JP2011018988A

JP2011018988A - 無線通信装置およびアンテナ制御方法

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Publication number: JP2011018988A
Application number: JP2009160877A
Authority: JP
Inventors: Ayumi Yanagibashi; 歩柳橋
Original assignee: ADCORE-TECH CO Ltd
Current assignee: ADCORE-TECH CO Ltd
Priority date: 2009-07-07
Filing date: 2009-07-07
Publication date: 2011-01-27
Anticipated expiration: 2029-07-07
Also published as: JP5535538B2

Abstract

【課題】ユーザ視点に立って、ユーザが必要なときに必要な受信感度を得るとともに必要がないときに消費電力を下げるアンテナ制御を提供する。
【解決手段】複数のアンテナと、前記複数のアンテナのうち使用するアンテナの数を選択する制御部と、ユーザの設定を受け付ける入力手段とを具える無線通信システムにおいて、前記制御部が、前記ユーザの設定に基づいて前記複数のアンテナのうち使用するアンテナの数を選択するように構成する。ユーザの設定は、例えば、受信感度優先モードと、消費電力優先モードと、受信感度・消費電力バランスモードがあり、システムはこの設定に基づいてその時々で使用するアンテナ本数を切り替える。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信装置およびその制御方法に関し、特に、複数の受信アンテナを具え、状況およびニーズに応じてその時々で使用する受信アンテナ本数を切り替える無線通信装置および受信アンテナ制御方法に関する。

無線通信装置において、受信性能を上げるために複数の受信アンテナを受信装置に実装することがある。この構成では、各アンテナが給電回路に接続されており、給電回路から電力を供給されているアンテナだけが信号を受信することができる。複数のアンテナを使用すると受信感度が上がるが、消費電力も大きくなるというデメリットもある。

このような複数アンテナの受信装置の電力消費を抑えるアプローチとして、受信感度に応じて受信アンテナの使用本数を切り替える制御を行うことがある。すなわち、受信感度が良好な場合は使用するアンテナ本数を少なくし、受信感度が悪化したら使用するアンテナ本数を増やすことにより、受信感度を維持しつつ不要な電力消費を抑えるようにする（例えば、特許文献１乃至３）。

特許文献１の技術は、複数の受信アンテナを具え、受信品質に応じてアンテナの本数を削減するようにしている。特許文献２の技術では、無線信号の伝搬路状態と送信される情報の性質に基づいて、送受信アンテナの本数を制御する。この情報の性質としては、バイナリデータ、画像（動画）、音声、及び多人数に情報を配信するストリーミングデータなどの各種情報や、これらの情報にユーザ毎に設定された優先度を加えた情報などが記載されている。特許文献３の技術では、高い通信レートでの通信を行っている無線通信部に多くのアンテナを接続し、低い通信レートでの通信を行っている無線通信部に少ないアンテナを接続する。

特開２００２−７７０１０号公報（特に段落００３１）特開２００３−３３２９５６号公報（特に段落００１９、００３６）特開２００６−５４７１０号公報（特に段落００２２、００３０）

しかしながら、上記の各技術は受信感度に応じて受信アンテナ本数を切り替えるものであり、実際のユーザの意志や装置の利用状況に関係なく受信感度の制御が行われる。このため、ユーザが望まない、あるいは本来的に必要ないときにも受信感度を上げるような冗長制御が行われてしまうという問題があった。すなわち、例えば、携帯電話機の充電が少なくなりすぐに充電できないような状況では、ユーザは例え受信感度が悪くてもバッテリ残量をより長くもたせる方を優先したいと考える場合がある。また、例えばユーザが就寝中であるときや何らかの理由があって携帯電話機を放置し、その間はダウンロード等のデータ通信を行う意思がない場合もある。このような状況でも多くのアンテナを使用して受信感度を上げると、不要な電力消費の原因となってしまう。

上記課題を解決すべく、本発明は、ユーザ視点に立って、ユーザが必要なときに必要な受信感度を得るとともに、必要でないときに電力消費を抑えるアンテナ制御を提供することを目的とする。そのため、ユーザのその時々の使用状況、およびユーザが希望する動作モードを装置が判断して、ユーザのニーズに合わせた受信アンテナ本数の切り替え制御を行い、より実情に合った受信装置の節電を実現することを特徴とする。

本発明の無線通信装置は、複数のアンテナと、前記複数のアンテナのうちの使用するアンテナの数を選択する制御部と、ユーザの設定を受け付ける入力手段とを具え、前記制御部が、前記ユーザの設定に基づいて前記使用するアンテナの数を選択することを最も主要な特徴とする。

この無線通信装置において、前記ユーザの設定が、少なくとも受信感度優先モードと省電力優先モードを含むとともに、前記制御部は、前記省電力優先モードで動作する場合に、前記受信感度優先モードで動作した場合に選択する本数と同等以下のアンテナの数を選択することが望ましい。

前記制御部はさらに、前記無線通信装置の動作状態に基づいて前記複数のアンテナのうち使用するアンテナの数を決定することが望ましい。

前記無線通信装置の動作状態は、少なくとも前記入力手段からの入力操作が有る状態および前記入力操作が無い状態を含むとともに、前記制御部は、前記動作状態が前記入力操作が無い状態の場合には、前記動作状態が前記入力操作が有る状態よりも少ないアンテナの数を選択することが望ましい。

本発明の一実施形態では、前記制御部は、前記装置のバッテリ残量が所定レベル以下となった場合に前記省電力優先モードに制御を切り替えるようにしてもよい。

本発明によると、ユーザによって設定された情報に基づいて、使用するアンテナの数が変更される。したがって、その時々の事情に応じて、ユーザのニーズに合った運用を実現することができる。

また、ユーザが装置の動作モードを、少なくとも受信感度優先モードか省電力優先モードに設定できるようにすれば、受信感度優先モードではアンテナ本数を増やして高い受信感度を確保し、省電力優先モードではなるべくアンテナ本数を減らしてバッテリ駆動時間を長引かせることができる。

さらに、無線通信装置の動作状態を、アンテナ数を選択するパラメータとして用いるようにすれば、例えばユーザが就寝中や入浴中で無線通信装置を放置しているときなど、受信感度を上げる必要がない状況下でアンテナ本数を冗長的に増やす事態を回避することが可能となる。

例えば、無線通信装置の入力操作の有無によりアンテナ本数の増減を行うようにすれば、無線通信装置を放置していて入力操作が存在しない場合等に、アンテナ数を減らすことによって不要な電力消費を削減することができる。

さらに、バッテリ残量が所定レベル以下となった場合に、自動的に省電力優先モードに切り替わるようにすると、バッテリ残量が少ない状況で装置の電源を途切れさせずにより長く使用することができる。

本発明にかかる無線通信装置の一実施形態の構成を示す概略図である。図１に示す無線通信装置の動作の一実施形態を説明するためのフローチャートである。図１に示す無線通信装置の動作の一実施形態を説明するためのフローチャートである。ユーザ設定画面の一実施形態を示す図である。

本発明を実施するための形態について、添付の図面を参照しながら以下に詳細に説明する。図１は、本発明にかかる無線通信装置の一実施形態の構成を示す概略図である。図１に示すように、無線通信装置１は、４本のアンテナ１１ａ−１１ｄと、これらアンテナ１１ａ−１１ｄの動作制御を行う通信制御部１２と、アンテナの使用本数の切り替えを行うアンテナ切替制御部１３と、ユーザ入力手段１４とを具えている。この無線通信装置１は、例えば携帯電話機、パーソナルコンピュータまたはその関連部品である通信デバイス、ＰＤＡ、その他無線通信を行う装置全般のいずれかであってよい。また、説明の理解が容易になるように、図１には本発明の特徴部分となる構成要素のみを示すが、無線通信装置１はこれらの構成要素の他に、装置が機能するために必要な様々な公知の要素を具えるものとする。

アンテナ１１ａ−１１ｄはそれぞれ給電回路（図示せず）に接続されており、通信制御部１２の制御によって給電回路から電力を供給されているアンテナだけが信号を受信することができる。ここで、アンテナ１１ａ−１１ｄは送信アンテナと受信アンテナのいずれであってもよいが、本実施形態の説明では受信アンテナであるものとして説明する。複数の受信アンテナを使用すると受信感度が上がるが、消費電力も大きくなる。本発明は、使用するアンテナ本数をユーザの設定した情報に基づいて切り替え、よりユーザのニーズに近い運用を実現するものである。

通信制御部１２は、アンテナ切替制御部１３からの制御情報を受けて、各受信アンテナ１１ａ−１１ｄと給電回路（図示せず）の接続／遮断を実施する。また、通信制御部１２はアンテナ１１ａ−１１ｄから得られる受信データからその時々の受信感度を判定し、アンテナ切替制御部１３に報告する。また、無線通信装置１が高速／低速データ通信を行っている場合、その情報も通信制御部１２からアンテナ切り替え制御部１３に通知される。ユーザ入力手段１４は限定しないが、例えば入力キー、タッチパネル、各種コンピュータマウスなど、公知の様々な入力手段のいずれかであり、入力操作が有った場合にその情報がアンテナ切替制御部１３に通知される。これらの情報は、後述するように、無線通信装置１の「動作状態」として、アンテナ切替制御部１３がアンテナ使用本数を決定する際に考慮される。

アンテナ切替制御部１３は、予め設定された動作プログラム（図示せず）を実行して、その時々で使用するアンテナ本数を選択する。通常制御時には、受信感度に応じたアンテナ制御を行う。すなわち、アンテナ本数が４本である本例では予め受信感度範囲が４段階に分けられる（すなわち、３つの閾値が設定される）。そして、通信制御部１２から報告される受信感度が最も低い第４段階の場合に４本総てのアンテナを使用し、上の第３段階ではアンテナ３本、第２段階ではアンテナ２本、受信感度が最も高い第１段階では１本のみのアンテナを用いるようにする。このように、受信感度が高い場合は少ないアンテナでも良好な通信を実現できるため、アンテナ本数を減らして消費電力を抑えることができる。この通常制御時の制御方法は従来から行われている公知技術であり、各段階を分ける閾値の設定などの詳細な説明は本明細書では省略する。本発明の特徴はこの通常制御ではなく、ユーザの設定した情報に基づいてアンテナ数を切り替えて、よりユーザのニーズに沿った運用を行う点にある。

また、アンテナ切替制御部１３は、ユーザ入力手段１４から動作モードの入力設定を受け付けて、現在の動作モードとしてメモリ１５に記憶する。図示しないが、無線通信装置１は、動作モードの選択肢をユーザに提示する液晶ディスプレイ等の出力手段を具え、ユーザ入力手段１４を介してユーザの設定入力を受け付ける。

次に、本発明の無線通信装置においてユーザが設定できる情報およびそれに基づくアンテナ切替制御部１３の制御の一例について、図２−４を用いて詳細に説明する。図２−３は本発明のアンテナ切替制御方法の一実施形態を説明するためのフローチャートであり、図４はこの実施形態に対応する端末画面例である。本実施形態の無線通信装置では、ユーザは図４に示す設定画面において、装置の動作モードを、（Ａ）省電力優先モード、（Ｂ）電力・受信感度バランスモード、（Ｃ）受信感度優先モードのいずれかに設定することができる。この選択は、ユーザが入力手段１４を介して、ラジオボタンまたはプルダウンメニュー等の手段により容易に実現することができる。アンテナ切替制御部１３はこの情報をメモリ１５に記憶しておく。

図２に示すように、アンテナ切替制御部１３は、ユーザによって受信感度優先モードが設定されている場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、使用できる最大受信アンテナ本数である「レベル４（本例では４本）」を選択して、通信制御部１２に通知する。これにより通信制御部１２は４本総てのアンテナを給電回路に接続し、最も良好な受信感度を得ることができる。

一方、ユーザによって省電力優先モードが選択されている場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、通信制御部１２やユーザ入力手段１４から、装置の動作状態の情報を取得する。装置動作状態の情報は限定しないが、本実施形態で得られる情報は、例えば（ａ）データ通信が複数回失敗している、または圏外である、（ｂ）高速データ通信中、（ｃ）低速データ通信中、（ｄ）入力手段からの入力のない無入力状態とする。

その結果、アンテナ切替制御部１３は、（ａ）のデータ通信複数回失敗中・圏外中である場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、使用できる最大受信アンテナ本数である「レベル４（４本）」を選択して、少しでもデータ通信が行えるようにする。また、（ｂ）の高速データ通信中である場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、使用すべきアンテナ数を「レベル３（本例では３本）」と選択する。また、（ｃ）の低速データ通信中である場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、使用すべきアンテナ数を「レベル２（本例では２本）」と選択する。これにより、高速／低速データ通信に必要な感度を確保しつつ、アンテナ使用数を減らして省電力性を得ることができる。また、ユーザによって装置が操作されていない（ｄ）無入力状態である場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、例えばユーザが就寝中で端末が放置されているような場合が想定できるため、使用すべきアンテナ数を「レベル１（本例では１本）」と選択して電力消費を極力抑えるようにする。上記のいずれの状態でもない場合、前述した通常制御、すなわち使用するアンテナ本数を受信感度に応じて決定する制御を行う（ステップＳ１０）。

また、ユーザによって電力・受信感度バランスモードが選択されている場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、アンテナ切替制御部１３は上記と同様に装置動作状態の情報を取得する。その結果、（ａ）のデータ通信複数回失敗中・圏外中であるか、（ｂ）高速データ通信中である場合は（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、使用できる最大受信アンテナ本数である「レベル４（４本）」を選択する。また、（ｃ）の低速データ通信中である場合（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、使用すべきアンテナ数を「レベル３（３本）」と選択する。また、（ｄ）無入力状態である場合（ステップＳ９：Ｙｅｓ）、使用すべきアンテナ数を「レベル１（１本）」と選択して電力消費を極力抑えるようにする。これらのいずれの状態でもない場合、使用するアンテナ本数を受信感度に応じて決定する通常制御を行う（ステップＳ１０）。

なお、高速／低速データ通信中または無入力状態であるか否かの判断（ステップＳ４−Ｓ６、Ｓ８−Ｓ９）において、最後のデータ通信または入力操作が行われてから所定期間（例えば３０秒乃至数分）経過前は、データ通信中または入力有りの状態として扱う。判断の瞬間にパケット通信や入力ボタン押下が瞬間的に行われていない場合であっても、最後の通信／入力時から所定期間内は通信／入力が再開される可能性が高い。このようなときにも、アンテナ切替制御部１３は、データ通信や入力操作に時間の幅を付与して判断することによって、アンテナ本数を減らないようにしてアンテナ感度を維持する。

このように、ユーザの意向により、受信感度優先モードでは消費電力は上がるが常に最良の受信感度を得るようにする。省電力優先モードでは、他の条件が同じ場合には、使用するアンテナ数を受信感度優先モードのときと同等あるいはそれ以下にして、少し受信感度は落ちるが消費電力を極力抑えるようにする。受信感度・省電力バランスモードでは、他の条件が同じ場合に、使用するアンテナ数を受信感度優先モード以下であって省電力優先モード以上とする。具体的には、図２の実施形態では、（ａ）データ通信複数回失敗中・圏外中には、どのモードもレベル４で同等であり、（ｂ）高速データ通信中には、受信感度優先モード：レベル４≧バランスモード：レベル４≧省電力優先モード：レベル３となり、（ｃ）低速データ通信中には、受信感度優先モード：レベル４≧バランスモード：レベル３≧省電力優先モード：レベル２となり、（ｄ）無入力状態では、受信感度優先モード：レベル４≧バランスモード：レベル１≧省電力優先モード：レベル１となる。これにより、ユーザのその時々のニーズ、例えばバッテリ残量をより長く持たせたいとか、重要なデータ通信について最高の受信感度を得たいといった要求に沿った装置運用が可能となる。

このアンテナ本数の判定および切替は、定期的に行うようにする。さらに、ユーザによって動作モードが切り替えられたときにも行うようにすると、ユーザの設定を即座に反映することができる。

上記実施形態では、アンテナ本数が４本である無線通信装置について説明したが、アンテナ本数は３本以下でも５本以上であってもよい。この場合、使用するアンテナ数を予めレベル毎に設定しておき（ただし、レベル４のアンテナ本数≧レベル３のアンテナ本数≧レベル２のアンテナ本数≧レベル１のアンテナ本数とする）、選択されたレベル毎に対応するアンテナ本数を選択するようにする。また、上述したように、本発明の制御対象は受信アンテナのみならず送信アンテナであってもよい。

また、上記実施形態では、ステップＳ６、Ｓ９で装置が無入力状態か判定し、無入力の場合に使用するアンテナ本数を最低のレベル１へと減少させているが、代わりに、装置が物理的に動いているか等の判断基準を用いてもよい。例えば、無線通信装置が加速度センサ（図示せず）を備える移動通信端末である場合に、少しでも変位を感知しているときはユーザが持ち運んでいる状態であると判断して受信感度を所定レベル以上に保ち、所定期間変位を感知しない場合には、端末が放置されていると判断して受信感度を最低レベルに制御するようにしてもよい。また、移動通信端末の位置検出手段（ＧＰＳや基地局との交信による）を用いて、端末が移動しているか否かを判定し、使用するアンテナ本数を切り替えるようにしてもよい。

さらに、上記実施形態では、ユーザによって選択された動作モードに基づいて、使用するアンテナ本数の切替制御を行うようにしたが、代替的あるいは追加的に、無線通信装置のバッテリ残量によりアンテナ本数の制御を行うよう構成してもよい。すなわち、バッテリ残量に、予め制御を切り替えるための閾値を設定しておき、バッテリ残量が十分にある場合には受信感度優先モードまたはユーザの設定したモードで制御し、バッテリ残量が残り少ない場合に省電力優先モードに切り替えて端末を制御する。さらに、バッテリ残量が第１の閾値以上であって第２の閾値以下の場合には受信感度・省電力バランスモードで動作するようにしてもよい。このような実施形態の場合、モードが切り替わるバッテリ残量レベルをユーザが予め指定できるようにしてもよい。

さらに、ユーザが無線通信装置を操作して使用するアンテナ本数を直接指定できるよう構成してもよい。例えば、ユーザが無線通信装置の画面上にて、１−４本のいずれかのアンテナ本数を選択すると、無線通信装置は指定されたアンテナ本数を使用して送受信動作を行うようにする。

さらに、全アンテナが使用されていない場合、例えば図２に示す実施形態でアンテナ本数レベルがレベル１−３である場合に、付加的に受信感度を考慮したアンテナ制御が行われるようにしてもよい。すなわち、図２のフローチャートに従って決定されたアンテナ本数が１−３本である状態において、アンテナ切替制御部１３は通信制御部１２から受信感度の情報を取得し、受信感度が所定レベル以上の場合に使用するアンテナ本数をさらに１本またはそれ以上減らすよう決定する。および／または、受信感度が所定レベル以下の場合に使用するアンテナ本数をさらに１またはそれ以上増やすよう決定する。このように、ユーザの指定した情報に加え、さらに受信感度を考慮した制御を行うようにしてもよい。

また、上記実施形態では動作モードを３段階で制御しているが、これは例えばバランスモードのない２段階で制御しても、より細かい４段階以上の制御を行ってもよい。

本発明は無線通信業界で利用することができ、特に携帯電話機等の無線通信端末に適用することできる。

１無線通信端末
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄアンテナ
１２通信制御部
１３アンテナ切替制御部
１４ユーザ入力手段
１５メモリ

Claims

複数のアンテナと、前記複数のアンテナのうちの使用するアンテナの数を選択する制御部と、ユーザの設定を受け付ける入力手段とを具え、前記制御部は、前記ユーザの設定に基づいて前記使用するアンテナの数を選択することを特徴とする無線通信装置。
請求項１に記載の無線通信装置において、前記ユーザの設定が、少なくとも受信感度優先モードと省電力優先モードを含むとともに、前記制御部は、前記省電力優先モードで動作する場合に、前記受信感度優先モードで動作した場合に選択する本数と同等以下のアンテナの数を選択することを特徴とする無線通信装置。
請求項１または２に記載の無線通信装置において、前記制御部はさらに、前記無線通信装置の動作状態に基づいて前記複数のアンテナのうち使用するアンテナの数を決定することを特徴とする無線通信装置。
請求項３に記載の無線通信装置において、前記無線通信装置の動作状態は、少なくとも前記入力手段からの入力操作が有る状態および前記入力操作が無い状態を含むとともに、前記切替制御部は、前記動作状態が前記入力操作が無い状態の場合には、前記動作状態が前記入力操作が有る状態よりも少ないアンテナの数を選択することを特徴とする無線通信装置。
請求項２乃至４のいずれか１項に記載の無線通信装置において、前記制御部は、前記装置のバッテリ残量が所定レベル以下となった場合に前記省電力優先モードに制御を切り替えることを特徴とする無線通信装置。
複数のアンテナと、前記複数のアンテナのうちの使用するアンテナの数を選択する制御部と、装置を駆動するバッテリとを具え、前記制御部は、前記バッテリの残量レベルに応じて前記使用するアンテナの数を選択することを特徴とする無線通信装置。
複数のアンテナと、ユーザの設定を受け付ける入力手段とを具える無線通信装置におけるアンテナ制御方法であって、前記ユーザの設定に基づいて前記複数のアンテナのうち使用するアンテナの数を選択することを特徴とするアンテナ制御方法。
請求項７に記載のアンテナ制御方法において、前記ユーザの設定が、少なくとも受信感度優先モードと省電力優先モードを含むとともに、前記方法は、前記無線通信装置が省電力優先モードで動作する場合に、前記受信感度優先モードで動作した場合に選択する本数と同等以下のアンテナの本数を選択することを特徴とするアンテナ制御方法。
請求項７または８に記載のアンテナ制御方法において、さらに、前記無線通信装置の動作状態に基づいて前記複数のアンテナのうち使用するアンテナの数を選択することを特徴とするアンテナ制御方法。
請求項９に記載のアンテナ制御方法において、前記無線通信装置の動作状態は、少なくとも前記入力手段からの入力操作が有る状態および前記入力操作が無い状態を含むとともに、前記方法は、前記動作状態が前記入力操作が無い状態の場合には、前記動作状態が前記入力操作が有る状態よりも少ないアンテナの数を選択することを特徴とするアンテナ制御方法。
請求項８乃至１０のいずれか１項に記載のアンテナ制御方法がさらに、前記装置のバッテリ残量が所定レベル以下となった場合に前記省電力優先モードに制御を切り替えることを特徴とするアンテナ制御方法。
複数のアンテナと、ユーザの設定を受け付ける入力手段とを具える無線通信装置を制御するプログラムであって、前記ユーザの設定に基づいて前記複数のアンテナのうち使用するアンテナの数を選択するステップを前記無線通信装置に実行させることを特徴とするプログラム。
請求項１２に記載のプログラムにおいて、前記ユーザの設定が、少なくとも受信感度優先モードと省電力優先モードを含むとともに、前記プログラムは、前記無線通信装置が省電力優先モードで動作する場合に、前記受信感度優先モードで動作した場合に選択する本数と同等以下のアンテナの本数を選択するステップを前記無線通信装置に実行させることを特徴とするプログラム。
請求項１２または１３に記載のプログラムにおいて、さらに、前記無線通信装置の動作状態に基づいて前記複数のアンテナのうち使用するアンテナの数を選択するステップを前記無線通信装置に実行させることを特徴とするプログラム。
請求項１４に記載のプログラムにおいて、前記無線通信装置の動作状態は、少なくとも前記入力手段からの入力操作が有る状態および前記入力操作が無い状態を含むとともに、前記プログラムは、前記動作状態が前記入力操作が無い状態の場合には、前記動作状態が前記入力操作が有る状態よりも少ないアンテナの数を選択するステップを前記無線通信装置に実行させることを特徴とするプログラム。
請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載のプログラムがさらに、前記装置のバッテリ残量が所定レベル以下となった場合に前記省電力優先モードに制御を切り替えるステップを前記無線通信装置に実行させることを特徴とするプログラム。