JP2013187722A - 通信装置、通信システム及び通信プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】無線局100は自己の固有IDを含むページングメッセージを所定の搬送波周波数の搬送波で送信すると、他局から応答として、受信電力情報を含む応答メッセージを受信する。無線局100は、応答メッセージから減衰率を算出して減衰率が閾値を満たしているどうかと、ページングメッセージの搬送波周波数と予め複数有する変調方式のいずれかがで、要求された要求データ転送レートを満足できるかどうかとを判定する。無線局100は、閾値とデータ転送レートの両方が満たされるまで、搬送波周波数を上げながら、応答メッセージに基づく減衰率と、搬送波周波数及び変調方式によるデータ転送レートとの両条件が満たされているかどうかの判定処理を繰り返す。
【選択図】図1
Description
他の装置と通信を行う通信装置において、
所定の搬送波周波数の搬送波に固有ID(IDentification)を重畳した送信情報を受信すると前記送信情報に重畳された前記固有IDと前記送信情報の受信電力値とを含む応答情報を前記送信情報の搬送波周波数の搬送波で返信する前記他の装置である他局に、前記通信装置の固有IDを重畳した前記送信情報を送信して前記送信情報に対する前記応答情報を前記他局から受信する通信部、
前記通信部が受信した前記応答情報に含まれる前記受信電力値から前記送信情報の伝搬減衰率を算出する伝搬減衰率算出処理を実行する伝搬減衰率算出部、
前記伝搬減衰率算出部が算出した前記伝搬減衰率が予め設定されている閾値を満たし、かつ、前記送信情報の前記搬送波周波数から決まるデータ転送レートが、予め要求された要求データ転送レートを満たすかどうかを判定する判定処理を実行する判定部、
を備え、
前記判定部は、
前記閾値と前記要求データ転送レートとの少なくとも一方が満たされていないときには、前記通信部を用いて、前記搬送波周波数を増加させた新たな搬送波周波数の搬送波で前記送信情報を前記他局に送信し、この前記送信情報に対する前記応答情報を前記他局から前記新たな搬送波周波数の搬送波で受信する再送信処理を実行し、
前記伝搬減衰率部は、
受信された前記応答情報を用いて前記伝搬減衰率算出処理を実行し、
前記判定部は、
算出された前記伝搬減衰率と前記新たな搬送波周波数とを用いて前記判定処理を実行すると共に、
前記判定部と前記伝搬減衰率部とは、
前記閾値と前記要求データ転送レートとの両方が満たされていると判定されるまで、前記再送信処理、前記伝搬減衰率算出処理、前記判定処理を繰り返すことを特徴とする。
図1は実施の形態1の無線局100(通信装置)の構成を示す。図1に示すように、無線局は、アプリケーション101、通信局接続状態管理部102、アプリケーション要件判定部103、変調・搬送波周波数制御部104、電波伝播評価部105(伝搬減衰率算出部)、ベースバンド部106、広帯域RF部107、広帯域アンテナ108を備える。アプリケーション要件判定部103と変調・搬送波周波数制御部104とは判定部を構成する。ベースバンド部106と広帯域RF部107とは、通信部を構成する。
(1)アプリケーション101は、その無線システムを利用するアプリケーションである。
(2)通信局接続状態管理部102は、構成あるいは参加した無線ネットワークの接続状態を保持する。
(3)アプリケーション要件判定部103は、アプリケーション101が必要とする通信要件を保持し、無線システムを調停する。
(4)変調・搬送波周波数制御部104は、アプリケーション要件判定部103の指示により、変調方式、広帯域RF部107の再構成、ベースバンド部106の再構成を行う。
(5)電波伝播評価部105は、搬送波周波数により空中線電力の減衰率を評価する。
(6)ベースバンド部106は、アプリケーション101からの送信データ、受信データの変復調を行う。
(7)広帯域RF部107は、搬送波上での変復調及び増幅を行う。
無線ネットワークは少なくとも2つの無線局で構成される。以下では単純化のため、無線局100−1と無線局100−2との2つの無線局を想定して説明する。無線局100−1に関する構成要素、情報には「−1」を付し、無線局100−2に関する構成要素、情報には「−2」を付して区別する。
(1)無線ネットワークを構成しようとするそれぞれの無線局は、固有のID(固有ID)をもつページングメッセージ(送信情報)を所定の搬送波周波数で発信し続けて、(他の無線局からの応答メッセージ(応答情報:ページングメッセージと同じ搬送波周波数)を待つ。
(2)例えば無線局100−1は、自身の固有IDである「ID100−1」を含むページングメッセージ10−1を発信する。この際、電波伝播評価部105−1は、ページングメッセージ10−1の送信電力値20−1を記憶している。
(3)他の無線局100−2はページングメッセージ10−1を受信すると、ページングメッセージ10−1の受信時における受信電力値30−2を示す受信電力情報と、固有IDの「ID100−1」とを含んだ応答メッセージ40−2を送信する。
電波伝播評価部105は、工場内のEMIの影響がなく、かつ十分低い搬送波周波数を初期値として広帯域RF部107に設定する(S201)。無線ネットワークは上記のように少なくとも2つの無線局で構成されるが、全ての無線局は同じ搬送波周波数を初期値として設定する。当構成では搬送波周波数の初期期は200MHzとする。無線局100−2は、同じ搬送周波数200MHzの応答メッセージ40−2を返信する。この例では図3の左側に示すように無線局100−1は、通信部を構成する広帯域RF部107からページングメッセージ10−1(搬送波周波数200MHz)を送信する。ちなみにページャーに免許が与えられる帯域で、ページャーシステムは半径50kmの屋内に届く。
無線局100−1は応答メッセージ40−2(図3:搬送波周波数200MHz)を受信すると、電波伝播評価部105−1が、ページングメッセージ10−1の送信時の送信電力値20−1と、応答メッセージ40−2に含まれる受信電力値30−2とから電波伝播の減衰値を算出する伝播減衰率算出処理を実行する(S202)。
各無線局は、ページングメッセージ10、応答メッセージ40の送信、受信を繰り返す。
アプリケーション要件判定部103−1は、
(条件1)電波伝播評価部105−1が算出した減衰率が、予め設定されている閾値を満たし、
かつ、
(条件2)無線局100−1が予め用意している複数のデジタル変調方式のいずれかで、その搬送波周波数(初期値は200MHz)から決まる転送可能なデータ転送レートが、アプリケーション101−1の要求するアプリケーション要件(要求データ転送レート)を満たすという、
(条件1)、(条件2)の2条件が満たされるかどうかを判断する判定処理を実行する(S203)。アプリケーション要件判定部103−1は、(条件1)、(条件2)の2条件が満たされていると判断すると(S203でYES)、
(イ)搬送波周波数、(ロ)その帯域幅、(ハ)空中線電力を勘案し、最適なデジタル変調方式を決定する。そして、アプリケーション要件判定部103−1は、変調・搬送波周波数制御部104−1に設定要求を出す(S204)。
変調・搬送波周波数制御部104−1は、この設定要求を受けると、ベースバンド部106−1、広帯域RF部107−1の再構成(再設定)を行う(S206)。つまり変調・搬送波周波数制御部104−1はアプリケーション要件判定部103−1の設定要求に従って、搬送波周波数、帯域、変調モード等を確定する。
当該搬送波周波数がアプリケーション要件に合致せず、減衰率が閾値を満たさない場合、つまり上記の(条件1)、(条件2)の2条件が満たされないときは(S203でNO)、アプリケーション要件判定部103−1は、その旨のメッセージを応答無線局100−2に返信し、搬送波周波数を10kHzインクリメント(無線局100−2もインクリメント)する(S205)。そしてアプリケーション要件判定部103−1は10kHzインクリメントした搬送波周波数のページングメッセージを通信部を介して送信する再送信処理を実行する。なお、このメッセージを受信した無線局100−2も搬送波周波数を10kHzインクリメントする。アプリケーション要件判定部103−1は、S203でYESとなるまでS203、S205(S203とS205とは再送信処理)、S202のループを繰り返す。図3はこの動作を模式的に示している。
図2ではデジタル変調方式の決定のプロセスを説明したが、選択した搬送波周波数で十分な帯域が確保できない場合がある。図4は、アプリケーション要件判定部103が帯域を決めるフローチャートである。その場合、アプリケーション要件判定部103は、図2のS203において、使用可能な帯域を決定し(S301)、その制約の中で最善の変調方式を決定する(S302)。つまりアプリケーション要件判定部103は、S203の判定処理において、搬送波周波数の帯域を変更するかどうかを判定し、変更すると決定した場合には、搬送波周波数と、変更後の帯域と、複数の変調方式の中のいずれかの変調方式とから決まるデータ転送レートが、要求データ転送レートを満たすかどうかを判定することで最善の変調方式を決定する。その場合、図5のように、アプリケーション要件判定部103は、選択した搬送波周波数とその帯域が決定されると(S401)、広帯域RF部107の再構成(再設定)を行う(S402)。また図6のように、アプリケーション要件判定部103は、選択した搬送波周波数とその帯域が決定されたならば(S501)、ベースバンド部106の再構成を行う(S502)。
図2で説明した、無線局100が搬送波周波数を決定する処理(以下図2論理という)の好適な例として、複数の無線局で構成するネットワークに新たに無線局が加入する場合を説明する。図7は、新たな無線局D705(図8に示した)の動作のフローチャートである。図8は無線局が3台以上のネットワークのスナップショットを示す。無線ネットワーク701は、無線局A702、無線局B703、無線局C704で構成されている。新たな無線局D705が加入しようとしている。図8の無線ネットワーク701は、ネットワークID:eeng1、搬送波周波数:900MHz、帯域幅:20MHzで構成されている。そこに前記参入方法(図2論理)で無線局D705が参入しようとしている瞬間である。無線局D705のアプリケーション要件判定部103は、図7のように、図2論理(S601)で搬送波を検知するまで、200MHzから10kHzずつ搬送波検知のための同調周波数を順次上げていく。搬送波を検知した周波数で適用されている変調方式を選択し、そのネットワークID(応答メッセージに含まれる)から、加入したいネットワークかどうかを判断し(S602)、そうであれば当該ネットワークに適用されている変調方式を、図2で説明したように設定し、ネットワーク参入メッセージを送信する。
図2で説明した図2論理の好適な別の例として、図9を参照して、地理的に重なった、例えば工場内で無線ネットワークを複数形成する手順を説明する。図2の場合と同様に、各無線局のアプリケーション要件判定部103は、アプリケーション要件に合致した搬送波探索を行う(S801)。探索中にその利用を決定した、搬送波周波数および帯域で利用が可能ならば(S802)、そのまま新規ネットワークを構成する(S803)。
図10を参照して実施の形態2を説明する。実施の形態2は、コンピュータである無線局100のハードウェア構成を説明する。無線局100は通信機能を有するコンピュータである。
複数の変調方式は、これらの不揮発性メモリに記憶されている。これらは、記憶部、格納部、バッファの一例である。通信ボード816は、入力部、入力装置の一例である。また、通信ボード816、表示装置813などは、出力部、出力装置の一例である。
Claims (6)
- 他の装置と通信を行う通信装置において、
所定の搬送波周波数の搬送波に固有ID(IDentification)を重畳した送信情報を受信すると前記送信情報に重畳された前記固有IDと前記送信情報の受信電力値とを含む応答情報を前記送信情報の搬送波周波数の搬送波で返信する前記他の装置である他局に、前記通信装置の固有IDを重畳した前記送信情報を送信して前記送信情報に対する前記応答情報を前記他局から受信する通信部、
前記通信部が受信した前記応答情報に含まれる前記受信電力値から前記送信情報の伝搬減衰率を算出する伝搬減衰率算出処理を実行する伝搬減衰率算出部、
前記伝搬減衰率算出部が算出した前記伝搬減衰率が予め設定されている閾値を満たし、かつ、前記送信情報の前記搬送波周波数から決まるデータ転送レートが、予め要求された要求データ転送レートを満たすかどうかを判定する判定処理を実行する判定部、
を備え、
前記判定部は、
前記閾値と前記要求データ転送レートとの少なくとも一方が満たされていないときには、前記通信部を用いて、前記搬送波周波数を増加させた新たな搬送波周波数の搬送波で前記送信情報を前記他局に送信し、この前記送信情報に対する前記応答情報を前記他局から前記新たな搬送波周波数の搬送波で受信する再送信処理を実行し、
前記伝搬減衰率部は、
受信された前記応答情報を用いて前記伝搬減衰率算出処理を実行し、
前記判定部は、
算出された前記伝搬減衰率と前記新たな搬送波周波数とを用いて前記判定処理を実行すると共に、
前記判定部と前記伝搬減衰率部とは、
前記閾値と前記要求データ転送レートとの両方が満たされていると判定されるまで、前記再送信処理、前記伝搬減衰率算出処理、前記判定処理を繰り返すことを特徴とする通信装置。 - 前記判定部は、
複数の変調方式を記憶しており、前記判定処理において、前記送信情報の前記搬送波周波数と前記複数の変調方式の中のいずれかの変調方式とから決まるデータ転送レートが、要求された前記要求データ転送レートを満たすかどうかを判定することを特徴とする請求項1記載の通信装置。 - 前記判定部は、
前記判定処理において、前記送信情報の前記搬送波周波数の帯域を変更するかどうかを判定し、変更すると決定した場合には、前記送信情報の前記搬送波周波数と、変更後の帯域と、前記複数の変調方式の中のいずれかの変調方式とから決まるデータ転送レートが、要求された前記要求データ転送レートを満たすかどうかを判定することを特徴とする請求項2記載の通信装置。 - 前記判定部は、
前記閾値と前記要求データ転送レートとの両方が満たされていると判定すると、判定に係る搬送波周波数を記憶することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の通信装置。 - 複数の通信装置を備えた通信システムにおいて、
前記複数の通信装置の各通信装置は、
所定の搬送波周波数の搬送波に固有ID(IDentification)を重畳した送信情報を受信すると前記送信情報に重畳された前記固有IDと前記送信情報の受信電力値とを含む応答情報を前記送信情報の搬送波周波数の搬送波で返信する前記他の前記通信装置に、前記通信装置の固有IDを重畳した前記送信情報を送信して前記送信情報に対する前記応答情報を前記他の通信装置から受信する通信部、
前記通信部が受信した前記応答情報に含まれる前記受信電力値から前記送信情報の伝搬減衰率を算出する伝搬減衰率算出処理を実行する伝搬減衰率算出部、
前記伝搬減衰率算出部が算出した前記伝搬減衰率が予め設定されている閾値を満たし、かつ、前記送信情報の前記搬送波周波数から決まるデータ転送レートが、予め要求された要求データ転送レートを満たすかどうかを判定する判定処理を実行する判定部、
を備え、
前記判定部は、
前記閾値と前記要求データ転送レートとの少なくとも一方が満たされていないときには、前記通信部を用いて、前記搬送波周波数を増加させた新たな搬送波周波数の搬送波で前記送信情報を前記他の通信装置に送信し、この前記送信情報に対する前記応答情報を前記他の通信装置から前記新たな搬送波周波数の搬送波で受信する再送信処理を実行し、
前記伝搬減衰率部は、
受信された前記応答情報を用いて前記伝搬減衰率算出処理を実行し、
前記判定部は、
算出された前記伝搬減衰率と前記新たな搬送波周波数とを用いて前記判定処理を実行すると共に、
前記判定部と前記伝搬減衰率部とは、
前記閾値と前記要求データ転送レートとの両方が満たされていると判定されるまで、前記再送信処理、前記伝搬減衰率算出処理、前記判定処理を繰り返すことを特徴とする通信システム。 - 他の装置と通信を行う通信装置であるコンピュータを、
所定の搬送波周波数の搬送波に固有ID(IDentification)を重畳した送信情報を受信すると前記送信情報に重畳された前記固有IDと前記送信情報の受信電力値とを含む応答情報を前記送信情報の搬送波周波数の搬送波で返信する前記他の装置である他局に、前記通信装置の固有IDを重畳した前記送信情報を送信して前記送信情報に対する前記応答情報を前記他局から受信する通信部、
前記通信部が受信した前記応答情報に含まれる前記受信電力値から前記送信情報の伝搬減衰率を算出する伝搬減衰率算出処理を実行する伝搬減衰率算出部、
前記伝搬減衰率算出部が算出した前記伝搬減衰率が予め設定されている閾値を満たし、かつ、前記送信情報の前記搬送波周波数から決まるデータ転送レートが、予め要求された要求データ転送レートを満たすかどうかを判定する判定処理を実行する判定部、
として機能させると共に、
前記判定部は、
前記閾値と前記要求データ転送レートとの少なくとも一方が満たされていないときには、前記通信部を用いて、前記搬送波周波数を増加させた新たな搬送波周波数の搬送波で前記送信情報を前記他局に送信し、この前記送信情報に対する前記応答情報を前記他局から前記新たな搬送波周波数の搬送波で受信する再送信処理を実行し、
前記伝搬減衰率部は、
受信された前記応答情報を用いて前記伝搬減衰率算出処理を実行し、
前記判定部は、
算出された前記伝搬減衰率と前記新たな搬送波周波数とを用いて前記判定処理を実行すると共に、
前記判定部と前記伝搬減衰率部とは、
前記閾値と前記要求データ転送レートとの両方が満たされていると判定されるまで、前記再送信処理、前記伝搬減衰率算出処理、前記判定処理を繰り返すことを特徴とする通信プログラム。
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