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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023166724
(43)【公開日】2023-11-22
(54)【発明の名称】通信システム
(51)【国際特許分類】
H04B 7/0413 20170101AFI20231115BHJP
H04W 16/28 20090101ALI20231115BHJP
H04W 4/46 20180101ALI20231115BHJP
【ＦＩ】
H04B7/0413 320
H04W16/28 130
H04W4/46
【審査請求】有
【請求項の数】16
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022077441
(22)【出願日】2022-05-10
(71)【出願人】
【識別番号】501440684
【氏名又は名称】ソフトバンク株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】三上 学
(72)【発明者】
【氏名】土屋 貴寛
【テーマコード（参考）】
5K067
【Ｆターム（参考）】
5K067AA03
5K067EE25
5K067KK03
(57)【要約】 （修正有）
【課題】偏波ＭＩＭＯ多重送信の実施を制御する通信システムを提供する。
【解決手段】通信システムは、第１移動体（車両）に搭載される第１通信装置１００と、第２移動体（車両）に搭載される第２通信装置２００とを備える。第２通信装置は、垂直方向及び水平方向の少なくともいずれかに空間的に離隔して配置された複数の第２直交偏波アンテナ２２２を含むアンテナアレーを有する。第１通信装置は、第１直交偏波アンテナ１１２と、第１通信装置１００と第２通信装置２００との間の伝搬路状況に基づいて、第１直交偏波アンテナ１１２による偏波ＭＩＭＯ多重送信の実施を制御する送信機ベースバンド部１５０とを、有する。
【選択図】図５
【解決手段】通信システムは、第１移動体（車両）に搭載される第１通信装置１００と、第２移動体（車両）に搭載される第２通信装置２００とを備える。第２通信装置は、垂直方向及び水平方向の少なくともいずれかに空間的に離隔して配置された複数の第２直交偏波アンテナ２２２を含むアンテナアレーを有する。第１通信装置は、第１直交偏波アンテナ１１２と、第１通信装置１００と第２通信装置２００との間の伝搬路状況に基づいて、第１直交偏波アンテナ１１２による偏波ＭＩＭＯ多重送信の実施を制御する送信機ベースバンド部１５０とを、有する。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１移動体に搭載される第１通信装置と、
第２移動体に搭載される第２通信装置と
を備え、
前記第２通信装置は、
垂直方向及び水平方向の少なくともいずれかに空間的に離隔して配置された複数の第２直交偏波アンテナを含むアンテナアレー
を有し、
前記第１通信装置は、
第１直交偏波アンテナと、
前記第１通信装置と前記第２通信装置との間の伝搬路状況に基づいて、前記第１直交偏波アンテナによる偏波ＭＩＭＯ多重送信の実施を制御する制御部と
を有する、通信システム。
第２移動体に搭載される第２通信装置と
を備え、
前記第２通信装置は、
垂直方向及び水平方向の少なくともいずれかに空間的に離隔して配置された複数の第２直交偏波アンテナを含むアンテナアレー
を有し、
前記第１通信装置は、
第１直交偏波アンテナと、
前記第１通信装置と前記第２通信装置との間の伝搬路状況に基づいて、前記第１直交偏波アンテナによる偏波ＭＩＭＯ多重送信の実施を制御する制御部と
を有する、通信システム。
【請求項2】
前記制御部は、前記伝搬路状況が、前記複数の第２直交偏波アンテナの配置によるスペースダイバーシティの効果を得られる伝搬条件を満たす場合に、前記偏波ＭＩＭＯ多重送信を実施するように前記第１直交偏波アンテナを制御する、請求項１に記載の通信システム。
【請求項3】
前記第２通信装置は、
前記第１通信装置との間の伝搬路状況を推定する推定部と、
前記推定部が推定した前記伝搬路状況に基づくフィードバック情報を前記第１通信装置に送信するＦＢ情報送信部と
をさらに有し、
前記第１通信装置は、
前記フィードバック情報を受信する受信機
をさらに有し、
前記制御部は、前記フィードバック情報に応じて、偏波ダイバーシティ又は前記偏波ＭＩＭＯ多重送信のいずれかを実施する、請求項１に記載の通信システム。
前記第１通信装置との間の伝搬路状況を推定する推定部と、
前記推定部が推定した前記伝搬路状況に基づくフィードバック情報を前記第１通信装置に送信するＦＢ情報送信部と
をさらに有し、
前記第１通信装置は、
前記フィードバック情報を受信する受信機
をさらに有し、
前記制御部は、前記フィードバック情報に応じて、偏波ダイバーシティ又は前記偏波ＭＩＭＯ多重送信のいずれかを実施する、請求項１に記載の通信システム。
【請求項4】
前記複数の第２直交偏波アンテナは、前記第１通信装置と前記第２通信装置との距離として予め定められた第１の距離におけるアンテナ位置によるレベル変動の周期の半周期の奇数倍の距離、空間的に離隔して配置されている、請求項１に記載の通信システム。
【請求項5】
前記第１の距離は、前記第１移動体と、前記第２移動体との距離として予め定められた距離である、請求項４に記載の通信システム。
【請求項6】
前記第１の距離は、前記第１移動体と、前記第２移動体との最大距離として予め定められた距離である、請求項５に記載の通信システム。
【請求項7】
前記第１移動体及び前記第２移動体は、車両であり、
前記第１の距離は、前後を走行する２台の車両の車間距離として予め定められた距離である、請求項４に記載の通信システム。
前記第１の距離は、前後を走行する２台の車両の車間距離として予め定められた距離である、請求項４に記載の通信システム。
【請求項8】
前記複数の第２直交偏波アンテナは、前記第１の距離におけるアンテナ横位置によるレベル変動の周期の半周期の奇数倍の距離、横方向に空間的に離隔して配置される、請求項４に記載の通信システム。
【請求項9】
前記複数の第２直交偏波アンテナは、前記第１の距離におけるアンテナ高によるレベル変動の周期の半周期の奇数倍の距離、高さ方向に空間的に離隔して配置される、請求項４に記載の通信システム。
【請求項10】
前記複数の第２直交偏波アンテナは、前記第１直交偏波アンテナから前記第１直交偏波アンテナが発する電波を反射する反射体への方向に沿って、前記第１直交偏波アンテナと前記反射体との距離に基づいて特定されたアンテナ間隔の分、空間的に離隔して配置されている、請求項１に記載の通信システム。
【請求項11】
前記反射体は地面であり、
前記複数の第２直交偏波アンテナは、前記反射体と垂直となる方向に沿って、前記第１直交偏波アンテナのアンテナ高に基づいて特定された前記アンテナ間隔の分、空間的に離隔して配置されている、請求項１０に記載の通信システム。
前記複数の第２直交偏波アンテナは、前記反射体と垂直となる方向に沿って、前記第１直交偏波アンテナのアンテナ高に基づいて特定された前記アンテナ間隔の分、空間的に離隔して配置されている、請求項１０に記載の通信システム。
【請求項12】
前記複数の第２直交偏波アンテナは、前記第１直交偏波アンテナと前記反射体との距離と、前記第１直交偏波アンテナと前記反射体との距離毎のアンテナ間隔を示す距離間隔データとによって特定された前記アンテナ間隔の分、空間的に離隔して配置されている、請求項１１に記載の通信システム。
【請求項13】
前記距離間隔データは、前記第１直交偏波アンテナと前記反射体との距離毎に、前記複数の第２直交偏波アンテナの間隔毎の、一の前記第２直交偏波アンテナと前記反射体との距離及び前記第１直交偏波アンテナと前記一の第２直交偏波アンテナとの送受アンテナ距離を変化させた場合の前記複数の第２直交偏波アンテナが前記第１直交偏波アンテナから受信する電波のレベルをシミュレーションした結果に基づいて生成されたデータである、請求項１２に記載の通信システム。
【請求項14】
前記距離間隔データは、前記第１直交偏波アンテナと前記反射体との距離毎に、前記複数の第２直交偏波アンテナの間隔毎の、一の前記第２直交偏波アンテナと前記反射体との距離及び前記第１直交偏波アンテナと前記一の第２直交偏波アンテナとの送受アンテナ距離を変化させた場合の前記複数の第２直交偏波アンテナが前記第１直交偏波アンテナから受信する電波のレベルを実測した結果に基づいて生成されたデータである、請求項１２に記載の通信システム。
【請求項15】
前記距離間隔データは、前記複数の第２直交偏波アンテナの間隔毎の、前記複数の第２直交偏波アンテナのうち前記第１直交偏波アンテナから受信する電波のレベルが高い方の前記レベルの最小値のうちの略極大値に基づいて生成されたデータである、請求項１３に記載の通信システム。
【請求項16】
前記距離間隔データは、前記複数の第２直交偏波アンテナの間隔毎の、前記複数の第２直交偏波アンテナの、前記第１直交偏波アンテナからの直接波及び反射波の位相差の相関係数の略極小値に基づいて生成されたデータである、請求項１２に記載の通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、通信システムに関する。
【背景技術】
【0002】
非特許文献１および非特許文献２には、車載無線端末装置間で直接通信を行う車車間直接通信における垂直方向のアンテナ空間ダイバーシティの有効性について記載されている。非特許文献３は、無線基地局装置と無線端末装置が通信を行うセルラ移動通信における空間ダイバーシティが効果的となるアンテナ間隔について、見通し外通信を前提とし、移動局側で水平方向に半波長以上、基地局側で１０波長以上離せばよいことが記載されている。
［先行技術文献］
［非特許文献］
［非特許文献１］Akihito Kato, Katsuyoshi Sato, Masayuki Fujise, and Shigeru Kawakami, "Propagation Characteristics of 60-GHz Millimeter Wave for ITS Inter-Vehicle Communications," IEICE Trans. Commun., vol.E84-B, no.9, pp.2530-2539, Sept. 2001.
［非特許文献２］唐沢好男、"ITSミリ波車車間の路面反射フェージングとスペースダイバーシチに関する基礎的検討"電子情報通信学会論文誌B, Vol.J83-B, No.4，pp.518-524, Apr. 2000.
［非特許文献３］唐沢好男、"ディジタル移動通信の電波伝搬基礎"コロナ社,改訂版第1刷, Mar. 2016.
［先行技術文献］
［非特許文献］
［非特許文献１］Akihito Kato, Katsuyoshi Sato, Masayuki Fujise, and Shigeru Kawakami, "Propagation Characteristics of 60-GHz Millimeter Wave for ITS Inter-Vehicle Communications," IEICE Trans. Commun., vol.E84-B, no.9, pp.2530-2539, Sept. 2001.
［非特許文献２］唐沢好男、"ITSミリ波車車間の路面反射フェージングとスペースダイバーシチに関する基礎的検討"電子情報通信学会論文誌B, Vol.J83-B, No.4，pp.518-524, Apr. 2000.
［非特許文献３］唐沢好男、"ディジタル移動通信の電波伝搬基礎"コロナ社,改訂版第1刷, Mar. 2016.
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0003】
本発明の一実施態様によれば、通信システムが提供される。前記通信システムは、第１移動体に搭載される第１通信装置と、第２移動体に搭載される第２通信装置とを備える。前記第２通信装置は、垂直方向及び水平方向の少なくともいずれかに空間的に離隔して配置された複数の第２直交偏波アンテナを含むアンテナアレーを有してよい。前記第１通信装置は、第１直交偏波アンテナを有してよい。前記第１通信装置は、前記第１通信装置と前記第２通信装置との間の伝搬路状況に基づいて、前記第１直交偏波アンテナによる偏波ＭＩＭＯ多重送信の実施を制御する制御部を有してよい。
【0004】
前記いずれかの通信システムにおいて、前記制御部は、前記伝搬路状況が、前記複数の第２直交偏波アンテナの配置によるスペースダイバーシティの効果を得られる伝搬条件を満たす場合に、前記偏波ＭＩＭＯ多重送信を実施するように前記第１直交偏波アンテナを制御してよい。
【0005】
前記いずれかの通信システムにおいて、前記第２通信装置は、前記第１通信装置との間の伝搬路状況を推定する推定部と、前記推定部が推定した前記伝搬路状況に基づくフィードバック情報を前記第１通信装置に送信するＦＢ情報送信部とをさらに有し、前記第１通信装置は、前記フィードバック情報を受信する受信機をさらに有し、前記制御部は、前記フィードバック情報に応じて、偏波ダイバーシティ又は前記偏波ＭＩＭＯ多重送信のいずれかを実施してよい。
【0006】
前記いずれかの通信システムにおいて、前記複数の第２直交偏波アンテナは、前記第１通信装置と前記第２通信装置との距離として予め定められた第１の距離におけるアンテナ位置によるレベル変動の周期の半周期の奇数倍の距離、空間的に離隔して配置されていてよい。前記第１の距離は、前記第１移動体と、前記第２移動体との距離として予め定められた距離であってよい。前記第１の距離は、前記第１移動体と、前記第２移動体との最大距離として予め定められた距離であってよい。前記いずれかの通信システムにおいて、前記第１移動体及び前記第２移動体は、車両であってよく、前記第１の距離は、前後を走行する２台の車両の車間距離として予め定められた距離であってよい。前記いずれかの通信システムにおいて、前記複数の第２直交偏波アンテナは、前記第１の距離におけるアンテナ横位置によるレベル変動の周期の半周期の奇数倍の距離、横方向に空間的に離隔して配置されてよい。前記いずれかの通信システムにおいて、前記複数の第２直交偏波アンテナは、前記第１の距離におけるアンテナ高によるレベル変動の周期の半周期の奇数倍の距離、高さ方向に空間的に離隔して配置されてよい。
【0007】
前記いずれかの通信システムにおいて、前記複数の第２直交偏波アンテナは、前記第１直交偏波アンテナから前記第１直交偏波アンテナが発する電波を反射する反射体への方向に沿って、前記第１直交偏波アンテナと前記反射体との距離に基づいて特定されたアンテナ間隔の分、空間的に離隔して配置されていてよい。前記いずれかの通信システムにおいて、前記反射体は地面であってよく、前記複数の第２直交偏波アンテナは、前記反射体と垂直となる方向に沿って、前記第１直交偏波アンテナのアンテナ高に基づいて特定された前記アンテナ間隔の分、空間的に離隔して配置されていてよい。前記いずれかの通信システムにおいて、前記複数の第２直交偏波アンテナは、前記第１直交偏波アンテナと前記反射体との距離と、前記第１直交偏波アンテナと前記反射体との距離毎のアンテナ間隔を示す距離間隔データとによって特定された前記アンテナ間隔の分、空間的に離隔して配置されていてよい。前記いずれかの通信システムにおいて、前記距離間隔データは、前記第１直交偏波アンテナと前記反射体との距離毎に、前記複数の第２直交偏波アンテナの間隔毎の、一の前記第２直交偏波アンテナと前記反射体との距離及び前記第１直交偏波アンテナと前記一の第２直交偏波アンテナとの送受アンテナ距離を変化させた場合の前記複数の第２直交偏波アンテナが前記第１直交偏波アンテナから受信する電波のレベルをシミュレーションした結果に基づいて生成されたデータであってよい。前記いずれかの通信システムにおいて、前記距離間隔データは、前記第１直交偏波アンテナと前記反射体との距離毎に、前記複数の第２直交偏波アンテナの間隔毎の、一の前記第２直交偏波アンテナと前記反射体との距離及び前記第１直交偏波アンテナと前記一の第２直交偏波アンテナとの送受アンテナ距離を変化させた場合の前記複数の第２直交偏波アンテナが前記第１直交偏波アンテナから受信する電波のレベルを実測した結果に基づいて生成されたデータであってよい。前記いずれかの通信システムにおいて、前記距離間隔データは、前記複数の第２直交偏波アンテナの間隔毎の、前記複数の第２直交偏波アンテナのうち前記第１直交偏波アンテナから受信する電波のレベルが高い方の前記レベルの最小値のうちの略極大値に基づいて生成されたデータであってよい。前記いずれかの通信システムにおいて、前記距離間隔データは、前記複数の第２直交偏波アンテナの間隔毎の、前記複数の第２直交偏波アンテナの、前記第１直交偏波アンテナからの直接波及び反射波の位相差の相関係数の略極小値に基づいて生成されたデータであってよい。
【0008】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】通信装置１００を搭載する車両１０の一例を概略的に示す。
【図2】通信装置１００を搭載する車両１０の一例を概略的に示す。
【図3】路面反射による反射干渉成分について説明するための説明図である。
【図4】側方反射による反射干渉成分について説明するための説明図である。
【図5】通信装置１００及び通信装置２００の機能構成の一例を概略的に示す。
【図6】通信装置１００の直交偏波アンテナ１１２及び送信機ベースバンド部１５０の構成の一例を概略的に示す。
【図7】通信装置２００の直交偏波アンテナ２２２及び受信機ベースバンド部２５０の構成の一例を概略的に示す。
【図8】通信装置１００の直交偏波アンテナ１１２及び送信機ベースバンド部１５０の構成の他の一例を概略的に示す。
【図9】通信装置２００の直交偏波アンテナ２２２及び受信機ベースバンド部２５０の構成の他の一例を概略的に示す。
【図10】アンテナアレー１２０のアンテナ高方向及び水平位置方向における受信レべルの変動について説明するための説明図である。
【図11】受信アンテナ高固定時の受信アンテナ水平位置によるレベル変動の一例を概略的に示す。
【図12】受信アンテナ水平位置固定時の受信アンテナ高によるレベル変動の一例を概略的に示す。
【図13】受信アンテナ高固定時の受信アンテナ水平位置によるレベル変動の周期Ｌｗの一例を概略的に示す。
【図14】受信アンテナ水平位置固定時の受信アンテナ高によるレベル変動の周期Ｌｈの一例を概略的に示す。
【図15】アンテナアレー１２０の構成の一例を概略的に示す。
【図16】アンテナアレー１２０の構成の一例を概略的に示す。
【図17】アンテナ６０によって送信され、通信相手のアンテナアレー７０が受信する電波について説明するための説明図である。
【図18】受信アンテナ高毎の車間距離変化時のレベル最小値を示すグラフデータ５００の一例を概略的に示す。
【図19】受信アンテナ間隔毎の受信アンテナ高変化時のレベル最小値を示すグラフデータ５２０の一例を概略的に示す。
【図20】距離間隔データ５３０の一例を概略的に示す。
【図21】アンテナ６０によって送信され、通信相手のアンテナアレー７０が受信する電波について説明するための説明図である。
【図22】アンテナ７２での受信電力Ｐｒ１及びアンテナ７４での受信電力Ｐｒ２を表す数式を示す。
【図23】受信アンテナ間隔と位相差の相関係数との関係を示すグラフデータ５４０の一例を概略的に示す。
【図24】データ処理装置８００及び製造装置９００の機能構成の一例を概略的に示す。
【図25】製造装置９００によるアンテナアレー７０の製造処理の流れの一例を概略的に示す。
【図26】通信装置１００、通信装置２００、データ処理装置８００、又は製造装置９００として機能するコンピュータ１２００のハードウェア構成の一例を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【0010】
車車間直接通信においては、送受アンテナ間の見通し伝搬となる短距離の見通し内通信が主な伝搬シナリオであるにもかかわらず、路面反射干渉や防音側壁等の側方反射干渉の影響により、送受信アンテナ間距離によって電波強度が激しく変化する。ＢＲＴ（Ｂｕｓ Ｒａｐｉｄ Ｔｒａｎｓｉｔ）やトラックの電子連結後続車自動運転をはじめとする自動運転技術への応用など、高信頼・低遅延性が要求されるユースケースでは、複数の送信又は受信アンテナを用いるアンテナ空間ダイバーシティが安定的な通信を実現する観点で非常に有効な技術と位置づけられる。ところで、アンテナ空間ダイバーシティでの最適なアンテナ間距離は、アンテナ高、見通しパスに対する反射体の距離、アンテナ間距離が車間距離に依存する。アンテナ高、見通しパスに対する反射体の距離に対して、送受信アンテナ間距離が十分に長い仮定のもと設計（準最適化）された従来のアンテナスペースダイバーシティ構成では、この仮定が成立しない条件等でのアンテナスペースダイバーシティの適用効果が必ずしも得られない。本実施形態に係る通信システムは、複数の通信装置１００を備え、例えば、送受信で直交偏波アンテナを用い、送信又は受信で複数の直交偏波アンテナを用いたスペースダイバーシティに加え、送受での直交偏波送受信（偏波ＭＩＭＯダイバーシティ送受信）と受信機側からのフィードバックに基づく閉ループ型プリコーディング制御を併用する。
【0011】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0012】
【0013】
図１は、車両１０の正面を概略的に示し、図２は、車両１０の背面を概略的に示す。車両１０の正面には、直交偏波アンテナ１１２が配置されている。車両１０の背面には、複数の直交偏波アンテナで構成されるアンテナアレー１２０が配置されている。
【0014】
通信装置１００は、直交偏波アンテナ１１２を備える。通信装置１００は、直交偏波アンテナ１１２を送信用として用いてよい。図１では、通信装置１００が１つの直交偏波アンテナ１１２を備える場合を図示しているが、これに限らず、通信装置１００は、複数の直交偏波アンテナ１１２を備えてもよい。また、各直交偏波アンテナ１２２は互いに直交する複数の単一偏波アンテナを用いて構成されてもよい。
【0015】
通信装置１００は、アンテナアレー１２０を備える。通信装置１００は、アンテナアレー１２０を受信用として用いてよい。図２では、アンテナアレー１２０が２つの直交偏波アンテナ１２２で構成される場合を例示しているが、これに限らず、アンテナアレー１２０は、３つ以上の直交偏波アンテナ１２２で構成されてもよい。また、各直交偏波アンテナ１２２は互いに直交する複数の単一偏波アンテナを用いて構成されてもよい。
【0016】
通信装置１００は、直交偏波アンテナ１１２及びアンテナアレー１２０を用いて、通信装置１００が搭載されている車両１０（自車と記載する場合がある。）とは異なる他の車両１０に搭載された通信装置１００（通信相手と記載する場合がある。）と通信する。通信装置１００は、例えば、直交偏波アンテナ１１２及びアンテナアレー１２０を用いて、自車の前方を走行する他の車両１０の通信装置１００や、自車の後方を走行する他の車両１０の通信装置１００と通信する。
【0017】
複数の直交偏波アンテナ１２２は、垂直方向及び水平方向の少なくともいずれかに空間的に離隔して配置される。図２では、アンテナアレー１２０が、２つの直交偏波アンテナ１２２を有しており、２つの直交偏波アンテナ１２２が垂直方向及び水平方向に空間的に離隔して配置されている場合を例示している。
【0018】
複数の直交偏波アンテナ１２２を垂直方向に空間的に離隔して配置することによって、垂直方向に存在する反射体による干渉を抑圧することができる。例えば、通信装置１００が、自車の後方を走行する他の車両１０に搭載された通信装置１００（通信相手と記載する場合がある）と通信する場合において、複数の直交偏波アンテナ１２２を垂直方向に空間的に離隔して配置することによって、路面反射干渉を抑圧することができる。これは、通信相手からの直接波と、路面反射干渉によって電波の弱まる場所がアンテナ高によって異なる性質を利用することによって実現される。このような、複数のアンテナを垂直方向に空間的に離隔して配置することによるアンテナダイバーシティ無線通信技術を、垂直方向アンテナスペースダイバーシティと記載する場合がある。
【0019】
複数の直交偏波アンテナ１２２を水平方向に空間的に離隔して配置することによって、水平方向に存在する反射体による干渉を抑圧することができる。例えば、通信装置１００が、自車の後方を走行する他の車両１０に搭載された通信装置１００と通信する場合において、複数の直交偏波アンテナ１２２を垂直方向に空間的に離隔して配置することによって、防音壁等の側方反射体からの反射干渉を抑圧することができる。これは、通信相手からの直接波と、側方反射干渉によって電波の弱まる場所が側方反射体からの距離によって異なる性質を利用することによって実現される。このような、複数のアンテナを水平方向に空間的に離隔して配置することによるアンテナダイバーシティ無線通信技術を、水平方向アンテナスペースダイバーシティと記載する場合がある。
【0020】
上述したように、路面反射干渉対策には、垂直方向アンテナスペースダイバーシティが適用効果を得やすく、側方反射干渉対策には、水平方向アンテナスペースダイバーシティが適用効果を得やすい。水平方向の位置のみでなく垂直方向の位置を変えて、すなわち斜め方向に空間的に離隔して、配置することによって、垂直方向アンテナスペースダイバーシティ効果と水平方向アンテナスペースダイバーシティ効果を同時に獲得することが期待される。これにより、アンテナ路面反射・側方反射干渉が同時に存在する環境下において、より少ないアンテナ数で効率的にアンテナダイバーシティ効果を獲得しやすくなる。
【0021】
さらに、非特許文献２によると、路面反射波干渉下における車車間直接通信でのアンテナスペースダイバーシティにおける最適アンテナ間隔は、車車間距離やアンテナ高に依存することが理論上知られている。また、同様の理論により側方反射体干渉が存在する環境下における車車間直接通信についてもアンテナスペースダイバーシティにおける最適アンテナ間隔は、アンテナ高や側方反射体からの距離に依存すると考えらえる。しかしながら、その最適アンテナ間隔は車間距離が広くなるにつれて収束する。そこで、この性質を利用して、送受アンテナ間見通しパスに対するアンテナ高や側方反射体からの距離が車間距離に比べて十分に広い場合を仮定して、アンテナ配置を最適化することもできる。ただし、単一偏波を用いてそのようにアンテナを配置したとき、車間距離が広い場合には、スペースダイバーシティ効果を十分に得られやすいが、車間距離が短い場合に、スペースダイバーシティ効果が得られにくくなり得る。
【0022】
そこで、本実施形態に係る通信装置１００では、垂直・水平２つの直交偏波を同時に用いたアンテナ偏波ダイバーシティを、アンテナスペースダイバーシティと併用する。
【0023】
図３は、路面反射による反射干渉成分について説明するための説明図である。グラフ３００は、送信側の後方車両４０のアンテナ４２と、受信側の前方車両５０のアンテナ５２との間の、路面３０への入射角と、反射係数との関係の一例について、水平偏波３０２と垂直偏波３０４のそれぞれについて示している。
【0024】
グラフ３００は、周波数２９ＧＨｚにおける電磁界理論に基づいて計算されている。なお、路面における電波の反射係数に影響を与える媒質定数に関して、比透磁率は１に固定しているが、路面の状態によって導電率が変わることを考慮して、路面の導電率を０．００１、０．０１、０．１と変化させて計算したが、これらの値で顕著な差はなかった。
【0025】
図３からわかるように、水平偏波に比べて垂直偏波の反射係数が小さくなっている入射角範囲があることから、車車間直接通信における路面反射による反射干渉成分の信号強度は、水平偏波に比べて垂直偏波の方が小さくなる。一般的な走行環境における後方車両４０と前方車両５０との車間距離によると、入射角は概ね６０度～９０度の範囲に収まると想定されるが、特にこの入射角範囲における垂直偏波と水平偏波間の路面反射干渉の差は大きいといえる。
【0026】
以上より、車車間直接通信に用いる電波の偏波面として路面反射干渉を抑圧する観点では、車車間直接通信において垂直偏波の利用が有利であるといえる。
【0027】
図４は、側方反射による反射干渉成分について説明するための説明図である。グラフ３１０は、送信側の後方車両４０のアンテナ４２と、受信側の前方車両５０のアンテナ５２との間の、側方反射体３２への入射角と、反射係数との関係の一例について、水平偏波３１２と垂直偏波３１４のそれぞれについて示している。グラフ３１０も、グラフ３００と同様、電磁界理論に基づいて計算されている。なお、路側方反射体における電波の反射係数に影響を与える媒質定数に関して、比透磁率については非磁性体の場合を想定し１に固定しているが、材質等によって導電率が変化することを想定し、導電率を０．００１、０．０１、０．１と変化させて計算したが、これらの値で顕著な差異はなかった。
【0028】
図４に示すように、垂直偏波に比べて水平偏波の反射係数が小さくなっている入射角範囲があることから、車車間直接通信における側方反射による反射干渉成分の強度は、垂直偏波に比べて水平偏波の方が小さくなる。一般的な走行環境における後方車両４０と前方車両５０との車間距離によると、入射角は概ね６０度～９０度の範囲に収まると想定されるが、特にこの入射角範囲における垂直偏波と水平偏波間の路面反射干渉の差は大きいといえる。
【0029】
以上より、車車間直接通信に用いる電波の偏波面として側方反射干渉を抑圧する観点では、水平偏波の利用が有利であるといえる。
【0030】
上述したように、送受アンテナ間見通し内となる車車間直接通信の電波伝搬特性として、路面反射干渉の影響は水平偏波に比べて垂直偏波の方が小さく、側方反射干渉の影響は垂直偏波に比べて水平偏波の方が小さくなる傾向があると考えられる。本実施形態に係る通信装置１００は、当該性質を利用して、垂直・水平の直交偏波を同時に用いたアンテナ偏波ダイバーシティを、アンテナスペースダイバーシティと併用する。これにより、車車間直接通信における通信品質の向上に貢献することができる。
【0031】
また、例えば、受信側の通信装置１００において把握した伝搬路状況を、送信側の通信装置１００にフィードバックして、送信側の通信装置１００において、直交偏波を用いたマルチレイヤ送信とそのための伝搬路状況に基づく閉ループ制御型プリコーディングを実施するようにしてもよい。例えば、スペースダイバーシティの効果が得られにくい伝搬条件下では、偏波ダイバーシティによってダイバーシティ効果を獲得し、スペースダイバーシティの効果が得られる伝搬条件下では、偏波ＭＩＭＯ多重送信によって、空間多重による帯域幅あたりのスループット拡大効果を獲得する。これにより、車車間直接通信における通信品質の更なる向上に貢献することができる。
【0032】
図５は、送信側の通信装置１００における送信に関する機能構成、及び受信側の通信装置２００における受信に関する機能構成の一例を概略的に示す。説明の便宜上、通信装置１００の送信機能と通信装置２００の受信機能とを示しているが、通信装置１００及び通信装置２００のそれぞれは、図５に示す送信機能と受信機能の両方を備えてよい。Ｆ部の表記は省略されている。
【0033】
通信装置１００は、車両１０に搭載される。通信装置１００は、直交偏波アンテナ１１２を用いた通信を制御する送信機ベースバンド部１５０を備える。通信装置１００は、少なくとも通信装置２００からのＦＢ（ＦｅｅｄＢａｃｋ）の情報を受信するめたのＦＢ受信機１５２を備えてよい。なお、送信機ベースバンド部１５０と直交偏波アンテナ１１２の間に送信ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）部を設けるのが一般的な構成であるが、図５ではその図示を省略している。
【0034】
通信装置２００は、車両２０に搭載される。通信装置２００は、複数の直交偏波アンテナ２２２を用いた通信を制御する受信機ベースバンド部２５０を備える。図５に示す例において、通信装置２００は、２つの直交偏波アンテナ２２２を備える。２つの直交偏波アンテナ２２２は、垂直方向及び水平方向の少なくともいずれかに空間的に離隔して配置されてよい。本例では、２つの直交偏波アンテナ２２２が垂直方向及び水平方向に離隔して配置されているものとする。通信装置２００は、伝搬路推定部２５２及びＦＢ情報送信部２５４を備えてよい。なお、受信機ベースバンド部２５０と直交偏波アンテナ２２２の間に受信ＲＦ部が設けるのが一般的な構成であるが、図５ではその図示を省略している。
【0035】
本例において、車両１０は、第１移動体の一例であってよい。通信装置１００は、第１通信装置の一例であってよい。直交偏波アンテナ１１２は、第１直交偏波アンテナの一例であってよい。車両２０は、第２移動体の一例であってよい。通信装置２００は、第２通信装置の一例であってよい。直交偏波アンテナ２２２は、第２直交偏波アンテナの一例であってよい。
【0036】
送信機ベースバンド部１５０は、２つの直交偏波アンテナ２２２の配置によるスペースダイバーシティの効果が得られにくい伝搬状況下では、偏波ＭＩＭＯ多重送信を実施せずに、偏波ダイバーシティを実施し、効果が得られる伝搬状況下では、偏波ＭＩＭＯ多重送信を実施するように構成される。
【0037】
送信機ベースバンド部１５０は、通信装置１００と通信装置２００との間の伝搬路状況に基づいて、直交偏波アンテナ１１２による偏波ＭＩＭＯ送信およびその制御を行う。送信機ベースバンド部１５０は、通信装置１００と通信装置２００との間の伝搬路状況が、２つの直交偏波アンテナ２２２の配置によるスペースダイバーシティの効果を得られる伝搬条件を満たす場合、偏波ＭＩＭＯ多重送信を実施するように直交偏波アンテナ１１２を制御してよい。すなわち、送信機ベースバンド部１５０は、直交偏波アンテナ１１２に含まれる垂直偏波アンテナと水平偏波アンテナのそれぞれによって異なるデータを送信するよう制御してよい。
【0038】
送信機ベースバンド部１５０は、通信装置１００と通信装置２００との間の伝搬路状況が、２つの直交偏波アンテナ２２２の配置によるスペースダイバーシティの効果を得られる伝搬条件を満たさない場合、偏波ダイバーシティを実施するように直交偏波アンテナ１１２を制御してよい。すなわち、送信機ベースバンド部１５０は、直交偏波アンテナ１１２に含まれる垂直偏波アンテナと水平偏波アンテナのそれぞれによって同じデータを送信するよう制御してよい。
【0039】
これにより、アンテナスペースダイバーシティのみでは不十分な場合に、偏波ダイバーシティによって補完し、アンテナスペースダイバーシティのみで十分な場合には、空間多重による帯域幅あたりのスループット拡大効果を獲得でき、通信品質向上に大きく貢献することができる。
【0040】
通信装置１００及び通信装置２００がＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）を用いる場合、送信機ベースバンド部１５０は、伝搬路の相反性を利用することによってＦＢ受信機１５２受信機が通信装置１００から通信装置２００に至る伝搬路状況を推定してよい。そして、送信機ベースバンド部１５０は、推定した伝搬路状況に基づく閉ループ制御型プリコーディングを行ってよく、それによって、偏波ダイバーシティと偏波ＭＩＭＯ多重送信とを適切に切り替えてよい。
【0041】
通信装置１００及び通信装置２００がＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）を用いる場合、送信機ベースバンド部１５０は、通信装置２００から、通信装置２００が推定した伝搬路状況に基づくフィードバック情報を受信してよい。例えば、伝搬路推定部２５２が、通信装置１００と通信装置２００との間の伝搬路状況を推定し、ＦＢ情報送信部２５４が、伝搬路推定部２５２が推定した伝搬路状況に基づくフィードバック情報を通信装置１００に送信し、ＦＢ受信機１５２が受信する。送信機ベースバンド部１５０は、ＦＢ受信機１５２が受信したＦＢ情報に応じて、偏波ダイバーシティ又は偏波ＭＩＭＯ多重送信のいずれかを実施する。
【0042】
図６は、通信装置１００の直交偏波アンテナ１１２及び送信機ベースバンド部１５０の構成の一例を概略的に示す。図７は、通信装置２００の直交偏波アンテナ２２２及び受信機ベースバンド部２５０の構成の一例を概略的に示す。図６および図７は搬送波周波数帯として準ミリ波帯以上の周波数帯を用いる場合を想定した構成例である。ただし、図６および図７では、一般的な無線送信機および受信機に設けられる構成要素の一部、例えば帯域外の不要波発射抑制や帯域外干渉を抑圧する目的等で設けられるフィルタ等については図示を省略している。ここでは、通信装置１００が１つの直交偏波アンテナ１１２を備える場合を主に例に挙げて説明するが、図６において破線で示すように、通信装置１００は、複数の直交偏波アンテナ１１２を備えてもよい。ここでは、通信装置１００及び通信装置２００がＦＤＤを用いる場合を例に挙げて説明する。
【0043】
送信機ベースバンド部１５０は、通信路符号化部１５０１、インタリーバ部１５０２、レートマッチング部１５０３、スクランブリング部１５０４、シンボル変調部１５０５、レイヤマッパ部１５０６、プリコーダ部１５０７、二次変調部１５０８、パイロット信号多重部１５０９、ＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）部１５１０、ＵｐＣｏｎｖｅｒｔｅｒ部１５１１、希望信号受信レベル推定器１５１２、パイロット信号系列選択器１５１３、パイロット信号生成器１５１４、及びプリコーディング制御部１５１５を含んでよい。
【0044】
通信路符号化部１５０１は、畳み込み符号化、ターボ符号化、ＬＤＰＣ（Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐａｒｉｔｙ Ｃｈｅｃｋ Ｃｏｄｅ）符号化、ポーラ符号化等の誤り訂正符号化により、通信路上で電波干渉、受信機熱雑音等、希望信号劣化要因によって発生する伝送誤りを受信側での復号処理によって低減するため、ＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）符号化等により誤り検出ビット付与後の情報ビット系列に対し前方誤り訂正符号化を行う。インタリーバ部１５０２は、誤り訂正符号化された送信データ系列の順番をインタリーブすることによりバースト誤りをランダムし、通信路符号化による誤り訂正能力を向上させる。
【0045】
レートマッチング部１５０３は、周波数利用効率の高い無線伝送を行うため無線伝搬路の状態情報ＣＳＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）等に応じてビット繰り返しまたはビットパンクチャリングにより、符号化された送信ビット系列に対し、選択した一次変調方式に応じて符号化率を適切に調整する。スクランブリング部１５０４では、レートマッチング後の送信ビット系列に対し、疑似雑音系列との排他的論理和処理等を行うことにより周辺基地局や周辺端末からの同一チャネル干渉を受信機側でランダム化するために行う。シンボル変調部１５０５では、ＣＳＩによって効率的な無線伝送ができるよう予め規定されたシンボル変調方式候補、例えばＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、６４ＱＡＭの中から適切なシンボル変調を実施する。
【0046】
レイヤマッパ部１５０６およびプリコーダ部１５０７では、プリコーディング制御部１５１５からの指示に基づき、シンボル変調された送信データ系列を異なる偏波や複数のアンテナで送信させるために必要な処理を行う。プリコーダ部１５０７における信号出力数は、同時に送信に用いるアンテナ数分と同じになる。
【0047】
二次変調部１５０８は、プリコーディング後の各送信シンボル系列に対し、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）等のマルチキャリア伝送のための処理を行う場合等に使用される。パイロット信号多重部１５０９では、受信側での復調にあたって必要な伝搬路推定のための信号を送信信号に対し多重する。図６では、二次変調後の送信シンボルに対しパイロット信号を多重する構成となっているが、二次変調前の送信シンボルに対して多重してもよい。
【0048】
ＤＡＣ部１５１０は、ベースバンド帯のデジタル送信信号をアナログ信号に変換し、ＵｐＣｏｎｖｅｒｔｅｒ部１５１１は、ベースバンド帯のアナログ送信信号を中間周波数帯または無線周波数帯、あるいは中間周波数帯のアナログ送信信号を無線周波数帯の信号へ変換する。
【0049】
複数の高周波アンテナモジュールを用い、選択ダイバーシティ方式に基づく空間ダイバーシティを使用する場合、送信機ベースバンド部１５０は、図６に例示するように、使用高周波アンテナモジュール選択制御器１５１６、及びセレクタ１５１７を含んでもよい。
【0050】
使用高周波アンテナモジュール選択制御器１５１６は、ＦＢ受信機１５２からフィードバックされたＣＳＩ情報等に基づき無線伝搬路が最も良好と判断されたアンテナモジュールを選択し、セレクタ１５１７に対し、使用する高周波アンテナモジュールを指示する。セレクタ１５１７は、使用高周波アンテナモジュール選択制御器１５１６からの指示に基づき、送信に使用する高周波アンテナモジュールに対し、送信信号を送り出す。各高周波アンテナモジュールは、互いに直交する複数の偏波、例えば垂直偏波と水平偏波にそれぞれ対応するＵｐＣｏｎｖｅｒｔｅｒ部およびアンテナを有し、各偏波に対応するベースバンド帯域または中間周波数帯の送信信号が搬送波周波数帯の高周波信号にアップコンバートされ各アンテナから送信信号が出力される。図６に示す例においては、送信ＲＦ部＆アンテナ部が、垂直偏波アンテナ１１３、水平偏波アンテナ１１４、送信ＲＦ部１１５、及びＵｐＣｏｎｖｅｒｔｅｒ部１１６を含んでいる。
【0051】
受信機ベースバンド部２５０は、ＤｏｗｎＣｏｎｖｅｒｔｅｒ部２５０１、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）部２５０２、セレクタ又は合成部又は分離部２５０３、ポストコーダ＆レイヤデマッパ部２５０４、送信ビット毎対数尤度比生成部２５０５、デスクランブラ部２５０６、デレートマッチャ部２５０７、デインタリーバ部２５０８、通信路復号部２５０９、伝搬路推定部２５２、及びＦＢ情報送信部２５４を含む。
【0052】
図７に示す例においては、受信ＲＦ部＆アンテナ部が、垂直偏波アンテナ２２３、水平偏波アンテナ２２４、ＬＮＡ（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）２２５、ＤｏｗｎＣｏｎｖｅｒｔｅｒ部２２６、及びＩＦ ＡＭＰ部（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）２２７を含む。ＬＮＡ２２５は、垂直偏波アンテナ２２３及び水平偏波アンテナ２２４から入力された信号を増幅する低雑音増幅器として使用される。ＬＮＡ２２５によって増幅された信号は、ＤｏｗｎＣｏｎｖｅｒｔｅｒ部２２６によって、中間周波数帯の信号にダウンコンバートされ、ＩＦ ＡＭＰ部２２７によって増幅される。
【0053】
ＤｏｗｎＣｏｎｖｅｒｔｅｒ部２５０１は、受信ＲＦ部＆アンテナ部からの信号をベースバンド帯にダウンコンバートする。ＡＤＣ部２５０２は、ＤｏｗｎＣｏｎｖｅｒｔｅｒ部２５０１から入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。
【0054】
伝搬路推定部２５２は、パイロット信号分の受信結果から復調処理に必要な伝搬路の振幅と位相および干渉雑音レベルを推定する。セレクタ又は合成部又は分離部２５０３は、選択ダイバーシティ受信方式に基づくダイバーシティを行う場合のアンテナ選択処理、ＥＧＣ（Ｅｑｕａｌ Ｇａｉｎ Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）やＭＲＣ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｒａｔｉｏ Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）に基づく受信ダイバーシティ処理、ＭＩＭＯ空間多重における複数信号分離処理を行う。
【0055】
ポストコーダ＆レイヤデマッパ部２５０４は、送信機ベースバンド部１５０側のプリコーダ部１５０７およびレイヤマッパ部１５０６で行われた処理の逆処理を行うと共に、伝搬路推定部２５２で得られた伝搬路の振幅および位相情報に基づき、シンボル復調を行う。送信ビット毎対数尤度比生成部２５０５では、シンボル復調後の受信信号と推定された干渉雑音レベルの情報に基づき、送信されたビット毎の軟判定値（ソフトビット値）に相当する対数尤度比を計算する。
【0056】
デスクランブラ部２５０６は、送信機ベースバンド部１５０側のスクランブリング部１５０４で行われた処理の逆処理を行うことで、受信信号ビット系列のデスクランブリングを行うと共に周辺基地局や周辺端末からの同一チャネル干渉をランダム化する。デレートマッチャ部２５０７は、送信機ベースバンド部１５０側のレートマッチング部１５０３でパンクチャリングされた各ビットについては対数尤度比のダミー値として０を挿入、即ち、そのパンクチャリングされた各ビットについて０となる確率と１となる確率が等しいものとし、繰り返し送信されたビットについては、対数尤度比を加算（合成）することでそのビットに対する最大比合成に相当する処理を行う。
【0057】
これらの処理により、受信系列の符号化率は、送信機ベースバンド部１５０における通信路符号化部１５０１における符号化率、すなわち原符号化率の系列に戻る。デインタリーバ部２５０８は、送信機ベースバンド部１５０におけるインタリーバ部１５０２の逆処理を行うことで、ビットの順番を元の符号化後系列の順番に戻すと共に、バースト誤りをランダム化する。通信路復号部２５０９では、デインタリーバ部２５０８から出力されたソフトビット系列（対数尤度比情報）処理することで、誤り訂正復号処理、送信した情報ビット系列の推定が行われる。ＣＲＣ復号等の処理によりビット誤りが検出されなければ正しく送信ビットを推定できると判断される。ビット誤りが検出された場合には、送信側に対して再送を要求してもよい。
【0058】
レイヤマッパ部１５０６及びプリコーダ部１５０７は、偏波ダイバーシティ送信時には、送信アンテナ選択、ビームフォーミング、及び偏波間送信電力制御等の制御を実行してよい。レイヤマッパ部１５０６及びプリコーダ部１５０７は、偏波ＭＩＭＯ多重送信時には、並列送信、マルチ直交ビーム送信、及びレイヤ毎送信電力制御等の制御を実行してよい。
【0059】
伝搬路推定部２５２は、例えば、直交偏波アンテナ１１２の垂直偏波アンテナ１１３及び水平偏波アンテナ１１４によって送信されるＲＳ（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）を用いて、把握できるＭＩＭＯ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｍａｔｒｉｘから送受信手法の候補毎に伝送容量を予測・評価し、プリコーディング後の予測スループットが最大となる、最適なプリコーディング行列（送信アンテナウェイト行列）及び空間多重レイヤ数に相当するインデックス情報の候補に相当するＰＭＩ（Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ Ｍａｔｒｉｘ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）及びＲＩ（Ｒａｎｋ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を推定してよい。ＦＢ情報送信部２５４は、前記の適切なＰＭＩやＲＩの推定結果を含むＦＢ情報を通信装置１００に送信してよい。
【0060】
偏波ＭＩＭＯ多重送信と偏波ダイバーシティとを含めば、ＲＩ及びＰＭＩの割り当ては、任意に設定されてよい。例えば、ＲＩ＝１が偏波ダイバーシティ送信であり、ＲＩ＝２が偏波ＭＩＭＯ多重送信であってよい。
【0061】
例えば、ＲＩ＝１のときのＰＭＩとして、ＰＭＩ＝０が［１；０］に対応するプリコーディン行列であって、垂直偏波の利用であり、ＰＭＩ＝１が［０；１］に対応するプリコーディング行列であって、水平偏波の利用であり、ＰＭＩ＝２が［１；１］に対応するプリコーディング行列であって、垂直偏波及び水平偏波を同相で利用して同じデータを割り当て、ＰＭＩ＝３が［１；－１］に対応するプリコーディング行列であって、水平偏波を逆位相として垂直偏波及び水平偏波を利用して同じデータを割り当てる。例えば、ＲＩ＝２のときのＰＭＩとして、ＰＭＩ＝０が［１ １；１ －１］に対応するプリコーディング行列であって、ＰＭＩ＝１が［１ ｊ；１ ―ｊ］に対応するプリコーディング行列である。これらは一例であり、多様な組み合わせが設定され得る。
【0062】
なお、通信装置１００及び通信装置２００がＴＤＤを用いており、送信方向および受信方向の伝搬路の可逆性を用い、受信機側からのＦＢを用いずに送信機側でＣＳＩを直接取得する場合には、プリコーディング行列ＰＭＩに相当するパラメータ（振幅、位相）は連続的に指定可能なので、より細かな調整を実現可能である。
【0063】
図８は、通信装置１００の直交偏波アンテナ１１２及び送信機ベースバンド部１５０の構成の他の一例を概略的に示す。図９は、通信装置２００の直交偏波アンテナ２２２及び受信機ベースバンド部２５０の構成の他の一例を概略的に示す。図８および図９は搬送波周波数帯として低ＳＨＦ（Ｓｕｐｅｒ Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯を用いる場合を想定した構成例である。ここでは、図６及び図７と異なる点を主に説明する。
【0064】
送信機ベースバンド部１５０は、通信路符号化部１５０１、インタリーバ部１５０２、レートマッチング部１５０３、スクランブリング部１５０４、シンボル変調部１５０５、レイヤマッパ部１５０６、プリコーダ部１５０７、二次変調部１５０８、パイロット信号多重部１５０９、ＤＡＣ部１５１０、ＵｐＣｏｎｖｅｒｔｅｒ部１５１１、希望信号受信レベル推定器１５１２、パイロット信号系列選択器１５１３、パイロット信号生成器１５１４、及びプリコーディング制御部１５１５を含んでよい。図８に示す例において、ＵｐＣｏｎｖｅｒｔｅｒ部１５１１は、ベースバンド帯のアナログ送信信号を、ＲＦ帯の信号へ変更する。
【0065】
複数の高周波アンテナモジュールを用い、選択ダイバーシティ方式に基づく空間ダイバーシティを使用する場合、送信機ベースバンド部１５０は、図８に例示するように、送信ＲＦ部選択制御器１５２０を含んでもよい。
【0066】
送信ＲＦ部選択制御器１５２０は、少なくとも同時に送信に使用するアンテナポート数分設けられ、ＦＢ受信機１５２からフィードバックされたＣＳＩ情報等に基づき無線伝搬路が良好と判断されたアンテナモジュールを選択し、セレクタ１５２１に対し、使用する高周波アンテナモジュールを指示する。セレクタ１５２１は、送信ＲＦ部選択制御器１５２０からの指示に基づき、送信に使用する高周波アンテナモジュールに対し、ＵｐＣｏｎｖｅｒｔｅｒ部１５１１から、送信ＲＦ部１１５を介して受け付けた送信信号を送り出す。そして、各アンテナから送信信号が出力される。低ＳＨＦ帯以下の周波数帯を用いる場合、送信ＲＦ部とアンテナとの間のケーブル損失の影響が比較的少ないので、図８で例示したように、ＲＦ帯伝送としてよい。
【0067】
受信機ベースバンド部２５０は、ＬＮＡ２５１０、ＤｏｗｎＣｏｎｖｅｒｔｅｒ部２５０１、ＡＤＣ部２５０２、セレクタ又は合成部又は分離部２５０３、ポストコーダ＆レイヤデマッパ部２５０４、送信ビット毎対数尤度比生成部２５０５、デスクランブラ部２５０６、デレートマッチャ部２５０７、デインタリーバ部２５０８、通信路復号部２５０９、伝搬路推定部２５２、及びＦＢ情報送信部２５４を含む。図９に示す例において、ＤｏｗｎＣｏｎｖｅｒｔｅｒ部２５０１は、直交偏波アンテナ２２２からの信号をＲＦ帯にダウンコンバートする。
【0068】
低ＳＨＦ帯以下の周波数帯を用いる場合、アンテナと受信機ベースバンド部２５０との間のケーブル損失の影響が比較的少ないので、図９で例示したように、ＲＦ帯伝送としてよい。図９において破線で示すように、受信ＳＮＲを改善すべく、直交偏波アンテナ２２２の直下にＬＮＡ２２５を配置してもよい。直交偏波アンテナ２２２の直下にＬＮＡ２２５を配置した場合、ＬＮＡ２５１０は用いなくてもよい。
【0069】
図１０は、アンテナアレー１２０（受信アンテナと記載する場合がある）のアンテナ高方向及び水平位置方向における受信レベルの変動について説明するための説明図である。図１１は、受信アンテナ高固定時の受信アンテナ水平位置によるレベル変動の一例を概略的に示す。図１２は、受信アンテナ水平位置固定時の受信アンテナ高によるレベル変動の一例を概略的に示す。
【0070】
受信アンテナは、自車の後方を走行する他の車両１０の直交偏波アンテナ１１２（送信アンテナと記載する場合がある。）によって送信された電波を受信する。受信アンテナが受信する電波には、路面による路面反射波と、側方反射波とが干渉し得る。アンテナ高は、受信アンテナと地面との距離である。アンテナ水平位置は、受信アンテナと側方反射体との距離である。アンテナ水平位置は、アンテナ横位置の一例であってよい。
【0071】
図１１は、自車と、通信相手の他の車両１０との車間距離毎の、受信アンテナ高固定時の受信アンテナ水平位置によるレベル変動を示す。レベル変動４１２は車間距離が１０ｍの場合、レベル変動４１４は車間距離が３５ｍの場合、レベル変動４１６は車間距離が７０ｍの場合、レベル変動４１８は車間距離が１００ｍの場合を示す。図１１に示すように車間距離が長いほど、変動の周期は大きくなる。
【0072】
図１２は、自車と、通信相手の他の車両１０との車間距離毎の、受信アンテナ水平位置固定時の受信アンテナ高によるレベル変動を示す。レベル変動４２２は車間距離が１０ｍの場合、レベル変動４２４は車間距離が３５ｍの場合、レベル変動４２６は車間距離が７０ｍの場合、レベル変動４２８は車間距離が１００ｍの場合を示す。図１２に示すように車間距離が長いほど、変動の周期は大きくなる。
【0073】
図１３は、受信アンテナ高固定時の受信アンテナ水平位置によるレベル変動の周期Ｌｗの一例を概略的に示す。図１３に示すように、車間距離が長いほど、周期Ｌｗは長くなる。また、側方反射体から近いほど、周期Ｌｗは長くなる。
【0074】
図１４は、受信アンテナ水平位置固定時の受信アンテナ高によるレベル変動の周期Ｌｈの一例を概略的に示す。図１４に示すように、車間距離が長いほど、周期Ｌｈは長くなる。また、送信アンテナ高が低いほど、周期Ｌｈは長くなる。
【0075】
レベル変動の周期は、送信アンテナ高、送信アンテナ水平位置、車間距離に依存する。図１３及び図１４に示す特性は、実験により実測することによって、特定可能である。例えば、用いる周波数毎、車間距離毎、アンテナ高毎、水平位置毎に実測を行うことによって、それぞれの特性を特定し得る。また、図１３及び図１４に示す特性は、数式によって特定することも可能である。例えば、周期Ｌｗは、下記数式１によって特定でき、周期Ｌｈは、下記数式２によって特定できる。
【0076】
【数1】
【0077】
【数2】
【0078】
ｗＴＸは、送信アンテナと側方反射体との距離を示し、ｈＴＸは、送信アンテナ高を示す。レベルはアンテナ位置に対して周期性を有するため、アンテナ間隔を単に大きく離すだけではダイバーシティ効果を得ることができない。本実施形態では、変動周期Ｌの半周期の奇数倍、つまり、（２ｎ＋１）Ｌ／２間隔で複数アンテナを配置することにより、複数アンテナが同時にヌル点となることを回避する。そして、（２ｎ＋１）Ｌ／２間隔で複数アンテナを配置することにより、ダイバーシティ効果を得られる。
【0079】
図１４は、アンテナアレー１２０の構成の一例を概略的に示す。図１５に示す例において、アンテナアレー１２０は、２つの直交偏波アンテナ１２２を含む。２つの直交偏波アンテナ１２２は、車間距離ｄ１におけるアンテナ水平位置によるレベル変動の周期Ｌｗ１の半周期の奇数倍の距離、水平方向にずらして配置されている。水平方向は、横方向の一例であってよい。これにより、２つの直交偏波アンテナ１２２のうちの一方の直交偏波アンテナ１２２のレベルがヌル点となっても、もう一方の直交偏波アンテナ１２２のレベルが高くなるように配置されるので、同時にヌル点となる可能性を低減することができる。
【0080】
図１５では、アンテナアレー１２０が２つの直交偏波アンテナ１２２を含む場合を例示しているが、アンテナアレー１２０は、３つ以上の直交偏波アンテナ１２２を含んでもよい。３つ以上の直交偏波アンテナ１２２は、車間距離ｄ１におけるアンテナ水平位置によるレベル変動の周期Ｌｗ１の半周期の奇数倍の距離、水平方向にずらして配置されてよい。
【0081】
複数の直交偏波アンテナ１２２の間の距離は、物理的なチューニング等で調整可能であってもよい。複数の直交偏波アンテナ１２２の間の距離は、電子的なチューニング等で調整可能であってもよい。
【0082】
車間距離ｄ１は、自車と、通信相手の車両１０との距離として予め定められた距離であってよい。例えば、車間距離ｄ１は、多数の車両における平均車間距離であってよい。また、例えば、車間距離ｄ１は、通信装置１００の製造者や、通信装置１００を搭載した車両１０の製造者等によって、設定された距離であってもよい。車間距離ｄ１は、自車と、通信相手の車両１０との最大距離として予め定められた距離であってよい。例えば、通信装置１００による直交偏波アンテナ１１２及びアンテナアレー１２０を用いた無線通信の通信保証距離が１００ｍである場合に、車間距離ｄ１は、１００ｍであってよい。
【0083】
複数の直交偏波アンテナ１２２は、水平方向にずらされるとともに、高さ方向にずらされて配置されてもよい。高さ方向とは、例えば、垂直方向であってよい。例えば、複数の直交偏波アンテナ１２２は、車間距離ｄ１におけるアンテナ水平位置によるレベル変動の周期Ｌｗ１の半周期の奇数倍の距離、水平方向にずらし、かつ、車間距離ｄ１におけるアンテナ高によるレベル変動の周期Ｌｈ１の半周期の奇数倍の距離、高さ方向にずらして配置されてよい。
【0084】
アンテナアレー１２０は、複数のアンテナセットを含んでもよい。アンテナアレー１２０は、例えば、第１のアンテナセット及び第２のアンテナセットを含む。
【0085】
第１のアンテナセットでは、複数の直交偏波アンテナ１２２が、車間距離ｄ１におけるアンテナ水平位置によるレベル変動の周期Ｌｗ１の半周期の奇数倍の距離、水平方向にずらして配置されてよく、第２のアンテナセットでは、複数の直交偏波アンテナ１２２が、車間距離ｄ２におけるアンテナ水平位置によるレベル変動の周期Ｌｗ２の半周期の奇数倍の距離、水平方向にずらして配置されてよい。
【0086】
レベル変動の周期は、車間距離に依存するので、１つのアンテナセットのみでは、対応できない車間距離が存在することになる。それに対して、アンテナアレー１２０が複数のアンテナセットを有することによって、対応可能な車間距離を増やすことができる。
【0087】
第１のアンテナセットの複数の直交偏波アンテナ１２２と、第２のアンテナセットの複数の直交偏波アンテナ１２２は、水平方向にずらされるとともに、高さ方向にずらされて配置されてもよい。例えば、第１のアンテナセットにおける複数の直交偏波アンテナ１２２は、車間距離ｄ１におけるアンテナ水平位置によるレベル変動の周期Ｌｗ１の半周期の奇数倍の距離、水平方向にずらし、かつ、車間距離ｄ１におけるアンテナ高によるレベル変動の周期Ｌｈ１の半周期の奇数倍の距離、高さ方向にずらして配置されてよい。また、第２のアンテナセットにおける複数の直交偏波アンテナ１２２は、車間距離ｄ２におけるアンテナ水平位置によるレベル変動の周期Ｌｗ２の半周期の奇数倍の距離、水平方向にずらし、かつ、車間距離ｄ２におけるアンテナ高によるレベル変動の周期Ｌｈ２の半周期の奇数倍の距離、水平方向にずらして配置されてよい。
【0088】
図１６は、アンテナアレー１２０の構成の一例を概略的に示す。図１６に示す例において、アンテナアレー１２０は、２つの直交偏波アンテナ１２２を含む。２つの直交偏波アンテナ１２２は、車間距離ｄ１におけるアンテナ高によるレベル変動の周期Ｌｈ１の半周期の奇数倍の距離、高さ方向にずらして配置されている。これにより、２つの直交偏波アンテナ１２２のうちの一方の直交偏波アンテナ１２２のレベルがヌル点となっても、もう一方の直交偏波アンテナ１２２のレベルが高くなるように配置されるので、同時にヌル点となる可能性を低減することができる。
【0089】
図１６では、アンテナアレー１２０が２つの直交偏波アンテナ１２２を含む場合を例示しているが、アンテナアレー１２０は、３つ以上の直交偏波アンテナ１２２を含んでもよい。３つ以上の直交偏波アンテナ１２２は、車間距離ｄ１におけるアンテナ高によるレベル変動の周期Ｌｈ１の半周期の奇数倍の距離、高さ方向にずらして配置されてよい。
【0090】
複数の直交偏波アンテナ１２２の間の距離は、物理的なチューニング等で調整可能であってもよい。複数の直交偏波アンテナ１２２の間の距離は、電子的なチューニング等で調整可能であってもよい。
【0091】
アンテナアレー１２０は、複数のアンテナセットを含んでもよい。アンテナアレー１２０は、例えば、第１のアンテナセット及び第２のアンテナセットを含む。第１のアンテナセットの複数の直交偏波アンテナ１２２は、車間距離ｄ１におけるアンテナ高によるレベル変動の周期Ｌｈ１の半周期の奇数倍の距離、高さ方向にずらして配置されてよく、第２のアンテナセットの複数の直交偏波アンテナ１２２は、車間距離ｄ２におけるアンテナ高によるレベル変動の周期Ｌｈ２の半周期の奇数倍の距離、高さ方向にずらして配置されている。
【0092】
レベル変動の周期は、車間距離に依存するので、１つのアンテナセットのみでは、対応できない車間距離が存在することになる。それに対して、アンテナアレー１２０が複数のアンテナセットを有することによって、対応可能な車間距離を増やすことができる。
【0093】
図１７は、アンテナ６０によって送信され、通信相手のアンテナアレー７０が受信する電波について説明するための説明図である。図１７に示す例において、アンテナアレー７０は、アンテナ７２及びアンテナ７４を含む。アンテナ６０は、直交偏波アンテナ１１２であってよい。アンテナアレー７０は、アンテナアレー１２０であってよい。アンテナ７２及びアンテナ７４のそれぞれは、直交偏波アンテナ１２２であってよい。
【0094】
送信アンテナ高ｈｔは、アンテナ６０と路面３０との距離であるアンテナ高を示す。受信アンテナ高ｈｒａは、アンテナ７２と路面３０との距離である受信アンテナ高を示す。受信アンテナ間隔Δｈｒは、アンテナ７２とアンテナ７４との間隔を示す。車間距離は、アンテナ６０と、アンテナ７２及びアンテナ７４との距離に相当する。
【0095】
図１８は、受信アンテナ高毎の車間距離変化時のレベル最小値を示すグラフデータ５００の一例を概略的に示す。図１８は、アンテナ６０の送信アンテナ高ｈｔが１．５ｍである場合のグラフデータ５００を例示している。
【0096】
グラフデータ５００の横軸は、アンテナ７２の受信アンテナ高ｈｒａであり、縦軸は、車間距離を変化させた場合のアンテナ７２及びアンテナ７４がアンテナ６０から受信する電波のレベルのいずれか高い方の最小値である。レベル最小値５０１は、アンテナ７２とアンテナ７４との間隔（受信アンテナ間隔と記載する場合がある。）が０．０１５ｍの場合、レベル最小値５０２は０．０３０ｍの場合、レベル最小値５０３は０．０４５ｍの場合、レベル最小値５０４は０．０６０ｍの場合、レベル最小値５０５は０．０７５ｍの場合、レベル最小値５０６は０．０９０ｍの場合、レベル最小値５０７は０．１０５ｍの場合、レベル最小値５０８は０．１１９ｍの場合、レベル最小値５０９は０．１３４ｍの場合、レベル最小値５１０は０．１４９ｍの場合、レベル最小値５１１は０．１６４ｍの場合を示す。
【0097】
グラフデータ５００は、シミュレーションによって生成することができる。グラフデータ５００は、例えば、アンテナ６０、アンテナ７２、アンテナ７４の配置及び電波設定等を指定することによってアンテナ７２及びアンテナ７４がアンテナ６０から受信する電波のレベルを出力可能なシミュレータを用いることによって生成可能である。
【0098】
グラフデータ５００は、実測によって生成することもできる。グラフデータ５００は、例えば、アンテナ６０、アンテナ７２、アンテナ７４の配置及び電波設定等を変更しながら、アンテナ７２及びアンテナ７４がアンテナ６０から受信する電波のレベルを測定することによって生成可能である。
【0099】
図１９は、受信アンテナ間隔毎の受信アンテナ高変化時のレベル最小値を示すグラフデータ５２０の一例を概略的に示す。グラフデータ５２０は、グラフデータ５００に基づいて生成可能である。
【0100】
例えば、グラフデータ５００を参照して、受信アンテナ間隔Δｈｒ毎に、受信アンテナ高ｈｒａ変化時のレベル最小値の最小値を特定する。例えば、図１８におけるレベル最小値５０１の場合、約－１１６．５ｄＢが特定される。レベル最小値５０１は、受信アンテナ間隔Δｈｒが０．０１５ｍの場合を示すので、グラフデータ５２０において、受信アンテナ間隔Δｈｒ＝０．０１５に対して、レベル最小値＝約－１１６．５ｄＢがプロットされている。受信アンテナ間隔Δｈｒ毎に、同様にプロットしていくことによって、グラフデータ５２０が生成される。
【0101】
極大値５２２は、グラフデータ５２０におけるレベル最小値の極大値を示す。極大値５２２を特定することによって、車間距離及び受信アンテナ高ｈｒａが様々に変化した場合におけるレベル最小値が最も高くなる受信アンテナ間隔Δｈｒを特定することができる。
【0102】
図２０は、距離間隔データ５３０の一例を概略的に示す。距離間隔データ５３０は、送信アンテナ高ｈｔ毎の、最適な受信アンテナ間隔を示す。
【0103】
距離間隔データ５３０は、複数の送信アンテナ高ｈｔに対して生成されたグラフデータ５２０に基づいて生成することができる。図１８及び図１９では、送信アンテナ高ｈｔが１．５ｍである場合のグラフデータ５２０を生成する場合について説明したが、同様にして、複数の送信アンテナ高ｈｔに対するグラフデータ５２０を生成することができる。そして、複数の送信アンテナ高ｈｔに対するグラフデータ５２０のそれぞれのレベル最小値の略極大値に対応する受信アンテナ間隔Δｈｒをプロットすることによって、距離間隔データ５３０を生成することができる。
【0104】
略極大値は、極大値を含み、かつ、極大値から誤差の範囲を含む。極大値に対応する受信アンテナ間隔Δｈｒを用いることが望ましいが、製造誤差等によって、極大値から少しずれた値に対応する受信アンテナ間隔Δｈｒを用いる場合になることもある。本実施形態に係るアンテナ７２とアンテナ７４との間隔は、このような誤差を許容する。
【0105】
図１７から図２０では、シミュレーション又は実測に基づいて距離間隔データ５３０を生成する場合について説明したが、これに限らない。距離間隔データ５３０は、数式を用いて理論的に生成することもできる。図２１から図２３を用いて、距離間隔データの生成手法の他の一例を説明する。
【0106】
図２１は、アンテナ６０によって送信され、通信相手のアンテナアレー７０が受信する電波について説明するための説明図である。図２１に示す例において、アンテナアレー７０は、アンテナ７２及びアンテナ７４を含む。アンテナ６０は、直交偏波アンテナ１１２であってよい。アンテナアレー７０は、アンテナアレー１２０であってよい。アンテナ７２及びアンテナ７４のそれぞれは、直交偏波アンテナ１２２であってよい。
【0107】
Ｄは、路面３０とアンテナ６０との距離を示す。直接波接地角φＤは、アンテナ６０からアンテナ７２、アンテナ７４への直接波の接地角を示す。反射波接地角φＲは、アンテナ６０からアンテナ７２、アンテナ７４への反射波の接地角を示す。Δｒは、アンテナ６０からアンテナ７２、アンテナ７４への直接波と反射波の経路差を示す。
は、直接波指向性利得を示す。
は、反射波指向性利得を示す。
【0108】
図２２は、アンテナ７２での受信電力Ｐｒ１及びアンテナ７４での受信電力Ｐｒ２を表す数式を示す。ｒ１は、アンテナ６０からアンテナ７２への直接波の経路長を示し、ｒ１´は、アンテナ６０からアンテナ７２への反射波の経路長を示し、Δｒ１は、これらの経路差を示す。ｒ２は、アンテナ６０からアンテナ７４への直接波の経路長を示し、ｒ２´は、アンテナ６０からアンテナ７４への反射波の経路長を示し、Δｒ２は、これらの経路差を示す。
【0109】
車間距離が十分長い場合、ｒ１及びｒ２も大きくなるので、下記数式３のように近似でき、アンテナ７２とアンテナ７４との間でも同等と近似できる。
【0110】
【数3】
【0111】
さらに、反射係数も、下記数式４のように近似できる。
【0112】
【数4】
【0113】
図２２に示す数式から、位相差の相関係数が－１（位相差が反転する関係）のときにダイバーシティ効果が最大になるといえる。
【0114】
図２３は、受信アンテナ間隔と位相差の相関係数との関係を示すグラフデータ５４０の一例を概略的に示す。図２３は、送信アンテナ高ｈｔが３．５ｍの場合について例示している。グラフデータ５４０は、図２２の数式を用いることによって生成可能である。
【0115】
極小値５４２は、グラフデータ５４０における相関係数の極小値を示す。極小値５４２を特定することによって、ダイバーシティ効果が最大となる受信アンテナ間隔Δｈｒを特定することができる。
【0116】
図２３では、送信アンテナ高ｈｔが３．５ｍである場合のグラフデータ５４０を生成する場合について説明したが、同様にして、複数の送信アンテナ高ｈｔに対するグラフデータ５４０を生成することができる。そして、複数の送信アンテナ高ｈｔに対するグラフデータ５４０のそれぞれの相関係数の極小値に対応する受信アンテナ間隔Δｈｒをプロットすることによって、距離間隔データ５３０を生成することができる。
【0117】
略極小値は、極小値を含み、かつ、極小値から誤差の範囲を含む。極小値に対応する受信アンテナ間隔Δｈｒを用いることが望ましいが、製造誤差等によって、極小値から少しずれた値に対応する受信アンテナ間隔Δｈｒを用いる場合になることもある。本実施形態に係る受信アンテナ間隔Δｈｒは、このような誤差を許容する。
【0118】
図２４は、データ処理装置８００及び製造装置９００の機能構成の一例を概略的に示す。データ処理装置８００は、距離間隔データ５３０を生成する。データ処理装置８００は、結果取得部８０２、距離間隔データ生成部８０４、及び距離間隔データ出力部８０６を備える。なお、データ処理装置８００がこれらの全てを備えることは必須とは限らない。
【0119】
結果取得部８０２は、アンテナ６０、アンテナ７２、アンテナ７４に対するシミュレーションの結果を取得する。結果取得部８０２は、例えば、アンテナ６０とアンテナ６０が発する電波を反射する反射体との距離毎に、受信アンテナ７２と受信アンテナ７４との間隔毎の、アンテナ７２と反射体との距離及びアンテナ６０とアンテナ７２との送受アンテナ距離を変化させた場合のアンテナ７２及びアンテナ７４がアンテナ６０から受信する電波のレベルをシミュレートした結果を取得する。結果取得部８０２は、シミュレータから当該結果を取得してよい。結果取得部８０２は、人手による入力を介して当該結果を取得してもよい。
【0120】
結果取得部８０２は、アンテナ６０、アンテナ７２、アンテナ７４に対する実測の結果を取得する。結果取得部８０２は、例えば、アンテナ６０とアンテナ６０が発する電波を反射する反射体との距離毎に、受信アンテナ７２と受信アンテナ７４との間隔毎の、アンテナ７２と反射体との距離及びアンテナ６０とアンテナ７２との送受アンテナ距離を変化させた場合のアンテナ７２及びアンテナ７４がアンテナ６０から受信する電波のレベルを実測した結果を取得する。結果取得部８０２は、人手による入力を介して当該結果を取得してもよい。
【0121】
距離間隔データ生成部８０４は、結果取得部８０２が取得した結果を用いて、距離間隔データ５３０を生成する。距離間隔データ生成部８０４は、例えば、アンテナ６０とアンテナ６０が発する電波を反射する反射体との距離毎に、横軸がアンテナ７２と反射体との距離であり、縦軸が、送受アンテナ距離を変化させた場合のアンテナ７２及びアンテナ７４がアンテナ６０から受信する電波のレベルのいずれか高い方の最小値である、グラフデータ５００のようなデータを生成する。なお、距離間隔データ生成部８０４は、アンテナ７２と反射体との距離と、送受アンテナ距離を変化させた場合のアンテナ７２及びアンテナ７４がアンテナ６０から受信する電波のレベルのいずれか高い方の最小値との関係を把握可能であれば、グラフデータを生成しなくてもよい。距離間隔データ生成部８０４は、アンテナ７２とアンテナ７４との間隔毎の上記最小値のうちの略極大値に基づいて、アンテナ６０と反射体との距離毎のアンテナ７２とアンテナ７４との受信アンテナ間隔を示す距離間隔データ５３０を生成してよい。距離間隔データ生成部８０４は、例えば、アンテナ７２とアンテナ７４との間隔毎に、上記最小値が最も小さいアンテナ７２と反射体との距離に対応するレベル最小値を特定することによって、アンテナ７２とアンテナ７４との間隔毎の最小値を示す、グラフデータ５２０のようなデータを生成する。距離間隔データ生成部８０４は、アンテナ６０と反射体との距離毎に生成したグラフデータ５２０のようなデータのそれぞれから、レベル最小値の略極大値に対応する受信アンテナ間隔を特定することによって、アンテナ６０と反射体との距離毎のアンテナ７２とアンテナ７４との受信アンテナ間隔を示す距離間隔データ５３０を生成してよい。なお、距離間隔データ生成部８０４は、アンテナ７２とアンテナ７４との間隔と、上記最小値との関係を把握可能であれば、グラフデータを生成しなくてもよい。距離間隔データ生成部８０４は、図１７から図２０を用いて説明した手法によって距離間隔データ５３０を生成してよい。
【0122】
距離間隔データ生成部８０４は、アンテナ７２とアンテナ７４との間隔毎の、アンテナ７２及びアンテナ７４の、アンテナ６０からの直接波及び反射波の位相差の相関係数の略極小値に基づいて、距離間隔データ５３０を生成してもよい。距離間隔データ生成部８０４は、図２１から図２３を用いて説明した手法によって、距離間隔データ５３０を生成してよい。
【0123】
距離間隔データ出力部８０６は、距離間隔データ生成部８０４が生成した距離間隔データ５３０を出力する。距離間隔データ出力部８０６は、距離間隔データ５３０を表示出力してよい。距離間隔データ出力部８０６は、距離間隔データ５３０を送信出力してよい。
【0124】
製造装置９００は、アンテナアレー７０を製造する。製造装置９００は、距離間隔データ取得部９０２、距離間隔データ格納部９０４、条件取得部９０６、及び製造部９０８を備える。データ処理装置８００と製造装置９００とは一体であってもよい。すなわち、データ処理装置８００が製造装置９００の機能をさらに備えてもよい。なお、製造装置９００がこれらの全てを備えることは必須とは限らない。
【0125】
距離間隔データ取得部９０２は、距離間隔データ５３０を取得する。距離間隔データ取得部９０２は、人手によって入力された距離間隔データ５３０を取得してよい。距離間隔データ取得部９０２は、距離間隔データ出力部８０６から距離間隔データ５３０を受信してもよい。距離間隔データ格納部９０４は、距離間隔データ取得部９０２が取得した距離間隔データ５３０を格納する。
【0126】
条件取得部９０６は、製造条件を取得する。条件取得部９０６は、人手による入力を介して製造条件を取得してよい。条件取得部９０６は、例えば、アンテナ６０の送信アンテナ高を取得する。条件取得部９０６は、例えば、アンテナ７２の受信アンテナ高を取得する。
【0127】
製造部９０８は、条件取得部９０６が取得した製造条件と、距離間隔データ格納部９０４に格納されている距離間隔データ５３０とを用いて、アンテナアレー７０を製造する。製造部９０８は、距離間隔データ５３０を参照して、製造条件に含まれる送信アンテナ高に対応する、最適なアンテナ間隔を特定する。製造部９０８は、製造条件に含まれるアンテナ７２の受信アンテナ高と、特定したアンテナ間隔とから、アンテナ７２及びアンテナ７４の配置を決定する。製造部９０８は、決定した配置に従ってアンテナ７２及びアンテナ７４を配置したアンテナアレー７０を製造する。
【0128】
図２５は、製造装置９００によるアンテナアレー７０の製造処理の流れの一例を概略的に示す。ステップ（ステップをＳと省略して記載する場合がある。）１０２では、条件取得部９０６が、送信アンテナ高を取得する。Ｓ１０４では、条件取得部９０６が、受信アンテナ高を取得する。
【0129】
Ｓ１０６では、製造部９０８が、距離間隔データ格納部９０４から距離間隔データ５３０を読み出す。Ｓ１０８では、製造部９０８が、Ｓ１０６において読み出した距離間隔データ５３０を参照して、Ｓ１０２において取得された送信アンテナ高に対応する、受信アンテナ間隔を特定する。Ｓ１１０では、製造部９０８が、Ｓ１０４において取得された受信アンテナ高と、Ｓ１０８において特定した受信アンテナ間隔とによって、アンテナ７２及びアンテナ７４の配置を決定する。製造部９０８は、決定した配置に従ってアンテナ７２及びアンテナ７４を配置したアンテナアレー７０を製造する。
【0130】
図２６は、通信装置１００、通信装置２００、データ処理装置８００、又は製造装置９００として機能するコンピュータ１２００のハードウェア構成の一例を概略的に示す。コンピュータ１２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ１２００を、本実施形態に係る装置の１又は複数の「部」として機能させ、又はコンピュータ１２００に、本実施形態に係る装置に関連付けられるオペレーション又は当該１又は複数の「部」を実行させることができ、及び／又はコンピュータ１２００に、本実施形態に係るプロセス又は当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ１２００に、本明細書に記載のフローチャート及びブロック図のブロックのうちのいくつか又はすべてに関連付けられた特定のオペレーションを実行させるべく、ＣＰＵ１２１２によって実行されてよい。
【0131】
本実施形態によるコンピュータ１２００は、ＣＰＵ１２１２、ＲＡＭ１２１４、及びグラフィックコントローラ１２１６を含み、それらはホストコントローラ１２１０によって相互に接続されている。コンピュータ１２００はまた、通信インタフェース１２２２、記憶装置１２２４、ＤＶＤドライブ１２２６、及びＩＣカードドライブのような入出力ユニットを含み、それらは入出力コントローラ１２２０を介してホストコントローラ１２１０に接続されている。ＤＶＤドライブ１２２６は、ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ及びＤＶＤ－ＲＡＭドライブ等であってよい。記憶装置１２２４は、ハードディスクドライブ及びソリッドステートドライブ等であってよい。コンピュータ１２００はまた、ＲＯＭ１２３０及びキーボードのようなレガシの入出力ユニットを含み、それらは入出力チップ１２４０を介して入出力コントローラ１２２０に接続されている。
【0132】
ＣＰＵ１２１２は、ＲＯＭ１２３０及びＲＡＭ１２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ１２１６は、ＲＡＭ１２１４内に提供されるフレームバッファ等又はそれ自体の中に、ＣＰＵ１２１２によって生成されるイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス１２１８上に表示されるようにする。
【0133】
通信インタフェース１２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。記憶装置１２２４は、コンピュータ１２００内のＣＰＵ１２１２によって使用されるプログラム及びデータを格納する。ＤＶＤドライブ１２２６は、プログラム又はデータをＤＶＤ－ＲＯＭ１２２７等から読み取り、記憶装置１２２４に提供する。ＩＣカードドライブは、プログラム及びデータをＩＣカードから読み取り、及び／又はプログラム及びデータをＩＣカードに書き込む。
【0134】
ＲＯＭ１２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ１２００によって実行されるブートプログラム等、及び／又はコンピュータ１２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入出力チップ１２４０はまた、様々な入出力ユニットをＵＳＢポート、パラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入出力コントローラ１２２０に接続してよい。
【0135】
プログラムは、ＤＶＤ－ＲＯＭ１２２７又はＩＣカードのようなコンピュータ可読記憶媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読記憶媒体から読み取られ、コンピュータ可読記憶媒体の例でもある記憶装置１２２４、ＲＡＭ１２１４、又はＲＯＭ１２３０にインストールされ、ＣＰＵ１２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ１２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置又は方法が、コンピュータ１２００の使用に従い情報のオペレーション又は処理を実現することによって構成されてよい。
【0136】
例えば、通信がコンピュータ１２００及び外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インタフェース１２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース１２２２は、ＣＰＵ１２１２の制御の下、ＲＡＭ１２１４、記憶装置１２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭ１２２７、又はＩＣカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、又はネットワークから受信した受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ領域等に書き込む。
【0137】
また、ＣＰＵ１２１２は、記憶装置１２２４、ＤＶＤドライブ１２２６（ＤＶＤ－ＲＯＭ１２２７）、ＩＣカード等のような外部記録媒体に格納されたファイル又はデータベースの全部又は必要な部分がＲＡＭ１２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ１２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ１２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックしてよい。
【0138】
様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、及びデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプのオペレーション、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ１２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ１２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ１２１２は、当該複数のエントリの中から、第１の属性の属性値が指定されている条件に一致するエントリを検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。
【0139】
上で説明したプログラム又はソフトウエアモジュールは、コンピュータ１２００上又はコンピュータ１２００近傍のコンピュータ可読記憶媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワーク又はインターネットに接続されたサーバシステム内に提供されるハードディスク又はＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読記憶媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ１２００に提供する。
【0140】
本実施形態におけるフローチャート及びブロック図におけるブロックは、オペレーションが実行されるプロセスの段階又はオペレーションを実行する役割を持つ装置の「部」を表わしてよい。特定の段階及び「部」が、専用回路、コンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、及び／又はコンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタル及び／又はアナログハードウェア回路を含んでよく、集積回路（ＩＣ）及び／又はディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、及びプログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）等のような、論理積、論理和、排他的論理和、否定論理積、否定論理和、及び他の論理演算、フリップフロップ、レジスタ、並びにメモリエレメントを含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。
【0141】
コンピュータ可読記憶媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよく、その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読記憶媒体は、フローチャート又はブロック図で指定されたオペレーションを実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読記憶媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（登録商標）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。
【0142】
コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、又はＳｍａｌｌｔａｌｋ（登録商標）、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、及び「Ｃ」プログラミング言語又は同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、１又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコード又はオブジェクトコードのいずれかを含んでよい。
【0143】
コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、又はプログラマブル回路が、フローチャート又はブロック図で指定されたオペレーションを実行するための手段を生成するために当該コンピュータ可読命令を実行すべく、ローカルに又はローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、又はプログラマブル回路に提供されてよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。
【0144】
上記実施形態では、移動体の例として車両１０を示したが、これに限らない。移動体の他の例として、鉄道車両及び無人航空機等が挙げられる。
【0145】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【0146】
特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階などの各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」などと明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」などを用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【0147】
１０ 車両、２０ 車両、３０ 路面、３２ 側方反射体、４０ 車両、４２ アンテナ、５０ 車両、５２ アンテナ、６０ アンテナ、７０ アンテナアレー、７２ アンテナ、７４ アンテナ、１００ 通信装置、１１２ 直交偏波アンテナ、１１３ 垂直偏波アンテナ、１１４ 水平偏波アンテナ、１１５ 送信ＲＦ部、１１６ ＵｐＣｏｎｖｅｒｔｅｒ部、１２０ アンテナアレー、１２２ 直交偏波アンテナ、１５０ 送信機ベースバンド部、１５２ 受信機、２０ 車両、２００ 通信装置、２２２ 直交偏波アンテナ、２２３ 垂直偏波アンテナ、２２４ 水平偏波アンテナ、２２５ ＬＮＡ、２２６ ＤｏｗｎＣｏｎｖｅｒｔｅｒ部、２２７ ＩＦ ＡＭＰ部、２５０ 受信機ベースバンド部、２５２ 伝搬路推定部、２５４ ＦＢ情報送信部、３０２ 水平偏波、３０４ 垂直偏波、３１２ 水平偏波、３１４ 垂直偏波、４１２、４１４、４１６、４１８、４２２、４２４、４２６、４２８ レベル変動、５００ グラフデータ、５０１、５０２、５０３、５０４、５０５、５０６、５０７、５０８、５０９、５１０、５１１ レベル最小値、５２０ グラフデータ、５２２ 極大値、５３０ 距離間隔データ、５４０ グラフデータ、５４２ 極小値、８００ データ処理装置、８０２ 結果取得部、８０４ 距離間隔データ生成部、８０６ 距離間隔データ出力部、９００ 製造装置、９０２ 距離間隔データ取得部、９０４ 距離間隔データ格納部、９０６ 条件取得部、９０８ 製造部、１２００ コンピュータ、１２１０ ホストコントローラ、１２１２ ＣＰＵ、１２１４ ＲＡＭ、１２１６ グラフィックコントローラ、１２１８ ディスプレイデバイス、１２２０ 入出力コントローラ、１２２２ 通信インタフェース、１２２４ 記憶装置、１２３０ ＲＯＭ、１２４０ 入出力チップ、１５０１ 通信路符号化部、１５０２ インタリーバ部、１５０３ レートマッチング部、１５０４ スクランブリング部、１５０５ シンボル変調部、１５０６ レイヤマッパ部、１５０７ プリコーダ部、１５０８ 二次変調部、１５０９ パイロット信号多重部、１５１０ ＤＡＣ部、１５１１ ＵｐＣｏｎｖｅｒｔｅｒ部、１５１２ 希望信号受信レベル推定器、１５１３ パイロット信号系列選択器、１５１４ パイロット信号生成器、１５１５ プリコーディング制御部、１５１６ 使用高周波アンテナモジュール選択制御器、１５１７ セレクタ、１５２０ 送信ＲＦ部選択制御器、１５２１ セレクタ、２５０１ ＤｏｗｎＣｏｎｖｅｒｔｅｒ部、２５０２ ＡＤＣ部、２５０３ セレクタ又は合成部又は分離部、２５０４ ポストコーダ＆レイヤデマッパ部、２５０５ 送信ビット毎対数尤度比生成部、２５０６ デスクランブラ部、２５０７ デレートマッチャ部、２５０８ デインタリーバ部、２５０９ 通信路復号部、２５１０ ＬＮＡ
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