JP2020092386A - 通信制御方法、通信制御装置および通信制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】従来、伝搬路が遮蔽されて通信品質が劣化してから他の伝搬路への切り替えを行うため、安定した通信を維持できなかった。【解決手段】複数の伝搬路を有する無線通信システムの受信機側において伝搬路の切り替えを制御する通信制御方法であって、伝搬路周辺における動体の位置および動体の大きさを予め決められた所定時間毎に検知する検知処理と、検知処理で検知した所定時間毎の動体の位置から算出した動体の移動速度および移動方向に基づいて、動体の移動先を予測し、通信中の伝搬路を動体が遮蔽する場合、当該伝搬路の遮蔽割合を予測する予測処理と、予測処理の予測結果に基づいて、通信中の伝搬路を他の伝搬路に切り替える必要があるか否かを判断する判断処理と、判断処理で通信中の伝搬路を他の伝搬路に切り替える必要があると判断された場合に、受信機のアンテナの指向性を切り替える切替処理とを実行することを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、複数の伝搬路を有する無線通信システムにおいて、伝搬路の状態を予測して通信品質が劣化する前に伝搬路の切り替えを行うことで安定した通信を維持する技術に関する。

近年、無線通信分野において、６ＧＨｚ以下の周波数資源の逼迫により、大容量の通信が可能な６ＧＨｚ以上の高周波数帯の利用が検討されている。

特開２０１２−１０３９０２号公報

一般に、６ＧＨｚ以上の高周波数帯を用いる無線通信では、送受信時の利得を稼ぐために、アンテナの指向性が鋭いビームで通信が行われている。ところが、例えば固定局間において、アンテナの指向性が鋭いビームで通信が行われる場合、遮蔽物による伝搬路の遮蔽により大きな損失が発生する。特に、「人」などの動体が伝搬路を往来する場合、通信開始時には遮蔽されていなかった伝搬路が通信中に遮蔽されるので、通信品質の劣化が生じてから他の伝搬路（別の送信機や周波数、電波の到来方向など）の探索や再送を行う必要があり、時間的なパフォーマンスが低下するという問題がある。このため、「人」などの動体が伝搬路内を動きまわる通信環境において、伝搬路の遮蔽を回避して安定した通信を維持する技術が求められている。

一方、「人」の行動を予測する技術が検討されているが（例えば、特許文献１参照）、伝搬路の遮蔽など通信環境への影響を予測して、通信品質が劣化する前に他の伝搬路に切り替えて安定した通信を維持する技術については検討されていなかった。

本発明は、伝搬路の通信品質の劣化を予測して、通信品質が劣化する前に他の伝搬路に切り替えて安定した通信を維持することができる通信制御方法、通信制御装置および通信制御プログラムを提供することを目的とする。

第１の発明は、複数の伝搬路を有する無線通信システムの受信機側において前記伝搬路の切り替えを制御する通信制御方法であって、前記伝搬路周辺における動体の位置および前記動体の大きさを予め決められた所定時間毎に検知する検知処理と、前記検知処理で検知した所定時間毎の前記動体の位置から算出した前記動体の移動速度および移動方向に基づいて、前記動体の移動先を予測し、通信中の前記伝搬路を前記動体が遮蔽する場合、当該伝搬路の遮蔽割合を予測する予測処理と、前記予測処理の予測結果に基づいて、通信中の前記伝搬路を他の前記伝搬路に切り替える必要があるか否かを判断する判断処理と、前記判断処理で通信中の前記伝搬路を他の前記伝搬路に切り替える必要があると判断された場合に、受信機のアンテナの指向性を切り替える切替処理とを実行することを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、前記判断処理では、前記遮蔽割合に基づいて通信中の前記伝搬路を他の前記伝搬路に切り替える必要があるか否かを判断し、複数の前記伝搬路が同時に遮蔽される可能性がある場合は伝搬路が遮蔽されないときの受信信号の信号強度に基づいて各伝搬路の前記遮蔽割合を補正して比較し、前記遮蔽割合が小さい方の前記伝搬路に切り替えることを特徴とする。

第３の発明は、第１の発明または第２の発明において、前記判断処理では、通信中の前記伝搬路が遮蔽されたときの受信信号の信号強度が、他の前記伝搬路での受信信号の信号強度未満または予め決められた所定の信号強度未満となることが予測される場合に、他の前記伝搬路に切り替える必要があると判断することを特徴とする。

第４の発明は、複数の伝搬路を有する無線通信システムの受信機側において前記伝搬路の切り替えを制御する通信制御装置において、前記伝搬路周辺における動体の位置および前記動体の大きさを予め決められた所定時間毎に検知する検知部と、前記検知部で検知した所定時間毎の前記動体の位置から算出した前記動体の移動速度および移動方向に基づいて、前記動体の移動先を予測し、通信中の前記伝搬路を前記動体が遮蔽する場合、当該伝搬路の遮蔽割合を予測する予測部と、前記予測部の予測結果に基づいて、通信中の前記伝搬路を他の前記伝搬路に切り替える必要があるか否かを判断する判断部と、前記判断部で通信中の前記伝搬路を他の前記伝搬路に切り替える必要があると判断された場合に、受信機のアンテナの指向性を切り替える切替部とを備えることを特徴とする。

第５の発明は、第４の発明において、前記判断部は、前記遮蔽割合に基づいて通信中の前記伝搬路を他の前記伝搬路に切り替える必要があるか否かを判断し、複数の前記伝搬路が同時に遮蔽される可能性がある場合は伝搬路が遮蔽されないときの受信信号の信号強度に基づいて各伝搬路の前記遮蔽割合を補正して比較し、前記遮蔽割合が小さい方の前記伝搬路に切り替えることを特徴とする。

第６の発明は、第４の発明または第５の発明において、前記判断部は、通信中の前記伝搬路が遮蔽されたときの受信信号の信号強度が、他の前記伝搬路での受信信号の信号強度未満または予め決められた所定の信号強度未満となることが予測される場合に、他の前記伝搬路に切り替える必要があると判断することを特徴とする。

第７の発明は、第４の発明から第６の発明のいずれかの通信制御装置で行う処理をコンピュータに実行させるプログラムであることを特徴とする。

本発明に係る通信制御方法、通信制御装置および通信制御プログラムは、伝搬路の通信品質の劣化を予測して、通信品質が劣化する前に他の伝搬路に切り替えて安定した通信を維持することができる。

伝搬路が人体によって遮蔽されるモデルの一例を示す図である。 本実施形態に係る通信制御装置の適用例を示す図である。 本実施形態に係る制御部の構成例を示す図である。 動体検知と動体の速度および移動方向の算出例を示す図である。 フレネルゾーンの一例を示す図である。 フレネルゾーンの遮蔽割合の算出例を示す図である。 複数の伝搬路が遮蔽される可能性がある場合の一例を示す図である。 本実施形態に係る通信制御装置の制御手順の一例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明に係る通信制御方法、通信制御装置および通信制御プログラムの実施形態について説明する。ここで、本発明に係る通信制御方法、通信制御装置および通信制御プログラムは、複数の伝搬路を用いて通信可能な高周波数帯を利用する無線通信システムに適用される。本実施形態では、動体認識によって動体の移動先を予測し、現在通信している伝搬路が遮蔽される場合に、通信中の伝搬路から他の伝搬路に切り替える機能を有する。これにより、指向性の鋭いビームを使用する場合でも安定した通信を維持し続けることができる。

図１は、伝搬路が人体によって遮蔽されるモデルの一例を示す。図１（ａ）は、ある時刻における無線通信システム１００の伝搬路の様子を示し、図１（ｂ）は、図１（ａ）の状態から少し時間が経過した後の無線通信システム１００の伝搬路の様子を示す。

図１（ａ）において、無線通信システム１００は、送信機１０１Ａおよび送信機１０１Ｂの２台の送信機と、１台の受信機１０２とを備える。そして、送信機１０１Ａはアンテナ１１１Ａ、送信機１０１Ｂはアンテナ１１１Ｂ、受信機１０２はアンテナ１１２Ａおよびアンテナ１１２Ｂ、をそれぞれ備える。ここで、受信機１０２は、アンテナ１１２Ａおよびアンテナ１１２Ｂの複数のアンテナを備えるが、複数のアンテナで送受信する信号の位相や振幅を制御して任意の指向性を形成できるアレーアンテナとして用いてもよいし、個々のアンテナの方向を制御してもよい。図１（ａ）の例では、受信機１０２のアンテナ１１２Ａは、送信機１０１Ａのアンテナ１１１Ａの方向に制御され、アンテナ１１１Ａとアンテナ１１２Ａとの間で伝搬路１６１Ａが形成されている。同様に、受信機１０２のアンテナ１１２Ｂは、送信機１０１Ｂのアンテナ１１１Ｂの方向に制御され、アンテナ１１１Ｂとアンテナ１１２Ｂとの間で伝搬路１６１Ｂが形成されている。

ここで、本実施形態では、例えば６ＧＨｚ以上の直進性の高い周波数帯の電波が用いられる。また、通信環境は、例えばイベント会場や駐車場のように、人や車などの動体の往来がある場所を想定し、伝搬路が動体により一時的に遮蔽される可能性がある。

図１（ａ）において、受信機１０２は、送信機１０１Ａと受信機１０２との間で伝搬路１６１Ａを介して通信中であるが、「人」を想定した動体１５１が伝搬路１６１Ａに近づいており、伝搬路１６１Ａを遮蔽する可能性がある。図１（ａ）の状態から少し時間が経過した後（例えば５秒後）の状態を示す図１（ｂ）では、動体１５１が伝搬路１６１Ａを遮蔽し、送信機１０１Ａと受信機１０２との間の通信断または通信品質の劣化が生じる。本実施形態では、上述のような問題を回避するために、図１（ｂ）の状態になることを予測して、通信に影響が出る前に、例えば伝搬路１６１Ｂに切り替えることができる。

図２は、本実施形態に係る通信制御装置１０３の適用例を示す。ここで、図２において、図１と同符号のものは、図１と同じものを示す。図２では、送信機１０１Ｂの近くに反射壁１７１があり、送信機１０１Ｂのアンテナ１１１Ｂから送信される電波が反射壁１７１で反射されて受信機１０２のアンテナ１１２Ｂに届く伝搬路１６１Ｃが存在する。従って、通信制御装置１０３は、送信機１０１Ｂのアンテナ１１１Ｂから電波を直接受信する伝搬路１６１Ｂの方向に受信機１０２のアンテナ１１２Ｂの指向性を向ける状態と、反射壁１７１からの反射波を受信する伝搬路１６１Ｃの方向に受信機１０２のアンテナ１１２Ｂの指向性を向ける状態とを選択することができる。

図２において、本実施形態に係る通信制御装置１０３は、カメラ２０１および制御部２０２を備え、動体１５１の動きを検知して通信中の伝搬路が遮蔽される前に他の伝搬路に切り替える制御を行う。

カメラ２０１は、伝搬路１６１Ａ、伝搬路１６１Ｂおよび伝搬路１６１Ｃの周辺の画像を撮影する。なお、カメラ２０１が撮影する画像は、モノクロ画像およびカラー画像のいずれであってもよいし、撮影される画像内の被写体までの距離情報を取得可能な３Ｄカメラであってもよい。或いは、カメラ２０１の代わりにレーザースキャナーなどを用いて、伝搬路１６１Ａ、伝搬路１６１Ｂおよび伝搬路１６１Ｃの周辺における動体１５１の位置や大きさなど情報を取得してもよい。また、カメラ２０１は、１台であってもよいし、複数台であってもよい。

ここで、伝搬路の位置は、予めシミュレーションなどにより取得されており、カメラ２０１で撮影された画像のどの部分に伝搬路があるかを予め把握しているものとする。図２の例では、制御部２０２には、カメラ２０１で撮影された画像上の伝搬路１６１Ａ、伝搬路１６１Ｂおよび伝搬路１６１Ｃの位置に関する情報が保持されている。

なお、制御部２０２は、カメラ２０１で撮影された画像から各アンテナの位置を判別して、各伝搬路の位置を推定するようにしてもよい。また、送信機１０１Ａのアンテナ１１１Ａ、送信機１０１Ｂのアンテナ１１１Ｂおよび受信機１０２のアンテナ１１２の位置や高さなどに関する情報を予め制御部２０２に設定しておいてもよい。

制御部２０２は、予め決められた所定時間毎に、カメラ２０１により撮影された画像から動体１５１の位置および大きさを検知し、動体１５１の位置や大きさなどの情報（動体情報）を取得する。さらに、制御部２０２は、所定時間毎に取得される動体情報に基づいて、動体１５１の移動速度や移動方向を算出して移動先を予測し、動体１５１が通信中の伝搬路を遮蔽する可能性があるか否かを判断する。そして、制御部２０２は、伝搬路が遮蔽される可能性がある場合、遮蔽される前に他の伝搬路への切り替えを行う。ここで、複数の伝搬路が遮蔽される可能性がある場合は、遮蔽される可能性がある複数の伝搬路のそれぞれの伝搬路の品質評価を行う。品質評価は、例えば動体１５１が伝搬路を遮蔽する割合（遮蔽割合）や受信機１０２における受信信号の信号強度の大きさなどにより行われる。なお、伝搬路の遮蔽割合や受信機１０２における受信信号の信号強度については、後で詳しく説明する。

このようにして、本実施形態に係る通信制御装置１０３は、カメラ２０１で撮影した画像を用いた動体認識技術と伝搬路の切り替えによる空間ダイバーシチ技術とを組み合わせることで、通信中の伝搬路が遮蔽される可能性がある場合に、他の伝搬路に切り替えるので、通信断や通信品質の劣化を事前に回避することができる。

図３は、本実施形態に係る制御部２０２の構成例を示す。図３において、制御部２０２は、動体検知部３０１、動体移動先予測部３０２、伝搬路情報データ保持部３０３、指向性切替判断部３０４およびビーム方向切替部３０５を備える。

動体検知部３０１は、カメラ２０１により撮影された画像から動体１５１の位置および大きさを所定時間毎に検知する。ここで、通信制御装置１０３は、カメラ２０１が動画を出力する場合は所定時間毎に出力されるフレーム画像を用い、カメラ２０１が静止画を出力する場合は所定時間毎にカメラ２０１に指示して撮影した静止画を用いる。なお、動体１５１の検知方法は、例えば１つ前に取得した画像との差分を求めることにより、画像の中の動きのある領域の位置を知ることができ、動きのある領域の画素数を数えることにより、動体１５１の大きさを知ることができる。このようにして、動体１５１の位置や大きさなどの動体情報が得られる。

動体移動先予測部３０２は、動体検知部３０１で所定時間毎に取得される動体情報に基づいて、動体１５１の移動速度や移動方向を算出して移動先を予測する。ここで、移動先の予測は、例えば、１秒後の位置、２秒後の位置、・・・のように予測される。なお、動体移動先予測部３０２の処理については、後で詳しく説明する。

伝搬路情報データ保持部３０３は、送信機１０１Ａおよび送信機１０１Ｂと受信機１０２との間で通信可能な伝搬路（図２の例では、伝搬路１６１Ａ，伝搬路１６１Ｂ，伝搬路１６１Ｃ）の位置などの情報、および、伝搬路が遮蔽されない場合に受信機１０２が受信する信号の信号強度の情報を受信機１０２から伝搬路毎に予め取得して内部のメモリなどに保持する。

指向性切替判断部３０４は、伝搬路情報データ保持部３０３が保持する情報と動体移動先予測部３０２の予測結果とに基づいて、通信中の伝搬路を動体１５１が遮蔽するか否かを予測し、伝搬路が遮蔽される可能性がある場合、遮蔽される前に他の伝搬路への切り替えを行う。

ここで、複数の伝搬路が同時に遮蔽される可能性がある場合は、遮蔽される可能性がある複数の伝搬路の各伝搬路の品質評価を行う。品質評価は、例えば送信機のアンテナと受信機のアンテナとの間に形成されるフレネルゾーンを動体１５１が遮蔽したときの遮蔽割合により行われる。フレネルゾーンは、電力損失することなく通信を行うために必要な空間領域であり、この領域の遮蔽割合に応じて電力損失が生じる。そして、指向性切替判断部３０４は、複数の伝搬路の遮蔽割合を比較して、遮蔽割合が小さい方の伝搬路への切り替えを行う。この場合、遮蔽されないときの受信機１０２での受信信号の信号強度で遮蔽割合を補正して、他の伝搬路の遮蔽割合と比較するようにしてもよい。これにより、同じ遮蔽割合であっても受信機１０２における受信信号の信号強度が大きい方の伝搬路への切り替えを行うことができ、より安定した通信を維持できる。なお、遮蔽割合を求める方法および受信信号の信号強度による補正方法については、後で詳しく説明する。

また、複数の伝搬路が遮蔽される可能性がある場合だけでなく、１つの伝搬路が遮蔽される可能性がある場合であっても遮蔽割合を求め、遮蔽割合が予め決められた閾値以上の場合に、他の伝搬路に切り替える必要があると判断するようにしてもよい。

或いは、指向性切替判断部３０４は、通信中の伝搬路が動体１５１により遮蔽されたときの受信機１０２の受信信号の信号強度を求め、当該信号強度が他の伝搬路の信号強度未満または予め決められた所定の信号強度未満となることが予測される場合に、他の伝搬路に切り替える必要があると判断するようにしてもよい。ここで、遮蔽されたときの受信機１０２の受信信号の信号強度は、遮蔽されないときの信号強度に遮蔽割合を乗算することにより推定することができる。

このようにして、指向性切替判断部３０４は、伝搬路の位置と動体の位置とに基づいて伝搬路の遮蔽を予測し、他の伝搬路に切り替える必要があると判断した場合、ビーム方向切替部３０５にアンテナの指向性を切り替えるように指令する。

ビーム方向切替部３０５は、指向性切替判断部３０４の判断結果に基づいて、他の伝搬路で通信できるように受信機１０２のアンテナの指向性を切り替える。例えば図２において、送信機１０１Ｂと受信機１０２との間の伝搬路１６１Ｂを介して通信中に、動体１５１が伝搬路１６１Ｂを遮蔽する可能性があると予測される場合、指向性切替判断部３０４は、ビーム方向切替部３０５に指令して、受信機１０２のアンテナ１１２Ｂをアンテナ１１２Ａに切り替えて伝搬路１６１Ａを介して送信機１０１Ａから受信するように制御する。或いは、指向性切替判断部３０４は、ビーム方向切替部３０５により受信機１０２のアンテナ１１２Ｂの指向性を切り替えて、送信機１０１Ｂの送信信号が反射壁１７１で反射される反射波を伝搬路１６１Ｃを介して受信するように制御する。なお、伝搬路１６１Ｃに切り替えた場合、少し時間が経過すると、再び、動体１５１が伝搬路１６１Ｃを遮蔽する可能性があると予測されることになる。この場合、指向性切替判断部３０４は、ビーム方向切替部３０５に指令して、例えば動体１５１が通り過ぎた後の伝搬路１６１Ｂの方向に受信機１０２のアンテナ１１２Ｂの指向性を切り替えて、伝搬路１６１Ｂを介して受信するように制御する。或いは、指向性切替判断部３０４は、受信機１０２のアンテナ１１２Ｂからアンテナ１１２Ａに切り替えて伝搬路１６１Ａを介して送信機１０１Ａから受信するように制御してもよい。ここで、送信機１０１Ａおよび送信機１０１Ｂは、受信機１０２に対して同じ内容の通信を行うものとする。

このようにして、本実施形態に係る通信制御装置１０３は、通信中の伝搬路が遮蔽される可能性があると予測される場合、受信機１０２のアンテナの指向性の切り替え（アンテナの切り替えを含む）を行って、伝搬路が遮蔽される前に良好な通信を行うことができる他の伝搬路に切り替えるので、安定した通信を維持することができる。

ここで、本実施形態に係る通信制御装置１０３は、図３に示した各ブロックを有する装置として説明したが、各ブロックが行う処理に対応するプログラムを実行するコンピュータでも実現できる。なお、プログラムは、記録媒体に記録して提供されてもよいし、ネットワークを通して提供されてもよい。

次に、動体移動先予測部３０２の処理について、詳しく説明する。

図４は、動体検知と動体の速度および移動方向の算出例を示す。図４において、横軸は時間を示す。

図４において、動体検知部３０１は、カメラ２０１が撮影する画像から、予め決められた所定時間Ｔｄおきの動体の位置および大きさを取得する。図４の例では、時刻Ｔ（１）に動体の位置Ｐ（１）および動体の大きさＳ（１）を取得する。同様に、時刻Ｔ（２）に動体の位置Ｐ（２）および動体の大きさＳ（２）、時刻Ｔ（３）に動体の位置Ｐ（３）および動体の大きさＳ（３）、時刻Ｔ（４）に動体の位置Ｐ（４）および動体の大きさＳ（４）、・・・、時刻Ｔ（ｎ）に動体の位置Ｐ（ｎおよび動体の大きさＳ（ｎ）のように、動体検知部３０１は、所定時間Ｔｄ毎に動体の位置および動体の大きさを取得する。

そして、動体移動先予測部３０２は、所定時間Ｔｄ毎の動体の位置および動体の大きさから、動体の速度および動体の移動方向を予測する。例えば、動体が移動する速度Ｖ（ｎ）は、時刻Ｔ（ｎ）の動体の位置Ｐ（ｎ）および時刻Ｔ（ｎ−１）の動体の位置Ｐ（ｎ−１）から、次式で求めることができる。
Ｖ（ｎ）＝（Ｐ（ｎ）−Ｐ（ｎ−１））／Ｔｄ …（１）
ここで、動体の位置Ｐは、例えばカメラ２０１で撮影される二次元画像の座標（ｘ，ｙ）、または、３Ｄカメラや３Ｄスキャナーなどで奥行き方向のｚ座標が得られる場合は、三次元空間の座標（ｘ，ｙ，ｚ）で表され、式（１）の（Ｐ（ｎ）−Ｐ（ｎ−１））は、二次元座標の２点間または三次元座標の２点間の距離に対応する。

また、動体の移動方向は、過去の動体の位置（Ｐ（１），Ｐ（２），Ｐ（３），Ｐ（４），・・・，Ｐ（ｎ））に基づいて、次の動体の位置Ｐ（ｎ＋１）を予測することができる。また、動体の位置の予測は、動体の位置が二次元座標で取得される場合は二次元座標上で行われ、動体の位置が三次元座標で取得される場合は三次元座標上で行われる。

（遮蔽割合について）
図５は、フレネルゾーン４０１の一例を示す。図５において、送信機１０１のアンテナ１１１と、受信機１０２のアンテナ１１２との間のフレネルゾーン４０１の半径Ｒｆｒは、次式で与えられる。

ここで、λは電波の波長、ｄ１は送信機１０１のアンテナ１１１から動体１５１の遮蔽地点Ｐまでの距離、ｄ２は受信機１０２のアンテナ１１２から遮蔽地点Ｐまでの距離をそれぞれ示す。

図５において、動体１５１は、フレネルゾーン４０１に侵入すると受信機１０２のアンテナ１１２で受信される受信信号の信号強度が小さくなるので、誤り率が悪くなったり、最悪の場合は通信が切断される可能性がある。そこで、本実施形態に係る通信制御装置１０３は、フレネルゾーン４０１が動体１５１により遮蔽される割合（遮蔽割合）を算出して、伝搬路を切り替える必要があるか否かを判断する。

図６は、フレネルゾーン４０１の遮蔽割合の算出例を示す。ここで、図６は、図５において、送信機１０１から受信機１０２の方向（または、受信機１０２から送信機１０１の方向）を見たときの遮蔽地点Ｐにおけるフレネルゾーン４０１の断面を示し、フレネルゾーン４０１に動体１５１が侵入したときの一例が示されている。

ここで、動体１５１の遮蔽地点Ｐのフレネルゾーン４０１の半径Ｒｆｒは、送信機１０１のアンテナ１１１から動体１５１が遮蔽地点Ｐまでの距離ｄ１と、受信機１０２のアンテナ１１２から動体１５１が遮蔽地点Ｐまでの距離ｄ２とをカメラ２０１の画像から取得すれば、式（２）を用いて算出することができる。そして、フレネルゾーン４０１の面積Ｓｆｒは、次式で求められる。なお、πは円周率である。
Ｓｆｒ＝π×（Ｒｆｒ）^２ …（３）
ここで、図６において、フレネルゾーン４０１を遮蔽する動体１５１部分の面積Ｓｄは、フレネルゾーン４０１の断面に投影される動体１５１部分の面積を求めればよい。例えば、図６に示すように、動体１５１が侵入した位置のフレネルゾーン４０１をメッシュ４０２で複数のマス目に分割し、フレネルゾーン４０１内のマス目の数Ｍｆと、フレネルゾーン４０１内で動体１５１が占める領域のマス目の数Ｍｄとに基づいて、フレネルゾーン４０１を遮蔽する動体１５１部分の面積Ｓｄは、次式で求められる。なお、マス目を細かくすることで、複雑な形状の動体１５１でも精度を高めることができる。
Ｓｄ＝Ｓｆｒ×Ｍｄ／Ｍｆ …（４）
そして、このときの遮蔽割合Ｋ％は、次式で求められる。
Ｋ＝Ｍｄ／Ｍｆ×１００ …（５）
例えば、図６の場合、フレネルゾーン４０１内のメッシュ４０２のマス目の数Ｍｆは、約６４個、動体１５１部分のマス目の数Ｍｄは、約１６個なので、遮蔽割合Ｋは、Ｋ＝１６／６４×１００＝２５％となる。

このようにして、本実施形態に係る通信制御装置１０３は、伝搬路をフレネルゾーン４０１として、フレネルゾーン４０１に侵入すると予測される動体１５１の位置および大きさに応じて、動体１５１による伝搬路の遮蔽割合を求めることができる。

（遮蔽割合の補正）
次に、遮蔽物が無い場合の受信機１０２における受信信号の信号強度に応じて、遮蔽割合を補正する例について説明する。

図７は、複数の伝搬路が遮蔽される可能性がある場合の一例を示す。なお、図７において、図２と同符号のブロックは、図２の場合と同様に動作する。

図７において、送信機１０１Ａと受信機１０２との間の伝搬路１６１Ａ、送信機１０１Ｂと受信機１０２との間の伝搬路１６１Ｂ、の２つの伝搬路が動体１５１Ａおよび動体１５１Ｂにより、同時に遮蔽される可能性がある場合、通信制御装置１０３は、複数の伝搬路における遮蔽時の受信機１０２における受信信号のそれぞれの信号強度に応じて、遮蔽割合を補正して比較する。なお、各伝搬路の遮蔽割合は、図６で説明した方法により算出される。

ここで、例えば図７において、伝搬路１６１Ａの遮蔽割合がＫａ、伝搬路１６１Ｂの遮蔽割合がＫｂ、とそれぞれ予測される場合、遮蔽物が無い場合の伝搬路１６１Ａの受信信号の信号強度Ｐａと伝搬路１６１Ｂの受信信号の信号強度Ｐｂとに基づいて補正処理を行う。なお、遮蔽物が無い場合の各伝搬路の受信信号の信号強度は、予め受信機１０２から取得して保持されているものとする。或いは、動体に伝搬路が遮蔽される可能性があると判断された時点では、未だ伝搬路に遮蔽物が無い状態なので、通信制御装置１０３は、この時点での受信機１０２における受信信号の信号強度を取得するようにしてもよい。

そして、例えば伝搬路１６１Ａの信号強度Ｐａを基準に伝搬路１６１Ｂの遮蔽割合Ｋｂを補正する場合、補正後の伝搬路１６１Ｂの遮蔽割合Ｋｂ’は次式で求められる。
Ｋｂ’＝Ｋｂ×Ｐｂ／Ｐａ …（６）
そして、伝搬路１６１Ａの遮蔽割合Ｋａと、伝搬路１６１Ｂの補正後の遮蔽割合Ｋｂ’とを比較して、遮蔽割合が小さい方の伝搬路を選択する。

逆に、伝搬路１６１Ｂの信号強度Ｐｂを基準に伝搬路１６１Ａの遮蔽割合Ｋａを補正する場合、補正後の伝搬路１６１Ａの遮蔽割合Ｋａ’は次式で求められる。
Ｋａ’＝Ｋａ×Ｐａ／Ｐｂ …（７）
そして、伝搬路１６１Ａの補正後の遮蔽割合Ｋａ’と、伝搬路１６１Ｂの遮蔽割合Ｋｂとを比較して、遮蔽割合が小さい方の伝搬路を選択する。

このようにして、本実施形態に係る通信制御装置１０３は、遮蔽物が無い場合の信号強度に基づいて伝搬路の遮蔽割合を補正するので、遮蔽割合が同じ伝搬路の場合でも、より安定した通信が可能な伝搬路を選択することができる。

なお、上述の例では、信号強度に基づいて遮蔽割合を補正して、補正後の遮蔽割合で比較するようにしたが、遮蔽割合から伝搬路が遮蔽された時の信号強度を求め、伝搬路が遮蔽された時の信号強度で比較して、伝搬路を選択するようにしてもよい。例えば図７において、遮蔽物が無い場合の伝搬路１６１Ａの受信信号の信号強度をＰａ、遮蔽物が無い場合の伝搬路１６１Ｂの受信信号の信号強度をＰｂ、動体１５１Ａで伝搬路１６１Ａが遮蔽された時の遮蔽割合をＫａ（％）、動体１５１Ｂで伝搬路１６１Ｂが遮蔽された時の遮蔽割合をＫｂ（％）、とした場合、動体１５１Ａで伝搬路１６１Ａが遮蔽された時の信号強度Ｐａ’は、次式で求められる。
Ｐａ’＝Ｐａ×Ｋａ／１００ …（８）
同様に、動体１５１Ｂで伝搬路１６１Ｂが遮蔽された時の信号強度Ｐｂ’は、次式で求められる。
Ｐｂ’＝Ｐｂ×Ｋｂ／１００ …（９）
そして、伝搬路１６１Ａが動体１５１Ａで遮蔽されたときの信号強度Ｐａ’と、伝搬路１６１Ｂが動体１５１Ｂで遮蔽されたときの信号強度Ｐｂ’とを比較して、信号強度が大きい方の伝搬路を選択する。なお、上述の例では、伝搬路１６１Ａと伝搬路１６１Ｂの両方が遮蔽されたときの信号強度を比較したが、遮蔽される可能性がある伝搬路の信号強度と、遮蔽されない伝搬路の信号強度とを比較してもよい。この場合、例えば、通信中の伝搬路が遮蔽された場合の信号強度が遮蔽されない他の伝搬路の信号強度よりも大きい場合、遮蔽されない他の伝搬路への切り替えは行わずに、通信中の伝搬路での通信が維持される。

このようにして、複数の伝搬路が同時に遮蔽される可能性がある場合、本実施形態に係る通信制御装置１０３は、受信信号の信号強度が大きい方の伝搬路を選択するので、より安定した通信を維持することができる。

次に、本実施形態に係る通信制御装置１０３における処理の流れについて説明する。

図８は、本実施形態に係る通信制御装置の制御手順の一例を示す。なお、図８の処理は、例えば図３で説明した制御部２０２により実行される。

ステップＳ１０１において、動体検知部３０１は、カメラ２０１により撮影された画像から動体１５１の位置および大きさを所定時間ごとに検知する処理を行う（検知処理）。

ステップＳ１０２において、動体移動先予測部３０２は、動体検知部３０１で検知した動体１５１の速度と移動方向に基づいて、動体１５１の移動先を予測する処理を行う（予測処理）。

ステップＳ１０３において、指向性切替判断部３０４は、送信機１０１Ａおよび送信機１０１Ｂと受信機１０２との間で通信可能な伝搬路（伝搬路１６１Ａ，伝搬路１６１Ｂ）の位置、および受信機１０２が送信機１０１Ａまたは送信機１０１Ｂから受信する信号の信号強度の情報を伝搬路情報データ保持部３０３から読み出して参照する。

ステップＳ１０４において、指向性切替判断部３０４は、伝搬路情報データ保持部３０３の情報とステップＳ１０２の予測結果とに基づいて、通信中の伝搬路を動体１５１が遮蔽するか否かを予測し、他の伝搬路に切り替える必要があるか否かを判断する処理を行う（判断処理）。そして、指向性切替判断部３０４は、他の伝搬路に切り替える必要があると判断した場合、ステップＳ１０５の処理に進み、他の伝搬路に切り替える必要がないと判断した場合は、ステップＳ１０１の処理に戻って同様の処理を繰り返し実行する。

ステップＳ１０５において、ビーム方向切替部３０５は、指向性切替判断部３０４の判断結果に基づいて、他の伝搬路で通信できるように受信機１０２のアンテナの指向性を切り替える処理を行う（切替処理）。

このようにして、本実施形態に係る通信制御装置１０３は、動体１５１が伝搬路を遮蔽するか否かを予測し、他の伝搬路に切り替える必要があるか否かを判断して、受信機１０２のアンテナの指向性を切り替えることができる。これにより、指向性の鋭いビームを使用する場合でも、安定した通信を維持し続けることができる。

以上、各実施形態で説明したように、本発明に係る通信制御方法、通信制御装置および通信制御プログラムは、伝搬路の通信品質の劣化を予測して、劣化前に他の伝搬路に切り替えて安定した通信を維持することができる。

１００・・・無線通信システム；１０１，１０１Ａ，１０１Ｂ・・・送信機；１０２・・・受信機；１０３・・・通信制御装置；１１１，１１１Ａ，１１１Ｂ，１１２，１１２Ａ，１１２Ｂ・・・アンテナ；１５１，１５１Ａ，１５１Ｂ・・・動体；１６１Ａ，１６１Ｂ，１６１Ｃ・・・伝搬路；１７１・・・反射壁；２０１・・・カメラ；２０２・・・制御部；３０１・・・動体検知部；３０２・・・動体移動先予測部；３０３・・・伝搬路情報データ保持部；３０４・・・指向性切替判断部；３０５・・・ビーム方向切替部；４０１・・・フレネルゾーン；４０２・・・メッシュ

Claims (7)

1. 複数の伝搬路を有する無線通信システムの受信機側において前記伝搬路の切り替えを制御する通信制御方法であって、
   前記伝搬路周辺における動体の位置および前記動体の大きさを予め決められた所定時間毎に検知する検知処理と、
   前記検知処理で検知した所定時間毎の前記動体の位置から算出した前記動体の移動速度および移動方向に基づいて、前記動体の移動先を予測し、通信中の前記伝搬路を前記動体が遮蔽する場合、当該伝搬路の遮蔽割合を予測する予測処理と、
   前記予測処理の予測結果に基づいて、通信中の前記伝搬路を他の前記伝搬路に切り替える必要があるか否かを判断する判断処理と、
   前記判断処理で通信中の前記伝搬路を他の前記伝搬路に切り替える必要があると判断された場合に、受信機のアンテナの指向性を切り替える切替処理と
   を実行することを特徴とする通信制御方法。
2. 請求項１に記載の通信制御方法において、
   前記判断処理では、前記遮蔽割合に基づいて通信中の前記伝搬路を他の前記伝搬路に切り替える必要があるか否かを判断し、複数の前記伝搬路が同時に遮蔽される可能性がある場合は伝搬路が遮蔽されないときの受信信号の信号強度に基づいて各伝搬路の前記遮蔽割合を補正して比較し、前記遮蔽割合が小さい方の前記伝搬路に切り替える
   ことを特徴とする通信制御方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の通信制御方法において、
   前記判断処理では、通信中の前記伝搬路が遮蔽されたときの受信信号の信号強度が、他の前記伝搬路での受信信号の信号強度未満または予め決められた所定の信号強度未満となることが予測される場合に、他の前記伝搬路に切り替える必要があると判断する
   ことを特徴とする通信制御方法。
4. 複数の伝搬路を有する無線通信システムの受信機側において前記伝搬路の切り替えを制御する通信制御装置において、
   前記伝搬路周辺における動体の位置および前記動体の大きさを予め決められた所定時間毎に検知する検知部と、
   前記検知部で検知した所定時間毎の前記動体の位置から算出した前記動体の移動速度および移動方向に基づいて、前記動体の移動先を予測し、通信中の前記伝搬路を前記動体が遮蔽する場合、当該伝搬路の遮蔽割合を予測する予測部と、
   前記予測部の予測結果に基づいて、通信中の前記伝搬路を他の前記伝搬路に切り替える必要があるか否かを判断する判断部と、
   前記判断部で通信中の前記伝搬路を他の前記伝搬路に切り替える必要があると判断された場合に、受信機のアンテナの指向性を切り替える切替部と
   を備えることを特徴とする通信制御装置。
5. 請求項４に記載の通信制御装置において、
   前記判断部は、前記遮蔽割合に基づいて通信中の前記伝搬路を他の前記伝搬路に切り替える必要があるか否かを判断し、複数の前記伝搬路が同時に遮蔽される可能性がある場合は伝搬路が遮蔽されないときの受信信号の信号強度に基づいて各伝搬路の前記遮蔽割合を補正して比較し、前記遮蔽割合が小さい方の前記伝搬路に切り替える
   ことを特徴とする通信制御装置。
6. 請求項４または請求項５に記載の通信制御装置において、
   前記判断部は、通信中の前記伝搬路が遮蔽されたときの受信信号の信号強度が、他の前記伝搬路での受信信号の信号強度未満または予め決められた所定の信号強度未満となることが予測される場合に、他の前記伝搬路に切り替える必要があると判断する
   ことを特徴とする通信制御装置。
7. 請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の通信制御装置で行う処理をコンピュータに実行させることを特徴とする通信制御プログラム。