JP2014140122A - 無線通信装置および送信電力制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の子機と同時に無線通信を行う場合に、他の無線通信システムへの電波干渉を極力抑えながら、全ての子機との通信を維持すること。
【解決手段】送信電力制御部102aは、全ての子機が充電台に載置されたタイミングで送信電力制御を実施する。信号処理部102は、親機又は子機において通信を開始するための操作が行われたときに送信電力制御を解除する。これにより、親機と子機間で通信(音声通話またはその他の制御の為の通信)が開始される時には親機からの制御信号は強い電界強度で子機にて受信され、子機に制御信号が届かなくなる可能性を少なくできるとともに、他の無線通信システムへの電波干渉を極力抑えることができる。
【選択図】図1
【解決手段】送信電力制御部102aは、全ての子機が充電台に載置されたタイミングで送信電力制御を実施する。信号処理部102は、親機又は子機において通信を開始するための操作が行われたときに送信電力制御を解除する。これにより、親機と子機間で通信(音声通話またはその他の制御の為の通信)が開始される時には親機からの制御信号は強い電界強度で子機にて受信され、子機に制御信号が届かなくなる可能性を少なくできるとともに、他の無線通信システムへの電波干渉を極力抑えることができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、デジタルコードレス電話機に応用可能な無線通信装置および送信電力制御方法に関する。
コードレスの子機を有し、電話回線に接続された親機から離れて通話相手と会話することができるコードレス電話機が普及している。その普及に伴い、複数の無線通信システムが同一エリア内に存在するようなケースも生じるようになってきた。このようなケースでは、親機が常時最大の電力で電波を送信すると、親機と子機が離れていても通話することができる反面、他の無線通信システムへの電波干渉が大きくなってしまうという課題があった。
そこで、親機の送信電力を可変制御するコードレス電話機が開発されている。例えば、特許文献1には、通信開始時に無線通信機の送信電力値を最大値にして送信を行い、送信に成功するごとに送信電力値を所定量ずつ下げていき、送信に失敗したときには送信電力値を所定量上げる等の制御をすることにより最適な送信電力の設定を行う技術が開示されている。
また、特許文献2には、子機が充電台に連結されているか否かに応じて、親機(接続装置)の送信電力を制御する技術が記載されている。すなわち、特許文献2には、子機と接続装置の間では、子機が充電台に連結されると低い送信電力で通信し、子機が充電台から離されると高い送信電力で通信する技術が開示されている。これにより、特許文献2の技術は、子機が接続装置から遠ざかる過程で妨害波が届いても、子機と接続装置の間の通信を維持することができるようにするものである。
しかしながら、特許文献1は、通話時(またはその他のデータ通信時)の子機と親機との間の電力を低く制御する技術であり、通話時以外の子機と親機との間の同期および制御信号送信のための制御チャンネルの電力制御に関するものではない。また、特許文献2は、1台の子機と親機との間の制御に関する発明であり、複数の子機が存在する場合には実施することができない。更に、上記従来技術には、制御チャンネルの信号が他のコードレス電話システムに対して干渉を与えることについては考慮されていない。
図10は、隣接する他のコードレス電話システムに対する干渉の様子を示す。図10に示すように、親機に登録された子機が複数有る場合(子機A、子機B)、遠方に存在する子機Bで受信可能なように親機が送信する制御チャンネルの電力を最大にすると、隣接する他のコードレス電話システムに大きな干渉を与えてしまうおそれがある。
一方、親機と子機との間で通信が行われているときに、送信電力が低いままだと、親機と子機の通信が切れてしまうおそれがある。特許文献2の技術は、子機が充電台から分離されたときに、親機と子機が通信を行うものとみなして、送信電力を高く制御するものである。
しかしながら、子機は、充電台に連結された状態でも親機と通信を行うことが可能である。したがって、子機が充電台から分離されたときにのみ、送信電力を高くするだけでは不十分であり、従来技術では、子機が充電台に連結された状態で親機と通信を行う場合に、子機と親機との通信が切れてしまうおそれがある。
本発明の目的は、複数の子機と無線通信を行う場合に、他の無線通信システムへの電波干渉を極力抑えながら、全ての子機との通信を維持することができる無線通信装置および送信電力制御方法を提供することである。
本発明の無線通信装置は、複数の子機とTDMA方式の無線通信を行う無線通信装置であって、各子機から送信された信号の受信レベルを測定するレベル測定手段と、全ての子機が充電台に載値されたときに前記受信レベルを用いて送信電力制御を行う送信電力制御手段と、を具備し、前記送信電力制御手段は、自機又は子機において通信を開始するための操作が行われたときに送信電力制御を解除する、構成を採る。
本発明の送信電力制御方法は、複数の子機とTDMA方式の無線通信を行う無線通信装置の送信電力制御方法であって、各子機から送信された信号の受信レベルを測定するステップと、全ての子機が充電台に載値されたときに前記受信レベルを用いて送信電力制御を行うステップと、自機又は子機において通信を開始するための操作が行われたときに送信電力制御を解除するステップと、を具備する。
本発明によれば、親機又は子機において、通信を開始するための操作が行われたときに、送信電力制御を解除する。これにより、親機と子機間で通信(音声通話またはその他の制御の為の通信)が開始される時には親機からの制御信号は強い電界強度で子機にて受信され、子機に制御信号が届かなくなる可能性を少なくできるとともに、他の無線通信システムへの電波干渉を極力抑えながら、全ての子機との通信を維持することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明では、DECT(Digital Enhanced Cordless Telecommunication)規格に準拠したデジタルコードレス電話機を例に説明する。DECTは、欧州の電気通信標準化機関であるETSI(European Telecommunications Standards Institute)で標準化されている方式である。
(実施の形態)
デジタルコードレス電話機は、1つの親機1(図1参照)と、複数の子機2(図2参照)と、子機2と同数の充電台3(図2参照)と、から構成される。親機1(無線通信装置)は、各子機2とTDMA(Time Division Multiple Access)方式の無線通信を行う。
デジタルコードレス電話機は、1つの親機1(図1参照)と、複数の子機2(図2参照)と、子機2と同数の充電台3(図2参照)と、から構成される。親機1(無線通信装置)は、各子機2とTDMA(Time Division Multiple Access)方式の無線通信を行う。
図1は、本発明の一実施の形態に係る親機1の構成を示すブロック図である。図1に示すように、親機1は、電話回線インターフェイス101と、信号処理部102と、メモリ部103と、無線部104と、アンテナ105と、表示部106と、操作部107と、マイクロフォン108と、スピーカ109と、から主に構成される。
電話回線インターフェイス101は、電話回線と信号処理部102とを繋ぐインターフェイスであり、着呼処理、発呼処理を行って電話回線を介して外部の電話機と接続したり、回線の開放・閉結を行ったりする。
信号処理部102は、メモリ部103に記憶されている制御プログラムに基づいて、各部から出力された信号の処理、および、各部の制御を行う。特に、信号処理部102は、デジタル音声データに対してADPCM(Adaptive Differential Pulse Code Modulation)方式の符号化処理を行い、制御データを付加し、フレーム中の所定のスロットに挿入し、周波数変換等の変調処理を行い、ベースバンドの送信信号を生成する。また、信号処理部102は、ベースバンドの受信信号に対して復調処理を行い、フレーム中の所定のスロットから制御データおよび音声符号化データを取り出し、音声符号化データに対してADPCM方式の復号処理を行い、デジタル音声データを生成する。
メモリ部103は、制御プログラム、子機のID(Identification)等、所定の情報を記憶する。なお、メモリ部103に記憶される情報の内、本発明に関わるものについては後述する。
無線部104は、信号処理部102から出力されたベースバンドのデジタル信号に対して、増幅、アップコンバート等の無線処理を行い、アンテナ105から無線信号を送信する。また、無線部104は、アンテナ105に受信された無線信号に対して、増幅、ダウンコンバート等の無線処理を行い、ベースバンドのデジタル信号を信号処理部102に出力する。
表示部(LCD:Liquid Crystal Display)106は、信号処理部102から出力された各種情報を表示する。操作部107は、多様なボタン、ダイヤル、キーを有し、ユーザの意志に基づく操作内容を電気信号に変換して信号処理部102に出力する。
マイクロフォン108は、ユーザの音声を集音し、音声信号に変換して信号処理部102に出力する。スピーカ109は、信号処理部102から出力された音声信号を音声に変換して発音する。
ここで、本発明の特徴的な構成として、信号処理部102は、送信電力制御部102aを有する。また、無線部104は、レベル測定部104aおよび増幅部104bを有する。
送信電力制御部102aは、レベル測定部104aにて測定された各子機2からの受信信号のRSSI(Received Signal Strength Indicator)レベルに基づいて送信電力を算出し、算出結果を示す制御信号を増幅部104bに出力する。なお、送信電力制御部102aにおける具体的な送信電力制御方法は後述する。
レベル測定部104aは、充電台3に設置された各子機2からの受信信号のRSSIレベルを測定し、測定結果を示すRSSI信号を送信電力制御部102aに出力する。
増幅部104bは、送信電力制御部102aの制御に基づいて、アンテナ105から送信される無線信号の電力を増幅する。
図2は、本発明の一実施の形態に係る子機2および充電台3の構成を示すブロック図である。図2に示すように、子機2は、信号処理部201と、メモリ部202と、無線部203と、アンテナ204と、表示部205と、操作部206と、マイクロフォン207と、スピーカ208と、充電回路211と、2次電池212と、定電圧回路213と、から主に構成される。また、子機2は、端子T21、T22を有する。
信号処理部201は、メモリ部202に記憶されている制御プログラムに基づいて、各部から出力された信号の処理、および、各部の制御を行う。また、信号処理部201は、充電回路211から充電検出信号を受け取ると、子機2が充電台3に設置されたことを通知するための通知信号(以下、「載置通知信号」という)を無線部203,アンテナ204を介して親機1に送信する。また、信号処理部201は、通信を開始するための操作があったことを通知するための通知信号(以下、「通信開始通知信号」という)、及び、通信が終了したことを通知するための通知信号(以下、「通信終了通知信号」という)を無線部203,アンテナ204を介して親機1に送信する。
なお、通信を開始するための操作とは、ユーザが、子機2を充電台3から離すことや、操作部206の何れかのボタン、ダイヤル、キーを操作すること、等が挙げられる。
メモリ部202は、制御プログラム等、所定の情報を記憶する。
無線部203は、信号処理部201から出力されたベースバンドのデジタル信号に対して、増幅、アップコンバート等の無線処理を行い、アンテナ204から無線信号を送信する。また、無線部203は、アンテナ204に受信された無線信号に対して、増幅、ダウンコンバート等の無線処理を行い、ベースバンドのデジタル信号を信号処理部201に出力する。
表示部205は、信号処理部201から出力された各種情報を表示する。操作部206は、多様なボタン、ダイヤル、キーを有し、ユーザの意志に基づく操作内容を電気信号に変換して信号処理部201に出力する。
マイクロフォン207は、ユーザの音声を集音し、音声信号に変換して信号処理部201に出力する。スピーカ208は、信号処理部201から出力された音声信号を音声に変換して発音する。
端子T21,T22は、子機2を充電台3に載置した際に端子T31,T32と接触させて充電電流を入力するための端子である。
充電回路211は、充電台3から供給される充電電流を入力して2次電池212および定電圧回路213に供給する。また、充電回路211は、子機2が充電台3に載置され、充電台3からの充電電流を検出した場合、充電検出信号を信号送信部201に出力する。また、充電回路211は、子機2が、載置されていた充電台3から離れ、充電台3からの充電電流を検出しなくなった場合、充電検出信号の出力を停止する。
2次電池212は、充電回路211からの充電電流を蓄電し、定電圧回路213に放電する。
定電圧回路213は、安定した直流電圧を、信号処理部201へ供給する定電圧源であり、充電回路211あるいは2次電池212からの直流電圧(例えば2.5V)をさらに低い電圧(例えば1.8V)に変換する。
充電台3は、外部電源コネクタ301と、電源回路302と、から主に構成される。また、充電台3は、端子T31、T32を備える。
端子T31,T32は、子機2へ充電電流を供給するための端子である。
外部電源コネクタ301は、外部電源と接続して、直流電流を入力する。
電源回路302は、外部電源コネクタ301からの直流電圧(例えば6.5V)を適正な電圧(例えば2.5V)に変換し、子機2の充電回路211に供給するDC/DCコンバータである。
図3に示すように、子機2は、ユーザが充電台3に載置すること、及び、充電台3から離すことが容易にできる構造となっている。子機2は、充電台3に載置されると、充電台3と電気的に接続し、2次電池212に充電台3からの充電電流を蓄電する。なお、親機1には、子機2に充電することができる構造を持つものがある。この場合、子機2は、親機1の充電部に載置されると、親機1と電気的に接続し、2次電池212に親機1からの充電電流を蓄電する。
次に、DECT方式における、待機状態での親機と子機の通信について図4を用いて説明する。
図4に示すように、DECT方式では、10ms周期の1フレームに24スロット(アップリンク用に12スロット、ダウンリンク用に12スロット)を含んで構成されるTDMA/TDD(Time Division Multiple Access/Time Division Duplex)方式を採用している。また、最低1スロットの制御チャンネルスロットを備えており、制御チャンネルも通話チャンネルも10msのフレーム周期で送受信される。
親機は、子機に対して各フレームの予め定められた所定のスロット(図4では第2スロット)を制御チャンネルに決めこの制御チャンネルにて制御信号(Beacon)を送信する。
待機状態では、子機から親機には信号が送信されない。そして、子機が充電台に載置された等のイベントが発生した場合、子機は、親機に対して予め定められた所定のスロット(図4では第14スロット)にて通知信号を送信する。
本実施の形態の親機1は、各子機2から送信された通知信号のRSSIレベルを測定し、測定結果に基づいて送信電力を制御する。
次に、親機1のメモリ部103に記憶される情報について、図5を用いて説明する。図5に示すように、親機1のメモリ部103には、各子機2について、これらの機器のID番号(IDi)、測定した載置通知信号のRSSIレベル(Pppi)および載置通知信号の受信時刻(Tppi)が対応付けて記憶される。
レベル測定部104aは、親機1が各子機2から載置通知信号を受信する度に、載置通知信号のRSSIレベルを測定し、測定結果を信号処理部102(送信電力制御部102a)に出力する。
信号処理部102は、いずれかの子機2から載置通知信号を受信すると、当該子機2のID、RSSIレベルおよび受信時刻を対応付けて、メモリ103に記憶する。
また、信号処理部102は、いずれかの子機2から分離通知信号を受信すると、メモリ部103のリストから当該子機に関するRSSIレベル(Pppi)および載置通知信号の受信時刻(Tppi)の値を削除する。その例として、図6は、ID番号:ID3 の子機から分離通知信号を受信し、当該子機に関するRSSIレベル(Pppi)および載置通知信号の受信時刻(Tppi)の値を削除した状態を示す。
次に、本実施の形態に係る親機が制御チャンネルで制御信号を送信する時の送信電力制御方法について説明する。
送信電力制御部102aは、所定のタイミングで、メモリ部103に記憶されているRSSIレベル(Pppi)の最小値を用いて送信電力値を算出する。なお、送信電力制御部102aが送信電力制御を行うタイミングとして、図5に示したメモリ部103に記憶された情報内容が更新されたタイミング等が挙げられる。
具体的には、送信電力制御部102aは、メモリ部103に格納された、各子機2から送られる通知信号を受信した際の各RSSIレベル(Pppi)を読み出し、その最小値を選択する。親機1と通信が可能な各子機2の送信電力値は同じ値に設定されている。各子機2の送信電力値は、製品の製造段階で親機1のメモリ部103に予め格納される。
本実施の形態では、最も受信信号レベルが弱い子機2にあわせて制御信号を送信するときの増幅部104bの増幅度を制御する。具体的には、親機1は、メモリ部103に格納された情報から、最も受信信号レベルが弱い子機2のRSSIレベル(最小値RSSIレベル)を読み出し、既知の子機の送信電力値から、最小値RSSIレベル(Pppi)を減算することにより、最も受信信号レベルが弱い子機2に関する伝搬路損失を算出する。なお、親機1と子機2が同じ送信電力で送信するコードレス電話では、子機2の送信電力の代わりに親機1自身の送信電力を用いて子機2までの伝搬路損失を算出することができる。
送信電力制御部102aは、最もレベルが弱い子機2に関する伝搬路損失に受信電力基準値を加えた値に応じて、親機1が制御信号を送信するための送信電力値を算出する。なお、受信電力基準値は、親機1と子機2が通信を維持するため、または通信干渉を抑圧するために必要な受信電力値にマージンを加えた値である。
そして、送信電力制御部102aは、算出した送信電力値で信号を送信するように増幅部104bを制御する。
図7は、本実施の形態において、親機が制御チャンネルで制御信号を送信する時の信号到達エリアの調整の様子を示す図である。ID1の子機が送信する通知信号の親機におけるRSSIレベルをPpp1、ID2の子機が送信する通知信号の親機におけるRSSIレベルをPpp2、ID3の子機が送信する通知信号の親機におけるRSSIレベルをPpp3とした場合、親機における各子機(ID1, ID2, ID3)の通知信号のRSSIレベルが、Ppp1>Ppp2>Ppp3であるならば、親機は最小値Ppp3を用いて送信電力値を算出する。
これにより、親機1の遠方に存在し、伝搬路損失が大きい子機2でも、通信を維持するために必要な受信電力値で、親機1から制御チャンネルで送られる制御信号を受信することができる。また、親機1の送信電力が低減されるので、他の無線通信システムへの電波干渉を抑えることができる。
送信電力制御部102aは、メモリ部103に記憶されている、子機2のRSSIレベル(Pppi)が消去されると、直ちに送信電力制御を解除し、常時最大の電力で電波を送信するように増幅部104bを制御する。また、送信電力制御部102aは、親機1において通信を開始するための操作が行われた場合、直ちに送信電力制御を解除し、常時最大の電力で電波を送信するように増幅部104bを制御する。
次に、本実施の形態に係る子機2の動作について、図8のフローを用いて説明する。
ユーザは、子機2を使用可能な状態にする場合、まず、子機2に電源を入れ、充電台3に載置する(ST601)。
子機2は、充電台3に載置されると(ST601:YES)、親機1に載置通知信号を送信し、アイドル状態となる(ST602、ST603)。
その後、ユーザが、子機2を用いて通話を行うため等により、通信を開始するための操作を行ったとする(ST604:YES)。この場合、子機2は、親機1に通信開始通知信号を送信する(ST605)。その後、子機2が、充電台3から分離された場合には(ST606:YES)、フローは、ST601に戻る。また、子機2が、充電台3に載置されたまま通信が終了すると(ST606:NO、ST607:YES)、通信終了通知信号を送信し(ST608)、フローは、ST603に戻る。
次に、本実施の形態に係る親機1の動作について、図9のフローを用いて説明する。
親機1は、デフォルトでは、送信電力制御を行わず、フルパワー動作として、常時最大の電力で電波を送信する(ST701)。
その後、親機1は、子機2から載置通知信号を受信すると(ST702:YES)、RSSIを測定し、メモリ部103の情報を更新する(ST703、ST704)。具体的には、子機のID番号、測定した載置通知信号のRSSIレベルおよび載置通知信号の受信時刻が対応付けて記憶される。
ST705では、親機1は、メモリ部103にて登録されている全ての子機2に関する載置通知信号(またはその他に通知信号)のRSSIレベルおよびその信号の受信時刻が揃っているか否かを調べる。そして、親機1は、全ての子機2からの信号のRSSIレベルおよび受信時刻が揃うまで、ST701−ST704の処理を繰り返す(ST705:NO)。
親機1は、全ての子機2から載置通知信号を受信し、メモリ部103にて全ての子機に関する信号のRSSIレベルおよび受信時刻が揃うと(ST705:YES)、送信電力制御を実施する(ST706)。
その後、親機1は、操作部107にて何らかの操作がされ、親機1と子機2間で通信が開始されたか否かを判断する(ST707)。また、親機1は、子機2から通信開始通知信号が送信されたか否かを判断する(ST707:NO、ST710)。子機2の操作部206にて何らかの操作がされ、子機2と親機1間で通信が必要となった場合、子機2は、親機1へ通信開始通知信号を送信する。親機1の操作部107における操作が無く(ST707:NO)、通信開始通知信号の送信も無い間では(ST710:NO)、親機1は、ST706、ST707、ST710の処理を繰り返して送信電力制御を維持する。
親機1は、ユーザが親機1の操作部107を使って通信を開始するための操作を行った場合(ST707:YES)、送信電力制御を解除し、フルパワー動作を実施する(ST708)。親機1が通信動作を行う間はフルパワー動作をする。その後、親機1の通信動作が終了すると(ST709:YES)、フローはST706に戻り、親機1は送信電力制御を実施する。
また、親機1は、ある子機2から通信開始通知信号を受信すると(ST710:YES)、メモリ部103から当該子機2の情報(RSSIレベル及び受信時刻)を消去し(ST711)、送信電力制御を解除し、フルパワー動作を実施する(ST701に戻る)。
以上説明したように、本実施の形態によれば、親機又は子機において、通信を開始するための操作が行われたときに送信電力制御を解除する。これにより、他の無線通信システムへの電波干渉を極力抑えながら、全ての子機との通信を維持することができる
なお、上記実施の形態では、受信した通知信号のRSSIレベルをメモリ部103に記憶させる場合について説明したが、本発明はこれに限られず、先に伝搬路損出を算出して記憶する等、他の値を記憶させても良い。
本発明の無線通信装置は、デジタルコードレス電話機に用いるのに好適である。
1 親機
2 子機
3 充電台
101 電話回線インターフェイス
102、201 信号処理部
102a 送信電力制御部
103、202 メモリ部
104、203 無線部
104a レベル測定部
104b 増幅部
105、204 アンテナ
211 充電回路
212 2次電池
213 定電圧回路
301 外部電源コネクタ
302 電源回路
2 子機
3 充電台
101 電話回線インターフェイス
102、201 信号処理部
102a 送信電力制御部
103、202 メモリ部
104、203 無線部
104a レベル測定部
104b 増幅部
105、204 アンテナ
211 充電回路
212 2次電池
213 定電圧回路
301 外部電源コネクタ
302 電源回路
Claims (3)
- 複数の子機とTDMA方式の無線通信を行う無線通信装置であって、
各子機から送信された信号の受信レベルを測定するレベル測定手段と、
全ての子機が充電台に載値されたときに前記受信レベルを用いて送信電力制御を行う送信電力制御手段と、
を具備し、
前記送信電力制御手段は、自機又は子機において通信を開始するための操作が行われたときに送信電力制御を解除する、
無線通信装置。 - 前記通信を開始するための操作には、子機を充電台から離すこと、および、子機の操作部の何れかのボタン、ダイヤル、キーを操作することを含む、
請求項1記載の無線通信装置。 - 複数の子機とTDMA方式の無線通信を行う無線通信装置の送信電力制御方法であって、
各子機から送信された信号の受信レベルを測定するステップと、
全ての子機が充電台に載値されたときに前記受信レベルを用いて送信電力制御を行うステップと、
自機又は子機において通信を開始するための操作が行われたときに送信電力制御を解除するステップと、
を具備する送信電力制御方法。
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JP2013008423A JP2014140122A (ja) | 2013-01-21 | 2013-01-21 | 無線通信装置および送信電力制御方法 |
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