JP6458571B2 - Wireless communication apparatus and wireless communication program - Google Patents
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Description
本発明は、無線通信装置及び無線通信プログラムに関し、例えば、無線マルチホップ通信を行う無線通信装置に適用し得るものである。 The present invention relates to a wireless communication apparatus and a wireless communication program, and can be applied to, for example, a wireless communication apparatus that performs wireless multi-hop communication.
例えば、送信出力値が所定値の固定されており、送信出力値を制御できない無線通信装置の場合、受信側の無線通信装置が近隣に存在していても、常に送信側の無線通信装置は最大の出力値で電波を送信している。そのため、電波は受信側の無線通信装置を超えて他の無線通信装置に到達し、その他の無線通信装置にとってはノイズとなり得る。 For example, in the case of a wireless communication device in which the transmission output value is fixed at a predetermined value and the transmission output value cannot be controlled, the transmission-side wireless communication device is always the maximum even if the reception-side wireless communication device exists in the vicinity. Radio wave is transmitted with the output value of. For this reason, the radio wave reaches the other wireless communication device beyond the wireless communication device on the receiving side, and may become noise for the other wireless communication device.
また、必要以上に高い送信出力値で電波を送信することによって、無駄な電力消費を伴うことになり、バッテリ駆動の装置であれば動作時間にも影響を与える。 Further, by transmitting radio waves with a transmission output value that is higher than necessary, unnecessary power consumption is involved, and the operation time is also affected if a battery-driven device is used.
他の無線通信装置への影響を最小限にし、かつ、電力消費を抑えるために、宛先との距離関係に応じて送信出力値を最適な値に制御する必要がある。ただし、宛先との距離は物理的な位置関係だけによるものではなく、通信経路上の障害物の有無や周囲のノイズの有無による影響を考慮する必要がある。 In order to minimize the influence on other wireless communication devices and reduce power consumption, it is necessary to control the transmission output value to an optimum value according to the distance relationship with the destination. However, the distance to the destination is not only based on the physical positional relationship, but it is necessary to consider the influence of the presence or absence of obstacles on the communication path and the presence or absence of ambient noise.
特許文献1の記載技術は、無線マルチホップネットワークを構成するノードが、隣接ノードとの間で受信電波状況を送受信し合い、直接経路でない隣接ノードから電波の到達があった場合に、他の直接経路の隣接ノードとの通信が不安定にならない程度に送信電力を低下させるものである。 The technology described in Patent Document 1 is that when nodes constituting a wireless multi-hop network transmit / receive received radio wave status to / from adjacent nodes and radio waves arrive from adjacent nodes that are not direct paths, The transmission power is reduced to such an extent that communication with adjacent nodes on the route does not become unstable.
しかしながら、従来技術のように、送信出力値を隣接ノードに合わせて一律に制御すると、通信可能な領域が無線通信装置の本来の能力に比べて狭くなってしまうという問題が生じ得る。特に、複数の無線通信装置を経由して通信を行う無線マルチホップ通信の場合、通信可能な領域を狭めてしまうことにより、通信失敗時に迂回可能な経路を検出できなかったり、又は新しく設置された無線通信装置を発見できなかったりすることに繋がる。このような観点から、送信出力値を一律に制御することが必ずしも望ましくないことが生じ得る。 However, if the transmission output value is uniformly controlled in accordance with the adjacent nodes as in the prior art, there may be a problem that the communicable area becomes narrower than the original capability of the wireless communication apparatus. In particular, in the case of wireless multi-hop communication in which communication is performed via a plurality of wireless communication devices, it is not possible to detect a detourable path when communication fails due to narrowing of the communicable area, or newly installed This leads to the failure to find a wireless communication device. From this point of view, it may occur that it is not always desirable to uniformly control the transmission output value.
そのため、受信信号の受信電力値から、環境変動や障害物による通信品質の変化等に応じて最適な送信出力値を通信経路毎に算出して電波の送信出力値を制御することができる無線通信装置及び無線通信プログラムが求められている。 Therefore, wireless communication that can control the transmission output value of radio waves by calculating the optimal transmission output value for each communication path from the received power value of the received signal according to environmental fluctuations or changes in communication quality due to obstacles, etc. There is a need for an apparatus and a wireless communication program.
かかる課題を解決するために、第1の本発明に係る無線通信装置は、(1)受信信号の送信先アドレス情報に基づいてブロードキャスト信号か否かを判別する信号種別判別手段と、(2)信号種別判別手段により判別されたブロードキャスト信号の受信電力値を測定する受信電力値測定手段と、(3)ブロードキャスト信号の送信元との間の通信品質状態を測定する通信品質状態測定手段と、(4)ブロードキャスト信号の規定送信出力値及び受信電力値測定手段により測定された受信電力値に基づく経路損失値と、通信品質状態測定手段により測定された通信品質状態に応じたオフセット値とを用いて、次の宛先において目標受信電力値で受信させる送信出力値を通信経路毎に求める送信出力値算出手段と、(5)送信出力値算出手段により求められた送信出力値を通信経路毎に保持する送信出力値保持手段と、(6)送信出力値保持手段に保持される通信経路毎の送信出力値を用いて信号を送信する送信手段とを備えることを特徴とする。 In order to solve such a problem, the wireless communication apparatus according to the first aspect of the present invention includes: (1) a signal type determining unit that determines whether or not a broadcast signal is based on transmission destination address information of a received signal; and (2) Received power value measuring means for measuring the received power value of the broadcast signal determined by the signal type determining means; (3) communication quality state measuring means for measuring the communication quality state with the broadcast signal transmission source; 4 ) Using the specified transmission output value of the broadcast signal and the path loss value based on the received power value measured by the received power value measuring unit and the offset value corresponding to the communication quality state measured by the communication quality state measuring unit. a transmission output value calculating means for calculating a transmission output value to be received for each communication path in the target received power value at the next destination, (5) transmitting the output value calculating means A transmission output value holding means for holding more the obtained transmission output value for each communication path, and transmitting means for transmitting a signal using the transmission output value for each communication path is held in (6) transmission output value holding means It is characterized by providing.
第2の本発明に係る無線通信プログラムは、コンピュータを、(1)受信信号の送信先アドレス情報に基づいてブロードキャスト信号か否かを判別する信号種別判別手段、(2)信号種別判別手段により判別されたブロードキャスト信号の受信電力値を測定する受信電力値測定手段、(3)ブロードキャスト信号の送信元との間の通信品質状態を測定する通信品質状態測定手段と、(4)ブロードキャスト信号の規定送信出力値及び受信電力値測定手段により測定された受信電力値に基づく経路損失値と、通信品質状態測定手段により測定された通信品質状態に応じたオフセット値とを用いて、次の宛先において目標受信電力値で受信させる送信出力値を通信経路毎に求める送信出力値算出手段、(5)送信出力値算出手段により求められた送信出力値を通信経路毎に保持する送信出力値保持手段、(6)送信出力値保持手段に保持される通信経路毎の送信出力値を用いて信号を送信する送信手段として機能させることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a wireless communication program, comprising: (1) signal type determining means for determining whether or not a broadcast signal is based on transmission destination address information of a received signal; and (2) signal type determining means. Received power value measuring means for measuring the received power value of the broadcast signal , (3) communication quality state measuring means for measuring the communication quality state with the broadcast signal transmission source, and ( 4 ) prescribed transmission of the broadcast signal. Using the path loss value based on the received power value measured by the output value and the received power value measuring means and the offset value corresponding to the communication quality state measured by the communication quality state measuring means , the target reception is performed at the next destination. transmission output value calculating means for calculating a transmission output value which received the power value for each communication path, prompted by (5) transmission output value calculation means Transmission output value holding means for holding the transmission output value for each communication path, that function as transmission means for transmitting a signal using the transmission output value for each communication path is held in (6) transmission output value holding means Features.
本発明によれば、受信信号の受信強度から、環境変動や障害物による通信品質の変化等に応じた最適な送信出力値を通信経路毎に算出して電波の送信出力値を制御することができる。 According to the present invention, it is possible to control the transmission output value of a radio wave by calculating an optimal transmission output value for each communication path from the reception intensity of the received signal in accordance with an environmental change or a change in communication quality due to an obstacle. it can.
(A)第1の実施形態
以下では、本発明に係る無線通信装置及び無線通信プログラムの第1の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
(A) First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of a wireless communication apparatus and a wireless communication program according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1の実施形態は、例えば、マルチホップ通信を採用してアドホックネットワークを構成する無線通信装置に本発明を適用する場合を例示する。 1st Embodiment illustrates the case where this invention is applied to the radio | wireless communication apparatus which employ | adopts multihop communication and comprises an ad hoc network, for example.
(A−1)第1の実施形態の構成
図2は、第1の実施形態に係る無線通信ネットワーク1の全体構成を示す全体構成図である。図2において、第1の実施形態に係る無線通信ネットワーク1は、複数(図2では5個)の無線通信装置100−1〜100−5を有する。なお、複数の無線通信装置100−1〜100−5はそれぞれ、共通の機能構成を備えるものであるため、共通の構成や処理を説明する場合には、無線通信装置100と表現して説明する。
(A-1) Configuration of the First Embodiment FIG. 2 is an overall configuration diagram showing the overall configuration of the wireless communication network 1 according to the first embodiment. 2, the wireless communication network 1 according to the first embodiment includes a plurality (five in FIG. 2) of wireless communication devices 100-1 to 100-5. In addition, since each of the plurality of wireless communication devices 100-1 to 100-5 has a common functional configuration, when describing the common configuration and processing, the wireless communication devices 100-1 to 100-5 are described as the
無線通信装置100は、アドホックネットワークを構成するノードに搭載される無線通信装置であり、近隣の無線通信装置100との間でマルチホップ通信を行うものである。また、無線通信装置100は移動可能なノード等に搭載されることにより、無線通信装置100も移動可能である。
The
無線通信装置100は、ブロードキャストにより経路探索信号を送受信して通信経路を探索して通信経路テーブルを作成する通信経路探索機能や、近隣の無線通信装置100を経由して、さらに遠方の無線通信装置100との間でマルチホップ通信を行うマルチホップ機能や、ブロードキャスト通信の際に受信した受信電力値(例えば、受信電界強度)に基づいて、通信経路毎の送信出力値を算出する送信出力制御機能等を有する。
The
無線通信装置100は、1対不特定多数のブロードキャスト通信、1対多数のマルチキャスト通信、1対1のユニキャスト通信のいずれかの通信方法に対応可能なものであり、データ信号、音信号(音声信号も含む)、画像データ等を他の無線通信装置100と送受信する。
The
図1は、第1の実施形態に係る無線通信装置100の内部構成を示す内部構成図である。図1において、第1の実施形態に係る無線通信装置100は、大別して、受信部101、送信出力値制御部110、送信部106を有する。また、送信出力値制御部110は、受信電力値測定部102、最適送信出力値算出部103、送信出力値保持部104、通信経路探索部105を有する。
FIG. 1 is an internal configuration diagram showing an internal configuration of the
無線通信装置100のハードウェア構成は図示しないが、既存の無線通信装置と同様に、アンテナ部、通信インターフェースを含む通信部、通信制御部等を有し、CPU等を有する通信制御部が処理プログラムを実行することにより、無線通信装置100の機能を実現する。
Although the hardware configuration of the
受信部101は、当該無線通信装置100のアンテナ部(図示しない)により捕捉された電波に乗せられた信号を受信し、受信信号を解析してするものである。受信部101は、復号した信号を解析してヘッダ情報に含まれるアドレス情報に基づいて通信方式の種別を判定する通信種別判定部111を有する。
The
通信種別判定部111は、ヘッダ情報に含まれる宛先のアドレス情報が宛先を指定していないブロードキャストアドレスであるか又は特定の宛先を指定するユニキャストアドレスであるかを判定することで、受信信号がブロードキャスト信号か又はユニキャスト信号であるかを判定する。
The communication
受信部101は、通信種別判定部111によりブロードキャスト信号であると判定されると、受信信号を受信電力値測定部102に与える。なお、受信信号がユニキャスト信号であると判定され、宛先が自装置である場合には、受信信号に含まれるデータを上位層に与える。一方、宛先が他の無線通信装置である場合、指定された通信経路に従って、次のホップ先の無線通信装置に転送する。
When the communication
受信電力値測定部102は、受信したブロードキャスト信号の受信電力値(受信電界強度)を測定し、その測定結果を最適送信出力値算出部103に与える。
The reception power
最適送信出力値算出部103は、受信電力値測定部102から取得したブロードキャスト信号の受信電界強度に基づいて当該通信経路の経路損失を求め、この経路損失に基づいて、自装置が送信するユニキャスト信号の送信出力値を通信経路毎に算出するものである。
The optimum transmission output
つまり、最適送信出力値算出部103は、受信したブロードキャスト信号の受信電界強度から当該通信経路の通信環境に応じた経路損失を求める。そして、当該無線通信装置100がユニキャスト通信を行う際の送信出力値を、最適送信出力値算出部103は通信経路毎に算出する。
That is, the optimum transmission output
ここで、ブロードキャスト通信を行う際、ブロードキャスト信号を送信する送信出力値は、通信プロトコルにより規格化された送信出力値が用いられる。つまり、一般的に、ブロードキャスト信号を送信する送信側の無線通信装置100は、通信プロトコルで規定された送信出力値でブロードキャスト信号を送信する。
Here, when performing broadcast communication, a transmission output value standardized by a communication protocol is used as a transmission output value for transmitting a broadcast signal. That is, generally, the
一方、ブロードキャスト信号を受信する受信側の無線通信装置100は、ブロードキャスト信号の送信出力値を認識しているため、最適送信出力値算出部103は、ブロードキャスト信号の送信出力値とブロードキャスト信号の受信電界強度とに基づいて、経路損失を求めることができる。
On the other hand, since the
そして、最適送信出力値算出部103は、ブロードキャスト信号の受信時に求めた経路損失を、ユニキャスト信号の送信の際の経路損失として、ユニキャスト信号の送信出力値を求める。つまり、ユニキャスト信号の送信の際、ユニキャスト信号の安定した受信のために、受信側の無線通信装置100における最低受信電界強度が無線通信プロトコルにより推奨されている。従って、最適送信出力値算出部103は、上記推奨されているユニキャスト信号の最低受信電界強度に、上記ブロードキャスト信号受信時の経路損失を加算することで、ユニキャスト信号の送信出力値を算出する。
Then, the optimum transmission output
送信出力値保持部104は、最適送信出力値算出部103により算出された通信経路の送信出力値を通信経路毎に保持するものである。
The transmission output
通信経路探索部105は、所定の通信経路探索プロトコルに従って、周辺の無線通信装置100の状況を確認して経路テーブルを作成したり、更新したりするものである。通信経路探索プロトコルは、特に限定されるものではなく、種々のプロトコルを広く適用することができ、例えば、RPL(IPv6 Routing Protocol for Low power and Lossy networks)、AODV(Ad hoc On-Demand Distance Vector)、OLSR(Optimized Link State Routing)、DYMO(Dynamic MANET On-demand)、DSR(Dynamic Source Routing)等を適用することができる。
The communication
送信部106は、送信データを含む送信信号をブロードキャストで送信したり、ユニキャストで送信したりするものである。送信部106が、ユニキャスト信号を送信する際、ユニキャスト信号の宛先に応じて、対応する通信経路の送信出力値を送信出力値保持部104から読み出し、その通信経路の送信出力値でユニキャスト信号を送信する。
The
(A−2)第1の実施形態の動作
次に、第1の実施形態の無線通信装置100における送信出力制御の処理動作を、図面を参照しながら詳細に説明する。
(A-2) Operation of First Embodiment Next, the processing operation of transmission output control in the
図3は、第1の実施形態に係る無線通信装置100における送信制御処理の動作を示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the transmission control process in the
無線通信装置100のアンテナ部(図示しない)は到達した電波を受波して、電波に乗せられている信号が受信部101に与えられる。受信部101において、信号が受信されると(S101)、受信信号のヘッダに含まれている送信先アドレス情報が解析されて、ブロードキャスト信号か否か判定される(S102)。そして、受信信号がブロードキャスト信号であると判定されると、受信電力値測定部102によりブロードキャスト信号の受信電界強度が測定される(S103)。
An antenna unit (not shown) of the
最適送信出力値算出部103では、受信電力値測定部102により測定されたブロードキャスト信号の受信電界強度に基づいて当該通信経路の経路損失が求められ、ユニキャスト信号の送信出力値が算出される。この最適送信出力値算出部103による送信出力値の算出処理を図3及び図4を参照しながら詳細に説明する。
In the optimum transmission output
図4は、第1の実施形態に係る最適送信出力値算出部103による送信出力値の算出処理を説明する説明図である。図4は、無線通信装置Aと無線通信装置Bの信号の受信電力値または送信電力値の関係を示している。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating transmission output value calculation processing by the optimum transmission output
図4では、無線通信装置Bがブロードキャスト信号の送信側であり、無線通信装置Aがブローキャスト信号の受信側としており、また、無線通信装置Aが、無線通信装置Bを宛先とするユニキャスト信号を送信する場合を例示している。 In FIG. 4, the wireless communication device B is a broadcast signal transmission side, the wireless communication device A is a broadcast signal reception side, and the wireless communication device A is a unicast signal destined for the wireless communication device B. The case where is transmitted is illustrated.
図4において、無線通信装置Bがブロードキャスト信号を送信出力値TB[dBm]で送信している。 In FIG. 4, the wireless communication apparatus B transmits a broadcast signal with a transmission output value T B [dBm].
ブロードキャスト信号は無線通信装置Aに受信され、無線通信装置Aの受信電力値測定部102により、ブロードキャスト信号の受信電界強度RBA[dBm]で受信されたとする。
It is assumed that the broadcast signal is received by the wireless communication device A and received by the reception power
このとき、無線通信装置Aの最適送信出力値算出部103は、ブロードキャスト信号の送信出力値TB[dBm]を認識しているため、式(1)に従って、ブロードキャスト信号の送信出力値TB[dBm]とブロードキャスト信号の受信電界強度RBA[dBm]とに基づいて、当該通信経路の経路損失LAB[dB]を算出する(S104)。
LAB[dB]=TB−RAB …(1)
At this time, since the optimum transmission output
L AB [dB] = T B −R AB (1)
次に、無線通信装置Aの最適送信出力値算出部103は、式(2)に従って、無線通信装置Bとの間の経路損失LAB[dB]と、無線通信システムで規定されているユニキャスト信号の最低受信電界強度Cとに基づいて、ユニキャスト信号の送信出力値UAB[dBm]を算出する(S105)。
UAB[dBm]=C+LAB=C+(TB−RAB) …(2)
Next, the optimum transmission output
U AB [dBm] = C + L AB = C + (T B −R AB ) (2)
図4に示すように、ブロードキャスト信号の送信出力値が認識されているため、受信側の無線通信装置Aにおけるブロードキャスト信号の受信電界強度を測定することで、無線通信装置Aは、無線通信装置Bとの間の通信経路の経路損失LAB[dBm]を求めることができる。 As shown in FIG. 4, since the transmission output value of the broadcast signal is recognized, the wireless communication device A can measure the reception electric field strength of the broadcast signal in the wireless communication device A on the receiving side, so that the wireless communication device A The path loss L AB [dBm] of the communication path between and can be obtained.
また、無線通信装置Aが無線通信装置Bを宛先とするユニキャスト信号を送信する際、ユニキャスト信号の受信側における最低受信電界強度Cは無線通信システムで規定されている。そのため、無線通信装置Aは、最低受信電界強度Cでユニキャスト信号を受信させることを考慮して、式(2)に従って、ユニキャスト信号の送信出力値UAB[dBm]を求める。 Further, when the wireless communication device A transmits a unicast signal destined for the wireless communication device B, the minimum received electric field strength C on the receiving side of the unicast signal is defined by the wireless communication system. Therefore, the radio communication apparatus A obtains the transmission output value U AB [dBm] of the unicast signal according to the equation (2) in consideration of receiving the unicast signal with the minimum received electric field strength C.
最適送信出力値算出部103により算出されたユニキャスト信号の送信出力値は、送信出力値保持部104に与えられ、送信出力値保持部104において、通信経路毎に保持される(S106)。
The transmission output value of the unicast signal calculated by the optimum transmission output
その後、無線通信装置Aが無線通信装置Bに対してユニキャスト信号を送信する場合、無線通信装置Aの送信部106は、宛先あるいは中継先とする無線通信装置Bとの間の送信出力値を読み出し、その送信出力値でユニキャスト信号を送信する。
Thereafter, when the wireless communication device A transmits a unicast signal to the wireless communication device B, the
このようにすることで、ブロードキャスト信号の送信出力値を制御することなく、特定の宛先へのユニキャスト信号の送信出力値を制御することができる。換言すると、ブロードキャスト信号の送信出力値を制御しないため、ブロードキャスト通信の通信可能な領域を狭めることを回避でき、ブロードキャスト通信の特有の機能(例えば、通信経路探索機能等)を奏することができる。一方、ユニキャスト通信は1対1通信であるため、特定の無線通信装置まで電波を到達させるのに十分な送信出力値とすることができ、他の無線通信装置への電波干渉を抑え、かつ、省電力化を図ることができる。 By doing so, it is possible to control the transmission output value of the unicast signal to a specific destination without controlling the transmission output value of the broadcast signal. In other words, since the transmission output value of the broadcast signal is not controlled, it is possible to avoid narrowing the area in which broadcast communication can be performed, and it is possible to provide a function specific to broadcast communication (for example, a communication route search function). On the other hand, since unicast communication is one-to-one communication, it can be set to a transmission output value sufficient to allow radio waves to reach a specific radio communication device, suppress radio wave interference to other radio communication devices, and Therefore, power saving can be achieved.
(A−3)第1の実施形態の効果
以上のように、第1の実施形態によれば、ブロードキャスト信号の受信電力値に基づいて通信経路毎のユニキャスト信号の送信出力値を算出することにより、ユニキャスト信号を送信する際に、通信経路の最適な送信出力値で送信することができる。
(A-3) Effect of First Embodiment As described above, according to the first embodiment, the transmission output value of the unicast signal for each communication path is calculated based on the reception power value of the broadcast signal. Thus, when transmitting a unicast signal, it is possible to transmit with an optimal transmission output value of the communication path.
その結果、ブロードキャスト信号の送信出力は制御せず、ユニキャスト信号だけを宛先に応じた送信出力に制御することで、通信可能な領域を狭めずに周囲の無線通信装置への電波干渉を抑え、省電力な動作を期待できる。 As a result, the transmission output of the broadcast signal is not controlled, and only the unicast signal is controlled to the transmission output according to the destination, thereby suppressing radio wave interference to surrounding wireless communication devices without narrowing the communicable area, Expect power-saving operation.
(B)第2の実施形態
次に、本発明に係る無線通信装置及び無線通信プログラムの第2の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
(B) Second Embodiment Next, a second embodiment of the wireless communication apparatus and the wireless communication program according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第2の実施形態も、第1の実施形態と同様に、例えば、マルチホップ通信を採用してアドホックネットワークを構成する無線通信装置に本発明を適用する場合を例示する。 Similarly to the first embodiment, the second embodiment exemplifies a case where the present invention is applied to a wireless communication device that configures an ad hoc network, for example, employing multi-hop communication.
(B−1)第2の実施形態の構成
第2の実施形態は、通信経路の環境変化に応じて、ブロードキャスト信号の受信電界強度が変動することを考慮して、ユニキャスト信号の送信出力値を算出する点で、第1の実施形態と異なる。
(B-1) Configuration of the Second Embodiment In the second embodiment, the transmission output value of a unicast signal is considered in consideration of fluctuations in the received electric field strength of the broadcast signal according to changes in the communication path environment. Is different from the first embodiment in that
図5は、第2の実施形態に係る無線通信装置100の内部構成を示す内部構成図である。図5において、第2の実施形態に係る無線通信装置100は、大別して、受信部101、送信出力値制御部210、送信部106を有する。また、送信出力値制御部210は、受信電力値測定部102、最適送信出力値算出部203、送信出力値保持部204、通信経路探索部105、欠損率算出部207を有する。
FIG. 5 is an internal configuration diagram showing an internal configuration of the
なお、第1の実施形態に係る無線通信装置100の構成要素と同一又は対応するものについては、図1と同一符号を付している。
In addition, the same code | symbol as FIG. 1 is attached | subjected about the same or corresponding component of the radio |
欠損率算出部207は、ブロードキャスト信号の欠損率を通信経路毎に基づいて算出するものである。欠損率算出部207による欠損率の算出方法は、種々の方法を適用することができるが、例えば所定の単位時間当たりのブロードキャスト信号の送信回数と、送信したブロードキャスト信号に対する応答信号の受信回数とに基づいて単位時間当たりの信号欠損率を通信経路毎に求める方法を用いることができる。通信経路毎の欠損率を求めることにより、その通信経路の通信環境を得ることができる。つまり、欠損率が比較的小さいときには、ブロードキャスト信号が継続的に受信できていることから、通信環境が比較的良い状態と判断できる。逆に、欠損率が比較的大きいときには、通信環境が比較的悪い状態と判断できる。
The loss
最適送信出力値算出部203は、受信電力値測定部102から取得したブロードキャスト信号の受信電界強度に基づいて当該通信経路の経路損失を求める。
The optimum transmission output
ここで、第2の実施形態に係る最適送信出力値算出部203は、通信経路の通信環境の変化に応じて、ブロードキャスト信号の受信電界強度が変動するため、所定回数のブロードキャスト信号の受信強度値の平均値RA[dBm]を用いる。すなわち、所定の受信回数における受信電界強度の平均値RA[dBm]を求め、その受信電界強度の平均値に基づいて、当該通信経路の経路損失を求める。これにより、環境変化に応じて受信電界強度も変動するため、ブロードキャスト信号の受信毎ではなく、環境変動に応じた所定回数に亘った受信電界強度の平均値RA[dBm]を用いることで、環境変動に適応できる。
Here, the optimum transmission output
また、最適送信出力値算出部203は、送信出力値保持部204に保持されるオフセットテーブル204aを参照して、欠落率算出部207により求められた通信経路の欠落率に対応するオフセット値を求める。
In addition, the optimum transmission output
さらに、最適送信出力値算出部203は、受信電界強度の平均値RA[dBm]に基づく通信経路毎の経路損失と、当該通信経路の欠落率に応じたオフセット値と、無線通信システムで規定されているユニキャスト信号の最低受信電界強度とに基づいて、ユニキャスト信号の送信出力値を算出する。
Further, the optimum transmission output
送信出力値保持部204は、第1の実施形態と同様に、最適送信出力値算出部203により算出された通信経路の送信出力値を通信経路毎に保持する。また、最適送信出力値算出部203による受信電界強度の平均値の算出のため、送信出力値保持部204過去の所定回数の受信電界強度を保持したり、過去の受信電界強度の平均値を保持したりする。さらに、送信出力値保持部204は、通信経路の欠落率に対応するオフセット値を決定するオフセットテーブル204aを保持する。
Similarly to the first embodiment, the transmission output
(B−2)第2の実施形態の動作
次に、第2の実施形態の無線通信装置100における送信出力制御の処理動作を、図面を参照しながら詳細に説明する。
(B-2) Operation of Second Embodiment Next, the processing operation of the transmission output control in the
図6は、第1の実施形態に係る無線通信装置100における送信制御処理の動作を示すフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the transmission control process in the
第1の実施形態と同様に、無線通信装置100の受信部101において、信号が受信されると(S101)、受信信号のヘッダに含まれている送信先アドレス情報が解析されて、ブロードキャスト信号か否か判定される(S102)。そして、受信信号がブロードキャスト信号であると判定されると、受信電力値測定部102によりブロードキャスト信号の受信電界強度が測定される(S103)。
As in the first embodiment, when a signal is received by the receiving
最適送信出力値算出部203では、過去及び今回の受信電界強度も含めて、所定回数の受信電界強度の平均値RA[dBm]を算出する(S201)。
The optimum transmission output
さらに、最適送信出力値算出部203は、欠落率算出部207により求められた当該通信経路の欠落率を取得し、オフセットテーブル204aを参照して、当該通信経路の欠落率に応じたオフセット値Oを求める(S202)。
Furthermore, the optimum transmission output
図7は、第2の実施形態に係るオフセットテーブル204aの構成を示す構成図である。図7に示すように、オフセットテーブル204aは、欠落率に応じてオフセット値Oが対応付けられている。例えば、「欠落率:1%以上〜10%未満」の場合、「オフセット値:3[dBm]」等のように、欠落率が小さくなるほど、通信環境が安定して良い状態にあると判断できるため、オフセット値は小さくなる。逆に、欠落率が大きくなるほど、通信環境が不安定な状態にあると判断できるため、オフセット値は大きくなる。
FIG. 7 is a configuration diagram showing the configuration of the offset table 204a according to the second embodiment. As shown in FIG. 7, the offset
そして、最適送信出力値算出部203は、ブロードキャスト信号の送信出力値TB[dBm]を認識しているため、式(3)に従って、ブロードキャスト信号の送信出力値TB[dBm]とブロードキャスト信号の受信電界強度の平均値RABA[dBm]とに基づいて、当該通信経路の経路損失LAB[dB]を算出する(S203)。
LAB[dB]=TB−RAAB …(3)
Since the optimum transmission output
L AB [dB] = T B −RA AB (3)
次に、最適送信出力値算出部203は、式(4)に従って、通信経路の次のホップ先である無線通信装置との間の経路損失LAB[dB]と、無線通信システムで規定されているユニキャスト信号の最低受信電界強度Cと、オフセット値Oとに基づいて、ユニキャスト信号の送信出力値UAB[dBm]を算出する(S204)。
UAB[dBm]=C+LAB+O=C+(TB−RAAB)+O …(4)
Next, the optimum transmission output
U AB [dBm] = C + L AB + O = C + (T B −RA AB ) + O (4)
最適送信出力値算出部203により算出されたユニキャスト信号の送信出力値は、送信出力値保持部204に与えたれ、送信出力値保持部204において、通信経路毎に保持される(S106)。
The transmission output value of the unicast signal calculated by the optimum transmission output
その後、無線通信装置100が宛先の無線通信装置に対してユニキャスト信号を送信する場合、無線通信装置の送信部106は、宛先とする無線通信装置との間の送信出力値を読み出し、その送信出力値でユニキャスト信号を送信する。
Thereafter, when the
図8は、第2の実施形態に係る最適送信出力値算出部203による送信出力値の算出処理を説明する説明図である。図8は、無線通信装置Aと無線通信装置Bの信号の受信電力値または送信電力値の関係を示している。
FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating transmission output value calculation processing by the optimum transmission output
図8では、無線通信装置Bがブロードキャスト信号の送信側であり、無線通信装置Aがブローキャスト信号の受信側としており、また、無線通信装置Aが、無線通信装置Bを宛先あるいは中継先とするユニキャスト信号を送信する場合を例示している。 In FIG. 8, the wireless communication device B is a broadcast signal transmission side, the wireless communication device A is a broadcast signal reception side, and the wireless communication device A has the wireless communication device B as a destination or a relay destination. The case where a unicast signal is transmitted is illustrated.
図8において、無線通信装置Bはブロードキャスト信号をTB=20[mW]=13[dBm]の出力値にて送信している。無線通信装置Aは、無線通信装置Bから送信されたブロードキャスト信号を受信し、所定回数の平均受信強度RABA=−70[dBm]を算出したものとする。また、無線通信装置Aが無線通信装置Bとの間の信号に対する欠落率は欠落率PBA=5[%]であるとする。 In FIG. 8, the wireless communication device B transmits a broadcast signal with an output value of T B = 20 [mW] = 13 [dBm]. Assume that the wireless communication apparatus A receives the broadcast signal transmitted from the wireless communication apparatus B and calculates the average reception intensity RA BA = −70 [dBm] for a predetermined number of times. Further, it is assumed that the missing rate for the signal between the wireless communication device A and the wireless communication device B is the missing rate P BA = 5 [%].
この場合、無線通信装置Aにおいて、最適送信出力値算出部203は、オフセットテーブル204a(図7参照)を参照して、欠落率PBA=5[%]に対応するオフセット値OBA=3[dBm]を求める。
In this case, in the wireless communication apparatus A, the optimum transmission output
したがって、無線通信装置Aの最適送信出力値算出部203は、無線通信装置Bとの間の経路損失LAB[dB]=TB−RABA=13−(−70)=83[dBm]を求める。
Therefore, the optimum transmission output
さらに、無線通信システムにおけるユニキャスト信号の最低受信強度CはC=−100[dBm]であるとすると、無線通信装置Aから無線通信装置Bへユニキャスト通信を行う場合の最適な送信出力値UAB[dBm]は、UAB=C+LAB+OBA=−100+83+3=−14[dBm]となる。 Furthermore, assuming that the minimum reception strength C of a unicast signal in a wireless communication system is C = −100 [dBm], an optimal transmission output value U when performing unicast communication from the wireless communication apparatus A to the wireless communication apparatus B AB [dBm] becomes U AB = C + L AB + O BA = −100 + 83 + 3 = −14 [dBm].
したがって、無線通信装置Aにおいて、最適送信出力値算出部203は、無線通信装置Bに対するユニキャスト信号の送信出力値としてUAB=−14[dBm]を、送信出力値保持部204に保持する。
Therefore, in the wireless communication device A, the optimum transmission output
(B−3)第2の実施形態の効果
以上のように、第2の実施形態によれば、ブロードキャスト信号の平均受信電界強度や欠落率を加味して、ユニキャスト信号の最適な送信出力値を無線通信装置毎に求めることができる。その結果、通信経路の環境変動による通信失敗を防ぐことができる。
(B-3) Effects of the Second Embodiment As described above, according to the second embodiment, the optimum transmission output value of the unicast signal in consideration of the average received electric field strength and the loss rate of the broadcast signal. Can be obtained for each wireless communication device. As a result, it is possible to prevent a communication failure due to a change in the environment of the communication path.
また、第2の実施形態によれば、ブロードキャスト信号の中には無線通信装置自身の通信品質を通知するために周期的に送信される信号があるため、環境変化や無線通信装置の移動による受信電界強度の変動や信号の欠損率を知ることができる。 In addition, according to the second embodiment, the broadcast signal includes a signal that is periodically transmitted to notify the communication quality of the wireless communication device itself. It is possible to know fluctuations in electric field strength and signal loss rate.
(C)第3の実施形態
次に、本発明に係る無線通信装置及び無線通信プログラムの第3の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
(C) Third Embodiment Next, a third embodiment of the wireless communication apparatus and the wireless communication program according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第3の実施形態も、第1及び第2の実施形態と同様に、例えば、マルチホップ通信を採用してアドホックネットワークを構成する無線通信装置に本発明を適用する場合を例示する。 Similarly to the first and second embodiments, the third embodiment exemplifies a case where the present invention is applied to a wireless communication device that configures an ad hoc network by adopting, for example, multihop communication.
(C−1)第3の実施形態の構成及び動作
第1及び第2の実施形態では、ユニキャスト信号の送信出力制御について説明した。これに対して、第3の実施形態は、ブロードキャスト信号の送信出力値も制御する場合を例示する。
(C-1) Configuration and Operation of Third Embodiment In the first and second embodiments, transmission output control of a unicast signal has been described. On the other hand, 3rd Embodiment illustrates the case where the transmission output value of a broadcast signal is also controlled.
第3の実施形態に係る無線通信装置の構成は、第1及び第2の実施形態に係る無線通信装置の構成と同一又は対応する構成を備える。従って、第3の実施形態では、第1及び第2の実施形態に係る図1及び図5を用いて説明する。 The configuration of the wireless communication apparatus according to the third embodiment includes the same or corresponding configuration as the configuration of the wireless communication apparatus according to the first and second embodiments. Accordingly, the third embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 5 according to the first and second embodiments.
ブロードキャスト信号は、無線通信装置100の近隣に存在する複数の無線通信装置100のうち、最遠方にある無線通信装置100まで到達すれば十分であると考えられる。したがって、最遠方の無線通信装置100とのユニキャスト信号の最適な送信出力値をブロードキャスト信号の送信出力値として用いる。
It is considered that it is sufficient for the broadcast signal to reach the farthest
この場合、通信可能な領域が本来の能力に比べて狭まってしまう。しかし、例えば、無線通信装置100が領域外に新しく設置された無線通信装置100からの接続信号を受信した際に、その新しい無線通信装置100を最遠方の無線通信装置100として送信出力値を最適送信出力値103又は203が再計算すれば、その都度通信可能な領域は拡大できる。
In this case, the communicable area becomes narrower than the original capability. However, for example, when the
例えば、電源投入時やネットワーク離脱状態からの再参加時に、無線通信装置100は、周囲の無線通信装置を探索するため、無線通信システムあるいは無線通信装置の設定によって規定される最大送信出力値で、ブロードキャストにより接続信号を送信する。
For example, when the
図9は、第3の実施形態に係るブロードキャスト信号の送信出力値の制御を説明する説明図である。 FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the control of the transmission output value of the broadcast signal according to the third embodiment.
図9(A)に示すように、無線通信装置Aの周辺に、無線通信装置B、無線通信装置C、無線通信装置Dが存在するものとする。無線通信装置Aは、それぞれの無線通信装置B、C、Dに対するユニキャスト信号の最適送信出力値が、UAB=−7[dBm]、UAC=−15[dBm]、UAD=0[dBm]であるとする。このユニキャスト信号の最適送信出力値の算出方法は、第1及び第2の実施形態と同様の方法により求められる。 As shown in FIG. 9A, it is assumed that a wireless communication device B, a wireless communication device C, and a wireless communication device D exist around the wireless communication device A. In the wireless communication device A, the optimum transmission output values of the unicast signals for the wireless communication devices B, C, and D are U AB = −7 [dBm], U AC = −15 [dBm], and U AD = 0 [ dBm]. The calculation method of the optimum transmission output value of the unicast signal is obtained by the same method as in the first and second embodiments.
このとき、無線通信装置Aにとって、最遠方の無線通信装置は最適送信出力値が最も大きい無線通信装置Dであると考えられる。従って、無線通信装置Aにおいて、ブロードキャスト信号の送信出力値TA[dBm]も、無線通信装置Dに到達するのに十分な送信出力値UAD=0[dBm]まで下げることができる。 At this time, for the wireless communication device A, the farthest wireless communication device is considered to be the wireless communication device D having the largest optimum transmission output value. Therefore, in the wireless communication apparatus A, the transmission output value T A [dBm] of the broadcast signal can also be reduced to a transmission output value U AD = 0 [dBm] sufficient to reach the wireless communication apparatus D.
その後、無線通信装置Dより遠方に無線通信装置Eが設置されたとする。このとき、無線通信装置Aは、ブロードキャスト信号の送信出力値TA=UAD=0[dBm]であるから、無線通信装置Aのブロードキャスト信号は無線通信装置Eまで到達しない。 Thereafter, it is assumed that the wireless communication device E is installed far away from the wireless communication device D. At this time, since the wireless communication device A has the transmission output value T A = U AD = 0 [dBm] of the broadcast signal, the broadcast signal of the wireless communication device A does not reach the wireless communication device E.
これに対して、無線通信装置Eはネットワークに参加するために最大送信出力値で接続信号を送信している。そのため、無線通信装置Aは無線通信装置Eにより送信された接続信号(ブロードキャスト信号)を受信することができる。 In contrast, the wireless communication device E transmits a connection signal with a maximum transmission output value in order to participate in the network. Therefore, the wireless communication device A can receive the connection signal (broadcast signal) transmitted by the wireless communication device E.
従って、無線通信装置Aは、無線通信装置Eが設置されたことを検知することができる。 Therefore, the wireless communication device A can detect that the wireless communication device E is installed.
ここで、第1及び第2の実施形態で説明したユニキャスト信号の送信出力値の算出方法により、無線通信装置Aは、無線通信装置Eに対するユニキャスト信号の最適送信出力UAEを算出して送信出力値保持部104に保持する。
Here, the wireless communication device A calculates the optimum transmission output UAE of the unicast signal for the wireless communication device E by the method for calculating the transmission output value of the unicast signal described in the first and second embodiments. It is held in the transmission output
そして、無線通信装置Aにおいて、送信部106がブロードキャスト信号を送信する際、送信部106は、送信出力値保持部104に保持されているユニキャスト信号の送信出力値の中から最も大きな送信出力値を抽出する。
In the wireless communication apparatus A, when the
送信部106は、現在のブロードキャスト信号の送信出力値と、抽出したユニキャスト信号の送信出力値とを比較する。そして、ユニキャスト信号の送信出力値が現在のブロードキャスト信号の送信出力値より大きい場合、送信部106は、ブロードキャスト信号の送信出力値を更新する。
The
より具体的には、無線通信装置Aにおいて、ブロードキャスト信号の送信出力値TA<UAEの場合、ブロードキャスト信号が無線通信装置Eまで到達するために、送信部106はTA=UAEに変更する。
More specifically, when the transmission output value T A <U AE of the broadcast signal in the wireless communication apparatus A , the
そして、変更後の送信出力値を用いて、送信部106はブロードキャスト信号を送信する。
And the
(C−2)第3の実施形態の効果
以上のように、第3の実施形態によれば、ユニキャスト信号の送信出力値だけでなく、ブロードキャスト信号の送信出力も制御することによって、他の無線通信装置に対する電波干渉をより一層抑えることができ、かつ、省電力に動作することができる。
(C-2) Effects of the Third Embodiment As described above, according to the third embodiment, not only the transmission output value of the unicast signal but also the transmission output of the broadcast signal is controlled. It is possible to further suppress radio wave interference with the wireless communication device and to operate with power saving.
(D)他の実施形態
上述した各実施形態においても種々の変形実施形態を言及したが、本発明は、以下の変形実施形態にも適用可能である。
(D) Other Embodiments Although various modified embodiments have been mentioned in the above-described embodiments, the present invention can also be applied to the following modified embodiments.
(D−1)上述した第1〜第3の実施形態では、ブロードキャスト信号の受信電界強度に基づいて、ユニキャスト信号の送信出力値を算出する場合を例示した。しかし、ブロードキャスト信号の使用用途によっては必ずしも通信可能な領域内のすべての無線通信装置に到達する必要がないものも存在する。 (D-1) In the first to third embodiments described above, the case where the transmission output value of the unicast signal is calculated based on the reception electric field strength of the broadcast signal has been exemplified. However, depending on the usage of the broadcast signal, there is a case where it is not always necessary to reach all the wireless communication devices in the communicable area.
このような場合、最適送信出力値の算出に用いるブロードキャスト信号の用途や種類を判別し、特定種類のブロードキャスト信号(例えば、タイミング同期や通信品質情報の通知など)の受信電界強度に基づいて、ユニキャスト信号の送信出力値を算出するようにしてもよい。 In such a case, the use and type of the broadcast signal used for calculating the optimum transmission output value are determined, and based on the received electric field strength of a specific type of broadcast signal (for example, notification of timing synchronization or communication quality information). The transmission output value of the cast signal may be calculated.
(D−2)上述した第1〜第3の実施形態において、無線通信装置Bがブロードキャスト信号の送信出力値を無線通信装置Aが知るために、無線通信装置が、ブロードキャスト信号に含まれるデータとして送信出力を通知する機能や、あるいは、別途無線通信装置間の通信によって送信出力値を取得する機能を備えるようにしても良い。 (D-2) In the first to third embodiments described above, in order for the wireless communication apparatus B to know the transmission output value of the broadcast signal, the wireless communication apparatus transmits the data included in the broadcast signal. You may make it provide the function to notify a transmission output, or the function to acquire a transmission output value by communication between radio | wireless communication apparatuses separately.
(D−3)上述した第2の実施形態では、オフセット値の算出としてオフセットテーブルを用いて欠落率に応じたオフセット値を求める場合を例示した。しかし、所定の関数式を用いて欠落率に応じたオフセット値を求めるようにしても良い。また、欠落率の算出方法は、例えば、所定単位時間(例えば10秒)毎にブロードキャスト信号を送信し、そのブロードキャスト信号に対する応答信号の応答を監視することで求めるようにしても良い。 (D-3) In 2nd Embodiment mentioned above, the case where the offset value according to a missing rate was calculated | required using the offset table as calculation of an offset value was illustrated. However, an offset value corresponding to the missing rate may be obtained using a predetermined function expression. The method for calculating the missing rate may be obtained, for example, by transmitting a broadcast signal every predetermined unit time (for example, 10 seconds) and monitoring the response of the response signal to the broadcast signal.
1…無線通信システム、100…無線通信装置、101…受信部、110及び210…送信出力値制御部、106…送信部、102…受信電力値測定部、103及び203…最適送信出力値算出部、104及び204…送信出力値保持部、105…通信経路探索部105、207…欠落率算出部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wireless communication system, 100 ... Wireless communication apparatus, 101 ... Reception part, 110 and 210 ... Transmission output value control part, 106 ... Transmission part, 102 ... Received power value measurement part, 103 and 203 ... Optimal transmission output
Claims (6)
上記信号種別判別手段により判別されたブロードキャスト信号の受信電力値を測定する受信電力値測定手段と、
上記ブロードキャスト信号の送信元との間の通信品質状態を測定する通信品質状態測定手段と、
上記ブロードキャスト信号の規定送信出力値及び上記受信電力値測定手段により測定された上記受信電力値に基づく経路損失値と、上記通信品質状態測定手段により測定された上記通信品質状態に応じたオフセット値とを用いて、次の宛先において目標受信電力値で受信させる送信出力値を通信経路毎に求める送信出力値算出手段と、
上記送信出力値算出手段により求められた送信出力値を通信経路毎に保持する送信出力値保持手段と、
上記送信出力値保持手段に保持される通信経路毎の送信出力値を用いて信号を送信する送信手段と
を備えることを特徴とする無線通信装置。 A signal type determining means for determining whether or not it is a broadcast signal based on the address information of the received signal;
Received power value measuring means for measuring the received power value of the broadcast signal determined by the signal type determining means;
A communication quality state measuring means for measuring a communication quality state with a transmission source of the broadcast signal;
A specified transmission output value of the broadcast signal and a path loss value based on the received power value measured by the received power value measuring unit, and an offset value corresponding to the communication quality state measured by the communication quality state measuring unit, A transmission output value calculating means for obtaining a transmission output value for each communication path to be received at the target reception power value at the next destination,
Transmission output value holding means for holding the transmission output value obtained by the transmission output value calculating means for each communication path;
A wireless communication apparatus comprising: a transmission unit configured to transmit a signal using a transmission output value for each communication path held in the transmission output value holding unit.
受信信号の送信先アドレス情報に基づいてブロードキャスト信号か否かを判別する信号種別判別手段、
上記信号種別判別手段により判別されたブロードキャスト信号の受信電力値を測定する受信電力値測定手段、
上記ブロードキャスト信号の送信元との間の通信品質状態を測定する通信品質状態測定手段、
上記ブロードキャスト信号の規定送信出力値及び上記受信電力値測定手段により測定された上記受信電力値に基づく経路損失値と、上記通信品質状態測定手段により測定された上記通信品質状態に応じたオフセット値とを用いて、次の宛先において目標受信電力値で受信させる送信出力値を通信経路毎に求める送信出力値算出手段、
上記送信出力値算出手段により求められた送信出力値を通信経路毎に保持する送信出力値保持手段、
上記送信出力値保持手段に保持される通信経路毎の送信出力値を用いて信号を送信する送信手段
として機能させることを特徴とする無線通信プログラム。 Computer
A signal type discriminating means for discriminating whether or not it is a broadcast signal based on the destination address information of the received signal;
Received power value measuring means for measuring the received power value of the broadcast signal determined by the signal type determining means;
A communication quality state measuring means for measuring a communication quality state with the transmission source of the broadcast signal;
A specified transmission output value of the broadcast signal and a path loss value based on the received power value measured by the received power value measuring unit, and an offset value corresponding to the communication quality state measured by the communication quality state measuring unit, A transmission output value calculation means for obtaining, for each communication path, a transmission output value to be received at a target reception power value at the next destination,
Transmission output value holding means for holding the transmission output value obtained by the transmission output value calculating means for each communication path;
A wireless communication program that functions as a transmission unit that transmits a signal using a transmission output value for each communication path held in the transmission output value holding unit.
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