CN108574937A - 通信系统及通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供通信系统及通信方法，避免来自多个通信终端的初始连接信号的冲突，稳定进行无线通信的初始连接。通信系统在基站与多个终端之间进行无线通信。该系统具备：传感器，检测终端来得到检测信息；以及位置信息生成部，根据检测信息生成终端的位置信息。基站基于位置信息使接收灵敏度具有指向性，接收从多个终端发送的初始连接信号，建立与各个终端的通信链路。

Description

通信系统及通信方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术，特别是涉及关于建立通信链路的初始连接的技术。

背景技术

关于向车站、活动会场等被限制的区域入场，以往一般通过闸式的检票口进行入场管理。关于闸式的检票口，例如在专利文献1中有公开。此外，关于用于进行余额判定、通行许可的处理，在专利文献2中有公开。

但是，从当前的国内的铁道检票口可见，物理上狭窄的检票口也会成为拥挤的原因。此外，设备的设置上也需要时间和费用。

若不设置物理的检票口，而能够实现对开放的通路应用无线通信的非接触检票，则能够更简单地进行入场管理，能够期待有助于缓和拥挤。

此外，在专利文献3中，公开了提供如下系统：在传感器网络系统中使用侦听传感器节点的通信的定位器(locator)节点来确定传感器节点的位置，进行基于传感器节点的位置及ID信息的服务。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开2006-85287号公报

专利文献2：(日本)特开2017-10181号公报

专利文献3：(日本)特开2007-300572号公报

发明内容

若使用通信基站和用户携带的多个通信终端的无线连接，处理向被限制的区域入场，则能够不设置物理的检票口地进行入场管理。在像使用当前的便携电话来通信时也进行地那样开始这样的无线连接的情况下，在通信基站和通信终端的无线连接中，通信基站接收从通信终端发送的初始连接信号，从而初始连接建立。通过初始连接，通信终端和通信基站间的链路建立。

但是，若设想如车站的检票口那样的利用方式，在通勤高峰时等多个用户集中的情况下，根据通信的吞吐量，有可能由于多个初始连接信号的冲突而造成无线通信不能成立。

因此，期望避免来自多个通信终端的初始连接信号的冲突，稳定进行无线通信的初始连接的技术。

本发明的一方面是在基站和多个终端之间进行无线通信的通信系统。该系统具备：传感器，检测终端而得到检测信息；以及位置信息生成部，根据检测信息而生成终端的位置信息。基站基于位置信息而使接收灵敏度具有指向性，接收从多个终端发送的初始连接信号，建立与各个终端的通信链路。

本发明的另一方面是使用通信基站、与通信基站进行通信的多个通信终端、与通信基站连接的中心装置、以及与中心装置连接的传感器，在通信基站和通信终端之间进行初始连接的通信方法。在该方法中，具备：第一步骤，传感器检测通信终端而得到检测信息；第二步骤，传感器将检测信息发送至中心装置；第三步骤，中心装置根据检测信息，生成表示以传感器为基准的通信终端的位置的第一位置信息；第四步骤，中心装置根据第一位置信息，生成表示以通信基站为基准的通信终端的位置的第二位置信息；第五步骤，中心装置将第二位置信息发送至通信基站；以及第六步骤，通信基站基于第二位置信息，对多个接收天线的加权进行控制，接收来自通信终端的初始连接信号而进行初始连接。

发明效果

能够避免来自多个通信终端的初始连接信号的冲突，稳定进行无线通信的初始连接。

附图说明

图1是表示实施例的车站的非接触检票口的布局例的俯视图。

图2是实施例的车站的非接触检票口的系统结构图。

图3是表示实施例的系统中的动作时序的时序图。

图4是表示中心装置管理的位置信息的例子的表。

图5是实施例的各装置的硬件结构的框图。

图6是表示在实施例的各装置的存储装置中储存的程序的框图。

图7是表示位置信息生成程序的处理的流程图。

图8是表示位置信息表的例子的表。

图9是表示绝对位置信息表的例子的表。

图10是表示通信基站的整体处理的流程图。

图11是表示终端位置信息表的例子的表。

图12是上行信号通信处理的详细的处理流程图。

图13是表示实施例1的动作的概念图。

图14是表示位置信息表的例子的表。

图15是分配终端ID的处理的详细流程图。

图16是表示上行信号通信处理的变形例的流程图。

图17是表示下行信号通信处理的变形例的流程图。

图18是表示中心装置的位置信息表的例子的表。

图19是表示中心装置所管理的位置信息的例子的表。

图20是表示通信基站所储存的位置信息表的一例的表。

标号说明：

用户101、通信基站105、通信终端106、传感器107、中心装置109。

具体实施方式

以下，使用附图详细说明实施方式。其中，本发明并非限定于以下所示的实施方式的记载内容被解释。只要是本领域技术人员，就容易理解在没有从本发明的思想或主旨脱离的范围中能够变更其具体结构。

在说明书及附图中说明的结构中，有时对同一部分或具有同样的功能的部分在不同的附图间共通使用同一标号，省略重复的说明。

本说明书等中的“第一”、“第二”、“第三”等记载为了识别结构要素而附加，并非必须限定数量或顺序。此外，用于识别结构要素的序号在每个文脉中使用，在一个文脉中使用的序号不限于在其他文脉中必须表示同一结构。此外，由某序号识别的结构要素不妨兼有由其他序号识别的结构要素的功能。

在附图等中所示的各结构的位置、大小、形状、范围等为了易于理解发明，有时不表示实际的位置、大小、形状、范围等。因此，本发明不一定限定于在附图等中公开的位置、大小、形状、范围等。

设为只要没有特别在文脉中明显地表示，在本说明书中以单数形式表示的结构要素也包含复数形式。

【实施例1】

以车站等的非接触检票口为例，说明实施例1的具体结构。

＜1.系统布局例＞

图1是表示本实施例的车站的非接触检票口的布局例的俯视图。作为车站的使用者(入场者)的用户101例如沿着通路102，向箭头103所示的行进方向前进。在通路102的前方，配置虚拟地以虚线来表示的非接触检票口104。在非接触检票口104或者其周边，配置有至少一个具备多个天线的通信基站105。设为用户101携带在图1中未图示的通信终端。

在本实施例中，通过非接触检票口的通信基站105和通信终端进行无线通信，从而处理用户101的入场许可、运费结算。将这样的处理以后称为“入场管理”。不过，当然也可以用于退场这样的其他处理。

通信基站105具有规定的可通信范围，从进入了可通信范围的用户101接收初始连接信号，分别建立链路。通过建立链路，在通信基站和通信终端之间，能够进行数据的发送接收。在此，在用户在数量上集中的情况、即通信终端的数量大的情况下，有可能来自多个通信终端的初始连接信号冲突，造成不能进行无线通信的初始连接。若不能进行初始连接，则不能进行其后的入场管理，因此成为用户的等待时间增加、拥挤的原因。

如图1所示，在本实施例中，为了建立初始连接，使用具备在接收灵敏度上有指向性的天线的通信基站105。例如，通信基站105能够在椭圆106所示的方向上增强接收灵敏度，减弱其他方向的接收灵敏度。通过在通信基站105中准备指向性不同的多个天线，选择期望的方向的天线而使其动作，从而能够实现这样的动作。或也可以通过在通信基站105中准备多个天线，改变加权地合成它们的接收信号从而实现。作为使用多个天线的技术，例如存在MIMO(多输入多输出(Multiple-Input and Multiple-Output))。

此外，在本实施例中，使用用于检测通信终端的位置的传感器107。作为传感器的种类，考虑相机、红外线传感器、超声波传感器、质量传感器等各种传感器，检出对象也可以从光、声音、振动、温度等而适当选择，没有特别限定。通信终端通常由用户101携带，因此为了检测通信终端的位置，间接上检测用户101的位置。此外，传感器107既可以如相机那样以单一设备来覆盖区域，也可以作为传感器组(系统)而覆盖。以下说明作为单一设备的相机的例子。

＜2.系统结构例＞

图2是基于图1的例子的车站的非接触检票口的系统结构图。本实施例的系统具备图1所示的通信基站105及传感器107，还具备用户101携带的一个以上的通信终端108。

在此，传感器107检出通信终端108的位置、或者所存在的范围。通信终端108的位置视为与用户101的位置等价。通信基站105与通信终端108进行通信。中心装置109是所谓服务器装置那样的信息处理装置，与通信基站105及传感器107能够通过有线或无线的电路进行数据的发送接收。

＜3.处理时序概要＞

图3是表示图2的系统中的动作时序的概要的图。图3表示构成无线通信系统的、多个通信终端108和通信基站105的连接方法。

说明动作的概要，在多个通信终端108和通信基站105的初始连接中，基于传感器107的传感结果，中心装置109估计每个通信终端108的位置。所估计出的通信终端108的位置信息被提供至通信基站105。通信基站105为了基于被提供的位置信息而提高从多个通信终端108发送的初始连接信号各自的接收强度，对每个通信终端108设定天线权重。

参照图3说明动作时序。以规定的时间周期，传感器107对通信终端108的位置进行传感(S301)。规定的时间周期例如是每1秒。也可以不是固定的时间周期，而是通过规定的触发而进行传感。例如，能够将其他人检测传感器的输出作为触发，进行传感动作。

传感结果从传感器107被发送至中心装置109(S302)。传感结果例如是由相机拍摄到的图像。例如，若使用立体相机那样的结构，则能够根据所取得的图像而估计对象的方向和距离。或者，也可以使用最近用于汽车的自动驾驶而开发的其他方式。在传感器为声音传感器的情况下，是声音的音量、方向的信息。在传感器为红外线传感器的情况下，是热量的强度、分布的信息。

中心装置109基于所接收到的传感结果，生成以传感器107为原点的通信终端108的相对位置信息(相对坐标)(S303)。另外，也可以是传感器107进行该处理S302，将结果发送至中心装置109，但通常中心装置109在系统中在处理能力上最有余量，所以在本实施例中，设为信息处理尽可能由中心装置109进行。

进而中心装置109基于传感器107和通信基站105的绝对位置信息，将以传感器107为原点的通信终端108的相对位置信息变换为以通信基站105为原点的通信终端108的相对位置信息(S304)。

图4是表示中心装置109所管理的位置信息400的例子的表。位置信息400包含通信基站的绝对位置信息401和传感器的绝对位置信息402。该信息对应于之后说明的绝对位置信息表604的信息。在图4的例子中，保持通信基站和传感器的绝对位置坐标，但不限定于此，也可以是表示两者的相对位置关系的数据。此外，位置信息不需要限于位置坐标，也可以是方向、距离、角度、范围等。

另外，位置信息400是对应于一个传感器的数据，但在有多个传感器的情况下，在每个传感器中具有同样的数据。

位置信息400包含所检出的各通信终端108的终端ID信息403、和从作为对象的传感器107来看的各通信终端的第一位置信息404。第一位置信息404对应于之后说明的位置信息表605的信息。从传感器107的传感结果得到的第一位置信息404是以传感器107为中心的相对位置。因此，在处理S304中，基于传感器和通信基站的绝对位置信息401及402，将第一位置信息404变换为以通信基站105为中心的第二位置信息405。

终端ID信息403按由传感器107检出了位置的每个通信终端108被分配。只要是唯一的，则怎样分配都可以，但例如在如图像那样能够提取特征量而确定相同的人(终端)的情况下，也可以进行对相同的终端分配相同的ID信息403的控制。关于该例，在之后的实施例中进行说明。在赋予了终端ID信息403的通信终端108中，可能包含初始连接已建立的通信终端和初始连接未建立的通信终端这双方。

若再次参照图3，接着，中心装置109将以通信基站105为原点的通信终端108的相对位置信息(即第二位置信息405)发送至通信基站105(S305)。另外，也可以将第一位置信息404原样发送至通信基站105，向第二位置信息的变换处理S304由通信基站105来进行，但基于已经叙述的处理负荷的理由，由中心装置109来执行。

系统优选实时地掌握通信终端108的位置，所以优选处理S301～S305实时地连续进行，但不需要限定于此。

通信终端108在初始连接建立前将初始连接信号发送至通信基站105，在初始连接建立后将数据发送至通信基站105。将从通信终端108向通信基站105的通信称为“上行方向的通信”，将相反方向的通信称为“下行方向的通信”。通信基站105接收上行方向的通信，但初始连接信号(S306)以通信终端108侧的状态决定发送接收定时，因此有时在通信基站105侧发生多个的冲突、串扰。通过在基于通信基站105在S305中接收到的位置信息而计算了每个终端的电波的到来方向之后，强调到来方向的信号处理，能够强调该终端的初始连接信号。由此，防止来自多个通信终端的串扰，实施提高了SN比(信号对噪声功率比)的初始连接信号的接收处理。

另一方面，初始连接建立后的数据信号(S307)还能够在通信基站侧控制定时而避免冲突。如之后说明的那样，在初始连接建立后，本系统还能够掌握通信终端108的位置，因此在数据通信中以使通信基站105的天线的权重对应于该通信终端的方式控制，还能够提高数据的SN比。

另外，如公知那样，在初始连接信号或者数据信号彼此冲突的情况下，进行信号的重发。关于在该情况下的处理，也可以沿袭公知技术。

＜4.系统的结构要素＞

＜4-1.硬件概要＞

以下说明在图1～图3中说明的实施例的结构要素即通信基站105、传感器107、通信终端108及中心装置109的结构。这些结构要素在处理能力上有差异，但都能够作为具有通信功能的信息处理装置而构成。以下为了节约篇幅，关于基本上共通的结构以图5说明概要，各装置所特有的部分在之后分别进行说明。

图5表示通信基站105、传感器107、通信终端108及中心装置109共通的硬件结构的概念框图。

硬件结构具备计算机等基本的信息处理装置的结构，具备进行信息处理的处理器501、储存数据的存储器502和存储装置503。通常存储器502使用高速的半导体存储器等，存储装置503使用磁盘装置、闪速存储器等，但不需要限定于此。此外，也可以将存储器502和存储装置503由一个存储部件构成。在本实施例中，存储装置503储存用于控制装置的程序。此外，具备接口504，该接口504进行向装置的输入及输出中的至少一个。这些要素通过内部总线505而连接，能够进行数据的发送接收。

本实施例中计算、控制等功能，通过由处理器501执行在存储器502或者存储装置503中储存的程序来与其他硬件联动地进行所决定的处理从而实现。有时将处理器执行的程序、其功能、或者实现其功能的机构称为“功能”、“机构”、“部”、“单元”、“模块”等。

图6示出了在各装置的存储装置503中储存的程序。装置的结构既可以由单体的计算机构成，或者也可以是结构的任意部分由通过网络而连接的其他计算机构成。另外，在本实施例中，与由软件构成的功能等同的功能还能够由FPGA(现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array))、ASIC(专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit))等硬件来实现。

＜4-2.通信终端＞

在本实施例中，通信终端108能够原样使用在当前市场上流通的便携电话或者智能手机等附加通信功能的信息处理装置。在该情况下，设为在接口504上附属发送接收用天线、放大器等为了无线通信而通常具备的无线发送接收部。在便携用的通信终端中，存储装置503能够使用例如闪速存储器那样的非易失性的半导体存储装置。

如图6的(a)所示，在通信终端108的存储装置503-108中，储存通信控制程序601-108，进行标准通信控制，例如调制、解调、编码、解码等。

＜4-2.传感器＞

传感器107只要能够确定或者估计通信终端108的位置即可，在本实施例中以相机为例进行说明。在该情况下，设为在接口504上附属相机及输入来自相机的图像数据的接口。在电源的供应依赖于电池等的传感器中，存储装置503例如能够使用如闪速存储器那样的非易失性的半导体存储装置。从接口504输入的传感结果的数据被储存至存储器502或者存储装置503。并且，如图3中说明的那样，传感器107向中心装置109发送传感结果。发送既可以通过有线来进行，也可以通过无线来进行。设为接口504具备为了有线或无线发送而通常所需的结构。

如图6的(b)所示，在传感器107的存储装置503-107中，储存对应于有线或者无线的通信控制程序601-107，进行用于中心装置109与传感器107的数据交接的标准通信控制，例如调制、解调、编码、解码等。

传感信息管理程序602周期地或基于中心装置109的请求，从传感器107将传感结果发送至中心装置109。传感结果例如是从相机得到的图像数据本身，设为将在传感器的存储器502或者存储装置503中临时储存的图像数据经内部总线505经由接口504而发送。此外，虽未图示，但设为将用于对从相机得到的图像进行压缩处理等的程序也储存至存储装置503-107。

＜4-3.中心装置＞

中心装置109如图3中说明的那样，从传感器107接收传感结果，向通信基站105发送终端位置信息(第二位置信息)。中心装置的接口504具备为了该发送接收所需的有线或无线的通信功能。中心装置109能够使用通常的服务器。因此，还能够在存储装置503使用如磁盘装置那样的大型的装置。

如图6的(c)所示，在中心装置109的存储装置503-109中，至少包含以下的程序、数据。

通信控制程序601-109是进行与传感器107、通信基站105的数据收发、标准通信控制的程序。

位置信息生成程序603基于从传感器107发送的传感结果而生成以传感器107为中心的终端位置信息(第一位置信息404)，基于绝对位置信息表604的信息而变换为以通信基站为中心的终端位置信息(第二位置信息405)，向通信基站105进行发送。

绝对位置信息表604是储存传感器107及通信基站105的绝对位置信息的表。图4的位置信息400之中相当于绝对位置信息表604的部分是通信基站位置401和传感器位置402。

位置信息表605是具有图4的位置信息400之中相当于终端ID403、第一位置信息404和第二位置信息405的信息的表。

在图4的例子中，将绝对位置信息表604和位置信息表605这双方的信息设为一个表，但作为数据，既可以是一个表，也可以是被建立了关联的独立的表。

在图4的位置信息400中，仅示出表示一个通信基站位置401和传感器位置402的信息，但在有多个通信基站105、传感器107的情况下，具有通信基站与传感器的组合的数量个的同样的表。关于中心装置109的结构和功能，之后进一步详细进行说明。

＜4-4.通信基站＞

通信基站105如图3中说明的那样，从中心装置109接收通信终端108的位置信息，基于位置信息而控制天线的指向性。通信基站105具备用于接收来自中心装置109的位置信息的对应于有线或无线的通信的功能作为接口504。设为通信基站105的存储装置503使用磁盘装置、非易失性的半导体存储装置。

如图6的(d)所示，在通信基站105的存储装置503-105中，储存有用于进行控制动作的程序。

通信控制程序601-105例如是用于进行近距离无线等的与通信终端108的标准通信控制的程序。

终端位置管理程序606是管理本基站相互通信的通信终端108的位置的程序。从中心装置109接收通信终端的位置信息(第二位置信息405)，加工为本站所使用的形式并更新终端位置信息表609。之后详细叙述。

下行通信程序607进行调度，进行下行方向的通信。此时，也可以取得强调下行通信的方向的天线权重而分别实施加权发送，但设为在实施例1中没有特别限定。

上行通信程序608预测通信终端108各自的信号到来方向，使用强调该方向的天线权重来实施加权接收。

终端位置信息表609是储存终端的位置信息等的表。

关于终端位置信息表609等的通信基站105的结构和功能，之后进一步详细进行说明。

＜5.中心装置的处理细节＞

在图3中简略地说明的处理S303和S304通过中心装置109的位置信息生成程序603来进行。以下，更详细地说明位置信息生成程序603的处理。

图7是位置信息生成程序603的处理流程。实线的箭头表示处理的流程，虚线的箭头表示数据的流程。处理在从传感器107接收到传感结果的时机开始。如之前叙述的那样，优选将通信终端108的位置实时地管理，因此该处理基本上是实时处理。在传感器107为相机的情况下，传感结果是图像数据。

在处理S701中，将传感结果变换为位置信息。该位置信息是以传感器107为视点(原点)的通信终端108的位置信息，相当于图4所示的第一位置信息404。在有多个传感器107的情况下，按每个传感器进行。

设想通信终端108由用户101携带，所以在此检出的第一位置信息404与用户101的位置信息等价。为了从图像数据提取用户101的位置信息，首先，例如以模式匹配等检出对象。为了检出人作为对象，例如使用人体的轮廓、面部的模式作为对照模式。此外，取得与对象的距离信息，将所检出的方向、距离变换为以传感器107为原点的坐标。

关于这样的图像处理技术，近年在汽车的自动驾驶的领域等中，提出了通过使用深入学习的神经网络来进行的高级的识别技术，能够使用这些技术。处理S701的结果，基于传感信息，取得与一个或者多个通信终端108对应的一个或者多个位置信息(相当于图4的第一位置信息404)。

接着在处理S702中，更新位置信息表605。将该处理反复进行在处理S701中检出的通信终端108的数量次。

在处理S703中，对位置检出的通信终端108赋予唯一的终端ID。这相当于图4所示的终端ID403。

图8表示位置信息表605的一例。在图8的例子中，表分离为图8的(a)的用于第一位置信息(以传感器为中心的坐标)的第一位置信息表605a、和图8的(b)的用于第二位置信息(以通信基站为中心的坐标)的第二位置信息表605b，但也可以设为一个表。

在图8的(a)的第一位置信息表605a中，对在处理S703中赋予的终端ID801，储存设为原点的传感器107的传感器ID802、和以该传感器为中心的通信终端坐标803。这相当于图4所示的第一位置信息404。

接着在处理S704中，按每个终端ID801，将以传感器为中心的通信终端坐标803变换为以通信基站105为中心的相对位置。这相当于图4所示的第二位置信息405。为了该位置坐标变换，需要知道传感器和通信基站的相对位置。

图9是管理传感器107与通信基站105的相对位置的绝对位置信息表604的一例。

图9的(a)是在xy平面坐标系下记述了传感器和通信基站的绝对位置的绝对位置信息表604a。在系统整体中坐标系统一是便利的，因此在该情况下，上述第一位置信息、第二位置信息也可以使用xy平面坐标系。

在图9的(a)中，对应于通信基站105或者传感器107的类别901以及将它们唯一地识别的ID902，储存绝对位置坐标903。在图9的(a)的例子中坐标系为xy平面坐标系903a，但并非限于二维坐标，也可以使用xyz三维的坐标系。此外，还能够使用其他坐标系。此外，原点也可以任意地设定。在图9的(a)的例子中，将通信基站和传感器包含于相同的表数据，但也可以设为各自的表数据。

图9的(b)是绝对位置信息表的另一例，是在的球面坐标系903b下记述了传感器和通信基站的绝对位置的绝对位置信息表604b。在该情况下，上述第一位置信息、第二位置信息也可以使用球面坐标系。

在处理S704中，基于绝对位置信息表604，将图8的(a)的以传感器为中心的通信终端坐标803变换为以通信基站为中心的通信终端坐标805，将结果记录在位置信息表605。其结果，在图8的(b)的第二位置信息表605b中，对终端ID801，储存设为原点的通信基站105的基站ID804、和作为处理S704的结果而得到的以该通信基站为中心的通信终端坐标805。

另外，将哪个通信终端分配给哪个通信基站有各种方法。例如，能够将距离最近的彼此建立对应。或者，能够将场地分割为规定的块，决定负责各块的基站，位于某块内的通信终端与负责该块的通信基站建立对应。

若返回图7，在更新了位置信息表605之后，在处理S705中，利用通信控制程序601将通过坐标变换而求得的以通信基站为中心的通信终端坐标805(与第二位置信息405等价)发送至通信基站105，处理结束。在向通信基站105进行发送时，参照基站ID804，仅发送该通信基站105所需的通信终端坐标805即可。

此时，也可以对通信终端坐标805附加终端ID801，在中心装置和通信基站中使用共通的终端ID。在本实施例中，设想使用共通的ID。

图7的处理在周期地进行通信终端108的位置检出的情况下，以该周期反复进行。

＜6.通信基站的处理细节＞

图10是通信基站105的整体处理流程。实线的箭头表示处理的流程，虚线的箭头表示数据的流程。该流程包含终端位置信息表更新处理S1002、下行信号通信处理S1004、上行信号通信处理S1006。不限定这些处理的顺序，但在上行信号通信处理S1006之前需要进行终端位置信息表更新处理S1002。也可以将图10的流程认为是常时反复进行的流程。

在处理S1001中，通过终端位置管理程序606的控制，判定是否从中心装置109接收了图8的通信终端坐标805(相当于图4的第二位置信息405)。

在接收了第二位置信息405的情况下，在处理S1002中，通过终端位置管理程序606的控制，更新通信基站105所具有的终端位置信息表609。

图11是表示终端位置信息表609的一例的表。终端ID1101是对来自传感器的位置信息以1对1的方式对应赋予且确定通信终端的ID。在本实施例中，原样使用从中心装置传送的终端ID801。

无线ID1102用于对建立了通信的通信终端确定链路，例如使用通信终端所保持的固有的ID(例如，MAC(媒体接入控制(Media Access Control))地址、IP(互联网协议(Internet Protocol))地址)、为了确定链路而附加的ID。在图11中，建立了终端ID1101和无线ID1102的对应，但在实施例1的终端位置信息表609中，无线ID1102也可以省略。利用终端ID1101与无线ID1102的建立对应的例子作为实施例2而在之后说明。

在终端位置信息表609中进而将从中心装置109接收到的第二位置信息405变换为从通信基站来看的方向而作为表示方向的方向数据1103来储存，生成与其对应的天线权重1104而一起储存。

返回图10，在下行通信程序607的处理S1003中，判定有无从通信基站105向通信终端108的发送数据。在没有发送数据的情况下，前进至处理S1005，等待来自通信终端108的接收。

在有发送数据的情况下，在下行通信程序607的处理S1004中，确认发送数据的目的地，决定成为发送目的地的通信终端，取得无线ID。有发送数据的通信终端是已经建立了通信的通信终端，因此以建立了发送数据与无线ID的对应作为前提。在发送目的地的通信终端有多个的情况下，取得全部无线ID。

并且，对与所取得的无线ID对应的通信终端108，发送数据。在发送目的地的通信终端有多个的情况下，对各发送终端进行发送。本实施例的下行通信信号处理S1004的控制也可以沿袭以往的技术。例如，用于向通信终端108发送数据的天线也可以以全方向均等的权重进行发送。向发送终端的发送的顺序在本实施例中没有特别限定，也可以随机。

在处理S1003中没有发送数据的情况下，通过上行通信程序608执行处理S1005。在处理S1005中，监视来自通信终端的接收信号。接收的方法没有特别限定，但如得到规定的阈值以上的接收信号的情况、接收到与同步信号的相关成为阈值以上的信号的情况等，接收的触发根据方式而是任意的。在处理S1005中，用于接收的天线以全方向均等的权重进行接收。在有接收信号的情况下，进行上行信号通信处理S1006。在没有接收信号的情况下，返回第二位置信息接收处理S1001。

通过处理S1005，确认有无正发送的通信终端108后，进行上行通信信号处理S1006，因此在没有正发送的通信终端108的情况下能够省略上行通信信号处理S1006。但是，也能够不进行处理S1005，始终进行上行通信信号处理S1006。

图12是上行信号通信处理S1006的详细的处理流程。通信本身由上行通信程序608执行，终端位置信息表609的管理由终端位置管理程序606执行。

该流程将处理S1201至处理S1205反复进行与图11的终端ID1101对应的通信终端数量次。在实施例1中，应连接的通信终端是例如在图11中分配了终端ID的全部通信终端，因此将处理反复进行该数量次。在该通信终端中，可能包含接下来进行初始连接的通信终端、和已经建立了链路的通信终端这双方。

在处理S1202中，取得针对应连接的通信终端的天线权重。即，基于成为上行通信的发送源的终端ID，检索终端位置信息表609，取得对应的天线权重。

在处理S1203中，以所取得的权重合成各天线的接收信号。其结果，能够接收比在处理S1005中接收到的接收信号更高质量的信号。通过以上的处理，通信基站105能够对通信终端108的各个提高接收灵敏度。

在处理S1204中，终端位置管理程序606基于所接收到的信号，判定其是否为初始连接信号。接收信号的判定能够基于接收功率、所读取到的头信息来进行。在是初始连接信号的情况下，在处理S1205中，在与该通信终端108之间建立链路，分配新的无线ID。在图12的例子中，在图11的终端位置信息表609中，将终端ID1101与无线ID1102建立对应。

建立链路的方法也可以沿袭现有技术。在不是初始连接信号的情况、即是通常的上行的数据通信的情况下，在处理S1206中进行数据接收处理。在数据通信的情况下，在接收信号中包含发送源的无线ID。关于数据接收，也可以沿袭现有技术。

若关于一个通信终端完成了以上的处理，则对接着的通信终端执行处理S1202以后，同样地对天线进行加权并尝试接收。

图13是表示实施例1的动作的概念图。在本实施例中，基于图像数据等的传感信号，通信基站105设定每个通信终端108的天线权重而进行上行的通信，从而能够降低初始连接信号之间、以及初始连接信号与数据信号的冲突。

此外，此时在没有检测到通信终端108的方向上，不需要设定天线权重，因此与不使用传感信号而是全方位地依次尝试通信的方式相比，吞吐量提高。

另外，作为现有技术，有在通信终端想要进行初始连接时，在发送中检测冲突，若检出冲突则中止通信，插入等待时间的被称为载波侦听多路访问(CSMA/CA：载波侦听多路访问/冲突避免(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance))的技术。在CSMA/CA中由于等待时间而吞吐量降低，但在上述实施例的方式中能够通过天线的加权而避免初始连接时的冲突。因此，在通信终端侧的CSMA/CA处理中，优选提高用于判定其他通信终端的发送的阈值，抑制由于CSMA/CA产生等待时间。

【实施例2】

在实施例1的通信基站105的终端位置信息表609(图11)中，终端ID1101与无线ID1102被建立了对应。但是在实施例1中，该对应按图10的每个流程而生成，在新的流程中不维持对应。

这是因为，为了持久地维持终端ID1101与无线ID1102建立对应，需要识别在处理S1001中接收到的第二位置信息与现有的终端位置信息表609的哪个数据对应。在实施例1中，需留意的是：图8的终端ID801是在中心装置109中基于传感结果被每次生成的，不必然与在通信基站105的终端位置信息表609中已储存的终端ID1101对应。

从而，在实施例1中，终端ID801、1101在每次反复进行图7的流程时，使用新在处理S703中分配的ID。在该情况下，图10所示的流程中的在处理S1002中更新的终端位置信息表609的终端ID1101也在每次反复进行图10的流程时被初始化。

在实施例2中，说明即使传感的周期改变，对相同的用户101也使用相同的终端ID的例子。由此，能够实现上行信号中的处理量削减、下行的空分通信。为了使用相同的终端ID，在图7的终端ID分配处理S703中，需要判定新侦听的位置信息与现有的位置信息(例如图8的(a))的哪个终端ID801对应。在实施例2中，为此对实施例1的图7的处理添加追加的处理。此外，对图8的第一位置信息表605a添加追加的数据。以下，关于追加的部分特别说明。

图14是在本实施例中使用的第一位置信息表605aa的一例。说明与图8的(a)的差异，不同点在于，按每个终端ID801储存有特征量1401。若以传感信息为图像的情况为例，则特征量1401例如是从用户101的图像信息提取的大小、颜色、形状等特征量，设为与通信终端坐标803对应的数据。特征量1401的提取包含于图7的处理S701。

图15是图7的分配终端ID的处理S703的详细流程。在实施例2中，在图7的S701的处理中，与传感结果的位置信息建立了对应，提取了具有该位置信息的用户的特征量。在处理1501中，判定第一位置信息表605aa的现有的位置信息的特征量1401与在S701的处理中提取到的特征量是否相同(或者类似)。

在处理S1502中判定为具有同一特征量的终端ID处于第一位置信息表605aa的情况下，通过与该特征量建立了对应的新的位置信息，更新第一位置信息表605aa的与该终端ID801对应的通信终端坐标803。

在处理S1502中判定为具有同一特征量1401的终端ID801没有处于第一位置信息表605aa的情况下，作为检出了新的用户101，在第一位置信息表605aa中将新的终端ID801与通信终端坐标803及特征量1401一起注册(登记)。

根据实施例2，基于特征量1401，判断上次的图像数据中的用户101与此次的图像数据中的用户101的同一性。因此，中心装置的第一位置信息表605aa能够继承现有的终端ID801和通信终端坐标803的对应关系。并且，在第二位置信息表605b中，也能够继承现有的终端ID801和通信终端坐标803的对应关系。

另外，同一用户101有时由与上次的传感时不同的传感器107检出，因此有时终端ID801和传感器ID802的对应变化。

在接收到终端ID801和通信终端坐标803的通信基站105中，在终端位置信息表609中检索与接收到的终端ID相同的终端ID1101，更新具有相同的终端ID的数据。即，将从中心装置109接收到的第二位置信息变换为从通信基站来看的方向而作为表示方向的方向数据1103来储存，生成与其对应的天线权重1104而一起储存。

在终端位置信息表609中，在与接收到的终端ID相同的终端ID1101没有处于终端位置信息表609的情况下，与上述同样地储存方向数据1103、天线权重1104。其中，在该情况下，追加新的终端ID，这是链路没有建立的新的通信终端，因此在此时刻没有被赋予无线ID1102。

通过这样更新终端位置信息表609，在终端位置信息表609中，保持终端ID1101和无线ID1192的关系性，因此通信基站105能够在通信前知道哪个终端ID的通信终端已连接完成。

图16是表示在终端ID1101和无线ID1102的对应关系在终端位置信息表609中被维持的情况下的上行信号通信处理S1006部分的变形例的流程图。其他部分如图10的处理即可。

在处理S1601中，从终端位置信息表609的数据，提取与无线ID1102没有建立对应的终端ID1101。由此，在通过传感信号检出的通信终端之中，提取没有建立连接而需要初始连接的通信终端。

将处理S1602至处理S1604反复进行在处理S1201中提取的通信终端的数量次。

在处理S1603中，从终端位置信息表609取得对于该终端ID1101的天线权重1104。

在处理S1604中，通过所取得的权重，合成各天线的接收信号。

在处理S1605中，判定有无初始连接信号，在有初始连接信号的情况下，在处理S1606中建立与该通信终端的链路，对终端ID分配新的无线ID。在没有初始连接信号的情况下，关于下一个终端ID同样地进行处理。

在对终端ID分配了新的无线ID的情况下，通过终端位置管理程序606，建立终端ID与无线ID的对应。即，在初始连接信号的情况下，作为发送源的通信终端108仍是通信未建立的通信终端，所以在通信建立前或后，对终端位置信息表609的终端ID1101，新分配识别通信链路的无线ID1102，更新终端位置信息表609。

虽在图16中没有示出，但对于已经具有无线ID的终端ID，进行上行的数据通信。上行的数据通信也可以与现有技术同样地进行。或者，也可以与图16的通信方法同样地，取得与终端ID1101对应的天线权重1104，进行有指向性的接收。若进行有指向性的接收，则对上行数据也能够进行空分，SN比提高。

在以上说明的实施例2中，在上行通信控制中提取要进行初始连接的通信终端而进行接收，所以能够将上行的数据通信和初始连接的通信分离进行。因此，还能够优先进行初始连接的处理。

【实施例3】

在实施例1及实施例2中，关于上行通信处理，对天线权重进行了控制。在如实施例2那样，终端ID1101和无线ID1102的对应关系在终端位置信息表609中被维持的情况下，还能够关于下行通信处理使用同样的方法。

图17是图10的下行信号通信处理S1004的部分的变形例。其他部分与实施例1或实施例2同样即可。

在处理S1701中，决定一个或多个成为下行的数据发送的发送目的地的通信终端108。能够成为发送目的地的通信终端是已经建立了链路的通信终端，因此成为对象的通信终端108通过终端位置信息表609的无线ID1102来确定。

关于处理S1702以下，将处理反复进行成为对象的通信终端108的数量次。在处理S1703中，基于成为发送目的地的无线ID1102，检索终端位置信息表609，取得对应的天线权重1104。在处理S1704中，基于天线权重1104，对天线进行加权。在处理S1706中，按照权重进行下行通信。

在终端ID1101和无线ID1102的对应关系在终端位置信息表609中被维持的情况下，通过无线ID来判明下行数据的发送目的地的终端的位置，能够进行天线的加权。通过本实施例，在下行通信时，例如还能够进行向通信终端108发送数据时的空分通信。

【实施例4】

在实施例1中，传感器107设想为相机，传感信号设为图像数据信号。在实施例2中，传感器107设想为收音麦克风，传感信号设想为声音的信号。

声音基本上只能得到到来方向的信息，得不到距离的信息。因此，不能如实施例1那样从自传感器107来看的方向直接变换至从通信基站105来看的方向。因此，要考虑其他信息，推测通信终端108的坐标后进行坐标变换。

例如，根据声音的大小来预测距离，根据音源的方向和距离变换至坐标。此外，基于布局信息而限定终端可能存在的位置而预测坐标。例如，在图1的例子中，通信终端108可能存在的坐标被限定于通路102的范围。从而，使用设置系统的场所的布局信息，能够缩限通信终端108的坐标。其他动作与实施例1等同样。

图18是在本实施例中使用的中心装置的位置信息表605的例子。对终端ID801，储存有从传感信息得到的相对于传感器的方向(第一位置信息)1801、通过上述方法而推测的预测坐标1802、基于绝对位置信息表604的信息而坐标变换后的相对于基站的方向(第二位置信息)1803。通信基站105取得相对于基站的方向(第二位置信息)1803，基于此而进行天线的权重设定。

【实施例5】

实施例5是活用传感信息来对与通信终端的通信的条件、例如优先级的设定进行控制的例子。

图19是表示在本实施例中中心装置109所管理的位置信息400的例子的表。关于与图4的差异特别说明，不同点在于，在图19的例子中，按每个终端ID附加从传感信息得到的属性信息1901。

即，在本实施例中除了各通信终端的位置信息之外，还管理属性信息1901。这些属性信息例如能够通过中心装置109，从图像数据利用公知的各种图像处理来提取。例如，作为属性信息，能够提取用户101的性别、年龄、移动速度等。此外，还能够综合来自多个不同种类的传感器的信息，决定属性。例如，若利用声音传感器的信息，能够识别发出大的声音的对象(例如紧急车辆)。

中心装置109将属性信息1901与终端ID403一起发送至通信基站105。通信基站105例如在终端位置信息表609的数据中包含属性信息1901。通信基站105在已经说明的上行或者下行的通信控制时，能够关于多个通信终端，进行基于属性信息的优先排序。

例如，在实施例1等的检票口的例子中，移动速度快的用户较早地到达检票口，因此优选优先地建立链路。一般来说，大人等体格大的用户的步行速度快，因此使用“大小”作为用户的属性，对大的用户优先地进行初始连接。

此外，若以汽车为例，则能够识别消防车、救护车等紧急车辆，优先进行这些紧急车辆的通信。

此外，例如使用户持有红外线信标从而能够识别通信的高优先/低优先的计划，通过传感器对其进行检测，能够以优先/非优先的方式分配通信资源。

图20表示通信基站所储存的终端位置信息表609的一例。关于与图11的例子的差异而特别说明，不同点在于，基于属性信息1901管理通信参数。例如组ID2001用于区分多播用的组，例如，将大人和小孩以大小来区分，将大人分类为组1，将小孩分类为组2，分发不同的信息。

此外，还能够附加决定通信的调度的优先级的优先级信息2002。例如，将具有某终端的人设为高优先等。

【实施例6】

在实施例1～实施例3中，估计通信终端108的坐标，基于所估计出的坐标来控制通信基站105的天线的权重。但是，不是必须检出通信终端的坐标，只要知道通信终端的位置和通信基站的天线的方向的关系，就能够达成同样的效果。

即，预先基于通信基站105的天线的指向性，将可通信范围分割为多个区域。并且，与各区域对应地决定天线的权重。在通信控制时，检出通信终端108存在于哪个区域，与该通信终端所存在的区域对应地决定天线的权重即可。

如在以上的实施例中详细说明的那样，在通信基站预先不知道通信终端所在的位置的情况下，需要在全方向上设定均等的天线权重，存在发生初始连接的通信的冲突的可能性。此外，为了避免冲突，若以限定通信范围而扫描全部范围的方式依次进行通信，则吞吐量降低。

相对于此，根据实施例的技术，通信基站根据传感信息，预先掌握了通信终端所在的场所或者范围，因此能够事先提高该范围的接收强度，能够高效地避免初始连接的冲突。此外，若使用从传感信息得到的特征量、属性信息，能够进行更高效的通信的控制。

此外，能够基于是否已建立连接等指标，限定试行范围。例如，若限定于未建立连接的通信终端而进行处理，则优先进行初始连接的处理，能够避免初始连接时的冲突。

若对已建立连接的数据通信也进行同样的处理，则能够进行数据通信时的空分通信，还能够防止数据之间或者数据与初始连接信号的冲突。此外，在接着初始连接之后进行的数据发送接收中，也能够基于所述位置信息而提高各个终端的方向的接收强度。在上行信号的空分通信中以往进行到来方向估计等信号处理，在下行信号的空分通信中以往进行PMI(预编码矩阵指示符(Precoding Matrix Indicator))的反馈处理等，但根据本实施例，能够省略这些处理。

本发明并非限定于上述的实施方式，还包含各种变形例。例如，能够将某实施例的结构的一部分置换为其他实施例的结构，此外，能够对某实施例的结构添加其他实施例的结构。此外，针对各实施例的结构的一部分，能够进行其他实施例的结构的追加/删除/置换。

Claims (10)

1.一种通信系统，在基站和多个终端之间进行无线通信，具备：

传感器，检测所述终端来得到检测信息；以及

位置信息生成部，根据所述检测信息，生成所述终端的位置信息，

所述基站基于所述位置信息使接收灵敏度具有指向性，接收从多个所述终端发送的初始连接信号，建立与各个所述终端的通信链路。

2.如权利要求1所述的通信系统，

所述传感器将所述检测信息发送至所述位置信息生成部，

所述位置信息生成部基于所接收到的检测信息，按每个所述基站生成所述位置信息，并发送至相应的基站。

3.如权利要求2所述的通信系统，

所述位置信息生成部利用表示所述基站与所述传感器的位置关系的信息，将基于所述检测信息而生成的第一位置信息变换为以所述基站为基准的第二位置信息，并发送至相应的基站。

4.如权利要求2所述的通信系统，

所述检测信息是图像数据，

所述位置信息生成部基于所述检测信息提取用于确定所述终端中的各个终端的特征量，将该特征量与所述位置信息建立对应。

5.如权利要求2所述的通信系统，

所述检测信息是图像数据，

所述位置信息生成部基于所述检测信息提取与所述终端中的各个终端相关联的属性，将该属性与所述位置信息建立对应。

6.如权利要求1所述的通信系统，

所述基站基于所述位置信息使接收灵敏度具有指向性，接收从多个所述终端发送的数据信号。

7.如权利要求1所述的通信系统，

所述基站基于所述位置信息使发送强度具有指向性，向多个所述终端发送数据信号。

8.如权利要求1所述的通信系统，

所述位置信息包含以正交坐标系表示的正交坐标、以球面坐标系表示的球面坐标、方向、距离、角度及范围中的至少一个。

9.一种通信方法，使用通信基站、与所述通信基站进行通信的多个通信终端、与所述通信基站连接的中心装置、以及与所述中心装置连接的传感器，在所述通信基站与所述通信终端之间进行初始连接，包括：

第一步骤，所述传感器检测所述通信终端来得到检测信息；

第二步骤，所述传感器将所述检测信息发送至所述中心装置；

第三步骤，所述中心装置根据所述检测信息，生成表示以所述传感器为基准的所述通信终端的位置的第一位置信息；

第四步骤，所述中心装置根据所述第一位置信息，生成表示以所述通信基站为基准的所述通信终端的位置的第二位置信息；

第五步骤，所述中心装置将所述第二位置信息发送至所述通信基站；以及

第六步骤，所述通信基站基于所述第二位置信息，控制多个接收天线的加权，接收来自所述通信终端的初始连接信号来进行所述初始连接。

10.如权利要求9所述的通信方法，

所述传感器为相机，

所述检测信息为图像数据，

在所述第三步骤中，所述中心装置从所述图像数据提取与所述通信终端相关联的特征量及属性中的至少一个，

所述特征量及属性中的至少一个被与所述第一位置信息对应地存储。