無線通信システム
【課題】 簡単な構成によりマルチパスの影響を抑制して無線通信可能な無線通信システムを提供する。
【解決手段】 無線通信システムは、基地局と移動端末とを備える。基地局は、縦方向に長く、かつ、横方向に狭いビームＢＭ１を放射する。移動端末は、縦方向に狭く、かつ、横方向に長いビームＢＭ２を放射する。そして、基地局および移動端末は、ビームＢＭ１とビームＢＭ２との交差部ＣＲＳＳが形成される方向にそれぞれビームＢＭ１，ＢＭ２を放射して相互に無線通信を行なう。
【解決手段】 無線通信システムは、基地局と移動端末とを備える。基地局は、縦方向に長く、かつ、横方向に狭いビームＢＭ１を放射する。移動端末は、縦方向に狭く、かつ、横方向に長いビームＢＭ２を放射する。そして、基地局および移動端末は、ビームＢＭ１とビームＢＭ２との交差部ＣＲＳＳが形成される方向にそれぞれビームＢＭ１，ＢＭ２を放射して相互に無線通信を行なう。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無線通信システムに関し、特に、マルチパスの影響を抑制可能な無線通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、データ伝送を無線通信により高速で行ないたいというニーズが高まっている。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ等の無線ＬＡＮは、直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を用いて５ＧＨｚの無線通信を行なっている。
【０００３】
また、更に高速な無線通信を行なうものとして１００Ｍｂｐｓを超えるものが、ミリ波帯（＞３０ＧＨｚ）で試作されている。
【０００４】
通信速度をＧｂｐｓのオーダーよりも高速化すると、壁、天井、床および什器等の反射によりマルチパスが生じ、伝送路の遅延拡がりがシンボルレートに対して無視できなくなり、誤り率が上昇し、伝送が困難になる。
【０００５】
そこで、この問題を解決するために従来においては、鋭いビームパターンを有するアンテナを相手に向けることを行なっていた（特許文献１）。即ち、特許文献１は、室内無線通信システムを開示する。この室内無線通信システムは、ミリ波帯で無線通信を行なうものであり、親機と、親機アンテナと、反射鏡と、副反射鏡と、子機と、子機アンテナとを備える。
【０００６】
親機アンテナは、指向性の鋭いアンテナであり、親機の上方（垂直方向）の天井面を指向するように親機に設置される。子機アンテナも、指向性の鋭いアンテナであり、子機の上方の天井面を指向するように子機に設置される。
【０００７】
反射鏡は、親機の上方の天井面に設置され、親機アンテナからの電波を天井面に平行な方向に反射するとともに、副反射鏡からの電波を親機アンテナの方向へ反射する。副反射鏡は、子機の上方の天井面に設置され、反射鏡からの電波を子機アンテナの方向へ反射するとともに、子機アンテナからの電波を反射鏡の方向へ反射する。
【０００８】
室内無線通信システムにおいては、親機は、親機アンテナを介して指向性の鋭い電波を反射鏡の方向へ放射し、反射鏡は、親機アンテナからの電波を天井面に平行な方向へ反射する。そして、副反射鏡は、反射鏡からの電波を子機アンテナの方向へ反射し、子機は、子機アンテナを介して電波を受信する。子機から親機への電波の送信は、上述した逆の経路に沿って行なわれる。
【０００９】
このように、特許文献１は、指向性の鋭いアンテナを反射鏡および副反射鏡を介して相手側に向けることによって壁、天井、床および什器等による反射によって生じるマルチパスの影響を抑制する室内無線通信システムを開示する。
【特許文献１】特開平９−５１２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特許文献１に開示された室内無線通信システムでは、親機の上方に設置された反射鏡と子機の上方に設置された副反射鏡とを介して親機および子機間で無線通信が行なわれるため、親機アンテナからの電波を副反射鏡の方向へ反射するように反射鏡を設置し、かつ、反射鏡からの電波を子機アンテナの方向へ反射するように副反射鏡を設置しなければならない。即ち、反射鏡および副反射鏡の設置を２次元で制御しなければならず、反射鏡および副反射鏡の設置を制御することが困難であるという問題がある。
【００１１】
また、親機または子機を移動させた場合、反射鏡または副反射鏡の設置角度を調整する必要があるが、この場合、親機アンテナまたは子機アンテナは、反射鏡または副反射鏡の真下に存在しなくなるので、親機アンテナまたは子機アンテナからの電波を反射鏡または副反射鏡の方向へ向けるには、アンテナの指向性を２次元で制御しなければならず、指向性の制御が困難であるという問題がある。そして、指向性の鋭いアンテナをアレーアンテナを用いて実現しようとすると、アンテナ素子は２次元に配置されるので、素子数が１／（ビーム幅）の２乗に比例して増大するという問題がある。
【００１２】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、簡単な構成によりマルチパスの影響を抑制して無線通信可能な無線通信システムを提供することである。
【００１３】
また、この発明の別の目的は、簡単な構成により高速の無線通信を実現可能な無線通信システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明によれば、無線通信システムは、第１および第２の無線装置を備える。第１の無線装置は、伝搬方向に垂直な面内において第１の長径を有する第１のビームを発生する。第２の無線装置は、伝搬方向に垂直な面内において第１の長径の長さ方向と異なる方向に第２の長径を有する第２のビームを発生する。そして、第１の無線装置は、第１のビームを第２の無線装置の方向へ放射して電波を送受信する。また、第２の無線装置は、第２のビームを第１の無線装置の方向へ放射して電波を送受信する。
【００１５】
好ましくは、第１の無線装置は、第２の無線装置が存在する方向を探索し、その探索した方向へ第１のビームを放射して電波を送受信する。第２の無線装置は、第１の無線装置が存在する方向を探索し、その探索した方向へ第２のビームを放射して電波を送受信する。
【００１６】
好ましくは、第１の無線装置は、全方位性のビームによって電波を送信するとともに、第１のビームを複数の方向に走査して電波を受信し、その受信した複数の電波のうち基準値以上の電波を受信した方向を第２の無線装置が存在する方向と決定する。第２の無線装置は、第２のビームを複数の方向に走査して全方位性のビームによって送信された電波を受信し、その受信した複数の電波のうち基準値以上の電波を受信した方向を第１の無線装置が存在する方向と決定するとともに、決定した方向に第２のビームによって電波を送信する。
【００１７】
好ましくは、第１の無線装置は、第１のビームを複数の方向に切換えて電波を送受信し、確認応答を第２の無線装置から受信した方向を第２の無線装置が存在する方向と決定する。第２の無線装置は、第２のビームを複数の方向に切換えて電波を送受信し、受信した複数の電波のうち基準値以上の電波を受信した方向を第１の無線装置が存在する方向として決定する。
【００１８】
好ましくは、第１の長径の長さ方向は、第２の長径の長さ方向と直交する。
【発明の効果】
【００１９】
この発明による無線通信システムにおいては、断面形状が略楕円形状である２つのビームが用いられ、第１および第２の無線装置は、２つのビームが交差するようにそれぞれ第１および第２のビームを発生して電波を送受信する。
【００２０】
従って、この発明によれば、無線通信に用いるビーム径を実質的に２つのビームの交差部に絞ることができる。その結果、マルチパルの影響を抑制して無線通信を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２２】
図１は、この発明の実施の形態による無線通信システムの概略ブロック図である。この発明の実施の形態による無線通信システム１００は、基地局１０と、移動端末２０とを備える。無線通信システム１００は、例えば、室内に設置される。
【００２３】
基地局１０は、アレーアンテナ１１を搭載し、移動端末２０は、アレーアンテナ２１を搭載する。アレーアンテナ１１，２１は、指向性を切換え可能なアンテナである。そして、基地局１０および移動端末２０は、無線通信空間３０を介して、１Ｇｂｐｓ〜数百Ｇｂｐｓで無線通信により相互にデータ伝送を行なう。
【００２４】
基地局１０および移動端末２０は、相互に無線通信を行なう場合、後述する方法によって相手側が存在する方向を探索する。そして、基地局１０は、移動端末２０が存在する方向に特定のビームＢＭ１をアレーアンテナ１１から放射して電波を送受信し、移動端末２０は、基地局１０が存在する方向に特定のビームＢＭ２をアレーアンテナ２１から放射して電波を送受信する。ビームＢＭ１，ＢＭ２の詳細については、後述する。
【００２５】
図２は、図１に示す基地局１０に搭載されたアレーアンテナ１１の概略図である。アレーアンテナ１１は、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎ（Ｎは自然数）からなる。アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎは、円ＣＲＣ１に沿って等間隔に配置される。この場合、円ＣＲＣ１を含む平面ＰＬＮ１は、基地局１０が設置される水平面に対して略平行であり、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎは、平面ＰＬＮ１に略垂直に配置される。
【００２６】
図３は、図２に示す１つのアンテナ素子１１−１の構成を示す概略図である。アンテナ素子１１−１は、給電素子１と、位相制御回路２とを含む。給電素子１は、半波長ダイポールを構成する。位相制御回路２は、電流の位相を制御して給電素子１に給電する。
【００２７】
図２に示すアンテナ素子１１−２〜１１−Ｎの各々は、図３に示すアンテナ素子１１−１と同じ構成からなる。
【００２８】
図４は、図２に示すアレーアンテナ１１の指向性を制御する方法を説明するための図である。アレーアンテナ１１において、アンテナ素子１１−Ｎ；アンテナ素子１１−１，１１−１０；アンテナ素子１１−２，１１−９；アンテナ素子１１−３，１１−８；アンテナ素子１１−４，１１−７およびアンテナ素子１１−５，１１−６の順に電流を給電する位相を遅延させることによって、アレーアンテナ１１は、ビームＢＭ１を放射する。
【００２９】
このビームＢＭ１は、円ＣＲＣ１の中心からアンテナ素子１１−５，１１−６間に向かう方向ＤＲ１に伝搬する。そして、ビームＢＭ１は、伝搬方向ＤＲ１に垂直な平面ＰＬＮ２において長径Ｒ１および短径Ｒ２を有するビーム形状からなる。長径Ｒ１は、その長さ方向が平面ＰＬＮ１に略垂直な方向であり、短径Ｒ２は、その長さ方向が平面ＰＬＮ１に略平行な方向である。
【００３０】
従って、アレーアンテナ１１は、縦方向に長く、かつ、横方向に狭いビーム形状からなるビームＢＭ１を方向ＤＲ１へ放射する。
【００３１】
また、アンテナ素子１１−１，１１−Ｎ；アンテナ素子１１−２，１１−（Ｎ−１）；アンテナ素子１１−３，１１−１０；アンテナ素子１１−４，１１−９；アンテナ素子１１−５，１１−８およびアンテナ素子１１−６，１１−７の順に電流を給電する位相を遅延させることによって、アレーアンテナ１１は、縦方向に長く、かつ、横方向に狭いビーム形状からなるビームＢＭ１を円ＣＲＣ１の中心からアンテナ素子１１−６，１１−７間に向かう方向に放射する。
【００３２】
更に、アンテナ素子１１−２，１１−３；アンテナ素子１１−１，１１−４：アンテナ素子１１−Ｎ，１１−５；アンテナ素子１１−６，１１−（Ｎ−１）；アンテナ素子１１−７，１１−１０およびアンテナ素子１１−８，１１−９の順に電流を給電する位相を遅延させることによって、アレーアンテナ１１は、縦方向に長く、かつ、横方向に狭いビーム形状からなるビームＢＭ１を円ＣＲＣ１の中心からアンテナ素子１１−８，１１−９間に向かう方向に放射する。
【００３３】
同様にして、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎに電流を給電する位相を順次遅延させることによって、アレーアンテナ１１は、縦方向に長く、かつ、横方向に狭いビーム形状からなるビームＢＭ１を各方向に放射する。
【００３４】
そして、アレーアンテナ１１は、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎに電流を給電する位相を同じにすることによって円ＣＲＣ１と同心円状のドーナツ形状からなるオムニパターンのビームを放射する。即ち、アレーアンテナ１１は、指向性を有さない、全方位性のビームを放射する。
【００３５】
このように、アレーアンテナ１１は、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎに電流を給電する位相を制御することによって、指向性を切換えてビームＢＭ１を放射するとともに、無指向性のビーム（オムニパターンからなるビーム）を放射する。
【００３６】
図５は、図１に示す移動端末２０に搭載されたアレーアンテナ２１の概略図である。アレーアンテナ２１は、アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍ（Ｍは自然数）からなる。アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍは、等間隔に直線状に配置される。より具体的には、アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍは、移動端末２０が設置される水平面に対して略垂直な方向に配置される。
【００３７】
アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍの各々は、図３に示すアンテナ素子１１−１と同じ構成からなる。従って、アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍの各々は、位相制御回路２によって位相が制御されて電流が給電される。
【００３８】
図６は、図５に示すアレーアンテナ２１の指向性を制御する方法を説明するための図である。アレーアンテナ２１において、アンテナ素子２１−２，２１−３；アンテナ素子２１−１，２１−４；アンテナ素子２１−５、・・・、およびアンテナ素子２１−Ｍの順に電流を給電する位相を遅延させることによって、アレーアンテナ２１は、ビームＢＭ２を放射する。
【００３９】
このビームＢＭ２は、アンテナ素子２１−２，２１−３間からアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍに略垂直な方向ＤＲ２に伝搬する。そして、ビームＢＭ２は、伝搬方向ＤＲ２に垂直な平面ＰＬＮ３において長径Ｒ３および短径Ｒ４を有するビーム形状からなる。長径Ｒ３は、その長さ方向がアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍに略垂直な方向であり、短径Ｒ４は、その長さ方向がアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍに略平行な方向である。
【００４０】
従って、アレーアンテナ２１は、横方向に長く、かつ、縦方向に狭いビーム形状からなるビームＢＭ２を方向ＤＲ２へ放射する。
【００４１】
また、アレーアンテナ２１において、アンテナ素子２１−１、アンテナ素子２１−２、・・・およびアンテナ素子２１−Ｍの順に電流を給電する位相を遅延させることによって、アレーアンテナ２１は、アンテナ素子２１−１からビームＢＭ２を最も斜め上方へ放射する。この場合、ビームＢＭ２の放射方向がアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍの配列方向と成す角度は、θｍｉｎである。
【００４２】
更に、アレーアンテナ２１において、アンテナ素子２１−２、アンテナ素子２１−１、アンテナ素子２１−３、アンテナ素子２１−４、・・・およびアンテナ素子２１−Ｍの順に電流を給電する位相を遅延させることによって、アンテナアンテナ２１は、アンテナ素子２１−２からビームＢＭ２を斜め上方へ放射する。この場合、ビームＢＭ２の放射方向がアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍの配列方向と成す角度は、θ１（＞θｍｉｎ）である。
【００４３】
更に、アレーアンテナ２１において、アンテナ素子２１−Ｍ、アンテナ素子２１−（Ｍ−１）、・・・およびアンテナ素子２１−１の順に電流を給電する位相を遅延させることによって、アレーアンテナ２１は、アンテナ素子２１−ＭからビームＢＭ２を最も斜め下方へ放射する。この場合、ビームＢＭ２の放射方向がアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍの配列方向と成す角度は、θｍａｘである。
【００４４】
更に、アレーアンテナ２１において、アンテナ素子２１−（Ｍ−１）、アンテナ素子２１−Ｍ、アンテナ素子２１−（Ｍ−２）、・・・およびアンテナ素子２１−１の順に電流を給電する位相を遅延させることによって、アレーアンテナ２１は、アンテナ素子２１−（Ｍ−１）からビームＭＢ２を斜め下方へ放射する。この場合、ビームＢＭ２の放射方向がアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍの配列方向と成す角度は、θ２（θｍｉｎ＜θ１＜・・・θ２＜θｍａｘ）である。
【００４５】
そして、アレーアンテナ２１は、アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍに電流を給電する位相を同じにすることによってオムニパターンからなるビームを放射する。
【００４６】
このように、アレーアンテナ２１は、アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍに電流を給電する位相を制御することによって、指向性を切換えてビームＢＭ２を放射するとともに、無指向性のビーム（オムニパターンからなるビーム）を放射する。
【００４７】
上述したように、アレーアンテナ１１は、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎに電流を給電する位相を制御することによって、縦方向に長く、かつ、横方向に狭いビーム形状からなるビームＢＭ１を各方向に放射し、アレーアンテナ２１は、アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍに電流を給電する位相を制御することによって、横方向に長く、かつ、縦方向に狭いビーム形状からなるビームＢＭ２を各方向に放射する。
【００４８】
従って、この発明においては、基地局１０は、縦方向に長く、かつ、横方向に狭いビーム形状からなるビームＢＭ１をアレーアンテナ１１から放射して電波を送受信し、移動端末２０は、横方向に長く、かつ、縦方向に狭いビーム形状からなるビームＢＭ２をアレーアンテナ２１から放射して電波を送受信する。
【００４９】
図７は、基地局１０に搭載されたアレーアンテナ１１が放射するビームＢＭ１と移動端末２０に搭載されたアレーアンテナ２１が放射するビームＢＭ２とが交差した場合の概念図である。
【００５０】
基地局１０がビームＢＭ１を移動端末２０の方向へ放射して電波を送受信し、移動端末２０がビームＢＭ２を基地局１０の方向へ放射して電波を送受信する場合、基地局１０および移動端末２０は、ビームＢＭ１とビームＢＭ２との交差部ＣＲＳＳを相手方からの電波として受信する。
【００５１】
即ち、基地局１０および移動端末２０は、それぞれ、ビームＢＭ１，ＢＭ２を交差部ＣＲＳＳまで絞って相手方からの電波を受信する。従って、基地局１０および移動端末２０は、直径が交差部ＣＲＳＳに略等しいビームをアレーアンテナ１１，２１から放射して電波を受信しなくても、結果的に、直径が交差部ＣＲＳＳに略等しいビームをアレーアンテナ１１，２１から放射して電波を受信したのと同じ効果を得ることができる。
【００５２】
その結果、基地局１０および移動端末２０は、１Ｇｂｐｓ〜数百Ｇｂｐｓの高速でデータ伝送を行なっても、壁、天井、床および什器等の反射によるマルチパスの影響を抑制して相手方から電波を受信できる。
【００５３】
このように、無線通信システム１００においては、基地局１０および移動端末２０間で、ビームを２つのビームＢＭ１，ＢＭ２の交差部ＣＲＳＳまで実質的に絞って高速の無線通信が可能であるが、これを実現するためには、基地局１０および移動端末２０は、相手方が存在する方向を検知する必要がある。即ち、ビームを２つのビームＢＭ１，ＢＭ２の交差部ＣＲＳＳまで実質的に絞ったのと同じ効果を得るためには、ビームＢＭ１，ＢＭ２が相互に反対方向から進行して交差する必要があるからである。
【００５４】
そこで、この発明においては、基地局１０および移動端末２０は、相手方が存在する方向を探索し、その探索した方向にそれぞれビームＢＭ１，ＢＭ２を放射して電波を送受信する。
【００５５】
図８は、図１に示す基地局１０の内部構成を示す概略ブロック図である。基地局１０は、送受信部１１０と、電波強度検出部１２０と、信号処理部１３０と、制御部１４０と、指向性制御部１５０とを含む。
【００５６】
送受信部１１０は、信号の送信時、信号処理部１３０からの信号を増幅等してアレーアンテナ１１へ出力し、信号の受信時、アレーアンテナ１１からの電波を増幅等して電波強度検出部１２０および信号処理部１３０へ出力する。電波強度検出部１２０は、送受信部１１０から電波を受け、その受けた電波の電波強度を検出して制御部１４０へ出力する。
【００５７】
信号処理部１３０は、信号の送信時、制御部１４０からの信号を変調等して送受信部１１０へ出力し、信号の受信時、送受信部１１０からの信号を復調して制御部１４０へ出力する。
【００５８】
制御部１４０は、移動端末２０が存在する方向を探索する場合、オムニパターンからなるビームおよび指向性を切換えたビームＢＭ１をアレーアンテナ１１から放射するように指向性制御部１５０を制御するとともに、電波強度検出部１２０から受けた電波強度に基づいて、しきい値以上の電波強度が得られるときのビームＢＭ１の方向（指向性）を移動端末２０が存在する方向として検出する。
【００５９】
そして、制御部１４０は、移動端末２０が存在する方向を検出すると、その方向にビームＢＭ１を放射するように指向性制御部１５０を制御するとともに、移動端末２０との無線通信を制御する。
【００６０】
指向性制御部１５０は、制御部１４０からの制御に従って、アレーアンテナ１１がオムニパターンからなるビームおよび指向性を切換えたビームＢＭ１を放射するようにアンテナ素子１１−１〜１１−ＮのＮ個の位相制御回路２を制御する。また、指向性制御部１５０は、制御部１４０からの制御に従って、アレーアンテナ１１が所定の方向にビームＢＭ１を放射するようにＮ個の位相制御回路２を制御する。
【００６１】
図１に示す移動端末２０も、図８に示す基地局１０と同じ構成からなる。
【００６２】
図９は、基地局１０および移動端末２０の動作を説明するためのフローチャートである。一連の動作が開始されると、基地局１０および移動端末２０は、初期引込処理を行なう（ステップＳ１）。即ち、基地局１０および移動端末２０は、相手方が存在する方向を探索する。
【００６３】
その後、基地局１０および移動端末２０は、トラッキング処理を行なう（ステップＳ２）。即ち、基地局１０および移動端末２０は、周囲の電波環境の変化によるビームの微調整を行なう。そして、ステップＳ２の後、基地局１０および移動端末２０は、それぞれ、ビームＢＭ１，ＢＭ２をアレーアンテナ１１，２１から放射して高速データ伝送を行なう（ステップＳ３）。これによって、一連の動作は終了する。
【００６４】
図１０は、図９に示す初期引込処理の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。初期引込処理が開始されると、基地局１０の制御部１４０は、オムニパターンからなるビームをアレーアンテナ１１から放射するように指向性制御部１５０を制御する。そして、指向性制御部１５０は、制御部１４０からの制御に従って、アレーアンテナ１１のアンテナ素子１１−１〜１１−Ｎに同じ位相で電流を給電するようにＮ個の位相制御回路２を制御し、Ｎ個の位相制御回路２は、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎに同じ位相で電流を給電する。
【００６５】
これによってアレーアンテナ１１は、オムニパターンからなるビームで電波を送信する（ステップＳ１１）。
【００６６】
一方、移動端末２０の制御部１４０は、ビームＢＭ２の方向を所定の順序で走査するように指向性制御部１５０を制御し、指向性制御部１５０は、制御部１４０からの制御に従って、ビームＢＭ２の方向を所定の順序で走査するようにアレーアンテナ２１のＭ個の位相制御回路２を制御する。そして、Ｍ個の位相制御回路２は、位相を順序切換えてアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍに電流を給電する。これによって、アレーアンテナ２１は、所定の順序に従って方向を切換えながらビームＢＭ２を放射し、基地局１０からの電波を受信する（ステップＳ１２）。この場合、移動端末２０は、ビームＢＭ２の方向がアンテナ素子２１−１，２１−２間→アンテナ素子２１−２，２１−３間→・・・→アンテナ素子２１−（Ｍ−１），２１−Ｍ間の順序またはその逆の順序で変化するようにビームＢＭ２の方向を切換える。
【００６７】
そして、移動端末２０の送受信部１１０は、アレーアンテナ２１からの電波を受け、その受けた電波を増幅等して電波強度検出部１２０へ出力する。電波強度検出部１２０は、送受信部１１０から受けた電波の電波強度ＲＳＳＩ２を検出し、その検出した電波強度ＲＳＳＩ２を制御部１４０へ出力する。この場合、電波強度検出部１２０は、ビームＢＭ２の方向を走査した数に対応する複数の電波強度をビームＢＭ２の方向が走査された順に検出して制御部１４０へ出力する。従って、電波強度ＲＳＳＩ２は、ビームＢＭ２の方向が走査された順に配列された複数の電波強度からなる。
【００６８】
制御部１４０は、電波強度ＲＳＳＩ２を構成する複数の電波強度の中から、しきい値Ｉｔｈ２以上の電波強度を検出し、その検出した電波強度が得られたときのビームＢＭ２の方向ＤＲｆｖ２を抽出する（ステップＳ１３）。これによって、移動端末２０は、抽出した方向ＤＲｆｖ２を基地局１０が存在する方向と決定する。
【００６９】
この場合、制御部１４０は、ビームＢＭ２の方向が走査される順序を認識しており、電波強度ＲＳＳＩ２を構成する複数の電波強度は、ビームＢＭ２が走査される順序に配列されているので、制御部１４０は、電波強度がしきい値Ｉｔｈ２以上となる電波を受信した方向ＤＲｆｖ２を容易に抽出できる。例えば、複数の電波強度のうち、３番目の電波強度がしきい値Ｉｔｈ２以上であれば、ビームＢＭ２の方向を３番目の方向に切換えたときに受信した電波の電波強度がしきい値Ｉｔｈ２以上であることを示すので、制御部１４０は、３番目の方向を方向ＤＲｆｖ２として抽出する。
【００７０】
その後、制御部１４０は、ビームＢＭ２の方向を方向ＤＲｆｖ２に固定するように指向性制御部１５０を制御し、指向性制御部１５０は、ビームＢＭ２の方向を方向ＤＲｆｖ２に固定するようにアレーアンテナ２１のＭ個の位相制御回路２を制御する。Ｍ個の位相制御回路２は、方向ＤＲｆｖ２に固定してビームＢＭ２を放射するように位相を制御してアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍに電流を給電する。
【００７１】
そして、アレーアンテナ２１は、ビームＢＭ２の方向を方向ＤＲｆｖ２に固定して電波を送信する（ステップＳ１４）。
【００７２】
そうすると、基地局１０において、制御部１４０は、ビームＢＭ１の方向を所定の順序で走査するように指向性制御部１５０を制御し、指向性制御部１５０は、ビームＢＭ１を所定の順序で走査するようにアレーアンテナ１１のＮ個の位相制御回路２を制御する。そして、Ｎ個の位相制御回路２は、所定の順序で方向を走査するように位相を制御してアンテナ素子１１−１〜１１−Ｎに電流を給電し、アレーアンテナ１１は、ビームＢＭ１の方向を所定の順序で走査して移動端末２０からの電波を受信する（ステップＳ１５）。この場合、基地局１０は、ビームＢＭ１の方向がアンテナ素子１１−１，１１−２間→アンテナ素子１１−２，１１−３間→・・・→アンテナ素子１１−Ｎ，１１−１間の順序またはその逆の順序で変化するようにビームＢＭ１の方向を切換える。
【００７３】
その後、基地局１０の送受信部１１０は、アレーアンテナ１１からの電波を増幅等して電波強度検出部１２０へ出力する。電波強度検出部１２０は、送受信部１１０から受けた電波の電波強度ＲＳＳＩ１を検出し、その検出した電波強度ＲＳＳＩ１を制御部１４０へ出力する。この場合、電波強度検出部１２０は、ビームＢＭ１の方向を走査した数に対応する複数の電波強度をビームＢＭ１の方向が走査された順に検出して制御部１４０へ出力する。従って、電波強度ＲＳＳＩ１は、ビームＢＭ１の方向が走査された順に配列された複数の電波強度からなる。
【００７４】
制御部１４０は、電波強度ＲＳＳＩ１を構成する複数の電波強度の中から、しきい値Ｉｔｈ１以上の電波強度を検出し、その検出した電波強度が得られたときのビームＢＭ１の方向ＤＲｆｖ１を抽出する（ステップＳ１６）。これによって、基地局１０は、抽出した方向ＤＲｆｖ１を移動端末２０が存在する方向と決定する。この場合、しきい値Ｉｔｈ１は、ビームＢＭ１とビームＢＭ２との交差部ＣＲＳＳによって電波を受信したときに得られる電波強度に設定される。即ち、しきい値Ｉｔｈ１は、ビームＢＭ１とビームＢＭ２とが図７に示すように各ビームＢＭ１，ＢＭ２の中心軸が一致して交差した場合に得られる電波強度に設定される。
【００７５】
また、制御部１４０は、ビームＢＭ１の方向が走査される順序を認識しており、電波強度ＲＳＳＩ１を構成する複数の電波強度は、ビームＢＭ１が走査される順序に配列されている。したがって、制御部１４０は、電波強度がしきい値Ｉｔｈ１以上となる電波を受信した方向ＤＲｆｖ１を容易に抽出できる。例えば、複数の電波強度のうち、８番目の電波強度がしきい値Ｉｔｈ１以上であれば、ビームＢＭ１の方向を８番目の方向に切換えたときに受信した電波の電波強度がしきい値Ｉｔｈ１以上であることを示すので、制御部１４０は、８番目の方向を方向ＤＲｆｖ１として抽出する。
【００７６】
そして、制御部１４０は、ビームＢＭ１の方向を方向ＤＲｆｖ１に固定するように指向性制御部１５０を制御し、指向性制御部１５０は、ビームＢＭ１の方向を方向ＤＲｆｖ１に固定するようにアレーアンテナ１１のＮ個の位相制御回路２を制御する。Ｎ個の位相制御回路２は、方向ＤＲｆｖ１に固定してビームＢＭ１を放射するように位相を制御してアンテナ素子１１−１〜１１−Ｎに電流を給電する。これによって、ビームＢＭ１の方向が方向ＤＲｆｖ１に固定される（ステップＳ１７）。そして、初期引込処理が終了する。
【００７７】
このように、基地局１０は、最初、オムニパターンからなるビームを放射して電波を送信し（ステップＳ１１参照）、移動端末２０は、縦方向に狭く、かつ、横方向に長いビームＢＭ２の方向を所定の順序で走査して基地局１０からの電波を受信し、電波強度がしきい値Ｉｔｈ２以上となる電波を受信した方向ＤＲｆｖ２を抽出するので（ステップＳ１２，Ｓ１３参照）、移動端末２０は、基地局１０からの電波を受信し易く、基地局１０が存在する方向を容易に決定できる。
【００７８】
また、移動端末２０は、縦方向に狭く、かつ、横方向に長いビームＢＭ２の方向を基地局１０が存在する方向と決定した方向ＤＲｆｖ２に固定して電波を送信し（ステップＳ１４参照）、基地局１０は、縦方向に長く、かつ、横方向に狭いビームＢＭ１の方向を所定の順序で走査して移動端末２０からの電波を受信するので（ステップＳ１５参照）、基地局１０は、ビームＢＭ１とビームＢＭ２との交差部ＣＲＳＳによって移動端末２０からの電波を受信できる。
【００７９】
その結果、基地局１０および移動端末２０は、アレーアンテナ１１，２１から放射するビームを交差部ＣＲＳＳまで実質的に絞った状態で相手方が存在する方向を決定できる。上述したように、基地局１０によって検出されたしきい値Ｉｔｈ１以上の電波強度は、ビームＢＭ１とビームＢＭ２とが各中心軸を一致させたときの交差部ＣＲＳＳによって検出された電波強度であるので、移動端末２０によって放射されるビームＢＭ２の方向ＤＲｆｖ２が基地局１０の存在方向とずれていた場合、基地局１０は、ビームＢＭ１によって電波強度がしきい値Ｉｔｈ１以上である電波を受信することができない。従って、基地局１０において電波強度がしきい値Ｉｔｈ１以上である電波が検出されたことは、ビームＢＭ１とビームＢＭ２とが各中心軸を一致させて電波を検出したことに相当するので、ビームＢＭ１の方向とビームＢＭ２の方向とが一致していることになる。よって、基地局１０および移動端末２０は、アレーアンテナ１１，２１から放射するビームを交差部ＣＲＳＳまで実質的に絞った状態で相手方が存在する方向を決定できる。
【００８０】
そして、基地局１０および移動端末２０がアレーアンテナ１１，２１から放射するビームを交差部ＣＲＳＳまで実質的に絞った状態で相手方が存在する方向を決定できる結果、基地局１０および移動端末２０は、壁、天井、床および什器等による電波の反射によって生じるマルチパスの影響を抑制して相手方が存在する方向を正確に決定できる。
【００８１】
なお、図１０に示すフローチャートにおいては、基地局１０の動作と移動端末２０の動作とを入れ換えて基地局１０および移動端末２０の存在方向を決定するようにしてもよい。
【００８２】
図１１は、図９に示す初期引込処理の詳細な動作を説明するための他のフローチャートである。初期引込処理が開始されると、基地局１０の制御部１４０は、ビームＢＭ１の方向をランダムに切換えるように指向性制御部１５０を制御し、指向性制御部１５０は、ビームＢＭ１の方向をランダムに切換えるようにアレーアンテナ１１のＮ個の位相制御回路２を制御する。
【００８３】
そうすると、Ｎ個の位相制御回路２は、位相を制御してビームＢＭ１の方向をランダムに切換えるようにアレーアンテナ１１のアンテナ素子１１−１〜１１−Ｎに電流を給電する。そして、アレーアンテナ１１は、ビームＢＭ１の方向をランダムに切換えて電波を送信する（ステップＳ２１）。
【００８４】
一方、移動端末２０において、制御部１４０は、ビームＢＭ２の方向をランダムに切換えるように指向性制御部１５０を制御し、指向性制御部１５０は、ビームＢＭ２の方向をランダムに切換えるようにアレーアンテナ２１のＭ個の位相制御回路２を制御する。
【００８５】
そうすると、Ｍ個の位相制御回路２は、位相を制御してビームＢＭ２の方向をランダムに切換えるようにアレーアンテナ２１のアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍに電流を給電する。そして、アレーアンテナ２１は、ビームＢＭ２の方向をランダムに切換えて電波を受信する（ステップＳ２２）。
【００８６】
移動端末２０の送受信部１１０は、アレーアンテナ２１からの電波を増幅等して電波強度検出部１２０へ出力し、電波強度検出部１２０は、ビームＢＭ２の方向がランダムに切換えられたときに受信された複数の電波に対応する複数の電波の電波強度を順序検出し、複数の電波強度からなる電波強度ＲＳＳＩ２を制御部１４０へ出力する。そして、制御部１４０は、電波強度ＲＳＳＩ２に基づいて、上述した方法によって、電波強度がしきい値Ｉｔｈ２以上である電波を受信した方向ＤＲｆｖ２を抽出する（ステップＳ２３）。これによって、移動端末２０は、抽出した方向ＤＲｆｖ２を基地局１０が存在する方向と決定する。
【００８７】
その後、制御部１４０は、ビームＢＭ２の方向を方向ＤＲｆｖ２に固定するように指向性制御部１５０を制御するとともに、ＡＣＫを生成して信号処理部１３０へ出力する。指向性制御部１５０は、ビームＢＭ２の方向を方向ＤＲｆｖ２に固定するようにアレーアンテナ２１のＭ個の位相制御回路２を制御し、Ｍ個の位相制御回路２は、方向ＤＲｆｖ２に固定してビームＢＭ２を放射するように位相を制御してアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍに電流を給電する。また、信号処理部１３０は、制御部１４０からのＡＣＫに変調等を施して送受信部１１０へ出力し、送受信部１１０は、ＡＣＫを増幅等してアレーアンテナ２１へ出力する。
【００８８】
そして、アレーアンテナ２１は、ビームＢＭ２の方向を方向ＤＲｆｖ２に固定してＡＣＫを送信する（ステップＳ２４）。
【００８９】
基地局１０において、アレーアンテナ１１は、ビームＢＭ１の方向をランダムに切換えて移動端末２０からの電波を受信し（ステップＳ２５）、その受信した電波を送受信部１１０へ出力する。送受信部１１０は、アレーアンテナ１１からの電波を増幅等して信号処理部１３０へ出力し、信号処理部１３０は、送受信部１１０からの電波を復調等して制御部１４０へ出力する。
【００９０】
制御部１４０は、信号処理部１３０からの復調結果に基づいて、ＡＣＫを受信した方向ＤＲｆｖ１を抽出する（ステップＳ２６）。これによって、基地局１０は、抽出した方向ＤＲｆｖ１を移動端末２０が存在する方向と決定する。そして、制御部１４０は、ビームＢＭ１の方向を方向ＤＲｆｖ１に固定するように指向性制御部１５０を制御し、指向性制御部１５０は、ビームＢＭ１の方向を方向ＤＲｆｖ１に固定するようにアレーアンテナ１１のＮ個の位相制御回路２を制御する。Ｎ個の位相制御回路２は、方向ＤＲｆｖ１に固定してビームＢＭ１を放射するように位相を制御してアンテナ素子１１−１〜１１−Ｎに電流を給電する。これによって、ビームＢＭ１の方向が方向ＤＲｆｖ１に固定される（ステップＳ２７）。そして、初期引込処理が終了する。
【００９１】
図１２は、図１１に示すフローチャートに従って相手方の存在方向を決定する場合の概念図である。基地局１０は、タイミングｔ１でビームＢＭ１−１をある方向に放射して電波を送信する（ステップＳ２１参照）。そして、移動端末２０は、ビームＢＭ２の方向をランダムに切換えて基地局１０からの電波を受信するが、電波強度がしきい値Ｉｔｈ２以上である電波を受信できないので、基地局１０へＡＣＫを送信しない。
【００９２】
そうすると、基地局１０は、ビームＢＭ１−１を放射した方向と異なる方向にランダムに切換えてタイミングｔ２でビームＢＭ１−２を放射し、電波を送信する。この場合も、移動端末２０は、ビームＢＭ２の方向をランダムに切換えて基地局１０からの電波を受信するが、電波強度がしきい値Ｉｔｈ２以上である電波を受信できないので、基地局１０へＡＣＫを送信しない。
【００９３】
そして、基地局１０は、ビームＢＭ１−１，ＢＭ１−２を放射した方向と異なる方向にランダムに切換えてタイミングｔ３でビームＢＭ１−３を放射し、電波を送信する。移動端末２０は、ビームＢＭ２の方向をランダムに切換えて基地局１０からの電波を受信し、電波強度がしきい値Ｉｔｈ２以上である電波を受信できたので（ステップＳ２２，Ｓ２３参照）、タイミングｔ４までの間に、電波強度がしきい値Ｉｔｈ２以上である電波を受信した方向ＤＲｆｖ２にビームＢＭ２の方向を固定してＡＣＫを送信する（ステップＳ２４参照）。そして、基地局１０は、ビームＢＭ１−３によって移動端末２０からのＡＣＫを受信し（ステップＳ２５参照）、ビームＢＭ１−３の方向を方向ＤＲｆｖ１として抽出する（ステップＳ２６参照）。
【００９４】
このように、基地局１０は、ビームＢＭ１の方向をランダムに切換えて電波を送信し（ステップＳ２１参照）、移動端末２０は、ビームＢＭ２の方向をランダムに切換えて基地局１０からの電波を受信し、電波強度がしきい値Ｉｔｈ２以上である電波を受信した方向ＤＲｆｖ２を抽出する（ステップＳ２２，Ｓ２３参照）。そして、移動端末２０は、方向ＤＲｆｖ２を基地局１０が存在する方向と決定し、ビームＢＭ２の方向を方向ＤＲｆｖ２に固定してＡＣＫを基地局１０へ送信する（ステップＳ２４参照）。
【００９５】
一方、基地局１０は、ビームＢＭ１の方向をランダムに切換えて移動端末２０からのＡＣＫを受信した方向ＤＲｆｖ１を抽出する（ステップＳ２６参照）。即ち、基地局１０は、ビームＢＭ１とビームＢＭ２との交差部ＣＲＳＳによって移動端末２０からのＡＣＫを受信し、ＡＣＫを受信した方向ＤＲｆｖ１を移動端末２０が存在する方向と決定する。
【００９６】
従って、基地局１０および移動端末２０は、アレーアンテナ１１，２１から放射するビームを交差部ＣＲＳＳまで実質的に絞った状態で相手方が存在する方向を決定できる。基地局１０がＡＣＫを受信できたことは、ビームＢＭ１とビームＢＭ２とが各中心軸を一致させて交差していることに相当するので、基地局１０および移動端末２０は、アレーアンテナ１１，２１から放射するビームを交差部ＣＲＳＳまで実質的に絞った状態で相手方が存在する方向を決定できる。その結果、基地局１０および移動端末２０は、壁、天井、床および什器等の反射によって生じるマルチパスの影響を抑制して相手方が存在する方向を正確に決定できる。
【００９７】
図１３は、図９に示す初期引込処理の詳細な動作を説明するための更に他のフローチャートである。初期引込処理が開始されると、基地局１０の制御部１４０は、ビームＢＭ１の方向を第１の周期で所定の順序で走査するように指向性制御部１５０を制御し、指向性制御部１５０は、第１の周期で方向を所定の順序で走査してビームＢＭ１を放射するようにアレーアンテナ１１のＮ個の位相制御回路２を制御する。
【００９８】
そして、Ｎ個の位相制御回路２は、位相を制御してビームＢＭ１の方向を第１の周期で所定の順序で走査するようにアレーアンテナ１１のアンテナ素子１１−１〜１１−Ｎに電流を給電する。そうすると、アレーアンテナ１１は、ビームＢＭ１の方向を第１の周期で所定の順序で走査して電波を送信する（ステップＳ３１）。
【００９９】
その後、移動端末２０において、制御部１４０は、ビームＢＭ２の方向を第１の周期と異なる第２の周期で所定の順序で走査するように指向性制御部１５０を制御し、指向性制御部１５０は、第２の周期で方向を所定の順序で走査してビームＢＭ２を放射するようにアレーアンテナ２１のＭ個の位相制御回路２を制御する。
【０１００】
そして、Ｍ個の位相制御回路２は、位相を制御してビームＢＭ２の方向を第２の周期で所定の順序で走査するようにアレーアンテナ２１のアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍに電流を給電する。そうすると、アレーアンテナ２１は、ビームＢＭ２の方向を第２の周期で所定の順序で走査して電波を受信する（ステップＳ３２）。
【０１０１】
この場合、第１および第２の周期は、例えば、第１の周期と第２の周期との比が１：４になるように設定される。従って、基地局１０は、移動端末２０よりもビームＢＭ１の方向を速く切換えて電波を送信し、移動端末２０は、基地局１０よりもビームＢＭ２の方向を遅く切換えて電波を受信する。
【０１０２】
その後、移動端末２０において、送受信部１１０は、アレーアンテナ２１からの電波を増幅等して電波強度検出部１２０へ出力し、電波強度検出部１２０は、ビームＢＭ２の方向が所定の順序で切換えられたときに受信された複数の電波に対応する複数の電波の電波強度を順序検出し、複数の電波強度からなる電波強度ＲＳＳＩ２を制御部１４０へ出力する。そして、制御部１４０は、電波強度ＲＳＳＩ２に基づいて、上述した方法によって、電波強度がしきい値Ｉｔｈ２以上である電波を受信した方向ＤＲｆｖ２を抽出する（ステップＳ３３）。これによって、移動端末２０は、抽出した方向ＤＲｆｖ２を基地局１０が存在する方向と決定する。
【０１０３】
そうすると、制御部１４０は、ビームＢＭ２の方向を方向ＤＲｆｖ２に固定するように指向性制御部１５０を制御し、指向性制御部１５０は、ビームＢＭ２の方向を方向ＤＲｆｖ２に固定するようにアレーアンテナ２１のＭ個の位相制御回路２を制御する。そして、Ｍ個の位相制御回路２は、方向ＤＲｆｖ２に固定してビームＢＭ２を放射するように位相を制御してアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍに電流を給電する。
【０１０４】
これによって、アレーアンテナ２１は、ビームＢＭ２の方向を方向ＤＲｆｖ２に固定して電波を送信する（ステップＳ３４）。
【０１０５】
その後、基地局１０において、アレーアンテナ１１は、ビームＢＭ１の方向を第１の周期で所定の順序で走査して移動端末２０からの電波を受信し（ステップＳ３５）、送受信部１１０は、アレーアンテナ１１からの電波を増幅等して電波強度検出部１２０へ出力する。電波強度検出部１２０は、ビームＢＭ１の方向が所定の順序で切換えられたときに受信された複数の電波に対応する複数の電波の電波強度を順序検出し、複数の電波強度からなる電波強度ＲＳＳＩ１を制御部１４０へ出力する。そして、制御部１４０は、電波強度ＲＳＳＩ１に基づいて、上述した方法によって、電波強度がしきい値Ｉｔｈ１以上である電波を受信した方向ＤＲｆｖ１を抽出する（ステップＳ３６）。これによって、基地局１０は、抽出した方向ＤＲｆｖ１を移動端末２０が存在する方向と決定する。
【０１０６】
その後、基地局１０の制御部１４０は、ビームＢＭ１の方向を方向ＤＲｆｖ１に固定するように指向性制御部１５０を制御し、指向性制御部１５０は、ビームＢＭ１の方向を方向ＤＲｆｖ１に固定するようにアレーアンテナ１１のＮ個の位相制御回路２を制御する。Ｎ個の位相制御回路２は、方向ＤＲｆｖ１に固定してビームＢＭ１を放射するように位相を制御してアンテナ素子１１−１〜１１−Ｎに電流を給電する。これによって、ビームＢＭ１の方向が方向ＤＲｆｖ１に固定される（ステップＳ３７）。そして、初期引込処理が終了する。
【０１０７】
このように、基地局１０は、ビームＢＭ１の方向を第１の周期で所定の順序で走査して電波を送受信し（ステップＳ３１，Ｓ３５参照）、移動端末２０は、ビームＢＭ１の方向を第１の周期よりも遅い第２の周期で所定の順序で走査して電波を受信するので（ステップＳ３２）、基地局１０および移動端末２０は、ビームＢＭ１の方向とビームＢＭ２の方向とが同じ周期で切換えられる場合よりも、電波強度がしきい値Ｉｔｈ１以上である電波を相手方から受信し易くなる。
【０１０８】
ビームＢＭ１の方向とビームＢＭ２の方向とが同じ周期で切換えられる場合、ビームＢＭ１の方向がビームＢＭ２の方向と一致しなければ、基地局１０および移動端末２０は、以後、継続して相手方からの電波を受信できないが、上述したように、基地局１０および移動端末２０は、それぞれ、ビームＢＭ１，ＢＭ２の方向を異なる周期で切換えるので、ビームＢＭ１の方向とビームＢＭ２の方向とが一致する場合が必ず存在する。従って、基地局１０および移動端末２０は、ビームＢＭ１の方向とビームＢＭ２の方向とが同じ周期で切換えられる場合よりも、電波強度がしきい値Ｉｔｈ１以上である電波を相手方から受信し易くなる。
【０１０９】
また、移動端末２０は、縦方向に狭く、かつ、横方向に長いビームＢＭ２の方向を基地局１０が存在する方向と決定した方向ＤＲｆｖ２に固定して電波を送信し（ステップＳ３４参照）、基地局１０は、縦方向に長く、かつ、横方向に狭いビームＢＭ１の方向を所定の順序で走査して移動端末２０からの電波を受信するので（ステップＳ３５参照）、基地局１０は、ビームＢＭ１とビームＢＭ２との交差部ＣＲＳＳによって移動端末２０からの電波を受信できる。
【０１１０】
その結果、基地局１０および移動端末２０は、上述した理由によってアレーアンテナ１１，２１から放射するビームを交差部ＣＲＳＳまで実質的に絞った状態で相手方が存在する方向を決定できる。そして、基地局１０および移動端末２０がアレーアンテナ１１，２１から放射するビームを交差部ＣＲＳＳまで実質的に絞った状態で相手方が存在する方向を決定できる結果、基地局１０および移動端末２０は、壁、天井、床および什器等による電波の反射によって生じるマルチパスの影響を抑制して相手方が存在する方向を正確に決定できる。
【０１１１】
なお、第１の周期と第２の周期との比は、一般的には、ビームＢＭ１，ＢＭ２の短径Ｒ２，Ｒ４に応じて決定され、ビームＢＭ１，ＢＭ２の短径Ｒ２，Ｒ４が短い程、大きく設定される。
【０１１２】
図１３に示すフローチャートに従って実行される初期引込処理は、基地局１０および移動端末２０がそれぞれビームＢＭ１，ＢＭ２の方向を異なる周期で切換えることを特徴としているので、ビームＢＭ１，ＢＭ２の両方を所定の順序で走査する場合に限らず、ビームＢＭ１，ＢＭ２のいずれか一方のビームの方向を第１の周期で所定の順序で走査し、いずれか他方のビームの方向を第２の周期でランダムに切換えるようにしてもよい。具体的には、基地局１０がビームＢＭ１の方向を第１の周期で所定の順序で走査し、移動端末２０がビームＢＭ２の方向を第２の周期でランダムに切換えてもよいし、基地局１０がビームＢＭ１の方向を第１の周期でランダムに切換え、移動端末２０がビームＢＭ２の方向を第２の周期で所定の順序で走査してもよい。
【０１１３】
これらの場合にも、上述した効果と同じ効果が得られる。
【０１１４】
図１０、図１１および図１３に示すフローチャートに従って実行される初期引込処理においては、電波強度がしきい値以上である電波の受信方向を相手方が存在する方向として決定したが、この発明においては、これに限らず、相手方からの受信信号の品質が所定の品質以上である方向を相手方が存在する方向と決定してもよい。
【０１１５】
例えば、基地局１０が特定のビットパターンを変調して送信し、移動端末２０が基地局１０からの電波を復調して特定のビットパターンが得られたときの方向を基地局１０が存在する方向と決定し、移動端末２０が特定のビットパターンを変調して送信し、基地局１０が移動端末２０からの電波を復調して特定のビットパターンが得られたときの方向を移動端末２０が存在する方向と決定してもよい。
【０１１６】
図１０、図１１および図１３に示すフローチャートのいずれかに従って初期引込処理が実行された後、基地局１０および移動端末２０は、トラッキングを実行する（図９のステップＳ２参照）。即ち、基地局１０および移動端末２０は、周知の最小２乗誤差法（ＭＭＳＥ：Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｅｒｒｏｒ）またはＣＭＡ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｍｏｄｕｌｕｓ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）によって周囲の環境の変化に起因するビームＢＭ１，ＢＭ２の微調整を行なう。
【０１１７】
そして、基地局１０および移動端末２０は、ビームＢＭ１，ＢＭ２の微調整が終了した後、初期引込処理によって決定した相手方が存在する方向にビームＢＭ１，ＢＭ２を放射して相手方と高速のデータ伝送を行なう（図９のステップＳ３参照）。
【０１１８】
この場合、基地局１０および移動端末２０は、アレーアンテナ１１，２１から放射するビームをビームＢＭ１とビームＢＭ２との交差部ＣＲＳＳに実質的に絞って相手方へデータ伝送するので、壁、天井、床および什器等の反射によって生じるマルチパスの影響を抑制して高速でデータ伝送を行なうことができる。
【０１１９】
なお、上記においては、ビームＢＭ１の長径Ｒ１の長さ方向は、ビームＢＭ２の長径Ｒ３の長さ方向と直交すると説明したが、この発明においては、これに限らず、ビームＢＭ１の長径Ｒ１の長さ方向は、ビームＢＭ２の長径Ｒ３の長さ方向と異なっていればよい。ビームＢＭ１の長径Ｒ１の長さ方向がビームＢＭ２の長径Ｒ３の長さ方向と異なっていれば、ビームＢＭ１とビームＢＭ２との交差部ＣＲＳＳが存在し、ビームＢＭ１，ＢＭ２を実質的に交差部ＣＲＳＳまで絞った状態で無線通信を行なうことができるからである。
【０１２０】
また、上記においては、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎ，２１−１〜２１−Ｍに給電する電流の位相を制御することによってビームＢＭ１，ＢＭ２の方向（指向性）を切換えると説明したが、この発明においては、これに限らず、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎ，２１−１〜２１−Ｍに給電する電流の振幅を制御することによってビームＢＭ１，ＢＭ２の方向（指向性）を切換えてもよい。
【０１２１】
更に、図１３に示すフローチャートにおいては、基地局１０がビームＢＭ１の方向を第１の周期で切換え、移動端末２０がビームＢＭ２の方向を第１の周期よりも遅い第２の周期で切換えると説明したが、この発明においては、これに限らず、基地局１０がビームＢＭ１の方向を第２の周期で切換え、移動端末２０がビームＢＭ２の方向を第１の周期で切換えてもよい。即ち、この発明においては、基地局１０および移動端末２０は、一般的に、それぞれ、異なる周期でビームＢＭ１，ＢＭ２を切換えればよい。
【０１２２】
［アレーアンテナの変形例］
図１４は、図１に示す基地局１０に搭載されたアレーアンテナ１１の他の構成を示す概略図である。アレーアンテナ１１は、アンテナ素子３１−１〜３１−Ｎからなる。アンテナ素子３１−１〜３１−Ｎは、円ＣＲＣ１に沿って等間隔に、かつ、平面ＰＬＮ１に略垂直に配置される。
【０１２３】
アンテナ素子３１−１は、給電素子であり、アンテナ素子３１−２，３１−Ｎは、無給電素子である。そして、アンテナ素子３１−２，３１−Ｎは、可変容量素子であるバラクタダイオード３が装荷される。アンテナ素子３１−３〜３１−（Ｎ−１）も、アンテナ素子３１−２，３１−Ｎと同じように無給電素子である。従って、アレーアンテナ１１は、給電素子であるアンテナ素子３１−１と、無給電素子であるアンテナ素子３１−２〜３１−Ｎとからなる。
【０１２４】
バラクタダイオード３に印加する電圧値を変えることによってバラクタダイオード３の容量、即ち、リアクタンス値を変えることができる。その結果、無給電素子であるアンテナ素子３１−２〜３１−Ｎに装荷されたＮ−１個のバラクタダイオード３のリアクタンス値のセットを所定のパターンに設定することによって、アレーアンテナ１１は、指向性を有し、縦方向に長く、かつ、横方向に狭いビームＢＭ１を放射できる。
【０１２５】
例えば、アンテナ素子３１−２，３１−３のバラクタダイオード３に２０Ｖの電圧を供給し、アンテナ素子３１−４〜３１−Ｎのバラクタダイオード３に０Ｖの電圧を供給することによって、アレーアンテナ１１は、アンテナ素子３１−２，３１−３間からビームＢＭ１を放射できる。
【０１２６】
従って、Ｎ−１個のアンテナ素子３１−２〜３１−Ｎに装荷されたＮ−１個のバラクタダイオード３に供給する電圧値のセットパターンを制御することによって、アレーアンテナ１１から放射されるビームＢＭ１の方向を所定の順序またはランダムに変えることができる。
【０１２７】
また、アンテナ素子３１−２〜３１−ＮのＮ−１個のバラクタダイオード３の全てに２０Ｖの電圧を印加することによって、アレーアンテナ１１は、無指向性、即ち、全方位性のビームを放射する。
【０１２８】
図１５は、図１に示す移動端末２０に搭載されたアレーアンテナ２１の他の構成を示す概略図である。アレーアンテナ２１は、アンテナ素子４１−１〜４１−Ｍからなる。アンテナ素子４１−１〜４１−Ｍは、移動端末２０が設置された平面に略垂直な方向に等間隔で配列される。この場合、アンテナ素子４１−１，４１−Ｍの各々は、移動端末２０が設置された平面に略平行である。
【０１２９】
そして、アンテナ素子４１−１〜４１−Ｍの各々は、図３に示すアンテナ素子１１−１と同じ構成からなる。従って、アンテナ素子４１−１〜４１−Ｍの各々は、位相制御回路２によって電流を給電する位相が制御される。その結果、アレーアンテナ２１は、上述したように、縦方向に狭く、かつ、横方向に長いビームＢＭ２を方向を変えて放射できる。
【０１３０】
図１６は、図１に示す移動端末２０に搭載されたアレーアンテナ２１の更に他の構成を示す概略図である。アレーアンテナ２１は、アンテナ素子５１−１〜５１−Ｍからなる。アンテナ素子５１−１〜５１−Ｍは、図５に示すアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍと同じように配置される。
【０１３１】
アンテナ素子５１−３は、給電素子であり、アンテナ素子５１−２，５１−４は、無給電素子である。そして、アンテナ素子５１−２，５１−４は、可変容量素子であるバラクタダイオード３が装荷される。アンテナ素子５１−３は、スタブ４によってアンテナ素子５１−２および５１−４と接続される。スタブ４の長さＬは、アレーアンテナ２１から放射されるビームの波長λの４分の１である。
【０１３２】
アンテナ素子５１−１，５１−５〜５１−Ｍも、アンテナ素子５１−２，５１−４と同じように無給電素子であり、隣接するアンテナ素子とスタブ４を介して接続される。
【０１３３】
無給電素子であるアンテナ素子５１−１，５１−２，５１−４〜５１−Ｍには、可変容量素子であるバラクタダイオード３が装荷されるので、Ｍ−１個のバラクタダイオード３のリアクタンス値のセットを所定のパターンに設定することによって、アレーアンテナ２１は、指向性を有し、縦方向に狭く、かつ、横方向に長いビームＢＭ２を放射できる。
【０１３４】
例えば、アンテナ素子５１−１，５１−２のバラクタダイオード３に２０Ｖの電圧を供給し、アンテナ素子５１−４〜５１−Ｍのバラクタダイオード３に０Ｖの電圧を供給することによって、アレーアンテナ２１は、アンテナ素子５１−１，５１−２間からビームＢＭ２を放射できる。
【０１３５】
従って、Ｍ−１個のアンテナ素子５１−１，５１−２，５１−４〜５１−Ｍに装荷されたＭ−１個のバラクタダイオード３に供給する電圧値のセットパターンを制御することによって、アレーアンテナ２１から放射されるビームＢＭ２の方向を所定の順序またはランダムに変えることができる。
【０１３６】
図１７は、図１に示す基地局１０に搭載されたアレーアンテナ１１または移動端末２０に搭載されたアレーアンテナ２１の更に他の構成を示す概略図である。アレーアンテナ１１は、誘電体６１〜６３と、アンテナ素子６１−１〜６１−６とからなる。
【０１３７】
誘電体６１〜６３の各々は、例えば、プリント基板からなる。そして、誘電体６１〜６３は、略三角形に組まれる。アンテナ素子６１−１〜６１−６の各々は、例えば、銅箔からなる。そして、アンテナ素子６１−１，６１−２は、誘電体６１の表面に配置され、アンテナ素子６１−３，６１−４は、誘電体６２の表面に配置され、アンテナ素子６１−５，６１−６は、誘電体６３の表面に配置される。
【０１３８】
このように、アレーアンテナ１１は、パッチアンテナからなる。
【０１３９】
図１７に示すアレーアンテナ１１においては、ビームＢＭ１は、アンテナ素子６１−１，６１−２間、アンテナ素子６１−３，６１−４間およびアンテナ素子６１−５，６１−６間のいずれかから放射される。そして、アンテナ素子６１−１，６１−２に給電すれば、ビームＢＭ１は、アンテナ素子６１−１，６１−２間から放射され、アンテナ素子６１−３，６１−４に給電すれば、ビームＢＭ１は、アンテナ素子６１−３，６１−４間から放射され、アンテナ素子６１−５，６１−６に給電すれば、ビームＢＭ１は、アンテナ素子６１−５，６１−６間から放射される。
【０１４０】
従って、給電するアンテナ素子を制御することによってビームＢＭ１の方向を制御できる。
【０１４１】
また、アンテナ素子６１−１〜６１−６の全てに給電することによって、アレーアンテナ１１は、無指向性のビームを放射する。
【０１４２】
図１７に示すアレーアンテナ１１が基地局１０に搭載される場合、点Ａ−Ｂ−Ｃを頂点とする三角形からなる平面ＰＬＮ５が基地局１０が設置された平面内に略平行になるように搭載される。
【０１４３】
図１７に示すアレーアンテナ１１を点Ａ−Ｂ−Ｃを頂点とする三角形からなる平面ＰＬＮ５が移動端末２０が設置された平面に略垂直となるように移動端末２０に搭載することによってアレーアンテナ２１として用いることもできる。
【０１４４】
図１７に示すアレーアンテナ１１においては、三角形に組まれた誘電体６１〜６３にアンテナ素子６１−１〜６１−６が設置されるため、ビームＢＭ１，ＢＭ２の切換え可能な方向は、３方向であるが、更に多くの誘電体を多角形に組むことにより、ビームＢＭ１，ＢＭ２の切換え可能な方向を更に増加できる。
【０１４５】
図１８および図１９は、図１に示す基地局１０に搭載されたアレーアンテナ１１または移動端末２０に搭載されたアレーアンテナ２１の更に他の構成を示す概略図である。
【０１４６】
図２に示すアレーアンテナ１１は、図１８に示すように、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎがリニアに等間隔に配列されてもよい。この場合、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎの各々は、その長さ方向が基地局１０の設置面に略垂直になるように配置される。
【０１４７】
また、図２に示すアレーアンテナ１１は、図１９に示すように、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎが直線状に等間隔に配列されてもよい。この場合、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎの各々は、その長さ方向が基地局１０の設置面に略平行になるように配置される。
【０１４８】
図１４に示すアレーアンテナ１１においても、アンテナ素子３１−１〜３１−Ｎが図１８または図１９に示すアンテナ素子１１−１〜１１−Ｎと同じように配列されるようにしてもよい。
【０１４９】
更に、上述したアンテナ素子１１−１〜１１−Ｎ，２１−１〜２１−Ｍ，３１−１〜３１−Ｎ，４１−１〜４１−Ｍ，５１−１〜５１−Ｍの各アンテナ素子を構成する給電素子１（図３および図１５参照）は、上述したダイポール以外のアンテナ形式であってもよい。例えば、給電素子１をパッチアンテナにした場合、ミリ波帯等の周波数が高い場合に有効であり、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎ，２１−１〜２１−Ｍ，３１−１〜３１−Ｎ，４１−１〜４１−Ｍ，５１−１〜５１−Ｍをプリント配線板上に容易に形成できる。
【０１５０】
上記においては、各種のアレーアンテナを説明したが、アンテナ素子数を増加することによってビームＢＭ１，ＢＭ２の短径Ｒ２，Ｒ４を更に短くすることが可能である。従って、要求されるデータの伝送速度に応じて、ビームＢＭ１，ＢＭ２の短径Ｒ２，Ｒ４を決定し、ビームＢＭ１とビームＢＭ２との交差部ＣＲＳＳの面積を変えるようにしてもよい。この場合、データの伝送速度が上昇するに従って短径Ｒ２，Ｒ４を更に短くし、交差部ＣＲＳＳの面積を更に小さくすることが好ましい。伝送速度が上昇するに従って壁、天井、床および什器等の反射によって生じるマルチパスの影響が大きくなるので、これを抑制するために交差部ＣＲＳＳの面積を更に小さくする必要があるからである。
【０１５１】
また、周囲の電波環境に応じて短径Ｒ２，Ｒ４を決定するようにしてもよい。この場合、マルチパスの影響が相対的に小さい電波環境では、短径Ｒ２，Ｒ４は、相対的に長く設定され、マルチパスの影響が相対的に大きい電波環境では、短径Ｒ２，Ｒ４は、相対的に短く設定される。
【０１５２】
更に、上記においては、無線通信システム１００は、室内に設置されると説明したが、この発明においては、これに限らず、室内以外に設置してもよく、一般的には、マルチパスの影響が生じる電波環境に設置される。
【０１５３】
更に、この発明は、１Ｇｂｐｓ〜数百Ｇｂｐｓの高速のデータ伝送に限らず、それ以外の伝送速度のデータ伝送にも適用されてもよい。
【０１５４】
更に、上記においては、無線通信システム１００は、１台の移動端末を備えると説明したが、この発明においては、これに限らず、無線通信システム１００が複数の移動端末を備えてもよいことは言うまでもない。
【０１５５】
更に、この発明は、基地局１０と移動端末２０との無線通信に限らず、移動端末同士の無線通信にも適用される。
【０１５６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１５７】
この発明は、簡単な構成によりマルチパスの影響を抑制して無線通信可能な無線通信システムに適用される。また、この発明は、簡単な構成により高速の無線通信を実現可能な無線通信システムに適用される。
【図面の簡単な説明】
【０１５８】
【図１】この発明の実施の形態による無線通信システムの概略ブロック図である。
【図２】図１に示す基地局に搭載されたアレーアンテナの概略図である。
【図３】図２に示す１つのアンテナ素子の構成を示す概略図である。
【図４】図２に示すアレーアンテナの指向性を制御する方法を説明するための図である。
【図５】図１に示す移動端末に搭載されたアレーアンテナの概略図である。
【図６】図５に示すアレーアンテナの指向性を制御する方法を説明するための図である。
【図７】基地局に搭載されたアレーアンテナが放射するビームと移動端末に搭載されたアレーアンテナが放射するビームとが交差した場合の概念図である。
【図８】図１に示す基地局の内部構成を示す概略ブロック図である。
【図９】基地局および移動端末の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】図９に示す初期引込処理の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】図９に示す初期引込処理の詳細な動作を説明するための他のフローチャートである。
【図１２】図１１に示すフローチャートに従って相手方の存在方向を決定する場合の概念図である。
【図１３】図９に示す初期引込処理の詳細な動作を説明するための更に他のフローチャートである。
【図１４】図１に示す基地局に搭載されたアレーアンテナの他の構成を示す概略図である。
【図１５】図１に示す移動端末に搭載されたアレーアンテナの他の構成を示す概略図である。
【図１６】図１に示す移動端末に搭載されたアレーアンテナの更に他の構成を示す概略図である。
【図１７】図１に示す基地局に搭載されたアレーアンテナまたは移動端末に搭載されたアレーアンテナの更に他の構成を示す概略図である。
【図１８】図１に示す基地局に搭載されたアレーアンテナまたは移動端末に搭載されたアレーアンテナの更に他の構成を示す概略図である。
【図１９】図１に示す基地局に搭載されたアレーアンテナまたは移動端末に搭載されたアレーアンテナの更に他の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１５９】
１ 給電素子、２ 位相制御回路、３ バラクタダイオード、４ スタブ、１０ 基地局、１１，２１ アレーアンテナ、１１−１〜１１−Ｎ，２１−１〜２１−Ｍ，３１−１〜３１−Ｎ，４１−１〜４１−Ｍ，５１−１〜５１−Ｍ，６１−１〜６１−６ アンテナ素子、２０ 移動端末、３０ 無線通信空間、６１〜６３ 誘電体、１００ 無線通信システム、１１０ 送受信部、１２０ 電波強度検出部、１３０ 信号処理部、１４０ 制御部、１５０ 指向性制御部。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無線通信システムに関し、特に、マルチパスの影響を抑制可能な無線通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、データ伝送を無線通信により高速で行ないたいというニーズが高まっている。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ等の無線ＬＡＮは、直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を用いて５ＧＨｚの無線通信を行なっている。
【０００３】
また、更に高速な無線通信を行なうものとして１００Ｍｂｐｓを超えるものが、ミリ波帯（＞３０ＧＨｚ）で試作されている。
【０００４】
通信速度をＧｂｐｓのオーダーよりも高速化すると、壁、天井、床および什器等の反射によりマルチパスが生じ、伝送路の遅延拡がりがシンボルレートに対して無視できなくなり、誤り率が上昇し、伝送が困難になる。
【０００５】
そこで、この問題を解決するために従来においては、鋭いビームパターンを有するアンテナを相手に向けることを行なっていた（特許文献１）。即ち、特許文献１は、室内無線通信システムを開示する。この室内無線通信システムは、ミリ波帯で無線通信を行なうものであり、親機と、親機アンテナと、反射鏡と、副反射鏡と、子機と、子機アンテナとを備える。
【０００６】
親機アンテナは、指向性の鋭いアンテナであり、親機の上方（垂直方向）の天井面を指向するように親機に設置される。子機アンテナも、指向性の鋭いアンテナであり、子機の上方の天井面を指向するように子機に設置される。
【０００７】
反射鏡は、親機の上方の天井面に設置され、親機アンテナからの電波を天井面に平行な方向に反射するとともに、副反射鏡からの電波を親機アンテナの方向へ反射する。副反射鏡は、子機の上方の天井面に設置され、反射鏡からの電波を子機アンテナの方向へ反射するとともに、子機アンテナからの電波を反射鏡の方向へ反射する。
【０００８】
室内無線通信システムにおいては、親機は、親機アンテナを介して指向性の鋭い電波を反射鏡の方向へ放射し、反射鏡は、親機アンテナからの電波を天井面に平行な方向へ反射する。そして、副反射鏡は、反射鏡からの電波を子機アンテナの方向へ反射し、子機は、子機アンテナを介して電波を受信する。子機から親機への電波の送信は、上述した逆の経路に沿って行なわれる。
【０００９】
このように、特許文献１は、指向性の鋭いアンテナを反射鏡および副反射鏡を介して相手側に向けることによって壁、天井、床および什器等による反射によって生じるマルチパスの影響を抑制する室内無線通信システムを開示する。
【特許文献１】特開平９−５１２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特許文献１に開示された室内無線通信システムでは、親機の上方に設置された反射鏡と子機の上方に設置された副反射鏡とを介して親機および子機間で無線通信が行なわれるため、親機アンテナからの電波を副反射鏡の方向へ反射するように反射鏡を設置し、かつ、反射鏡からの電波を子機アンテナの方向へ反射するように副反射鏡を設置しなければならない。即ち、反射鏡および副反射鏡の設置を２次元で制御しなければならず、反射鏡および副反射鏡の設置を制御することが困難であるという問題がある。
【００１１】
また、親機または子機を移動させた場合、反射鏡または副反射鏡の設置角度を調整する必要があるが、この場合、親機アンテナまたは子機アンテナは、反射鏡または副反射鏡の真下に存在しなくなるので、親機アンテナまたは子機アンテナからの電波を反射鏡または副反射鏡の方向へ向けるには、アンテナの指向性を２次元で制御しなければならず、指向性の制御が困難であるという問題がある。そして、指向性の鋭いアンテナをアレーアンテナを用いて実現しようとすると、アンテナ素子は２次元に配置されるので、素子数が１／（ビーム幅）の２乗に比例して増大するという問題がある。
【００１２】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、簡単な構成によりマルチパスの影響を抑制して無線通信可能な無線通信システムを提供することである。
【００１３】
また、この発明の別の目的は、簡単な構成により高速の無線通信を実現可能な無線通信システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明によれば、無線通信システムは、第１および第２の無線装置を備える。第１の無線装置は、伝搬方向に垂直な面内において第１の長径を有する第１のビームを発生する。第２の無線装置は、伝搬方向に垂直な面内において第１の長径の長さ方向と異なる方向に第２の長径を有する第２のビームを発生する。そして、第１の無線装置は、第１のビームを第２の無線装置の方向へ放射して電波を送受信する。また、第２の無線装置は、第２のビームを第１の無線装置の方向へ放射して電波を送受信する。
【００１５】
好ましくは、第１の無線装置は、第２の無線装置が存在する方向を探索し、その探索した方向へ第１のビームを放射して電波を送受信する。第２の無線装置は、第１の無線装置が存在する方向を探索し、その探索した方向へ第２のビームを放射して電波を送受信する。
【００１６】
好ましくは、第１の無線装置は、全方位性のビームによって電波を送信するとともに、第１のビームを複数の方向に走査して電波を受信し、その受信した複数の電波のうち基準値以上の電波を受信した方向を第２の無線装置が存在する方向と決定する。第２の無線装置は、第２のビームを複数の方向に走査して全方位性のビームによって送信された電波を受信し、その受信した複数の電波のうち基準値以上の電波を受信した方向を第１の無線装置が存在する方向と決定するとともに、決定した方向に第２のビームによって電波を送信する。
【００１７】
好ましくは、第１の無線装置は、第１のビームを複数の方向に切換えて電波を送受信し、確認応答を第２の無線装置から受信した方向を第２の無線装置が存在する方向と決定する。第２の無線装置は、第２のビームを複数の方向に切換えて電波を送受信し、受信した複数の電波のうち基準値以上の電波を受信した方向を第１の無線装置が存在する方向として決定する。
【００１８】
好ましくは、第１の長径の長さ方向は、第２の長径の長さ方向と直交する。
【発明の効果】
【００１９】
この発明による無線通信システムにおいては、断面形状が略楕円形状である２つのビームが用いられ、第１および第２の無線装置は、２つのビームが交差するようにそれぞれ第１および第２のビームを発生して電波を送受信する。
【００２０】
従って、この発明によれば、無線通信に用いるビーム径を実質的に２つのビームの交差部に絞ることができる。その結果、マルチパルの影響を抑制して無線通信を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２２】
図１は、この発明の実施の形態による無線通信システムの概略ブロック図である。この発明の実施の形態による無線通信システム１００は、基地局１０と、移動端末２０とを備える。無線通信システム１００は、例えば、室内に設置される。
【００２３】
基地局１０は、アレーアンテナ１１を搭載し、移動端末２０は、アレーアンテナ２１を搭載する。アレーアンテナ１１，２１は、指向性を切換え可能なアンテナである。そして、基地局１０および移動端末２０は、無線通信空間３０を介して、１Ｇｂｐｓ〜数百Ｇｂｐｓで無線通信により相互にデータ伝送を行なう。
【００２４】
基地局１０および移動端末２０は、相互に無線通信を行なう場合、後述する方法によって相手側が存在する方向を探索する。そして、基地局１０は、移動端末２０が存在する方向に特定のビームＢＭ１をアレーアンテナ１１から放射して電波を送受信し、移動端末２０は、基地局１０が存在する方向に特定のビームＢＭ２をアレーアンテナ２１から放射して電波を送受信する。ビームＢＭ１，ＢＭ２の詳細については、後述する。
【００２５】
図２は、図１に示す基地局１０に搭載されたアレーアンテナ１１の概略図である。アレーアンテナ１１は、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎ（Ｎは自然数）からなる。アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎは、円ＣＲＣ１に沿って等間隔に配置される。この場合、円ＣＲＣ１を含む平面ＰＬＮ１は、基地局１０が設置される水平面に対して略平行であり、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎは、平面ＰＬＮ１に略垂直に配置される。
【００２６】
図３は、図２に示す１つのアンテナ素子１１−１の構成を示す概略図である。アンテナ素子１１−１は、給電素子１と、位相制御回路２とを含む。給電素子１は、半波長ダイポールを構成する。位相制御回路２は、電流の位相を制御して給電素子１に給電する。
【００２７】
図２に示すアンテナ素子１１−２〜１１−Ｎの各々は、図３に示すアンテナ素子１１−１と同じ構成からなる。
【００２８】
図４は、図２に示すアレーアンテナ１１の指向性を制御する方法を説明するための図である。アレーアンテナ１１において、アンテナ素子１１−Ｎ；アンテナ素子１１−１，１１−１０；アンテナ素子１１−２，１１−９；アンテナ素子１１−３，１１−８；アンテナ素子１１−４，１１−７およびアンテナ素子１１−５，１１−６の順に電流を給電する位相を遅延させることによって、アレーアンテナ１１は、ビームＢＭ１を放射する。
【００２９】
このビームＢＭ１は、円ＣＲＣ１の中心からアンテナ素子１１−５，１１−６間に向かう方向ＤＲ１に伝搬する。そして、ビームＢＭ１は、伝搬方向ＤＲ１に垂直な平面ＰＬＮ２において長径Ｒ１および短径Ｒ２を有するビーム形状からなる。長径Ｒ１は、その長さ方向が平面ＰＬＮ１に略垂直な方向であり、短径Ｒ２は、その長さ方向が平面ＰＬＮ１に略平行な方向である。
【００３０】
従って、アレーアンテナ１１は、縦方向に長く、かつ、横方向に狭いビーム形状からなるビームＢＭ１を方向ＤＲ１へ放射する。
【００３１】
また、アンテナ素子１１−１，１１−Ｎ；アンテナ素子１１−２，１１−（Ｎ−１）；アンテナ素子１１−３，１１−１０；アンテナ素子１１−４，１１−９；アンテナ素子１１−５，１１−８およびアンテナ素子１１−６，１１−７の順に電流を給電する位相を遅延させることによって、アレーアンテナ１１は、縦方向に長く、かつ、横方向に狭いビーム形状からなるビームＢＭ１を円ＣＲＣ１の中心からアンテナ素子１１−６，１１−７間に向かう方向に放射する。
【００３２】
更に、アンテナ素子１１−２，１１−３；アンテナ素子１１−１，１１−４：アンテナ素子１１−Ｎ，１１−５；アンテナ素子１１−６，１１−（Ｎ−１）；アンテナ素子１１−７，１１−１０およびアンテナ素子１１−８，１１−９の順に電流を給電する位相を遅延させることによって、アレーアンテナ１１は、縦方向に長く、かつ、横方向に狭いビーム形状からなるビームＢＭ１を円ＣＲＣ１の中心からアンテナ素子１１−８，１１−９間に向かう方向に放射する。
【００３３】
同様にして、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎに電流を給電する位相を順次遅延させることによって、アレーアンテナ１１は、縦方向に長く、かつ、横方向に狭いビーム形状からなるビームＢＭ１を各方向に放射する。
【００３４】
そして、アレーアンテナ１１は、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎに電流を給電する位相を同じにすることによって円ＣＲＣ１と同心円状のドーナツ形状からなるオムニパターンのビームを放射する。即ち、アレーアンテナ１１は、指向性を有さない、全方位性のビームを放射する。
【００３５】
このように、アレーアンテナ１１は、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎに電流を給電する位相を制御することによって、指向性を切換えてビームＢＭ１を放射するとともに、無指向性のビーム（オムニパターンからなるビーム）を放射する。
【００３６】
図５は、図１に示す移動端末２０に搭載されたアレーアンテナ２１の概略図である。アレーアンテナ２１は、アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍ（Ｍは自然数）からなる。アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍは、等間隔に直線状に配置される。より具体的には、アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍは、移動端末２０が設置される水平面に対して略垂直な方向に配置される。
【００３７】
アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍの各々は、図３に示すアンテナ素子１１−１と同じ構成からなる。従って、アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍの各々は、位相制御回路２によって位相が制御されて電流が給電される。
【００３８】
図６は、図５に示すアレーアンテナ２１の指向性を制御する方法を説明するための図である。アレーアンテナ２１において、アンテナ素子２１−２，２１−３；アンテナ素子２１−１，２１−４；アンテナ素子２１−５、・・・、およびアンテナ素子２１−Ｍの順に電流を給電する位相を遅延させることによって、アレーアンテナ２１は、ビームＢＭ２を放射する。
【００３９】
このビームＢＭ２は、アンテナ素子２１−２，２１−３間からアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍに略垂直な方向ＤＲ２に伝搬する。そして、ビームＢＭ２は、伝搬方向ＤＲ２に垂直な平面ＰＬＮ３において長径Ｒ３および短径Ｒ４を有するビーム形状からなる。長径Ｒ３は、その長さ方向がアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍに略垂直な方向であり、短径Ｒ４は、その長さ方向がアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍに略平行な方向である。
【００４０】
従って、アレーアンテナ２１は、横方向に長く、かつ、縦方向に狭いビーム形状からなるビームＢＭ２を方向ＤＲ２へ放射する。
【００４１】
また、アレーアンテナ２１において、アンテナ素子２１−１、アンテナ素子２１−２、・・・およびアンテナ素子２１−Ｍの順に電流を給電する位相を遅延させることによって、アレーアンテナ２１は、アンテナ素子２１−１からビームＢＭ２を最も斜め上方へ放射する。この場合、ビームＢＭ２の放射方向がアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍの配列方向と成す角度は、θｍｉｎである。
【００４２】
更に、アレーアンテナ２１において、アンテナ素子２１−２、アンテナ素子２１−１、アンテナ素子２１−３、アンテナ素子２１−４、・・・およびアンテナ素子２１−Ｍの順に電流を給電する位相を遅延させることによって、アンテナアンテナ２１は、アンテナ素子２１−２からビームＢＭ２を斜め上方へ放射する。この場合、ビームＢＭ２の放射方向がアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍの配列方向と成す角度は、θ１（＞θｍｉｎ）である。
【００４３】
更に、アレーアンテナ２１において、アンテナ素子２１−Ｍ、アンテナ素子２１−（Ｍ−１）、・・・およびアンテナ素子２１−１の順に電流を給電する位相を遅延させることによって、アレーアンテナ２１は、アンテナ素子２１−ＭからビームＢＭ２を最も斜め下方へ放射する。この場合、ビームＢＭ２の放射方向がアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍの配列方向と成す角度は、θｍａｘである。
【００４４】
更に、アレーアンテナ２１において、アンテナ素子２１−（Ｍ−１）、アンテナ素子２１−Ｍ、アンテナ素子２１−（Ｍ−２）、・・・およびアンテナ素子２１−１の順に電流を給電する位相を遅延させることによって、アレーアンテナ２１は、アンテナ素子２１−（Ｍ−１）からビームＭＢ２を斜め下方へ放射する。この場合、ビームＢＭ２の放射方向がアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍの配列方向と成す角度は、θ２（θｍｉｎ＜θ１＜・・・θ２＜θｍａｘ）である。
【００４５】
そして、アレーアンテナ２１は、アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍに電流を給電する位相を同じにすることによってオムニパターンからなるビームを放射する。
【００４６】
このように、アレーアンテナ２１は、アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍに電流を給電する位相を制御することによって、指向性を切換えてビームＢＭ２を放射するとともに、無指向性のビーム（オムニパターンからなるビーム）を放射する。
【００４７】
上述したように、アレーアンテナ１１は、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎに電流を給電する位相を制御することによって、縦方向に長く、かつ、横方向に狭いビーム形状からなるビームＢＭ１を各方向に放射し、アレーアンテナ２１は、アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍに電流を給電する位相を制御することによって、横方向に長く、かつ、縦方向に狭いビーム形状からなるビームＢＭ２を各方向に放射する。
【００４８】
従って、この発明においては、基地局１０は、縦方向に長く、かつ、横方向に狭いビーム形状からなるビームＢＭ１をアレーアンテナ１１から放射して電波を送受信し、移動端末２０は、横方向に長く、かつ、縦方向に狭いビーム形状からなるビームＢＭ２をアレーアンテナ２１から放射して電波を送受信する。
【００４９】
図７は、基地局１０に搭載されたアレーアンテナ１１が放射するビームＢＭ１と移動端末２０に搭載されたアレーアンテナ２１が放射するビームＢＭ２とが交差した場合の概念図である。
【００５０】
基地局１０がビームＢＭ１を移動端末２０の方向へ放射して電波を送受信し、移動端末２０がビームＢＭ２を基地局１０の方向へ放射して電波を送受信する場合、基地局１０および移動端末２０は、ビームＢＭ１とビームＢＭ２との交差部ＣＲＳＳを相手方からの電波として受信する。
【００５１】
即ち、基地局１０および移動端末２０は、それぞれ、ビームＢＭ１，ＢＭ２を交差部ＣＲＳＳまで絞って相手方からの電波を受信する。従って、基地局１０および移動端末２０は、直径が交差部ＣＲＳＳに略等しいビームをアレーアンテナ１１，２１から放射して電波を受信しなくても、結果的に、直径が交差部ＣＲＳＳに略等しいビームをアレーアンテナ１１，２１から放射して電波を受信したのと同じ効果を得ることができる。
【００５２】
その結果、基地局１０および移動端末２０は、１Ｇｂｐｓ〜数百Ｇｂｐｓの高速でデータ伝送を行なっても、壁、天井、床および什器等の反射によるマルチパスの影響を抑制して相手方から電波を受信できる。
【００５３】
このように、無線通信システム１００においては、基地局１０および移動端末２０間で、ビームを２つのビームＢＭ１，ＢＭ２の交差部ＣＲＳＳまで実質的に絞って高速の無線通信が可能であるが、これを実現するためには、基地局１０および移動端末２０は、相手方が存在する方向を検知する必要がある。即ち、ビームを２つのビームＢＭ１，ＢＭ２の交差部ＣＲＳＳまで実質的に絞ったのと同じ効果を得るためには、ビームＢＭ１，ＢＭ２が相互に反対方向から進行して交差する必要があるからである。
【００５４】
そこで、この発明においては、基地局１０および移動端末２０は、相手方が存在する方向を探索し、その探索した方向にそれぞれビームＢＭ１，ＢＭ２を放射して電波を送受信する。
【００５５】
図８は、図１に示す基地局１０の内部構成を示す概略ブロック図である。基地局１０は、送受信部１１０と、電波強度検出部１２０と、信号処理部１３０と、制御部１４０と、指向性制御部１５０とを含む。
【００５６】
送受信部１１０は、信号の送信時、信号処理部１３０からの信号を増幅等してアレーアンテナ１１へ出力し、信号の受信時、アレーアンテナ１１からの電波を増幅等して電波強度検出部１２０および信号処理部１３０へ出力する。電波強度検出部１２０は、送受信部１１０から電波を受け、その受けた電波の電波強度を検出して制御部１４０へ出力する。
【００５７】
信号処理部１３０は、信号の送信時、制御部１４０からの信号を変調等して送受信部１１０へ出力し、信号の受信時、送受信部１１０からの信号を復調して制御部１４０へ出力する。
【００５８】
制御部１４０は、移動端末２０が存在する方向を探索する場合、オムニパターンからなるビームおよび指向性を切換えたビームＢＭ１をアレーアンテナ１１から放射するように指向性制御部１５０を制御するとともに、電波強度検出部１２０から受けた電波強度に基づいて、しきい値以上の電波強度が得られるときのビームＢＭ１の方向（指向性）を移動端末２０が存在する方向として検出する。
【００５９】
そして、制御部１４０は、移動端末２０が存在する方向を検出すると、その方向にビームＢＭ１を放射するように指向性制御部１５０を制御するとともに、移動端末２０との無線通信を制御する。
【００６０】
指向性制御部１５０は、制御部１４０からの制御に従って、アレーアンテナ１１がオムニパターンからなるビームおよび指向性を切換えたビームＢＭ１を放射するようにアンテナ素子１１−１〜１１−ＮのＮ個の位相制御回路２を制御する。また、指向性制御部１５０は、制御部１４０からの制御に従って、アレーアンテナ１１が所定の方向にビームＢＭ１を放射するようにＮ個の位相制御回路２を制御する。
【００６１】
図１に示す移動端末２０も、図８に示す基地局１０と同じ構成からなる。
【００６２】
図９は、基地局１０および移動端末２０の動作を説明するためのフローチャートである。一連の動作が開始されると、基地局１０および移動端末２０は、初期引込処理を行なう（ステップＳ１）。即ち、基地局１０および移動端末２０は、相手方が存在する方向を探索する。
【００６３】
その後、基地局１０および移動端末２０は、トラッキング処理を行なう（ステップＳ２）。即ち、基地局１０および移動端末２０は、周囲の電波環境の変化によるビームの微調整を行なう。そして、ステップＳ２の後、基地局１０および移動端末２０は、それぞれ、ビームＢＭ１，ＢＭ２をアレーアンテナ１１，２１から放射して高速データ伝送を行なう（ステップＳ３）。これによって、一連の動作は終了する。
【００６４】
図１０は、図９に示す初期引込処理の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。初期引込処理が開始されると、基地局１０の制御部１４０は、オムニパターンからなるビームをアレーアンテナ１１から放射するように指向性制御部１５０を制御する。そして、指向性制御部１５０は、制御部１４０からの制御に従って、アレーアンテナ１１のアンテナ素子１１−１〜１１−Ｎに同じ位相で電流を給電するようにＮ個の位相制御回路２を制御し、Ｎ個の位相制御回路２は、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎに同じ位相で電流を給電する。
【００６５】
これによってアレーアンテナ１１は、オムニパターンからなるビームで電波を送信する（ステップＳ１１）。
【００６６】
一方、移動端末２０の制御部１４０は、ビームＢＭ２の方向を所定の順序で走査するように指向性制御部１５０を制御し、指向性制御部１５０は、制御部１４０からの制御に従って、ビームＢＭ２の方向を所定の順序で走査するようにアレーアンテナ２１のＭ個の位相制御回路２を制御する。そして、Ｍ個の位相制御回路２は、位相を順序切換えてアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍに電流を給電する。これによって、アレーアンテナ２１は、所定の順序に従って方向を切換えながらビームＢＭ２を放射し、基地局１０からの電波を受信する（ステップＳ１２）。この場合、移動端末２０は、ビームＢＭ２の方向がアンテナ素子２１−１，２１−２間→アンテナ素子２１−２，２１−３間→・・・→アンテナ素子２１−（Ｍ−１），２１−Ｍ間の順序またはその逆の順序で変化するようにビームＢＭ２の方向を切換える。
【００６７】
そして、移動端末２０の送受信部１１０は、アレーアンテナ２１からの電波を受け、その受けた電波を増幅等して電波強度検出部１２０へ出力する。電波強度検出部１２０は、送受信部１１０から受けた電波の電波強度ＲＳＳＩ２を検出し、その検出した電波強度ＲＳＳＩ２を制御部１４０へ出力する。この場合、電波強度検出部１２０は、ビームＢＭ２の方向を走査した数に対応する複数の電波強度をビームＢＭ２の方向が走査された順に検出して制御部１４０へ出力する。従って、電波強度ＲＳＳＩ２は、ビームＢＭ２の方向が走査された順に配列された複数の電波強度からなる。
【００６８】
制御部１４０は、電波強度ＲＳＳＩ２を構成する複数の電波強度の中から、しきい値Ｉｔｈ２以上の電波強度を検出し、その検出した電波強度が得られたときのビームＢＭ２の方向ＤＲｆｖ２を抽出する（ステップＳ１３）。これによって、移動端末２０は、抽出した方向ＤＲｆｖ２を基地局１０が存在する方向と決定する。
【００６９】
この場合、制御部１４０は、ビームＢＭ２の方向が走査される順序を認識しており、電波強度ＲＳＳＩ２を構成する複数の電波強度は、ビームＢＭ２が走査される順序に配列されているので、制御部１４０は、電波強度がしきい値Ｉｔｈ２以上となる電波を受信した方向ＤＲｆｖ２を容易に抽出できる。例えば、複数の電波強度のうち、３番目の電波強度がしきい値Ｉｔｈ２以上であれば、ビームＢＭ２の方向を３番目の方向に切換えたときに受信した電波の電波強度がしきい値Ｉｔｈ２以上であることを示すので、制御部１４０は、３番目の方向を方向ＤＲｆｖ２として抽出する。
【００７０】
その後、制御部１４０は、ビームＢＭ２の方向を方向ＤＲｆｖ２に固定するように指向性制御部１５０を制御し、指向性制御部１５０は、ビームＢＭ２の方向を方向ＤＲｆｖ２に固定するようにアレーアンテナ２１のＭ個の位相制御回路２を制御する。Ｍ個の位相制御回路２は、方向ＤＲｆｖ２に固定してビームＢＭ２を放射するように位相を制御してアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍに電流を給電する。
【００７１】
そして、アレーアンテナ２１は、ビームＢＭ２の方向を方向ＤＲｆｖ２に固定して電波を送信する（ステップＳ１４）。
【００７２】
そうすると、基地局１０において、制御部１４０は、ビームＢＭ１の方向を所定の順序で走査するように指向性制御部１５０を制御し、指向性制御部１５０は、ビームＢＭ１を所定の順序で走査するようにアレーアンテナ１１のＮ個の位相制御回路２を制御する。そして、Ｎ個の位相制御回路２は、所定の順序で方向を走査するように位相を制御してアンテナ素子１１−１〜１１−Ｎに電流を給電し、アレーアンテナ１１は、ビームＢＭ１の方向を所定の順序で走査して移動端末２０からの電波を受信する（ステップＳ１５）。この場合、基地局１０は、ビームＢＭ１の方向がアンテナ素子１１−１，１１−２間→アンテナ素子１１−２，１１−３間→・・・→アンテナ素子１１−Ｎ，１１−１間の順序またはその逆の順序で変化するようにビームＢＭ１の方向を切換える。
【００７３】
その後、基地局１０の送受信部１１０は、アレーアンテナ１１からの電波を増幅等して電波強度検出部１２０へ出力する。電波強度検出部１２０は、送受信部１１０から受けた電波の電波強度ＲＳＳＩ１を検出し、その検出した電波強度ＲＳＳＩ１を制御部１４０へ出力する。この場合、電波強度検出部１２０は、ビームＢＭ１の方向を走査した数に対応する複数の電波強度をビームＢＭ１の方向が走査された順に検出して制御部１４０へ出力する。従って、電波強度ＲＳＳＩ１は、ビームＢＭ１の方向が走査された順に配列された複数の電波強度からなる。
【００７４】
制御部１４０は、電波強度ＲＳＳＩ１を構成する複数の電波強度の中から、しきい値Ｉｔｈ１以上の電波強度を検出し、その検出した電波強度が得られたときのビームＢＭ１の方向ＤＲｆｖ１を抽出する（ステップＳ１６）。これによって、基地局１０は、抽出した方向ＤＲｆｖ１を移動端末２０が存在する方向と決定する。この場合、しきい値Ｉｔｈ１は、ビームＢＭ１とビームＢＭ２との交差部ＣＲＳＳによって電波を受信したときに得られる電波強度に設定される。即ち、しきい値Ｉｔｈ１は、ビームＢＭ１とビームＢＭ２とが図７に示すように各ビームＢＭ１，ＢＭ２の中心軸が一致して交差した場合に得られる電波強度に設定される。
【００７５】
また、制御部１４０は、ビームＢＭ１の方向が走査される順序を認識しており、電波強度ＲＳＳＩ１を構成する複数の電波強度は、ビームＢＭ１が走査される順序に配列されている。したがって、制御部１４０は、電波強度がしきい値Ｉｔｈ１以上となる電波を受信した方向ＤＲｆｖ１を容易に抽出できる。例えば、複数の電波強度のうち、８番目の電波強度がしきい値Ｉｔｈ１以上であれば、ビームＢＭ１の方向を８番目の方向に切換えたときに受信した電波の電波強度がしきい値Ｉｔｈ１以上であることを示すので、制御部１４０は、８番目の方向を方向ＤＲｆｖ１として抽出する。
【００７６】
そして、制御部１４０は、ビームＢＭ１の方向を方向ＤＲｆｖ１に固定するように指向性制御部１５０を制御し、指向性制御部１５０は、ビームＢＭ１の方向を方向ＤＲｆｖ１に固定するようにアレーアンテナ１１のＮ個の位相制御回路２を制御する。Ｎ個の位相制御回路２は、方向ＤＲｆｖ１に固定してビームＢＭ１を放射するように位相を制御してアンテナ素子１１−１〜１１−Ｎに電流を給電する。これによって、ビームＢＭ１の方向が方向ＤＲｆｖ１に固定される（ステップＳ１７）。そして、初期引込処理が終了する。
【００７７】
このように、基地局１０は、最初、オムニパターンからなるビームを放射して電波を送信し（ステップＳ１１参照）、移動端末２０は、縦方向に狭く、かつ、横方向に長いビームＢＭ２の方向を所定の順序で走査して基地局１０からの電波を受信し、電波強度がしきい値Ｉｔｈ２以上となる電波を受信した方向ＤＲｆｖ２を抽出するので（ステップＳ１２，Ｓ１３参照）、移動端末２０は、基地局１０からの電波を受信し易く、基地局１０が存在する方向を容易に決定できる。
【００７８】
また、移動端末２０は、縦方向に狭く、かつ、横方向に長いビームＢＭ２の方向を基地局１０が存在する方向と決定した方向ＤＲｆｖ２に固定して電波を送信し（ステップＳ１４参照）、基地局１０は、縦方向に長く、かつ、横方向に狭いビームＢＭ１の方向を所定の順序で走査して移動端末２０からの電波を受信するので（ステップＳ１５参照）、基地局１０は、ビームＢＭ１とビームＢＭ２との交差部ＣＲＳＳによって移動端末２０からの電波を受信できる。
【００７９】
その結果、基地局１０および移動端末２０は、アレーアンテナ１１，２１から放射するビームを交差部ＣＲＳＳまで実質的に絞った状態で相手方が存在する方向を決定できる。上述したように、基地局１０によって検出されたしきい値Ｉｔｈ１以上の電波強度は、ビームＢＭ１とビームＢＭ２とが各中心軸を一致させたときの交差部ＣＲＳＳによって検出された電波強度であるので、移動端末２０によって放射されるビームＢＭ２の方向ＤＲｆｖ２が基地局１０の存在方向とずれていた場合、基地局１０は、ビームＢＭ１によって電波強度がしきい値Ｉｔｈ１以上である電波を受信することができない。従って、基地局１０において電波強度がしきい値Ｉｔｈ１以上である電波が検出されたことは、ビームＢＭ１とビームＢＭ２とが各中心軸を一致させて電波を検出したことに相当するので、ビームＢＭ１の方向とビームＢＭ２の方向とが一致していることになる。よって、基地局１０および移動端末２０は、アレーアンテナ１１，２１から放射するビームを交差部ＣＲＳＳまで実質的に絞った状態で相手方が存在する方向を決定できる。
【００８０】
そして、基地局１０および移動端末２０がアレーアンテナ１１，２１から放射するビームを交差部ＣＲＳＳまで実質的に絞った状態で相手方が存在する方向を決定できる結果、基地局１０および移動端末２０は、壁、天井、床および什器等による電波の反射によって生じるマルチパスの影響を抑制して相手方が存在する方向を正確に決定できる。
【００８１】
なお、図１０に示すフローチャートにおいては、基地局１０の動作と移動端末２０の動作とを入れ換えて基地局１０および移動端末２０の存在方向を決定するようにしてもよい。
【００８２】
図１１は、図９に示す初期引込処理の詳細な動作を説明するための他のフローチャートである。初期引込処理が開始されると、基地局１０の制御部１４０は、ビームＢＭ１の方向をランダムに切換えるように指向性制御部１５０を制御し、指向性制御部１５０は、ビームＢＭ１の方向をランダムに切換えるようにアレーアンテナ１１のＮ個の位相制御回路２を制御する。
【００８３】
そうすると、Ｎ個の位相制御回路２は、位相を制御してビームＢＭ１の方向をランダムに切換えるようにアレーアンテナ１１のアンテナ素子１１−１〜１１−Ｎに電流を給電する。そして、アレーアンテナ１１は、ビームＢＭ１の方向をランダムに切換えて電波を送信する（ステップＳ２１）。
【００８４】
一方、移動端末２０において、制御部１４０は、ビームＢＭ２の方向をランダムに切換えるように指向性制御部１５０を制御し、指向性制御部１５０は、ビームＢＭ２の方向をランダムに切換えるようにアレーアンテナ２１のＭ個の位相制御回路２を制御する。
【００８５】
そうすると、Ｍ個の位相制御回路２は、位相を制御してビームＢＭ２の方向をランダムに切換えるようにアレーアンテナ２１のアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍに電流を給電する。そして、アレーアンテナ２１は、ビームＢＭ２の方向をランダムに切換えて電波を受信する（ステップＳ２２）。
【００８６】
移動端末２０の送受信部１１０は、アレーアンテナ２１からの電波を増幅等して電波強度検出部１２０へ出力し、電波強度検出部１２０は、ビームＢＭ２の方向がランダムに切換えられたときに受信された複数の電波に対応する複数の電波の電波強度を順序検出し、複数の電波強度からなる電波強度ＲＳＳＩ２を制御部１４０へ出力する。そして、制御部１４０は、電波強度ＲＳＳＩ２に基づいて、上述した方法によって、電波強度がしきい値Ｉｔｈ２以上である電波を受信した方向ＤＲｆｖ２を抽出する（ステップＳ２３）。これによって、移動端末２０は、抽出した方向ＤＲｆｖ２を基地局１０が存在する方向と決定する。
【００８７】
その後、制御部１４０は、ビームＢＭ２の方向を方向ＤＲｆｖ２に固定するように指向性制御部１５０を制御するとともに、ＡＣＫを生成して信号処理部１３０へ出力する。指向性制御部１５０は、ビームＢＭ２の方向を方向ＤＲｆｖ２に固定するようにアレーアンテナ２１のＭ個の位相制御回路２を制御し、Ｍ個の位相制御回路２は、方向ＤＲｆｖ２に固定してビームＢＭ２を放射するように位相を制御してアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍに電流を給電する。また、信号処理部１３０は、制御部１４０からのＡＣＫに変調等を施して送受信部１１０へ出力し、送受信部１１０は、ＡＣＫを増幅等してアレーアンテナ２１へ出力する。
【００８８】
そして、アレーアンテナ２１は、ビームＢＭ２の方向を方向ＤＲｆｖ２に固定してＡＣＫを送信する（ステップＳ２４）。
【００８９】
基地局１０において、アレーアンテナ１１は、ビームＢＭ１の方向をランダムに切換えて移動端末２０からの電波を受信し（ステップＳ２５）、その受信した電波を送受信部１１０へ出力する。送受信部１１０は、アレーアンテナ１１からの電波を増幅等して信号処理部１３０へ出力し、信号処理部１３０は、送受信部１１０からの電波を復調等して制御部１４０へ出力する。
【００９０】
制御部１４０は、信号処理部１３０からの復調結果に基づいて、ＡＣＫを受信した方向ＤＲｆｖ１を抽出する（ステップＳ２６）。これによって、基地局１０は、抽出した方向ＤＲｆｖ１を移動端末２０が存在する方向と決定する。そして、制御部１４０は、ビームＢＭ１の方向を方向ＤＲｆｖ１に固定するように指向性制御部１５０を制御し、指向性制御部１５０は、ビームＢＭ１の方向を方向ＤＲｆｖ１に固定するようにアレーアンテナ１１のＮ個の位相制御回路２を制御する。Ｎ個の位相制御回路２は、方向ＤＲｆｖ１に固定してビームＢＭ１を放射するように位相を制御してアンテナ素子１１−１〜１１−Ｎに電流を給電する。これによって、ビームＢＭ１の方向が方向ＤＲｆｖ１に固定される（ステップＳ２７）。そして、初期引込処理が終了する。
【００９１】
図１２は、図１１に示すフローチャートに従って相手方の存在方向を決定する場合の概念図である。基地局１０は、タイミングｔ１でビームＢＭ１−１をある方向に放射して電波を送信する（ステップＳ２１参照）。そして、移動端末２０は、ビームＢＭ２の方向をランダムに切換えて基地局１０からの電波を受信するが、電波強度がしきい値Ｉｔｈ２以上である電波を受信できないので、基地局１０へＡＣＫを送信しない。
【００９２】
そうすると、基地局１０は、ビームＢＭ１−１を放射した方向と異なる方向にランダムに切換えてタイミングｔ２でビームＢＭ１−２を放射し、電波を送信する。この場合も、移動端末２０は、ビームＢＭ２の方向をランダムに切換えて基地局１０からの電波を受信するが、電波強度がしきい値Ｉｔｈ２以上である電波を受信できないので、基地局１０へＡＣＫを送信しない。
【００９３】
そして、基地局１０は、ビームＢＭ１−１，ＢＭ１−２を放射した方向と異なる方向にランダムに切換えてタイミングｔ３でビームＢＭ１−３を放射し、電波を送信する。移動端末２０は、ビームＢＭ２の方向をランダムに切換えて基地局１０からの電波を受信し、電波強度がしきい値Ｉｔｈ２以上である電波を受信できたので（ステップＳ２２，Ｓ２３参照）、タイミングｔ４までの間に、電波強度がしきい値Ｉｔｈ２以上である電波を受信した方向ＤＲｆｖ２にビームＢＭ２の方向を固定してＡＣＫを送信する（ステップＳ２４参照）。そして、基地局１０は、ビームＢＭ１−３によって移動端末２０からのＡＣＫを受信し（ステップＳ２５参照）、ビームＢＭ１−３の方向を方向ＤＲｆｖ１として抽出する（ステップＳ２６参照）。
【００９４】
このように、基地局１０は、ビームＢＭ１の方向をランダムに切換えて電波を送信し（ステップＳ２１参照）、移動端末２０は、ビームＢＭ２の方向をランダムに切換えて基地局１０からの電波を受信し、電波強度がしきい値Ｉｔｈ２以上である電波を受信した方向ＤＲｆｖ２を抽出する（ステップＳ２２，Ｓ２３参照）。そして、移動端末２０は、方向ＤＲｆｖ２を基地局１０が存在する方向と決定し、ビームＢＭ２の方向を方向ＤＲｆｖ２に固定してＡＣＫを基地局１０へ送信する（ステップＳ２４参照）。
【００９５】
一方、基地局１０は、ビームＢＭ１の方向をランダムに切換えて移動端末２０からのＡＣＫを受信した方向ＤＲｆｖ１を抽出する（ステップＳ２６参照）。即ち、基地局１０は、ビームＢＭ１とビームＢＭ２との交差部ＣＲＳＳによって移動端末２０からのＡＣＫを受信し、ＡＣＫを受信した方向ＤＲｆｖ１を移動端末２０が存在する方向と決定する。
【００９６】
従って、基地局１０および移動端末２０は、アレーアンテナ１１，２１から放射するビームを交差部ＣＲＳＳまで実質的に絞った状態で相手方が存在する方向を決定できる。基地局１０がＡＣＫを受信できたことは、ビームＢＭ１とビームＢＭ２とが各中心軸を一致させて交差していることに相当するので、基地局１０および移動端末２０は、アレーアンテナ１１，２１から放射するビームを交差部ＣＲＳＳまで実質的に絞った状態で相手方が存在する方向を決定できる。その結果、基地局１０および移動端末２０は、壁、天井、床および什器等の反射によって生じるマルチパスの影響を抑制して相手方が存在する方向を正確に決定できる。
【００９７】
図１３は、図９に示す初期引込処理の詳細な動作を説明するための更に他のフローチャートである。初期引込処理が開始されると、基地局１０の制御部１４０は、ビームＢＭ１の方向を第１の周期で所定の順序で走査するように指向性制御部１５０を制御し、指向性制御部１５０は、第１の周期で方向を所定の順序で走査してビームＢＭ１を放射するようにアレーアンテナ１１のＮ個の位相制御回路２を制御する。
【００９８】
そして、Ｎ個の位相制御回路２は、位相を制御してビームＢＭ１の方向を第１の周期で所定の順序で走査するようにアレーアンテナ１１のアンテナ素子１１−１〜１１−Ｎに電流を給電する。そうすると、アレーアンテナ１１は、ビームＢＭ１の方向を第１の周期で所定の順序で走査して電波を送信する（ステップＳ３１）。
【００９９】
その後、移動端末２０において、制御部１４０は、ビームＢＭ２の方向を第１の周期と異なる第２の周期で所定の順序で走査するように指向性制御部１５０を制御し、指向性制御部１５０は、第２の周期で方向を所定の順序で走査してビームＢＭ２を放射するようにアレーアンテナ２１のＭ個の位相制御回路２を制御する。
【０１００】
そして、Ｍ個の位相制御回路２は、位相を制御してビームＢＭ２の方向を第２の周期で所定の順序で走査するようにアレーアンテナ２１のアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍに電流を給電する。そうすると、アレーアンテナ２１は、ビームＢＭ２の方向を第２の周期で所定の順序で走査して電波を受信する（ステップＳ３２）。
【０１０１】
この場合、第１および第２の周期は、例えば、第１の周期と第２の周期との比が１：４になるように設定される。従って、基地局１０は、移動端末２０よりもビームＢＭ１の方向を速く切換えて電波を送信し、移動端末２０は、基地局１０よりもビームＢＭ２の方向を遅く切換えて電波を受信する。
【０１０２】
その後、移動端末２０において、送受信部１１０は、アレーアンテナ２１からの電波を増幅等して電波強度検出部１２０へ出力し、電波強度検出部１２０は、ビームＢＭ２の方向が所定の順序で切換えられたときに受信された複数の電波に対応する複数の電波の電波強度を順序検出し、複数の電波強度からなる電波強度ＲＳＳＩ２を制御部１４０へ出力する。そして、制御部１４０は、電波強度ＲＳＳＩ２に基づいて、上述した方法によって、電波強度がしきい値Ｉｔｈ２以上である電波を受信した方向ＤＲｆｖ２を抽出する（ステップＳ３３）。これによって、移動端末２０は、抽出した方向ＤＲｆｖ２を基地局１０が存在する方向と決定する。
【０１０３】
そうすると、制御部１４０は、ビームＢＭ２の方向を方向ＤＲｆｖ２に固定するように指向性制御部１５０を制御し、指向性制御部１５０は、ビームＢＭ２の方向を方向ＤＲｆｖ２に固定するようにアレーアンテナ２１のＭ個の位相制御回路２を制御する。そして、Ｍ個の位相制御回路２は、方向ＤＲｆｖ２に固定してビームＢＭ２を放射するように位相を制御してアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍに電流を給電する。
【０１０４】
これによって、アレーアンテナ２１は、ビームＢＭ２の方向を方向ＤＲｆｖ２に固定して電波を送信する（ステップＳ３４）。
【０１０５】
その後、基地局１０において、アレーアンテナ１１は、ビームＢＭ１の方向を第１の周期で所定の順序で走査して移動端末２０からの電波を受信し（ステップＳ３５）、送受信部１１０は、アレーアンテナ１１からの電波を増幅等して電波強度検出部１２０へ出力する。電波強度検出部１２０は、ビームＢＭ１の方向が所定の順序で切換えられたときに受信された複数の電波に対応する複数の電波の電波強度を順序検出し、複数の電波強度からなる電波強度ＲＳＳＩ１を制御部１４０へ出力する。そして、制御部１４０は、電波強度ＲＳＳＩ１に基づいて、上述した方法によって、電波強度がしきい値Ｉｔｈ１以上である電波を受信した方向ＤＲｆｖ１を抽出する（ステップＳ３６）。これによって、基地局１０は、抽出した方向ＤＲｆｖ１を移動端末２０が存在する方向と決定する。
【０１０６】
その後、基地局１０の制御部１４０は、ビームＢＭ１の方向を方向ＤＲｆｖ１に固定するように指向性制御部１５０を制御し、指向性制御部１５０は、ビームＢＭ１の方向を方向ＤＲｆｖ１に固定するようにアレーアンテナ１１のＮ個の位相制御回路２を制御する。Ｎ個の位相制御回路２は、方向ＤＲｆｖ１に固定してビームＢＭ１を放射するように位相を制御してアンテナ素子１１−１〜１１−Ｎに電流を給電する。これによって、ビームＢＭ１の方向が方向ＤＲｆｖ１に固定される（ステップＳ３７）。そして、初期引込処理が終了する。
【０１０７】
このように、基地局１０は、ビームＢＭ１の方向を第１の周期で所定の順序で走査して電波を送受信し（ステップＳ３１，Ｓ３５参照）、移動端末２０は、ビームＢＭ１の方向を第１の周期よりも遅い第２の周期で所定の順序で走査して電波を受信するので（ステップＳ３２）、基地局１０および移動端末２０は、ビームＢＭ１の方向とビームＢＭ２の方向とが同じ周期で切換えられる場合よりも、電波強度がしきい値Ｉｔｈ１以上である電波を相手方から受信し易くなる。
【０１０８】
ビームＢＭ１の方向とビームＢＭ２の方向とが同じ周期で切換えられる場合、ビームＢＭ１の方向がビームＢＭ２の方向と一致しなければ、基地局１０および移動端末２０は、以後、継続して相手方からの電波を受信できないが、上述したように、基地局１０および移動端末２０は、それぞれ、ビームＢＭ１，ＢＭ２の方向を異なる周期で切換えるので、ビームＢＭ１の方向とビームＢＭ２の方向とが一致する場合が必ず存在する。従って、基地局１０および移動端末２０は、ビームＢＭ１の方向とビームＢＭ２の方向とが同じ周期で切換えられる場合よりも、電波強度がしきい値Ｉｔｈ１以上である電波を相手方から受信し易くなる。
【０１０９】
また、移動端末２０は、縦方向に狭く、かつ、横方向に長いビームＢＭ２の方向を基地局１０が存在する方向と決定した方向ＤＲｆｖ２に固定して電波を送信し（ステップＳ３４参照）、基地局１０は、縦方向に長く、かつ、横方向に狭いビームＢＭ１の方向を所定の順序で走査して移動端末２０からの電波を受信するので（ステップＳ３５参照）、基地局１０は、ビームＢＭ１とビームＢＭ２との交差部ＣＲＳＳによって移動端末２０からの電波を受信できる。
【０１１０】
その結果、基地局１０および移動端末２０は、上述した理由によってアレーアンテナ１１，２１から放射するビームを交差部ＣＲＳＳまで実質的に絞った状態で相手方が存在する方向を決定できる。そして、基地局１０および移動端末２０がアレーアンテナ１１，２１から放射するビームを交差部ＣＲＳＳまで実質的に絞った状態で相手方が存在する方向を決定できる結果、基地局１０および移動端末２０は、壁、天井、床および什器等による電波の反射によって生じるマルチパスの影響を抑制して相手方が存在する方向を正確に決定できる。
【０１１１】
なお、第１の周期と第２の周期との比は、一般的には、ビームＢＭ１，ＢＭ２の短径Ｒ２，Ｒ４に応じて決定され、ビームＢＭ１，ＢＭ２の短径Ｒ２，Ｒ４が短い程、大きく設定される。
【０１１２】
図１３に示すフローチャートに従って実行される初期引込処理は、基地局１０および移動端末２０がそれぞれビームＢＭ１，ＢＭ２の方向を異なる周期で切換えることを特徴としているので、ビームＢＭ１，ＢＭ２の両方を所定の順序で走査する場合に限らず、ビームＢＭ１，ＢＭ２のいずれか一方のビームの方向を第１の周期で所定の順序で走査し、いずれか他方のビームの方向を第２の周期でランダムに切換えるようにしてもよい。具体的には、基地局１０がビームＢＭ１の方向を第１の周期で所定の順序で走査し、移動端末２０がビームＢＭ２の方向を第２の周期でランダムに切換えてもよいし、基地局１０がビームＢＭ１の方向を第１の周期でランダムに切換え、移動端末２０がビームＢＭ２の方向を第２の周期で所定の順序で走査してもよい。
【０１１３】
これらの場合にも、上述した効果と同じ効果が得られる。
【０１１４】
図１０、図１１および図１３に示すフローチャートに従って実行される初期引込処理においては、電波強度がしきい値以上である電波の受信方向を相手方が存在する方向として決定したが、この発明においては、これに限らず、相手方からの受信信号の品質が所定の品質以上である方向を相手方が存在する方向と決定してもよい。
【０１１５】
例えば、基地局１０が特定のビットパターンを変調して送信し、移動端末２０が基地局１０からの電波を復調して特定のビットパターンが得られたときの方向を基地局１０が存在する方向と決定し、移動端末２０が特定のビットパターンを変調して送信し、基地局１０が移動端末２０からの電波を復調して特定のビットパターンが得られたときの方向を移動端末２０が存在する方向と決定してもよい。
【０１１６】
図１０、図１１および図１３に示すフローチャートのいずれかに従って初期引込処理が実行された後、基地局１０および移動端末２０は、トラッキングを実行する（図９のステップＳ２参照）。即ち、基地局１０および移動端末２０は、周知の最小２乗誤差法（ＭＭＳＥ：Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｅｒｒｏｒ）またはＣＭＡ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｍｏｄｕｌｕｓ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）によって周囲の環境の変化に起因するビームＢＭ１，ＢＭ２の微調整を行なう。
【０１１７】
そして、基地局１０および移動端末２０は、ビームＢＭ１，ＢＭ２の微調整が終了した後、初期引込処理によって決定した相手方が存在する方向にビームＢＭ１，ＢＭ２を放射して相手方と高速のデータ伝送を行なう（図９のステップＳ３参照）。
【０１１８】
この場合、基地局１０および移動端末２０は、アレーアンテナ１１，２１から放射するビームをビームＢＭ１とビームＢＭ２との交差部ＣＲＳＳに実質的に絞って相手方へデータ伝送するので、壁、天井、床および什器等の反射によって生じるマルチパスの影響を抑制して高速でデータ伝送を行なうことができる。
【０１１９】
なお、上記においては、ビームＢＭ１の長径Ｒ１の長さ方向は、ビームＢＭ２の長径Ｒ３の長さ方向と直交すると説明したが、この発明においては、これに限らず、ビームＢＭ１の長径Ｒ１の長さ方向は、ビームＢＭ２の長径Ｒ３の長さ方向と異なっていればよい。ビームＢＭ１の長径Ｒ１の長さ方向がビームＢＭ２の長径Ｒ３の長さ方向と異なっていれば、ビームＢＭ１とビームＢＭ２との交差部ＣＲＳＳが存在し、ビームＢＭ１，ＢＭ２を実質的に交差部ＣＲＳＳまで絞った状態で無線通信を行なうことができるからである。
【０１２０】
また、上記においては、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎ，２１−１〜２１−Ｍに給電する電流の位相を制御することによってビームＢＭ１，ＢＭ２の方向（指向性）を切換えると説明したが、この発明においては、これに限らず、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎ，２１−１〜２１−Ｍに給電する電流の振幅を制御することによってビームＢＭ１，ＢＭ２の方向（指向性）を切換えてもよい。
【０１２１】
更に、図１３に示すフローチャートにおいては、基地局１０がビームＢＭ１の方向を第１の周期で切換え、移動端末２０がビームＢＭ２の方向を第１の周期よりも遅い第２の周期で切換えると説明したが、この発明においては、これに限らず、基地局１０がビームＢＭ１の方向を第２の周期で切換え、移動端末２０がビームＢＭ２の方向を第１の周期で切換えてもよい。即ち、この発明においては、基地局１０および移動端末２０は、一般的に、それぞれ、異なる周期でビームＢＭ１，ＢＭ２を切換えればよい。
【０１２２】
［アレーアンテナの変形例］
図１４は、図１に示す基地局１０に搭載されたアレーアンテナ１１の他の構成を示す概略図である。アレーアンテナ１１は、アンテナ素子３１−１〜３１−Ｎからなる。アンテナ素子３１−１〜３１−Ｎは、円ＣＲＣ１に沿って等間隔に、かつ、平面ＰＬＮ１に略垂直に配置される。
【０１２３】
アンテナ素子３１−１は、給電素子であり、アンテナ素子３１−２，３１−Ｎは、無給電素子である。そして、アンテナ素子３１−２，３１−Ｎは、可変容量素子であるバラクタダイオード３が装荷される。アンテナ素子３１−３〜３１−（Ｎ−１）も、アンテナ素子３１−２，３１−Ｎと同じように無給電素子である。従って、アレーアンテナ１１は、給電素子であるアンテナ素子３１−１と、無給電素子であるアンテナ素子３１−２〜３１−Ｎとからなる。
【０１２４】
バラクタダイオード３に印加する電圧値を変えることによってバラクタダイオード３の容量、即ち、リアクタンス値を変えることができる。その結果、無給電素子であるアンテナ素子３１−２〜３１−Ｎに装荷されたＮ−１個のバラクタダイオード３のリアクタンス値のセットを所定のパターンに設定することによって、アレーアンテナ１１は、指向性を有し、縦方向に長く、かつ、横方向に狭いビームＢＭ１を放射できる。
【０１２５】
例えば、アンテナ素子３１−２，３１−３のバラクタダイオード３に２０Ｖの電圧を供給し、アンテナ素子３１−４〜３１−Ｎのバラクタダイオード３に０Ｖの電圧を供給することによって、アレーアンテナ１１は、アンテナ素子３１−２，３１−３間からビームＢＭ１を放射できる。
【０１２６】
従って、Ｎ−１個のアンテナ素子３１−２〜３１−Ｎに装荷されたＮ−１個のバラクタダイオード３に供給する電圧値のセットパターンを制御することによって、アレーアンテナ１１から放射されるビームＢＭ１の方向を所定の順序またはランダムに変えることができる。
【０１２７】
また、アンテナ素子３１−２〜３１−ＮのＮ−１個のバラクタダイオード３の全てに２０Ｖの電圧を印加することによって、アレーアンテナ１１は、無指向性、即ち、全方位性のビームを放射する。
【０１２８】
図１５は、図１に示す移動端末２０に搭載されたアレーアンテナ２１の他の構成を示す概略図である。アレーアンテナ２１は、アンテナ素子４１−１〜４１−Ｍからなる。アンテナ素子４１−１〜４１−Ｍは、移動端末２０が設置された平面に略垂直な方向に等間隔で配列される。この場合、アンテナ素子４１−１，４１−Ｍの各々は、移動端末２０が設置された平面に略平行である。
【０１２９】
そして、アンテナ素子４１−１〜４１−Ｍの各々は、図３に示すアンテナ素子１１−１と同じ構成からなる。従って、アンテナ素子４１−１〜４１−Ｍの各々は、位相制御回路２によって電流を給電する位相が制御される。その結果、アレーアンテナ２１は、上述したように、縦方向に狭く、かつ、横方向に長いビームＢＭ２を方向を変えて放射できる。
【０１３０】
図１６は、図１に示す移動端末２０に搭載されたアレーアンテナ２１の更に他の構成を示す概略図である。アレーアンテナ２１は、アンテナ素子５１−１〜５１−Ｍからなる。アンテナ素子５１−１〜５１−Ｍは、図５に示すアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍと同じように配置される。
【０１３１】
アンテナ素子５１−３は、給電素子であり、アンテナ素子５１−２，５１−４は、無給電素子である。そして、アンテナ素子５１−２，５１−４は、可変容量素子であるバラクタダイオード３が装荷される。アンテナ素子５１−３は、スタブ４によってアンテナ素子５１−２および５１−４と接続される。スタブ４の長さＬは、アレーアンテナ２１から放射されるビームの波長λの４分の１である。
【０１３２】
アンテナ素子５１−１，５１−５〜５１−Ｍも、アンテナ素子５１−２，５１−４と同じように無給電素子であり、隣接するアンテナ素子とスタブ４を介して接続される。
【０１３３】
無給電素子であるアンテナ素子５１−１，５１−２，５１−４〜５１−Ｍには、可変容量素子であるバラクタダイオード３が装荷されるので、Ｍ−１個のバラクタダイオード３のリアクタンス値のセットを所定のパターンに設定することによって、アレーアンテナ２１は、指向性を有し、縦方向に狭く、かつ、横方向に長いビームＢＭ２を放射できる。
【０１３４】
例えば、アンテナ素子５１−１，５１−２のバラクタダイオード３に２０Ｖの電圧を供給し、アンテナ素子５１−４〜５１−Ｍのバラクタダイオード３に０Ｖの電圧を供給することによって、アレーアンテナ２１は、アンテナ素子５１−１，５１−２間からビームＢＭ２を放射できる。
【０１３５】
従って、Ｍ−１個のアンテナ素子５１−１，５１−２，５１−４〜５１−Ｍに装荷されたＭ−１個のバラクタダイオード３に供給する電圧値のセットパターンを制御することによって、アレーアンテナ２１から放射されるビームＢＭ２の方向を所定の順序またはランダムに変えることができる。
【０１３６】
図１７は、図１に示す基地局１０に搭載されたアレーアンテナ１１または移動端末２０に搭載されたアレーアンテナ２１の更に他の構成を示す概略図である。アレーアンテナ１１は、誘電体６１〜６３と、アンテナ素子６１−１〜６１−６とからなる。
【０１３７】
誘電体６１〜６３の各々は、例えば、プリント基板からなる。そして、誘電体６１〜６３は、略三角形に組まれる。アンテナ素子６１−１〜６１−６の各々は、例えば、銅箔からなる。そして、アンテナ素子６１−１，６１−２は、誘電体６１の表面に配置され、アンテナ素子６１−３，６１−４は、誘電体６２の表面に配置され、アンテナ素子６１−５，６１−６は、誘電体６３の表面に配置される。
【０１３８】
このように、アレーアンテナ１１は、パッチアンテナからなる。
【０１３９】
図１７に示すアレーアンテナ１１においては、ビームＢＭ１は、アンテナ素子６１−１，６１−２間、アンテナ素子６１−３，６１−４間およびアンテナ素子６１−５，６１−６間のいずれかから放射される。そして、アンテナ素子６１−１，６１−２に給電すれば、ビームＢＭ１は、アンテナ素子６１−１，６１−２間から放射され、アンテナ素子６１−３，６１−４に給電すれば、ビームＢＭ１は、アンテナ素子６１−３，６１−４間から放射され、アンテナ素子６１−５，６１−６に給電すれば、ビームＢＭ１は、アンテナ素子６１−５，６１−６間から放射される。
【０１４０】
従って、給電するアンテナ素子を制御することによってビームＢＭ１の方向を制御できる。
【０１４１】
また、アンテナ素子６１−１〜６１−６の全てに給電することによって、アレーアンテナ１１は、無指向性のビームを放射する。
【０１４２】
図１７に示すアレーアンテナ１１が基地局１０に搭載される場合、点Ａ−Ｂ−Ｃを頂点とする三角形からなる平面ＰＬＮ５が基地局１０が設置された平面内に略平行になるように搭載される。
【０１４３】
図１７に示すアレーアンテナ１１を点Ａ−Ｂ−Ｃを頂点とする三角形からなる平面ＰＬＮ５が移動端末２０が設置された平面に略垂直となるように移動端末２０に搭載することによってアレーアンテナ２１として用いることもできる。
【０１４４】
図１７に示すアレーアンテナ１１においては、三角形に組まれた誘電体６１〜６３にアンテナ素子６１−１〜６１−６が設置されるため、ビームＢＭ１，ＢＭ２の切換え可能な方向は、３方向であるが、更に多くの誘電体を多角形に組むことにより、ビームＢＭ１，ＢＭ２の切換え可能な方向を更に増加できる。
【０１４５】
図１８および図１９は、図１に示す基地局１０に搭載されたアレーアンテナ１１または移動端末２０に搭載されたアレーアンテナ２１の更に他の構成を示す概略図である。
【０１４６】
図２に示すアレーアンテナ１１は、図１８に示すように、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎがリニアに等間隔に配列されてもよい。この場合、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎの各々は、その長さ方向が基地局１０の設置面に略垂直になるように配置される。
【０１４７】
また、図２に示すアレーアンテナ１１は、図１９に示すように、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎが直線状に等間隔に配列されてもよい。この場合、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎの各々は、その長さ方向が基地局１０の設置面に略平行になるように配置される。
【０１４８】
図１４に示すアレーアンテナ１１においても、アンテナ素子３１−１〜３１−Ｎが図１８または図１９に示すアンテナ素子１１−１〜１１−Ｎと同じように配列されるようにしてもよい。
【０１４９】
更に、上述したアンテナ素子１１−１〜１１−Ｎ，２１−１〜２１−Ｍ，３１−１〜３１−Ｎ，４１−１〜４１−Ｍ，５１−１〜５１−Ｍの各アンテナ素子を構成する給電素子１（図３および図１５参照）は、上述したダイポール以外のアンテナ形式であってもよい。例えば、給電素子１をパッチアンテナにした場合、ミリ波帯等の周波数が高い場合に有効であり、アンテナ素子１１−１〜１１−Ｎ，２１−１〜２１−Ｍ，３１−１〜３１−Ｎ，４１−１〜４１−Ｍ，５１−１〜５１−Ｍをプリント配線板上に容易に形成できる。
【０１５０】
上記においては、各種のアレーアンテナを説明したが、アンテナ素子数を増加することによってビームＢＭ１，ＢＭ２の短径Ｒ２，Ｒ４を更に短くすることが可能である。従って、要求されるデータの伝送速度に応じて、ビームＢＭ１，ＢＭ２の短径Ｒ２，Ｒ４を決定し、ビームＢＭ１とビームＢＭ２との交差部ＣＲＳＳの面積を変えるようにしてもよい。この場合、データの伝送速度が上昇するに従って短径Ｒ２，Ｒ４を更に短くし、交差部ＣＲＳＳの面積を更に小さくすることが好ましい。伝送速度が上昇するに従って壁、天井、床および什器等の反射によって生じるマルチパスの影響が大きくなるので、これを抑制するために交差部ＣＲＳＳの面積を更に小さくする必要があるからである。
【０１５１】
また、周囲の電波環境に応じて短径Ｒ２，Ｒ４を決定するようにしてもよい。この場合、マルチパスの影響が相対的に小さい電波環境では、短径Ｒ２，Ｒ４は、相対的に長く設定され、マルチパスの影響が相対的に大きい電波環境では、短径Ｒ２，Ｒ４は、相対的に短く設定される。
【０１５２】
更に、上記においては、無線通信システム１００は、室内に設置されると説明したが、この発明においては、これに限らず、室内以外に設置してもよく、一般的には、マルチパスの影響が生じる電波環境に設置される。
【０１５３】
更に、この発明は、１Ｇｂｐｓ〜数百Ｇｂｐｓの高速のデータ伝送に限らず、それ以外の伝送速度のデータ伝送にも適用されてもよい。
【０１５４】
更に、上記においては、無線通信システム１００は、１台の移動端末を備えると説明したが、この発明においては、これに限らず、無線通信システム１００が複数の移動端末を備えてもよいことは言うまでもない。
【０１５５】
更に、この発明は、基地局１０と移動端末２０との無線通信に限らず、移動端末同士の無線通信にも適用される。
【０１５６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１５７】
この発明は、簡単な構成によりマルチパスの影響を抑制して無線通信可能な無線通信システムに適用される。また、この発明は、簡単な構成により高速の無線通信を実現可能な無線通信システムに適用される。
【図面の簡単な説明】
【０１５８】
【図１】この発明の実施の形態による無線通信システムの概略ブロック図である。
【図２】図１に示す基地局に搭載されたアレーアンテナの概略図である。
【図３】図２に示す１つのアンテナ素子の構成を示す概略図である。
【図４】図２に示すアレーアンテナの指向性を制御する方法を説明するための図である。
【図５】図１に示す移動端末に搭載されたアレーアンテナの概略図である。
【図６】図５に示すアレーアンテナの指向性を制御する方法を説明するための図である。
【図７】基地局に搭載されたアレーアンテナが放射するビームと移動端末に搭載されたアレーアンテナが放射するビームとが交差した場合の概念図である。
【図８】図１に示す基地局の内部構成を示す概略ブロック図である。
【図９】基地局および移動端末の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】図９に示す初期引込処理の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】図９に示す初期引込処理の詳細な動作を説明するための他のフローチャートである。
【図１２】図１１に示すフローチャートに従って相手方の存在方向を決定する場合の概念図である。
【図１３】図９に示す初期引込処理の詳細な動作を説明するための更に他のフローチャートである。
【図１４】図１に示す基地局に搭載されたアレーアンテナの他の構成を示す概略図である。
【図１５】図１に示す移動端末に搭載されたアレーアンテナの他の構成を示す概略図である。
【図１６】図１に示す移動端末に搭載されたアレーアンテナの更に他の構成を示す概略図である。
【図１７】図１に示す基地局に搭載されたアレーアンテナまたは移動端末に搭載されたアレーアンテナの更に他の構成を示す概略図である。
【図１８】図１に示す基地局に搭載されたアレーアンテナまたは移動端末に搭載されたアレーアンテナの更に他の構成を示す概略図である。
【図１９】図１に示す基地局に搭載されたアレーアンテナまたは移動端末に搭載されたアレーアンテナの更に他の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１５９】
１ 給電素子、２ 位相制御回路、３ バラクタダイオード、４ スタブ、１０ 基地局、１１，２１ アレーアンテナ、１１−１〜１１−Ｎ，２１−１〜２１−Ｍ，３１−１〜３１−Ｎ，４１−１〜４１−Ｍ，５１−１〜５１−Ｍ，６１−１〜６１−６ アンテナ素子、２０ 移動端末、３０ 無線通信空間、６１〜６３ 誘電体、１００ 無線通信システム、１１０ 送受信部、１２０ 電波強度検出部、１３０ 信号処理部、１４０ 制御部、１５０ 指向性制御部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝搬方向に垂直な面内において第１の長径を有する第１のビームを発生する第１の無線装置と、
伝搬方向に垂直な面内において前記第１の長径の長さ方向と異なる方向に第２の長径を有する第２のビームを発生する第２の無線装置とを備え、
前記第１の無線装置は、前記第１のビームを前記第２の無線装置の方向へ放射して電波を送受信し、
前記第２の無線装置は、前記第２のビームを前記第１の無線装置の方向へ放射して電波を送受信する、無線通信システム。
【請求項２】
前記第１の無線装置は、前記第２の無線装置が存在する方向を探索し、その探索した方向へ前記第１のビームを放射して前記電波を送受信し、
前記第２の無線装置は、前記第１の無線装置が存在する方向を探索し、その探索した方向へ前記第２のビームを放射して前記電波を送受信する、請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記第１の無線装置は、全方位性のビームによって電波を送信するとともに、前記第１のビームを複数の方向に走査して電波を受信し、その受信した複数の電波のうち基準値以上の電波を受信した方向を前記第２の無線装置が存在する方向と決定し、
前記第２の無線装置は、前記第２のビームを複数の方向に走査して前記全方位性のビームによって送信された電波を受信し、その受信した複数の電波のうち前記基準値以上の電波を受信した方向を前記第１の無線装置が存在する方向と決定するとともに、前記決定した方向に前記第２のビームによって前記電波を送信する、請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記第１の無線装置は、前記第１のビームを複数の方向に切換えて電波を送受信し、確認応答を前記第２の無線装置から受信した方向を前記第２の無線装置が存在する方向と決定し、
前記第２の無線装置は、前記第２のビームを複数の方向に切換えて電波を送受信し、前記受信した複数の電波のうち基準値以上の電波を受信した方向を前記第１の無線装置が存在する方向として決定する、請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記第１の長径の長さ方向は、前記第２の長径の長さ方向と直交する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項１】
伝搬方向に垂直な面内において第１の長径を有する第１のビームを発生する第１の無線装置と、
伝搬方向に垂直な面内において前記第１の長径の長さ方向と異なる方向に第２の長径を有する第２のビームを発生する第２の無線装置とを備え、
前記第１の無線装置は、前記第１のビームを前記第２の無線装置の方向へ放射して電波を送受信し、
前記第２の無線装置は、前記第２のビームを前記第１の無線装置の方向へ放射して電波を送受信する、無線通信システム。
【請求項２】
前記第１の無線装置は、前記第２の無線装置が存在する方向を探索し、その探索した方向へ前記第１のビームを放射して前記電波を送受信し、
前記第２の無線装置は、前記第１の無線装置が存在する方向を探索し、その探索した方向へ前記第２のビームを放射して前記電波を送受信する、請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記第１の無線装置は、全方位性のビームによって電波を送信するとともに、前記第１のビームを複数の方向に走査して電波を受信し、その受信した複数の電波のうち基準値以上の電波を受信した方向を前記第２の無線装置が存在する方向と決定し、
前記第２の無線装置は、前記第２のビームを複数の方向に走査して前記全方位性のビームによって送信された電波を受信し、その受信した複数の電波のうち前記基準値以上の電波を受信した方向を前記第１の無線装置が存在する方向と決定するとともに、前記決定した方向に前記第２のビームによって前記電波を送信する、請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記第１の無線装置は、前記第１のビームを複数の方向に切換えて電波を送受信し、確認応答を前記第２の無線装置から受信した方向を前記第２の無線装置が存在する方向と決定し、
前記第２の無線装置は、前記第２のビームを複数の方向に切換えて電波を送受信し、前記受信した複数の電波のうち基準値以上の電波を受信した方向を前記第１の無線装置が存在する方向として決定する、請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記第１の長径の長さ方向は、前記第２の長径の長さ方向と直交する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００６−５０２２９（Ｐ２００６−５０２２９Ａ）
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２２８０７４（Ｐ２００４−２２８０７４）
【出願日】平成１６年８月４日（２００４．８．４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１６年度独立行政法人情報通信研究機構、研究テーマ「自律分散型無線ネットワークの研究開発」に関する委託研究、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（３９３０３１５８６）株式会社国際電気通信基礎技術研究所 (905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月４日（２００４．８．４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１６年度独立行政法人情報通信研究機構、研究テーマ「自律分散型無線ネットワークの研究開発」に関する委託研究、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（３９３０３１５８６）株式会社国際電気通信基礎技術研究所 (905)
【Ｆターム（参考）】
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