JP4882815B2 - Mobile communication device - Google Patents
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Description
本発明は移動通信装置に係り、特に指向性アンテナと無指向性アンテナを切り替えて送信と受信を行う移動通信装置に関する。 The present invention relates to a mobile communication device, and more particularly to a mobile communication device that performs transmission and reception by switching between a directional antenna and an omnidirectional antenna.
図10は従来の移動通信装置の一例の構成図を示す。同図において、移動通信装置は制御器1と送受信機31とからなる。送受信器31は、指向性アンテナ16と無指向性アンテナ17を有している。切替スイッチ32は、制御器1の切替制御部33により指向性アンテナ16と無指向性アンテナ17を切替る機能を有している。この切替スイッチ32は、サーキュレータ15と各アンテナ16,17との間に実装されており、送信と受信の両方を同時に指向性アンテナ16または無指向性アンテナ17に切り替える構成である。
FIG. 10 shows a configuration diagram of an example of a conventional mobile communication apparatus. In the figure, the mobile communication device comprises a
また、制御器1は、通信制御部2、アンテナ指向方向制御部6、デコーダ7、エンコーダ8及び切り替え制御部33からなる。デコーダ7は送受信器31内の受信部11により受信された対向局34からの信号を復号して受信情報20を得て通信制御部2を介して出力する。エンコーダ7は、画像データなどの所定情報3、自己位置・高度・姿勢情報4、対向局位置・高度情報(初期情報)5などが通信制御部2を介して入力され、これらを所定の方式でエンコードし、得られた信号を送受信器31内の送信部12へ出力する。送信部12からの送信信号はサーキュレータ15、切替スイッチ32、指向性アンテナ16又は無指向性アンテナ17を介して対向局34へ送信される。対向局34は移動局であってもよい。
The
なお、送信信号を電力増幅器で増幅し、送信切替スイッチ及びサーキュレータを経てアンテナに出力し、またアンテナから入力された受信信号はサーキュレータを経て低雑音増幅器に入力する送信系を有する局部発振部を備えた無線装置も従来知られている(例えば、特許文献1参照)。 A transmission signal is amplified by a power amplifier, output to an antenna through a transmission selector switch and a circulator, and a reception signal input from the antenna is provided with a local oscillation unit having a transmission system that is input to a low noise amplifier through a circulator. Conventionally, wireless devices are also known (see, for example, Patent Document 1).
また、マクロセル基地局と移動体端末との間で、マクロセル基地局が割り当てた変復調器及び通信チャネルを用いた通信回線を設定する移動通信方式において、マクロセル基地局が、複数のアンテナのうち指定されたアンテナと、複数の変復調器のうち指定された変復調器とを切り替え接続するためのスイッチマトリクス構成によるスイッチ回路を備えた構成が知られている(例えば、特許文献2参照)。 Further, in a mobile communication system for setting a communication line using a modulator / demodulator and a communication channel allocated by a macro cell base station between the macro cell base station and a mobile terminal, the macro cell base station is designated among a plurality of antennas. There is known a configuration including a switch circuit having a switch matrix configuration for switching and connecting the antenna and a designated modulator / demodulator among a plurality of modulators / demodulators (for example, see Patent Document 2).
しかしながら、図10に示した従来の移動通信装置では、画像データなど所定情報3を伝送するために指向性アンテナ16を使用していた場合、指向性アンテナ16の指向方向が外乱の影響などにより対向局34方向を向かずに通信がロックオフする可能性がある。指向性アンテナ16を使用中にロックオフした場合に通信回線を復帰するには、再度、指向性アンテナ16を対向局34方向に向かせるための制御が必要であるが、対向局34が移動する移動局の場合は、刻々と位置が変化し、即座に指向制御ができない。一方、無指向性アンテナ17に切り替えた場合は、指向方向制御の必要がないが、アンテナゲインが低いので、大幅な到達距離不足や伝送速度低下があり、通信回線成立が難しい。
However, in the conventional mobile communication device shown in FIG. 10, when the
従って、従来の移動通信装置では、送信と受信の両方を指向性アンテナ16または無指向性アンテナ17のいずれか同種のアンテナにしか設定できず、送信または受信の伝送速度や通信距離に応じた個別の選択ができず、ロックオフしてしまう可能性があるという課題がある。また、上記の従来の移動通信装置では、ロックオフしてしまった場合、無指向性アンテナ17での通信可能範囲でない限り、通信回線を復帰させるのは難しいという課題がある。
Therefore, in the conventional mobile communication device, both transmission and reception can be set only to the same type of antenna, either the
なお、特許文献1記載の発明は、送信波のみ送信切替スイッチとサーキュレータとを経てアンテナに出力し、受信波は切替スイッチを介することなくサーキュレータのみを介して低雑音増幅器に入力する構成であり、また、特許文献2記載の発明は、移動通信方式におけるマクロセル基地局が複数のアンテナを切り替えるスイッチ回路を備えた構成が開示されているだけであり、仮に両者を組み合わせても送信と受信を切替アンテナで切り替える移動通信装置を構成することはできない。
The invention described in
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、指向性アンテナと無指向性アンテナを有し、送信および受信のために、それぞれを自在に切替る機能を有することで、通信距離、伝送速度に応じた通信回線を構築することが可能であり、安定した通信回線を構築し得る移動通信装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and has a directional antenna and an omnidirectional antenna, and has a function of freely switching between transmission and reception, so that communication distance and transmission speed can be reduced. An object of the present invention is to provide a mobile communication device capable of constructing a communication line according to the demand and capable of constructing a stable communication line.
上記の目的を達成するため、本発明は、指向性アンテナと無指向性アンテナを有し、指向性アンテナ及び無指向性アンテナを選択して送信又は受信を行う移動通信装置であって、指向性アンテナ及び無指向性アンテナの一方を送信アンテナとし、かつ、他方を受信アンテナとしてそれぞれ同時に使用するか、又は指向性アンテナ及び無指向性アンテナの一方を送信アンテナ及び受信アンテナとして共用するアンテナ選択手段と、指向性アンテナの指向方向を受信信号中の対向局の位置情報に基づいて制御する指向方向制御手段と、自装置の存在位置を示す位置情報を少なくとも含む伝送情報を生成して、アンテナ選択手段により選択されている指向性アンテナ又は無指向性アンテナにより送信させる伝送情報生成手段とを有することを特徴とする。この発明では、指向性アンテナと無指向性アンテナを、送信及び受信のために、それぞれを自在に切り替えることができるため、アンテナゲインやアンテナ覆域を自在に変更することができる。 In order to achieve the above object, the present invention is a mobile communication device that has a directional antenna and an omnidirectional antenna, and performs transmission or reception by selecting the directional antenna and the omnidirectional antenna. and one of the antenna and omni-directional antenna and transmitting antenna, one or antenna selection for shared to use each time the other as a receiving antenna, or directional antennas and an omnidirectional antenna while as transmit and receive antennas means and the orientation control means for controlling, based on the position information of the opposite station in the directivity reception signals of the directional antenna, and generating at least includes transmission information location information indicating the location of the own apparatus, and characterized in that it has a transmission information generating means for transmitting a directional antenna or an omnidirectional antenna is selected by the antenna selection means That. In the present invention, since the directional antenna and the omnidirectional antenna can be switched freely for transmission and reception, the antenna gain and the antenna coverage can be freely changed.
また、上記の目的を達成するため、本発明は、指向性アンテナの使用時にロックオフしたことを検出するロックオフ検出手段と、ロックオフ検出時は、指向性アンテナに替えて無指向性アンテナを使用するようにアンテナ選択手段を制御する第1のアンテナ切替制御手段と、ロックオフ検出時は、自装置がロックオフ状態にあることを示すロックオフ情報を対向局へ無指向性アンテナを使用して送信するロックオフ状態送信手段とを更に有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a lock-off detecting means for detecting that the directional antenna is locked off, and a omni-directional antenna in place of the directional antenna when detecting the lock-off. The first antenna switching control means for controlling the antenna selection means to be used, and the lock-off information indicating that the own apparatus is in the lock-off state when the lock-off is detected, use the omnidirectional antenna to the opposite station. And a lock-off state transmitting means for transmitting the information.
この発明では、指向性アンテナ使用時にロックオフを検出した時は、それまで使用していた指向性アンテナから無指向性アンテナを使用するように切り替えるため、対向局からの送信信号を受信することができる。 In the present invention, when a lock-off is detected when using a directional antenna, the directional antenna used until then is switched to use the omni-directional antenna, so that the transmission signal from the opposite station can be received. it can.
また、上記の目的を達成するため、本発明は、ロックオフ情報を受信したときは、送信アンテナとして用いている指向性アンテナにより送信している第1の伝送情報よりも伝送速度の遅い第2の伝送情報を切替伝送する伝送情報切替手段を有することを特徴とする。この発明では、指向性アンテナを使用して伝送していた第1の伝送情報よりも伝送速度の遅い第2の伝送情報を伝送するため、指向性アンテナに比べて低ゲインである無指向性アンテナを使用することができる。 In order to achieve the above object, according to the present invention, when lock-off information is received, the second transmission rate is lower than that of the first transmission information transmitted by the directional antenna used as the transmission antenna. Transmission information switching means for switching and transmitting the transmission information. In the present invention, since the second transmission information having a transmission speed slower than the first transmission information transmitted using the directional antenna is transmitted, the omnidirectional antenna has a lower gain than the directional antenna. Can be used.
また、上記の目的を達成するため、本発明は、自装置がロックオフ状態から復帰したことを検出する復帰検出手段と、復帰検出時は、無指向性アンテナに替えて指向性アンテナを使用するようにアンテナ選択手段を制御する第2のアンテナ切替制御手段とを更に有することを特徴とする。この発明では、ロックオフ状態から復帰した場合は、自動的に元の状態に復帰させることができる。 In order to achieve the above object, the present invention uses return detection means for detecting that the device has returned from the lock-off state, and uses a directional antenna instead of an omnidirectional antenna when the return is detected. And a second antenna switching control means for controlling the antenna selection means. In the present invention, when returning from the lock-off state, it is possible to automatically return to the original state.
また、上記の目的を達成するため、本発明は、アンテナ選択手段は、送信出力、指向性アンテナ及び無指向性アンテナの各アンテナゲイン、対向局との伝送距離及び送信データの伝送速度に応じて、指向性アンテナ及び無指向性アンテナを送信アンテナ又は受信アンテナとして選択することを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the present invention, the antenna selection unit is configured to control the transmission output, each antenna gain of the directional antenna and the omnidirectional antenna, the transmission distance with the opposite station, and the transmission speed of the transmission data The directional antenna and the omnidirectional antenna are selected as transmitting antennas or receiving antennas.
更に、上記の目的を達成するため、本発明は、アンテナ選択手段を、第1乃至第4の端子を有し、その第1の端子が指向性アンテナに接続され、その第2の端子が無指向性アンテナに接続され、第1の端子と第3の端子間、及び第2の端子と第4の端子間を接続するストレート接続か、又は第1の端子と第4の端子間、及び第2の端子と第3の端子間を接続するクロス接続の状態とされるマトリクススイッチと、マトリクススイッチの第3及び第4の端子と、受信部の入力端及び送信部の出力端との間を切替接続する切替スイッチ手段とを有する構成としたことを特徴とする。 Furthermore, in order to achieve the above object, the present invention provides an antenna selecting means having first to fourth terminals, the first terminal being connected to the directional antenna, and the second terminal being non-existent. Connected to the directional antenna, straight connection between the first terminal and the third terminal, and between the second terminal and the fourth terminal, or between the first terminal and the fourth terminal, and A matrix switch connected between the second terminal and the third terminal, a third switch and a fourth terminal of the matrix switch, and an input end of the reception unit and an output end of the transmission unit. It is characterized by having a changeover switch means for switching connection.
本発明によれば、指向性アンテナと無指向性アンテナを、送信及び受信のために、それぞれを自在に切り替えることで、アンテナゲインやアンテナ覆域を自在に変更することができるようにしたため、通信距離及び情報の伝送速度に応じた通信回線を構築することができると共に、安定した通信回線を構築できる。 According to the present invention, the antenna gain and the antenna coverage can be freely changed by freely switching between the directional antenna and the omnidirectional antenna for transmission and reception. A communication line according to the distance and the information transmission speed can be constructed, and a stable communication line can be constructed.
また、本発明によれば、指向性アンテナ使用時にロックオフを検出した時は、無指向性アンテナを使用するように切り替えるため、対向局からの送信信号を受信することができ、また、伝送速度の遅い伝送情報に切り替えて伝送するため、通信回線復帰が容易となる。 In addition, according to the present invention, when lock-off is detected when a directional antenna is used, a transmission signal from the opposite station can be received because switching is performed to use an omnidirectional antenna. Since the transmission information is switched to the later transmission information, the communication line can be easily restored.
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に詳細に説明する。図1は本発明になる移動通信装置の一実施の形態の構成図を示す。同図に示すように、本実施の形態の移動通信装置は、制御器1と送受信器10とから構成されている。制御器1は、通信制御部2、アンテナ指向方向制御部6、デコーダ7、エンコーダ8及び切替制御部9からなる。また、送受信器10は、受信部11、送信部12、切替スイッチ13、マトリクススイッチ14、サーキュレータ15、指向性アンテナ16及び無指向性アンテナ17からなる。指向性アンテナ16及び無指向性アンテナ17は、切替スイッチ13及びマトリクススイッチ14により切り替えられる。
Next, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration diagram of an embodiment of a mobile communication apparatus according to the present invention. As shown in the figure, the mobile communication device of the present embodiment includes a
制御器1の通信制御部2は、画像データなどの所定情報3、自己位置・高度・姿勢情報4、対向局位置・高度情報5を入力として受け、画像データなどの所定情報3、自己位置・高度・姿勢情報4をエンコーダ8に供給する。エンコーダ8は入力された画像データなどの所定情報3、自己位置・高度・姿勢情報4を所定の方式で送信データ18としてフォーマット化し、送受信器10内の送信部12へ出力する。
The
送信部12では、入力された送信データ18の変調と所定周波数へのコンバート処理を行って送信信号を生成する。この送信信号は、切替スイッチ13、マトリクススイッチ14、サーキュレータ15をそれぞれ介して、指向性アンテナ16または無指向性アンテナ17にて対向局21へ送信される。指向性アンテナ16は、特定方向に高ゲインの指向性を有するアンテナであり、制御器1のアンテナ指向方向制御部6により指向方向を制御される。アンテナ指向方向制御部6は、通信初期は通信制御部2経由で入力される対向局位置・高度初期情報5に基づき制御を開始し、対向局21との通信回線成立後は、受信データ19に含まれる対向局位置・高度情報による制御とする。
The
無指向性アンテナ17は、全周方向へ均一のゲインを有するアンテナであり、指向方向制御を不要とする。ただし、指向性アンテナ16に比べて低ゲインである。指向性アンテナ16と無指向性アンテナ17の選択には、切替スイッチ13とマトリクススイッチ14を配置する。これらのスイッチ13及び14は、制御器1の切替制御部9の指令に基づき、接続先を互いに独立して切り替える。切替スイッチ13は、マトリクススイッチ14側とサーキュレータ15側を切り替える。サーキュレータ15は送受信を同一のアンテナで行う機能を有す。マトリクススイッチ14は、指向性アンテナ16と無指向性アンテナ17を切替スイッチ13側またはサーキュレータ15側を選択することが可能となっている。
The
送受信器10内の受信部11は、指向性アンテナ16または無指向性アンテナ17にて受信した対向局21からの電波の受信信号をサーキュレータ15を介して供給されて所定の周波数にダウンコンバートした後復調して受信データ19を生成して出力する。制御器1内のデコーダ7では、受信部11から供給される受信データ19のロックオン判定を行い、ロックオン状態において、受信情報20を出力する。
The receiving
次に、図2〜図5と共に本実施の形態のスイッチの切替動作について詳細に説明する。切替スイッチ13及びマトリクススイッチ14は、制御器1の切替制御部9の指令に基づき、接続先を切替る。その切替モードは図2〜図5に示す4通りがある。なお、図2〜図5中、図1と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
Next, the switching operation of the switch according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. The
図2は、切替スイッチ13をサーキュレータ15側、マトリクススイッチ14をストレート接続とすることで、送信、受信とも指向性アンテナ16を選択する第1の切替モードを示す。図3は、切替スイッチ13をサーキュレータ15側、マトリクススイッチ14をクロス接続することで、送信、受信とも無指向性アンテナ17を選択する第2の切替モードを示す。
FIG. 2 shows a first switching mode in which the
図4は、切替スイッチ13をマトリクススイッチ14側、マトリクススイッチ14をストレート接続とすることで、送信を無指向性アンテナ17、受信を指向性アンテナ16とする第3の切替モードを示す。図5は、切替スイッチ13をマトリクススイッチ14側、マトリクススイッチ14をクロス接続とすることで、送信を指向性アンテナ16、受信を無指向性アンテナ17とする第4の切替モードを示す。
FIG. 4 shows a third switching mode in which the
図1に戻って説明する。通信制御部2は、送信する情報を選択し、画像データなどの所定情報3に自己位置・高度・姿勢情報4を加えて高速の伝送速度となる送信データや、自己位置・高度・姿勢情報4のみの低速の伝送速度となる送信データを作ることができ、デコーダ7のロックオン情報などにより切り替わるようなプログラムにより動作する。
Returning to FIG. The
ここで、送信出力P、アンテナゲインG、伝送距離D、伝送速度Rには以下の関係がある。 Here, the transmission output P, the antenna gain G, the transmission distance D, and the transmission speed R have the following relationship.
P・G∝D2・R
送信出力Pが一定の場合、ある伝送距離Dにおいて指向性アンテナ16での通信回線が成立している場合、指向性アンテナ16は高ゲインなので高伝送速度での通信ができるが、指向性アンテナ16はアンテナ覆域が狭いので、常に対向局21の位置を把握しながらアンテナ指向方向を制御する必要がある。一方、無指向性アンテナ17では、低ゲインなので低伝送速度であるが、アンテナ覆域が全周なので、アンテナ指向方向制御が不要である。
P ・ G∝D 2・ R
When the transmission output P is constant, when a communication line is established with the
そこで、本実施の形態では、これを利用し、所定の伝送距離Dでの通信を行う場合に、画像データなどの所定情報3を送信データとする通信系統は、指向性アンテナ16を選択し、高伝送速度を実現する。他方の系統は、指向性アンテナ16の指向方向制御に必要となる対向局位置・高度情報5を受信できるような無指向性アンテナ17を選択できることを可能とする。加えて、万一、画像データなどの所定情報3の通信系統がロックオフし、指向性アンテナ16の指向方向制御が不可能となった場合は、即座に送信データを自己位置・高度・姿勢情報4に変更し、かつ、無指向性アンテナ17を選択することで、通信回線復帰が容易となり、復帰後は、従前と同じく、画像データなどの所定情報3を送信データとする通信系統は、指向性アンテナ16を再選択することとする。
Therefore, in this embodiment, when performing communication at a predetermined transmission distance D using this, the communication system using the
このように、本実施の形態では、指向性アンテナ16と無指向性アンテナ17とを有し、送信及び受信のために、それぞれを自在に切り替える機能を有することで、通信距離、伝送速度に応じた通信回線を構築することができ、安定した通信回線を提供することができる。
As described above, the present embodiment includes the
次に、本発明の実施例1について図面と共に説明する。図6は本発明になる移動通信装置の実施例1を備えた移動通信システムのブロック図を示す。本実施例の移動通信システムは、本発明の移動通信装置である移動体41及び51と、固定局71とからなり、移動体41のカメラ42で撮影した画像を移動体51によって中継して固定局71へ伝送するシステムである。移動体41と移動体51とは互いに伝送距離D1離れている。
Next, Example 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 6 shows a block diagram of a mobile communication system provided with
移動体41は、カメラ42、カメラ指向方向制御器43、制御器44、送受信器45、GPS受信機48、高度計49、INS端末50を有する。送受信器45は、指向性アンテナ46と無指向性アンテナ47を有する。GPS受信機48は、全地球測位システム(GPS:global positioning System)の一部を構成しており、人工衛星であるGPS衛星から送信されたGPS信号を受信して自装置の位置情報を取得する。INS端末50は、航空機の慣性航法を制御する慣性ナビゲーションシステム(INS:Inertia Navigation System)における端末であり、機体のピッチ角、ヨー角、ロール角及びそれぞれの角速度の姿勢データを公知の方法で計測し出力することができる。
The moving body 41 includes a camera 42, a camera pointing direction controller 43, a
移動体51は、制御器52、送受信器53、制御器56、送受信器57、GPS受信機60、高度計61、INS端末62を有する。送受信器53は、指向性アンテナ54と無指向性アンテナ55とを有する。送受信器57は、指向性アンテナ58と無指向性アンテナ59とを有する。GPS受信機60は、GPS受信機48と同様に、GPS衛星から送信されたGPS信号を受信して自装置の位置情報を取得する。INS端末62は、INS端末50と同様に、INSネットに接続する通信端末である。
The moving body 51 includes a controller 52, a
固定局71は制御器72及び送受信器73を有し、送受信器73には、指向性アンテナ74と無指向性アンテナ75とが設けられている。固定局71の送受信器73と移動体51の送受信器57とは、アップリンク81とダウンリンク82により通信を行う。移動体41の送受信器45と移動体51の送受信器53とは、アップリンク83とダウンリンク84により通信を行う。
The fixed station 71 includes a controller 72 and a
アップリンク81の伝送情報は、固定局71から移動体51への撮影指示情報76であり、データ容量は数十kbps程度の低速である。また、アップリンク83の伝送情報は、移動体51から移動体41への撮影指示情報76と移動体51の位置・高度などの情報であり、データ容量は数十kbpsの低速である。ここでの撮影指示情報76は、固定局71からの情報を中継したものである。
The transmission information of the uplink 81 is photographing
ダウンリンク84の伝送情報は、移動体41から移動体51への画像情報40と移動体41の位置・高度などの情報であり、データ容量は数Mbpsの高速である。また、ダウンリンク82の伝送情報は、移動体51から固定局71への画像情報40と、移動体41及び移動体51の位置・高度などの情報であり、データ容量は数Mbpsの高速である。ここでの画像情報40と移動体41の位置・高度などの情報は、移動体41から受信した情報を中継したものである。
The transmission information of the
移動体41は送受信器45により指向性アンテナ46と無指向性アンテナ47のどちらか一方を選択可能であり、指向性アンテナ46を選択する場合は、制御器44により、アップリンク83の伝送情報に含まれる移動体51の位置情報に基づき、GPS受信機48からの位置データと高度計49からの高度データとINS端末50からの姿勢データとを使用しながら、移動体51方向に指向性アンテナ46の指向方向を制御することで、アップリンク83とダウンリンク84の送受信を可能としている。
The mobile unit 41 can select either the
また、移動体41は、アップリンク83の伝送情報に含まれる撮影指示情報76に基づき、GPS受信機48からの位置データと高度計49からの高度データとINS端末50からの姿勢データとを使用しながら、カメラ指向方向制御器43にてカメラ42の指向方向を制御して、カメラ42にて画像を取得する。更に、移動体41は、送受信器45にて、カメラ42で取得された画像情報40と、GPS受信機48からの移動体41の位置データと、高度計49からの高度データなどを合わせて、ダウンリンク84で移動体51へ送信する。
In addition, the mobile unit 41 uses position data from the GPS receiver 48, altitude data from the
移動体51は2系統の通信を行う。すなわち、移動体51は、送受信器53にて移動体41との通信を行うと共に、送受信器57にて固定局71との通信を行う。移動体51は送受信器53により指向性アンテナ54と無指向性アンテナ55のいずれか一方を選択可能であり、指向性アンテナ54を選択する場合は、制御器52により、ダウンリンク84の伝送情報に含まれる移動体41の位置情報に基づき、GPS受信機60からの移動体51の位置データと高度計61からの移動体51の高度データとINS端末62からの移動体51の姿勢データとを使用しながら移動体41方向に指向性アンテナ54の指向方向を制御することで、アップリンク83とダウンリンク84の送受信を可能としている。
The mobile body 51 performs two systems of communication. That is, the mobile unit 51 communicates with the mobile unit 41 by the
また、移動体51は送受信器57により指向性アンテナ58と無指向性アンテナ59のいずれか一方を選択可能であり、指向性アンテナ58を選択する場合は、制御器56により、既知の固定局71の位置情報に基づき、GPS受信機60からの移動体51の位置データと高度計61からの移動体51の高度データとINS端末62からの移動体51の姿勢データとを使用しながら固定局71方向に指向性アンテナ58の指向方向を制御することで、アップリンク81とダウンリンク82の送受信を可能としている。
Further, the mobile body 51 can select either the directional antenna 58 or the
また、移動体51は、アップリンク81の伝送情報に含まれる撮影指示情報76を受信し、送受信器53にて、撮影指示情報76と、移動体51の位置データ、高度データなどを合わせて、アップリンク83として、指向性アンテナ54を使用して移動体41へ送信する。加えて、ダウンリンク84の信号に含まれる撮影画像情報40と移動体41の位置データ、高度データなどを受信し、送受信器57にて、撮影画像情報40と移動体41の位置データ、高度データなどと移動体51の位置データと高度データなどを合わせて、指向性アンテナ58を使用してダウンリンク82として固定局71へ送信する。
In addition, the mobile unit 51 receives the
固定局71では、送受信器73にて移動体51との通信を行う。固定局71は送受信器73により指向性アンテナ74と無指向性アンテナ75のいずれか一方を選択可能であり、指向性アンテナ74を選択する場合は、制御器72によりダウンリンク82の伝送情報に含まれる移動体51の位置情報に基づき、既知の固定局71位置データを使用しながら移動体51方向に指向性アンテナ74の指向方向を制御することで、アップリンク81とダウンリンク82の送受信を可能としている。また、固定局71では、撮影指示情報76をアップリンク81にて移動体51へ送信すると共に、ダウンリンク82にて、撮影画像情報40、移動体41および移動体51の位置データ、高度データなどの情報を取得する。
In the fixed station 71, the transmitter /
次に、本実施例の動作について詳細に説明する。前述したように、送受信器の送信出力をP、アンテナゲインをG、伝送距離をD、伝送速度をRとしたとき、これらの間には以下の関係がある。 Next, the operation of this embodiment will be described in detail. As described above, when the transmission output of the transceiver is P, the antenna gain is G, the transmission distance is D, and the transmission speed is R, there is the following relationship between them.
P・G∝D2・R (1)
従って、例えば、送信出力Pと伝送距離Dとが一定の場合、アンテナゲインGを1000倍にすることで、伝送速度Rを1000倍にすることができる。一方、送信出力Pと伝送速度Rとが一定の場合、アンテナゲインGを1000倍にすることで、伝送距離Dは33倍にすることができる。
P ・ G∝D 2・ R (1)
Therefore, for example, when the transmission output P and the transmission distance D are constant, the transmission rate R can be increased 1000 times by increasing the antenna gain G 1000 times. On the other hand, when the transmission output P and the transmission speed R are constant, the transmission distance D can be increased 33 times by increasing the antenna gain G 1000 times.
この実施例においては、送受信器45、送受信器53の送信出力をP=10Wとする。制御器44は、送信データとして、高伝送速度の画像情報+移動体1位置・高度情報R1、中伝送速度の移動体1位置・高度情報R2、低伝送速度の移動体1位置・高度情報R3を選択することができる。ここで、画像情報+移動体1位置・高度情報R1の伝送速度r1を50Mbps、移動体1位置・高度情報R2の伝送速度r2を50kbps、低伝送速度の移動体1位置・高度情報R3の伝送速度r3を50bpsとする。従って、伝送速度比r1/r2は1000倍であり、伝送速度比r2/r3は1000倍である。
In this embodiment, the transmission output of the transmitter /
一方、制御器52は、送信データとして、中伝送速度の撮影指示情報+移動体2位置・高度情報R4、低伝送速度の移動体2位置・高度情報R5を選択することができる。ここで、撮影指示情報+移動体2位置・高度情報R4の伝送速度r4を50kbps、低伝送速度の移動体2位置・高度情報R5の伝送速度r5を50bpsとする。更に、指向性アンテナ46と指向性アンテナ54のアンテナゲインはそれぞれ30dBi、無指向性アンテナ47と無指向性アンテナ55のアンテナゲインはそれぞれ0dBiとする。従って、指向性アンテナ46,54と無指向性アンテナ47,55のアンテナゲイン比は1000倍となる。
On the other hand, the controller 52 can select, as transmission data, medium transmission speed shooting instruction information +
このとき、移動体41と移動体51との間の伝送距離D1を10kmとして、指向性アンテナ46と指向性アンテナ54によりダウンリンク84にて、画像情報+移動体1位置・高度情報R1の通信回線が成立していたときに、同じ伝送距離D1で同時にアップリンク83として撮影指示情報+移動体2位置・高度情報R4の通信回線を成立するには、伝送速度比r4/r1が1/1000であるので、(1)式よりアンテナゲインGを1/1000とすることができるので、アップリンク83では無指向性アンテナ55による送信を選択することができる。
At this time, the transmission distance D1 between the mobile body 41 and the mobile body 51 is set to 10 km, and communication of image information +
この場合、移動体41から移動体51へのダウンリンク84にて高伝送速度の画像情報+移動体1位置・高度情報R1を伝送し、移動体51から移動体41へのアップリンク83にて中伝送速度の撮影指示情報+移動体2位置・高度情報R4を伝送するには、図7に示すように、移動体41では切替スイッチ85をサーキュレータ87側とし、マトリクススイッチ86をストレート接続とすることでアップリンク83及びダウンリンク84の送受信共に指向性アンテナ46を選択することができる。一方、移動体51では図7に示すように、切替スイッチ88をマトリクススイッチ89側とし、マトリクススイッチ89をストレート接続とすることで、アップリンク83の送信時は無指向性アンテナ55を選択し、かつ、ダウンリンク84の受信時は指向性アンテナ54を選択することができる。
In this case, high-speed image information + moving
また、ダウンリンク84にて画像情報+移動体1位置・高度情報R1を伝送するが、アップリンク83を低伝送速度の移動体2位置・高度情報R5の通信回線とする場合は、伝送速度比r5/r1は1/百万(=50bps/50Mbps)となるので、(1)式よりアンテナゲインGを1/百万とすることができるので、無指向性アンテナ47による受信を選択することができる。
Further, the image information + the
この場合、図8に示すように、移動体41では切替スイッチ85をマトリクススイッチ86側とし、マトリクススイッチ86をクロス接続とすることで、図7と同様にダウンリンク84の送信時では指向性アンテナ46を使用するが、アップリンク83の受信時は無指向性アンテナ47を選択することができる。また、移動体51では図8に示すように、切替スイッチ88をマトリクススイッチ89側とし、マトリクススイッチ89をストレート接続とすることで、アップリンク83の送信時は無指向性アンテナ55を選択し、かつ、ダウンリンク84の受信時は指向性アンテナ54を選択することができる。
In this case, as shown in FIG. 8, in the moving body 41, the
このように構成することが自在な本実施例の移動通信装置では、アップリンク83においては全周方向が覆域となる無指向性アンテナ47、55を使用することができるので、ロックオフすることが少ない通信回線とすることができる。
In the mobile communication device of this embodiment that can be configured in this manner, the
例えば、図7の状態での通信中において、ダウンリンク84では、指向性アンテナ46、54同士で通信を行っているので、何らかの原因でアンテナ指向方向制御が正しく行えずにロックオフすることがある。その場合は、ダウンリンク84にて高伝送速度の画像情報+移動体1位置・高度情報R1を受信している移動体51の送受信器53内の受信部にてロックオフを認識し、制御器52がロックオフしていることを示すロックオフ情報をアップリンク83の中の情報に含めて伝送することで、移動体41の制御器44にロックオフ状態であることを認識させる。また、これと同時に、移動体51はダウンリンク84がロックオフ状態では、移動体41からの画像情報+移動体1位置・高度情報R1を受信することができないため、指向性アンテナ54の指向方向を定めることができないため、無指向性アンテナ55による受信に切り替える。
For example, during communication in the state of FIG. 7, since communication is performed between the
一方、アップリンク83でロックオフ情報を受信してロックオフ状態を認識した移動体41の制御器44は、アップリンク83は通じており、移動体51の位置を認識することができるので、指向性アンテナ46の指向方向を移動体51方向へ指向させる。また、図9に示すように、移動体41では制御器44が、ダウンリンク84で送信する情報を中伝送速度の移動体1位置・高度情報R2に切り替えることで、図7の状態と比べ、伝送速度比r1/r2が1/1000となるので、移動体51が無指向性アンテナ55に切り替えることで通信回線が成立する。
On the other hand, the
この場合、図9に示すように、移動体41では切替スイッチ85をサーキュレータ87側とし、マトリクススイッチ86をストレート接続とすることで、アップリンク83の受信時及びダウンリンク84の送信時はいずれも指向性アンテナ46を選択した図7と同じ状態であるが、移動体51では、図9に示すように、切替スイッチ88をサーキュレータ90側とし、マトリクススイッチ89をクロス接続とすることで、アップリンク83とダウンリンク84のいずれも無指向性アンテナ55を選択するように切り替える。
In this case, as shown in FIG. 9, in the moving body 41, the
図9の状態でダウンリンク84が回復したことを制御器52が認識すると、制御器52がダウンリンクが回復したことを示す情報をアップリンク83の中の情報に含めて伝送することで、移動体41の制御器44にダウンリンク84が回復したことを認識させる。また、制御器52はダウンリンク84の受信アンテナを無指向性アンテナ55から指向性アンテナ54に切り替える。一方、制御器44は指向性アンテナ46の指向方向を指向性アンテナ54方向へ志向させる。これにより、図7の元の状態に復帰する。
When the controller 52 recognizes that the
なお、図7では、中伝送速度の撮影指示情報+移動体2位置・高度情報R4を伝送するアップリンク83では、送信側が無指向性アンテナ55、受信側が指向性アンテナ46を使用しているが、これに限らず、送信側が指向性アンテナ54、受信側が無指向性アンテナ47を使用してもよいし、送信側が指向性アンテナ54、受信側が指向性アンテナ46を使用してもよい。ただし、送受信共に指向性アンテナを使用すると、指向性アンテナのアンテナ覆域が狭いため、アンテナ指向方向制御が必要であり、何らかの原因でアンテナ指向制御が正しくできなかった場合に、ロックオフとなる可能性がある。従って、覆域限界によるロックオフの危険性を軽減するには、無指向性アンテナを送信側と受信側の一方で選択することが望ましい。
In FIG. 7, in the
なお、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、例えば伝送速度及び伝送する情報の種類及び数は以上の実施の形態以外の伝送速度及び伝送の種類及び数も可能であることは勿論である。 The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the transmission rate and the type and number of information to be transmitted can be other than the above embodiment. Of course.
1、44、52、56、72 制御器
2 通信制御部
3 画像データなどの所定情報
4 自己位置・高度・姿勢情報
5 対向局位置・高度情報
6 アンテナ指向方向制御部
7 デコーダ
8 エンコーダ
9 切替制御部
10、31、45、53、57、73 送受信器
11 受信部
12 送信部
13、32、85、88 切替スイッチ
14、86、89 マトリクススイッチ
15、87、90 サーキュレータ
16、46、54、58、74 指向性アンテナ
17、47、55、59、75 無指向性アンテナ
18 送信データ
19 受信データ
20 受信情報
21、34 対向局
48、60 GPS受信機
49、61 高度計
50、62 INS端末
40 画像情報
42 カメラ
43 カメラ指向方向制御器
41、51 移動体
71 固定局
76 撮影指示情報
77 画像情報
81、83 アップリンク
82、84 ダウンリンク
1, 44, 52, 56, 72
Claims (8)
前記指向性アンテナ及び前記無指向性アンテナの一方を送信アンテナとし、かつ、他方を受信アンテナとしてそれぞれ同時に使用するか、又は前記指向性アンテナ及び前記無指向性アンテナの一方を送信アンテナ及び受信アンテナとして共用するアンテナ選択手段と、
前記指向性アンテナの指向方向を受信信号中の対向局の位置情報に基づいて制御する指向方向制御手段と、
自装置の存在位置を示す位置情報を少なくとも含む伝送情報を生成して、前記アンテナ選択手段により選択されている前記指向性アンテナ又は前記無指向性アンテナにより送信させる伝送情報生成手段と
を有することを特徴とする移動通信装置。 A mobile communication device having a directional antenna and an omnidirectional antenna, and performing transmission or reception by selecting the directional antenna and the omnidirectional antenna,
Wherein one of the directional antenna and the omnidirectional antenna and a transmitting antenna, or One, respectively used simultaneously or the directional antenna and the transmitting antenna and receiving one of said omnidirectional antenna and the other as a receiving antenna An antenna selection means shared as an antenna;
And orientation control means for controlling on the basis of the positional information of the opposite station in the received signal the directivity direction of the directional antenna,
Transmission information generating means for generating transmission information including at least position information indicating the presence position of the own apparatus and transmitting the transmission information using the directional antenna selected by the antenna selecting means or the omnidirectional antenna. A mobile communication device.
前記ロックオフ検出時は、自装置がロックオフ状態にあることを示すロックオフ情報を対向局へ前記無指向性アンテナを使用して送信するロックオフ状態送信手段と
を更に有することを特徴とする請求項1記載の移動通信装置。 Lock-off detection means for detecting that the directional antenna is locked off; and, when the lock-off is detected, control the antenna selection means to use the omnidirectional antenna instead of the directional antenna. First antenna switching control means,
A lock-off state transmitting means for transmitting lock-off information indicating that the device is in the lock-off state to the opposite station using the omni-directional antenna when the lock-off is detected; The mobile communication device according to claim 1.
復帰検出時は、前記無指向性アンテナに替えて前記指向性アンテナを使用するように前記アンテナ選択手段を制御する第2のアンテナ切替制御手段と
を更に有することを特徴とする請求項2記載の移動通信装置。 Return detection means for detecting that the own device has returned from the lock-off state;
The second antenna switching control means for controlling the antenna selection means so as to use the directional antenna instead of the omnidirectional antenna at the time of return detection. Mobile communication device.
第1乃至第4の端子を有し、その第1の端子が前記指向性アンテナに接続され、その第2の端子が前記無指向性アンテナに接続され、前記第1の端子と前記第3の端子間、及び前記第2の端子と前記第4の端子間を接続するストレート接続か、又は前記第1の端子と前記第4の端子間、及び前記第2の端子と前記第3の端子間を接続するクロス接続の状態とされるマトリクススイッチと、
前記マトリクススイッチの前記第3及び第4の端子と、受信部の入力端及び送信部の出力端との間を切替接続する切替スイッチ手段と
を有することを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれか一項記載の移動通信装置。 The antenna selection means includes
A first terminal connected to the directional antenna; a second terminal connected to the omnidirectional antenna; the first terminal and the third terminal; Straight connection between terminals and between the second terminal and the fourth terminal, or between the first terminal and the fourth terminal, and between the second terminal and the third terminal A matrix switch that is in a cross-connected state,
Said third and fourth terminals of the matrix switch, of claims 1 to 4, characterized in that it has a changeover switch means for switching and connecting between an output terminal of the input terminal and a transmitter of the receiver The mobile communication device according to any one of claims.
前記送信出力及び前記伝送距離が一定の場合、予め設定した第1のデータ容量以上の高伝送速度のデータ伝送時には前記指向性アンテナを送信アンテナ又は受信アンテナとして使用し、前記第1のデータ容量未満で、かつ、予め設定した第2のデータ容量以下の低伝送速度のデータ伝送時には前記無指向性アンテナを送信アンテナ又は受信アンテナとして使用するようにアンテナ選択を行う第1の手段を有することを特徴とする請求項6記載の移動通信装置。 When the transmission power and the transmission distance are constant, the directional antenna is used as a transmission antenna or a reception antenna at the time of data transmission at a high transmission rate that is equal to or higher than a preset first data capacity, and is less than the first data capacity. And a first means for selecting an antenna so that the omnidirectional antenna is used as a transmission antenna or a reception antenna at the time of data transmission at a low transmission rate equal to or lower than a second data capacity set in advance. The mobile communication device according to claim 6.
前記送信出力及び前記伝送速度が一定の場合、予め設定した第1の伝送距離以上の長距離のデータ伝送時には前記指向性アンテナを送信アンテナ又は受信アンテナとして使用し、前記第1の伝送距離未満で、かつ、予め設定した第2の伝送距離以下の近距離のデータ伝送時には前記無指向性アンテナを送信アンテナ又は受信アンテナとして使用するようにアンテナ選択を行う第2の手段を有することを特徴とする請求項6記載の移動通信装置。 When the transmission output and the transmission speed are constant, the directional antenna is used as a transmission antenna or a reception antenna during long-distance data transmission that is equal to or greater than a preset first transmission distance, and less than the first transmission distance. And a second means for performing antenna selection so that the omni-directional antenna is used as a transmission antenna or a reception antenna during short-distance data transmission equal to or less than a preset second transmission distance. The mobile communication device according to claim 6.
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