JP5199022B2

JP5199022B2 - 無線通信システム及び無線通信装置

Info

Publication number: JP5199022B2
Application number: JP2008270533A
Authority: JP
Inventors: 義則小澤; 雅之天野; 麻梨子豊田
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2008-10-21
Filing date: 2008-10-21
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2028-10-21
Also published as: JP2010103598A

Description

本発明は、ＥＴＣ車載器などの無線通信システム及び無線通信装置に関する。

特許文献１には、ＥＴＣ車載器が無線送信したときに、アンテナからの反射波を検波することにより、当該アンテナの接続状態を検出する技術について開示されている。
特開２００４‐１９２５１２号公報

特許文献１の技術によれば、ＥＴＣ車載器に接続されているべきアンテナが正常に接続されているか否かというアンテナの接続状態を検出することができる。

しかしながら、特許文献１の技術では、ＥＴＣ車載器から無線信号を送信しなければアンテナの接続状態を検出することができないので、ＥＴＣ車載器を搭載した車が高速道路の料金所に入ってＥＴＣ路側機と通信を行うか、ＥＴＣ車載器チェッカー等の試験機を使用しないとアンテナの接続状態がわからず、事前に特別な装置を用いることなくアンテナの接続状態を判断することはできないという不具合がある。

また、アンテナの接続状態を検出するに際しては、ユーザの視覚によりアンテナの接続状態の認識を行うのではなく、ＥＴＣ車載器においてアンテナの接続状態を自動検出して、確実にユーザに報知するようにしたい。

さらに、アンテナの接続状態を検知できるようにするのみならず、アンテナとＥＴＣ車載器とを接続する同軸ケーブルなどの信号線の異常も検出できるようにしたい。

本発明の目的は、事前に特別な装置を用いることなく、アンテナの接続状態の異常及び無線通信装置とアンテナとを結ぶ信号線の異常を無線装置側で確実に検知できるようにすることである。

（１）本発明は、無線の送信又は受信を行うアンテナと、前記アンテナを介して無線の送信又は受信を行う送信又は受信装置と、前記アンテナと前記送信又は受信装置とを接続する信号線と、前記送信又は受信装置により送信又は受信する送信信号又は受信信号に直流電流を重畳するバイアス回路と、前記送信又は受信装置側に設けられ一端側が所定の電源電圧に他端側が前記信号線に接続されている第１の抵抗と、前記アンテナ側に設けられ一端側が前記信号線に他端側がＧＮＤ側に接続された第２の抵抗と、前記信号線の電位を前記送信又は受信装置側で検出する電圧検出回路と、前記送信又は受信装置側に設けられ前記電圧検出回路で検出した電位により前記アンテナ又は前記信号線の異常の有無を判定する異常有無判定手段と、を備えている無線通信システムである。

（２）この場合に、前記異常有無判定手段により異常を検出したときは当該異常の発生を報知する報知手段をさらに備えているようにしてもよい。

（３）また、前記異常有無判定手段により異常を検出したときは前記電圧検出回路で検出した電位により前記アンテナの種別を判定するアンテナ種別判定手段と、前記アンテナ種別判定手段で判定した前記アンテナの種別に応じて前記送信又は受信に必要なパラメータの設定を変更する設定変更手段と、をさらに備えているようにしてもよい。

（４）別の本発明は、アンテナを介して無線の送信又は受信を行う送信又は受信装置と、前記送信又は受信装置により送信又は受信する送信信号又は受信信号に直流電流を重畳するバイアス回路と、一端側が所定の電源電圧に他端側が前記アンテナと前記送信又は受信装置とを接続する信号線側に接続されている第１の抵抗と、前記信号線の電位を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路で検出した電位により前記アンテナ又は前記信号線の異常の有無を判定する異常有無判定手段と、を備えている無線通信装置である。

（５）この場合に、前記異常有無判定手段により異常を検出したときは当該異常の発生を報知する報知手段をさらに備えているようにしてもよい。

（６）また、前記異常有無判定手段により異常を検出したときは前記電圧検出回路で検出した電位により前記アンテナの種別を判定するアンテナ種別判定手段と、前記アンテナ種別判定手段で判定した前記アンテナの種別に応じて前記送信又は受信に必要なパラメータの設定を変更する設定変更手段と、をさらに備えているようにしてもよい。

（１）（４）の発明によれば、信号線を介して直列接続されている第１の抵抗と第２の抵抗により電源電圧を分圧し、この分圧された電圧が信号線の電位となり、その電位を電圧検出回路で検出し、その電位によりアンテナの接続状態の異常や信号線の異常を検出することができる。

また、この検出は送信又は受信装置（無線通信装置）側で自動検出により行ない、確実に異常を検知することができる。

さらに、このような検出は現実に無線通信を行う前に特別な装置を用いることなく行うことができる。

（２）（５）の発明によれば、アンテナの接続状態の異常や信号線の異常を検出したときは、その異常を報知することができる。

（３）（６）の発明によれば、当該送信又は受信装置（無線通信装置）にとって適切なアンテナが接続されているか否かを判断し、不適切なアンテナが接続されているときは送信又は受信に必要なパラメータの設定を自動変更して、適切な無線通信を行うことができる。

以下では、まず比較例としての無線通信システムについて説明し、次に本実施の形態の無線通信システムについて説明する。

＜比較例の説明＞
図４は、比較例である無線通信システムの電気的な接続を示す回路図である。

この無線通信システム１０１は、一例を挙げればＥＴＣ車載器であり、無線通信装置１０２と、アンテナ装置１０３と、無線通信装置１０２とアンテナ装置１０３とを接続する信号線である同軸ケーブル１０４と、情報を表示するディスプレイ装置１０５と、音声を出音するスピーカ１０６とを備えている。

無線通信装置１０２は、無線通信システム１０１の全体を集中的に制御する通信制御部１１１と、送信したい信号を変調し、あるいは、受信信号を復調する変復調部１１２と、送受信信号ＲＦに所定の直流電流を重畳するバイアス回路１１３と、無線通信装置１０２における所定の異常の発生を診断する自己診断部１１４とを備えている。

アンテナ装置１０３は、送信信号を送信し、受信信号を受信するアンテナ１２１を備えている。このアンテナ１２１と無線通信装置１０２のバイアス回路１１３とは同軸ケーブル１０４で接続されている。また、アンテナ装置１０３には発光ダイオード１２２が設けられている。アンテナ装置１０３と同軸ケーブル１０４とを接続しているラインには当該発光ダイオード１２２のアノード側が接続され、発光ダイオード１２２のカソード側はＧＮＤに接続されている。

以上のような構成で、同軸ケーブル１０４には送受信信号ＲＦに重畳された直流電流が流れ、アンテナ装置１０３に当該直流電流が供給される。この直流電流は発光ダイオード１２２に流れて発光ダイオード１２２を発光させる。この際、送受信信号ＲＦに悪影響は与えない回路構成とする。

このようにして、発光ダイオード１２２が点灯すれば同軸ケーブル１０４に断線やショートはないと判断することができる。一方、発光ダイオード１２２が消灯していれば同軸ケーブル１０４に断線やショートがあると判断することができる。これらの判断は、アンテナ装置１０３側において視覚により行われる。

＜本実施の形態の説明＞
図１は、本実施の形態の無線通信システムの電気的な接続を示す回路図である。

この無線通信システム１は、無線通信装置２と、アンテナ装置３と、無線通信装置２とアンテナ装置３とを接続する信号線である同軸ケーブル４と、情報を表示するディスプレイ装置５と、音声を出音するスピーカ６とを備えている。

無線通信装置２は、無線通信システム１の全体を集中的に制御する通信制御部１１と、送信したい信号を変調し、あるいは、受信信号を復調する変復調部１２と、送受信信号（送信信号又は受信信号）ＲＦに所定の直流電流を重畳するバイアス回路１３と、所定の異常の発生を診断する自己診断部１４とを備えている。

また、無線通信装置２は抵抗Ｒ１を備え、この抵抗Ｒ１の一端は例えば５Ｖの電源電圧に接続され、他端はバイアス回路１３を介して同軸ケーブル４と接続するラインに接続されている。さらに、無線通信装置２は、抵抗Ｒ１と同軸ケーブル４とを接続するラインの電圧を検出する電圧検出回路１５を備えている。

アンテナ装置３は、送信信号を送信し、受信信号を受信するアンテナ２１を備えている。このアンテナ２１と無線通信装置２のバイアス回路１３とは同軸ケーブル４で接続されている。また、アンテナ装置３には抵抗Ｒ２が設けられている。アンテナ装置３と同軸ケーブル４とを接続しているラインには当該抵抗Ｒ２の一端が接続され、抵抗Ｒ２の他端はＧＮＤに接続されている。

通信制御部１１は、各部を集中的に制御するＣＰＵと、ＣＰＵが実行するプログラムや各種固定データを格納したＲＯＭと、ＣＰＵの作業エリアとなるＲＡＭと、専用ロジック回路などにより構成されている。

以上のような構成で、バイアス回路１３から同軸ケーブル４を介してアンテナ装置３には送受信信号ＲＦに重畳された直流電流が流れるが、この直流電流は抵抗Ｒ２に流して、送受信信号ＲＦには影響しない回路構成とする。

例えば５Ｖの電源電圧は同軸ケーブル４を介して直列に接続されている抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とにより分圧される。抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との間には同軸ケーブル４が介装されているので、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とにより分圧された電圧は同軸ケーブル４の芯線の電位となる。

次に、通信制御部１１が実行する処理について説明する。

図２は、通信制御部１１が実行する処理のフローチャートである。

まず、通信制御部１１は、無線通信装置２の電源を投入すると（ステップＳ１のＹ）、電圧検出回路１５で検出した同軸ケーブル４の電位に基づく自己診断部１４の判断により、アンテナ２１又は同軸ケーブル４の異常の有無を判定する（ステップＳ２）。

この判定は、具体的には、電位の検出値と２つの閾値ｔ１，ｔ２（ｔ１＜ｔ２）とを比較することにより行う。すなわち、アンテナ２１又は同軸ケーブル４の異常がなくても、同軸ケーブル４の電位にある程度の誤差はありうる。

（１）そこで、２つの閾値ｔ１とｔ２との間の数値範囲内に同軸ケーブル４の電位の検出値が入っていれば、当該検出値は正常であり、同軸ケーブル４の断線やショートはなく、無線通信装置２に適合するアンテナ２１が接続されていると判断する。

（２）一方、同軸ケーブル４の電位の検出値が閾値ｔ２より大きいときは、異常であると判断する。すなわち、同軸ケーブル４が断線しているか、又は、アンテナ２１が異常である、若しくは適合しないアンテナ２１が接続されている、若しくはアンテナ２１がそもそも接続されていない、と判断する。

（３）さらに、同軸ケーブル４の電位の検出値が閾値ｔ１より小さいときは、異常であると判断する。すなわち、同軸ケーブル４がショートしているか、又は、アンテナ２１が異常である、若しくは適合しないアンテナ２１が接続されている、と判断する。

ステップＳ２の判定により、アンテナ２１および同軸ケーブル４が正常であるときは（ステップＳ３のＹ）、アンテナ２１および同軸ケーブル４は正常である旨のメッセージをディスプレイ装置５に表示し、あるいはスピーカ６から出音して（ＬＥＤなどの点灯であってもよい）、ユーザに報知する（ステップＳ４）。

ステップＳ２の判定により、アンテナ２１および同軸ケーブル４が異常であるときは（ステップＳ３のＮ）、電圧検出回路１５で検出した同軸ケーブル４の電位に基づく自己診断部１４の判断により、当該検出した電位のレベル判断を行う（ステップＳ５）。具体的には、前述の例では抵抗Ｒ１に接続されている電源電圧は５Ｖの例であるので、同軸ケーブル４の電位に、４．５Ｖ，４．０Ｖ，３．５Ｖ，３．０Ｖ，２．５Ｖ，２．０Ｖ，１．５Ｖ，１．０Ｖ，０．５Ｖの９つの閾値を設定し、５．０Ｖ〜０Ｖの範囲をこれらの９つの閾値で分割した０．５Ｖごとの１０個の電圧範囲を電圧の高いものからレベル１０〜レベル１とし、検出した同軸ケーブル４の電位がレベル１０〜レベル１の何れかにあるかを判断する。

そして、検出した同軸ケーブル４の電位がレベル１０〜レベル１の何れにあるかによってアンテナ２１の種別を判断する（ステップＳ６）。例えば、Ｒ１，Ｒ２が等しい抵抗値であるときは、電圧検出回路１５で検出する同軸ケーブル４の電位はほぼ２．５Ｖとなり、この値から外れるときは、アンテナ２１が無線通信装置１０２に適合しないアンテナであることが考えられる。そして、検出した同軸ケーブル４の電位がレベル１０〜レベル１の何れにあるかによってアンテナ２１がどの種類のアンテナであるかを判断することができる。

その後、アンテナ２１がどの種類のアンテナであるかというステップＳ６の判断に基づいて、そのアンテナ２１に適合するような無線通信装置２内の設定変更を行う（ステップＳ７）。すなわち、このような設定変更としては、（１）アンテナ２１に供給する電力の値、（２）アンテナ２１の利得で変動するキャリアセンスレベルなどがある。

このような設定変更を行うことにより、アンテナ２１を変更しても、無線通信装置２を適切な状態に設定して、適切な無線通信を行うことができる。

そして、このような設定変更を行った旨のメッセージをディスプレイ装置５に表示し、あるいはスピーカ６から出音して（ＬＥＤなどの点灯であってもよい）、ユーザに報知する（ステップＳ８）。

また、図２の処理に代えて図３のフローチャートに示す処理を行っても良い。

すなわち、通信制御部１１は、無線通信装置２の電源を投入すると（ステップＳ１のＹ）、電圧検出回路１５で検出した同軸ケーブル４の電位に基づく自己診断部１４の判断により、アンテナ２１又は同軸ケーブル４の異常の有無を判定する（ステップＳ２）。

ステップＳ２の判定により、アンテナ２１および同軸ケーブル４が異常であるときは（ステップＳ３のＮ）、電圧検出回路１５で検出した同軸ケーブル４の電位に基づく自己診断部１４の判断により、当該検出した電位のレベル判断を行う（ステップＳ５）。具体的には、前述の例では抵抗Ｒ１に接続されている電源電圧は５Ｖの例であるので、同軸ケーブル４の電位に、４．５Ｖ，４．０Ｖ，３．５Ｖ，３．０Ｖ，２．５Ｖ，２．０Ｖ，１．５Ｖ，１．０Ｖ，０．５Ｖの９つの閾値を設定し、５．０Ｖ〜０Ｖの範囲をこれらの９つの閾値で分割した０．５Ｖごとの１０個の電圧範囲を電圧の高いものからレベル１０〜レベル１とし、検出した同軸ケーブル４の電位がレベル１０〜レベル１の何れにあるかを判断する。

そして、検出した同軸ケーブル４の電位がレベル１０〜レベル１の何れにあるかによってアンテナ２１の種別を判断する（ステップＳ６）。例えば、Ｒ１，Ｒ２が等しい抵抗値であるときは、電圧検出回路１５で検出する同軸ケーブル４の電位はほぼ２．５Ｖとなり、この値から外れるときは、アンテナ２１が無線通信装置２に適合しないアンテナであることが考えられる。そして、検出した同軸ケーブル４の電位がレベル１０〜レベル１の何れにあるかによってアンテナ２１がどの種類のアンテナであるかを判断することができる。

その後、同軸ケーブル４の断線若しくはショート、又は、無線通信装置２に不適合なアンテナ２１が接続されている異常がある旨のメッセージ、及びステップＳ６で判断したアンテナ２１の種別を報知するメッセージをディスプレイ装置５に表示し、あるいはスピーカ６から出音して（ＬＥＤなどの点灯であってもよい）、ユーザに報知する（ステップＳ９）。

このように、図２の処理と図３の処理との違いは、図２の処理ではアンテナ２１に無線通信装置２を適合させるように無線通信装置２の設定変更を行うのに対して（ステップＳ７）、図３の処理では異常があることやアンテナ２１の種別を報知するにとどめることである（ステップＳ９）。図２の処理は無線通信システム１の製造工場内で実施するようにし、図３の処理は無線通信システム１を出荷後、ユーザが使用する場合に実施するように、図２の処理と図３の処理を使い分けるようにする。

以上説明した無線通信システム１によれば、同軸ケーブル４を介して直列接続されている抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２により例えば５Ｖの電源電圧を分圧し、この分圧された電圧が同軸ケーブル４の電位となり、その電位を電圧検出回路１５で検出し、当該電位によりアンテナ２１の接続状態の異常や同軸ケーブル４の異常を検出することができる。

また、前述した比較例では、アンテナ装置１０３側で発光ダイオード１２２の発光の有無をユーザが視覚により確認することで異常を検出しなければならないので、ユーザの見落としにより異常を発見できない可能性がある。

これに対して、無線通信システム１によれば、無線通信装置２側において異常を自動検出し、ディスプレイ装置５への表示や、スピーカ６からの出音などによりユーザに報知するので、異常の発生を確実に検知してユーザに伝達することができる。

さらに、無線通信システム１によれば、特別な装置を用いることなく、通信先と通信を行わなくても事前に異常の検出を行うことができる。

本発明の一実施の形態である無線通信システムの電気的な接続を示す回路図である。通信制御部が実行する処理のフローチャートである。通信制御部が実行する処理の他の例のフローチャートである。比較例である無線通信システムの電気的な接続を示す回路図である。

符号の説明

１無線通信システム
２無線通信装置
３アンテナ装置
４同軸ケーブル
１１通信制御部
１２変復調部
１３バイアス回路
１４自己診断部
１５電圧検出回路
２１アンテナ
Ｒ１抵抗
Ｒ２抵抗

Claims

無線の送信又は受信を行うアンテナと、
前記アンテナを介して送信したい信号を変調し、また、受信信号を復調する変復調部と、
前記アンテナと前記変復調部とを接続する信号線と、
前記変復調部により送信又は受信する送信信号又は受信信号に直流電流を重畳するバイアス回路と、
前記変復調部側に設けられ一端側が所定の電源電圧に他端側が前記信号線に接続されている第１の抵抗と、
前記アンテナ側に設けられ一端側が前記信号線に他端側がＧＮＤ側に接続された第２の抵抗と、
前記信号線の電位を前記変復調部側で検出する電圧検出回路と、
前記変復調部側に設けられ前記電圧検出回路で検出した電位により前記アンテナ又は前記信号線の異常の有無を判定する異常有無判定手段と、
を備え、
前記バイアス回路は、前記第１の抵抗を介して前記電源電圧に接続され、前記電圧検出回路及び前記変復調部にも接続され、さらに前記信号線を介して前記アンテナに接続され、前記直流電流を前記信号線を介して前記第２の抵抗に流し、
前記電圧検出回路は、前記信号線の電位を直接検出する、
無線通信システム。
前記異常有無判定手段により異常を検出したときは当該異常の発生を報知する報知手段をさらに備えている請求項１に記載の無線通信システム。
前記異常有無判定手段により異常を検出したときは前記電圧検出回路で検出した電位により前記アンテナの種別を判定するアンテナ種別判定手段と、
前記アンテナ種別判定手段で判定した前記アンテナの種別に応じて前記送信又は受信に必要なパラメータの設定を変更する設定変更手段と、
をさらに備えている請求項１又は２に記載の無線通信システム。