｈｓｓ４とする。４つの合成信号ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ５，ＳＳ６で観測される伝播チャネルはそれぞれ、式（４）～式（７）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　実際には、推定部３は受信信号強度のみを観測する。そのため、推定部３が観測可能な情報は、式（１）より、式（８）～式（１１）と表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　式（８）～式（１１）より、式（２）及び式（３）は、それぞれ式（１２）～式（１３）と近似することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
　式（１２）及び式（１３）の行列の要素は、式（１４）～式（１７）と表すことができ、式（８）～式（１１）に示した受信信号強度だけを用いて近似的に求めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
　相関行列Ｒ１２は、アンテナＡ１とアンテナＡ２とが受信する受信信号強度に基づいて近似的に求まる。ここで、アンテナＡ１とアンテナＡ２とは、ｘ方向に沿った仮想直線Ｌ２ａ上に位置する２素子アレーアンテナであり、ｘ方向（仮想直線Ｌ２ａ）を対称軸とする。そのため、推定部３は、相関行列Ｒ１２に基づいて無線信号の到来方向を推定する場合、＋ｙ方向と－ｙ方向との区別をすることができない。すなわち、求めるべき無線信号の到来方向である角度θ２ａの他に、角度π－θ２ａも無線信号の到来方向の候補となる。また、式（１５）で得られる相関行列Ｒ１２の位相αは解が２つ存在する。そのため、推定部３は、相関行列Ｒ１２に基づいて、求めるべき無線信号の到来方向である角度θ２ａを含む４つの候補を推定する。すなわち、アンテナＡ１とアンテナＡ２の位置を原因とする虚像と、振幅（受信信号強度）のみを用いて無線信号の到来方向を推定することを原因とする虚像とが発生する。
　推定部３が相関行列Ｒ３４に基づいて無線信号の到来方向を推定する処理（第２推定処理）の場合も同様である。すなわち、求めるべき無線信号の到来方向である角度θ２の他に、角度π－θ２も無線信号の到来方向の候補となる。また、式（１７）で得られる相関行列Ｒ３４の位相βは解が２つ存在する。そのため、推定部３は、相関行列Ｒ３４に基づいて、求めるべき無線信号の到来方向である角度θ２を含む４つの候補を推定する。すなわち、アンテナＡ３とアンテナＡ４の位置を原因とする虚像と、振幅（受信信号強度）のみを用いて無線信号の到来方向を推定することを原因とする虚像とが発生する。
　また、アンテナＡ２及びアンテナＡ３の組で観測されるチャネル情報で定義される相関行列Ｒ２３は、式（１８）と表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
　また、アンテナＡ１（第１アンテナ）及びアンテナＡ４（第２アンテナ）の組で観測されるチャネル情報で定義される相関行列Ｒ１４は、式（１９）と表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
　通常、相関行列Ｒ２３，Ｒ１４の対角項は実数となり、非対角項は複素数となる。相関行列Ｒ２３，Ｒ１４を求めることで、推定部３は、無線信号の到来方向である角度θ１（θ１ａ）を推定することができる。推定部３は、受信信号強度に基づいて、相関行列Ｒ２３，Ｒ１４を求める。合成部Ｓ２が出力する合成信号ＳＳ３，ＳＳ４で観測される伝播チャネルをそれぞれｈｓｓ３，ｈｓｓ４とする。合成部Ｓ４（第１合成部）が出力する合成信号ＳＳ７，ＳＳ８で観測される伝播チャネルをそれぞれｈｓｓ７，ｈｓｓ８とする。４つの合成信号ＳＳ３，ＳＳ４，ＳＳ７，ＳＳ８で観測される伝播チャネルはそれぞれ、式（２０）～式（２３）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000023
　実際には、推定部３は受信信号強度のみを観測する。そのため、推定部３が観測可能な情報は、式（１）より、式（２４）～式（２７）と表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000024
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000025
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000026
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000027
　式（２４）～式（２７）より、式（１８）及び式（１９）は、それぞれ、式（２８）及び式（２９）と近似することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000028
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000029
　式（２８）及び式（２９）の行列の要素は、式（３０）～式（３３）と表すことができ、式（２４）～式（２７）に示した受信信号強度だけを用いて近似的に求めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000030
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000031
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000032
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000033
　相関行列Ｒ２３は、アンテナＡ２とアンテナＡ３とが受信する受信信号強度に基づいて近似的に求まる。ここで、アンテナＡ２とアンテナＡ３とは、ｙ方向に沿った仮想直線Ｌ１ａ上に位置する２素子アレーアンテナであり、ｙ方向（仮想直線Ｌ１ａ）を対称軸とする。そのため、推定部３は、相関行列Ｒ２３に基づいて無線信号の到来方向を推定する場合、＋ｘ方向と－ｘ方向との区別をすることができない。すなわち、求めるべき無線信号の到来方向である角度θ１ａの他に、角度π－θ１ａも無線信号の到来方向の候補となる。また、式（３１）で得られる相関行列Ｒ２３の位相γは解が２つ存在する。そのため、推定部３は、相関行列Ｒ２３に基づいて、求めるべき無線信号の到来方向である角度θ１ａを含む４つの候補を推定する。すなわち、アンテナＡ２とアンテナＡ３の位置を原因とする虚像と、振幅（受信信号強度）のみを用いて無線信号の到来方向を推定することを原因とする虚像とが発生する。
　推定部３が相関行列Ｒ１４に基づいて無線信号の到来方向を推定する処理（第１推定処理）を行う場合も同様である。すなわち、求めるべき無線信号の到来方向である角度θ１の他に、角度π－θ１も無線信号の到来方向の候補となる。また、式（３３）で得られる相関行列Ｒ１４の位相δは解が２つ存在する。そのため、推定部３は、相関行列Ｒ１４に基づいて、求めるべき無線信号の到来方向である角度θ１を含む４つの候補を推定する。すなわち、アンテナＡ１とアンテナＡ４の位置を原因とする虚像と、振幅（受信信号強度）のみを用いて無線信号の到来方向を推定することを原因とする虚像とが発生する。
　本実施形態の推定部３は、以下の２つの方法で、無線信号の到来方向を特定する。第１の方法は、式（１５）及び式（１７）の解と式（３１）及び式（３３）の解との選択を行う方法である。式（１５）及び式（１７）において、アンテナＡ１とアンテナＡ２とで構成されるアレーアンテナと、アンテナＡ３とアンテナＡ４とで構成されるアレーアンテナとは共にｘ方向に沿って各アンテナが位置する。すなわち、第２仮想直線Ｌ２及び仮想直線Ｌ２ａは、ｘ方向に沿った互いに平行な仮想直線であるため、観測される相関行列Ｒ１２，Ｒ３４は等しくなる。したがって、αとβは等しい値になる。複数存在するαとβとの解のうち、αとβとが一致する解を選択することで、相関行列Ｒ１２，Ｒ３４を決定することができる。なお、実際には観測誤差が生ずるため、αとβとの解のうち、αとβとが一致する解がない場合がある。このような場合、推定部３は、値が最も近いαとβの解を選択する。
　式（３１）及び式（３３）において、アンテナＡ２とアンテナＡ３とで構成されるアレーアンテナと、アンテナＡ１とアンテナＡ４とで構成されるアレーアンテナとは共にｙ方向に沿って各アンテナが位置する。すなわち、第１仮想直線Ｌ１及び仮想直線Ｌ１ａは、ｙ方向に沿った互いに平行な仮想直線であるため、観測される相関行列Ｒ２３，Ｒ１４は等しくなる。したがって、γとδは等しい値になる。複数存在するγとδとの解のうち、γとδとが一致する解を選択することで、相関行列Ｒ２３，Ｒ１４を決定することができる。なお、実際には観測誤差が生ずるため、γとδとの解のうち、γとδとが一致する解がない場合がある。このような場合、推定部３は、値が最も近いγとδの解を選択する。
　次に、推定部３は、上述のようにして求めた相関行列Ｒ１２，Ｒ２３，Ｒ３４，Ｒ１４に基づいて無線信号の到来方向を推定する。例えば、推定部３がＭＵＳＩＣ法を用いて無線信号の到来方向を推定する場合、相関行列Ｒ１２，Ｒ２３，Ｒ３４，Ｒ１４を、式（３４）～式（３７）のように固有値分解する。記号Ｈは複素共役転置を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000034
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000035
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000036
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000037
　ここで、式（３４）～式（３７）における固有ベクトル行列Ｕ１２，Ｕ３４，Ｕ２３，Ｕ１４及び対角行列Λ１２，Λ２３，Λ３４，Λ１４は、式（３８）～式（４１）で表されるとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000038
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000039
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000040
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000041
　固有ベクトル行列Ｕ１２，Ｕ２３，Ｕ３４，Ｕ１４は、信号空間ベクトルＵ１２Ｓ，Ｕ２３Ｓ，Ｕ３４Ｓ，Ｕ１４Ｓと、雑音空間ベクトルＵ１２Ｎ，Ｕ２３Ｎ，Ｕ３４Ｎ，Ｕ１４Ｎとに分けられる。対角行列Λ１２，Λ２３，Λ３４，Λ１４は固有値を対角要素に持つ。このような固有ベクトルのうち雑音空間ベクトルを用いることで、式（４２）によってスペクトラムを求める。ここで、ａｌ１は式（４３）であり、ａｌ２は式（４４）であり、ａｌ３は式（４５）であり、ａｌ４は式（４６）である。ａｋｌ（θ）はアンテナｋとアンテナｌに対して平面波がθ方向から到来する場合に定義されるステアリングベクトルである。これによって全ての虚像を消去することができ、Ｐｍｕｓｉｃ１（θ）が最大になる方向が無線信号の到来方向となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000042
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000043
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000044
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000045
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000046
　なお、推定部３はＣａｐｏｎ法を用いて無線信号の到来方向を推定しても良い。この場合、推定部３は、式（４７）によって無線信号の到来方向を求める。ここで、ここで、ａｌ５は式（４８）であり、ａｌ６は式（４９）であり、ａｌ７は式（５０）であり、ａｌ８は式（５１）である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000047
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000048
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000049
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000050
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000051
　また、推定部３は、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ法を用いて無線信号の到来方向を推定しても良い。この場合、推定部３は、式（５２）によって無線信号の到来方向を求める。ＰＣａｐｏｎ１（θ）もＰＢＦ１（θ）も関数の値が最大になるθが無線信号の到来方向である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000052
　第２の方法は、直接解を選択しない方法である。式（１２）及び式（１３）と、式（２８）及び式（２９）の相関行列Ｒ１２，Ｒ３４，Ｒ２３，Ｒ１４について、各解に対応する相関行列を、相関行列Ｒ１２＋，Ｒ１２－，Ｒ３４＋，Ｒ３４－，Ｒ２３＋，Ｒ２３－，Ｒ１４＋，Ｒ１４－とおく。相関行列Ｒ１２＋，Ｒ１２－，Ｒ３４＋，Ｒ３４－，Ｒ２３＋，Ｒ２３－，Ｒ１４＋，Ｒ１４－に対して固有値分解を行うことで雑音空間ベクトルＵ１２Ｎ＋，Ｕ１２Ｎ－，Ｕ３４Ｎ＋，Ｕ３４Ｎ－，Ｕ２３Ｎ＋，Ｕ２３Ｎ－，Ｕ１４Ｎ＋，Ｕ１４Ｎ－が得られる。これらを用いて、Ｐｍｕｓｉｃ２（θ）は、式（５３）に示すとおりとなる。ここで、ａｌ９は式（５３）であり、ａｌ１０は式（５４）であり、ａｌ１１は式（５５）であり、ａｌ１４は式（５６）である。推定部３は、このような関数を用いて、最大値をとるθを探索することで無線信号の到来方向を求めることができる。なお、推定方法はＣａｐｏｎ法でもＢｅａｍｆｏｒｍｅｒ法でも良い。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000053
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000054
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000055
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000056
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000057
　第１の方法及び第２の方法において、ステアリングベクトルａｋｌ（θ）の代わりにアンテナの複素指向性関数Ｄｋｌ（θ）を用いてもよい（式（５８）参照）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000058
　ただし、その場合は振幅の規格化が必要であるため、複素指向性関数Ｄｋｌ（θ）を式（５９）のようにする必要がある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000059
　以上のように、推定部３は、合成信号ＳＳ１と合成信号ＳＳ２とに基づく推定処理を行い、無線信号の到来方向の複数の候補を推定する。また、推定部３は、合成信号ＳＳ３と合成信号ＳＳ４とに基づく推定処理を行い、無線信号の到来方向の複数の候補を推定する。また、推定部３は、合成信号ＳＳ５（第３合成信号）と合成信号ＳＳ６（第４合成信号）とに基づく第２推定処理を行い、無線信号の到来方向の複数の候補を推定する。また、推定部３は、合成信号ＳＳ７（第１合成信号）と合成信号ＳＳ８（第２合成信号）とに基づく第１推定処理を行い、無線信号の到来方向の複数の候補を推定する。そして、推定部３は、第１推定処理及び第２推定処理を含む複数の推定処理における複数の候補のうちから無線信号の到来方向を選択（特定）し、無線信号の到来方向を推定する。
　第１仮想直線Ｌ１と第２仮想直線Ｌ２とが交差するため、第１推定処理の基準となる角度（対称軸）と、第２推定処理の基準となる角度（対称軸）が異なる。そのため、無線信号の到来方向の複数の候補のうちから、無線信号の到来方向を特定することができる。したがって、一の直線上に複数のアンテナが位置するアレーアンテナのみで受信した無線信号の到来方向を推定していた装置より無線信号の到来方向の推定精度が向上する。
　（第２実施形態）
　（１）推定システム１の構成
　本実施形態の推定システム１の詳細について図３を参照しつつ説明する。ここで、図３中のｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向は互いに直交する方向である。また、ｚ方向は複数のアンテナＡ１～Ａ４の高さ方向である。また、図３中の矢印ＡＲ０は、送信器４が送信する無線信号を表している。本実施形態の推定システム１は、受信システム２と推定部３とを備える。図３に示すように、本実施形態の受信システム２は、アンテナＡ１（第１アンテナ）と、アンテナＡ２（第２アンテナ）と、アンテナＡ３（第３アンテナ）と、アンテナＡ４（第４アンテナ）とを備える。アンテナＡ１及びアンテナＡ２は第１仮想直線Ｌ１上に位置する。また、アンテナＡ３及びアンテナＡ４は第２仮想直線Ｌ２上に位置する。第１仮想直線Ｌ１と第２仮想直線Ｌ２は角度θ０で交差する。本実施形態では、角度θ０が９０度である場合を例示する。また、アンテナＡ１及びアンテナＡ２間の間隔ｄ１（第１間隔）と、アンテナＡ３及びアンテナＡ４間の間隔ｄ２（第２間隔）とが等しい場合を例示する。また、アンテナＡ１及びアンテナＡ２の間隔ｄ１と、アンテナＡ３及びアンテナＡ４の間隔ｄ２とは、無線信号の波長のＸ／２倍（Ｘは自然数）であることが好ましい。本実施形態では、アンテナＡ１及びアンテナＡ２の間隔ｄ１と、アンテナＡ３及びアンテナＡ４の間隔ｄ２とが無線信号の波長の１／２倍である場合を例示する。このように、Ｘを「１」とすることで、間隔ｄ１，ｄ２を短くすることができるため、推定システム１（受信システム２）をコンパクトにすることができる。
　また、受信システム２は、合成部Ｓ１（第１合成部）と、合成部Ｓ２（第２合成部）とを備える。
　合成部Ｓ１は、入力信号ＩＳ１（第１入力信号）と入力信号ＩＳ２（第２入力信号）とを用いて、合成信号ＳＳ１（第１合成信号）と合成信号ＳＳ２（第２合成信号）とを生成する。より詳細には、合成部Ｓ１は、入力信号ＩＳ１の位相をθ１遅らせた信号と入力信号ＩＳ２とを合成して合成信号ＳＳ１を生成する。また、合成部Ｓ１は、入力信号ＩＳ１と入力信号ＩＳ２の位相をθ１遅らせた信号とを合成して合成信号ＳＳ２を生成する。そして、合成部Ｓ１は、生成した合成信号ＳＳ１と合成信号ＳＳ２とを推定部３に出力する。
　本実施形態の合成部Ｓ１は、例えば９０度ハイブリッドユニットなどで構成される。この場合、合成部Ｓ１は、入力信号ＩＳ１の位相を９０度遅らせた信号と、入力信号ＩＳ２と、を足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ１を生成する。また、合成部Ｓ１は、入力信号ＩＳ１と、入力信号ＩＳ２の位相を９０度遅らせた信号と、を足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ２を生成する。
　合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ３（第３入力信号）と入力信号ＩＳ４（第４入力信号）とを用いて、合成信号ＳＳ３（第３合成信号）と合成信号ＳＳ４（第４合成信号）とを生成する。より詳細には、合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ４とのうちの少なくとも一方の信号の位相を遅らせた状態で、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ４とを合成して合成信号ＳＳ３を生成する。また、合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ４とのうちの少なくとも一方の信号の位相を遅らせた状態で、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ４とを合成して合成信号ＳＳ４を生成する。ここで、合成信号ＳＳ３と合成信号ＳＳ４とは異なった信号である。そして、合成部Ｓ２は、生成した合成信号ＳＳ３と合成信号ＳＳ４とを推定部３に出力する。
　一例として、合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ３の位相をθ１遅らせた信号と入力信号ＩＳ４とを合成して合成信号ＳＳ３を生成する。また、合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ４の位相をθ１遅らせた信号とを合成して合成信号ＳＳ４を生成する。
　また、別の例として、合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ３の位相をθ１遅らせた信号と入力信号ＩＳ４の位相をθ１遅らせた信号とを合成して合成信号ＳＳ３を生成する。また、合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ４の位相をθ２遅らせた信号と合成して合成信号ＳＳ４を生成する。
　本実施形態の合成部Ｓ２は、例えば９０度ハイブリッドユニットなどで構成される。この場合、合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ３の位相を９０度遅らせた信号と、入力信号ＩＳ４と、を足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ３を生成する。また、合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ３と、入力信号ＩＳ４の位相を９０度遅らせた信号と、を足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ４を生成する。
　また、合成部Ｓ２は、例えば１８０度ハイブリッドユニットなどで構成されてもよい。この場合、合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ３の位相を９０度遅らせた信号と、入力信号ＩＳ４の位相を９０度遅らせた信号と、を足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ３を生成する。また、合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ３と、入力信号ＩＳ４の位相を１８０度遅らせた信号と、を足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ４を生成する。
　（２）到来方向推定
　本実施形態の推定部３は、第１推定処理及び第２推定処理を行い、第１推定処理における無線信号の到来方向の複数の候補と、第２推定処理における無線信号の到来方向の複数の候補とのうちから無線信号の到来方向を選択（特定）する。ここで、第１推定処理は、推定部３が合成部Ｓ１から出力される合成信号ＳＳ１，ＳＳ２に基づいて無線信号の到来方向の複数の候補を推定する処理である。また、第２推定処理は、推定部３が合成部Ｓ２から出力される合成信号ＳＳ３，ＳＳ４に基づいて無線信号の到来方向の複数の候補を推定する処理である。
　図３に示すように、無線信号の到来方向は、第１仮想直線Ｌ１に対する無線信号の角度θ１で表すことができる。また、無線信号の到来方向は、第２仮想直線Ｌ２に対する無線信号の角度θ２で表すことができる。
　本実施形態の推定部３は、第１推定処理における無線信号の到来方向の複数の候補と、第２推定処理における無線信号の到来方向の複数の候補と、を用いた多数決処理を行うことで無線信号の到来方向を推定する。この多数決処理について、図４Ａ～図４Ｃを参照して説明する。
　推定部３が第１推定処理を行うと、図４Ａに示すように、無線信号の到来方向の推定候補として候補Ｏ１～Ｏ４の複数の候補が得られる。なお、図３における＋ｙ方向が図４Ａ中の０度方向であり、図３における＋ｘ方向が図４Ａ中の９０度方向である。推定部３が求めるべき無線信号の到来方向は、角度θ１の候補Ｏ２である。しかし、候補Ｏ２以外に、候補Ｏ１、候補Ｏ３及び候補Ｏ４も無線信号の到来方向の候補となっており、推定部３は、第１推定処理を行っただけでは候補Ｏ１～Ｏ４のうちの、どれが真の解であるのかを求めることができない。推定部３は、第１推定処理における複数の候補のうちから真の解を求めるため、又は、複数の候補を限定するために第２推定処理を行う。
　まず、合成部Ｓ２が１８０度ハイブリッドユニットである場合に、推定部３が第２推定処理を行う場合について説明する。この場合に、推定部３が第２推定処理を行うと、図４Ｂに示すように、候補Ｏ５～Ｏ８の複数の候補が得られる。なお、図３における－ｘ方向が図４Ｂ中の０度方向であり、図３における＋ｙ方向が図４Ｂ中の９０度方向である。推定部３が求めるべき無線信号の到来方向は、角度θ２の候補Ｏ６である。しかし、候補Ｏ６以外に、候補Ｏ５、候補Ｏ７及び候補Ｏ８も無線信号の到来方向の候補となっている。
　ここで、推定部３は、第１推定処理における候補Ｏ１～Ｏ４と、第２推定処理における候補Ｏ５～Ｏ８とを用いた多数決処理を行う。すなわち、推定部３は、候補Ｏ１～Ｏ４と候補Ｏ５～Ｏ８とのうちで推定方向（角度）が重複する候補を選択する。なお、推定部３は、第１仮想直線Ｌ１（第１推定処理の対称軸）と第２仮想直線Ｌ２（第２推定処理の対称軸）とが９０度ずれていることを考慮して、推定方向（角度）が重複する候補を選択する。図４Ａ及び図４Ｂの例では、候補Ｏ２と候補Ｏ６との推定方向（角度）が重複する。さらに、図４Ａ及び図４Ｂの例では、候補Ｏ３と候補Ｏ７との推定方向（角度）が重複する。推定部３は、無線信号の到来方向を、候補Ｏ２（Ｏ６）及び候補Ｏ３（Ｏ７）の２つの方向（角度）と推定する。
　このように、推定部３は、第１推定処理に加えて第２推定処理を行うことにより、第１推定処理における到来方向の推定方向の候補を限定することができる。
　次に、合成部Ｓ２が９０度ハイブリッドユニットである場合に、推定部３が第２推定処理を行う場合について説明する。この場合に、推定部３が第２推定処理を行うと、図４Ｃに示すように、候補Ｏ９～Ｏ１２の複数の候補が得られる。なお、図３における－ｘ方向が図４Ｃ中の０度方向であり、図３における＋ｙ方向が図４Ｃ中の９０度方向である。推定部３が求めるべき無線信号の到来方向は、角度θ２の候補Ｏ１１である。しかし、候補Ｏ１１以外に、候補Ｏ９、候補Ｏ１０及び候補Ｏ１２も無線信号の到来方向の候補となっている。
　推定部３は、第１推定処理における候補Ｏ１～Ｏ４と、第２推定処理における候補Ｏ９～Ｏ１２とを用いた多数決処理を行う。図４Ａ及び図４Ｃの例では、候補Ｏ２と候補Ｏ１１との推定方向（角度）が重複する。推定部３は、無線信号の到来方向を、候補Ｏ２（Ｏ１１）の方向（角度）と推定する。このように、推定部３は、第１推定処理に加えて第２推定処理を行うことにより、第１推定処理における到来方向の推定方向の候補を一の候補に限定することができる。
　以上のように、本実施形態の推定システム１は、受信システム２と、推定部３とを備える。受信システム２は、第１仮想直線Ｌ１上に位置するアンテナＡ１及びアンテナＡ２と、第１仮想直線Ｌ１と角度θ０で交差する第２仮想直線Ｌ２上に位置するアンテナＡ３及びアンテナＡ４と、合成部Ｓ１と、合成部Ｓ２とを備えている。４つのアンテナＡ１～Ａ４は無線信号を受信する。合成部Ｓ１は、アンテナＡ１で受信される無線信号に基づく入力信号ＩＳ１の位相がθ１遅らせた信号とアンテナＡ２で受信される無線信号に基づく入力信号ＩＳ２とを合成することによって合成信号ＳＳ１を生成する。また、合成部Ｓ１は、入力信号ＩＳ１と入力信号ＩＳ２の位相をθ１遅らせた信号とを合成することによって合成信号ＳＳ２を生成する。合成部Ｓ２は、アンテナＡ３で受信される無線信号に基づく入力信号ＩＳ３とアンテナＡ４で受信される無線信号に基づく入力信号ＩＳ４とのうちの少なくとも一方の位相を遅らせた状態で入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ４とを合成して合成信号ＳＳ３を生成する。また、合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ４とのうちの少なくとも一方の位相を遅らせた状態で、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ４とを合成して、合成信号ＳＳ３とは異なる信号である合成信号ＳＳ４を生成する。
　推定部３は、合成信号ＳＳ１，ＳＳ２に基づく第１推定処理、及び、合成信号ＳＳ３，ＳＳ４に基づく第２推定処理を行い無線信号の到来方向を推定する。第１仮想直線Ｌ１と第２仮想直線Ｌ２とが角度θ０で交差する（角度が異なる）ため、第１推定処理の基準となる角度と、第２推定処理の基準となる角度が異なる。推定部３は、基準となる角度が異なる複数の推定処理にて推定する無線信号の到来方向の複数の候補のうちから無線信号の到来方向を選択（特定）する。そのため、一の直線上に複数のアンテナが位置するアレーアンテナのみで受信した無線信号の到来方向を推定していた装置より無線信号の到来方向の推定精度が向上する。
　また、本実施形態の推定システム１は、第１推定処理における無線信号の到来方向の複数の候補と、第２推定処理における無線信号の到来方向の複数の候補とを用いた多数決処理を行うことで、無線信号の到来方向を推定する。推定部３が複数の推定処理における複数の候補を用いた多数決処理を行うことで、複数の候補のうちから無線信号の到来方向を選択（特定）することができる。そのため、推定部３による無線信号の到来方向の推定精度が向上する。
　（変形例１）
　また、推定システム１は、図５に示すように、合成部Ｓ３（第３合成部）及び合成部Ｓ４（第４合成部）を更に備えていてもよい。本変形例では、合成部Ｓ１及び合成部Ｓ２が９０度ハイブリッドユニットで構成され、合成部Ｓ３及び合成部Ｓ４が１８０度ハイブリッドユニットで構成される場合を例示する。
　合成部Ｓ１は、入力信号ＩＳ１の位相を９０度遅らせた信号と入力信号ＩＳ２とを足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ１を生成する。また、合成部Ｓ１は、入力信号ＩＳ１と入力信号ＩＳ２の位相を９０度遅らせた信号とを足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ２を生成する。
　合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ３の位相を９０度遅らせた信号と入力信号ＩＳ４とを足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ３を生成する。また、合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ４の位相を９０度遅らせた信号とを足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ４を生成する。
　合成部Ｓ３は、入力信号ＩＳ１（第５入力信号）の位相を９０度遅らせた信号と入力信号ＩＳ２（第６入力信号）の位相を９０度遅らせた信号と、を足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ５（第５合成信号）を生成する。また、合成部Ｓ３は、入力信号ＩＳ１と入力信号ＩＳ２の位相を１８０度遅らせた信号とを足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ６（第６合成信号）を生成する。
　合成部Ｓ４は、入力信号ＩＳ３（第７入力信号）の位相を９０度遅らせた信号と入力信号ＩＳ４（第８入力信号）の位相を９０度遅らせた信号とを足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ７（第７合成信号）を生成する。また、合成部Ｓ４は、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ４の位相を１８０度遅らせた信号とを足し合わせて電力値を１／２倍することによって、合成信号ＳＳ８（第８合成信号）を生成する。
　本変形例の推定部３は、第１推定処理、第２推定処理、第３推定処理、及び第４推定処理を行う。推定部３は、第１推定処理～第４推定処理のそれぞれの推定処理における無線信号の到来方向の複数の候補のうちから無線信号の到来方向を選択（特定）する。ここで、第１推定処理は、推定部３が合成部Ｓ１から出力される合成信号ＳＳ１，ＳＳ２に基づいて無線信号の到来方向の複数の候補を推定する処理である。また、第２推定処理は、推定部３が合成部Ｓ２から出力される合成信号ＳＳ３，ＳＳ４に基づいて無線信号の到来方向の複数の候補を推定する処理である。また、第３推定処理は、推定部３が合成部Ｓ３から出力される合成信号ＳＳ５，ＳＳ６に基づいて無線信号の到来方向の複数の候補を推定する処理である。また、第４推定処理は、推定部３が合成部Ｓ４から出力される合成信号ＳＳ７，ＳＳ８に基づいて無線信号の到来方向の複数の候補を推定する処理である。
　推定部３は、第１推定処理及び第２推定処理に加えて第３推定処理及び第４推定処理を行い、無線信号の到来方向の複数の候補を推定する。推定部３が第３推定処理及び第４推定処理を行うことにより、無線信号の到来方向の複数の候補が増える。そのため、推定部３が第１推定処理及び第２推定処理のみを行った場合と比べて、無線信号の到来方向の複数の候補のうちから無線信号の到来方向を選択（特定）しやすくなる。したがって、推定部３による無線信号の到来方向の推定精度が向上する。
　なお、合成部Ｓ３及び合成部Ｓ４を更に備える場合を例示したが、合成部Ｓ３及び合成部Ｓ４のうちの一方のみを更に備えていてもよい。この場合でも、推定部３が第３推定処理を行うことにより、無線信号の到来方向の複数の候補が増える。そのため、推定部３が第１推定処理及び第２推定処理のみを行った場合と比べて、無線信号の到来方向の複数の候補のうちから無線信号の到来方向を選択（特定）しやすくなる。
　（変形例２）
　また、推定システム１は、アンテナＡ３、アンテナＡ４及び合成部Ｓ２を備えないシステムであってもよい。例えば、本変形例の推定システム１は、アンテナＡ１と、アンテナＡ２と、９０度ハイブリッドユニットなどで構成される合成部Ｓ１と、第１仮想直線Ｌ１のｘｙ平面上における角度を変化させることができる機構を備える。本変形例の推定システム１は、例えば、第１期間では、第１仮想直線Ｌ１が第１の角度の状態で、アンテナＡ１及びアンテナＡ２で無線信号を受信する。そして推定システム１は、第１仮想直線Ｌ１が第１の角度の状態で受信した無線信号に基づいて、無線信号の到来方向の複数の候補を推定する（第１推定処理）。そして、第１期間とは異なる第２期間では、第１仮想直線Ｌ１が第１の角度とは異なる第２の角度の状態で、アンテナＡ１及びアンテナＡ２で無線信号を受信する。そして推定システム１は、第１仮想直線Ｌ１が第２の角度の状態で受信した無線信号に基づいて、無線信号の到来方向の複数の候補を推定する（第２推定処理）。そして、推定システム１は、第１推定処理における複数の候補と、第２推定処理における複数の候補とのうちから、前記無線信号の到来方向を選択（特定）する。このように、期間毎に第１仮想直線Ｌ１の角度を変化させることで、本変形例の推定システム１は、基準となる角度が異なる複数の推定処理にて無線信号の到来方向の複数の候補を推定することができる。そして推定システム１は、無線信号の到来方向を選択（特定）する。そのため、一の直線上に複数のアンテナが位置するアレーアンテナのみで受信した無線信号の到来方向を推定していた装置より無線信号の到来方向の推定精度が向上する。また、推定システム１（受信システム２）が備えるアンテナ及び合成部の数を低減することができるため、システムをコンパクトにすることが可能である。
　また、推定システム１は、第１期間及び第２期間と異なる第３期間では、第１仮想直線Ｌ１が第１の角度及び第２の角度とは異なる第３の角度の状態で、アンテナＡ１及びアンテナＡ２で無線信号を受信するようにしてもよい。
　そして推定システム１は、第１仮想直線Ｌ１が第３の角度の状態で受信した無線信号に基づいて、無線信号の到来方向の複数の候補を推定する（第３推定処理）。そして、推定システム１は、第１推定処理～第３推定処理のそれぞれの推定処理における複数の候補のうちから、前記無線信号の到来方向を選択（特定）する。推定部３が第３推定処理を行うことにより、無線信号の到来方向の複数の候補が増える。そのため、推定部３が第１推定処理及び第２推定処理のみを行った場合と比べて、無線信号の到来方向の複数の候補のうちから無線信号の到来方向を選択（特定）しやすくなる。
　なお、第１仮想直線Ｌ１のみの角度を変化させる場合について記載したが、アンテナＡ３、アンテナＡ４、及び合成部Ｓ２などを備え、例えば図２や図３に示す第２仮想直線Ｌ２（アンテナＡ３及びアンテナＡ４）の角度を変化させてもよい。
　（その他の変形例）
　本実施形態の推定システム１は、受信システム２を備えているが、受信システム２は必須ではない。推定システム１は、少なくとも、推定部３を備えていればよい。
　また、本実施形態では、推定システム１は、受信システム２及び推定部３を含む１つのシステムで実現されているが、２つ以上のシステムで実現されていてもよい。例えば、受信システム２及び推定部３の機能が、２つ以上のシステムに分散されて設けられていてもよい。また、受信システム２及び推定部３のうち少なくとも１つの機能が、２つ以上のシステムに分散されて設けられていてもよい。また、受信システム２及び推定部３の各機能が、複数の装置に分散されて設けられていてもよい。例えば、受信システム２の機能が２つ以上の装置に分散されて設けられていてもよい。また、推定システム１の少なくとも一部の機能が、例えばクラウドコンピューティングにより実現されていてもよい。
　（第３実施形態）
　（１）推定システム１の構成
　本実施形態の推定システム１の詳細について図６を参照しつつ説明する。ここで、図６中のｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向は互いに直交する方向である。また、ｚ方向は複数のアンテナＡ１～Ａ３の高さ方向である。また、図６中の矢印ＡＲ０は、送信器４が送信する無線信号を表している。本実施形態の推定システム１は、受信システム２と推定部３とを備える。図６に示すように、本実施形態の受信システム２は、アンテナＡ１（第１アンテナ）と、アンテナＡ２（第２アンテナ、第３アンテナ）と、アンテナＡ３（第４アンテナ）とを備える。アンテナＡ１及びアンテナＡ２（第２アンテナ）は第１仮想直線Ｌ１上に位置する。また、アンテナＡ２（第３アンテナ）及びアンテナＡ３は第２仮想直線Ｌ２上に位置する。第１仮想直線Ｌ１と第２仮想直線Ｌ２は角度θ０で交差する。本実施形態では、角度θ０が９０度である場合を例示する。また、アンテナＡ１及びアンテナＡ２の間隔ｄ１（第１間隔）と、アンテナＡ２及びアンテナＡ３の間隔ｄ２（第２間隔）とは等しく、無線信号の波長の１／２倍である場合を例示する。
　また、受信システム２は、合成部Ｓ１（第１合成部）と、合成部Ｓ２（第２合成部）とを備える。
　合成部Ｓ１は、入力信号ＩＳ１（第１入力信号）と入力信号ＩＳ２（第２入力信号）とを用いて、合成信号ＳＳ１（第１合成信号）と合成信号ＳＳ２（第２合成信号）とを生成する。合成部Ｓ１は、入力信号ＩＳ１の位相をθ１遅らせた信号と入力信号ＩＳ２とを合成して合成信号ＳＳ１を生成する。また、合成部Ｓ１は、入力信号ＩＳ１と入力信号ＩＳ２の位相をθ１遅らせた信号とを合成して合成信号ＳＳ２を生成する。そして、合成部Ｓ１は、生成した合成信号ＳＳ１と合成信号ＳＳ２とを推定部３に出力する。なお、本実施形態の合成部Ｓ１は、例えば９０度ハイブリッドユニットなどで構成される。
　合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ２（第３入力信号）と入力信号ＩＳ３（第４入力信号）とを用いて、合成信号ＳＳ３（第３合成信号）と合成信号ＳＳ４（第４合成信号）とを生成する。合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ２と入力信号ＩＳ３とのうちの少なくとも一方の信号の位相を遅らせた状態で、入力信号ＩＳ２と入力信号ＩＳ３とを合成して合成信号ＳＳ３を生成する。また、合成部Ｓ２は、入力信号ＩＳ２と入力信号ＩＳ３とのうちの少なくとも一方の信号の位相を遅らせた状態で、入力信号ＩＳ２と入力信号ＩＳ３とを合成して合成信号ＳＳ４を生成する。ここで、合成信号ＳＳ３と合成信号ＳＳ４とは異なった信号である。そして、合成部Ｓ２は、生成した合成信号ＳＳ３と合成信号ＳＳ４とを推定部３に出力する。合成部Ｓ２は、例えば、９０度ハイブリッドユニットや、１８０度ハイブリッドユニットで構成される。
　（２）到来方向推定
　本実施形態の推定部３は、第１推定処理及び第２推定処理を行い、第１推定処理における無線信号の到来方向の複数の候補と、第２推定処理における無線信号の到来方向の複数の候補とのうちから無線信号の到来方向を選択（特定）する。詳細については、「（第２実施形態）における（２）到来方向推定」において説明したため、説明を省略する。本実施形態の推定システム１においても、推定部３は、基準となる角度が異なる複数の推定処理にて推定する無線信号の到来方向の複数の候補のうちから無線信号の到来方向を選択（特定）する。そのため、一の直線上に複数のアンテナが配置するアレーアンテナのみで受信した無線信号の到来方向を推定していた装置より無線信号の到来方向の推定精度が向上する。
　本実施形態では、第２アンテナと第３アンテナとが同一のアンテナＡ２である場合を例示した。第２アンテナと第３アンテナとを同一のアンテナとすることで、推定システム１（受信システム２）が備える複数のアンテナの数を低減することができる。受信システム２が少なくとも３本のアンテナを備えていれば、本実施形態のように、一の直線上に複数のアンテナが位置するアレーアンテナのみで受信する無線信号の到来方向を推定していた装置より推定精度を向上させることができる。
　（第４実施形態）
　（１）推定システム１の構成
　本実施形態の推定システム１の詳細について図７を参照しつつ説明する。ここで、図７中のｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向は互いに直交する方向である。また、ｚ方向は複数のアンテナＡ１～Ａ３の高さ方向である。また、図７中の矢印ＡＲ０は、送信器４が送信する無線信号を表している。本実施形態の推定システム１は、受信システム２と推定部３とを備える。図７に示すように、本実施形態の受信システム２は、アンテナＡ１（第１アンテナ、第６アンテナ）と、アンテナＡ２（第２アンテナ、第３アンテナ）と、アンテナＡ３（第４アンテナ、第５アンテナ）とを備える。アンテナＡ１（第１アンテナ）及びアンテナＡ２（第２アンテナ）は第１仮想直線Ｌ１上に位置する。また、アンテナＡ２（第３アンテナ）及びアンテナＡ３（第４アンテナ）は第２仮想直線Ｌ２上に位置する。また、アンテナＡ３（第５アンテナ）及びアンテナＡ１（第６アンテナ）は第３仮想直線Ｌ３上に位置する。第１仮想直線Ｌ１と第２仮想直線Ｌ２は角度θ０で交差する。本実施形態では、角度θ０が６０度であり、第１仮想直線Ｌ１と第２仮想直線Ｌ２と第３仮想直線Ｌ３とがそれぞれ６０度で交差する場合を例示する。すなわち、本実施形態のアンテナＡ１とアンテナＡ２とアンテナＡ３とは、正三角形の頂点（同一円周上）に位置する。また、アンテナＡ１及びアンテナＡ２の間隔ｄ１（第１間隔）と、アンテナＡ２及びアンテナＡ３の間隔ｄ２（第２間隔）と、アンテナＡ３及びアンテナＡ１の間隔ｄ３とが無線信号の波長の１／２倍である場合を例示する。
　また、受信システム２は、合成部Ｓ１（第１合成部）と、合成部Ｓ２（第２合成部）と、合成部Ｓ３（第３合成部）とを備える。
　合成部Ｓ１は、「（第３実施形態）における（１）推定システム１の構成」において説明した合成部Ｓ１と同様のため、説明を省略する。
　合成部Ｓ２は、「（第３実施形態）における（１）推定システム１の構成」において説明した合成部Ｓ２と同様のため、説明を省略する。
　合成部Ｓ３は、入力信号ＩＳ３（第５入力信号）と、入力信号ＩＳ１（第６入力信号）とを用いて、合成信号ＳＳ５（第５合成信号）と、合成信号ＳＳ６（第６合成信号）とを生成する。合成部Ｓ３は、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ１とのうちの少なくとも一方の信号の位相を遅らせた状態で、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ１とを合成して合成信号ＳＳ５を生成する。また、合成部Ｓ３は、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ１とのうちの少なくとも一方の信号の位相を遅らせた状態で、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ１とを合成して合成信号ＳＳ６を生成する。ここで、合成信号ＳＳ５と合成信号ＳＳ６とは異なった信号である。そして、合成部Ｓ３は、生成した合成信号ＳＳ５と合成信号ＳＳ６とを推定部３に出力する。
　一例として、合成部Ｓ３は、入力信号ＩＳ３の位相をθ１遅らせた信号と入力信号ＩＳ１とを合成して合成信号ＳＳ５を生成する。また、合成部Ｓ３は、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ１の位相をθ１遅らせた信号とを合成して合成信号ＳＳ６を生成する。
　また、別の例として、合成部Ｓ３は、入力信号ＩＳ３の位相をθ１遅らせた信号と入力信号ＩＳ１の位相をθ１遅らせた信号とを合成して合成信号ＳＳ５を生成する。また、合成部Ｓ３は、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ１の位相をθ２遅らせた信号と合成して合成信号ＳＳ６を生成する。
　本実施形態の合成部Ｓ３は、例えば９０度ハイブリッドユニットなどで構成される。この場合、合成部Ｓ３は、入力信号ＩＳ３の位相を９０度遅らせた信号と入力信号ＩＳ１と、を足し合わせて電力値を１／２倍した合成信号ＳＳ５を生成する。また、合成部Ｓ３は、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ１の位相を９０度遅らせた信号と、を足し合わせて電力値を１／２倍した合成信号ＳＳ６を生成する。
　また、合成部Ｓ３は、例えば１８０度ハイブリッドユニットなどで構成されてもよい。この場合、合成部Ｓ３は、入力信号ＩＳ３の位相を９０度遅らせた信号と入力信号ＩＳ１の位相を９０度遅らせた信号と、を足し合わせて電力値を１／２倍した合成信号ＳＳ５を生成する。また、合成部Ｓ３は、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ１の位相を１８０度遅らせた信号と、を足し合わせて電力値を１／２倍した合成信号ＳＳ６を生成する。
　（２）到来方向推定
　本実施形態の推定部３は、第１推定処理と第２推定処理とに加えて、第３推定処理を行う。ここで、第３推定処理は、推定部３が合成部Ｓ３から出力される合成信号ＳＳ５，ＳＳ６に基づいて無線信号の到来方向の複数の候補を推定する処理である。本実施形態の推定部３は、第１～第３推定処理を行い、第１～第３推定処理における無線信号の到来方向の複数の候補のうちから無線信号の到来方向を選択（特定）する。本実施形態の推定部３は第１～第３推定処理における複数の候補を用いた多数決処理を行うことで無線信号の到来方向を推定する。無線信号の到来方向を推定する詳細については、「（第２実施形態）における（２）到来方向推定」において説明したため、説明を省略する。本実施形態の推定システム１においても、推定部３が基準となる角度が異なる複数の推定処理にて推定する無線信号の到来方向の複数の候補のうちから無線信号の到来方向を選択（特定）する。そのため、一の直線上に複数のアンテナが位置するアレーアンテナのみで受信する無線信号の到来方向を推定していた装置より推定精度を向上させることができる。また、推定部３は、第１推定処理及び第２推定処理に加えて第３推定処理を行い、無線信号の到来方向の複数の候補を推定する。推定部３が第３推定処理を行うことにより、無線信号の到来方向の複数の候補が増える。そのため、推定部３が第１推定処理及び第２推定処理のみを行った場合と比べて、無線信号の到来方向の複数の候補のうちから無線信号の到来方向を選択（特定）しやすくなる。
　（第５実施形態）
　（１）概要
　本実施形態の制御システム５及び推定システム７の概要について図８を参照して説明する。ここで、図８中のｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向は互いに直交する方向である。また、ｚ方向は複数のアンテナＡ５～Ａ８の高さ方向である。また、図８中の矢印ＡＲ１～ＡＲ４はそれぞれ、制御システム５が送信する第１無線信号～第４無線信号を表している。また図８中の矢印ＡＲ５は、制御システム５（第１仮想直線Ｌ１及び第２仮想直線Ｌ２の交点８）からみた推定システム７の位置方向を表している。本実施形態の制御システム５は、例えばＢＬＥやＷｉＦｉ（登録商標）などの規格に従ったビーコン信号などの無線信号を送信する。制御システム５は、４つのアンテナＡ５～Ａ８と、２つの合成部Ｓ５，Ｓ６とを備える。
　第１無線信号を送信するアンテナＡ５（第１アンテナ）及び第２無線信号を送信するアンテナＡ６（第２アンテナ）は図８中のｙ方向に沿う第１仮想直線Ｌ１上に位置する。また、第３無線信号を送信するアンテナＡ７（第３アンテナ）及び第４無線信号を送信するアンテナＡ８（第４アンテナ）は図８中のｘ方向に沿う第２仮想直線Ｌ２上に位置する。第１仮想直線Ｌ１と第２仮想直線Ｌ２とは角度θ０で交差する。本実施形態では、角度θ０が９０度の場合について例示する。
　アンテナＡ５及びアンテナＡ６の間隔ｄ１（第１間隔）は、第１無線信号及び第２無線信号の波長のＸ／２倍（Ｘは自然数）であることが好ましい。本実施形態では、間隔ｄ１が第１無線信号及び第２無線信号の波長の１／２倍である場合を例示する。また、アンテナＡ７及びアンテナＡ８の間隔ｄ２（第２間隔）は、第３無線信号及び第４無線信号の波長のＸ／２倍（Ｘは自然数）であることが好ましい。本実施形態では、間隔ｄ２が第３無線信号及び第４無線信号の波長の１／２倍である場合を例示する。また、本実施形態では、アンテナＡ５及びアンテナＡ６の間隔ｄ１と、アンテナＡ７及びアンテナＡ８の間隔ｄ２とが等しい場合を例示する。また、本実施形態では、正方形の各頂点にアンテナＡ５～Ａ８が位置する場合を例示する。
　本実施形態の推定システム７は、制御システム５が送信する第１無線信号，第２無線信号，第３無線信号，第４無線信号を受信する受信アンテナを備える。推定システム７は、受信した各無線信号ＲＳ１～ＲＳ４の受信信号強度に基づいて、制御システム５の位置方向を推定するシステムである。推定システム７は、例えばスマートフォンなどで構成される。
　（２）制御システム５の構成
　次に、本実施形態の制御システム５の構成について図９を参照しつつ説明する。図９に示すように、制御システム５は、４つのアンテナＡ５～Ａ８と、２つの合成部Ｓ５，Ｓ６と、制御部６と、複数の元信号生成部１１～１４とを備える。
　複数の元信号生成部１１～１４は、第１無線信号～第４無線信号の元となる信号であって、例えば識別情報などの所定の情報を含む元信号ＩＳ５～ＩＳ８を生成する。元信号生成部１１は、元信号ＩＳ５を生成し、合成部Ｓ５に出力する。元信号生成部１２は、元信号ＩＳ６を生成し、合成部Ｓ５に出力する。元信号生成部１３は、元信号ＩＳ７を生成し、合成部Ｓ６に出力する。元信号生成部１４は、元信号ＩＳ８を生成し、合成部Ｓ６に出力する。
　合成部Ｓ５は、２つの元信号ＩＳ５，ＩＳ６に基づいて第１無線信号及び第２無線信号を生成する。合成部Ｓ５は、元信号ＩＳ５の位相をθ１遅らせた信号と元信号ＩＳ６とを合成して第１無線信号を生成する。また、合成部Ｓ５は、元信号ＩＳ５と元信号ＩＳ６の位相をθ１遅らせた信号とを合成して第２無線信号を生成する。合成部Ｓ５は、生成した第１無線信号をアンテナＡ５に出力する。また、合成部Ｓ５は、生成した第２無線信号をアンテナＡ６に出力する。
　本実施形態の合成部Ｓ５は、例えば９０度ハイブリッドユニットなどで構成される。合成部Ｓ５は、元信号ＩＳ５の位相を９０度遅らせた信号と元信号ＩＳ６とを足し合わせて電力値を１／２倍することによって第１無線信号を生成する。また、合成部Ｓ５は、元信号ＩＳ５と元信号ＩＳ６の位相を９０度遅らせた信号とを足し合わせて電力値を１／２倍することによって、第２無線信号を生成する。
　合成部Ｓ６は、２つの元信号ＩＳ７，ＩＳ８に基づいて第３無線信号及び第４無線信号を生成する。合成部Ｓ６は、元信号ＩＳ７と元信号ＩＳ８とのうちの少なくとも一方の位相を遅らせた状態で、元信号ＩＳ７と元信号ＩＳ８とを合成して第３無線信号を生成する。また、合成部Ｓ６は、元信号ＩＳ７と元信号ＩＳ８とのうちの少なくとも一方の位相を遅らせた状態で元信号ＩＳ７と元信号ＩＳ８とを合成して、第３無線信号とは異なる第４無線信号を生成する。合成部Ｓ６は、生成した第３無線信号をアンテナＡ７に出力する。また、合成部Ｓ６は、生成した第４無線信号をアンテナＡ８に出力する。
　本実施形態の合成部Ｓ６は、例えば１８０度ハイブリッドユニットなどで構成される。合成部Ｓ６は、元信号ＩＳ７の位相を９０度遅らせた信号と元信号ＩＳ８の位相を９０度遅らせた信号とを足し合わせて電力値を１／２倍することによって第３無線信号を生成する。また、合成部Ｓ６は、元信号ＩＳ７と元信号ＩＳ８の位相を１８０度遅らせた信号とを足し合わせて電力値を１／２倍することによって第４無線信号を生成する。なお、合成部Ｓ６は、９０度ハイブリッドユニットなどで構成されてもよい。
　制御部６は、４つのアンテナＡ５～Ａ８に第１無線信号～第４無線信号を送信させる処理部である。制御部６は、アンテナＡ５に第１無線信号を送信させ、アンテナＡ６に第２無線信号を送信させる。また、制御部６は、アンテナＡ７に第３無線信号を送信させ、アンテナＡ８に第４無線信号を送信させる。
　アンテナＡ５は、合成部Ｓ５によって生成される第１無線信号を送信する。また、アンテナＡ６は、合成部Ｓ５によって生成される第２無線信号を送信する。また、アンテナＡ７は、合成部Ｓ６によって生成される第３無線信号を送信する。また、アンテナＡ８は、合成部Ｓ６によって生成される第４無線信号を送信する。
　（３）到来方向推定
　次に、推定システム７が受信した第１無線信号～第４無線信号に基づいて、制御システム５の位置方向を推定する方法について図８を参照しつつ説明する。なお、上述の第１実施形態～第４実施形態において説明した事項については、適宜説明を省略する。受信アンテナとアンテナＡ５との間の伝播チャネルをｈ５、受信アンテナとアンテナＡ６との間の伝播チャネルをｈ６とする。また、受信アンテナとアンテナＡ７との間の伝播チャネルをｈ７、受信アンテナとアンテナＡ８との間の伝播チャネルをｈ８とする。また、第１仮想直線Ｌ１に対する推定システム７の位置方向（角度）を角度θ１とする。また、第２仮想直線Ｌ２に対する推定システム７の位置方向（角度）を角度θ２とする。この場合、伝播チャネルｈ５～ｈ８はまとめて、式（６０）と表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000060
　ここで、式（６０）の伝播チャネルを用いると、推定システム７で観測されるチャネル情報で定義される相関行列Ｒ５６は、式（６１）と表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000061
　また、推定システム７で観測されるチャネル情報で定義される相関行列Ｒ７８は、式（６２）と表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000062
　通常、相関行列Ｒ５６，Ｒ７８の対角項は実数となり、非対角項は複素数となる。推定部３は、相関行列Ｒ５６を求めることで、無線信号の到来方向すなわち角度θ１を推定することができる。また、推定部３は、相関行列Ｒ７８を求めることで、無線信号の到来方向すなわち角度θ２を推定することができる。
　推定部３は、受信信号強度に関する情報（以下、「信号強度情報」と記載する。）に基づいて、相関行列Ｒ５６，Ｒ７８を求める。推定システム７で観測される伝播チャネルをそれぞれｈｓｓ１，ｈｓｓ２，ｈｓｓ３，ｈｓｓ４とする。４つの伝播チャネルはそれぞれ、式（６３）～式（６６）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000063
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000064
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000065
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000066
　第１実施形態で説明したように、相関行列Ｒ５６は、式（６３）及び式（６４）に基づいて近似的に求まる。推定システム７は、相関行列Ｒ５６を近似的に求めることによって、無線信号の到来方向の複数の候補を推定する（第１推定処理）。この複数の候補には、第１仮想直線Ｌ１に対する推定システム７の位置方向である角度θ１が含まれる。
　また、相関行列Ｒ７８も、式（６５）及び（式６６）に基づいて近似的に求まる。推定システム７は、相関行列Ｒ７８を近似的に求めることによって、無線信号の到来方向の複数の候補を推定する（第２推定処理）。この複数の候補には、第２仮想直線Ｌ２に対する推定システム７の位置方向である角度θ２が含まれる。
　本実施形態の第１仮想直線Ｌ１と第２仮想直線Ｌ２とは交差する。そのため、推定システム７は、第１実施形態～第４実施形態のいずれかで説明したように、無線信号の到来方向の複数の候補のうちから、無線信号の到来方向を選択（特定）することができる。そのため、一の直線上に複数のアンテナが位置するアレーアンテナのみを用いて無線信号を送信する場合と比べて、受信側で送信装置の位置を推定する際の推定精度を向上させることができる。
　なお、本実施形態では、制御システム５の構成が図８のような構成である場合を例示した。しかし、制御システム５の構成は、第１実施形態～第４実施形態において示した受信システム２のような構成であっても構わない。例えば、制御システム５は、合成部Ｓ５及び合成部Ｓ６に加えて、第３合成部や第４合成部を更に備えていてもよい。
　この場合、例えば第３合成部は、２つの元信号ＩＳ５，ＩＳ６に基づいて第５無線信号及び第６無線信号を生成する。第３合成部は例えば１８０度ハイブリッドユニット（合成部Ｓ５と異なるハイブリッドユニット）などで構成される。第３合成部は、元信号ＩＳ５の位相を９０度遅らせた信号と元信号ＩＳ６の位相を９０度遅らせた信号とを足し合わせて電力値を１／２倍することによって第５無線信号を生成する。また、第３合成部は、元信号ＩＳ５と元信号ＩＳ６の位相を１８０度遅らせた信号とを足し合わせて電力値を１／２倍することによって第６無線信号を生成する。第３合成部は、生成した第５無線信号をアンテナＡ５に出力する。また、第３合成部は、生成した第６無線信号をアンテナＡ６に出力する。
　また、例えば第４合成部は、２つの元信号ＩＳ７，ＩＳ８に基づいて第７無線信号及び第８無線信号を生成する。第４合成部は、例えば９０度ハイブリッドユニット（合成部Ｓ６と異なるハイブリッドユニット）などで構成される。第４合成部は、元信号ＩＳ７の位相を９０度遅らせた信号と元信号ＩＳ８とを足し合わせて電力値を１／２倍することによって第７無線信号を生成する。また、第４合成部は、元信号ＩＳ７と元信号ＩＳ８の位相を９０度遅らせた信号とを足し合わせて電力値を１／２倍することによって、第８無線信号を生成する。第４合成部は、生成した第７無線信号をアンテナＡ７に出力する。また、第４合成部は、生成した第８無線信号をアンテナＡ８に出力する。
　そして、制御部６は、４つのアンテナＡ５～Ａ８に第１無線信号～第８無線信号を送信させる。制御部６は、アンテナＡ５に第１無線信号及び第５無線信号を送信させ、アンテナＡ６に第２無線信号及び第６無線信号を送信させる。また、制御部６は、アンテナＡ７に第３無線信号及び第７無線信号を送信させ、アンテナＡ８に第４無線信号及び第８無線信号を送信させる。
　例えば、制御部６は、アンテナＡ５が第１無線信号を送信するタイミングと、第５無線信号を送信するタイミングとを切り替えるように制御する。制御部６は、他のアンテナに対しても同様に、異なる無線信号を送信するタイミングを切り替えるように制御する。
　推定システム７側では、第５無線信号及び第６無線信号に基づいて推定システム７の位置方向を推定し（第３推定処理）、第７無線信号及び第８無線信号に基づいて推定システム７の位置方向を推定（第４推定処理）する。これにより、推定システム７が第１推定処理及び第２推定処理のみを行った場合と比べて、推定システム７の位置方向の複数の候補のうちから正しい位置方向を選択（特定）しやすくなる。
　（受信方法、プログラム）
　上述の実施形態（各変形例も含む）は、様々な実施形態の一つに過ぎない。上述の実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計などに応じて種々の変更が可能である。また、推定システム１と同様の機能は、受信方法、プログラム又はプログラムを記録した記録媒体などで具現化されてもよい。
　本実施形態に係る推定方法は、第１推定ステップと、第２推定ステップと、選択ステップとを有する。第１推定ステップでは、合成信号ＳＳ１と合成信号ＳＳ２とに基づいて、無線信号の到来方向の複数の候補を推定する。合成信号ＳＳ１は第１仮想直線Ｌ１上に位置するアンテナＡ１で受信される無線信号に基づく入力信号ＩＳ１の位相がθ１遅れた信号と第１仮想直線Ｌ１上に位置するアンテナＡ２で受信される無線信号に基づく入力信号ＩＳ２とが合成された信号である。合成信号ＳＳ２は、入力信号ＩＳ１と入力信号ＩＳ２の位相がθ１遅れた信号とが合成された信号である。第２推定ステップでは、合成信号ＳＳ３と合成信号ＳＳ４とに基づいて、無線信号の到来方向の複数の候補を推定する。合成信号ＳＳ３は、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ４とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ４とが合成された信号である。入力信号ＩＳ３は、第１仮想直線Ｌ１と交差する第２仮想直線Ｌ２上に位置するアンテナＡ３で受信される無線信号に基づく信号である。入力信号ＩＳ４は、第２仮想直線Ｌ２上に位置するアンテナＡ４で受信される無線信号に基づく信号である。合成信号ＳＳ４は、合成信号ＳＳ３とは異なる信号であって、入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ４とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で入力信号ＩＳ３と入力信号ＩＳ４とが合成された信号である。選択ステップでは、第１推定ステップにおける複数の候補と、第２推定ステップにおける複数の候補とのうちから、無線信号の到来方向を選択する。
　また、本実施形態に係る（コンピュータ）プログラムは、上述した第１推定ステップ、第２推定ステップ及び選択ステップを１以上のプロセッサに実行させるためのプログラムである。
　推定システム１、受信システム２，制御システム５及び推定方法の実行主体は、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって推定システム１、受信システム２，制御システム５及び推定方法の実行主体としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリにあらかじめ記録されていてもよい。また、プログラムは、電気通信回線を通じて提供されてもよいし、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブなどの記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ）又は大規模集積回路（ＬＳＩ）を含む１又は複数の電子回路で構成される。複数の電子回路は、１つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、１つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散されて設けられていてもよい。
　（まとめ）
　上記実施形態から明らかなように、本開示は、下記の第１から第１８の態様を含む。以下では、実施形態との対応関係を明示するためだけに、符号を括弧付きで付している。
　第１態様に係る推定システム（１）は、第１推定処理及び第２推定処理を行って無線信号の到来方向を推定する推定部（３）を備える。第１推定処理は、第１合成信号と第２合成信号とに基づいて無線信号の到来方向の複数の候補を推定する処理である。第１合成信号は、第１アンテナで受信される無線信号に基づく第１入力信号の位相がθ１遅れた信号と第２アンテナで受信される無線信号に基づく第２入力信号とが合成された信号である。第２合成信号は、第１入力信号と第２入力信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された信号である。第２推定処理は、第３合成信号と第４合成信号とに基づいて無線信号の到来方向の複数の候補を推定する処理である。第３合成信号は、第３アンテナで受信される無線信号に基づく第３入力信号と第４アンテナで受信される無線信号に基づく第４入力信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で第３入力信号と第４入力信号とが合成された信号である。第４合成信号は、第３合成信号とは異なる信号であって、第３入力信号と第４入力信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で第３入力信号と第４入力信号とが合成された信号である。第１アンテナ及び第２アンテナは第１仮想直線（Ｌ１）上に位置し、第３アンテナ及び第４アンテナは第１仮想直線（Ｌ１）と交差する第２仮想直線（Ｌ２）上に位置する。推定部（３）は、第１推定処理と第２推定処理とを行い、第１推定処理における複数の候補と、第２推定処理における複数の候補とのうちから、無線信号の到来方向を選択する。
　この態様によれば、推定部（３）は、第１及び第２合成信号に基づく第１推定処理を行い、第３及び第４合成信号に基づく第２推定処理を行う。第１仮想直線（Ｌ１）と第２仮想直線（Ｌ２）とが交差する（角度θ）ため、第１推定処理の基準となる角度と、第２推定処理の基準となる角度が異なる。推定部（３）は、基準となる角度が異なる複数の推定処理にて推定する無線信号の到来方向の複数の候補のうちから無線信号の到来方向を選択する。そのため、一の直線上に複数のアンテナが位置するアレーアンテナのみで受信した無線信号の到来方向を推定していた装置より無線信号の到来方向の推定精度が向上する。
　第２態様に係る推定システム（１）では、第１態様において、第３合成信号は、第３入力信号の位相がθ１遅れた信号と第４入力信号とが合成された信号である。また、第４合成信号は、第３入力信号と第４入力信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された信号である。
　この態様によれば、推定部（３）は、第３入力信号の位相がθ１遅れた信号と第４入力信号とが合成された第３合成信号と、第３入力信号と第４入力信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された第４合成信号とに基づいて第２推定処理を行うことができる。そのため、推定部（３）による第２推定処理の推定精度が向上する。
　第３態様に係る推定システム（１）では、第１態様において、第３合成信号は、第３入力信号の位相がθ１遅れた信号と第４入力信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された信号である。また、第４合成信号は、第３入力信号と第４入力信号の位相がθ２遅れた信号とが合成された信号である。
　この態様によれば、推定部（３）による第２推定処理の推定精度が向上する。
　第４態様に係る推定システム（１）では、第１態様から第３態様のいずれかにおいて、推定部（３）は、第５合成信号及び第６合成信号に基づいて、無線信号の到来方向の複数の候補を推定する第３推定処理を更に行う。推定部（３）は、第１推定処理における複数の候補と、第２推定処理における複数の候補と、第３推定処理における複数の候補とのうちから、無線信号の到来方向を選択する。第５合成信号は、第５アンテナで受信される無線信号に基づく第５入力信号と第６アンテナで受信される無線信号に基づく第６入力信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で第５入力信号と第６入力信号とが合成された信号である。また、第６合成信号は、第５合成信号とは異なる信号であって、第５入力信号と第６入力信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で第５入力信号と第６入力信号とが合成された信号である。
　この態様によれば、推定部（３）は、第１推定処理及び第２推定処理に加えて、第５合成信号及び第６合成信号に基づく第３推定処理を行うことができる。そのため、推定部（３）が第１推定処理及び第２推定処理のみを行う場合と比べて、無線信号の到来方向の推定精度が向上する。
　第５態様に係る推定システム（１）では、第４態様において、第５合成信号は、第５入力信号の位相がθ１遅れた信号と第６入力信号とが合成された信号である。また、第６合成信号は、第５入力信号と第６入力信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された信号である。
　この態様によれば、推定部（３）は、第５入力信号の位相がθ１遅れた信号と第６入力信号とが合成された第５合成信号と、第５入力信号と第６入力信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された第６合成信号とに基づいて第３推定処理を行う。そのため、推定部（３）による第３推定処理の推定精度が向上する。
　第６態様に係る推定システム（１）では、第４態様において、第５合成信号は、第５入力信号の位相がθ１遅れた信号と第６入力信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された信号である。また、第６合成信号は、第５入力信号と第６入力信号の位相がθ２遅れた信号とが合成された信号である。
　この態様によれば、第５合成信号は、第５入力信号の位相がθ１遅れた信号と第６入力信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された信号である。また、第６合成信号は、第５入力信号と第６入力信号の位相がθ２遅れた信号とが合成された信号である。推定部（３）は、このような第５合成信号及び第６合成信号に基づいて第３推定処理を行うことができる。そのため、推定部（３）による第３推定処理の推定精度が向上する。
　第７態様に係る推定システム（１）では、第１態様から第６態様のいずれかにおいて、推定部（３）は、第１推定処理における複数の候補と、第２推定処理における複数の候補とを用いた多数決処理を行うことで、無線信号の到来方向を推定する。
　この態様によれば、推定部（３）は、基準となる角度が異なる複数の推定結果を用いた多数決処理を行う。そのため、推定部（３）は、複数の候補の中から、無線信号の到来方向を選択（特定）することが可能となる。
　第８態様に係る推定システム（１）では、第３態様又は第６態様において、θ１は９０度であり、θ２は１８０度である。
　この態様によれば、推定部（３）による第１推定処理及び第２推定処理の推定精度が向上する。
　第９態様に係る推定システム（１）は、第１態様から第８態様のいずれかにおいて、第１アンテナと、第２アンテナと、第３アンテナと、第４アンテナと、を更に備える。
　この態様によれば、この態様によれば、推定システム（１）は、第１仮想直線（Ｌ１）上に位置する第１及び第２アンテナと、第１仮想直線（Ｌ１）と交差する第２仮想直線（Ｌ２）に位置する第３及び第４アンテナで無線信号を受信することができる。
　第１０態様に係る推定システム（１）では、第９態様において、第２アンテナと第３アンテナとは同一のアンテナである。
　この態様によれば、第２アンテナと第３アンテナとが同一のアンテナであるため、受信システム（２）の大きさを小さくすることができる。
　第１１態様に係る推定システム（１）は、第９態様又は第１０態様において、第１合成信号及び第２合成信号を生成する第１合成部と、第３合成信号及び第４合成信号を生成する第２合成部とを更に備える。
　この態様によれば、推定システム（１）は、４つの合成信号（ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３，ＳＳ４）を生成することができる。
　第１２態様に係る推定システム（１）では、第９態様から第１１態様のいずれかにおいて、第１アンテナと第２アンテナとの第１間隔と、第３アンテナと第４アンテナとの第２間隔が等しい。
　この態様によれば、第１アンテナと第２アンテナとの第１間隔と、第３アンテナと第４アンテナとの第２間隔が等しいため、推定部（３）による第１推定処理及び第２推定処理で用いる数式を流用することができる。
　第１３態様に係る推定システム（１）では、第９態様から第１２態様のいずれかにおいて、第１アンテナと第２アンテナとの第１間隔、及び、第３アンテナと第４アンテナとの第２間隔は、無線信号の波長をＸ／２倍（Ｘは自然数）した長さである。
　この態様によれば、第１アンテナ及び第２アンテナの第１間隔と、第３アンテナ及び第４アンテナの第２間隔とを無線信号の波長の１／２とすることで、推定部（３）による推定処理の推定精度が向上する。
　第１４態様に係る推定システム（１）では、第１３態様において、第１間隔及び第２間隔は、無線信号の波長を１／２倍した長さである。
　この態様によれば、各アンテナの間隔を無線信号の波長の１／２とすることで、推定部（３）による推定処理の推定精度が向上する。また、Ｘを「１」とすることで、推定システム（１）をコンパクトにすることができる。
　第１５態様に係る受信システム（２）は、第１アンテナと、第２アンテナと、第３アンテナと、第４アンテナと、第１合成部と、第２合成部とを備える。第１アンテナ及び第２アンテナは第１仮想直線（Ｌ１）上に位置し、無線信号を受信する。第３アンテナ及び第４アンテナは、第１仮想直線（Ｌ１）と交差する第２仮想直線（Ｌ２）上に位置し、無線信号を受信する。第１合成部は、第１合成信号と第２合成信号とを生成する。第１合成信号は、第１アンテナで受信される無線信号に基づく第１入力信号の位相がθ１遅れた信号と第２アンテナで受信される無線信号に基づく第２入力信号とが合成された信号である。第２合成信号は、第１入力信号と第２入力信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された信号である。第２合成部は、第３合成信号と第４合成信号とを生成する。第３合成信号は、第３アンテナで受信される無線信号に基づく第３入力信号と第４アンテナで受信される無線信号に基づく第４入力信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で第３入力信号と第４入力信号とが合成された信号である。第４合成信号は、第３合成信号とは異なる信号であって、第３入力信号と第４入力信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で第３入力信号と第４入力信号とが合成された信号である。
　この態様によれば、受信システム（２）は、第１アンテナ及び第２アンテナと、第３アンテナ及び第４アンテナとで、異なる角度で無線信号を受信することができる。また、受信システム（２）は、第１の角度で受信した無線信号に基づく第１合成信号及び第２合成信号と、第２の角度で受信した無線信号に基づく第３合成信号及び第４合成信号と、を生成することができる。
　第１６態様に係る制御システム（５）は、第１アンテナと、第２アンテナと、第３アンテナと、第４アンテナと、制御部とを備える。第１アンテナ及び第２アンテナは、第１仮想直線（Ｌ１）上に位置する。第３アンテナ及び第４アンテナは、第１仮想直線（Ｌ１）と交差する第２仮想直線（Ｌ２）上に位置する。制御部は、第１アンテナに第１元信号の位相がθ１遅れた信号と第２元信号とが合成された第１無線信号を送信させる。制御部は、第２アンテナに、第１元信号と第２元信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された第２無線信号を送信させる。制御部は、第３アンテナに、第３元信号と第４元信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で第３元信号と第４元信号とが合成された第３無線信号を送信させる。制御部は、第４アンテナに、第３無線信号とは異なる信号であって、第３元信号と第４元信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で第３元信号と第４元信号とが合成された第４無線信号を送信させる。
　この態様によれば、制御システム（５）は、角度が異なる２組のアレーアンテナで無線信号を送信することができる。
　第１７態様に係る推定方法は、第１推定ステップと、第２推定ステップと、選択ステップとを有する。第１推定ステップでは、第１合成信号と第２合成信号とに基づいて、無線信号の到来方向の複数の候補を推定する。第１合成信号は第１仮想直線（Ｌ１）上に位置する第１アンテナで受信される無線信号に基づく第１入力信号の位相がθ１遅れた信号と第１仮想直線（Ｌ１）上に位置する第２アンテナで受信される無線信号に基づく第２入力信号とが合成された信号である。第２合成信号は、第１入力信号と第２入力信号の位相がθ１遅れた信号とが合成された信号である。第２推定ステップでは、第３合成信号と第４合成信号とに基づいて、無線信号の到来方向の複数の候補を推定する。第３合成信号は、第３入力信号と第４入力信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で第３入力信号と第４入力信号とが合成された信号である。第３入力信号は、第１仮想直線（Ｌ１）と交差する第２仮想直線（Ｌ２）上に位置する第３アンテナで受信される無線信号に基づく信号である。第４入力信号は、第２仮想直線（Ｌ２）上に位置する第４アンテナで受信される無線信号に基づく信号である。第４合成信号は、第３合成信号とは異なる信号であって、第３入力信号と第４入力信号とのうちの少なくとも一方の位相が遅れた状態で第３入力信号と第４入力信号とが合成された信号である。選択ステップでは、第１推定ステップにおける複数の候補と、第２推定ステップにおける複数の候補とのうちから、無線信号の到来方向を選択する。
　この態様によれば、第１仮想直線（Ｌ１）と第２仮想直線（Ｌ２）とが交差する（角度θ）ため、第１推定ステップの基準となる角度と、第２推定ステップの基準となる角度が異なる。基準となる角度が異なる複数の推定ステップにて推定する無線信号の到来方向の複数の候補のうちから無線信号の到来方向を選択する。そのため、一の直線上に複数のアンテナが位置するアレーアンテナのみで受信した無線信号の到来方向を推定していた方法より無線信号の到来方向の推定精度が向上する。
　第１８態様に係るプログラムは、第１７態様の推定方法を、１以上のプロセッサに実行させる。
　この態様によれば、第１仮想直線（Ｌ１）と第２仮想直線（Ｌ２）とが交差する（角度θ）ため、第１推定ステップの基準となる角度と、第２推定ステップの基準となる角度が異なる。基準となる角度が異なる複数の推定ステップにて推定する無線信号の到来方向の複数の候補のうちから無線信号の到来方向を選択する。そのため、一の直線上に複数のアンテナが位置するアレーアンテナのみで受信した無線信号の到来方向を推定していたプログラムより無線信号の到来方向の推定精度が向上する。
１　推定システム
２　受信システム
３　推定部
４　送信器
５　制御システム
６　制御部
Ａ１　アンテナ（第１アンテナ、第６アンテナ）
Ａ２　アンテナ（第２アンテナ、第３アンテナ）
Ａ３　アンテナ（第３アンテナ、第４アンテナ、第５アンテナ）
Ａ４　アンテナ（第２アンテナ、第３アンテナ、第４アンテナ）
ｄ１　間隔（第１間隔）
ｄ２　間隔（第２間隔）
ｄ３　間隔（第２間隔）
ｄ４　間隔（第１間隔）
ＩＳ１　入力信号（第１入力信号、第５入力信号、第６入力信号）
ＩＳ２　入力信号（第２入力信号、第３入力信号、第６入力信号）
ＩＳ３　入力信号（第３入力信号、第４入力信号、第５入力信号）
ＩＳ４　入力信号（第２入力信号、第３入力信号、第４入力信号）
ＩＳ５　元信号（第１元信号）
ＩＳ６　元信号（第２元信号）
ＩＳ７　元信号（第３元信号）
ＩＳ８　元信号（第４元信号）
Ｓ１　合成部（第１合成部、第３合成部）
Ｓ２　合成部（第２合成部、第４合成部）
Ｓ３　合成部（第２合成部、第３合成部）
Ｓ４　合成部（第１合成部）
ＳＳ１　合成信号（第１合成信号、第５合成信号）
ＳＳ２　合成信号（第２合成信号、第６合成信号）
ＳＳ３　合成信号（第３合成信号）
ＳＳ４　合成信号（第４合成信号）
ＳＳ５　合成信号（第３合成信号、第５合成信号）
ＳＳ６　合成信号（第４合成信号、第６合成信号）
ＳＳ７　合成信号（第１合成信号）
ＳＳ８　合成信号（第２合成信号）

Claims (18)

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

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6467005A (en) * 1987-09-07 1989-03-13 Nippon Telegraph & Telephone Mobile communication base station antenna system
JPH06130138A (ja) * 1992-10-16 1994-05-13 Tokimec Inc 電波到来方位・偏波計測用アンテナ装置、電波到来方位・偏波計測装置及びアンテナ指向装置
JP2608559B2 (ja) * 1987-05-22 1997-05-07 日本放送協会 電波到来方向探知方法
US20040160364A1 (en) * 2002-10-29 2004-08-19 Zvi Regev Digital instantaneous direction finding system
JP2017216567A (ja) * 2016-05-31 2017-12-07 国立大学法人岩手大学 ビーコン装置、該ビーコン装置を用いた方向推定方法、位置推定方法及び通信端末装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2608559B2 (ja) * 1987-05-22 1997-05-07 日本放送協会 電波到来方向探知方法
JPS6467005A (en) * 1987-09-07 1989-03-13 Nippon Telegraph & Telephone Mobile communication base station antenna system
JPH06130138A (ja) * 1992-10-16 1994-05-13 Tokimec Inc 電波到来方位・偏波計測用アンテナ装置、電波到来方位・偏波計測装置及びアンテナ指向装置
US20040160364A1 (en) * 2002-10-29 2004-08-19 Zvi Regev Digital instantaneous direction finding system
JP2017216567A (ja) * 2016-05-31 2017-12-07 国立大学法人岩手大学 ビーコン装置、該ビーコン装置を用いた方向推定方法、位置推定方法及び通信端末装置

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