JP2014236394A - 通信システム、制御装置、制御方法、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 指向方向を変えることができる送信アンテナを有する送信装置と、指向方向を変えることができる受信アンテナを有する受信装置とを含み通信システムにおいて、送信装置と受信装置とは、送信アンテナと受信アンテナの複数の指向方向のペアから少なくとも1つの指向方向のペアを選択して通信を行う。送信装置と受信装置とのいずれかは、送信アンテナおよび受信アンテナの複数の指向方向のペアのそれぞれについて主波の到来タイミングを取得し、複数の指向方向のペアから、通信に使用する指向方向のペアの候補を、候補の1つについての主波の到来タイミングと、他の候補についての主波の到来タイミングとの差が所定時間以上となるように抽出する。通信に使用される少なくとも1つの指向方向のペアは、その候補から選択される。
【選択図】 図8
Description
(システム構成)
図1に、本実施形態に係る無線通信システムの構成例を示す。本実施形態において、無線通信システムは、無線信号の送信装置であるソースノード100、及び無線信号の受信装置である宛先ノード101を含む。ソースノード100は指向性の送信アンテナを有し、この送信アンテナは、指向方向を適応的に変更することができるものとする。また、宛先ノードは指向性の受信アンテナを有し、この受信アンテナも指向方向を適応的に変更できるものとする。
図3に、ソースノード100と宛先ノード101との間で送受信される通信フレームの構成例を示す。図3に示すように、本実施形態においては、固定長の通信フレーム300が所定周期毎に繰り返し送受信される。通信フレーム300は、所定数(本実施形態では100個)のタイムスロットに時分割されている。各タイムスロットはプリアンブル信号301とデータ信号302とを含み、受信装置は、プリアンブル信号に基づいてタイミングの同期を確保し、そのタイミングに従ってデータ信号の復調処理を行う。通信フレームの先頭のタイムスロット(タイムスロット#1)において、ソースノード100は、広指向性モードを使用して、タイムスロット割当情報を送信する。このタイムスロット割当情報は、例えば、各タイムスロットで送信を行うノードと、伝送されるデータの種別、使用するアンテナモード、及びアンテナモードが狭指向性モードである場合の指向方向を含む。宛先ノード101は、タイムスロット#1のプリアンブル信号によって通信フレーム300の開始を検出し、同じくタイムスロット#1のタイムスロット割当情報に基づいて、ソースノード100と通信を行う。
図4は、ソースノード100の内部構成例を示すブロック図である。ソースノード100は、例えば、MAC(Media Access Control)部400、変調部401、プリアンブル信号生成部402、セレクタ403、無線送信部404、スイッチ405、アンテナ406を有する。また、ソースノード100は、さらに、無線受信部407、相関演算部408、及び復調部409を有する。
r(t)=h(t)*s(t) ・・・ 式1
となる。なお、式1において、「*」は畳み込み積分の演算子である。ここで、宛先ノード101は、既知のプリアンブル信号s(t)を用いて、受信信号に対して相関演算を行う。ここで、相関演算の結果をcorr(t)とすると、
corr(t)=r(t)*s(t)=h(t)*s(t)*s(t) ・・・ 式2
が成り立つ。したがって、プリアンブル信号の自己相関特性について、s(t)*s(t)=|s(t)|2=1が成り立つ場合、
corr(t)=h(t) ・・・ 式3
となる。したがって、宛先ノード101は、既知のプリアンブル信号を用いて受信信号に対する相関演算を行うことにより、伝送路のインパルス応答を取得することができる。
図5は、宛先ノード101の内部構成例を示すブロック図である。なお、図5において、図4を参照して説明したソースノード100を構成するブロックと同様の機能を有するブロックには同一の符号を付し、その説明については省略する。宛先ノード101は、フレーム同期部500、タイマー部501、インパルス応答記憶部502、候補抽出部503、及び通信品質算出部504を有する。
続いて、本実施形態における無線通信システムの動作について説明する。図8は、無線通信システムで実行される処理を示すフローチャートである。本処理においては、まず、ソースノード100及び宛先ノード101が、送信アンテナ及び受信アンテナの指向方向を変更しながら、各指向方向のペアについて、伝送路のインパルス応答を取得する(S801)。具体的には、ソースノード100は、タイムスロット#1において、通信パス探索用のタイムスロット割当情報に、各タイムスロットにおいて使用すべき指向方向の情報を含めて、その情報を宛先ノード101へ送信する。そして、ソースノード100と宛先ノード101とは、それぞれ、各タイムスロットにおいて、タイムスロット割当情報に規定されている指向方向を用いて、通信パスの探索を行う。
本実施形態では、ソースノード100と宛先ノード101とのアンテナの指向方向の全てのペアに対して通信品質を算出することにより、通信に最適なアンテナの指向方向のペアを探索する。マルチパス環境下では、メインローブによる通信パスよりもサイドローブによる通信パスの方が、遅延分散が小さくなる場合がある。このため、本実施形態はこの点に着目して、このような場合にサイドローブによる通信パスを選択し、通信の信頼性をさらに向上させる。
のように算出できる。
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
Claims (18)
- 指向方向を変えることができる送信アンテナを有する送信装置と、指向方向を変えることができる受信アンテナを有する受信装置とを含み、前記送信装置と前記受信装置とは、前記送信アンテナと前記受信アンテナの複数の指向方向のペアから少なくとも1つの前記指向方向のペアを選択して通信を行う通信システムであって、
前記送信装置と前記受信装置とのいずれかが、
前記送信アンテナおよび前記受信アンテナの複数の指向方向のペアのそれぞれについて、主波の到来タイミングを取得する取得手段と、
通信に使用する前記指向方向のペアの候補を抽出する抽出手段であって、前記候補の1つについての前記到来タイミングと、他の前記候補についての前記到来タイミングとの差が所定時間以上となるように、複数の前記指向方向のペアから前記候補を抽出する抽出手段と、
を有し、
通信に使用される少なくとも1つの前記指向方向のペアは前記候補から選択される、
ことを特徴とする通信システム。 - 前記抽出手段は、互いの前記主波の到来タイミングの差が前記所定時間より小さい2つ以上の前記指向方向のペアをグループとして、前記グループから1つの前記指向方向のペアを前記候補として抽出する、
ことを特徴とする請求項1に記載の通信システム。 - 前記抽出手段は、前記グループに含まれる2つ以上の前記指向方向のペアのうち、前記主波の振幅が最も大きい前記指向方向のペアを、前記候補として抽出する、
ことを特徴とする請求項2に記載の通信システム。 - 前記抽出手段は、前記グループに含まれる2つ以上の前記指向方向のペアのうち、前記主波の通信品質が最も高い前記指向方向のペアを、前記候補として抽出する、
ことを特徴とする請求項2に記載の通信システム。 - 前記送信装置と前記受信装置とのいずれかが、前記候補から、通信に使用する少なくとも1つの前記指向方向のペアを選択する選択手段を有する、
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の通信システム。 - 前記選択手段は、所定の通信品質を満たす前記候補から、通信に使用する前記指向方向のペアを選択する、
ことを特徴とする請求項5に記載の通信システム。 - 前記選択手段は、前記主波の電力と当該主波が遅延波から受ける干渉の電力とを用いて前記候補の通信品質を算出し、当該通信品質が前記所定の通信品質を満たすかを判定することにより、通信に使用する前記指向方向のペアを選択する、
ことを特徴とする請求項6に記載の通信システム。 - 前記選択手段は、前記候補に含まれる所定数の前記指向方向のペアの組み合わせの少なくとも一部について指向方向の共分散を算出し、当該共分散の絶対値に基づき、通信に使用する前記所定数の前記指向方向のペアを選択する、
ことを特徴とする請求項5から7のいずれか1項に記載の通信システム。 - 前記共分散の絶対値が最も大きい前記所定数の前記指向方向のペアの組み合わせを、通信に使用する前記所定数の前記指向方向のペアとして選択する、
ことを特徴とする請求項8に記載の通信システム。 - 前記共分散の絶対値が所定値を超える前記所定数の前記指向方向のペアの組み合わせの中から、通信に使用する前記所定数の前記指向方向のペアとして選択する、
ことを特徴とする請求項8に記載の通信システム。 - 前記主波は、伝送路のインパルス応答の振幅が最も大きくなるタイミングで到来する電波である、
ことを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の通信システム。 - 前記主波は、伝送路のインパルス応答の振幅が所定値以上の振幅を有する電波であって、最も早い到来タイミングで到来した電波である、
ことを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の通信システム。 - 指向方向を変えることができる送信アンテナを有する送信装置と、指向方向を変えることができる受信アンテナを有する受信装置とを含み、前記送信装置と前記受信装置とは、前記送信アンテナと前記受信アンテナの複数の指向方向のペアから少なくとも1つの前記指向方向のペアを選択して通信を行う通信システムにおいて、通信に使用する少なくとも1つの前記指向方向のペアの候補を抽出する制御装置であって、
前記送信アンテナおよび前記受信アンテナの複数の指向方向のペアのそれぞれについて、主波の到来タイミングを取得する取得手段と、
通信に使用する前記指向方向のペアの候補を抽出する抽出手段であって、前記候補の1つについての前記到来タイミングと、他の前記候補についての前記到来タイミングとの差が所定時間以上となるように、複数の前記指向方向のペアから前記候補を抽出する抽出手段と、
を有することを特徴とする制御装置。 - 前記候補から通信に使用する前記指向方向のペアを少なくとも1つ選択する選択手段をさらに有する、
ことを特徴とする請求項13に記載の制御装置。 - 前記制御装置は、前記送信装置または前記受信装置に含まれる、
ことを特徴とする請求項13又は14に記載の制御装置。 - 指向方向を変えることができる送信アンテナを有する送信装置と、指向方向を変えることができる受信アンテナを有する受信装置とを含み、前記送信装置と前記受信装置とは、前記送信アンテナと前記受信アンテナの複数の指向方向のペアから少なくとも1つの前記指向方向のペアを選択して通信を行う通信システムの制御方法であって、
前記送信装置と前記受信装置とのいずれかにおいて、
取得手段が、前記送信アンテナおよび前記受信アンテナの複数の指向方向のペアのそれぞれについて、主波の到来タイミングを取得する取得工程と、
抽出手段が、通信に使用する前記指向方向のペアの候補を抽出する抽出工程であって、前記候補の1つについての前記到来タイミングと、他の前記候補についての前記到来タイミングとの差が所定時間以上となるように、複数の前記指向方向のペアから前記候補を抽出する抽出工程と、
を有し、
通信に使用される少なくとも1つの前記指向方向のペアは前記候補から選択される、
ことを特徴とする制御方法。 - 指向方向を変えることができる送信アンテナを有する送信装置と、指向方向を変えることができる受信アンテナを有する受信装置とを含み、前記送信装置と前記受信装置とは、前記送信アンテナと前記受信アンテナの複数の指向方向のペアから少なくとも1つの前記指向方向のペアを選択して通信を行う通信システムにおいて、通信に使用する少なくとも1つの前記指向方向のペアの候補を抽出する制御装置の制御方法であって、
取得手段が、前記送信アンテナおよび前記受信アンテナの複数の指向方向のペアのそれぞれについて、主波の到来タイミングを取得する取得工程と、
抽出手段が、通信に使用する前記指向方向のペアの候補を抽出する抽出工程であって、前記候補の1つについての前記到来タイミングと、他の前記候補についての前記到来タイミングとの差が所定時間以上となるように、複数の前記指向方向のペアから前記候補を抽出する抽出工程と、
を有することを特徴とする制御方法。 - 指向方向を変えることができる送信アンテナを有する送信装置と、指向方向を変えることができる受信アンテナを有する受信装置とを含み、前記送信装置と前記受信装置とは、前記送信アンテナと前記受信アンテナの複数の指向方向のペアから少なくとも1つの前記指向方向のペアを選択して通信を行う通信システムにおいて、通信に使用する少なくとも1つの前記指向方向のペアの候補を抽出する制御装置が有するコンピュータに、
前記送信アンテナおよび前記受信アンテナの複数の指向方向のペアのそれぞれについて、主波の到来タイミングを取得する取得工程と、
通信に使用する前記指向方向のペアの候補を抽出する抽出工程であって、前記候補の1つについての前記到来タイミングと、他の前記候補についての前記到来タイミングとの差が所定時間以上となるように、複数の前記指向方向のペアから前記候補を抽出する抽出工程と、
を実行させるためのプログラム。
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