JP6731367B2 - 通信システムおよび通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信技術に係り、特に通信リンクを確立する初期接続についての技術に係る。

駅やイベント会場などの制限された区域への入場は、従来よりゲート式の改札口により、入場管理を行うのが一般である。ゲート式の改札口について、例えば特許文献１に開示がある。また、残高判定や通過許可を行うための処理については、特許文献２に開示がある。

しかし、現在の国内の鉄道改札口に見られるように、物理的に狭窄された改札口は混雑の原因にもなる。また、設備の設置にも時間と費用が必要である。

物理的な改札口を設けずに、開放された通路に無線通信を適用した非接触改札を実現できれば、より簡単に入場管理が可能となり、混雑の緩和に寄与することが期待できる。

また、特許文献３には、センサネットシステムにおいてセンサノードの通信を傍受するロケータノードを用いてセンサノードの位置を特定し、センサノードの位置及びＩＤ情報に基づいたサービスを行うシステムを提供することが開示されている。

特開２００６−８５２８７号公報 特開２０１７−１０１８１号公報 特開２００７−３００５７２号公報

通信基地局とユーザが携帯する複数の通信端末との無線接続を用いて、制限された区域への入場を処理すれば、物理的な改札口を設けずに入場管理が可能となる。現在の携帯電話を用いた通信でも行われているように、このような無線接続を開始する場合には、通信基地局と通信端末との無線接続において、通信端末から送信される初期接続信号を通信基地局が受信することで、初期接続が確立する。初期接続により、通信端末と通信基地局間のリンクが確立する。

しかし、駅の改札口のような利用形態を想定すると、通勤ラッシュ時など多数のユーザが集中した場合、通信のスループット次第では、複数の初期接続信号の衝突により、無線通信が成立できない可能性がある。

そこで、複数の通信端末からの初期接続信号の衝突を回避して、無線通信の初期接続を安定して行う技術が望まれる。

本発明の一側面は、基地局と複数の端末との間で無線通信を行う通信システムである。このシステムは、端末を検知して検知情報を得るセンサと、検知情報から端末の位置情報を生成する位置情報生成部とを備える。基地局は位置情報に基づいて受信感度に指向性を持たせ、複数の端末から送信される初期接続信号を受信し、夫々の端末との通信リンクを確立する。

本発明の他の一側面は、通信基地局と、通信基地局と通信する複数の通信端末と、通信基地局と接続されるセンタ装置と、センタ装置と接続されるセンサを用い、通信基地局と通信端末との間で初期接続を行う通信方法である。この方法では、センサが、通信端末を検知して検知情報を得る第１のステップ、センサが、検知情報をセンタ装置へ送信する第２のステップ、センタ装置が、検知情報から、センサを基準とした通信端末の位置を示す第１の位置情報を生成する第３のステップ、センタ装置が、第１の位置情報から、通信基地局を基準とした通信端末の位置を示す第２の位置情報を生成する第４のステップ、センタ装置が、第２の位置情報を通信基地局へ送信する第５のステップ、通信基地局が、第２の位置情報に基づいて、複数の受信アンテナの重み付けを制御し、通信端末からの初期接続信号を受信して初期接続を行う第６のステップ、を備える。

複数の通信端末からの初期接続信号の衝突を回避して、無線通信の初期接続を安定して行うことができる。

実施例による駅の非接触改札口のレイアウト例を示す平面図。 実施例による駅の非接触改札口のシステム構成図。 実施例のシステムにおける動作シーケンスを示すシーケンス図。 センタ装置が管理する位置情報の例を示す表図。 実施例の各装置のハードウェア構成のブロック図。 実施例の各装置の記憶装置に格納されるプログラムを示すブロック図。 位置情報生成プログラムの処理を示すフロー図。 位置情報テーブルの例を示す表図。 絶対位置情報テーブルの例を示す表図。 通信基地局による全体処理を示すフロー図。 端末位置情報テーブルの例を示す表図。 上り信号通信処理の詳細な処理フロー図。 実施例１の動作を示す概念図。 位置情報テーブルの例を示す表図。 端末ＩＤを割り当てる処理の詳細フロー図。 上り信号通信処理の変形例を示すフロー図。 下り信号通信処理の変形例を示すフロー図。 センタ装置の位置情報テーブルの例を示す表図。 センタ装置が管理する位置情報の例を示す表図。 通信基地局が格納する位置情報テーブルの一例を示す表図。

以下、実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。本発明の思想ないし趣旨から逸脱しない範囲で、その具体的構成を変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。

明細書および図面で説明する構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、重複する説明は省略することがある。

本明細書等における「第１」、「第２」、「第３」などの表記は、構成要素を識別するために付するものであり、必ずしも、数または順序を限定するものではない。また、構成要素の識別のための番号は文脈毎に用いられ、一つの文脈で用いた番号が、他の文脈で必ずしも同一の構成を示すとは限らない。また、ある番号で識別された構成要素が、他の番号で識別された構成要素の機能を兼ねることを妨げるものではない。

図面等において示す各構成の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。

本明細書において単数形で表される構成要素は、特段文脈で明らかに示されない限り、複数形を含むものとする。

駅等の非接触改札口を例にして、実施例１の具体的な構成を説明する。

＜１．システムレイアウト例＞
図１は本実施例による駅の非接触改札口のレイアウト例を示す平面図である。駅の利用者（入場者）であるユーザ１０１は、例えば通路１０２に沿って、矢印１０３で示される進行方向へ進んでいる。通路１０２の先には、仮想的に点線で示される非接触改札口１０４が配置される。非接触改札口１０４あるいはその周辺には、複数のアンテナを具備する通信基地局１０５が少なくとも一つ配置されている。ユーザ１０１は図１では図示しない通信端末を携帯しているものとする。

本実施例では、非接触改札口の通信基地局１０５と通信端末とが無線通信することで、ユーザ１０１の入場許可や運賃清算を処理する。これのような処理を以後「入場管理」ということにする。もっとも、退場その他の処理に用いてもよいことはもちろんである。

通信基地局１０５は、所定の通信可能範囲を有しており、通信可能範囲に進入したユーザ１０１から初期接続信号を受信して、それぞれリンクを確立する。リンクを確立することにより、通信基地局と通信端末の間で、データの送受信が可能となる。ここで、ユーザが数的に集中する場合、すなわち、通信端末が大量となる場合には、複数の通信端末からの初期接続信号が衝突して、無線通信の初期接続を行えないおそれがある。初期接続ができないと、その後の入場管理を行えないので、ユーザの待ち時間増加や混雑の原因となる。

図１に示すように、本実施例では、初期接続の確立のために、受信感度に指向性のあるアンテナを備える通信基地局１０５を用いる。例えば、通信基地局１０５は、楕円１０６で示す方向に受信感度を強め、他の方向の受信感度を弱めることができる。このような動作は、通信基地局１０５に指向性の異なる複数のアンテナを準備し、所望の方向のアンテナを選択して動作させることで実現できる。もしくは、通信基地局１０５に複数のアンテナを準備し、それらの受信信号を重み付けを変えて合成することで実現しても良い。複数アンテナを用いる技術としては、例えばＭＩＭＯ（Multiple-Input and Multiple-Output）のようなものがある。

また、本実施例では、通信端末の位置を検知するためのセンサ１０７を用いる。センサの種類としては、カメラ、赤外線センサ、超音波センサ、質量センサ等種々のものが考えられ、検出対象も光、音、振動、温度などから適宜選択してよく、特に限定するものではない。通信端末は通常はユーザ１０１が携帯しているので、通信端末の位置を検知するため、間接的にはユーザ１０１の位置を検知する。また、センサ１０７はカメラのように単一デバイスでエリアをカバーしても良いし、センサ群（システム）としてカバーしても良い。以下では単一デバイスであるカメラの例を説明する。

＜２．システム構成例＞
図２は図１の例による、駅の非接触改札口のシステム構成図である。本実施例のシステムは、図１に示した通信基地局１０５およびセンサ１０７を備え、さらにユーザ１０１が携帯する１つ以上の通信端末１０８を備える。

ここで、センサ１０７は通信端末１０８の位置、あるいは、存在する範囲を検出する。通信端末１０８の位置は、ユーザ１０１の位置と等価とみなしている。通信基地局１０５は通信端末１０８と通信する。センタ装置１０９はいわゆるサーバ装置のような情報処理装置であり、通信基地局１０５およびセンサ１０７と、有線もしくは無線の回線を通じて、データの送受信が可能である。

＜３．処理シーケンス概要＞
図３は、図２のシステムにおける動作シーケンスの概要を示す図である。図３は、無線通信システムを構成する、複数の通信端末１０８と通信基地局１０５の接続方法を示している。

動作の概要を説明すると、複数の通信端末１０８と通信基地局１０５との初期接続において、センサ１０７のセンシング結果に基づいて、センタ装置１０９が通信端末１０８毎の位置を推定する。推定された通信端末１０８の位置情報は、通信基地局１０５に提供される。通信基地局１０５は、提供された位置情報に基づいて、複数の通信端末１０８から送信される初期接続信号の各々の受信強度を高めるため、通信端末１０８毎にアンテナ重みを設定する。

図３を参照して動作シーケンスを説明する。所定の時間的周期で、センサ１０７が通信端末１０８の位置をセンシングする（Ｓ３０１）。所定の時間的周期とは、例えば１秒毎である。固定的な時間的周期ではなく、所定のトリガーにより、センシングをさせてもよい。例えば、他の人検知センサの出力をトリガーとして、センシング動作させることができる。

センシング結果は、センサ１０７からセンタ装置１０９に送信される（Ｓ３０２）。センシング結果は、例えばカメラで撮影した画像である。例えば、ステレオカメラのような構成を用いれば、取得した画像から対象の方向と距離を推定することができる。あるいは、昨今自動車の自動運転用に開発されている他の方式を用いても良い。センサが音センサの場合には、音の音量や方向の情報である。センサが赤外線センサの場合は、熱量の強度や分布の情報である。

センタ装置１０９は、受信したセンシング結果に基づいて、センサ１０７を原点とした通信端末１０８の相対位置情報（相対座標）を生成する（Ｓ３０３）。なお、センサ１０７が当該処理Ｓ３０２を行って、結果をセンタ装置１０９に送信しても良いが、通常はセンタ装置１０９がシステム中で最も処理能力に余裕があるため、本実施例では、情報処理はできるだけセンタ装置１０９で行うことにしている。

さらにセンタ装置１０９は、センサ１０７と通信基地局１０５の絶対位置情報を基にして、センサ１０７を原点とした通信端末１０８の相対位置情報を、通信基地局１０５を原点とした通信端末１０８の相対位置情報に変換する（Ｓ３０４）。

図４は、センタ装置１０９が管理する位置情報４００の例を示す表図である。位置情報４００は、通信基地局の絶対位置情報４０１とセンサの絶対位置情報４０２を含む。この情報は、後に説明する絶対位置情報テーブル６０４の情報に対応する。図４の例では、通信基地局とセンサの絶対位置座標を保持しているが、これに限らず、両者の相対的な位置関係を示すデータであってもよい。また、位置情報は位置座標に限る必要は無く、方向、距離、角度、範囲等であってもよい。

なお、位置情報４００は、一つのセンサに対応するデータであるが、センサが複数ある場合には、センサ毎に同様のデータを持つことになる。

位置情報４００は、検出された各通信端末１０８の端末ＩＤ情報４０３と、対象とするセンサ１０７からみた各通信端末の第１の位置情報４０４を含む。第１の位置情報４０４は、後に説明する位置情報テーブル６０５の情報に対応する。センサ１０７のセンシング結果から得られる第１の位置情報４０４は、センサ１０７を中心とした相対位置である。よって、処理Ｓ３０４で、センサと通信基地局の絶対位置情報４０１および４０２に基づいて、第１の位置情報４０４を通信基地局１０５中心の第２の位置情報４０５に変換する。

端末ＩＤ情報４０３は、センサ１０７が位置を検出した通信端末１０８毎に、割り当てられる。一意であればどう割り振っても良いが、例えば画像のように特徴量を抽出して同じ人（端末）を特定できる場合、同じ端末に同じＩＤ情報４０３を割り振る制御をしても良い。この例については、後の実施例で説明する。端末ＩＤ情報４０３が付与された通信端末１０８には、初期接続が確立済の通信端末と初期接続が未確立の通信端末の両者が含まれ得る。

図３を再度参照すると、次に、センタ装置１０９は、通信基地局１０５を原点とした通信端末１０８の相対位置情報（すなわち第２の位置情報４０５）を、通信基地局１０５に送信する（Ｓ３０５）。なお、第１の位置情報４０４をそのまま通信基地局１０５に送信し、第２の位置情報への変換処理Ｓ３０４は、通信基地局１０５で行っても良いが、センタ装置１０９で実行するのは、既に述べた処理負荷の理由による。

システムはリアルタイムで通信端末１０８の位置を把握することが望ましいため、処理Ｓ３０１〜Ｓ３０５はリアルタイムで連続して行うことが望ましいが、これに限る必要はない。

通信端末１０８は、初期接続確立前には初期接続信号を、初期接続確立後にはデータを通信基地局１０５へ送信する。通信端末１０８から通信基地局１０５へ向かう通信を「上り方向の通信」といい、逆方向の通信を「下り方向の通信」という。通信基地局１０５は、上り方向の通信を受信するが、初期接続信号（Ｓ３０６）は通信端末１０８側の状態で送受信タイミングが決まるので、通信基地局１０５側で複数が衝突、混信する場合がある。通信基地局１０５がＳ３０５で受信した位置情報に基づいて、端末毎の電波の到来方向を計算した後には、到来方向を強調する信号処理により、その端末の初期接続信号を強調することができる。これにより、複数の通信端末からの混信を防ぎ、ＳＮ比（信号対雑音電力比）を向上した、初期接続信号の受信処理を実施する。

一方、初期接続確立後のデータ信号（Ｓ３０７）は、通信基地局側でタイミングを制御して衝突を避けることも可能である。後に説明するように、初期接続確立後は、本システムは通信端末１０８の位置を把握することもできるので、データ通信中には通信基地局１０５のアンテナの重みを、当該通信端末に合わせて制御し、データのＳＮ比を向上することもできる。

なお、公知のように、初期接続信号あるいはデータ信号同士が衝突した場合には、信号の再送が行われる。この場合の処理については、公知の技術を踏襲してよい。

＜４．システムの構成要素＞
＜４−１．ハードウェア概要＞
図１〜図３で説明した実施例の構成要素である、通信基地局１０５、センサ１０７、通信端末１０８、およびセンタ装置１０９の構成について以下説明する。これらの構成要素は、処理能力に差異はあるが、いずれも通信機能を持つ情報処理装置として構成することができる。以下では紙面を節約するために、基本的に共通の構成については図５で概要を説明し、各装置に特有の部分は後にそれぞれ説明する。

図５に通信基地局１０５、センサ１０７、通信端末１０８、およびセンタ装置１０９共通のハードウェア構成の概念ブロック図を示す。

ハードウェア構成は、コンピュータなど基本的な情報処理装置の構成を備えており、情報処理を行うプロセッサ５０１、データを格納するメモリ５０２と記憶装置５０３を備える。通常はメモリ５０２は高速の半導体メモリ等を、記憶装置５０３は磁気ディスク装置やフラッシュメモリ等を用いるが、これに限る必要はない。また、メモリ５０２と記憶装置５０３を１つの記憶手段で構成してもよい。本実施例では、記憶装置５０３は装置を制御するためのプログラムを格納する。また、装置への入力および出力の少なくとも一つを行うインタフェース５０４を備える。これらの要素は、内部バス５０５によって接続されており、データの送受信が可能である。

本実施例では計算や制御等の機能は、メモリ５０２あるいは記憶装置５０３に格納されたプログラムがプロセッサ５０１によって実行されることで、定められた処理を他のハードウェアと協働して実現される。プロセッサが実行するプログラム、その機能、あるいはその機能を実現する手段を、「機能」、「手段」、「部」、「ユニット」、「モジュール」等と呼ぶ場合がある。

図６には、各装置の記憶装置５０３に格納されるプログラムを示した。装置の構成は、単体のコンピュータで構成してもよいし、あるいは、構成の任意の部分が、ネットワークで接続された他のコンピュータで構成されてもよい。なお、本実施例中、ソフトウェアで構成した機能と同等の機能は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などのハードウェアでも実現できる。

＜４−２．通信端末＞
本実施例では、通信端末１０８は現在市場に流通している、携帯電話あるいはスマートフォンなどの通信機能付情報処理装置をそのまま用いることができる。この場合、インタフェース５０４には送受信用アンテナやアンプなど、無線通信のために通常備わる無線送受信部が付属するものとする。携帯用の通信端末では、記憶装置５０３は、例えばフラッシュメモリのような不揮発性の半導体記憶装置を用いることができる。

図６(a)に示すように、通信端末１０８の記憶装置５０３−１０８には、通信制御プログラム６０１−１０８が格納され、標準的な通信制御、例えば変調、復調、符号化、複合化等を行う。

＜４−２．センサ＞
センサ１０７は、通信端末１０８の位置を特定あるいは推定できるものであればよいが、本実施例ではカメラを例に説明する。この場合、インタフェース５０４にはカメラおよびカメラからの画像データを入力するインタフェースが付属するものとする。電源の供給が電池等に依存するセンサでは、記憶装置５０３は、例えばフラッシュメモリのような不揮発性の半導体記憶装置を用いることができる。インタフェース５０４から入力されたセンシング結果のデータは、メモリ５０２あるいは記憶装置５０３に格納される。そして、図３で説明したように、センサ１０７はセンタ装置１０９にセンシング結果を送信する。送信は有線で行っても良いし、無線で行っても良い。有線または無線送信のために通常必要な構成を、インタフェース５０４が備えるものとする。

図６(b)に示すように、センサ１０７の記憶装置５０３−１０７には、有線あるいは無線に対応する通信制御プログラム６０１−１０７が格納され、センタ装置１０９とセンサ１０７とのデータ授受のための、標準的な通信制御、例えば変調、復調、符号化、複合化等を行う。

センシング情報管理プログラム６０２は、周期的に、またはセンタ装置１０９の要求に基づいて、センサ１０７からセンシング結果をセンタ装置１０９に送信する。センシング結果は、例えばカメラから得られた画像データそのものであり、センサのメモリ５０２あるいは記憶装置５０３に一時格納された画像データを、内部バス５０５経由でインタフェース５０４を介して送信するものとする。また、図示しないが、カメラから得られる画像を圧縮処理などするためのプログラムも、記憶装置５０３−１０７に格納するものとする。

＜４−３．センタ装置＞
センタ装置１０９は、図３で説明したように、センサ１０７からセンシング結果を受信し、通信基地局１０５に端末位置情報（第２の位置情報）を送信する。センタ装置のインタフェース５０４は、この送受信のために必要な、有線もしくは無線の通信機能を備える。センタ装置１０９は、通常のサーバを用いることができる。このため、記憶装置５０３には磁気ディスク装置のような大型のものを用いることもできる。

図６(c)に示すように、センタ装置１０９の記憶装置５０３−１０９には、少なくとも以下のプログラムやデータを含む。

通信制御プログラム６０１−１０９は、センサ１０７や通信基地局１０５とのデータ授受信や、標準的な通信制御を行うプログラムである。

位置情報生成プログラム６０３は、センサ１０７から送信されるセンシング結果に基づきセンサ１０７を中心とする端末位置情報（第１の位置情報４０４）を生成し、絶対位置情報テーブル６０４の情報に基づき通信基地局を中心とする端末位置情報（第２の位置情報４０５）に変換し、通信基地局１０５へ送信する。

絶対位置情報テーブル６０４は、センサ１０７および通信基地局１０５の絶対位置情報を格納するテーブルである。図４の位置情報４００のうち、絶対位置情報テーブル６０４に相当する部分は、通信基地局位置４０１とセンサ位置４０２である。

位置情報テーブル６０５は、図４の位置情報４００のうち、端末ＩＤ４０３と第１の位置情報４０４と第２の位置情報４０５に相当する情報を持つテーブルである。

図４の例では、絶対位置情報テーブル６０４と位置情報テーブル６０５の両方の情報を一つのテーブルにしているが、データとしては一つのテーブルでもよいし、関連付けられた別個のテーブルでも良い。

図４の位置情報４００では、１つの通信基地局位置４０１とセンサ位置４０２を示す情報のみ示しているが、通信基地局１０５やセンサ１０７が複数ある場合には、通信基地局とセンサの組み合わせの数だけ、同様のテーブルを持つことになる。センタ装置１０９の構成と機能については、後にさらに詳細に説明する。

＜４−４．通信基地局＞
通信基地局１０５は、図３で説明したように、センタ装置１０９から通信端末１０８の位置情報を受信し、位置情報に基づいてアンテナの指向性を制御する。通信基地局１０５は、インタフェース５０４として、センタ装置１０９からの位置情報を受信するための、有線もしくは無線の通信に対応した機能を備える。通信基地局１０５の記憶装置５０３は、磁気ディスク装置や不揮発性の半導体記憶装置を用いるものとする。

図６(d)に示すように、通信基地局１０５の記憶装置５０３−１０５には、制御動作を行うためのプログラムが格納されている。

通信制御プログラム６０１−１０５は、例えば近距離無線などための、通信端末１０８との標準的な通信制御を行うプログラムである。

端末位置管理プログラム６０６は、自基地局が交信する通信端末１０８の位置を管理するプログラムである。センタ装置１０９から通信端末の位置情報（第２の位置情報４０５）を受信し、自局が使う形に加工して端末位置情報テーブル６０９を更新する。後に詳述する。

下り通信プログラム６０７は、スケジューリングを行い、下り方向の通信を行う。このとき、下り通信の方向を強調するアンテナ重みを取得して夫々重み付け送信を実施してもよいが、実施例１では特に限定しないこととする。

上り通信プログラム６０８は、通信端末１０８夫々の信号到来方向を予測し、その方向を強調するアンテナ重みを用いて重み付け受信を実施する。

端末位置情報テーブル６０９は、端末の位置情報などを格納するテーブルである。

端末位置情報テーブル６０９などの、通信基地局１０５の構成と機能については、後にさらに詳細に説明する。

＜５．センタ装置の処理詳細＞
図３で簡略に説明した処理Ｓ３０３とＳ３０４は、センタ装置１０９の位置情報生成プログラム６０３により行われる。以下では、位置情報生成プログラム６０３による処理をより詳細に説明する。

図７は、位置情報生成プログラム６０３による処理フローである。実線の矢印は処理の流れを、点線の矢印はデータの流れを示す。処理は、センサ１０７から、センシング結果を受信したタイミングで開始する。先に述べたように、通信端末１０８の位置はリアルタイムで管理するのが望ましいので、この処理は基本的にリアルタイム処理である。センサ１０７がカメラの場合には、センシング結果は画像データである。

処理Ｓ７０１では、センシング結果を位置情報に変換する。この位置情報は、センサ１０７を視点（原点）とした通信端末１０８の位置情報であり、図４で示した第１の位置情報４０４に相当する。センサ１０７が複数ある場合には、センサ毎に行われる。

通信端末１０８はユーザ１０１が携帯していることを想定しているため、ここで検出している第１の位置情報４０４は、ユーザ１０１の位置情報と等価である。画像データからユーザ１０１の位置情報を抽出するには、まず、例えばパターンマッチングなどで対象を検出する。対象として人を検出するためには、例えば人体のアウトラインや顔のパターンを照合パターンとして用いる。また、対象との距離情報を取得し、検出した方向や距離を、センサ１０７を原点とした座標へ変換する。

このような、画像処理技術は、近年自動車の自動運転の分野等で、ディープラーニングを用いたニューラルネットワークによる高度な認識技術が多数提案されており、それらを用いることができる。処理Ｓ７０１の結果、センシング情報に基づいて、一つあるいは複数の通信端末１０８に対応した、一つあるいは複数の位置情報（図４の第１の位置情報４０４に相当）が取得される。

次に処理Ｓ７０２では、位置情報テーブル６０５を更新する。この処理は、処理Ｓ７０１で検出された通信端末１０８の数だけ、繰り返される。

処理Ｓ７０３では、位置検出した通信端末１０８に一意の端末ＩＤを付与する。これは、図４で示した端末ＩＤ４０３に相当する。

図８に、位置情報テーブル６０５の一例を示す。図８の例では、テーブルは図８(ａ)の第１の位置情報（センサ中心の座標）のための第１の位置情報テーブル６０５ａと、図８(ｂ)の第２の位置情報（通信基地局中心の座標）のための第２の位置情報テーブル６０５ｂに分離しているが、一つのテーブルとしても良い。

図８(ａ)の第１の位置情報テーブル６０５ａでは、処理Ｓ７０３で付与された端末ＩＤ８０１に対して、原点とするセンサ１０７のセンサＩＤ８０２と、当該センサを中心とした通信端末座標８０３が格納される。これは、図４で示した第１の位置情報４０４に相当する。

次に処理Ｓ７０４では、端末ＩＤ８０１ごとに、センサを中心とした通信端末座標８０３を、通信基地局１０５を中心とした相対位置へ変換する。これは、図４で示した第２の位置情報４０５に相当する。この位置座標変換のためには、センサと通信基地局の相対位置を知っておく必要がある。

図９は、センサ１０７と通信基地局１０５の相対位置を管理する絶対位置情報テーブル６０４の一例である。

図９(a)はｘｙ平面座標系でセンサと通信基地局の絶対位置を記述した絶対位置情報テーブル６０４ａである。システム全体で座標系は統一することが便利なので、この場合、上記第１の位置情報や第２の位置情報もｘｙ平面座標系を用いると良い。

図９(a)では、通信基地局１０５あるいはセンサ１０７の種別９０１と、これらを一意に識別するＩＤ９０２に対応して、絶対位置座標９０３が格納される。図９(a)の例では座標系はｘｙ平面座標系９０３ａであるが、２次元座標に限ることは無く、ｘｙｚ３次元の座標系を用いても良い。また、他の座標系を用いることもできる。また、原点は任意に設定してよい。図９(a)の例では、通信基地局とセンサを同じ表データに含めているが、別々の表データとしても良い。

図９(b)は、絶対位置情報テーブルの別の例であり、ｒθφの球面座標系９０３ｂでセンサと通信基地局の絶対位置を記述した絶対位置情報テーブル６０４ｂである。この場合、上記第１の位置情報や第２の位置情報も球面座標系を用いると良い。

処理Ｓ７０４では、絶対位置情報テーブル６０４に基づいて、図８(a)のセンサを中心とした通信端末座標８０３を、通信基地局を中心とした通信端末座標８０５に変換し、結果を位置情報テーブル６０５に記録する。その結果、図８(b)の第２の位置情報テーブル６０５ｂには、端末ＩＤ８０１に対して、原点とする通信基地局１０５の基地局ＩＤ８０４と、処理Ｓ７０４の結果得られた当該通信基地局を中心とした通信端末座標８０５が格納される。

なお、どの通信端末をどの通信基地局に割り当てるかは種々の方法がある。例えば、距離の最も近いもの同士を対応付けることができる。あるいは、フィールドを所定のブロックに分割し、各ブロックを担当する基地局を定めておき、あるブロック内に位置する通信端末は、そのブロックを担当する通信基地局に対応付けることができる。

図７に戻ると、位置情報テーブル６０５が更新された後、処理Ｓ７０５で、座標変換で求められた通信基地局を中心とした通信端末座標８０５（第２の位置情報４０５と等価である）を、通信制御プログラム６０１を利用して通信基地局１０５に送信し、処理終了となる。通信基地局１０５に送信する際には、基地局ＩＤ８０４を参照して、当該通信基地局１０５に必要な通信端末座標８０５のみを送信すればよい。

この際、通信端末座標８０５には端末ＩＤ８０１を付加して、センタ装置と通信基地局で共通の端末ＩＤを用いるようにしても良い。本実施例では、共通のＩＤを用いることを想定する。

図７の処理は、通信端末１０８の位置検出を周期的に行う場合には、その周期で繰り返し行われる。

＜６．通信基地局の処理詳細＞
図１０は、通信基地局１０５による全体処理フローである。実線の矢印は処理の流れを、点線の矢印はデータの流れを示す。このフローは、端末位置情報テーブル更新処理Ｓ１００２、下り信号通信処理Ｓ１００４、上り信号通信処理Ｓ１００６を含む。これらの処理の順番は問わないが、上り信号通信処理Ｓ１００６の前に端末位置情報テーブル更新処理Ｓ１００２を行う必要がある。図１０のフローは、常時繰り返し行われるフローと考えてよい。

処理Ｓ１００１では、端末位置管理プログラム６０６の制御により、センタ装置１０９から図８の通信端末座標８０５（図４の第２の位置情報４０５に相当）の受信があったか判定する。

第２の位置情報４０５の受信があった場合には、処理Ｓ１００２にて、端末位置管理プログラム６０６の制御により、通信基地局１０５が持つ端末位置情報テーブル６０９を更新する。

図１１は、端末位置情報テーブル６０９の一例を示す表図である。端末ＩＤ１１０１は、センサからの位置情報に対して１対１に対応して付与され、通信端末を特定するＩＤである。本実施例では、センタ装置から送られる端末ＩＤ８０１をそのまま用いている。

無線ＩＤ１１０２は、通信が確立された通信端末に対して、リンクを特定するものであり、例えば、通信端末が保持する固有のＩＤ（たとえば、ＭＡＣ（Media Access Control）アドレスやＩＰ（Internet Protocol）アドレス）や、リンクを特定するために付加されたＩＤを用いる。図１１では、端末ＩＤ１１０１と無線ＩＤ１１０２の対応付けがなされているが、実施例１の端末位置情報テーブル６０９では、無線ＩＤ１１０２は省略しても良い。端末ＩＤ１１０１と無線ＩＤ１１０２の対応付けを利用する例は、実施例２として後に説明する。

端末位置情報テーブル６０９ではさらに、センタ装置１０９から受信した第２の位置情報４０５を、通信基地局から見た方向に変換して方向を示す方向データ１１０３として格納し、それに対応するアンテナ重み１１０４を生成して一緒に格納している。

図１０に戻り、下り通信プログラム６０７による処理Ｓ１００３では、通信基地局１０５から通信端末１０８への送信データの有無を判定する。送信データがない場合には、処理Ｓ１００５へ進み、通信端末１０８からの受信を待つ。

送信データがある場合には、下り通信プログラム６０７による処理Ｓ１００４で、送信データのあて先を確認し、送信先となる通信端末を決定し、無線ＩＤを取得する。送信データがある通信端末は、既に通信が確立されている通信端末であるから、送信データと無線ＩＤの対応付けがなされていることが前提である。送り先の通信端末が複数ある場合は、全ての無線ＩＤを取得する。

そして、取得した無線ＩＤに対応する通信端末１０８に対して、データを送信する。送り先の通信端末が複数ある場合には、各送信端末に対して送信を行う。本実施例の下り通信信号処理Ｓ１００４の制御は、従来の技術を踏襲してよい。例えば、通信端末１０８に向けてデータを送信するためのアンテナは、全方向均等の重みで送信を行ってよい。送信端末への送信の順序は本実施例では特に限定せず、ランダムでよい。

処理Ｓ１００３で送信データがない場合には、上り通信プログラム６０８により処理Ｓ１００５が実行される。処理Ｓ１００５では、通信端末からの受信信号をモニタする。受信の方法は特に限定しないが、所定の閾値以上の受信信号を得た場合や、同期信号との相関が閾値以上になる信号を受信した場合など、受信のトリガーは方式により任意である。処理Ｓ１００５において、受信するためのアンテナは全方向均等の重みで受信を行う。受信信号がある場合には、上り信号通信処理Ｓ１００６を行う。受信信号がない場合には、第２の位置情報受信処理Ｓ１００１に戻る。

処理Ｓ１００５により、送信している通信端末１０８の有無を確認してから、上り通信信号処理Ｓ１００６を行うので、送信している通信端末１０８がない場合には上り通信信号処理Ｓ１００６を省略することができる。ただし、処理Ｓ１００５を行わずに、常に上り通信信号処理Ｓ１００６を行うこともできる。

図１２は、上り信号通信処理Ｓ１００６の詳細な処理フローである。通信自体は上り通信プログラム６０８で実行され、端末位置情報テーブル６０９の管理は端末位置管理プログラム６０６により実行される。

このフローは、図１１の端末ＩＤ１１０１に対応する通信端末数分、処理Ｓ１２０１から処理Ｓ１２０５が繰り返し行われる。実施例１では、接続すべき通信端末は、例えば図１１で端末ＩＤが割り当てられた通信端末の全てであるので、その数だけ繰り返し処理を行う。この通信端末には、これから初期接続を行う通信端末と、既にリンクが確立された通信端末の両方が含まれる可能性がある。

処理Ｓ１２０２では、接続すべき通信端末向けのアンテナ重みを取得する。すなわち、上り通信の送信元となる端末ＩＤに基づいて、端末位置情報テーブル６０９を検索し、対応するアンテナ重みを取得する。

処理Ｓ１２０３では、取得した重みで各アンテナの受信信号を合成する。この結果、処理Ｓ１００５で受信した受信信号より、高品質の信号を受信することができる。以上の処理により、通信基地局１０５は通信端末１０８の夫々に対して受信感度を向上させることができる。

処理Ｓ１２０４では、端末位置管理プログラム６０６が、受信された信号にもとづいて、それが初期接続信号かどうかを判定する。受信信号の判定は、受信電力や読み取ったヘッダ情報に基づいて行うことができる。初期接続信号であった場合には、処理Ｓ１２０５で、その通信端末１０８との間でリンクを確立し、新たな無線ＩＤを割り当てる。図１２の例では、図１１の端末位置情報テーブル６０９で、端末ＩＤ１１０１に無線ＩＤ１１０２を対応付けている。

リンクを確立する手法は、従来技術を踏襲してよい。初期接続信号でなかった場合、すなわち、通常の上りのデータ通信である場合は、処理Ｓ１２０６でデータ受信処理を行う。データ通信の場合は、受信信号には送信元の無線ＩＤが含まれる。データ受信については従来技術を踏襲してよい。

以上の処理を一つの通信端末について完了したら、次の通信端末に対して処理Ｓ１２０２以降を実行し、同様にアンテナを重み付けして、受信を試みる。

図１３は、実施例１の動作を示す概念図である。本実施例では、画像データ等のセンシング信号に基づいて、通信基地局１０５が通信端末１０８毎のアンテナ重みを設定して上りの通信を行うことで、初期接続信号同士、および初期接続信号とデータ信号の衝突を低減することができる。

また、このとき、通信端末１０８が検知されなかった方向には、アンテナ重みを設定する必要がないので、センシング信号を用いずに全方位に順番に通信を試みる方式に比べ、スループットが向上する。

なお、従来技術として、通信端末が初期接続しようとするときに、送信中に衝突を検出し、衝突を検出したら通信を中止し、待ち時間を挿入する搬送波感知多重アクセス（ＣＳＭＡ／ＣＡ:Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance）と呼ばれる技術がある。ＣＳＭＡ／ＣＡでは待ち時間によりスループットが低下するが、上記実施例の方式では初期接続時の衝突をアンテナの重み付けで回避し得る。そこで、通信端末側のＣＳＭＡ／ＣＡ処理では、他の通信端末の送信を判定する閾値を上げて、ＣＳＭＡ／ＣＡによる待ち時間発生を抑制することが好ましい。

実施例１の通信基地局１０５の端末位置情報テーブル６０９（図１１）では、端末ＩＤ１１０１と無線ＩＤ１１０２が対応付けられている。ただし実施例１では、この対応は図１０のフローごとに生成され、新たなフローでは対応が維持されない。

なぜならば、端末ＩＤ１１０１と無線ＩＤ１１０２の対応付けを恒常的に維持するには、処理Ｓ１００１で受信された第２の位置情報が、既存の端末位置情報テーブル６０９のどのデータに対応するかを識別する必要があるからである。実施例１では、図８の端末ＩＤ８０１は、センタ装置１０９においてセンシング結果を元にその都度生成されており、必ずしも、通信基地局１０５の端末位置情報テーブル６０９に格納済みの端末ＩＤ１１０１と対応していないことに留意されたい。

したがって、実施例１では、端末ＩＤ８０１，１１０１は、図７のフローを繰り返すたびに新しく処理Ｓ７０３で割り当てられたものを用いることになる。この場合、図１０に示したフローにおける、処理Ｓ１００２で更新される端末位置情報テーブル６０９の端末ＩＤ１１０１も、図１０のフローが繰り返されるごとに、初期化されることになる。

実施例２では、センシングの周期が変わっても、同じユーザ１０１に対しては同じ端末ＩＤを使用する例を説明する。これにより、上り信号における処理量削減や、下りの空間分割通信が可能となる。同じ端末ＩＤを使用するためには、図７の端末ＩＤ割り当て処理Ｓ７０３において、新たにセンスされた位置情報が、既存の位置情報（例えば図８(a)）のどの端末ＩＤ８０１に対応するかを判定する必要がある。実施例２では、そのため実施例１の図７の処理に追加の処理を加える。また、図８の第１の位置情報テーブル６０５aに追加のデータを加える。以下、追加の部分について特に説明する。

図１４は、本実施例で用いられる第１の位置情報テーブル６０５aaの一例である。図８(a)との差異を説明すると、端末ＩＤ８０１毎に特徴量１４０１を格納している点が異なる。センシング情報が画像の場合を例にとると、特徴量１４０１は、例えばユーザ１０１の画像情報から抽出した大きさ、色、形などの特徴量であり、通信端末座標８０３と対応させたデータとする。特徴量１４０１の抽出は、図７の処理Ｓ７０１に含める。

図１５は、図７の端末ＩＤを割り当てる処理Ｓ７０３の詳細フローである。実施例２では、図７のＳ７０１の処理において、センシング結果の位置情報に対応付けて、当該位置情報を持つユーザの特徴量を抽出している。処理１５０１では、第１の位置情報テーブル６０５aaの既存の位置情報の特徴量１４０１と、Ｓ７０１の処理で抽出された特徴量の同一（あるいは類似）判定を行う。

処理Ｓ１５０２で、同一の特徴量を持つ端末ＩＤが第１の位置情報テーブル６０５aaにあると判定された場合、その特徴量に対応付けられた新しい位置情報によって、第１の位置情報テーブル６０５aaの当該端末ＩＤ８０１に対応する通信端末座標８０３を更新する。

処理Ｓ１５０２で、同一の特徴量１４０１を持つ端末ＩＤ８０１が第１の位置情報テーブル６０５aaにないと判定された場合、新たなユーザ１０１が検出されたものとして、第１の位置情報テーブル６０５aaに新たな端末ＩＤ８０１を通信端末座標８０３および特徴量１４０１と共に登録する。

実施例２によると、特徴量１４０１に基づいて、前回の画像データ中のユーザ１０１と、今回の画像データの中のユーザ１０１の同一性を判断している。このため、センタ装置の第１の位置情報テーブル６０５aaは、既存の端末ＩＤ８０１と通信端末座標８０３の対応関係を引き継ぐことができる。そして、第２の位置情報テーブル６０５bでも、既存の端末ＩＤ８０１と通信端末座標８０３の対応関係を引き継ぐことができる。

なお、同一のユーザ１０１が、前回のセンシング時と異なるセンサ１０７で検出されることもあるので、端末ＩＤ８０１とセンサＩＤ８０２の対応は変化することがある。

端末ＩＤ８０１と通信端末座標８０３を受信した通信基地局１０５では、端末位置情報テーブル６０９で受信した端末ＩＤと同じ端末ＩＤ１１０１を検索し、同じ端末ＩＤを持つデータを更新する。すなわち、センタ装置１０９から受信した第２の位置情報を、通信基地局から見た方向に変換して方向を示す方向データ１１０３として格納し、それに対応するアンテナ重み１１０４を生成して一緒に格納する。

もし、端末位置情報テーブル６０９で受信した端末ＩＤと同じ端末ＩＤ１１０１が端末位置情報テーブル６０９にない場合も、上記と同様に方向データ１１０３と、アンテナ重み１１０４を格納する。ただし、その場合は、新しい端末ＩＤが追加されることになり、それはリンクが確立していない新しい通信端末であるので、この時点では無線ＩＤ１１０２は付与されない。

このように端末位置情報テーブル６０９を更新することにより、端末位置情報テーブル６０９では、端末ＩＤ１１０１と無線ＩＤ１１９２の関係性が保たれるので、通信基地局１０５は、通信前にどの端末ＩＤの通信端末が接続完了済みかを知ることができる。

図１６は、端末ＩＤ１１０１と無線ＩＤ１１０２の対応関係が端末位置情報テーブル６０９で維持されている場合の、上り信号通信処理Ｓ１００６部分の変形例を示すフロー図である。その他の部分は、図１０の処理のとおりでよい。

処理Ｓ１６０１では、端末位置情報テーブル６０９のデータから、無線ＩＤ１１０２に対応付けられていない端末ＩＤ１１０１を抽出する。これにより、センシング信号で検出された通信端末のうち、接続が確立されておらず、初期接続が必要な通信端末が抽出される。

処理Ｓ１２０１で抽出された通信端末数分、処理Ｓ１６０２から処理Ｓ１６０４が繰り返し行われる。

処理Ｓ１６０３では、端末位置情報テーブル６０９から当該端末ＩＤ１１０１に対するアンテナ重み１１０４を取得する。

処理Ｓ１６０４で、取得した重みにより、各アンテナの受信信号を合成する。

処理Ｓ１６０５で、初期接続信号の有無を判定し、初期接続信号がある場合には、処理Ｓ１６０６で当該通信端末とのリンクを確立し、端末ＩＤに新たな無線ＩＤを割り当てる。初期接続信号がない場合には、次の端末ＩＤについて同様に処理を行う。

端末ＩＤに新たな無線ＩＤを割り当てた場合には、端末位置管理プログラム６０６によって、端末ＩＤと無線ＩＤの対応付けを行う。すなわち、初期接続信号の場合には、発信元である通信端末１０８はまだ通信未確立の通信端末であるため、通信確立前あるいは後に、端末位置情報テーブル６０９の端末ＩＤ１１０１に対して、通信リンクを識別する無線ＩＤ１１０２を新たに割り当てて、端末位置情報テーブル６０９を更新する。

図１６には示していないが、既に無線ＩＤを持つ端末ＩＤに対しては、上りのデータ通信が行われる。上りのデータ通信は、従来技術と同様に行ってよい。あるいは、図１６の通信方法と同様に、端末ＩＤ１１０１に対応するアンテナ重み１１０４を取得し、指向性のある受信を行っても良い。指向性のある受信を行えば、上りデータに対しても空間分離が可能となり、ＳＮ比が向上する。

以上説明した実施例２では、上り通信制御において初期接続を行おうとしている通信端末を抽出して受信を行うため、上りのデータ通信と初期接続の通信を分離して行うことができる。このため、初期接続の処理を優先して行うこともできる。

実施例１および実施例２では、上り通信処理について、アンテナ重みを制御した。実施例２のように、端末ＩＤ１１０１と無線ＩＤ１１０２の対応関係が端末位置情報テーブル６０９で維持されている場合、同様の手法を下り通信処理について用いることもできる。

図１７は、図１０の下り信号通信処理Ｓ１００４の部分の変形例である。その他の部分は、実施例１または実施例２と同様でよい。

処理Ｓ１７０１では、下りのデータ送信の送信先となる通信端末１０８を一つまたは複数決定する。送信先となりうる通信端末は、既にリンクが確立されている通信端末であるから、対象となる通信端末１０８は、端末位置情報テーブル６０９の無線ＩＤ１１０２によって特定される。

処理Ｓ１７０２以下では、対象となる通信端末１０８の数だけ繰り返し処理が行われる。処理Ｓ１７０３では、送信先となる無線ＩＤ１１０２に基づいて、端末位置情報テーブル６０９を検索し、対応するアンテナ重み１１０４を取得する。処理Ｓ１７０４では、アンテナ重み１１０４に基づいて、アンテナを重み付けする。処理Ｓ１７０６では、重みに従って下り通信を行う。

端末ＩＤ１１０１と無線ＩＤ１１０２の対応関係が端末位置情報テーブル６０９で維持されている場合には、無線ＩＤによって下りデータの送信先の端末の位置が判明し、アンテナの重み付けが可能となる。本実施例により、下り通信時、たとえば通信端末１０８へのデータ送信時の空間分割通信も可能となる。

実施例１では、センサ１０７はカメラを想定し、センシング信号は画像データ信号とした。実施例２では、センサ１０７に集音マイクを想定し、センシング信号は音の信号を想定する。

音は基本的に到来方向の情報しか得られず、距離の情報が得られない。このため、実施例１のように、センサ１０７から見た方向から、通信基地局１０５から見た方向へ直接変換はできない。このため、他の情報を考慮して、通信端末１０８の座標を推測してから座標変換を行うとする。

例えば、音の大きさから距離を予測し、音源の方向と距離から座標へ変換する。また、レイアウト情報に基づき端末が存在し得る位置を限定して座標を予測する。例えば、図１の例では、通信端末１０８が存在しえる座標は、通路１０２の範囲に限定される。従って、システムが設置される場所のレイアウト情報を用いて、通信端末１０８の座標を絞り込むことができる。他の動作は実施例１等と同様である。

図１８は、本実施例で用いられるセンタ装置の位置情報テーブル６０５の例である。端末ＩＤ８０１に対して、センシング情報から得られるセンサからの方向（第１の位置情報）１８０１、上記手法で推測した予測座標１８０２、絶対位置情報テーブル６０４の情報に基づいて座標変換された、基地局からの方向（第２の位置情報）１８０３を格納している。通信基地局１０５は、基地局からの方向（第２の位置情報）１８０３を受け取り、これに基づいてアンテナの重み設定を行う。

実施例５は、センシング情報を活用して、通信端末との通信の条件、例えば優先度の設定を制御する例である。

図１９は、本実施例でセンタ装置１０９が管理する位置情報４００の例を示す表図である。図４との差異について特に説明すると、図１９の例では、端末ＩＤごとにセンシング情報から得られた属性情報１９０１を付加している点が異なる。

すなわち、本実施例では各通信端末の位置情報に加え、属性情報１９０１を管理する。これらの属性情報は、例えばセンタ装置１０９によって、画像データから公知の種々の画像処理を利用して抽出することができる。例えば、属性情報としては、ユーザ１０１の性別、年齢、移動速度等を抽出することができる。また、複数の異なる種類のセンサからの情報を総合して、属性を決めることもできる。例えば、音センサの情報を利用すると、大きな音を出す対象（例えば緊急車両）を識別することができる。

センタ装置１０９は、属性情報１９０１を端末ＩＤ４０３とともに通信基地局１０５に送信する。通信基地局１０５は、例えば、端末位置情報テーブル６０９のデータに属性情報１９０１を含める。通信基地局１０５は、既に説明した上りあるいは下りの通信制御時に、複数の通信端末について、属性情報に基づいた優先順位付けを行うことができる。

例えば、実施例１等の改札口の例では、移動速度の速いユーザは、早く改札口に到達するので、優先的にリンクを確立することが望ましい。一般に、大人など体格の大きいユーザは、歩行速度が速いのでユーザの属性として「大きさ」を用い、大きいユーザには優先的に初期接続を行う。

また、自動車を例に取れば、消防車や救急車などの緊急車両を識別して、これら緊急車両の通信を優先することができる。

また、通信の高優先/低優先のプランを、例えば赤外線ビーコンをユーザに持たせて識別できるようにしておき、これをセンサで検知して、通信リソースを優先/非優先で割り当てることができる。

図２０は、通信基地局が格納する端末位置情報テーブル６０９の一例を示す。図１１の例との差異について特に説明すると、属性情報１９０１に基づき通信パラメータを管理している点が異なる。例えばグループＩＤ２００１は、マルチキャスト用のグループを区別するものであり、例えば、大人と子供を大きさで区別し、大人をグループ１、子供をグループ２に分類し、異なる情報を配信する。

また、通信のスケジューリングの優先度を定める優先度情報２００２を付加することもできる。たとえば、ある端末を持っている人は高優先にするなどである。

実施例１〜実施例３では、通信端末１０８の座標を推定し、推定した座標に基づいて通信基地局１０５のアンテナの重みを制御した。しかし、通信端末の座標を検出することは必須では無く、通信端末の位置と通信基地局のアンテナの方向の関係がわかれば、同様の効果が達成できる。

すなわち、予め通信基地局１０５のアンテナの指向性に基づいて、通信可能範囲を複数のエリアに分割しておく。そして、各エリアに対応してアンテナの重みを定めておく。通信制御時には、通信端末１０８が、いずれのエリアに存在するかを検出し、当該通信端末が存在するエリアに対応してアンテナの重みを定めればよい。

以上の実施例で詳細に説明したように、通信基地局が通信端末のいる位置を予め知らない場合には、全方向に均等なアンテナ重みを設定する必要があり、初期接続の通信の衝突が起きる可能性があった。また、衝突を避けるために、通信範囲を限定して全ての範囲をスキャンするように順次通信を行えば、スループットが低下する。

これに対し実施例の技術によれば、通信基地局がセンシング情報により、通信端末のいる場所あるいは範囲を予め把握しているので、その範囲の受信強度を事前に高めることができ、効率的に初期接続の衝突を避けることができる。また、センシング情報から得られる特徴量や属性情報を用いれば、さらに効率的な通信の制御が可能となる。

また、接続確立済みか否かなどの指標に基づき、試行範囲を限定することが可能である。たとえば、接続未確立の通信端末に限定して処理を行えば、初期接続の処理を優先的に行い、初期接続時の衝突を避けることができる。

接続確立済みのデータ通信に対しても同様の処理を行えば、データ通信時の空間分割通信が可能となり、データ同士あるいはデータと初期接続信号の衝突を防ぐこともできる。また、初期接続に続いて行うデータ送受信においても、前記位置情報に基づいて端末各々の方向の受信強度を高めることができる。上り信号の空間分割通信には到来方向推定などの信号処理が、下り信号の空間分割通信にはＰＭＩ(Precoding Matrix Indicator)のフィードバック処理などが従来行われているが、本実施例によれば、それらの処理を省略することができる。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることが可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の実施例の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

ユーザ１０１、通信基地局１０５、通信端末１０６、センサ１０７、センタ装置１０９

Claims (10)

1. 基地局と複数の端末との間で無線通信を行う通信システムであって、
   前記端末を検知して検知情報を得るセンサと、
   前記検知情報から前記端末それぞれの位置情報を生成する位置情報生成部とを備え、
   前記基地局は前記位置情報に基づいて受信感度に指向性を持たせ、複数の前記端末から送信される初期接続信号を受信し、夫々の前記端末との通信リンクを確立するものであり、
   前記基地局は複数のアンテナを具備し、前記複数のアンテナのそれぞれは、予め設定された前記基地局の通信可能範囲に進入した前記複数の端末に対して、前記位置情報に基づいて、所定の方向の受信感度を強め、他の方向の受信感度を弱めることにより、選択的に前記初期接続信号の受信を行う、
   通信システム。
2. 前記センサは、前記検知情報を前記位置情報生成部へ送信し、
   前記位置情報生成部は、受信した検知情報に基づき、前記基地局毎に前記位置情報を生成して、該当する基地局へ送信する、
   請求項１記載の通信システム。
3. 前記位置情報生成部は、前記基地局と前記センサの位置関係を示す情報を利用して、前記検知情報に基づいて生成した第１の位置情報を、前記基地局を基準とした第２の位置情報に変換し、該当する基地局へ送信する、
   請求項２記載の通信システム。
4. 前記検知情報は画像データであり、
   前記位置情報生成部は、前記検知情報に基づいて前記端末の夫々を特定する特徴量を抽出し、当該特徴量を前記位置情報に対応付ける、
   請求項２記載の通信システム。
5. 前記検知情報は画像データであり、
   前記位置情報生成部は、前記検知情報に基づいて前記端末の夫々に関連する属性を抽出し、当該属性を前記位置情報に対応付ける、
   請求項２記載の通信システム。
6. 前記基地局は前記位置情報に基づいて受信感度に指向性を持たせ、複数の前記端末から送信されるデータ信号を受信する、
   請求項１記載の通信システム。
7. 前記基地局は前記位置情報に基づいて送信強度に指向性を持たせ、複数の前記端末へデータ信号を送信する、
   請求項１記載の通信システム。
8. 前記位置情報は、
   直交座標系で示される直交座標、球面座標系で示される球面座標、方向、距離、角度、および範囲の少なくともひとつを含む、
   請求項１記載の通信システム。
9. 複数の受信アンテナを備え予め設定された通信可能範囲を有する通信基地局と、前記通信可能範囲に進入し前記通信基地局と通信する複数の通信端末と、前記通信基地局と接続されるセンタ装置と、前記センタ装置と接続されるセンサを用い、前記通信基地局と前記通信端末との間で初期接続を行う通信方法であって、
   前記センサが、前記通信端末を検知して検知情報を得る第１のステップ、
   前記センサが、前記検知情報を前記センタ装置へ送信する第２のステップ、
   前記センタ装置が、前記検知情報から、前記センサを基準とした前記通信端末それぞれの位置を示す第１の位置情報を生成する第３のステップ、
   前記センタ装置が、前記第１の位置情報から、前記通信基地局を基準とした前記通信端末それぞれの位置を示す第２の位置情報を生成する第４のステップ、
   前記センタ装置が、前記第２の位置情報を前記通信基地局へ送信する第５のステップ、
   前記通信基地局が、前記第２の位置情報に基づいて、前記複数の受信アンテナの重み付けを制御し、前記複数の受信アンテナのそれぞれが、前記通信可能範囲に進入した前記複数の通信端末に対して、所定の方向の受信感度を強め、他の方向の受信感度を弱めることにより、選択的に前記通信端末からの初期接続信号を受信して前記初期接続を行う第６のステップ、
   を備える通信方法。
   
10. 前記センサがカメラであり、
    前記検知情報が画像データであり、
    前記第３のステップにおいて、前記センタ装置は、前記画像データから前記通信端末に関連する特徴量および属性の少なくともひとつを抽出し、
    前記特徴量および属性の少なくともひとつは、前記第１の位置情報と関連付けて記憶される、
    請求項９記載の通信方法。

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