JP2008244987A

JP2008244987A - 携帯端末

Info

Publication number: JP2008244987A
Application number: JP2007084052A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tokimizu; 大志時水
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-03-28
Filing date: 2007-03-28
Publication date: 2008-10-09

Abstract

【課題】複数のノイズ源が混在する携帯端末において、どのような動作モード、物理的状態、電源電圧、周辺環境であっても、安定した受信感度が得られる携帯端末を提供することを目的とする。
【解決手段】携帯端末２０１の制御部３は、状態検出部１で検出される携帯端末２０１の使用状態に基づいて、メモリ部２から対応するプロファイルを読み込み、読み込んだプロファイルに応じて、ノイズキャンセル部１５０によりノイズセンサ部１００を選択してノイズを補足し、捕捉したノイズから希望信号が干渉すると想定されるノイズを生成し、生成したノイズと干渉したノイズとの差分をとることで希望波のみを抽出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯端末内部で発生するノイズ源による受信感度劣化を抑制する携帯端末に関するものである。

近年、携帯端末において、カメラ、音楽再生、録音等のデジタル機能の他に、ＧＳＭ（ＧｌｏｂａｌＳｙｓｔｅｍｆｏｒＭｏｂｉｌｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）、Ｗ−ＣＤＭＡ（ＷｉｄｅｂａｎｄＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）のマルチバンド、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、無線ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）、ワンセグ、ＦＭラジオ等の受信機能が搭載され、高機能、多機能化が進んでいる。

そのため、携帯端末内部には非常に多くのノイズ源が混在し、薄型化、小型化の要求も相まって、それらノイズ源と受信機のアンテナが近接し干渉することにより、ＧＳＭ、Ｗ−ＣＤＭＡ、ＧＰＳ、ワンセグ、ＦＭラジオ等の受信機の受信感度が劣化する。また、携帯端末の薄型化、小型化の要求から、最適なシールドを施せないことや、ノイズ対策がアンテナ特性に悪影響を及ぼし、ノイズを完全に抑制することが難しくなっている。

これらの課題を解決するために、特許文献１では、携帯端末内部のノイズのみを受信するノイズアンテナで受信するノイズと、希望波の送受信に用いられる無線通信用アンテナで受信したノイズが重畳した希望波との差分をとることでノイズを相殺し希望波のみ抽出し、安定した受信感度を得る方法が開示されている。また、特許文献２では、想定される雑音と逆位相の信号を意図的に生成し、アンテナで受信される干渉波を抑制する方法が開示されている。

特開２００４−２６０４２８号公報（０２２９〜０２４０段、図１）米国特許第７１２３６７６号明細書

しかしながら、特許文献１の方法では、シールド板金内にノイズ捕捉用のアンテナが必要であり、小型化、薄型化が要求される携帯端末には、ノイズ捕捉用アンテナを実装するのが困難であるという問題があった。また、特許文献２の方法では、特定のノイズ源しか抑制できず、複数のノイズ源が混在する携帯端末において、完全にノイズを抑制できないという問題があった。

また、携帯端末の動作モード、物理的状態（例えば、折畳み式携帯端末の開閉状態等）、電源電圧、周辺環境(例えば、温度や湿度等)に応じて、ノイズ源、発生するノイズ量が異なるため、ノイズの抑制効果が不十分であるという問題があった。

本発明は、上記のような問題を解消するためになされたものであり、複数のノイズ源が混在する携帯端末において、どのような動作モード、物理的状態、電源電圧、周辺環境であっても、安定した受信感度が得られる携帯端末を提供することを目的とする。

本発明に係る携帯端末は、外部からの無線信号を受信するアンテナと、自端末内にある所定のノイズ源の近傍に設けられ、ノイズ源から発生するノイズを検出するノイズセンサ部と、自端末の使用状態を検出する状態検出部と、自端末の使用状態に対応して発生すると予測されるノイズのプロファイルを記憶するメモリ部と、状態検出部により検出した自端末の使用状態に基づいてメモリ部からノイズのプロファイルを選択し、選択したノイズのプロファイルに応じてノイズセンサ部の動作を制御する制御部と、ノイズセンサ部により検出されたノイズに基づいて定められノイズのプロファイルで整形して得られるノイズ模擬信号とアンテナから受信した無線信号との差分をとるノイズキャンセル部とを備えるものである。

本発明によれば、外部からの無線信号を受信するアンテナと、自端末内にある所定のノイズ源の近傍に設けられ、ノイズ源から発生するノイズを検出するノイズセンサ部と、自端末の使用状態を検出する状態検出部と、自端末の使用状態に対応して発生すると予測されるノイズのプロファイルを記憶するメモリ部と、状態検出部により検出した自端末の使用状態に基づいてメモリ部からノイズのプロファイルを選択し、選択したノイズのプロファイルに応じてノイズセンサ部の動作を制御する制御部と、ノイズセンサ部により検出されたノイズに基づいて定められノイズのプロファイルで整形して得られるノイズ模擬信号とアンテナから受信した無線信号との差分をとるノイズキャンセル部とを設けたことにより、携帯端末内部の複数のノイズ源から発生するノイズがアンテナ入力端などで干渉した場合においても、安定して受信感度劣化を抑制することができる。

また、本発明に係わるノイズキャンセル部は、携帯端末の動作モード、物理的状態、電源電圧、周辺環境等の携帯端末の状態を基に、最適な想定されるノイズを生成することができる。

以下、本発明に係る携帯電話の各種実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態における携帯端末２０１の構成の概要を示すブロック図である。図１において、携帯端末２０１は、ノイズセンサ部１００と、状態検出部１と、メモリ部２と、ノイズキャンセル部１５０と、制御部３とから構成される。

ノイズセンサ部１００は、携帯端末内部のノイズ源から発生する各種ノイズを捕捉する。状態検出部１は、動作モード、電源電圧、周辺環境、携帯端末各部の物理的位置関係等の携帯端末２０１の状態を検出する。メモリ部２は、携帯端末２０１の状態別に、各センサのノイズの位相情報、振幅情報、遅延時間情報等から構成されるプロファイルを格納する。

ノイズキャンセル部１５０は、プロファイルに応じて、ノイズセンサで捕捉したノイズから干渉すると想定されるノイズを生成し、生成したノイズとノイズが重畳した希望信号との差分をとる。

制御部３は、携帯端末２０１の状態の変化に応じて、状態検出部で検出した携帯端末２０１の状態の情報を基に、メモリ部より最適なプロファイルを読み込み、読み込んだプロファイルをノイズキャンセル部に適用することにより、信号に重畳するノイズを相殺し、Ｓ／Ｎ比の良好な信号を抽出する。

図２は、本実施の形態における携帯端末２０１の具体的構成を示すブロック図である。携帯端末２０１は、携帯端末内部の複数のノイズ源から発生するノイズによる受信感度劣化を抑制するように構成されている。本図では、ワンセグ受信信号のノイズ抑圧例について説明するが、Ｗ−ＣＤＭＡ信号のノイズ抑圧についても同様の方式で実施が可能である。

図２は、ワンセグ受信用のアンテナ４と、Ｗ−ＣＤＭＡ方式の無線通信用のアンテナ５とを具備するワンセグ受信機付の携帯端末２０１の一例である。携帯端末２０１は、たとえば、ワンセグ受信機、Ｗ−ＣＤＭＡ無線機、アプリケーションＬＳＩ等を実装する第一の基板６とＬＣＤモジュールを実装する第二の基板７から構成される。

携帯端末２０１は、たとえば、第一ノイズ源８、第二ノイズ源９、第三ノイズ源１０、及び第四ノイズ源１１からの各放射ノイズである第一ノイズ８ａ、第二ノイズ９ａ、第三ノイズ１０ａ、及び第四ノイズ１１ａがワンセグ受信用アンテナ４で干渉し、ワンセグ受信機１２にて受信感度劣化が生じる。

ここで、たとえば、第一ノイズ８ａはアプリケーションＬＳＩ用クロックの高調波からの放射ノイズであり、第二ノイズ９ａは第一の基板６と第二の基板７との間のＦＰＣ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）１３を通るＬＣＤモジュール用クロックの高調波からの放射ノイズであり、第三ノイズ１０ａはＬＥＤドライバのＤＣ／ＤＣコンバータからの放射ノイズであり、そして第四ノイズ１１ａはＷ−ＣＤＭＡ無線機の送信波のＤＴＶ（ＤｉｇｉｔａｌＴＶ）帯放射ノイズである。

ノイズキャンセル部１５０にあるノイズ生成部１５１は、第一ノイズ源８、第二ノイズ源９、第三ノイズ源１０、及び第四ノイズ源１１からのノイズを捕捉するノイズセンサ部１００としてのノイズセンサ１１０、１２０、１３０、１４０により捕捉したノイズを足し合わせ、ワンセグ受信用アンテナ４で干渉すると想定されるノイズを生成する。

ノイズキャンセル部１５０は、ノイズキャンセル部１５０にある結合器により、ノイズ生成部１５１にて生成したノイズと、ワンセグ受信用アンテナ４で干渉する携帯端末内部の放射ノイズである第一ノイズ８ａ、第二ノイズ９ａ、第三ノイズ１０ａ、及び第四ノイズ１１ａとの差分をとることで、ＤＴＶ帯の希望波のみを抽出する。

図３は、ノイズセンサ部１００の形状の一例であり、携帯端末の内部から発生するノイズだけを捕捉できるよう、携帯端末内部の基板のパターンを利用したノイズ補足用パターン１０１を設けている。また、信号の振幅、立ち上がり、立ち下り時間に影響を与えないよう、ノイズ源である信号のパターン１０２と並走させ、電界結合Ａ、磁界結合Ｂによりノイズに対するアンテナとして機能させることにより、ノイズを捕捉する。

さらに、ノイズ補足用パターン１０１は、携帯端末のワンセグ受信用アンテナ４（図２）で受信する希望波や外乱ノイズを捕捉しないよう、絶縁体からなる誘電層１０３を挟んでＧＤＮ（Ｇｒｏｕｎｄ）１０４ａ、１０４ｂでガードされている。

図４は、ノイズセンサ部１００の別の形状の一例であり、携帯端末の内部から発生するノイズの捕捉量を調整できるよう、ノイズ捕捉用受動素子１０５とノイズ捕捉用パターン１０６から構成される。ノイズ捕捉用パターン１０６は、携帯端末２０１のワンセグ受信用アンテナ４（図２）で受信する希望波や外乱ノイズを捕捉しないよう、絶縁体からなる誘電層１０７を挟んでＧＮＤ１０８ａ、１０８ｂ（図３）でガードされている。このようにノイズ捕捉用受動素子１０５をノイズセンサとして使用する場合は、ノイズ捕捉用パターン１０６をノイズ源である信号のパターン１０９と並走させなくても良い。

図５は、ノイズ生成部１５１におけるノイズ生成方法の一例を示す説明図である。ノイズ生成部１５１は、携帯端末内部の複数のノイズ源１４−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）から発生するノイズを捕捉し、各々のノイズをバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１５２−ｋで希望波の周波数帯域のみを通過させ、位相調整回路１５３−ｋで位相を調整し、遅延回路１５４−ｋで遅延時間を調整し、増幅器１５５−ｋで振幅を調整し、スイッチ部１５６−ｋで必要なノイズ源１４−ｋのみを捕捉し、結合器１５７でノイズを足し合わせることにより、ワンセグ受信用アンテナ４で干渉すると想定されるノイズを生成することができる。結合器１５８でワンセグ受信用アンテナ４からの信号との差分をとることにより、ノイズが抑圧された希望波信号が生成される。

上記説明のように、ノイズ生成部１５１は携帯端末内部の複数のノイズ源１４−ｋから発生するノイズをノイズセンサ１００−ｋで捕捉し、想定されるノイズを生成する。しかしながら、携帯端末２０１の状態は、動作モード、物理的状態、電源電圧・電流等の内部環境、温度・湿度等の周辺環境などの使用条件が異なる場合、ワンセグ受信用のアンテナ４で干渉する各ノイズ源１４−ｋのノイズ量が異なるため、使用条件により想定されるノイズも異なる。

ここで、動作モードとは、たとえば、待ち受け時、Ｗ−ＣＤＭＡ通信時、ＧＳＭ通信時、パケット通信時、ＵＳＢ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ）接続時、ＵＳＢ通信時、充電時、イヤホン接続時、カメラ動作時、音楽再生時、ＦＭラジオ動作時、ＤＴＶ動作時、ＤＴＶ録画時、Ｆｅｌｉｃａ（登録商標）動作時、無線タグ動作時、ＧＰＳ動作時、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ動作時、ＬＣＤ点灯時、ＬＣＤ輝度変更時等を示す。また、物理状態とは、たとえば、ワンセグ受信用のアンテナ４、第一の基板６、第二の基板７の物理的な位置関係であり、折りたたみやスライドの筐体の開状態、閉状態等のように形態が異なる状態である。

図６は、このような使用条件に基づいた制御方法を説明する図である。ノイズキャンセル部１５０とノイズセンサ部１００は図５の構成を想定している。制御部３は、状態検出部１からの状態変化の検知を受け、メモリ部２から、携帯端末２０１の動作モード、物理的状態、電源電圧、周辺環境等の使用状態に応じたバンドパスフィルタの中心周波数ｆｋ（ｋ＝１〜ｎ）、位相情報θｋ（ｋ＝１〜ｎ）、遅延時間情報τｋ（ｋ＝１〜ｎ）、振幅情報ｇｋ（ｋ＝１〜ｎ）、選択すべきノイズセンサを切り替えるスイッチのＯＮ／ＯＦＦ情報ｓｋ（ｋ＝１〜ｎ）から構成されるプロファイル１６０を読み込み、ノイズ生成部１５１に読み込んだプロファイル１６０を適用することで、携帯端末２０１の状態に応じて最適な想定されるノイズを生成するものである。

メモリ部２は、携帯端末２０１の動作モード、物理的状態、電源電圧、周辺環境等の状態に応じた中心周波数ｆｋ、位相情報θｋ、遅延時間情報τｋ、振幅情報ｇｋ、スイッチＯＮ／ＯＦＦ情報ｓｋ等からから構成されるプロファイル１６０を格納しており、制御部によるプロファイル１６０の読み込み、書き込みが可能である。

メモリ部２のプロファイル情報および制御部３の制御情報は、携帯端末２０１に接続された操作部１５により読み込みと書換えを可能な構成とすることによって、使用状況に応じた制御が可能となり、より最適化されたノイズ抑圧が可能となる。

例えば、携帯端末２０１がワンセグ受信時(ＬＣＤ点灯、筐体開状態)に、ワンセグ受信機１２の受信感度劣化が生じている場合、アプリケーションＬＳＩ用クロックの高調波からの放射ノイズ(第一ノイズ８ａ)とＦＰＣ１３を通るＬＣＤモジュール用クロックの高調波からの放射ノイズ(第二ノイズ９ａ)とＷ−ＣＤＭＡ無線機の送信波のＤＴＶ帯放射ノイズ(第四ノイズ１１ａ)とが、ワンセグ受信用のアンテナ４に被ることが原因であると想定される。そのため、第一ノイズ８ａ、第二ノイズ９ａと第四ノイズ１１ａのノイズを抑制できる最適なプロファイルと制御情報の条件出しをする必要がある。

以下に、最適なプロファイルと制御情報を最適化する方法の一例を述べる。使用する必要のない第三ノイズ源１０に接続されるノイズセンサ部１３０とノイズセンサ部１３０に接続されているノイズ生成部１５１のＢＰＦ１５２−ｋからスイッチ部１５６−ｋまでの関連回路をＯＦＦにするため、制御情報の書き換えを行う。

また、筐体が開状態であるため、ワンセグ受信機１２と第二ノイズ源９との空間の距離が遠くなり、第一ノイズ８ａと比較しノイズレベルが小さく、位相が遅れ、かつ、遅延時間が大きくなるため、第二ノイズ源９（図５での１４−２）に接続されるノイズ生成部１５１の位相調整１５３−２により位相を早め、遅延時間調整１５４−２により遅延時間を補正するプロファイルを操作部１５によりメモリ部２に書き込む。

このようにして、ノイズプロファイルと制御情報の条件が最適になるまで、書換えを繰り返すことにより、第一ノイズ８ａと第二ノイズ９ａのノイズを除去するのに最適なプロファイル情報および制御部３の制御情報を特定する。このように、メモリ部２のプロファイル情報および制御部３の制御情報を書き換えて抑制できる最適なプロファイル情報と制御情報の条件を特定することにより、受信感度劣化を抑制することが可能となる。また、最適なプロファイル情報と制御情報の条件を制御部３自身で特定することも可能である。

なお、操作部１５よりプロファイルと制御情報を読み込むことにより、適用されているプロファイルと制御情報を確認することが可能である。また、ソフトウェアの変更によりノイズ量が変わった場合や携帯端末個々でノイズ量が異なる場合など、プロファイル情報を書き換えることにより、受信感度劣化を抑制することが可能となる。

また、操作部１５としては、例えば携帯端末２０１の操作部１５に設けられるキー入力部や外部から接続されたＰＣ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、赤外線等も用いられる。操作部１５としてＰＣを使用した場合、複数の携帯端末を1台のＰＣに接続し、最適なプロファイル情報と制御情報の条件を同時に読み込み、書き込みすることも可能である。

状態検出部１は、携帯端末２０１の状態からの情報等に基づいて、携帯端末２０１の動作モード、物理的状態、電源電圧、周辺環境等の使用状態を検出する。

制御部３は、携帯端末２０１の動作モード、物理的状態、電源電圧、周辺環境、無線通信時の受信周波数等の状態に応じて、使用しないノイズセンサ部１００−ｋと、ノイズセンサ部１００−ｋに接続されているノイズ生成部１５１のＢＰＦ１５２−ｋからスイッチ部１５６−ｋまでの関連回路をＯＦＦにし、スリープ状態などの低消費電力モードにすることで低消費電力化を図る。また、読み込み動作が必要ないときはメモリ部２と制御部３自体を含む関連機能部を低消費電力モードに設定して更なる低消費電力化と自ら発生するノイズを低減して特性を改善する。

図７は、端末内部で発生するノイズによる受信感度劣化を抑制する処理の一例を説明するフローチャートである。以下、図７を参照しながら、本発明の受信感度劣化を抑制する動作を説明する。

ステップ７０１にて、制御部３は、携帯端末で発生するノイズをそれぞれのノイズセンサ部１００−ｋで検知するとともに、携帯端末２０１の動作モード、物理的状態、電源電圧、周辺環境等の状態を状態検出部１で検出する。

次に、ステップ７０２にて、制御部３は、状態検出部１からのこれらの情報を用いて対応するノイズ生成情報としてのプロファイル１６０をメモリ部２より選択し、ノイズ生成部１５１に選択したプロファイル１６０を適用し各部の動作を決定する。

続いて、ステップ７０３にて、ノイズ生成部１５１は、プロファイル１６０に基づいて、複数のノイズセンサ部１００−ｋの中から使用するノイズセンサ部をスイッチ部１５６−ｋで選択し、バンドパスフィルタの中心周波数ｆｋ、各々のノイズセンサ部１００−ｋで捕捉したノイズの位相θｋ、遅延時間τｋ、振幅ｇｋを調整し想定されるノイズを生成する。

次いで、ステップ７０４にて、ノイズキャンセル部１５０は、ノイズ生成部１５１で生成された想定されるノイズとワンセグ受信用のアンテナ４で干渉したノイズとの差分をとることで希望波のみを抽出する。

以上のように、携帯端末２０１の制御部３は、状態検出部１で検出される携帯端末２０１の使用状態に基づいて、メモリ部２から対応するプロファイル１６０を読み込み、読み込んだプロファイルに応じて、ノイズキャンセル部１５０によりノイズセンサ部１００を選択してノイズを補足し、捕捉したノイズから希望信号が干渉すると想定されるノイズを生成し、生成したノイズと干渉したノイズとの差分をとることで希望波のみを抽出するようにしたので、携帯端末内部の複数のノイズ源から発生するノイズがアンテナ入力端などで干渉した場合においても、安定して受信感度劣化を抑制することができる。また、携帯端末の使用状態の変化に応じて受信感度劣化を抑制することができる。

さらに、ノイズセンサ部１００を携帯端末内部の基板のパターンを利用したノイズ補足用パターン１０１、１０６として設けるようにしたので、小型化、薄型化が要求される携帯端末においても、別途ノイズ捕捉用のアンテナを設けることなく、コンパクトに実装することができる。

本発明に係る携帯端末の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。本発明に係る携帯端末の実施の形態の具体的構成を示すブロック図である。本発明に係る携帯端末の実施の形態のノイズセンサ部についての構成例を示す図である。本発明に係る携帯端末の実施の形態のノイズセンサ部についての別の構成例を示す図である。本発明に係る携帯端末の実施の形態のノイズ生成部の具体的構成を示すブロック図である。本発明に係る携帯端末の実施の形態での制御方法を説明する図である。本発明に係る携帯端末の実施の形態の動作手順を示すフローチャート図である。

符号の説明

１状態検出部
２メモリ部
３制御部
８第一ノイズ源
９第二ノイズ源
１０第三ノイズ源
１１第四ノイズ源
１４−１、１４−２、・・・、１４−ｎノイズ源
１００ノイズセンサ部
１００−１、１００−２、・・・、１００−ｎノイズセンサ部
１１０、１２０、１３０、１４０ノイズセンサ
１５０ノイズキャンセル部
１６０プロファイル
２０１携帯端末

Claims

外部からの無線信号を受信するアンテナと、
自端末内にある所定のノイズ源の近傍に設けられ、前記ノイズ源から発生するノイズを検出するノイズセンサ部と、
自端末の使用状態を検出する状態検出部と、
自端末の使用状態に対応して発生すると予測されるノイズのプロファイルを記憶するメモリ部と、
前記状態検出部により検出した前記自端末の使用状態に基づいて前記メモリ部から前記ノイズのプロファイルを選択し、この選択したノイズのプロファイルに応じて前記ノイズセンサ部の動作を制御する制御部と、
前記ノイズセンサ部により検出されたノイズに基づいて定められ前記ノイズのプロファイルで整形して得られるノイズ模擬信号と前記アンテナから受信した無線信号との差分をとるノイズキャンセル部とを備える携帯端末。
ノイズセンサ部は複数からなり、制御部が前記ノイズセンサ部を選択して動作させることを特徴とする請求項１に記載の携帯端末。
自端末の使用状態は、動作状態、形状の動的変化状態、内部環境状態、外部環境状態を含むことを特徴とする請求項２に記載の携帯端末。
プロファイルは、中心周波数情報、位相情報、遅延時間情報、振幅情報、ノイズセンサ部の制御情報を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の携帯端末。
ノイズセンサ部は、ノイズ検出用配線パターンと、このノイズ検出用配線パターンを挟んでシールドするＧＮＤ部とからなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の携帯端末。
ノイズ検出用配線パターンは、ノイズ源となる信号の配線パターンと並走して配線されていることを特徴とする請求項５に記載の携帯端末。
ノイズ検出用配線パターンは、ノイズ源となる信号の配線パターンと受動素子で接続されていることを特徴とする請求項５に記載の携帯端末。
メモリ部は、自端末外部操作よりプロファイルの読み込み、書き込みが可能であることを特徴とする請求項１に記載の携帯端末。
制御部は、自端末の使用状態に基づいて、ノイズセンサ部の電源の供給を制御することを特徴とする請求項３に記載の携帯端末。