JP2001103002A - 携帯端末装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】端末の使用環境に関わらず良好な通信回線が維
持できる携帯端末装置を提供する。 【解決手段】携帯端末装置近傍の視覚情報をカメラ１０
３により取得し、この視覚情報より携帯端末装置を基準
とする電波伝搬環境を電波伝搬環境判断部１０８により
判断し、その判断結果に基づきアンテナ制御部１０９が
アンテナ１０１，１０２により送受信する電波の偏波な
どの制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、移動通信などに
利用される携帯端末装置に係り、特に端末に取り付けら
れているカメラにより端末の使用環境や使用状況を把握
してアンテナの制御を行う携帯端末装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯端末装置は、携帯電話をはじめとす
る移動体通信用の送受信端末である。図１５に、従来の
携帯端末装置の例を示す。この携帯端末装置では、端末
筐体１２の外部に突出しているアンテナ１０と筐体１２
の内部に設けられたアンテナ１１を用いて送受信を行っ
ている。そして、受信時にはアンテナ１０，１１の受信
信号のうち強度の強い方を選択して受信部へ伝達させる
選択ダイバーシチが一般的に行われている。

【０００３】このような構成にすることにより、マルチ
パスなどによるフェージング環境下において、受信信号
レベルが時間軸上で、あるいは端末装置の移動等による
位置変化により空間軸上で著しく劣化することを防止す
ることができ、通信回線の遮断を防ぐことが可能とな
る。

【０００４】基地局から送信される電波は一般に垂直偏
波であり、マルチパスがあったとしても垂直偏波成分が
大きいため、端末装置としても垂直偏波成分を受信する
ことが望まれる。しかし、通常は端末装置を手で持ち傾
けて使用することが多いために端末装置自体が傾いてし
まい、垂直偏波で動作するアンテナがただ一つしかない
場合には、偏波損失が発生してしまう。このような場合
には、図１５の構成において例えばアンテナ１０を垂直
偏波用、アンテナ１１を水平偏波用として選択ダイバー
シチを行うことにより、受信信号が途絶えることを防ぐ
ことができる。

【０００５】このように従来の携帯端末装置において
は、二つのアンテナ１０，１１による選択ダイバーシチ
方式を用いることによって、マルチパス／フェージング
環境への対策になり、また、携帯端末装置の使用状態
（姿勢）が変化しても、良好な受信を行うことが可能で
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の携帯端末装置では、以下のような課題が残され
ている。

【０００７】（１）干渉波が到来するような環境下にお
いて選択ダイバーシチを用いた場合には、干渉波と所望
波を含めた受信信号強度（受信電力）に基づきアンテナ
の選択を行うために、必ずしも良好な通話品質は得られ
ない。特に、干渉波電力の方が大きい場合には通信回線
の遮断、通話品質の劣化などが起こる。

【０００８】（２）基本的に、送信においては一方のア
ンテナで送信するしか方法が無い。送信時には、送信電
波の偏波を相手通信局の偏波（一般的には、垂直偏波）
に合われることが望ましいが、端末装置をどのように傾
けて使用しているかわからない状況下では、たとえ二つ
の偏波成分に対応するアンテナがあったとしても、いず
れのアンテナを送信に使用すればよいかの的確な判断は
できない。

【０００９】（３）端末装置をどのような場所、使用環
境で用いても通信回線が維持できるようにするため、マ
ージンを含めた設計・製造が必要になる。例えば、送信
電力に関しては、最悪の状況を想定してあらかじめ大き
な電力を設定しておくことが行われている。しかし、通
常の比較的良好な環境下で使用する場合には、このよう
な大きな送信電力を設定することは無駄に電池を消耗す
るなどの問題があり、また必要以上に強い電波が出過ぎ
ていることになるため、他の通信エリアヘの干渉になる
などの問題もある。

【００１０】本発明は、このような従来技術の問題点を
解決するためになされたもので、受信系においては干渉
波を抑圧するようなアンテナ制御ができ、送信系におい
ては使用状況、使用環境等に応じて最適な偏波制御や送
信電力制御を行うことができる携帯端末装置を提供する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は固体撮像素子などを用いたカメラを備えた
携帯端末装置において、本来は主として携帯端末装置の
ユーザ自身などの人物を撮影して、その画像情報を蓄積
したり相手方に伝送するために設けられたカメラを携帯
端末装置近傍の視覚情報の検知に用い、この視覚情報か
ら携帯端末装置を基準とする電波伝搬環境を判断し、こ
の判断結果に基づきアンテナ制御を行うようにしたこと
を特徴とする。

【００１２】このようにカメラにより携帯端末装置近傍
の視覚情報（画像情報）を取得し、この情報から携帯端
末装置を基準とする電波伝搬環境を推定して判断し、こ
の結果からアンテナの制御を行うことによって、アンテ
ナを電波伝搬環境に最適な状態に設定して良好な送受信
が可能となる。カメラにより得られた視覚情報（画像情
報から携帯端末装置を基準とする電波伝搬環境を判断す
る処理は、携帯端末装置内で行ってもよいし、後述する
ように外部システムで行ってもよい。

【００１３】電波伝搬環境の具体的な判断の方法及びそ
の判断結果に基づくアンテナの制御の具体的な内容とし
ては、以下の態様が挙げられる。 （ａ）カメラによって得られた視覚情報より携帯端末装
置の地面に対する姿勢を携帯端末装置を基準とする電波
伝搬環境として判断し、この判断結果に基づいて、アン
テナより送信または受信する電波の偏波を変化させる。
これによって、推定された所望の偏波に合わせるように
アンテナを制御して、携帯電端末装置の姿勢によらず、
常に所望の偏波成分の送信または受信が可能となる。

【００１４】（ｂ）カメラによって得られた視覚情報よ
り携帯端末装置の通信相手の方向を携帯端末装置を基準
とする電波伝搬環境として判断し、この判断結果に基づ
いて、アンテナより送信または受信する指向性を変化さ
せる。これにより、推定された送受信すべき方向にビー
ムが向くようにアンテナを制御し、所望の方向への電波
の送信または所望の方向からの電波の受信を行うことが
可能となる。

【００１５】（ｃ）電波伝搬環境の判断結果に基づい
て、アンテナより送信する電波の電力を変化させる。こ
れにより、推定された送信すべき送信電力値に基づいて
アンテナから送信される電力値を変化させることができ
る。

【００１６】（ｄ）アンテナが複数のアンテナ素子を有
し、これらの各アンテナ素子の励振振幅および励振位相
を所定の励振制御アルゴリズムにより設定可能に構成さ
れる場合、電波伝搬環境の判断結果に基づいて励振制御
アルゴリズムを変更させるようにする。このように励振
制御アルゴリズムにより最適な励振振幅、励振位相を推
定し、これを各アンテナ素子に設定することにより、合
成されたアンテナパターンを電波伝搬環境に応じて最適
にすることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 （第１の実施形態）図１に、本発明の第１の実施形態に
係る携帯端末装置を示す。端末筐体１０５の外側に、垂
直偏波アンテナ１０１と水平偏波アンテナ１０２が設け
られる。垂直偏波アンテナ１０１としては、ダイポール
アンテナ、モノポールアンテナ、ロッドアンテナを用い
ることができる。水平偏波アンテナ１０２としては、こ
れら線状のアンテナの他に、逆Ｆアンテナやスロットア
ンテナなどを用いることができる。本実施形態は、二つ
の偏波で動作ができることがポイントであり、アンテナ
の方式は問わず、また外付けアンテナではなく、筐体内
部に内蔵されていても構わない。

【００１８】端末筐体１０５上には、さらにＣＣＤイメ
ージセンサややＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像素
子を用いたカメラ１０３、液晶ディスプレイなどで構成
される表示部１０４、操作キー１０６，１０７及びマイ
ク、スピーカ、外部接続端子などが設けられる。

【００１９】ここで、カメラ１０３は通話者が画像情報
を取得し、これを通信相手に送信するために本来設けら
れているものであるが、本実施形態はカメラ１０３によ
り端末装置近傍の環境をモニタし、ここで取得したデー
タから端末装置を基準とした電波伝搬環境を推定して判
断し、この判断結果に基づきアンテナ１０１，１０２の
選択制御（偏波制御）を行うことが特徴である。もちろ
ん、カメラ１０３は通常の画像情報取得のための用途と
端末装置近傍の環境をモニタする用途のために併用でき
る。

【００２０】図２に、本実施形態の構成をブロック図で
示す。カメラ１０３により取得したデータは、電波伝搬
環境判断部１０８へ伝達され、これにより電波伝搬環境
判断部１０８が端末装置を基準とする端末装置近傍の電
波伝搬環境を推定により判断し、この判断結果に基づい
てアンテナ制御部１０９がアンテナ１０１，アンテナ１
０２の制御を行う。この結果、アンテナ１０１，１０２
を介して送受信部１１０により良好な状態で送受信され
ることになる。なお、カメラ１０２によるモニタは通信
中に常時行ってもよいし、定期的に行ってよい。

【００２１】従来、特に送信系においてはアンテナの制
御を行うことができなかったのに対して、本実施形態で
はカメラ１０３により端末装置を中心とする電波伝搬環
境を判断して、それに基づき最適なアンテナ制御が行え
ることが可能となり、端末装置の使用状況等に関係なく
常に良好な通信環境、通信品質を維持できる。

【００２２】また、カメラは今後の携帯端末装置（携帯
情報端末装置）において一般的に搭載されていくと予想
されることを考えると、本発明の構成により特に高コス
ト化するわけでは無いので、今後のマルチメディア化対
応の無線端末としての利用価値は高い。

【００２３】次に、具体的なアンテナ制御および動作に
ついて説明する。本実施形態においては、垂直偏波アン
テナ１０１と水平偏波アンテナ１０２を有しており、こ
れらの端末アンテナにより送受信する電波の偏波の制御
を行うことができる。なお、端末アンテナにおける垂直
偏波、水平偏波は端末装置を基準にして考えるものとす
る。

【００２４】この場合、先ずカメラ１０３により端末装
置近傍の画像データを取得し、これを電波伝搬環境判断
部１０８へ伝達して、電波伝搬環境判断部１０８におい
て画像データにより端末装置の姿勢、つまり端末装置が
置かれている空間的な状態、具体的には端末装置が地面
に対して垂直になっているか、水平になっているか、あ
る角度で傾いているかなどを推定する。

【００２５】例えば、近年のディジタル信号処理技術と
デバイス技術の進歩により、画像データはディジタルデ
ータ化され、パターン認識等の技術によりカメラが取得
した端末装置近傍の画像データから鉛直方向が画像の中
でどちらの方向か推定でき、これから端末装置が鉛直方
向に対してどう傾いているかが容易に分かる。

【００２６】具体的には、屋外環境であれば（ａ）空が
画像の中でどちら方向にあるか（例えば明るさの違いに
より認識可能）、（ｂ）太陽が見える場合にどこに見え
るか（太陽の位置が分かれば、それにより鉛直方向がお
およそ推定でき、また磁気ジャイロや時計などと連動さ
せればもっと精度良く推定できる）などを認識すること
により、端末装置の傾き等を推定できるし、（ｃ）ビル
や電信柱、車など必ず地面に対して垂直に立っている物
体をパターン認識等により識別することによって、これ
らの画像の中での位置・方向の関係から、端末装置の置
かれている状態を推定できる。同様に、室内において
も、天井の位置や柱の位置などをパターン認識等で識別
することにより、端末装置の位置・方向を推定できる。

【００２７】さらに、パターン認識以外に動き検出によ
る推定も可能である。すなわち、端末装置をもって通信
しようとするユーザが歩きながら、もしくは車中などで
使用した場合、カメラに写る背景が移動するような状況
になる。この場合、ＭＰＥＧエンコーダなどで実施され
ている動きベクトルの検出を行えば、通常、通信者の移
動は水平方向であるため、その動きベクトルの方向が水
平方向と一致することになり、こうして検出された画像
中での水平方向から、端末装置の位置・傾きを検出でき
ることになる。

【００２８】以上のような電波伝搬環境の推定結果（判
断結果）により、端末装置の鉛直方向に対する傾きを検
出できれば、端末アンテナとして動作させるべき偏波の
方向が分かる。例えば、垂直偏波の電波を送信しようと
する場合、本実施形態のようにアンテナ制御部１０９に
より二つの異なる偏波のアンテナ１０１，１０２を制御
して、電波伝搬環境に合った送受信アンテナを構成する
ことが可能となる。

【００２９】次に、図３〜図５を用いて本実施形態にお
けるアンテナ制御部１０９の具体例を説明する。図３に
示すアンテナ制御部１０９はスイッチ１１１で構成さ
れ、このスイッチ１１１により垂直偏波アンテナ１０１
と水平偏波アンテナ１０２のうち、所望の偏波に近い方
を選択するようにしたものである。この場合、電波伝搬
環境判断部１０８からアンテナ制御部１０９へ入力され
るアンテナ制御信号は、アンテナ切換え信号となる。

【００３０】図４に示すアンテナ制御部１０９は、アン
テナにより送受信される偏波を所望の偏波方向に一致さ
せるように制御する構成例であり、分配比可変の可変電
力分配器１１２により構成される。可変電力分配器１１
２により、電波伝搬環境判断部１０８からアンテナ制御
部１０９へ入力されるアンテナ制御信号（この場合は、
分配比信号）に基づき、垂直偏波アンテナ１０１と水平
偏波アンテナ１０２に設定される電力の分配比が制御さ
れる。

【００３１】例えば、所望の偏波成分が端末装置に対し
て４５°傾いた方向の成分であるとすると、垂直偏波ア
ンテナ１０１と水平偏波アンテナ１０２を等電力かつ同
位相で励振することにより、このような偏波でアンテナ
を動作させることができる。同様に、電力比を変化させ
ることにより任意の偏波を実現できる。

【００３２】図５は、図４の構成をさらに具体的に示し
ている。図４における可変電力分配器１１２は、ハイブ
リッド結合器１１３，１１４と可変移相器１１６，１１
７を図５のように接続することにより実現でき、可変移
相器１１６，１１７に設定する移相量を変化させること
により任意の分配比を実現できる。この場合、電波伝搬
環境判断部１０８からアンテナ制御部１０９へ入力され
るアンテナ制御信号は、実際には二つの可変移相器に与
える励振位相信号となる。なお、ハイブリッド結合器１
１４の一方のポートは使用せず、ここでの不要な反射を
防ぐために、無反射終端１１５を接続する。

【００３３】このように本実施形態では、カメラ１０３
により取得したデータにより端末装置の鉛直方向からの
傾きを検出し、この結果を基に端末アンテナとして動作
させるべき偏波を形成することによって、以下のような
効果が得られる。 （１）端末装置を使用する場合に、鉛直方向に対してど
のように傾けるかは、その使用環境によりまちまちであ
る。しかし、本実施形態によれば、いかなる場合におい
ても、常に送受信する電波の偏波に一致するようにアン
テナを動作させることができる。従って、偏波の違いに
より損失を低減でき、良好な通信回線を維持することが
できる。また、偏波損失が少なくなる分、従来よりも送
信電力を低くしたり、受信機の性能を低くしてもよくな
るため、安価な部品により端末装置の無線部を製造する
ことができ、端末装置の低コスト化にも有効である。 （２）携帯情報端末装置のように、時には電話のように
耳と口に当てて使用する状況もあれば、机に置いて使用
する場合もあるように、一つの端末装置で様々な使い方
が生じるが、このような場合に本実施形態の構成は特に
有効である。 （３）送信において所望の偏波に合わせて電波を送信す
る、一種の送信ダイバーシチを実現できるため、従来の
ように不要な偏波成分をアンテナから放射しないことに
なり、他の無線基地局や端末装置に対する干渉を低減さ
せることができる。また、このように全体の干渉量を低
減できれば、通信容量、つまりはユーザの収容能力を増
加させることもでき、電波資源の有効活用の点でも効果
がある。

【００３４】なお、本実施形態に関しては、以下のよう
な変更を行っても本発明の効果は同様である。

【００３５】（１）アンテナの偏波として、垂直偏波と
水平偏波の２本のアンテナを使用する例を示したが、ア
ンテナ本数は２本以上でも構わない。例えば、アンテナ
を３本用いて、ＸＹＺの直交座標系の各軸の方向に対応
する偏波成分で動作するアンテナを用意しても構わな
い。すなわち、図１に示した構成ではアンテナ１０１が
垂直偏波（Ｘ軸方向偏波）アンテナ、アンテナ１０２が
水平偏波（Ｙ軸方向偏波）アンテナであるから、この他
にＺ軸方向の偏波成分で動作するアンテナを用意すれば
よいことになる。また、ここで個々のアンテナの偏波を
必ずしも直交させる必要は無い。

【００３６】（２）アンテナの偏波を直線偏波では無
く、円偏波として動作させ、二つのアンテナの一方を右
旋円偏波、もう一方を左旋円偏波としても構わない。例
えば、衛星通信などにおいては円偏波を用いるシステム
が多いが、屋外など衛星が直接見通せる状況において
は、実際に衛星から送受信している偏波成分に合わせ、
またビル影や屋内など直接波が見えず、反射波により通
信回線を維持しようとする場合には、その反射の影響を
加味して逆偏波になるように制御することが有効と考え
られる。

【００３７】（３）図１に示した構成では、二つの偏波
で動作するアンテナを別個に設けていたが、これに代え
て見かけは一つのアンテナであるが、二つの偏波を同時
に動作させるアンテナを用いても良い。例えば、マイク
ロストリップアンテナなどを用いて、給電点を別々にす
ることにより、このようなアンテナを形成することがで
きる。

【００３８】（４）カメラを複数台用意し、各々で別個
の方向の画像情報を取得し、これらのデータを総合的に
処理して、端末装置の位置・傾きを判断するようにして
も良い。

【００３９】（５）カメラを端末筐体に対して固定せ
ず、回転、平行移動などができるような機構を設けても
良い。この場合、カメラの向いている方向を機械的なセ
ンサ等により認識し、これを反映して端末装置の位置・
傾きを判断するようにする。

【００４０】（６）カメラが機械的に駆動して、異なる
方向の画像データを複数取得し、これらを総合的に処理
して端末装置の位置・傾きを判断するようにしても良
い。

【００４１】（第２の実施形態）図６に、本発明の第２
の実施形態に係る携帯端末装置を示す。この携帯端末装
置は、例えば携帯情報端末装置や無線機を内蔵したパー
ソナルコンピュータである。端末筐体１２０の外側に端
末アンテナとして複数のアンテナ１２４，１２５，１２
６，１２７が設けられる。図６の例では４素子アンテナ
の例を示しているが、アンテナの数はこれ以外でも構わ
ない。また、図６ではアンテナとしてマイクロストリッ
プアンテナなど平面アンテナの例を示しているが、他の
アンテナ方式を用いても良いし、外付けアンテナではな
く、筐体内部に内蔵されていても構わない。

【００４２】端末筐体上に、さらにカメラ１２３、液晶
ディスプレイなどで構成される表示部１２２、操作キー
１２１、などの他、マイク、スピーカ、外部接続端子な
どが設けられる点は、第１の実施形態と同様である。

【００４３】ここで、カメラ１２３は通話者が画像情報
を取得し、これを通信相手に送信するために本来設けら
れているものであるが、本実施形態ではカメラ１２３に
より端末装置近傍の環境をモニタし、ここで取得したデ
ータから電波伝搬環境を推定し、この結果に基づきアン
テナの指向性の制御を行うことが特徴である。第１の実
施形態と同様、カメラ１２３は通常の画像情報取得のた
めの用途と端末装置近傍の環境をモニタする用途のため
に併用できる。

【００４４】図７に、本実施形態における機能ブロック
図を示す。カメラ１２３により取得されたデータは、電
波伝搬環境判断部１２９へ伝達され、これにより端末装
置近傍の電波伝搬環境を推定し、この推定結果に基づき
アンテナ制御部１２８がアンテナ１２４，１２５，１２
６，１２７の制御を行う。これにより、アンテナ１２
４，１２５，１２６，１２７を介して送受信部１３０に
より送受信する電波の指向性を良好な形状にすることが
できる。

【００４５】従来の携帯端末装置では、送信および受信
においてはアンテナの指向性制御が行えなかったのに対
して、本実施形態ではカメラ１２３により端末装置近傍
の電波伝搬環境を推定してビームを向けるべき方向を認
識し、それに基づき最適なアンテナ制御を行うことが可
能となり、端末装置の使用状況等に関係なく常に良好な
通信環境、通信品質を維持できる。

【００４６】次に、本実施形態における具体的なアンテ
ナ制御について説明する。図６の第２の実施形態におい
ては、第１の実施形態より多数のアンテナ１２４，１２
５，１２６，１２７を有しており、これによって送受信
する電波の指向性の制御を行うことができる。

【００４７】この場合、先ずカメラ１２３により端末装
置近傍の画像データを取得し、これを電波伝搬環境判断
部１２９へ伝達して、電波伝搬環境判断部１２８におい
て画像データにより端末装置に対して形成すべきビーム
の方向を推定する。

【００４８】具体的には、例えばパターン認識等の技術
によってカメラが取得した端末装置近傍の画像データか
ら基地局などの通信相手局を見つけ出し、その方向を推
定する。この場合、通信相手局の存在をパターン認識な
どにより容易に判別できるように、通信相手局の施設等
に色をつけたり、例えばバーコードのようなパターンを
表示したりすれば、その判断が容易になる。

【００４９】また、基地局は一般に屋外に設置されてい
るが、端末装置の使用環境が屋内であった場合、基本的
に電波は窓を介して伝搬するはずであるから、画像デー
タからパターン認識等により窓を抽出、推定して、その
方向をビームの向けるべき方向と判断することができ
る。

【００５０】さらに、衛星通信等で通信相手が静止衛星
である場合、第１の実施形態で説明したように、太陽や
空の方向などによりおおよその衛星の方向が推定できる
し、時計や磁気ジャイロなどと併用して高精度に推定す
ることも可能である。

【００５１】以上のような電波伝搬環境の推定結果（判
断結果）により、端末装置から送受信すべきアンテナビ
ームの方向を検出でき、端末アンテナとして動作させる
べき指向性が分かる。従って、端末装置の使用環境に合
った送受信アンテナを構成することが可能となる。図８
及び図９に、この場合のアンテナ構成の具体的な例を示
す。

【００５２】図８の例では、複数のアンテナ１３１，１
３２，１３３，１３４として無指向性ではなく、互いに
異なる方向にビームが向くような指向性を有するアンテ
ナを用いている。そして、アンテナ１３１，１３２，１
３３，１３４の中から所望のビーム方向に近いアンテナ
をスイッチ１３５により選択するものである。この場
合、電波伝搬環境判断部１２９からアンテナ制御部１２
８へ入力されるアンテナ制御信号は、アンテナ切換え信
号となる。

【００５３】なお、アンテナを異なる方向ヘビームを向
けるためには、機械的にアンテナの向きを変えてもよい
し、サブアレイ化などによりビーム方向を変えてもよ
い。

【００５４】図９の例では、複数のアンテナ１４１，１
４２，１４３，１４４に対して設定する励振位相を各々
のアンテナと分配／合成器１４９との間に接続された可
変移相器１４５，１４６，１４７，１４８により変更す
ることによって、合成指向性を所望の方向に向けること
ができるように構成されている。電波伝搬環境判断部１
２９からアンテナ制御部１２８へ入力されるアンテナ制
御信号は、各可変移相器１４５，１４６，１４７，１４
８に対して設定する励振位相量となる。

【００５５】なお、図９の例では可変移相器による指向
性制御の例を示したが、この構成以外に例えば送受信信
号をベースバンド領域のディジタル信号に変換し、ＤＢ
Ｆ（ディジタルビームフォーマ）として構成しても良
い。この場合、位相制御は実際にはソフトウェア的に設
定されることになる。

【００５６】このように本実施形態では、カメラ１２３
により取得したデータにより端末装置から電波を送受信
するアンテナのビーム方向を検出し、この結果を基に端
末アンテナとして動作させるべき指向性を形成するた
め、以下のような効果を得ることができる。

【００５７】（１）端末装置を使用する場合に、端末ア
ンテナが向けるべきビームの方向は使用状況によりまち
まちである。従来の技術では、このようなビーム方向を
認識することはできなかったが、本実施形態の構成によ
ると所望の方向ヘビームを向けることが送信、受信のど
ちらの場合に対しても可能である。従って、アンテナの
放射電力を基地局方向に効率良く送信することができ、
良好な通信回線を維持できたり、通信エリアを広げたり
することができる。

【００５８】（２）また、無駄な方向へ電波を照射する
ことが無く、他の端末装置や基地局に対する干渉を低減
できる。このため、ユーザー収容能力を増加させること
もでき、電波資源の有効活用の点からも効果が大きい。

【００５９】（３）受信においても効率よく電波を受信
することができ、通信品質の向上の他、受信機の性能を
低くしても回線が維持できるため、安価な部品により端
末無線部を製造することができ、端末装置の低コスト化
にも有効である。

【００６０】なお、本実施形態に関しては、以下のよう
な変更を行っても同様の効果が得られる。

【００６１】（１）アンテナの偏波、アンテナ数、アン
テナ方式は、ここに示した限りではない。

【００６２】（２）第１の実施形態と同様にカメラを複
数台用意し、各々で別個の方向の画像情報を取得してこ
れらのデータを総合的に処理し、端末装置の位置・傾き
を判断するようにしても良い。

【００６３】（３）カメラを端末崖体に対して固定せず
に、回転、平行移動などができるような機構を設けても
良いし、カメラを機械的に駆動して異なる方向の画像デ
ータを自動的に複数取得し、これらを総合的に処理して
端末装置のビーム方向を判断するようにしても良い。

【００６４】（第３の実施形態）図１０に、本発明の第
３の実施形態に係る携帯端末装置を示す。端末筐体２４
２の外側にアンテナ２４１、カメラ２４３、表示部２４
４、操作キー２４５，２４６などの他、マイク、スピー
カ、外部接続端子などが設けられる。

【００６５】図１１に、本実施形態における機能ブロッ
ク図を示す。カメラ２４３により取得したデータは、電
波伝搬環境判断部２４７へ伝達され、これにより端末装
置近傍の電波伝搬環境を推定し、この推定結果に基づい
てアンテナ２４１と送受信部２５０の間に挿入された可
変利得増幅器２４８の利得制御を行う構成となってい
る。

【００６６】このような構成により、従来、特に送信系
においてはアンテナの制御が行えなかったものが、カメ
ラ２４３により端末装置近傍の電波伝搬環境を推定する
ことにより、アンテナ２４１に接続される可変利得増幅
器２４８の利得制御を行うことで、端末装置の使用状況
等に関係なく常に良好な通信環境、通信品質および良好
な待ち受け状態を維持できる。

【００６７】具体的には、図１０においてずカメラ２４
２により端末装置近傍の画像データを取得し、これを電
波伝搬環境判断部２４７へ伝達して、電波伝搬環境判断
部２４７において画像データにより端末装置の置かれて
いる空間的な環境、つまり通し環境で電波を送受信し易
いか、鞄の中などに収納されており電波を送受信しにく
い状態がなどを推定する。

【００６８】例えば、画像データの全体の明るさなどか
ら、環境が屋外が屋内かなどの判断は可能であるし、鞄
の中などでは全く何も見えない状態であるので、そのよ
うな状況の判断は容易である。さらに、パターン認識等
により、マルチパス環境下、基地局と見通し環境にある
かどうかなどの判断も可能である。

【００６９】このような電波伝搬環境の推定結果（判断
結果）により、アンテナから送信する電波の送信電力の
制御を行うことが可能となり、送信電力を必要とする環
境では可変電力増幅器の送信電力を高くし、それ以外の
環境では送信電力をセーブすることができる。

【００７０】同様に、受信系においても、受信信号レベ
ルが低い環境下では増幅器利得を上げるなど、増幅器の
性能を最大限に生かすような制御を行い、逆に受信環境
が良好であると判断できる場合には増幅器の性能を落と
して利用し、消費電力等をセーブするようにできる。

【００７１】このように本実施形態では、端末装置の置
かれている電波伝搬環境を推定し、この結果から可変利
得増幅器２４８の最適な利得制御を行うことにより、以
下のような効果が期待できる。

【００７２】（１）消費電力を効率的に利用でき、電池
等の消費を最小限にできる。従って、通信継続時間や待
ち受け時間を長くできる効果がある。また、端末装置の
電池を小さなものとすることができ、端末装置の小型・
軽量化、低コスト化に有効である。

【００７３】（２）電波伝搬環境に応じて最適な電力で
の送信が可能となる。従って、不要な電波を送信するこ
とを避けることができ、他の基地局や端末装置への干渉
を低減することができる。

【００７４】（第４の実施形態）図１２に、本発明の第
４の実施形態に係る携帯端末装置を示す。この携帯端末
装置は、例えば携帯情報端末装置や無線機を内蔵したパ
ーソナルコンピュータであり、端末筐体１５７の外付け
もしくは内蔵された複数のアンテナ１５１，１５２，１
５３（図１２の例では３素子アンテナの例を示すが、ア
ンテナ素子の数はこれ以外でも構わない）が設けられ
る。アンテナ素子方式、偏波等は特に問わない。アンテ
ナ以外に、端末筐体上にはカメラ１５５、表示部１５
４、操作キー１５６などの他、マイク、スピーカ、外部
接続端子などが設けられる。

【００７５】カメラ１５５は、通話者が画像情報を取得
し、これを通信相手に送信するために本来設けられてい
るものであるが、本実施形態ではこのカメラ１５５によ
り端末装置近傍の環境をモニタし、ここで取得したデー
タから電波伝搬環境を推定して、その結果に基づきアン
テナの指向性の制御を行うことが特徴である。勿論、こ
れまでの実施形態と同様、カメラ１５５は通常の画像情
報取得のための用途と端末装置近傍の環境をモニタする
用途のために併用できる。

【００７６】図１３に、本実施形態における機能ブロッ
ク図を示す。カメラ１５５により取得したデータは、電
波伝搬環境判断部１７３へ伝達され、これにより端末装
置近傍の電波伝搬環境を推定し、この推定結果に基づき
アンテナ制御部１７２がアンテナ１５１，１５２，１５
３の制御を行う。この結果、アンテナ１５１，１５２，
１５３を介して送受信部が送受信する電波の指向性を良
好な形状にすることができる。さらに、アンテナ制御部
１７２による制御の仕方によっては、時々刻々と変化す
る電波伝搬環境に応じて適応的にアンテナ指向性を変化
させることも可能である。

【００７７】アンテナ指向性の具体的な制御はビーム形
成回路１７１により行われ、この中でアンテナ１５１，
１５２，１５３と分配／合成器１７０との間に挿入され
た可変利得増幅器１６４，１６５，１６６及び可変移相
器１６７，１６８，１６９により、各アンテナの励振振
幅及び励振位相を設定することにより、アンテナの合成
指向性を変化させることができる。

【００７８】図１３では、ビーム形成回路１７１がＲＦ
周波数帯もしくはＩＦ（中間）周波数帯などアナログ領
域で実現される場合の構成例である。ＩＦの場合、周波
数変換器、フィルタ等が必要になるが、本発明の基本な
構成は同じであるので、図では省略している。

【００７９】図１４は、ビーム形成をディジタル信号領
域で実現する場合の例である。カメラ１５５により取得
したデータは電波伝搬環境判断部１７３へ伝達され、こ
れにより端末装置近傍の電波伝搬環境を推定し、この推
定結果に基づきアンテナ制御部２２０がアンテナ１５
１，１５２，１５３の制御を行う。この結果、送受信部
がアンテナ１５１，１５２，１５３を介して送受信する
電波の指向性を良好な形状にすることができる。さら
に、アンテナ制御部２２０による制御の仕方によって
は、時々刻々と変化する電波伝搬環境に応じて適応的に
アンテナ指向性を変化させることも可能である。

【００８０】アンテナ指向性の制御は、ディジタルビー
ム形成回路（ＤＢＦ）２１６により行われる。図１４
は、一例として受信系での構成を示している。送信系の
場合、信号の伝達方向が逆になるだけである。アンテナ
１５１，１５２，１５３で受信された受信信号は、各々
のアンテナに接続された増幅器２０１，２０２，２０３
で増幅された後、ミクサ２０４，２０５，２０６におい
て分配器２０８で分配されたＬＯ（ローカル）発振器２
０７の出力信号と乗算され、その乗算出力のうち低い周
波数成分がフィルタで切り出されることにより、周波数
変換される。ここで周波数変換された信号はべ一スバン
ド（ＢＢ）帯でも、ＩＦ帯でも構わない。さらに、ここ
でＩ，Ｑの成分の直交検波を行っても構わない。

【００８１】周波数変換後の受信信号は、Ａ／Ｄ変換器
２１２，２１３，２１４によりそれそれディジタル信号
に変換され、ディジタル信号領域において重み付け器２
１２，２１３，２１４で各アンテナからの受信信号に重
み付けが行われた後、合成器２１５で合成される。ここ
で、ＤＢＦ２１６をＤＳＰ（ディジタル信号処理装置）
などで構成すれば、ＤＢＦの中のアンテナ制御部２２
０、重み付け器２１２，２１３，２１４および合成器２
１５などはソフトウェア的に実現できる。

【００８２】また、この際にアンテナ制御部２２０にお
けるアンテナ重み付け量（各アンテナ素子に与える励振
振幅と励振位相をまとめたもの）をどのように決定する
かが重要になるが、様々な目的に応じて様々な励振ウェ
イト決定アルゴリズムを用いることが可能となる。

【００８３】上述した図１３、図１４のような構成によ
り、従来では送信および受信においてはアンテナの指向
性制御が行えなかったものが、カメラにより端末装置脇
純とした近傍の電波伝搬環境を推定し、その環境に応じ
た最適な指向性制御を行うことが可能となる。これによ
り、端末装置の使用状況等に関係なく常に良好な通信環
境、通信品質を維持できる。

【００８４】次に、本実施形態における具体的なアンテ
ナ制御について説明する。図１２、図１３、図１４に示
した構成において、先ずカメラ１５５により端末装置近
傍の画像データを取得し、これを電波伝搬環境判断部１
７３へ伝達して画像データにより端末装置においてどの
ような指向性制御が最適かを推定する。例えば、パター
ン認識等の技術によりカメラが取得した端末装置近傍の
画像データからマルチパスやフェージングが起こりやす
い環境か、起こりにくい環境かが推定できる。

【００８５】より具体的には、例えばカメラで取得した
端末装置近傍の画像データからパターン認識などにより
建物などを認識することによって、屋外で見通しが良い
（障害物が見えない）環境であったり、基地局などの通
信相手局が直接見えている見通し環境であれば、単純に
ビームを基地局に向けるなどの制御を行えば良い。

【００８６】また、ビル影などマルチパスやフェージン
グが発生することが電波伝搬環境判断部から判断できた
場合には、マルチパス／フェージング対策としてアンテ
ナダイバーシチ処理を行うような制御信号をアンテナ制
御部へ送ったり、または、所望波以外の干渉波抑圧を行
うアダプティブヌル制御のための制御信号をアンテナ制
御部に送る。

【００８７】さらに、干渉波を抑圧する環境下において
も、画像処理により干渉波の数をおおまかに推定し（例
えば、電波を反射するビルの数などにより干渉波数を推
定する）、干渉波の数に応じてアダプティブヌル制御の
アルゴリズムを変更するような制御信号をアンテナ制御
部へ送出する。

【００８８】また、カメラで取得した画像データにから
背景の移動速度を推定することにより、フェージング環
境下におけるドップラー周波数を推定し、この状況に合
ったアンテナ制御アルゴリズムをアンテナ制御部へ送出
することもできる。

【００８９】以上のように電波伝搬環境を推定を行い、
それに基づき最適なアンテナ制御方法（アンテナ制御ア
ルゴリズム）を判断する。例えば、アンテナ制御部１７
２，２２０ではダイバーシチ合成、アダプティブビーム
制御、アダプティブヌル制御などのアルゴリズムを複数
記憶しており、その中で電波伝搬環境判断部により指示
されたアルゴリズムを選択して動作させ、最適な励振ウ
ェイトを求め、これを各アンテナ素子に設定することが
可能となる。

【００９０】このように本実施形態では、カメラにより
取得したデータにより端末装置の置かれている電波伝搬
環境を推定し、この状況下で最適なアンテナ制御を選択
して、ここで求められる励振ウェイトを設定することが
可能であるため、以下のような効果が得られる。

【００９１】（１）端末装置を使用する環境に関わら
ず、常時、最適な通信環境を設定できる。特に、どのよ
うなフェージング／マルチパス環境かを推定し、その環
境に合った励振ウェイト設定アルゴリズムを設定できる
ため、最適な適応パターン成形のために励振ウェイトの
最適化、収束の高速化（最速化）などが可能になり、リ
アルタイムに処理をさせる上で有効である。従って、通
信品質の向上の他、処理の俊敏性、信頼性の上での効果
も大きい。

【００９２】（２）この機能は、カバレッジエリアの内
外からの不要な干渉波を抑圧する場合にも同様であり、
さらにこの場合には干渉波成分を低減できることによ
り、カバレッジ内で収容できるユーザ（端末）数を増加
させることも可能になり、周波数資源の有効活用の観点
からも効果が大きい。

【００９３】尚、以上の実施形態ではカメラにより得ら
れた視覚情報に基づく携帯端末装置を基準とした電波伝
搬環境の判断処理を携帯端末装置の内部で行ったが、カ
メラで得られた視覚情報（画像情報）を基地局などの携
帯端末装置外のシステムに伝送してもよい。この場合、
その外部システム内で電波伝搬環境の判断処理を行い、
この判断結果ないしはそれに基づくアンテナ制御信号を
携帯端末装置に返送する構成とする。

【００９４】このように外部システムに判断処理を任せ
る構成とすることにより、携帯端末装置の処理負担を緩
和することができる。また、このような構成を採用する
場合、端末装置のカメラで得られた視覚情報を圧縮して
外部システムに伝送することにより、伝送時間を短縮で
きる。携帯端末装置にＭＰＥＧ、ＪＰＥＧなどの圧縮エ
ンコーダが内蔵されている場合、そのエンコーダを外部
システムに伝送する視覚情報の圧縮に利用することが可
能である。

【００９５】

【発明の効果】以上説明したように、従来の技術では送
受信する電波の偏波、ビーム方向、電力レベル、アンテ
ナパターン等を認識することはできなかったのに対し
て、本発明の携帯端末装置によれば最適な偏波、ビーム
方向、送信電力、アンテナパターンで電波の送受信が可
能となる。

【００９６】従って、携帯端末装置を使用している様々
な環境に対して最適なアンテナ制御を行うことが可能と
なり、通信回線の品質の向上、送信電力の効率的な利
用、他の通信エリアや端末装置への与干渉の低減、耐干
渉性能の向上などの効果を期待することができる。

【００９７】さらに、これらの効果に関連して、通信の
信頼性の向上、無線システムの収容能力の向上、周波数
資源の有効活用、端末装置の小型・軽量・低コスト化な
どの効果も期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態に係る携帯端末装置
の外観図

【図２】 同実施形態に係る携帯端末装置の構成を示す
ブロック図

【図３】 同実施形態におけるアンテナ制御部の構成例
を示すブロック図

【図４】 同実施形態におけるアンテナ制御部の他の構
成例を示すブロック図

【図５】 図４のアンテナ制御部のより具体的な構成例
を示すブロック図

【図６】 本発明の第２の実施形態に係る携帯端末装置
の外観図

【図７】 同実施形態に係る携帯端末装置の構成を示す
ブロック図

【図８】 同実施形態におけるアンテナ制御部の構成例
を示すブロック図

【図９】 同実施形態におけるアンテナ制御部の他の構
成例を示すブロック図

【図１０】 本発明の第３の実施形態に係る携帯端末装
置の外観図

【図１１】 同実施形態に係る携帯端末装置の構成を示
すブロック図

【図１２】 本発明の第４の実施形態に係る携帯端末装
置の外観図

【図１３】 同実施形態に係る携帯端末装置の構成例を
示すブロック図

【図１４】 同実施形態に係る携帯端末装置の他の構成
例を示すブロック図

【図１５】 従来の携帯端末装置の例を示す図

【符号の説明】

１０１…垂直偏波アンテナ １０２…水平偏波アンテナ １２４〜１２７，１３１〜１３４，１４１〜１４４，１
５１〜１５３，２４１…アンテナ １０３，１２５，２４３，１５５…カメラ １０５，１２０，２４２，１５７…筐体 １０８，１２９，２４７，１７３…電波伝搬環境判断部 １０９，１２８，１７２，２２０…アンテナ制御部 １１０，１３０，２５０…送受信部 １１１，１３５…スイッチ １１２…可変電力分配器 １１３，１１４…ハイブリッド回路 １１６，１１７，１４５〜１４８，１６７〜１６９…可
変移相器 １４９，１７０，２１５…分配／合成器 ２４８，１６４〜１６６…可変電力増幅器 １７１，２１６…ビーム形成回路 ２１２〜２１４…重み付け器

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カメラを備えた携帯端末装置において、 カメラで携帯端末装置近傍の視覚情報を検知し、この視
   覚情報よる該携帯端末装置を基準とする電波伝搬環境の
   判断結果に基づいて、電波を送受信するためのアンテナ
   の制御を行う構成としたことを特徴とする携帯端末装
   置。
2. 【請求項２】携帯端末装置近傍の視覚情報を検知するカ
   メラと、 前記視覚情報より該携帯端末装置を基準とする電波伝搬
   環境を判断する電波伝搬環境判断手段と、 電波を送受信するためのアンテナと、 前記電波伝搬環境判断手段の判断結果に基づいて前記ア
   ンテナの制御を行うアンテナ制御手段とを有することを
   特徴とする携帯端末装置。
3. 【請求項３】前記電波伝搬環境判断手段は、前記視覚情
   報より携帯端末装置の地面に対する姿勢を該携帯端末装
   置を基準とする電波伝搬環境として判断し、 前記アンテナ制御手段は、前記電波伝搬環境判断手段の
   判断結果に基づいて前記アンテナより送信または受信す
   る電波の偏波を変化させることを特徴とする請求項２記
   載の携帯端末装置。
4. 【請求項４】前記電波伝搬環境判断手段は、前記視覚情
   報より携帯端末装置の通信相手の方向を該携帯端末装置
   を基準とする電波伝搬環境として判断し、 前記アンテナ制御手段は、前記電波伝搬環境判断手段の
   判断結果に基づいて前記アンテナより送信または受信す
   る指向性を変化させることを特徴とする請求項２記載の
   携帯端末装置。
5. 【請求項５】前記アンテナ制御手段は、前記電波伝搬環
   境判断手段の判断結果に基づいて前記アンテナより送信
   する電波の電力を変化させることを特徴とする請求項２
   記載の携帯端末装置。
6. 【請求項６】前記アンテナは複数のアンテナ素子を有
   し、これらの各アンテナ素子の励振振幅および励振位相
   を所定の励振制御アルゴリズムにより設定可能に構成さ
   れ、 前記アンテナ制御手段は、前記電波伝搬環境判断手段の
   判断結果に基づいて前記励振制御アルゴリズムを変更さ
   せることを特徴とする請求項２記載の携帯端末装置。