JP2019110394A

JP2019110394A - 無線ゲートシステム

Info

Publication number: JP2019110394A
Application number: JP2017240910A
Authority: JP
Inventors: 格前川; Itaru Maekawa
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2017-12-15
Publication date: 2019-07-04
Anticipated expiration: 2037-12-15
Also published as: JP6762676B2

Abstract

【課題】携帯端末との良好な通信を可能にする無線ゲートシステムを提供する。【解決手段】ビーコン信号を送信する第１の通信機１０〜第４の通信機４０と、ビーコン信号を受信して複数の通信機の中の１つと通信するモバイル端末１と、ビーコン信号を順次に送信するための制御を第１の通信機１０〜第４の通信機４０に対して行う制御手段１２Ａとを備える。モバイル端末１は、あらかじめ記憶している選択条件を基にして、受信したビーコン信号の中から１つを選択し、このビーコン信号を送信した通信機と１対１の通信をする。【選択図】図１

Description

この発明は、大開口アンテナによって得られる近傍界エリアを用いた無線ゲートシステムに関する。

無線ゲートシステムには、例えばＴｒａｎｓｆｅｒＪｅｔＸ（８０２．１５．３ｅ）を基にしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。なお、ＴｒａｎｓｆｅｒＪｅｔＸは登録商標である。このＴｒａｎｓｆｅｒＪｅｔＸによるものとして、例えば非接触のゲートシステムがある。

非接触のゲートシステムでは、大開口アンテナがゲート装置に設置されている。携帯端末として例えばモバイル端末が通行人と共にゲート装置を通過する際に、このゲートシステムは、ゲート装置の大開口アンテナによって筒状に形成される近傍界エリア（ここではこれをミリ波カーテンと呼ぶ）により、モバイル端末と高速通信を１対１で行う。

このように、ゲート装置付近の狭い範囲で携帯端末と通信を行う無線ゲートシステムは、例えば施設の入退出の管理や、乗り物の改札などに利用可能である。

特開２０１０−２５８９６２号公報

しかし、先に述べた無線ゲートシステムには次の課題がある。最初の課題は次のとおりである。無線ゲートシステムで使用されるミリ波は透過性に乏しい。また、直進性が高く、無指向性アンテナ特性の実現は困難である。このために、ゲート装置を通過する通行人のカバン内に収納されているモバイル端末の向きによっては、モバイル端末が所望の受信電力を得ることができない。

２番目の課題は次のとおりである。大開口アンテナの面積当たり近傍界電力はアンテナの面積に反比例する。アンテナに対する供給電力は電波法による規制があり、ゲート幅に相当する大開口アンテナにこれを適用すると、結果的にモバイル端末側で受信可能な電力が不足する。

この発明の目的は、前記の課題を解決し、携帯端末との良好な通信を可能にする無線ゲートシステムを提供することにある。

前記の課題を解決するために、請求項１の発明は、ビーコン信号を送信する複数の通信機と、前記ビーコン信号を受信して前記複数の通信機の中の１つと通信する携帯端末と、前記ビーコン信号を順次に送信するための制御を前記複数の通信機に対して行う制御手段と、を備え、前記携帯端末は、あらかじめ記憶している選択条件を基にして、受信したビーコン信号の中から１つを選択し、このビーコン信号を送信した通信機と１対１の通信をする、ことを特徴とする無線ゲートシステムである。

請求項１の発明では、ビーコン信号を複数の通信機が送信する際に、制御手段はビーコン信号を順次に送信するための制御を複数の通信機に対して行う。モバイル端末は、選択条件を基にして、受信したビーコン信号の中から１つを選択する。そして、モバイル端末はこのビーコン信号を送信した通信機と１対１の通信をする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の無線ゲートシステムにおいて、前記各通信機はミリ波用の複数のアンテナを備え、前記各アンテナから放射される電波がカーテン状に形成される、ことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１に記載の無線ゲートシステムにおいて、前記携帯端末は、１対１の通信をする際に最良の通信をするための条件として、前記選択条件をあらかじめ記憶している、ことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３に記載の無線ゲートシステムにおいて、前記携帯端末は、複数のビーコン信号の中から信号対雑音比が一番大きいビーコン信号を選択するという条件を前記選択条件として記憶している、ことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、通信機の数を増やすことで、ヌル点をふさぐことが可能である。これにより、携帯端末と１対１の通信を可能にする。また、この発明によれば、１つの大開口アンテナの代わりに複数のアンテナを用いるので、アンテナの面積当たりの電力を増加させることが可能である。

請求項２の発明によれば、ミリ波の直進性を利用したミリ波カーテンを形成する通信機の数を単純に増やすことで、ヌル点を確実にふさぐことが可能であり、良好な通信を可能にする。

請求項３の発明によれば、良好な状態で携帯端末が通信機と１対１の通信をすることを可能にする。

請求項４の発明によれば、複数のビーコン信号の中から信号対雑音比が一番大きいビーコン信号を選択し、このビーコン信号を送信している通信機と通信するので、最良の状態で携帯端末が通信機と通信することを可能にする。

この発明の一実施の形態による無線ゲートシステムの構成を示す構成図である。ゲート装置に対する出入りを示す図である。各通信機の構成を示す構成図である。アンテナ部の構成を示す構成図である。モバイル端末とゲート装置との通信の様子を示す図である。

次に、この発明の実施の形態について、図面を用いて詳しく説明する。

この実施の形態による無線ゲートシステムを図１に示す。図１の無線ゲートシステムは、ゲート装置１００を通過するモバイル端末１とミリ波による通信を行う。モバイル端末１は通行人ａに所持されているものであり、例えばカバンａ１の中にある。無線ゲートシステムは第１の通信機１０と第２の通信機２０と第３の通信機３０と第４の通信機４０と制御装置５０とを備えている。

モバイル端末１は、複数のビーコン信号を受信すると１つを選択する。このために、モバイル端末１は、最良の通信をするために設けられている選択条件をあらかじめ記憶し、この選択条件を基にビーコン信号の中から１つを選択する。選択条件としては、例えば、Ｓ／Ｎ比（信号対雑音比）が一番大きいビーコン信号や、レベルが大きいビーコン信号を選択するなどの手法がある。モバイル端末１は、選択したビーコン信号に含まれるＩＤの通信機に宛てて接続要求を送信する。この後、モバイル端末１は、この通信機からの接続応答を受信すると、この通信機との通信を行う。つまり、モバイル端末１は、この通信機と１対１のデータ送受信を行う。モバイル端末１は、通信している通信機から通信終了信号を受信すると、この通信機との通信を終了する。

また、モバイル端末１は、ゲート装置１００で通信する機能、つまり第１の通信機１０〜第４の通信機４０の中の１つと通信する機能を持っている。このとき、モバイル端末１は受信ウインドウ（受信Ｗｉｎｄｏｗ）を開けて所定時間の間ビーコン信号の間欠受信をする。モバイル端末１は、１つのビーコン信号だけを受信すると、このビーコン信号に含まれるＩＤの通信機に向けて、接続要求を送信する。この後、モバイル端末１は、この通信機から接続応答を受信すると、この通信機との通信を開始する。

図３の制御装置５０はビーコン信号の送信に関連する制御を行うためにタイマ機能を持つ。制御装置５０は制御ラインｃ１〜ｃ４で第１の通信機１０の後述の通信部１２〜第４の通信機４０の後述の通信部４２にそれぞれ接続されている。制御装置５０は、ビーコン信号を送るタイミングが同期するように制御する。つまり、第１の通信機１０〜第４の通信機４０から送信されるビーコン信号が重ならないように、制御装置５０は第１の通信機１０〜第４の通信機４０を制御する。このために、制御装置５０は、ビーコン信号の送信を許可する送信許可信号を、タイマ機能を利用して所定時間間隔で順次に第１の通信機１０〜第４の通信機４０に宛てて送る。

この後、制御装置５０は、第１の通信機１０〜第４の通信機４０の中の１つからモバイル端末と通信開始信号を受け取ると、ビーコン信号の送信許可信号の出力を停止する。これにより、第１の通信機１０〜第４の通信機４０はビーコン信号の送信を中断する。

制御装置５０は、第１の通信機１０〜第４の通信機４０の中の１つからモバイル端末との通信終了信号を受け取ると、ビーコン信号の送信許可信号の出力を再び開始する。

図１のゲート装置１００は例えば施設の出入り口に設置され、その幅が値Ｌ１である。第１の通信機１０は、ゲート装置１００の上部の一端側に設置され、第３の通信機３０は、ゲート装置１００の上部の他端側に、かつ、第１の通信機１０に対して斜め方向に設置されている。第４の通信機４０は、ゲート装置１００の下部の一端側に設置され、第２の通信機２０は、ゲート装置１００の下部の他端側に、かつ、第４の通信機４０に対して斜め方向に設置されている。つまり、ゲート装置１００のフレーム等（図示を省略）による不感帯を回避するために第１の通信機１０〜第４の通信機４０は配置されている。第１の通信機１０〜第４の通信機４０は、図示を省略しているが、同期をとるための制御ラインで互いに接続されている。なお、第１の通信機１０〜第４の通信機４０の設置位置はこの他にも各種あり、また設置される通信機の数も限定されない。

そして、第１の通信機１０および第３の通信機３０の下側を通行人ａが通るように、かつ、第２の通信機２０と第４の通信機４０との間を通行人ａが通るように、ゲート装置１００が例えば施設の出入り口に設けられている。施設に入る場合には図２に示すように、ゲート装置１００の幅方向に設置されている第２の通信機２０と第４の通信機４０との間を、通過方向ｂに向かって通行人ａが歩いてゲート装置１００を通過する。

第１の通信機１０は、図３に示すように、アンテナ部１１と通信部１２とを備えている。同じように、第２の通信機２０はアンテナ部２１と通信部２２とを備え、第３の通信機３０はアンテナ部３１と通信部３２とを備えている。さらに、第４の通信機４０はアンテナ部４１と通信部４２とを備えている。

以下では第１の通信機１０〜第４の通信機４０の中で第１の通信機１０について説明する。

アンテナ部１１は、例えば図４に示すような、複数のアンテナ素子１１Ａを直線状に配置し、これらのアンテナ素子１１Ａを駆動回路１１Ｂからの高周波の駆動信号で駆動するアレーアンテナによって実現される。こうした構成により、各アンテナ素子１１Ａがミリ波の電波を出力することで、アンテナ部１１は直進性の高いミリ波によるカーテン状の電波（ミリ波カーテン）を放射する。この様子を先の図２では、破線で描いたミリ波カーテン１１Ａ_１として表している。なおアンテナ部１１は一例であり、このように近傍界を延伸するためのアンテナには各種の実現方法がある。

通信部１２は通信機として機能する主要部分である。通信部１２は、制御装置５０から自装置宛の送信許可信号を受け取ったときには、通信を開始するためビーコンと呼ばれる信号を、アンテナ部１１を制御して送信する。なお、アンテナ部１１から送信される信号は、ビーコン信号を高周波信号に変換したものであり、先に述べたミリ波カーテンで送信される。ビーコン信号には、通信部１２にあらかじめ設定されているデータであって、英数字などから成るＩＤ（識別データ）が含まれている。このビーコン信号はモバイル端末１を含むモバイル端末で受信される信号である。

この後、通信部１２は、アンテナ部１１を経てモバイル端末から接続要求を受け取ると、アンテナ部１１を制御して、接続応答をモバイル端末に送信する。これにより通信部１２はモバイル端末との通信を確立する。同時に、通信部１２は、モバイル端末との通信中（ｂｕｓｙ）を表す通信開始信号を制御装置５０に送る。

通信部１２は、モバイル端末との通信が終了すると、アンテナ部１１を制御して、通信の終了を示す通信終了信号をモバイル端末に宛てて送る。同時に、通信部１２は、この通信終了信号を制御装置５０に送る。

次に、第２の通信機２０について説明する。第２の通信機２０のアンテナ部２１は第１の通信機１０のアンテナ部１１と同じであるので、これらの説明を省略する。また、通信部２２は、あらかじめ設定されているＩＤが異なること以外は第１の通信機１０の通信部１２と同様であるので、通信部２２の説明を省略する。

第２の通信機２０と同様にして、第３の通信機３０と第４の通信機４０のアンテナ部３１、アンテナ部４１は第１の通信機１０のアンテナ部１１と同じであるので、これらの説明を省略する。また、通信部３１、４１は、あらかじめ設定されているＩＤが異なること以外は第１の通信機１０の通信部１２と同様であるので、通信部２２の説明を省略する。

以上がこの実施の形態による無線ゲートシステムである。次に、この無線ゲートシステムの作用について説明する。ゲート装置１００を例えば通行人ａが通過する場合に、通行人ａのモバイル端末１が通信を開始するときには、第１の通信機１０〜第４の通信機４０は、制御装置５０の制御によって、図５に示すように、順次にビーコン信号Ｃ１〜Ｃ４を送信する。モバイル端末１は、受信ウインドウを開けて間欠受信を行う。受信ウインドウを開けているときに、順次に送信されるビーコン信号Ｃ１〜Ｃ４の中で例えば第２の通信機２０が送信したビーコン信号Ｃ２の信号対雑音比が一番大きいと判断した場合には、モバイル端末１は接続要求を第２の通信機２０に送信する。

第２の通信機２０はモバイル端末１からの接続要求を受信すると、モバイル端末１に宛てて接続応答を送信する。モバイル端末１は第２の通信機２０からの接続応答を受信すると、第２の通信機２０との通信を確立してデータの送受信を行う。同時に、第２の通信機２０は、制御装置５０に向けてモバイル端末１との通信中を表す通信中信号を送る。制御装置５０は、通信開始信号を受け取ると、第１の通信機１０〜第４の通信機４０に順次に送っていた送信許可信号の出力を停止する。これにより、モバイル端末１が第２の通信機２０と通信している状態にあるときには、第１の通信機１０、第３の通信機３０、第４の通信機４０はビーコン信号の送信を中断する。

モバイル端末１との通信が終了すると、第２の通信機２０は通信の終了を示す通信終了信号をモバイル端末に宛てて送る。同時に、第２の通信機２０はこの通信終了信号を制御装置５０に宛てて送る。これにより、ビーコン信号の送信が再開される。

一方、モバイル端末１が受信ウインドウを開けて間欠受信をしているときに、順次に送信されるビーコン信号Ｃ１〜Ｃ４の中の複数のビーコン信号、例えば全てのビーコン信号Ｃ１〜Ｃ４をモバイル端末１が受信すると、モバイル端末１は最良の通信をするために設けられている選択条件を基にしてビーコン信号Ｃ１〜Ｃ４の中から１つを選択する。この後、選択したビーコン信号を送信した通信機、例えば第３の通信機３０に接続要求を送信する。この後の処理は、先に説明した処理つまりモバイル端末１が第２の通信機２０と通信する処理と同じであるので、説明を省略する。

こうして、この実施の形態によれば、ミリ波の直進性を利用したミリ波カーテンを形成する通信機の数を単純に増やすことで、ヌル点をふさぐことが可能である。また、この実施の形態によれば、ゲート幅の１つの大開口アンテナの代わりに複数の大開口アンテナを用いるので、構成面積当たりの電力の増加の効果がある。これにより、例えば駅ゲートなどで最も重視されるロバストネスが飛躍的に向上する。

こうして、この実施の形態によれば、ミリ波の直進性を利用したミリ波カーテンを形成する通信機の数を増やし端末に対して複数の方向から照射することで、ヌル点をふさぐことが可能である。また、ゲート幅の１つの大口径アンテナの代わりに複数のアンテナを用いるので、構成面積当たりの電力の増加の効果がある。これにより、例えば駅ゲートなどで最も重視されるロバストネスが飛躍的に向上する。

１０〜４０第１の通信機〜第４の通信機
１１、２１、３１、４１アンテナ部
１２、２２、３２、４２通信部
５０制御装置

Claims

ビーコン信号を送信する複数の通信機と、
前記ビーコン信号を受信して前記複数の通信機の中の１つと通信する携帯端末と、
前記ビーコン信号を順次に送信するための制御を前記複数の通信機に対して行う制御手段と、
を備え、
前記携帯端末は、あらかじめ記憶している選択条件を基にして、受信したビーコン信号の中から１つを選択し、このビーコン信号を送信した通信機と１対１の通信をする、
ことを特徴とする無線ゲートシステム。
前記各通信機はミリ波用の複数のアンテナを備え、
前記各アンテナから放射される電波がカーテン状に形成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線ゲートシステム。
前記携帯端末は、１対１の通信をする際に最良の通信をするための条件として、前記選択条件をあらかじめ記憶している、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線ゲートシステム。
前記携帯端末は、複数のビーコン信号の中から信号対雑音比が一番大きいビーコン信号を選択するという条件を前記選択条件として記憶している、
ことを特徴とする請求項３に記載の無線ゲートシステム。