JP3885729B2

JP3885729B2 - 無線装置

Info

Publication number: JP3885729B2
Application number: JP2002536719A
Authority: JP
Inventors: 雅也梅村; 幸秀稲垣; 功滝田; 原　　敦
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-10-20
Filing date: 2001-10-19
Publication date: 2007-02-28
Anticipated expiration: 2021-10-19
Also published as: US20070197182A1; EP1328070A1; WO2002033837A1; EP1328070A4; JPWO2002033837A1; CN1246974C; US20050101360A1; KR100678529B1; US7904046B2; US7206561B2; KR20030044022A; CN1481619A

Description

技術分野
本発明は、無線通信、特に通信範囲の制御及び整形を行う無線装置に関するものである。
背景技術
図１２は、従来の無線装置を示す図である。図中、１はホストコントローラ、２は無線モジュール、３はベースバンドコントローラ、４は無縁インタフェース、５はパワーアンプ、６は低ノイズ入力アンプ、７はスイッチ、９はアンテナで逆Ｆアンテナである。
本図において、ホストコントローラ１は、データをベースバンドコントローラ３に転送する。ベースバンドコントローラ３は、転送されたデータを変調する。変調された電気信号は、出力アンプ５で増幅され、スイッチ７を介してアンテナ９から空間に電波として放射される。一方、空間を伝搬して来た電波は、アンテナ９で受信され、スイッチ７を介して低ノイズ入力アンプ６で増幅される。その後、増幅された電気信号は、ベースバンドコントローラ３でデータに復調され、ホストコントローラ１に転送される。
従来の無線装置においては、パワーアンプ５の出力及び低ノイズ入力アンプ６の入力感度が固定であった為、無線装置の電波の到達範囲および可聴範囲も固定されていた。したがって、例えば、到達範囲及び可聴範囲が１０ｍである無線装置の使用者が、同等の性能を持つ他の無線装置と交信を行う場合、使用者（又は無線装置自身）は、使用者を中心として半径１０ｍの範囲に他の無線装置が居るか居ないか判定することができた。
しかし、無線装置の使用者は、この半径１０ｍの範囲で他の無線装置が使用者の近傍に存在するかどうかの判定ができなかった。言い換えると、使用者自身の無線装置の近傍に存在する他の無線装置が何者なのか特定することが出来なかった。また、無線装置の使用者は、他の無線装置が使用者自身に近づいてきたのか遠ざかっているのかを確認することも出来なかった。
一方で、パワーアンプ５の出力が可変である無線装置も存在する。しかし、この無線装置では、出力と入力感度の比が変化する事となり、出力に依存する電波の到達範囲と、入力感度に依存する電波の可聴範囲が同じ大きさとはならない。
例えば、ある時点で基地局となっている無線装置が出力を上げた場合、基地局の周囲の電界強度が高くなり到達範囲が広がる。したがって、広がった到達範囲内にある無線装置で基地局の電波が可聴となる。この状態で基地局から周囲の無線装置に呼びかけがあると、周囲の無線装置は基地局に応答しようと試みるが、周囲の無線装置の出力は低いままなので、基地局とのリンクは確立できない。そればかりか、周辺の無線装置は、応答を繰り返すばかりで本来の通信が出来なくなる不具合もあった。
また、ある時点で移動局となっている無線装置が出力を下げた場合、移動局の周囲の電界強度が低下して電波の到達範囲が狭まる。したがって、移動局の近傍の無線装置を除いて、移動局の周囲の無線装置には電波が届かなくなる。この状態で、移動局の近傍にない無線装置から呼びかけられると、移動局の可聴範囲は元のままであるから、移動局は、呼びかけ元の無線装置に応答しようと試みる。しかしながら移動局の出力が低い為、呼びかけ元の無線装置まで電波が到達せず、その無線装置との通信は途絶え、また新規のリンクは確立できない。そればかりか、移動局は応答を繰り返すばかりで、本来の通信が出来なくなる不具合もあった。
さらに、複数の移動局が、基地局である無線装置に対して待ち行列を生成させる環境、例えば無線装置（移動局）からの要求に基づいてサービスを提供する自動販売機（基地局）では、待ち行列の最前列、すなわち最初にサービスを行うべき相手となる無線装置を特定したり、待ち行列として登録されている無線装置の順位を区別する事は出来なかった。
発明の開示
本発明の目的は、無線装置の可聴範囲と到達範囲との比率を変更せずに動的に変更することで、通信相手の特定、特に他の無線装置が近づいてきたのか遠ざかっているのかを特定することを容易にすることである。
上記目的を達成するために、本発明によれば、無線装置において、アンテナ及び無線モジュールの間に、お互いの入出力の信号の強度を変更する装置、具体的にはアッテネータを挿入し、アッテネータを制御することで出力と入力感度を連携して上げ下げする手段を有する。
本発明の好ましい態様によれば、アッテネータの設定値で半径を２ｍと１ｍに切り換えると、半径１ｍで通信可能な無線装置と半径２ｍで通信可能な無線装置の差分から、無線装置の距離関係、特に待ち行列に登録された無線装置の順番と最前列の無線装置を特定する。
本発明の異なる態様においては、無線装置は、スイッチによりアンテナとアッテネータ付きのアンテナを切り換える事で、電波の到達範囲と可聴範囲のバランスを保ったまま、電波の到達範囲と可聴範囲の拡大縮小を行う。
本発明の他の態様においては、無線装置が、例えば１０ｍで他の無線装置とリンクを確立し、その後、アンテナを切り換えることで、無線装置の電波の到達範囲と可聴範囲を１０ｍと１ｍの間で交互に拡大縮小を行いながら交信を続ける。その結果、無線装置は、他の無線装置が１ｍの近傍に近づいたか遠ざかったを判定する。
さらに、本発明の他の態様においては、例えば１０ｍの範囲で複数の他の無線装置のうちのいずれかとリンクを確立した後、電波の到達範囲と可聴範囲を１０ｍと１ｍの間で交互に拡大縮小を行いながら交信を続け、１ｍの近傍に達した他の無線装置を特定する。
発明を実施するための最良の形態
第１図は、本発明を適用した無線装置の実施の形態を示す図である。
第１図において、１はホストコントローラ、２は無線モジュール、３はベースバンドコントローラ、４は無線インタフェース、５はパワーアンプ、６は低ノイズ入力アンプ、７及び８はスイッチ、９１及び９２は逆Ｆアンテナ、１０はアッテネータである。
ホストコントローラ１は、データをベースバンドコントローラ３に転送する。転送されたデータはベースバンドコントローラ３で変調され、出力アンプ５で増幅され、スイッチ７を介して無線モジュール２の外部にあるスイッチ８に到達する。スイッチ８には、アンテナ９１及びアッテネータ１０を介してアンテナ９２が接続されている。スイッチ８に到達したデータをアンテナを介して出力する際は、ベースバンドコントローラ３が、アンテナ９１及び９２のいずれか一方を選択するようスイッチ８を制御する。そして、スイッチ８によって選択されたアンテナから空間に電波が放射される。
尚、アンテナ９１及び９２を一つのアンテナ９２のみとし、スイッチ８によってアッテネータ１０を駆動するか否かを選択する構成とすることもできる。この構成においては、アンテナの本数を削減して本発明と同一の作用を生じさせることができる。
一方、空間を伝搬して来た電波は、アンテナ９１及び９２で受信される。受信された電波（データ）は、アンテナ９１からスイッチ８、アンテナ９２からアッテネータ１０を介してスイッチ８に入力される。ベースバンドコントローラ３は、スイッチ８に入力されたデータのうちいずれか一方が選択されるよう、スイッチ８を制御する。選択されたデータは、無線モジュール２に入力される。無線モジュール２に入力されたデータは、低ノイズ入力アンプ６で増幅され、ベースバンドコントローラ３で復調される。復調されたデータは、ホストコントローラ１に転送される。
第２図は、第１図の無線装置の電波到達範囲を示す図である。１１ａは０ｄＢｍ出力での電波の到達範囲、１１ｂは−２０ｄＢｍ出力での電波の到達範囲を示す。本態様では、アンテナ９１で出力する場合の到達範囲１１ａの位置及びアンテナ９２で出力する場合の到達範囲１１ｂの位置で電界強度が同一となるように、各々のアンテナの出力が設定される。
第３図は、第１図の無線装置の電波の可聴範囲を示す図である。１２ａは入力感度−７２ｄＢｍでの可聴範囲、１２ｂは入力感度−５２ｄＢｍでの可聴範囲を示す。本態様では、スイッチ８を切り換えることで、アンテナ９１が受信したデータを用いる場合には可聴範囲１１ａ、アンテナ９２が受信したデータを用いる場合には可聴範囲１１ｂの範囲内にある同じ出力の発信源から出力される電波を受信することができる。
第４図は、本発明を適用した無線装置のリンクの確立を示す図である。図中、１３は本発明を適用した無線装置、１４ａ及び１４ｂは従来の無線装置、１５ａは無線装置１３の電波の到達範囲および可聴範囲、１６は無線装置１４ａの電波の到達範囲および可聴範囲を示す。
無線装置１３は、スイッチ８を切り換えることによって、アッテネータ１０を介さない１０ｄＢｍ出力及び入力感度−７２ｄＢｍで電波の送受信を行う。このときの無線装置１３の電波の到達範囲及び可聴範囲、すなわち、１５ａの半径は１０ｍである。
無線装置１４ａは、１０ｄＢｍ出力及び入力感度−７２ｄＢｍで電波の送受信を行う。無線装置１４ａの電波の到達範囲及び可聴範囲、すなわち１６の半径は無線装置１３と同じ１０ｍである。
第４図において、無線装置１３は無線装置１４ａの電波の到達範囲１６の内側にあり、無線装置１４ａは無線装置１３の電波の到達範囲１５ａの内側にある。つまり、それぞれの無線装置の位置での電界強度は互いの出力が受信できるレベルである。よって、いずれの無線装置もお互いを呼び出せる距離にあるので、リンクが確立できる。
第５図は、第４図において、無線装置１３が電波到達範囲及び可聴範囲を切換えた場合を示す図である。図中、１５ｂは、アッテネータ１０を介してアンテナ９２を用いて電波を送受信した場合の無線装置１３の電波の到達範囲および可聴範囲を示す。この場合、１５ｂの半径は１ｍである。
また、第５図は、第４図で無線装置１３とリンクが確立された無線装置１４ａが無線装置１３の近傍に近づいている状態を示している。この場合、無線装置１４ａは、１５ｂで示される無線装置１３の電波の到達範囲および可聴範囲の円内に入って初めて、無線装置１３の出力した電波を受信できる。
又、無線装置１４ａの出力は高いままであるが、無線装置１３は、アッテネータ１０により出力感度が−２０ｄＢｍ減少している。すなわち可聴範囲が１５ｂまで狭まっている。したがって、無線装置１３は、１５ｂの円内に無線装置１４ａが入って初めて、無線装置１４ａの出力した電波を受信することができる。つまり、無線装置１３が電波の到達範囲及び可聴範囲を互いの比率を保ったまま縮小することにより、無線装置１３に近づいた無線装置１４ａとのみお互いに交信することができるようになる。
さらに、第５図において、無線装置１４ｂが、無線装置１４ａの後方に順に並んでいるとする。この場合、無線装置１３は、電波の到達範囲及び可聴範囲１５ａを用いて、無線装置１４ａ及び無線装置１４ｂの存在を検知する。これらの無線装置の存在を検地した後、無線装置１３がアンテナを切り換えて電波の到達範囲及び可聴範囲を１５ｂとすると、無線装置１３が通信可能な無線装置は、無線装置１３に接近する１４ａのみとなる。この場合、無線装置１３は、通信可能な無線装置の差分、すなわち電波の到達範囲及び可聴範囲の変化の前後における無線装置の有無を確認することで、無線装置１３から無線装置１４ａ、無線装置１４ｂの順に無線装置が並んでいることを特定できる。さらには、無線装置１４ａが無線装置１３の近傍に存在する無線装置であることも特定できる。
第４図及び第５図において説明したように、無線装置１３が電波の到達範囲と可聴範囲を切り換える手段を具備することで、無線装置１３は、電波の到達範囲及び可聴範囲１５ｂでリンクを確立できた無線装置１４ａが、リンクを確立できた時点を境に無線装置１３から近づいているか遠ざかっているかを特定できる。
また、複数の無線装置が存在する場合、無線装置１３は、その複数の無線装置の位置を特定できる。この場合、位置が特定される無線装置は電波の到達範囲及び可聴範囲が一定ないし１０ｍ程度の従来の無線装置で良い。
第６図は、本発明の無線装置（無線装置１３）が、電波の到達範囲及び可聴範囲の切り換えをタイマによって行う場合の通信のタイミングを示す図である。図中、１３０１、１３０２、１３０３、１３０４、１３０５及び１３０６は、無線装置１３からの呼び出し、１４ｃ、１４ｄは従来の無線装置、１４０１、１４０２、１４０３、１４０４及び１４０５は無線装置１４ｃ及び１４ｄからの応答を示す。第６図では、グラフの縦軸は、無線装置１３から無線装置１４ｃおよび１４ｄまでの相対距離を示している。
時刻Ｔ０において、無線装置１３は、０ｄＢｍの出力で呼び出し１３０１を出力する。呼び出し１３０１を受信した無線装置１４ｃは、時刻Ｔ１において応答１４０１を返す。続けて、無線装置１３は、時刻Ｔ２で呼び出し１３０２を出力する。呼び出し１３０２を受信した無線装置１４ｃは、時刻Ｔ３に応答１４０２を返す。
応答１４０２を受信した無線装置１３は、内蔵するタイマに従い、一定時間経過したのを見計らって当該装置の出力を−２０ｄＢｍに切り換える。第６図では、時刻Ｔ５に出力の切り換えが完了しているように、無線装置１３は出力を切り替える。無線装置１３は、時刻Ｔ６に呼び出し１３０３を出力する。しかし、本図においては、無線装置１４ｃが無線装置１３の電波の到達範囲に居ないので、無線装置１３に対して無線装置１４ｃからの応答は帰ってこない。応答が無かった場合、無線装置１３は、時刻Ｔ７において、無線装置１４ｃが接近していないか、又は無線装置１３の１ｍの近傍に存在しないと判断する。
続いて、無線装置１３は、時刻Ｔ８において再度呼び出し１３０４を出力する。時刻Ｔ８において、無線装置１３から１ｍの近傍にいる無線装置１４ｃは、呼び出し１３０４を受信できる。呼び出し１３０４を受信した無線装置１４ｃは、時刻Ｔ９に応答１４０３を返す。
応答１４０３を受信した無線装置１３は、無線装置１４ｃが自身から１ｍの近傍に存在する事を認識し、サービス提供の準備に入る。無線装置１３は、サービスを準備する間、出力を０ｄＢｍに戻す。
無線装置１３は、時刻Ｔ１２において、０ｄＢｍの出力で呼び出し１３０５を出力する。呼び出し１３０５を受信した無線装置１４ｄは、時刻Ｔ１３に応答１４０４を返す。この間にサービスの準備が完了した場合、無線装置１３は、時刻Ｔ１４に自身の出力を−２０ｄＢｍに切り換え、呼び出し１３０６を出力する。呼び出し１３０６は、無線装置１３の近傍でサービス提供の開始を待っていた無線装置１４ｃに受信される。呼び出し１３０６を受信した無線装置１４ｃは、時刻Ｔ１５において応答１４０５を返す。このやりとりによって、１４ｃはサービスの提供を受ける。
０ｄＢｍの出力で無線装置１４ｄの呼び出しに成功した無線装置１３は、上述と同様にタイマに従い、一定時間後に当該装置の出力を−２０ｄＢｍに切り換え、呼び出した無線装置１４ｄの接近の検知を行う。接近の検知に成功した無線装置１３は、無線装置１４ｃの時と同様に、サービス提供の準備を開始する。それと同時に、無線装置１３は、サービス提供の準備ができるまでの間、出力を０ｄＢｍに変更し、他の無線装置の呼び出しを行う。サービス提供の準備ができると、無線装置１３は、再度出力を−２０ｄＢｍに切り換る。そして、近傍で待たせておいた無線装置１４ｄを呼び出し、サービスの提供を開始する。このように、タイマを用いることで、効率的に無線装置の接近の検知及びサービス提供を行う。
第７図は、無線装置１３が他の無線装置を検出するための検知手段として輻射センサを有している場合における、電波の到達範囲及び可聴範囲の切り換えのタイミング及び通信のタイミングを示す図である。図中、１３０７、１３０８、１３０９、１３１０、１３１１及び１３１２は呼び出し、１４ｅ、１４ｆは無線装置、１４０６、１４０７、１４０８、１４０９及び１４１０は応答を示している。又、縦軸は、無線装置１４ｅ及び１４ｆと無線装置１３との相対距離を示している。
無線装置１３は、時刻Ｔ０において呼び出し１３０７を、時刻Ｔ２において呼び出し１３０８を出力０ｄＢｍで出力する。呼び出し１３０７を受信した無線装置１４ｅは、時刻Ｔ１において、応答１４０６を返す。呼び出し１３０８を受信した無線装置１４ｆは、時刻Ｔ３に応答１４０７を返す。
１０ｍの可聴範囲内で応答する無線装置を確認した無線装置１３は、出力を−２０ｄＢｍに切り換える。本図においては、時刻Ｔ４に出力の切り換えが完了している。無線装置１３は、ホストコントローラ１が具備する輻射センサにより、他の無線装置の接近を感知する。輻射センサにより無線装置１４ｅの接近を感知した無線装置１３は、時刻Ｔ６において呼び出し１３０９を出力する。本図の場合、呼び出し１３０９は無線装置１４ｅ宛では無いと仮定しているので、無線装置１４ｅは無線装置１３に応答を返さない。応答が無い場合、無線装置１３は、呼び出した無線装置が接近していないと認識する。続いて無線装置１３は、時刻Ｔ８に無線装置１４ｅ宛ての呼び出し１３１０を出力する。呼び出し１３１０を受信した無線装置１４ｅは、時刻Ｔ９に応答１４０８を返す。
応答１４０８を受信した無線装置１３は、無線装置１４ｅが自身から半径１ｍの近傍に存在する事を認識し、当該無線装置近傍に到達した無線装置を確認することができる。
無線装置１３は、時刻Ｔ１０に呼び出し１３１１を出力し、無線装置１４ｅにサービスの提供、例えば電子チケットの送付、電子マネーの送付、情報の提供等を開始する。無線装置１４ｅが時刻Ｔ１１に応答１４０９を返すことで、このサービスの提供は完了する。
無線装置１４ｅに対するサービスの提供が完了するまでは、無線装置１３は無線装置１４ｅ以外の無線装置の接近を感知していない。そこで、無線装置１４ｅへのサービスの提供を完了した無線装置１３は、他の無線装置へのサービスの提供を行うために、出力を０ｄＢｍに戻す。本図では時刻Ｔ１２に出力の切り換えが完了する。
無線装置１３は、他の無線装置へサービス提供が可能になったことを知らせるため、時刻Ｔ１４に呼び出し１３１２を出力する。呼び出し１３１２を受信した無線装置１４ｆは、時刻Ｔ１５に応答１４１０を返す。呼び出し１３１２は、無線装置１４ｆに無線装置１３へ接近するように促すための呼び出しである。
０ｄＢｍ出力で無線装置１４ｆの呼び出しに成功した無線装置１３は、サービス提供の準備を開始する。その間も、無線装置１３は、新たに無線装置１３の可聴範囲に進入した他の無線装置の呼び出しを続ける。輻射センサが無線装置１３の近傍へ無線装置が接近したことを検知すると、無線装置１３は、出力を−２０ｄＢｍに切り換え、呼び出した無線装置の特定を行う。無線装置の特定に成功した無線装置１３は、準備していたサービスを提供する。サービス提供中に別の無線装置の接近を感知した無線装置１３は、そのサービス提供後に、引き続き出力−２０ｄＢｍで無線装置の特定及びサービス提供を行う。
サービス提供中に別の無線装置の接近を感知しない場合は、無線装置１３は、再び出力モードを０ｄＢｍに切り換えて他の無線装置を呼び出し、必要に応じて接近を促す。これにより、無線装置１３は、複数の無線装置の接近を制御することができ、複数の無線装置に順次サービスを提供することが出来る。
第８図は、無線装置１３における出力と入力感度の関係を示す図である。図中、１３０は無線装置１３の入力感度、１４０及び１４１は従来の無線装置の入力感度である。
一般的に、無線装置の入力感度は、無線装置周辺のノイズレベルを考慮して設定される。具体的には、所望の感度に対して、５０ｄＢのノイズマージンが取られる。すなわち、無線装置の入力感度は、周囲の電界強度に５０ｄＢのノイズマージンを積み上げて規定される。従来の無線装置の入力感度は、−７２ｄＢｍである。
図中、０ｍに位置する無線装置１４ａの出力は、１０ｍに位置する従来の無線装置において、入力感度１４０で５０ｄＢのノイズマージンを加味して受信される。すなわち、従来の無線装置間では、１０ｍの距離にある限りお互いの出力が受信できる。
次に、従来の無線装置と無線装置１３の通信について説明する。従来の無線装置の出力を無線装置１３が受信する場合、図中、０ｍに位置する無線装置１４ａの出力に対して、入力感度−５２ｄＢｍの無線装置１３が５０ｄＢのノイズマージンを確保できる距離、すなわち無線装置１３が無線装置１４ａの出力を受信できる距離は、無線装置１３の入力感度１３０の位置で示される１ｍとなる。
これに対して、無線装置１３の出力を従来の無線装置が受信する場合、図中、０ｍに位置する無線装置１３の出力は、アッテネータによって既に２０ｄＢｍ減衰されている。したがって、入力感度−７２ｄＢｍの従来の無線装置が５０ｄＢのノイズマージンを確保できる距離、すなわち従来の無線装置が無線装置１３の出力が受信できる距離は、従来の無線装置の入力感度１４１の位置で示される１ｍとなる。
以上の説明の通り、本発明を適用した無線装置は、アンテナ９１を介した出力で、従来の無線装置との接続について互換性があるばかりか、アッテネータ１０を挿入したアンテナ９２へ切換える事で、１ｍの近接した距離でも従来の無線装置との接続についての互換性も確保される。
また、スイッチによりアンテナ９１とアンテナ９２を動的に切換える事で、例えば、電波の到達範囲および可聴範囲を１０ｍと１ｍに動的に切換える事ができる。
第９図は、本発明を適用した無線装置の第１の変形例を示す図である。図中、１０ｂはアッテネータ、１０１はスプリッタ、１０２はバランないし終端である。無線モジュール２から出力されるデータは、アッテネータ１０ｂに入力される。アッテネータ１０ｂに入力されたデータは、アッテネータ１０ｂ内のスプリッタ１０１で分岐されるたびにその強度が半分に減衰される。スプリットされたデータは、スプリッタ１０１の一つの枝からアンテナ９に出力される。他の枝に到達したデータは、枝の末端に装着された終端１０２によって終端される。
本変形例においては、スプリッタ１０１により出力も入力も同じ比率で減衰させることができるので、電波の到達範囲及び可聴範囲のバランスを保ったまま、それら範囲の縮小を行うことが出来る。
第１０図は、本発明を適用した無線装置の第２の変形例を示す図である。図中、１０ｃは金属片を含む減衰器である。第２の変形例においては、アンテナ９を減衰器１０ｃでくるむ事で、無線装置の電波の到達範囲と可聴範囲のバランスを保ったまま範囲の縮小を行うことが出来る。
第１１図は、本発明を適用した無線装置の第３の変形例を示す図である。図中、５ａは可変出力パワーアンプ、１７はミキサ回路である。ミキサ回路１７は、ノイズ源１７０を有している。
可変出力パワーアンプ５ａの最終段は、複数個のパワーアンプを有する。したがって、スイッチがＯＮにされるパワーアンプの個数に応じて可変出力パワーアンプ５ａの出力が変化する。複数個あるパワーアンプの各々は、トランジスタのサイズ及び面積は全て同じでも、バラバラでも構わない。ただし、スイッチがＯＮされるパワーアンプのトランジスタの面積に比例して、可変出力パワーアンプ５ａの出力は大きくなる。したがって、可変出力パワーアンプ５ａが所望の出力を行えるように複数のパワーアンプを組み込む必要がある。ベースバンドコントローラ３は、可変出力パワーアンプ５ａのＯＮするパワーアンプの個数を制御する。例えば、可変出力パワーアンプ５ａは、複数個あるパワーアンプがすべてがＯＮの場合には、１０ｍの到達範囲を実現し、ＯＮされるパワーアンプの個数が１の時１ｍの到達範囲を実現する。
アンテナ９で受信されたデータは、ミキサ回路１７に入力される。ミキサ回路１７は、入力されたデータとノイズ源１７０で発生させたノイズとを混合して低ノイズ入力アンプ６に出力する。ノイズが混合される事で、低ノイズ入力アンプ６の入力感度は−７０ｄＢｍから−５０ｄＢｍに下げられる。ベースバンドコントローラ３は、ノイズ源１７０を直接制御する事でノイズの出力を抑制する。
本変形例によれば、可変出力パワーアンプ５ａ及びミキサ回路１７を具備する無線インタフェース４により、電波の到達範囲と可聴範囲のバランスを保ったままそれらの範囲の縮小を行うことが出来る。また、ベースバンドコントローラ３は、可変出力パワーアンプ５ａを制御することにより、電波の到達範囲を制御することが出来る。さらに、ベースバンドコントローラ３は、ノイズ源１７０を制御することにより可聴範囲を微調整することができる。
第１３図は、本発明を適用した無線装置の第４の変形例を示す図である。図中、１８は印刷回路基板、１８１は印刷回路基板１８の内層の接地層である平板金属導体、１８２は印刷回路基板１８の内層の電源層である平板金属導体、９３及び９４はアンテナである。
本図において、無線モジュール２、スイッチ８、アンテナ９３及び９４は印刷回路基板１８の表面に実装されている。
印刷回路基板１８の内層には、無線モジュール２に近い側から接地層である平板金属導体１８１及び電源層である平板金属導体１８２が配置されている。平板金属導体１８１及び１８２は、無線モジュール２及びスイッチ８に電源を供給している。
アンテナ９３は、印刷回路基板１８の上部から見て、平板金属導体１８１及び１８２に重なるように配置される。印刷回路基板１８の上部から見ると、アンテナ９３は、平板金属導体１８１及び１８２と重ならない部分が無い。
また、平板金属導体１８１と平板金属導体１８２のうち、アンテナ９３に近い金属導体とアンテナ９３との間の間隙は０．１ｍｍから２ｍｍの範囲である。この間隙は金属導体間に挿入する絶縁体フィルムの厚みに由来し、この厚みで十分な絶縁耐圧と寄生容量を実現している。本変形例の印刷回路基板１８は、絶縁体フィルムと金属導体を交互にサンドイッチ状に重ねて作製される。印刷回路基板１８の厚みは、基板を製造する装置により２ｍｍ程度の制約を受ける。しかし、前述の間隙が確保されていれば、印刷回路基板１８が２ｍｍ程度であっても、十分な絶縁耐圧と寄生容量を実現できる。また、基盤となる絶縁体フィルム上に金属導体と絶縁体を積層していく所謂ビルドアップ基板でも前述の間隙を０．１ｍｍないし２ｍｍとすれば同等の性能を実現できる。
一方、アンテナ９４は、印刷回路基板１８の上部から見て、平板金属導体１８１及び１８２に重ならないように配置される。印刷回路基板１８の上部から見ると、アンテナ９４は、平板金属導体１８１及び１８２と重なる部分が無い。
無線モジュール２から出力されるデータは、スイッチ８を介してアンテナ９３又は９４に入力される。スイッチ８は、アンテナ９３又はアンテナ９４の一方に導通する様に回路を切り替える。
アンテナ９３と平板金属導体１８１及び１８２の間には容量が寄生するので、アンテナ９３の共振周波数が下がる。したがって、ＳＷＲが大きくなり、アンテナ９３の空間への電力放射の割合は下がる。
又、アンテナ９３が放射する電波の磁束成分の大半が平板金属導体１８１及び１８２に吸収される。したがって、アンテナ９３が電波を放射する場合は、アンテナ９４が電波を放射する場合に比べると、無線装置近傍の電界強度は弱くなる。
つまり、寄生容量の発生と磁束の吸収により、アンテナ９３が空間に放射する電力はアンテナ９４が空間に放射する電力よりも小さい。また、アンテナ９３への入力時のアンテナ利得もアンテナ９４に比べて小さい。
したがって、本変形例においては、スイッチ８がアンテナ９３とアンテナ９４を切り換えることで、電波の到達範囲及び可聴範囲を、例えば１０ｍと１ｍというように動的に切換える事ができる。
第１４図は、本発明を適用した無線装置を電車や飛行機等の座席の背もたれに装着した状態を示す図である。本図において、２０は背もたれの背面、２０１は背もたれの背面に装着されたトレー、２０２はトレーを固定するラッチ、２０３はトレーのビーム及びヒンジ、９４ｔはトレー上面側トレー内蔵アンテナ、９４ｂはトレー床面側トレー内蔵アンテナである。本図は、トレー２０１は前席背もたれの背面２０にラッチ２０２で固定された状態を示している。
トレー２０１は、内部に無線モジュール２、スイッチ８、アンテナ９３、トレー上面側トレー内蔵アンテナ９４ｔ、トレー床面側トレー内蔵アンテナ９４ｂを有している。
トレー上面側トレー内蔵アンテナ９４ｔ及びトレー床面側トレー内蔵アンテナ９４ｂは減衰機能付きのアンテナである。トレー上面側トレー内蔵アンテナ９４ｔはトレー上面の近傍をカバーする放射パターンを、トレー床面側トレー内蔵アンテナ９４ｂはトレー床面側の近傍をカバーする放射パターンを有する。アンテナ９３は、トレーの上面と床面側両方を広くカバーする放射パターンを有する。
無線モジュール２は、起動時にはアンテナ９３を利用している。その後、無線モジュール２は、利用者へのサービスを開始する際にスイッチ８を用いて、利用するアンテナをトレー床面側トレー内蔵アンテナ９４ｂ又はトレー上面側トレー内蔵アンテナ９４ｔに切換える。これらのアンテナに切り替えた場合、トレーに内蔵された無線装置は、トレーの近傍、具体的にはそのトレーを使用する着席者の近傍とのみ交信をすることができる。その結果、座席に座っている利用者が有する無線装置のみがトレーに内蔵された無線装置と通信することができる。
無線モジュール２は、ラッチ２０２がラッチ位置にある事又はトレー２０１のビームとヒンジ２０３が屈曲位置にない事を検知することでトレー２０１の位置を検知する。無線モジュール２は、検知された情報に基づいて、トレー２１０の格納時はトレー床面側トレー内蔵アンテナ９４ｂを、引き出し時はトレー上面側トレー内蔵アンテナ９４ｔを選択し利用する。
第１５図は、本発明を適用した無線装置の第５の変形例を示す図である。本図において、１８３は印刷回路基板１８の内層の平板金属導体、１９はスイッチ、９５はアンテナである。尚、スイッチ１９は、リレー回路でも良い。
無線モジュール２及びアンテナ９５は、印刷回路基板１８の表面に実装されている。スイッチ１９は印刷回路基板１８の裏面に実装されている。
印刷回路基板の内層には、無線モジュール２に近い側から平板金属導体１８１及び平板金属導体１８２が配置されている。平板金属導体１８１及び１８２は、無線モジュール２及びスイッチ１９に電源を供給している。
アンテナ９５は、印刷回路基板１８の上部から見て、平板金属導体１８３に重なるように配置される。印刷回路基板１８の上部から見ると、アンテナ９４は、平板金属導体１８３と重ならない部分が無い。
また、アンテナ９３と平板金属導体１８３との間隙は０．１ｍｍから２ｍｍの範囲である。
無線モジュール２から出力されるデータは、アンテナ９５に入力される。スイッチ１９は、そのオン及びオフによって、接地層の平板金属導体１８１と平板金属導体１８３との電気的な接続を制御する。
スイッチ１９によって、接地層の平板金属導体１８１と平板金属導体１８３とが電気的に接続されると、アンテナ９５と平板金属導体１８３の間には容量が寄生する。これによってアンテナ９５の共振周波数が下がり、ＳＷＲが大きくなる。したがって、アンテナ９５から空間への電力放射の割合は下がる。
また、この場合、アンテナ９５が放射する電波の磁束成分の大半が平板金属導体１８３に吸収される。したがって、無線装置近傍の電界強度は２．４ＧＨｚ帯において５０ｄＢ程下がり、平板金属導体１８３に通電しない場合に比べて、約２５０分の１まで弱くなる。
したがって、スイッチ１９が接地層の平板金属導体１８１と平板金属導体１８３を電気的に接続すると、寄生容量と磁束の吸収により、アンテナ９５が空間に放射する電力は小さくなり、また入力時のアンテナ利得も小さくなる。
逆に、スイッチ１９によって接地層の平板金属導体１８１と平板金属導体１８３の接続が遮断されると、寄生容量及び磁束の吸収の効果は生じない。したがって、アンテナ９５が空間に放射する電力は変化しない。
つまり、本変形例においては、スイッチ１９がオンとオフを切り換えることで、無線装置の電波の到達範囲と可聴範囲を、例えば１０ｍと１ｍに動的に切換える事ができる。
尚、本変形例においては、スイッチ１９はＭＯＳトランジスタのスイッチや電磁リレーを想定しているが、外部から動作のオンとオフを切り換えることができるスイッチングレギュレータでもよい。
本発明を適用した無線装置は、装置自身の可聴範囲を制御し縮小することで、無線ネットワーク内の他の無線装置を可聴範囲外の無線装置と可聴範囲内の無線装置に大別することができる。本発明を適用した無線装置は、可聴範囲外の無線装置に対しては隠れ端末として振る舞う。隠れ端末となることで可聴範囲外の無線端末には一切応答しないし、問いかけも届かない。このようにして本発明を適用した無線装置は、無線ネットワークを便宜上動的に分割することができる。
また、可聴範囲が縮小すると、可聴範囲内から可聴範囲外となった無線装置と本発明を適用した無線装置とのリンクは途絶える。したがって、本発明を適用した無線装置を用いて、意図的に複数台の無線装置とのリンクを一気に切断する無線ネットワークを構築することが出来る。
産業上の利用可能性
以上述べたように、本発明は、無線装置において電波の到達範囲及び可聴範囲を動的に変更することに有用である。又、無線装置間の相対距離を確認することに有用である。さらに、無線ネットワークにおいてより効率的にサービスの遣り取りをする場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明を適用した無線装置を示す図、第２図は、本発明を適用した無線装置の電波の到達範囲を示す図、第３図は、本発明の無線装置の電波の可聴範囲を示す図、第４図は、本発明の無線装置のリンク確立を示す図、第５図は、本発明の無線装置の電波の到達範囲及び可聴範囲の切り替えを示す図、第６図は、タイマによる電波の到達範囲及び可聴範囲の切り替えと通信の概要を示す図、第７図は、検地手段に基づく電波の到達範囲及び可聴範囲の切り替えと通信の概要を示す図、第８図は、本発明の無線装置の出力と入力感度の関係を示す図、第９図は、本発明を適用した無線装置の第１の変形例を示す図、第１０図は、本発明を適用した無線装置の第２の変形例を示す図、第１１図は、本発明を適用した無線装置の第３の変形例を示す図、第１２図は、従来の技術を示す図、第１３図は、本発明を適用した無線装置の第４の変形例を示す図、第１４図は、本発明を座席のトレーへ実装する方式を示す図、第１５図は、本発明を適用した無線装置の第５の変形例を示す図である。

Claims

ホストコントローラと、
前記ホストコントローラに接続される無線モジュールと、
第１のアンテナと、
減衰器が接続された第２のアンテナと、
前記ホストコントローラに接続され、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとを切り換えるスイッチとを有し、
前記第２のアンテナは、前記第１のアンテナよりも、通信範囲が小さく、
前記ホストコントローラは、前記スイッチを制御することにより、前記第１のアンテナまたは前記第２のアンテナのいずれかを交互に選択して他の無線装置と送受信し、前記第２のアンテナにより前記他の無線装置と送受信できた場合に、前記他の無線装置が当該無線装置に近い又は前記他の無線装置が当該無線装置に近づいていることを特定することを特徴とする無線装置。
請求項１記載の無線装置において、
前記減衰器はアッテネータであることを特徴とする無線装置。
請求項１記載の無線装置において、
前記減衰器は、前記アンテナをくるむように設置される金属片を有することを特徴とする無線装置。
請求項２記載の無線装置において、
前記アッテネータは、スプリッタを有するアッテネータであることを特徴とする無線装置。
請求項１〜３の何れかに記載の無線装置において、
前記ホストコントローラは、前記第１のアンテナにより前記他の無線装置と送受信できた後に前記第２のアンテナにより前記他の無線装置と送受信できた場合に、前記他の無線装置が当該無線装置に近い又は前記他の無線装置が当該無線装置に近づいていることを特定することを特徴とする無線装置。
請求項１〜３の何れかに記載の無線装置において、
タイマを有し、
前記ホストコントローラは、前記タイマにより所定時間経過したと判断した場合に、前記第１のアンテナから前記第２のアンテナへ切り換えることを特定することを特徴とする無線装置。
自発的に移動局にも基地局にもなり、かつ移動局時の出力及び入力感度が基地局時の出力及び入力感度と同じであり、移動局時及び基地局時の前記出力及び入力感度を動的に同じ量減衰させる減衰手段を有する無線装置であって、
前記減衰手段は、減衰器、前記減衰器に接続されたアンテナ、前記減衰器に接続されないアンテナ及びスイッチを有し、
当該無線装置は、前記スイッチにより前記減衰器に接続されたアンテナと前記減衰器に接続されないアンテナを切り換える手段を有し、
前記減衰器に接続されたアンテナは、前記減衰器に接続されないアンテナよりも、前記出力及び入力感度が小さく、
前記減衰器に接続されたアンテナと前記減衰器に接続されないアンテナとを交互に切り換えて他の無線装置と送受信し、
前記減衰器に接続されたアンテナにより前記他の無線装置と送受信できた場合に、前記他の無線装置が当該無線装置に近い又は前記他の無線装置が当該無線装置に近づいていることを特定することを特徴とする無線装置。
自発的に移動局にも基地局にもなり、かつ移動局時の出力及び入力感度が基地局時の出力及び入力感度と同じであり、移動局時及び基地局時の前記出力及び入力感度を動的に同じ量減衰させる減衰手段を有する無線装置であって、
前記減衰手段は、該無線装置のアンテナの周囲もしくは該無線装置をくるむ金属導体を有し、
当該無線装置は、アンテナの放射方向に占める前記金属導体の遮蔽面積を動的に変化させることで前記出力及び入力感度を動的に変化させる手段を有し、
前記出力及び入力感度の拡大縮小を交互に切り換えて他の無線装置と送受信し、
前記出力及び入力感度を縮小して前記他の無線装置と送受信できた場合に、前記他の無線装置が当該無線装置に近い又は前記他の無線装置が当該無線装置に近づいていることを特定することを特徴とする無線装置。
自発的に移動局にも基地局にもなり、かつ移動局時の出力及び入力感度が基地局時の出力及び入力感度と同じであり、移動局時及び基地局時の前記出力及び入力感度を動的に同じ量減衰させる減衰手段を有する無線装置であって、
前記減衰手段は、該無線装置の入出力の減衰量が分岐の数ｎにより２の−ｎ乗倍になるパワースプリッタを有し、
前記出力及び入力感度の拡大縮小を交互に切り換えて他の無線装置と送受信し、
前記出力及び入力感度を縮小して前記他の無線装置と送受信できた場合に、前記他の無線装置が当該無線装置に近い又は前記他の無線装置が当該無線装置に近づいていることを特定することを特徴とする無線装置。
請求項１〜３の何れかに記載の無線装置において、
前記第２のアンテナにより前記他の無線装置と送受信できた場合に、前記他の無線装置へ提供するサービスの準備を開始し、前記サービスの準備の間前記第２のアンテナから前記第１のアンテナへ切り換え、前記サービスの準備が完了した後に前記第１のアンテナから前記第２のアンテナへ切り換え、前記第２のアンテナを用いて前記他の無線装置へ前記サービスを提供することを特徴とする無線装置。
自発的に移動局にも基地局にもなり、かつ移動局時の出力及び入力感度が基地局時の出力及び入力感度と同じであり、移動局時及び基地局時の前記出力及び入力感度を動的に同じ量減衰させる減衰手段を有する無線装置であって、
前記減衰手段は、最終段の複数の出力増幅部が一つのアンテナに接続される出力増幅器を有し、
当該無線装置は、前記出力増幅器の有する出力増幅部の動作の数を制御する手段を有し、
前記出力及び入力感度の拡大縮小を交互に切り換えて他の無線装置と送受信し、
前記出力及び入力感度を縮小して前記他の無線装置と送受信できた場合に、前記他の無線装置が当該無線装置に近い又は前記他の無線装置が当該無線装置に近づいていることを特定することを特徴とする無線装置。
ホストコントローラと、前記ホストコントローラに接続される無線モジュールと、第１のアンテナと、第２のアンテナと、前記無線モジュールに接続され、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとを切り換えるスイッチとを有する無線装置において、
電源層である第１の金属導体及び接地層である第２の金属導体を有する印刷回路基板を有し、
前記第１のアンテナは、前記印刷回路基板上部から見て、前記第１及び前記第２の金属導体と重ならない位置に配置され、
前記第２のアンテナは、前記印刷回路基板上部から見て、前記第１及び前記第２の金属導体と重なる位置に配置され、
前記第２のアンテナは、前記第１のアンテナよりも、通信範囲が小さく、
前記ホストコントローラは、前記スイッチを制御することにより、前記第１のアンテナまたは前記第２のアンテナを交互に切り換えて他の無線装置と送受信し、前記第２のアンテナにより前記他の無線装置と送受信できた場合に、前記他の無線装置が当該無線装置に近い又は前記他の無線装置が当該無線装置に近づいていることを特定することを特徴とする無線装置。
請求項１２記載の無線装置において、
前記アンテナと前記印刷回路基板が有する前記金属導体との間隙は０．１ミリメートルから２ミリメートルの範囲であることを特徴とする無線装置。
請求項１３記載の無線装置において、
前記第２のアンテナと前記印刷回路基板の間隙が０．１ミリメートルよりも大きいことを特徴とする無線装置。
自発的に移動局にも基地局にもなり、かつ移動局時の出力及び入力感度が基地局時の出力及び入力感度と同じであり、移動局時及び基地局時の前記出力及び入力感度を動的に同じ量減衰させる減衰手段を有する無線装置であって、
電源層である第１の金属導体、接地層である第２の金属導体及び第３の金属導体を有する印刷回路基板と、
前記第１の金属導体及び前記第３の金属導体を接続するスイッチと、
前記印刷回路基板を上部から見た場合に、前記第３の金属導体と重なるように配置されたアンテナとを有し、
前記減衰手段は、前記スイッチが導通することで前記印刷回路基板の内層の接地層と電気的に接続し、
前記出力及び入力感度の拡大縮小を交互に切り換えて他の無線装置と送受信し、
前記出力及び入力感度を縮小して前記他の無線装置と送受信できた場合に、前記他の無線装置が当該無線装置に近い又は前記他の無線装置が当該無線装置に近づいていることを特定することを特徴とする無線装置。
請求項１０に記載の無線装置において、
前記サービスは、電子チケットの送付、電子マネーの送付又は情報の提供であることを特徴とする無線装置。
請求項２記載の無線装置において、
前記第２のアンテナを複数具備することを特徴とする無線装置。