JP6245451B2 - 非設置型無線通信装置およびその通信制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、２０１２年３月３０日に出願された日本国特許出願：特願２０１２−０８１６５２号の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用を持って本書に組み込まれているものとする。
本発明は携帯電話等の人が携帯する非設置型無線通信装置とその通信制御方法に関する。

近年、無線通信装置の普及が進んでいる。特に無線通信装置の中でも人が携帯する携帯電話や携帯情報端末の普及が目覚しい。普及している携帯型無線通信装置は無指向性のアンテナを備えた装置が多い。携帯電話等では端末の存在する位置や方向が使用者の行動によって左右され、基地局に対する方向が一方向に定まらないからである。

また、アンテナの指向性を制御して通信の利得向上および省電力化を狙った移動端末もいくつか提案されている。たとえば特許文献１および２には、ＧＰＳ等のセンサを用いて移動端末の位置情報を取得し、通信する基地局の方向にアンテナの指向性を補正する端末装置が開示されている。

特開２００４−０６４７４１号公報 特開２００７−３１２２８０号公報

しかしながら、基地局に向けて電波を放射するようにアンテナの指向性を補正する方法では、使用者や周りの人に向けて電波を放射してしまう可能性がある。具体的には、図１に示すように、使用者１１０１が通信装置１１０２を使用する際、通信に最も適した基地局１１０３が決定されるが、通信装置１１０２からみて基地局１１０３の方向に使用者１１０１がいる場合には、使用者１１０１にも電波が放射されることになる。通信装置の使用者だけでなく、近くにいる他者に対しても同様の事態が生じうる。もし基地局１１０３の反対側に位置する基地局１１０４でも通信が可能であれば、使用者１１０１に電波を直接放射することなく通信が可能となるが、上記特許文献に開示された移動端末ではこのような制御を行うことができない。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、使用者へ向けての電波放射を低減させ、かつ効率的な通信を可能にする非設置型無線通信装置およびその通信制御方法を提供することにある。

本発明に係る非設置型無線通信装置は、使用者が携帯する非設置型無線通信装置であって、装置本体から見て特定方向へ指向性を有する第１アンテナと、少なくとも前記第１アンテナが電波を放射できない方向への電波を放射する第２アンテナと、少なくとも１つの基地局方向を検出する基地局方向検出手段と、前記使用者がいる方向に通信に最適な基地局があった場合、前記使用者がいない方向に通信可能な基地局があるかどうかをチェックし、前記使用者へ向けた方向から外れた方向の基地局へ電波を放射するように前記第１アンテナあるいは前記第２アンテナを選択する制御手段と、を有することを特徴とする。
また、本発明に係る非設置型無線通信装置は、装置本体から見て特定方向へ指向性を有する第１アンテナと、少なくとも前記第１アンテナが電波を放射できない方向への電波を放射する第２アンテナと、自装置の位置情報を取得する位置検出手段と、予め取得した基地局情報と前記位置情報とに基づいて、前記使用者がいる方向に通信に最適な基地局があった場合、前記使用者がいない方向に通信可能な基地局があるかどうかをチェックし、通信可能な基地局のうち前記使用者へ向けた方向から外れた方向の基地局へ電波を放射するように前記第１アンテナあるいは前記第２アンテナを選択する制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明に係る非設置型無線通信装置の通信制御方法は、非設置型無線通信装置の本体から見て特定方向へ指向性を有する第１アンテナと、少なくとも前記第１アンテナが電波を放射できない方向への電波を放射する第２アンテナと、を有する非設置型無線通信装置の通信制御方法であって、基地局方向検出手段が少なくとも１つの基地局方向を検出し、制御手段が、前記使用者がいる方向に通信に最適な基地局があった場合、前記使用者がいない方向に通信可能な基地局があるかどうかをチェックし、前記使用者へ向けた方向から外れた方向の基地局へ電波を放射するように前記第１アンテナあるいは前記第２アンテナを選択する、ことを特徴とする。
本発明に係る非設置型無線通信装置の通信制御方法は、位置検出手段が自装置の位置情報を取得し、制御手段が、予め取得した基地局情報と前記位置情報とに基づいて、前記使用者がいる方向に通信に最適な基地局があった場合、前記使用者がいない方向に通信可能な基地局があるかどうかをチェックし、通信可能な基地局のうち前記使用者へ向けた方向から外れた方向の基地局へ電波を放射するように前記第１アンテナあるいは前記第２アンテナを選択する、ことを特徴とする。

本発明により、使用者へ向けての電波放射を低減させ、かつ効率的な通信が可能となる。

図１は、背景技術を説明するための電波の放射方向を説明する模式図である。 図２（Ａ）は本発明の第１実施形態による通信装置の正面図、図２（Ｂ）はその背面図である。 図３（Ａ）は本発明の第２実施形態による通信装置の正面図、図３（Ｂ）はその背面図である。 図４は第２実施形態による通信装置の内部回路を概略的に示すブロック図である。 図５は第３実施形態による通信装置の内部回路を概略的に示すブロック図である。 図６は第４実施形態による通信装置の内部回路を概略的に示すブロック図である。 図７（Ａ）は本発明の第５実施形態による通信装置の正面図、図７（Ｂ）はその背面図である。 図８は第５実施形態による通信装置の内部回路を概略的に示すブロック図である。 図９は第１〜第５実施形態で説明した動作をまとめて示すフローチャートである。

本発明の実施形態によれば、通信を行おうとする基地局と使用者との位置関係に基づいて指向性アンテナあるいは別の指向性／無指向性アンテナのいずれかを選択することで、使用者への電波放射を低減させることが可能となる。一般に、使用者は顔の側面を無線端末の通話面に近接させて通話を行うので、使用者の顔へ電波が放射されないようにアンテナを選択すればよい。より正確にアンテナ選択を行うために、基地局からの電波を検出して基地局の方向を特定してもよい。あるいは端末の位置情報をＧＰＳ等で取得し、基地局の配置情報から基地局の方向を特定することもできる。さらに使用者が近接したか否かを検出するセンサを設け、近接したときには指向性アンテナを選択し、離れたときには無指向性アンテナを選択することで、使用者への電波放射を低減させることも可能である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明の実施形態による無線通信装置は、携帯電話のみならず、通信機能を備えた情報通信端末等にも適用可能である。以下、携帯型無線通信装置を単に「通信装置」を記して説明する。

１．第１実施形態
図２（Ａ）に示すように、通信装置本体１０２の表面には、ディスプレイ２０１、キーパッド２０２、スピーカ２０３およびマイク２０４が設けられている。図２（Ｂ）に示すように、通信装置本体１０２の裏面には、指向性を持つことで所望の方向へ電波の放射・受信が可能な指向性アンテナ３０１が設けられている。一般に、非設置型の通信装置の多くは、使用する形態があらかじめ決められており、通信装置から使用者の相対的な位置等が定められている場合が多い。よって指向性アンテナ３０１は、通信装置１０２から見て、使用者がいる方向以外に電波を放射できることが望ましい。

また、近年の携帯電話はキャリア周波数が高周波になってきたことから、アンテナを通信装置本体に内蔵する場合が多い。本実施形態における指向性アンテナ３０１も、電波を通信装置本体１０２の裏面から放射するパッチのアレーアンテナとして内蔵されている。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。

アンテナ３０１は指向性を持っており、携帯電話の通信先との通信を効率よく行うことができる。一般的に、携帯電話での通話では、携帯電話の表面のスピーカ２０３とマイク２０４に顔を接して使用する。よって、使用者が携帯電話を利用するときは、装置本体１０２の表面にあることが明らかである。本実施形態によれば、携帯電話の裏面にある指向性アンテナ３０１から電波を送受信するので、使用者への電波の放射を低減することができる。

２．第２実施形態
図３に本発明の第２実施形態による通信装置を示すが、図２と同じ部材には同一の参照番号を付して説明は省略する。第２実施形態では、図３（Ａ）に示すように、指向性アンテナ３０１とは別にアンテナ４０１が装置本体１０２に内蔵されている。アンテナ４０１は無指向性アンテナであるが、必ずしも無指向性である必要はない。とくに、使用者への電波の放射を考慮すると、指向性アンテナ３０１が放射できない方向へ放射可能で、かつその放射方向に使用者が含まれない指向性アンテナを１つ以上備えてもよい。なお、図３（Ｂ）に示すように、本実施形態による通信装置の裏面は図２と同じ構成である。

第２実施形態によれば、通信装置の内部に設けられた制御部により通信に用いるアンテナを状況に応じて指向性アンテナ３０１と無指向性アンテナ４０１との間で切り替えることができる。通常は消費電力等を考慮して、効率の良い指向性アンテナ３０１を用いた通信を行う。指向性アンテナ３０１の放射方向にある基地局との通信が困難である場合には、使用者へ電波を放射してしまうが、 無指向性アンテナ４０１を用いて通信してもよい。これにより別の基地局と通信を行うことが可能になる。

図４に示すように、第２実施形態による通信装置は、指向性アンテナ３０１とそれとは別のアンテナ４０１とを選択可能に接続した無線通信部３５１と、通信装置全体の動作制御を行う制御部３５２と、基地局方向を検出する基地局方向検出部３５３とを有する。

基地局方向検出部３５３は、無線通信部３５１が近くにある複数の基地局からの電波を受信し、その電波強度等から通信可能な基地局を特定する。制御部３５２は、指向性アンテナ３０１の放射方向に基地局があれば、当該基地局と指向性アンテナ３０１を用いて通信するようにアンテナ切替制御を実行する。指向性アンテナ３０１の放射方向にある基地局との通信が困難である場合には、使用アンテナを無指向性アンテナ４０１に切り替えて通信を行う。

このように指向性アンテナ３０１とアンテナ４０１とを切り替えることで、使用者へ電波が放射されることなく、基地局との効率的な通信を行うことができる。

３．第３実施形態
図５に示すように、本発明の第３実施形態による通信装置は、図４に示す通信装置の基地局方向検出部３５３の代わりに、周辺の基地局情報を取得する基地局情報取得部３６１と、自通信装置の位置情報を取得する位置検出部３６２とを設けた構成を有する。通信装置の表面および裏面の構成は、位置検出部３６２のためのアンテナが内蔵されている以外は図３に示すものと同様であるから、説明は省略する。

位置検出部３６２は、たとえばＧＰＳ(Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ)などであるが、これに限定されるものではなく、周辺にある複数の基地局からの電波を受信することで、自通信装置の位置を特定することも可能である。

基地局情報取得部３６１が予め周辺基地局の情報を取得しておくことで、自通信装置の位置情報から基地局との相対的な方向および距離を算出できる。これにより指向性アンテナ３０１から送受信する電波の方向を算出することで通信の開始時間を短縮できる。また、指向性アンテナ３０１で通信できる方向および距離に基地局がない場合には、アンテナ４０１に切り替えて通信を行うことが可能である。これらは、通信開始時だけでなく、通信中に使用者が移動した場合などにも適用される。

このように指向性アンテナ３０１とアンテナ４０１とを切り替えることで、使用者へ電波が放射されることなく、基地局との通信を迅速に開始することができ、効率的な通信を達成できる。

４．第４実施形態
図６に示すように、本発明の第４実施形態による通信装置は、図４に示す通信装置に、端末姿勢検出部３７０を追加した構成を有する。通信装置の表面および裏面の構成は図３に示すものと同様であるから、説明は省略する。

端末姿勢検出部３７０は、たとえばジャイロセンサなど通信装置の回転角度を検出できるものであるが、ジャイロセンサにに限定されるものではない。基地局との相対的な距離はＧＰＳ等で算出することが可能だが、使用者の回転などによる通信装置の姿勢の変化や方向はＧＰＳで検出することは困難である。そこでジャイロセンサ等を用いて通信装置の回転角度を検出する。検出された角度変化を補正するように指向性アンテナ３０１の指向性を変化させることで、通信品質を一定に保つことができる。また回転の変化が激しく、指向性の補正が追随できないときは一時的にアンテナ４０１に切り替え、回転が収まってから再び指向性アンテナ３０１に戻してもよい。

このように指向性アンテナ３０１とアンテナ４０１とを切り替えることで、使用者へ電波が放射されることなく、基地局との通信を安定的に行うことができる。なお、本実施形態は、図５に示す第３実施形態に端末姿勢検出部３７０を追加した構成であっても、同様の効果を得ることができる。

５．第５実施形態
図７に本発明の第５実施形態による通信装置を示すが、図２と同じ部材には同一の参照番号を付して説明は省略する。第５実施形態では、図７（Ａ）に示すように、使用者が通信装置に近接しているか否かを判定するための近接センサ９０１が設けられている。その他の構成は図３（Ａ）と同様であり、また、図７（Ｂ）に示すように、本実施形態による通信装置の裏面も図３（Ｂ）と同じである。第５実施形態によれば、通信装置の内部に設けられた制御部により通信に用いるアンテナを近接センサ９０１の検出出力に応じて指向性アンテナ３０１と無指向性アンテナ４０１との間で切り替えることができる。

図８に示すように、本発明の第５実施形態による通信装置は、図４に示す通信装置に、近接センサ９０１を追加した構成を有する。通信装置の表面および裏面の構成は図３に示すものと同様であるから、説明は省略する。

近接センサ９０１は使用者が顔を通信装置に近づけたか否かを検出するセンサであり、たとえば赤外線センサを用いることができる。例えば、スピーカ２０３を広域で聞くことができるように設定すると、使用者は通信装置に密接することなく通話が可能になる。したがって、近接センサ９０１で使用者が顔を近づけたか否かを検出することで、顔を近づけている場合には指向性アンテナ３０１を選択して通信を行い、使用者の方向へ電波を放射しないようにする。使用者が通信装置から離れている場合には、使用者への影響が少ないと判断して無指向性アンテナ４０１で電波を放射してもよい。なおこれらの電波の放射方向は、基地局との距離や空間の条件によっても変更可能である。なお、近接センサ９０１は赤外線センサに限定されない。

このように、近接センサ９０１の検出結果に従って指向性アンテナ３０１とアンテナ４０１との切替制御を行うことで、使用者へ電波が放射されることなく、効率的な通信を行うことができる。なお、本実施形態は、図５に示す第３実施形態に近接センサ９０１を追加した構成であっても、同様の効果を得ることができる。

６．総合的動作説明
上述した第１〜第５実施形態で説明した動作をまとめて図９に示す。なお、ここでは通信装置として携帯電話を例示し、携帯電話が通信を確立するまでの動作を大きく４つのステップＳ１−Ｓ４で示す。

ステップＳ１では、携帯電話が周辺の基地局の位置情報を取得する。この際、携帯電話が位置検出手段（図５の位置検出部３６２）を使用するかどうかで取得方法が分かれるが最終的に最適な通信を行うことができる基地局の情報を得る。このとき、携帯電話の通信可能圏内に基地局が存在しない場合もあり得るが、その場合は通信不可能として一般的な圏外での動作に移行するものとし、詳細は省略する。

ステップＳ２では、携帯電話から基地局のある方向を認識できる場合には、その方向を検出する。できない場合は従来どおり無指向性アンテナで通信する。

ステップＳ３では、携帯電話から見て使用者がいる方向に基地局があるかどうかを判別し、使用者いない場合は使用者へ影響を与えずに指向性アンテナを用いて通信ができる。使用者がいる方向に通信に最適な第１の基地局があった場合、使用者がいない方向に通信可能な基地局があるかどうかをチェックする。

ステップＳ３で使用者がいない方向に通信可能な第２の基地局を検出した場合、ステップＳ４にて指向性アンテナを用いて電波を送受信することで通信を行う。なお、通信可能とは、携帯電話から見て送信が可能である場合を指す。仮に携帯電話が第２の基地局への電波を送信可能でも、第２の基地局からの電波が携帯電話で受信できない場合には、受信のみを第１の基地局からの電波で行ってもよい。その際、携帯電話の送信時と受信時で通信先の基地局が異なることから、第１の基地局と第２の基地局間での通信同期をとる必要がある。

なお、ステップＳ３で使用者がいない方向に通信可能な基地局を検出できなかった場合、ステップＳ４にて無指向通信により第１の基地局と通信を行う。なお、上記動作における第１の基地局との無指向の通信は、使用者への影響を考慮した上で、指向性を持った電波で通信することを選択できる。

１０２ 通信装置本体
２０３ スピーカ
２０４ マイク
３０１ 指向性アンテナ
４０１ アンテナ（無指向性／指向性）
３５１ 無線通信部
３５２ 制御部
３５３ 基地局方向検出部
３６１ 基地局情報取得部
３６２ 位置検出部
３７０ 端末姿勢検出部
９０１ 近接センサ

Claims (10)

1. 使用者が携帯する非設置型無線通信装置であって、
   装置本体から見て特定方向へ指向性を有する第１アンテナと、
   少なくとも前記第１アンテナが電波を放射できない方向への電波を放射する第２アンテナと、
   少なくとも１つの基地局方向を検出する基地局方向検出手段と、
   前記使用者がいる方向に通信に最適な基地局があった場合、前記使用者がいない方向に通信可能な基地局があるかどうかをチェックし、前記使用者へ向けた方向から外れた方向の基地局へ電波を放射するように前記第１アンテナあるいは前記第２アンテナを選択する制御手段と、
   を有することを特徴とする非設置型無線通信装置。
2. 使用者が携帯する非設置型無線通信装置であって、
   装置本体から見て特定方向へ指向性を有する第１アンテナと、
   少なくとも前記第１アンテナが電波を放射できない方向への電波を放射する第２アンテナと、
   自装置の位置情報を取得する位置検出手段と、
   予め取得した基地局情報と前記位置情報とに基づいて、前記使用者がいる方向に通信に最適な基地局があった場合、前記使用者がいない方向に通信可能な基地局があるかどうかをチェックし、通信可能な基地局のうち前記使用者へ向けた方向から外れた方向の基地局へ電波を放射するように前記第１アンテナあるいは前記第２アンテナを選択する制御手段と、
   を有することを特徴とする非設置型無線通信装置。
3. 前記第１アンテナが前記非設置型無線通信装置の本体通話面とは反対側の面に設置されたことを特徴とする請求項１または２に記載の非設置型無線通信装置。
4. 前記使用者の当該装置への近接を検出する近接検出手段を更に有し、前記制御手段が、前記近接検出手段の検出結果に応じてアンテナを選択する、ことを特徴とする請求項１−３のいずれか１項に記載の非設置型無線通信装置。
5. 非設置型無線通信装置の本体から見て特定方向へ指向性を有する第１アンテナと、少なくとも前記第１アンテナが電波を放射できない方向への電波を放射する第２アンテナと、を有する非設置型無線通信装置の通信制御方法であって、
   基地局方向検出手段が少なくとも１つの基地局方向を検出し、
   制御手段が、前記使用者がいる方向に通信に最適な基地局があった場合、前記使用者がいない方向に通信可能な基地局があるかどうかをチェックし、前記使用者へ向けた方向から外れた方向の基地局へ電波を放射するように前記第１アンテナあるいは前記第２アンテナを選択する、
   ことを特徴とする通信制御方法。
6. 非設置型無線通信装置の本体から見て特定方向へ指向性を有する第１アンテナと、少なくとも前記第１アンテナが電波を放射できない方向への電波を放射する第２アンテナと、を有する非設置型無線通信装置の通信制御方法であって、
   位置検出手段が自装置の位置情報を取得し、
   制御手段が、予め取得した基地局情報と前記位置情報とに基づいて、前記使用者がいる方向に通信に最適な基地局があった場合、前記使用者がいない方向に通信可能な基地局があるかどうかをチェックし、通信可能な基地局のうち前記使用者へ向けた方向から外れた方向の基地局へ電波を放射するように前記第１アンテナあるいは前記第２アンテナを選択する、
   ことを特徴とする通信制御方法。
7. 前記第１アンテナが前記非設置型無線通信装置の本体通話面とは反対側の面に設置されたことを特徴とする請求項５または６に記載の通信制御方法。
8. 前記使用者の当該装置への近接の有無を検出し、その検出結果に応じてアンテナを選択する、ことを特徴とする請求項５−７のいずれか１項に記載の通信制御方法。
9. 前記第２アンテナが無指向性アンテナであり、前記使用者がいない方向に通信可能な基地局を検出できなかった場合、前記制御手段が前記第２アンテナにより無指向通信を行うことを特徴とする請求項１−４のいずれか１項に記載の非設置型無線通信装置。
10. 前記第２アンテナが無指向性アンテナであり、前記使用者がいない方向に通信可能な基地局を検出できなかった場合、前記制御手段が前記第２アンテナにより無指向通信を行うことを特徴とする請求項５−８のいずれか１項に記載の通信制御方法。

Images