WO2023032136A1 - アンテナ方向評価装置、アンテナ方向評価方法、及びアンテナ方向評価プログラム - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an antenna direction evaluation device, an antenna direction evaluation method, and an antenna direction evaluation program.
- the antenna As a method of determining the direction in which to install the antenna, there is a method of installing the antenna in the direction that maximizes the power of the received radio waves. For example, based on the amount of deviation between the calculated time when a noise radio wave is received and the noise level peak is observed and the time when the received noise radio wave is actually measured and the noise level peak is measured, the antenna A known technique is to calculate the pointing errors of the azimuth and elevation angles, and correct the azimuth and elevation angles of the antenna using the calculated pointing errors when adjusting the pointing direction of the antenna with respect to a target. (See Patent Document 1, for example).
- the main wave and the delayed wave differ not only in the magnitude of received power, but also in the time difference until arrival and the degree of temporal fluctuation thereof.
- the received power when the antenna is directed at a certain angle is considered to be a value that is a combination of the main wave, the delayed wave, and the characteristics of the antenna.
- the received power in this case is due to delayed waves that cannot be separated, noise, or only the main wave.
- the present invention provides an antenna direction evaluation device, an antenna direction evaluation method, and an antenna direction evaluation program that can accurately indicate an installation direction suitable for achieving desired communication characteristics for a directional antenna. intended to
- An antenna direction evaluation apparatus contributes to communication characteristics of a signal received by an antenna for each antenna angle indicating an installation direction when the installation direction of an antenna having directivity is sequentially changed.
- An evaluation value calculation unit that calculates an evaluation value based on at least two evaluation factors using a predetermined evaluation function, and an output unit that outputs the relationship between the evaluation value calculated by the evaluation value calculation unit and the antenna angle. Characterized by
- the antenna direction evaluation method when the installation direction of a directional antenna is sequentially changed, the communication characteristics of the signal received by the antenna for each antenna angle indicating the installation direction.
- FIG. 1 is a functional block diagram illustrating functions of an antenna direction evaluation device according to an embodiment
- FIG. (a) is a diagram exemplifying a main wave and a delayed wave that are evaluation factors.
- (b) is a diagram illustrating an antenna gain pattern that is an evaluation factor.
- (c) is a diagram exemplifying received power and noise of a signal that is an evaluation factor.
- 6 is a flowchart showing an example of processing executed by the antenna direction evaluation device according to one embodiment;
- (a) is a graph showing the relationship between the antenna angle of a signal received by an antenna and the received power.
- (b) is a graph showing the relationship between the evaluation value calculated by the evaluation value calculation unit and the antenna angle. It is a figure which shows the hardware structural example of a process part.
- FIG. 7 is a graph illustrating a relationship between an angle indicating an adjustable antenna direction of a receiving device of a comparative example having a directional antenna and received power at that angle;
- (a) is a graph showing the received power when only the main wave arrives at the receiver of the comparative example.
- (b) is a graph showing received power when a main wave and a delayed wave arrive at the receiver of the comparative example.
- (c) is a graph showing received power when a main wave and noise arrive at the receiver of the comparative example.
- FIG. 6 the background of the present invention will be described more specifically with reference to FIGS. 6 and 7.
- FIG. 6 the background of the present invention will be described more specifically with reference to FIGS. 6 and 7.
- FIG. 6 is a graph illustrating the relationship between the angle indicating the adjustable antenna direction of the receiving apparatus of the comparative example having a directional antenna and the received power at that angle. As shown in FIG. 6, in the receiving apparatus of the comparative example, the received power changes greatly when the installation direction of the directional antenna is changed.
- FIG. 7 is a diagram illustrating possible factors for the event that the received power differs depending on the antenna direction shown in FIG.
- FIG. 7(a) is a graph showing received power when only the main wave arrives at the receiver of the comparative example.
- FIG. 7(b) is a graph showing the received power when the main wave and the delayed wave arrive at the receiver of the comparative example.
- FIG. 7(c) is a graph showing received power when the main wave and noise arrive at the receiver of the comparative example.
- the state of the radio waves arriving at the antenna is either a state in which only a strong main wave arrives without a delayed wave, or a state in which both the main wave and a delayed wave arrive. , the main wave and noise are arriving, or other states cannot be specified.
- the antenna direction (angle) that is optimal for demodulation so as to minimize the error rate is the maximum reception power angle shown in FIG.
- the antenna orientation evaluation device is configured to be able to accurately indicate an installation orientation suitable for achieving desired communication characteristics for a directional antenna.
- FIG. 1 is a functional block diagram illustrating functions of an antenna direction evaluation device 1 according to one embodiment.
- the antenna direction evaluation device 1 has an antenna 2 and a processing unit 3, for example.
- the antenna 2 is, for example, an antenna with directivity in a low frequency band such as the VHF band, and is provided so that the installation direction can be manually changed by the operator. Further, the antenna 2 may be provided with a mechanism for changing the direction by an operation input, or may be configured to dynamically change the direction.
- the antenna 2 may be configured to change its direction within a range of 360 degrees, or may be configured to change its direction within a predetermined range. Also, the antenna 2 may be provided so as to be oriented in any three-dimensional direction.
- the processing unit 3 has a receiving unit 30, an obtaining unit 31, a first storage unit 32, an evaluation value calculation unit 33, a second storage unit 34, an output unit 35, and a third storage unit .
- the receiving unit 30 receives, for example, the main wave and the delayed wave of the signal transmitted by the transmitting device (not shown) via the antenna 2 and outputs the received signal to the acquiring unit 31 .
- the acquisition unit 31 acquires signal data (evaluation elements) contributing to the communication characteristics of the signal received by the antenna 2 when the installation direction of the antenna 2 is sequentially changed, for each antenna angle indicating the installation direction of the antenna 2. It acquires and outputs to the first storage unit 32 .
- the signal data acquired by the acquisition unit 31 is the reception strength of the main wave and the delayed wave received by the reception unit 30 via the antenna 2, and the like.
- the main wave and the delayed wave can be separated by correlating a known signal transmitted by a transmitting device (not shown) and a received signal received by the antenna direction evaluation device 1 as a receiving device.
- a channel sounder or the like is used to separate the main wave and the delayed wave.
- the first storage unit 32 stores the signal data acquired by the acquisition unit 31 for each antenna angle, and outputs it in response to access from the evaluation value calculation unit 33 .
- the evaluation value calculation unit 33 contributes to the communication characteristics of the signal received by the antenna 2 for each antenna angle based on the signal data and the antenna angle read from the first storage unit 32 (or the third storage unit 36 described later).
- An evaluation value based on at least two evaluation factors is calculated using, for example, the evaluation function shown in the following formula (1).
- the evaluation value calculation unit 33 uses, for example, at least one of the main wave, delayed wave, direction of arrival, intensity, frequency, phase, noise, and antenna gain pattern of the radio waves received by the antenna 2 as evaluation factors.
- Information that can be held in advance by the processing unit 3 without being acquired by the acquisition unit 31, such as the antenna gain pattern of the antenna 2, may be stored in advance in the third storage unit 36, which will be described later.
- the evaluation factor may be a value converted by an operation.
- FIG. 2 is a diagram illustrating evaluation factors used by the evaluation value calculation unit 33 to calculate the evaluation value.
- FIG. 2(a) is a diagram illustrating main waves and delayed waves that are evaluation factors.
- FIG. 2(b) is a diagram illustrating an antenna gain pattern that is an evaluation factor.
- FIG. 2(c) is a diagram exemplifying the received power and noise of a signal that are evaluation factors.
- the received power intensity of the main wave is a
- the received power intensity of the delayed wave A is b
- the received power intensity of the delayed wave B is c.
- the antenna angle gain of the main wave is x
- the antenna angle gain of the delayed wave A is y
- the antenna angle gain of the delayed wave B is z.
- the total received power of carriers is d and the received power of noise is e.
- the evaluation value calculation unit 33 calculates the degree of temporal variation ( ⁇ , ⁇ ) of the received powers a and b when the installation direction of the antenna 2 is set at a predetermined angle, the main wave estimated from the antenna gain, and Evaluation values such as (a ⁇ x, b ⁇ y, c ⁇ z) are calculated based on the arrival direction and intensity of the delayed wave (FIGS. 2(a) and 2(b)).
- the evaluation value calculation unit 33 linearly combines the weighted evaluation elements in the above equation (1), the evaluation value may be calculated by multiplying a plurality of evaluation elements.
- evaluation value calculation unit 33 may calculate the evaluation value using the evaluation function shown in the following formula (2) under the following conditions.
- the processing unit 3 cannot separate signals of ⁇ t or less using an equalizer or the like. Also, when the strength of the received power is a ⁇ b, the demodulation characteristic of the processing unit 3 is 1/3, and the reception characteristic is proportional to the total received power d minus the noise e.
- the antenna angle data is, for example, discrete values. Also, the correspondence between the signal data and the antenna angle may be represented by a mathematical formula.
- the second storage unit 34 (FIG. 1) stores the evaluation value calculated by the evaluation value calculation unit 33 for each antenna angle, and outputs it in response to access from the output unit 35.
- the output unit 35 outputs the relationship between the evaluation value read from the second storage unit 34 and the antenna angle, for example, by displaying it as a graph. That is, the output unit 35 presents the operator with an antenna angle that is suitable as the installation direction of the antenna 2 .
- the third storage unit 36 (FIG. 1) stores in advance the antenna gain pattern of the antenna 2, data corresponding to the signal data for each antenna angle stored in the first storage unit 32, and the like, and the evaluation value calculation unit 33 Outputs data according to access from .
- the third storage unit 36 stores signal data for each antenna angle measured in advance, signal data for each antenna angle calculated in advance from the characteristics of the antenna 2, or antenna angles processed to facilitate handling. It stores data corresponding to signal data for each unit.
- the evaluation value calculation unit 33 calculates the evaluation value based on at least two evaluation factors that contribute to the communication characteristics of the signal received by the antenna 2 for each antenna angle, based only on the data stored in the third storage unit 36. may be calculated.
- FIG. 3 is a flowchart showing an example of processing executed by the antenna direction evaluation device 1 according to one embodiment.
- step 100 the antenna direction evaluation device 1 obtains an evaluation element for each antenna angle through the antenna 2 by the obtaining unit 31 .
- step 102 the evaluation value calculation unit 33 of the antenna direction evaluation device 1 calculates an evaluation value for each antenna angle using an evaluation function.
- step 104 the antenna direction evaluation device 1 causes the output section 35 to display the relationship between the evaluation value calculated by the evaluation value calculation section 33 and the antenna angle.
- FIG. 4 is a diagram illustrating a graph displayed by the output unit 35 as a result of processing executed by the antenna direction evaluation device 1 according to one embodiment.
- FIG. 4(a) is a graph showing the relationship between the antenna angle of the signal received by the antenna 2 and the received power.
- FIG. 4B is a graph showing the relationship between the evaluation value calculated by the evaluation value calculator 33 and the antenna angle.
- the degree to which specific processing such as demodulation can be performed with desired accuracy is calculated as an evaluation value.
- FIG. 4(a) shows the relationship between only the received power, which is one evaluation factor, and the antenna angle.
- the antenna angle at which the received power of the antenna 2 is maximized is A1
- the antenna angle at which the received power is second highest is B1.
- the received power is the minimum at the antenna angle C1.
- FIG. 4(b) shows the relationship between the evaluation value calculated by the evaluation value calculation unit 33 using a plurality of evaluation factors and the antenna angle.
- the antenna angle at which the evaluation value of antenna 2 is maximum is B2
- the antenna angle with the second largest evaluation value is A2.
- the antenna angle B2 shown in FIG. 4B is almost the same antenna angle as the antenna angle C1 at which the received power was the minimum in FIG. 4A, but the evaluation value is the maximum.
- the operator in order to perform a specific process such as demodulation with a desired accuracy, the operator should set the antenna in the direction of the antenna angle B2 that maximizes the evaluation value rather than the antenna angle A1 that maximizes only the received power. 2 can be determined to be desirable.
- the evaluation value calculation unit 33 calculates an evaluation value based on at least two evaluation factors, and the output unit 35 outputs the relationship between the evaluation value and the antenna angle. Therefore, it is possible to accurately indicate an installation direction suitable for achieving desired communication characteristics for the directional antenna 2 .
- the antenna direction evaluation device 1 is not limited to the above-described embodiment, and displays a reception direction suitable for achieving desired characteristics of other measurable and quantifiable radio waves, light, sound, gravitational waves, etc. It may be configured as Further, the antenna direction evaluation apparatus 1 may be applied not only to modulation/demodulation of wireless communication, but also to evaluation of characteristics of radar, characteristics of radio telescope, or reception direction suitable for microphone voice recognition.
- each function of the processing unit 3 described above may be partially or entirely configured by hardware such as PLD (Programmable Logic Device) or FPGA (Field Programmable Gate Array), or a processor such as a CPU It may be configured as a program to be executed.
- hardware such as PLD (Programmable Logic Device) or FPGA (Field Programmable Gate Array), or a processor such as a CPU It may be configured as a program to be executed.
- the antenna direction evaluation device 1 can be realized using a computer and a program, and the program can be recorded on a storage medium or provided through a network.
- FIG. 5 is a diagram showing a hardware configuration example of the processing unit 3.
- the processing unit 3 has an input unit 50, an output unit 51, a communication unit 52, a CPU 53, a memory 54, and an HDD 55 connected via a bus 56, and functions as a computer.
- the processing unit 3 can input/output data to/from a computer-readable storage medium 57 .
- the input unit 50 is, for example, a keyboard and a mouse.
- the output unit 51 is, for example, a display device such as a display, and corresponds to the output unit 35 described above.
- the communication unit 52 is, for example, a wired or wireless network interface.
- the CPU 53 controls each part constituting the processing unit 3 and performs predetermined processing.
- the memory 54 and the HDD 55 correspond to the first storage section 32, the second storage section 34 and the third storage section 36 which store data and the like.
- the storage medium 57 can store programs and the like for executing the functions of the processing unit 3 . Note that the architecture constituting the processing unit 3 is not limited to the example shown in FIG.
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Abstract
一実施形態にかかるアンテナ方向評価装置は、指向性があるアンテナの設置方向が順次に変えられた場合に、設置方向を示すアンテナ角度ごとにアンテナが受信する信号の通信特性に寄与する少なくとも２つの評価要素に基づく評価値を、所定の評価関数により算出する評価値算出部と、評価値算出部が算出した評価値とアンテナ角度との関係を出力する出力部とを有することを特徴とする。例えば、評価値算出部は、アンテナが受信する電波の主波、遅延波、到来方向、強度、雑音、及びアンテナ利得パターンの少なくともいずれかを評価要素とする。
Description
本発明は、アンテナ方向評価装置、アンテナ方向評価方法、及びアンテナ方向評価プログラムに関する。
指向性があるアンテナを用いて無線通信を行うためには、所望の通信特性を得ることができる方向にアンテナを向けて設置する必要がある。
アンテナを設置する方向を決定する方法として、受信電波の電力が最大になる方向にアンテナを設置する方法がある。例えば、ノイズ電波を受信し、ノイズレベルのピークが観測される計算時刻と、受信したノイズ電波を測定して実際にノイズレベルのピークが測定された時刻とのずれ量をもとに、アンテナの方位角と仰角の指向誤差を算出し、目標物に対してアンテナの指向方向を調整する際に、算出された指向誤差を利用してアンテナの方位角と仰角を補正する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、無線通信における実際の伝搬環境においては、主波のみならず遅延波も受信装置に到来することが予想される。また、主波及び遅延波は、それぞれ受信電力の大きさのみならず、到来するまでの時間差及びその時間的変動の程度も異なっている。
また、例えばある角度にアンテナを向けた場合の受信電力は、主波及び遅延波と、アンテナの特性とが組み合わさった値になると考えられる。しかし、この場合の受信電力は、分離できない遅延波によるものであるか、雑音によるものであるか、又は、主波だけによるものであるかを判断できないことがある。
つまり、従来のようにアンテナを設置する方向ごとに受信電力などの１つの物理的指標を測定しただけでは、無線通信における変復調などのある特定の目的を達成するために最適な指標を取得したことにならないことがあった。
本発明は、指向性があるアンテナに対して、所望の通信特性を達成するために適した設置方向を精度よく示すことができるアンテナ方向評価装置、アンテナ方向評価方法、及びアンテナ方向評価プログラムを提供することを目的とする。
本発明の一態様にかかるアンテナ方向評価装置は、指向性があるアンテナの設置方向が順次に変えられた場合に、設置方向を示すアンテナ角度ごとに前記アンテナが受信する信号の通信特性に寄与する少なくとも２つの評価要素に基づく評価値を、所定の評価関数により算出する評価値算出部と、前記評価値算出部が算出した評価値とアンテナ角度との関係を出力する出力部とを有することを特徴とする。
また、本発明の一態様にかかるアンテナ方向評価方法は、指向性があるアンテナの設置方向が順次に変えられた場合に、設置方向を示すアンテナ角度ごとに前記アンテナが受信する信号の通信特性に寄与する少なくとも２つの評価要素に基づく評価値を、所定の評価関数により算出する評価値算出工程と、算出した評価値とアンテナ角度との関係を出力する出力工程とを含むことを特徴とする。
本発明によれば、指向性があるアンテナに対して、所望の通信特性を達成するために適した設置方向を精度よく示すことができる。
まず、本発明がなされるに至った背景について、図６及び図７を用いてより具体的に説明する。
図６は、指向性があるアンテナを備えた比較例の受信装置の調整可能なアンテナ方向を示す角度と、当該角度における受信電力との関係を例示するグラフである。図６に示したように、比較例の受信装置は、指向性があるアンテナの設置方向が変えられると、受信電力が大きく変化する。
図７は、図６に示したアンテナ方向によって受信電力が異なる事象に対して考えられる要因を例示する図である。図７（ａ）は、比較例の受信装置に主波だけが到来している場合の受信電力を示すグラフである。図７（ｂ）は、比較例の受信装置に主波と遅延波が到来している場合の受信電力を示すグラフである。図７（ｃ）は、比較例の受信装置に主波と雑音が到来している場合の受信電力を示すグラフである。
図６に示した比較例の受信装置のように、アンテナ方向に応じて電波の受信強度が異なっていても、受信強度が異なる事象が図７（ａ）～（ｃ）などのいずれの状態であるために生じているかは不明である。
すなわち、受信電力の変動のみからでは、アンテナに到来する電波の状態が、遅延波がなく強い主波だけが到来している状態であるか、主波と遅延波が到来している状態であるか、主波と雑音が到来している状態であるか、その他の状態であるかを特定することができない。
したがって、例えば誤り率が最も低くなるように復調に最適なアンテナ方向（角度）が、図６に示した受信電力最大角度であるか否かは不明である。
そこで、一実施形態にかかるアンテナ方向評価装置は、指向性があるアンテナに対して、所望の通信特性を達成するために適した設置方向を精度よく示すことができるように構成されている。
以下に、図面を用いてアンテナ方向評価装置の一実施形態を説明する。図１は、一実施形態にかかるアンテナ方向評価装置１が有する機能を例示する機能ブロック図である。図１に示すように、アンテナ方向評価装置１は、例えばアンテナ２及び処理部３を有する。
アンテナ２は、例えばＶＨＦ帯などの低周波数帯の指向性があるアンテナであり、作業者が手動で設置方向を変えることができるように設けられている。また、アンテナ２は、操作入力によって方向を変える機構が設けられていてもよいし、動的に方向を変えるように構成されていてもよい。
また、アンテナ２は、３６０度の範囲で方向を変えるように構成されてもよいし、所定の範囲内で方向を変えるように構成されていてもよい。また、アンテナ２は、任意の３次元方向に向けられるように設けられていてもよい。
処理部３は、受信部３０、取得部３１、第１記憶部３２、評価値算出部３３、第２記憶部３４、出力部３５、及び第３記憶部３６を有する。
受信部３０は、図示しない送信装置が送信した信号の例えば主波及び遅延波などを、アンテナ２を介して受信し、受信した信号を取得部３１に対して出力する。
取得部３１は、アンテナ２の設置方向が順次に変えられた場合に、アンテナ２が受信する信号の通信特性に寄与する信号データ（評価要素）を、アンテナ２の設置方向を示すアンテナ角度ごとに取得し、第１記憶部３２に対して出力する。
例えば、取得部３１が取得する信号データは、アンテナ２を介して受信部３０が受信する主波及び遅延波の受信強度などである。なお、主波と遅延波とは、図示しない送信装置が送信した既知信号と、受信装置となるアンテナ方向評価装置１が受信した受信信号との相関をとって分離することが可能である。例えば、主波と遅延波の分離には、チャネルサウンダなどが用いられる。
第１記憶部３２は、取得部３１が取得した信号データをアンテナ角度ごとに記憶し、評価値算出部３３からのアクセスに応じて出力する。
評価値算出部３３は、第１記憶部３２（又は後述する第３記憶部３６）から読み出した信号データ及びアンテナ角度に基づいて、アンテナ角度ごとにアンテナ２が受信する信号の通信特性に寄与する少なくとも２つの評価要素に基づく評価値を、例えば下式（１）に示した評価関数により算出する。
ここで、評価値算出部３３は、例えばアンテナ２が受信する電波の主波、遅延波、到来方向、強度、周波数、位相、雑音、及びアンテナ利得パターンの少なくともいずれかを評価要素とする。なお、アンテナ２のアンテナ利得パターンなど、取得部３１が取得しなくても処理部３が予め保持可能な情報は、後述する第３記憶部３６が予め記憶していてもよい。また、評価要素は、演算によって変換された値であってもよい。
図２は、評価値算出部３３が評価値の算出に用いる評価要素を例示する図である。図２（ａ）は、評価要素となる主波及び遅延波を例示する図である。図２（ｂ）は、評価要素となるアンテナ利得パターンを例示する図である。図２（ｃ）は、評価要素となる信号の受信電力と雑音を例示する図である。
例えば、主波の受信電力の強度はａであり、遅延波Ａの受信電力の強度はｂであり、遅延波Ｂの受信電力の強度ｃであるとする。また、主波のアンテナ角度の利得はｘであり、遅延波Ａのアンテナ角度の利得はｙであり、遅延波Ｂのアンテナ角度の利得はｚであるとする。また、搬送波の総受信電力はｄであり、雑音の受信電力はｅであるとする。
例えば、評価値算出部３３は、アンテナ２の設置方向が所定の角度に設定されたときの受信電力ａ，ｂなどの時間的変動度合（σ，ξ）、アンテナ利得から推定される主波及び遅延波の到来方向及び強度に基づいて、（ａ・ｘ，ｂ・ｙ，ｃ・ｚ）などの評価値を算出する（図２（ａ），（ｂ））。
また、評価値算出部３３は、受信した信号のＣ／Ｎ（搬送波対雑音比＝ｄ／ｅ：図２（ｃ））や、雑音ｅ自体も評価要素として評価値を算出してもよい。
なお、評価値算出部３３は、上式（１）では重みづけした評価要素それぞれを線形結合しているが、複数の評価要素を乗算して評価値を算出してもよい。
また、評価値算出部３３は、次に示した条件では、下式（２）に示した評価関数を用いて評価値を算出してもよい。
例えば、受信信号が主波（到来波）及び遅延波Ａのみであり、処理部３がΔｔ以下の信号を等化器などで分離できないとする。また、受信電力の強度がａ＜ｂのときに処理部３の復調特性が１／３になり、総受信電力ｄから雑音ｅを除いた値に受信特性は比例することとする。
なお、アンテナ角度のデータは、例えば離散的な値であるとする。また、信号データとアンテナ角度の対応は、数式によって示されてもよい。
第２記憶部３４（図１）は、評価値算出部３３が算出した評価値をアンテナ角度ごとに記憶し、出力部３５からのアクセスに応じて出力する。
出力部３５は、第２記憶部３４から読み出した評価値とアンテナ角度との関係を例えばグラフとして表示することによって出力する。つまり、出力部３５は、アンテナ２の設置方向として適したアンテナ角度を作業者に提示する。
第３記憶部３６（図１）は、アンテナ２のアンテナ利得パターンや、第１記憶部３２が記憶するアンテナ角度ごとの信号データに対応するデータなどを予め記憶しており、評価値算出部３３からのアクセスに応じてデータを出力する。
例えば、第３記憶部３６は、予め測定されたアンテナ角度ごとの信号データ、アンテナ２の特性などから予め算出されたアンテナ角度ごとの信号データ、又は取り扱いを容易にするように加工されたアンテナ角度ごとの信号データに相当するデータなどを記憶している。
つまり、評価値算出部３３は、第３記憶部３６が記憶しているデータのみに基づいて、アンテナ角度ごとにアンテナ２が受信する信号の通信特性に寄与する少なくとも２つの評価要素に基づく評価値を算出してもよい。
次に、アンテナ方向評価装置１が実行する処理例について説明する。図３は、一実施形態にかかるアンテナ方向評価装置１が実行する処理例を示すフローチャートである。
ステップ１００（Ｓ１００）において、アンテナ方向評価装置１は、アンテナ２を介して取得部３１が評価要素をアンテナ角度ごとに取得する。
ステップ１０２（Ｓ１０２）において、アンテナ方向評価装置１は、評価値算出部３３が評価関数を用いてアンテナ角度ごとに評価値を算出する。
ステップ１０４（Ｓ１０４）において、アンテナ方向評価装置１は、評価値算出部３３が算出した評価値とアンテナ角度との関係を出力部３５が表示する。
図４は、一実施形態にかかるアンテナ方向評価装置１が処理を実行した結果として、出力部３５が表示するグラフを例示する図である。図４（ａ）は、アンテナ２が受信した信号のアンテナ角度と受信電力との関係を示すグラフである。図４（ｂ）は、評価値算出部３３が算出した評価値とアンテナ角度との関係を示すグラフである。ここでは、例えば復調などの特定の処理を所望の精度で実施することを可能にする度合を評価値として算出することとする。
図４（ａ）は、１つの評価要素である受信電力のみと、アンテナ角度との関係を示している。図４（ａ）に示したように、アンテナ２の受信電力が最大となるアンテナ角度はＡ１であり、受信電力が２番目に大きいアンテナ角度はＢ１である。また、アンテナ角度Ｃ１では、受信電力が最小となっている。
これに対し、図４（ｂ）は、評価値算出部３３が複数の評価要素を用いて算出した評価値と、アンテナ角度との関係を示している。図４（ｂ）に示したように、アンテナ２の評価値が最大となるアンテナ角度はＢ２であり、評価値が２番目に大きいアンテナ角度はＡ２である。また、図４（ｂ）に示したアンテナ角度Ｂ２は、図４（ａ）において受信電力が最小であったアンテナ角度Ｃ１とほぼ同じアンテナ角度であるが、評価値は最大である。
つまり、作業者は、例えば復調などの特定の処理を所望の精度で実施するためには、受信電力のみが最大となるアンテナ角度Ａ１よりも、評価値が最大となるアンテナ角度Ｂ２の方向にアンテナ２を向けて設置することが望ましいことを判断することができる。
このように、一実施形態にかかるアンテナ方向評価装置１は、評価値算出部３３が少なくとも２つの評価要素に基づく評価値を算出し、出力部３５が評価値とアンテナ角度との関係を出力するので、指向性があるアンテナ２に対して、所望の通信特性を達成するために適した設置方向を精度よく示すことができる。
なお、アンテナ方向評価装置１は、上述した実施形態に限らず、測定及び数値化可能な他の電波、光、音、重力波などの所望の特性を達成するために適した受信方向を表示するように構成されてもよい。また、アンテナ方向評価装置１は、無線通信の変復調に限らず、例えばレーダの特性、電波望遠鏡の特性、又はマイク音声の認識に適した受信方向の評価などに適用されてもよい。
なお、上述した処理部３が有する各機能は、それぞれ一部又は全部がＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアによって構成されてもよいし、ＣＰＵ等のプロセッサが実行するプログラムとして構成されてもよい。
例えば、本発明にかかるアンテナ方向評価装置１は、コンピュータとプログラムを用いて実現することができ、プログラムを記憶媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。
図５は、処理部３のハードウェア構成例を示す図である。図５に示すように、例えば処理部３は、入力部５０、出力部５１、通信部５２、ＣＰＵ５３、メモリ５４及びＨＤＤ５５がバス５６を介して接続され、コンピュータとしての機能を備える。また、処理部３は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体５７との間でデータを入出力することができるようにされている。
入力部５０は、例えばキーボード及びマウス等である。出力部５１は、例えばディスプレイなどの表示装置であり、上述した出力部３５に対応する。通信部５２は、例えば有線又は無線のネットワークインターフェースである。
ＣＰＵ５３は、処理部３を構成する各部を制御し、所定の処理等を行う。メモリ５４及びＨＤＤ５５は、データ等を記憶する上述の第１記憶部３２、第２記憶部３４及び第３記憶部３６に対応する。記憶媒体５７は、処理部３が有する機能を実行させるプログラム等を記憶可能にされている。なお、処理部３を構成するアーキテクチャは図５に示した例に限定されない。
１・・・アンテナ方向評価装置、２・・・アンテナ、３・・・処理部、３０・・・受信部、３１・・・取得部、３２・・・第１記憶部、３３・・・評価値算出部、３４・・・第２記憶部、３５・・・出力部、３６・・・第３記憶部、５０・・・入力部、５１・・・出力部、５２・・・通信部、５３・・・ＣＰＵ、５４・・・メモリ、５５・・・ＨＤＤ、５６・・・バス、５７・・・記憶媒体
Claims (7)
- 指向性があるアンテナの設置方向が順次に変えられた場合に、設置方向を示すアンテナ角度ごとに前記アンテナが受信する信号の通信特性に寄与する少なくとも２つの評価要素に基づく評価値を、所定の評価関数により算出する評価値算出部と、
前記評価値算出部が算出した評価値とアンテナ角度との関係を出力する出力部と
を有することを特徴とするアンテナ方向評価装置。 - 前記評価値算出部は、
前記アンテナが受信する電波の主波、遅延波、到来方向、強度、雑音、及びアンテナ利得パターンの少なくともいずれかを評価要素とすること
を特徴とする請求項１に記載のアンテナ方向評価装置。 - 前記評価値算出部は、
評価要素ごとに重みづけを行って評価値を算出すること
を特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ方向評価装置。 - 指向性があるアンテナの設置方向が順次に変えられた場合に、設置方向を示すアンテナ角度ごとに前記アンテナが受信する信号の通信特性に寄与する少なくとも２つの評価要素に基づく評価値を、所定の評価関数により算出する評価値算出工程と、
算出した評価値とアンテナ角度との関係を出力する出力工程と
を含むことを特徴とするアンテナ方向評価方法。 - 前記評価値算出工程では、
前記アンテナが受信する電波の主波、遅延波、到来方向、強度、雑音、及びアンテナ利得パターンの少なくともいずれかを評価要素とすること
を特徴とする請求項４に記載のアンテナ方向評価方法。 - 前記評価値算出工程では、
評価要素ごとに重みづけを行って評価値を算出すること
を特徴とする請求項４又は５に記載のアンテナ方向評価方法。 - 請求項１～３のいずれか１項に記載のアンテナ方向評価装置の各部としてコンピュータを機能させるためのアンテナ方向評価プログラム。
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