WO2016110979A1

WO2016110979A1 - 無線通信装置

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Publication number: WO2016110979A1
Application number: PCT/JP2015/050374
Authority: WO
Inventors: 久雄中野
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2015-01-08
Filing date: 2015-01-08
Publication date: 2016-07-14
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Abstract

　自分側の無線通信装置１および相手側の無線通信装置１０の双方は、相手側の無線通信装置から送信された電波の受信信号強度が予め定められた範囲内に収まるように相手側の無線通信装置に対して送信電力増減を要求する送信電力制御要求を行うと共に、相手側の無線通信装置からの送信電力増減の要求に応じて、自分側の無線通信装置の送信電力制御を行う無線通信部３を備える。さらに自分側の無線通信装置１は、通信状態が送信電力を増加させる条件に合致する場合、自分側の無線通信装置１および相手側の無線通信装置１０の受信信号強度を下げる制御を行うことにより、自分側の無線通信装置１の無線通信部３に送信電力制御要求を行わせて相手側の無線通信装置１０に対して送信電力増加を要求すると共に、相手側の無線通信装置１０にも送信電力制御要求を行わせて自分側の無線通信装置１に対して送信電力増加を要求させる制御部６を備える。

Description

無線通信装置

　この発明は、無線通信時の送信電力を制御する無線通信装置に関するものである。

　カーナビゲーション装置などの車載機器の中には、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標、以下記載を省略する。）方式の無線通信機能が搭載されているものがある。この無線通信機能は、携帯電話およびオーディオプレーヤなどの情報端末との間で通信し、ハンズフリー通話、ダイヤルアップ接続および音楽再生などに利用される。

　Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ方式の無線通信では、ＩＳＭ（Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｍｅｄｉｃａｌ）帯と呼ばれる産業、科学および医療用に割り当てられた２．４ＧＨｚ帯が使用される。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ方式の他に、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇ／ｎなどの無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）方式の無線通信およびコードレス電話等でも、同じ２．４ＧＨｚ帯の周波数帯が使用される。

　近年、無線ＬＡＮ方式の無線通信機能は、ラップトップＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、スマートフォンおよびタブレット端末などに搭載され、家庭、オフィスおよび公衆無線ＬＡＮなどで広く使用されている。最近では、車両への搭載も増えている。そのため、車載機器に搭載されたＢｌｕｅｔｏｏｔｈ方式の無線通信機能は、無線ＬＡＮ方式をはじめとしたＩＳＭ帯機器からの電波干渉により、通信品質が劣化するという問題が発生する。加えて、車載機器の場合は、自車両または隣接車両の移動に伴い、干渉波チャネルの変化および干渉波レベルの変動が生じるという問題もある。

＜Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ方式の送信電力制御の仕様＞
　ここで、非特許文献１におけるＢｌｕｅｔｏｏｔｈ方式の送信電力制御（Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）の仕様を説明する。
　Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ方式では、相手側の無線通信装置からの電波の受信信号強度（ＲＳＳＩ：Ｒｅｃｅｉｖｅｄ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｓｔｒｅｎｇｔｈ　Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）が予め定められた信号強度範囲内に収まるよう、自分側の無線通信装置の受信信号強度に基づいて相手側の無線通信装置に要求を出し、相手側の無線通信装置の送信電力を制御する。

　具体的には、（１）自分側の無線通信装置の受信信号強度が予め定められた信号強度範囲の上限値より高ければ、相手側の無線通信装置に対して送信電力低減を要求する。（２）自分側の無線通信装置の受信信号強度が予め定められた信号強度範囲の下限値より低ければ、相手側の無線通信装置に対して送信電力増加を要求する。
　予め定められた信号強度範囲は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ仕様で規定があり、現状ではおおよそ－６０ｄＢｍ～－４０ｄＢｍの範囲である。より正確には、下限値は－５６ｄＢｍから実際の感度＋６ｄＢの範囲内、上限値は下限値より２０ｄＢ±６ｄＢ高い範囲内であり、仕様上はある程度の範囲が許容されている。

　上記（１）または（２）の要求を受けた相手側の無線通信装置は、その要求に従って送信電力の低減または増加を行う。
　自分側および相手側の無線通信装置の双方で、上記制御を行うことで、お互いの送信電力は通信相手から制御される。

＜Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ方式の送信電力制御の問題＞
　車両内環境は、比較的狭い空間のため無線通信装置間の距離が近く、伝搬ロスが小さい。そのため、車両内の無線通信では、受信信号強度が予め定められた信号強度範囲の上限値より高くなりやすく、お互いの送信電力を低減する方向の制御となりやすい。
　また、受信信号強度が高くなりやすいということは、受信信号強度が予め定められた信号強度範囲の下限値より低くなりにくいということでもあるため、一度送信電力が低減されてしまうと、送信電力を増加する方向の制御になりにくい。
　結果として、車両内環境では、受信信号強度が下がった状態となりやすい。そのため、干渉波がある環境では、希望波と妨害波の受信電力の比、すなわちＤＵＲ（Ｄｅｓｉｒｅｄ　ｔｏ　Ｕｎｄｅｓｉｒｅｄ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｒａｔｉｏ）が小さくなり、パケットエラーが発生しやすくなる。

　このように、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ方式の送信電力制御の仕様では、受信信号強度に基づいて相手側の無線通信装置の送信電力を制御するため、送信電力を増加させることで通信品質を改善できる余地がある場合でも、受信信号強度が予め定められた信号強度範囲内にあれば送信電力増加の要求を行わないという問題がある。

　上記問題を解決するために、例えば特許文献１には、ビット誤り率（ＢＥＲ：Ｂｉｔ　Ｅｒｒｏｒ　Ｒａｔｅ）または信号対雑音比（ＳＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ　ｔｏ　Ｎｏｉｓｅ　Ｒａｔｉｏ）などの通信品質に基づき、送信電力を適切に制御する技術が開示されている。
　また、特許文献２には、自分側の無線通信装置の受信信号強度が予め定められた信号強度範囲内であっても、相手側の無線通信装置に対して送信電力の低減を周期的に要求することで、相手側の無線通信装置の送信電力を制御する技術が開示されている。

特開２００４－２０８００８号公報特開２００７－２５９０５５号公報

BLUETOOTH SPECIFICATION Version 2.1 + EDR [vol 2]

　上記特許文献１の無線通信装置は、自分側の無線通信装置の通信品質の監視結果に基づき、自分側の無線通信装置の送信電力を制御する構成である。この構成は、相手側の無線通信装置からの要求で自分側の無線通信装置の送信電力を制御するというＢｌｕｅｔｏｏｔｈ仕様から外れており、特殊である。そのため、相手側の無線通信装置も同様の構成を備えている必要があり、通信可能な相手側の無線通信装置は限られてしまうという課題があった。

　上記特許文献２の無線通信装置は、相手側の無線通信装置の送信電力を制御可能であるが、自分側の無線通信装置の送信電力の制御については考慮されていない。自分側の無線通信装置の送信電力を含めて制御可能とするためには、相手側の無線通信装置も同様の構成を備えている必要がある。そのため、自分側および相手側の無線通信装置の双方の通信品質向上効果が得られる相手側の無線通信装置は限られてしまうという課題があった。

　このように、上記特許文献１，２では、自分側および相手側の無線通信装置の送信電力制御のために、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ仕様から外れた特別な機能を備えた相手側の無線通信装置が必要となる。そのため、相手側の無線通信装置として、ユーザが車両に持ち込むスマートフォンなどの市販機器を用いることができない。

　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、相手側の無線通信装置によらず、自分側および相手側の無線通信装置の双方の通信品質を向上させることを目的とする。

　この発明に係る無線通信装置は、通信状態が送信電力を増加させる条件に合致する場合、自分側の無線通信装置および相手側の無線通信装置の受信信号強度を下げる制御を行うことにより、自分側の無線通信装置の無線通信部に送信電力制御要求を行わせて相手側の無線通信装置に対して送信電力増加を要求すると共に、相手側の無線通信装置の無線通信部に送信電力制御要求を行わせて自分側の無線通信装置に対して送信電力増加を要求させる制御部を備えるものである。

　この発明によれば、通信状態が送信電力を増加させる条件に合致する場合、自分側の無線通信装置および相手側の無線通信装置の受信信号強度を下げる制御を行うことにより、自分側の無線通信装置の無線通信部に送信電力制御要求を行わせて相手側の無線通信装置に対して送信電力増加を要求すると共に、相手側の無線通信装置の無線通信部に送信電力制御要求を行わせて自分側の無線通信装置に対して送信電力増加を要求させる機能を備えることにより、自分側の無線通信装置および相手側の無線通信装置の送信電力を増加できるので、双方の無線通信装置が高い受信信号強度で電波を受信できるようになり通信品質が向上する。また、自分側の無線通信装置に上記機能があれば、相手側の無線通信装置を選ばないので、ユーザが移動体内に持ち込むスマートフォンなどの市販機器を相手側の無線通信装置として使用することができる。

この発明の実施の形態１に係る自分側の無線通信装置を含む無線通信システムの構成例を示す図である。実施の形態１に係る自分側の無線通信装置の構成例を示すブロック図である。実施の形態１に係る相手側の無線通信装置の構成例を示すブロック図である。この発明の実施の形態２に係る自分側の無線通信装置による無線通信のタイミング図である。この発明の実施の形態３に係る自分側の無線通信装置による無線通信のタイミング図である。この発明の実施の形態４に係る自分側の無線通信装置による無線通信のタイミング図である。この発明の実施の形態５に係る自分側の無線通信装置による無線通信のタイミング図である。この発明の実施の形態６に係る自分側の無線通信装置の構成例を示すブロック図である。この発明の実施の形態７に係る自分側の無線通信装置の構成例を示すブロック図である。この発明の実施の形態８に係る自分側の無線通信装置が通信で使用するチャネル（周波数帯）を説明する図である。

　以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る無線通信装置を含む無線通信システムの構成例を示す図である。無線通信システムは、少なくとも、自分側の無線通信装置１および相手側の無線通信装置１０を含む。
　自分側の無線通信装置１と相手側の無線通信装置１０との構成上の差異については後述する。

　図１に示すように、自分側の無線通信装置１および相手側の無線通信装置１０は、自車両２０に搭載されている。
　自車両２０内では、自分側の無線通信装置１と相手側の無線通信装置１０との間でＢｌｕｅｔｏｏｔｈ方式の無線通信が行われる。自車両２０の外には、公衆無線ＬＡＮアクセスポイント３０と、無線ＬＡＮ通信装置を搭載した隣接車両４０が存在している。そのため、自車両２０内の無線通信は、自車両２０外の無線通信の電波により干渉を受ける。また、公衆無線ＬＡＮアクセスポイント３０と、隣接車両４０の無線ＬＡＮ通信装置は、各々使用するチャネルが異なるため、自車両２０と公衆無線ＬＡＮアクセスポイント３０と隣接車両４０の位置関係によっては、干渉波のチャネル変化およびレベル変動が起こる。

　図２は、自分側の無線通信装置１の構成例を示すブロック図である。
　アンテナ部２は、相手側の無線通信装置１０との間で電波を送受信する。このアンテナ部２は、アンテナ（素子）およびアンテナ整合回路などから構成される。

　無線通信部３は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ仕様に準拠した無線通信の基本機能を搭載したチップであり、無線部４および通信制御部５としての機能を実現する。
　無線部４は、アンテナ部２で受信した電波を受信信号に変換する受信回路、および通信制御部５から出力された送信信号をアンテナ部２へ出力する送信回路などから構成される。また、無線部４は、相手側の無線通信装置１０からの電波の受信信号強度（ＲＳＳＩ）を検出し、通信制御部５へ出力する。

　通信制御部５は、相手側の無線通信装置１０からの電波の受信信号強度が予め定められた信号強度範囲内に収まるよう、相手側の無線通信装置１０に対して送信電力増減を要求する送信電力制御要求を行う。この制御は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ仕様における送信電力制御要求（Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｒｅｑｕｅｓｔｓ）に該当する。
　また、通信制御部５は、相手側の無線通信装置１０からの送信電力増減の要求に応じて、無線部４の送信電力制御を行う。無線部４の送信電力を増減することで、アンテナ部２の放射電力も増減する。この制御は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ仕様における送信電力制御（Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）に該当する。
　予め定められた信号強度範囲とは、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ仕様で規定されたおおよそ－６０ｄＢｍ～－４０ｄＢｍの範囲（いわゆるＧｏｌｄｅｎ　Ｒｅｃｅｉｖｅ　Ｐｏｗｅｒ　Ｒａｎｇｅ）である。

　ここで、通信制御部５の送信電力制御要求を説明する。
　受信信号強度が予め定められた信号強度範囲の下限値より低い場合、通信制御部５は、送信電力増加を要求する送信信号を、無線部４およびアンテナ部２を介して相手側の無線通信装置１０へ出力する。受信信号強度が予め定められた信号強度範囲の上限値より高い場合、通信制御部５は、送信電力低減を要求する送信信号を、無線部４およびアンテナ部２を介して相手側の無線通信装置１０へ出力する。

　反対に、相手側の無線通信装置１０から自分側の無線通信装置１に対して送信電力増減が要求された場合、アンテナ部２および無線部４を介して通信制御部５へ、この要求の受信信号が入力される。通信制御部５は、入力された受信信号が送信電力増加を要求する信号だった場合、無線部４に指示して送信電力を増加させる。一方、入力された受信信号が送信電力低減を要求する信号だった場合、無線部４に指示して送信電力を低減させる。
　なお、変更が可能な送信電力の範囲、および１回の要求に対応した変更幅などの情報は、予め無線通信部３に設定されているものとする。

　ここで、図３に、相手側の無線通信装置１０の構成例を示す。図３に示すように、相手側の無線通信装置１０は、少なくともアンテナ部２および無線通信部３を備えている。このアンテナ部２および無線通信部３は、自分側の無線通信装置１が有するものと同様の機能である。
　相手側の無線通信装置１０の無線通信部３も、自分側の無線通信装置１の無線通信部３と同様に、送信電力制御を実施する。つまり、相手側の無線通信装置１０の無線通信部３は、通信相手である自分側の無線通信装置１からの電波の受信信号強度が上記の予め定められた信号強度範囲内に収まるように自分側の無線通信装置１に対して送信電力増減を要求する送信電力制御要求を行うと共に、自分側の無線通信装置１からの送信電力増減の要求に応じて相手側の無線通信装置１０の無線部４の送信電力制御を行う。

　自分側の無線通信装置１の制御部６は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）または専用回路で構成される。制御部６は、自分側の無線通信装置１と相手側の無線通信装置１０との通信状態が、予め定められた制御実施条件に合致するか否かを判定する。制御実施条件に合致する場合には、制御部６がアンテナ部２または通信制御部５に指示して、自分側の無線通信装置１および相手側の無線通信装置１０の受信信号強度を下げる制御を実施し、合致しない場合にはこの制御を実施しない。
　制御実施条件とは、自分側の無線通信装置１と相手側の無線通信装置１０の無線通信において送信電力の増加が必要となる状況である。制御実施条件の具体例は、実施の形態２～５で説明する。制御部６が行う制御の具体例は、実施の形態６～８で説明する。

　自車両２０内で無線通信を使用する場合、車両内環境は一般に狭い空間のため自分側の無線通信装置１と相手側の無線通信装置１０の距離が近く、伝搬ロスが小さい。そのため、受信信号強度が予め定められた信号強度範囲の上限値より低くなりにくく、送信電力を低減する方向の制御になりやすい。そこで、自分側の無線通信装置１と相手側の無線通信装置１０の送信電力を増加すべき通信状態を、制御実施条件として制御部６に予め設定しておき、条件に合致する通信状態になったときに制御部６が自分側の無線通信装置１と相手側の無線通信装置１０の受信信号強度を下げる制御を実施する。

　制御部６による制御の結果、自分側の無線通信装置１の受信信号強度が予め定められた信号強度範囲の下限値より低くなると、自分側の無線通信装置１の無線通信部３が送信電力制御要求を実施して、相手側の無線通信装置１０に対して送信電力増加を要求する。この要求に応じて、相手側の無線通信装置１０の無線通信部３が無線部４の送信電力を増加させる。
　また、制御部６による制御の結果、相手側の無線通信装置１０の受信信号強度が予め定められた信号強度範囲の下限値より低くなると、相手側の無線通信装置１０の無線通信部３が送信電力制御要求を実施して、自分側の無線通信装置１に対して送信電力増加を要求する。この要求に応じて、自分側の無線通信装置１の無線通信部３が無線部４の送信電力を増加させる。
　このように、自分側の無線通信装置１の制御部６が受信信号強度を下げる制御を実施することにより、自分側の無線通信装置１と相手側の無線通信装置１０の双方の送信電力が増加する。

　なお、上記説明では、制御部６が自分側の無線通信装置１および相手側の無線通信装置１０の受信信号強度を現状維持するか下げるかの２段階に制御しているが、受信信号強度を下げる下げ幅を多段階に制御してもよい。

　以上より、実施の形態１によれば、自分側の無線通信装置１および相手側の無線通信装置１０の双方は、相手側の無線通信装置から送信された電波を自分側の無線通信装置で受信した受信信号強度が予め定められた信号強度範囲内に収まるように相手側の無線通信装置に対して送信電力増減を要求する送信電力制御要求を行うと共に、相手側の無線通信装置からの送信電力増減の要求に応じて自分側の無線通信装置の送信電力制御を行う無線通信部３を備える構成にした。また、自分側の無線通信装置１は、通信状態が送信電力を増加させる条件に合致する場合に自分側の無線通信装置１および相手側の無線通信装置１０の受信信号強度を下げる制御を行うことにより、自分側の無線通信装置１の無線通信部３に送信電力制御要求を行わせて送信電力増加を要求すると共に、相手側の無線通信装置１０の無線通信部３に送信電力制御要求を行わせて自分側の無線通信装置１に対して送信電力増加を要求させる制御部６を備える構成にした。これにより、車両内環境のように、伝搬ロスが小さく送信電力を低減する方向の制御となりやすい環境においても、自分側の無線通信装置１のみが制御部６を備えることで、自分側の無線通信装置１および相手側の無線通信装置１０の双方の送信電力を増加させることができ、双方が高い受信信号強度で受信できる。希望波の受信電力を高くできるため、干渉波が多い環境においても、希望波と妨害波の受信電力の比、すなわちＤＵＲを改善でき、パケットエラー発生を低減できる。従って、通信品質が向上する。また、自分側の無線通信装置１のみが制御部６を備えていれば、相手側の無線通信装置１０を選ばないので、ユーザが自車両２０に持ち込むスマートフォンなどの市販機器を相手側の無線通信装置１０として使用することができる。

　なお、ＤＵＲの例としては、ＣＮＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ　ｔｏ　Ｎｏｉｓｅ　Ｒａｔｉｏ）、ＣＩＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ　ｔｏ　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　Ｒａｔｉｏ）、ＣＩＮＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ　ｔｏ　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｎｏｉｓｅ　Ｒａｔｉｏ）等がある。

実施の形態２．
　実施の形態２では、送信電力を増加すべき制御実施条件の具体例を説明する。実施の形態２に係る無線通信システムを構成する自分側の無線通信装置１と相手側の無線通信装置１０は、上記実施の形態１と同様であるため、図１～図３を援用する。

　実施の形態２では、制御実施条件を、データパケットの通信が開始されるより前の期間とする。制御部６は、データパケットの通信が開始されるより前の接続制御期間であれば、自分側の無線通信装置１と相手側の無線通信装置１０の受信信号強度を下げる制御を実施し、データパケット通信中はこの制御を実施しない。

　図４は、自分側の無線通信装置１の無線通信のタイミング図であり、自分側の無線通信装置１の通信状態、制御部６の制御状態（制御あり、制御なし）、および自分側の無線通信装置１の送信電力の時間推移を示す。
　例えば、自分側の無線通信装置１と相手側の無線通信装置１０の間でハンズフリー通話用のデータを通信する場合、制御部６は、データパケット通信が開始されるより前の発着信動作をトリガにしてアンテナ部２に指示を出し、自分側の無線通信装置１と相手側の無線通信装置１０の受信信号強度を下げる制御を開始する。制御部６は、ユーザが自分側の無線通信装置１に対して通話先の電話番号を入力している間、または無線通信部３が相手側の無線通信装置１０との接続を制御している間、受信信号強度を下げる制御を継続する。制御部６は、接続後の音声データパケットの通信開始を通信制御部５から通知されると、受信信号強度を下げる制御を停止する。

　これにより、データパケット通信開始前に、一時的に自分側の無線通信装置１と相手側の無線通信装置１０の受信信号強度が下がる。その結果、相手側の無線通信装置１０から自分側の無線通信装置１へ送信電力増加が要求され、自分側の無線通信装置１の送信電力が増加する。また、自分側の無線通信装置１から相手側の無線通信装置１０へ送信電力増加が要求され、相手側の無線通信装置１０の送信電力も増加する。
　データパケット通信開始後には、自分側の無線通信装置１と相手側の無線通信装置１０の受信信号強度を下げない状態に戻る。

　以上より、実施の形態２によれば、制御実施条件を、データパケットの通信が開始されるより前の期間にしたので、自分側の無線通信装置１と相手側の無線通信装置１０は送信電力が増加した状態でデータパケット通信を開始でき、通信品質が向上する。

実施の形態３．
　実施の形態３に係る無線通信システムを構成する自分側の無線通信装置１と相手側の無線通信装置１０は、上記実施の形態１と同様であるため、図１～図３を援用する。

　実施の形態３では、制御実施条件を、希望波と妨害波の受信電力の比（ＤＵＲ）が基準値以下である場合とする。通信制御部５は、データパケット通信中にＤＵＲを検出して、制御部６へ通知する。制御部６は、ＤＵＲが基準値以下であれば、自分側の無線通信装置１と相手側の無線通信装置１０の受信信号強度を下げる制御を実施し、ＤＵＲが基準値より大きければこの制御を実施しない。
　ＤＵＲの基準値は、通信データの変調方式に応じて決まる所要ＤＵＲを満足するような値である。ただし、受信信号強度を下げる制御を停止した後の受信信号強度改善量を考慮して、制御を開始するときの基準値と、制御を停止するときの基準値とを異なる値としてもよい。

　図５は、自分側の無線通信装置１の無線通信のタイミング図であり、自分側の無線通信装置１の通信状態、制御部６のＤＵＲ判定結果、制御部６の制御状態（制御あり、制御なし）、および自分側の無線通信装置１の送信電力の時間推移を示す。
　通信制御部５から制御部６へ通知されるＤＵＲが基準値以下になると、制御部６がアンテナ部２または通信制御部５に指示を出し、自分側の無線通信装置１と相手側の無線通信装置１０の受信信号強度を下げる制御を開始する。これにより、自分側の無線通信装置１から相手側の無線通信装置１０へ送信電力増加が要求され、相手側の無線通信装置１０の送信電力が増加する。相手側の無線通信装置１０の送信電力増加により、自分側の無線通信装置１の通信制御部５で検出するＤＵＲが大きくなり基準値を超えると、制御部６は、受信信号強度を下げる制御を停止する。また、相手側の無線通信装置１０の受信信号強度が下がることにより、相手側の無線通信装置１０から自分側の無線通信装置１へ送信電力増加が要求されるので、自分側の無線通信装置１の送信電力が増加し、相手側の無線通信装置１０のＤＵＲも大きくなる。

　以上より、実施の形態３によれば、制御実施条件を、ＤＵＲが基準値以下の場合にしたので、ＤＵＲの改善が必要なときに自分側の無線通信装置１と相手側の無線通信装置１０の送信電力を増加することができる。

実施の形態４．
　実施の形態４に係る無線通信システムを構成する自分側の無線通信装置１と相手側の無線通信装置１０は、上記実施の形態１と同様であるため、図１～図３を援用する。

　上記実施の形態３では、制御実施条件を、ＤＵＲが基準値以下である場合としたが、本実施の形態４では、この条件にタイムアウトを設定し、ＤＵＲが基準値以下となった時点から所定時間が経過するまでの期間を制御実施条件にする。
　所定時間は、例えば、ユーザが受信信号強度低下による通信状態の悪化を感じない程度の短時間（例えば、１～３秒）とする。

　図６は、自分側の無線通信装置１の無線通信のタイミング図であり、自分側の無線通信装置１の通信状態、制御部６のＤＵＲ判定結果、制御部６の制御状態（制御あり、制御なし）、および自分側の無線通信装置１の送信電力の時間推移を示す。
　制御部６は、例えば１０秒ごとに、ＤＵＲ判定を実施する。そして、制御部６は、ＤＵＲが基準値以下となった時点を起点として、受信信号強度を下げる制御を開始し、所定時間（例えば、１～３秒）が経過するとこの制御を停止する。公衆無線ＬＡＮアクセスポイント３０および隣接車両４０からの干渉波レベルが高い等の電波環境によっては、相手側の無線通信装置１０の送信電力を増加してもＤＵＲが基準値まで上がらない場合がある。その場合は、タイムアウトにより、制御部６の制御による受信信号強度低下状態が継続することを防ぎ、本来の受信信号強度を下げない状態に戻す。
　また、制御部６は、受信信号強度を下げる制御を開始してから所定時間が経過する間に、ＤＵＲが基準値より大きくなったときもこの制御を停止する。

　以上より、実施の形態４によれば、制御実施条件を、ＤＵＲが基準値以下となった時点から予め定められた時間が経過するまでの期間にしたので、ＤＵＲが基準値まで改善しないときに、受信信号強度低下状態が継続することを防ぎ、本来の受信信号強度を下げない状態に戻して通信できる。

実施の形態５．
　実施の形態５に係る無線通信システムを構成する自分側の無線通信装置１と相手側の無線通信装置１０は、上記実施の形態１と同様であるため、図１～図３を援用する。
　上記実施の形態１～４の制御では、自分側の無線通信装置１および相手側の無線通信装置１０の送信電力を増加させることにより、双方が高い受信信号強度で受信できる。しかし、データパケット通信中は、本来の受信信号強度に基づいて送信電力が制御されるため、受信信号強度が予め定められた信号強度範囲の上限値より高くなり送信電力を低減する方向の制御となる可能性がある。
　そこで、実施の形態５では、データパケット通信中に、受信信号強度が予め定められた信号強度範囲の上限値より高くなりにくくすることによって、送信電力を低減する方向の制御を回避しやすくする。

　実施の形態５では、制御実施条件を、データパケットの通信が開始された後の期間において、無線通信を制御する制御パケットを通信するタイミングとする。制御部６は、データパケット通信中において、パケット種別が制御パケットのタイミングでは、自分側の無線通信装置１と相手側の無線通信装置１０の受信信号強度を下げる制御を実施し、パケット種別がデータパケットのタイミングではこの制御を実施しない。

　Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ方式の無線通信において、制御パケットは、リンクの維持および通信制御を行うためのパケットであり、ＮＵＬＬ、ＰＯＬＬ、ＦＨＳ、およびＤＭ１などのパケットが該当する。制御パケットの通信にはＢａｓｉｃ　Ｒａｔｅと呼ばれる１Ｍｂｐｓの低いデータレートを用いるため、データパケットと比べ受信信号強度が低くても妨害波等の影響を受けにくい。
　データパケットは、ハンズフリー音声データをのせるＳＣＯまたはｅＳＣＯパケット、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ　Ａｕｄｉｏデータまたは通常のユーザデータをのせるＡＣＬパケットなどが該当する。データパケットの通信にはＥｎｈａｎｃｅｄ　Ｄａｔａ　Ｒａｔｅと呼ばれる２Ｍｂｐｓ以上のデータレートを用いることが多い。
　通信制御部５は、パケット種別を制御部６へ通知する。

　図７は、自分側の無線通信装置１の無線通信のタイミング図であり、自分側の無線通信装置１の通信状態、制御部６の制御状態（制御あり、制御なし）、および自分側の無線通信装置１の送信電力の時間推移を示す。この図では、すでに自分側の無線通信装置１と相手側の無線通信装置１０とが接続してデータパケット通信が開始されている。
　制御部６は、通信制御部５から通知されるパケット種別に基づいて、パケット種別が制御パケットのときは受信信号強度を下げる制御を実施し、データパケットのときは本来の受信信号強度を下げない状態に戻す。この制御により、データパケットのタイミングに比べて制御パケットのタイミングでは受信信号強度が低くなり、データパケット通信中の受信信号強度の移動平均値が下がる。よって、受信信号強度が予め定められた信号強度範囲の上限値より高くなりにくくなり、送信電力を低減する制御を回避しやすくなる。

　以上より、実施の形態５によれば、制御実施条件を、データパケットの通信が開始された後の期間において、制御パケットを通信するタイミングにしたので、データパケット通信中に送信電力を低減する制御を回避しやすくなり、通信品質が向上する。

実施の形態６．
　実施の形態６では、自分側の無線通信装置１および相手側の無線通信装置１０の受信信号強度が下がるようにする制御の具体例を説明する。
　図８は、実施の形態６に係る自分側の無線通信装置１の構成例を示すブロック図である。図８において、図２と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図８に示すように、自分側の無線通信装置１のアンテナ部２は、第１のアンテナ２０１、第２のアンテナ２０２、およびアンテナスイッチ２０３を備えている。第１のアンテナ２０１を特性の良いアンテナ（例えば、ホイップアンテナ）、第２のアンテナ２０２を特性の悪いアンテナ（例えば、内蔵アンテナ）とする。アンテナスイッチ２０３は、特性の良い第１のアンテナ２０１と特性の悪い第２のアンテナ２０２とを、制御部６からの指示に従い切り替える。

　第１のアンテナ２０１と第２のアンテナ２０２としては、ダイバーシティ用の２つのアンテナを利用することが可能である。あるいは、無線通信部３がＢｌｕｅｔｏｏｔｈと無線ＬＡＮのコンボチップである場合には、第１のアンテナ２０１と第２のアンテナ２０２としてＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｉｎｐｕｔ　ａｎｄ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｏｕｔｐｕｔ）用の２つのアンテナを利用することが可能である。

　制御部６は、無線通信の状態が制御実施条件に合致する場合、第１のアンテナ２０１から第２のアンテナ２０２に切り替える指示をアンテナスイッチ２０３へ出力する。自分側の無線通信装置１のアンテナ特性が下がることにより、自分側の無線通信装置１における受信信号強度が下がる。また、自分側の無線通信装置１のアンテナ特性が下がることにより、送信時の放射電力が下がるので、相手側の無線通信装置１０における受信信号強度を下げることができる。
　制御部６は、無線通信の状態が制御実施条件に合致しない場合、第２のアンテナ２０２から第１のアンテナ２０１に切り替える指示をアンテナスイッチ２０３へ出力する。自分側の無線通信装置１のアンテナ特性が下がらない状態に戻すことにより、自分側の無線通信装置１における受信信号強度も本来の下げない状態に戻る。また、自分側の無線通信装置１のアンテナ特性が下がらない状態に戻すことにより、送信時の放射電力も本来の下げない状態に戻るので、相手側の無線通信装置１０における受信信号強度も本来の下げない状態に戻る。

　以上より、実施の形態６によれば、制御部６が、自分側の無線通信装置１のアンテナ特性を下げることにより、自分側の無線通信装置１および相手側の無線通信装置１０の受信信号強度を下げるようにした。そのため、自分側の無線通信装置１のみが制御部６を備えることで、自分側の無線通信装置１および相手側の無線通信装置１０の双方の送信電力を増加させることができる。

　また、実施の形態６によれば、自分側の無線通信装置１は、特性の異なる複数のアンテナを備え、制御部６は、アンテナを切り替えることにより、自分側の無線通信装置１のアンテナ特性を下げるようにした。そのため、ダイバーシティ用またはＭＩＭＯ用に複数のアンテナを備えている無線通信装置であれば、アンテナ数を増やさずに本発明を適用可能である。

　なお、図８の例では、特性が異なる２つのアンテナを切り替える構成にしたが、３つ以上のアンテナを用意して切り替える構成にしてもよい。この構成の場合、アンテナ特性を多段階に切り替えることができるので、受信信号強度の下げ幅を多段階に制御することが可能となり、アンテナ特性を下げ過ぎることでの通信への影響を軽減することが可能となる。

実施の形態７．
　上記実施の形態６では、複数のアンテナを用いてアンテナ特性の切り替えを実現したが、本実施の形態７では、１つのアンテナを用いてアンテナ特性の切り替えを実現する。

　図９は、実施の形態７に係る自分側の無線通信装置１の構成例を示すブロック図である。図９において、図２および図８と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図９に示すように、自分側の無線通信装置１のアンテナ部２は、アンテナ２１１およびアンテナ特性切替部２１２を備えている。アンテナ特性切替部２１２は、制御部６からの指示に従い、アンテナ部２の特性の良し悪しを切り替える。アンテナ特性切替部２１２としては、例えばインピーダンスマッチングを変更可能な整合回路、利得を変更可能な可変減衰器などを用いればよい。

　制御部６は、無線通信の状態が制御実施条件に合致する場合、アンテナ特性を下げる指示をアンテナ特性切替部２１２へ出力する。この指示に応じてアンテナ特性切替部２１２がアンテナ部２の特性を下げることにより、自分側の無線通信装置１における受信信号強度が下がる。また、アンテナ部２の特性が下がることにより、送信時の放射電力が下がるので、相手側の無線通信装置１０における受信信号強度を下げることができる。
　制御部６は、無線通信の状態が制御実施条件に合致しない場合、アンテナ特性を上げる指示をアンテナ特性切替部２１２へ出力する。この指示に応じてアンテナ特性切替部２１２がアンテナ部２の特性を下げない状態に戻すことにより、自分側の無線通信装置１における受信信号強度も本来の下げない状態に戻る。また、アンテナ部２の特性を下げない状態に戻すことにより、送信時の放射電力も本来の下げない状態に戻るので、相手側の無線通信装置１０における受信信号強度も本来の下げない状態に戻る。

　以上より、実施の形態７によれば、制御部６は、１つのアンテナで、アンテナ特性を切り替えることにより、自分側の無線通信装置１のアンテナ特性を下げるようにしたので、アンテナを１つしか備えていない無線通信装置であっても本発明を適用可能である。

　なお、図９の例では、アンテナ特性切替部２１２がアンテナ特性を良いか悪いかの２段階に切り替える構成にしたが、多段階に切り替える構成にしてもよい。この構成の場合、アンテナ特性を多段階に切り替えることができるので、受信信号強度の下げ幅を多段階に制御することが可能となり、アンテナ特性を下げ過ぎることでの通信への影響を軽減することが可能となる。

実施の形態８．
　実施の形態８に係る無線通信システムを構成する自分側の無線通信装置１と相手側の無線通信装置１０は、上記実施の形態１と同様であるため、図１～図３を援用する。

　上記実施の形態６，７では、アンテナ特性を切り替えることにより受信信号強度を下げる構成にしたが、本実施の形態８では、無線通信に使用するチャネル（周波数帯）を切り替えることにより受信信号強度を下げる構成にする。

　図１０は、実施の形態８に係る自分側の無線通信装置１が通信で使用するチャネルを説明する図であり、周波数と受信信号強度との関係、および周波数と制御部６の制御状態（制御あり、制御なし）との関係を示す。
　Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ仕様では、自動周波数ホッピング（ＡＦＨ）動作において通信に使用可能なチャネルを指定することが可能である。実施の形態８では、この仕組みを利用する。
　車両内は、金属で囲われた空間である。車両内の電波伝搬環境は、多重反射（マルチパス）により、チャネル間での伝搬ロスの変動が大きいという特徴がある。このため受信信号強度はチャネルごとに変動する。伝搬ロスの大きいチャネルを無線通信で使用すると、自分側の無線通信装置１および相手側の無線通信装置１０における受信信号強度が低くなる。

　制御部６から通信制御部５へ指示し、最初は多くのチャネルを使用して無線通信を行わせる。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ仕様では、２．４ＧＨｚ帯の中に１ＭＨｚごとに７９チャネル用意されているので、最初は全７９チャネルを使用して無線通信を行わせることが望ましい。
　通信制御部５は、チャネルごとの受信信号強度を取得し、制御部６へ通知する。制御部６は、通信制御部５から通知された受信信号強度としきい強度を比較して、受信信号強度が低いチャネルを抽出する。ＡＦＨ動作においては２０チャネル以上のチャネル数を使用する必要がある。そのため、受信信号強度が低いとされるチャネルが２０チャネル以上抽出されるように、しきい強度を設定しておくことが望ましい。

　制御部６は、抽出した複数のチャネルをＡＦＨ動作において使用可能なチャネルに設定する。つまり、受信信号強度がしきい強度より低いチャネルがＡＦＨ動作において使用可能であり、受信信号強度がしきい強度以上のチャネルはＡＦＨ動作において使用不可である。

　そして、制御部６は、無線通信の状態が制御実施条件に合致する場合、使用可能チャネルを通信制御部５へ指示し、ＡＦＨ動作において使用可能チャネルの中から使用させる。これにより、無線通信に使用するチャネルが伝搬ロスの大きいチャネルに切り替わるため、自分側の無線通信装置１および相手側の無線通信装置１０における受信信号強度を下げることができる。
　制御部６は、無線通信の状態が制御実施条件に合致しない場合、全チャネルを使用可能である旨を通信制御部５へ指示し、ＡＦＨ動作において全チャネルの中から使用させる。これにより、自分側の無線通信装置１および相手側の無線通信装置１０における受信信号強度を下げない状態に戻る。なお、無線通信の状態が制御実施条件に合致しない場合に、全チャネルを使用可能にするのではなく、受信信号強度がしきい強度以上のチャネルを使用可能にしてもよい。

　以上より、実施の形態８によれば、制御部６は、通信制御部５が通信に使用する周波数帯を切り替えることにより、自分側の無線通信装置１および相手側の無線通信装置１０の受信信号強度を下げるようにした。そのため、自分側の無線通信装置１のみが制御部６を備えることで、自分側の無線通信装置１および相手側の無線通信装置１０の双方の送信電力を増加させることができる。

　なお、上記説明では、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ方式の無線通信を行う無線通信装置に対して上記実施の形態１～８の構成を適用したが、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈに限定されるものではなく、送信電力制御の機能を有する無線通信装置であればよい。
　なお、無線通信装置は車両内で使用されるもので特に有効であり、例えば、カーナビゲーション装置、ディスプレイオーディオ、統合インストルメントパネルなどの車載機、スマートフォン、タブレット端末、オーディオプレーヤなどのユーザが持ち込む携帯機などである。また、上記説明では、車載機に対して上記実施の形態１～８の構成を適用したが、車両のほか、人、鉄道、船舶、航空機などの移動体用の機器に適用可能である。

　上記以外にも、本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、各実施の形態の任意の構成要素の変形、または各実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

　この発明に係る無線通信装置は、自分側の無線通信装置および相手側の無線通信装置の送信電力を制御するようにしたので、車両内などの狭い空間で使用される無線通信装置などに用いるのに適している。

　１　自分側の無線通信装置、２　アンテナ部、３　無線通信部、４　無線部、５　通信制御部、６　制御部、１０　相手側の無線通信装置、２０　自車両、３０　公衆無線ＬＡＮアクセスポイント、４０　隣接車両、２０１　第１のアンテナ、２０２　第２のアンテナ、２０３　アンテナスイッチ、２１１　アンテナ、２１２　アンテナ特性切替部。

Claims

　相手側の無線通信装置とで通信する無線通信装置において、
　自分側および相手側の無線通信装置の双方は、
　相手側の無線通信装置から送信された電波を自分側の無線通信装置で受信した受信信号強度が予め定められた範囲内に収まるよう、相手側の無線通信装置に対して送信電力増減を要求する送信電力制御要求を行うと共に、相手側の無線通信装置からの送信電力増減の要求に応じて自分側の無線通信装置の送信電力制御を行う無線通信部を備え、
　自分側の無線通信装置は、
　通信状態が送信電力を増加させる条件に合致する場合、自分側の無線通信装置および相手側の無線通信装置の受信信号強度を下げる制御を行うことにより、自分側の無線通信装置の前記無線通信部に前記送信電力制御要求を行わせて相手側の無線通信装置に対して送信電力増加を要求すると共に、相手側の無線通信装置の前記無線通信部に前記送信電力制御要求を行わせて自分側の無線通信装置に対して送信電力増加を要求させる制御部を備えることを特徴とする無線通信装置。
　前記条件は、データパケットの通信が開始されるより前の期間であることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
　前記条件は、希望波と妨害波の受信電力の比が基準値以下であることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
　前記条件は、希望波と妨害波の受信電力の比が基準値以下となった時点から予め定められた時間が経過するまでの期間であることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
　前記条件は、データパケットの通信が開始された後の期間において、制御パケットを通信するタイミングであることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
　前記制御部は、自分側の無線通信装置のアンテナ特性を下げることにより、自分側の無線通信装置および相手側の無線通信装置の受信信号強度を下げることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
　特性の異なる複数のアンテナを備え、
　前記制御部は、前記アンテナを切り替えることを特徴とする請求項６記載の無線通信装置。
　前記制御部は、１つのアンテナで、アンテナ特性を切り替えることを特徴とする請求項６記載の無線通信装置。
　前記制御部は、自分側の無線通信装置の前記無線通信部が通信に使用する周波数帯を切り替えることにより、自分側の無線通信装置および相手側の無線通信装置の受信信号強度を下げることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
　Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ方式の無線通信を行うことを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。