JP2011250159A - 移動体通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 あらかじめ中継装置が固定されていない状況において、基地局と移動する無線端末の通信を中継する中継装置を適切な位置に移動させることで、通信環境の変動に強い移動体通信システムを得る。
【解決手段】 複数の無線端末と基地局、及び移動可能な中継装置を有する移動体通信システムにおいて、基地局は現在の中継装置の位置から次に中継装置が移動することのできる範囲を算出し、無線端末及び自己の位置から、中継装置の移動可能範囲内において通信を中継するために最適な移動先情報を予測し、中継装置は予測した移動先情報を元に、その予測位置まで移動して中継を行うようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、移動する無線端末と基地局との間で、双方の無線通信を中継する中継装置を備えた移動体通信システムに関する。

自動車や飛行機等の移動体間の通信システムにおいて、移動体間、又は移動体と固定基地局間の無線通信を直接行うことができない場合であっても、中継装置を介して無線通信の中継を行うことで、間接的に通信を行うことが可能となる。

この種の通信システムでは、中継装置が元々配置されていない場合や、災害下で中継装置を使用できない場合においては、中継を行うことができず、通信が途絶してしまう。従来、このような通信ができない状況においては、基地局からの無線到達範囲を算出し、無線端末の位置がこの範囲から外れそうであると、無線端末に対して中継装置の設置を促す信号を送出して、設置した中継装置を介して安定した通信を維持確保する、無線通信システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１１１７６０号公報

しかしながら、例えば通信中に雨が降る、基地局が移動する、通信妨害をかけられる等により通信環境が変動する場合は、中継装置を設置しても、通信が途絶する、もしくは通信品質が劣化することがあり、通信を維持し続けることが困難になるという課題があった。

本発明は、係る課題を解決するためになされたものであり、あらかじめ中継装置が固定されていない状況において、基地局と移動する無線端末の通信を中継する中継装置を適切な位置に移設することで、通信環境の変動に強い移動体通信システムを得ることを目的とする。

本発明による移動体通信システムは、自己位置情報を通報しながら移動する複数の無線端末と、前記無線端末と情報の授受を行う基地局と、前記無線端末と前記基地局との間の通信を中継し、自己位置情報を取得するとともに、取得した自己位置情報を通報しながら移動可能な中継装置とを備えた移動体通信システムであって、前記基地局は、前記無線端末や前記中継装置との間で無線信号を授受する送受信部と、自己位置情報を取得する自己位置取得部と、前記中継装置の移動可能な範囲を算出する位置算出部と、前記送受信部を介して前記中継装置から通報された前記無線端末及び前記中継装置の自己位置情報を得るとともに、前記位置算出部により算出された前記中継装置の移動可能な範囲から、最適な中継装置の位置を移動先情報として算出する演算部とを具備し、前記位置算出部は、現在時間における前記中継装置の位置情報から一定時間後の移動可能範囲を算出し、前記演算部は、現在時間における前記無線端末及び前記基地局の位置情報と、前記無線信号のレベル、及びデータ誤り発生頻度に基づき、前記位置算出部にて算出された前記中継装置の移動可能範囲内において、一定時間内で最もデータ伝送速度が高く且つデータ誤り発生頻度が低くなると予測される移動先情報を算出し、当該算出した移動先情報を、前記送受信部を介して前記中継装置に送出する、ことを特徴としたものである。

本発明によれば、中継装置はリアルタイムに適切な位置取りを行って、移動する無線端末と基地局との間の無線通信を維持するため、時々刻々と変化する通信環境下においても、最適な中継位置で無線通信を維持することが可能となる。

本発明に係る移動体通信システムの一実施例の構成を示すブロック図である。 図１に例示した移動体通信システムの動作を説明するためのフローチャートである。 図１に例示した移動体通信システムにおける中継装置の移動動作を例示する説明図である。

実施の形態１．
以下に、本発明に係る移動体通信システムの実施の形態１について、図を参照して説明する。図１は、本発明に係る移動体通信システムの一実施例の構成を示すブロック図である。図１の例では、無線端末及び中継装置がそれぞれ１台の場合を例示しているが、複数台の無線端末及び中継装置から構成されていても良い。図１において、実施の形態１による移動体通信システムは、無線端末１０と、中継装置２０と、基地局３０から構成されている。

無線端末１０は、自己位置情報を取得する自己位置取得部１１、及び無線信号のレベル及びデータの誤り発生頻度を取得しながら無線信号を送受信する送受信部１２を備えている。
無線端末１０は、無線信号により基地局３０と直接、あるいは中継装置２０を経由して、自己位置取得部１１で得られた自己位置情報並びに、送受信部１２の無線信号のレベル及びデータの誤り発生頻度の通報を含む、メッセージの通信を行う。
自己位置取得部１１は、人工衛星からの測位信号（例えばＧＰＳ信号）を用いた衛星航法測位や、慣性センサによる自律航法測位や、その複合測位などによって自己位置を計測する。

中継装置２０は、自己位置情報を取得する自己位置取得部２１、及び無線端末１０と基地局３０との間の無線信号による通信を中継する中継部２２と、移動装置２３を備えている。
中継装置２０は、無線端末１０と基地局３０との間の無線通信を中継する。また、中継装置２０は、自己位置取得部２１で得られた自己位置情報並びに、中継部２２の無線信号のレベル及びデータの誤り発生頻度の通報を含む、メッセージの通信を行う。
自己位置取得部２１は、人工衛星からの測位信号（例えばＧＰＳ信号）を用いた衛星航法測位や、慣性センサによる自律航法測位や、その複合測位などによって自己位置を計測する。
中継装置２０は、後述する移動先情報に基づいて、移動装置２３により自己の位置を移動する。

基地局３０は、自己位置情報を取得する自己位置取得部３１、送受信部３２、位置算出部３３、演算部３４、操作表示部３５、及び地図ファイル３６を備えている。
基地局３０は、送受信部３２の無線信号により無線端末１０と直接、あるいは中継装置２０を経由してメッセージの通信を行う。
また、基地局３０は、後述するように中継装置２０の移動先情報を算出し、この算出した移動先情報に基づき、中継装置２０に対して移動先情報を送出する。

自己位置取得部３１は、人工衛星からの測位信号（例えばＧＰＳ信号）を用いた衛星航法測位や、慣性センサによる自律航法測位や、その複合測位などによって自己位置を測位する。或いは、自己位置取得部３１は、測位装置を用いて予め計測された自己位置データを記憶しておくようにしても良い。
自己位置取得部３１は、測位によって取得した、もしくは予め記憶されたデータから取得した、自己位置情報を、演算部３４に送出する。
送受信部３２は、無線信号のレベル及びデータの誤り発生頻度を取得しながら、無線端末１０又は中継装置２０との間で無線信号を送受信する。
位置算出部３３は、送受信部３２にて受信した中継装置２０の自己位置情報から、一定時間後に中継装置が移動可能な範囲を算出し、演算部３４に送出する。

演算部３４は、自己位置取得部３１からの自己位置情報と、送受信部３２からの無線信号のレベル及びデータの誤り発生頻度の情報と、位置算出部３３からの中継装置の移動可能範囲の情報と、後述する操作表示部３５からの地勢情報及び付帯条件の情報と、地図ファイル３６の地図データとからなる入力情報に基づいて、中継装置が移動可能な範囲の中で最もデータ伝送速度が高く且つデータ誤り発生頻度が低くなると予測される移動先情報を算出する。

このとき、演算部３４は、基地局３０自身の未来位置又は無線端末１０の未来位置を予測した上で、基地局３０又は無線端末１０の位置が固定されていることを前提に算出した移動先情報について、当該予測した未来位置への移動分（ベクトル情報）を加算した上で、中継装置２０の移動先情報を算出しても良い。

また、演算部３４は、地図ファイル３６の平面又は立体の地図からなる地図データや、図示しない撮像装置で撮像した周囲の撮像画像のデータや、図示しないレーダ装置による周辺物の距離及び方位の観測結果データについて、何れか１つのデータもしくは組み合わせたデータを用いて、例えば障害物が存在しない領域を含むように、中継装置２０の移動先情報を算出しても良い。

また、演算部３４は、送受信部３２を通じて、中継装置２０に対して算出した移動先情報を送出する。

操作表示部３５は、操作員によって入力される、無線端末１０、中継装置２０及び基地局３０が少なくとも存在し得る活動現場周囲の地勢情報と、無線端末１０及び中継装置２０との無線通信に対する運用要求及び付帯条件とを含む、各種操作入力を受け付ける。
また、操作表示部３５は、後述する地図ファイル３６と、無線装置１０や中継装置２０の現在位置と、演算部３４で算出された中継装置の移動先情報を表示する。

本実施の形態１においては、操作表示部３５から入力される地勢情報としては、活動現場において無線通信に影響を与える、例えば地図ファイル３６に明示されていない建造物や木等の障害物の位置及び領域を含む。また、付帯条件としては、同様に活動現場においてその時々に応じて無線通信に影響を与える、例えば天候による減衰情報、及び通信経路障害情報を含むものとしている。

次に、前出の図１並びに図２のフローチャート及び図３の説明図を参照して、上述のように構成された本実施の形態１の移動体通信システムの動作について説明する。以下の説明では、無線端末１０を１台とし、基地局を中心にして説明する。図２は、図１に例示した本発明に係る移動体通信システムの一実施例の動作を説明するためのフローチャートである。図３は、図１の移動体通信システムにおける中継装置の移動動作を例示する説明図であり、（ａ）は中継装置の移動前の状態、（ｂ）は中継装置の移動先を決定した状態、（ｃ）は中継装置の移動後の状態、をそれぞれ示す図である。

まず、基地局３０が動作を開始すると、演算部３４は自己位置取得部３１を参照して、自己位置情報を受けとる（Ｓ１０１）。
次に、この自己位置情報に基づいて、地図ファイル３６から自己位置周辺についての地図データを読み出し、操作表示部３５に表示する（Ｓ１０２）。

さらに演算部３４は、操作表示部３５から入力された周囲の地勢情報及び付帯条件を受け取る（Ｓ１０３）。
本実施の形態１では、図３（ａ）に示すように、地勢情報として、無線端末１０、中継装置２０及び基地局３０の自己位置周辺における障害物２０１の位置及び領域情報が入力されるものとする。

これに続けて、演算部３４は、送受信部３２を通じて、無線端末１０の位置情報、信号レベル、誤り発生頻度を受け取る（Ｓ１０４）。
位置演算部３３は、送受信部３２を通じて、中継装置２０の位置情報を受け取る（Ｓ１０５）。
位置演算部３３は、この中継装置の位置情報から、一定時間後における中継装置２０の移動可能範囲２０２を算出する（Ｓ１０６）。
この算出した移動可能範囲２０２をＮ個（Ｎは２以上の整数）に分割して領域に番号をつけ（Ｓ１０７）、演算部３４に番号と領域情報の組み合わせを受け渡す。
本実施の形態１では、図３（ｂ）に示すように、移動可能範囲２０２の領域を４つに分割し、分割後の領域に♯１から♯４までの番号をつけている。

これらの処理ステップが行われてから、以下の手順で、演算部３４は中継装置２０の移動先情報を算出する。
まず、現在処理中の領域番号を表す変数ｉと、中継装置の移動先情報を表す変数ｉ_ｂｅｓｔを定義し、どちらにも１を代入する（Ｓ１０８）。

次に、中継装置２０が領域ｉに位置する場合の信号レベルと誤り発生頻度を、地図データや地勢情報を元にして予測する（Ｓ１０９）。
さらに、予測した結果を領域ｉ_ｂｅｓｔの結果と比較し、領域ｉ_ｂｅｓｔよりも領域ｉの方が信号レベルが高く、誤り発生頻度が低くなるかどうかを調べる（Ｓ１１０）。
領域ｉの方が信号レベルが高く誤り発生頻度が低い場合、ｉ_ｂｅｓｔにｉを代入し（Ｓ１１１）、そうでない場合はｉ_ｂｅｓｔはそのままとする。
これをｉ＝Ｎになるまで繰り返し（Ｓ１１２）、ｉがＮでない場合はｉの値を１つ大きくして（Ｓ１１３）、再び信号レベルと誤り発生頻度を予測して比較する。
ｉ＝Ｎの場合、領域ｉ_ｂｅｓｔが中継装置２０の最適な移動先を表しているので、移動先情報として領域ｉ_ｂｅｓｔを指定して中継装置２０へ信号を送出し、操作表示部３５にその位置を表示する（Ｓ１１４）。

図３（ｂ）の例では、移動先情報として領域ｉ_ｂｅｓｔに相当する♯３が指定されている。操作表示部３５は、図３（ｂ）の矢印に示すように、中継装置２０の移動先情報を表示する。
また、操作表示部３５は、位置算出部３３及び演算部３４の算出結果を表示するようにしても良い。
また、操作表示部３５は、自身の未来位置及び前記無線端末の未来位置を入力することが可能であり、演算部３４は、操作表示部３５に入力された未来位置を元に、中継装置１０の移動先情報を算出するようにしても良い。
また、操作表示部３５は、周囲の地勢情報及び付帯条件を入力することが可能であり、演算部３４は、操作表示部３５に入力された地勢情報及び付帯条件を元に、中継装置２０の移動先情報を算出するようにしても良い。

基地局３０は、操作表示部３５を見た操作者によって、動作終了の指示入力が行われるまで、上述の動作を繰り返す（Ｓ１１５）。
基地局３０は、この動作終了の指示入力が行われると、移動先情報の算出処理を完了する。
また、基地局３０は、移動先情報の算出処理が完了すると、送受信部３２を通じて、中継装置２０に対して算出した移動先情報を送出する。

中継装置２０は、基地局３０から送信された移動先情報を受けると、操作者は移動装置２３を操作して、例えば図３（ｃ）に示すように、移動先情報によって示される位置（領域ｉ_ｂｅｓｔの範囲内の位置）へ移動する。この移動後の位置は、中継を行う上で最適な位置となる。
なお、中継装置２０は、図示しないナビゲーション表示装置を用いて、ナビゲーション地図上に移動先情報を目的位置として表示することで、操作者に移動先情報を提示するようにしても良い。これによって、操作者は、地図上で移動先情報に元にした目的位置を視認しながら、中継装置２０を目的位置へ移動することができる。

以上説明したように、本実施の形態１においては、無線端末１０と基地局３０、及び中継装置２０を有する移動体通信システムにおいて、基地局３０は通信を開始する前に自己位置周辺の地図データを読み出し表示している。さらに地勢情報及び付帯条件を受け付け、通信により無線端末１０の位置情報等を受け取り、中継装置２０の位置情報から移動可能範囲を算出し、次に中継装置２０が移動するべき移動先情報を算出している。そして移動先情報を中継装置２０に送出し、中継装置２０がその移動先情報を元に移動することで、中継を行う上で最適な位置へリアルタイムに更新される。

これによって、中継装置はリアルタイムに適切な位置取りを行って、移動する無線端末と基地局との間の無線通信を維持するため、時々刻々と変化する通信環境下においても、最適な中継位置で無線通信を維持することが可能となる。

かくして、あらかじめ中継装置が設置されていないような状況において、あらかじめ中継装置を固定せずに、移動する無線端末と基地局との間で、中継装置をリアルタイムに適切な位置へ移動させることの可能な移動体通信システムを提供することができる。

１０ 無線端末、１１、２１、３１ 自己位置取得部、１２、３２ 送受信部、２０ 中継装置、２２ 中継部、３０ 基地局、３３ 位置算出部、３４ 演算部、３５ 操作表示部、３６ 地図ファイル。

Claims (9)

1. 自己位置情報を通報しながら移動する複数の無線端末と、
   前記無線端末と情報の授受を行う基地局と、
   前記無線端末と前記基地局との間の通信を中継し、自己位置情報を取得するとともに、取得した自己位置情報を通報しながら移動可能な中継装置と、
   を備えた移動体通信システムであって、
   前記基地局は、
   前記無線端末や前記中継装置との間で無線信号を授受する送受信部と、
   自己位置情報を取得する自己位置取得部と、
   前記中継装置の移動可能な範囲を算出する位置算出部と、
   前記送受信部を介して前記中継装置から通報された前記無線端末及び前記中継装置の自己位置情報を得るとともに、前記位置算出部により算出された前記中継装置の移動可能な範囲から、最適な中継装置の位置を移動先情報として算出する演算部と、
   を具備し、
   前記位置算出部は、現在時間における前記中継装置の位置情報から一定時間後の移動可能範囲を算出し、
   前記演算部は、現在時間における前記無線端末及び前記基地局の位置情報と、前記無線信号のレベル、及びデータ誤り発生頻度に基づき、前記位置算出部にて算出された前記中継装置の移動可能範囲内において、一定時間内で最もデータ伝送速度が高く且つデータ誤り発生頻度が低くなると予測される移動先情報を算出し、当該算出した移動先情報を、前記送受信部を介して前記中継装置に送出する、
   ことを特徴とする移動体通信システム。
2. 前記無線端末は、ＧＰＳにより自己位置情報を取得することを特徴とする請求項１に記載の移動体通信システム。
3. 前記基地局は、ＧＰＳにより自己位置情報を取得することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の移動体通信システム。
4. 前記中継装置は、ＧＰＳにより自己位置情報を取得することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の移動体通信システム。
5. 前記基地局の演算部は、自身の未来位置又は前記無線端末の未来位置を予測した上で、中継装置の移動先情報を算出することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の移動体通信システム。
6. 前記基地局の演算部は、平面又は立体の地図ファイル、周囲の撮像画像、レーダによる観測結果のいずれか一つ以上のデータに基づいて、前記中継装置の移動先情報を算出することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の移動体通信システム。
7. 前記基地局の操作表示部は、前記位置算出部及び演算部での算出結果を表示することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の移動体通信システム。
8. 前記基地局の操作表示部は、自身の未来位置及び前記無線端末の未来位置を入力することが可能であり、
   前記基地局の演算部は、前記操作表示部に入力された未来位置を元に、前記中継装置の移動先情報を算出することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の移動体通信システム。
9. 前記基地局の操作表示部は、周囲の地勢情報及び付帯条件を入力することが可能であり 前記基地局の演算部は、前記操作表示部に入力された地勢情報及び付帯条件を元に、前記中継装置の移動先情報を算出することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の移動体通信システム。

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