JP2013165311A

JP2013165311A - 無線通信システム及び無線通信方法

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Publication number: JP2013165311A
Application number: JP2012025958A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Okuda; 信一奥田; Shigetaka Sakai; 成貴酒井
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2012-02-09
Filing date: 2012-02-09
Publication date: 2013-08-22

Abstract

【課題】複数の周波数で相手局と無線通信する機能を有する複数の無線局を備えた無線通信システムに関し、現有の無線局及び周波数資源を効果的に活用した無線通信を実現する。
【解決手段】複数の周波数で相手局３０と無線通信する機能（送受信機２３ａ，２３ｂ，２３ｃ）を有する複数の無線局２０と、制御装置１０とをネットワークで接続し、各無線局２０が、複数の周波数で試験信号を相手局３０へ無線送信し、相手局３０側で周波数別に計測された試験信号の受信品質（受信電界レベル及び符号誤り率）を相手局３０から受信して制御装置１０へ送信し、制御装置１０が、無線局２０毎及び周波数毎に収集した受信品質に基づいて、相手局３０との無線通信に適した無線局２０及び周波数及び伝送速度を決定し、当該決定した無線局２０及び周波数及び伝送速度を用いて相手局３０にデータを無線送信するように制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の周波数で相手局と無線通信する機能を有する複数の無線局を備えた無線通信システムに関する。

ＨＦ（ＨｉｇｈＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯（短波帯ともいう）の周波数帯の電波伝搬の特徴について説明する。ＨＦ帯の無線通信システム（ＨＦデータ通信システム）では、一般的に電離層伝搬を利用して通信を行う。この電離層伝搬を利用することにより見通し外の長距離通信を可能にしているが、電離層は季節や時間帯、太陽活動等に影響を受けるため、季節や時間帯等によって目的とする通信エリアをカバーできる周波数が変化する。
ＨＦ帯には上記のような特徴があることから、ＨＦデータ通信システムでは複数の周波数を使用することで、季節や時間帯等によって変化する通信エリアに対応することが一般的に行なわれている。

図４には、従来のＨＦデータ通信システムの例を示してある。
図４のＨＦデータ通信システムでは、ＨＦ帯の電波を送信する３つの無線局６０Ａ〜６０ｃが地理的に離れた拠点に配備されている。
無線局６０Ａ〜６０ｃは、それぞれ、周波数ｆａ［Ｈｚ］の電波を送信する送信機６１ａ、周波数ｆｂ［Ｈｚ］の電波を送信する送信機６１ｂ、周波数ｆｃ［Ｈｚ］の電波を送信する送信機６１ｃを有しており、同一内容のデータを載せたＨＦ帯の電波を各送信機６１ａ〜６１ｃから送信する仕組みになっている。
相手局７０は、周波数ｆａ［Ｈｚ］の電波を受信する受信機７１ａ、周波数ｆｂ［Ｈｚ］の電波を受信する受信機７１ｂ、周波数ｆｃ［Ｈｚ］の電波を受信する受信機７１ｃを有しており、各受信機７１〜７１ｃによる電波の受信状況に基づき、最適な周波数の電波を選択して受信処理する。
なお、図４には、各無線局６０Ａ〜６０ｃの各送信機６１ａ〜６１ｃから送信された電波に関し、相手局７０で受信できた電波（無線局６０Ａの送信機６１ｂ及び無線局６０Ｂの送信機６１ａからの電波）を実線矢印、相手局７０で受信できなかった電波を破線矢印で示してある。

このように、従来は、複数の無線局が複数の周波数で一意の伝送速度の電波を送信し、相手局で最適な電波を選択する方式が用いられていた。しかしながら、この方式では、相手局で受信された電波の他は利用されることが無く、無駄が生じていた。また、相手局が受信した電波を復調した結果、誤り率が高い場合には復号することができず、所望のデータを得ることができないという問題もあった。

特開２００１−１０３０４１号公報

本発明は、上記のような従来の事情に鑑みて為されたものであり、複数の周波数で相手局と無線通信する機能を有する複数の無線局を備えた無線通信システムに関し、現有の無線局及び周波数資源を効果的に活用した無線通信の実現を目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る無線通信システム及び無線通信方法では、複数の周波数で相手局と無線通信する機能を有する複数の無線局と、制御装置とをネットワークで接続し、各無線局は、複数の周波数で試験信号を相手局へ無線送信し、相手局側で周波数毎に計測された試験信号の受信品質を相手局から受信して制御装置へ送信し、制御装置は、無線局毎及び周波数毎に収集した受信品質に基づいて、相手局との無線通信に適した無線局及び周波数及び伝送速度を決定し、当該決定した無線局及び周波数及び伝送速度により相手局にデータを無線送信するように制御するように構成した。

このような構成により、無線局の新たな増設や周波数の新たな割り当てを行うことなく、現有の無線局及び周波数の組み合わせの中から好適なものを選択的に使用して無線通信を行うことができ、また、無線局及び周波数を無駄に使用することを抑制できるので、現有の無線局及び周波数資源を効果的に活用した無線通信を実現できる。特に、ＨＦ帯の無線通信に適用すれば、時々刻々と変化する空間伝搬特性にも対応することができる。

また、本発明では、更に、制御装置は、相手局宛のデータの発生を契機として、試験信号の無線送信を各無線局に指示し、その結果として各無線局から受信した無線局毎及び周波数毎の試験信号の受信品質に基づいて、相手局との無線通信に適した無線局及び周波数及び伝送速度を決定し、当該決定した無線局及び周波数及び伝送速度により相手局にデータを無線送信するように制御するように構成した。
このような構成により、相手局との無線通信に好適な無線局及び周波数の組み合わせを、直近の空間伝搬特性に基づいて決定することができる。

本発明によれば、複数の周波数で相手局と無線通信する機能を有する複数の無線局を備えた無線通信システムにおいて、現有の無線局及び周波数資源を効果的に活用した無線通信を実現することができる。

本発明の一実施形態に係る無線通信システムの構成の例を示す図である。本例の無線通信システムにおけるデータ通信の手順の例を示す図である。本例の無線通信システムにおける空間伝搬特性のテーブルの例を示す図である。従来のＨＦデータ通信システムの例を示す図である。

本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係る無線通信システムの構成の例を示してある。
本例の無線通信システムは、大別して、陸上側の設備と海上側の設備とで構成される。
陸上側の設備では、地理的に離れた拠点毎に配備された複数の無線局２０と制御装置１０を有し、各無線局２０と制御装置１０は、インターネットやイントラネット等のネットワークを通じて通信可能に接続されている。また、海上側の設備では、海上を航行する船舶毎に配備された複数の相手局３０を有する。
なお、図１では、一例として、２つの無線局２０Ａ，２０Ｂと、１つの相手局３０を示してあるが、これらの台数は任意である。また、相手局３０は、車輌等の他の移動体に配備されてもよい。

制御装置１０は、各無線局２０とネットワークを通じて接続し、各無線局２０の遠隔制御や空間伝搬特性のデータ管理を行う。
無線局２０は、制御装置１０からの信号によってＨＦ帯の電波（試験信号やデータ信号の電波）を送信する。また、相手局３０から試験信号の電波の計測結果（受信品質）の情報を受信し、制御装置１０へ送出する。
相手局３０は、ＨＦ帯の電波（試験信号やデータ信号の電波）を受信する。また、試験信号の電波に対して受信品質の計測を実施し、結果を無線局２０へ送信する。本例では、受信品質として、受信電界レベル及び符号誤り率を計測する。

制御装置１０、無線局２０、相手局３０の各装置が有する機能部について、図２を参照しつつ説明する。
図２には、ＨＦ帯の電波を使用したデータ通信の手順の例を示してある。
本例の無線通信システムでは、概略的に、相手局３０宛のデータの発生を契機に試験送信を実施し（Ｔ１）、試験送信の結果に基づいて空間伝搬特性のテーブルを作成し（Ｔ２）、その後、空間伝搬特性のテーブルを使用したデータ通信を開始し（Ｔ３）、空間伝搬特性のテーブルを使用したデータ通信を終了する（Ｔ４）、という手順で動作する。
以下、具体的に説明する。

制御装置１０は、相手局３０宛のデータの発生を検出すると、試験送信制御部１１が、ネットワークで接続された各無線局２０（図２では、無線局２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）に対し、試験信号の送信を指示する（ステップＳ１）。相手局３０宛のデータは、例えば、本システムにネットワーク接続された操作端末（図示せず）に対する利用者の操作入力によって発生する。

各無線局２０は、制御装置１０から試験信号の送信指示を受けると、試験送信処理部２１が、自局の識別符号を付した試験信号の電波をＨＦ帯の複数の周波数で送信する（ステップＳ２）。本例では、周波数ｆａ［Ｈｚ］の電波を送信及び受信する送受信機２３ａ、周波数ｆｂ［Ｈｚ］の電波を送信及び受信する送受信機２３ｂ、周波数ｆｃ［Ｈｚ］の電波を送信及び受信する送受信機２３ｃの各々から試験信号の電波を送信する。

各相手局３０（図２では、相手局３０Ａ，３０Ｂ）は、受信品質計測部３１が、各無線局２０から送信された試験信号の電波について受信品質（受信電界レベル及び符号誤り率）の計測を実施する（ステップＳ３）。本例では、周波数ｆａ［Ｈｚ］の電波を送信及び受信する送受信機３３ａ、周波数ｆｂ［Ｈｚ］で電波を送信及び受信する送受信機３３ｂ、周波数ｆｃ［Ｈｚ］で電波を送信及び受信する送受信機３３ｃの各々による試験信号の電波の受信状況に基づいて、相手局３０毎及び周波数毎に受信品質を計測する。

その後、各相手局３０は、受信品質通知部３２が、受信品質計測部３１による計測結果（相手局３０毎及び周波数毎の受信品質）の情報を、自局の識別符号を付して試験信号の送信元の無線局２０宛に送信する（ステップＳ４）。本例では、計測結果を相手局３０へ確実に伝達すべく、送受信機３３ａ，３３ｂ，３３ｃから低ビットレートで送信する。また、本例では、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）機能により自局の位置情報を取得し、計測結果の情報に付随して位置情報も送信するようにしてある。
各無線局２０は、試験送信処理部２１が、送受信機２３ａ，２３ｂ，２３ｃにより各相手局３０から受信した計測結果の情報及び位置情報を制御装置１０へ送信する（ステップＳ５）。

制御装置１０は、試験結果収集部１３が、各無線局２０から送信された情報（各相手局３０による計測結果の情報及び位置情報）を収集し、空間伝搬特性のテーブル（データベース）を作成する（ステップＳ６）。その後、データ送信制御部１３が、空間伝搬特性のテーブルを参照してデータ送信に適した無線局２０及び周波数及び伝送速度を決定し、当該決定した無線局２０に対し、当該決定した周波数及び伝送速度を指定してデータ送信を指示する（ステップＳ７）。なお、伝送速度は、符号誤り率に基づいて所定の演算式により算出することができる。
データ送信の指示を受けた無線局２０は、データ送信処理部２２が、当該指示で指定された周波数の送受信機２３により、当該指示で指定された伝送速度で、データ信号の電波を送信する（ステップＳ８）。

図３には、空間伝搬特性のテーブルの例を示してある。
本例のテーブルは、データ通信を行う相手局の名称及び位置情報、試験信号の送信元の無線局の名称及び周波数、計測結果の受信電界レベル及び符号誤り率、データ通信の適否の判定結果の各情報を保持する。
本例では、予め設定された適正な受信電界レベル以上で、且つ、予め設定された適正な符号誤り以下の送信条件（無線局及び周波数の組み合わせ）のうち、最も良好な結果が得られた送信条件を「最適」と判定し、２番目以降の結果が得られた送信条件を「補用」と判定している。ここで、「最適」は、該当する相手局宛のデータ信号の送信に優先的に使用される無線局及び周波数の組み合わせを表す。また、「補用」は、「最適」の送信条件を使用できない場合（例えば、障害が発生した場合や他の通信に使用中の場合）などに代替的に使用される無線局及び周波数の組み合わせを表す。

図３の例によれば、相手局Ａに対するデータ送信では、無線局Ａ及び周波数ｆｂ［Ｈｚ］の組み合わせが「最適」であり、無線局Ａ及び周波数ｆａ［Ｈｚ］の組み合わせが「補用」となっている。また、相手局Ｂに対するデータ送信では、無線局Ｂ及び周波数ｆｃ［Ｈｚ］の組み合わせが「最適」であり、無線局Ｃ及び周波数ｆｂ［Ｈｚ］の組み合わせと無線局Ｃ及び周波数ｆｃ［Ｈｚ］の組み合わせが「補用」となっている。

以上のように、本例では、複数の周波数で相手局３０と無線通信する機能（送受信機２３ａ，２３ｂ，２３ｃ）を有する複数の無線局２０と、制御装置１０とをネットワークで接続し、各無線局２０が、複数の周波数で試験信号を相手局３０へ無線送信し、相手局３０側で周波数毎に計測された試験信号の受信品質（受信電界レベル及び符号誤り率）を相手局３０から受信して制御装置１０へ送信し、制御装置１０が、無線局２０毎及び周波数毎に収集した受信品質に基づいて、相手局３０との無線通信に適した無線局２０及び周波数及び伝送速度を決定し、当該決定した無線局２０及び周波数及び伝送速度を用いて相手局３０にデータを無線送信するように制御する。

これにより、無線局２０の新たな増設や周波数の新たな割り当てを行うことなく、現有の無線局２０及び周波数の組み合わせの中から好適なものを選択的に使用して無線通信を行うことができ、通信の確達性が向上する。また、無線局２０及び周波数を無駄に使用することを抑制することができる。また、ＨＦ帯の無線通信において時々刻々と変化する空間伝搬特性にも対応することができる。

なお、本例では、相手局３０宛のデータの発生を契機として、各無線局２０から相手局３０へ試験信号を送信し、相手局３０による試験信号の受信品質を収集して空間伝搬特性のテーブルを作成しているが、例えば、所定の時間間隔毎に、各無線局２０から相手局３０へ試験信号を送信し、相手局３０による試験信号の受信品質を収集して空間伝搬特性のテーブルを作成する構成としてもよい。

ここで、本発明に係るシステムや装置などの構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法或いは方式や、このような方法や方式を実現するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして提供することも可能であり、また、種々なシステムや装置として提供することも可能である。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。
また、本発明に係るシステムや装置などにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウェア資源においてプロセッサがＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウェア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ）−ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム（自体）として把握することもでき、当該制御プログラムを当該記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。

１０：制御装置、２０（２０Ａ，２０Ｂ）：無線局、３０：相手局、
１１：試験送信制御部、１２：試験結果収集部、１３：データ送信制御部、２１：試験送信処理部、２２：データ送信処理部、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ：送受信機、１：受信品質計測部、３２：受信品質通知部、３３ａ，３３ｂ，３３ｃ：受信機、
６０（６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ）：無線局、７０：相手局、
６１ａ，６１ｂ，６１ｃ：送信機、７１ａ，７１ｂ，７１ｃ：受信機

Claims

複数の周波数で相手局と無線通信する機能を有する複数の無線局と、制御装置とをネットワークで接続し、
各無線局は、複数の周波数で試験信号を相手局へ無線送信し、相手局側で周波数毎に計測された試験信号の受信品質を相手局から受信して制御装置へ送信し、
制御装置は、無線局毎及び周波数毎に収集した受信品質に基づいて、相手局との無線通信に適した無線局及び周波数及び伝送速度を決定し、当該決定した無線局及び周波数及び伝送速度により相手局にデータを無線送信するように制御する、
ことを特徴とする無線通信システム。
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
制御装置は、相手局宛のデータの発生を契機として、試験信号の無線送信を各無線局に指示し、その結果として各無線局から受信した無線局毎及び周波数毎の試験信号の受信品質に基づいて、相手局との無線通信に適した無線局及び周波数及び伝送速度を決定し、当該決定した無線局及び周波数及び伝送速度により相手局にデータを無線送信するように制御する、
ことを特徴とする無線通信システム。
複数の周波数で相手局と無線通信する機能を有する複数の無線局と、制御装置とをネットワークで接続し、
各無線局は、複数の周波数で試験信号を相手局へ無線送信し、相手局側で周波数毎に計測された試験信号の受信品質を相手局から受信して制御装置へ送信し、
制御装置は、無線局毎及び周波数毎に収集した受信品質に基づいて、相手局との無線通信に適した無線局及び周波数及び伝送速度を決定し、当該決定した無線局及び周波数及び伝送速度により相手局にデータを無線送信するように制御する、
ことを特徴とする無線通信方法。