JP4784895B2 - 無線通信装置およびそのアンテナ制御方法 - Google Patents

無線通信装置およびそのアンテナ制御方法 Download PDF

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Description

本発明は無線通信システムに係り、特にアンテナから電波を送信する無線通信装置およびそのアンテナ制御方法に関する。
コードレス電話機などの無線通信機器や高速クロック周波数を用いる電子機器などから輻射される電磁波は、他の電子機器の動作に影響を与えるだけでなく、自装置内の回路動作にも影響を与える可能性がある。このような内部回路への影響を回避する技術が種々提案されている。
たとえば、特開2004−056392(特許文献1)に開示されたコードレス電話機は、CPUの動作クロックが原因で発生するノイズの影響を低減するために、CPUが記憶装置にアクセスするための命令を1周期の時間より短いランダムな長さのウェイト時間を設定して実行する方法を採用している。
また、特開2001−007727(特許文献2)に開示されたコードレス電話機では、無線周波数帯の信号を扱う送受信回路から輻射される無線周波数成分によるベースバンド回路系へノイズの影響を低減するために、ベースバンド処理部に使用される能動素子の特性を限定している。
特開2004−056392 特開2001−007727
しかしながら、上記特許文献1および2では、内蔵されたCPUや送受信回路から輻射される電磁波の影響を考慮しているものの、コードレス電話機のアンテナから輻射される電磁波の内部回路への影響は考慮されていない。コードレス電話の親機のアンテナから輻射された送信電波は、親機内部の回路動作に影響する可能性がある。具体的には、送信電波が内部回路の配線やキャパシタの金属部分とカップリングすることで、音声信号レベルにノイズが重畳する。
このような内部回路におけるノイズは、アンテナ形状、内部回路構成あるいは電波環境などに依存して様々な形態で現象するので、特許文献1や特許文献2に開示されたような一律的なアクセス制御や能動素子の特性限定によってノイズの影響を有効に排除することができない。
本発明の目的は、自局のアンテナから電波を送信する時に内部回路で発生するノイズの影響を有効に低減することができる無線通信装置およびそのアンテナ制御方法を提供することにある。
本発明による無線通信装置は、アンテナから電波を輻射する無線通信装置であって、異なるポジションに配置され、使用アンテナを切り替え可能な複数のアンテナと、前記使用アンテナから電波を輻射したときに前記無線通信装置の内部回路に発生するノイズを検出する自局送信ノイズ検出手段と、前記自局送信ノイズ検出手段によりノイズが検出されると、前記使用アンテナを他のアンテナに切り替える制御手段と、を有することを特徴とする。
本発明によるアンテナ制御方法は、異なるポジションに配置され切り替えにより使用する複数のアンテナを有する無線通信装置におけるアンテナ制御方法であって、前記複数のアンテナの使用アンテナから電波を輻射した時に前記無線通信装置の内部回路に発生するノイズを検出し、ノイズが検出されると、前記使用アンテナを他のアンテナに切り替える、ことを特徴とする
本発明による無線通信装置は、アンテナから電波を輻射する無線通信装置であって、姿勢を変更可能な少なくとも1つのアンテナと、前記アンテナの姿勢を変更するアンテナ移動手段と、前記アンテナから電波を輻射したときに前記無線通信装置の内部回路に発生するノイズを検出する自局送信ノイズ検出手段と、前記自局送信ノイズ検出手段によりノイズが検出されると、前記アンテナの姿勢を変更する制御手段と、を有することを特徴とする。
本発明によるアンテナ制御方法は、アンテナ移動手段により姿勢を変更可能な少なくとも1つのアンテナを有する無線通信装置におけるアンテナ制御方法であって、前記アンテナから電波を輻射した時に前記無線通信装置の内部回路に発生するノイズを検出し、ノイズが検出されると、前記アンテナ移動手段を制御して前記アンテナの姿勢を変更する、ことを特徴とする
本発明によれば、自局のアンテナから電波を送信する時に内部回路で発生するノイズの影響を有効に低減することができる。
以下、本発明の実施形態を詳細に説明するが、説明を煩雑化しないために、図1に示すように、1つの無線通信装置と1つの無線通信端末とからなる無線通信システムを取りあげる。
図1は本発明の一実施形態による無線通信システムの概略的構成図である。無線通信装置10は電話網などのネットワークにおける回線に接続され、複数のアンテナを有するものとする。無線通信装置10は、定期的に制御信号を送信しており、無線通信端末20との間で無線チャネルを通して通信可能である。
本発明によれば、無線通信装置10がアンテナから電波を輻射すると装置内部の回路にノイズが発生し、このノイズを検出することによって複数アンテナの切替制御および/またはアンテナ姿勢の変更制御が行われる。
以下、無線通信システムとしてデジタルコードレス電話システムを例示し、無線通信装置10をデジタルコードレス電話の親機(基地局、セルステーションあるいは接続装置ともいう。)、無線通信端末20をデジタルコードレス電話の子機(パーソナルステーションともいう。)とする。
1.第1実施例
1.1)構成
図2は本発明の第1実施例によるデジタルコードレス電話親機の概略的回路構成を示すブロック図である。親機10は、電話網等の外部ネットワークと接続するためのネットワーク制御装置(NCU)101と送受話器としてのハンドセット102とを有し、それらがアナログフロントエンド(AFE)回路部103に接続されている。
AFE回路部103は、アナログ回路104、パス切替部105、AD/DA変換部106およびデジタル回路107を有する。アナログ回路104には、NCU101およびハンドセット102が接続され、それぞれの送受信音声信号を増幅する利得制御アンプ等が設けられている。パス切替部105は通話パスの切替を行うスイッチであり、通話音声信号をNCU101側、ハンドセット102側および後述するデジタル側の間で切り替えることができる。さらに、パス切替部105のデジタル側端子にはAD変換およびDA変換を行うAD/DA変換部106が接続され、AD/DA変換部106はデジタル回路107を介してコードレス電話制御部108に接続される。
コードレス電話制御部108は、制御信号およびデータ/音声信号の送受信のためのチャネル制御を行い、無線部109およびアンテナスイッチ110を介してアンテナ111および112のうち選択されたアンテナを用いて電波の送受信を行う。アンテナ111および112は、親機10の異なる場所にそれぞれ設置され、それによって送信電波の内部回路への影響の仕方が異なっている。本実施例では2本のアンテナ111および112のうちのいずれか一方がアンテナスイッチ110によって選択され、無線部109の給電点に接続される。ここでは、アンテナスイッチ110により選択されたアンテナを「使用アンテナ」と呼ぶことにする。
制御部113は親機10の動作全体を制御する。本実施例によれば、制御部113は、次に述べる自局送信ノイズ検出部114からのノイズ検出信号に基づいてアンテナスイッチ110の切替制御を行い、ノイズが発生するアンテナの使用を避けることができる。
また、親機10には、各回路に電源を供給するための電源部115が設けられているが、この電源部115の電源ラインも自局送信ノイズ検出部114のノイズ検出に利用することができる。以下、自局送信ノイズ検出部114およびノイズ検出方式について詳細に説明する。
1.2)ノイズ検出
自局送信ノイズ検出部114は周知の電圧検出回路を用い、親機10内の回路におけるアナログ信号のレベルをモニタすることでレベル変化を検出することができる。信号レベルのモニタには周知の方式を用いることができる。たとえば、内部回路の信号ラインを適当な容量を介して自局送信ノイズ検出部114の入力に接続することで、信号振幅の変化を検出することができる。本実施例では、パス切替部105における通話パスの音声信号からノイズを検出する。ただし、これに限定されるものではなく、親機10の回路構成やレイアウトに依存してノイズ検出に適した信号を決定すればよい。
自局送信ノイズ検出部114は、通話パスの他に、電源部115の電源ラインの電圧をモニタすることでノイズを検出することもできる。各回路に電源を供給する電源ラインには所定の直流電圧が印加されているので、ノイズの検出に適している。
さらに、自局送信ノイズ検出部114は、複数の信号および/または電源電圧からそれぞれモニタ結果を入力し、1つでもノイズが検出されればノイズ発生と判断することもできる。予め複数の信号あるいは電源電圧をモニタ対象にすることで、送信電波の内部回路動作への影響を正確に検出することができる。
自局送信ノイズ検出部114によるノイズ検出は、制御部113の制御下で実行される。本実施例によれば、後述するように、コードレス電話制御部108および無線部109により周期的に送信される制御信号の電波によるノイズを検出し、通話前に適切なアンテナを決定しておくことができる。
1.3)アンテナ制御
図3は本発明の第1実施例によるデジタルコードレス電話親機のアンテナ制御動作を示すフローチャートである。まず、親機10の電源がオンされると(ステップS201)、制御部113は、コードレス電話制御部108および無線部109を制御して、アンテナスイッチ110により現在選択されている使用アンテナから制御信号の送信電波を間欠送信する(ステップS202)。制御部113は、間欠送信とともに自局送信ノイズ検出部114を起動し、上述したように間欠送信時に発生するノイズを検出させる(ステップS203)。
自局送信ノイズ検出部114がノイズを検出すると(ステップS203:YES)、制御部113はアンテナスイッチ110を動作させて使用アンテナを他のアンテナに切り替え(ステップS204)、親機10を外部ネットワークからの着信あるいは子機20からの発信を待機する状態に設定する(ステップS205)。
また、現在の使用アンテナでノイズが検出されなければ(ステップS203:NO)、当該アンテナをそのまま使用できるので、アンテナ切替をせずに待機状態となる(ステップS205)。
1.4)効果
上述したように、本実施例によれば、間欠送信を利用してノイズが発生するアンテナを回避することができ、設置場所が異なる別のアンテナを使用することができる。したがって、自局のアンテナから電波を送信する時に内部回路で発生するノイズの影響を有効に低減することが可能となり、通信の品質、安定性および信頼性を向上させることができる。
2.第2実施例
2.1)構成
図4は本発明の第2実施例によるデジタルコードレス電話親機の概略的回路構成を示すブロック図である。ただし、図2に示す第1実施例による親機10と同様の機能を有するブロックには同一参照番号を付して説明は省略する。
第2実施例によれば、アンテナ111および112がそれぞれ使用されているときに自局送信ノイズ検出部114により検出されたそれぞれのノイズレベルをノイズ比較部120が比較し、その比較結果を制御部113へ返す。制御部113は、ノイズレベルのより小さい方のアンテナを使用するようにアンテナスイッチ110を制御する。このアンテナ制御動作を以下詳述する。
2.2)動作
図5は本発明の第2実施例によるデジタルコードレス電話親機のアンテナ制御動作を示すフローチャートである。まず、親機10の電源がオンされると(ステップS301)、制御部113は、コードレス電話制御部108および無線部109を制御して、アンテナスイッチ110により現在選択されている使用アンテナから制御信号の送信電波を間欠送信する(ステップS302)。制御部113は、間欠送信とともに自局送信ノイズ検出部114を起動し、上述したように間欠送信時に発生するノイズを検出させる(ステップS303)。
自局送信ノイズ検出部114がノイズを検出すると(ステップS303:YES)、制御部113は現在の使用アンテナでのノイズレベルをノイズ比較部120に記憶させ(ステップS304)、全てのアンテナのノイズ検出が完了したか否かを判断する(ステップS305)。ノイズ検出を行うアンテナが残っている場合は(ステップS305:NO)、制御部113はアンテナスイッチ110を動作させて使用アンテナを他のアンテナに切り替え(ステップS306)、制御をステップS303へ戻す。現在の使用アンテナで自局送信ノイズ検出部114がノイズを検出しなければ(ステップS303:NO)、当該アンテナをそのまま使用できるので、アンテナ切替をせずに待機状態となる(ステップS309)。このようにノイズが検出される限り、アンテナを切り替えながら、全てのアンテナでのノイズ検出ステップが完了するまで上記ステップS303〜S305を繰り返す。
全てのアンテナでのノイズ検出ステップが完了すると(ステップS305:YES)、ノイズ比較部120は記憶したアンテナのノイズレベルを比較し(ステップS307)、最低のノイズレベルを示すアンテナを制御部113へ通知する。制御部113はアンテナスイッチ110を制御して、最低ノイズレベルを示すアンテナを使用アンテナに決定する(ステップS308)。こうして、ノイズレベルが最も小さい最良のアンテナを用いて待機状態となる(ステップS309)。
なお、図4に示す親機10では2本のアンテナ111および112を例示したが、上述したところから明らかであるように、本実施例ではアンテナ数が3以上であっても同様に適用可能である。
2.3)効果
上述したように、本実施例によれば、子機20の位置や親機10が置かれた場所等の環境の違いにより新たにノイズが発生してしまった場合でも、ノイズ比較部120を設けることで、よりノイズの発生レベルが低いアンテナを自動的に選択することができ、常に通話時のノイズの発生を防ぐことが可能になる。すなわち、ノイズレベルが最も低いアンテナを使用することによって、自局のアンテナから電波を送信する時に内部回路で発生するノイズの影響を有効に低減でき、通信の品質、安定性および信頼性を向上させることができる。
3.第3実施例
3.1)構成
図6は本発明の第3実施例によるデジタルコードレス電話親機の概略的回路構成を示すブロック図である。ただし、図2に示す第1実施例による親機10と同様の機能を有するブロックには同一参照番号を付して説明は省略する。
第3実施例による親機10は、上述した第1及び第2実施例とは異なり、外部アンテナ130を有し、外部アンテナ130がアンテナ移動機構131によって複数の姿勢(位置、方向を含む。)に設定される。これに伴って、アンテナスイッチ110は削除され、無線部109のアンテナ給電点が外部アンテナ130に接続されている。
アンテナ移動機構131は外部アンテナ130を3次元的に移動させることが望ましい。外部アンテナ130の姿勢は制御部113がアンテナ移動機構131を制御することにより設定される。
さらに、本実施例による親機10には最低ノイズレベル検出部132が設けられる。最低ノイズレベル検出部132は、外部アンテナ130の設定された姿勢ごとに自局送信ノイズ検出部114によって検出されたノイズレベルを記憶し、その中から最低ノイズレベルを示す外部アンテナ130の姿勢を制御部113へ通知する。このアンテナ制御動作を以下詳述する。
3.2)動作
図7は本発明の第3実施例によるデジタルコードレス電話親機のアンテナ制御動作を示すフローチャートである。まず、親機10の電源がオンされると(ステップS401)、制御部113は、コードレス電話制御部108および無線部109を制御して、外部アンテナ130から制御信号の送信電波を間欠送信する(ステップS402)。制御部113は、間欠送信とともに自局送信ノイズ検出部114を起動し、上述したように間欠送信時に発生するノイズを検出させる(ステップS403)。
自局送信ノイズ検出部114がノイズを検出すると(ステップS403:YES)、制御部113は外部アンテナ130の現在の姿勢でのノイズレベルを最低ノイズレベル検出部132に記憶させ(ステップS404)、外部アンテナの全ての姿勢でノイズ検出が完了したか否かを判断する(ステップS405)。ノイズ検出を行うアンテナ姿勢が残っている場合は(ステップS405:NO)、制御部113はアンテナ移動機構132を制御して外部アンテナ130の姿勢を次の姿勢に変更し(ステップS406)、制御をステップS403へ戻す。外部アンテナ130の現在の姿勢で自局送信ノイズ検出部114がノイズを検出しなければ(ステップS403:NO)、当該アンテナ姿勢をそのまま使用できるので、アンテナ姿勢変更をせずに待機状態となる(ステップS409)。このようにノイズが検出される限り、アンテナ姿勢を変更しながら、全てのアンテナ姿勢でのノイズ検出ステップが完了するまで上記ステップS403〜S405を繰り返す。
全てのアンテナ姿勢でのノイズ検出ステップが完了すると(ステップS405:YES)、最低ノイズレベル検出部132は記憶した各アンテナ姿勢でのノイズレベルから最低レベルを検出し(ステップS407)、最低ノイズレベルを示すアンテナ姿勢を制御部113へ通知する。制御部113はアンテナ移動機構131を制御して、外部アンテナ130を最低ノイズレベルを示すアンテナ姿勢に設定する(ステップS408)。こうして、ノイズレベルが最も小さい最良のアンテナ姿勢に外部アンテナ130を設定して待機状態となる(ステップS409)。
3.3)効果
上述したように、本実施例によれば、1つの外部アンテナ130をアンテナ移動機構131によって3次元的に姿勢制御することにより、最もノイズが低くなるアンテナ姿勢を自動選択することができる。すなわち、子機20の位置や親機10が置かれた場所等の環境の違いにより新たにノイズが発生してしまった場合でも、最低ノイズレベル検出部132を設けることで、よりノイズの発生レベルが低いアンテナ姿勢を自動的に選択することができ、常に通話時のノイズの発生を防ぐことが可能になる。すなわち、ノイズレベルが最も低くなるアンテナ姿勢を決定することによって、自局のアンテナから電波を送信する時に内部回路で発生するノイズの影響を有効に低減でき、通信の品質、安定性および信頼性を向上させることができる。
4.第4実施例
上述した第2実施例による親機10におけるアンテナスイッチ110に、上述した第3実施例のような外部アンテナ130を追加接続し、アンテナスイッチ110により選択可能にすることも可能である。制御部113は、外部アンテナ130が使用アンテナとして選択された場合には、図7に示すフローチャートに従ってアンテナ姿勢を設定する。
本発明は、デジタルコードレス電話システムの親機あるいは基地局などの無線通信装置に適用可能である。
本発明の一実施形態による無線通信システムの概略的構成図である。 本発明の第1実施例によるデジタルコードレス電話親機の概略的回路構成を示すブロック図である。 本発明の第1実施例によるデジタルコードレス電話親機のアンテナ制御動作を示すフローチャートである。 本発明の第2実施例によるデジタルコードレス電話親機の概略的回路構成を示すブロック図である。 本発明の第2実施例によるデジタルコードレス電話親機のアンテナ制御動作を示すフローチャートである。 本発明の第3実施例によるデジタルコードレス電話親機の概略的回路構成を示すブロック図である。 本発明の第3実施例によるデジタルコードレス電話親機のアンテナ制御動作を示すフローチャートである。
符号の説明
10 無線通信装置(親機)
20 無線通信端末(子機)
101 ネットワーク制御ユニット
102 ハンドセット
103 アナログフロントエンド(AFE)回路部
104 アナログ回路
105 バス切替部
106 AD/DA変換部
107 デジタル回路
108 コードレス電話制御部
109 無線部
110 アンテナスイッチ
111,112 アンテナ
113 制御部
114 自局送信ノイズ検出部
115 電源部

Claims (21)

  1. アンテナから電波を輻射する無線通信装置において、
    異なるポジションに配置され、使用アンテナを切り替え可能な複数のアンテナと、
    前記使用アンテナから電波を輻射したときに前記無線通信装置の内部回路に発生するノイズを検出する自局送信ノイズ検出手段と、
    前記自局送信ノイズ検出手段によりノイズが検出されると、前記使用アンテナを他のアンテナに切り替える制御手段と、
    を有することを特徴とする無線通信装置。
  2. 前記制御手段は、電波を定期的に輻射した時に発生するノイズに基づいて前記使用アンテナを決定することを特徴とする請求項1に記載の無線通信装置。
  3. 前記自局送信ノイズ検出手段は、前記内部回路における少なくとも1つの信号レベルおよび電源電圧の少なくとも一方からノイズを検出することを特徴とする請求項1または2に記載の無線通信装置。
  4. 前記信号レベルは音声信号の振幅レベルであることを特徴とする請求項3に記載の無線通信装置。
  5. 異なるアンテナを使用したときに前記自局送信ノイズ検出手段により検出されたそれぞれのノイズレベルを比較する比較手段を更に有し、
    前記制御手段は、それぞれのノイズレベルのなかで最低ノイズレベルを示すアンテナを使用アンテナとして決定することを特徴とする請求項1−4のいずれか1項に記載の無線通信装置。
  6. アンテナから電波を輻射する無線通信装置において、
    姿勢を変更可能な少なくとも1つのアンテナと、
    前記アンテナの姿勢を変更するアンテナ移動手段と、
    前記アンテナから電波を輻射したときに前記無線通信装置の内部回路に発生するノイズを検出する自局送信ノイズ検出手段と、
    前記自局送信ノイズ検出手段によりノイズが検出されると、前記アンテナの姿勢を変更する制御手段と、
    を有することを特徴とする無線通信装置。
  7. 前記制御手段は、電波を定期的に輻射した時に発生するノイズに基づいて前記アンテナの姿勢を決定することを特徴とする請求項に記載の無線通信装置。
  8. 前記自局送信ノイズ検出手段は、前記内部回路における少なくとも1つの信号レベルおよび電源電圧の少なくとも一方からノイズを検出することを特徴とする請求項6または7に記載の無線通信装置。
  9. 前記信号レベルは音声信号の振幅レベルであることを特徴とする請求項8に記載の無線通信装置。
  10. 異なるアンテナ姿勢のときに前記自局送信ノイズ検出手段により検出されたそれぞれのノイズレベルを比較する比較手段を更に有し、
    前記制御手段は、それぞれのノイズレベルのなかで最低ノイズレベルを示すアンテナ姿勢を選択することを特徴とする請求項6−のいずれか1項に記載の無線通信装置。
  11. 異なるポジションに配置され、使用アンテナを切り替え可能かつそれぞれ姿勢を変更可能な複数のアンテナを有し、
    前記制御手段は、前記自局送信ノイズ検出手段によりノイズが検出されると、使用アンテナを他のアンテナに切り替えることを特徴とする請求項6−10のいずれか1項に記載の無線通信装置。
  12. 異なるポジションに配置され切り替えにより使用する複数のアンテナを有する無線通信装置におけるアンテナ制御方法であって、
    前記複数のアンテナの使用アンテナから電波を輻射した時に前記無線通信装置の内部回路に発生するノイズを検出し、
    ノイズが検出されると、前記使用アンテナを他のアンテナに切り替える、
    ことを特徴とするアンテナ制御方法。
  13. 電波を定期的に輻射した時に発生するノイズに基づいて使用アンテナを決定することを特徴とする請求項12に記載のアンテナ制御方法。
  14. 前記内部回路における少なくとも1つの信号レベルおよび電源電圧の少なくとも一方からノイズを検出することを特徴とする請求項12または13に記載のアンテナ制御方法。
  15. 異なるアンテナを使用したときに検出されたそれぞれのノイズレベルを比較し、
    それぞれのノイズレベルのなかで最低ノイズレベルを示すアンテナを使用アンテナとして決定する、
    ことを特徴とする請求項12−14のいずれか1項に記載のアンテナ制御方法。
  16. アンテナ移動手段により姿勢を変更可能な少なくとも1つのアンテナを有する無線通信装置におけるアンテナ制御方法であって、
    前記アンテナから電波を輻射した時に前記無線通信装置の内部回路に発生するノイズを検出し、
    ノイズが検出されると、前記アンテナ移動手段を制御して前記アンテナの姿勢を変更する、
    ことを特徴とするアンテナ制御方法。
  17. 電波を定期的に輻射した時に発生するノイズに基づいて前記アンテナの姿勢を決定することを特徴とする請求項16に記載のアンテナ制御方法。
  18. 前記内部回路における少なくとも1つの信号の振幅レベルおよび電源電圧の少なくとも一方からノイズを検出することを特徴とする請求項16または17に記載のアンテナ制御方法。
  19. 異なるアンテナ姿勢のときに検出されたそれぞれのノイズレベルを比較し、
    それぞれのノイズレベルのなかで最低ノイズレベルを示すアンテナ姿勢に前記アンテナを移動させる、
    ことを特徴とする請求項16−18のいずれか1項に記載のアンテナ制御方法。
  20. 異なるポジションに配置され切り替えにより使用する複数のアンテナを有する無線通信装置におけるプログラム制御プロセッサにアンテナ制御機能を実現するためのプログラムであって、
    あるアンテナから電波を輻射した時に前記無線通信装置の内部回路に発生するノイズを検出する機能と、
    ノイズが検出されると、使用するアンテナを他のアンテナに切り替える機能と、
    を前記プログラム制御プロセッサで実現することを特徴とするプログラム。
  21. アンテナ移動手段により姿勢を変更可能な少なくとも1つのアンテナを有する無線通信装置におけるプログラム制御プロセッサにアンテナ制御機能を実現するためのプログラムであって、
    前記アンテナから電波を輻射した時に前記無線通信装置の内部回路に発生するノイズを検出する機能と、
    ノイズが検出されると、前記アンテナ移動手段を制御して前記アンテナの姿勢を変更する機能と、
    を前記プログラム制御プロセッサで実現することを特徴とするプログラム。
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