JP4549945B2 - 移動無線通信装置、無線通信方法及び無線通信システム - Google Patents
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ことを特徴とする請求項6に記載の移動無線通信装置。
前記禁止部は、前記判定部において通信が行われていないと判定された場合、前記振動励振部による前記アンテナ部の励振を禁止しても良い。
本実施形態に係る無線通信システムは、例えば図1に示すように、基地局BS1と、移動無線通信装置MT1とを有する。
図2に示す移動無線通信装置MT1は、アンテナ部5と、振動励振部100と、振動制御部10と、期間検出部20と、情報取得部30とを有する。
例えば、送受信期間において移動無線通信装置MT1が基地局BS1から遠ざかる場合、振動制御部10は、アンテナ部5を基地局BS1へ近づく方向に、移動無線通信装置MT1と同様な速度で移動させる。逆に、送受信期間において移動無線通信装置MT1が基地局BS1へ近づく場合、振動制御部10は、アンテナ部5を基地局BS1から遠ざかる方向に、移動無線通信装置MT1と同様な速度で移動させる。
図3の例において、アンテナの軸方向のK箇所(少なくとも1箇所)には、それぞれ2つの振動励振部が取り付けられている。すなわち、アンテナ部2の軸方向に沿って、第1組の振動励振部(11A−1、1lB−1),第2組目の振動励振部(11A−2、11B−2),…,第K組目の振動励振部(11A−K、11B−K)が取り付けられている。このK組の振動励振部は、図2に示す振動励振部100を構成する。
図4に示すように、振動励振部11A−k(kは1からKまでの整数を示す)は圧電振動子210とホーン310を有し、振動励振部11B−kは圧電振動子220とホーン320を有する。
振動励振部11A−kにおいて、圧電振動子210の一方の端は移動無線通信装置MT1の壁面400に固定され、他方の端はホーン310を介してアンテナ部5に固定される。
振動励振部11B−kにおいて、圧電振動子220の一方の端は移動無線通信装置MT1の壁面400に固定され、他方の端はホーン320を介してアンテナ部5に固定される。
ホーン310,320は、圧電振動子210,220で励振された振動を増幅し、アンテナ部5に伝播する。
これにより、アンテナ部5に励振される振動の速度と方向を、圧電振動子210,220の各々に供給する制御電圧の振幅とその比に応じて調節すること可能となる。
これにより、アンテナ部5に励振される振動の速度と方向を、圧電振動子210、220の各々に供給する制御電圧の振幅とその位相関係に応じて調節することが可能となる。
図5の例において、アンテナ部5は、振動励振部100により振幅100μm、周波数1MHzで一様に励振されている。
図6(A)は、移動無線通信装置MT1に割り当てられた送受信の期間を示す。
図6(B)は、基地局BS1に対する移動無線通信装置MT1の移動速度を示す。
図6(C)は、移動無線通信装置MT1に対するアンテナ部5の速度を示す。
図6(D)は、基地局BS1に対する移動無線通信装置MT1の移動速度と移動無線通信装置MT1に対するアンテナ部5の速度とを合成した速度、すなわち、基地局BS1に対するアンテナ部5の速度を示す。
各図において横軸は時間を示す。また、図6(A)において縦軸は送受信の有無を示し、図6(B)〜(D)において縦軸は速度を示す。
他方、移動無線通信装置MT1が送受信を行う時間Tb〜Tcの期間において、アンテナ部5は移動無線通信装置MT1と逆の方向に速度を持つ。
そのため、移動無線通信装置MT1が送受信を行う期間では、移動無線通信装置MT1の移動速度とアンテナ部5の速度との合成値がゼロに近くなる。すなわち、基地局BS1とアンテナ部5との距離の時間変化が微小になり、ドップラー効果が軽減する。
このように、アンテナ部5において送受信される電波の伝播距離の時間変化が抑制されるため、ドップラーシフトの影響を軽減し、通信品質を向上することができる。
図7に示す移動無線通信装置MT1は、図2に示す移動無線通信装置MT1において振動制御部10を振動制御部13に置換し、期間比較部90を追加したものである。図7に示す移動無線通信装置MT1の他の構成要素は、図2に示す移動無線通信装置MT1における同一符号と同じである。
第2の期間が第1の期間より所定限度を超えて長いか否かの判定は、例えば、期間比較部90において算出される当該2つの期間の差や比が所定の閾値を越えるか否かに応じて判定する。
図8(A)は、移動無線通信装置MT1に割り当てられた送受信の期間を示す。
図8(B)は、基地局BS1に対する移動無線通信装置MT1の移動速度を示す。
図8(C)は、移動無線通信装置MT1に対するアンテナ部5の変位を示す。
図8(D)は、移動無線通信装置MT1に対するアンテナ部5の速度を示す。
図8(E)は、基地局BS1に対する移動無線通信装置MT1の移動速度と移動無線通信装置MT1に対するアンテナ部5の速度とを合成した速度、すなわち、基地局BS1に対するアンテナ部5の速度を示す。
各図において横軸は時間を示す。また、図8(A)において縦軸は送受信の有無、図8(B)において縦軸は変位を示し、図8(B)〜(E)において縦軸は速度を示す。
振動制御部13は、時刻Te〜Tfの期間において移動無線通信装置MT1の移動方向と逆方向にアンテナ部5を振動させるため、送受信が開始される時刻Teより前の時点からアンテナ部5の励振を開始している。すなわち、送受信の開始時刻Teが近づくと、振動制御部13はアンテナ部5を移動無線通信装置MT1の移動方向と同じ方向へ振動させ、その変位量が最大になる時点の付近において時刻Teを迎えるように制御している。その結果、移動無線通信装置MT1の移動方向と逆方向にアンテナ部5を振動させる時間がほぼ最大値(振動の半周期)になっている。
図9に示す移動無線通信装置MT1は、図2に示す移動無線通信装置MT1において振動制御部10を振動制御部14に置換し、振動特性記憶部40、振動測定部50、振動特性比較部60、振動特性評価部70及び振動特性再構成部80を新たに追加したものである。図9に示す移動無線通信装置MT1における他の構成要素は、図2に示す移動無線通信装置MT1における同一符号と同じである。
振動速度測定部50は、アンテナ部5の振動速度を測定する。
振動特性比較部60は、振動速度測定部50で測定された振動速度と振動制御部14がアンテナ部5に与えようとしている振動速度の制御目標値とを比較する。
振動特性評価部70は、振動特性比較部60での比較結果と振動特性記憶部40に記憶された振動特性を評価する。
振動特性再構成部80は、振動特性評価部70の評価結果に基づいて振動特性記憶部に記憶される情報を再構成する。
これにより、一定の体積を持ったアンテナ部5と振動励振部100を含む系に対して、振動の伝播遅延を補正して、移動無線通信装置の送受信の期間にアンテナ部5の振動を精度良く一致させることが可能となり、例えば温度の変化等による振動特性の変化にも対応することが可能となる。
また、アンテナ部5と振動励振部100を含む系の振動特性による振動の伝播遅延を補正することも可能となる。
図10に示す移動無線通信装置MT1は、図2に示す移動無線通信装置MT1における振動制御部10を、次に述べる振動制御部16に置換したものである。図10に示す移動無線通信装置MT1の他の構成要素は、図2に示す同一符号と同じである。
一例を述べると、移動無線通信装置MT1の送信期間において、アンテナ部5を移動無線通信装置MT1の移動方向と同じ方向に変位させ、逆に移動無線通信装置MT1の受信期間においては、アンテナ部5を移動無線通信装置MT1の移動方向と逆の方向に変位させる。そして、これらの変位距離を、移動無線通信装置MT1が送信を行ってから次に受信を行うまでの間に移動無線通信装置MT1が移動する距離の半分にそれぞれ設定する。このような制御により、送信時と受信時におけるアンテナ部5と基地局BS1との距離がほぼ等しくなる。
位置Aにおいて基地局BS1に電波を送信した移動無線通信装置MT1は、次に基地局からの電波を受信するとき位置Bに移動しているため、基地局BS1からの最適な電波を受信できる位置Aに対してずれた場所で受信を行うことになる。このずれにより、電波の伝播特性が劣化し、移動無線通信装置MT1における受信特性が低下する。
このように、図10に示す移動無線通信装置MT1によれば、送信時と受信時におけるアンテナ部5の位置の差が小さくなるため、基地局BS1に設けられた送信アダプティブアレイアンテナの効果を十分に発揮することができる。
図13に示す移動無線通信装置MT1は、図2に示す移動無線通信装置MT1における振動制御部10を振動制御部17に置換し、データ処理部800、音出力部801、音入力部802、判定部803及び禁止部804を新たに追加したものである。図13に示す移動無線通信装置MT1における他の構成要素は、図2に示す移動無線通信装置MT1における同一の符号と同じである。
音入力部802は、例えばマイクロフォン等を用いて構成されており、音を入力して音声データに変換する。
禁止部804は、例えば、振動制御部17に対して励振を停止するように指示する信号を発生する。
これにより、通話中にアンテナが振動することによってユーザの耳に不快な音が聞こえたり、振動が顔に伝わることを防止できる。また、アンテナ部5を用いて通信を行っていないときアンテナ部5を不必要に振動させないため、アンテナ部5の振動により消費される電力を削減することができる。
図14に示す移動無線通信装置MT1は、図2に示す移動無線通信装置MT1における振動制御部10を振動制御部18に置換し、通信品質評価部805と禁止部806を新たに追加したものである。図14に示す移動無線通信装置MT1における他の構成要素は、図2に示す移動無線通信装置MT1における同一の符号と同じである。
禁止部806は、例えば、振動制御部18に対して励振を停止するように指示する信号を発生する。
基地局BS1は、例えば図15に示すように、通信部930と、データ処理部920と、スケジューリング制御部901とを有する。
図16に示す基地局BS1は、図15に示す基地局BS1に速度情報取得部941と範囲設定部951とを加えたものであり、他の構成要素は図15に示す同一符号と同じである。
図17に示す基地局BS1は、図15に示す基地局BS1におけるスケジューリング制御部901を後述するスケジューリング制御部902に置換し、通知部972を新たに追加したものである。図17に示す基地局BS1の他の構成要素は、図15に示す同一符号と同じである。
そのため、移動無線通信装置の側では、通知部972からの通知があったときのみ送受信を行う期間の更新を行えばよいため、期間の更新に係わる演算量が削減し、消費電力の低減できる。
この場合、移動無線通信装置の情報取得部30は、移動する相手方の通信機に対する相対的な移動速度と移動方向の情報を取得すれば良い。
このように、基地局をアドホック通信等における対向機に置き換えた場合においても、移動無線通信装置の様々な移動速度に対して電波のドップラーシフトの影響を軽減することが可能となる。
図18は、本発明の実施形態に係る移動無線通信装置を車載用の通信装置に適用した場合の一例を示す。この場合、車両700の移動方向はほぼ車両700の進行方向と一致するため、アンテナ部5には1つの軸方向にのみ振動を励振すれば良い。すなわち、図3における第1組目から第K組目の振動励振部から、一方の振動励振部を省略しても良い。
Claims (15)
- 電波の送受信を行うアンテナ部と、
通信相手に対する移動速度と移動方向の情報を取得する情報取得部と、
前記アンテナ部において電波が送受信される期間を検出する期間検出部と、
前記アンテナ部に振動を励振する振動励振部と、
前記期間検出部が検出した送受信の期間において、前記アンテナ部と前記通信相手との間を電波が伝播する距離の時間的な変化が抑制されるように、前記情報取得部が取得した情報に基づいて、前記振動励振部により励振される前記アンテナ部の振動を制御する振動制御部と
を有することを特徴とする移動無線通信装置。 - 前記情報取得部は、前記通信相手が設置された地点に対する移動無線通信装置の移動速度と移動方向の情報を取得する
ことを特徴とする請求項1に記載の移動無線通信装置。 - 前記振動制御部は、前記期間検出部が検出した送受信の期間において、前記通信相手に対する前記アンテナ部の相対的な移動速度が抑制されるように前記アンテナ部の振動の速度と方向を制御する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の移動無線通信装置。 - 前記期間検出部が検出した送受信の期間と、当該期間が検出される時間間隔とを比較する期間比較部を有し、
前記振動制御部は、前記期間比較部の比較結果に基づいて、前記アンテナ部において送受信が行われる第1の期間より送受信が行われない第2の期間が所定の限度を超えて長いか否か判定し、長いと判定した場合、前記第1の期間から前記第2の期間へ移った後に前記アンテナ部の励振を停止し、前記第2の期間から前記第1の期間へ移る前に前記アンテナ部の励振を再開する
ことを特徴とする請求項3に記載の移動無線通信装置。 - 前記アンテナ部と前記振動励振部とを含む系の振動特性を記憶する振動特性記憶部を有し、
前記振動制御部は、前記振動特性記憶部に記憶された振動特性に基づいて、前記振動励振部により励振される前記アンテナ部の振動を制御する
ことを特徴とする請求項3又は4に記載の移動無線通信装置。 - 前記アンテナ部の振動速度を測定する振動速度測定部と、
前記振動速度測定部で測定された振動速度と前記振動制御部が前記アンテナ部に与えようとしている振動速度の制御目標値とを比較する振動特性比較部と、
前記振動特性比較部での比較結果が前記振動特性記憶部に記憶される振動特性に合致するものであるどうかを評価する振動特性評価部と、
前記振動特性評価部の評価結果に基づいて前記振動特性記憶部に記憶される情報を再構成する振動特性再構成部とを有する
ことを特徴とする請求項5に記載の移動無線通信装置。 - 電波の送受信を行うアンテナ部と、
通信相手に対する移動速度と移動方向の情報を取得する情報取得部と、
前記アンテナ部において電波が送信される期間と受信される期間をそれぞれ検出する期間検出部と、
前記アンテナ部に振動を励振する振動励振部と、
前記アンテナ部において電波の送信が行われた後に続けて電波の受信が行われる場合、前記期間検出部が検出した送信期間における前記通信相手に対する前記アンテナ部の位置と、前記期間検出部が検出した受信期間における当該位置との差が小さくなるように、前記情報取得部が取得した情報に基づいて、前記振動励振部により励振される前記アンテナ部の振動を制御する振動制御部と
を有することを特徴とする移動無線通信装置。 - 前記振動制御部は、前記送信期間において前記通信相手に対する移動方向と同じ方向に前記アンテナ部が移動し、前記受信期間において当該移動方向と逆の方向に前記アンテナ部が移動するように前記アンテナ部の振動を制御する
ことを特徴とする請求項7に記載の移動無線通信装置。 - 音声データを音に変換して出力する音出力部と、
音を入力して音声データに変換する音入力部と、
前記アンテナ部において受信された音声データを前記音出力部に出力する第1の処理、及び/又は、前記音入力部から入力した音声データを前記アンテナ部から送信する第2の処理を実行するデータ処理部と、
前記データ処理部において前記第1の処理又は前記第2の処理が実行されているか否かを判定する判定部と、
前記判定部において前記第1の処理又は前記第2の処理が実行されていると判定された場合、前記振動励振部による前記アンテナ部の励振を禁止する禁止部と
を有することを特徴とする請求項1乃至8の何れか一に記載の移動無線通信装置。 - 前記判定部は、前記アンテナ部を用いて通信が行われているか否かを判定し、
前記禁止部は、前記判定部において通信が行われていないと判定された場合、前記振動励振部による前記アンテナ部の励振を禁止する
ことを特徴とする請求項9に記載の移動無線通信装置。 - 無線通信の品質を評価する評価部と、
前記評価部の評価に基づいて前記無線通信の品質が良好か否かを判定し、良好であると判定した場合は前記振動励振部による前記アンテナ部の励振を禁止する禁止部と
を有することを特徴とする請求項1乃至8の何れか一に記載の移動無線通信装置。 - 移動無線通信装置が、その通信相手に対する移動速度と移動方向の情報を取得する第1のステップと、
前記移動無線通信装置が、アンテナ部によって電波を送受信する期間において、当該アンテナ部と前記通信相手との間を電波が伝播する距離の時間的な変化が抑制されるように、前記第1のステップで取得した情報に基づいて当該アンテナ部を振動させる第2のステップと
を有することを特徴とする無線通信方法。 - 基地局との間で時分割の無線通信を行う移動無線通信装置を具備する無線通信システムであって、
前記移動無線通信装置は、
電波の送受信を行うアンテナ部と、
通信相手に対する移動速度と移動方向の情報を取得する情報取得部と、
前記アンテナ部において電波が送受信される期間を検出する期間検出部と、
前記アンテナ部に振動を励振する振動励振部と、
前記期間検出部が検出した送受信の期間において、前記アンテナ部と前記通信相手との間を電波が伝播する距離の時間的な変化が抑制されるように、前記情報取得部が取得した情報に基づいて、前記振動励振部により励振される前記アンテナ部の振動を制御する振動制御部と
を有し、
前記基地局は、
前記移動無線通信装置と無線通信を行う通信部と、
前記通信部において前記移動無線通信装置と連続的に無線通信を行う時間が所定の上限値より短くなるように、前記移動無線通信装置と無線通信を行う期間の割り当てを行う割り当て部と
を有する
ことを特徴とする無線通信システム。 - 前記基地局は、
前記移動無線通信装置の移動速度の情報を取得する速度情報取得部と、
前記速度情報取得部において取得される情報に応じて、前記移動無線通信装置と連続的に無線通信を行う時間の許容範囲を設定する範囲設定部と
を更に有し、
前記割り当て部は、前記移動無線通信装置と連続的に無線通信を行う時間が前記範囲設定部によって設定された許容範囲に収まるように前記割り当てを行う
ことを特徴とする請求項13に記載の無線通信システム。 - 前記基地局は、前記割り当て部による無線通信の期間の割り当てに変更が生じた場合、その変更内容を前記移動無線通信装置に通知する通知部を有し、
前記割り当て部は、前記移動無線通信装置と無線通信を行う期間が一定の周期で現れるように前記割り当てを行う、
ことを特徴とする請求項13又は14に記載の無線通信システム。
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