(57)【要約】【課題】  通信品質が良好且つ安定した無線通信装置を提供する。【解決手段】  指向性アンテナ１０を水平方向に回転させる回転駆動モータ２を備え、回転制御部３が、回転駆動モータ２を用いて指向性アンテナを回転させて複数の方位において通信モジュール４から電界強度を取得し、取得した各電界強度に基づき指向性アンテナ１０の方位を決定し、該方位に指向性アンテナ１０が向くように回転駆動モータ２を制御する。【選択図】  図１
2006319871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線パケット通信網と接続する無線通信装置において、
指向性アンテナと、
該指向性アンテナを水平方向に回転させる回転手段と、
指向性アンテナで受信した基地局からの電波の電界強度を測定する電界強度測定手段と、
回転手段により指向性アンテナを回転させて複数の方位において電界強度測定手段により電界強度を測定し、測定した各電界強度に基づき指向性アンテナの方位を決定し、該方位に指向性アンテナが向くように回転手段を制御する制御手段とを備えた
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記制御手段は、複数の方位において測定した電界強度のうち最大強度の方位に向けて指向性アンテナを回転させる
ことを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記制御手段は、全方位を複数の領域に分割して各領域内の複数の方位において電界強度を測定し、各領域内における電界強度の平均値及び分散に基づき位置の領域を選定し、選定した領域内に指向性アンテナを回転させる
ことを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記制御手段は、定期的に前記指向性アンテナの回転制御を行う
ことを特徴とする請求項１乃至３何れか１項記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記制御手段は、電界強度測定手段により測定した電界強度が所定の閾値以下となった場合に前記指向性アンテナの回転制御を行う
ことを特徴とする請求項１乃至４何れか１項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、無線通信パケット網に接続する無線通信装置に関し、特に自動販売機の販売情報収集などのテレメトリングの分野などで用いられる無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線パケット通信網を介して情報の収集や配信等を行うテレメトリングが普及してきている。テレメトリングとは、通信回線を使って計量器の計量値を読み出す仕組みのことの総称であるが、一般的にはデータの読み取りだけでなく、機器の動作監視や遠隔制御にも用いる用語である。テレメトリングの代表的な例としては、自動販売機の販売管理システム，ガス・水道などの使用量管理システム、無人駐車場における管理システムなどが挙げられる（自動販売機の販売管理システムについては特許文献１参照）。
【０００３】
例えば、自動販売機の管理システムでは、無線パケット通信網に接続するための無線通信装置が自動販売機内に設置されている。この無線通信装置により自動販売機の制御装置は無線パケット通信網を介して所定の管理サーバと通信可能となっている。自動販売機の制御装置は定期的に又は任意時に販売データなど管理サーバに送信する。これにより管理サーバには管理対象となっている各自動販売機について販売データを集中管理することができる。
【特許文献１】特開２００３−５１０５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、無線通信装置で用いられるアンテナは自動販売機の外面や電波状態の良好な場所（自動販売機設置場所の近くの壁面など）に設置される。自動販売機等は原則として移動させる事がないので、アンテナの設置作業においては電波状態の良好な場所・方向を探す事が重要となる。しかし、従来は作業者の経験則に頼ったり、無線通信装置と同じキャリアの携帯電話を用いて該携帯電話に表示される電界強度マークを参考にして行われることが多かった。このため、最適な設置場所を見つけだすことは困難且つ煩雑な作業であり、アンテナの設置方向を考慮せずに利用できる無指向性アンテナを設置することが多い。
【０００５】
また、キャリアは基地局からの電波の放射状況（強度・向きなど）をしばしば調整したり、中継局を増設することがある。そして、このようなキャリア側での状況変更や、設置場所周囲の建造物の状況など種々の要因により、アンテナ設置場所での電波状況が悪化して通信不良が生じることがあった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、通信品質が良好且つ安定した無線通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本願では、無線パケット通信網と接続する無線通信装置において、指向性アンテナと、該指向性アンテナを水平方向に回転させる回転手段と、指向性アンテナで受信した基地局からの電波の電界強度を測定する電界強度測定手段と、回転手段により指向性アンテナを回転させて複数の方位において電界強度測定手段により電界強度を測定し、測定した各電界強度に基づき指向性アンテナの方位を決定し、該方位に指向性アンテナが向くように回転手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするものを提案する。
【０００８】
本発明によれば、指向性アンテナを回転させる回転手段を用いて、基地局からの電波の電界強度に基づき指向性アンテナの方位が制御されるので、熟練者の経験則等を必要とすることなく良好な電波状況下にアンテナを設置することができる。これにより、通信品質の向上が図られる。
【０００９】
また本願では、より具体的なアンテナの方位制御方法として、複数の方位において測定した電界強度のうち最大強度の方位に向けて指向性アンテナを回転させる方法を提案する。この方法によれば、最も強い電界強度が得られる方位に指向性アンテナが向くので通信品質が良好なものとなる。
【００１０】
ところで一般的に、基地局とアンテナ設置場所の間の障害物や反射物等の影響により、指向性アンテナの方位を微小に変化させただけで大きく電界強度が変化する場合がある。このような場合に、電界強度の強い方向に指向性アンテナを向けると、強風等によりアンテナの方位にずれが生じると著しく電界強度が低下してしまうおそれがある。そこで本願では、具体的なアンテナの方位制御の他の方法として、全方位を複数の領域に分割して各領域内の複数の方位において電界強度を測定し、各領域内における電界強度の平均値及び分散に基づき位置の領域を選定し、選定した領域内に指向性アンテナを回転させる方法を提案する。本方法では、ある領域内において複数の電界強度を測定し、該電界強度の平均値及び分散に基づきアンテナ方位を決定するので、アンテナ方位にずれが生じても電界強度の大幅な低下を未然に防止できる。
【００１１】
また、アンテナの方位制御は、定期的に又は電界強度測定手段により測定した電界強度が所定の閾値以下となった場合に実施すると、良好な電波状況を維持できるので通信品質の安定という観点から好適である。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように本発明によれば、指向性アンテナを回転させる回転手段を用いて、基地局からの電波の電界強度に基づき指向性アンテナの方位が制御されるので、熟練者の経験則等を必要とすることなく良好な電波状況下にアンテナを設置することができる。これにより、通信品質の向上が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の一実施の形態に係る無線通信装置について図面を参照して説明する。図１は無線通信装置の構成図である。
【００１４】
図１に示すように、無線通信装置１は、指向性アンテナ１０を水平方向に回転させる回転駆動モータ２と、回転駆動モータ２を駆動制御する回転制御部３と、無線パケット通信網に接続する通信モジュール４と、指向性アンテナ１０を回転させたときの各方位における通信品質情報を記憶する品質情報記憶部５と、本無線通信装置１を利用する装置（上位装置）と通信モジュール４を仲介するインタフェイス部６とを備えている。
【００１５】
指向性アンテナ１０は、無線パケット通信網で用いられる周波数帯域に対応したものであり、一以上の特定の方向に対して指向性を有する。指向性アンテナ１０としては、パッチアンテナ，八木アンテナなど従来周知の種々のものを用いることができる。本実施の形態ではパッチアンテナを用いた。
【００１６】
回転駆動モータ２は回転軸が鉛直方向に延びており、該回転軸には前記指向性アンテナ１０が水平方向を向いて付設されている。この回転駆動モータ２は、無線通信装置１の筐体の側面などに設置してもよいし、本無線通信装置１の筐体とは別に、本装置１の設置場所の近傍の壁面・天井などに設置してもよい。
【００１７】
回転制御部３は、回転駆動モータ２を駆動させて指向性アンテナ１０を複数の方位に向けて各方位において通信モジュール４から取得した通信品質情報を品質情報記憶部５に記憶する。そして、品質情報記憶部５に記憶されている複数の通信品質情報に基づき指向性アンテナ１０を向ける方位を決定し、指向性アンテナ１０が該方位に向くように回転駆動モータ２を駆動制御する。回転制御部３によるアンテナ回転制御の詳細、特に方位決定のアルゴリズムについては後述する。
【００１８】
通信モジュール４は、携帯電話キャリアが提供する無線パケット通信網の通信規格・サービス内容等に対応した通信機器である。通信モジュール４の通信規格としてはＣＤＭＡ，ＰＤＣ，ＰＨＳなど種々のものが挙げられる。この通信モジュール４は、回転制御部３などの外部からの要求に応じて通信品質情報を提供する。通信品質情報には、少なくとも、指向性アンテナ１０で受信した基地局からの電波の電界強度情報（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator）が含まれる。また、通信モジュール４によっては、例えば基地局から受信したパイロット信号の電界強度情報を提供する。本実施の形態では、ＲＳＳＩを通信品質情報として用いるものとする。
【００１９】
インタフェイス部６は、通信モジュール４と上位装置（図示省略）とを仲介する。上位装置としては種々のものが挙げられるが、例えば自動販売機や駐車場管理装置などテレメトリングの分野で用いられる機器が該当する。また、本実施の形態に係る無線通信装置１では、複数種類の通信モジュール４を脱着可能とする。このため、インタフェイス部６は、各通信モジュール４の差異を吸収して上位装置に対して当該差異を隠蔽する機能を有する。
【００２０】
次に、本実施の形態に係る無線通信装置１のアンテナ方位制御時の動作について図２のフローチャートを参照して説明する。
【００２１】
まず、回転制御部３は、回転駆動モータ２を駆動して指向性アンテナ１０を所定の方位（原点）に移動させる（ステップＳ１）。そして、回転制御部３は、通信モジュール４から通信品質情報（ＲＳＳＩ）を取得して品質情報記憶部５に記憶する（ステップＳ２）。次いで、回転制御部３は、所定の方向に所定角度（例えば１５°）だけ指向性アンテナ１０を回転させる（ステップＳ３）。回転制御部３は、このステップＳ２の通信品質情報の取得及びステップＳ３の回転制御を、全方位すなわち３６０°に亘って繰り返す（ステップＳ４）。以上のステップにより、品質情報記憶部５には、全方位に亘って所定角度刻みで複数の通信品質情報が記憶される。品質情報記憶部５に記憶された通信品質情報の一例を図３にグラフ化した。
【００２２】
次に、回転制御部３は、品質情報記憶部５に記憶されている通信品質情報に基づき指向性アンテナ１０の方位を決定する（ステップＳ５）。具体的には、最もＲＳＳＩの大きかった方位を選択する。図３の例では、７５°の方位が最もＲＳＳＩが大きいので、指向性アンテナ１０を７５°の方位を選択する。回転制御部３は、指向性アンテナ１０が決定した方位に向くように回転駆動モータ２を制御する（ステップＳ６）。以上のような処理により指向性アンテナ１０は高いＲＳＳＩが得られる方位に向くので高い通信品質を得ることができる。
【００２３】
次に、上記アンテナ回転制御の実施時期について説明する。回転制御部３は、タイマ（図示省略）を備えており、該タイマの計時時刻に基づき上記アンテナ回転制御を定期的に実施する（例えば毎日定時に実施）。また、回転制御部３は、例えば上位装置や別途設けた入力手段などからの指示により、任意時に前記アンテナ回転制御を実施する。さらに、回転制御部３は、比較的短い時間間隔（例えば１０分程度）で通信モジュール４から通信品質情報としてＲＳＳＩを取得し、該ＲＳＳＩが所定の閾値以下となった場合に前記アンテナ回転制御を実施する。
【００２４】
このように本実施の形態に係る無線通信装置１によれば、高いＲＳＳＩが得られる方位に指向性アンテナ１０が向けられるので、通信品質が向上する。また、アンテナ方位制御は、定期的に、任意時に、又は、ＲＳＳＩが所定の閾値以下となったら実施されるので、電波状況等の変化しても高い通信品質を安定して得ることができる。
【００２５】
以上本発明の一実施の形態について詳述したが本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では、最も高いＲＳＳＩの得られた方位に指向性アンテナ１０を向けるという方位決定アルゴリズムを採用していたが、方位決定アルゴリズムとして他の方法を用いてもよい。以下、他の例に係るアンテナ方位制御について説明する。
【００２６】
一般的に、ＲＳＳＩ強度が高い方位であってもその周辺では極端に強度が低くなる領域が存在することがある。例えば、図３の例では、７５°の方位で最大強度を観測しているが、隣接する６０°及び９０°の方位ではＲＳＳＩ強度が著しく低下している。このような状況で指向性アンテナ１０を７５°に向けると、その後の電波状況の変化や強風等による指向性アンテナ１０の向きのずれなどにより通信品質が著しく低下する場合がある。そこで、全方位を複数の領域（例えば４５°ずつの８つの領域）に分けて、各領域内でのＲＳＳＩの平均値や分散を算出し、この平均値・分散に基づき領域を決定する。そしてその領域内に指向性アンテナ１０を向けると好適である。このような方位決定について図４のフローチャートを参照して説明する。
【００２７】
図４に示すステップＳ５１〜Ｓ５４からなるフローチャートは、図２のフローチャートにおけるステップＳ５に対応するものである。
【００２８】
まず、回転制御部３は、分割領域毎に各領域内で測定されたＲＳＳＩの平均値及び分散を算出する（ステップＳ５１）。次に、所定の関数ｆの引数として前記平均値及び分散を代入することにより各領域の評価値を算出する（ステップＳ５２）。この関数ｆとしては、例えば「ｆ（平均値，分散）＝ａ×平均値＋ｂ×分散」というものである。ここで、ａ，ｂは定数であり、平均値が高いほど評価値が大きくなり且つ分散が小さいほど評価値が大きくなるような値が採用される。なお、この関数ｆの定義は一例に過ぎず他の関数を用いてもよい。次に、回転制御部３は、最大評価値が得られた領域を選択し（ステップＳ５３）、該領域内において測定されたＲＳＳＩのうち最大なＲＳＳＩが得られた方位を指向性アンテナ１０の方位として決定する（ステップＳ５４）。
【００２９】
このようなアンテナ方位決定アルゴリズムにより、通信品質の安定を図ることができる。なお、前記ステップＳ５４では選択した領域内において測定されたＲＳＳＩのうち最大のＲＳＳＩが得られた方位を採用したが、該領域の中心となる方位に指向性アンテナ１０を向けるようにしてもよい。
【００３０】
また、上記実施の形態では指向性アンテナ１０としてパッチアンテナを例示したが、他の指向性アンテナ、例えば八木アンテナ，パラボラアンテナなどでも本発明を実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】無線通信装置の構成図
【図２】アンテナ方位制御を説明するフローチャート
【図３】ＲＳＳＩの方位分布図
【図４】他の例に係るアンテナ方位制御を説明するフローチャート
【符号の説明】
【００３２】
１…無線通信装置、２…回転駆動モータ、３…回転制御部、４…通信モジュール、５…品質情報記憶部、６…インタフェイス部
【図１】
2006319871.tif 000003
【図２】
2006319871.tif 000004
【図３】
2006319871.tif 000005
【図４】
2006319871.tif 000006