JP2022129487A - 通信装置、通信制御方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信の品質をより向上させることが可能な仕組みを提供する。【解決手段】通信装置であって、無線信号を送受信可能な複数のアンテナと、前記通信装置の姿勢を検出する姿勢検出部と、前記姿勢検出部により検出された前記通信装置の姿勢に基づいて、前記無線信号を送受信する前記アンテナを切り替える制御部と、を備える通信装置。【選択図】図１

Description

本発明は、通信装置、通信制御方法、およびプログラムに関する。

近年、種々の装置に無線通信機能が搭載されている。また、無線通信機能の性能向上のための技術開発も盛んに行われている。例えば、特許文献１には、アンテナの指向性が所望する方向に形成されるようアンテナの指向性を制御する技術が開示されている。

特開２０２０－０５１９７０号公報

しかし、アンテナ単体の指向性を制御するだけでは、所望する方向に指向性を形成することが困難な場合がある。その場合には、無線通信の品質が低下してしまうという問題があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、無線通信の品質をより向上させることが可能な仕組みを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、通信装置であって、無線信号を送受信可能な複数のアンテナと、前記通信装置の姿勢を検出する姿勢検出部と、前記姿勢検出部により検出された前記通信装置の姿勢に基づいて、前記無線信号を送受信する前記アンテナを切り替える制御部と、を備える通信装置が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、無線信号を送受信可能な複数のアンテナを備える通信装置の姿勢を検出することと、検出された前記通信装置の姿勢に基づいて、前記無線信号を送受信する前記アンテナを切り替えることと、を含む通信制御方法が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、無線信号を送受信可能な複数のアンテナを備える通信装置を制御するコンピュータに、検出された前記通信装置の姿勢に基づいて、前記無線信号を送受信する前記アンテナを切り替えることと、を実行させるためのプログラムが提供される。

以上説明したように本発明によれば、無線通信の品質をより向上させることが可能な仕組みが提供される。

アンテナにより送信される信号の指向性について説明するための図である。 本開示の一実施形態に係る通信装置の論理的な構成の一例を示すブロック図である。 本実施形態に係るアンテナの切り替えに関する詳細な構成を示す図である。 本実施形態に係る通信装置において実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜１．背景＞
無線通信機能が搭載される装置には、アンテナが搭載される。アンテナは無線信号を送信および受信することが可能である。

上記アンテナには、種々のアンテナが含まれる。

種々のアンテナの一例は、パターンアンテナである。パターンアンテナには、例えば、逆Ｆ型、ミアンダ型などが挙げられ、小型化に優れる。

種々のアンテナの一例は、基板上に配置されるチップアンテナである。チップアンテナは、例えば、高周波用誘電体セラミックスを使って形成され、小型化および広帯域性に優れる。

アンテナにより送信される信号の指向性は、一般的な半波長（λ／２）ダイポールアンテナおよび接地型λ／４モノポールアンテナと同様に、アンテナエレメントを流れる電流の方向により決定される。

図１は、アンテナにより送信される信号の指向性について説明するための図である。図１には、アンテナを中心としたＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸における送信信号の指向性を表現したイメージが示されている。なお、図１では、アンテナ軸がＺ軸に沿っている場合における送信信号の指向性が表現されている。アンテナ軸とは、アンテナにおいて電流が流れる方向である。

この場合、図示するように、Ｘ軸およびＹ軸により形成される２次元平面上では、アンテナの全周方向に略均等に送信信号の指向性が形成されるのに対し、Ｚ軸方向では送信信号の指向性は弱くなる。このように、他と比較して指向性が弱い方向は、ヌル点とも称される。

装置にアンテナが配置される際には、基板にアンテナが配置される等、装置にアンテナが固定される。従って、装置の姿勢の変化に伴い、アンテナの姿勢もまた変化する。その結果、指向性が回転するので、所望する方向にヌル点が形成される可能性がある。

所望する方向とは、無線通信の相手が存在する又は存在し得る方向である。所望する方向にヌル点が形成された場合、無線通信の品質が著しく低下してしまう。

本発明の技術思想は上記の点に着目して発想されたものであり、無線通信の品質をより向上させるものである。以下、上記を実現する本実施形態に係る通信装置１０の技術的特徴について詳細に説明する。

＜２．構成例＞
図２は、本開示の一実施形態に係る通信装置１０の論理的な構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、通信装置１０は、複数のアンテナ１１、無線通信部１２、姿勢検出部１３、及び制御部１４を備える。

アンテナ１１は、無線信号を送信及び受信する。無線信号は、規定の無線通信規格に準拠した信号であってもよい。

上記規定の通信規格には、例えば、超広帯域（ＵＷＢ：Ultra Wide Band）無線通信が挙げられる。規定の通信規格として超広帯域無線通信を採用する場合、本実施形態に係るアンテナ１１は、超広帯域の信号を送受信可能である。

無線通信部１２は、無線通信を実行する機能を有する。詳しくは、無線通信部１２は、無線信号を送信及び受信するための各種信号処理を行う。上記信号処理の一例としては、変調、復調、及び増幅等が挙げられる。無線通信部１２は、制御部１４から出力された情報から無線信号を生成し、アンテナ１１を介して無線信号を送信する。また、無線通信部１２は、アンテナ１１により受信された無線信号に格納された情報を制御部１４に出力する。無線通信部１２は、一例としてＩＣ（Integrated Circuit）として構成されてもよい。当該ＩＣに設けられたアンテナポートに、複数のアンテナ１１が接続される。

姿勢検出部１３は、通信装置１０の姿勢を検出する。姿勢検出部１３は、加速度センサ、及び角速度センサ等の慣性センサであってもよい。一例として、姿勢検出部１３は、重力方向を基準とする通信装置１０の相対姿勢を検出する。

制御部１４は、通信装置１０の動作全般を制御する。制御部１４は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、及びマイクロプロセッサ等の電子回路によって実現される。制御部１４は、各種プログラムに従って動作してもよい。制御部１４は、使用するプログラム及び演算パラメータ等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、及び適宜変化するパラメータ等を一時記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）を含んでいてもよい。

本実施形態では、通信装置１０との間で無線通信を行う通信相手は、車載器であるものとする。車載器とは、車両に搭載される装置である。また、通信装置１０は、携帯機であるものとする。携帯機とは、車両のユーザにより携帯される装置である。

車載器は、例えば、携帯機との間で無線通信を行い、当該無線通信の結果に基づく各種の制御を行ってもよい。

一例として、上記制御には、車両が備えるドアの解錠／施錠制御、及びエンジンの始動／停止制御が挙げられる。

例えば、車両は、無線通信の結果に基づき、携帯機の真正性が認められる場合に、ドアの解錠制御、及びエンジンの始動制御を行ってもよい。

また、例えば、車載器は、無線通信の結果に基づき、携帯機と車載器との間の距離が規定の距離以下であることが推定される場合に、ドアの解錠制御、及びエンジンの始動制御を行ってもよい。逆に、車載器は、無線通信の結果に基づき、携帯機と車載器との間の距離が規定の距離を超えることが推定される場合に、ドアの施錠制御、及びエンジンの停止制御を行ってもよい。

＜３．アンテナの切り替え＞
図３は、本実施形態に係るアンテナ１１の切り替えに関する詳細な構成を示す図である。図３では、通信装置１０のローカル座標の座標軸であるＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸が図示されている。

図３に示した例では、通信装置１０は、３つのアンテナ１１Ａ～１１Ｃを備える。これら複数のアンテナ１１は、アンテナポート１６により無線通信部１２に接続され、無線通信部１２を介して制御部１４に接続される。

アンテナ１１Ａは、アンテナ軸がＸ軸に沿って配置されている。そのため、アンテナ１１Ａは、イメージ２０Ａに示す指向性を形成する。

アンテナ１１Ｂは、アンテナ軸がＺ軸に沿って配置されている。そのため、アンテナ１１Ｂは、イメージ２０Ｂに示す指向性を形成する。

アンテナ１１Ｃは、アンテナ軸がＹ軸に沿って配置されている。そのため、アンテナ１１Ｃは、イメージ２０Ｃに示す指向性を形成する。

通信装置１０は、複数のアンテナ１１の各々と制御部１４とを接続する複数の回路の各々をオン状態において接続しオフ状態において切断する複数のスイッチ１５（スイッチ１５Ａ～１５Ｃ）をさらに備える。図３に示した例では、スイッチ１５Ｂがオン状態であり、スイッチ１５Ａ及びスイッチ１５Ｃがオフ状態であるから、アンテナ１１Ｂと無線通信部１２及び制御部１４とが接続されている。即ち、アンテナ１１Ｂが無線信号を送受信するアンテナ１１である。

制御部１４は、複数のスイッチ１５の各々をオン／オフすることで、無線信号を送受信するアンテナ１１を切り替える。例えば、制御部１４は、複数のスイッチ１５のうちいずれかひとつをオン状態にし、その他をオフ状態にする。これにより、オン状態にされたスイッチ１５に接続されたアンテナ１１に、無線信号を送受信するアンテナ１１を切り替えることができる。

ここで、複数のアンテナ１１は、それぞれ異なる方向に指向性が形成されるように配置される。かかる構成によれば、異なる方向に指向性が形成される複数のアンテナ１１から、好適なアンテナ１１を選択することが可能となる。

換言すると、複数のアンテナ１１は、それぞれ異なる方向に指向性のヌル点が形成されるように配置される。かかる構成によれば、異なる方向にヌル点が形成される複数のアンテナ１１から、好適なアンテナ１１を選択することが可能となる。

とりわけ、複数のアンテナ１１は、互いに直交する方向に指向性のヌル点が形成されるように配置されることが望ましい。図３に示した例では、アンテナ１１Ａのヌル点がＸ軸方向に形成され、アンテナ１１Ｂのヌル点がＺ軸方向に形成され、アンテナ１１Ｃのヌル点がＹ軸方向に形成されている。

換言すると、複数のアンテナ１１は、アンテナ軸が互いに直交するように配置されることが望ましい。図３に示した例では、アンテナ１１Ａのアンテナ軸はＸ軸に沿って配置され、アンテナ１１Ｂのアンテナ軸がＺ軸に沿って配置され、アンテナ１１Ｃのアンテナ軸がＹ軸に沿って配置されている。

かかる構成によれば、複数のアンテナ１１の指向性同士の重複を軽減することができる。換言すると、かかる構成によれば、複数のアンテナ１１の指向性のヌル点同士を、離隔させることができる。これにより、少ないアンテナ１１から好適なアンテナ１１を選択することが可能となる。

制御部１４は、姿勢検出部１３により検出された通信装置１０の姿勢に基づいて、無線信号を送受信するアンテナ１１を切り替える。アンテナ１１は、通信装置１０に固定されているので、通信装置１０の姿勢により、アンテナ１１の指向性が形成される方向が定まる。そのため、携帯機のように、ユーザの動作に応じて姿勢が変化する場合、携帯機の姿勢に応じて無線信号を送受信するアンテナ１１を切り替えることで、高品質な無線通信を実現することが可能となる。

制御部１４は、複数のアンテナ１１のうち、所定の方向に指向性が形成されるアンテナ１１を、無線信号を送受信するアンテナ１１として選択する。所定の方向の一例は、車載器が存在すると想定される方向である。かかる構成によれば、車載器が存在すると想定される方向に指向性が形成されるアンテナ１１を用いた、高品質な無線通信を実現することが可能となる。

換言すると、制御部１４は、複数のアンテナ１１のうち、所定の方向に指向性のヌル点が形成されないアンテナ１１を、無線信号を送受信するアンテナ１１として選択する。かかる構成によれば、車載器が存在すると想定される方向に指向性のヌル点が形成されるアンテナ１１を用いた、低品質な無線通信を回避することが可能となる。

制御部１４は、複数のアンテナ１１のうち、水平方向に指向性が形成されるアンテナ１１を、無線信号を送受信するアンテナ１１として選択してもよい。具体的には、制御部１４は、複数のアンテナ１１のうち、アンテナ軸の方向が重力方向に最も近いアンテナ１１を、無線信号を送受信するアンテナ１１として選択する。水平方向は、通信相手が存在すると想定される方向である。ユーザは、携帯機を携帯しながら車両に近付いて乗ったり、車両から降りて離れたりする動作を行うものと想定される。かかる想定によれば、携帯機と車載器とは、同一又は略同一な水平面に位置する状況で無線通信を行うことが多いと考えられる。この点、かかる構成によれば、車載器が存在すると想定される水平方向に指向性が形成されるアンテナ１１を用いた、高品質での無線通信を実現することが可能となる。

換言すると、制御部１４は、複数のアンテナ１１のうち、水平方向に指向性のヌル点が形成されないアンテナ１１を、無線信号を送受信するアンテナ１１として選択してもよい。具体的には、制御部１４は、複数のアンテナ１１のうち、アンテナ軸の方向が水平方向から最も遠いアンテナ１１を、無線信号を送受信するアンテナ１１として選択する。かかる構成によれば、車載器が存在すると想定される水平方向に指向性のヌル点が形成されるアンテナ１１を用いた、低品質な無線通信を回避することが可能となる。

以下、図４を参照しながら、通信装置１０において実行される処理の流れを説明する。

図４は、本実施形態に係る通信装置１０において実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。

図４に示すように、まず、姿勢検出部１３は、通信装置１０の姿勢を検出する（ステップＳ１０２）。

次いで、制御部１４は、姿勢検出部１３により検出された通信装置１０の姿勢に基づいて、無線信号を送受信するアンテナ１１を切り替える（ステップＳ１０４）。

次に、無線通信部１２は、切り替えられたアンテナ１１を用いて、無線信号を送受信する（ステップＳ１０６）。

＜４．補足＞
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、通信装置１０が携帯機であり、通信装置１０の通信相手が車載器である例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、通信装置１０が車載器であり、通信相手が携帯機であってもよい。

例えば、上記実施形態では、通信装置１０による無線通信が車両制御に関する例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。通信装置１０及び通信装置１０の通信相手は、携帯機、車両を含む移動体、スマートフォン、ドローン、家、及び家電製品等を含む装置群から選択される任意の装置であってもよい。

例えば、上記実施形態では、規定の通信規格としてＵＷＢを用いるものを挙げたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、規定の通信規格として、超短波（ＵＨＦ：Ultra-High Frequency）帯の信号を用いるもの、又は長波（ＬＦ：Low Frequency）帯の信号を用いるものが使用されてもよい。

なお、本明細書において説明した各装置による一連の処理は、ソフトウェア、ハードウェア、及びソフトウェアとハードウェアとの組合せのいずれを用いて実現されてもよい。ソフトウェアを構成するプログラムは、例えば、各装置の内部又は外部に設けられる記録媒体（非一時的な媒体：non-transitory media）に予め格納される。そして、各プログラムは、例えば、本明細書において説明した各装置を制御するコンピュータによる実行時にＲＡＭに読み込まれ、ＣＰＵなどのプロセッサにより実行される。上記記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等である。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信されてもよい。

また、本明細書においてフローチャート及びシーケンス図を用いて説明した処理は、必ずしも図示された順序で実行されなくてもよい。いくつかの処理ステップは、並列的に実行されてもよい。また、追加的な処理ステップが採用されてもよく、一部の処理ステップが省略されてもよい。

１０：通信装置、１１：アンテナ、１２：無線通信部、１３：姿勢検出部、１４：制御部、１５：スイッチ、１６：アンテナポート

Claims (11)

1. 通信装置であって、
   無線信号を送受信可能な複数のアンテナと、
   前記通信装置の姿勢を検出する姿勢検出部と、
   前記姿勢検出部により検出された前記通信装置の姿勢に基づいて、前記無線信号を送受信する前記アンテナを切り替える制御部と、
   を備える通信装置。
2. 前記複数のアンテナは、それぞれ異なる方向に指向性が形成されるように配置される、
   請求項１に記載の通信装置。
3. 前記複数のアンテナは、それぞれ異なる方向に指向性のヌル点が形成されるように配置される、
   請求項１又は２に記載の通信装置。
4. 前記複数のアンテナは、互いに直交する方向に指向性のヌル点が形成されるように配置される、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の通信装置。
5. 前記制御部は、前記複数のアンテナのうち、所定の方向に指向性が形成される前記アンテナを、前記無線信号を送受信する前記アンテナとして選択する、
   請求項１～４のいずれか一項に記載の通信装置。
6. 前記制御部は、前記複数のアンテナのうち、水平方向に指向性が形成される前記アンテナを、前記無線信号を送受信する前記アンテナとして選択する、
   請求項５に記載の通信装置。
7. 前記制御部は、前記複数のアンテナのうち、所定の方向に指向性のヌル点が形成されない前記アンテナを、前記無線信号を送受信する前記アンテナとして選択する、
   請求項１～６のいずれか一項に記載の通信装置。
8. 前記制御部は、前記複数のアンテナのうち、水平方向に指向性のヌル点が形成されない前記アンテナを、前記無線信号を送受信する前記アンテナとして選択する、
   請求項７に記載の通信装置。
9. 前記通信装置は、前記複数のアンテナの各々と前記制御部とを接続する複数の回路の各々を、オン状態において接続しオフ状態において切断する複数のスイッチをさらに備え、
   前記制御部は、前記複数のスイッチの各々をオン／オフすることで、前記無線信号を送受信する前記アンテナを切り替える、
   請求項１～８のいずれか一項に記載の通信装置。
10. 無線信号を送受信可能な複数のアンテナを備える通信装置の姿勢を検出することと、
    検出された前記通信装置の姿勢に基づいて、前記無線信号を送受信する前記アンテナを切り替えることと、
    を含む通信制御方法。
11. 無線信号を送受信可能な複数のアンテナを備える通信装置を制御するコンピュータに、
    検出された前記通信装置の姿勢に基づいて、前記無線信号を送受信する前記アンテナを切り替えることと、
    を実行させるためのプログラム。
    

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