JP2004032165A

JP2004032165A - 移動通信端末

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Publication number: JP2004032165A
Application number: JP2002182871A
Authority: JP
Inventors: Toru Yamazaki; 山崎　徹
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-06-24
Filing date: 2002-06-24
Publication date: 2004-01-29
Also published as: US20030236096A1; US7474898B2

Abstract

【課題】移動通信端末のアンテナ指向性を、端末位置に応じて制御することにより、移動通信端末における通信品質を向上させる。
【解決手段】車両に搭載された移動通信端末ＭＳは、端末は自立位置算出装置１２１よりＧＰＳ信号に基づき算出された位置情報をバス１０９を介して入手し、車速センサ１１０およびジャイロ１１１からの検出信号とともに状態パラメータとしてアンテナ１０１を介してＣＤＭＡネットワークに送信する。ネットワーク側では状態パラメータに基づき、車両の進行方向に対する通信接続対象の基地局の方位角を算出し、アンテナ制御パラメータθとして端末ＭＳに送信する。端末ＭＳでは、アンテナ制御回路１０２がパラメータθに基づきフェーズドアレイアンテナの指向性を制御する。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動通信端末の位置情報に基づき算出された指向性制御パラメータにより、移動通信端末側のアンテナの指向性を制御する移動通信端末に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来、無線アクセスシステムにおいて基地局が割り出した移動通信端末の位置情報に応じて、基地局のアンテナの方向およびビーム角度を変化させて無線リンクを確立するものがあった（特開２０００−２２６１８号公報）。しかし、移動通信端末側のアンテナ指向性は端末位置に応じて制御されておらず、移動通信端末における通信品質は十分向上したものとは言えなかった。したがって、無線通信網における大容量通信を実現する上で必要となる移動通信端末側の通信品質向上には改善の余地があった。
【０００３】
本発明は上記点に鑑みて、移動通信端末のアンテナ指向性を、端末位置に応じて制御することにより、移動通信端末における通信品質を向上させることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、通信網を形成する基地局との間でアンテナを介して通信する移動通信端末であって、前記移動通信端末の方位および位置を特定する情報からなる状態パラメータを前記基地局側へ伝送する伝送手段と、前記状態パラメータに基づき前記通信網で演算される前記アンテナの指向性を制御するためのアンテナ制御パラメータを前記基地局より受信する受信手段と、前記アンテナ制御パラメータに基づき前記基地局からの信号強度が高くなるよう前記基地局に対する前記アンテナの指向性を制御するアンテナ制御手段と、を有することを特徴とする。
【０００５】
本発明によれば、移動通信端末より移動通信端末の方位および位置を特定する情報を含む状態パラメータを通信網へ伝送し、通信網側でこの状態パラメータに基づき移動通信端末のアンテナの指向性を制御するためのアンテナ制御パラメータを演算し、しかる後、移動通信端末において、通信網側で演算されたアンテナ制御パラメータに基づき基地局からの信号強度が高くなるよう基地局に対するアンテナの指向性を制御するので、移動通信端末と基地局との相対位置に応じたアンテナ指向性を得ることができ、これにより通信品質を向上させることができる。また、アンテナ制御パラメータの演算を通信網側で行うので、移動通信端末における計算負荷を低減させるとともに、アンテナ指向性設定を早期に行うことができる。
【０００６】
このアンテナ制御手段は、請求項２に記載のように、前記アンテナ制御手段は、前記移動通信端末より前記基地局の方向に応じて、前記アンテナのビームの水平面内又は垂直面内の方向、前記ビームの半値幅の方向または前記ビームのヌル点方向の少なくとも１つを制御することができる。
【０００７】
なお、移動通信端末より通信網の基地局側へ伝送される状態パラメータは、請求項３に記載のように、前記移動通信端末の位置情報そのものまたは移動通信端末の周辺の基地局情報のいずれかを前記移動通信端末の位置を特定する情報として含むことができる。
【０００８】
そして、状態パラメータに含まれる移動通信端末の位置情報は、請求項７に記載のように、前記移動通信端末が搭載される車両が備える自立測位装置が測定した位置情報を用いることができ、更に、この自立測位装置を、請求項８に記載のようにＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号に基づき前記車両の位置を算出するように構成できる。
【０００９】
なおこのような自立測位装置が、請求項９に記載のように車両の移動に伴う方位を予測するとともに、該予測方位に基づいて前記受信手段が受信したアンテナ制御パラメータを補正することが可能であり、これにより、移動通信端末が搭載される車両側で、車両の移動に伴いアンテナ制御パラメータを補正演算できる。
【００１０】
また、アンテナの指向性制御のためのアンテナ制御パラメータは、請求項４に記載のように、前記移動通信端末の移動方向に対する前記基地局の方位角に相当するものとすることができる。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、前記受信手段は前記基地局からの受信信号の通信品質を測定するとともに、前記アンテナ制御手段は前記通信品質が低いと判定される場合には前記アンテナ制御パラメータを補正して前記アンテナの指向性を制御することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、移動通信端末側で、基地局からの受信信号の通信品質を測定し、この通信品質が低い場合はアンテナ制御パラメータの補正によりアンテナの指向性を補正制御するので、通信品質をより向上させることができる。なお、この通信品質は、例えば、受信信号の信号対干渉比（ＳＩＲ）を評価指標として用いることができる。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、前記状態パラメータは、前記移動通信端末の移動速度を更に含むとともに、前記アンテナ制御パラメータは前記移動通信端末の移動速度および方位に基づき演算される前記移動通信端末の移動に伴う予測方位により補正されるものであることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、通信網で演算されるアンテナ制御パラメータは、状態パラメータに含まれる移動通信端末の移動速度および方位に基づき予測方位によって補正されるものであるので、移動通信端末のアンテナは、移動通信端末の移動に応じて予め補正算出されているアンテナ制御パラメータによってアンテナ指向性を制御することができる。
【００１５】
請求項１０に記載の発明は、前記アンテナ制御パラメータは、前記通信網において、前記状態パラメータの前記移動通信端末の周辺の基地局情報に基づき演算される前記移動通信端末の位置によって決定されることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、移動通信端末の位置は、通信網側で状態パラメータに含まれる移動通信端末の周辺基地局情報に基づいて計算されるので、移動通信端末側で自らの位置情報を生成する必要がない。
【００１７】
なお、移動通信端末が備えるアンテナおよびアンテナ制御手段は、請求項１１に記載のように、フェーズドアレイアンテナとすることができる。
【００１８】
さらに、請求項１２に記載のように、アンテナを前記状態パラメータの伝送および前記アンテナ制御パラメータの受信を行う無指向性の第１アンテナと、複数の方位角方向のそれぞれに指向性ビームを形成する第２アンテナとにより構成し、アンテナ制御手段によって、前記アンテナ制御パラメータに基づき、所望の方位角方向に指向性ビームを形成するよう前記第２アンテナを制御するように構成することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。図１は、各実施形態における無線通信システムの全体構成を示した図である。本第１実施形態における無線通信システムは、移動体としての車両１に搭載された移動通信端末（以下、単に端末という）ＭＳと、例えばＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ：符号分割多重接続）ネットワーク４を構成する複数の基地局（以下、ＢＳという）と、ＣＤＭＡネットワーク４がつながれたインターネット５と、インターネット５につながれたアンテナ制御パラメータを演算するアプリケーションサーバ６（以下、ＡＳＶと言う）とを備えている。なお、図１中、ＰＤＥ７は後述する第３実施形態において用いられるものであり、後に説明する。
【００２０】
端末ＭＳは、図２に示すように、複数の素子アンテナからなるアンテナ１０１と、アンテナ制御回路１０２と、コンバイナ１０３と、受信モジュール１０４と、送信モジュール１０５と、データ処理回路１０６と、記憶回路１０７と、入出力Ｉ／Ｆ回路１０８とを備える。
【００２１】
アンテナ１０１は、それ自体、無指向性アンテナであり、車両１の屋根部に所定の距離隔てて複数個（たとえば４〜８個）配置され、アンテナ制御回路１０２により各アンテナの出力信号の位相が制御されることにより、アンテナ全体としての指向性が所望の方向に制御されるフェーズドアレイアンテナを構成する。
【００２２】
アンテナ制御回路１０２は、後述するデータ処理回路１０６の指令値により位相制御量が決定される位相器（図示せず）を、アンテナ１０１のそれぞれの素子アンテナに対して備えている。このデータ処理回路１０６およびアンテナ制御回路１０２の動作により、本発明のアンテナ制御手段の機能が実現されている。
【００２３】
コンバイナ１０３は、受信時はアンテナ制御回路１０２の出力信号である各素子アンテナ１０１から出力される後述のアンテナ制御パラメータを含む信号を合成して受信モジュール１０４へ送り、送信時は送信モジュール１０５からの後述の状態パラメータを含む送信信号を各素子アンテナ１０１に応じて分割して、アンテナ制御回路１０２へ送る。
【００２４】
コンバイナ１０３の出力信号は受信モジュール１０４に送られ、ここでアナログ信号からデジタル信号への変換、および復調によるデジタル情報への変換が行われる。
【００２５】
データ処理回路１０６は、このデジタル情報をデータ処理し、送信モジュール１０５へ送ったり、処理結果を記憶回路１０７に記憶したり、また、シリアルＩ／Ｆ回路１０８を経由して外部装置からの情報を入手したりする。
【００２６】
記憶回路１０７は、後述する通信プログラムが予め記憶されているＲＯＭや、データ処理回路１０６の処理結果や外部装置からの情報を一時記憶するＲＡＭおよびフラッシュメモリを備えている。
【００２７】
なお、データ処理回路１０６および送信モジュール１０５〜アンテナ１０１による状態パラメータの生成および送信は、本発明の伝送手段の機能に相当する。また、アンテナ１０１〜受信モジュール１０４およびデータ処理回路１０６によるアンテナ制御パラメータの受信は本発明の受信手段の機能に相当する。
【００２８】
また、車両１は、端末ＭＳの外部装置として、車両１の移動速度である車速を検出する車速センサ１１０および車両１の旋回角を検出するジャイロ１１１と、ＧＰＳ衛星３からのＧＰＳ信号を受信するＧＰＳアンテナ１２０により受信して、このＧＰＳ信号に基づき車両１の現在位置を算出する自立測位装置１２１とを備え、これらの検出値および算出結果がバス１０９を介して端末ＭＳに入力される。
【００２９】
次に、本第１実施形態の通信手順について、図３を参照して説明する。図３は、端末ＭＳと基地局ＢＳおよびＡＳＶ６との間で行われる通信、および処理の手順を示しており、それぞれの処理は、端末ＭＳ、基地局ＢＳおよびＡＳＶ６が備える各コンピュータにより実行される。
【００３０】
まず、ステップＳｌ００で、端末ＭＳが通信開始のための接続要求を発し、車両１の周辺の或る基地局（以下、接続基地局という）ＢＳ１とリンクが確立すると、端末ＭＳおよび接続基地局ＢＳ１の識別番号他のこのリンクに関する情報がＡＳＶ６に送信される。通常、端末ＭＳの電波環境は干渉がある状態である。また、このステップにおいては、端末ＭＳのアンテナ１０１の指向性はまだ制御されておらず、無指向性状態である。
【００３１】
ステップＳ１１０で、端末ＭＳより、データ処理回路１０６が収集した端末の状態パラメータが接続基地局ＢＳ１を経由してＡＶＳ６へ伝送される。この状態パラメータは、自立測位装置１２１により算出されている車両の現在位置（ｘ，ｙ）、車速センサ１１０の検出値およびジャイロ１１１の出力信号からそれぞれデータ処理回路１０６により演算される端末ＭＳの移動速度としての平均車速および車両の方位角、および現在時刻などである。車両の方位角は、たとえば、車両１の進行方向の、北を基準に反時計方向を正の方向とした角度αとして演算される。
【００３２】
同時にステップＳ１２０で、接続基地局ＢＳ１は自局の位置情報をＡＳＶ６へ送信する。
【００３３】
ステップＳ１３０では、ＡＳＶ６が端末ＭＳより接続基地局ＢＳ１を経由して送られた上記状態パラメータに基づき、アンテナ制御パラメータを次のように演算する。図４において、車両１の現在位置と接続基地局ＢＳ１の位置とから両者を結んだ直線の北（Ｎ）方向に対する角度βが演算される。この角度βと車両１の北（Ｎ）に対する方位角αとから、車両１の進行方向を基準とした接続基地局ＢＳ１の方位角θ＝α−βを算出し、アンテナ制御パラメータとする。
【００３４】
次に、ＡＳＶ６は、ステップＳ１３２で、車両１の移動方向を予測してアンテナ制御パラメータを補正するための、予測パラメータを次のように演算する。車両の平均速度および進行方向の方位角より、ｔ分後（たとえば２〜５分）の車両位置を予測し、この予測位置に対してステップＳ１３０と同様にアンテナ制御パラメータθ’を演算する。予測パラメータ△θは、ｔ分後のアンテナ制御パラメータを△θ＝θ−θ’変更するという形で演算される。
【００３５】
ステップＳ１４０で、ＡＳＶ６より、アンテナ制御パラメータθおよび予測パラメータ（ｔ，△θ）が接続基地局ＢＳ１を経由して端末ＭＳに送信される。
【００３６】
ステップＳ１５０で、端末ＭＳは、受信したアンテナ制御パラメータθに基づき、アンテナ１０１の指向性を、アンテナビームが接続基地局ＢＳ１の方向（進行方向に対して角度θ）に向くよう制御する。
【００３７】
この制御方法は、通常、フェーズドアレイアンテナの指向性を制御する方法と同様に、各アンテナ１０１の位相を前記角度θに応じて演算し、アンテナ制御回路１０２の位相器を制御することにより行われる。さらに、受信した予測パラメータに基づき、ｔ分後にアンテナ制御パラメータθを△θ分補正し、この補正されたアンテナ制御パラメータに基づきアンテナ制御回路１０２によりアンテナ１０１の指向性を制御する。
【００３８】
ステップＳ１６０で、端末ＭＳは、指向性が制御されたアンテナ１０１で受信した接続基地局ＢＳ１からの信号の通信品質を判定し、通信品質が所定値より悪い場合は、アンテナ制御パラメータに基づき指向性を補正する。具体的には、次のように行う。
【００３９】
通信品質は、端末ＭＳにおいて、接続基地局ＢＳ１からのパイロット信号に基づいてデータ処理回路１０６が信号／干渉比ＳＩＲ（Ｓｉｇｎａｌ　ｔｏ　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　Ｒａｔｉｏ）を測定し、このＳＩＲが予め設定された閾値より小さい場合は、通信品質が低下しているものとみなし、接続基地局ＢＳ１から送られたアンテナ制御パラメータθを補正してデータ処理回路１０２によりアンテナの指向性を補正する。この指向性の補正は、例えば、アンテナ制御パラメータθに対して予め設定された微小角度△ψ左方向または右方向に変更することにより行う。これを受信ＳＩＲが閾値を越えるまで、または、受信ＳＩＲが極大値に達するまで続けることにより、アンテナ１０１の指向性が変更される。
【００４０】
なお、上記、通信品質の評価に用いる受信ＳＩＲは、ＩＭＴ−２０００（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）システムにおいて、送信電力制御のために測定されるものと同じものを用いることができるが、これに限らず、端末ＭＳにおける受信信号電力（平均値）そのものを用いてもよい。
【００４１】
このように、アンテナ１０１の指向性がほぼ接続基地局ＢＳ１の方向に向けられて、高品質の通信が可能になると、ステップＳ１７０で大容量のデータ通信接続状態へ移行する。
【００４２】
以上のように、本第１実施形態によれば、端末ＭＳが現在位置および移動速度、移動方向などと接続基地局ＢＳ１に関する情報からなる状態パラメータをＡＶＳ６に送信し、ＡＶＳ６はこの端末ＭＳからの状態パラメータに基づき端末ＭＳから接続基地局ＢＳ１への方位角を計算し、アンテナ制御パラメータとして端末ＭＳへ送り返す。端末ＭＳは、ＡＶＳ６から送られたアンテナ制御パラメータに基づき、すなわち、端末ＭＳはアンテナ制御パラメータの演算をすることなく、端末のアンテナの指向性を接続基地局ＢＳ１の方向へ向けることができる。したがって、端末ＭＳにおけるアンテナ制御パラメータの演算負荷の低減、および早期のアンテナ指向性設定が可能となる。
【００４３】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本第２実施形態は図５に端末ＭＳの構成を示すように、上記第１実施形態の自立測位装置１２１の代わりに、ナビゲーション装置１２２がバス１０９を介して接続され、端末ＭＳはナビゲーション装置１２２との間で測位データおよびアンテナ制御パラメータの補正結果の交換を行う点が異なっている。なお、第１実施形態の図１ないし図３と同じ構成、同じ処理工程については、図面を省略、あるいは図面に同一符号を付して、説明を省略する。
【００４４】
ナビゲーション装置１２２は、ＧＰＳアンテナ１２０の受信信号を復調するレシーバ１２３、記憶装置１２４、および演算装置（ＮＡＶＩ−ＥＣＵ）１２５を備えている。記憶装置１２４には、ナビゲーション装置１２２の機能を実現するプログラムや地図データを記憶するＲＯＭ、および、ＮＡＶＩ−ＥＣＵ１２５で演算された位置情報などの測位データを記憶すると共に、ナビゲーションに関する情報以外の情報である端末ＭＳのアンテナ制御パラメータも記憶するＲＡＭを備えている。
【００４５】
ＮＡＶＩ−ＥＣＵ１２５は、レシーバ１２３からのＧＰＳ信号に基づき端末ＭＳの現在位置を算出すると共に、この測位データと記憶装置１２４に記憶されいる地図データおよび車速センサ１１０、ジャイロ１１１からの各センサ信号とに基づき、端末ＭＳを搭載する車両１の移動予測位置を算出する。
【００４６】
これは、上記第１実施形態において、ＡＳＶ６がステップＳ１３２における処理を、ＮＡＶＩ−ＥＣＵ１２５で行うものである。また、ＮＡＶＩ−ＥＣＵ１２５は、端末ＭＳよりアンテナ制御パラメータや通信中の測定データであるＳＩＲを受信すると共に、アンテナ制御パラメータの補正値を演算する。
【００４７】
次に、本第２実施形態の通信手順について、図６を参照して第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００４８】
まず、ステップＳ８０で、端末ＭＳが通信開始に先立ってナビゲーション装置１２２に対してトリガ信号を発する。
【００４９】
次にステップＳ９０で、ナビゲーション装置１２２がトリガ信号を受けて、ＧＰＳ信号に基づき現在位置を算出して端末ＭＳへ送付する。この測位データはナビゲーション装置１２２の記憶装置１２４にも記憶され、液晶表示装置（図示せず）に車両周辺の地図および地図上に演算された測位地点を表示する。
【００５０】
ステップＳ１００〜ステップＳ１３０は、図３に示した上記第１実施形態と同じ処理であるので説明を省略する。
【００５１】
ステップＳ１４２では、ＡＳＶ６により演算されたアンテナ制御パラメータθがＡＳＶ６より接続基地局ＢＳ１を経由して端末ＭＳに送信される。
【００５２】
ステップＳ１４４で、補助制御に必要なデータとして端末ＭＳは受信したアンテナ制御パラメータθをナビゲーション装置１２２にも転送しておく。
【００５３】
ステップＳ１５０では、第１実施形態と同様アンテナ制御パラメータθに基づき、アンテナ制御回路１０２の位相器を制御してアンテナ１０１の指向性を接続基地局ＢＳ１の方向へ向ける。
【００５４】
ステップＳ１６２では、ＮＡＶＩ−ＥＣＵ１２５が、通信品質、すなわち端末ＭＳの受信ＳＩＲの良否を判定し、受信ＳＩＲが予め設定されている閾値より小さい場合に、第１実施形態におけるステップＳ１６０と同様にアンテナ制御パラメータを微小角度△ψで補正し、端末ＭＳにアンテナ１０１の指向性の補正を行わせる。
【００５５】
また、同時にこのステップでは、ＮＡＶＩ−ＥＣＵ１２５が演算した車両１の移動予測値に基づき端末ＭＳのデータ処理回路１０６でアンテナ制御パラメータθを修正し、これに応じてアンテナ制御回路１０２にてアンテナ１０１の指向性を修正制御する。
【００５６】
これにより、端末ＭＳのアンテナ１０１の指向性は接続基地局ＢＳ１に向けられ、高品質の通信が可能となる。
【００５７】
そしてステップＳ１７０で、接続基地局ＢＳ１との間で大容量のデータ通信状態を確立する。
【００５８】
このように、本第２実施形態によれば、端末ＭＳとナビゲーション装置１２２とがデータ交換し、ナビゲーション装置１２２が、端末ＭＳのアンテナ１０１の指向性を制御するアンテナ制御パラメータの補正演算を行うので、端末ＭＳのデータ処理回路１０６の計算負荷を低く抑えることができ、したがって、端末ＭＳに演算能力の低い演算装置を用いることができる。
【００５９】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。本第３実施形態は、ＡＳＶ６がアンテナ制御パラメータの算出に用いる端末ＭＳの位置を、ＣＤＭＡネットワーク４側に設けた位置測位決定装置（以下、ＰＤＥという）７で行う点が、上記第１および第２実施形態と異なる。以下、上記各実施形態と異なる構成部分について説明し、同一構成部分については、図中に同一符号を付して説明を省略する。
【００６０】
本第３実施形態の端末ＭＳは、図７に示すように、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ衛星番号とＧＰＳ信号送信時刻とを含むＧＰＳ信号を受信するＧＰＳアンテナ１２０を備え、ＧＰＳアンテナ１２０からの信号は直接、データ処理回路１０６に入力されている。データ処理回路１０６は、後述するように状態パラメータと共に、この受信されたＧＰＳ信号を、送信モジュール１０５およびアンテナ１０１を経由してＣＤＭＡネットワーク４へ送信する。
【００６１】
本第３実施形態における状態パラメータは、平均車速、車両の方位角および現在時刻の他に、端末ＭＳの位置を特定するための情報として、上記第１、第２実施形態とは異なり、周辺基地局ＢＳの位置に関する情報（たとえば、基地局の識別番号など）を備えたものである。この周辺基地局情報は、各基地局から端末ＭＳが受信するパイロット信号に含まれているものである。
【００６２】
ＣＤＭＡネットワーク４に備えられたＰＤＥ７は、端末ＭＳより接続基地局ＢＳ１を介して受信した位置算出要求に基づき、端末ＭＳの位置を次のように算出する。なお、ＰＤＥ７および各基地局ＢＳは、ＧＰＳ信号により時間同期がとられており、端末ＭＳと同一クロックによって動作している。
【００６３】
ＰＤＥ７には、通信網を構成している各基地局ＢＳの位置情報をその基地局を識別する番号とともに与えられている。ＰＤＥ７は、端末ＭＳより接続基地局ＢＳ１へ送信された状態パラメータのうち、同一時刻に端末ＭＳが受信したＧＰＳ衛星番号、および基地局（接続基地局および、周辺基地局）の位置に関する情報（たとえば、基地局の識別番号など）を受信し、これら、ＧＰＳ衛星および基地局の同一時刻における位置情報に基づき三角測量の原理より、端末ＭＳの位置を決定する。
【００６４】
次に、本第３実施形態の通信手順について、図８を参照して第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００６５】
ステップＳ１００では第１実施形態と同様、端末ＭＳから接続要求を行い、ステップＳ１１２で、端末ＭＳの状態パラメータの送出が行われる。なお、この第３実施形態における状態パラメータには、上記第１実施形態では含まれていた端末ＭＳの位置情報の代わりに、端末ＭＳの位置を特定する情報として、端末ＭＳが受信した周辺基地局情報が含まれている。
【００６６】
ステップＳ１１４では、ＰＤＥ７により端末ＭＳの測位演算が行われ、ステップＳ１１４で演算結果がＡＳＶ６へ送信される。
【００６７】
また、ステップＳ１２０で接続基地局ＢＳ１より自局の位置情報をＡＳＶ６へ送信される。
【００６８】
ステップＳ１３０〜Ｓ１４２では、上記第２実施形態と同様、ＡＳＶ６によるアンテナ制御パラメータθの演算、およびアンテナ制御パラメータθの端末ＭＳへの送信が行われる。
【００６９】
さらに、ステップＳ１５０〜Ｓ１７０では、上記第１実施形態と同様、端末　ＭＳでのアンテナ制御パラメータθに基づくアンテナ１０１の指向性制御が行われ、大量のデータ通信接続状態に移行する。
【００７０】
以上のように、本第３実施形態では、端末ＭＳの位置算出を端末ＭＳで行うのではなく、ネットワーク４に設けられたＰＤＥ７で行うので、車両１には自立的な測位機能を備えること無く、端末ＭＳの位置に基づく端末ＭＳのアンテナ１０１の指向性制御を行うことができる。
【００７１】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。本第４実施形態は、端末ＭＳの指向性を制御されるアンテナが、上記第１ないし第３実施形態のようなフェーズドアレイアンテナではなく、第１アンテナとしての１つの無指向性アンテナ１０１０と、第２アンテナとしての所定の指向性ビームを有し円周方向に並べられた６個の指向性アンテナ１０１１ａ〜１０１１ｆとを備えている点が異なっている。以下、第１実施形態と異なる構成部分を中心に説明し、同一構成部分については、図中に同一符号を付して説明を省略する。
【００７２】
図９（ａ）は、第４実施形態の端末ＭＳが備えるアンテナの構成の斜視図を示している。また、図９（ｂ）は、車両１の進行方向を紙面上方向にしたときのアンテナの放射ビーム形状の概略平面図を示している。
【００７３】
無指向性アンテナは、例えばモノポールアンテナ１０１０で構成されており、図示しない車両１の屋根に立てられている。
【００７４】
指向性アンテナは、ラジアル導波管を用いたスロットアンテナ１０１１ａ〜１０１１ｆで構成されている。すなわち、平行に配置された２枚の円形金属板１０１２、１０１２間の空間が放射状に配置された金属板１０１３により周方向に６つの扇形の区画に分けられ、また、それぞれの金属製の円周壁１０１４には、周方向が長手方向となるよう長方形のスロット１０１５が開けられている。図示しない各指向性アンテナの給電プローブは、一方の金属円板１０１２よりそれぞれの扇形区画の中心線上に突出して設けられている。これにより、スロットアンテナ１０１１ａは、車両の進行方向を０度としたとき、時計方向へ０〜６０度の範囲に、スロット１０１５の形状に応じたビームを放射する。同様に、スロットアンテナ１０１１ｂ、１０１１ｃ、…、１０１１ｆは、それぞれ、時計方向へ６０〜１２０度、１２０〜１８０度、…、３００〜３６０度の範囲にビームを放射する。
【００７５】
これにより、図９の（ｂ）に示すように、モノポールアンテナ１０１０および各スロットアンテナ１０１１ａ〜１０１１ｆの放射ビーム形状を得ることができる。特に、スロットアンテナの放射ビームは、スロット１０１５の長手方向を水平方向とすれば、水平面内での半値幅を６方位に設定することができる。
【００７６】
図１０は、本第４実施形態の端末ＭＳの構成を示す図である。本第４実施形態の端末ＭＳは、上記第１実施形態の端末とは、上述のようにアンテナ部が無指向性アンテナとしてのモノポールアンテナ１０１０と指向性アンテナとしてのスロットアンテナ１０１１ａ〜１０１１ｆとを備えている点、および、アンテナ制御手段としてアンテナ切換え装置１０２０を備えている点が異なっている。
【００７７】
第１アンテナとしてのモノポールアンテナ１０１０および第２アンテナとしてのスロットアンテナ１０１１ａ〜１０１１ｆの各出力信号は、アンテナ切換え装置１０２０へ入力される。
【００７８】
アンテナ切換え装置１０２０は、データ処理回路１０６からの制御信号により、上記モノポールアンテナ１０１０およびスロットアンテナ１０１１ａ〜１０１１ｆのいずれか一つの出力または隣り合う２つのスロットアンテナの合成出力と、受信モジュール１０４の入力端または送信モジュール１０５の出力端のいずれかとを接続する切換え装置であり、受信時には無指向性アンテナまたは指向性アンテナのいずれか一つの受信信号を受信モジュールに入力させるとともに、送信時には、送信モジュール１０５からの送信信号を無指向性アンテナまたは指向性アンテナのいずれか一つのアンテナより送信するものである。
【００７９】
データ処理回路１０６は、ＡＳＶ６より送られたアンテナ制御パラメータθ、すなわち、車両１の進行方向に対する接続基地局ＢＳ１の方位角が０〜６０度の範囲にある場合は、スロットアンテナ１０１１ａを選択し、アンテナ制御パラメータθが６０〜１２０の範囲にある場合はスロットアンテナ１０１１ｂを選択し、以下同様に、アンテナ制御パラメータθに応じて各スロットアンテナを選択するような制御信号を、アンテナ切換え装置１０２０へ出力する。
【００８０】
次に、本第４実施形態の通信手順について、図１１を参照して第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００８１】
まず、ステップＳ９５で、端末ＭＳは、基地局との接続のために、無指向性アンテナであるモノポールアンテナ１０１０および送信モジュール１０５を選択し、両者を接続するよう、アンテナ切換え装置１０２０を動作させる。
【００８２】
ステップＳ１００〜ステップＳ１４０は上記第１実施形態と同様である。
【００８３】
ステップＳ１５５で、アンテナ制御パラメータθに応じて、第２アンテナである指向性アンテナのうち所望のスロットアンテナ１０１１ａ〜１０１１ｆを選択する。
【００８４】
ステップＳ１６５において、選択されたスロットアンテナによる受信信号の受信ＳＩＲに基づき、受信ＳＩＲが閾値より小さい場合は選択対象を時計方向または反時計方向に１つずれたスロットアンテナとして、受信ＳＩＲを評価する。
【００８５】
選択対象を変更したときに受信ＳＩＲが極大となるスロットアンテナを最終的な選択スロットアンテナとして、ステップＳ１７０で大容量のデータ通信接続状態を確立する。
【００８６】
この場合、アンテナ切換え装置１０２０は、受信ＳＩＲが極大となるよう隣り合う２つのスロットアンテナの出力信号を合成して、受信モジュール１０４または送信モジュール１０５と接続するようにしてもよい。
【００８７】
以上のように、本第４実施形態では、端末ＭＳのアンテナとして、方位角方向の放射ビームの形状を予め設定された複数のスロットアンテナを用い、このスロットアンテナを選択することによりビーム制御を行うので、簡易な構成で端末アンテナの指向性制御を行うことができる。
【００８８】
（他の実施形態）
上記第１〜第３実施形態においては、アンテナ１０１として、複数の無指向性のアンテナ素子の各位相を制御して所望の方向にビームを指向させるフェーズドアレイアンテナを用いる例を示したが、これに限らず、アンテナ素子に掛ける振幅および位相に対する重み係数を制御して所望の方向にビームのヌル点を形成するアダプティブアレイアンテナを用いても良い。この場合、ＡＳＶ６において、各アンテナ素子に対する重み係数をアンテナ制御パラメータとして演算することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の各実施形態の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態の端末ＭＳの構成を示す図である。
【図３】第１実施形態における通信手順を示す図である。
【図４】車両の進行方向、北方向、およびアンテナ制御パラメータθの関係を表わす図である。
【図５】本発明の第２実施形態の端末ＭＳの構成を示す図である。
【図６】第２実施形態における通信手順を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態の端末ＭＳの構成を示す図である。
【図８】第３実施形態における通信手順を示す図である。
【図９】本発明の第４実施形態の端末のアンテナ部の構成を示す図である。
【図１０】第３実施形態の端末ＭＳの構成を示す図である。
【図１１】第３実施形態における通信手順を示す図である。
【符号の説明】
１…車両、３…ＧＰＳ衛星、４…ＣＤＭＡネットワーク、
６…アプリケーションサーバ（ＡＳＶ）、７…位置測位演算装置（ＰＤＥ）、
１０１…アンテナ、１０２…アンテナ制御装置、１０３…コンバイナ、
１０４…受信モジュール、１０５…送信モジュール、
１０６…データ処理回路、１０７…記憶回路、１０８…入出力Ｉ／Ｆ回路、
１０９…バス、１１０…車速センサ、１１１…ジャイロ、
１２０…ＧＰＳアンテナ、１２１…自立測位装置、
１２２…ナビゲーション装置、
１０１０…モノポールアンテナ、１０１１ａ〜ｆ…スロットアンテナ、
１０１２…平行金属板、１０１３…放射状金属板、１０１４…円周壁、
１０１５…スロット、１０２０…アンテナ切換え装置、
ＢＳ…基地局、ＭＳ…移動通信端末（または、端末）。

Claims

通信網を形成する基地局との間でアンテナを介して通信する移動通信端末であって、
前記移動通信端末の方位および位置を特定する情報からなる状態パラメータを前記基地局側へ伝送する伝送手段と、
前記状態パラメータに基づき前記通信網で演算される前記アンテナの指向性を制御するためのアンテナ制御パラメータを前記基地局より受信する受信手段と、
前記アンテナ制御パラメータに基づき前記基地局からの信号強度が高くなるよう前記基地局に対する前記アンテナの指向性を制御するアンテナ制御手段と、
を有することを特徴とする移動通信端末。
前記アンテナ制御手段は、前記移動通信端末より前記基地局の方向に応じて、前記アンテナのビームの水平面内又は垂直面内の方向、前記ビームの半値幅の方向または前記ビームのヌル点方向の少なくとも１つを制御することを特徴とする請求項１に記載の移動通信端末。
前記状態パラメータは、前記移動通信端末の位置情報または移動通信端末の周辺の基地局情報のいずれかを前記移動通信端末の位置を特定する情報として含むことを特徴とする請求項１または２に記載の移動通信端末。
前記アンテナ制御パラメータは、前記移動通信端末の移動方向に対する前記基地局の方位角に相当するものであることを特徴とする請求項３ないし３のいずれか１つに記載の移動通信端末。
前記受信手段は前記基地局からの受信信号の通信品質を測定するとともに、前記アンテナ制御手段は前記通信品質が低いと判定される場合には前記アンテナ制御パラメータを補正して前記アンテナの指向性を制御することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の移動通信端末。
前記状態パラメータは、前記移動通信端末の移動速度を更に含むとともに、前記アンテナ制御パラメータは前記移動通信端末の移動速度および方位に基づき演算される前記移動通信端末の移動に伴う予測方位により補正されるものであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の移動通信端末。
前記状態パラメータの前記移動通信端末の位置情報は、前記移動通信端末が搭載される車両が備える自立測位装置が測定した前記車両の位置情報であることを特徴とする請求項３に記載の移動通信端末。
前記自立測位装置は、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号に基づき前記車両の位置を算出することを特徴とする請求項７に記載の移動通信端末。
前記自立測位装置は前記車両の移動に伴う方位を予測するとともに、該予測方位に基づいて前記受信手段が受信したアンテナ制御パラメータを補正することを特徴とする請求項７または８に記載の移動通信端末。
前記アンテナ制御パラメータは、前記通信網において、前記状態パラメータの前記移動通信端末の周辺の基地局情報に基づき演算される前記移動通信端末の位置によって決定されることを特徴とする請求項３に記載の移動通信端末。
前記アンテナおよびアンテナ制御手段は、フェーズドアレイアンテナであることを特徴とする請求項１に記載の移動通信端末。
前記アンテナは、前記状態パラメータの伝送および前記アンテナ制御パラメータの受信を行う無指向性の第１アンテナと、複数の方位角方向のそれぞれに指向性ビームを形成する第２アンテナとを有するとともに、
前記アンテナ制御手段は、前記アンテナ制御パラメータに基づき、所望の方位角方向に指向性ビームを形成するよう前記第２アンテナを制御することを特徴とする請求項１に記載の移動通信端末。