JP5316777B2

JP5316777B2 - 無線チャネル測定システム、その方法及びプログラム

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Publication number: JP5316777B2
Application number: JP2009045070A
Authority: JP
Inventors: 勇介小西
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2029-02-27
Also published as: JP2010200193A

Description

本発明は、無線チャネル測定システム、その方法及びプログラムに関する。

無線ＬＡＮシステムにおいて、無線ＬＡＮ端末（ＳＴＡ：Ｓｔａｔｉｏｎ）が周辺に存在する基地局（ＡＰ：ＡｃｃｅｓｓＰｏｉｎｔ）の存在を検知するために、パッシブスキャンが用いられる。無線ＬＡＮシステムでは、ＡＰが定期的に（一般的には１００ミリ秒に１回程度の時間間隔で）、自身を他の基地局と識別可能な識別子（以降、ＩＤとする）であるＭＡＣアドレスや自身が無線通信に使用するチャネル番号などを含む信号（以降、ビーコンとする）を発信する。パッシブスキャンでは、ＡＰが使用し得る全てのチャネルにＳＴＡの使用チャネルを順次合わせながら、ＡＰが定期的に発信しているビーコンを受信することにより、周辺に存在するＡＰのＭＡＣアドレス、ＡＰが使用しているチャネル番号、ビーコンを受信した際の信号受信強度（ＲＳＳＩ）などを測定する。また、このようなパッシブスキャンで得られる周辺ＡＰの情報をもとに、ＳＴＡの位置を検知するシステムが多く提案されている。

関連するパッシブスキャンでは、ＡＰが使用し得る全てのチャネルにＳＴＡの使用チャネルを順次合わせながらビーコンを受信する。また、特許文献１や特許文献２などでは、ＳＴＡの使用チャネルとＡＰの使用チャネルとが必ずしも一致していなくても、ＳＴＡの使用チャネルがＡＰの使用チャネルと近ければＡＰが発信するビーコンをＳＴＡで受信できる特性を利用して、ＡＰが使用し得る全てのチャネルのうち一部のチャネルのみをパッシブスキャンして注目すべきチャネル（ビーコンを受信可能な全ＡＰの使用チャネル）を特定した上で、それらのＡＰの使用チャネルを改めてパッシブスキャンする技術が記載されている。

また、特許文献３には、基地局と受信機との位置関係から推定される受信強度を予め用意しておき、その受信強度と、基地局から送信される無線信号を受信した際の受信強度とを比較することによって、無線信号を評価する技術が記載されている。

特開２００６−１９７５５９号公報特開２００２−３４５０２８号公報特開２００６−２６２４０３号公報

問題点は、パッシブスキャンに時間がかかってしまうということである。

その理由は、ビーコンの発信間隔が１００ミリ秒に１回程度であることを考慮すると、確実なビーコン受信のために１チャネルあたり少なくとも数百ミリ秒の受信が必要であり、ＩＥＥＥ８０２。１１ｂ／ｇ無線ＬＡＮシステムの場合、ＡＰが使用し得るチャネルは全てで１４個もしくは１３個あるため、全チャネルのスキャンには少なくとも数秒から十数秒程度の時間が必要であった。また、一部のチャネルのみをスキャンして注目すべきチャネル領域を特定しスキャンすべきチャネル数を少なくできたとしても、最終的には、ビーコンを受信可能な全ＡＰの使用チャネルにＳＴＡの使用チャネルを順次合わせて受信する必要があった。

そこで、本発明は上記課題に鑑みて発明されたものであって、その目的は、基地局が使用し得る全てのチャネルに受信機の使用チャネルを合わせてビーコンを受信する必要なく、基地局が使用し得る全てのチャネルのうち一部のチャネルのみに受信機の使用チャネルを合わせてビーコンを受信するだけで、基地局が使用し得る全てのチャネルに受信機の使用チャネルを合わせてビーコンを受信するのと同等のパッシブスキャンを実現できる無線チャネル測定システム、およびその技術を提供することにある。

上記課題を解決する本発明は、基地局が無線通信を用いて定期的に発信するビーコンを受信することにより、周辺に存在する基地局の情報を収集する無線チャネル測定システムであって、受信チャネルを設定してビーコンを受信し、受信したビーコン情報と、ビーコン受信時に測定した信号受信強度とを出力するビーコン受信部と、前記ビーコン受信部から得た受信ビーコン情報に含まれる基地局の送信チャネル番号と、ビーコン受信時の受信チャネル番号と、ビーコン受信時の信号受信強度との組を取得し出力するチャネル測定部と、基地局の送信チャネルと受信機の受信チャネルとの差と、信号受信強度の低下度合いとの関係を示すチャネル測定モデルが記録されるチャネル測定モデル記憶部と、前記チャネル測定モデル記憶部に記録されたチャネル測定モデルと、前記チャネル測定部から得た基地局の送信チャネル番号、ビーコン受信時の受信チャネル番号およびビーコン受信時の信号受信強度から、基地局の送信チャネルに受信チャネルを合わせてビーコンを受信した場合に測定されるであろう信号受信強度を推定する受信強度推定部とを有することを特徴とする無線チャネル測定システムである。

上記課題を解決する本発明は、基地局が無線通信を用いて定期的に発信するビーコンを受信することにより、周辺に存在する基地局の情報を収集する無線チャネル測定方法であって、受信チャネルを設定してビーコンを受信し、前記受信チャネルの信号受信強度を測定し、前記受信ビーコン情報に含まれる基地局の送信チャネル番号と、ビーコン受信時の受信チャネル番号と、ビーコン受信時の信号受信強度との組を取得し、前記取得した基地局の送信チャネル番号、前記取得したビーコン受信時の受信チャネル番号、前記取得したビーコン受信時の信号受信強度、及び基地局の送信チャネルと受信機の受信チャネルとの差と信号受信強度の低下度合いとの関係を示すチャネル測定モデルに基づいて、基地局の送信チャネルに受信チャネルを合わせてビーコンを受信した場合に測定されるであろう信号受信強度を推定することを特徴とする無線チャネル測定方法である。

上記課題を解決する本発明は、基地局が無線通信を用いて定期的に発信するビーコンを受信することにより、周辺に存在する基地局の情報を収集する無線チャネル測定のプログラムであって、受信チャネルを設定してビーコンを受信し、前記受信チャネルの信号受信強度を測定するビーコン受信処理と、前記受信ビーコン情報に含まれる基地局の送信チャネル番号と、ビーコン受信時の受信チャネル番号と、ビーコン受信時の信号受信強度との組を取得する取得処理と、前記取得した基地局の送信チャネル番号、前記取得したビーコン受信時の受信チャネル番号、前記取得したビーコン受信時の信号受信強度、及び基地局の送信チャネルと受信機の受信チャネルとの差と信号受信強度の低下度合いとの関係を示すチャネル測定モデルに基づいて、基地局の送信チャネルに受信チャネルを合わせてビーコンを受信した場合に測定されるであろう信号受信強度を推定する推定処理とを情報処理装置に実行させることを特徴とするプログラムである。

本発明によれば、無線チャネル測定システムによるパッシブスキャンを高速化できることにある。

図１は第１の実施の形態の概要を示す図である。図２は第１の実施の形態の構成を示すブロック図である。図３はチャネル切替ルール記憶部に記録する情報の例を示す図である。図４はチャネル測定モデル記憶部に記録する情報の例を示す図である。図５は第１の実施の形態の動作を示す流れ図である。図６は第１の実施の形態の動作を示す流れ図である。図７は第２の実施の形態の構成を示すブロック図である。図８はチャネル測定履歴記憶部に記録する情報の例を示す図である。図９は第２の実施の形態の動作を示す流れ図である。図１０は第３の実施の形態の構成を示すブロック図である。図１１は第３の実施の形態の動作を示す流れ図である。図１２は第４の実施の形態の構成を示すブロック図である。図１３は第４の実施の形態の動作を示す流れ図である。図１４は第５の実施の形態の構成を示すブロック図である。図１５はチャネル測定結果の例を示す図である。

＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１および図２を参照すると、第１の実施の形態は、無線通信により信号を定期的に発信する複数の基地局１と、複数の基地局１から発信された信号を受信しチャネル測定を実施する受信装置２と、チャネル測定結果を出力するチャネル測定結果出力装置３とを備える。

基地局１は、自身を他の基地局と識別可能な識別子（以降、ＩＤとする）を有し、自身のＩＤと、自身に設定されたチャネル番号（信号発信のための無線通信に使用：以降、送信チャネル番号とする）とを含む信号（以降、ビーコンとする）を、送信チャネル番号に該当する無線チャネルを利用した無線通信により定期的に発信する。

受信装置２は、ビーコン受信部２１と、チャネル切替ルール記憶部２２と、チャネル測定部２３と、受信強度推定部２４と、チャネル測定モデル記憶部２５とを備える。

チャネル切替ルール記憶部２２には、ビーコン受信部２１が信号受信に利用する無線チャネルを切り替えるために必要な情報を記録しておく。図３にチャネル切替ルール記憶部２２に記録しておく内容の一例を示す。図３に示す如く、チャネル切替ルール記憶部２２には、ビーコン受信部２１に設定するチャネル番号（信号受信のための無線通信に使用：以降、受信チャネル番号とする）と、設定された受信チャネル番号に該当する無線チャネルを利用した無線通信によりビーコンを受信する時間を示すチャネル切替時間と、次回の無線チャネル切り替え時にチャネルを切り替える先であることを示す次回切替先フラグとの組（以降、チャネル切替情報とする）を、切り替える順番に記録する。チャネル切替先フラグは、全チャネル切替情報のうち、１つだけが１で他は全て０になるよう常に記録するようにする。これにより、次回の無線チャネル切り替え時に採用するチャネル切替情報を一意に決定できる。ある無線チャネル切り替え時にあるチャネル切替情報が採用された後、採用されたチャネル切替情報の切替先フラグを０に、採用されたチャネル切替情報の次のチャネル切替情報の次回切替先フラグを１とすることにより、順次、記録されたチャネル切替ルールに従って無線チャネルを切り替えられる。尚、図３には、チャネル切替ルールを複数のチャネル切替情報として記録しておく例を示したが、チャネル切替ルールとして、切り替え順に並べたチャネル番号列と、単一のチャネル切替時間と、チャネル番号列における現時点でチャネル受信部２１に設定されている受信チャネル番号の位置とを記録しておいてもよい。

ビーコン受信部２１は、チャネル切替ルール記憶部２２に記録されたチャネル切替情報を順次取得して、ビーコン受信に利用する無線チャネルを切り替えながら、複数の基地局１から発信されたビーコンを受信し、受信ビーコンをチャネル測定部２３へ出力する。このとき、ビーコン受信時の信号受信強度を合わせて測定し、受信ビーコンと共にチャネル測定部２３へ出力する。

チャネル測定部２３は、ビーコン受信部２１から入力された受信ビーコンおよび信号受信強度から、基地局のＩＤと、基地局の送信チャネル番号と、ビーコン受信時の受信チャネル番号と、ビーコン受信時の信号受信強度との組を取得し、受信強度推定部２４へ出力する。尚、無線ＬＡＮ等の無線通信システムでは、ビーコンを受信する端末の受信チャネルを、ビーコンを送信する基地局の送信チャネルに必ずしも合わせなくとも、受信端末で基地局から発信されるビーコンを受信し、かつ、ビーコンに含まれる基地局のＩＤおよび送信チャネル番号を取得できる。

チャネル測定モデル記憶部２５には、受信強度推定部２４で信号受信強度を推定するために必要な情報を記録しておく。図４にチャネル測定モデル記憶部２５に記録しておく内容の一例を示す。図４に示す如く、チャネル測定モデル記憶部２５には、基地局のＩＤと、基地局の送信チャネル番号とビーコン受信時の受信チャネル番号との差毎の信号受信強度（ＲＳＳＩ）差分値との組（チャネル測定モデル）を記録する。尚、図４には、チャネル測定モデルを基地局のＩＤ毎に記録する例を示したが、基地局のＩＤによらず唯一のチャネル測定モデルを記録しておいても、基地局のＩＤから判別できる基地局の製造メーカもしくは機種毎にチャネル測定モデルを記録しておいてもよい。

受信強度推定部２４は、チャネル測定部２３から入力された、基地局のＩＤと、基地局の送信チャネル番号と、ビーコン受信時の受信チャネル番号と、ビーコン受信時の信号受信強度との組と、チャネル測定モデル記憶部２５に記録されたチャネル測定モデルのうち入力された基地局ＩＤに該当するチャネル測定モデルとから、基地局の送信チャネル番号にビーコン受信部２１の受信チャネル番号を合わせてビーコンを受信した場合に測定されるであろう信号強度を推定する。ここで、基地局の送信チャネル番号をｃｈ０、ビーコン受信時の受信チャネル番号をｃｈ１、ビーコン受信時の信号受信強度をＲＳＳＩ_ｒ、チャネル測定モデルをｃｈ１−ｃｈ０によって決まる関数ΔＲＳＳＩ（ｃｈ１−ｃｈ０）とすると、基地局の送信チャネル番号にビーコン受信部２１の受信チャネル番号を合わせてビーコンを受信した場合に測定されるであろう推定信号受信強度ＲＳＳＩは以下の式で算出できる。
推定信号受信強度ＲＳＳＩ＝ＲＳＳＩ_ｒ＋ΔＲＳＳＩ（ｃｈ１−ｃｈ０）
算出された信号受信強度は、基地局のＩＤと共に、チャネル測定結果出力装置３に出力される。

チャネル測定結果出力装置３は、受信強度推定部２４から入力された基地局のＩＤと、信号受信強度との組を表示装置や他システムへ出力する。

次に、図２、図５および図６を参照して第１の実施の形態の動作について詳細に説明する。

ビーコン受信部２１は、チャネル測定の開始と共に、受信チャネルの切り替えを開始する（図５のステップＡ１）。受信チャネルの切り替えにおいて、ビーコン受信部２１は、チャネル切替ルール記憶部２２に記録されたチャネル切替情報から切り替え先のチャネル切替情報を取得し（図６のステップＢ１）、ビーコン受信に利用する無線チャネルを切り替える（図６のステップＢ２）。この際、チャネル切替ルール記憶部２２における次回切替先フラグを更新することで、次回のチャネル切り替えに備える。取得したチャネル切替情報に含まれるチャネル切替時間だけビーコン受信を継続した後（図６のステップＢ３）、チャネル測定の終了が指示されていた場合は受信チャネルの切り替えを終了し、指示されていなかった場合は受信チャネルの切り替えを繰り返す（図６のステップＢ４）。

ビーコン受信部２１は、受信チャネルの切り替えを開始した後に、ビーコンの受信を開始する（図５のステップＡ２）。ビーコン受信部２１は、複数の基地局１から定期的に発信されたビーコンを、設定された受信チャネルを利用して受信すると共に、ビーコン受信時の信号受信強度を測定し、チャネル測定部２３へ出力する（図５のステップＡ３）。

チャネル測定部２３は、ビーコン受信部２１から入力された受信ビーコンと信号受信強度から、基地局のＩＤと、基地局の送信チャネル番号と、ビーコン受信時の受信チャネル番号と、ビーコン受信時の信号受信強度との組を取得し、受信強度推定部２４へ出力する（図５のステップＡ４）。

受信強度推定部２４は、チャネル測定部２３から入力された、基地局のＩＤと、基地局の送信チャネル番号と、ビーコン受信時の受信チャネル番号と、ビーコン受信時の信号受信強度との組と、チャネル測定モデル記憶部２５に記録されたチャネル測定モデルのうち入力された基地局ＩＤに該当するチャネル測定モデルとから、基地局の送信チャネル番号にビーコン受信部２１の受信チャネル番号を合わせてビーコンを受信した場合に測定されるであろう信号強度を推定し、チャネル測定結果出力装置３へ出力する（図５のステップＡ５）。

チャネル測定結果出力装置３は、推定された信号強度と基地局のＩＤとの組を表示装置や他システムへ出力（図５のステップＡ６）した後、チャネル測定の終了が指示されていた場合はビーコン受信を終了する（図５のステップＡ７）。

第１の実施の形態では、チャネル測定モデルを利用することにより、基地局の送信チャネルに受信装置の受信チャネルを必ずしも合わせる必要なく、基地局の送信チャネルに受信装置の受信チャネルを合わせてビーコンを受信した場合に測定されるであろう信号受信強度を推定できる。このため基地局が設定し得る全無線チャネルに、受信装置の受信チャネルを切り替える必要なく、チャネル測定を高速化できる。

尚、第１の実施の形態では、基地局のＩＤをビーコンから取得しているが、ひとつの基地局しか想定しない場合等はかならずしも必要ではない。同様に、チャネル測定モデルにおける基地局のＩＤも同様にかならずしも必要ではない。

＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図７を参照すると、本発明の第２の実施の形態は、図２に示された第１の実施の形態に比べて、受信装置２の代わりに、受信装置２におけるビーコン受信部２１、チャネル切替ルール記憶部２２、受信強度推定部２４およびチャネル測定モデル記憶部２５と、チャネル測定部２３’と、チャネル測定履歴記憶部２６と、チャネル切替ルール更新部２７とを備えた受信装置２’を備える点で異なる。

チャネル測定部２３’は、第１の実施の形態におけるチャネル測定部２３の機能に加えて、ビーコン受信部２１から入力された受信ビーコンおよび信号受信強度から、基地局のＩＤと、基地局の送信チャネル番号と、ビーコン受信時の受信チャネル番号と、ビーコン受信時の信号受信強度との組を取得し、ビーコン受信時刻と共にチャネル測定履歴記憶部２６に記録する機能を有する。

チャネル測定履歴記憶部２６には、チャネル測定部２３’で取得された情報を記録する。図８にチャネル測定履歴記憶部２６に記録する内容の一例を示す。図８に示す如く、チャネル測定履歴記憶部２６には、ビーコン受信時刻（ＵＮＩＸＴＩＭＥ：１９７０年１月１日からの経過ミリ秒）と、基地局のＩＤと、基地局の送信チャネル番号と、ビーコン受信時の受信チャネル番号と、ビーコン受信時の信号受信強度との組を記録する。

チャネル切替ルール更新部２７は、基地局が送信し得るビーコンを全て受信できるという条件（すなわち、受信チャネルの切り替え間隔を、ある一定間隔以下とする条件）の下で、チャネル測定履歴記憶部２６に記録されたチャネル測定履歴を参照して、ビーコンを受信したことのある基地局のうち、より多くの基地局の送信チャネル番号にビーコン受信部２１の受信チャネル番号を合わせることができるようチャネル切替ルールを決定し、チャネル切替ルール記憶部２２に記録されたチャネル切替ルールを更新する。

チャネル切替ルール更新部２７のチャネル切替ルールの具体例として、チャネル測定履歴記憶部２６に記録された過去一定期間のチャネル測定履歴から集計した送信チャネル番号毎の履歴件数に基づいて、チャネル切替ルールを決定するものがある。本具体例では、あらかじめ決定した切り替える受信チャネル個数、切り替える受信チャネル範囲、および、受信チャネル間の最大チャネル番号差のもとで取り得る受信チャネルの全組み合わせについて、各組合せに含まれる受信チャネルと一致した送信チャネルに対応する履歴件数の和をスコアとして算出し、スコアが最大となる受信チャネルの組合せをチャネル切替ルールとして決定する。

次に、図７および図９を参照して第２の実施の形態の動作について詳細に説明する。

第２の実施の形態における基地局１、ビーコン受信部２１、チャネル切替ルール記憶部２２、受信強度推定部２４、チャネル測定モデル記憶部２５およびチャネル測定結果出力装置３の動作は、第１の実施の形態における基地局１、ビーコン受信部２１、チャネル切替ルール記憶部２２、受信強度推定部２４、チャネル測定モデル記憶部２５およびチャネル測定結果出力装置３の動作と同一のため、説明は省略する。

チャネル測定部２３’は、ビーコン受信部２１から入力された受信ビーコンおよび信号受信強度から、基地局のＩＤと、基地局の送信チャネル番号と、ビーコン受信時の受信チャネル番号と、ビーコン受信時の信号受信強度との組を取得し、受信強度推定部２４へ出力すると共に、ビーコン受信時の信号受信強度と合わせてチャネル測定履歴記憶部２６に記録する（図９のステップＡ４’）。

チャネル切替ルール更新部２７は、チャネル測定履歴記憶部２６に記録されたチャネル測定履歴を参照して、チャネル切替ルール記憶部２２に記録されたチャネル切替ルールを更新する（図９のステップＡ８）。チャネル切替ルールの更新はビーコンを受信する毎に行っても、一定回数のビーコン受信毎に行っても、一定時間毎に行ってもよい。

第２の実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加えて、受信装置が切り替える受信チャネルを、過去に受信したビーコンの情報を参照して決定することにより、ビーコンを受信したことのある基地局の送信チャネルに極力合わせられるよう受信チャネルを切り替えることができ、基地局の送信チャネルに受信装置の受信チャネルを合わせてビーコンを受信した場合に測定されるであろう信号受信強度の推定精度を高めることができる。

＜第３の実施の形態＞
第３の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１０を参照すると、第３の実施の形態は、図７に示された第２の実施の形態に比べて、受信装置２’の代わりに、受信装置２におけるビーコン受信部２１、チャネル切替ルール記憶部２２、チャネル測定部２３’、受信強度推定部２４、チャネル測定モデル記憶部２５およびチャネル測定履歴記憶部２６と、チャネル測定モデル更新部２８とを備えた受信装置２”を備える点で異なる。

チャネル測定モデル更新部２８は、チャネル測定履歴記憶部２６に記録されたチャネル測定履歴を参照して、チャネル測定モデル記憶部２５に記録されたチャネル測定モデルを無線環境や受信特性に適応させるよう更新する。

チャネル測定モデル更新部２８におけるチャネル測定モデルの更新の具体例として、チャネル測定履歴記憶部２６に記録された過去一定期間のチャネル測定履歴から集計した、基地局のＩＤ毎の送信チャネル番号と受信チャネル番号との差毎の信号受信強度の平均値に基づいて、基地局のＩＤ毎のチャネル測定モデルを決定する方法がある。本具体例では、送信チャネル番号と受信チャネル番号との差が０の場合の信号受信強度の平均値から、送信チャネル番号と受信チャネル番号との差毎の信号受信強度の平均値を差引いた値を算出することにより、送信チャネル番号と受信チャネル番号との差毎の信号受信強度差分値で表されるチャネル測定モデルを決定する。

チャネル測定モデル更新部２８におけるチャネル測定モデルの更新の他の具体例として、上述した具体例で決定された基地局のＩＤ毎のチャネル測定モデルから、送信チャネル番号と受信チャネル番号との差毎の信号受信強度差分値の平均値を算出することにより、基地局のＩＤによらず唯一のチャネル測定モデルを決定する方法もある。

次に、図１０および図１１を参照して第３の実施の形態の動作について詳細に説明する。

本第３の実施の形態における基地局１、ビーコン受信部２１、チャネル切替ルール記憶部２２、受信強度推定部２４、チャネル測定モデル記憶部２５およびチャネル測定結果出力装置３の動作は、第１の実施の形態における基地局１、ビーコン受信部２１、チャネル切替ルール記憶部２２、受信強度推定部２４、チャネル測定モデル記憶部２５およびチャネル測定結果出力装置３の動作と同一であり、第３の実施の形態におけるチャネル測定部２３’およびチャネル測定履歴記憶部２６の動作は、第２の実施の形態におけるチャネル測定部２３’およびチャネル測定履歴記憶部２６の動作と同一であるため、説明は省略する。

チャネル測定モデル更新部２８は、チャネル測定履歴記憶部２６に記録されたチャネル測定履歴を参照して、チャネル測定モデル記憶部２５に記録されたチャネル測定モデルを更新する（図１１のステップＡ９）。チャネル測定モデルの更新はビーコンを受信する毎に行っても、一定回数のビーコン受信毎に行っても、一定時間毎に行ってもよい。

第３の実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加えて、チャネル測定モデルを、過去に受信したビーコンの情報を参照して更新することにより、チャネル測定モデルを無線環境や受信特性に適応させることができ、基地局の送信チャネルに受信装置の受信チャネルを合わせてビーコンを受信した場合に測定されるであろう信号受信強度の推定精度を高めることができる。

＜第４の実施の形態＞
第４の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１２を参照すると、第４の実施の形態は、図７に示された第２の実施の形態に比べて、受信装置２’の代わりに、受信装置２におけるビーコン受信部２１、チャネル切替ルール記憶部２２、チャネル測定部２３’、受信強度推定部２４、チャネル測定モデル記憶部２５、チャネル測定履歴記憶部２６およびチャネル切替ルール更新部２７と、図１０に示された第３の実施の形態の受信装置２”におけるチャネル測定モデル更新部２８とを備えた受信装置２’’’を備える点で異なる。

次に、図１２および図１３を参照して第４の実施の形態の動作について詳細に説明する。

第４の実施の形態における基地局１、ビーコン受信部２１、チャネル切替ルール記憶部２２、受信強度推定部２４、チャネル測定モデル記憶部２５およびチャネル測定結果出力装置３の動作は、第１の実施の形態における基地局１、ビーコン受信部２１、チャネル切替ルール記憶部２２、受信強度推定部２４、チャネル測定モデル記憶部２５およびチャネル測定結果出力装置３の動作と同一であり、第４の実施の形態におけるチャネル測定部２３’、チャネル測定履歴記憶部２６およびチャネル切替ルール更新部２７の動作は、第２の実施の形態におけるチャネル測定部２３’、チャネル測定履歴記憶部２６およびチャネル切替ルール更新部２７の動作と同一であり、第４の実施の形態におけるチャネル測定モデル更新部２８の動作は、第３の実施の形態におけるチャネル測定モデル更新部２８の動作と同一であるため、説明は省略する。

次に、第４の実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加えて、受信装置が切り替える受信チャネルを、過去に受信したビーコンの情報を参照して決定することにより、ビーコンを受信したことのある基地局の送信チャネルに極力合わせられるよう受信チャネルを切り替えることができ、かつ、チャネル測定モデルを、過去に受信したビーコンの情報を参照して更新することにより、チャネル測定モデルを無線環境や受信特性に適応させることができることにより、基地局の送信チャネルに受信装置の受信チャネルを合わせてビーコンを受信した場合に測定されるであろう信号受信強度の推定精度を高めることができる。

＜第５の実施の形態＞
第５の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１４を参照すると、第５の実施の形態は、無線通信により信号を定期的に発信する複数の基地局１と、複数の基地局１から発信された信号を受信しチャネル測定を実施する受信装置４と、チャネル測定結果を出力するチャネル測定結果出力装置３とを備える。受信用プログラム５は、受信装置４に読み込まれ受信装置４の動作を制御する。

受信装置４は、受信用プログラム５の制御により、第１の実施の形態における受信装置２、第２の実施の形態における受信装置２’、第３の実施の形態における受信装置２”もしくは、第４の実施の形態における受信装置２’’’による処理と同一の処理を実行する。

次に、本発明の実施例１を説明する。かかる実施例１は第１の実施の形態に対応するものである。

本実施例は、基地局１として８０２．１１ｂ／ｇ無線ローカルエリアネットワーク（以下、無線ＬＡＮとする）システムにおけるアクセスポイント（ＡＰ：ＡｃｃｅｓｓＰｏｉｎｔ）を、受信装置２として無線ＬＡＮシステムにおける無線ＬＡＮ端末（ＳＴＡ：Ｓｔａｔｉｏｎ）の機能を備えたノートパソコンを、チャネル測定結果出力装置３としてディスプレイを用いる。また、ノートパソコンは、ビーコン受信部２１、チャネル測定部２３および受信強度推定部２４として機能する中央演算装置と、チャネル切替ルール記憶部２２およびチャネル測定モデル記憶部２５として機能する記憶装置とを有している。

本実施例では、無線通信システムとして８０２．１１ｂ／ｇ無線ＬＡＮシステムを利用する。まず、８０２．１１ｂ／ｇ無線ＬＡＮシステムでは、基地局であるアクセスポイントが定期的に（一般的には１００ミリ秒に１回程度の時間間隔で）、自身のＩＤであるＭＡＣアドレスおよび自身の使用するチャネル番号などを含むビーコンを発信する。また、８０２．１１ｂ／ｇ無線ＬＡＮシステムでは、無線通信に使用できるチャネルが１〜１４の１４個（もしくは１〜１３の１３個、以下では１４個として説明する）用意されている。これらのチャネルのうち、チャネル１〜１３の中心周波数間隔は５ＭＨｚ、チャネル１３とチャネル１４の中心周波数間隔は１２ＭＨｚであり、また、これらのチャネルを用いて送受信されるビーコンは直接スペクトラム拡散方式で変調されており、その信号エネルギーは使用するチャネルの中心周波数から前後１１ＭＨｚずつの幅内に拡散されている。このような通信仕様を使用していることから、ビーコンを受信する端末の受信チャネルを、ビーコンを送信する基地局の送信チャネルに必ずしも合わせなくとも、受信端末で基地局から発信されるビーコンを受信し、かつ、ビーコンに含まれる基地局のＩＤおよびチャネル番号を取得できる。

実際に、無線ＬＡＮ端末の受信チャネルをチャネル１からチャネル１３まで切り替えながら、複数の基地局から発信されるビーコンを受信して得られたビーコン受信時の信号受信強度の測定結果を図１５に示す。尚、図１５中、各基地局の測定値のうち、丸で囲まれた測定値が送信チャネルと受信チャネルとが同一の場合の測定値であり、他の測定値はその送信チャネルを異なる受信チャネルで受信した場合の測定値である。

この測定結果からも、各基地局が使用する送信チャネル番号の前後２もしくは３チャネルずつの範囲で、その信号受信強度は低下するものの、ビーコンを受信し、かつ、ビーコンに含まれる基地局のＩＤおよびチャネル番号を取得可能であることが分かる。

図１５に示したようなビーコン受信特性から、基地局の送信チャネル番号とビーコン受信部２１の受信チャネル番号の差に対する信号受信強度の低下量をあらかじめ集計し、チャネル測定モデルとしてチャネル測定モデル記憶部２５に記録できる。このとき、チャネル測定モデルを基地局のＩＤ毎に集計し記録しても、基地局のＩＤによらず唯一のチャネル測定モデルを集計し記録しておいても、基地局のＩＤから判別できる基地局の製造メーカもしくは機種毎にチャネル測定モデルを集計し記録しておいてもよい。

また、図１５に示したようなビーコン受信特性から、受信機の受信チャネルを、チャネル１〜１４の全チャネルに合わせなくても、例えば一定の間隔毎に一部のチャネルのみに合わせるだけで、複数の基地局が送信する全てのビーコンを受信でき、かつ、チャネル測定モデル記憶部２５に記録しておいたチャネル測定モデルを用いることにより、受信機の受信チャネルを基地局の送信チャネルに合わせたときに計測されるであろう信号強度を推定できる。具体的には、「１、４、７、１０、１３、１４」や「２、６、１０、１３、１４」など、３〜４チャネル間隔で受信チャネルを切り替えることにより、一部のチャネルのみを測定するだけで、基地局から受信し得る全てのビーコンについて、その信号受信強度を得ることができる。

以上の如く、無線チャネル測定システムによるパッシブスキャンを高速化できることにある。その理由は、基地局が使用し得る全てのチャネルに受信機の使用チャネルを合わせてビーコンを受信する必要なく、基地局が使用し得る全てのチャネルのうち一部のチャネルのみに受信機の使用チャネルを合わせてビーコンを受信するだけで、基地局が使用し得る全てのチャネルに受信機の使用チャネルを合わせてビーコンを受信するのと同等のパッシブスキャンを実現できるからである。

以上好ましい実施の形態、実施例及び態様をあげて本発明を説明したが、本発明は必ずしも上記実施の形態、実施例及び態様に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内において様々に変形し実施することが出来る。

本発明によれば、無線通信システムにおける無線チャネル測定を高速化できるシステムをコンピュータに実現するためのプログラムといった用途に適用できる。

１基地局
２受信装置
２’ 受信装置
２” 受信装置
２’’’ 受信装置
２１ビーコン受信部
２２チャネル切替ルール記憶部
２３チャネル測定部
２３’ チャネル測定部
２４受信強度推定部
２５チャネル測定モデル記憶部
２６チャネル測定履歴記憶部
２７チャネル切替ルール更新部
２８チャネル測定モデル更新部
３チャネル測定結果出力装置

Claims

基地局が無線通信を用いて定期的に発信するビーコンを受信することにより、周辺に存在する基地局の情報を収集する無線チャネル測定システムであって、
受信チャネルを設定してビーコンを受信し、受信したビーコン情報と、ビーコン受信時に測定した信号受信強度とを出力するビーコン受信部と、
前記ビーコン受信部から得た受信ビーコン情報に含まれる基地局の送信チャネル番号と、ビーコン受信時の受信チャネル番号と、ビーコン受信時の信号受信強度との組を取得し出力するチャネル測定部と、
基地局の送信チャネル番号と受信機の受信チャネル番号との差と、信号受信強度の低下度合いとの関係を示すチャネル測定モデルが記録されるチャネル測定モデル記憶部と、
前記チャネル測定モデル記憶部に記録されたチャネル測定モデルと、前記チャネル測定部から得た基地局の送信チャネル番号、ビーコン受信時の受信チャネル番号およびビーコン受信時の信号受信強度から、基地局の送信チャネルに受信チャネルを合わせてビーコンを受信した場合に測定されるであろう信号受信強度を推定する受信強度推定部と
を有することを特徴とする無線チャネル測定システム。
受信チャネルの切り替えルールが記録されるチャネル切替ルール記憶部を有し、
前記ビーコン受信部は、前記チャネル切替ルール記憶部に記録された情報に従って自身の受信チャネルを設定してビーコンを受信する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線チャネル測定システム。
前記チャネル測定モデル記憶部には、基地局の識別子と、前記基地局の送信チャネル番号と受信機の受信チャネル番号との差と、信号受信強度の低下度合いとの関係を示すチャネル測定モデルが記録され、
前記ビーコン受信部は、前記ビーコンを受信し、受信したビーコン情報と、ビーコン受信時に測定した信号受信強度とを出力し、
前記チャネル測定部は、前記ビーコン受信部から得た受信ビーコン情報に含まれる基地局の識別子および基地局の送信チャネル番号と、ビーコン受信時の受信チャネル番号と、ビーコン受信時の信号受信強度との組を取得し出力し、
前記受信強度推定部は、前記チャネル測定モデル記憶部に記録されたチャネル測定モデルと、前記チャネル測定部から得た基地局の識別子、基地局の送信チャネル番号、ビーコン受信時の受信チャネル番号およびビーコン受信時の信号受信強度から、基地局の送信チャネルにビーコン受信のための受信チャネルを合わせてビーコンを受信した場合に測定されるであろう信号受信強度を推定する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無線チャネル測定システム。
前記チャネル測定部から得た基地局の識別子、基地局の送信チャネル番号、ビーコン受信時の受信チャネル番号およびビーコン受信時の信号受信強度を、その測定時刻と共に記録しておくチャネル測定履歴記憶部と、
前記チャネル測定履歴記憶部に記録されたチャネル測定履歴を参照して、ビーコンを受信したことのある基地局のうち、より多くの基地局の送信チャネル番号にビーコン受信のための受信チャネル番号を合わせることができるようチャネル切替ルールを決定し、前記チャネル切替ルール記憶部に記録されたチャネル切替ルールを更新するチャネル切替ルール更新部と
を有することを特徴とする請求項２に記載の無線チャネル測定システム。
前記チャネル測定履歴記憶部に記録されたチャネル測定履歴を参照して、前記チャネル測定モデル記憶部に記録されたチャネル測定モデルを、無線環境又は受信特性に適応させるよう更新するチャネル測定モデル更新部
を有することを特徴とする請求項４に記載の無線チャネル測定
システム。
基地局が無線通信を用いて定期的に発信するビーコンを受信することにより、周辺に存在する基地局の情報を収集する無線チャネル測定方法であって、
受信チャネルを設定してビーコンを受信し、前記受信チャネルの信号受信強度を測定し、
前記受信ビーコン情報に含まれる基地局の送信チャネル番号と、ビーコン受信時の受信チャネル番号と、ビーコン受信時の信号受信強度との組を取得し、
前記取得した基地局の送信チャネル番号、前記取得したビーコン受信時の受信チャネル番号、前記取得したビーコン受信時の信号受信強度、及び基地局の送信チャネル番号と受信機の受信チャネル番号との差と信号受信強度の低下度合いとの関係を示すチャネル測定モデルに基づいて、基地局の送信チャネルに受信チャネルを合わせてビーコンを受信した場合に測定されるであろう信号受信強度を推定する
ことを特徴とする無線チャネル測定方法。
受信チャネルの切り替えルールであるチャネル切替ルールに従って、受信チャネルを設定してビーコンを受信することを特徴とする請求項６に記載の無線チャネル測定方法。
前記チャネル測定モデルが、基地局の識別子と、前記基地局の送信チャネル番号と受信機の受信チャネル番号との差と、信号受信強度の低下度合いとの関係を示すものであり、
受信チャネルを設定してビーコンを受信し、前記受信チャネルの信号受信強度を測定し、
前記受信ビーコン情報に含まれる基地局の基地局の識別子と、送信チャネル番号と、ビーコン受信時の受信チャネル番号と、ビーコン受信時の信号受信強度との組を取得し、
前記取得した基地局の識別子、前記取得した基地局の送信チャネル番号、前記取得したビーコン受信時の受信チャネル番号、前記取得したビーコン受信時の信号受信強度、及び前記チャネル測定モデルに基づいて、基地局の送信チャネルに受信チャネルを合わせてビーコンを受信した場合に測定されるであろう信号受信強度を推定する
ことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の無線チャネル測定方法。
前記取得した基地局の識別子と、前記取得した基地局の送信チャネル番号と、前記取得したビーコン受信時の受信チャネル番号と、前記取得したビーコン受信時の信号受信強度と、その測定時刻とをチャネル測定履歴として記録し、
前記チャネル測定履歴を参照して、ビーコンを受信したことのある基地局のうち、より多くの基地局の送信チャネル番号にビーコン受信のための受信チャネル番号を合わせることができるよう前記チャネル切替ルールを更新する
ことを特徴とする請求項７に記載の無線チャネル測定方法。
前記チャネル測定履歴を参照して、前記チャネル測定モデルを、無線環境又は受信特性に適応させるよう更新する
ことを特徴とする請求項９に記載の無線チャネル測定方法。
基地局が無線通信を用いて定期的に発信するビーコンを受信することにより、周辺に存在する基地局の情報を収集する無線チャネル測定のプログラムであって、
受信チャネルを設定してビーコンを受信し、前記受信チャネルの信号受信強度を測定するビーコン受信処理と、
前記受信ビーコン情報に含まれる基地局の送信チャネル番号と、ビーコン受信時の受信チャネル番号と、ビーコン受信時の信号受信強度との組を取得する取得処理と、
前記取得した基地局の送信チャネル番号、前記取得したビーコン受信時の受信チャネル番号、前記取得したビーコン受信時の信号受信強度、及び基地局の送信チャネル番号と受信機の受信チャネル番号との差と信号受信強度の低下度合いとの関係を示すチャネル測定モデルに基づいて、基地局の送信チャネルに受信チャネルを合わせてビーコンを受信した場合に測定されるであろう信号受信強度を推定する推定処理と
を情報処理装置に実行させることを特徴とするプログラム。
前記ビーコン受信処理は、受信チャネルの切り替えルールであるチャネル切替ルールに従って、受信チャネルを設定してビーコンを受信することを特徴とする請求項１１に記載のプログラム。
前記チャネル測定モデルが、基地局の識別子と、前記基地局の送信チャネル番号と受信機の受信チャネル番号との差と、信号受信強度の低下度合いとの関係を示すものであり、
前記取得処理は、前記受信ビーコン情報に含まれる基地局の基地局の識別子と、送信チャネル番号と、ビーコン受信時の受信チャネル番号と、ビーコン受信時の信号受信強度との組を取得し、
前記推定処理は、前記取得した基地局の識別子、前記取得した基地局の送信チャネル番号、前記取得したビーコン受信時の受信チャネル番号、前記取得したビーコン受信時の信号受信強度、及び前記チャネル測定モデルに基づいて、基地局の送信チャネルに受信チャネルを合わせてビーコンを受信した場合に測定されるであろう信号受信強度を推定する
ことを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載のプログラム。
前記取得した基地局の識別子と、前記取得した基地局の送信チャネル番号と、前記取得したビーコン受信時の受信チャネル番号と、前記取得したビーコン受信時の信号受信強度と、その測定時刻とをチャネル測定履歴として記録する処理と、
前記チャネル測定履歴を参照して、ビーコンを受信したことのある基地局のうち、より多くの基地局の送信チャネル番号にビーコン受信のための受信チャネル番号を合わせることができるよう前記チャネル切替ルールを更新する処理と
を情報処理装置に実行させることを特徴とする請求項１２に記載のプログラム。
前記チャネル測定履歴を参照して、前記チャネル測定モデルを、無線環境又は受信特性に適応させるよう更新する更新処理を情報処理装置に実行させることを特徴とする請求項１４のいずれかに記載のプログラム。