JP2015154276A - Portable terminal device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、複数のアンテナを備える携帯端末装置に関し、特に、通信に要する消費電力を低減するための技術に関する。 The present disclosure relates to a mobile terminal device including a plurality of antennas, and more particularly to a technique for reducing power consumption required for communication.
無指向性アンテナと指向性アンテナとを含み、複数のアンテナを備える携帯端末装置に関する技術として、例えば、特開2008−42669号公報(特許文献1)がある。特許文献1には、複数のアンテナを備える無線機器装置であって、機器探索と、データ通信との両方の時間を短くし、それによって消費電力の節約と、周辺の無線通信機器への干渉を抑える技術が記載されている。具体的には、特許文献1には、無線機器装置において、周辺に存在する無線装置を探索するために無指向性アンテナを使用して通信し、通信する対象機器が検索された後、指向性アンテナに切り替えて通信することが記載されている。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-42669 (Patent Document 1) is known as a technology related to a portable terminal device including a plurality of antennas including an omnidirectional antenna and a directional antenna.
特許文献1に記載の無線機器装置は、指向性アンテナにて通信を行っている間に、電波状態が悪くなるなど通信状態によっては無線機器装置のアンテナを指向性アンテナから無指向性アンテナに切り替えて通信することが記載されている。
The wireless device device described in
しかし、指向性アンテナから無指向性アンテナへの切り替えが完了する前に、無線機器装置による通信が圏外となり、通信に要する電力が増加することがある。 However, before the switching from the directional antenna to the omnidirectional antenna is completed, communication by the wireless device device may be out of service area, and the power required for communication may increase.
したがって、指向性アンテナと無指向性アンテナとを含み、複数のアンテナを備える携帯端末装置において、通信を安定させ、通信に要する電力を低減する技術が必要とされている。 Therefore, there is a need for a technology that stabilizes communication and reduces power required for communication in a portable terminal device that includes a directional antenna and an omnidirectional antenna and includes a plurality of antennas.
一実施形態に従う携帯端末装置は、無指向性のアンテナおよび指向性のアンテナを含む複数のアンテナと、複数のアンテナの各々を使用状態または非使用状態に切り替え可能なアンテナ切替部と、携帯端末装置の動作を制御する制御部とを備える。制御部は、無指向性のアンテナおよび指向性のアンテナによりダイバーシティ通信を行うようアンテナ切替部を制御し、通信に使用しているアンテナの受信信号の受信レベルを測定し、測定される指向性のアンテナの受信レベルと第1の閾値とを比較する。制御部は、この比較の結果、指向性のアンテナの受信レベルが第1の閾値を上回る場合に、ダイバーシティ通信に使用している無指向性のアンテナおよび指向性のアンテナのうち無指向性のアンテナを非使用状態に切り替える。制御部は、比較の結果、指向性のアンテナの受信レベルが第1の閾値を上回らない場合に、無指向性のアンテナおよび指向性のアンテナによるダイバーシティ通信を行う。 A mobile terminal device according to an embodiment includes a plurality of antennas including an omnidirectional antenna and a directional antenna, an antenna switching unit capable of switching each of the plurality of antennas to a use state or a non-use state, and a mobile terminal device And a control unit for controlling the operation of. The control unit controls the antenna switching unit so as to perform diversity communication using the omnidirectional antenna and the directional antenna, measures the reception level of the received signal of the antenna used for communication, and measures the directivity to be measured. The reception level of the antenna is compared with the first threshold value. As a result of this comparison, when the reception level of the directional antenna exceeds the first threshold, the control unit uses the omnidirectional antenna and the omnidirectional antenna among the directional antennas used for diversity communication. Switch to a non-use state. When the reception level of the directional antenna does not exceed the first threshold as a result of the comparison, the control unit performs diversity communication using the omnidirectional antenna and the directional antenna.
上記一実施形態によると、無指向性アンテナと指向性アンテナとによるダイバーシティ受信を行うことで通信を安定化し、指向性アンテナによる通信が良好である場合に無指向性アンテナの使用を抑止することで、携帯端末装置の通信を安定させ、通信に要する電力を低減することができる。 According to the above-described embodiment, the communication is stabilized by performing diversity reception by the omnidirectional antenna and the directional antenna, and the use of the omnidirectional antenna is suppressed when the communication by the directional antenna is good. The communication of the portable terminal device can be stabilized and the power required for the communication can be reduced.
この発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解されるこの発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。 The above and other objects, features, aspects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of the present invention taken in conjunction with the accompanying drawings.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
<実施の形態1>
<機能的な構成>
図1は、実施の形態1による携帯端末装置100の構成を概略的に示すブロック図である。図1を参照して、携帯端末装置100は、トランシーバ11と、電力増幅器(PA:Power Amplifier)12と、デュプレクサ13と、アンテナ切替装置40M,40Sと、無指向性アンテナANT1と、複数の指向性アンテナ(指向性アンテナANT2−1〜指向性アンテナANT2−N(N個の指向性アンテナ))と、無指向性アンテナANT3と、複数の指向性アンテナ(指向性アンテナANT4−1〜指向性アンテナANT4−N(N個の指向性アンテナ))と、制御部30と、メモリ31とを含む。以下、複数の指向性アンテナ(指向性アンテナANT2−1〜指向性アンテナANT2−N(N個の指向性アンテナ))を総称して、指向性アンテナANT2と記載することもある。また、複数の指向性アンテナ(指向性アンテナANT4−1〜指向性アンテナANT4−N(N個の指向性アンテナ))を総称して、指向性アンテナANT4と記載することもある。
<
<Functional configuration>
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a
携帯端末装置100は、複数のアンテナを含んでおり、これらのアンテナは、メインアンテナ(第1アンテナともいう)と、サブアンテナ(第2アンテナともいう)とに分類される。メインアンテナは、携帯端末装置100による送信信号Txの送信と、受信信号Rxの受信とにおいて使用される。サブアンテナは、携帯端末装置100による送信信号Txの送信には使用されず、携帯端末装置100による受信信号Rxの受信に使用される。携帯端末装置100は、メインアンテナに含まれるいずれかのアンテナと、サブアンテナに含まれるいずれかのアンテナとを用いて、ダイバーシティ受信を行うことができる。無指向性アンテナANT1および指向性アンテナANT2は、メインアンテナに分類され、無指向性アンテナANT3および指向性アンテナANT4は、サブアンテナに分類される。
The
アンテナ切替装置40Mは、制御部30の制御に従って、デュプレクサ13のアンテナ側のノードと、メインアンテナに含まれる各アンテナの各給電点との間の接続を切り替えるスイッチ群を構成する。無指向性アンテナANT1、指向性アンテナANT2−1〜指向性アンテナANT2−Nの各々は、デュプレクサ13のアンテナ側のノードのいずれかに接続されることによって、通信に使用される。アンテナ切替装置40Mは、指向性アンテナ切替部42Mを含んでいる。指向性アンテナ切替部42Mは、メインアンテナを構成する複数の指向性アンテナ(指向性アンテナANT2−1〜指向性アンテナANT2−N)のいずれかを、通信に使用するアンテナとして切り替える。携帯端末装置100は、通信エリアを複数に分割し、その分割数と同数の指向性アンテナを配置する。指向性アンテナANT2−1〜指向性アンテナANT2−NのN個の指向性アンテナは、通信エリアの分割数に対応する。すなわち、携帯端末装置100は、通信エリアをN個のエリアに分割し、各エリアをそれぞれカバーするように、メインアンテナにおいてN個の指向性アンテナを配置する。
The
アンテナ切替装置40Sは、制御部30の制御に従って、サブアンテナに含まれる各アンテナの各給電点と、トランシーバ11との間の接続を切り替えるスイッチ群を構成する。無指向性アンテナANT3、指向性アンテナANT4−1〜指向性アンテナANT4−Nの各々は、トランシーバ11のアンテナ側のノードと接続されることによって、通信に使用される。アンテナ切替装置40Sは、指向性アンテナ切替部42Sを含んでいる。指向性アンテナ切替部42Sは、サブアンテナを構成する複数の指向性アンテナ(指向性アンテナANT4−1〜指向性アンテナANT4−N)のいずれかを、通信に使用するアンテナとして切り替える。携帯端末装置100は、通信エリアを複数に分割し、その分割数と同数の指向性アンテナを配置する。指向性アンテナANT4−1〜指向性アンテナANT4−NのN個の指向性アンテナは、通信エリアの分割数に対応する。すなわち、携帯端末装置100は、通信エリアをN個のエリアに分割し、各エリアをそれぞれカバーするように、サブアンテナにおいてN個の指向性アンテナを配置する。
The antenna switching device 40 </ b> S constitutes a switch group that switches connection between each of the feeding points of each antenna included in the sub-antenna and the
トランシーバ11は、制御部30から受けた送信ベースバンド信号を無線周波数帯の信号にアップコンバートする。トランシーバ11によってアップコンバートされた信号が電力増幅器12によって増幅されることによって送信信号Txが生成される。トランシーバ11は、さらに、メインアンテナを介して受信した受信信号Rx(メインRX)と、サブアンテナを介して受信した受信信号Rx(サブRx)とをダウンコンバートすることによって受信ベースバンド信号を生成する。
The
デュプレクサ13は、送信信号Txと受信信号Rx(メインRx)とで1つのアンテナを共用するために用いられる部品である。デュプレクサ13の各々には、送信信号Txを通過させ、受信信号Rx(メインRx)を遮断するフィルタと、受信信号Rx(メインRx)を通過させ、送信信号Txを遮断するフィルタとが設けられている。
The
なお、以下では、無指向性アンテナANT1、指向性アンテナANT2、無指向性アンテナANT3、指向性アンテナANT4について総称する場合または不特定のものを示す場合にはアンテナANTと記載する。 Hereinafter, the omnidirectional antenna ANT1, the directional antenna ANT2, the omnidirectional antenna ANT3, and the directional antenna ANT4 will be collectively referred to as “antenna ANT”.
制御部30は、携帯端末装置100全体の動作を制御する中央処理装置(CPU:Central Processing Unit)とモデムとを含む。モデムは、基地局と通信する際に用いられる信号形式に、デジタル信号を変調することによって送信ベースバンド信号を生成する。モデムは、さらに、トランシーバで生成された受信ベースバンド信号を復調する。
The
CPUは、通信に使用する通信方式/バンドで動作可能なようにトランシーバ11の局所発振器の周波数などを設定する。さらに、CPUは、アンテナ切替装置40M,40Sを制御信号によって制御することによって、通信に使用する通信方式/バンドに応じて各アンテナを使用状態または非使用状態に設定する。
The CPU sets the frequency of the local oscillator of the
携帯端末装置100は、設定された周波数帯域(バンド)で基地局と通信を行い、基地局から当該周波数帯域内で使用するチャネルを指定される。基地局から使用するチャネルを指定された後は、CPUは、そのチャネルを利用して通信を行うようにトランシーバ11を制御する。
The mobile
メモリ31は、プログラム、送受信データ、アプリケーション用のデータ等を格納する。メモリ31は、指向性アンテナ(指向性アンテナANT2、指向性アンテナANT4)のうち、いずれを通信に使用しているか(どのセクタに指向性アンテナを向けているか)を記憶する。
The
<ハードウェア構成>
図2は、携帯端末装置100のハードウェア構成を表した図である。図2を参照して、携帯端末装置100は、プログラムを実行するCPU101と、ROM(Read Only Memory)102と、RAM(Random Access Memory)103と、フラッシュメモリ104と、操作キー105と、スピーカ106と、カメラ107と、タッチスクリーン108と、加速度センサ111と、無線通信IF(Interface)112と、第1アンテナ(メインアンテナ)120と、第2アンテナ(サブアンテナ)130とを、少なくとも含んで構成されている。タッチスクリーン108は、ディスプレイ1081と、タッチパネル1082とを含む。各構成要素101〜108,111,112は、相互にデータバスによって接続されている。
<Hardware configuration>
FIG. 2 is a diagram illustrating a hardware configuration of the mobile
第1アンテナ120は、無指向性アンテナANT1および複数の指向性アンテナ(指向性アンテナANT2−1〜2−N)を含む。第2アンテナ130は、無指向性アンテナANT3および複数の指向性アンテナ(指向性アンテナANT4−1〜4−N)を含む。第1アンテナ120を構成する各アンテナと、第2アンテナ130を構成する各アンテナとは、無線通信IF112と接続している。第1アンテナ120、第2アンテナ130および無線通信IF112は、たとえば、基地局を介した、他の移動体端末、固定電話、およびPC(Personal Computer)との間における無線通信に用いられる。
The
ROM102は、不揮発性の半導体メモリである。ROM102は、携帯端末装置100のブートプログラムが予め格納されている。フラッシュメモリ104は、不揮発性の半導体メモリである。フラッシュメモリ104は、一例としてNAND型で構成してもよい。フラッシュメモリ104は、携帯端末装置100のオペレーティングシステム、携帯端末装置100を制御するための各種のプログラム、並びに、携帯端末装置100が生成したデータ、携帯端末装置100の外部装置から取得したデータ等の各種データを不揮発的に格納する。
The
図1に示すアンテナ切替装置40M、アンテナ切替装置40S、デュプレクサ13、パワーアンプ12、およびトランシーバ11は、例えば図2に示す無線通信IF112と対応する。図1に示す制御部30は、例えば図2に示すCPU101と対応する。図1に示すメモリ31は、例えば図2に示すRAM103およびフラッシュメモリ104と対応する。
The
携帯端末装置100における処理は、各ハードウェアおよびCPU101により実行されるソフトウェアによって実現される。このようなソフトウェアは、フラッシュメモリ104に予め記憶されている場合がある。また、ソフトウェアは、図示しないメモリカードその他の記憶媒体に格納されて、プログラムプロダクトとして流通している場合もある。あるいは、ソフトウェアは、いわゆるインターネットに接続されている情報提供事業者によってダウンロード可能なプログラムプロダクトとして提供される場合もある。このようなソフトウェアは、第1アンテナ120、第2アンテナ130および無線通信IF112を介してダウンロードされた後、フラッシュメモリ104に一旦格納される。そのソフトウェアは、CPU101によってフラッシュメモリ104から読み出され、さらにフラッシュメモリ104に実行可能なプログラムの形式で格納される。CPU101は、そのプログラムを実行する。
The processing in the mobile
本発明の本質的な部分は、フラッシュメモリ104その他の記憶媒体に格納されたソフトウェア、あるいはネットワークを介してダウンロード可能なソフトウェアであるともいえる。なお、記録媒体としては、DVD(Digital Versatile Disk)-ROM、CD(Compact Disc)−ROM、FD(floppy disk)、ハードディスクに限られず、磁気テープ、カセットテープ、光ディスク、光カード、マスクROM、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)、フラッシュROMなどの半導体メモリ等の固定的にプログラムを担持する媒体でもよい。また、記録媒体は、当該プログラム等をコンピュータが読取可能な一時的でない媒体である。また、ここでいうプログラムとは、CPUにより直接実行可能なプログラムだけでなく、ソースプログラム形式のプログラム、圧縮処理されたプログラム、暗号化されたプログラム等を含む。
An essential part of the present invention can be said to be software stored in the
<動作>
図3から図5を参照して、実施の形態1の携帯端末装置100の動作について説明する。
<Operation>
With reference to FIG. 3 to FIG. 5, the operation of the mobile
図3は、携帯端末装置100が通信に使用するアンテナの切り替えを制御する処理を示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart illustrating a process for controlling switching of the antenna used by the mobile
ステップS301において、CPU101は、通信先となる機器から、通信終了の要求を受けたか否かを判断する。通信終了の要求を受けた場合(ステップS301においてYES)、CPU101は、アンテナを切り替える処理を終了し、そうでない場合(ステップS301においてNO)は、CPU101は、ステップS303の処理を行う。
In step S <b> 301, the
ステップS303において、CPU101は、通信に使用するアンテナの初期状態として、第1アンテナ(メインアンテナ)は無指向性のもの(無指向性アンテナANT1)、第2アンテナ(サブアンテナ)は指向性のもの(指向性アンテナANT4のいずれかのアンテナ)を設定する。
In step S303, the
ステップS305において、CPU101は、第2アンテナにより、通信先となる無線機器の方向を探索する。
In step S305, the
ステップS307において、CPU101は、第2アンテナに含まれる各アンテナ(指向性アンテナANT4−1〜4−N)を順次切り替えて、セクタごとに受信信号(サブRx)の受信レベルを測定する。ステップS307の受信レベルを測定する処理について、詳しくは図4を用いて後述する。
In step S307, the
ステップS309において、CPU101は、第2アンテナの各セクタの受信レベルの測定結果のうち、最大の受信レベルとなるセクタをセクタ記憶部34に記憶させる。CPU101は、第1アンテナ(無指向性アンテナANT1)の受信レベルを取得し、第2アンテナの各セクタのうち最大の受信レベルのものと、第1アンテナの受信レベルとを比較する。比較の結果、CPU101は、第2アンテナの最大の受信レベルが第1アンテナの受信レベルより大きい場合(ステップS309においてYES)はステップS313の処理を行い、そうでない場合(ステップS309においてNO)はステップS311の処理を行う。
In step S309, the
ステップS311において、CPU101は、第1アンテナを無指向性アンテナANT1とし、セクタ記憶部34を参照して第2アンテナを指向性アンテナANT4のうち最大の受信レベルのセクタに対応するアンテナに切り替えて通信し、ステップS301の処理を行う。
In step S311, the
ステップS313において、CPU101は、セクタ記憶部34を参照して第1アンテナを指向性アンテナANT2のうち最大の受信レベルのセクタに対応するアンテナに切り替え、第2アンテナを無指向性アンテナANT3に切り替えて通信する。
In step S313, the
ステップS315において、CPU101は、第1アンテナで使用しているアンテナ(指向性アンテナ)の受信レベルを測定する。
In step S315, the
ステップS317において、CPU101は、第1アンテナで使用しているアンテナ(指向性アンテナ)の受信レベルの測定結果と、第1の閾値とを比較する。第1の閾値は、例えばビットエラー率等が一定以下となるような、通信が安定する受信レベルとするが、これに限られない。CPU101は、第1アンテナで使用しているアンテナ(指向性アンテナ)の受信レベルが第1の閾値より大きい場合(ステップS317においてYES)、ステップS323の処理を行い、そうでない場合(ステップS317においてNO)、ステップS318の処理を行う。
In step S317, the
ステップS318において、CPU101は、第2アンテナが未使用である場合、第2アンテナに無指向性ANT3を使用し、第1アンテナと第2アンテナとを用いて通信する。
In step S318, when the second antenna is not used, the
ステップS319において、CPU101は、第1アンテナで使用しているアンテナ(指向性アンテナ)の受信レベルの測定結果と、第2の閾値とを比較する。第2の閾値は、第1の閾値よりも小さい値とする。例えば、第2の閾値は、ビットエラー率等が一定以上となるような、通信が不安定な受信レベルとするが、これに限られない。CPU101は、第1アンテナで使用しているアンテナ(指向性アンテナ)の受信レベルが第2の閾値より大きい場合(ステップS319においてYES)、ステップS325の処理を行い、そうでない場合(ステップS319においてNO)、ステップS321の処理を行う。
In step S319, the
ステップS321において、CPU101は、第1アンテナで使用するアンテナを無指向性アンテナANT1に切り替えて、ステップS301の処理を行う。すなわち、第1アンテナおよび第2アンテナを、ともに無指向性アンテナに切り替える。
In step S321, the
ステップS323において、CPU101は、第1アンテナと第2アンテナのうち、第2アンテナ(無指向性アンテナANT3)を使用せず第1アンテナ(指向性アンテナANT2)のみで通信するよう制御する。
In step S323, the
ステップS325において、CPU101は、通信終了の要求を受けたか否かを判断する。通信終了の要求を受けた場合(ステップS325においてYES)、CPU101は、アンテナを切り替える処理を終了し、そうでない場合(ステップS325においてNO)は、CPU101は、ステップS317の処理を行う。
In step S325, the
実施の形態1の携帯端末装置100は、無指向性アンテナと指向性アンテナとを用いてダイバーシティ通信を行う。そのため、携帯端末装置100の移動等に伴って通信環境が変化したとしても、無線信号を受信する経路のいずれかが無指向性であるため、通信が安定し、通信性能が向上する。また、携帯端末装置100は、指向性アンテナによる通信が良好である場合に(ステップS317においてYES)、無指向性アンテナの使用を抑止する(ステップS323)ことで、携帯端末装置100が通信に要する電力を抑えることが可能となる。
The mobile
<アンテナの受信レベルを測定する処理>
図4は、アンテナの受信レベルを測定する処理を示すフローチャートである。図4に示す処理は、例えば、図3に示すフローチャートのステップS307およびステップS315の処理などで行われる。
<Process to measure antenna reception level>
FIG. 4 is a flowchart showing a process for measuring the reception level of the antenna. The process illustrated in FIG. 4 is performed by, for example, the processes in steps S307 and S315 in the flowchart illustrated in FIG.
ステップS401において、CPU101は、携帯端末装置100の動作状態が、動作電流が少ない状態、例えば間欠待受け中であるか否かを判断する。携帯端末装置100の動作状態が間欠待受け中である場合(ステップS401においてYES)、CPU101は、ステップS403の処理を行い、そうでない場合(ステップS401においてNO)、CPU101は、ステップS407の処理を行う。
In step S401, the
ステップS403において、CPU101は、測定対象のアンテナにおける受信信号強度(RSSI:Received Signal Strength Indicator)を測定し、測定結果をメモリに保持する。
In step S403, the
ステップS405において、CPU101は、RSSIの測定値が、所定の受信レベル以下であるか否かを判断する。この所定の受信レベルは、サーマルノイズがRSSIの測定結果に比較的大きな影響を及ぼす受信レベルに基づき設定する。RSSIの測定値が、所定の受信レベル以下である場合(ステップS405においてYES)、CPU101は、ステップS407の処理を行い、そうでない場合(ステップS405においてNO)、CPU101は、RSSIの測定値を、測定対象のアンテナの受信レベルとする。
In step S405, the
ステップS407において、CPU101は、測定対象のアンテナについてのRSCP(Received Signal Code Power)を測定する(ステップS407)。
In step S407, the
携帯端末装置100がアンテナから受信する信号の受信レベルを測定する処理は、例えば、RSSIの測定と、RSCPの測定とがある。ここで、サーマルノイズがRSSIによる入力電力の測定に及ぼす影響を説明する。
Processing for measuring the reception level of the signal received by the mobile
図5は、RSSIによる受信レベルの測定と、RSCPによる受信レベルの測定とを示す図である。図5に示すように、RSCPによる受信レベルの測定は、サーマルノイズの影響を受けにくいが、動作電流が比較的大きくなる。一方、RSSIによる受信レベルの測定は、受信レベルが比較的小さい場合には、サーマルノイズによる影響を大きく受ける。 FIG. 5 is a diagram illustrating reception level measurement by RSSI and reception level measurement by RSCP. As shown in FIG. 5, the measurement of the reception level by RSCP is not easily influenced by thermal noise, but the operating current becomes relatively large. On the other hand, reception level measurement by RSSI is greatly affected by thermal noise when the reception level is relatively low.
RSSIによる入力電力の測定は、動作電流が比較的小さい。そのため、携帯端末装置100は、動作電流の小さい動作状態、例えば間欠待受け中であれば、RSSIを測定して動作電流を減少させる。携帯端末装置100は、動作電流が大きくなる通信中であれば、RSCPを測定し、RSCPの測定結果に基づきアンテナ切替判定を行うことで、通信先の機器との接続率を向上させる。携帯端末装置100は、受信レベルが比較的小さい場合には、サーマルノイズの影響が小さくなるRSCPによる受信レベルの測定を行う。
Measurement of input power by RSSI has a relatively small operating current. Therefore, if the mobile
このように、携帯端末装置100は、自装置の動作状態(待受け中であるか等)に応じて、RSCPの測定と、RSSIの測定とを切り替える。これにより、携帯端末装置100が通信に要する電力を低減することができる。
In this way, the mobile
<実施の形態2>
図6から図15を参照して、実施の形態2の携帯端末装置200について説明する。実施の形態2の携帯端末装置200は、指向性アンテナにおいて、アンテナの放射パターンを制御することで、1本の指向性アンテナで対応できるセクタを広くする。そのため、指向性アンテナの本数を減らすことが可能となる。
<
A mobile
<構成>
図6は、実施の形態2による携帯端末装置200の構成を概略的に示すブロック図である。図6を参照して、携帯端末装置200は、放射パターン切替部41Mおよび放射パターン切替部41Sを含む。指向性アンテナ切替部42Mは、制御部30の制御に従って、指向性アンテナANT2の各アンテナの放射パターンを切り替える。指向性アンテナ切替部42Sは、制御部30の制御に従って、指向性アンテナANT4の各アンテナの放射パターンを切り替える。
<Configuration>
FIG. 6 is a block diagram schematically showing the configuration of the mobile
携帯端末装置200のメモリ31は、アンテナ切替テーブル32および放射パターン切替テーブル33を記憶する。アンテナ切替テーブル32は、第1アンテナと第2アンテナのそれぞれについて、通信に使用するアンテナを設定するための情報である。放射パターン切替テーブル33は、第1アンテナと第2アンテナについて、通信に使用するため指定されているアンテナの放射パターンを設定するための情報である。制御部30は、アンテナ切替装置40M,40Sに放射パターンを切り替える指示を出力する。メモリ31は、放射パターン切替テーブル33を保持している。制御部30は、アンテナ切替テーブル32と放射パターン切替テーブル33とにより、通信に使用するアンテナとその放射パターンを選択する。なお、放射パターン切替テーブル33には、アンテナごとに、どの放射パターンを使用するかの対応付けを登録することとしてもよい。
The
<データ構造>
図7は、アンテナ切替テーブル32と放射パターン切替テーブル33とのデータ構造を示す図である。図7に示すように、アンテナ切替テーブル32は、設定321と、アンテナ322とを含む。アンテナ切替テーブル32は、第1アンテナと第2アンテナとのそれぞれについて、通信に使用するためのアンテナを指定するための情報である。設定321は、各アンテナを識別するための情報である。アンテナ322は、アンテナそれぞれを示す情報である。
<Data structure>
FIG. 7 is a diagram illustrating a data structure of the antenna switching table 32 and the radiation pattern switching table 33. As shown in FIG. 7, the antenna switching table 32 includes a setting 321 and an
放射パターン切替テーブル33は、設定331と、メインアンテナ放射パターン332と、サブアンテナ放射パターン333とを対応付けた情報である。設定331は、放射パターンの組合せそれぞれを識別するための情報である。メインアンテナ放射パターン332は、メインアンテナに指定されているアンテナの放射パターンを指定するための情報である。サブアンテナ放射パターン333は、サブアンテナに指定されているアンテナの放射パターンを指定するための情報である。実施の形態2において、各アンテナから電波を放射する放射パターンは、2通り(第1方向と第2方向)に設定することができる。また、アンテナを通信に使用しない場合、放射パターンは、パターン「設定なし」となる。
The radiation pattern switching table 33 is information in which the setting 331, the main
<アンテナ放射パターンの切替え方法について>
次に、図6の放射パターン切替部41M,41S(以下、放射パターン切替部41と総称することもある)によるアンテナ放射パターンの切替方法について説明する。
<About the antenna radiation pattern switching method>
Next, an antenna radiation pattern switching method by the radiation
図8は、放射パターン切替部41の構成を模式的に示す図である。図8を参照して、放射パターン切替部41は、メイングランドとしての接地導体部GND1と、接地導体部GND1の周辺に設けられるサブグランドとしての接地導体部GND2,GND3と、スイッチ素子SW2,SW3と、チョークコイル61,62とを含む。図8では、アンテナANTは給電部60に接続されるL字型のモノポールアンテナの例が示されているが、このアンテナANTの形態および形状に限定されるものでない。
FIG. 8 is a diagram schematically illustrating the configuration of the radiation
接地導体部GND2は、矩形状の接地導体部GND1の辺64に沿って設けられる。接地導体部GND3は、接地導体部GND1の辺64に隣接する辺65に沿って設けられる。接地導体部GND2,GND3の電気長は、アンテナANTが使用する周波数に対応する波長の4分の1(λ/4)またはその近傍値に設定されている。
The ground conductor portion GND2 is provided along the
接地導体部GND2の一端はスイッチ素子SW2を介してアンテナANTの給電部60と接続され、接地導体部GND2の他端はチョークコイル61を介してアンテナ導体部GND1と接続される。同様に、接地導体部GND3の一端はスイッチ素子SW3を介してアンテナANTの給電部60と接続され、接地導体部GND3の他端はチョークコイル62を介してアンテナ導体部GND1と接続される。チョークコイル61,62は、高周波電流を阻止するインピーダンス素子として用いられている。
One end of the ground conductor portion GND2 is connected to the
図9は、アンテナANTによって生じる放射パターンを説明するための図である(スイッチ素子SW2がオンの場合)。図9を参照して、スイッチ素子SW2がオンで、スイッチ素子SW3がオフの場合には、イメージ電流Iiはスイッチ素子SW2を介して接地導体部GND2を流れる。図9において、イメージ電流Iiが流れる部分にハッチングを付している。イメージ電流Iiは図9のY方向に流れる。放射パターン66A,66Bは、イメージ電流Iiを中心に、イメージ電流Iiと直交する方向に生成される。接地導体部GND1〜GND3が設けられている面内では、放射パターン66A,66BはX方向に生成される。
FIG. 9 is a diagram for explaining a radiation pattern generated by the antenna ANT (when the switch element SW2 is on). Referring to FIG. 9, when switch element SW2 is on and switch element SW3 is off, image current Ii flows through ground conductor portion GND2 via switch element SW2. In FIG. 9, the portion where the image current Ii flows is hatched. The image current Ii flows in the Y direction in FIG. The
図10は、アンテナANTによって生じる放射パターンを説明するための図である(スイッチ素子SW3がオンの場合)。図10を参照して、スイッチ素子SW3がオンで、スイッチ素子SW2がオフの場合には、イメージ電流Iiはスイッチ素子SW3を介して接地導体部GND3を流れる。図10において、イメージ電流Iiが流れる部分にハッチングを付している。イメージ電流Iiは図10のX方向に流れる。放射パターン67A,67Bは、イメージ電流Iiを中心に、イメージ電流Iiと直交する方向に生成される。接地導体部GND1〜GND3が設けられている面内では、放射パターン67A,67BはY方向に生成される。
FIG. 10 is a diagram for explaining a radiation pattern generated by the antenna ANT (when the switch element SW3 is on). Referring to FIG. 10, when switch element SW3 is on and switch element SW2 is off, image current Ii flows through ground conductor portion GND3 via switch element SW3. In FIG. 10, the portion where the image current Ii flows is hatched. The image current Ii flows in the X direction in FIG. The
図11は、放射パターン切替部41の等価回路を示す図である(スイッチ素子SW2がオンの場合)。図11では、スイッチ素子SW2,SW3の一例としてPINダイオードが示されている。スイッチ素子SW2としてのPINダイオード(以下、PINダイオードSW2と記載する)のアノードは接地導体部GND2に接続され、PINダイオードSW2のカソードは給電部60に接続される。同様に、PINダイオードSW3のアノードは給電部60に接続され、PINダイオードSW3のカソードは接地導体部GND3に接続される。
FIG. 11 is a diagram showing an equivalent circuit of the radiation pattern switching unit 41 (when the switch element SW2 is on). In FIG. 11, PIN diodes are shown as an example of the switch elements SW2 and SW3. The anode of a PIN diode (hereinafter referred to as PIN diode SW2) as the switch element SW2 is connected to the ground conductor portion GND2, and the cathode of the PIN diode SW2 is connected to the
図11に示すように、給電部60には、さらに、図6の制御部30から出力された制御信号を受ける制御端子63が接続されている。制御信号として接地導体部GND1に対する負電圧が制御部30から制御端子63に供給されているときには、PINダイオードSW2がオン状態となり、PINダイオードSW3がオフ状態となる。これによって、イメージ電流Iiは接地導体部GND2を流れる(図11において、イメージ電流Iiが流れる部分にハッチングを付している)。このイメージ電流Iiに対して垂直方向に放射パターン66A,66Bが生成される。
As shown in FIG. 11, the
図12は、放射パターン切替部41の等価回路を示す図である(スイッチ素子SW3がオンの場合)。図12を参照して、制御信号として接地導体部GND1に対する正電圧が制御部30から制御端子63に供給されているときには、PINダイオードSW3がオン状態となり、PINダイオードSW2がオフ状態となる。これによって、イメージ電流Iiは接地導体部GND3を流れる(図12において、イメージ電流Iiが流れる部分にハッチングを付している)。このイメージ電流Iiに対して垂直方向に放射パターン67A,67Bが生成される。
FIG. 12 is a diagram showing an equivalent circuit of the radiation pattern switching unit 41 (when the switch element SW3 is on). Referring to FIG. 12, when a positive voltage for ground conductor portion GND1 is supplied as a control signal from
以上のように、制御部30からの制御信号によってスイッチ素子SW2,SW3のオンおよびオフを切替えることによって接地導体部GND2,GND3のいずれか一方を選択することができる。これによって、選択した接地導体部GNDにイメージ電流Iiが流れ、この結果、アンテナANTの放射パターンが切替えられる。
As described above, one of the ground conductor portions GND2 and GND3 can be selected by switching on and off the switch elements SW2 and SW3 by the control signal from the
<携帯端末装置におけるアンテナ放射パターンの例>
上記の図8〜図12で説明した放射パターン切替部41は、指向性アンテナである図6の指向性アンテナANT2と指向性アンテナANT4の各アンテナに設けられている。ただし、メイングランドとしての接地導体部GND1は、各アンテナで共通化することができる。
<Example of antenna radiation pattern in portable terminal device>
The radiation
図13は、図6の携帯端末装置200に設けられた指向性アンテナANT2と指向性アンテナANT4の放射パターンの例を示す図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of radiation patterns of the directional antenna ANT2 and the directional antenna ANT4 provided in the mobile
図13では、無指向性アンテナANT1、指向性アンテナANT2、無指向性アンテナANT3、指向性アンテナANT4を図示している。 FIG. 13 illustrates an omnidirectional antenna ANT1, a directional antenna ANT2, an omnidirectional antenna ANT3, and a directional antenna ANT4.
図13では、携帯端末装置200がスマートフォンの場合を例として無指向性アンテナANT1、指向性アンテナANT2、無指向性アンテナANT3および指向性アンテナANT4の配置を示している。スマートフォンの筺体50の長手方向をY方向とし、短手方向をX方向とし、厚み方向をZ方向とする。筺体50の主面上にタッチスクリーン108が設けられ、主面上でタッチスクリーン108の下部に操作キー105が設けられている。タッチスクリーン108は、ディスプレイとタッチパネルとが一体的に形成されたものである。操作キー105は、たとえば、ホーム画面を表示させるためのホームキーとして機能する。
In FIG. 13, the arrangement of the omnidirectional antenna ANT1, the directional antenna ANT2, the omnidirectional antenna ANT3, and the directional antenna ANT4 is shown as an example where the mobile
無指向性アンテナANT1、指向性アンテナANT2、無指向性アンテナANT3および指向性アンテナANT4は筺体50の内部に設けられる。具体的に、無指向性アンテナANT1は筺体50の長手方向(Y方向)の一端に近接して(すなわち、操作キー105の近傍に)設けられる。無指向性アンテナANT3は筺体50の長手方向(Y方向)の他端に近接して(すなわち、操作キー105の反対側に)設けられる。指向性アンテナANT2は筺体50の短手方向(X方向)の一端に近接して設けられる。指向性アンテナANT4は筐体50の短手方向(X方向)の他端に近接して設けられる。
The omnidirectional antenna ANT1, the directional antenna ANT2, the omnidirectional antenna ANT3, and the directional antenna ANT4 are provided inside the
図13(A)は、指向性アンテナANT2および指向性アンテナANT4を使用した場合の放射パターンの一例が示されている。指向性アンテナANT2の場合、筺体50の長手方向(Y方向)にイメージ電流が流れるように図6の放射パターン切替部41Mを制御することによって、筺体50の短手方向(X方向)に放射パターン54A,54Bが生成される。なお、放射パターンはイメージ電流の方向に垂直に生成されるので、筺体50の厚み方向(Z方向)にも指向性アンテナANT2の放射パターンが生成されている。しかしながら、筺体50の長手方向(Y方向)の放射パターンは生成されない。
FIG. 13A shows an example of a radiation pattern when the directional antenna ANT2 and the directional antenna ANT4 are used. In the case of the directional antenna ANT2, the radiation pattern in the short direction (X direction) of the
同様に、指向性アンテナANT4の場合、筺体50の長手方向(Y方向)にイメージ電流が流れるように放射パターン切替部41Sを制御することによって、筺体50の短手方向(X方向)の放射パターン55A,55Bが生成される(筺体50の長手方向(Y方向)には放射パターンは生成されない)。
Similarly, in the case of the directional antenna ANT4, the radiation pattern in the short direction (X direction) of the
無指向性アンテナANT1と無指向性アンテナANT3とについては、本実施形態では、放射パターンの変更ができない構成となっている。 In this embodiment, the omnidirectional antenna ANT1 and the omnidirectional antenna ANT3 cannot be changed in radiation pattern.
図13(B)は、指向性アンテナANT2および指向性アンテナANT4を使用した場合の放射パターンの一例が示されている。 FIG. 13B shows an example of a radiation pattern when the directional antenna ANT2 and the directional antenna ANT4 are used.
具体的に、指向性アンテナANT2の場合、筺体50の短手方向(X方向)にイメージ電流が流れるように放射パターン切替部41Mを制御することによって、筺体50の長手方向(Y方向)の放射パターン57A,57Bが生成される。指向性アンテナANT4の場合にも、筺体50の短手方向(X方向)にイメージ電流が流れるように放射パターン切替部41Sを制御することによって、筺体50の長手方向(Y方向)の放射パターン58A,58Bが生成される。
Specifically, in the case of the directional antenna ANT2, radiation in the longitudinal direction (Y direction) of the
指向性アンテナである指向性アンテナANT2および指向性アンテナANT4の放射パターンの切り替えを制御することで、1つの指向性アンテナが対応する通信エリアが拡大する。すなわち、指向性アンテナの放射パターンを制御することで、指向性アンテナのセクタの範囲が拡大する。 By controlling the switching of the radiation patterns of the directional antenna ANT2 and the directional antenna ANT4 that are directional antennas, a communication area corresponding to one directional antenna is expanded. That is, by controlling the radiation pattern of the directional antenna, the sector range of the directional antenna is expanded.
<指向性アンテナの受信レベル測定処理>
図14は、実施の形態2の携帯端末装置200が通信に使用する指向性アンテナを切り替える処理を示すフローチャートである。図14に示す処理は、例えば、図3に示すフローチャートのステップS305およびステップS313の処理などで行われる。
<Directional antenna reception level measurement processing>
FIG. 14 is a flowchart illustrating a process of switching the directional antenna used for communication by the mobile
ステップS1401において、CPU101は、アンテナ切替テーブル32を参照し、メインアンテナとサブアンテナについて、通信に使用するアンテナを選択する。例えば、初期状態としてメインアンテナに無指向性アンテナが指定されており、サブアンテナに指向性アンテナが指定されている場合、CPU101は、メインアンテナについては設定「M−0」(無指向性アンテナANT1)を選択し、サブアンテナについては、設定「S−1」(指向性アンテナANT4−1)から設定「S−N」(指向性アンテナANT4−N)のいずれかを選択する。
In step S1401, the
ステップS1403において、CPU101は、サブアンテナ放射パターン333を参照し、設定331に示される各設定のいずれかを選択する。
In step S1403, the
ステップS1405において、CPU101は、設定に従ってアンテナ切替装置40Mおよびアンテナ切替装置40Sを制御し、通信に使用するアンテナと、各アンテナの放射パターンを制御する。
In step S1405, the
<実施の形態3>
指向性アンテナの指向性の制御について、実施の形態3の携帯端末装置は、アダプティブアレイアンテナ方式を使用することで、指向性アンテナの指向性を適応的に制御する。アダプティブアレイアンテナ方式については、様々なものがあり、例えばビームフォーミング(ビームステアリング)方式と、ヌルステアリング方式などがある。
<
Regarding the control of the directivity of the directional antenna, the mobile terminal device according to the third embodiment adaptively controls the directivity of the directional antenna by using the adaptive array antenna system. There are various adaptive array antenna systems such as a beam forming (beam steering) system and a null steering system.
ビームフォーミング(ビームステアリング)方式では、携帯端末装置は、所望の方向にビームが向くように、アレイアンテナの送信指向性を制御する。信号送信時のビームフォーミングでは、アレイアンテナの送信指向性について、ヌルの制御は意図的に行われないが、ビームを制御した結果、ヌルが形成されることがある。 In the beam forming (beam steering) system, the mobile terminal device controls the transmission directivity of the array antenna so that the beam is directed in a desired direction. In beam forming at the time of signal transmission, null is not intentionally controlled for the transmission directivity of the array antenna, but null may be formed as a result of beam control.
ヌルステアリング方式では、携帯端末装置は、通信先となる装置以外の通信装置が存在する方向にヌルが向くよう制御することで、アレイアンテナの送信指向性を制御する。信号の送信時のヌルステアリングでは、アレイアンテナの送信指向性について、ビームの制御を意図的に行うことを要しないが、ヌルの制御により、結果的にビームが形成されることがある。 In the null steering system, the mobile terminal device controls the transmission directivity of the array antenna by controlling the null to face in the direction in which a communication device other than the communication destination device exists. In the null steering at the time of signal transmission, it is not necessary to intentionally control the beam with respect to the transmission directivity of the array antenna, but the beam may be formed as a result of the null control.
また、携帯端末装置は、ビームフォーミング(ビームステアリング)と、ヌルステアリングとをともに行うこととしてもよい。 The mobile terminal device may perform both beam forming (beam steering) and null steering.
実施の形態3の形態端末装置によると、実施の形態1の携帯端末装置100と比較して、指向性アンテナの指向性の細かい制御が可能となり、通信性能がさらに向上する。
According to the form terminal device of the third embodiment, compared with the mobile
本開示で説明した携帯端末装置は、プロセッサと、その上で実行されるプログラムにより実現される。本発明を実現するプログラムは、通信インタフェースを介してネットワークを利用した送受信等により提供される。 The mobile terminal device described in the present disclosure is realized by a processor and a program executed on the processor. The program for realizing the present invention is provided by transmission / reception using a network via a communication interface.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time must be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
11 トランシーバ、12 パワーアンプ、13 デュプレクサ、30 制御部、31 メモリ、32 アンテナ切替テーブル、33 放射パターン切替テーブル、34 セクタ記憶部、40 アンテナ切替装置、41 放射パターン切替部、42 指向性アンテナ切替部、100 携帯端末装置、101 CPU、102 ROM、103 RAM、104 フラッシュメモリ、105 操作キー、106 スピーカ、107 カメラ、108 タッチスクリーン、111 加速度センサ、112 無線通信IF、120 第1アンテナ、130 第2アンテナ、200 携帯端末装置、321 設定、322 アンテナ、331 設定、332 メインアンテナ放射パターン、333 サブアンテナ放射パターン。 11 transceiver, 12 power amplifier, 13 duplexer, 30 control unit, 31 memory, 32 antenna switching table, 33 radiation pattern switching table, 34 sector storage unit, 40 antenna switching device, 41 radiation pattern switching unit, 42 directional antenna switching unit , 100 mobile terminal device, 101 CPU, 102 ROM, 103 RAM, 104 flash memory, 105 operation keys, 106 speaker, 107 camera, 108 touch screen, 111 acceleration sensor, 112 wireless communication IF, 120 first antenna, 130 second Antenna, 200 mobile terminal device, 321 setting, 322 antenna, 331 setting, 332 main antenna radiation pattern, 333 sub antenna radiation pattern.
Claims (5)
無指向性のアンテナおよび指向性のアンテナを含む複数のアンテナと、
前記複数のアンテナの各々を使用状態または非使用状態に切り替え可能なアンテナ切替部と、
前記携帯端末装置の動作を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記無指向性のアンテナおよび前記指向性のアンテナによりダイバーシティ通信を行うよう前記アンテナ切替部を制御し、
通信に使用している前記アンテナの受信信号の受信レベルを測定し、前記測定される前記指向性のアンテナの受信レベルと第1の閾値とを比較し、
前記比較の結果、前記指向性のアンテナの前記受信レベルが前記第1の閾値を上回る場合に、前記ダイバーシティ通信に使用している前記無指向性のアンテナおよび前記指向性のアンテナのうち前記無指向性のアンテナを前記非使用状態に切り替え、
前記指向性のアンテナの前記受信レベルが前記第1の閾値を上回らない場合に、前記無指向性のアンテナおよび前記指向性のアンテナによる前記ダイバーシティ通信を行う、携帯端末装置。 A portable terminal device,
Multiple antennas including omnidirectional and directional antennas;
An antenna switching unit capable of switching each of the plurality of antennas to a use state or a non-use state;
A control unit for controlling the operation of the mobile terminal device,
The control unit controls the antenna switching unit to perform diversity communication with the omnidirectional antenna and the directional antenna,
Measure the reception level of the received signal of the antenna used for communication, compare the measured reception level of the directional antenna with a first threshold,
As a result of the comparison, when the reception level of the directional antenna exceeds the first threshold value, the omnidirectional antenna and the omnidirectional antenna among the directional antennas used for the diversity communication are used. Switch the antenna to the non-use state,
A portable terminal device that performs the diversity communication using the omnidirectional antenna and the directional antenna when the reception level of the directional antenna does not exceed the first threshold.
当該受信レベルが前記第2の閾値を上回らない場合、前記指向性のアンテナによる通信先装置の方向の探索および前記指向性のアンテナの前記受信レベルの測定を行う、請求項1に記載の携帯端末装置。 As a result of the comparison, if the reception level of the directional antenna does not exceed the first threshold value and the reception level exceeds a second threshold value smaller than the first threshold value, Perform the diversity communication with a directional antenna and the directional antenna,
2. The mobile terminal according to claim 1, wherein when the reception level does not exceed the second threshold value, the direction of a communication destination device is searched by the directional antenna and the reception level of the directional antenna is measured. apparatus.
前記制御部は、前記指向性のアンテナの前記放射パターンを切り替えて、通信先装置の方向を探索する、請求項1に記載の携帯端末装置。 The antenna switching unit is configured to be able to switch the radiation pattern of each antenna in use,
The mobile terminal device according to claim 1, wherein the control unit searches for a direction of a communication destination device by switching the radiation pattern of the directional antenna.
前記制御部は、前記アンテナ切替部により前記アダプティブアレイアンテナの指向性を制御する、請求項1に記載の携帯端末装置。 The directional antenna is composed of an adaptive array antenna,
The mobile terminal apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls directivity of the adaptive array antenna by the antenna switching unit.
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