JP2014090369A - 無線通信機 - Google Patents

Abstract

【課題】外部からの電波を受信していない動作状態であっても異常発振を検出可能な無線通信機を提供する。
【解決手段】送信・受信待ち状態（Ｓ１０４）、送信待ち状態（Ｓ１２７）、受信待ち状態（Ｓ１１８）で消費電流値が現在の待ち状態に対応する異常発振閾値よりも大きい場合（Ｓ１０７：ＹＥＳ、Ｓ１１２：ＹＥＳ、Ｓ１２１：ＹＥＳ、Ｓ１３０：ＹＥＳ）は異常発振が生じたと判断するようにしたので、外部からの電波を受信していない待ち状態であっても異常発振を検出することが可能となる。
【選択図】図４

Description

本発明は、無線周波数帯の信号を処理する送信部と受信部を備えた無線通信機に関する。

近年、例えば車両に搭載する無線通信機では、小型化を図るために無線周波数帯の信号を処理する送信部と受信部とが一体に集積化されている。このように送信部と受信部とが一体に集積された構成では、送信部と受信部とが高い周波数成分によって電気的に結合された状態となり、異常発振することがある。また、送信部及び受信部は電力増幅のために増幅率の高いアンプを使用していることから、送信部或いは受信部の出力側の信号が入力側に回り込んで異常発振することがある。このような異常発振を検出する方法として、アンテナが受信した外部からの電波の入力レベルと予め設定された閾値をもとに異常発振を判断する方法が提案されている(特許文献１参照)。

特開２０１１−１５３５９号公報

しかしながら、特許文献１のものは外部からの電波の受信状態で異常発振を判断する構成であることから、電波を受信しないと検出できない。このため、受信時以外、例えば送信・受信待ち状態に生じる異常発振は検出できないという問題がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、外部からの電波を受信していない動作状態であっても異常発振を検出可能な無線通信機を提供することにある。

請求項１の発明によれば、無線通信機が異常発振すると、無線通信機の消費電流が通常よりも大きくなるので、消費電流値が現在の動作状態に対応した異常発振閾値よりも大きくなった場合は異常発振が生じたと判断する。これにより、外部からの電波を受信していない動作状態であっても異常発振を検出することが可能となる。

第１実施形態における無線通信機を示す機能ブロック図 無線通信機の斜視図 各状態に対応する異常発振閾値を示す図 異常発振を検出する動作を示すフローチャート 第２実施形態を示す図１相当図

（第１実施形態）
以下、車車間無線通信システムに用いられる無線通信機に適用した第１実施形態について図１ないし図４を参照して説明する。
図１において、無線通信機１は、外部機器としてのカーナビゲーション装置（以下、カーナビ）２と接続されており、自車の周囲（例えば１００ｍ以内）に位置する他の車両に搭載されている無線通信機１との間で互いの車両情報を送受信するようになっている。車両情報としては、通信制御部４が演算した現在位置、進行方向、車両速度等である。カーナビ２は、他の車両に搭載された車両情報を取得することにより自車の周囲に位置する車両の存在、特に後方視認用ミラーでの視認が不確実な領域を走行する車両の存在、或いは地図情報に基づいて判断されるブラインドコーナーに接近する他の車両の存在等を音声、ディスプレイ表示で報知する。

無線通信機１は、データ通信用インターフェース３、通信制御部４（異常発振検出部に相当）、送信部５、受信部６、アンテナ７、不揮発性メモリ８、電源生成部９、電流検出部１０、状態表示部１１等を備えて構成されている。
通信制御部４は、車両情報を無線通信用フォーマットに変換等を行って送信部５に出力する。
送信部５は、変調回路５ａ、アップコンバートミキサ５ｂ、ＰＡ（パワーアンプ）５ｃ等を備えて構成されており、入力信号に対して、変調回路５ａにて変調、アップコンバートミキサ５ｂにてアップコンバート、ＰＡ５ｃにて電力増幅を行ってからアンテナ７に出力する。これにより、自車の車両情報が周囲に位置する車両に搭載された無線通信機１に送信される。

受信部６は、ＬＮＡ（ローノイズアンプ）６ｃ、ダウンコンバートミキサ６ｂ、復調回路６ａ等を備えて構成されており、アンテナ７で受信した電波をＬＮＡ６ｃにて電力制御、ミキサにてダウンコンバート、復調回路６ａにて復調する。通信制御部４は、受信部６からの受信信号に対して有線通信用フォーマット変換等を行い、データ通信用インターフェース３を介して受信信号をカーナビ２へ出力する。これにより、カーナビ２は、自車の周囲に位置する他の車両に搭載された無線通信機１からの車両情報を受信し、その車両情報に応じて運転者に注意を促す。
尚、アップコンバートミキサ５ｂ及びダウンコンバートミキサ６ｂには図示しない局部発振器から無線周波数帯の信号が与えられる。また、送信部５及び受信部６の入力側及び出力側は図示しない共有回路を介して通信制御部４及びアンテナ７とそれぞれ接続されている。

電源生成部９は、無線通信機１を構成する各部へ給電する。尚、図１では通信制御部４、送信部５、受信部６への給電ラインのみを図示している。電流検出部１０は、電源生成部９から各部へ供給された消費電流を検出する。通信制御部４は、電流検出部１０が検出した消費電流を取得する。また、通信制御部４は、電源生成部９から送信部５及び受信部６への給電ラインをそれぞれＯＮ／ＯＦＦすることにより送信部５及び受信部６に対する給電を制御可能となっている。

さて、通信制御部４は、電流検出部１０から取得した消費電流に基づいて異常発振を検出する機能を備えている。不揮発性メモリ８には消費電流と比較するための異常発振閾値が記憶されている。
即ち、図３に示すように無線通信機１の動作状態としては、送信・受信待ち状態、送信待ち状態、受信待ち状態、送信時、受信時が設定されており、各動作状態における異常発振を検出するための異常発振閾値である送信・受信待ち状態異常発振閾値ＩTXRXwait_th、送信待ち状態異常発振閾値ＩTXwait_th、受信待ち状態異常発振閾値ＩRXwait_th、送信時異常発振閾値ＩTX_th、受信時異常発振閾値ＩRX_thがそれぞれ設定されている。つまり、異常発振が生じると、異常発振により消費電流が通常よりも増大するので、消費電流値が異常発振閾値よりも大きくなったことを検出することで異常発振を検出可能となる。この場合、無線通信機１の動作状態（送信・受信待ち状態、送信待ち状態、受信待ち状態、送信時、受信時）に応じて異常発振時の消費電流が異なることから、異常発振閾値としては、各動作状態に対応してそれぞれ設定されている。

通信制御部４は、電流検出部１０が検出した消費電流値と、現在の動作状態（送信・受信待ち状態、送信待ち状態、受信待ち状態、送信時、受信時）に対応して不揮発性メモリ８に記憶されている異常発振閾値とを比較して異常発振を検出する。そして、異常発振を検出したときは、動作状態を切換えると共に、現在の動作状態を状態表示部１１にて表示する。

状態表示部１１は、図２に示すように、無線通信機１の側面に設けられたＴＸ（送信）用ＬＥＤ１１ａ及びＲＸ（受信）用ＬＥＤ１１ｂから構成されている。ＴＸ用ＬＥＤ１１ａは送信部５が動作（待ち状態を含む）しているときに点灯し、ＲＸ用ＬＥＤ１１ｂは受信部６が動作（待ち状態を含む）しているときに点灯する。送信部５及び受信部６の両方が動作しているときはＴＸ用ＬＥＤ１１ａ及びＲＸ用ＬＥＤ１１ｂの両方が点灯する。

さて、送信部５と受信部６は無線周波数帯の信号を処理することから、送信部５と受信部６が高い周波数成分によって電気的に結合された状態となり、異常発振することがある。また、送信部５のＰＡ５ｃ、及び受信部６のＬＮＡ６ｃは電力増幅のために増幅率が高いアンプであることから、送信部５或いは受信部６の出力信号が入力側に回り込んで異常発振することがある。この異常発振は、無線通信機１の上記した各動作状態で発生する可能性があることから、本実施形態では、無線通信機１の各動作状態において異常発振を検出するようにした。

次に異常発振検出方法について、図４を参照して説明する。
無線通信機１の電源をＯＮすると、通信制御部４は、初期化を行う（Ｓ１０１）。初期化終了後は一時的に送信・受信待ち状態となる。次に、電流検出部１０から消費電流値ＩTXRXwaitを取得し（Ｓ１０２）、このＩTXRXwaitと不揮発性メモリ８に記憶されている送信・受信待ち状態異常発振閾値ＩTXRXwait_thとを比較する(Ｓ１０３)。ＩTXRXwait_th≧ＩTXRXwaitの場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、異常発振は生じていないことから、送信部５及び受信部６の両方が動作可能な送信・受信待ち状態に正式に移行する（Ｓ１０４）。このとき、ＴＸ用ＬＥＤ１１ａ及びＲＸ用ＬＥＤ１１ｂの両方が点灯するので、使用者は、送受信が可能な状態であることを確認することができる。

通信制御部４は、送信・受信待ち状態では、送信中か（Ｓ１０５：ＮＯ）、受信中か（Ｓ１１０：ＮＯ）を判定している。送信・受信待ち状態において送信中となった場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、電流検出部１０から消費電流値ＩTXを取得し（Ｓ１０６）、このＩTXと不揮発性メモリ８に記憶されている送信時異常発振閾値ＩTX_thとを比較する（Ｓ１０７）。ＩTX_th≧ＩTXの場合（Ｓ１０７：ＮＯ）、異常発振は生じていないことから、送信完了かを判断し（Ｓ１０８：ＮＯ）、送信が完了したところで（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、送信・受信待ち状態に戻る（Ｓ１０４）。一方、ＩTX_th＜ＩTXの場合（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、送信時に異常発振が生じていることから、送信部５の電源をＯＦＦしてから（Ｓ１０９）、後述する受信待ち状態へ移行する（Ｓ１１８）。このとき、ＴＸ用ＬＥＤ１１ａが消灯し、ＲＸ用ＬＥＤ１１ｂのみが点灯するので、使用者は、受信のみが可能であることを確認することができる。

通信制御部４は、送信・受信待ち状態で受信中となった場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、電流検出部１０から消費電流値ＩRXを取得し（Ｓ１１１）、このＩRXと不揮発性メモリ８に記憶されている受信時異常発振閾値ＩRX_thとを比較する（Ｓ１１２）。ＩRX_th≧ＩRXの場合（Ｓ１１２：ＮＯ）、異常発振は生じていないことから、受信完了かを判断し（Ｓ１１３：ＮＯ）、受信が完了したところで（Ｓ１１３：ＹＥＳ）、送信・受信待ち状態に戻る（Ｓ１０４）。一方、ＩRX_th＜ＩRXの場合（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、異常発振が生じていることから、受信部６の電源をＯＦＦしてから（Ｓ１１４）、後述する送信待ち状態へ移行する（Ｓ１２７）。このとき、ＲＸ用ＬＥＤ１１ｂが消灯し、ＴＸ用ＬＥＤ１１ａのみが点灯するので、使用者は、送信のみが可能であることを確認することができる。

通信制御部４は、ＩTXRXwait_th＜ＩTXRXwaitの場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、異常発振が生じていることから、送信部５の電源をＯＦＦする（Ｓ１１５）。次に、電流検出部１０から消費電流値ＩRXwaitを取得し（Ｓ１１６）、そのＩRXwaitと不揮発性メモリ８に記憶されている受信待ち状態異常発振閾値ＩRXwait_thとを比較する（Ｓ１１７）。ＩRXwait_th≧ＩRXwaitの場合（Ｓ１１７：ＮＯ）、受信部６のみの待ち状態では異常発振が生じておらず、送信部５が異常発振の要因であることから、受信待ち状態に移行する（Ｓ１１８）。尚、ステップＳ１１５〜Ｓ１１７が第１処理に相当する。

通信制御部４は、受信待ち状態では受信中かを判断しており（Ｓ１１９：ＮＯ）、受信中となった場合（Ｓ１１９：ＹＥＳ）、電流検出部１０から消費電流値ＩRXを取得し（Ｓ１２０）、このＩRXと不揮発性メモリ８に記憶されている受信時異常発振閾値ＩRX_thとを比較する（Ｓ１２１）。ＩRX_th≧ＩRXの場合（Ｓ１２１：ＮＯ）、受信時に異常発振は生じていないことから、受信完了かを判断し（Ｓ１２２：ＮＯ）、受信が完了したところで（Ｓ１２２：ＹＥＳ）、受信待ち状態に戻る（Ｓ１１８）。一方、ＩRX_th＜ＩRXの場合（Ｓ１２１：ＹＥＳ）、受信時に異常発振が生じており、無線通信機１として正常動作が望めないことから、送信部５に加えて受信部６の電源もＯＦＦする（Ｓ１２３）。このとき、ＴＸ用ＬＥＤ１１ａに加えてＲＸ用ＬＥＤ１１ｂも消灯するので、使用者は、送受信が不可能であることを確認することができる。

通信制御部４は、ＩRXwait_th＜ＩRXwaitの場合（Ｓ１１７：ＹＥＳ）、受信部６のみの待ち状態では異常発振が生じていることから、送信部５の電源をＯＮ、受信部６の電源をＯＦＦし（Ｓ１２４）、送信部５のみの待ち状態で異常発振が生じるかを判断する。即ち、電流検出部１０から消費電流値ＩTXwaitを取得し（Ｓ１２５）、そのＩTXwaitと不揮発性メモリ８に記憶されている送信待ち状態異常発振閾値ＩTXwait_thとを比較する（Ｓ１２６）。ＩTXwait_th≧ＩTXwaitの場合（Ｓ１２６：ＮＯ）、送信部５のみの待ち状態では異常発振は生じていないことから、送信待ち状態に移行する（Ｓ１２７）。尚、ステップＳ１２４〜Ｓ１２６が第２処理に相当する。

通信制御部４は、送信待ち状態では送信中かを判断しており（Ｓ１２８：ＮＯ）、送信中となった場合（Ｓ１２８：ＹＥＳ）、電流検出部１０から消費電流値ＩTXを取得し（Ｓ１２９）、このＩTXと不揮発性メモリ８に記憶されている受信時異常発振閾値ＩTX_thとを比較する（Ｓ１３０）。ＩTX_th≧ＩTXの場合（Ｓ１３０：ＮＯ）、異常発振は生じていないことから、送信完了かを判断し（Ｓ１３１：ＮＯ）、送信が完了したところで（Ｓ１３１：ＹＥＳ）、送信待ち状態に戻る（Ｓ１２７）。一方、ＩTX_th＜ＩTXの場合（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、送信時に異常発振が生じており、無線通信機１として正常動作が望めないことから、受信部６に加えて送信部５の電源もＯＦＦする（Ｓ１２３）。このとき、ＲＸ用ＬＥＤ１１ｂに加えてＴＸ用ＬＥＤ１１ａも消灯するので、使用者は、送受信が不可能であることを確認することができる。

通信制御部４は、ＩTXwait_th＜ＩTXwaitの場合（Ｓ１２６：ＹＥＳ）、送信部５のみの待ち状態でも異常発振が生じ、受信部６に加えて送信部５も異常発振の要因であり、無線通信機１として正常動作が望めないことから、受信部６の電源に加えて送信部６の電源もＯＦＦする（Ｓ１３２）。このとき、ＲＸ用ＬＥＤ１１ｂに加えてＴＸ用ＬＥＤ１１ａも消灯するので、使用者は、送受信が不可能であることを確認することができる。

このような実施形態によれば、次の効果を奏することができる。
通信制御部４は、各動作状態で電流検出部１０が取得した消費電流値が現在の動作状態に対応する異常発振閾値よりも大きい場合は異常発振が生じたと判断するので、外部からの電波を受信していない動作状態であっても異常発振を検出することが可能となる。

通信制御部４が送信・受信待ち状態で異常発振が生じたと判断した際に、送信部５または受信部６のいずれか一方のみの待ち状態で異常発振の有無を確認し、異常発振が生じない待ち状態を継続するようにした。これにより、送信部５のみの待ち状態では他車に自車の車両情報を送信可能となり、受信部６のみの待ち状態では他車からの車両情報を受信可能となる。従って、部品故障、設計不具合等により異常発振が生じた場合においても、無線通信機１として送信部５もしくは受信部６のみの動作が可能となる。特に、本実施形態のように、無線通信機１を車車間無線通信システムで用いる場合、送信部５を停止して受信部６のみ動作させることで、周囲の車両の車両情報は取得可能となると同時に違法電波を出力することを防止できる。一方、受信部６を停止して送信部５のみ動作させた場合、自車の存在を周囲の車両へ通知することが可能となる。

通信制御部４は、送信部５及び受信部６のいずれか一方を停止させても異常発振を検出した場合には、無線通信機１の電源をＯＦＦするようにしたので、異常発振が継続してしまうことを防止できる。
通信制御部４は、送信・受信待ち状態で異常発振を検出した場合は最初に送信部５を停止するので、異常発振状態による違法電波の出力を素早く停止することができる。

（第２実施形態）
次に第２実施形態について図５を参照して説明するに、第１実施形態と同一構成には同一符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。この第２実施形態の特徴は、第１実施形態のアンテナ７の代わりにアンプモジュールなど能動素子を内蔵した通信モジュール内蔵アンテナを採用したことに特徴を有する。

無線通信機１には通信モジュール内蔵アンテナ２１が接続されている。無線通信機１は、第１実施形態の無線通信機１とほぼ同一構成であるが、電源重畳部２２、アンテナ接続用端子２３が追加されて構成されている。電源重畳部２２は、通信モジュール内蔵アンテナ２１を駆動させるための電源となる直流電圧を無線周波数帯の信号に重畳させる。アンテナ接続用端子２３は通信モジュール内蔵アンテナ２１とアンテナケーブル２４及び制御用ケーブル２５を介して接続するための端子である。

通信モジュール内蔵アンテナ２１は、図示しないＰＡ等を有した送信部２６、ＬＮＡ等を有した受信部２７、アンテナ素子２８、無線通信機１のアンテナ接続用端子２３とアンテナケーブル２４及び制御用ケーブル２５を介して接続される無線通信機接続用端子２９、送信部２６及び受信部２７を制御する通信制御部３０から構成されている。無線通信機１の通信制御部４は、制御用ケーブル２５、無線通信機接続用端子２９、通信制御部３０を介して送信部２６及び受信部２７をそれぞれＯＮ／ＯＦＦ可能となっている。

このような構成の場合、通信モジュール内蔵アンテナ２１にはＰＡ、ＬＮＡ等の増幅率の高いアンプが内蔵されているので、通信モジュール内蔵アンテナ２１で異常発振が生じることがある。そこで、第１実施形態と同様に、無線通信機１の通信制御部４により各動作状態における消費電流値と異常発振閾値とを比較することで異常発振を検出するようにした。

通信制御部４による異常発振検出の動作は、図４に示す動作と同一である。即ち、送信・受信待ち状態において電流検出部１０で通信モジュール内蔵アンテナ２１の消費電流値を検出し、異常発振の有無を判断する。異常発振が生じていると判断されれば、最初に送信部２６をＯＦＦし、異常発振が生じなければ、受信部２７のみの待ち状態とする。送信部２６をＯＦＦするにしても異常発振が生じていれば、送信部２６をＯＮ、受信部２７をＯＦＦにし、異常発振が生じていなければ、送信部２６のみの待ち状態とする。受信部２７をＯＦＦするにしても異常発振が生じる場合は、送信部２６及び受信部２７両方の電源をＯＦＦにし、通信モジュール内蔵アンテナ２１自体を停止させる。

このような実施形態によれば、無線通信機１に接続された通信モジュール内蔵アンテナ２１における送信・受信待ち状態で異常発振を検出した場合は、送信部２６及び受信部２７のうち異常発振を生じていないいずれか一方のみの待ち状態とするようにしたので、自車の周辺に位置する他車と最低限の通信を確保することができる。
無線通信機１は通信モジュール内蔵アンテナ２１の消費電流を計測しているので、消費電流が零の場合は、無線通信機１と通信モジュール内蔵アンテナ２１との間のアンテナケーブル２４が断線したと判断することができるので、断線検出も可能となる。

（変形形態）
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、次のように変形または拡張できる。
通信制御部４により送信部５及び受信部６の給電をＯＮ／ＯＦＦするようにしたが、送信部５及び受信部６の給電をＯＮ／ＯＦＦする電源制御部を設けるようにしてもよい。
無線通信機１と接続する外部機器としては、車両に搭載されるＥＣＵ（Electronic Control Unit）であってもよい。
無線通信機としては、路車間無線通信システム用、無線ＬＡＮ用、携帯基地局接続用の無線通信機であってもよい。
上記実施形態或いは変形形態を特許請求の範囲を逸脱しない限りどのように組合せるようにしてもよい。

図面中、１は無線通信機、４は通信制御部（異常発振検出部）、５，２６は送信部、６，２７は受信部、７はアンテナ、８は不揮発性メモリ、９は電源生成部、１０は電流検出部、１１は状態表示部、２１は通信モジュール内蔵アンテナである。

Claims (7)

1. 無線通信の送受信の信号制御を行う通信制御部（４）と、
   前記通信制御部からの信号を変調及び電力増幅する送信部（５，２６）と、
   無線周波数帯により外部と通信を行うアンテナ（７）と、
   前記アンテナより受信した無線周波数帯の信号を電力増幅及び復調して前記通信制御部へ出力する受信部（６，２７）と、
   前記通信制御部、前記送信部、前記受信部等へ電源を供給する電源生成部（９）と、
   前記電源生成部の消費電流値を検出する電流検出部（１０）と、
   複数の動作状態にそれぞれ対応した電流閾値が予め記憶された不揮発性メモリ（８）と、
   前記電流検出部から取得した消費電流値と前記不揮発性メモリに記憶されている現在の動作状態に対応した電流閾値とを比較することによって異常発振を検出する異常発振検出部（４）と、
   を備えたことを特徴とする無線通信機。
2. 前記通信制御部は、前記異常発振検出部が異常発振を検出したときに、前記送信部及び前記受信部のいずれか一方のみを停止させ、再度、前記電流検出部から取得した消費電流値と前記不揮発性メモリに記憶されている現在の動作状態に対応した電流閾値とを比較する第１処理を実行し、異常発振が生じていなければ、前記送信部及び前記受信部のうち動作状態となっているいずれか一方のみの動作状態を継続させることを特徴とする請求項１記載の無線通信機。
3. 前記通信制御部は、前記第１処理を実行した結果、異常発振が生じている場合、前記送信部及び前記受信部のうちの停止状態となっている一方のみを動作させ、再度、前記電流検出部から取得した消費電流値と前記不揮発性メモリに記憶されている現在の動作状態に対応した電流閾値とを比較する第２処理を実行し、異常発振が生じていなければ、前記送信部及び前記受信部のうち動作状態となっているいずれか一方のみの動作状態を継続させることを特徴とする請求項２記載の無線通信機。
4. 前記通信制御部は、前記異常発振検出部が異常発振を検出したときに、前記第１処理として前記送信部のみを停止させることを特徴とする請求項２または３記載の無線通信機。
5. 前記送信部及び前記受信部が動作していることを表示するための状態表示部（１１）を備え、
   前記通信制御部は、前記送信部及び前記受信部のいずれが動作中であるかを前記状態表示部に表示することを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の無線通信機。
6. 前記不揮発性メモリには、前記異常発振閾値として、送信・受信待ち状態に対応した送信・受信待ち状態異常発振閾値、送信待ち状態に対応した送信待ち状態異常発振閾値、受信待ち状態に対応した受信待ち状態異常発振閾値、送信時異常発振閾値、受信時異常発振閾値を記憶していることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の無線通信機。
7. 前記送信部及び前記受信部を内蔵した通信モジュール内蔵アンテナ（２１）を接続したことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の無縁無線通信機。

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