(57)【要約】【課題】従来技術の欠点を改善する近距離無線通信システム及び自動で最適化する近距離無線通信結合方法を提供する。【解決手段】近距離無線通信システム１００は、複数のコイル１０、マルチプレクサ２０及び少なくとも１つの適応性ネットワーク３０を備える。コイル１０は、ポータブル機器５０のアンテナ５１と結合され、互いに隣接した２つのコイル１０の一部が重なる。マルチプレクサ２０は、コイル１０と電気的に接続されるとともに、複数のコイル１０のうちの少なくとも１つのコイル１０を選択してイネーブルし、アンテナ５１と通信し、マルチプレクサ２０によりイネーブルされたコイル１０とアンテナ５１との間の結合効果を最適化し、イネーブルされたコイル１０と組み合わせて有効アンテナ１１を構築する。適応性ネットワーク３０は、マルチプレクサ２０と電気的に接続されて有効アンテナ１１の入力及び出力を調整する。【選択図】図４
2015084510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコイル、マルチプレクサ及び少なくとも１つの適応性ネットワークを備えた近距離無線通信システムであって、
前記コイルは、ポータブル機器のアンテナと結合され、互いに隣接した２つの前記コイルの一部が重なり、
前記マルチプレクサは、前記コイルと電気的に接続されるとともに、前記複数のコイルのうちの少なくとも１つのコイルを選択してイネーブルし、前記アンテナと通信し、前記マルチプレクサによりイネーブルされたコイルと前記アンテナとの間の結合効果を最適化し、前記イネーブルされたコイルと組み合わせて有効アンテナを構築し、
前記適応性ネットワークは、前記マルチプレクサと電気的に接続されて前記有効アンテナの入力及び出力を調整することを特徴とする近距離無線通信システム。
【請求項２】
前記有効アンテナの寸法は、前記ポータブル機器の前記アンテナに等しいか略等しいことを特徴とする請求項１に記載の近距離無線通信システム。
【請求項３】
前記最適な結合効果は、前記コイルと前記ポータブル機器の前記アンテナとの結合により誘起されたＲＦ場の強度に基づいて評価されることを特徴とする請求項１に記載の近距離無線通信システム。
【請求項４】
前記最適な結合効果は、前記コイルを介して前記ポータブル機器の前記アンテナに対してパケット情報を伝送して通信チャネルを測定し、受信した前記パケット情報の応答の正確度を検出して評価することを特徴とする請求項１に記載の近距離無線通信システム。
【請求項５】
前記マルチプレクサは、２つ以上で互いに平行に配置されるが互いに重なっていない前記コイルをイネーブルすることを特徴とする請求項１に記載の近距離無線通信システム。
【請求項６】
前記マルチプレクサは、前記適応性ネットワークと前記コイルとの間に電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載の近距離無線通信システム。
【請求項７】
前記適応性ネットワークは、前記マルチプレクサと前記コイルとの間にそれぞれ電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載の近距離無線通信システム。
【請求項８】
前記ポータブル機器の前記アンテナと結合して前記ポータブル機器に対して無線充電を行う少なくとも１つの充電コイルを有する無線充電ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の近距離無線通信システム。
【請求項９】
ポータブル機器のアンテナと、複数のコイルを有する設備とに適用し、互いに隣接した２つのコイルの一部が重なる、自動で最適化する近距離無線通信結合方法であって、
コイル構成を決定し、前記コイルと前記ポータブル機器の前記アンテナとの結合を最適化するステップと、
前記コイル構成に基づき、マルチプレクサにより少なくとも１つのコイルをイネーブルして有効アンテナを構成するステップと、
適応性ネットワークにより前記有効アンテナの入力又は出力を調整するステップと、を含むことを特徴とする自動で最適化する近距離無線通信結合方法。
【請求項１０】
前記最適な結合効果は、
前記コイルと前記ポータブル機器の前記アンテナとの結合により誘起されたＲＦ場の強度を測定するステップと、
最強のＲＦ場の強度に基づいて前記コイル構成を決定するステップと、により決定されることを特徴とする請求項９に記載の自動で最適化する近距離無線通信結合方法。
【請求項１１】
前記最適な結合効果は、
前記コイルを介してパケット情報を前記ポータブル機器の前記アンテナへ伝送するステップと、
前記ポータブル機器の前記アンテナから発信された前記パケット情報の応答を受信するステップと、
受信した前記応答の正確度を検知するステップと、
前記正確度が最高である組み合わせにより前記コイル構成を決定するステップと、により決定されることを特徴とする請求項９に記載の自動で最適化する近距離無線通信結合方法。
【請求項１２】
前記マルチプレクサは、２つ以上で互いに平行に配置されるが互いに重なっていないコイルをイネーブルすることを特徴とする請求項９に記載の自動で最適化する近距離無線通信結合方法。
【請求項１３】
前記マルチプレクサは、前記適応性ネットワークと前記コイルとの間に電気的に接続されることを特徴とする請求項９に記載の自動で最適化する近距離無線通信結合方法。
【請求項１４】
前記適応性ネットワークは、前記マルチプレクサと前記コイルとの間にそれぞれ電気的に接続されることを特徴とする請求項９に記載の自動で最適化する近距離無線通信結合方法。
【請求項１５】
前記有効アンテナの寸法は、前記ポータブル機器の前記アンテナに等しいか略等しいことを特徴とする請求項９に記載の自動で最適化する近距離無線通信結合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近距離無線通信（Ｎｅａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ：ＮＦＣ）システムに関し、特に、データ通信が安定した近距離無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近距離無線通信システム（Ｎｅａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ：ＮＦＣ）は、無線かつ非接触式の通信技術であり、それは様々な電子機器及び装置（例えば、スマートカード、スマートフォン、タブレット型パソコンなど）に広く応用される。近距離無線通信システムとは、非常に短い距離で磁気誘起によりデータを１つのアンテナからもう１つのアンテナへ伝送させるが、この距離は通常数インチを超えない。より詳細には、イニシエータデバイスは、アンテナを用いて電磁場（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍａｇｎｅｔｉｃ（ＥＭ）  ｆｉｅｌｄ）を発生させ、電磁場が発生する「近距離」領域にターゲットデバイスが位置するとき、ターゲットデバイスのアンテナ（例えば、コイル）とイニシエータデバイスのアンテナとが結合され、データ伝送を行う。そのため、イニシエータデバイスとターゲットデバイスとを近づけ、近距離無線通信によりデータの伝送を便利に行うことができる。今日、近距離無線通信アンテナが装備されて近距離無線通信機能を備えた電子機器が次第に増えてきている。例えば、ユーザは、近距離無線通信アンテナを備えたスマートフォンをターゲットデバイス上へ載置するか、あるいはターゲットデバイスに近づけると、ターゲットデバイスの情報が近距離通信を介して伝送され、スマートフォンのスクリーン上に表示される。
【０００３】
近距離無線通信システムでは、イニシエータ近距離無線通信装置内のアンテナをターゲット近距離無線通信装置のアンテナへ真向きにしなければ、電磁界結合を適宜確保し、２つの装置間で行うデータ伝送を安定させることができなかった。しかし、各製造メーカは、近距離無線装置中に設置する近距離無線アンテナの位置は標準化されておらずそれぞれ異なることが一般的である。そのため、近距離無線通信装置へランダムに設置してもデータを安定的に伝送する技術が求められていた。
【０００４】
従来の解決方式では、大面積のアンテナを使用することによりターゲット近距離無線通信装置をカバーし、イニシエータ近距離無線通信装置との結合を適宜保持する方式が採用されていた。しかし、２つの近距離無線通信アンテナのサイズの差異が大きすぎて、結合効率を低下させるため、このような解決方式は理想的でなかった。従来のもう一つの解決方式では、マルチコイルアンテナにより前述の大面積アンテナを代替する方式が採用されていた。図１に示すように、複数のコイル３１０は、互いに一部が重なるように設置されて１つのマルチコイルアンテナが形成される。各コイル３１０は、マルチプレクサ３２０に接続される。マルチプレクサ３２０は、複数のコイル３１０のうち最も優れた結合効率を有するコイルを選択してイネーブルを行う。図１に示すように、中央部のコイルは、イニシエータ近距離無線通信機器３３０のアンテナ３３１と最も好ましい結合効率を有するため、マルチプレクサ３２０によりイネーブルされてイニシエータ近距離無線通信機器３３０と結合される。イネーブルのアンテナは、図１の太点線により表示されている。しかし、このような解決方式には依然として欠点があった。即ち、イニシエータ近距離無線通信機器３３０のアンテナ３３１が複数のコイル３１０のうちの１つ以上のコイル間に設置されるが、マルチプレクサ３２０は、依然としてそのうちの１つのコイルだけをイネーブルし、イニシエータ近距離無線通信機器３３０と通信を行うため、イニシエータ近距離無線通信機器３３０のアンテナ３３１は、イネーブルされたコイルからパワーを完全に受けることはできない。つまり、イネーブルコイルとイニシエータ近距離無線通信機器３３０のアンテナ３３１との結合効果が低く、通信品質を安定させるには充分でなかった。また、イネーブルされたコイルが発生させた電磁力と、周辺のその他の金属製品又はイネーブルされていないコイルにより結合効果に干渉が発生し、このような結合効果の干渉は、イニシエータ近距離無線通信機器３３０のアンテナ３３１と複数のコイル３１０中のイネーブルコイルとの結合効果を低下させてしまう虞があった。
【０００５】
そのため、２つの近距離無線通信アンテナ間のデータ伝送を安定させ、データ伝送の品質がアンテナとの相対位置の要素による干渉を受けなくさせるような、改善が求められていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そのため、本発明の目的は、従来技術の問題点を改善する近距離無線通信システム及び自動で最適化する近距離無線通信結合方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の第１の形態によれば、複数のコイル、マルチプレクサ及び少なくとも１つの適応性ネットワークを備えた近距離無線通信システムであって、前記コイルは、ポータブル機器のアンテナと結合され、互いに隣接した２つの前記コイルの一部が重なり、前記マルチプレクサは、前記コイルと電気的に接続されるとともに、前記複数のコイルのうちの少なくとも１つのコイルを選択してイネーブルし、前記アンテナと通信し、前記マルチプレクサによりイネーブルされたコイルと前記アンテナとの間の結合効果を最適化し、前記イネーブルされたコイルと組み合わせて有効アンテナを構築し、前記適応性ネットワークは、前記マルチプレクサと電気的に接続されて前記有効アンテナの入力及び出力を調整することを特徴とする近距離無線通信システムが提供される。
【０００８】
前記有効アンテナの寸法は、前記ポータブル機器の前記アンテナに等しいか略等しいことが好ましい。
【０００９】
前記最適な結合効果は、前記コイルと前記ポータブル機器の前記アンテナとの結合により誘起されたＲＦ場の強度に基づいて評価されることが好ましい。
【００１０】
前記最適な結合効果は、前記コイルを介して前記ポータブル機器の前記アンテナに対してパケット情報を伝送して通信チャネルを測定し、受信した前記パケット情報の応答の正確度を検出して評価することが好ましい。
【００１１】
前記マルチプレクサは、２つ以上で互いに平行に配置されるが互いに重なっていない前記コイルをイネーブルすることが好ましい。
【００１２】
前記マルチプレクサは、前記適応性ネットワークと前記コイルとの間に電気的に接続されることが好ましい。
【００１３】
前記適応性ネットワークは、前記マルチプレクサと前記コイルとの間にそれぞれ電気的に接続されることが好ましい。
【００１４】
前記コイルに全領域を覆われ、前記ポータブル機器を載置する平面を備えることが好ましい。
【００１５】
前記ポータブル機器の前記アンテナと結合して前記ポータブル機器に対して無線充電を行う少なくとも１つの充電コイルを有する無線充電ユニットをさらに備えることが好ましい。
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明の第２の形態によれば、ポータブル機器のアンテナと、複数のコイルを有する設備とに適用し、互いに隣接した２つのコイルの一部が重なる、自動で最適化する近距離無線通信結合方法であって、コイル構成を決定し、前記コイルと前記ポータブル機器の前記アンテナとの結合を最適化するステップと、前記コイル構成に基づき、マルチプレクサにより少なくとも１つのコイルをイネーブルして有効アンテナを構成するステップと、適応性ネットワークにより前記有効アンテナの入力又は出力を調整するステップと、を含むことを特徴とする自動で最適化する近距離無線通信結合方法が提供される。
【００１７】
前記最適な結合効果は、前記コイルと前記ポータブル機器の前記アンテナとの結合により誘起されたＲＦ場の強度を測定するステップと、最強のＲＦ場の強度に基づいて前記コイル構成を決定するステップと、により決定されることが好ましい。
【００１８】
前記最適な結合効果は、前記コイルを介してパケット情報を前記ポータブル機器の前記アンテナへ伝送するステップと、前記ポータブル機器の前記アンテナから発信された前記パケット情報の応答を受信するステップと、受信した前記応答の正確度を検知するステップと、前記正確度が最高である組み合わせにより前記コイル構成を決定するステップと、により決定されることが好ましい。
【００１９】
前記マルチプレクサは、２つ以上で互いに平行に配置されるが互いに重なっていないコイルをイネーブルすることが好ましい。
【００２０】
前記マルチプレクサは、前記適応性ネットワークと前記コイルとの間に電気的に接続されることが好ましい。
【００２１】
前記適応性ネットワークは、前記マルチプレクサと前記コイルとの間に電気的に接続されることが好ましい。
【００２２】
前記有効アンテナの寸法は、前記ポータブル機器の前記アンテナに等しいか略等しいことが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の近距離無線通信システム及び自動で最適化する近距離無線通信結合方法は、コイルでカバーされる位置へポータブル機器を設置し、かつ、少なくとも１つのコイルをマルチプレクサにより選択的にイネーブルして有効アンテナを形成し、適応性ネットワークによりその入力及び出力を調整し、有効アンテナとポータブル機器のアンテナとの間で行う通信を向上させる。また、アンテナと最適な結合効果を有するコイルをマルチプレクサによりイネーブルする。２つのアンテナの寸法が略同じときに結合効果が最適となるため、理論上、イネーブルされたコイル（有効アンテナ）は、ポータブル機器のアンテナと略等しい寸法を有する。即ち、マルチプレクサが選択したコイルの位置は、ポータブル機器のアンテナに対応し、かつ、有効アンテナの寸法がポータブル機器のアンテナと同じか略同じであり、適応性ネットワークは、相違するアンテナの配置及びその他の金属製品が発生させる干渉性結合効果を補償することができる。そのため、本発明の近距離無線通信システム及び自動で最適化する近距離無線通信結合方法は、ポータブル機器のアンテナが如何なる位置にある場合でも、有効アンテナの結合効果を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、従来のマルチコイルアンテナを有する近距離無線通信システムを示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る近距離無線通信システムを示す斜視図である。
【図３】図３は、図２の近距離無線通信システムを示すブロック図である。
【図４】図４は、本発明の近距離無線通信システムの通信機器の第１の実施形態を示す模式図である。
【図５】図５は、本発明の近距離無線通信システムの通信機器の第２の実施形態を示す模式図である。
【図６】図６は、本発明の近距離無線通信システムの操作方法を示す流れ図である。
【図７】図７は、本発明の最適な結合効果を有するコイル構成の方法を示す流れ図である。
【図８】図８は、本発明の他の実施形態が最適な結合効果を有するコイル構成の方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施例について図に基づいて説明する。なお、これによって本発明が限定されるものではない。
【００２６】
図２及び図３を参照する。図２は、本発明の一実施形態に係る近距離無線通信システム１００を示す斜視図である。図３は、図２の近距離無線通信システム１００を示すブロック図である。図２及び図３に示すように、本発明の一実施形態に係る近距離無線通信システムの近距離無線通信システム１００は、通信機器１１０及びポータブル機器５０を含む。通信機器１１０は、複数のコイル１０、マルチプレクサ２０、プロセッサ４０及び少なくとも１つの適応性ネットワーク（ａｄａｐｔａｔｉｏｎ  ｎｅｔｗｏｒｋ）３０を含む。
【００２７】
本実施形態のポータブル機器５０は、通信機器１１０の複数のコイル１０のうちの少なくとも１つのコイル１０と結合するために用いるアンテナ５１を有し、これらの間で行う近距離無線通信を介してデータの送受信を行う。このデータは、電子マネー（ｅ−ｃａｓｈ）取引情報、製品コンテンツに対する質問信号、ＭＰ３音声ストリーム又はその他の種類のデータであってもよい。通信機器１１０は、データを搬送波と混ぜてＲＦ信号を合成するために用いるか、受信したＲＦ信号を濾過してデータに還元するＲＦモジュール（図示せず）をさらに含んでいる。データはプロセッサ４０により提供されたものであり、ＲＦモジュールは、プロセッサ４０の後ろに取り付けられるか、もう一つのデータ源の後ろに取り付けられるが（例えば、通信機器１１０中に含まれる記憶ユニット）、これらだけに限定されるわけではない。ＲＦモジュールは、ミキサー、フィルター、増幅器などを含み、ＲＦモジュールの構造及び構成については、当業者であれば分かるため、ここでは詳しく述べない。
【００２８】
本実施形態の通信機器１１０は、ポータブル機器５０を載置する通信平面８０をさらに含み、これら複数のコイル１０により形成された面積は、通信平面８０の全領域を覆うことができる。本実施形態の複数のコイル１０のうちの互いに隣接するコイル１０は互いに一部が重なっている。本実施形態のコイル１０の幾何学的配置（例えば、図形、数、形状など）は、説明及び解釈のみに用いられ、本発明の特許請求の範囲を何ら制限するものではない。例えば、他の実施形態では、複数のコイル１０を他の方向へ配列させてもよい。
【００２９】
本発明の応用方式が提供する近距離無線通信システム１００は、通信機器１１０とポータブル機器５０との結合効果を自動的に最適化することができる。ここで「結合を自動的に最適化する」とは、近距離無線通信システム１００が自ら適応する能力を有し、異なる条件下でも最適な伝送効率を得ることができるという意味である。上述の条件とは、例えば、ポータブル機器５０中のアンテナ５１の設置位置、アンテナ５１の寸法及び／又はアンテナ５１とコイル１０との結合効果などである。本実施形態のアンテナ５１は、ポータブル機器５０中の正確な位置がどこであろうと、ポータブル機器５０は、特定位置を特に指定する必要はなく、通信平面８０の何れかの箇所に設置してもよい。本実施形態の近距離無線通信システム１００は、マルチプレクサ２０及び適応性ネットワーク３０の制御及び設計により、アンテナ５１とコイル１０との結合効果を自動的に高め、データ転送の安定性を高めることができる。
【００３０】
図４を参照する。図４は、本発明の近距離無線通信システムの通信機器１１０の第１の実施形態を示す模式図である。本実施形態の通信機器１１０は、マルチプレクサ２０とプロセッサ４０との間に電気的に接続された１つの適応性ネットワーク３０を含む。以下、このような実施形態により本発明の近距離無線通信システム１００の動作を説明する。
【００３１】
ポータブル機器５０が通信機器１１０の通信平面８０上に設置されると、ポータブル機器５０中のアンテナ５１と少なくとも１つのコイル１０との間に電磁場５２が形成される。電磁場５２の強度／密度分布は、アンテナ５１に応じて相違する。この概念下、少なくとも１つのコイル１０が結合されて、有効アンテナ１１が構成され、かつ、ポータブル機器５０中のアンテナ５１が同じ又は略同じ寸法を有する場合、好ましい結合効果を得ることができる。
【００３２】
本実施形態のマルチプレクサ２０は、多数のパッセージを有してコイル１０と電気的に接続される。これら複数のパッセージは、アクセス禁止及びアクセス可能の２種類の状態を含む。パッセージがアクセス禁止状態にあるとき、コイル１０とアンテナ５１との結合を遮断する。反対に、パッセージがアクセス可能状態にあるとき、コイル１０とアンテナ５１とを結合し、ＲＦモジュールによりデータを変換した後にＲＦ信号をコイル１０へ通過させ、コイル１０とポータブル機器５０中のアンテナ５１とにより構築された電磁場により伝送する。
【００３３】
前述のマルチプレクサ２０のパッセージ状態は、プロセッサ４０により制御され、プロセッサ４０は、ポータブル機器５０のアンテナ５１との最適な結合効果を有するコイル構成を決定し、このコイル構成に基づいて対応した制御信号をマルチプレクサ２０へ供給し、マルチプレクサ２０によりコイル構成に対応したコイル１０をイネーブルさせる。制御信号は、独立したワイヤを介し、プロセッサ４０からマルチプレクサ２０へ伝送されるか、マルチプレクサ２０も多数本の制御線（Ｉ／Ｏ）又はＩ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＳＰＩ（Ｓｅｒｉａｌ  Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｂｕｓ）、ＵＡＲＴ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｒｅｃｅｉｖｅｒ／Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）などの通信インタフェース規格によりプロセッサ４０に接続されるが、これだけに限定されるわけではない。
【００３４】
本実施形態のプロセッサ４０は、結合効果が最適なコイル構成を決定し、各コイル１０とアンテナ５１との間に生じる誘起が発生させるＲＦ場の強さにより、結合効果が最適となるコイル１０の組み合わせを決定し、上述したコイル構成を設定する。他の実施形態において、プロセッサ４０は、各コイル１０を介してパケット情報をアンテナ５１へ伝送し、受信した応答が正確か否かにより、結合効果が最適となるコイル１０の組合せを決定し、上述のコイル構成を設定する。より詳細には、各コイル１０によりパケット情報を伝送して通信チャネル（ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ｃｈａｎｎｅｌ）を測定し、ポータブル機器５０のアンテナ５１から送られてきた応答を受取り、受信した応答の正確度をプロセッサ４０により評価し、最適な結合効果が得られるコイル構成を決定し、対応した制御信号を生成させる。上述した２種類の実施形態において、ＲＦ場の強度に基づいてコイル構成を決定する方法は、通信チャネルの測定方法より短い時間で行うことができるが、通信チャネルの測定方法は、最適な結合効果を有するコイル構成の正確度が高い。当業者であれば分かるように、その他の方式により結合効果を評価してもよく、本発明は上述した方法のみに限定されるわけではない。
【００３５】
図４の例に示すように、プロセッサ４０は、アンテナ５１との間で最適な結合効果を有するコイル１０を検出した後、第４のコイルと第６のコイルとの結合により形成されるコイル構成が最も優れた送受信能力を有すると決定し、生成した制御信号をマルチプレクサ２０へ供給し、第４のコイル及び第６のコイルをイネーブルし、第１のコイル、第２のコイル、第３のコイル、第５のコイル及び第７のコイルをディスエーブルする。そのため、第４のコイル及び第６のコイルは、有効アンテナ１１を形成してアンテナ５１と通信を行う。図４に示すように、第４のコイルと第６のコイルとは平行に設置され、互いに重ねられていない。図４に示すように、第５のコイル及び第６のコイルを選択して構成する有効アンテナ１１も、アンテナ５１の寸法と同じ又は略同じ有効アンテナ１１を構成するが、有効アンテナ１１の磁場は、２つのコイルを互いに重ねる状況下で互いに打ち消し合う状況が発生するため、有効アンテナ１１は、互いに重なっていないコイルにより構成されることが好ましい。
【００３６】
また、有効アンテナ１１は、周囲の金属製品による干渉を受ける。例えば、イネーブルされていないコイル１０、又はその他ポータブル機器５０の回路の干渉を受け、有効アンテナ１１の通信周波数に周波数のずれが発生するため、結合効果が低下する。また、１つ以上のコイルにより有効アンテナ１１を構成する場合、イネーブルされたコイルも互いに電磁場が発生し、有効アンテナ１１と、ポータブル機器５０のアンテナ５１との間で行う通信が干渉される。本実施形態の通信機器１１０は、上述した各種干渉要因を減らす適応性ネットワーク３０を含む。適応性ネットワーク３０は、様々な回路で構成され、有効アンテナ１１と通信機器１１０との間のインピーダンスを整合するが、適応性ネットワーク３０は、コイル１０の入力及び出力に基づいてコイル１０の特性（例えば、給電、入力インピーダンス、出力インピーダンスなど）を調整するために用いる。適応性ネットワーク３０の主な目的は、相違するコイル組成の配置を補償するために用い、イネーブルコイル１０の互いの結合効果の相違を平衡化し、周囲のその他の金属製品に発生した干渉を補償する。そのため、有効アンテナ１１は、適応性ネットワーク３０によりその構成を動的に調整する。例えば、適応性ネットワーク３０は、信号を調整することにより、有効アンテナ１１の電流及び電圧の出力／入力を最適化するため、有効アンテナ１１のインピーダンスを動的に制御することもできる。
【００３７】
図５を参照する。図５は、本発明の近距離無線通信システムの通信機器１１０の第２の実施形態を示す模式図である。
【００３８】
本発明の一実施形態に係る近距離無線通信システムの適応性ネットワーク３０の数は必要に応じて変えることができる。図４の実施形態の通信機器１１０は、マルチプレクサ２０と電気的に接続された１つの適応性ネットワーク３０を含む。適応性ネットワーク３０は、マルチプレクサ２０によりイネーブルされた有効アンテナ１１の調整を行う。言い換えると、適応性ネットワーク３０は、マルチプレクサ２０とプロセッサ４０との間に接続される。図５の実施形態に示すように、通信機器１１０は、多数の適応性ネットワーク３０を含む。各コイル１０は適応性ネットワーク３０とそれぞれ電気的に接続される。即ち、適応性ネットワーク３０は、マルチプレクサ２０と各コイル１０との間に接続される。図５の設置方式によると、適応性ネットワーク３０は、各コイル１０に対して優れた調整能力を有する。
【００３９】
再び図３を参照する。通信機器１１０は、ポータブル機器５０の充電に用いる無線充電ユニット６０をさらに含み、少なくとも１つの無線充電コイル６１をポータブル機器５０のアンテナ５１に結合して電磁力を送り、無線充電コイル６１はコイル１０と交差させられるか、あるいはコイル１０下に設置される。本実施形態のポータブル機器５０は、互いに分離された近距離無線通信コイル及び無線充電コイルを有する。その他の応用上、通信機器１１０は、モバイル通信モジュール７０をさらに含んでもよい。モバイル通信モジュール７０は、モバイル通信アンテナ７１と、補償器及び／又は増幅器７２と、補償器及び／又は増幅器７２を介してモバイル通信アンテナ７１と結合された遠方界アンテナ７３と、を含む。モバイル通信アンテナ７１は、ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ：登録商標）、ＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｙｓｔｅｍ）、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）又はＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）などの周波数で動作する。モバイル通信アンテナ７１は、コイル１０の横、上端又は周囲に設置される。遠方界アンテナ７３は、乗り物上に設置された自動車用アンテナ、又は建物の上に設置されたディッシュアンテナでもよいが、これらだけに限定されるわけではない。そのため、ＲＦ信号は、ポータブル機器５０によりモバイル通信アンテナ７１のアンテナ結合を介してその他のＲＦ受信機へ送信され、モバイル通信アンテナ７１と遠方界アンテナ７３との間に設けた補償器及び／又は増幅器７２により充分な電力を供給し、ＲＦ信号を大き目の範囲に至るまで送信する。
【００４０】
図６〜図８を参照する。図６は、本発明の近距離無線通信システムの操作方法２００を示す流れ図である。図７は、本発明の最適な結合効果を有するコイル構成の方法を示す流れ図である。図８は、本発明の他の実施形態が最適な結合効果を有するコイル構成の方法を示す流れ図である。
【００４１】
図６に示すように、操作方法２００では、ポータブル機器のアンテナと複数のコイルを含む通信機器との間の近距離無線通信の結合を自動的に最適化し、互いに隣接したコイル間が互いに部分的に重なる。まず、ステップ２１０において、ポータブル機器を通信機器に近づけると結合されて検出される。ステップ２１０の結合は、次のステップをトリガする。ステップ２２０において、プロセッサ４０は、コイルとポータブル機器のアンテナとの間の結合効果が最適なコイル構成を決定する。ステップ２３０において、プロセッサ４０は、コイル構成に基づいて制御信号を生成する。ステップ２４０において、制御信号を生成した後、この制御信号をマルチプレクサへ伝送し、コイル構成に基づいて少なくとも１つのコイルをイネーブルする。マルチプレクサによりイネーブルされたコイルにより有効アンテナを形成し、その寸法はポータブル機器のアンテナに等しいか略等しい。続いて、ステップ２５０において、少なくとも１つの適応性ネットワークは、有効アンテナの入力又は出力を調整する。そのため、通信機器は、ポータブル機器のアンテナと上述のステップにより通信を行う。
【００４２】
ステップ２２０において、本実施形態は、２種類の方式により、最適な結合効果を有するコイル構成を決定する。図７に示すように、最適な結合効果を有するコイル構成を決定するステップは、各コイルと、ポータブル機器のアンテナとの結合により誘起を発生させてＲＦ場強度を測定し（ステップ２２１Ａ）、最強のＲＦ場の強度に基づいてコイル構成を決定する（ステップ２２２Ａ）。
【００４３】
図８を参照する。図８に示すように、もう一つの方式には、各コイルを介してパケット情報をポータブル機器のアンテナへ伝送するステップ（ステップ２２１Ｂ）と、ポータブル機器のアンテナから発信された、パケット情報の応答を受取るステップ（ステップ２２２Ｂ）と、受け取った応答の正確度を検知するステップ（ステップ２２３Ｂ）と、正確度が最高な組み合わせに基づいてコイル構成を決定するステップ（ステップ２２４Ｂ）と、を含む。
【００４４】
上述したことから分かるように、本発明の近距離無線通信システム及び自動で最適化する近距離無線通信結合方法は、マルチプレクサにより少なくとも１つのコイルを選択して自動的にイネーブルし、ポータブル機器のアンテナに最適な結合効果を発生させ、また、適応性ネットワークは、有効アンテナの入力及び出力を調整して、有効アンテナとポータブル機器のアンテナとの間の連結を調整する。そのため、マルチプレクサ及び適応性ネットワークの配置を介し、ポータブル機器を通信機器の平面上の何れかの箇所へ設置しても、ポータブル機器内のアンテナの位置による影響を受けることがない。即ち、異なるポータブル機器に異なる寸法、異なる位置のアンテナを取り付けても、ポータブル機器との通信を安定させることができる。
【００４５】
本発明の方法は、例えば、自動車産業、消費者用電子製品、家庭用品などの様々な産業へ応用することができる。例えば、近距離無線通信システムを自動車へ取り付け、ポータブル機器を制限されたエリア（例えば、携帯電話のスロット）中へ設置し、ターゲット機器に対して近距離無線通信を行い、本発明の近距離無線通信システムを使用することにより、携帯電話が車体の移動に伴って位置が変化しても通信品質を安定させることができる。
【００４６】
当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本発明の好適な実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と領域を逸脱しない範囲で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００４７】
１０  コイル、１１  有効アンテナ、２０  マルチプレクサ、３０  適応性ネットワーク、４０  プロセッサ、５０  ポータブル機器、５１  アンテナ、５２  電磁場、６０  無線充電ユニット、６１  無線充電コイル、７０  モバイル通信モジュール、７１  モバイル通信アンテナ、７２  補償器及び／又は増幅器、７３  遠方界アンテナ、８０  通信平面、１００  近距離無線通信システム、１１０  通信機器、２００  操作方法、２１０〜２３０  ステップ、２２１Ａ〜２２２Ａ  ステップ、２２１Ｂ〜２２４Ｂ  ステップ、３１０  コイル、３２０  マルチプレクサ、３３０  イニシエータ近距離無線通信機器、３３１  アンテナ。
【図１】
2015084510.tif 000003
【図２】
2015084510.tif 000004
【図３】
2015084510.tif 000005
【図４】
2015084510.tif 000006
【図５】
2015084510.tif 000007
【図６】
2015084510.tif 000008
【図７】
2015084510.tif 000009
【図８】
2015084510.tif 000010