JP2010056847A - 雷発生通報機能付き無線基地局 - Google Patents

Abstract

【課題】 携帯端末の利用者の存在する位置における雷の発生を予測し、雷発生予測機能を有さない携帯端末の利用者に、いち早く通報することができる無線基地局の提供を目的とする。
【解決手段】 無線通信網に接続され、１以上の無線端末を制御する機能を有する無線基地局において、自無線基地局が受信する無線信号に基づき雷の発生を予測する雷発生予測手段と、前記雷発生予測手段により雷の発生が予測された場合に、前記無線端末へ当該雷発生の予測を通報する通報手段とを備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無線基地局に関し、特に無線基地局の周辺における雷の発生予測を利用者に通報する機能を有する無線基地局に関する。

従来から、雷の発生を予測する様々な技術が開示されている。例えば、特許文献１には、複数の周波数について、無線基地局から送信される信号のエラーの発生の有無を検証し、複数の周波数において、信号にエラーが発生している場合に、利用者に警告を発する携帯端末が開示されている。また、特許文献２には、無線区間の検波出力の値と雷鳴を検出するまでの時間差を判断し、雷サージ検出を上位装置に通知する無線基地局が開示されている。なお、非特許文献１には、携帯電話システムのうちＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）方式に関する送受信の方法、データ構成について開示されている。
特開２００７―１１０５５２号公報 特開２００７−２１４７９９号公報 次世代コードレス電話システム 標準規格 ４．１版 社団法人電波産業会

しかしながら、特許文献１の携帯端末によると、携帯端末自体に複数の周波数におけるエラー検証手段が必要になり、当該手段を有さない一般的な携帯端末（以下、「無線端末」ともいう）においては実現できないという問題がある。また、特許文献２の無線基地局によると、雷サージ検出を上位装置に通知するのみであり、利用者に警告を発することができないという問題がある。

そこで、本発明は、かかる問題を解決するために、利用者の存在する位置における雷の発生を予測し、雷発生予測機能を有さない携帯端末の利用者に、いち早く通報することができる無線基地局を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、無線通信網に接続され、１以上の無線端末を制御する機能を有する無線基地局において、自基地局が受信する無線信号に基づき雷の発生を予測する雷発生予測手段と、前記雷発生予測手段により雷の発生が予測がされた場合に、前記無線端末へ当該雷発生の予測を通報する通報手段とを備えた。

本発明においては、前記通報は、予め定められた時間帯することができる。更に、前記通報する内容は、前記無線通信網より取得することができ、また、前記予め定められた時間帯は、前記無線通信網より取得することができる。

また、本発明においては、前記通報手段は、電子メールまたはショートメッセージサービスとすることができる。

また、本発明の前記雷発生予測手段は、前記無線端末を制御する第１の周波数帯域の無線信号を受信する第１の受信手段と、前記第１の周波数帯域よりも低い第２の周波数帯域の無線信号を受信する第２の受信手段と、前記第１の受信手段が受信した無線信号に誤りが発生しているか否かを判定する誤り判定手段と、前記第２の受信手段が受信した無線信号の雑音強度を計測し、当該雑音強度が所定の強度閾値以上であるか否かを判定する雑音強度判定手段とから構成され、前記誤り判定手段により、誤りが発生していると判定された回数が所定の回数以上で、前記雑音強度判定手段により、前記雑音強度が所定の強度閾値以上であると判定された場合に、雷が発生したと予測することができる。

本発明によれば、利用者の存在する位置における雷の発生を予測し、雷発生予測機能を有さない携帯端末の利用者に、いち早く雷発生を通報することができる。更に、予め定められた時間帯に通報を実行することができるため、例えば、就寝中その他の利用者が屋外で活動していない時間帯には通報を行わないことにより、通報を必要としない時間帯における雷発生通報を確認する煩わしさから、利用者を解放することができるという優れた効果を奏する。

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態では、公衆用の無線通信網の無線基地局を例にあげて説明する。しかし、本発明はこれに限定されない。例えば、事業所用の無線通信網の無線基地局で用いることができる。さらに、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｔｅｗｏｒｋ）における無線アクセスポイントや、無線ＬＡＮアドホックネットワークにおけるゲートウェイ端末にも適用することができる。以下、図面を参照しながら説明する。

まず、図１は、本発明に係る無線基地局１０と、無線基地局１０の通信エリア内にある複数の携帯端末３０−１〜３０−ｎと、無線基地局１０が接続される無線通信網４０とから構成されている。そして、無線基地局１０と携帯端末３０−１〜３０−ｎとは制御情報および通話情報を初めとする各種の情報を送受信している。

ここで、特定の無線基地局の通信エリア内にある携帯端末に一斉に同報通信（以下、「同報通信機能」ともいう）を行うセルブロードキャスト（Ｃｅｌｌ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ）が知られており、また、携帯電話の通信事業会社（例えば、株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ）では所定の容量以下の電子メールを携帯電話の電話番号で通信ができるようにするショートメッセージサービス（Ｓｈｏｒｔ Ｍａｓｓａｇｅ Ｓｅｒｖｉｃｅ）（以下、「ＳＭＳ」ともいう）を行っている。

そこで、本発明では、このセルブロードキャスト・ショートメッセージ（以下、「ショートメッセージ」ともいう）を利用し、本発明に係る無線基地局１０にて雷の発生を予測した場合に、無線基地局１０の通信エリア内にある携帯端末３０−１〜３０−ｎに対して、雷発生情報を含むショートメッセージを送信する。そして、ショートメッセージを受信した携帯端末の所有者は、当該ショートメッセージを読むことにより雷発生を知ることができるため、その後の退避行動をとることができる。

無線基地局１０の近辺で雷が発生している場合、携帯端末３０と無線基地局１０との間で送受信される無線信号（第１の周波数帯域）は、その影響によってエラー（以下、「誤り」ともいう）を生じ易くなる。受信した制御情報のエラーの発生度合いと、制御情報を含む電波の受信強度を基に、無線基地局１０は、雷の発生を予測し（雷発生予測手段）、無線基地局１０の通信エリア内にある携帯端末３０−１〜３０−ｎに対して、上述したショートメッセージを送信する（通報手段）。以下、無線基地局１０の各構成要素について説明する。

無線基地局１０は、アンテナ１１、無線部１２、ベースバンド部１３、制御部１４、エラー検出部１５、監視判定部１６、強度検証部１７、通話処理部１８、ＳＭＳ生成部１９、 放送受信部２０、アンテナ２１、受信部２２、リミッタ２３、検波部２４およびノイズ検出部２５から構成される。

アンテナ１１、無線部１２およびベースバンド部１３は、携帯端末３０との間の音声又は情報の送受信を行う。無線部１２は、高周波増幅器、受信ミキサ、送信電力増幅器、送信ミキサ、フィルターなどを含み、アンテナ１１を介して受信した無線信号を選択し、拡散符号を用いて逆拡散して増幅し、ベースバンド部１３へ出力する。また、ベースバンド部１３から受け取った信号を、拡散符号を用いて拡散し、増幅し、アンテナ１１により出力する。

ベースバンド部１３は、変復調器を含み、無線部１２と制御部１４との間、および、無線部１２と通話処理部１８との間で入出力する各種の信号の処理を行う。図示していないが、携帯端末３０と無線基地局１０の間で、１．２秒周期でスーパーフレームと呼ばれる構成のデータを送受信している。このスーパーフレームは、１２個の下り間欠送信周期に分割され、各下り間欠送信周期は１００ｍｓである。

各下り間欠送信周期は、さらに２０個のフレームに分割される。各フレームは、５ｍｓである。

各フレームは、さらに、８個のスロットに分割される。各スロットは、６２５μｓである。８個のスロットのうち、前半の４個に相当する時間には、無線基地局から、その無線基地局の通信エリア内の携帯端末への情報の送信が行われ、後半の４個のスロットに相当する時間には、各携帯端末から無線基地局への情報の送信が行われる。各スロットでは、２４０ビットの情報を送受信することができる。

前半の４個のスロットのうち１番目のスロットにおいて送信される情報を「制御情報」と呼び、２〜４番目のスロットにおいて送信される情報を「通話情報」と呼ぶ。また、制御情報のうち先頭から９６ビットまでの部分を「制御情報の固定部分」と呼び、各通話情報のうち先頭から２４ビットまでの部分を「通話情報の固定部分」と呼ぶ。なお、ＱＰＳＫ方式による送受信の方法、データ構成については、非特許文献１に詳細に説明されているので、ここでは簡単な説明に留める。

エラー検出部１５は、予め、固定制御情報、制御情報エラー閾値を記憶している。固定制御情報は、９６ビット長のデータであり、上述した制御情報の固定部分と同一である。制御情報エラー閾値は、制御情報の固定部分にエラーが発生しているか否かを決定する基準値である。

エラー検出部１５は、アンテナ１１、無線部１２、ベースバンド部１３、および、制御部１４を介して、携帯端末３０から送信された制御情報を受け取る。

制御情報を受け取ると、エラー検出部１５は、受け取った制御情報の固定部分と記憶している固定制御情報とを１ビット毎に比較し、一致しないビットの数を計数する（以下、一致しないビットをエラービットという）。続いて、エラービットの数と、記憶している制御情報エラー閾値とを比較する。エラービットの数が制御情報エラー閾値に満たない場合は、受信した制御情報には、エラーが発生していないことを示す正常通知を監視判定部１６へ出力する。

エラービットの数が制御情報エラー閾値以上である場合、エラー検出部１５は、受け取った制御情報にエラーが発生していることを示すエラー通知を監視判定部１６へ出力する。

強度検証部１７は、予め所定の強度閾値を記憶している。強度閾値は、当該無線基地局１０が、音声及び情報の送受信を正常に行うために必要な電波の受信強度である。受信強度とは、受信する電波の電界強度である。強度検証部１７は、制御部１４から制御情報を含んだ信号を受け取る。次に、受け取った信号の受信強度を検出する。検出した受信強度と記憶している強度閾値とを比較し、比較結果を監視判定部１６へ出力する。

制御部１４は、アンテナ１１、無線部１２、および、ベースバンド部１３を介して、携帯端末３０−１〜３０−ｎから、１．２秒おきに情報を受信し、受信した制御情報をエラー検出部１５及び強度検証部１７へ出力する。

監視判定部１６は、ノイズ閾値、判定期間および回数閾値を予め記憶している。ノイズ閾値および判定期間は、受信する放送波（第２の周波数帯域）にノイズが発生しているか否かを判定する基準であり、判定期間内に検出されたノイズ信号の総数が、ノイズ閾値を超える場合、その放送波にノイズが生じていると判定される。回数閾値は、雷の発生の危険性を携帯端末３０に通報するか否かを判定する基準であり、受信する放送波の周波数を変更して、ノイズ発生の検証を繰り返し、ノイズが発生している周波数の個数が回数閾値以上の場合、雷発生の危険性が高いことをＳＭＳ生成部１９へ通知し、携帯端末３０へ通報する。

また、監視判定部１６は、時間の経過を計測するタイムカウンタＴ、および、ノイズ信号の発生回数を計数するノイズカウンタＮを備えている。また、ノイズの発生している周波数の数を計数する回数カウンタＣを備えている。

監視判定部１６は、エラー検出部１５からエラー通知又は正常通知を受け取り、強度検証部１７から制御情報の受信強度と強度閾値との比較結果を受け取る。正常通知を受け取った場合は何もしない。

監視判定部１６は、エラー通知を受け取り、かつ、受け取った比較結果が、受信強度≧強度閾値を示している場合（第１の受信手段の受信した無線信号に誤りが発生しているか否かを判定する誤り判定手段により、誤りが発生していると判定した場合）、放送受信部２０を起動させ、回数カウンタＣ、ノイズカウンタＮおよびタイムカウンタＴを「０」に初期化する。なお、タイムカウンタＴは、初期化されることにより時間の計測を開始する。

監視判定部１６は、放送受信部２０のノイズ検出部２５から、ノイズ検出通知を受け取る。タイムカウンタＴが０〜判定期間の間、ノイズ検出通知を受け取る度に、ノイズカウンタＮに１加算する。つまり、判定期間の間に検出されたノイズ信号の総数を計数する。タイムカウンタＴ＝判定期間になると、監視判定部１６は、ノイズカウンタＮとノイズ閾値とを比較する。ノイズカウンタＮがノイズ閾値未満であれば、監視判定部１６は、放送受信部２０を停止させる。

ノイズカウンタＮがノイズ閾値以上であれば、回数カウンタＣに１加算する。続いて、放送受信部２０の受信部２２およびアンテナ２１に受信周波数の変更を指示する。このときの変更後の周波数は、予め、監視判定部１６に記憶させておいてもよいし、ＡＭ放送及びＦＭ放送に使用される周波数をサーチして、受信強度の高い周波数を選択してもよい。

以後、同様にして回数カウンタＣが回数閾値と等しくなるか、ノイズカウンタＮがノイズ閾値未満と判定されるまで、ノイズ信号の数の計数、ノイズカウンタＮとノイズ閾値との比較、回数カウンタＣへの加算を繰り返す。回数カウンタＣが回数閾値と等しくなると（第２の受信手段の受信した無線信号の雑音強度を計測し、当該雑音強度が所定の強度閾値以上であるか否かを判定する雑音強度判定手段により、前記雑音強度が所定の強度閾値以上であると判定された場合）、監視判定部１６は、雷発生予測の情報を履歴として記憶すると共に、ＳＭＳ生成部１９へ雷発生を通知し、携帯端末３０へ通報する。また、ＳＭＳ生成部１９への雷発生通知は、予め定められた時間帯（例えば、午前９時から午後７時までの間は通知する）に行うこともできる。なお、当該時間帯は、予め、監視判定部１６に記憶させておいてもよいし、無線通信網４０を介してサーバ等（図示していない）から取得してもよい。

通話処理部１８は、本発明とは関連しないので、説明は省略する。

ＳＭＳ生成部１９は、監視判定部１６より通知を受け取ると、雷発生予測通報の電文を生成し（例えば、「雷に注意してください。この周辺で雷の発生が予測されます。」）、制御部１４を介してセルブロードキャスト・ショートメッセージを送信する。なお、当該電文は、予め、ＳＭＳ生成部１９に記憶させておいてもよいし、無線通信網４０を介してサーバ等（図示していない）から取得してもよい。

放送受信部２０は、受信部２２、リミッタ２３、検波部２４、および、ノイズ検出部２５から構成される。

アンテナ２１および受信部２２は、放送局から送信される放送波を受信し、リミッタ２３は、受信した放送波に含まれる極端に受信強度の高い信号（以下、ノイズ信号という）を削除し、検波部２４は、受信した放送波から音声信号を抽出する。一般的な放送受信機では、検波部２４の後段に増幅部やスピーカが設けられるが、説明は省略する。また、アンテナ２１、受信部２２、リミッタ２３、検波部２４は、一般的な放送受信機の構成と同様であるので、簡単な説明に留める。

ノイズ検出部２５は、予め所定の基準値を記憶している。リミッタ２３を介して、アンテナ２１および受信部２２の受信した放送波を受け取る。受け取った放送波を監視し、ノイズ信号を検出する。具体的には、所定の基準値を超える受信強度の信号をノイズ信号として検出する。ノイズ信号を検出する毎に、ノイズ検出部２５は、監視判定部１６へノイズ検出通知を出力する。

これまでに実施形態を説明してきたが、以下、無線基地局１０の動作について、図２のフローチャートを用いて整理して説明する。

電源が投入されると、制御部１４は、各種の初期設定処理を行う（ステップＳ５１）。初期設定処理が終了すると、制御部１４は、アンテナ１１、無線部１２、ベースバンド部１３を介して、無線端末３０から送信された、１スーパフレーム（１．２秒周期）を受信する（ステップＳ５２）。受信した制御情報をエラー検出部１５と強度監視部１７へ出力する（ステップＳ５３）。

エラー検出部１５は、受け取った制御情報の固定部分と記憶している固定制御情報とを比較して、制御情報の固定部分に含まれるエラービットの数を計数する（ステップＳ５４）。エラービットの数と制御情報エラー閾値とを比較し、エラービットの数が制御情報エラー閾値未満であれば（ステップＳ５５のＮｏ）、エラー検出部１５は、正常通知を監視判定部１６へ出力する。制御部１４は、ステップＳ５２へ戻り、次のスーパーフレームを受信する。

計数したエラービットの数が、制御情報エラー閾値以上であれば（ステップＳ５５のＹｅｓ）、エラー検出部１５は、監視判定部１６へエラー通知を出力する。強度検証部１７は、制御情報を含む信号を受け取り、受け取った信号の受信強度と記憶している強度閾値とを比較し、比較結果を監視判定部１６へ出力する（ステップＳ５６）。

監視判定部１６は、エラー検出部１５からエラー通知を受け取る。さらに強度検証部１７から受け取った比較結果が、受信強度＜強度閾値であることを示している場合（ステップＳ５６のＮｏ）、監視判定部１６は、何もしない。制御部１４は、ステップＳ５２へ戻る。受け取った比較結果が、受信強度≧強度閾値であることを示している場合（ステップＳ５６のＹｅｓ）、監視判定部１６は、放送受信部２０を起動させ、アンテナ２１、放送受信部２０は放送波の受信を開始する（ステップＳ５７）。次に、監視判定部１６は、回数カウンタＣ、ノイズカウンタＮ、および、タイムカウンタＴを「０」に初期化する（ステップｓ５８〜Ｓ５９）。

タイムカウンタＴが０から判定期間に達するまでの間、ステップＳ６１およびステップＳ６２の処理を繰り返す（ステップＳ６０）。ノイズ検出部２５は、アンテナ２１および受信部２２を介して受信された放送波を監視し、ノイズ信号を検出する（ステップＳ６１）。ノイズ信号を検出すると、ノイズ検出部２５は、ノイズ検出通知を監視判定部１６へ出力する。

監視判定部１６は、ノイズ検出通知を受け取ると、ノイズカウンタＮに１を加算する（ステップＳ６２）。繰り返しが終了すると（ステップＳ６３）、監視判定部１６は、ノイズカウンタＮとノイズ閾値とを比較する（ステップＳ６４）。ノイズカウンタＮがノイズ閾値未満の場合（ステップＳ６４のＮｏ）、監視判定部１６は、放送受信部２０による放送波の受信を停止させ（ステップＳ７１）、ステップＳ５２へ戻る。

ノイズカウンタＮがノイズ閾値以上の場合（ステップＳ６４のＹｅｓ）、監視判定部１６は、回数カウンタＣに１を加算する（ステップＳ６５）。加算後の回数カウンタＣと回数閾値とを比較し、回数カウンタＣが回数閾値未満であれば（ステップＳ６６のＮｏ）、監視判定部１６は、放送受信部２０に受信周波数の変更を指示し、放送受信部２０の受信部２２は、受信周波数を変更する（ステップＳ６７）。受信周波数の変更を指示すると、監視判定部１６は、ステップＳ５９へ戻る。

回数カウンタＣが回数閾値と等しい場合（ステップＳ６６のＹｅｓ）、監視判定部１６は、雷発生予測の情報を履歴として記憶する（ステップＳ６８）。なお、この履歴は無線通信網４０側からモニタできる構成とすることが望ましい。

次に、通報時間帯であるか否かを判定し（ステップＳ６９）、通報時間帯以外の場合（ステップＳ６９のＮｏ）、監視判定部１６は、放送受信部２０による放送波の受信を停止させ（ステップＳ７１）、ステップＳ５２へ戻る。

通報時間帯の場合（ステップＳ６９のＹｅｓ）、監視判定部１６は、ＳＭＳ生成部１９へ雷発生を通知し、携帯端末３０へ通報する（ステップＳ７０）。そして、監視判定部１６は、放送受信部２０による放送波の受信を停止させ（ステップＳ７１）、ステップＳ５２へ戻る。

本発明は、上記に示す方法であるとしてもよい。また、これらの方法をコンピュータにより実現するコピュータプログラムであるとしてもよい。

本発明に係る無線基地局の構成およびシステム全体を示した概略ブロック図 本発明に係る無線基地局の処理フローチャート

符号の説明

１０ 無線基地局
１１ アンテナ
１２ 無線部
１３ ベースバンド部
１４ 制御部
１５ エラー検出部
１６ 監視判定部
１７ 強度検証部
１８ 通話処理部
１９ ＳＭＳ生成部
２０ 放送受信部
２１ アンテナ
２２ 受信部
２３ リミッタ
２４ 検波部
２５ ノイズ検出部
３０ 携帯端末（無線端末）
４０ 無線通信網

Claims (6)

1. 無線通信網に接続され、１以上の無線端末を制御する機能を有する無線基地局において、
   自無線基地局が受信する無線信号に基づき雷の発生を予測する雷発生予測手段と、
   前記雷発生予測手段により雷の発生が予測された場合に、前記無線端末へ当該雷発生の予測を通報する通報手段とを備えたことを特徴とする無線基地局。
2. 請求項１に記載の無線基地局において、
   前記通報手段による通報は、予め定められた時間帯に実行することを特徴とする無線基地局。
3. 請求項２に記載の無線基地局において、
   前記予め定められた時間帯は、前記無線通信網より取得することを特徴とする無線基地局。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の無線基地局において、
   前記通報手段が通報する内容は、前記無線通信網より取得することを特徴とする無線基地局。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の無線基地局において、
   前記通報手段は、電子メールまたはショートメッセージサービスであることを特徴とする無線基地局。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の無線基地局において、
   前記雷発生予測手段は、前記無線端末を制御する第１の周波数帯域の無線信号を受信する第１の受信手段と、
   前記第１の周波数帯域よりも低い周波数帯域である第２の周波数帯域の無線信号を受信する第２の受信手段と、
   前記第１の受信手段が受信した無線信号に誤りが発生しているか否かを判定する誤り判定手段と、
   前記第２の受信手段が受信した無線信号の雑音強度を計測し、当該雑音強度が所定の強度閾値以上であるか否かを判定する雑音強度判定手段とから構成され、
   前記誤り判定手段により誤りが発生していると判定された回数が所定の回数以上で、
   前記雑音強度判定手段により前記雑音強度が所定の強度閾値以上であると判定された場合に、雷が発生したと予測することを特徴とする無線基地局。

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