JP4340958B2

JP4340958B2 - 無線通信装置、電波環境測定装置及び信号品質情報表示方法

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Publication number: JP4340958B2
Application number: JP2003164225A
Authority: JP
Inventors: 祐介阪井
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-06-09
Filing date: 2003-06-09
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2023-06-09
Also published as: JP2005005803A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無線通信装置、電波環境測定装置及び信号品質情報表示方法に関し、実空間における無線波の伝搬環境を測定して表示する場合に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、無線ＬＡＮ端末や携帯電話機等の各種無線通信装置において、受信電界強度情報を例えば棒グラフ状に表示してユーザに通知するようになされたものがある。ところがかかる構成の無線通信装置では、現在位置における電界強度を通知することができるのみであり、電界強度の強い方向を通知することはできない。
【０００３】
このため、例えば指向性を有するアンテナを複数個設け、各指向性アンテナそれぞれの受信電界強度情報に基づいて、電界強度の強い方向を表示するようになされた無線通信装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１２４９６２公報
【発明が解決しようとする課題】
ところが上述した無線通信装置では、単に電界強度の強い方向を通知するのみであり、実空間における受信状態の良い場所を具体的に通知することができないという問題があった。
【０００５】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、実空間における無線波の伝搬環境をユーザに対して直感的に認識させ得る無線通信装置、電波環境測定装置及び信号品質情報表示方法を提案しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、複数のアンテナ素子をそれぞれ介して無線波を受信し、複数のアンテナ素子それぞれを介して受信した無線波についての信号品質情報を生成し、複数のアンテナ素子それぞれについての信号品質情報及び当該複数のアンテナ素子それぞれについての配置位置情報に基づいて、ユーザの視点から見て上記複数のアンテナ素子と重複する位置に表示画面を表示する表示手段により、実空間における当該複数のアンテナ素子の位置に合わせて上記信号品質情報を補間して表示するようにした。
【０００７】
これにより、ユーザの視点から見て実際のアンテナの配置位置に重畳するよう信号品質情報を表示することができるので、実空間における電波伝搬環境や信号品質を直感的にユーザに認識させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下図面について、本発明の実施の形態を詳述する。
【０００９】
（１）第１の実施の形態
図１は、本発明の第１の実施の形態のノートブック型パーソナルコンピュータ（以下、ノートパソコンと呼ぶ）１を示し、本体側筐体２と表示部側筐体３とが開閉自在に接続されている。
【００１０】
図１（Ａ）に示すように本体側筐体２の上面にはキーボード５が設けられているとともに、表示部側筐体３の正面には液晶ディスプレイ等でなる表示部６が設けられている。
【００１１】
かかる構成に加えて、無線通信装置としてのノートパソコン１には、図１（Ｂ）に示すように、表示部側筐体３の背面に、例えばチップアンテナでなる複数のアンテナ素子７を正方格子状に配列して構成した（例えば５×５＝２５個）マトリックスアンテナでなるアンテナ装置８が設けられている。
【００１２】
そしてノートパソコン１はこのアンテナ装置８を介して、無線ＬＡＮ基地局や他のパーソナルコンピュータとの間で、例えばＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers ）８０２．１１ｂ規格に準拠した無線ＬＡＮ通信を行うようになされている。
【００１３】
ここで、各アンテナ素子７の配列間隔は、当該ノートパソコン１で使用する無線ＬＡＮ通信波の約１／４波長以上に選定されている。例えば２．４ＧＨｚ帯を使用する８０２．１１ｂ規格の場合、無線ＬＡＮ通信波の波長λは約１２ｃｍであり、アンテナ素子７の配列間隔はλ／４＝３ｃｍ以上となる。そしてノートパソコン１は、複数のアンテナ素子７のうち最も受信状態の良いものを選択して送受信に用いる空間ダイバシティを行うようになされている。
【００１４】
次に、ノートパソコン１の回路構成を図２に示すブロック図を用いて説明する。ノートパソコン１においては、当該ノートパソコンを統括制御するＣＰＵ（Central Processing Unit ）１１に対し、各種プログラムを実行するワークエリアとしてのメモリ１２、表示部６に対する表示信号を生成するビデオインターフェース１３及びＣＰＵ−ＰＣＩ（Peripheral Component Interconnect ）ブリッジ１４が、ＣＰＵバス１５を介して接続されている。
【００１５】
またＣＰＵ−ＰＣＩブリッジ１４には、ＰＣＩバス１６を介して、ＩＤＥ（Integrated Drive Electronics）インターフェース１７、Ｉ／Ｏ（Input/Output）コントローラ１８、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）インターフェース１９及び受信手段としての無線ＬＡＮ通信部２０が接続されている。
【００１６】
ＩＤＥインターフェース１７には、ＣＰＵ１１によって実行されるオペレーティングシステムや各種アプリケーションプログラムを格納したハードディスクドライブ２１が接続されており、当該ＩＤＥインターフェース１７はハードディスクドライブ２１に対するアクセス制御を行う。
【００１７】
Ｉ／Ｏコントローラ１８には、キーボード５及びポインティングデバイス２２が接続されており、当該Ｉ／Ｏコントローラ１８は、ユーザ操作に応じてキーボード５及びポインティングデバイス２２から供給される操作信号をＰＣＩバス１６に供給する。
【００１８】
ＣＰＵ１１は、ノートパソコン１の電源投入に応じてハードディスクドライブ２１からオペレーティングシステムを読み出し、メモリ１２に展開して実行する。そしてＣＰＵ１１はオペレーティングシステムの実行環境下において、ユーザによるキーボード５及びスティック型ポインティングデバイス２２の操作に応じてハードディスクドライブ２１から各種アプリケーションプログラムを読み出して実行することにより、各種機能を実現するようになされている。
【００１９】
更に、無線ＬＡＮ通信部２０はＣＰＵ１１の制御に応じて動作し、アンテナ装置８を介して、無線ＬＡＮ基地局や他のパーソナルコンピュータとの間で例えばＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格に準拠した無線ＬＡＮ通信を行う。
【００２０】
このときノートパソコン１は、アンテナ装置８の各アンテナ素子７それぞれの受信特性を評価する特性評価モードと、当該特性評価モードで得られた評価結果に基づいて受信特性の良いアンテナ素子７を選択して無線ＬＡＮ通信を行う通信モードとを交互に切り替えて動作する。この特性評価モード及び通信モードの時間配分は、例えば特性評価モードが１に対して通信モードが９に設定されている。
【００２１】
特性評価モードにおいてノートパソコン１は、各アンテナ素子７それぞれについてのパケット誤り率（ＰＥＲ：Packet Error Rate ）を算出し、当該算出したパケット誤り率に基づいて、図３に示す信号品質表示画面１００を、信号品質情報表示手段としての表示部６に表示する。
【００２２】
すなわち受信手段としての無線ＬＡＮ通信部２０は、図４に示すパルス状の同期クロックＳ１をスイッチ回路２３に供給する。ここで、図３に示すようにアンテナ装置８の各アンテナ素子７には、それぞれ（０，０）、（０，１）、（０，２）、（０，３）、（０，４）、（１，０）、……、（４，４）の配置座標が付されている。スイッチ回路２３は同期クロックＳ１に応じて、アンテナ装置８のアンテナ素子７を、（０，０）、（０，１）、（０，２）、（０，３）、（０，４）、（１，０）、……、（４，４）の順に順次選択して無線ＬＡＮ通信部２０に接続する。
【００２３】
無線ＬＡＮ通信部２０は、スイッチ回路２３によって選択されたアンテナ素子７を介して無線ＬＡＮ通信波を受信して復調し、図４に示すような各アンテナ素子７で受信した受信信号Ｓ２をＣＰＵ１１に送出する。このとき無線ＬＡＮ通信部２０は、スイッチ回路２３で選択されているアンテナ素子７の配置座標を示す配置位置情報としてのアンテナ座標情報Ｓ３を、受信信号Ｓ２に同期してＣＰＵ１１に送出する。
【００２４】
信号品質情報生成手段としてのＣＰＵ１１は、無線ＬＡＮ通信部２０から供給された受信信号Ｓ２を一旦メモリ１２に蓄積した後解析し、各アンテナ素子７それぞれについての信号品質情報としてのパケット誤り率を算出する。そしてＣＰＵ１１はアンテナ座標情報Ｓ３に基づいて、算出した各パケット誤り率を、アンテナ素子７の配置座標に対応して配列する（図５（Ａ））。これを空間サンプリングと呼ぶ。
【００２５】
さらに、信号品質情報表示手段としてのＣＰＵ１１は、各アンテナ素子７に対応したパケット誤り率の配列間を、例えば直線補間法を用いて補間する（図５（Ｂ））。そして信号品質情報表示手段としてのＣＰＵ１１は、このようにして生成した補間パケット誤り率を所定の数値範囲毎に色分け（例えば０〜１０％は濃紺、１０〜２０％は青、２０〜３０％は緑、３０〜４０％は黄、４０％〜は赤）して、信号品質表示画面１００の信号品質表示領域１０１に表示する（図３）。また信号品質表示領域１０１の右側には、数値範囲の色分けを表した凡例１０３が表示される。
【００２６】
この信号品質表示画面１００には、表示部６の背面に配置されている各アンテナ素子７に対応する位置に、当該アンテナ素子７の位置を示すアンテナアイコン１０２が表示されている。そしてＣＰＵ１１は、各アンテナ素子７の配置座標に対応して補間パケット誤り率を信号品質表示領域１０１に表示することにより、各アンテナ素子７の配置位置に対応した実空間における受信信号品質の状態をユーザに通知することができる。
【００２７】
続いてノートパソコン１は通信モードに移行する。この通信モードにおいてノートパソコン１のＣＰＵ１１は、直前の特性評価モードでパケット誤り率が最も小さかったアンテナ素子７を選択して通信を行う。このときノートパソコン１はは、直前の特性評価モードにおいて表示した信号品質表示画面１００を継続表示する。
【００２８】
そして、ノートパソコン１は再び特性評価モードで動作し、各アンテナ素子７それぞれの受信特性を評価して信号品質表示画面１００を表示する。このようにしてノートパソコン１は、特性評価モードと通信モードとを交互に切り替えて動作する。
【００２９】
以上の構成において、ノートパソコン１は複数のアンテナ素子７を順次選択して無線ＬＡＮ通信波を受信し、各アンテナ素子７についてのパケット誤り率をＣＰＵ１１で算出する。
【００３０】
そしてＣＰＵ１１は、各アンテナ素子７に対応したパケット誤り率の間を例えば直線補間して補間パケット誤り率を生成し、これを所定の数値範囲毎に色分けして、各アンテナ素子７の実空間位置に対応して信号品質表示画面１００の信号品質表示領域１０１に表示する。
【００３１】
このようにノートパソコン１は、表示部６の背面に配置された各アンテナ素子７それぞれについての受信信号品質を、当該アンテナ素子７それぞれの実際の位置に対応して表示部６に表示し、これにより、実空間における信号品質を直感的にユーザに通知することができる。
【００３２】
そして、信号品質表示画面１００を表示した状態でノートパソコン１の向きや位置を変化させたり、表示部側筐体３の開き角度を変化させると、これに応じて信号品質表示画面１００の表示が変化する。これによりユーザは、当該信号品質表示画面１００を見ながら、信号品質の良い状態を選択して無線ＬＡＮ通信を行うことができる。
【００３３】
以上の構成によれば、ノートパソコン１は各アンテナ素子７についてのパケット誤り率を、当該アンテナ素子７の実空間位置に対応した信号品質表示領域１０１に表示することにより、当該ノートパソコン１が置かれた実空間における電波伝搬環境や信号品質を、直感的かつ動的にユーザに認識させることができる。
【００３４】
なお第１の実施の形態においては、信号品質情報としてパケット誤り率を表示するようにしたが、本発明はこれに限らず、受信電界強度や信号精度（例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格における変調精度指数：ＥＶＭ（Error Vector Magnitude））、スループットや伝送速度等、通信に関する種々の信号品質情報を用いてもよく、さらには複数種類の信号品質情報を複合して表示するようにしてもよい。
【００３５】
例えば、２つの信号品質情報（パケット誤り率及び受信電界強度等）にそれぞれ所定の係数をかけたのちこれらを乗算し、この乗算結果を信号品質表示領域１０１に表示するようにしてもよく、あるいは第１の信号品質情報（例えばパケット誤り率）に応じて色分け表示を行うとともに、第２の第１の信号品質情報（例えば受信電界強度）に応じて輝度を変化して表示するようにすれば、一つの信号品質表示領域１０１に２つの信号品質情報を同時に表示してユーザに認識させることができる。
【００３６】
また第１の実施の形態においては、アンテナ素子７としてチップアンテナを用いたが、本発明はこれに限らず、ヘリカルアンテナやマイクロストリップアンテナ等、様々なアンテナ素子を用いてもよい。
【００３７】
さらに第１の実施の形態においては、アンテナ素子７を５×５個の正方格子状に配列してアンテナ装置８を構成するようにしたが、本発明はこれに限らず、これ以外の個数でアンテナ素子７を配列してアンテナ装置８を構成したり、正方格子以外の配列（例えば蜂の巣状の六角格子）でアンテナ素子７を配列してもよい。
【００３８】
さらにはアンテナ素子７を立体配列するようにしてもよい。例えば、立方体でなる筐体の各頂点にアンテナ素子７を配列してアンテナ装置８を構成し（立方配列）、筐体における各アンテナ素子７の近傍にそれぞれＬＥＤ等の表示手段を設け、当該表示手段にパケット誤り率等の評価データを色分け表示するようにすることが考えられる。
【００３９】
さらに第１の実施の形態においては、無線通信装置としてのノートパソコン１に本発明を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、通信機能を有するＰＤＡ(Personal Digital Assistant)等の各種情報処理装置や携帯電話機等、種々の無線通信装置に本発明を適用することができる。
【００４０】
（２）第２の実施の形態
上述した第１の実施の形態では、無線ＬＡＮ機能を有する無線通信装置としてのノートパソコン１に本発明を適用した場合について述べたが、空間の電波伝搬環境を測定するための電波環境測定装置に本発明を適用することもできる。
【００４１】
すなわち図６は本発明の第２の実施の形態の電波環境測定装置３０を示し、アンテナ装置３１、電波環境解析器３２、及びアンテナ装置３１の上方に配置された投影装置３３で構成される。
【００４２】
アンテナ装置３１は、例えばモノポールアンテナでなる複数のアンテナ素子３４を、アンテナベース３５上に正方格子状に配列して（例えば９×９＝８１個）構成されたマトリックスアンテナである。
【００４３】
電波環境解析器３２は、アンテナ装置３１のアンテナ素子３４を順次選択して所定周波数の電波を受信して各アンテナ素子３４それぞれの受信電界強度に基づく信号品質画面２００を生成し、これを投影装置３３からアンテナ装置３１に投影表示する。
【００４４】
図７に示すように電波環境解析器３２は、スイッチ回路３５、受信部３６、信号品質解析部３７、メモリ３８、画像生成部３９で構成される。
【００４５】
電波環境解析器３２の受信部３６は、同期クロックＳ１をスイッチ回路３５に供給する。スイッチ回路３５は同期クロックＳ１に応じて、アンテナ装置３１のアンテナ素子３４を順次選択して受信部３６に接続する。
【００４６】
受信部３６は、スイッチ回路３５によって選択されたアンテナ素子３４を介して電波を受信して受信信号Ｓ２を生成し、これを信号品質解析部３７に送出する。このとき受信部３６は、スイッチ回路３５で選択されているアンテナ素子３４の配置座標を示すアンテナ座標情報Ｓ３を、受信信号Ｓ２に同期して信号品質解析部３７に送出する。
【００４７】
信号品質情報生成手段としての信号品質解析部３７は、受信部３６から供給された受信信号Ｓ２を一旦メモリ３８に蓄積した後読みだし、各アンテナ素子３４それぞれについての受信電界強度を算出する。さらに信号品質情報表示手段としての信号品質解析部３７は、算出した信号品質情報としての受信電界強度をアンテナ座標情報Ｓ３に基づいてアンテナ素子３４の配置座標に対応して配列した後、その配列間を例えば直線補間法を用いて補間し、補間受信電界強度情報Ｓ４として画像生成部３９に供給する。
【００４８】
信号品質情報表示手段としての画像生成部３９は、補間受信電界強度情報Ｓ４とアンテナ座標情報Ｓ３に基づき、各アンテナ素子３４の配置座標に対応した空間の電界強度を所定の数値範囲毎に色分けしてなる信号品質画面データＳ５を生成し、投影装置３５（図６）に供給する。
【００４９】
信号品質情報表示手段としての投影装置３５は、信号品質画面データＳ５に基づいて信号品質画面２００を生成し、アンテナ装置３１に投影する。ここで、信号品質画面２００は各アンテナ素子３４の実際の位置に対応しており、これにより各アンテナ素子３４の配置位置に対応した実空間における受信信号品質の状態をユーザに通知することができる。
【００５０】
以上の構成において、電波環境測定装置３０の電波環境解析器３２は、複数のアンテナ素子３４を順次選択して無線波を受信し、各アンテナ素子３４についての受信電界強度を算出する。
【００５１】
そして電波環境解析器３２は、各アンテナ素子３４に対応した受信電界強度の間を例えば直線補間して補間受信電界強度情報Ｓ４を生成し、これに基づいて、アンテナ素子３４の配置座標に対応した空間の電界強度を所定の数値範囲毎に色分けしてなる信号品質画面２００を、投影装置３５を介してアンテナ装置３１に投影する。
【００５２】
これにより電波環境測定装置３０は、アンテナ装置３１で受信した実空間における信号品質を直感的に通知することができる。
【００５３】
以上の構成によれば、各アンテナ素子３４についての受信電界強度を表した信号品質画面２００を、当該アンテナ素子３４が配置されている実空間に投影表示することにより、当該アンテナ素子３４が配置されている実空間の電波伝搬環境や信号品質を、直感的にユーザに認識させることができる。
【００５４】
なお第２の実施の形態においては、信号品質情報として受信電界強度を表示するようにしたが、本発明はこれに限らず、パケット誤り率やＥＶＭ、スループットや伝送速度等、通信に関する種々の信号品質情報を用いてもよく、さらには複数の信号品質情報を複合して表示するようにしてもよい。
【００５５】
また第２の実施の形態においては、アンテナ素子３４としてモノポールアンテナを用いたが、本発明はこれに限らず、ヘリカルアンテナやマイクロストリップアンテナ等、様々なアンテナ素子を用いてもよい。
【００５６】
さらに第２の実施の形態においては、アンテナ素子３４を９×９個の正方格子状に配列してアンテナ装置３１を構成するようにしたが、本発明はこれに限らず、これ以外の個数でアンテナ素子３４を配列してアンテナ装置３１を構成したり、正方格子以外の配列でアンテナ素子３４を配列してもよく、さらにはアンテナ素子３４を立体配列するようにしてもよい。
【００５７】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、複数のアンテナ素子をそれぞれ介して無線波を受信し、当該複数のアンテナ素子それぞれを介して受信した無線波についての信号品質情報を生成し、複数のアンテナ素子それぞれについての信号品質情報及び当該複数のアンテナ素子それぞれについての配置位置情報に基づき、ユーザの視点から見て上記複数のアンテナ素子と重複する位置に表示画面を表示する表示手段によって、実空間における当該複数のアンテナ素子の位置に合わせて上記信号品質情報を補間して表示するようにしたことにより、ユーザの視点から見て実際のアンテナの配置位置に重畳するよう信号品質情報を表示することができるので、実空間における電波伝搬環境や信号品質を直感的にユーザに認識させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態におけるノートパソコンの外観構成を示す略線図である。
【図２】ノートパソコンの回路構成を示すブロック図である。
【図３】信号品質表示画面の構成を示す略線図である。
【図４】スイッチ回路の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図５】パケット誤り率の補間の説明に供する表である。
【図６】第２の実施の形態における電波環境測定装置の構成を示す略線図である。
【図７】電波環境解析器の回路構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１……ノートパソコン、６……表示部、７……アンテナ素子、８……アンテナ装置、１１……ＣＰＵ、１２……メモリ、２０……送受信部、２１……ハードディスクドライブ、２３……スイッチ回路、３０……電波環境測定装置、３１……アンテナ装置、３２……電波環境解析器、３３……投影装置、３４……アンテナ素子、３５……スイッチ回路、３６……受信部、３７……信号品質解析部、３８……メモリ、３９……画像生成部。

Claims

複数のアンテナ素子を所定配列で配置してなるアンテナ装置と、
上記複数のアンテナ素子をそれぞれ介して無線波を受信する受信手段と、
上記複数のアンテナ素子それぞれを介して受信した上記無線波についての信号品質情報を生成する信号品質情報生成手段と、
ユーザの視点から見て上記複数のアンテナ素子と重複する位置に表示画面を表示する表示手段と、
上記複数のアンテナ素子それぞれについての上記信号品質情報及び当該複数のアンテナ素子それぞれについての配置位置情報に基づき、実空間における当該複数のアンテナ素子の位置に合わせて、上記表示手段に上記信号品質情報を補間して表示する信号品質情報表示手段と
を有する無線通信装置。
上記受信装置は、通信機能を有する情報処理装置でなり、
上記アンテナ装置は、上記複数のアンテナ素子が平面状に配列されてなり、
上記表示手段は、上記複数のアンテナ素子の配置面と略平行に設けられている
請求項１に記載の無線通信装置。
上記信号品質情報を基に上記無線波の受信特性が良い上記アンテナ素子を選択するアンテナ選択手段と、
上記アンテナ選択手段により選択された上記アンテナ素子を介して上記無線波を送信する送信手段と
をさらに有する請求項１に記載の無線通信装置。
上記信号品質情報生成手段は、上記複数のアンテナ素子それぞれを介して受信した上記無線波について、通信に関する複数種類の上記信号品質情報を生成し、
上記信号品質情報表示手段は、実空間における上記複数のアンテナ素子の位置に合わせて、当該複数のアンテナ素子それぞれについて上記複数種類の信号品質情報を複合し補間して表示する
請求項１に記載の無線通信装置。
複数のアンテナ素子をそれぞれ介して無線波を受信する受信手段と、
上記複数のアンテナ素子それぞれを介して受信した上記無線波についての信号品質情報を生成する信号品質情報生成手段と、
ユーザの視点から見て上記複数のアンテナ素子と重複する位置に表示画面を表示する表示手段と、
上記複数のアンテナ素子それぞれについての上記信号品質情報及び当該複数のアンテナ素子それぞれについての配置位置情報に基づき、実空間における当該複数のアンテナ素子の位置に合わせて、上記表示手段に上記信号品質情報を補間して表示する信号品質情報表示手段と
を有する電波環境測定装置。
上記信号品質情報表示手段は、上記信号品質情報を、上記複数のアンテナ素子が配置された配置面に投影表示する
請求項５に記載の電波環境測定装置。
複数のアンテナ素子をそれぞれ介して無線波を受信する受信ステップと、
上記複数のアンテナ素子それぞれを介して受信した上記無線波についての信号品質情報を生成する信号品質情報生成ステップと、
上記複数のアンテナ素子それぞれについての上記信号品質情報及び当該複数のアンテナ素子それぞれについての配置位置情報に基づいて、ユーザの視点から見て上記複数のアンテナ素子と重複する位置に表示画面を表示する表示手段により、実空間における当該複数のアンテナ素子の位置に合わせて上記信号品質情報を補間して表示する信号品質情報表示ステップと
を有する信号品質情報表示方法。