JP4301279B2 - Wireless device - Google Patents
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Description
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。 The present invention relates to wireless communication, and more particularly to a wireless device that controls and shapes a communication range.
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。 FIG. 12 is a diagram illustrating a conventional wireless device. In the figure, 1 is a host controller, 2 is a wireless module, 3 is a baseband controller, 4 is an edgeless interface, 5 is a power amplifier, 6 is a low noise input amplifier, 7 is a switch, 9 is an antenna and an inverted F antenna.
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。
In this figure, the
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。
In the conventional wireless device, since the output of the
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。 However, the user of the wireless device cannot determine whether another wireless device exists in the vicinity of the user within the radius of 10 m. In other words, it has not been possible to identify who the other wireless device is in the vicinity of the user's own wireless device. In addition, the user of the wireless device cannot confirm whether another wireless device is approaching or moving away from the user himself / herself.
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。
On the other hand, there is a wireless device in which the output of the
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。 For example, when a wireless device that is a base station at a certain point increases its output, the electric field strength around the base station increases and the reachable range is widened. Therefore, the radio waves of the base station are audible by the wireless device within the extended reach. In this state, if there is a call from the base station to the surrounding wireless device, the surrounding wireless device tries to respond to the base station, but the output of the surrounding wireless device remains low, so a link with the base station cannot be established. In addition, the peripheral wireless devices have a problem that the original communication cannot be performed only by repeating the response.
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。 In addition, when a wireless device that is a mobile station at a certain point in time decreases its output, the electric field strength around the mobile station decreases and the reach of radio waves narrows. Accordingly, radio waves do not reach radio apparatuses around the mobile station except for radio apparatuses in the vicinity of the mobile station. In this state, when called from a wireless device that is not near the mobile station, the mobile station's audible range remains the same, so the mobile station attempts to respond to the calling wireless device. However, since the output of the mobile station is low, radio waves do not reach the calling wireless device, communication with the wireless device is interrupted, and a new link cannot be established. Not only that, the mobile station simply repeats the response, and there is a problem that the original communication cannot be performed.
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。 Furthermore, in an environment in which a plurality of mobile stations generate a queue for a wireless device that is a base station, for example, a vending machine (base station) that provides services based on a request from a wireless device (mobile station), It was impossible to identify the first queue in the queue, that is, the wireless device that is the partner to be serviced first, or to distinguish the order of the wireless devices registered as the queue.
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。 The object of the present invention is to dynamically change without changing the ratio between the audible range and the reachable range of the wireless device, so that the identification of the communication partner, in particular whether another wireless device is approaching or moving away. It is easy to identify.
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。 In order to achieve the above object, according to the present invention, in a wireless device, a device for changing the intensity of each input / output signal, specifically an attenuator, is inserted between an antenna and a wireless module. By controlling, it has means for raising and lowering the output and input sensitivity in cooperation.
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。 According to a preferred aspect of the present invention, when the radius is switched between 2 m and 1 m using the set value of the attenuator, the distance relationship between the wireless device and the wireless device capable of communicating with the radius of 1 m and the wireless device capable of communicating with the radius of 2 m, In particular, the order of wireless devices registered in the queue and the wireless device in the front row are specified.
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。 In a different aspect of the present invention, the wireless device switches between an antenna and an antenna with an attenuator by means of a switch so that the radio wave reachable range and audible range are enlarged and reduced while maintaining the balance between the radio wave reachable range and the audible range. Do.
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かを判定する。 In another aspect of the present invention, the wireless device establishes a link with another wireless device, for example, at 10 m, and then switches the antenna so that the radio wave reachable range and audible range are between 10 m and 1 m. Continue communication while alternately scaling up and down. As a result, the wireless device determines whether another wireless device has approached or moved away from the vicinity of 1 m.
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。 Furthermore, in another aspect of the present invention, for example, after establishing a link with one of a plurality of other wireless devices in a range of 10 m, the radio wave reachable range and the audible range are alternately expanded between 10 m and 1 m. The communication is continued while performing reduction, and another wireless device that has reached the vicinity of 1 m is specified.
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。 FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a radio apparatus to which the present invention is applied.
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。
In FIG. 1, 1 is a host controller, 2 is a wireless module, 3 is a baseband controller, 4 is a wireless interface, 5 is a power amplifier, 6 is a low noise input amplifier, 7 and 8 are switches, 91 and 92 are inverse Fs. The
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。
The
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。
Note that the antennas 91 and 92 may be only one antenna 92 and the
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。
On the other hand, the radio waves propagated through the space are received by the antennas 91 and 92. The received radio wave (data) is input from the antenna 91 to the
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。
FIG. 2 is a diagram showing a radio wave reachable range of the wireless device of FIG. 11a indicates the reach of radio waves at 0 dBm output, and 11b indicates the reach of radio waves at -20 dBm output. In this aspect, the output of each antenna is set so that the electric field strength is the same at the position of the
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。
FIG. 3 is a diagram showing an audible range of radio waves of the wireless device of FIG. 12a indicates an audible range at an input sensitivity of −72 dBm, and 12b indicates an audible range at an input sensitivity of −52 dBm. In this aspect, by switching the
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。
FIG. 4 is a diagram showing establishment of a link of a wireless device to which the present invention is applied. In the figure, 13 is a wireless device to which the present invention is applied, 14a and 14b are conventional wireless devices, 15a is a radio wave reachable range and audible range of the
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。
By switching the
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。
The
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。
In FIG. 4, the
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。
FIG. 5 is a diagram showing a case where the
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。
FIG. 5 shows a state in which the
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。
Further, although the output of the
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知した後、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。
Furthermore, in FIG. 5, it is assumed that the
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。
As described with reference to FIGS. 4 and 5, the
When there are a plurality of wireless devices, the
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。
FIG. 6 is a diagram showing the timing of communication when the radio apparatus (radio apparatus 13) of the present invention switches the radio wave reachable range and audible range with a timer. In the figure, 1301, 1302, 1303, 1304, 1305 and 1306 are calls from the
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。
At time T0, the
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。
The
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。
Subsequently, the
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。
Receiving the
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。
The
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。
The
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。
FIG. 7 is a diagram showing the switching timing of radio wave reachable range and audible range and the timing of communication when the
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
Until the provision of service to the
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。
The
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。
The
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。
When the approach of another wireless device is not sensed during service provision, the
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。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between output and input sensitivity in the
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。 Generally, the input sensitivity of a wireless device is set in consideration of the noise level around the wireless device. Specifically, a noise margin of 50 dB is taken for the desired sensitivity. That is, the input sensitivity of the wireless device is defined by accumulating a noise margin of 50 dB on the surrounding electric field strength. The input sensitivity of the conventional wireless device is -72 dBm.
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。
In the figure, the output of the
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。
Next, communication between the conventional wireless device and the
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。
In contrast, when the output of the
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。
As described above, the wireless device to which the present invention is applied is not only compatible with the connection with the conventional wireless device by the output via the antenna 91, but also by switching to the antenna 92 in which the
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。
Further, by dynamically switching the antenna 91 and the antenna 92 with a switch, for example, the radio wave reachable range and audible range can be dynamically switched between 10 m and 1 m.
FIG. 9 is a diagram showing a first modification of the radio apparatus to which the present invention is applied. In the figure, 10b is an attenuator, 101 is a splitter, and 102 is a balun or termination. Data output from the
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。
In this modification, both the output and the input can be attenuated at the same ratio by the
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。
FIG. 10 is a diagram showing a second modification of the radio apparatus to which the present invention is applied. In the figure, reference numeral 10c denotes an attenuator including a metal piece. In the second modification, the
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。
FIG. 11 is a diagram showing a third modification of the radio apparatus to which the present invention is applied. In the figure, 5a is a variable output power amplifier, and 17 is a mixer circuit. The
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。
The final stage of the variable output power amplifier 5a has a plurality of power amplifiers. Therefore, the output of the variable output power amplifier 5a changes according to the number of power amplifiers whose switches are turned on. Each of the plurality of power amplifiers may have the same or different transistor sizes and areas. However, the output of the variable output power amplifier 5a increases in proportion to the area of the transistor of the power amplifier whose switch is turned on. Therefore, it is necessary to incorporate a plurality of power amplifiers so that the variable output power amplifier 5a can perform a desired output. The
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。
Data received by the
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。
According to this modification, the
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。
FIG. 13 is a diagram showing a fourth modification example of the radio apparatus to which the present invention is applied. In the figure, 18 is a printed circuit board, 181 is a flat metal conductor which is an inner ground layer of the printed
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。
In this figure, the
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。
On the inner layer of the printed
The
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。
In addition, the gap between the metal conductor close to the
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。
On the other hand, the
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。
Data output from the
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。
Since a capacitance is parasitic between the
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。
Further, most of the magnetic flux component of the radio wave radiated from the
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。
That is, due to the generation of parasitic capacitance and the absorption of magnetic flux, the power that the
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。
Therefore, in this modification, the
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。
FIG. 14 is a view showing a state in which a wireless device to which the present invention is applied is mounted on the backrest of a seat such as a train or an airplane. In this figure, 20 is the back of the backrest, 201 is a tray mounted on the back of the backrest, 202 is a latch for fixing the tray, 203 is a beam and hinge of the tray, 94t is a tray built-in antenna on the tray upper side, and 94b is a tray floor. It is an antenna with a built-in tray. This figure shows a state in which the
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。
The
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。
The tray upper surface side tray built-in
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。
The
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。
The
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。
FIG. 15 is a diagram showing a fifth modification example of the radio apparatus to which the present invention is applied. In this figure, 183 is a flat metal conductor in the inner layer of the printed
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。
The
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。
A
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。
The
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。
Further, the gap between the
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。
Data output from the
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。
When the
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。
In this case, most of the magnetic flux component of the radio wave radiated from the
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。
Therefore, when the
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。
Conversely, when the connection between the
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。
That is, in this modification, the
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。
In this modification, the
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。 The wireless device to which the present invention is applied can divide other wireless devices in the wireless network into wireless devices outside the audible range and wireless devices within the audible range by controlling and reducing the audible range of the device itself. it can. A wireless device to which the present invention is applied behaves as a hidden terminal for wireless devices outside the audible range. Being a hidden terminal will not respond to any wireless terminal outside the audible range, and will not receive any questions. In this way, a wireless device to which the present invention is applied can dynamically divide a wireless network for convenience.
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。 Further, when the audible range is reduced, the link between the wireless device that is outside the audible range and the wireless device to which the present invention is applied is interrupted. Therefore, it is possible to construct a wireless network that intentionally disconnects links with a plurality of wireless devices by using the wireless device to which the present invention is applied.
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。 As described above, the present invention is useful for dynamically changing the reachable range and audible range of radio waves in a wireless device. It is also useful for confirming the relative distance between wireless devices. Further, it is useful when services are exchanged more efficiently in a wireless network.
1‥ホストコントローラ、2‥無線モジュール、3‥ベースバンドコントローラ、4‥無線インタフェース、5‥パワーアンプ、6‥低ノイズ入力アンプ、7及び8‥スイッチ、91及び92‥逆Fアンテナ、10‥アッテネータ。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
コントローラと、
前記コントローラに接続される無線モジュールと、
前記無線モジュールに接続される第1のアンテナと、
前記第1のアンテナよりも通信範囲が狭く、前記無線モジュールに接続される第2のアンテナとを有し、
前記コントローラは、前記第1のアンテナと前記第2のアンテナを切り換え可能で、
前記コントローラは、前記第2のアンテナを介して他の機器と通信可能な場合でも、サービスの提供が準備できるまで前記第2のアンテナから前記第1のアンテナへ切り換え、前記サービスの提供が準備できた場合に、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、前記第2のアンテナを介して前記他の機器と通信して前記サービスを提供することを特徴とする無線装置。 In a wireless device capable of providing services,
A controller,
A wireless module connected to the controller;
A first antenna connected to the wireless module;
A communication range narrower than the first antenna, and a second antenna connected to the wireless module;
The controller can switch between the first antenna and the second antenna;
Even when the controller can communicate with other devices via the second antenna, the controller switches from the second antenna to the first antenna until the provision of service is ready, and the provision of the service is ready. In this case, the wireless device switches from the first antenna to the second antenna and communicates with the other device via the second antenna to provide the service .
前記コントローラは、前記他の機器に前記サービスを提供している間に前記他の機器以外の機器を検知した場合に、前記他の機器に前記サービスを提供することを完了した後に、前記第2のアンテナを介して前記他の機器以外の機器と通信することを特徴とする無線装置。 The wireless device according to claim 1, wherein
When the controller detects a device other than the other device while providing the service to the other device, the controller completes providing the service to the other device, and then A wireless device that communicates with a device other than the other device via an antenna .
前記コントローラは、前記他の機器に前記サービスを提供している間に前記他の機器以外の機器を検知しない場合に、前記他の機器に前記サービスを提供することを完了した後に、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ることを特徴とする無線装置。 The wireless device according to claim 1, wherein
When the controller does not detect a device other than the other device while providing the service to the other device, the controller completes providing the service to the other device, and then performs the second operation. A radio apparatus for switching from the first antenna to the first antenna .
コントローラと、
前記コントローラに接続される無線モジュールと、
アンテナと、
前記アンテナに接続されるアッテネータとを有し、
前記コントローラは、前記アッテネータのON/OFFを切り換え可能で、
前記コントローラは、前記アッテネータをONして前記アンテナを介して他の機器と通信可能な場合でも、サービスの提供が準備できるまで前記アッテネータをOFFへ切り換え、前記サービスの提供が準備できた場合に、前記アッテネータをONへ切り換え、前記アッテネータをONして前記アンテナを介して前記他の機器と通信して前記サービスを提供することを特徴とする無線装置。 In wireless devices that can provide services,
A controller,
A wireless module connected to the controller;
An antenna,
An attenuator connected to the antenna,
The controller can switch the attenuator on / off,
Even if the controller turns on the attenuator and can communicate with other devices via the antenna, the controller switches off the attenuator until the provision of service is ready, and when the provision of the service is ready, A radio apparatus comprising: turning on the attenuator; turning on the attenuator; and communicating with the other devices via the antenna to provide the service .
前記コントローラは、前記他の機器に前記サービスを提供している間に前記他の機器以外の機器を検知した場合に、前記他の機器に前記サービスを提供することを完了した後に、前記アッテネータをONして前記アンテナを介して前記他の機器以外の機器と通信することを特徴とする無線装置。 The wireless device according to claim 4, wherein
When the controller detects a device other than the other device while providing the service to the other device, the controller, after completing the provision of the service to the other device, A wireless device that is turned on and communicates with a device other than the other device via the antenna .
前記コントローラは、前記他の機器に前記サービスを提供している間に前記他の機器以外の機器を検知しない場合に、前記他の機器に前記サービスを提供することを完了した後に、前記アッテネータをOFFへ切り換えることを特徴とする無線装置。 The wireless device according to claim 4, wherein
If the controller does not detect a device other than the other device while providing the service to the other device, the controller completes providing the service to the other device, and then turns the attenuator on. A wireless device characterized by switching to OFF.
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