JP7836049B2 - 無線通信装置及びそれを用いた無線通信方法 - Google Patents

Description

本開示は、無線通信装置及びそれを用いた無線通信方法に関する。

船舶は、金属から構成されているため、船舶内では無線通信が円滑に行われないこともある。
したがって、船舶内では、有線ケーブルを設けた有線通信システムを主に利用している。
しかし、このような有線通信網は、船舶の隔壁に穴を開けなければならず、ケーブルの長さが数十キロメートルに達することがあるため、設置及びメンテナンスに大きいコストがかかる。
また、有線通信網が設置されているにもかかわらず、依然として通信のシャドウの区域が存在し、船員と作業者との間のコミュニケーションが難しく、船員と作業者の安全を脅かす可能性がある。
また、船舶内には、各種装置に対する電力供給のための電力ケーブルの設置が要求される。
このように、船舶内には、有線通信網及び電力供給のための多くのケーブルが存在し、そのケーブルを設けてメンテナンスするために多くのコストが必要とされている。

上記で説明した船舶だけでなく、冷凍コンテナ（コールドチェーン制御を含む）、大型車両、化学団地や大規模プラント施設、送油管などの巨大金属構造などにおいても同一又は類似な問題が存在する。

韓国特許登録番号第１３１３０１８号（２０１３．０９．２４）

一実施形態に係るアンテナ装置は、上面が四角形状のアンテナプレートと、前記アンテナプレートを支持し、前記金属体を媒質にして通信するために、前記金属体の金属面に接するグラウンドプレートと、前記アンテナプレートと前記グラウンドプレートとの間の間隔を一定に保持し、前記アンテナプレートを支持するための支持部であって、非金属材質の誘電体を含む前記支持部と、前記アンテナ装置のインピーダンスマッチングのためのインピーダンスマッチング回路と、を含み、前記アンテナ装置のインピーダンスマッチングは、前記アンテナプレートに接続されているフィーディングラインとグラウンドラインとの間の間隔及び前記インピーダンスマッチング回路に基づいて調節され、前記フィーディングライン及び前記グラウンドラインは、前記支持部と平行に配置されたものであり、前記フィーディングラインは、前記インピーダンスマッチング回路に接続され、前記インピーダンスマッチング回路は、前記グラウンドプレートに設けられた、金属素材を含むシールド部内に配置される。

前記アンテナプレートは、前記グラウンドプレートに接地されることができる。

前記アンテナ装置は、前記アンテナプレートを介して送受信した信号を分析して通信可能であるかを決定する通信回路をさらに含むことができる。

前記通信回路は、前記アンテナプレートを介して受信した信号を分析してビットエラー率を識別し、前記識別されたビットエラー率と閾値との間の比較結果に基づいて前記通信可能であるかを決定することができる。

一実施形態に係る無線通信装置は、請求項１に記載のアンテナ装置と、前記アンテナ装置を介して送受信した信号を処理するプロセッサと、前記プロセッサによって処理された信号を通信端末装置に送信する通信モジュールとを含む。

本発明によると、無線通信装置及びそれを用いた無線通信方法を提供することができる。

一実施形態に係る船舶内における無線通信装置の設置例を説明するための図である。 一実施形態に係るアンテナ装置を含む無線通信装置の構成を示すブロック図である。 一実施形態に係るアンテナ装置の構造図を示す。 一実施形態に係るアンテナ装置の構造図を示す。 一実施形態に係るアンテナ装置の構造図を示す。 一実施形態に係るアンテナ装置の構造図を示す。

実施形態に対する特定な構造的又は機能的な説明は単なる例示のための目的として開示されたものであって、様々な形態に変更されることができる。
したがって、実施形態は特定な開示形態に限定されるものではなく、本明細書の範囲は、実施形態において説明した技術的な思想に含まれる変更、均等物ないし代替物を含む。

第１又は第２などの用語を複数の構成要素を説明するために用いることがあるが、このような用語は１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的としてのみ解釈されなければならない。
例えば、第１構成要素は第２構成要素と命名することができ、同様に、第２構成要素は第１構成要素にも命名することができる。

いずれかの構成要素が他の構成要素に「接続」されていると言及されたときには、その他の構成要素に直接的に連結されているか又は接続されているが、中間に他の構成要素が存在し得るものと理解されなければならない。

単数の表現は、文脈上、明白に異なる意味をもたない限り複数の表現を含む。
本明細書において、「含む」又は「有する」等の用語は、明細書上に記載した特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものが存在することを示すものであって、１つ又はそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品、又はこれを組み合わせたものなどの存在又は付加の可能性を予め排除しないものとして理解しなければならない。

異なるように定義さがれない限り、技術的又は科学的な用語を含んで、ここで用いる全ての用語は、該当の技術分野で通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。
一般的に用いられる予め定義された用語は、関連技術の文脈上で有する意味と一致する意味を有するものと解釈されなければならず、本明細書で明白に定義しない限り、理想的又は過度に形式的な意味として解釈されることはない。

本明細書で使用される「モジュール」という用語は、ハードウェア、ソフトウェア、又はファームウェアで具現されたユニットを含み、例えば、ロジック、ロジックブロック、部品、又は回路などの用語と互換的に使用することができる。
モジュールは、一体に構成された部品、又は１つ又はそれ以上の機能を実行する、当該部品の最小単位又はその一部であってもよい。
例えば、一実施形態によれば、モジュールは、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）の形態に具現される。

本明細書にて使用される「～部」という用語は、ソフトウェア又はＦＰＧＡ又はＡＳＩＣのようなハードウェアコンポーネントを意味し、「～部」は、何らかの役割を果たす。
しかし、「～部」は、ソフトウェア又はハードウェアに限定される意味ではない。
「～部」は、アドレッシング可能な記憶媒体にあるよう構成されてもよく、１つ又はそれ以上のプロセッサを再生させるように構成されてもよい。
例えば、「～部」は、ソフトウェアコンポーネント、オブジェクト指向ソフトウェアコンポーネント、クラスコンポーネント及びタスクコンポーネントなどのコンポーネント、プロセス、関数、属性、プロシージャ、サブルーチン、プログラムコードのセグメント、ドライバ、ファームウェア、マイクロコード、回路、データ、データベース、データ構造、テーブル、アレイ、及び変数を含むことができる。
コンポーネントと「～部」内で提供される機能は、より少ない数のコンポーネントと「～部」に結合されたり、追加のコンポーネントと「～部」にさらに分割され得る。
それだけでなく、構成要素及び「～部」は、デバイス又はセキュアマルチメディアカード内の１つ又は複数のＣＰＵを再生させるように具現されてもよい。
また、「～部」は、１つ以上のプロセッサを含んでもよい。

以下、実施形態を添付する図面を参照しながら詳細に説明する。
図面を参照して説明する際に、図面符号に拘わらず同じ構成要素は、同じ参照符号を付与し、これに対する重複する説明は、省略する。

図１は、一実施形態に係る船舶内における無線通信装置の設置例を説明するための図である。

図１を参照すると、一実施形態に係る無線通信装置１１０，１２０は、金属体を媒質にして通信を行うことができる。
無線通信装置１１０，１２０は、金属体を媒質にする通信を介して通信中継機能を提供する。
無線通信装置は、無線通信装置に接続されている通信端末装置（例えば、無線機）から信号及び／又はデータを受信し、受信した信号データを金属体を媒質にして他の無線通信装置に送信することができる。
無線通信装置１１０，１２０は、例えば、船舶、コンテナ、トレーラのような金属体により電波を用いた通信の困難な通信シャドウ環境で金属体を媒質にして無線通信を効率よく行うことができる。
無線通信装置１１０，１２０は、船舶１００の金属船体に付着し、金属船体に電磁場を形成させ、データ処理部（例えば、プロセッサ）から受信した音声データを電磁場にのせて金属体を介して伝搬するアンテナ装置を含むことができる。
無線通信装置１１０，１２０のアンテナ装置は、金属体を介して電磁場に伝達される信号及び／又はデータを受信し、無線通信装置１１０，１２０は、受信した信号及び／又はデータを自身の通信チャネルを介して通信端末装置に送信することができる。

金属体を介して信号及び／又はデータが送信される原理を説明すれば、次の通りである。
金属体の媒質は、例示的に船体の鋼板やフレーム構造などであってもよい。
金属体の媒質が磁性体である場合と反磁性体である場合に分類して説明する。

金属体の媒質が磁性体である場合、第１アンテナの導電性レイヤが誘電体レイヤに電磁場を形成させる。
すると、この電磁場により電波媒体である金属体媒質に磁場がドミナント（ｄｏｍｉｎａｎｔ）な電磁場が形成される。
生成された電磁場のうち、電場Ｅ１が第１アンテナの開口面を通って金属体の媒質に直角方向へ伝搬していく。
伝搬された電場Ｅ１は、金属体の媒質内に磁場がドミナントな電磁場Ｂを形成させる。

すると、可逆性理論により、類似の構造及び原理で受信部側の第２アンテナが金属体の媒質内に形成されている電磁場からのエネルギーを受け取る。
このような過程は、電磁場がドミナントな電磁場Ｂの変化が、第２アンテナの開口面を通って電磁場がドミナントな電磁場Ｅ２に誘電体層から伝達される。

このような金属体を媒質にする通信（金属体通信とも称する）では、磁場がドミナントであるため、金属体の媒質の形態及び大きさが変化してもインピーダンスの変化が小さい。
また、金属体の媒質は、透磁率が空気（ａｉｒ）よりも大きいことから、電波の伝達効率が空気中に伝搬される通信システムよりも優れる。
従って、空気中を通した磁場通信よりも磁性体である金属体の媒質を通した通信の通信距離がさらに遠い。
磁場がドミナントな電磁場を形成させるためには、無線中継装置の共振部及び回路部で一定の大きさの電場が金属体の内部に形成されるよう共振部及び回路部が設計されなければならない。

金属体の媒質に形成されている電磁場により金属体の媒質から一定の距離離れた共振器にもエネルギー伝達が可能である。
金属体の媒質に形成されている電磁場は磁場がドミナントするため、これにより金属体の媒質から電場が放射されるので、作動周波数に共振されるアンテナが金属体の媒質から一定の距離内にあるときエネルギー受信が可能である。

第１アンテナ又は第２アンテナの誘電体層の誘電体は、共振部の厚さ及び大きさが小型化され、金属体の媒質に磁場がドミナントである電磁場Ｂを形成させて十分なエネルギーを伝達することができる。

金属体の媒質が常磁性体又は反磁性体である場合、導電性レイヤ側に給電された電流は、金属体の媒質で電場がドミナントな電磁場Ｅ１を形成する。
ここで、開口面から放射される電場は、金属体の媒質内に磁場がドミナントな電磁場Ｂを形成させることができない。
これについて、常磁性体と反磁性体は、その透磁率が空気に類似しているため、常磁性体や反磁性体の金属体媒質は、強磁性体の場合のように空気中での磁場の電波がさらに強くなく、類似の大きさで伝搬される。
言い換えれば、空気中又は金属体の内部で伝搬される距離が類似している。

強磁性体である純鉄の場合に透磁率が４０００～５０００であるが、常磁性体であるアルミニウムや反磁性体である銀（Ａｇ）は、透磁率が約１．０であり、金属体の内部における磁場電波の強度が異なる。
従って、この場合には、アンテナの導電性レイヤのうち、金属体の媒質に接するレイヤから金属体の媒質に誘起された電流により受信機に信号が伝搬される。
ここで、開口面で放射された電場が金属体に誘起され、これによって、信号又は電力が伝送される。

図１に示すような船舶１００（例えば、ＬＮＧ船舶）のように金属構造物を主な構造とする構造体の場合に電波が金属を通過できず、反射及び／又は減衰現像が起り、無線通信が円滑に行われないことがある。
従って、金属構造物からなる構造体の場合、無線通信が困難であるか不可能な無線通信シャドウ区域が発生し得る。
例えば、ＬＮＧ船舶のパイプダクト（ｐｉｐｅ ｄｕｃｔ）、エンジン・ルーム（ｅｎｇｉｎｅ ｒｏｏｍ）、ボースンストア（ｂｏｓｕｎ ｓｔｏｒｅ）、エンジン制御ルーム（ｅｎｇｉｎｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｒｏｏｍ；ＥＣＲ）、バウ・スラスタールーム（ｂｏｗ ｔｈｒｕｓｔｅｒ ｒｏｏｍ）などにおいて、無線通信シャドウ区域が発生し得る。
ここで、最も必要であるものは、電波の空気中に放射が容易で一般の無線通信が円滑に行われる貨物制御室（ｃａｒｇｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｒｏｏｍ；ＣＣＲ）、ブリッジ（ｂｒｉｄｇｅ）、コンパスデッキ（ｃｏｍｐａｓｓ ｄｅｃｋ）を含むリビングクォーター（ｌｉｖｉｎｇ ｑｕａｒｔｅｒ）又はアッパデッキ（ｕｐｐｅｒ ｄｅｃｋ）などの、地域と無線通信シャドウ区域間に使用できる中継装置が求められる。
一実施形態に係る無線通信装置１１０，１２０は、無線通信可能区域と無線通信シャドウ区域との間の通信を中継する中継の役割を果たす。

船舶１００内で無線通信装置１１０，１２０の設置ができない位置があると仮定する。
船舶１００内で無線通信装置１１０，１２０の設置可能な位置に無線通信装置１１０，１２０を設け、ケーブル１３０，１４０（例えば、ＲＦケーブル）を介して本開示で提案されているアンテナ装置１５０，１６０（例えば、図３Ａのアンテナ装置３００）を設置することが可能である。
アンテナ装置１５０は、ケーブル１３０を介して無線通信装置１１０に接続され、アンテナ装置１６０は、ケーブル１４０を介して無線通信装置１２０に接続される。
防爆エリアでは、ＲＦバリア（ｂａｒｒｉｅｒ）（又は、ＲＦカプラー（ｃｏｕｐｌｅｒ））１３５，１４５を介してアンテナ装置１５０，１６０を設置することもできる。

図２は、一実施形態に係るアンテナ装置を含む無線通信装置の構成を示すブロック図である。

図２を参照すると、無線通信装置２００は、本開示で説明される無線通信装置（例えば、図１に示す無線通信装置１１０，１２０）に対応する。
無線通信装置２００は、プロセッサ２１０、メモリ２２０、通信モジュール２３０、アンテナ装置２４０（例えば、図１に示すアンテナ装置１５０，１６０、図３Ａに示すアンテナ装置３００）及び表示モジュール２５０を含み、無線通信装置２００の各構成要素は、通信バス２６０を介して通信してもよい。
一実施形態において、無線通信装置２００には、これらの構成要素の一部（例えば、表示モジュール２５０）が省略されたり、他の構成要素が追加されてもよい。

プロセッサ２１０は、無線通信装置２００の他の構成要素（例えば、ハードウェア又はソフトウェア構成要素）を制御し、様々なデータ処理又は演算を行うことができる。
一実施形態によれば、データ処理又は演算の少なくとも一部として、プロセッサ２１０は、他の構成要素から受信された命令又はデータをメモリ２２０に格納し、メモリ２２０に格納されている命令又はデータを処理して、結果データをメモリ２２０に格納することができる。

プロセッサ２１０は、メインプロセッサ（例えば、中央処理装置又はアプリケーションプロセッサ）又はそれとは独立的又は共に運営可能な補助プロセッサ（例えば、グラフィック処理装置、神経網処理装置（ＮＰＵ）、イメージ信号処理部、センサハブプロセッサ、又はコミュニケーションプロセッサ）を含んでもよい。

メモリ２２０は、無線通信装置２００の構成要素（例えば、プロセッサ２１０又は通信モジュール２３０）によって使用される様々なデータを格納することができる。
データは、例えば、プログラム（例えば、アプリケーション）、それに関する命令の入力データ及び／又は出力データ、通信端末装置から受信した信号及び／又はデータを含んでもよい。
メモリ２２０は、プロセッサ２１０によって実行可能な命令を格納する。
メモリ２２０は、揮発性メモリ又は不揮発性メモリを含んでもよい。

通信モジュール２３０は、無線通信装置２００と他の装置（例えば、他の無線通信装置、通信端末装置）との間の直接（例えば、有線）通信チャネル又は無線通信チャネルの樹立、及び樹立された通信チャネルを通した通信実行をサポートすることができる。
通信モジュール２３０は、通信機能を行うための通信回路を含んでもよい。
通信モジュール２３０は、プロセッサ２１０と独立的に運営され、直接（例えば、有線）通信又は無線通信をサポートするコミュニケーションプロセッサを含んでもよい。
通信モジュール２３０は、無線通信を行う無線通信モジュール及び／又は有線通信モジュールを含んでもよい。

プロセッサ２１０は、メモリ２２０に格納されている命令語を実行させることで、無線通信装置２００が本開示で説明された無線通信装置の１つ以上の動作を行うように制御することができる。

一実施形態において、プロセッサ２１０は、無線通信装置２００を通した通信可能であるかを確認する。
プロセッサ２１０は、アンテナ装置２４０を介して受信した信号及び／又はデータを分析して通信感度を決定し、決定された通信感度に基づいて通信可能であるかを予測する。
予測された通信の可否及び／又は通信感度（通信品質情報）は、表示モジュール２５０を介して表示され得る。
例えば、プロセッサ２１０は、アンテナ装置２４０を介して受信した信号及び／又はデータに対する受信信号の強度（ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｓｉｇｎａｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ；ＲＳＳＩ）を決定し、受信信号の強度の大きさに基づいて通信感度を決定してもよい。
受信信号の強度が大きいほど、通信感度が優れるものと決定されてもよい。
異なる例として、プロセッサ２１０は、受信された信号（例えば、デジタル信号）のビットエラー率をチェックし、特定の閾値以下のビットエラー率が発生する時点まで通信可能であることを、表示モジュール２５０を介して表示してもよい。
例えば、ビットエラー率が３％を超過すれば、通信できないものと決定してもよいが、具体的な数値は制限されない。
ビットエラー率は、受信された信号でビットがどれだけ壊れているか、又は、どの程度のエラーが発生したかを示す。

さらに、通信端末装置についても無線通信装置２００との通信に対する通信感度を決定し、予測された通信感度に基づいて通信可能であるかを予測することができる。
予測された通信可能の可否及び／又は通信感度（通信品質情報）は、通信端末装置の表示部（例えば、ディスプレイ）を介して表示されてもよい。
通信端末装置は、無線通信装置２００から受信した信号（例えば、デジタル信号）のビットエラー率をチェックし、特定の閾値以下のビットエラー率が発生する時点まで通信可能であることを、表示部を介して表示することができる。

提案された無線通信システムでは、同じ通信チャネルの信号を中継する機能を提供することができる。
通信端末装置（例えば、デジタル無線機端末）は、通常、音声信号又はデータ信号を送信／受信する機能を有しているが、無線通信シャドウ区域では信号伝達が円満に行われない。
このような通信端末装置の通信距離拡張のために同じチャネルの信号を中継し、遠距離まで信号を伝達する装置（例えば、無線通信装置２００）が該当無線通信システムに適用され得る。

図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、及び、図３Ｄは、一実施形態に係るアンテナ装置の構造図を示す。

図３Ａは、一実施形態に係るアンテナ装置の斜視図であり、図３Ｂは、一実施形態に係るアンテナ装置の平面図である。
図３Ｃは、一実施形態に係るアンテナ装置を図３Ａに示されたＡ方向から見た側面図であり、図３Ｄは、一実施形態に係るアンテナ装置を図３Ａに示されたＢ方向から見た側面図である。

図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ及び図３Ｄを参照すると、アンテナ装置３００は、本開示で説明された無線通信装置（例えば、図１に示す無線通信装置１１０，１２０、図２の無線通信装置２００）のアンテナ装置として機能する。
一実施形態において、アンテナ装置３００は、予め指定されている範囲の高さ（例えば、グラウンドプレート３３０からアンテナプレート３１０までの高さ）を有してもよい。

グラウンドプレート３３０は、アンテナプレート３１０を支持し、対象金属面に接する。
グラウンドプレート３３０は、例えば、通信のための目標周波数を考慮したグラウンド銅板（ｇｒｏｕｎｄ ｂｒａｓｓ）を含んでもよい。
グラウンドプレート３３０は、アンテナ本体（ａｎｔｅｎｎａ ｂｏｄｙ）の役割を果たしてもよい。
アンテナプレート３１０の面積は、通信のために要求される共振周波数により予め指定されている比率に形成されたものである。
アンテナプレート３１０の面積を調節することで、いかなる共振周波数にも適切なアンテナを設計できる。
アンテナプレート３１０は、グラウンドプレート３３０に接地される。
アンテナプレート３１０の上面の長さ３７０がアンテナ装置３００のアンテナの長さに対応する。
アンテナ装置３００のインピーダンスマッチング（ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｍａｔｃｈｉｎｇ）は、フィーディングライン（ｆｅｅｄｉｎｇ ｌｉｎｅ）３５５とグラウンドライン（ｇｒｏｕｎｄ ｌｉｎｅ）３５０との間のギャップ又は間隔３６０及びインピーダンスマッチング回路を介してマッチング値を調節することができる。
アンテナ装置３００に接続されている回路（例えば、図２に示すプロセッサ２１０を含む）は、アンテナ装置３００を介して受信された信号を分析して通信可能であるかを予測することができる。

アンテナ装置３００は、グラウンドプレート３３０とアンテナプレート３１０との間には一定の間隔を保持し、アンテナプレート３１０を支持するための支持部３２０を含む。
支持部３２０は、例えば、非金属材質（例えば、ポリカーボネート（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ；ＰＣ））の補助誘電体を含んでもよく、アンテナプレート３１０の金属の高さを一定に保持させることができる。
アンテナ装置３００では、グラウンドライン３５０とフィーディングライン３５５との間の幅を用いてアンテナ装置のインピーダンスマッチング程度を調整することができる。
また、アンテナプレート３１０の長さ３７０を調節することで所望するアンテナ装置の使用周波数を選択することができる。

アンテナ装置３００は、アンテナ装置３００のインピーダンスマッチングのためのインピーダンスマッチング回路（図示せず）をさらに含んでもよく、インピーダンスマッチング回路は、シールド部３４０によって保護され得る。
シールド部３４０は、例えば、アルミニウム素材を含んでもよく、シールド部３４０の中にインピーダンスマッチング回路が配置されてもよい。
インピーダンスマッチング回路は、フィーディングライン３５５が接続されてもよい。
アンテナプレート３１０とグラウンドプレート３３０は、導電性の高い材質を含み、互いに電気的に導通することができる。
提案されたアンテナ装置３００は、金属板にアンテナ装置３００が付着されたとき広い帯域幅を提供する利点を有する。

一実施形態に係るアンテナ装置３００は、アンテナプレート３１０、このアンテナプレート３１０を支持するグラウンドプレート３３０、及びアンテナ装置３００のインピーダンスマッチングのためのインピーダンスマッチング回路を含み、アンテナプレート３１０の上面の面積は、通信のための共振周波数により予め指定されている比率で形成されたものであり、アンテナ装置３００のインピーダンスマッチングは、アンテナプレート３１０に接続されているフィーディングラインとグラウンドラインとの間の間隔に基づいて調節されるものである。
アンテナプレート３１０は、グラウンドプレート３３０に接地されたものであってもよい。
アンテナ装置３００は、アンテナプレート３１０を介して送受信した信号を分析し通信可能であるかを決定する通信回路をさらに含んでもよい。
通信回路は、アンテナプレート３１０を介して受信した信号を分析してビットエラー率を識別し、識別されたビットエラー率と閾値との間の比較結果に基づいて通信可能であるかを決定する。
インピーダンスマッチング回路は、金属素材を含むシールド部３４０内に配置されたものであってもよい。

一実施形態に係る無線通信装置（例えば、図２に示す無線通信装置２００）は、アンテナ装置３００、アンテナ装置３００を介して送受信した信号を処理するプロセッサ２１０、及びプロセッサ２１０によって処理された信号を通信端末装置に送信する通信モジュール２３０を含む。
一実施形態に係るアンテナ装置３００を含む無線通信装置は、次のような分野で活用されるが、これに限定されることはない。

＜船舶＞
船舶は、金属からなり、船舶内では、無線通信が円滑ではない。

したがって、船舶内では、主に有線ケーブルを設置した有線通信システムが大部分である。
しかし、このような有線通信網は、船舶の隔壁に穴を開けなければならず、ケーブルの長さが数十キロメートルに達するため、設置及びメンテナンスに大きいコストがかかる。
また、有線通信網が設置されているにもかかわらず、依然として通信のシャドウ区域が存在して船員や作業者の安全が脅かされている。

最近では、自律運航船舶、スマートシップがイシューになっており、そのためには多様で多くのセンサなどが要求される。
このようなセンサは、通信のためのケーブルが必要であるが、スマートな機能が求められるほど、より多くのセンサが求められることで、数多いケーブルが必要となる。
また、このようなケーブルによって多くのコストがかかる。
その結果、船舶内のデータ通信は、その必要性が高まり、ケーブルによるコストもさらに増加している。

また、各種装置の電力のための電力線が、有線に供給されている。
従って、船舶内には、有線通信及び電力線で多くのケーブルが存在しているが、これを設置かつメンテナンスのための多くのコストが求められている。

軍艦についても、上記した類似の問題を有しており、商船とは異なって多くの隔壁で形成されており、有線通信網によるコスト及び建造器間の問題は、より深刻である。

上記のような問題を解決するために本発明において、

船舶内の有線通信網でケーブルを取り除き無線通信網に置き換えることができる。
無線網に置き換えることで、ケーブルによるコストが削減される。
即ち、ケーブル設置に関するコストの減少により建造費及び建造期間の減少、ケーブルのメンテナンス費用の削減、ケーブルの重量減少を通した船舶重量の減少により、燃料費の削減などが可能となる。

また、船舶のスマート化が加速されることで生じる通信イシューを無線網で解決し、スマート化を円滑に成功させることができる。
また、本発明を活用すれば、無線で電力供給が可能で、船舶内の数多くの電力線が除去されることで画期的なコスト削減が可能である。

提案された無線通信装置を利用すると、従来における無線通信が不可能であるか、困難な構造物で無線通信を中継することができる。
従って、従来の無線シャドウ地域／環境での有線ワイヤリングのためのコスト及び構造物の重量などが大幅に改善される。

＜コンテナ＞
金属でシャドウされている空間を介してモノを運送及び保管する代表的な例としてコンテナが挙げられる。
コンテナは、貨物を能率的で経済的に輸送するために用いられる金属材質を用いて製造した四角ボックス型の容器を意味する。
現在における各種の産業現場では大量の貨物をより迅速に運搬するために、各種の適材用コンテナが用いられている。
コンテナは、各種貨物を便利に運搬させる。

一方、コンテナが国外輸出や輸入に使用されている場合、又は、コンテナの内部に特定の環境が持続的に維持されなければならない物品が積載されている場合は、コンテナの内部状況を持続的に管理されなければならない。
最近では、グローバル陸上／海上運送のコンテナ貨物を対象に、リアルタイムに位置情報、内部温度／湿度、及び衝撃、ドアの開閉、そして移送経路の離脱などに関する情報モニタリングのニーズが増加しており、貨物の安全輸送（盗難防止）及び貨物状態情報などといった質の高いサービスの要求も増加している。

従来における管理システムが有する問題は、次の通りである。

第１に、コンテナの内部要因と外部要因を複合的に考慮していない点である。
コンテナの内部に積載されている物品は、コンテナ内部の環境的な要因だけでなく、コンテナの外部要因（例えば、外部空気の流入など）による影響を受ける。
例えば、冷媒を用いて内部温度を低温に保持する方法として、コンテナの内部環境を調節する場合、冷媒自体の変質による問題（内部要因）だけでなく、コンテナの開閉ドアと本体部との間のギャップ（例えば、ドアの開閉）により冷気が外部に流出され適正な温度を保持できない問題（外部要因）がある。

第２に、コンテナ間の優先順位を考慮して管理できない点である。
モノの移動に複数のコンテナが使用される場合、より優先的に管理されなければならないコンテナがありえるが、優先順位を考慮しなければ、管理問題が発生する。

第３に、冷凍コンテナは、常に電力供給されなければならず、スマートコンテナのための装置のための電力も必要である。
そのために、電力ケーブルが常に必要であり、コンテナの移動のとき電力供給が切れることで荷物管理に問題が生じる場合がある。
また、コンテナ装置のためのバッテリも充電が必要であるが、充電のための方法が容易ではない状態である。

第４に、船舶では無線通信の難しさでリアルタイム管制が難しく、特に、コンテナ船の下部コンテナは通信が円滑でない問題がある。

本発明では、提案されている無線通信装置を介してコンテナの内部と外部との間の通信を可能にし、コンテナの内部モニタリング及びコンテナの位置情報を把握することができる。
そして、無線で充電できるため持続的な電力供給、バッテリ充電が可能になって、荷物管理が容易になる。

＜車両の後方カメラ及びアラウンドビュー＞
車両が増大になるほど死角は、広くなり、特に、大型車は、後方１５ｍ程度の後方カメラがないと見えないため、後進運転の際には常に危険が存在する。
従来の有線後方カメラは、ケーブルの設置及びメンテナンスによって追加的なコストが発生し得る。
外部に露出するデータケーブルの弱点（配線損傷、ショート）及び装着の非効率性（時間、コスト）の限界が指摘されており、無線通信基盤のアラウンドビューに対する需要が持続的に発生している。
そして、従来における有線後方カメラは、装着及び使用便宜性、コストの非効率性に対する限界があることから、無線通信基盤の脱着型の後方カメラの需要が発生している。
しかし、既存のジグビー（Ｚｉｇｂｅｅ）、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）、ワイファイ（Ｗｉ－Ｆｉ）などのＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）無線通信技術は、ノイズ、周辺妨害周波数の干渉、映像混線などの問題によって適用し難い問題があり、電波回折によるシャドウ地域の発生で適しておらず、コンテナを積むとコンテナの金属体によって無線通信が円滑に行われないことから、これに対する克服案が求められている。

コンテナトレーラーの場合、トラクター、トレーラー、コンテナそれぞれの所有主が、異なる。
後方カメラ又はアラウンドビューの必要なドライバーは、トラクターの所有主として運行に必要なカメラをトレーラー又はコンテナに設置しなければならないため、運行するたびに新たに設置し、運行後には、再び回収しなければならない。
従って、毎日新しいコンテナが配車されて運行するユーザには適していないためその便宜性が低く、市場から敬遠されている状況である。
また、完成車がトレーラーを共に生産できないため、アラウンドビューの設置が基本的に不可能であり、ドライバーが追加に購入して設置しなければならない状況である。

また、軍用車両の安定的な任務遂行のために、死角を示す装備に対する必要性が浮上している。
アラウンドビューシステムを設置すれば、ルームミラー又はサイドミラーで見えない部分をモニターで確認でき、頻繁に任務を行う軍用車両の設置必須項目である。
既存の有線／無線通信方式カメラの弱点補完のために戦術的に優秀な無線アラウンドビューが求められる。

本発明では、提案された無線通信装置を用いて車両のカメラシステムのための有線ケーブルを除去し、無線で後方カメラ、アラウンドビューシステムを構成することができる。
また、従来における無線通信方式の短所を克服して通信信頼性が高められ、また、脱付着が容易であり、従来における有線カメラの非効率性を克服することができる。

＜コールドチェーントラック管制＞
近年、アンタクト社会への移行によるオンライン配送の急増により、コールドチェーン物流（生鮮食品、医薬品など）の温度／湿度維持、衝撃、位置などのリアルタイム管制が注目されている。
そのため、トラック内ＩｏＴデータの円滑な通信の活性化や安全性の向上に対するニーズが高まっている。
また、コールドチェーントラックの温度データ操作など輸送中のコールドチェーンデータの信頼性確保が求められ、コールドチェーントラックの輸送中の温度逸脱前の事前対応（Ｃｏｖｉｄワクチン廃棄など）も必要である。
しかし、従来の通信方式では、輸送車両の内部と外部との通信が不完全で、リアルタイム管制が行われていない。

本発明では、提案されている無線通信装置を介して運送車両の内部／外部間のリアルタイム通信を可能にし、コールドチェーンデータのリアルタイム管制で荷物の新鮮度、位置などをモニタリングすることができる。

＜原子力発電所＞
原子力発電所の放射線区域は、金属構造物、コンクリート隔壁などで複雑に構成されている。
これによって、無線電波障害により放射線区域と非放射線区域との間の通信は、有線で構成されているが、放射能の流出時に放射線区域での有線通信網は、ケーブルの劣化により使用できない状態となる。
放射線区域の各種のパイプを通信媒質にする本発明の無線通信装置の通信機能を活用すれば、有線網が不能状態になったとき非常時の通信網として使用することができる。

＜その他の分野＞
化学団地、工場、建設現場、タンクなど：これらの産業現場では、数多いパイプ又は金属からなる電波障害物により電波障害が発生し、無線通信が円滑に行われない。
金属体を媒質として使用して通信する本発明の無線通信装置を使用することで、そのような問題を解決することができる。

建物の場合、建物内の地下駐車場など、無線通信シャドウ区域が存在する。
そのため、小型基地局などを設置するためにケーブルの設置及びメンテナンスに多くのコストが必要とされる。
本発明の無線通信装置を建物の鉄骨又はパイプなどの金属を活用すれば、このようなコストが削減され得る。

また、建物内の安全消防のための多くの有線通信網が必要であるが、本発明の無線通信装置を活用すると、簡単な施工及び低コストでこれを代替することができる。

送油管の場合、送油管の原油漏れ、盗難などを防止するために送油管に多くの装置が使用されている。
この装置は、データをサーバに送信するために無線通信網を活用するが、送油管が地中に設置されている場合は、有線も無線通信も難しくなる。
送油管の金属体を媒質として使用する本発明の無線通信装置を活用すれば、たとえ地中であっても通信装置から円滑にデータを収集することができる。

以上、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したが、本発明は、上述の実施形態に限定されず、当技術分野で通常の知識を有する者であれば、それに基づいて様々な技術的な修正及び変形を適用することができる。
例えば、説明された技術が説明された方法とは異なる順に実行されたり、及び／又は説明されたシステム、構造、装置、回路などの構成要素が説明された方法とは異なる形態に結合又は組み合せられたり、他の構成要素又は均等物によって代替、置換されても適切な結果を達成することができる。

従って、本発明の範囲は、開示された実施形態に限定されて定められるものではなく、特許請求の範囲及び特許請求の範囲と均等なものなどによって定められるものである。

１００・・・船舶
１１０，１２０・・・無線通信装置
１３０，１４０・・・ケーブル
１３５，１４５・・・ＲＦバリア（ＲＦカプラー）
１５０，１６０・・・アンテナ装置
２００・・・無線通信装置
２１０・・・プロセッサ
２２０・・・メモリ
２３０・・・通信モジュール
２４０・・・アンテナ装置
２５０・・・表示モジュール
２６０・・・通信バス
３００・・・アンテナ装置
３１０・・・アンテナプレート
３２０・・・支持部
３３０・・・グラウンドプレート
３４０・・・シールド部
３５０・・・グラウンドライン
３５５・・・フィーディングライン
３６０・・・ギャップ又は間隔
３７０・・・アンテナプレートの上面の長さ

Claims (5)

1. 金属体に付着し、前記金属体を媒質にして通信するアンテナ装置であって、
   上面が四角形状のアンテナプレートと、
   前記アンテナプレートを支持し、前記金属体を媒質にして通信するために、前記金属体の金属面に接するグラウンドプレートと、
   前記アンテナプレートと前記グラウンドプレートとの間の間隔を一定に保持し、前記アンテナプレートを支持するための支持部であって、非金属材質の誘電体を含む前記支持部と、
   前記アンテナ装置のインピーダンスマッチングのためのインピーダンスマッチング回路と、を含み、
   前記アンテナ装置のインピーダンスマッチングは、前記アンテナプレートに接続されているフィーディングラインとグラウンドラインとの間の間隔及び前記インピーダンスマッチング回路に基づいて調節され、
   前記フィーディングライン及び前記グラウンドラインは、前記支持部と平行に配置されたものであり、
   前記フィーディングラインは、前記インピーダンスマッチング回路に接続され、
   前記インピーダンスマッチング回路は、前記グラウンドプレートに設けられた、金属素材を含むシールド部内に配置されたものである、アンテナ装置。
2. 前記アンテナプレートは、前記グラウンドプレートに接地される、請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記アンテナ装置は、前記アンテナプレートを介して送受信した信号を分析して通信可能であるかを決定する通信回路をさらに含む、請求項１に記載のアンテナ装置。
4. 前記通信回路は、前記アンテナプレートを介して受信した信号を分析してビットエラー率を識別し、前記識別されたビットエラー率と閾値との間の比較結果に基づいて前記通信可能であるかを決定する、請求項３に記載のアンテナ装置。
5. 無線通信装置であって、
   請求項１に記載のアンテナ装置と、前記アンテナ装置を介して送受信した信号を処理するプロセッサと、前記プロセッサによって処理された信号を通信端末装置に送信する通信モジュールと、を含む、無線通信装置。