JP5640326B2 - 無線通信装置及び放射指向性推定方法 - Google Patents
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Description
図2は、実施例1のセンサ装置1における無線通信処理部の構成を示す図である。実施例1におけるセンサ装置1は、無線通信処理部21をその一部に含む。本実施形態は、センサ装置1が有する無線通信処理以外の他の処理(生体情報センシング処理等)を限定するものではないため、他の処理については言及しない。
特定部28を含む。
てもよい。
図3は、実施例2におけるセンサ装置1の一部構成例を示す図である。実施例2におけるセンサ装置1は、図3に示すように、アンテナ素子20(#1及び#2)、BB処理部25、RF部26、電流分布推定部27、放射パターン特定部28、電流センサ31(#1、#2及び#3)、算出部33等をその一部に含む。このうち、アンテナ素子20(#1及び#2)、並びに電流センサ31(#1、#2及び#3)は、図3に示すような位置に、回路基板30上に固定される。以降、アンテナ素子20及び電流センサ31の回路基板上30の位置を説明する場合には、図3に示すX軸及びY軸を用いて説明する。
で接続する。実施例2では、薄い板状で、上面及び下面が長方形の回路基板30を例に挙げる。図3には、回路基板30の上面が示されている。なお、本実施形態はこの回路基板30の構造、形態等を限定するものではない。
電流分布に相当する。
上述のように、電流センサ31(#1、#2及び#3)は、障害物による放射指向性変化に対応する電流分布を検出できる位置にそれぞれ配置されることが望ましい。以下、電流センサ31の位置の決定方法の一例について説明する。
用いた一般的な電磁界解析が利用される。なお、このようなシミュレーションを用いず、実際にアンテナ素子20へ給電し、それにより誘起される回路基板30上の電流を計測する手法を用いてもよい。
デルに関しそれぞれシミュレートする。
・モデル1:障害物が存在しない場合(下面に接触する人体71のみ)
・モデル2:回路基板30の−Y方向側の端から1[mm]離れた位置に、腕等を想定する人体の一部72が存在する場合(図7に示す解析モデル)
・モデル3:回路基板30の+X方向側の端から1[mm]離れた位置に、人体の一部72が存在する場合
・モデル4:回路基板30の+Y方向側の端から1[mm]離れた位置に、人体の一部72が存在する場合
・モデル5:回路基板30の−X方向側の端から1[mm]離れた位置に、人体の一部72が存在する場合
・モデル6:回路基板30の上面から+Z軸方向に1[mm]離れた位置に、人体の一部72が存在する場合(人体の一部72が回路基板30を覆う場合)
・モデル7:回路基板30の上面から+Z軸方向に10[mm]離れた位置に、人体の一部72が存在する場合(人体の一部72が回路基板30を覆う場合)
なお、腕等を想定する人体の一部72は、Y軸方向に60[mm]、X軸方向に136[mm]、Z軸方向に50[mm]の大きさを有するものを用いる。また、人体の一部72の配置を回路基板30から1[mm]離れた位置に設定したのは、センサ装置1の実施態様として衣服等が人体と回路基板30との間に介在する場合を想定したからである。
0[dBuA]の電流分布に属する。よって、位置A、B及びCの各電流値差が5[dBuA]以内であれば、障害物のない場合の放射パターン、即ち回路基板30から±X方向及び±Y方向にそれぞれ同程度の強度を持つ放射パターンを現在の放射指向性として特定することができる。
図17にはグラフ精度の問題により明示されていないが、モデル1と比較してそれぞれ小さい値となっており、かつ、各位置の電流値差は5[dBuA]以内に収まっている。
以下、電流分布推定部27及び放射パターン特定部28による電流分布の推定動作及び放射パターンの特定動作について図20を用いて説明する。図20は、実施例2のセンサ装置1における電流分布の推定動作及び放射パターンの特定動作の例を示すフローチャートである。
判定すると(S103;NO)、図5に示す状態1の電流分布パターンであると推定する。
S103;YES)、図5に示す状態2の電流分布パターンであると推定する。指向性推定部28は、このように推定された状態2の電流分布パターンに対応する放射パターンとして、±X方向及び±Y方向にそれぞれ同程度の強度で放射されるが、−Y方向に放射が偏り全体的に放射が弱い放射パターンを特定する(S110)。
流値Cとの差分絶対値が所定値以下か否かを判定する(S107)。ここで、電流値Cが電流値Bよりも大きくかつ電流値Aと電流値Cとの差分絶対値が所定値以下であると判定すると(S107;YES)、電流分布推定部27は、図5に示す状態3の電流分布パターンであると推定する。指向性推定部28は、このように推定された状態3の電流分布パターンに対応する放射パターンとして、+Y方向に放射が強い放射パターンを特定する(S114)。
実施例2におけるセンサ装置1では、複数の電流センサ31(#1、#2及び#3)により回路基板30上のその設置位置に応じた高周波電流がそれぞれ検出される。続いて、算出部33が各検出電流値の大小関係、各検出電流値の他の検出電流値との差分絶対値を取得する。電流分布推定部27は、算出部33により算出される各情報及び各検出電流値に基づいて、予め保持される電流分布パターンのいずれか1つを現在の電流分布として推定する。続いて、放射パターン特定部28は、電流分布推定部27により推定された電流分布パターンに対応する放射パターンを特定する。
手装置へ無線送信される。これにより、通信相手装置は、受信された指向性コードに応じてそのセンサ装置10の障害物に応じた指向性の変化を正確に検出することができる。ひいては、通信相手装置は、その指向性の変化に応じて、当該センサ装置10からデータを受信するための回避策を取ることができる。
図21は、実施例3におけるセンサ装置1の一部構成例を示す図である。実施例3におけるセンサ装置1は、図21に示すように、アンテナ素子20(#1及び#2)の形態及び設置位置、並びに電流センサ31の数及び設置位置が実施例2と異なる。他の構成については実施例2と同様である。
示す。電流分布パターン5が、C及びDの差分が上記所定値以内に収まり、上記所定値より大きい差分値でBがC及びDより小さい関係を示す。電流分布パターン6が、B及びCの差分が所定値以内に収まり、上記所定値より大きい差分値でかつ電流分布パターン4のDとB及びCとの差分値よりも大きい差分値でDがB及びCより大きい関係を示す。なお、上記所定値は、実施例2と同様に、電流センサ31で検出される電流値の精度に応じて用いないようにしてもよい。これら図22に示す各電流分布パターン1から6が電流分布推定部27により推定される電流分布に相当する。
電流センサ31(#1、#2、#3及び#4)の配置は、実施例2と同様の手法及び解析モデルを用いることにより、障害物による放射指向性変化に対応する電流分布を検出可能な位置に決定される。
BuA]を超えて大きい場合には、+Y方向に強い放射パターンを現在の放射指向性として特定することができる。
のモデル6の電流分布は、図34に示されるように、25[dBuA]から30[dBuA]の電流値が広く分布する。
図37は、実施例4におけるセンサ装置1の一部構成例を示す図である。実施例4におけるセンサ装置1は、図37に示すように、アンテナ素子20(#1及び#2)の形態及び設置位置、並びに電流センサ31の設置位置が実施例2と異なる。他の構成については実施例2と同様である。
実施例4においても、電流センサ31(#1、#2及び#3)の配置は、実施例2及び3と同様の手法及び解析モデルを用いることにより、障害物による放射指向性変化に対応する電流分布を検出できる位置に決定される。
XY平面において回路基板30から±X方向及び±Y方向にそれぞれ同程度の強度で放射される。このモデル1の電流分布は、図40に示されるように、アンテナ素子20に近い位置が最も大きい電流が流れ、アンテナ素子20から離れるにつれ(+X方向に)電流が徐々に小さくなる。
流分布パターン2を示し、上記モデル4が図38の電流分布パターン4を示す。
〈ハードウェアの構成要素(Component)及びソフトウェアの構成要素(Component)について〉
ハードウェアの構成要素とは、ハードウェア回路であり、例えば、フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ(FPGA)、特定用途向け集積回路(ASIC)、ゲートアレイ、論理ゲートの組み合わせ、信号処理回路、アナログ回路等がある。
以上の本実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。各項に開示される態様は、必要に応じて可能な限り組み合わせることができる。
アンテナ素子を含む回路基板と、
前記アンテナ素子への給電により誘起される、前記回路基板上少なくとも一部領域の電流分布を推定する推定手段と、
前記推定手段により推定された電流分布に応じた放射パターンを前記回路基板の放射指向性として特定する特定手段と、
を備える無線通信装置。
前記回路基板上の電流を検出する電流検出手段、
を更に備え、
前記推定手段は、前記電流検出手段により検出された電流値を用いて、予め保持される
前記回路基板上の複数の電流分布パターンのうちのいずれか1つを現在の電流分布として推定し、
前記特定手段は、予め保持される前記回路基板上の電流分布の複数パターンのそれぞれに対応する複数の放射パターンのうち、前記推定手段により推定された電流分布に対応する放射パターンを前記回路基板の放射指向性として特定する、
ことを特徴とする付記1に記載の無線通信装置。
前記電流検出手段は、前記回路基板上の複数の異なる位置にそれぞれ配置され、各位置の電流値をそれぞれ検出する複数の電流センサであり、
前記推定手段は、
前記回路基板上の異なる位置で検出される各電流値の関係に応じた複数の電流分布パターンを保持し、前記複数の電流センサにより検出された複数の電流値の比較結果を用いることにより、該複数の電流分布パターンのうちのいずれか1つを現在の電流分布と推定する、
ことを特徴とする付記1又は2に記載の無線通信装置。
前記電流検出手段は、
前記回路基板の下面に生体が接触し、かつ、該回路基板の下面以外の各辺から所定位置に生体がそれぞれ存在すると想定した電磁界シミュレーションによって計算される該回路基板上の複数の電流分布パターンに応じて、該回路基板の放射パターンが変化する各電流分布パターンをそれぞれ識別可能な位置の電流を検出する、
ことを特徴とする付記2又は3に記載の無線通信装置。
前記電流検出手段は、前記アンテナ素子が前記回路基板上の端部領域に設置されている場合には、該アンテナ素子から離れた該回路基板の他端部領域における複数の異なる位置の電流を検出する、
ことを特徴とする付記2から4のいずれか1項に記載の無線通信装置。
アンテナ素子を含む回路基板からの放射指向性を推定する方法において、
前記アンテナ素子への給電により誘起される、前記回路基板上少なくとも一部領域の電流分布を推定する推定ステップと、
前記推定された電流分布に応じた放射パターンを前記回路基板の放射指向性として特定する特定ステップと、
を実行する放射指向性推定方法。
前記回路基板上の電流を検出する検出ステップ、
を更に実行し、
前記推定ステップは、前記検出ステップで検出された電流値を用いて、予め保持される前記回路基板上の複数の電流分布パターンのうちのいずれか1つを現在の電流分布として推定し、
前記特定ステップは、予め保持される前記回路基板上の電流分布の複数パターンのそれぞれに対応する複数の放射パターンのうち、前記推定ステップで推定された電流分布に対応する放射パターンを前記回路基板の放射指向性として特定する、
ことを特徴とする付記6に記載の放射指向性推定方法。
前記検出ステップは、前記回路基板上の複数の異なる位置の各電流値をそれぞれ検出し、
前記推定ステップは、予め保持される複数の電流分布パターンの中から、前記回路基板上の異なる位置で検出される各電流値の関係に応じたいずれか1つの電流分布パターンを現在の電流分布と推定する、
ことを特徴とする付記6又は7に記載の放射指向性推定方法。
前記検出ステップは、
前記回路基板の下面に生体が接触し、かつ、該回路基板の下面以外の各辺から所定位置に生体がそれぞれ存在すると想定した電磁界シミュレーションによって計算される該回路基板上の複数の電流分布パターンに応じて、該回路基板の放射パターンが変化する各電流分布パターンをそれぞれ識別可能な位置の電流を検出する、
ことを特徴とする付記7又は8に記載の放射指向性推定方法。
前記検出ステップは、前記アンテナ素子が前記回路基板上の端部領域に設置されている場合には、該アンテナ素子から離れた該回路基板の他端部領域における複数の異なる位置の電流を検出する、
ことを特徴とする付記7から9のいずれか1項に記載の放射指向性推定方法。
5 ゲートウェイ装置
9 生体
20 アンテナ素子
21 無線通信処理部
25 ベースバンド処理部(BB処理部)
26 無線部(RF部)
27 電流分布推定部
28 放射パターン特定部
30 回路基板
31 電流センサ
33 算出部
37 給電点
41 電流プローブ
42 検波回路
43 増幅回路
Claims (6)
- アンテナ素子を含む回路基板と、
前記アンテナ素子への給電によって当該アンテナ素子から高周波信号が放射されたときにおける前記回路基板上の少なくとも一部領域の電流分布を推定する推定手段と、
前記推定手段により推定された電流分布に応じた放射パターンを前記回路基板の放射指向性として特定する特定手段と、
を備える無線通信装置。 - 前記回路基板上の電流を検出する電流検出手段、を更に備え、
前記推定手段は、前記電流検出手段により検出された電流値を用いて、予め保持される前記回路基板上の複数の電流分布パターンのうちのいずれか1つを現在の電流分布として推定し、
前記特定手段は、予め保持される前記回路基板上の電流分布の複数パターンのそれぞれに対応する複数の放射パターンのうち、前記推定手段により推定された電流分布に対応する放射パターンを前記回路基板の放射指向性として特定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信装置。 - 前記電流検出手段は、前記回路基板上の複数の異なる位置にそれぞれ配置され、各位置の電流値をそれぞれ検出する複数の電流センサであり、
前記推定手段は、前記回路基板上の異なる位置で検出される各電流値の関係に応じた複数の電流分布パターンを保持し、前記複数の電流センサにより検出された複数の電流値の比較結果を用いることにより、該複数の電流分布パターンのうちのいずれか1つを現在の電流分布と推定する、
ことを特徴とする請求項2に記載の無線通信装置。 - 前記電流検出手段は、前記回路基板の下面に生体が接触し、かつ、該回路基板の下面以外の各辺から所定位置に生体がそれぞれ存在すると想定した電磁界シミュレーションによって計算される該回路基板上の複数の電流分布パターンのうち該回路基板の放射パターンのそれぞれに対応した電流分布パターンをそれぞれ識別可能な位置の電流を検出する、
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の無線通信装置。 - 前記電流検出手段は、前記アンテナ素子が前記回路基板上の端部領域に設置されている場合には、該アンテナ素子から離れた該回路基板の他端部領域における複数の異なる位置の電流を検出する、
ことを特徴とする請求項2から4のいずれか1項に記載の無線通信装置。 - アンテナ素子を含む回路基板からの放射指向性を推定する方法において、
前記アンテナ素子への給電によって当該アンテナ素子から高周波信号が放射されたときにおける前記回路基板上の少なくとも一部領域の電流分布を推定する推定ステップと、
前記推定された電流分布に応じた放射パターンを前記回路基板の放射指向性として特定する特定ステップと、
を実行する放射指向性推定方法。
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