(57)【要約】【課題】車室構造が異なる様々な種類の車両により柔軟に対応して、通信を行うことを可能とする車内通信用中継器を提供する。【解決手段】リピータ２を車室内の天井など見通しの良い箇所に設置し、車室内において前方側に配置される車載ＥＣＵ１と、後方側に位置する携帯電話機３との間で行われる通信を中継する際に、指向性制御部は、携帯通信電話機３との間で通信を行うアンテナの指向性を調整する。【選択図】図１
2008103821.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室内において前方側に配置される車載通信機と、後方側に位置する携帯通信端末との間で行われる近距離無線通信を中継するための車内通信用中継器において、
前記車載通信機との間で通信を行うための車載側通信手段と、
前記携帯通信端末との間で通信を行うための端末側通信手段とを備え、
前記端末側通信手段は、前記携帯通信端末との間で通信を行うアンテナの指向性を調整可能となるように構成されていることを特徴とする車内通信用中継器。
【請求項２】
前記車載側通信手段は、前記車載通信機との間で通信を行うアンテナの指向性も、調整可能となるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の車内通信用中継器。
【請求項３】
前記アンテナをアクチュエータにより変位させて、指向性を調整することを特徴とする請求項１又は２記載の車内通信用中継器。
【請求項４】
前記通信手段とは別個に、指向性を変化させることで最大受信レベルを監視するための監視用アンテナを備えることを特徴とする請求項３記載の車内通信用中継器。
【請求項５】
前記通信手段は、
前記アンテナを、複数のアンテナ素子を備えるアンテナアレイで構成し、
前記複数のアンテナ素子を介して送受信される信号を夫々移相する移相器を備え、
前記移相器に夫々与える移相量を変化させて、指向性を調整することを特徴とする請求項１又は２記載の車内通信用中継器。
【請求項６】
前記通信手段は、アンテナアレイを構成する複数のアンテナ素子の一部を、最大受信レベルを監視するための監視用アンテナとして利用することを特徴とする請求項５記載の車内通信用中継器。
【請求項７】
前記複数のアンテナ素子のうち２素子を、前記監視用アンテナとし、
前記移相器は、前記２素子のうち一方のアンテナ素子の移相量を固定した状態で、他方のアンテナ素子の移相量を変化させ、
前記２素子の受信レベルを比較することにより、最大受信レベルを監視することを特徴とする請求項６記載の車内通信用中継器。
【請求項８】
前記アンテナの指向性の調整を、通信を開始する際に実行することを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の車内通信用中継器。
【請求項９】
前記アンテナの指向性の調整を、通信中に随時実行することを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の車内通信用中継器。
【請求項１０】
通信終了時に、前記指向性の調整データ，並びに前記通信手段によって得られた最大受信レベルのデータをメモリに記憶させ、
次回の通信開始時には、前記メモリに記憶されている調整データを読み出して前記通信手段に設定し、
その時点で前記通信手段により得られた受信レベルを、前記メモリに記憶されている最大受信レベルと比較することで、前記アンテナの指向性を再調整するか否かを決定することを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の車内通信用中継器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車室内において行われる近距離無線通信を中継する車内通信用中継器に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の乗員が、車室内に携帯電話機を持ち込んだ場合に、その携帯電話機と室内に配置されている装置とをBluetooth（登録商標）等の近距離無線通信により接続することで、前記携帯電話機をハンズフリー通話に利用する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、各座席位置ごとに別けて切り替えることができる無線アンテナを持ったブルートゥース通信部を設け、携帯電話機の位置を探索するときは、各指向性アンテナを順に切り替えて携帯電話機と通信を試み、携帯電話機からの信号が最もよく感知した指向性アンテナに対応する領域に携帯電話機が位置していると特定し、運転席で検出したときはハンズフリー通話に自動的に設定するようにした技術が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、車室内において、フロントパネル付近に設置されるカーナビゲーション装置と、移動通信端末機との間の近距離無線通信を中継するための中継器を天井に配置した構成が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−３５４３１２号公報
【特許文献２】特開２００２−３５９５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されている技術は、適用対象となる車室の構造が予め決まっている場合には問題がない。しかし、車室の構造が、例えば４シータ，６シータのように異なったり、或いはワゴンやバスなどのより広い空間を備える車両のように異なる場合には、それに応じて予め用意する指向性アンテナの配置などを換える必要があり、汎用性に欠けるという問題があった。
【０００５】
また、特許文献２に開示されている技術は、一見すると上記の問題を解決することが可能と思われる。しかし、特許文献２では、従来の車載アンテナは、車室内よりも車室外方向の利得が高くなるように配置されているため、中継用のアンテナをルームランプに内蔵して自動車の天井に近接させ、天井を反射板として利用することで車室内方向の指向性利得を向上させるようにしている。
【０００６】
このように、反射板を大きくし指向性利得を向上させると、指向性は鋭くなると共にアンテナの設置位置の真下に向くようになると考えられる。これでは、車室内での通信状態を広範囲にわたって良好にすることは困難であり、例えば、ミニバンの後部座席などにおいては通信が出来なくなるおそれがある。即ち、アンテナの指向性が最初に設置された状態で固定されるという点では、特許文献１と変わることがない。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車室構造が異なる様々な種類の車両により柔軟に対応して、通信を行うことを可能とする車内通信用中継器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の車内通信用中継器によれば、車室内において前方側に配置される車載通信機と、後方側に位置する携帯通信端末との間で行われる近距離無線通信を中継する際に、端末側通信手段は、携帯通信端末との間で通信を行うアンテナの指向性を調整可能となっている。即ち、本発明の車内通信用中継器を、車室内の見通しの良い箇所に設置すれば、車載通信機と携帯通信端末との間の近距離無線通信を良好に行えるように中継できる。
そして、車室内の前方側に配置される車載通信機と中継器との位置関係、又は通信環境は比較的安定しているのに対して、携帯通信端末が車室内の後方側においてどの辺りに位置するかは、その時々において異なる場合が多いと想定される。従って、端末側通信手段がアンテナの指向性を調整することで、携帯通信端末との間で行う通信も、その時々の通信環境に応じて良好に行えるようになる。
【０００９】
請求項２記載の車内通信用中継器によれば、車載側通信手段を、車載通信機との間で通信を行うアンテナの指向性も調整可能となるように構成する。即ち、車載通信機と中継器との位置関係が安定しているといっても、例えば、助手席側の乗員の有無などに応じて通信環境が変化することも想定される。従って、車載側通信手段についてもアンテナの指向性を調整すれば、通信を一層良好に行うことができる。
【００１０】
請求項３記載の車内通信用中継器によれば、通信手段は、アンテナをアクチュエータにより変位させて指向性を調整するので、簡単な構成により指向性の調整を行うことができる。
請求項４記載の車内通信用中継器によれば、前記通信手段とは別個に、指向性を変化させることで最大受信レベルを監視するための監視用アンテナを備えるので、その最大受信レベルに近付くように、通信手段のアンテナ指向性を調整することができる。
【００１１】
請求項５記載の車内通信用中継器によれば、アンテナアレイを構成する複数のアンテナ素子に応じて配置した移相器に、夫々与える移相量を変化させて指向性を調整する。即ち、所謂フェイズドアレイアンテナを構成することにより、指向性をより精密に調整可能となる。
請求項６記載の車内通信用中継器によれば、アンテナアレイを構成する複数のアンテナ素子の一部を、最大受信レベルを監視するための監視用アンテナとして利用するので、監視用アンテナを別途も受ける必要がなく、構成を簡単にすることができる。
【００１２】
請求項７記載の車内通信用中継器によれば、複数のアンテナ素子のうち２素子を監視用アンテナとして、移相器により、前記２素子のうち一方のアンテナ素子の移相量を固定した状態で他方のアンテナ素子の移相量を変化させ、前記２素子の受信レベルを比較することで最大受信レベルを監視する。そして、前者の移相量を僅かに変化させてから固定し、後者の移相量を変化させて同様に最大受信レベルを監視するプロセスを順次実行すれば、フェイズドアレイアンテナを構成する素子の一部を利用して、最大受信レベルの監視を行うことができる。
【００１３】
請求項８記載の車内通信用中継器によれば、アンテナの指向性の調整を通信開始する際に実行するので、通信を開始する直前の環境に応じて調整を行なうことができる。
請求項９記載の車内通信用中継器によれば、アンテナの指向性の調整を通信中にも随時実行するので、通信中に環境が変化した場合でも、その環境に合わせて指向性を調整することができる。
【００１４】
請求項１０記載の車内通信用中継器によれば、通信終了時に指向性の調整データ，並びに通信手段によって得られた最大受信レベルのデータをメモリに記憶させ、次回の通信開始時には、メモリに記憶されている調整データを読み出して通信手段に設定する。そして、その時点で通信手段により得られた受信レベルをメモリに記憶されている最大受信レベルと比較することで、アンテナの指向性を再調整するか否かを決定するので、通信環境が前回と殆ど変化していない場合には、直ちに最適な指向性を設定して良好に通信を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図１乃至図４を参照して説明する。図１は、本発明の車内通信用中継器を、車室内に配置することで構成される車内通信システムを示すものである。図１（ａ）は、車室内の縦断側面図である。車載ＥＣＵ（車載通信機）１は、車室内の前方（図１（ａ）中左方）側、例えば、ダッシュボードの内部などに配置されている。そして、リピータ（車内通信用中継器）２は、車室内の天井の略中央部分に設置されており、車載ＥＣＵ１と、後方座席側において乗員が持ち込んだ携帯電話機（携帯通信端末）３との間で行われる近距離無線通信（例えば、Bluetooth）を中継する。
【００１６】
図１（ｂ）は、リピータ２の内部構成を概略的に示す。リピータ２は、車載ＥＣＵ１との間で通信を行うための車載側アンテナ４を図中左下側に、携帯電話機３との間で通信を行うための端末側アンテナ５を図中右下側に配置している。そして、それらの上方には通信制御部６があり、両アンテナ４，５を介して行う通信を制御する。これらのアンテナ４，５は、例えばロッドアンテナやパッチアンテナなどで構成されている。
また、図２は車室内の平面図であり、リピータ２は、車載ＥＣＵ１が送信した電波の直接波（ａ），或いは反射波（ｂ）を受信して、その受信波を後方の携帯電話機３側に送信する。尚、図示はしないが、その逆方向の伝送についても同様である。
【００１７】
図３は、リピータ２の内部構成をより詳細に示すものである。リピータ２は、通信制御部６と、車載ＥＣＵ側，端末側の指向性制御部７，８（車載側，端末側通信手段）と、受信レベル監視部９とで構成されている。通信制御部６は、ＣＰＵ１０，メモリ１１等で構成されている。指向性制御部７，８は、各アンテナ４，５と、夫々のアンテナ４，５の方向を変化させるためのモータ１２，１３とで構成されている。また、受信レベル監視部９も同様に、レベル監視用のアンテナ１４とモータ１５とを備えている。
【００１８】
ＣＰＵ１０は、各モータ（アクチュエータ）１２，１３，１５を駆動して対応するアンテナ４，５，１４の方向を変化させると共に、各アンテナ４，５，１４の受信レベルをＡ／Ｄ変換して読み込むようになっている。そして、ＣＰＵ１０は、レベル監視用アンテナ１４については常時回転させておき、そのアンテナ１４の受信レベルが最大となる方向を検出し、その方向に基づいて車載ＥＣＵ側，端末側アンテナ４，５の方向も制御する。メモリ１１は、ＣＰＵ１０が受信レベルや各種の制御パラメータなどを書き込んで記憶させる不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリなど）である。
【００１９】
図２に示したように、車載ＥＣＵ側アンテナ４によって受信された信号は、ＣＰＵ１０の内部を経由して端末側アンテナ５側に送信され、逆に、端末側アンテナ５によって受信された信号は、車載ＥＣＵ側アンテナ４側に送信されるようになっている。尚、レベル監視用アンテナ１４は、図１では示していないが、２つのアンテナ４，５に対して等距離となる位置に配置されている。
【００２０】
次に、本実施例の作用について図４も参照して説明する。図４は、リピータ２のＣＰＵ１０による制御内容を示すフローチャートである。ＣＰＵ１０は、例えば、車両のイグニッションキーのポジションが「ＡＣＣ」となることで、車載ＥＣＵ１が車室内での通信を行う可能性がある状態になると起動する。すると、先ずメモリ１１より前回の処理終了時に記憶させた指向性制御パラメータに基づいて、車載ＥＣＵ側アンテナ４，端末側アンテナ５の方向を設定し、指向性を再現する（ステップＳ１）。（尚、前回の制御時の方向が維持されている場合は、そのままで良い。）
そして、車載ＥＣＵ１より送信された信号を車載ＥＣＵ側アンテナ４で受信し、車両の乗員により持ち込まれた携帯電話機３より送信された信号を端末側アンテナ５で受信して、それらの受信レベルが前回の最大受信レベルに対して大きく異なるか否かを判断する（ステップＳ２）。即ち、その時々の車室内の状態、乗員数や乗員の位置などにより、通信条件は異なるからである。
【００２１】
ステップＳ２において、比較した受信レベルが略同じであれば（「ＮＯ」）そのまま通信を開始する（ステップＳ３）。即ち、車載ＥＣＵ１と、携帯電話機３との間を、リピータ２によって相互に中継する。そして、通信が終了すると、ＣＰＵ１１は、その時点での最大受信レベルや指向性制御パラメータ（調整データ）などをメモリ１１に記憶させて（ステップＳ４）処理を終了する。
【００２２】
一方、ステップＳ２において、比較した受信レベルが大きく異なる場合（「ＹＥＳ」）、ＣＰＵ１０は、先ず指向性制御部７のモータ１２を駆動して車載ＥＣＵ側アンテナ４の方向を変化させ、その受信レベルがレベル監視用アンテナ１４による最大受信レベルに近くなる方向を検索する（ステップＳ５）。そして、車載ＥＣＵ側アンテナ４の指向性を、受信レベルが最大となる方向に設定する（ステップＳ６）。続いて、ＣＰＵ１０は、ステップＳ７，Ｓ８において、端末側アンテナ５についても同様の制御を行う。これらの制御により、その時点の車室内の状況に応じて最適となる通信指向性が設定される。それから、ステップＳ３，Ｓ４を実行する。
【００２３】
尚、車室内に車載ＥＣＵ１が通信対象とすべき携帯通信端末が持ち込まれていない場合も想定されるが、その際には、ステップＳ２において端末側からの受信電波が検出されるまで待機しても良いし、受信電波が検出されない状態が一定時間継続すればタイムアウトと判定して処理を終了しても良い。
【００２４】
以上のように本実施例によれば、リピータ２は、車室内において前方側に配置される車載ＥＣＵ１と、後方側に位置する携帯電話機３との間で行われる通信を中継する際に、指向性制御部８は、携帯通信電話機３との間で通信を行うアンテナ５の指向性を調整するので、リピータ２を、車室内の天井など見通しの良い箇所に設置すれば、車載ＥＣＵ１と携帯電話機３との間の通信を良好に行えるように中継できる。
そして、車室内の前方側に配置される車載ＥＣＵ１とリピータ２との位置関係、又は通信環境は比較的安定しているのに対し、携帯電話機３が車室内の後方側でどの辺りに位置するかはその時々で異なる場合が多いと想定されるため、携帯電話機３との間で行う通信をその時の通信環境に応じて良好に行うことが可能となる。
【００２５】
例えば、特許文献２に開示されている技術が、本発明と同様に「中継器」を使用するものであっても、その中継器用アンテナの車室内に対する指向性は当初に配置された設定のまま変化しないため、通信環境の変化に対応することはできない。また、中継器用アンテナは１つしか存在しないため、実質的には受信した電波を単に反射させているだけと推察される。これに対して、本発明の構成によれば、通信環境の変化に柔軟に対応可能となるから、例えばミニバンやバスなどのように縦長に構成されている車室内での通信も、極めて良好に行うことができる。
【００２６】
また、リピータ２は、指向性制御部７が、車載ＥＣＵ１との間で通信を行うアンテナ４の指向性も調整する。即ち、車載ＥＣＵ１とリピータ２との位置関係が安定しているといっても、例えば、助手席側の乗員の有無などに応じて通信環境が変化することも想定されるので、アンテナ４側の指向性も調整すれば通信を一層良好に行うことができる。そして、アンテナ４，５をモータ１２，１３により変位させることで、簡単な構成により指向性の調整を行うことができる。
【００２７】
更に、リピータ２は、最大受信レベルを監視するためのアンテナ１４を備えるので、その最大受信レベルに近付くように、アンテナ４，５の指向性を調整することができる。またＣＰＵ１０は、アンテナ４，５の指向性の調整を通信開始する際に実行するので、通信を開始する直前の環境に応じて調整を行なうことができる。
加えて、ＣＰＵ１０は、通信終了時に指向性制御パラメータや最大受信レベルのデータをメモリ１１に記憶させ、次回の通信開始時には、メモリ１１に記憶されている調整データを読み出して指向性制御部７，８に設定し、その時点でアンテナ４，５により得られた受信レベルをメモリ１１から読み出した最大受信レベルと比較してアンテナ４，５の指向性を再調整するか否かを決定する。従って、通信環境が前回と殆ど変化していない場合は、直ちに最適な指向性を設定して良好に通信を行うことができる。
【００２８】
（第２実施例）
図５は本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。図５は、図３相当図である。第２実施例では、車載側指向性制御部（車載側通信手段）２１が複数のアンテナ素子（アンテナアレイ）４（１）〜４（ｎ）を備えており、それら複数のアンテナ４は移相器２２に接続され、その移相器２２は加算／分配器２３を介してＣＰＵ２４に接続されている。
【００２９】
移相器２２は、ＣＰＵ２４により制御され、複数のアンテナ４（１）〜４（ｎ）の移相量を個別に調整するものであり、複数のアンテナ４との組み合わせにより所謂フェイズドアレイアンテナを構成している。即ち、複数のアンテナ４の移相量を個別に変化させることで、アンテナ４全体としての指向性を制御することが可能となっている。
そして、加算／分配器２３は、移相器２２とＣＰＵ２４との間のインターフェイスであり、複数のアンテナ４によって受信された信号を加算合成してＣＰＵ２４側に出力すると共に、ＣＰＵ２４側より出力された信号を複数のアンテナ４に対応して分配し、移相器２２側に出力するようになっている。また、端末側指向性制御部（端末側通信手段）２５も同様に、複数のアンテナ５（１）〜５（ｎ），移相器２６，加算／分配器２７により構成されている。
【００３０】
また、第１実施例における指向性制御部９は設けられておらず、それに替えて、複数のアンテナ４，５の内、夫々２本が最大受信レベル監視用として機能するようになっている。即ち、ＣＰＵ２４は、上記２本のうち一方は移相量を固定した状態で、他方の移相量を変化させて最大受信レベルが得られる方向を検索し、次に前者の移相量をステップ的に変化させて固定し、後者の移相量を変化させて同方向を検索する、という手順を繰り返すことで、最大受信レベルを検出するようになっている。その他の構成は第１実施例と同様である。
尚、以上の構成において、加算／分配器２３及び２７，ＣＰＵ２４及びメモリ１１が通信制御部２８を構成しており、制御部２１，２５，２８がリピータ（車内通信用中継器）２９を構成している。
【００３１】
指向性制御の処理自体は、図４のフローチャートに従って実行される。その場合、ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ５〜Ｓ８などにおいて志向性を制御する際には、ＣＰＵ２４が移相器２２，２６に移相制御指令値を与えることで各アンテナ４，５の指向性を制御し、ステップＳ４では、上記の移相制御指令値を制御パラメータとして記憶させる。
【００３２】
以上のように第２実施例によれば、リピータ２９は、アンテナアレイを構成する複数のアンテナ４（１）〜４（ｎ），５（１）〜５（ｎ）に応じて配置した移相器２２，２６に、夫々与える移相量を変化させて指向性を調整するので、フェイズドアレイアンテナにより指向性を一層精密に調整することができる。また、アンテナアレイを構成する複数のアンテナ素子の一部を、最大受信レベルを監視するための監視用アンテナとして利用するので、監視用アンテナを別途も受ける必要がなく、構成を簡単にすることができる。
【００３３】
その場合、ＣＰＵ２４は、複数のアンテナ素子のうち２素子をレベル監視用アンテナとして、２素子のうち一方のアンテナ素子の移相量を固定した状態で他方のアンテナ素子の移相量を変化させ、それらの受信レベルを比較することで最大受信レベルを監視するので、アンテナアレイ４，５と移相器２２，２６とを組み合わせてなるフェイズドアレイアンテナの一部を利用して、最大受信レベルの監視を行うことができる。
【００３４】
本発明は上記し又は図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形が可能である。
アンテナの指向性の調整を、通信中も随時実行しても良い。即ち、図４のステップＳ３で開始した通信の実行中は、随時ステップＳ５〜Ｓ８を実行するようにしても良い。この場合、通信中に車室内の環境が変化した場合でも、その環境に合わせて指向性を調整することができる。
ステップＳ４における最大受信レベルや制御パラメータの記憶処理は、必要に応じて行えば良い。従って、ステップＳ１を削除し、起動時に毎回ステップＳ２から処理を開始しても良い。
【００３５】
また、指向性の調整は、実際に通信を開始してから行っても良い。
第１実施例において、受信レベル監視部９を削除し、指向性制御部７，８で夫々の最大受信レベルを検出するようにしても良い。
第２実施例において、第１実施例と同様に、レベル監視用アンテナを独立に配置しても良い。
最大受信レベルを求めるためにレベル比較を行う比較器を、データレジスタやマグニチュードコンパレータなどのハードウエアによって構成しても良い。
携帯通信端末は、携帯電話機３に限ることなく、通信モジュールを内蔵したパーソナルコンピュータやＰＤＡ（Personal Digital Assistants）等でも良い。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施例であり、（ａ）は車内通信システムを示す車室の概略的な側面図、（ｂ）はリピータの構成を示す概略的な側面図
【図２】車室内の概略的な平面図
【図３】リピータの詳細構成を示す機能ブロック図
【図４】リピータのＣＰＵによる制御内容を示すフローチャート
【図５】本発明の第２実施例を示す図３相当図
【符号の説明】
【００３７】
図面中、１は車載ＥＣＵ（車載通信機）、２はリピータ（車内通信用中継器）、３は携帯電話機（携帯通信端末）、４（１）〜４（ｎ）は車載側アンテナ（アンテナアレイ）、５（１）〜５（ｎ）は端末側アンテナ（アンテナアレイ）、７は車載ＥＣＵ側指向性制御部（車載側通信手段）、８は端末側指向性制御部（端末側通信手段）、１２，１３，１５はモータ（アクチュエータ）、１４はレベル監視用アンテナ、２１は車載側指向性制御部（車載側通信手段）、２２，２６は移相器、２５は端末側指向性制御部（端末側通信手段）２９はリピータ（車内通信用中継器）を構成している。
【図１】
2008103821.tif 000003
【図２】
2008103821.tif 000004
【図３】
2008103821.tif 000005
【図４】
2008103821.tif 000006
【図５】
2008103821.tif 000007