JP3976027B2 - 無線通信装置および無線通信システム - Google Patents

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Description

本発明は、複数の無線チャンネルを用いて通信を行う無線通信装置および無線通信システムに関するものである。
従来より航空機や列車などの移動体内で、映像番組、音声番組あるいは一般データ等をネットワーク経由で伝送するシステムが実用化されている。例えば航空機内部ではイーサネット(R)等を用いてビデオ番組を配信する番組配信システムがある。
ところで、航空機内ではネットワークの配線の省力化の要望から通信路に無線通信を用いることが検討されている。無線通信の例としては、無線LANに用いられる、IEEE802.11で規定されている通信方式がある。IEEE802.11の詳細については、多数の専門書が発行されているが、例えば非特許文献1が詳しい。
IEEE802.11ではIEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g等があるが、本発明では一例としてIEEE802.11aについて説明する。
IEEE802.11aは、5GHz帯(UNII)で動作する無線LANであり、アメリカでは5.150〜5.350GHz,5.725〜5.825GHzの合計300GHz、日本では5.150〜5.250GHzの100GHz、ヨーロッパでは5.150〜5.350GHz,5.470〜5.725GHzの合計455GHzが利用可能である。
無線通信では、使用する周波数が干渉しないように、チャンネルに分割されることが多い。以下、本発明では使用されるチャンネルの集合を無線周波数群と称す。IEEE802.11aでは中心周波数で規定されるチャンネルが定義されている。
チャンネル割り当ては、5.000〜6.000GHzにわたって5GHz単位でチャンネルが割り当てられているが、使用できる帯域は国により異なる。データの通信には設定された無線中心周波数から前後約10GHzの合計20GHzを使用する。各チャンネル間で干渉無くチャンネルを使うためには20GHz以上離して中心周波数を設定する必要がある。各国において使用できる周波数帯域や中心周波数等は、通常法律によって定められており(以下、電波法)、各国内で使用される機器は法律に従って使用されるため、チャンネル間の干渉なく無線通信を行うことが可能である。
図5はIEEE802.11aの国別使用可能周波数を示す表である。アメリカの場合、36,40,44,48,52,56,60,64,149,153,157,161チャンネルの計12チャンネルが利用可能である。日本では100GHzしか帯域がないため、34,38,42,46の4チャンネルが利用可能である。以下、シンガポール、台湾は図5に示す通りである。
IEEE802.11では、割り当てられた中心周波数を状況に応じて適宜変更して使用する。そのような技術の従来例として、例えば特許文献1(以下、引例1)がある。
引例1は、各チャンネルの回線品質劣化を自動的に検知し、隣接ビームの干渉の影響を軽減するような周波数チャンネルに動的に変更するものである。
特開2002−271336号公報 802.11高速無線LAN教科書(株式会社IDGジャパン発行)
しかしながら、上記従来の手法では以下のような問題点を有していた。航空機や列車などの移動体内で無線を使用する場合は、上記引例1のように、特定の国に割り当てられた複数の無線中心周波数(以下、無線中心周波数群)内で中心周波数を変更する手法では、例えば国際線の航空機では国間を移動した場合に当該国の無線通信と干渉を起こして、無線通信品質が悪くなるという問題点を有していた。
以下、この問題点を具体的に説明する。説明の簡略化のために図5のうちアメリカで使用する中心周波数群を5180GHz(36チャンネル)、5200GHz(40チャンネル)、5220GHz(44チャンネル)、5240GHz(48チャンネル)とし、日本で使用する中心周波数群を5170GHz(34チャンネル)、5190GHz(38チャンネル)、5210GHz(42チャンネル)、5230GHz(46チャンネル)として説明する。
例えば、アメリカから日本へ航空機がフライトする場合、出発国であるアメリカでは上記の4チャンネル分の無線通信周波数を使用する。日本へ到着した時にそのまま米国の周波数を使用すると、5180GHz(36チャンネル)と5170GHz(34チャンネル)等、日本で通常に使用されている無線中心周波数とアメリカでの無線中心周波数は10GHzしか離れていないために干渉を起こしてしまう。つまり、日本で正規の中心周波数群を使用している無線通信も、航空機内で使用されているアメリカの中心周波数群を使用している無線通信も相互に干渉して、どちらも通信品質が悪くなる。
これは、各国で与えられた無線中心周波数群内で中心周波数(チャンネル)を切り替える引例1の技術では解決できない問題である。
すなわち、移動体内で使用する無線通信周波数群を固定にすると、移動体内の通信品質が劣化すると共に、移動地の無縁通信の品質も劣化させてしまうという問題点を有していた。
上記課題を解決するために、本発明は、出発地から到着予定地まで移動する移動体に備え、移動体内部で情報信号の無線通信を行うシステムであって、前記到着予定地の情報に基づき、前記移動体内部で無線通信を行う無線周波数を前記出発地の無線周波数から前記到着予定地の無線周波数に切り替える周波数切り替え情報を伝送するデータ通信路と、無線アクセスポイントと、無線通信路と、無線端末と、移動している前記移動体の現在地を把握する現在地把握システムとを具備し、前記無線アクセスポイントは前記データ通信路から前記周波数切り替え情報を受信し、前記無線通信路を介して前記無線端末に送信し、現在使用中の無線周波数群と前記周波数切り替え情報によって指定される無線周波数群が異なる場合に、前記移動体内部で無線通信する無線周波数が前記出発地の無線周波数群に対する影響が無くなった場所に前記移動体が位置していることを前記現在地把握システムによって把握されると、前記移動体内部で使用する無線周波数を前記周波数切り替え情報に基づいて指定される無線周波数群に一斉に変更する。さらに好適には、前記無線周波数群は中心周波数で規定されることを特徴とする。さらに好適には、前記周波数切り替え情報は地域情報とする。
これにより、使用する無線周波数群を各地域で使用される無線周波数群に動的に変更を行うことで高品質な無線通信の保証を行う通信システムを提供する。
また、本発明は、出発地から到着予定地まで移動する過程において現在地を把握する現在地把握システムを有する移動体に備え、移動体内部で情報信号の無線通信を行う装置であって、前記到着予定地の情報に基づき、前記移動体内部で無線通信を行う無線周波数を前記出発地の無線周波数から前記到着予定地の無線周波数に切り替える周波数切り替え情報を伝送するデータ通信路に接続された周波数切り替え情報入力手段と、無線通信手段と、周波数設定手段を具備し、前記周波数切り替え情報入力手段は前記データ通信路から前記周波数切り替え情報を受信して前記周波数設定手段に伝達し、前記周波数設定手段は現在使用中の無線周波数群と前記周波数切り替え情報に対応する無線周波数群が異なる場合に、前記移動体内部の前記無線通信手段に対し前記周波数切り替え情報に対応した無線周波数群を設定し、前記移動体内部で無線通信する無線周波数が前記出発地の無線周波数群に対する影響が無くなった場所に前記移動体が位置していることを前記現在地把握システムによって把握されると、前記無線通信手段は設定された無線周波数群に一斉に変更する。さらに好適には、前記無線周波数群を中心周波数で規定する。さらに好適には、前記周波数切り替え情報は地域情報とする。
これにより、使用する無線周波数群を各地域で使用される無線周波数群に動的に変更を行うことで高品質な無線通信の保証を行う通信装置を提供する。
また、本発明は、出発地から到着予定地まで移動する過程において現在地を把握する現在地把握システムを有する移動体に備え、移動体内部で情報信号の無線通信を行う装置であって、無線通信手段と、前記出発地の無線周波数から前記到着予定地の無線周波数に設定する周波数設定手段を具備し、前記無線通信手段は無線通信路から周波数切り替え情報を受信して前記周波数設定手段に伝達し、前記周波数設定手段は現在使用中の無線周波数群と前記周波数切り替え情報に対応する無線周波数群が異なる場合に、前記移動体内部の前記無線通信手段に対し前記周波数切り替え情報に対応する無線周波数群を設定し、前記移動体内部で無線通信する無線周波数が前記出発地の無線周波数群に対する影響が無くなった場所に前記移動体が位置していることを前記現在地把握システムによって把握されると、前記無線通信手段は、設定された無線周波数群に一斉に変更する。さらに好適には、前記無線周波数群を中心周波数で規定する。さらに好適には、前記周波数切り替え情報は地域情報とする。
これにより、使用する無線周波数群を各地域で使用される無線周波数群に動的に変更を行うことで高品質な無線通信の保証を行う通信装置を提供する。
本発明の通信装置および通信システムによれば、移動体内で無線通信を行う場合でも、常に高品質な無線通信を保証可能となる。
また、移動地で行われている無線通信に干渉して妨害することがないので、移動地においても高品質な無線通信を保証可能となる。
なお、各国の電波法を遵守可能となることは言うまでもない。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
本実施の形態では、航空機内での無線通信を例として説明する。また、無線周波数群を、中心周波数で規定されるIEEE802.11aを例として説明する。
図1は、本発明に係る無線通信システムである。図1において、100はデータ通信路、101は無線通信装置(無線アクセスポイント:AP)、102は無線通信路であり、本実施の形態ではIEEE802.11aに準拠した無線通信である。103は無線端末(無線ステーション:STA)である。
データ通信路100は本実施の形態ではイーサネット(R)を例とし、航空機内で映像番組、音声番組あるいは一般データ等の通信サービスを行うためのデータ伝送路である。無線通信装置101はデータ通信路100からデータを受信し、無線通信路102を介して無線端末103にデータを伝送する。また、無線端末103から無線通信装置101にも通信が行われる。図1内の無線端末103は103aおよび103bの二つのみ図示しているが、個数はこれに限るものではない。
本実施の形態では、航空機がアメリカから日本にフライトを行う場合を例として説明する。各国の法律で定められている無線中心周波数群は図5で既に説明した通りである。また、説明の簡易化のために、既に説明したように、アメリカ、日本ともに4チャンネルの無線中心周波数を使用する場合を例とする。
まず、出発地のアメリカでは、5180GHz(36チャンネル)、5200GHz(40チャンネル)、5220GHz(44チャンネル)、および5240GHz(48チャンネル)の無線中心周波数群を使用して無線通信を行う。
航空機では、衛星を用いたシステム等により、常に現在地点を把握することが可能である(以下、現在地把握システム、と称す)。本実施の形態では公海上で無線通信周波数群を切り替える場合を例とする。
航空機があらかじめ定めておいた公海上の特定のポイントに来ると、現在地把握システム(図1には図示せず)から到着予定地のデータが、データ通信路100を介して無線通信装置101に受信される。この到着予定地のデータを以下、地域情報と称す。つまり、本実施の形態では、周波数切り替え情報をして地域情報を例として説明する。
無線通信装置101は無線のアクセスポイントであり、無線通信路102を介して、受信した地域情報を無線端末103に送信する。無線端末103は地域情報を受信する。これらの動作により、無線通信装置101および無線端末103共に地域情報を受信する。
地域情報を受信して、現在使用中の無線中心周波数群と受信した到着予定地の無線通信周波数群が異なり、中心周波数群の変更が必要であれば、無線通信装置101および無線端末103は一斉に無線中心周波数群を変更する。
具体的には、出発地のアメリカで使用していた、5180GHz(36チャンネル)、5200GHz(40チャンネル)、5220GHz(44チャンネル)、および5240GHz(48チャンネル)の無線中心周波数群と、到着予定地である日本で使用される、5170GHz(34チャンネル)、5190GHz(38チャンネル)、5210GHz(42チャンネル)および5230GHz(46チャンネル)の中心周波数群が異なるので、日本の周波数に一斉に変更する。
図2は、本発明に係る無線通信装置であり、無線通信装置101の内部構成を示す図である。図2を用いて無線通信装置101の動作を説明する。
図2において、200は無線通信装置101である。100は図1のデータ通信路と同じであり、102は図1の無線通信路と同じである。201は周波数切り替え情報入力手段であり、本実施の形態ではイーサネット(R)インタフェースである。イーサネット(R)インタフェースは汎用のLSI等を使用可能であり、簡易な構成で実現可能である。202はIEEE802.11aの無線通信を行う無線通信手段であり、汎用のLSI等を使用可能であり、簡易な構成で実現可能である。203は周波数設定手段であり、地域情報と各地域の中心周波数群の対応表を具備している。204はデータバスである。
周波数切り替え情報入力手段201はデータ通信路100から地域情報を受信すると、データバス204を介して周波数設定手段203に転送する。周波数設定手段203は、現在の地域情報と現在使用されている無線中心周波数群(アメリカ)を管理している。また、新規に入力された地域情報(日本)とそれに対応する無線中心周波数も管理している。
周波数設定手段203は、無線中心周波数群の変更が必要である場合は、データバス204を介して無線通信手段202に変更すべき無線中心周波数群を通知する。本実施の形態の場合は、日本の無線中心周波数群を通知する。
無線通信手段202は指定された無線中心周波数群を用いた通信を行うように一斉に中心周波数を変更する。
図3は、本発明に係る無線通信装置であり、無線端末103の内部構成を示す図である。図3において、300は無線端末103であり、102は図1の無線通信路と同じである。
302はIEEE802.11aの無線通信を行う無線通信手段であり、汎用のLSI等を使用可能であり、簡易な構成で実現可能である。303は周波数設定手段であり、地域情報と各地域の中心周波数群の対応表を具備している。304はデータバスである。
無線通信手段302は無線通信路102から地域情報を受信するとデータバス304を介して周波数設定手段303に転送する。
周波数設定手段303は現在の地域情報と、現在使用されている無線中心周波数群(アメリカ)を把握している。また、新規に入力された地域情報とそれに対応する無線中心周波数も把握しており、中心周波数群の変更が必要である場合は、データバス304を介して無線通信手段302に変更すべき無線中心周波数群(日本)を通知する。周波数設定手段303と図2の周波数設定手段203の違いは地域情報の入手経路が無線通信手段によるか周波数切り替え情報入力手段によるかの違いである。
無線通信手段302は指定された無線中心周波数群を用いた通信を行うように一斉に中心周波数を変更する。
図4は本発明に係る無線通信装置の処理フローを示す図である。図4の処理フローは無線通信装置101および無線端末103に共通である。
400で処理を開始し、401で初期設定を行う。初期設定401では出発地のアメリカでの無線中心周波数を設定する。この初期設定では、データ通信路100を介して無線通信装置101に出発地の地域情報を伝送すればよい。無線端末103の初期設定は、あらかじめ他の通信に妨害を与えない範囲の出力であらかじめ決められた中心周波数を用いて無線通信を行い、出発地の地域情報確定後に正規の無線中心周波数群を設定して、正規の無線通信の出力を通常にする等とすればよい。あるいは、初期設定401は機器に対し、手動で設定するあるいは図1に示していない別線を用いて設定するなどとしてもよい。
本発明の要点は、402、403および404の処理フローである。初期設定401が終了すると、地域情報入力待ち402となり、到着地の地域情報の入力を待つ。地域情報が入力されると403で中心周波数群の変更が必要であるか否かを判定し、変更の必要性がない場合は地域情報入力待ち402に戻る。本実施の形態のように中心周波数群の変更の必要がある場合は、無線通信手段202、302に通知して、一斉に無線中心周波数群の変更を行う。
以上説明したように、本発明では、移動体において移動中に無線の中心周波数の変更が必要となった場合に中心周波数群の変更を実施することが可能であり、これにより移動体の現在地で許可されている中心周波数群に変更することで、他の通信からの干渉により通信品質の劣化が起こることなく、高品質な無線通信が可能となる。
また、移動体周辺の無線通信にも干渉を与えず、近隣の他の無線通信も高品質な伝送を保証することは言うまでもない。
なお、図2は無線通信装置101、図3は無線端末103として説明したが、無線端末にも地域情報受信のための別線(図1には図示せず)を具備することも可能であり、この場合、図2の構成と同一になる。したがって、本発明の通信システムにおいて無線端末に地域情報受信のための通信路を設けた場合でも本発明の範囲から排除するものではない。
また、本発明の実施の形態では、航空機を例として説明を行ったが、航空機に限らず、列車、車などの移動体でも本発明は有効である。従って、そのような場合に本発明を適応した場合でも本発明の範囲から排除するものではない。
また、本発明の実施の形態では、移動体を例として説明を行ったが、無線中心周波数群を変更せざるを得ない全ての場合において本発明は有効である。従って、そのような場合に本発明を適応した場合でも本発明の範囲から排除するものではない。
また、本発明の実施の形態では、無線中心周波数群が複数の場合を例としたが、一つの場合でも本発明は有効である。従って、そのような場合に本発明を適応した場合でも本発明の範囲から排除するものではない。
また、本発明の実施の形態では、周波数切り替え情報として地域情報を例として説明したが、地域情報に限らず、切り替えるべき中心周波数群を直接情報として伝達する、あるいは周波数切り替えタイミングのみを伝達する、あるいは中心周波数群を特定するコードを伝達する等、種々の変形が可能である。従って、そのような場合でも本発明の範囲から排除するものではない。
また、本発明の実施の形態では、説明の簡易化のために、アメリカ、日本ともに4チャンネルの無線中心周波数を使用する場合を例としたが、これに限るものではなく、特にアメリカでは図5に示したように多数の無線中心周波数を使用することが許可されており、これらを使用した場合でも本発明の範囲から排除するものではない。すなわち各国で使用許可されている全てあるいは一部の無線中心周波数を使用した場合においても本発明の範囲から排除するものではない。
また、本発明の実施の形態では、無線中心周波数の切り替え位置を公海上としたが、航空機が地上の無線通信に影響を与えるのは高度が低くなってからであり、必ずしも切り替えポイントは公海上とは限らず、着陸態勢に入った時、あるいは離陸が完了した時等、他の通信に影響が出ないような場所で切り替える等としても本発明の範囲から排除するものではない。
また、無線中心周波数の切り替えを行うための位置把握は、衛星を用いたシステムに限らず、GPS等どのようなものでもよい。また、乗務員が手動で切り替える等としてもよい。
また、本実施の形態では、周波数設定手段が、変更すべき無線中心周波数群を無線通信手段に通知する場合を例としたが、周波数設定手段が無線中心周波数群に割り当てられたコード等を無線通信手段に通知して、無線通信手段がコードに対応する無線通信周波数群を管理して、一斉に無線通信周波数を変更する等、種々の変形が可能であり、そのような場合でも本発明の範囲から排除するものではない。
また、本実施の形態では、IEEE802.11aを例として説明したが、IEEE802.11b、IEEE802.11gにも適応可能である。また、IEEE802.11に限らず、異なる無線周波数群が存在する全ての場合において本発明は有効であり、本発明の範囲から排除するものではない。
また、本実施の形態では、無線周波数群の例として、無線中心周波数を例としたが、無線周波数群が中心周波数で規定される場合に限らず、無線帯域で規定される等の場合でも本発明は有効であり、従って本発明の範囲から排除するものではない。
また、本実施の形態では移動体の場合を例として説明を行ったが、無線周波数群を切り替えなければならない全ての場合において本発明は有効である。したがって、そのような場合でも本発明の範囲から排除するものではない。
本発明にかかる通信装置および通信システムは、移動体において無線通信を行う場合に有効であるので、例えば航空機、列車、車等で無線通信を行う場合に有用である。
本発明に係る無線通信システムの構成図 本発明に係る無線通信装置の構成図 本発明に係る無線通信装置の構成図 本発明に係る無線通信装置の処理フローチャート IEEE802.11aの国別使用可能周波数を示す図
符号の説明
100 データ通信路
101 無線通信装置
102 無線通信路
103 無線端末

Claims (9)

  1. 出発地から到着予定地まで移動する移動体に備え、移動体内部で情報信号の無線通信を行うシステムであって、
    前記到着予定地の情報に基づき、前記移動体内部で無線通信を行う無線周波数を前記出発地の無線周波数から前記到着予定地の無線周波数に切り替える周波数切り替え情報を伝送するデータ通信路と、
    無線アクセスポイントと、
    無線通信路と、
    無線端末と、
    移動している前記移動体の現在地を把握する現在地把握システムとを具備し、
    前記無線アクセスポイントは前記データ通信路から前記周波数切り替え情報を受信し、前記無線通信路を介して前記無線端末に送信し、現在使用中の無線周波数群と前記周波数切り替え情報によって指定される無線周波数群が異なる場合に、前記移動体内部で無線通信する無線周波数が前記出発地の無線周波数群に対する影響が無くなった場所に前記移動体が位置していることを前記現在地把握システムによって把握されると、前記移動体内部で使用する無線周波数を前記周波数切り替え情報に基づいて指定される無線周波数群に一斉に変更することを特徴とする無線通信システム。
  2. 前記無線周波数群は中心周波数で規定されることを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
  3. 前記周波数切り替え情報は地域情報とする請求項1または2に記載の無線通信システム。
  4. 出発地から到着予定地まで移動する過程において現在地を把握する現在地把握システムを有する移動体に備え、移動体内部で情報信号の無線通信を行う装置であって、
    前記到着予定地の情報に基づき、前記移動体内部で無線通信を行う無線周波数を前記出発地の無線周波数から前記到着予定地の無線周波数に切り替える周波数切り替え情報を伝送するデータ通信路に接続された周波数切り替え情報入力手段と、
    無線通信手段と、
    周波数設定手段とを具備し、
    前記周波数切り替え情報入力手段は前記データ通信路から前記周波数切り替え情報を受信して前記周波数設定手段に伝達し、前記周波数設定手段は現在使用中の無線周波数群と前記周波数切り替え情報に対応する無線周波数群が異なる場合に、前記移動体内部の前記無線通信手段に対し前記周波数切り替え情報に対応した無線周波数群を設定し、前記移動体内部で無線通信する無線周波数が前記出発地の無線周波数群に対する影響が無くなった場所に前記移動体が位置していることを前記現在地把握システムによって把握されると、前記無線通信手段は設定された無線周波数群に一斉に変更することを特徴とする無線通信装置。
  5. 前記無線周波数群は中心周波数で規定されることを特徴とする請求項4に記載の無線通信装置。
  6. 前記周波数切り替え情報は地域情報とする請求項4または5に記載の無線通信システム。
  7. 出発地から到着予定地まで移動する過程において現在地を把握する現在地把握システムを有する移動体に備え、移動体内部で情報信号の無線通信を行う装置であって、
    無線通信手段と、
    前記出発地の無線周波数から前記到着予定地の無線周波数に設定する周波数設定手段とを具備し、
    前記無線通信手段は無線通信路から周波数切り替え情報を受信して前記周波数設定手段に伝達し、前記周波数設定手段は現在使用中の無線周波数群と前記周波数切り替え情報に対応する無線周波数群が異なる場合に、前記移動体内部の前記無線通信手段に対し前記周波数切り替え情報に対応する無線周波数群を設定し、前記移動体内部で無線通信する無線周波数が前記出発地の無線周波数群に対する影響が無くなった場所に前記移動体が位置していることを前記現在地把握システムによって把握されると、前記無線通信手段は、設定された無線周波数群に一斉に変更することを特徴とする無線通信装置。
  8. 前記無線周波数群は中心周波数で規定されることを特徴とする請求項7に記載の無線通信装置。
  9. 前記周波数切り替え情報は地域情報とする請求項7または8に記載の無線通信システム。
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