JP2009076958A - 無線通信制御装置、ノード、無線システム及び情報処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の無線チャネルを使用する無線ネットワークにおいても、移動ノードの位置を推定することを可能にする。
【解決手段】 本発明の無線システムは、複数のノードと、移動ノードと、位置推定装置とを備え、ノードは、移動ノードが送信する無線信号を受信するものであって、受信周波数帯として、複数の周波数帯を巡回的に所定の周期毎に切替える手段と、選択中の受信周波数帯で受信した無線信号について受信電力を測定する手段と、測定した受信電力値の情報を位置推定装置に送信する手段とを有し、位置推定装置は、ノードから受信した受信電力値に関する情報とノードの位置とに基づいて移動ノードの位置を推定する手段を有することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無線通信制御装置、ノード、無線システム及び情報処理装置に関し、例えば、複数のノードで構成された無線システムにおいて、特定の無線ノードの位置を推定するための位置推定システムに適用し得る。

例えば、特定の物体の位置を知りたい場合や、特定の物体の有無を遠隔地から知りたい場合等に、無線通信デバイスを特定の物体に付与しておき、この無線通信デバイスを利用して物体の位置を推定する技術がある。この位置推定技術としては、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）や、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙ ｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）を利用して無線通信デバイスの位置を推定するものがある。しかし、これらのシステムは、複数の衛星や基地局からの電波を受信する必要があるため、屋外や広い空間での用途には適しているが、屋内等での用途には適用できない場合がある。

従来、屋内等で用いられている位置推定技術としては、例えば、受信電波の受信電力値に基づいて対象物の位置を推定する方法がある（非特許文献１及び特許文献１参照）。これは、一般に、電波の受信電力値は距離に反比例する特性を利用し、受信電力値から距離を推定することで、複数の無線通信装置間の距離を測定し、対象物の位置を推定するというものである。

例えば、予め位置が分かっているノード（以下「アンカーノード」と表す）を利用して、位置を推定したいノード（以下「ターゲットノード」と表す）の位置を推定する方法としては以下のようなものが考えられる。

ターゲットノードの位置を推定したい場合、ターゲットノードからアンカーノードに対して、受信電力を測定するための測定信号を送信し、アンカーノードはその信号を受信した際の受信電力値を測定する。そして、アンカーノードで測定された受信電力値、及び、各アンカーノードの位置を用いて、ターゲットノードの位置を推定するというものである。
柳原 健太郎、趙 大鵬、高島 雅弘、福井 潔、福永 茂、原 晋介、北山 研一、「ＩＥＥＥ ８０２．１５．４を用いた屋内位置推定システム」、電子情報通信学会、第３回センサネットワーク研究会、２００６年１月 特表２００５−５０７０７０号公報

しかしながら、上述したアンカーノードで受信電力値を測定する位置推定方法において、ターゲットノードとアンカーノードで使用する無線チャネル（通信に用いる無線信号の周波数帯）が異なる場合がある。これは、無線ＬＡＮ（例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１１ｂなど）などでは使用可能なチャネルが複数用意されており、基地局（アンカーノード）の設置設計に基づき適切な無線チャネルを設定することで、無線チャネル間の干渉を低減することができるためである。このように、ターゲットノードとアンカーノードの送受信に用いる無線チャネルが異なる場合は、アンカーノードでは他チャネルに属するターゲットノードの受信電力値の測定が行えないという課題があった。

そこで、複数の無線チャネルを使用する無線ネットワークにおいても、移動ノードの位置を推定することができる無線通信制御装置、ノード、無線システム及び情報処理装置が望まれている。

第１の本発明の無線通信制御装置は、（１）無線システムを構成する複数のノードのそれぞれに設けられた無線通信制御装置において、（２）無線システムを構成する移動ノードが送信する無線信号を受信するものであって、受信周波数帯として、複数の周波数帯を、巡回的に、所定の周期毎に切替える受信手段と、（３）上記移動ノードから、上記受信手段が選択中の受信周波数帯で、受信した無線信号について、受信電力を測定する受信電力測定手段と、（４）上記受信電力測定手段が測定した受信電力値の情報を、外部の位置推定装置に送信する送信手段とを有することを特徴とする。

第２の本発明のノードは、第１の本発明の無線通信制御装置を備えていることを特徴とする。

第３の本発明の無線システムは、（１）複数のノードと、移動ノードと、位置推定装置とを備える無線システムにおいて、（２）上記ノードは、（２−１）上記移動ノードが、送信する無線信号を受信するものであって、受信周波数帯として、複数の周波数帯を、巡回的に、所定の周期毎に切替える受信手段と、（２−２）上記移動ノードから、上記受信手段が選択中の受信周波数帯で、受信した無線信号について、受信電力を測定する受信電力測定手段と、（２−３）上記受信電力測定手段が測定した受信電力値の情報を、上記位置推定装置に送信する送信手段とを有し、（３）上記位置推定装置は、上記ノードから与えられた受信電力値の情報と、上記ノードの位置とに基づいて、上記移動ノードの位置を推定する位置推定手段を有することを特徴とする
第４の本発明の情報処理装置は、（１）複数のノードが移動ノードから受信した無線信号について受信電力を測定し、上記ノードが測定した受信電力値と、上記ノードの位置とに基づいて、上記移動ノードの位置を推定する無線システムが備える情報処理装置において、（２）上記ノードが測定した受信電力値の変動の状況、及び、上記移動ノードにおける他のノードとの通信の状況に基づいて、上記変動の要因に、上記移動ノードの移動以外の要因が含まれているか否かを判定する要因判定手段と、（３）上記要因判定手段において、上記変動の要因に、上記移動ノードの移動以外の要因が含まれていると判定された場合、上記変動のうち、上記移動ノードの移動以外を要因とする変動を補正する補正処理手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、複数の無線チャネルを使用する無線ネットワークにおいても、移動ノードの位置を推定することができる。

（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明による無線通信制御装置、ノード及び無線システムの第１の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。なお、第１の実施形態の無線システム及びノードは、無線ネットワークシステム及びアンカーノードである。

第１の実施形態は、例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１１ｂ規格を採用した複数の無線通信装置から構成された無線ネットワークシステムにおいて、ある無線通信装置の位置を推定する位置推定システムに適用した場合を例に挙げて説明する。

（Ａ−１）第１の実施形態の構成
図２は、第１の実施形態の無線ネットワークシステムの構成例を示すブロック図である。図２において、無線ネットワークシステム２００は、位置推定対象であるターゲットノード２０１と、事前に自身の正確な位置情報が入力されている４つのアンカーノード２０２〜２０５と、アンカーノードで測定された受信電力値を収集し、受信電力値と距離の関係からターゲットノードの位置を推定する位置推定装置２０６とを有して構成される。又、無線ネットワークシステム２００は、外部ネットワーク２０８（例えば、インターネットやイントラネットワーク等）との接続機能を備えたゲートウェイ２０７を有しても良い。

ここでは、ターゲットノード２０１と、各アンカーノード２０２〜２０５との間は、例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１１ｂを適用した無線通信を行う。又、各ノード間で無線通信する際には、ＩＥＥＥ ８０２．１１ｂにおける無線チャネル（ｃｈ１〜ｃｈ１４）のいずれかを用いて通信する。

又、例えば、位置推定装置２０６は、ターゲットノード２０１に対して、各アンカーノード２０２〜２０５を介し、制御信号（例えば、ＩＣＭＰ ｅｃｈｏ ｒｅｑｕｅｓｔなど）を送信し、それを受信したターゲットノード２０１は、応答信号（例えば、ＩＣＭＰ ｅｃｈｏ ｒｅｓｐｏｎｓｅなど）を返答し、その応答信号を、各アンカーノード２０２〜２０５で測定することで、受信電力値を測定する。そして、各アンカーノード２０２〜２０５において測定された受信電力値の情報が、位置推定装置２０６に与えられ、位置推定装置２０６において、与えられた受信電力値の情報、及び、各アンカーノード２０２〜２０５の位置に基づいてターゲットノード２０１の位置が推定される。

又、例えば、各アンカーノード２０２〜２０５では、ターゲットノード２０１からフレーム（無線信号）を受信するための無線チャネルを周期的に変更することで、ターゲットノード２０１が使用している無線チャネルをスキャンするものとする。

図１は第１の実施形態のアンカーノード１００（２０２〜２０５）の内部構成を示す機能ブロック図である。図１において、アンカーノード１００は、無線受信処理部１０１、チャンネル変換部１０２、受信電力測定部１０３、ヘッダ検出部１０４、制御情報管理部１０５、測定信号生成部１０６、制御信号受信部１０７及び、無線送信処理部１０８を有する。アンカーノード１００は、無線ネットワークシステムを構成するノード（無線通信装置）に、この実施形態の無線通信制御装置を搭載して構築されるものであるが、機能的には上述の図１のように示すことができる。なお、図１において図示は省略しているが、アンカーノード１００は、ノード（通信装置）として必要な他の構成（例えば、有線ネットワークと無線ネットワークを中継する手段など）をさらに有しても良い。

無線受信処理部１０１は、受信した無線信号に対して復調処理や、周波数変換処理を行い、無線信号からフレームを抽出し、そのフレームをヘッダ検出部１０４に与えるものである。

受信電力測定部１０３は、到来したフレームの受信に基づいて受信電力値を測定し、その受信電力に基づく受信電力値を求め、測定信号生成部１０６に与えるものである。

ヘッダ検出部１０４は、無線受信処理部１０１により抽出された所定フレームから、送信先アドレス、送信元アドレス等のアドレス情報や、そのフレームの種別を示す識別子などを検出するものである。

制御情報管理部１０５は、受信電力測定の対象となるターゲットノード２０１のアドレス情報や、スキャンする無線チャネル、無線チャネル毎にスキャンする間隔（以下、「Ｓ＿ＩＮＴ」と表す）などの情報を記憶して管理するものである。又、制御情報管理部１０５では、現在スキャン中の無線チャネルについて、スキャンする残り時間（以下、「Ｔ＿ＲＥＭ」と表す）を管理するタイマを有している。なお、Ｔ＿ＲＥＭのタイマ管理の詳細については後述する。

測定信号生成部１０６は、受信したフレームの送信元アドレスが、制御情報管理部１０５に登録されているターゲットノード２０１のアドレスであった場合、受信電力測定部１０３で測定された受信電力値から、位置推定装置２０６への送信データを生成し、送信するものである。

制御信号受信部１０７は、外部ネットワーク２０８や、位置推定装置２０６から、位置を推定したいターゲットノード２０１のアドレスや、無線チャネルに関する情報が含まれた制御信号を受信し、その情報を制御情報管理部１０５に登録するものである。

無線送信処理部１０８は、位置推定装置２０６から与えられた制御信号を、ターゲットノード２０１へ送信するものである。なお、無線送信処理部１０８によるデータの送信は、スキャンする無線デバイスとは異なる無線デバイスを用いても良い。以下、アンカーノード１００（２０２〜２０５）は無線通信に用いる無線デバイスを複数備え、無線チャネルのスキャンに用いられる無線デバイスと、他のノードとのデータの送受信に用いられる無線デバイスとは異なるものとして説明する。

チャンネル変換部１０２は、無線受信処理部１０１が通信に用いる無線チャネルを、周期的に変更するものである。無線チャネルを変更する周期や、変更する無線チャネルの順番については、制御情報管理部１０５に記憶された内容が適用される。

例えば、後述する制御情報管理部１０５において、スキャンする無線チャネルの順番が、ｃｈ１、ｃｈ６、ｃｈ１１、ｃｈ１４と登録されていた場合において、無線受信処理部１０１によりスキャンされる無線チャネルの設定について説明する。まず、制御情報管理部１０５において、上述のＴ＿ＲＥＭが、上述のＳ＿ＩＮＴの値に設定され、ｃｈ１についてスキャンが開始される。そして、Ｔ＿ＲＥＭの値が０、すなわち、Ｓ＿ＩＮＴの時間の経過後に、Ｔ＿ＲＥＭの値が、Ｓ＿ＩＮＴの値に初期化され、ｃｈ６についてＳ＿ＩＮＴの時間スキャンされる。なお、図４に示すように、ｃｈ１からｃｈ６に切替えを行う際には、切替えるための処理時間（チャネル切替時間）が発生する。そして、同様にｃｈ１１、ｃｈ１４とスキャンが完了すると、再度ｃｈ１から巡回的にスキャンされる。

又、制御情報管理部１０５では、スキャン中の無線チャネルで、ターゲットノード２０１から、フレームを受信した場合、そのときのＴ＿ＲＥＭの値に応じて、Ｔ＿ＲＥＭの値を加算する。例えば、スキャン中の無線チャネルで、ターゲットノード２０１から、フレームを受信した場合、Ｔ＿ＲＥＭと、位置推定装置２０６が制御信号を送出する間隔（以下、「Ｒ＿ＩＮＴ」と表す）とが比較される。そして、Ｔ＿ＲＥＭ＜Ｒ＿ＩＮＴの場合には、Ｔ＿ＲＥＭにＲ＿ＩＮＴの値が加算される。これにより、位置推定装置２０６から制御信号が送出され続けている間は、Ｔ＿ＲＥＭは０とならないため、チャンネル変換部１０２では、無線チャネルの切替えが行われず、同じ無線チャネルについてスキャンが継続される。その後、チャンネル変換部１０２は、位置推定装置２０６からの制御信号送出が終了し、Ｔ＿ＲＥＭの値が０になると、次の無線チャネルをスキャンするように無線受信処理部１０１を制御する。

なお、Ｒ＿ＩＮＴは、Ｓ＿ＩＮＴよりも短くなるように設定しても良い。又、位置推定装置２０６が、ターゲットノード２０１に、制御信号を送信する回数は、各アンカーノード２０２〜２０５が、スキャンする無線チャネルが一巡するまでの間継続するように設定しても良い。例えば、各アンカーノード２０２〜２０５において、スキャンする無線チャネルが４チャネルあった場合、１チャネル目のスキャン開始から、４チャネル目のスキャン終了まで間、継続して位置推定装置２０６が、ターゲットノード２０１に対して制御信号を送信するように、Ｒ＿ＩＮＴ及び制御信号を送信する回数を設定しても良い。

又、各アンカーノード２０２〜２０５における無線チャネルのスキャンについて、一度同期が取れた後、位置推定装置２０６では、各アンカーノード２０２〜２０５が、いつ、どの無線チャネルをスキャンするかのタイミングを把握することができ、ターゲットノード２０１が対応する無線チャネルをスキャンするタイミングに合わせて、制御信号を送信しても良い。この場合、既に、各アンカーノード２０２〜２０５における無線チャネルのスキャンについて同期は取られた状態なので、制御信号を送信する回数は、位置推定のために必要な回数以上であれば良く、同期を取る場合より少ない回数でも良い。

（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する無線ネットワークシステムにおける、受信電力値の測定の動作を説明する。

ここでは、ターゲットノード２０１、と、アンカーノード２０２〜２０５との間は、無線通信する際には、ＩＥＥＥ ８０２．１１ｂにおける、ｃｈ１、ｃｈ６、ｃｈ１１、ｃｈ１４のいずれかの無線チャネルを用いて通信するものとする。又、位置推定装置２０６は、ターゲットノード２０１に対して、各アンカーノード２０２〜２０５を介し、制御信号（例えば、ＩＣＭＰ ｅｃｈｏ ｒｅｑｕｅｓｔなど）を送信し、それを受信したターゲットノード２０１は、応答信号（例えば、ＩＣＭＰ ｅｃｈｏ ｒｅｓｐｏｎｓｅなど）を返答し、その応答信号を、各アンカーノード２０２〜２０５で測定することで、受信電力値を測定するものとする。又、ここでは、ターゲットノード２０１が、アンカーノード２０２〜２０５との通信に対応する無線チャネルは「ｃｈ１１」であるものとする。

（Ａ−２−１）アンカーノード単体の動作
図３は、アンカーノード１００（２０２〜２０５）において、ターゲットノード２０１から、フレームを受信した際に、受信電力値を測定する動作について説明したフローチャートである。

まず、アンカーノード１００では、チャンネル変換部１０２により特定の無線チャネルが設定され、その無線チャネルで、フレームを受信しているか否かスキャンされる（Ｓ３０１）。

そして、上述のＳ３０１のスキャンで、フレームを受信していると判定された場合には、受信電力測定部１０３を用いて、そのときの受信電力値が測定され、ヘッダ検出部１０４を用いて受信したフレームのアドレスが、制御情報管理部１０５に登録されたアドレスと一致するか否かが判定される（Ｓ３０２）。

上述のＳ３０２の判定において、アドレスが一致しないと判定された場合には、上述のＳ３０１で受信したフレームは、位置を検出したいターゲットノードではないものと判定されて、そのフレームは廃棄され（Ｓ３０３）、上述のステップＳ３０１の処理から動作する。

上述のＳ３０２の判定において、アドレスが一致すると判定された場合には、制御情報管理部１０５に登録されているＴ＿ＲＥＭの値が参照される（Ｓ３０４）。

次に、Ｔ＿ＲＥＭと、Ｒ＿ＩＮＴ（位置推定装置２０６が制御信号を送出する間隔）の値とが比較され、Ｔ＿ＲＥＭの値が小さい場合には、Ｔ＿ＲＥＭの値にＲ＿ＩＮＴの値が加算される（Ｓ３０５）。

そして、測定された受信電力値は、ターゲットノード毎に保持され、規定個数（例えば、フレーム個数や、要求される遅延時間から規定）に達したか否か判定される（Ｓ３０６）。

上述のステップＳ３０６において、保持している受信電力値の数が、上述の規定個数に達したと判定された場合には、保持している受信電力値の情報が、位置推定装置２０６に対して送信され（Ｓ３０７）、上述のステップＳ３０１の処理から動作する。

上述のステップＳ３０６において、保持している受信電力値の数が、上述の規定個数に達していないと判定された場合には、上述のステップＳ３０１の処理から動作する。

一方、上述のステップＳ３０１のスキャンで、フレームが受信されない場合は、Ｔ＿ＲＥＭの値が参照され、その無線チャネルのスキャン期間が終了したか否か判定される（Ｓ３０８）。

上述のステップＳ３０８において、スキャン期間が終了、すなわち、Ｔ＿ＲＥＭの値が０になったと判定された場合には、Ｔ＿ＲＥＭの値が、Ｓ＿ＩＮＴの値で初期化される（Ｓ３０９）。

そして、チャンネル変換部１０２に設定される無線チャネルが変更され（Ｓ３１０）、新たな無線チャネルでスキャン状態となり、上述のステップＳ３０１の処理から動作する。

（Ａ−２−２）無線ネットワークシステムの動作
図４は、各アンカーノード２０２〜２０５でスキャンする無線チャネル、即ち、チャンネル変換部１０２により設定される無線チャネルが変更される様子を説明した説明図である。

図４に示す通り、各アンカーノード２０２〜２０５は、ターゲットノード２０１から応答信号を受信するまでは、それぞれＳ＿ＩＮＴの時間だけ各無線チャネルをスキャンした後に、次の無線チャネルに変更し、周期的に無線チャネルを変更している。

例えば、アンカーノード２０４では、対象となるターゲットノード２０１からの応答信号を受信すると、その無線チャネル（図４においては、ｃｈ１１）をスキャンし続ける。これは上述のステップＳ３０４、Ｓ３０５において、タイマ値の加算が行われるためである。

次に、アンカーノード２０２、２０３、２０５でも同様にｃｈ１１のスキャンが開始される。このスキャンは、応答信号の受信が停止するまで継続される。応答信号を受信しなくなると、新たなチャネルをスキャンするように変更されるが、これ以降は各アンカーノード２０２〜２０５の無線チャネルをスキャンするタイミングは同期する。

（Ａ−３）第１の実施形態の効果
第１の実施形態によれば、以下のような効果を奏することができる。

無線ネットワークシステム２００のように、複数の無線チャネルを使用する場合であっても、スキャンする無線チャネルを周期的に切替えることにより、ターゲットノード２０１から送信されたフレーム（無線信号）を受信して、受信電力値を測定し、位置推定をすることができる。

また、各アンカーノード２０２〜２０５は、スキャンする無線チャネルを周期的に切替えることにより、使用する無線チャネルごとに無線通信する無線デバイスを有する必要がないので、アンカーノードの構築コストの低減、小型化、消費電力の低減などの効果を奏することができる。

さらに、位置推定装置２０６では、各アンカーノード２０２〜２０５の無線チャネルのスキャンのタイミングを把握することができ、各アンカーノード２０２〜２０５における無線チャネルのスキャンのタイミングに併せて適切な量の制御信号を、ターゲットノード２０１に送信することができるため、受信電力を測定するための制御信号のトラフィック量を低減することができる。

さらにまた、規定送信個数を用いて、アンカーノード１００から、位置推定装置２０６に受信電力値の情報を送信する回数を低減することができるため、通信帯域の利用効率を向上することができる。

（Ｂ）第２の実施形態
以下、本発明による無線通信制御装置、ノード及び無線システムの第２の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。なお、第２の実施形態の無線システム及びノードは、無線ネットワークシステム及びアンカーノードである。

第２の実施形態も、例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１１ｂ規格を採用した複数の無線通信装置から構成された無線ネットワークシステムにおいて、ある無線通信装置の位置を推定する位置推定システムに適用した場合を例に挙げて説明する。

（Ｂ−１）第２の実施形態の構成
図５は、第２の実施形態の無線ネットワークシステムの構成例を示すブロック図である。

無線ネットワークシステム５００は、４つのアンカーノード５０２〜５０５、位置推定装置５０６及び、制御装置５０９を有して構成される。又、無線ネットワークシステム５００は、ゲートウェイ５０７及び、外部ネットワーク５０８を有しても良い。

上述の図２に示す、第１の実施形態の無線ネットワークシステム２００と異なる点は、ターゲットノード５０１と、他のノードとの通信制御を行う制御装置５０９を有する点である。制御装置５０９は、例えば、ノード間の通信セッションを確立するなどの呼制御機能を備えた装置が相当する。又、位置推定装置５０６は、第１の実施形態の、位置推定装置２０６とほぼ同様の構成を有しているが、各アンカーノード５０２〜５０５から与えられた受信電力値を補正して位置推定に適用する場合がある点で異なっている。例えば、位置推定装置５０６では、各アンカーノード５０２〜５０５から与えられた受信電力値の変動の状況と、該当する移動ノードにおける通信の状況とに基づいて、受信電力値の変動に、ターゲットノード５０１の移動以外の要因（例えば、ユーザの手に握られているなど）が含まれているか否かを判定し、移動以外の要因が含まれている場合には、その要因により変動した分の受信電力値を補正する。

位置推定装置５０６は、ターゲットノード５０１がユーザの手に握られているか否かを判定し、握られていると判定した場合には、与えられた受信電力値の情報について補正を行う。

以下、位置推定装置５０６において、ターゲットノード５０１がユーザの手に握られているか否かの判定の方法の例について説明する。

まず、各アンカーノード５０２〜５０５から与えられた、受信電力値が、前回同一のターゲットノード５０１について測定した受信電力値より小さいかを判定し、その差分が所定の閾値よりも大きいか否かを判定する。ここでの閾値は、ユーザがターゲットノード５０１を握っている時と、そうでない時の受信電力値の変化量を示しており、実験などにより事前に測定しているものとする。受信電力値の差分が所定の閾値よりも少ない場合は、移動やフェージングによる受信電力の変動とみなして受信電力値の補正は行わない。そして、上述の受信電力値の差分が所定の閾値よりも大きい場合は、制御装置５０９に対して、ターゲットノード５０１が他ノードと通信中か否かを問い合わせ、通話中であった場合には、ターゲットノード５０１はユーザの手に握られているものと判定する。そして、事前に測定した所定の補正値を受信電力値に加算して、ターゲットノード５０１の位置推定に適用する。以降、位置推定装置５０６では、ターゲットノード５０１における通信が終了するまで、上述の補正が継続される。ターゲットノード５０１において通信が終了したか否かの判断は、受信電力値を受信するたびに、位置推定装置５０６へ問い合わせしても良いし、位置推定装置５０６から通信終了の通知を受けることにより行っても良い。

なお、位置推定装置５０６における、ターゲットノード５０１が通信中であるか否かの問い合わせは、制御装置５０９ではなく、直接ターゲットノード５０１に行っても良い。

（Ｂ−２）第２の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第２の実施形態の無線ネットワークシステムにおける受信電力値の補正の動作を説明する。

図６は、この実施形態の位置推定装置５０６において、各アンカーノード５０２〜５０５から与えられた受信電力値を補正する動作について説明したフローチャートである。

ここでは、第１の実施形態と同様に、位置推定装置５０６には、各アンカーノード５０２〜５０５から与えられた、受信電力値の情報が収集されているものとする（上述の図３参照）。又、ここでは、例として、ターゲットノード５０１のユーザが、ターゲットノード５０１を手に握って通話を開始し、アンカーノード５０２において測定された受信値が、位置推定装置５０６において補正される動作を説明する。

まず、アンカーノード５０２から、位置推定装置５０６に、ターゲットノード５０１について測定した受信電力値の情報が与えられる（Ｓ６０１）。

次に、受信電力値の情報が与えられると、位置推定装置５０６では、今回受信した受信電力値が、前回アンカーノード５０２から、ターゲットノード５０１について測定された受信電力値より小さいか否か判定され、さらに、その差分が所定の閾値よりも大きいか否かが判定される（Ｓ６０２）。

上述のステップＳ６０２において、上述の差分が所定の閾値よりも小さいと判定された場合には、上述のステップＳ６０１において与えられた受信電力値の情報は、特に補正されず、そのまま位置推定するための情報として適用され（Ｓ６０３）、上述のステップＳ６０１の処理から動作する。

上述のステップＳ６０２において、上述の差分が所定の閾値よりも大きいと判定された場合には、位置推定装置５０６から、制御装置５０９に対して、ターゲットノード５０１が、他のノードと通信中であるか否か問い合わせがされる。そして、問い合わせを受けた制御装置５０９から、位置推定装置５０６に、ターゲットノード５０１の通信中の有無が返答される（Ｓ６０４）。

上述のステップＳ６０４において、ターゲットノード５０１は通信中でない旨の返答が制御装置５０９からあった場合、上述のステップＳ６０１において与えられた受信電力値の情報は、特に補正されず、そのまま位置推定するための情報として適用され（Ｓ６０３）、上述のステップＳ６０１の処理から動作する。

上述のステップＳ６０４において、ターゲットノード５０１は通信中である旨の返答が制御装置５０９からあった場合、位置推定装置５０６では、ターゲットノード５０１はユーザの手に握られているものと判断し、上述のステップＳ６０１において、アンカーノード５０２から与えられた受信電力値に、所定の補正値が加算され、ターゲットノード５０１の位置推定に適用される。以降、アンカーノード５０２から、ターゲットノード５０１に係る受信電力値が与えられる度に、位置推定装置５０６から制御装置５０９へ、ターゲットノード５０１が、通話中であるか否か問い合わせがされ、ターゲットノード５０１において通話が終了するまで、ターゲットノード５０１に関する受信電力値には、所定の補正値を加算し、位置推定に適用される（Ｓ６０５）。そして、通話終了後には上述のステップＳ６０１の処理から動作する。

図７は、位置推定装置５０６において、アンカーノード５０２から与えられた受信電力値と、受信電力値の補正が行われた値の例について説明したグラフである。ユーザが、ターゲットノード５０１を手に握り、他ノードとの通信が開始されると、受信電力値が大きく低下するため、これが補正され、通話が終了すると、補正が終了される様子を示している。

（Ｂ−３）第２の実施形態の効果
この実施形態によれば、以下のような効果を奏することができる。

通常、ターゲットノード５０１は可搬可能な端末を想定しており、人が端末を保持する高さや位置によっては人体の影響で電波が遮断されてしまい、正確な受信電力が測定できない場合がある。特に、無線ＬＡＮ通信可能な携帯電話では、アンテナが本体に内蔵されている端末があり、端末を握った場合とそうでない場合で、アンテナの利得が変動するため、受信電力値が大きく異なる場合がある。このため、アンカーノードで安定した受信電力の測定が行えず、正確な位置検出が行えないという課題があった。この実施形態の無線ネットワークシステム５００では、受信電力の変動に対して、ターゲットノード５０１の通信状態を把握することで、ターゲットノード５０１が握られているか否かを把握して、受信電力値に補正をかけ、正確な位置検出を行うことができる。

（Ｃ）第３の実施形態
以下、本発明による無線通信制御装置、ノード及び無線システムの第３の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。なお、第３の実施形態の無線システム及びノードは、無線ネットワークシステム及びアンカーノードである。

第３の実施形態も、例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１１ｂ規格を採用した複数の無線通信装置から構成された無線ネットワークシステムにおいて、ある無線通信装置の位置を推定する位置推定システムに適用した場合を例に挙げて説明する。

（Ｃ−１）第３の実施形態の構成
図８は、第３の実施形態の無線ネットワークシステムの構成例を示すブロック図である。

無線ネットワークシステム８００は、４つのアンカーノード８０２〜８０５及び、位置推定装置８０６を有して構成される。又、無線ネットワークシステム８００は、ゲートウェイ８０７、外部ネットワーク８０８を有しても良い。

この実施形態の無線ネットワークシステム８００において、各アンカーノード８０２〜８０５同士は、無線接続されており、アンカーノード８０２〜８０５で取得された受信電力値が、マルチホップ中継により、位置推定装置８０６に伝送される場合がある点で、第１の実施形態の無線ネットワークシステム２００と異なっている。例えば、図８においては、アンカーノード８０２が、位置推定装置８０６に、受信電力値などのデータを送信する場合、アンカーノード８０４、８０５を無線中継する。なお、アンカーノード８０５と、位置推定装置８０６との間は有線接続されている。なお、第１の実施形態と同様に、アンカーノード１００（８０２〜８０５）において、無線チャネルのスキャンに用いられる無線デバイスと、他のノードとの、無線通信によるデータの送受信に用いられる無線デバイスとは異なるものとする。

又、各アンカーノード８０２〜８０５が、無線マルチホップ中継で、位置推定装置８０６に受信電力値などのデータを伝送する際に、無線中継に用いるアンカーノードに、無線でデータを送信する場合には、データ衝突防止等のために、送信要求信号（例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１１におけるＲＴＳ：Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｔｏ Ｓｅｎｄ）を、周辺のアンカーノードに送信する。送信要求信号には、中継先のアンカーノードの識別情報（例えば、ＭＡＣアドレスなど）が含まれており、該当するアンカーノードが、送信要求信号を受信した場合は、受信準備完了信号（例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１１におけるＣＴＳ：Ｃｌｅａｒ Ｔｏ Ｓｅｎｄ）を返答する。そして、送信元のアンカーノードは、中継先のアンカーノードにデータ伝送を開始する。そして、中継先アンカーノードにおいて、データ受信が完了すると肯定応答信号（例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１１におけるＡＣＫ：ＡＣＫｎｏｗｌｅｄｇｅ）を、送信元アンカーノードに送信し、１無線区間の伝送が完了する。以上のように、アンカーノード８０２〜８０５では、無線マルチホップ中継する区間を中継してデータが伝送される。

又、送信要求信号には、無線区間を予約する時間（例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１１におけるデュレーションフィールド）が設定されており、送信要求信号を受信したアンカーノードには、フレームを送信してはいけない送信禁止区間が設定される。各アンカーノード８０２〜８０５では、上述の送信禁止区間であっても、データの送受信に関係の無い場合は、データ送受信に使用されない無線チャネルを用いて、ターゲットノード８０１のスキャンが行われる。

（Ｃ−２）第３の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第３の実施形態の無線ネットワークシステムにおける無線チャネルのスキャン及びデータ転送の動作を説明する。

図９は、各アンカーノード８０２〜８０５における、無線チャネルの変更の動作を示したタイミングチャートである。

ここでは、アンカーノード８０２が、位置推定装置８０６に、受信電力値のデータを送信する場合の動作を例として説明する。アンカーノード８０２から、位置推定装置８０６へのデータ送信は、上述の図８の通り、アンカーノード８０４、アンカーノード８０５を無線中継するものとする。

まず、アンカーノード８０２は、送信要求信号（ＲＴＳ）を周辺の端末に送信する。送信要求信号（ＲＴＳ）には、データを送信したい宛先のアドレスとして、アンカーノード８０４のアドレスと、送信禁止区間の情報が含まれている。送信要求信号（ＲＴＳ）を受信すると、アンカーノード８０４は、受信準備完了信号（ＣＴＳ）を、アンカーノード８０２に返答する。そして、アンカーノード８０２から、アンカーノード８０４へデータが送信され、データ送信が完了すると、アンカーノード８０４からアンカーノード８０２に肯定応答信号（ＡＣＫ）が送信され、アンカーノード８０２からアンカーノード８０４へのデータ送信は完了する（Ｓ９０１）。

上述のステップＳ９０１の受信準備完了信号（ＣＴＳ）は、アンカーノード８０５においても受信されるが、データの送受信に関連の無いアンカーノードであるため、上述のステップＳ９０１の間は、他無線チャネルのスキャン期間となる（Ｓ９０２）。又、図示は省略しているが、アンカーノード８０３においても同様に、上述のステップＳ９０１の間は、他無線チャネルをスキャンする期間となる。

次に、アンカーノード８０２からアンカーノード８０４に送信されたデータが、アンカーノード８０４からアンカーノード８０５に送信されるが、上述のステップＳ９０１と同様の処理であるため説明を省略する（Ｓ９０３）。

上述のステップＳ９０３の送信要求信号（ＲＴＳ）は、アンカーノード８０２においても受信されるが、データの送受信に関連の無いアンカーノードであるため、上述のステップＳ９０３の間は、他無線チャネルをスキャンする期間となる（Ｓ９０４）。又、図示は省略しているが、アンカーノード８０３においても同様に、上述のステップＳ９０３の間は、他無線チャネルのスキャン期間となる。

（Ｃ−３）第３の実施形態の効果
この実施形態によれば、以下のような効果を奏することができる。

アンカーノードで収集した受信電力値を収集するためには、例えば、アンカーノードと、各アンカーノードから受信電力値を収集する装置とを、ネットワークで接続する必要がある。通常、無線ＬＡＮの基地局は、有線ネットワークで接続されているため、この有線ネットワークの敷設コストがシステムコストの増加を招く。この実施形態の無線ネットワークシステム８００では、上述の図８のように、各アンカーノード８０２〜８０５で取得された受信電力値が、マルチホップ中継により、位置推定装置８０６に伝送することができ、システムコストを低減することができる。

また、データ中継期間において、自身がデータの送受信に関係ない場合には、他無線チャネルのスキャンが可能となり、より多くのターゲットノードの受信電力値を測定することができる。

さらに、データ中継をする際に、送信元のアンカーノードから発信される、送信要求信号（ＲＴＳ）には、送信禁止区間の情報が含まれているため、送信禁止区間終了後からは、各アンカーノードにおいて、スキャン期間（通常通り周期的に無線チャネルをスキャンする期間）となり、上述の図９に示す通り、同一の送信要求信号（ＲＴＳ）を受信したアンカーノードにおいて、スキャンする無線チャネルを同期させることができる。

（Ｄ）他の実施形態
本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような変形実施形態も挙げることができる。

（Ｄ−１）上記の各実施形態では、位置推定装置が、ターゲットノードの位置推定処理を行うシステムに適用した場合を示したが、例えば、アンカーノードが、ターゲットノードの位置推定処理を行うシステムや、又は、移動ノードが位置推定処理を行う位置推定システムにも適用できる。

又、上記の各実施形態では、ＩＥＥＥ ８０２．１１ｂ規格を採用した複数の無線通信装置から構成された無線ネットワークシステムでの、フレーム送信処理に適用した場合を説明したが、他の無線ネットワークシステムにも広く適用できる。例えば、その他のＩＥＥＥ８０２．１１シリーズや、ＰＡＮ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）領域を対象としたＩＥＥＥ８０２．１５シリーズや、ＭＡＮ（Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を対象としたＩＥＥＥ８０２．１６シリーズなどを採用した無線ネットワークシステムにも本発明を適用できる。

（Ｄ−２）第１の実施形態では、アンカーノード１００（２０２〜２０５）が、スキャン中の無線チャネルで、ターゲットノード２０１から、フレームを受信した場合、そのときのＴ＿ＲＥＭの値に応じて、Ｔ＿ＲＥＭの値を加算することにより、各アンカーノード２０２〜２０５のスキャンの同期と取っていたが、位置推定装置２０６が同期を取るための基準時となる信号（以下、「同期信号」と表す）を、各アンカーノード２０２〜２０５に送信することにより行っても良い。例えば、位置推定装置２０６が、各アンカーノード２０２〜２０５に、同期信号を送信し、各アンカーノード２０２〜２０５では、同期信号を受信した時を基準として、無線チャネルのスキャンを初期化して開始しても良い。例えば、各アンカーノード２０２〜２０５では、スキャンする無線チャネルの順番が、ｃｈ１、ｃｈ６、ｃｈ１１、ｃｈ１４であった場合、同期信号を受信すると、順番の最初であるｃｈ１からスキャンを開始することにより、無線チャネルのスキャンを初期化する。

又、例えば、位置推定装置２０６が同期信号を送信する際に、無線チャネルのスキャンを初期化すべきタイミングの時刻を含めて送信し、各アンカーノード２０２〜２０５では、同期信号で指定された時刻に無線チャネルのスキャンを初期化するようにしても良い。

（Ｄ−３）第１の実施形態のアンカーノード２０２〜２０５では、位置推定の対象となっているターゲットノード２０１から、アンカーノード２０２〜２０５にフレームが与えられたときに、Ｔ＿ＲＥＭの値に応じて、Ｔ＿ＲＥＭの値を加算する処理が行われる（上述の図３、ステップＳ３０３、Ｓ３０４参照）が、さらに、ターゲットノード２０１から与えられたフレームの内容（例えば、プロトコルの種類など）も考慮して、Ｔ＿ＲＥＭの値を加算するか否か判断しても良い。

例えば、アンカーノード２０２〜２０５において、ターゲットノード２０１から与えられたフレームが、ＩＣＭＰ ｅｃｈｏ ｒｅｑｕｅｓｔでない場合、Ｔ＿ＲＥＭの値を加算しないようにしても良い。これにより、例えば、ターゲットノード２０１が、他のノードとファイル転送や音声通話などの他のプロトコルを用いて通信を行っている間は、各アンカーノード２０２〜２０５において、Ｔ＿ＲＥＭの値の加算が継続され、スキャンする無線チャネルの切替えが行われなくなることを防ぐことができる。

又、例えば、上述の図１においては、位置推定装置２０６は、ターゲットノード２０１に対して、制御信号としてＩＣＭＰ ｅｃｈｏ ｒｅｑｕｅｓｔを送信し、それを受信したターゲットノード２０１が、応答信号としてＩＣＭＰ ｅｃｈｏ ｒｅｓｐｏｎｓｅを返答し、その応答信号を各アンカーノード２０２〜２０５が受信している。この際に、ターゲットノード２０１から与えられたフレームが、ＩＣＭＰ ｅｃｈｏ ｒｅｑｕｅｓｔでない場合、Ｔ＿ＲＥＭの値を加算しないとすると、位置推定装置２０６から制御信号が送信されたタイミングでのみ、Ｔ＿ＲＥＭの値が加算される。これにより、各アンカーノード２０２〜２０５がスキャンする無線チャネルの同期を取るタイミングを、位置推定装置２０６により制御することができる。

なお、Ｔ＿ＲＥＭの値を加算するか否かにおいて、考慮するフレームの内容は、プロトコルの種類だけでなく、送信元のアドレス情報や、ポート番号、フレームに挿入されたデータなどであっても良い。

（Ｄ−４）上述の第２の実施形態では、上述の図６に示す受信電力値の補正の処理が、位置推定装置５０６により行われる例について説明したが、外付けの情報処理装置（コネクタ接続、ケーブル接続は問わない）により、上述の図６と同様の処理が行われるようにしても良い。上述の情報処理装置は、例えば、各アンカーノード５０２〜５０５から受信電力値の情報を受信して、上述の図６に示す受信電力値の補正の処理を行い、補正後の受信電力値の情報を、位置推定装置５０６に与えるものとして構築しても良い。

上述の情報処理装置は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ハードディスクなどのプログラムの実行構成（１台に限定されず、複数台を分散処理し得るようにしたものであっても良い。）上に、補正処理プログラム等をインストールすることにより構築されるものである。又、上述の情報処理装置は、各アンカーノード５０２〜５０５や、位置推定装置５０６に搭載しても良い。

又、上述の情報処理装置は、第２の実施形態の無線ネットワークシステム５００に限らず、複数のノード（例えば、アンカーノード）が、移動ノード（例えば、ターゲットノード）から、無線信号を受信して受信電力値を測定し、測定した受信電力値と、上記複数のノードの位置とに基づいて、上記移動ノードの位置を推定するシステムに広く適用しても良い。例えば、第２の実施形態の無線ネットワークシステム５００のように、各アンカーノード５０２〜５０５が複数の無線チャネルでスキャンするものではなく、単一の無線チャネルのみをスキャンするものに適用しても良い。

第１の実施形態のアンカーノード内部構成を示すブロック図である。 第１の実施形態の無線ネットワークシステムの全体構成を示すブロック図である。 第１の実施形態のアンカーノードの動作を示したフローチャートである。 第１の実施形態の各アンカーノードにおける、無線チャネルの変更の動作を示した説明図である。 第２の実施形態の無線ネットワークシステムの全体構成を示すブロック図である。 第２の実施形態の位置推定装置における、受信電力値の補正の動作について示したフローチャートである。 第２の実施形態の受信電力値の補正について示したグラフである。 第３の実施形態の無線ネットワークシステムの全体構成を示すブロック図である。 第３の実施形態の各アンカーノードにおける、無線チャネルの変更の動作を示したタイミングチャートである。

符号の説明

１００、２０２〜２０５、５０２〜５０５、８０２〜８０５…アンカーノード、２０１、５０１、８０１…ターゲットノード、２０６、５０６、８０６…位置推定装置、５０９…呼制御装置、１０１…無線受信処理部、１０２…チャンネル変換部、１０３…受信電力測定部、１０４…ヘッダ検出部、１０５…制御情報管理部、１０６…測定信号生成部、１０７…制御信号受信部、１０８…無線送信処理部。

Claims (10)

1. 無線システムを構成する複数のノードのそれぞれに設けられた無線通信制御装置において、
   無線システムを構成する移動ノードが送信する無線信号を受信するものであって、受信周波数帯として、複数の周波数帯を、巡回的に、所定の周期毎に切替える受信手段と、
   上記移動ノードから、上記受信手段が選択中の受信周波数帯で、受信した無線信号について、受信電力を測定する受信電力測定手段と、
   上記受信電力測定手段が測定した受信電力値の情報を、外部の位置推定装置に送信する送信手段と
   を有することを特徴とする無線通信制御装置。
2. 上記受信手段は、複数の受信周波数帯と、受信周波数帯を切替える順番とを、登録する登録手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の無線通信制御装置。
3. 上記受信手段は、選択中の受信周波数帯で、上記移動ノードから無線信号を受信したときに、次の受信周波数帯に切替えるまでの残り時間に応じて、上記残り時間を延長することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信制御装置。
4. 上記受信手段は、選択中の受信周波数帯で、上記移動ノードから無線信号を受信したときに、次の受信周波数帯に切替えるまでの残り時間が、所定の時間以下であった場合、上記残り時間を、上記所定の時間だけ延長することを特徴とする請求項３に記載の無線通信制御装置。
5. 上記受信手段は、当該無線通信制御装置を搭載している自ノードと直接無線通信可能な第１の他ノードが、第２の他ノードと無線通信している場合、上記第１の他ノードが上記第２の他ノードとの無線通信に用いている周波数帯以外の周波数帯に、受信周波数帯を切替えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の無線通信制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の無線通信制御装置を備えていることを特徴とするノード。
7. 複数のノードと、移動ノードと、位置推定装置とを備える無線システムにおいて、
   上記ノードは、
   上記移動ノードが、送信する無線信号を受信するものであって、受信周波数帯として、複数の周波数帯を、巡回的に、所定の周期毎に切替える受信手段と、
   上記移動ノードから、上記受信手段が選択中の受信周波数帯で、受信した無線信号について、受信電力を測定する受信電力測定手段と、
   上記受信電力測定手段が測定した受信電力値の情報を、上記位置推定装置に送信する送信手段とを有し、
   上記位置推定装置は、上記ノードから与えられた受信電力値の情報と、上記ノードの位置とに基づいて、上記移動ノードの位置を推定する位置推定手段を有する
   ことを特徴とする無線システム。
8. 複数のノードが移動ノードから受信した無線信号について受信電力を測定し、上記ノードが測定した受信電力値と、上記ノードの位置とに基づいて、上記移動ノードの位置を推定する無線システムが備える情報処理装置において、
   上記ノードが測定した受信電力値の変動の状況、及び、上記移動ノードにおける他のノードとの通信の状況に基づいて、上記変動の要因に、上記移動ノードの移動以外の要因が含まれているか否かを判定する要因判定手段と、
   上記要因判定手段において、上記変動の要因に、上記移動ノードの移動以外の要因が含まれていると判定された場合、上記変動のうち、上記移動ノードの移動以外を要因とする変動を補正する補正処理手段と
   を有することを特徴とする情報処理装置。
9. 上記要因判定手段は、上記ノードが測定した第１の受信電力値と、上記第１の受信電力値の次に上記ノードが測定した第２の受信電力値において、上記第１の受信電力値よりも上記第２の受信電力値の方が所定の値以上小さく、かつ、上記移動ノードが他のノードと通信している場合、上記第１の受信電力値から上記第２の受信電力値への変動の要因には、上記移動ノードの移動以外の要因が含まれていると判定し、
   上記補正処理手段は、上記第２の受信電力値以降、上記移動ノードにおける通信が終了するまでの間に、上記ノードが測定した受信電力値、及び、上記第２の受信電力値に、所定の補正値を加算する
   ことを特徴とする請求項８に記載の情報処理装置。
10. 上記要因判定手段及び上記補正処理手段は、上記移動ノードの呼制御をする呼制御装置、又は、上記移動ノードから与えられた情報に基づいて、上記移動ノードが他のノードと通信中か否かを判定することを特徴とする請求項９に記載の情報処理装置。

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