WO2023026698A1

WO2023026698A1 - 無線通信システム

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Publication number: WO2023026698A1
Application number: PCT/JP2022/026905
Authority: WO
Inventors: 弘一柳澤
Original assignee: 株式会社日立国際電気
Priority date: 2021-08-24
Filing date: 2022-07-07
Publication date: 2023-03-02
Also published as: JPWO2023026698A1

Abstract

課題：　アンテナ張出し無線システムにおいて、効率的にワイヤレス給電を行うことができる無線通信システムを提供する。　解決手段：　複数の移動機４と無線通信を行うと共に、集約装置となる親機２に接続する子機３を備え、当該子機３が、移動機４へのワイヤレス給電を行うワイヤレス給電装置６に接続し、移動機４の受信電力を検出して、受信電力の大小に応じて、ワイヤレス給電装置６における給電動作のオン／オフを制御する無線通信システムとしている。

Description

無線通信システム

　本発明は、無線通信システムに係り、特に効率的にワイヤレス給電を行うことができる無線通信システムに関する。

［先行技術の説明］
　無線通信に対する３ＧＰＰ（登録商標）（3rd Generation Partnership Project）、３ＧＰＰ（登録商標）　ＬＴＥ（Long Term Evolution）無線規格に対応して、ＲＲＨ（Remote Radio Head）、ＲＯＦ（Radio Over Fiber）、ＤＡＳ（Distributed Antenna System：分散型アンテナシステム）等のシステムに代表される光伝送装置がある。

　光伝送装置は、ＳｌａｖｅＰｏｒｔ光変換部、並びにＭａｓｔｅｒＰｏｒｔ光変換部を備え、光トランシーバを搭載して、親局（親機）と子局（子機）との間でデータ通信を行う機能を有する。そして、これらの光伝送装置には、高速シリアル通信規格である、ＳＥＲＤＥＳ（SERializer／DESerializer）、ＣＰＲＩ（Common Public Radio Interface）などの技術を用いたものがある。

　光伝送装置は、例えば、移動機と無線通信を行う複数の子機（アンテナ装置）が、光ケーブルによって親機に接続されたアンテナ張出し無線通信システムに用いられる。
　アンテナ装置は指向性アンテナを備えた無線機であり、ＤＡＳ装置又はＲＯＦ装置を用いたものがある。

　アンテナ張出し無線システムは、基地局からの電波を、光ケーブルを介して複数の子機に分配することにより、通信可能エリアを拡張するものであり、ビル内、トンネル、地下等の電波の届きにくい閉環境において広く利用されている。

［ワイヤレス給電］
　また、近年、ケーブルを介さずに電力を伝送して、スマートフォン、電気自動車等に給電するワイヤレス給電の技術がある。
　ワイヤレス給電の方式としては、電磁誘導方式、磁界共鳴方式、電界結合方式、電波受信方式等がある。

［関連技術］
　尚、関連する先行技術として、特開２０１４－１５０３８８号公報「無線通信装置、制御方法及び制御プログラム」（特許文献１）、特開２００８－１４８５２０号公報「携帯機器」（特許文献２）がある。

　特許文献１には、指向性アンテナのビーム角度を自律的に調整する無線通信システムにおいて、高速にビーム角度を調整可能な指向性制御方法が示されている。
　また、特許文献２には、種別の異なる携帯機器に対して１台の非接触充電装置で充電可能とする携帯機器が記載されている。

特開２０１４－１５０３８８号公報特開２００８－１４８５２０号公報

　しかしながら、従来のアンテナ張出し無線システムでは、ワイヤレス給電を提供する構成はなく、不便であるという問題点があった。

　尚、特許文献１及び特許文献２には、アンテナ張出し無線システムにおいて、ワイヤレス給電を効率的に行う構成は記載されていない。

　本発明は上記実状に鑑みて為されたもので、アンテナ張出し無線システムにおいてワイヤレス給電を効率的に行うことができる無線通信システムを提供することを目的とする。

　上記従来例の問題点を解決するための本発明は、複数の移動体無線装置と無線通信を行うと共に、集約装置に接続する固定無線機を有する無線通信システムであって、固定無線機は、移動体無線装置へのワイヤレス給電を行うワイヤレス給電装置に接続し、移動体無線装置の受信電力を検出して、ワイヤレス給電装置における給電を制御することを特徴としている。

　また、本発明は、上記無線通信システムにおいて、固定無線機は、アンテナの指向性に応じてワイヤレス給電装置における給電放射の指向性を制御することを特徴としている。

　また、本発明は、上記無線通信システムにおいて、固定無線機は、移動体無線装置からの受信電力を検出した場合にはワイヤレス給電装置でのワイヤレス給電を行い、移動体無線装置からの受信電力を検出しない場合にはワイヤレス給電装置でのワイヤレス給電を停止することを特徴としている。

　また、本発明は、上記無線通信システムにおいて、固定無線機は、移動体無線装置からの受信電力の電力値と設定された電力閾値とを比較し、電力閾値を基準にして受信電力の電力値の大小によりワイヤレス給電装置でのワイヤレス給電の実施又は停止を制御することを特徴としている。

　また、本発明は、上記無線通信システムにおいて、固定無線機は、集約装置が接続する上位装置から受信した電力閾値が設定されることを特徴としている。

　また、本発明は、上記無線通信システムにおいて、固定無線機は、移動体無線装置からの受信電力の値を演算して上位装置に送信し、受信電力の値に基づいて上位装置が判定した電力閾値を上位装置から受信して設定することを特徴としている。

　本発明によれば、複数の移動体無線装置と無線通信を行うと共に、集約装置に接続する固定無線機を有する無線通信システムであって、固定無線機は、移動体無線装置へのワイヤレス給電を行うワイヤレス給電装置に接続し、移動体無線装置の受信電力を検出して、ワイヤレス給電装置における給電を制御する無線通信システムとしているので、移動機の動きに応じてワイヤレス給電のオン／オフや給電放射の指向性を制御して、効率的なワイヤレス給電を実現することができる効果がある。

　また、本発明によれば、固定無線機は、アンテナの指向性に応じてワイヤレス給電装置における給電放射の指向性を制御する上記無線通信システムとしているので、固定無線機が設置された場所の形状に応じて、給電放射の角度やビーム幅を調整して、効率的なワイヤレス給電を実現できる効果がある。

　また、本発明によれば、固定無線機は、移動体無線装置からの受信電力を検出した場合にはワイヤレス給電装置でのワイヤレス給電を行い、移動体無線装置からの受信電力を検出しない場合にはワイヤレス給電装置でのワイヤレス給電を停止する上記無線通信システムとしているので、無駄な給電動作を行うことなく、消費電力を抑えることができる効果がある。

　また、本発明によれば、固定無線機は、移動体無線装置からの受信電力の電力値と設定された電力閾値とを比較し、電力閾値を基準にして受信電力の電力値の大小によりワイヤレス給電装置でのワイヤレス給電の実施又は停止を制御する上記無線通信システムとしているので、簡易な処理でワイヤレス給電の実施／停止を制御することができる効果がある。

　また、本発明によれば、固定無線機は、集約装置が接続する上位装置から受信した電力閾値が設定される上記無線通信システムとしているので、上位装置から各固定無線機における閾値を随時変更でき、システム全体で効率的なワイヤレス給電を実現できる効果がある。

　また、本発明によれば、固定無線機は、移動体無線装置からの受信電力の値を演算して上位装置に送信し、受信電力の値に基づいて上位装置が判定した電力閾値を上位装置から受信して設定する上記無線通信システムとしているので、移動機の数やシステム内の分布に応じて、個々の固定無線機での閾値を随時変更でき、実際の移動機の動きに合わせてワイヤレス給電を動的に制御して、システム全体における効率を一層向上させることができる効果がある。

本無線通信システムの概略構成（１）を示す説明図である。本無線通信システムの概略構成（２）を示す説明図である。第１の子機３ａの構成を示す説明図である。第１の子機３ａにおける給電装置制御処理を示すフローチャートである。第２の子機３ｂの構成を示す説明図である。第２の子機３ｂの動作を示すフローチャートである。第３の子機３ｃの構成を示す説明図である。第３の子機３ｃの動作を示すフローチャートである。ワイヤレス給電部を子機給電装置に内蔵した構成を示す説明図である。第４の子機３ｄの構成を示す説明図である。

　本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
　本発明の実施の形態に係る無線通信システム（本無線通信システム）は、複数の移動機と無線通信を行うと共に、集約装置となる親機に接続する子機を備え、当該子機が、移動機へのワイヤレス給電を行うワイヤレス給電装置に接続し、移動機の受信電力を検出して、ワイヤレス給電装置における給電を制御するものであり、移動機の動きに応じて自律的にワイヤレス給電のオン／オフや給電放射の指向性を制御して、効率的なワイヤレス給電を実現することができるものである。

［本無線通信システムの概略構成：図１，図２］
　本無線通信システムの概略構成について図１，図２を用いて説明する。図１は、本無線通信システムの概略構成（１）を示す説明図であり、図２は、本無線通信システムの概略構成（２）を示す説明図である。
　図１，２に示すように、本無線通信システムは、上位装置１と、親機２と、複数の子機３と、給電装置５と、ワイヤレス給電装置６と、光ケーブル１０とを備えている。尚、複数の子機３は、複数の移動機４と無線接続する。
　ここで、子機は請求項に記載した固定無線機に相当し、親機は集約装置に相当している。

　上位装置１は、サーバ等の装置であり、親機２を介して複数の子機３の管理、制御を行う。
　親機２は、光ケーブル１０を介して複数の子機３に接続しており、光ケーブル１０を介して受信し、復調したデータを無線信号に変換して基地局等に送信する。
　また、親機２は、基地局等からの無線信号を受信して光信号に変換して子機３に送信する。
　更に、親機２は、アンテナ張出し無線システムの集約装置となっており、複数の子機３と上位装置１との間の通信を仲介し、子機３からの情報を集約して上位装置１に送信し、上位装置１からのデータを各子機３に送信する。

　子機３は、親機２に光ケーブル１０によって接続され、アンテナを介して移動機４と無線通信を行う。また、子機３は、後述するワイヤレス給電装置６に接続して、ワイヤレス給電のオン（起動、実施）／オフ（停止）や、給電放射の指向性を制御する。子機３の動作については、後述する。

　子機３のアンテナは、後述するように、指向性を備えており、適切なビームエリアを形成するようになっている。
　図１の例では、複数の子機３が天井や壁に設置されており、設置場所の広さや奥行きといった形状に応じて、アンテナビームの向きや広がりが設定されている様子を示している。
　上位装置１と親機２とは有線又は無線で接続し、親機２と子機３とは光ケーブル１０で接続されている。

　更に、本無線通信システムの特徴として、各子機３に接続するワイヤレス給電装置６が設けられている。
　ワイヤレス給電装置６は、ワイヤレス給電用アンテナを備え、移動機４に対してワイヤレスで給電を行うものである。ワイヤレス給電の方法は、例えば電波受信方式としている。
　また、ワイヤレス給電装置６に電力を供給する給電装置５を備えている。尚、図１，２では、子機３に電力を供給する給電装置及び給電線は省略している。

　図２に示すように、各子機３の無線通信サービスエリア内に移動機４がいる場合に、移動機４と子機３とが無線通信を行う。図２では、移動機４からの電波が子機３に受信される様子を示している。
　本無線通信システムの特徴として、子機３は、受信信号の電力を算出して、移動機４の存在の有無を確認し、移動機４が存在すると判断した場合に、ワイヤレス給電装置６を起動する。
　また、子機３は、受信電力が低いと判断した場合にはワイヤレス給電装置６の動作を停止する。

　本無線通信システムの子機３としては、ワイヤレス給電装置６の制御に用いる閾値の設定方法や、給電放射の制御によって第１の子機３ａ、第２の子機３ｂ、第３の子機３ｃ、第４の子機３ｄがあり、以下、順に説明する。
　尚、第１～第４の子機（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）を区別しない場合には、子機３と記載することもある。

［第１の子機：図３］
　第１の子機３ａの構成について、図３を用いて説明する。図３は、第１の子機の構成を示す説明図である。図３では、ワイヤレス給電装置６に対する制御に関連する部分のみを示している。
　図３に示すように、第１の子機３ａは、無線処理本体部３１と、アンテナ３２とを備え、無線処理本体部３１には、無線処理部３３と、電力演算部３４と、判定部３５と、給電装置制御部３６とが設けられている。

　また、第１の子機３ａは、ワイヤレス給電装置６と接続されている。但し、上述したように、第１の子機３ａとワイヤレス給電装置６に対する電源はそれぞれ独立している。
　ワイヤレス給電装置６のワイヤレス給電用アンテナ６１は、内蔵されている。

　無線処理本体部３１は、移動機４との無線通信、親機２との有線通信、更に本無線通信システムの特徴部分であるワイヤレス給電装置６の制御に伴う各種処理を行う部分である。
　アンテナ部３２は、指向性アンテナであり、移動機４との無線送受信を行う。
　無線処理部３３は、無線送受信に伴う信号処理、Ａ／Ｄ変換、Ｄ／Ａ変換、変復調、アップコンバート、ダウンコンバートを行う。
　電力演算部３４は、無線処理部３３からの復調信号を入力して、演算により電力値を算出する。この電力値は、アンテナ３２で受信した移動機４からの無線信号の受信電力値である。

　判定部３５は、内部に設定されている閾値と電力演算部３４で算出された電力値とを比較して、電力値が閾値より大きいか否かを判定し、判定結果に基づいて、ワイヤレス給電装置６の動作のオン／オフを指定（指示）する情報を出力する。尚、第１の子機３ａでは、閾値は予め判定部３５に設定され、内部の記憶部に記憶されているものとする。

　給電装置制御部３６は、判定部３５からの指示に従って、ワイヤレス給電装置６のアンテナ６１からの給電放射のオン／オフを制御する。
　子機３においてワイヤレス給電装置６の動作のオン／オフを制御する処理を、給電装置制御処理と称するものとする。

　これにより、第１の子機３ａでは、当該子機３ａの近傍に移動機４がいて電力値が大きい場合（移動機４からの受信電力を検出した場合）に、ワイヤレス給電装置６の動作をオンとして、給電サービスを実施することができ、近傍に移動機４がおらず、電力値が小さい場合（移動機４からの受信電力を検出しない場合）にはワイヤレス給電装置６の動作を停止させて、無駄な電力を消費させず、効率の良いワイヤレス給電を実現することができるものである。

　特に、本無線通信システムでは、子機３が自律的にワイヤレス給電装置６の制御を行うので、親機２や上位装置１の処理負荷が増大せず、システム全体として効率の良いワイヤレス給電を実現できるものである。

　また、子機３への給電装置と、ワイヤレス給電装置６への給電装置とを異なるものとしているので、ワイヤレス給電装置６のオン／オフに伴う電力変動が子機３の動作に影響を与えるのを防ぐことができるものである。

［給電装置制御処理：図４］
　次に、第１の子機３ａにおける給電装置制御処理について図４を用いて説明する。図４は、第１の子機３ａにおける給電装置制御処理を示すフローチャートである。
　給電装置制御処理は、第１の子機３ａだけでなく、第２～第４の子機にも共通する処理であるが、ここでは第１の子機３ａを例として説明する。

　図４に示すように、第１の子機３ａの判定部３５は、まず、電力値と比較するための閾値を取得する（Ｓ１１）。第１の子機３ａの場合には、判定部３５の内部に記憶されている閾値を読み出す。
　また、後述するように、第２の子機３ｂ、第３の子機３ｃの場合には上位装置１や親機２から指定された閾値を取得する。
　第４の子機３ｄでは、閾値は内部に記憶されていてもよいし、上位装置１や親機２から指定された値を取得してもよい。

　そして、第１の子機３ａの無線処理部３３が、アンテナ３２で受信した信号を復調し（Ｓ１２）、判定部３５が、復調された信号に基づいて、受信信号の電力値を算出して閾値と比較し、電力値が閾値より大きいか否かを判定する（Ｓ１３）。

　判定部３５は、判定結果に基づいて、給電装置制御部３６に対して、ワイヤレス給電装置６の起動オン／オフを指示する情報を出力する（Ｓ１４）。上述したように、電力値が閾値より大きい場合には、ワイヤレス給電装置６の給電動作を起動（又は継続）させ、電力値が閾値より小さい場合にはワイヤレス給電装置６の給電動作を停止させるよう、指示を出力する。

　給電装置制御部３６は判定部３５からの指示に従って、ワイヤレス給電装置６を制御する。
　このようにして、本無線通信システムの第１の子機３ａにおける給電装置制御処理が行われるものである。

［第２の子機：図５］
　次に、第２の子機３ｂの構成について、図５を用いて説明する。図５は、第２の子機３ｂの構成を示す説明図である。図５において、第１の子機３ａと同様の部分については同一の符号を付しており、説明は省略する。

　図５に示すように、第２の子機３ｂは、図４に示した第１の子機３ａの構成に、更に上位の親機２に接続する有線インタフェース部３８を備えたものである。
　有線インタフェース部３８は、親機２に接続する光ケーブル１０に接続して、親機２からの信号を受信するインタフェースであり、光信号を電気信号に変換して出力する。

　上述した第１の子機３ａは、受信電力の電力値を判定する閾値が予め内部に記憶されていたが、第２の子機３ｂでは、上位装置１から親機２を介して受信した値を取得して閾値として用いる。

　つまり、第２の子機３ｂでは、有線インタフェース部３８が、親機２からの光信号を受信して電気信号に変換し、閾値の情報を取り出して電力演算部３４を介して判定部３５に出力する。
　判定部３５は、入力された閾値を内部に記憶しておき、新たな閾値が入力された場合には、記憶されている閾値を新しい閾値で更新する。

［第２の子機３ｂの動作（閾値設定処理）：図６］
　次に、第２の子機３ｂの動作について図６を用いて説明する。図６は、第２の子機３ｂの動作を示すフローチャートである。尚、図６に示した第２の子機３ｂの処理を閾値設定処理と称するものとする。
　図６に示すように、第２の子機３ｂは、上位装置１又は親機２から閾値が設定されると（Ｓ２１）、有線インタフェース部３８によりこれを受信して復調する（Ｓ２２）。
　そして、図４に示した給電装置制御処理に移行して（Ｓ２３）、処理Ｓ２２で復調した閾値を用いて電力値と比較判定を行い、ワイヤレス給電装置６の動作をオンまたはオフさせる。
　このようにして、第２の子機３ｂの動作が行われるものである。

　これにより、第２の子機３ｂでは、予め子機３に設定されている閾値を、上位装置１によって任意に変更可能であり、例えば、エリアに応じて給電を行うワイヤレス給電装置６の台数を制限して、省電力を図ることが可能となるものである。
　具体的には、特定のワイヤレス給電装置６の閾値を極端に大きい値とすることで、当該ワイレス給電装置６の給電動作はオフとなり、台数制限が可能となる。

［第３の子機：図７］
　次に、第３の子機３ｃの構成について、図７を用いて説明する。図７は、第３の子機３ｂの構成を示す説明図である。図７において、第１の子機３ａ、第２の子機３ｂと同様の部分については同一の符号を付しており、説明は省略する。
　第３の子機３ｃでは、受信信号の電力値を算出すると、当該電力値を光ケーブル１０を介して親機２に送信し、上位装置１において、他の子局３の電力値も含めて総合的に判断して適切な閾値を決定し、当該閾値が第３の子機３ｃ宛に送信されると、これを受信して閾値として用いるものである。

　そのため、第３の子機３ｃでは、図７に示すように、第２の子機３ｂの構成に加えて、算出した電力値を送信するための変換を行う変調部３９と、光ケーブル１０を介して電力値を含む光信号を送信する有線インタフェース部３７とを新たに備えている。

　そして、第３の子機３ｃでは、無線処理部３３で受信信号を復調し、電力演算部３４で電力値を算出すると、変調部３９で当該電力値を光伝送に適した伝送用コードに変換して、有線インタフェース部３７から光ケーブル１０を介して親機２に送信し、更に上位装置１に当該電力値が送信される。

　上位装置１では、複数の子機３からの電力値を受信して集約し、システム全体の消費電力等を考慮して、電力値の送信元である第３の子機３ｃの適切な閾値を決定し、閾値を第３の子機３ｃに送信する。
　上位装置１は、例えば、複数の子局３からの電力値の総量が給電装置５の電源供給の上限値に近づいている場合には、閾値を高めに設定して給電動作を制限し、逆に電源供給量に余裕があると判断した場合には閾値を低めに設定する。
　つまり、上位装置１は、子機３ｃからの電力値の大小に応じて、各子機３ｃでの閾値を適宜変更して、全体の電源供給量を調整している。

　このように、第３の子機３ｃを用いることで、上位装置１において複数の子局３ｃの受信電力の値を取得して、様々な観点から総合的に判断して、各子機３ｃの閾値を設定するようにしているので、人の動きに合わせてワイヤレス給電の微調整を行うことができるものである。

　例えば、上位装置１が、蓄積した電力値のデータに基づいて、エリアごとにワイヤレス給電動作を行う時間帯を設定するよう各子機３の閾値を決定することも可能である。
　また、ショッピングモール等のエリア区分けがしばしば変更になる空間においても、変更後の配置での電力値に基づいて、閾値を随時変更して、効率的な運用を可能とするものである。

［第３の子機３ｃの動作：図８］
　次に、第３の子機３ｃの動作について図８を用いて説明する。図８は、第３の子機３ｃの動作を示すフローチャートである。
　第３の子機３ｃでは、無線信号を受信すると、無線処理部３３が復調を行い（Ｓ３１）、電力演算部３４が電力値を算出し（Ｓ３２）、当該電力値を変調部３９で変調して、有線インタフェース部３７で光信号に変換して光ケーブル１０を介して親機２へ送出する（Ｓ３３）。

　親機２は、複数の子機３からの電力値を集約して、例えば定期的に上位装置１に送信し、上位装置１では、総合的な判断により各子機３の閾値を決定する。
　そして、第３の子機３ｃは、図６に示した閾値設定処理に移行して（Ｓ３４）、上位装置１から受信した閾値を用いてワイヤレス給電装置６の給電動作のオン／オフを制御する。
　このようにして、第３の子機３ｃの動作が行われるものである。

［ワイヤレス給電部を子機給電装置に内蔵した構成：図９］
　上述した例では、ワイヤレス給電装置６が、子機３の給電装置とは別に独立して設けられた構成であったが、子機３の給電装置と一体に形成する構成（内蔵タイプ）も可能である。
　子機給電装置に内蔵した構成について図９を用いて説明する。図９は、ワイヤレス給電部を子機給電装置に内蔵した構成を示す説明図である。
　尚、図９では、子機３として、第１の子機３ａの構成を示しているが、第２～第４の子機であっても構わない。

　図９に示すように、内蔵タイプでは、子機３に電源を供給する子機給電装置７の内部に、移動機４にワイヤレス給電を行うワイヤレス給電部７１を備えている。
　そして、上述した第１～第３の子機と同様に、子機３の判定部３５が受信信号の電力値と閾値とを比較して、ワイヤレス給電のオン／オフを判定して指示を出力し、給電装置制御部３６が当該指示に基づいてワイヤレス給電部７１の動作のオン／オフを制御する。

　内蔵タイプでは、子機３への電源とワイヤレス給電部７１への電源とを共通としているので、構成を大幅に簡易にすることができるものである。
　但し、子機３への影響を抑えるために、ワイヤレス給電部７１における消費電力の変動があまり激しくないことが望ましい。

［第４の子機：図１０］
　次に、第４の子機３ｄの構成について図１０を用いて説明する。図１０は、第４の子機３ｄの構成を示す説明図である。
　第４の子機３ｄは、第１～第３の子機と同様に、受信電力の値に基づいてワイヤレス給電装置６の給電動作のオン／オフを行うものであるが、更に、指向性アンテナの指向性（ビーム角度、ビーム幅）を自律的に制御し、それに合わせてワイヤレス給電装置６における給電放射の指向性を制御するものである。

　つまり、第４の子機３ｄは、第１の子機３ａ、第２の子機３ｂ、第３の子機３ｄのいずれかの構成に、アンテナ部及び給電放射の指向性を制御するための構成を加えたものとなる。
　図を簡単にするために、図１０では、第１の子機３ａ、第２の子機３ｂ、第３の子機３ｄで説明した構成は記載せず、アンテナ部３２及びワイヤレス給電装置６の給電放射の指向性を制御するための構成のみを記載している。

　第４の子機３ｄにおける、指向性を制御するための構成について説明する。
　無線処理本体部３１は、無線処理部３３と、補正部４２と、センサ部４３と、フォーミングパラメータ選択部４４と、復調部４１と、変調部３９と、有線インタフェース部３７と、有線インタフェース部３８とを内蔵している。

　無線処理部３３は、Ａ／Ｄ変換、Ｄ／Ａ変換、ＲＦ信号変換の機能を備え、有線インタフェース部３７を介して親機２からの信号を入力して復調処理を行って受信し、更に変調処理を行ってアンテナ部３２に出力して移動機４に送信する。
　また、無線処理部３３は、アンテナ部３２から入力された移動機４からの信号を復調処理して受信し、更に変調処理して有線インタフェース部３７から親機２に送信する。

　無線処理部３３は、フォーミングパラメータ選択部４４から設定されるパラメータに従い、指向性アンテナのビームを形成する。
　具体的には、補正部４２で、センサ部４３からの検出データに基づいて、垂直方向のビーム方向・幅が補正され、上位装置１からの指示のデータに基づいて、水平方向のビーム方向・幅が補正される。尚、上位装置１からの指示のデータで垂直方向のビーム方向・幅を補正してもよい。

　つまり、補正部４２で、補正値によりパラメータが修正され、修正したパラメータをフォーミングパラメータ選択部４４が選択して、無線処理部３３に設定して、上記のビームの方向・幅の補正が実現される。従って、補正部４２は、フォーミングパターンを補正し、フォーミングパラメータ選択部４４は、フォーミングパターンを選択するものである。

　センサ部４３は、三軸センサ（加速度センサ）であり、子機３ｄの傾き、設置方向の情報を検出する。
　また、センサ部４３に温度センサを含め、特定のしきい値以上の温度になったか否かを検出する。この温度センサの検出結果も指向性アンテナのビーム方向制御に関係する。詳細は後述する。

　補正部４２は、センサ部４３からの傾き、設置方向の情報に基づいて垂直方向のビーム角度・幅の補正を行う補正値を取得する。補正部４２には、レジストリ（対応テーブル）を備え、傾き、設置方向の情報に対応する補正値を出力するようになっている。つまり、補正部４２で、指向性アンテナのビーム方向を形成するビームフォーミングパラメータにレジストリから得られる補正値を加算することになる。

　ここで、傾きは、子機３ｄの傾き具合（傾き状態）を示す数値であり、設置方向は、天井、壁又は床等の設置位置から得られるアンテナが向けられた方向を示すものである。
　つまり、補正部４２は、ビームフォーミングパラメータに補正値を加算し、フォーミングパラメータ選択部４４に加算されたフォーミングパラメータを出力する。

　また、補正部４２は、センサ部４３の温度センサが特定のしきい値以上の温度になったことを検出すると、指向性アンテナのビーム方向の制御を行わず、無指向性とする。
　これは、例えば、天井近辺で熱がこもって特定のしきい値以上の温度になると、熱を消費する指向性制御を停止して、熱が上がらないようにするための措置である。

　フォーミングパラメータ選択部４４は、無線で行うビーム形成（ビームフォーミング）のためのパラメータを選択して無線処理部３３に設定する。
　復調部４１は、上位装置１からの設定パラメータを有線インタフェース部３８から入力して復調し、補正部４２に出力する。
　変調部３９は、設定パラメータを変調して上位装置１向けの伝送用コードに変換して有線インタフェース部３７に出力する。

　また、第４の子機３ｄに接続されるワイヤレス給電装置６は、入力されたフォーミングパラメータに基づいて、ワイヤレス給電用アンテナ６１から放射される給電用ビームのビーム方向やビーム幅を可変するものである。

［第４の子機３ｄの動作］
　第４の子機３ｄの動作について説明する。
　第４の子機３ｄは、起動時に、センサ部４３を起動すると、センサ部４３がセンサ値を取得して補正部４２に出力し、補正部４２が補正値を計算し、レジストリ値を加算してフォーミングパラメータを求める。
　そして、フォーミングパラメータ選択部４４が、補正部４２からの補正値が加算されたフォーミングパラメータを入力し、そのフォーミングパラメータを決定（選択）し、無線処理部３３及びワイヤレス給電装置６にパラメータを設定する。

　また、第４の子機３ｄでは、上位装置１からビームフォーミングの設定パラメータを送信してフォーミングパラメータを補正することも可能であり、有線インタフェース部３８で受信した上位装置１の設定パラメータを復調部４１が復調し、復調した設定パラメータで補正部４２のレジストリ値を更新する。

　そして、無線処理部３３は、設定されたフォーミングパラメータに従ってアンテナ部３２のビームを形成し、ワイヤレス給電装置６は、設定されたフォーミングパラメータに従って、ワイヤレス給電用アンテナ６１の給電用のビームを形成する。

　これにより、第４の子機３ｄでは、設置場所（天井、壁、床等）に応じて適切なワイヤレス給電用のビームを形成することができ、一層効率的にワイヤレス給電を行うことができるものである。

　尚、本無線通信システムでは、移動機４からの無線信号を復調して電力値を算出し、閾値と比較していたが、応用例として、子機３における受信電界強度に基づいてワイヤレス給電装置６の制御を行うようにしてもよい。

［実施の形態の効果］
　本無線通信システムによれば、複数の移動機４と無線通信を行うと共に、集約装置となる親機２に接続する子機３を備え、当該子機３が、移動機４へのワイヤレス給電を行うワイヤレス給電装置６に接続し、移動機４の受信電力を検出して、ワイヤレス給電装置６における給電を制御するものであり、移動機４の動きに応じて自律的にワイヤレス給電のオン／オフや給電放射の指向性を制御して、効率的なワイヤレス給電を実現することができる効果がある。

　この出願は、２０２１年８月２４日に出願された日本出願特願２０２１－１３６７２５を基礎として優先権の利益を主張するものであり、その開示の全てを引用によってここに取り込む。

　本発明は、アンテナ張出し無線システムにおいて、効率的にワイヤレス給電を行うことができる無線通信システムに適している。

　１…上位装置、　２…親機、　３…子機、　４…移動機、　５…給電装置、　６…ワイヤレス給電装置、　７…子機給電装置、　３１…無線処理本体部、　３２…アンテナ部、　３３…無線処理部、　３４…電力演算部、　３５…判定部、　３６…給電装置制御部、　３７，３８…有線インタフェース部、　３９…変調部、　４１…復調部、　４２…補正部、　４３…センサ、　４４…フォーミングパラメータ選択部、　６１…ワイヤレス給電用アンテナ、　７１…ワイヤレス給電部

Claims

　複数の移動体無線装置と無線通信を行うと共に、集約装置に接続する固定無線機を有する無線通信システムであって、
　前記固定無線機は、前記移動体無線装置へのワイヤレス給電を行うワイヤレス給電装置に接続し、前記移動体無線装置の受信電力を検出して、前記ワイヤレス給電装置における給電を制御することを特徴とする無線通信システム。
　固定無線機は、アンテナの指向性に応じてワイヤレス給電装置における給電放射の指向性を制御することを特徴とする請求項１記載の無線送信システム。
　固定無線機は、移動体無線装置からの受信電力を検出した場合にはワイヤレス給電装置でのワイヤレス給電を行い、前記移動体無線装置からの受信電力を検出しない場合には前記ワイヤレス給電装置でのワイヤレス給電を停止することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
　固定無線機は、移動体無線装置からの受信電力の電力値と設定された電力閾値とを比較し、前記電力閾値を基準にして前記受信電力の電力値の大小によりワイヤレス給電装置でのワイヤレス給電の実施又は停止を制御することを特徴とする請求項３記載の無線通信システム。
　固定無線機は、集約装置が接続する上位装置から受信した電力閾値が設定されることを特徴とする請求項４記載の無線通信システム。
　固定無線機は、移動体無線装置からの受信電力の値を演算して上位装置に送信し、前記受信電力の値に基づいて前記上位装置が判定した電力閾値を前記上位装置から受信して設定することを特徴とする請求項５記載の無線通信システム。