(57)【要約】【課題】隣接波の影響を受け難い方向を判断し、受信アンテナの指向性コントロールを行い、隣接波の影響を最小限に抑えて無線信号を受信する無線通信装置を提供する。【解決手段】指向性の持つ第１のアンテナと、第１のアンテナにより受信する方位と受信する周波数を設定するシステム制御部と、システム制御部により設定された方位に第１のアンテナの指向性を向ける制御を行うアンテナ制御部と、システム制御部により設定された周波数において、第１のアンテナにより受信された電波の電界強度を検出する電界強度検出部と、電界強度検出部により検出された電界強度が所定の閾値より大きいときに、電界強度と方位と周波数を記録する電界強度判定記録部を備える。【選択図】図４
2010263472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指向性の持つ第１のアンテナと、
前記第１のアンテナにより受信する方位と受信する周波数を設定するシステム制御部と、
前記システム制御部により設定された前記方位に前記第１のアンテナの指向性を向ける制御を行うアンテナ制御部と、
前記システム制御部により設定された前記周波数において、前記第１のアンテナにより受信された前記電波の電界強度を検出する電界強度検出部と、
前記電界強度検出部により検出された前記電界強度が所定の閾値より大きいときに、前記電界強度と前記方位と前記周波数を記録する電界強度判定記録部を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記システム制御部は、前記電界強度検出部における前記電波の電界強度の検出が終了するごとに、設定する前記方位と前記周波数の少なくとも一方は変更することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
通信に使用する電波を受信する、指向性を持つ第２のアンテナを有し、
前記アンテナ制御部は、前記電界強度検出部により前記通信に使用する電波の周波数において検出された前記電界強度が所定の閾値より大きいときに前記電界強度判定記録部により記録された前記方位に、前記第２のアンテナの指向性を向けることを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記電界強度判定記録部は、前記通信に使用する電波の帯域幅と重なる周波数において、前記電界強度検出部により検出された前記電界強度が所定の閾値より大きいときに、前記電界強度と前記方位と前記周波数を記録することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項５】
電波を送信する、指向性を持つ第３のアンテナを有し、
前記アンテナ制御部は、前記電界強度検出部により前記通信に使用する電波の周波数において検出された前記電界強度が所定の閾値より大きいときに前記電界強度判定記録部により記録された前記方位に、前記第３のアンテナの指向性を向けることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指向性のあるアンテナを有する無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の無線通信環境は各種の無線通信方式が実用化されていることから、自機が使用する周波数に隣接した周波数を他機が通信に使用している場合があり、この他機が使用する周波数の電波、隣接波が本来受信したい周波数の電波の邪魔をし、送受信性能が悪化する場合がある。
【０００３】
異なる無線方式による周波数によって悪化する場合だけでなく、同一の無線方式であっても、複数台が同時使用されることにより隣接チャンネル等の周波数の電波により影響を受け、データ通信の速度が低下するなどの使用者が不便に感じる性能悪化が見られる。例えば、2.4GHz帯を使用する無線LANではチャンネル間が5MHzと規定されているが、帯域幅は22MHzであるため、使用チャンネルの隣接チャンネルでの通信があると干渉し、通信に影響がでる。
【０００４】
実際には同一規格の無線通信装置においては、干渉を避けるために隣接チャンネルを使用しないなどの工夫がされている。しかし、無線通信端末機が移動体の場合には、使用エリア内に侵入もしく新規接続などにより、隣接波となる周波数の電波が使用される場合が多々起こり得る。例えば、各ホスト通信器が管轄するエリア間を横断する場合には、あるエリアでは干渉しない周波数を使用していても、別のエリアでは干渉問題を起こす周波数となる可能性がある。また、近年の無線環境では他の無線通信方式と共存している場合が多く、干渉による影響を受ける可能性が高い。
【０００５】
そこで、例えば、特許文献１では、受信信号より隣接波等の不要電波を、電界強度検出器を使用して検出を行う方法が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されている方法では、異なる帯域周波数の信号レベルをそれぞれ異なる電界強度検出器により検出を行うため、隣接波となる周波数が異なると電界強度検出器の特性も切替えないと検出できない。また、隣接波の電界強度が強い場合には、この方式では隣接波の影響を完全に排除できず、通信を行うことができない可能性がある。
【０００７】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、隣接波の影響を受け難い方向を判断し、受信アンテナの指向性コントロールを行い、隣接波の影響を最小限に抑えて無線信号を受信する無線通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明における無線通信装置は、指向性の持つ第１のアンテナと、前記第１のアンテナにより受信する方位と受信する周波数を設定するシステム制御部と、前記システム制御部により設定された前記方位に前記第１のアンテナの指向性を向ける制御を行うアンテナ制御部と、前記システム制御部により設定された前記周波数において、前記第１のアンテナにより受信された前記電波の電界強度を検出する電界強度検出部と、前記電界強度検出部により検出された前記電界強度が所定の閾値より大きいときに、前記電界強度と前記方位と前記周波数を記録する電界強度判定記録部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、隣接波の影響を受け難い方向を判断し、受信アンテナの指向性コントロールを行い、隣接波の影響を最小限に抑えて無線信号を受信することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る無線通信装置の構成の一例を示す図である。
【図２】所望波と隣接波の関係の一例を説明する図である。
【図３】無線通信装置の配置の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る無線通信装置における処理動作の一例を示す図である。
【図５】電波の到来方向と所望波と隣接波の関係の一例を示す図である。
【図６】所望波と隣接波の関係の一例を説明する図である。
【図７】無線ＬＡＮでのチャンネル間の関係を示す図である。
【図８】無線通信装置の配置とそのときの通信電波の関係の一例を示す図である。
【図９】２つの通信電波の関係の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係る無線通信装置の構成の一例を示す図である。本発明の実施形態に係る無線通信装置は、複数のアンテナ１、２、３と、各アンテナに対するアンテナ制御機構４、５、６と、Ｔｘ／Ｒｘ経路切替部７と、アンテナ制御部８と、電解強度検出部９と、電界強度判定記録部１０と、システム制御部１１とにより構成される。
【００１３】
アンテナ制御機構４、５、６は、アンテナ制御部８による制御によりアンテナ１、２、３の向きなどを変更する。
【００１４】
Ｔｘ／Ｒｘ経路切替部７は、アンテナ１、２、３それぞれを送信用、受信用、電界強度検出用の３種類に切り替える。電界強度検出用に割り当てられたアンテナは、周囲の電波を受信し、周囲の電波の電界強度を検出するのに使用される。図１では、アンテナは３本であるが、３本以上であれば、何本でも良い。そして、複数のアンテナのうち、少なくとも１本は電界強度検出用に割り当てる。送受信性能を改善するために使用されるダイバシティ方式などの複数のアンテナを無線通信装置では、送受信で使用するアンテナのうち、少なくとも１本のアンテナを電界強度検出用に割り当てれば良い。また、２本しかアンテナがない場合は、１本を送受信兼用にし、１本を電界強度検出用にしても良い。
【００１５】
電界強度検出部９は、電界強度検出用に割り当てられたアンテナにより受信された電波の強度を検出する。
【００１６】
電界強度判定記録部１０は、電界強度検出部９により検出された電界強度が隣接波であるのかどうかなどの判定を行い、結果を記録する。
【００１７】
システム制御部１１は、無線通信装置全体の制御を行う。例えば、アンテナにより受信する周波数を設定したり、アンテナの指向性を設定したりする。
【００１８】
隣接波が通信に影響する場合として、例えば、受信用アンテナにより受信された電化強度の分布が図２に示すようなときを考える。この場合には、隣接波が所望波より電界強度が大きく、また、所望波を使って通信するための帯域と重なっているため、無線通信に支障が出る可能性がある。
【００１９】
この時の各無線通信装置の配置状態の一例を図３（ａ）に示す。図３（ａ）では無線通信装置３１、３２、３３、３４の四台の無線通信装置が配置されている。無線通信装置３１を中心に０時方向に無線通信装置３３が、４時方向に無線通信装置３４が、８時方向に無線通信装置３２がそれぞれ配置されている。ここで、無線通信装置３１と無線通信装置３３とが通信を行っており、無線通信装置３２と無線通信装置３４とが通信を行っているとする。そして、無線通信装置３１、３３の出す無線に使用する電波の周波数が無線通信装置３２、３４の出す無線に使用する電波の周波数とは互いに異なるが、隣接しており、帯域幅が図２に示すように重なるとする。このとき、無線通信装置３２の位置が無線通信装置３３より無線通信装置３１に近いため、無線通信装置３２が使用する電波が隣接波として、無線通信装置３１、３３間の通信に強く影響すると考えられる。
【００２０】
そこで、無線通信装置のアンテナ指向性を切り替え、各無線通信装置の方位と強度を検出する機能を持たせることを考える。図４は、電波の到来する方位と強度を検出する際に、本発明の実施形態に係る無線通信装置において行われる処理動作を示す図である。
【００２１】
まず、電界強度の検出を行う帯域幅をセットする（Ｓ１０１）。電界強度検出部９に電界強度検出時の帯域幅などのセットを行う。例えば、検出対象が2.4Hz帯を使用する場合は、帯域幅±50MHzをセットすると良い。
【００２２】
次に、アンテナの指向性を切替える（Ｓ１０２）。システム制御部１１が、アンテナの指向性を決定し、例えば、ここで、アンテナ３を電界強度検出用アンテナとすると、アンテナ制御部８によりアンテナ制御機構６を制御してアンテナ３の指向性をセットすることになる。また、例えば、指向性を15°単位で切替えることができるアンテナとする場合には、最初に0〜15°の方向に指向性をセットする。そして、15〜30°、30〜45°、・・・と順次方位を切り替えて検出を行う。よって、全方位を検出するためには２４回の方位の切り替えを行うことになる。
【００２３】
次に、検出を行う周波数をセットする（Ｓ１０３）。システム制御部１１が、検出したい周波数を決定し、電界強度検出部９に電界強度を検出したい周波数をセットする。例えば、ここでは、検出対象が無線LANであるとし、通信に使用する周波数が2.4GHz帯であるとすると、ステップＳ１０１においてセットされた帯域幅分、つまり、2.45GHz±50MHz間の検出を行うことになる。そこで、この2.45GHz±50MHz間の周波数がセットされる。このとき、最初にセットされる周波数は2.4GHzであり、その後、もし、1MHz単位で検出を行うことにするならば、2.451、2.452、2.453、・・・と順次切替えて検出を行うことになる。よって、検出を行いたい帯域幅全体を検出するためには100回の周波数のセットを行うことになる。
【００２４】
次に、電界強度の測定を行う（Ｓ１０４）。Ｓ１０３でセットされた検出周波数において受信用アンテナにより受信された電界強度を電界強度検出部９により検出する。
【００２５】
次に、電界強度が検出されたかどうかを判定する（Ｓ１０５）。電界強度判定記録部１１により受信された電波の判定をする。ここで、検出されたかどうかは、アンテナが受信した電波の電界強度が、所定の閾値を超えたがどうかにより判定を行う。この所定の閾値は、固定値でも良いし、使用者により設定することができるようにしても良い。このとき、ステップＳ１０１での帯域幅の設定のときに設定を行えるようにしても良い。
【００２６】
電界強度が検出されなかったと判定されたときは（Ｓ１０５、Ｎｏ）、検出したい帯域幅すべての検出が終了したかどうかの判定を行う（Ｓ１１０）。例えば、ここでは、2.45GHz±50MHz間で検出を行うことにしているので、この範囲で検出が終了しているかの判定を行う。検出したい帯域幅すべての検出が終了していないならば（Ｓ１１０、Ｎｏ）、ステップＳ１０３において、あらたに、1MHz大きい周波数をセットし、続く処理を行う。
【００２７】
検出したい帯域幅すべての検出が終了しているならば（Ｓ１１０、Ｙｅｓ）、全方位を検出したかどうかの判定を行う（Ｓ１１１）。全方位の検出が終了したらならば（Ｓ１１１、Ｙｅｓ）、処理を終了する。全方位の検出が終了していないならば（Ｓ１１１、Ｎｏ）、ステップＳ１０２において、検出する方位を、あらたに、15°ずらしてセットし、続く処理を行う。
【００２８】
ステップＳ１０５の判定において、電界強度が検出されたと判定されたときは（Ｓ１０５、Ｎｏ）、検出された周波数が通信周波数であるかのどうかを判定する（Ｓ１０６）。
【００２９】
検出された周波数が通信周波数、つまり、通信で使用している周波数である場合は（Ｓ１０６、Ｙｅｓ）、通信周波数で検出された方位と電界強度を記録する（Ｓ１０７）。電界強度判定記録部１１に電界強度検出部９にセットした周波数、検出された電界強度値、アンテナ制御部８にセットした電界強度検出用アンテナの指向性方向を記録する。そして、ステップＳ１１０において、検出したい帯域幅すべての検出が終了したかどうかの判定を行い、続く処理を行う。
【００３０】
検出された周波数が通信周波数でなかった場合は（Ｓ１０６、Ｎｏ）、この検出された周波数が通信周波数に影響を及ぼす周波数であるのかどうかの判定を行う（Ｓ１０８）。ここでは、2.4GHz帯を使用する無線LANを対象として説明すると、ステップＳ１０３においてセットした周波数が、通信周波数の±11MHz内であれば通信に影響のある電波が存在していると判定する。これは2.4GHz帯を使用する無線ＬＡＮでは通信に有効な帯域幅が通信周波数±11MHzの変調波であるためである。例えば、同じ無線ＬＡＮであっても規格の異なるIEEE802.11nではこの帯域幅は±20MHzとなる。
【００３１】
検出された周波数が、影響がある周波数である場合（Ｓ１０８、Ｙｅｓ）、検出された方位、電界強度を記録する（Ｓ１０９）。電界強度判定記録部１１は、電界強度検出部９にセットした周波数、検出された電波の電界強度値、アンテナ制御部８にセットした電界強度検出用アンテナの指向性方向を記録する。そして、ステップＳ１１０において、検出したい帯域幅すべての検出が終了したかどうかの判定を行い、続く処理を行う。
【００３２】
このような処理動作を行うことにより、通信に使用する電波がどの方位からどのような強度で来るのかがわかり、通信に使用する電波に影響する電波、隣接波がどの方位から、どのような周波数で、どのような強度で来るのかがわかる。この処理動作は、所定の時間周期で行うようにしても良いし、常時検出を行うようにしても良い。
【００３３】
例えば、図３に示した状況において、無線通信装置３１が上記の処理動作を行い、通信にしようする周波数の電波が受信した方向に受信用アンテナを向けるようにすれば、図５に示したように、隣接波を受信せず、通信に使用する電波だけを受信することができる。無線通信装置３４の出す電波は105〜130°に、無線通信装置３２の出す電波は210〜245°に隣接波としてそれぞれ検出する。無線通信装置３２、３４は無線通信装置３１とは異なる周波数を使用して通信しているため電界強度は通信周波数とは異なる周波数で強度が大きくなり、この情報が電界強度判定記録部１０に記録されていることになる。上記の処理動作により各無線通信装置が配置される方位、強度、周波数が電界強度判定記録部１０に記録される。
【００３４】
上記の処理動作の結果に基づき、送受信のアンテナの指向性を切り替えることにより、隣接波の影響を低減できる。電界強度判定記録部１０に記録された情報をシステム制御部１１において処理を行い、例えば、図３に示す例では、本来の通信相手である無線通信装置３３の方向に対してアンテナ制御部８の制御によりアンテナ制御機構が受信用アンテナの指向性を0〜15°に切り替える。この制御により受信用アンテナの指向性が切り替わり、受信用アンテナでの電界強度は図６に示すように、無線通信装置３３からの電波のみを受信することができるようになる。図２に示すような無線通信装置３２、３４からの隣接波は受信用アンテナの指向性外からの方位から来るため、隣接波の影響を軽減できる。また、同時に、送信用アンテナの指向性もアンテナ制御部８によりアンテナ制御機構を制御し指向性を0〜15°に切替えることにより無線通信装置３１からの電波が無線通信装置３２、３４に対して影響しないようにできる。同様の機能を無線通信装置３３が持っていれば、無線通信装置３１、３３でも指向性をコントロールすることにより、他の無線通信装置に対しての影響をさらに最小限に抑えることが可能になる。
【００３５】
無線通信では同一エリア内では電波干渉を防ぐために、使用する周波数チャンネルの間隔を電波干渉しないように離すことが行われる。例えば、図７に示すように、2.4GHz帯を使用する無線LANでは通信するための帯域幅が22MHzあるため、各チャンネル間を22MHz以上離す必要がある。2.4GHz帯を使用する無線ＬＡＮでは、5MHzごとに１３チャンネルが定義されているが、電波干渉をさけるため同一エリア内では実質３チャンネルしか使用することができない。(無線LANのチャンネル定義: CH12,17,22,27,32,37,42,47,52,57,62,67,72 各5MHz間隔)このため、同一エリア内に多数の無線通信装置が存在する場合に通信の集中が起こると通信トラヒックが急激に低下する。上記の処理動作により各無線通信装置の位置、方向、使用周波数等が判断することにより、図８、９に示すように、無線通信装置３１、３３、無線通信装置３２、３４はそれぞれ異なる指向性で通信が可能であり、使用する周波数チャンネルを隣接させても対象外の無線通信装置に対する影響が軽減できる。これにより、同一エリア内で使用できるチャンネル数を増やすことが可能となり、通信トラヒックの分散ができ、多数の無線機が存在しても干渉やトラヒック増大にともなう通信スピードの低下を軽減することができる。
【００３６】
以上、本発明の好適な実施の形態により本発明を説明した。ここでは特定の具体例を示して本発明を説明したが、特許請求の範囲に定義された本発明の広範囲な趣旨および範囲から逸脱することなく、これら具体例に様々な修正および変更が可能である。
【００３７】
また、本発明における無線通信装置は、前記システム制御部は、前記電界強度検出部における前記電波の電界強度の検出が終了するごとに、設定する前記方位と前記周波数の少なくとも一方は変更するようにしても良い。
【００３８】
また、本発明における無線通信装置は、通信に使用する電波を受信する、指向性を持つ第２のアンテナを有し、前記アンテナ制御部は、前記電界強度検出部により前記通信に使用する電波の周波数において検出された前記電界強度が所定の閾値より大きいときに前記電界強度判定記録部により記録された前記方位に、前記第２のアンテナの指向性を向けるようにしても良い。
【００３９】
また、本発明における無線通信装置は、前記電界強度判定記録部は、前記通信に使用する電波の帯域幅と重なる周波数において、前記電界強度検出部により検出された前記電界強度が所定の閾値より大きいときに、前記電界強度と前記方位と前記周波数を記録するようにしても良い。
【００４０】
また、本発明における無線通信装置は、電波を送信する、指向性を持つ第３のアンテナを有し、前記アンテナ制御部は、前記電界強度検出部により前記通信に使用する電波の周波数において検出された前記電界強度が所定の閾値より大きいときに前記電界強度判定記録部により記録された前記方位に、前記第３のアンテナの指向性を向けるようにしても良い。
【符号の説明】
【００４１】
１    アンテナ
２    アンテナ
３    アンテナ
４    アンテナ制御機構
５    アンテナ制御機構
６    アンテナ制御機構
７    Ｔｘ／Ｒｘ経路切替部
８    アンテナ制御部
９    電界強度検出部
１０    電界強度判定記録部
１１    システム制御部
３１    無線通信装置
３２    無線通信装置
３３    無線通信装置
３４    無線通信装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４２】
【特許文献１】特許第３５６８１０６号公報
【図１】
2010263472.tif 000003
【図２】
2010263472.tif 000004
【図３】
2010263472.tif 000005
【図４】
2010263472.tif 000006
【図５】
2010263472.tif 000007
【図６】
2010263472.tif 000008
【図７】
2010263472.tif 000009
【図８】
2010263472.tif 000010
【図９】
2010263472.tif 000011