JP6959531B2 - 無線通信方法、制御装置及び無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、無線通信方法、制御装置及び無線通信システムに関する。

無線信号処理を実行する装置である無線信号処理装置と、アクセスポイント、子局又は遠隔無線装置（RRU: Remote Radio Unit）等である基地局装置と、多種多様な要件を持つＩｏＴ（Internet of Things）デバイス等の端末とを備える無線通信システムがある。各端末は、自端末の要件に適した無線方式で、基地局装置と通信する。無線方式は、例えば、ＬｏＲａ、ＳｉｇＦｏｘ、ＮＢ−ＩｏＴである。

ＩｏＴデバイスの電池容量は、ＩｏＴデバイス以外の端末の電池容量よりも小さい場合がある。また、ＩｏＴデバイスの通信頻度は、ＩｏＴデバイス以外の端末の通信頻度よりも少ない場合がある。このため、ＩｏＴデバイス等の端末が基地局装置と通信する場合、基地局装置の設備利用率は低下してしまう場合がある。基地局装置の設備利用率が低下した場合、基地局装置の設置費用、設置面積及び運用費用は増加する。

無線信号処理装置及び基地局装置のうちの少なくとも一方は、ソフトウェアによる無線信号処理を実行する場合がある（特許文献１参照）。基地局装置は、端末の無線方式に対応しているソフトウェアが基地局装置にダウンロードされているか否かを判定する。ソフトウェアが基地局装置にダウンロードされている場合、基地局装置が無線信号処理を実行する。ソフトウェアが基地局装置にダウンロードされていない場合、基地局装置の代わりに、無線信号処理装置が無線信号処理を実行する。

このように、基地局装置は、無線信号処理装置及び基地局装置のうちで無線信号処理を実行する装置を、要求される遅延に応じて自律的に選択する。選択された基地局装置及び無線信号処理装置がソフトウェアを入れ替えることで、無線通信システムは無線方式を柔軟に変更することができる。また、無線通信システムは、通信量の少ないＩｏＴデバイスに用いられる無線方式を用いて短時間の通信を実行し、それ以外の時間では、他の無線方式を用いて通信を実行することで、基地局装置の設備利用率を向上させることができる。

特許第５６０００９３号公報

基地局装置は、接続開始又は同期用の制御信号を、端末との間で通信する場合がある。しかしながら、ＩｏＴデバイス等の端末は、電池容量が小さいので、基地局装置からの制御信号の受信を長時間では待機することができない。また、基地局装置は、基地局装置の設備利用率を向上させる必要があるため、端末からの制御信号の受信を長時間では待機することができない。

端末の無線方式で制御信号を通信するための割り当て時間を基地局装置が短くした場合、端末が接続開始又は同期するまでの時間が長くなり、端末の消費電力は高くなる。これに対して、端末の無線方式で制御信号を通信するための割り当て時間を基地局装置が長くした場合、基地局装置の設備利用率が低下する。なお、基地局装置及び端末が通信を同期させても、置局変更やＩｏＴデバイスの移設等が行われた場合には、基地局装置及び端末は、通信を再同期させる必要がある。

このように、従来の無線通信システムは、基地局装置の設備利用効率を向上させた場合には、端末の消費電力を抑えることができないことがあった。

上記事情に鑑み、本発明は、基地局装置の設備利用効率を向上させた上で、端末の消費電力を抑えることが可能である無線通信方法、制御装置、端末及び無線通信システムを提供することを目的としている。

本発明の一態様は、予め定められたエリアにおいて端末と通信する基地局装置を制御する制御装置が実行する無線通信方法であって、同期信号を送信する前記基地局装置との通信が同期していない前記端末が存在するか否かを判定するステップと、同期していない前記端末が存在すると判定された場合、同期していない前記端末が使用する無線方式の前記同期信号の割り当て時間を増加させるよう、又は、前記同期信号の割り当て周期を短くするよう、前記基地局装置を制御するステップとを含む無線通信方法である。

本発明の一態様は、上記の無線通信方法であって、前記制御するステップでは、現在時刻が所定時間帯に属しているか否かを判定し、現在時刻が前記所定時間帯に属している場合、前記基地局装置を制御する。

本発明の一態様は、上記の無線通信方法であって、前記制御するステップでは、同期していない前記端末が存在するか否かを判定するための端末探索のリトライ回数と、同期していないと判定されてからの経過時間との増加に応じて、前記同期信号の割り当て時間を長くし、又は、前記同期信号の割り当て周期を短くする。

本発明の一態様は、上記の無線通信方法であって、前記制御するステップでは、同期していない前記端末の位置を探索する前記基地局装置の数を変更する。

本発明の一態様は、予め定められたエリアにおいて基地局装置と通信する端末が実行する無線通信方法であって、同期信号を送信する前記基地局装置と自端末との通信が同期しているか否かを判定するステップと、通信が同期していないと判定された場合、現在時刻が所定時間帯に属しているか否かを判定し、現在時刻が前記所定時間帯に属している場合に前記同期信号の受信を待機するステップとを含む無線通信方法である。

本発明の一態様は、予め定められたエリアにおいて同期信号を送信する基地局装置との通信が同期していない端末が存在するか否かを判定する同期部と、同期していない前記端末が存在すると判定された場合、同期していない前記端末が使用する無線方式の前記同期信号の割り当て時間を増加させるよう、又は、前記同期信号の割り当て周期を短くするよう、前記基地局装置を制御する制御部とを備える制御装置である。

本発明の一態様は、上記の制御装置であって、前記制御部は、現在時刻が所定時間帯に属しているか否かを判定し、現在時刻が前記所定時間帯に属している場合、前記基地局装置を制御する。

本発明の一態様は、上記の制御装置であって、前記制御部は、同期していない前記端末が存在するか否かを判定するための端末探索のリトライ回数と、同期していないと判定されてからの経過時間との増加に応じて、前記同期信号の割り当て時間を長くし、又は、前記同期信号の割り当て周期を短くする。

本発明の一態様は、上記の制御装置であって、前記制御部は、同期していない前記端末の位置を探索する前記基地局装置の数を変更する。

本発明の一態様は、同期信号を送信する基地局装置と自端末との通信が同期しているか否かを判定する端末同期部と、通信が同期していないと判定された場合、現在時刻が所定時間帯に属しているか否かを判定し、現在時刻が前記所定時間帯に属している場合に前記同期信号の受信を待機する端末制御部とを備える端末である。

本発明の一態様は、端末と制御装置とを備える無線通信システムであって、前記端末は、同期信号を送信する基地局装置と自端末との通信が同期しているか否かを判定する端末同期部と、通信が同期していないと判定された場合、現在時刻が所定時間帯に属しているか否かを判定し、現在時刻が前記所定時間帯に属している場合に前記同期信号の受信を待機する端末制御部とを有し、前記制御装置は、予め定められたエリアにおいて前記基地局装置との通信が同期していない前記端末が存在するか否かを判定する同期部と、同期していない前記端末が存在すると判定された場合、同期していない前記端末が使用する無線方式の前記同期信号の割り当て時間を増加させるよう、又は、前記同期信号の割り当て周期を短くするよう、前記基地局装置を制御する制御部とを有する、無線通信システムである。

本発明の一態様は、上記の無線通信システムであって、前記制御部は、現在時刻が所定時間帯に属しているか否かを判定し、現在時刻が前記所定時間帯に属している場合、前記基地局装置を制御する。

本発明の一態様は、上記の無線通信システムであって、前記制御部は、同期していない前記端末が存在するか否かを判定するための端末探索のリトライ回数と、同期していないと判定されてからの経過時間との増加に応じて、前記同期信号の割り当て時間を長くし、又は、前記同期信号の割り当て周期を短くする。

本発明の一態様は、上記の無線通信システムであって、前記制御部は、同期していない前記端末の位置を探索する前記基地局装置の数を変更する。

本発明により、基地局装置の設備利用効率を向上させた上で、端末の消費電力を抑えることが可能である。

無線通信システムの構成の例を示す図である。 端末の構成の例を示す図である。 端末のパラメータテーブルの例を示す図である。 基地局装置の構成の例を示す図である。 制御装置の構成の例を示す図である。 端末状態テーブルの例を示す図である。 制御装置のパラメータテーブルの例を示す図である。 無線方式管理テーブルの例を示す図である。 無線処理装置の構成の例を示す図である。 端末の同期の状態を制御装置が確認する動作の例を示すフローチャートである。 基地局装置の動作モードを制御装置が変更する動作の例を示すフローチャートである。 同期信号の送信処理の例を示すフローチャートである。

本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、無線通信システム１の構成の例を示す図である。無線通信システム１は、複数の無線方式の通信を実行するシステムである。無線通信システム１は、端末２−１〜２−Ｎ（Ｎは、１以上の整数）と、基地局装置３−１〜３−Ｍ（Ｍは、１以上の整数）と、通信回線４と、制御装置５と、無線処理装置６とを備える。

無線通信システム１は、予め定められた領域であるエリア７−１〜７−Ｅ（Ｅは、１以上の整数）を備える。図１において、エリア７−１には、一例として基地局装置３−１〜３−３が配置されている。エリア７−１には、一例として端末２−１〜２−３が位置している。エリア７−Ｅには、一例として基地局装置３−Ｍが配置されている。エリア７−Ｅには、一例として端末２−Ｎが位置している。

端末２は、基地局装置３が対応する複数の無線方式のうちの少なくとも１種類の無線方式で、基地局装置３との無線通信を実行する。端末２は、基地局装置３との無線通信を常時実行する必要はなく、例えば周期的に実行してもよい。端末２は、例えば、スマートフォン端末、タブレット端末、ＩｏＴデバイスである。

基地局装置３は、複数の無線方式の通信を実行する装置である。基地局装置は、８０２．１１規格等の複数の無線方式を切り替えることによって、各無線方式の端末２と通信する。無線方式は、例えば、ＬｏＲａ、ＳｉｇＦｏｘ、ＮＢ−ＩｏＴでもよい。基地局装置３は、例えば、ソフトウェア無線（SDR: Software Defined Radio）に対応しているアクセスポイントである。基地局装置３が対応する無線方式は、例えば、無線通信サービスを提供する複数のサービスプロバイダが要求する無線方式である。通信回線４は、基地局装置３及び無線処理装置６の間のデータ信号（パケット）を転送する。

制御装置５は、サーバ等の情報処理装置である。制御装置５は、各基地局装置３の動作を制御する。例えば、制御装置５は、基地局装置３の動作モードを制御することによって、基地局装置３との通信の同期が外れている端末２の位置を基地局装置３に探索させる。制御装置５は、探索の結果を基地局装置３から取得する。

無線処理装置６は、端末２が使用する無線方式のソフトウェアが基地局装置３にダウンロードされているか否かを判定する。無線処理装置６は、端末２が使用する無線方式のソフトウェアが基地局装置３にダウンロードされていない場合、基地局装置３の代わりに、端末２が使用する無線方式の無線信号処理を実行してもよい。無線処理装置６は、無線信号処理の結果を基地局装置３に送信する。

次に、端末２の構成の例を説明する。
図２は、端末２の構成の例を示す図である。端末２は、端末記憶部２１と、端末同期部２２と、端末制御部２３と、端末信号処理部２４と、端末通信部２５とを備える。端末同期部２２と端末制御部２３と端末信号処理部２４と端末通信部２５とは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサが、端末記憶部２１に記憶されたプログラムを実行することにより実現される。各機能部のうち一部又は全部は、例えば、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。バス２０は、端末２においてデータを転送する。

端末記憶部２１は、フラッシュメモリ等の不揮発性の記憶装置（非一時的な記録媒体）である。端末記憶部２１は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性の記録媒体を更に備えてもよい。端末記憶部２１は、例えば、自端末が使用する無線信号の割り当て時間及び割り当て周期（割り当ての頻度の逆数）等のスケジュールに関する情報（スケジュール情報）を記憶する。端末記憶部２１は、自端末の各機能部が実行するプログラムと、端末２のパラメータテーブルとを記憶する。

図３は、端末２のパラメータテーブルの例を示す図である。端末２のパラメータテーブルは、端末２の動作を制御するためのパラメータが登録されているテーブルである。端末２のパラメータテーブルでは、パラメータと、値とが対応付けられている。通信が同期している場合、パラメータ「状態」には、「同期中」が対応付けられている。通信が同期していない場合、パラメータ「状態」には、「基地局探索」が対応付けられている。基地局探索とは、基地局装置３が送信する同期信号の受信を端末２が待機すること、すなわち、基地局装置３が端末２の位置を探索することを表す。パラメータ「探索時間帯」には、端末２が基地局装置３を探索する所定時間帯が対応付けられている。探索時間帯は、端末２以外によって予め定められる。

端末同期部２２は、同期信号を送信する基地局装置３と自端末との通信が同期しているか否かを判定する。例えば、端末同期部２２は、同期信号等の制御信号を基地局装置３から受信したか否かに基づいて、基地局装置３と自端末との通信が同期しているか否かを判定する。

端末制御部２３は、通信が同期していないと判定された場合、端末２のパラメータテーブルに登録されている探索時間帯を取得する。端末制御部２３は、現在時刻が探索時間帯に属しているか否かを判定し、現在時刻が探索時間帯に属している場合に同期信号の受信を待機する。

端末信号処理部２４は、端末２が使用する無線方式の信号処理を実行する。無線方式は、例えば、ＬｏＲａ、ＳｉｇＦｏｘ、ＮＢ−ＩｏＴ等である。以下、エリア７−１に位置している端末２が使用する無線方式を「第１無線方式」という。第１無線方式による通信の頻度は、他の無線方式による通信の頻度と比較して少なくてもよい。

端末通信部２５は、基地局装置３との間で無線通信を実行する。端末通信部２５は、端末信号処理部２４が生成したベースバンド信号に対して、第１無線方式の変調処理を実行する。

端末通信部２５は、第１無線方式の同期信号等の制御信号を、基地局装置３から受信する。同期信号等の制御信号は、エリア７における特定の区域に向けて基地局装置３から送信されてもよいし、エリア７における特定の端末２に向けて基地局装置３から送信されてもよい。制御信号は、第１無線方式の無線信号の割り当て時間及び割り当て周期等のスケジュールに関する情報を含む。制御信号は、接続を承認することを表す情報を更に含んでもよい。端末通信部２５は、基地局装置３から受信した同期信号等の制御信号に対して、第１無線方式の復調処理を実行する。

端末通信部２５は、第１無線方式の同期信号を含むビーコン信号を、基地局装置３から受信してもよい。ビーコン信号は、エリア７における特定の区域に向けて、基地局装置３から送信される。ビーコン信号は、第１無線方式の無線信号の割り当て時間及び割り当て周期等のスケジュールに関する情報を含んでもよい。端末通信部２５は、基地局装置３から受信したビーコン信号に対して、第１無線方式の復調処理を実行する。

次に、基地局装置３の構成の例を説明する。
図４は、基地局装置３の構成の例を示す図である。基地局装置３は、バス３０と、基地局記憶部３１と、基地局制御部３２と、基地局信号処理部３３と、基地局通信部３４とを備える。基地局制御部３２と基地局信号処理部３３と基地局通信部３４とは、ＣＰＵ等のプロセッサが、端末記憶部２１に記憶されたプログラムを実行することにより実現される。各機能部のうち一部又は全部は、例えば、ＬＳＩやＡＳＩＣ等のハードウェアを用いて実現されてもよい。バス３０は、基地局装置３においてデータを転送する。

基地局記憶部３１は、フラッシュメモリ等の不揮発性の記憶装置（非一時的な記録媒体）である。基地局記憶部３１は、ＲＡＭ等の揮発性の記録媒体を更に備えてもよい。基地局記憶部３１は、無線信号の割り当て時間及び割り当て周期等のスケジュールに関する情報を記憶する。基地局記憶部３１は、基地局装置３の各機能部が実行するプログラムを記憶する。プログラムは、例えば、第１無線方式の信号処理を実行するソフトウェアのプログラムである。

基地局制御部３２は、制御装置５から設定された動作モードが「非探索」である場合、端末２の位置を探索する処理を実行せずに、予め定められた通常の通信を実行する。例えば、基地局制御部３２は、データ信号を用いて、端末２との間の通信をスケジュール情報に基づいて実行する。

基地局制御部３２は、制御装置５から設定された動作モードが「探索」である場合、端末２の位置を探索する処理を実行する。例えば、基地局制御部３２は、制御信号又はビーコン信号に含まれている同期信号を用いて、端末２からの応答を待機する。基地局制御部３２は、端末２からの応答の有無を所定周期で判定する。基地局制御部３２は、所定時間内に端末２からの応答が受信できない場合、通信の同期の外れた端末２（通信が同期していない端末２）が存在すると判定する。基地局制御部３２は、基地局通信部３４を介して、端末探索の結果を制御装置５に送信する。

基地局信号処理部３３は、基地局記憶部３１に記憶されているプログラムに応じて、複数の無線方式の信号処理を実行する。例えば、基地局信号処理部３３は、端末２が使用する第１無線方式の信号処理を実行する。

基地局通信部３４は、第１無線方式の同期信号等の制御信号を端末２に送信する。基地局通信部３４は、第１無線方式のビーコン信号を端末２に送信してもよい。基地局通信部３４は、端末２から受信した制御信号（応答）に対して、第１無線方式の復調処理を実行する。基地局通信部３４は、第１無線方式のデータ信号を端末２に送信する。基地局通信部３４は、端末２から受信したデータ信号に対して、第１無線方式の復調処理を実行する。

次に、制御装置５の構成の例を説明する。
図５は、制御装置５の構成の例を示す図である。制御装置５は、バス５０と、同期部５１と、記憶部５２と、制御部５３と、通信部５４とを備える。同期部５１と制御部５３と通信部５４とは、ＣＰＵ等のプロセッサが、記憶部５２に記憶されたプログラムを実行することにより実現される。各機能部のうち一部又は全部は、例えば、ＬＳＩやＡＳＩＣ等のハードウェアを用いて実現されてもよい。バス５０は、制御装置５においてデータを転送する。

同期部５１は、基地局装置３との通信の同期の外れた端末２（通信が同期していない端末２）が存在するか否かを判定する。同期部５１は、端末２との間の通信を所定周期で実行し、端末２からの応答の有無を所定周期で判定する。同期部５１は、所定時間内に端末２からの応答が受信できない場合、通信の同期の外れた端末２が存在すると判定する。

記憶部５２は、フラッシュメモリ等の不揮発性の記憶装置（非一時的な記録媒体）である。記憶部５２は、ＲＡＭ等の揮発性の記録媒体を更に備えてもよい。記憶部５２は、端末状態テーブルと、制御装置５のパラメータテーブルと、無線方式管理テーブルとを記憶する。

図６は、端末状態テーブルの例を示す図である。端末状態テーブルは、端末２の同期の状態を表す情報を含むテーブルである。端末状態テーブルでは、無線方式情報と、端末情報と、登録位置情報と、状態情報とが対応付けられている。無線方式情報は、無線方式の識別情報である。端末は、端末２の識別情報である。登録位置情報は、エリア７における端末２の位置を表す情報である。例えば、エリア７−１における基地局装置３−２と通信可能な特定の範囲に端末２が位置している場合、「エリア７−１：基地局装置３−２」のように表される。

端末状態テーブルでは、状態情報は、端末２及び基地局装置３の間の通信の同期が外れているか否かを表す。端末２及び基地局装置３の間の通信の同期が外れていない場合、状態情報は「同期中」と表される。端末２及び基地局装置３の間の通信の同期が外れている状態であり、基地局装置３が端末２の位置を探索した場合、状態情報は「端末探索」と表される。状態情報「端末探索」には、探索のリトライ回数と、同期が外れてからの経過時間とが対応付けられる。端末２及び基地局装置３の間の通信の同期が外れている状態であり、基地局装置３が端末２の位置を探索を所定回数以上に失敗した場合、状態情報は「端末探索失敗」と表される。

図７は、制御装置５のパラメータテーブルの例を示す図である。制御装置５のパラメータテーブルは、基地局装置３の動作を制御装置５が制御するためのパラメータが登録されているテーブルである。制御装置５のパラメータテーブルには、非探索モードでの無線信号の割り当て時間と、非探索モードでの無線信号の割り当て周期と、非探索モードでの同期信号の送信周期と、探索モードでの同期信号の送信周期と、探索モードでの同期信号の割り当て時間と、探索時間帯とが対応付けられている。

図８は、無線方式管理テーブルの例を示す図である。無線方式管理テーブルは、無線方式ごとのパラメータを基地局装置３が管理するためのテーブルである。無線方式管理テーブルでは、無線方式情報と、エリア情報と、基地局装置情報と、動作モードと、割り当て時間と、割り当て周期とが対応付けられている。

無線方式情報は、無線方式の識別情報である。エリア情報は、エリア７の識別情報である。基地局装置情報は、基地局装置３の識別情報である。動作モードは、基地局装置３の動作モード「探索」又は「非探索」である。割り当て時間は、端末２が使用する無線方式の無線信号等に割り当てられる時間である。割り当て周期は、端末２が使用する無線方式の無線信号等に送受信のタイミングが割り当てられる周期（頻度の逆数）である。

制御部５３は、同期していない端末２が存在すると判定された場合、同期していない端末２が使用する第１無線方式の同期信号の割り当て時間を増加させるよう、基地局装置３を制御する。また、制御部５３は、同期していない端末２が存在すると判定された場合、同期信号の割り当て周期を短くするよう、基地局装置３を制御する。

制御部５３は、制御装置５のパラメータテーブルに登録されている探索時間帯に現在時刻が属しているか否かを判定する。制御部５３は、現在時刻が探索時間帯に属している場合、基地局装置３による探索処理等を制御する。制御部５３は、同期していない端末２が存在するか否かを判定するための探索のリトライ回数と、同期していないと判定されてからの経過時間との増加に応じて、基地局装置３による同期信号の割り当て時間を長くする。

制御部５３は、探索のリトライ回数と経過時間との増加に応じて、基地局装置３による同期信号の割り当て周期を短くする。すなわち、制御部５３は、探索のリトライ回数と経過時間との増加に応じて、基地局装置３による同期信号の送信の頻度を高くする。制御部５３は、探索のリトライ回数と経過時間との増加に応じて、端末２の位置の探索を実行する基地局装置３の数を変更してもよい。

通信部５４は、基地局装置３の動作を制御するためのパラメータを、基地局装置３に送信する。通信部５４は、端末２を探索した結果を、探索を実行した基地局装置３から受信する。
次に、無線処理装置６の構成の例を説明する。
図９は、無線処理装置６の構成の例を示す図である。無線処理装置６は、バス６０と、装置記憶部６１と、装置制御部６２と、装置信号処理部６３と、装置通信部６４とを備える。装置制御部６２と装置信号処理部６３と装置通信部６４とは、ＣＰＵ等のプロセッサが、装置記憶部６１に記憶されたプログラムを実行することにより実現される。各機能部のうち一部又は全部は、例えば、ＬＳＩやＡＳＩＣ等のハードウェアを用いて実現されてもよい。バス６０は、無線処理装置６においてデータを転送する。

装置記憶部６１は、フラッシュメモリ等の不揮発性の記憶装置（非一時的な記録媒体）である。装置記憶部６１は、ＲＡＭ等の揮発性の記録媒体を更に備えてもよい。装置記憶部６１は、無線処理装置６の各機能部が実行するプログラムを記憶する。装置記憶部６１は、第１無線方式等の複数の無線方式の信号処理を実行するソフトウェアのプログラムを更に記憶する。装置記憶部６１は、基地局装置３にダウンロードされているソフトウェアのプログラムの識別情報を、基地局装置３ごとに記憶してもよい。

装置制御部６２は、端末２が使用する第１無線方式のソフトウェアが基地局装置３にダウンロードされているか否かを判定する。装置制御部６２は、端末２が使用する第１無線方式のソフトウェアが基地局装置３にダウンロードされていない場合、基地局装置３の代わりに、端末２が使用する第１無線方式の無線信号処理を実行してもよい。装置制御部６２は、装置通信部６４を介して、無線信号処理の結果を基地局装置３に送信する。

装置信号処理部６３は、端末２が使用する第１無線方式の信号処理用のプログラムが基地局装置３にダウンロードされていない場合、装置記憶部６１に記憶されているプログラムに応じて、装置制御部６２による制御基づいて第１無線方式の信号処理を実行する。

装置通信部６４は、基地局装置３との通信を実行する。装置通信部６４は、第１無線方式の信号処理の結果を、基地局装置３に送信する。装置通信部６４は、端末２が使用する第１無線方式の信号処理用のプログラムを、基地局装置３に送信してもよい。これによっって、装置通信部６４は、第１無線方式の信号処理用のプログラムを、基地局装置３に実装することができる。

次に、無線通信システム１の動作の例を説明する。
図１０は、端末２の同期の状態を制御装置５が確認する動作の例を示すフローチャートである。同期部５１は、端末２との間の通信を所定周期で実行し、端末２からの応答の有無を所定周期で判定する。同期部５１は、所定時間内に端末２からの応答が受信できない場合、通信の同期の外れた端末２（通信が同期していない端末２）が存在すると判定する（ステップＳ１０１）。

同期の外れた端末２が存在すると判定された場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、制御部５３は、端末状態テーブルにおける、同期の外れた端末２の状態情報を「端末探索（リトライ回数：０回、経過時間：０時間）」に変更する（ステップＳ１０２）。同期の外れた端末２が存在しないと判定された場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、制御部５３は、端末２の同期の状態を制御装置５が確認する処理を終了する。

図１１は、基地局装置３の動作モードを制御装置５が変更する動作の例を示すフローチャートである。制御部５３は、制御装置５のパラメータテーブルに登録されている探索時間帯に現在時刻が属しているか否かを判定する（ステップＳ２０１）。

現在時刻が探索時間帯に属している場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、制御部５３は、端末状態テーブルを参照し、「端末探索（リトライ回数：０回、経過時間：０時間）」である状態情報に対応付けられた登録位置情報「エリア７−１：基地局装置３−１」を取得する（ステップＳ２０２）。

無線方式管理テーブルにおける、エリア情報「エリア７−１」及び基地局装置情報「基地局装置３−１」に対応付けられた項目について、制御部５３は、動作モードを「非探索」から「探索」に変更する。制御部５３は、割り当て時間を、制御装置５のパラメータテーブルにおける「探索モードでの同期信号の割り当て時間」である「１秒」に変更する。制御部５３は、割り当て周期を、制御装置５のパラメータテーブルにおける「探索モードでの同期信号の送信周期」である「３０秒」に変更する（ステップＳ２０３）。

制御部５３は、無線方式管理テーブルにおいて、探索時の各パラメータとして、動作モード「探索」と、割り当て時間「１秒」と、割り当て周期「３０秒」とを、基地局装置３−１に設定する。これによって、基地局装置３−１は、設定された動作モード、割り当て時間及び割り当て周期に基づいて、端末探索を実行することができる（ステップＳ２０４）。

現在時刻が探索時間帯に属していない場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）、制御部５３は、端末状態テーブルを参照し、状態情報におけるリトライ回数及び経過時間に関係なく、状態情報「端末探索」に対応付けられた登録位置情報を取得する（ステップＳ２０５）。

制御部５３は、取得された登録位置情報のエリア情報及び基地局装置情報を、無線方式管理テーブルにおいて検索する。制御部５３は、検索されたエリア情報及び基地局装置情報に対応付けられた動作モードを、「非探索」に変更する。制御部５３は、検索されたエリア情報及び基地局装置情報に対応付けられた割り当て時間を、制御装置５のパラメータテーブルにおける「非探索モードでの無線信号の割り当て時間」である「１０秒」に変更する。制御部５３は、検索されたエリア情報及び基地局装置情報に対応付けられた割り当て周期を、制御装置５のパラメータテーブルにおける「非探索モードでの無線信号の割り当て周期」である「２４時間」に変更する（ステップＳ２０６）。

制御部５３は、無線方式管理テーブルにおいて、非探索時（通常）の各パラメータとして、動作モード「非探索」と、割り当て時間「１０秒」と、割り当て周期「２４時間」とを、各基地局装置３に設定する。これによって、各基地局装置３は、設定された動作モード、割り当て時間及び割り当て周期に基づいて、通信処理を実行することができる（ステップＳ２０７）。

図１２は、同期信号の送信処理の例を示すフローチャートである。制御部５３は、動作モードが「探索」である基地局装置３から、端末探索の結果「同期中」、「端末探索」又は「端末探索失敗」を取得する。制御部５３は、取得された端末探索の結果を、端末状態テーブルの状態情報に端末２ごとに登録する（ステップＳ３０１）。

制御部５３は、端末状態テーブルにおいて、端末探索が実行された基地局装置３又はエリア７の登録位置情報に対応付けられている端末２のうちで検出されなかった端末２の状態情報のリトライ回数を１回増やす。また、制御部５３は、端末状態テーブルにおいて、リトライ回数が１回増された端末２の状態情報の経過時間を更新する（ステップＳ３０２）。

制御部５３は、リトライ回数が１回増された端末２について、端末の位置の探索に失敗したと判定される基準回数（以下「失敗基準回数」という。）をリトライ回数が超えたか否かを判定する（ステップＳ３０３）。

リトライ回数が失敗基準回数以下である場合（ステップＳ３０３：ＮＯ）、制御部５３は、端末状態テーブルにおいて、端末探索が実行された基地局装置３又はエリア７の登録位置情報に対応付けられている端末２のうちで検出された端末２の状態情報を「同期中」に変更する。制御部５３は、状態情報が「同期中」に変更された端末２の登録位置情報に、端末２を検出した基地局装置３とその基地局装置３が配置されているエリア７とを登録する（ステップＳ３０４）。

制御部５３は、端末状態テーブルにおいて第１無線方式に対応付けられている登録位置情報のエリア７ごとに、エリア７に位置が登録されている全ての端末２の状態情報が「同期中」であるか否かを判定する。例えば、図６では、制御部５３は、登録位置情報のエリア７−１に位置が登録されている端末２−１〜２−３の全ての端末２の状態情報が「同期中」であるか、少なくとも１台の端末２の状態情報が「同期中」以外であるかを判定する（ステップＳ３０５）。

エリア７に位置が登録されている全ての端末２の状態情報が「同期中」である場合（ステップＳ３０５：ＹＥＳ）、制御部５３は、全ての端末２の状態情報が「同期中」であるエリア７に配置されている基地局装置３に対応付けられた動作モードを、「非探索」に変更する。制御部５３は、そのエリア７に配置されている基地局装置３に対応付けられた割り当て時間を、制御装置５のパラメータテーブルにおける「非探索モードでの無線信号の割り当て時間」である「１０秒」に変更する。制御部５３は、そのエリア７に配置されている基地局装置３に対応付けられた割り当て周期を、制御装置５のパラメータテーブルにおける「非探索モードでの無線信号の割り当て周期」である「２４時間」に変更する。これによって、基地局装置３は、変更された動作モード、割り当て時間及び割り当て周期に基づいて、非探索時（通常時）の同期信号の送信処理を実行することができる（ステップＳ３０６）。

ステップＳ３０３において、リトライ回数が失敗基準回数を超えている場合（ステップＳ３０３：ＹＥＳ）、制御部５３は、リトライ回数が失敗基準回数を超えている端末２について、基地局装置３の範囲外に端末が位置していると判定される基準回数（以下「基地局外基準回数」という。）をリトライ回数が超えているか否かを判定する。基地局外基準回数は、失敗基準回数よりも多い回数である（ステップＳ３０７）。

リトライ回数が基地局外基準回数以下である場合（ステップＳ３０７：ＮＯ）、制御部５３は、端末状態テーブルにおいて、リトライ回数が失敗基準回数を超えている端末２の状態情報であって、リトライ回数が基地局外基準回数以下である端末２の状態情報を、「端末探索失敗」に更新する（ステップＳ３０８）。制御部５３は、ステップＳ３０４に処理を進める。

リトライ回数が基地局外基準回数を超えている場合（ステップＳ３０７：ＹＥＳ）、制御部５３は、端末状態テーブルにおいてリトライ回数が基地局外基準回数を超えている端末２の登録位置情報から、基地局装置情報を削除する（ステップＳ３０９）。制御部５３は、ステップＳ３０４に処理を進める。

ステップＳ３０５において、エリア７に位置が登録されているいずれかの端末２の状態情報が「同期中」以外である場合（ステップＳ３０５：ＮＯ）、制御部５３は、端末状態テーブルにおいて、エリア７に位置が登録されている端末２のうち、状態情報に含まれているリトライ回数の最大値を、エリア７ごとに取得する。制御部５３は、第１無線方式について、探索モードでの同期信号の送信周期と、探索モードでの同期信号の割り当て時間とを、制御装置５のパラメータテーブルから取得する。

制御部５３は、リトライ回数の最大値と、探索モードでの同期信号の送信周期「３０秒」と、探索モードでの同期信号の割り当て時間「１秒」とに基づいて、無線方式管理テーブルにおける「割り当て周期」及び「割り当て時間」を探索時の値に変更する。これによって、基地局装置３は、変更された動作モード、割り当て時間及び割り当て周期に基づいて、探索時の同期信号の送信処理を実行することができる。

例えば、制御部５３は、リトライ回数の最大値と、探索モードでの同期信号の送信周期「３０秒」と、探索モードでの同期信号の割り当て時間「１秒」とを入力とする関数の関数値に基づいて、無線方式管理テーブルにおいて動作モード「探索」に対応付けられた「割り当て周期」及び「割り当て時間」を探索時の値に変更する。

例えば、制御部５３は、探索モードでの同期信号の送信周期「３０秒」をリトライ回数の最大値で除算した結果を、無線方式管理テーブルにおいて動作モード「探索」に対応付けられた「割り当て周期」としてもよい。例えば、制御部５３は、探索モードでの同期信号の割り当て時間「１秒」をリトライ回数の最大値で乗算した結果を、無線方式管理テーブルにおいて動作モード「探索」に対応付けられた「割り当て時間」としてもよい（ステップＳ３１０）。

以上のように、実施形態の無線通信システム１は端末２と制御装置５とを備える。端末２は、端末同期部２２と、端末制御部２３とを有する。端末同期部２２は、同期信号等の制御信号を送信する基地局装置３と自端末との通信が同期しているか否かを判定する。基地局装置３は、同期信号を含むビーコン信号を送信してもよい。端末制御部２３は、通信が同期していないと判定された場合、端末２のパラメータテーブルを参照する。端末制御部２３は、通信が同期していないと判定された場合、現在時刻が探索時間帯に属しているか否かを判定し、現在時刻が探索時間帯に属している場合に同期信号の受信を待機する。制御装置５は、同期部５１と、制御部５３とを有する。同期部５１は、エリア７において基地局装置３との通信が同期していない端末２が存在するか否かを判定する。制御部５３は、同期していない端末２が存在すると判定された場合、同期していない端末２が使用する第１無線方式の同期信号の割り当て時間を増加させるよう、基地局装置３を制御する。制御部５３は、同期していない端末２が存在すると判定された場合、同期していない端末２が使用する第１無線方式の同期信号の割り当て周期を短くするよう、基地局装置３を制御する。

これによって、実施形態の無線通信システム１は、基地局装置３の設備利用効率を向上させた上で、端末２の消費電力を抑えることが可能である。

基地局装置３は、同期していない端末２の位置を探索するための第１無線方式の割り当て時間と第１無線方式の同期信号のデータ量とを、少なく抑えることができる。これによって、基地局装置３は、第１無線方式以外の無線方式の割り当て時間を増やすことができるので、基地局装置３の設備利用効率を向上させることができる。また、端末２は、短い待機時間で基地局装置３との同期を確立できるので、端末２の消費電力を抑えることが可能である。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１…無線通信システム、２…端末、３…基地局装置、４…通信回線、５…制御装置、６…無線処理装置、７…エリア、２０…バス、２１…端末記憶部、２２…端末同期部、２３…端末制御部、２４…端末信号処理部、２５…端末通信部、３０…バス、３１…基地局記憶部、３２…基地局制御部、３３…基地局信号処理部、３４…基地局通信部、５０…バス、５１…同期部、５２…記憶部、５３…制御部、５４…通信部、６０…バス、６１…装置記憶部、６２…装置制御部、６３…装置信号処理部、６４…装置通信部

Claims (12)

1. 予め定められたエリアにおいて複数の端末と通信する基地局装置を制御する制御装置が実行する無線通信方法であって、
   前記複数の端末のうち少なくとも１の端末は、その他の端末と異なる無線方式を使用し、
   前記基地局装置は、使用する無線方式を、ソフトウェアを入れ替えることで変更するソフトウェア無線装置であり、
   同期信号を送信する前記基地局装置との通信が同期していない前記端末が存在するか否かを判定するステップと、
   同期していない前記端末が存在すると判定された場合、同期していない前記端末が使用する無線方式の割り当て時間を増加させるとともに、又は、当該無線方式の割り当て周期を短くするとともに、当該無線方式の前記同期信号の割り当て時間を増加させるよう、又は、当該無線方式の前記同期信号の割り当て周期を短くするよう、前記基地局装置を制御するステップと
   を含む無線通信方法。
2. 前記制御するステップでは、現在時刻が所定時間帯に属しているか否かを判定し、現在時刻が前記所定時間帯に属している場合、前記基地局装置を制御する、請求項１に記載の無線通信方法。
3. 前記制御するステップでは、同期していない前記端末が存在するか否かを判定するための端末探索のリトライ回数と、同期していないと判定されてからの経過時間との増加に応じて、同期していない前記端末が使用する無線方式の割り当て時間を長くし、又は、当該無線方式の割り当て周期を短くする、請求項１又は請求項２に記載の無線通信方法。
4. 前記制御するステップでは、同期していない前記端末が存在するか否かを判定するための端末探索のリトライ回数と、同期していないと判定されてからの経過時間との増加に応じて、同期していない前記端末の位置を探索する前記基地局装置の数を変更する、請求項３に記載の無線通信方法。
5. 予め定められたエリアにおいて複数の端末と通信する基地局装置を制御する制御装置であって、
   前記複数の端末のうち少なくとも１の端末は、その他の端末と異なる無線方式を使用し、
   前記基地局装置は、使用する無線方式を、ソフトウェアを入れ替えることで変更するソフトウェア無線装置であり、
   同期信号を送信する前記基地局装置との通信が同期していない前記端末が存在するか否かを判定する同期部と、
   同期していない前記端末が存在すると判定された場合、同期していない前記端末が使用する無線方式の割り当て時間を増加させるとともに、又は、当該無線方式の割り当て周期を短くするとともに、当該無線方式の前記同期信号の割り当て時間を増加させるよう、又は、当該無線方式の前記同期信号の割り当て周期を短くするよう、前記基地局装置を制御する制御部と
   を備える制御装置。
6. 前記制御部は、現在時刻が所定時間帯に属しているか否かを判定し、現在時刻が前記所定時間帯に属している場合、前記基地局装置を制御する、請求項５に記載の制御装置。
7. 前記制御部は、同期していない前記端末が存在するか否かを判定するための端末探索のリトライ回数と、同期していないと判定されてからの経過時間との増加に応じて、同期していない前記端末が使用する無線方式の割り当て時間を長くし、又は、当該無線方式の割り当て周期を短くする、請求項５又は請求項６に記載の制御装置。
8. 前記制御部は、同期していない前記端末が存在するか否かを判定するための端末探索のリトライ回数と、同期していないと判定されてからの経過時間との増加に応じて、同期していない前記端末の位置を探索する前記基地局装置の数を変更する、請求項７に記載の制御装置。
9. 予め定められたエリアにおいて複数の端末と通信する基地局装置と、前記基地局装置を制御する制御装置とを備える無線通信システムであって、
   前記複数の端末のうち少なくとも１の端末は、その他の端末と異なる無線方式を使用し、
   前記基地局装置は、使用する無線方式を、ソフトウェアを入れ替えることで変更するソフトウェア無線装置であり、
   前記制御装置は、
   同期信号を送信する前記基地局装置との通信が同期していない前記端末が存在するか否かを判定する同期部と、
   同期していない前記端末が存在すると判定された場合、同期していない前記端末が使用する無線方式の割り当て時間を増加させるとともに、又は、当該無線方式の割り当て周期を短くするとともに、当該無線方式の前記同期信号の割り当て時間を増加させるよう、又は、当該無線方式の前記同期信号の割り当て周期を短くするよう、前記基地局装置を制御する制御部とを有する、
   無線通信システム。
10. 前記制御部は、現在時刻が所定時間帯に属しているか否かを判定し、現在時刻が前記所定時間帯に属している場合、前記基地局装置を制御する、請求項９に記載の無線通信システム。
11. 前記制御部は、同期していない前記端末が存在するか否かを判定するための端末探索のリトライ回数と、同期していないと判定されてからの経過時間との増加に応じて、同期していない前記端末が使用する無線方式の割り当て時間を長くし、又は、当該無線方式の割り当て周期を短くする、請求項９又は請求項１０に記載の無線通信システム。
12. 前記制御部は、同期していない前記端末が存在するか否かを判定するための端末探索のリトライ回数と、同期していないと判定されてからの経過時間との増加に応じて、同期していない前記端末の位置を探索する前記基地局装置の数を変更する、請求項１１に記載の無線通信システム。

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