JP7012138B1 - 通信状況解析装置、通信状況解析方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】通信に用いるチャネルの選択に要する時間を減らす技術を提供すること。【解決手段】解析対象の通信装置間の通信で用いられるチャネルの候補である候補チャネルそれぞれについて信号の伝搬の様子を観測する観測部による観測中に伝搬が観測された信号であって観測対象のチャネルの信号の時間軸方向の長さの総計の値をチャネル信号幅総計値として、チャネル信号幅総計値の観測時間に対する値であるチャネル占有率と前記観測部による観測の結果の確からしさを表す値である分散評価値とを、前記観測部の観測の結果に基づき前記候補チャネルそれぞれについて取得する分散評価値取得部と、前記チャネル占有率と前記分散評価値とに基づき前記観測部による前記候補チャネルそれぞれの観測の時間を決定する観測時間決定部と、を備える通信状況解析装置。【選択図】図１

Description

本発明は、通信状況解析装置、通信状況解析方法及びプログラムに関する。

ドローン等の無人機には、自律して動作するものと、操縦者の操縦によって動作するものとが存在する。後者の場合、操縦者は端末から無線を介して制御信号を送信することで、無人機の動作を制御する。

無人機の操縦に用いられる無線のチャネルは必ずしも専用のチャネルではなく一般に公開された周波数帯域の周波数が属するチャネルが用いられる場合がある。なお、チャネルは、周波数軸上の通信に関する所定の条件を満たす区間に属する周波数の集合を意味する。このような場合、他の無人機も同じチャネルで操縦されている場合があり、操縦者の無人機を操縦する信号と他の無人機を操縦する信号との間で干渉が起きる場合があった。

そこでこのような干渉を抑制するため、操縦に用いる候補のチャネルの全てを所定の時間間隔ごとに定期的に観測し、使用頻度の高さに応じて操縦に用いるチャネルを選択する技術が提案されている。

田久修、木村匠、藤井威生、太田真衣"Ｏｐｅｎ Ｆｌｏｗによるトラヒック経路切り替えを利用したマルチチャネルアクセス機構における一検討"、電子情報通信学会、信学技報、ＳＲ２０１７－１４（２０１７－０５）、ｐ．８１－８８

しかしながら、このようなチャネルの選択の技術は、全てのチャネルを１つずつ順番にチャネルに依らず同じ時間だけ観測する。そのため、チャネルの候補の増加に比例して観測の総時間が増大してしまうという課題があった。

このような課題はドローン等の無人機に限らず、より使用頻度の低いチャネルを選択する通信技術全般に共通の課題であった。また、このような課題は無線よる通信の技術に限らず有線による通信の技術にも共通の課題であった。

上記事情に鑑み、本発明は、通信に用いるチャネルの選択に要する時間を減らす技術を提供することを目的としている。

本発明の一態様は、解析対象の通信装置間の通信で用いられるチャネルの候補である候補チャネルそれぞれについて信号の伝搬の様子を観測する観測部による観測中に前記観測部によって伝搬が観測された信号であって観測対象のチャネルの信号の時間軸方向の長さの総計の値をチャネル信号幅総計値として、チャネル信号幅総計値の観測時間に対する値であるチャネル占有率と前記観測部による観測の結果の確からしさを表す値である分散評価値とを、前記観測部の観測の結果に基づき前記候補チャネルそれぞれについて取得する分散評価値取得部と、前記チャネル占有率と前記分散評価値とに基づき前記観測部による前記候補チャネルそれぞれの観測の時間を決定する観測時間決定部と、を備える通信状況解析装置である。

本発明の一態様は、上記の通信状況解析装置であって、前記分散評価値は、前記観測部による観測中に前記観測部によって伝搬が観測された各信号の時間軸方向の長さであるチャネル信号幅と、前記観測部による観測の時間であるチャネル観測時間と、チャネル占有率とによって表現される値である、請求項１に記載の通信状況解析装置。

本発明の一態様は、上記の通信状況解析装置であって、前記分散評価値は、チャネル占有率とチャネル信号幅との積をチャネル観測時間で割り算した値の平方根である。

本発明の一態様は、上記の通信状況解析装置であって、前記分散評価値及び前記チャネル占有率に基づき、前記解析対象の通信で用いられるチャネルを決定するチャネル決定部、をさらに備える。

本発明の一態様は、解析対象の通信装置間の通信で用いられるチャネルの候補である候補チャネルそれぞれについて信号の伝搬の様子を観測する観測部による観測中に前記観測部によって伝搬が観測された信号であって観測対象のチャネルの信号の時間軸方向の長さの総計の値をチャネル信号幅総計値として、チャネル信号幅総計値の観測時間に対する値であるチャネル占有率と前記観測部による観測の結果の確からしさを表す値である分散評価値とを、前記観測部の観測の結果に基づき前記候補チャネルそれぞれについて取得する分散評価値取得ステップと、前記チャネル占有率と前記分散評価値とに基づき前記観測部による前記候補チャネルそれぞれの観測の時間を決定する観測時間決定ステップと、を有する通信状況解析方法である。

本発明の一態様は、上記の通信状況解析装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムである。

本発明により、通信に用いるチャネルの選択に要する時間を減らす技術を提供することが可能となる。

実施形態の通信状況解析システム１００の概要を説明する説明図。 実施形態における通信状況解析処理の概要を説明する説明図。 実施形態における制御部２１の機能構成の一例を示す図。 実施形態の分散評価値取得部２１１及びチャネル決定部２１３が実行する処理の流れの一例を示すフローチャート。 実施形態における通信状況解析処理の動作の精度をシミュレーションにより検証した結果の一例を示す図。

（実施形態）
図１は、実施形態の通信状況解析システム１００の概要を説明する説明図である。通信状況解析システム１００は、解析対象の通信装置間の通信（以下「対象通信」という。）で用いられる信号チャネルの候補（以下「候補チャネル」という。）について使用されている状況を解析する。

図１において対象通信は、通信装置９０１と通信装置９０２との間で行われる通信である。通信装置９０１は例えばドローン等の無人機であり、通信装置９０２は例えば無人機を操作するコントローラである。信号チャネルは、信号のチャネルである。信号のチャネルとは、より具体的には、信号を搬送する電磁波のチャネルである。なお、チャネルは、周波数軸上の通信に関する所定の条件を満たす区間に属する周波数の集合を意味する。

通信状況解析システム１００は、無線受信装置１と、通信状況解析装置２とを備える。無線受信装置１は、各候補チャネルの信号を受信する。候補チャネルの信号は、より具体的には、信号の周波数成分が候補チャネルに属する信号である。以下、候補チャネルの信号をチャネル伝搬信号という。無線受信装置１は、例えばチャネル伝搬信号を受信可能なアンテナである。アンテナは、候補チャネルの帯域を覆うアンテナであればどのようなものであってもよい。例えば候補チャネルの２つが２．４ＧＨｚと５ＧＨｚのように離れた帯域のチャネルである場合には、アンテナは２．４ＧＨｚ帯の電磁波に対応するアンテナ素子と５ＧＨｚ帯の電磁波に対応するアンテナ素子とを備えてもよい。

無線受信装置１は、ドローン等の無人機に搭載されていてもよいし、ドローン等の無人機のコントローラに搭載されていてもよい。無線受信装置１は、例えばネットワークの中継局に備えられていてもよい。無線受信装置１は、対象通信が行われる空間に位置する。無線受信装置１は対象通信の行われる空間に位置するため、チャネル伝搬信号であって無線受信装置１は対象通信で用いられる信号と干渉し得る信号を受信可能である。図１において、信号９０３それぞれはチャネル伝搬信号であって、対象通信で使用される信号と干渉する可能性のある信号の一例である。

無線受信装置１は受信した信号を通信状況解析装置２に出力する。なお、無線受信装置１及び通信状況解析装置２の周囲に存在する信号との干渉の影響を軽減するために、無線受信装置１は通信状況解析装置２と有線で結ばれていることが望ましい。このような場合、無線受信装置１と通信状況解析装置２とを接続する有線を伝って無線受信装置１が受信したチャネル伝搬信号が通信状況解析装置２に伝送される。

通信状況解析装置２は、各候補チャネルについて使用されている状況を解析する。通信状況解析装置２は、通信状況解析処理を実行することで、候補チャネルそれぞれについて、使用されている状況を解析する。通信状況解析処理は、分散評価値取得処理と観測時間決定処理とを繰り返し実行する処理である。分散評価値取得処理は、各候補チャネルについて観測時間決定処理により決定されたチャネル観測時間における分散評価値を取得する処理である。

チャネル観測時間は、各候補チャネルを観測する時間である。チャネル観測時間は、候補チャネルに応じた時間であり、必ずしも全ての候補チャネルについて同じチャネル観測時間である必要は無い。

なお、チャネルを観測するとは、具体的には、チャネルの使用状況を観測することを意味する。チャネルの使用状況の観測は、具体的には、各チャネルについて信号の時間幅を測定することを意味する。チャネルの観測の結果、チャネル占有率及びチャネル信号幅が取得される。チャネル信号幅は、信号の時間幅である。なお時間幅とは信号の時間軸方向の長さである。

分散評価値は、チャネルの観測の結果の確からしさを表す値である。分散評価値は、チャネル信号幅、チャネル観測時間及びチャネル占有率によって表現される値である。チャネル占有率は、チャネルの占有率である。チャネルの占有率は、具体的にはチャネル観測時間に対するチャネル信号幅総計値である。チャネル信号幅総計値は、観測対象のチャネルの観測中に伝搬が観測された信号であって観測対象のチャネルの信号のチャネル信号幅の総計の値である。例えば観測対象のチャネルについてチャネル観測時間中に、時間幅Ｄ１の信号と、時間幅Ｄ２の信号と、時間幅Ｄ３の信号との３つが伝搬した場合、チャネル信号幅総計値は、（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３）である。

分散評価値は、例えばチャネル占有率とチャネル信号幅との積をチャネル観測時間で割り算した値の平方根である。このような場合、分散評価値が小さいほど、観測結果の確からしさが高い。分散評価値は、例えばチャネル占有率とチャネル信号幅との積をチャネル観測時間で割り算した値に比例する値であってもよい。分散評価値は、例えば（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３）／３である。このような場合、分散評価値が小さいほど、観測結果の確からしさが高い。分散評価値は、例えばチャネル占有率とチャネル信号幅との積をチャネル観測時間で割り算した値の平方根の逆数であってもよい。このような場合、分散評価値が小さいほど、観測結果の確からしさが低い。

観測時間決定処理は、分散評価値及びチャネル占有率に基づき、次のタイミングに実行される分散評価値取得処理における各候補チャネルのチャネル観測時間を決定する処理である。例えば観測時間決定処理においては、チャネル占有率が高いほどチャネル観測時間を長く決定し、分散評価値が小さいほどチャネル観測時間を短く決定する。

図２は、実施形態における通信状況解析処理の概要を説明する説明図である。図２は、チャネル１、チャネル２、・・・、チャネルＬの合計Ｌのチャネルが候補チャネルであることを示す。図２は、各候補チャネルを順番に観測することを示す。図２の横軸は観測の時刻を表す。図２は、チャネル１の観測時間が時刻Ｔ１から時刻Ｔ２であり、チャネル２の観測時間が時刻Ｔ２から時刻Ｔ３であり、チャネルＬの観測時間が時刻Ｔ４から時刻Ｔ５であることを示す。

時刻Ｔ１、時刻Ｔ２、時刻Ｔ３、時刻Ｔ４、時刻Ｔ５の関係は時刻が早い順に、時刻Ｔ１、時刻Ｔ２、時刻Ｔ３、時刻Ｔ４、時刻Ｔ５である。また、（Ｔ２－Ｔ１）は（Ｔ３－Ｔ２）より長い時間であり、（Ｔ５－Ｔ４）は（Ｔ３－Ｔ２）より長い時間である。すなわち、図２は、チャネル２のチャネル観測時間がチャネル１のチャネル観測時間とチャネルＬのチャネル観測時間より短いことを示す。

このように、通信状況解析装置２は、チャネル観測時間が候補チャネルの全てで必ずしも同一ではない。すなわち、チャネル観測時間は全ての候補チャネルについて同じであってもよいし、少なくとも１つの候補チャネルについてチャネル観測時間が他の候補チャネルのチャネル観測時間と異なってもよい。各候補チャネルのチャネル観測時間は、観測時間決定処理によって決定される。

通信状況解析装置２は、このように分散評価値取得処理と観測時間決定処理とを順番に繰り返しながら、各候補チャネルのチャネル占有率と分散評価値とを取得する。各候補チャネルのチャネル占有率と分散評価値とが、通信状況解析装置２による候補チャネルについて使用されている状況の解析結果の一例である。

通信状況解析装置２は、このように分散評価値取得処理と観測時間決定処理とを順番に繰り返すことで、高いチャネル占有率である確率が高いチャネルの観測時間を減らす。このように通信状況解析装置２は、全てのチャネルを同一時間で変化なく観測し続けるわけでは無く、高いチャネル占有率である確率が高いチャネルの観測時間を減らすので、観測に要する総計の時間を減らすことができる。

図１の説明に戻る。通信状況解析装置２は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ９１とメモリ９２とを備える制御部２１を備え、通信状況解析プログラムを実行する。通信状況解析プログラムは通信状況解析装置２が備える各機能部の動作を制御するプログラムである。通信状況解析装置２は、通信状況解析プログラムの実行によって制御部２１、通信部２２、記憶部２３及び観測部２４を備える装置として機能する。

より具体的には、通信状況解析装置２は、プロセッサ９１が記憶部２３に記憶されている通信状況解析プログラムを読み出し、読み出した通信状況解析プログラムをメモリ９２に記憶させる。プロセッサ９１が、メモリ９２に記憶させた通信状況解析プログラムを実行することによって、通信状況解析装置２は、制御部２１、通信部２２、記憶部２３及び観測部２４を備える装置として機能する。

制御部２１は、通信状況解析装置２を制御する。制御部２１は、例えば通信状況解析処理を実行する。制御部２１は、例えばチャネル決定処理を実行する。チャネル決定処理は、所定の回数だけ通信状況解析処理が実行されたタイミングで、チャネル占有率の低さに関する所定の条件を満たすチャネルを対象通信が用いるチャネルに決定する処理である。以下、チャネル決定処理によって対象通信が用いるチャネルと決定されたチャネルを、被決定チャネルという。チャネル占有率の低さに関する所定の条件は、例えばチャネル占有率が最も低いという条件である。制御部２１は、例えば通信部２２の動作を制御する。制御部２１は、例えば観測部２４の動作を制御し、観測部２４の検出結果を取得する。

通信部２２は、自装置を外部装置に接続するための通信インタフェースを含んで構成される。通信部２２は、有線又は無線を介して対象通信の通信装置と通信する。通信部２２は例えば、チャネル決定処理によって決定された被決定チャネルを示す情報を、対象通信の通信装置に送信する。外部装置は、例えば通信装置９０１又は通信装置９０２のいずれか一方又は両方である。すなわち外部装置は、例えば対象通信を行う通信装置である。

記憶部２３は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。記憶部２３は通信状況解析装置２に関する各種情報を記憶する。記憶部２３は、例えば通信状況解析プログラムを予め記憶する。記憶部２３は、例えば分散評価値を記憶する。記憶部２３は、例えばチャネル信号幅を記憶する。記憶部２３は、例えばチャネル占有率を記憶する。記憶部２３は、例えば各候補チャネルのチャネル観測時間を記憶する。

観測部２４は、通信状況解析装置２を無線受信装置１に接続され、無線受信装置１が受信したチャネル伝搬信号を受信する。観測部２４は、受信したチャネル伝搬信号を検出する。このようにして、観測部２４は、候補チャネルそれぞれについてチャネル伝搬信号の伝搬の様子を観測する。すなわち、このようなチャネル伝搬信号の検出がチャネルの観測である。

観測部２４は、例えば候補チャネルごとに信号を検出する素子（以下「信号検出素子」という。）を備える伝送線路である。無線受信装置１がアンテナである場合には、観測部２４には、アンテナである無線受信装置１が受信した信号であって無線受信装置１が出力した信号が伝搬する。

分散評価値取得処理において実行する各候補チャネルの観測は、例えば観測部２４を伝搬する信号を、信号検出素子が検出することで行われる。信号検出素子は検出結果を制御部２１に出力する。そのため、制御部２１は、信号検出素子による信号の検出により各候補チャネルについてチャネル信号幅を取得する。制御部２１は、取得したチャネル信号幅とチャネル観測時間とに基づいて、各候補チャネルのチャネル占有率及びチャネル信号幅を取得する。制御部２１は次に、各候補チャネルのチャネル観測時間と取得した各候補チャネルのチャネル占有率及びチャネル信号幅とに基づき、各候補チャネルの分散評価値を取得する。

図３は、実施形態における制御部２１の機能構成の一例を示す図である。制御部２１は、分散評価値取得部２１１、観測時間決定部２１２、チャネル決定部２１３、通信制御部２１４及び記録部２１５を備える。

分散評価値取得部２１１は、分散評価値取得処理を実行する。より具体的には、分散評価値取得処理の実行時の分散評価値取得部２１１は、まず観測部２４の動作を制御して各候補チャネルのチャネル信号幅を取得する。分散評価値取得処理の実行時の分散評価値取得部２１１は次に、取得したチャネル信号幅と各候補チャネルのチャネル観測時間とに基づいてチャネル占有率を取得する。このようにして、分散評価値取得処理の実行により分散評価値取得部２１１は、各候補チャネルのチャネル信号幅とチャネル占有率とを取得する。分散評価値取得処理の実行時の分散評価値取得部２１１は次に、各候補チャネルのチャネル観測時間と、取得したチャネル信号幅とチャネル占有率とに基づき、分散評価値を取得する。

観測時間決定部２１２は、観測時間決定処理を実行する。すなわち、観測時間決定部２１２は、各候補チャネルについて、分散評価値取得部２１１が取得した分散評価値及びチャネル占有率に基づきチャネル観測時間を決定する。

チャネル決定部２１３は、所定のタイミングで被決定チャネルを決定する。通信制御部２１４は、通信部２２の動作を制御する。記録部２１５は、分散評価値取得処理及びチャネル決定処理の実行の結果生じた各種情報を記憶部２３に記録する。

図４は、実施形態の分散評価値取得部２１１及びチャネル決定部２１３が実行する処理の流れの一例を示すフローチャートである。図４では説明の簡単のため、分散評価値取得処理がＮ回繰り返されたタイミングでチャネル決定部２１３が被決定チャネルを決定する場合を例に分散評価値取得部２１１及びチャネル決定部２１３が実行する処理の流れの一例を説明する。なお、Ｎは１以上の整数である。

分散評価値取得部２１１が、分散評価値取得処理を実行する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１の実行により、各候補チャネルのチャネル占有率及び分散評価値が取得される。次に観測時間決定部２１２が、観測時間決定処理を実行する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２の処理では、取得された各チャネルの分散評価値に基づき各チャネルのチャネル観測時間が決定される。

次にチャネル決定部２１３が、分散評価値取得処理がＮ回実行されたか否かを判定する（ステップＳ１０３）。分散評価値取得処理がＮ回実行済みの場合、チャネル決定部２１３は、分散評価値取得部２１１による各チャネルの観測結果に基づき、チャネル占有率の低さに関する所定の条件を満たすチャネルを被決定チャネルに決定する（ステップＳ１０４）。一方、分散評価値取得処理の実行回数がＮ回未満の場合、ステップＳ１０１の処理に戻る。

なお、ステップＳ１０３の処理は必ずしもステップＳ１０２の処理の次に実行される必要は無い。ステップＳ１０３の処理はステップＳ１０１の次であってステップＳ１０２の次に実行されてもよい。このような場合、ステップＳ１０２の処理は、ステップＳ１０３ｎｏ処理において分散評価値取得処理の実行回数がＮ回未満と判定された場合に、ステップＳ１０１の処理の実行前に実行される。

通信状況解析装置２では図４に示す処理の流れが繰り返し実行される。なお、最初の分散評価値取得処理においては、全てのチャネルが予め定められた所定の時間だけ観測される。

図５は、実施形態における通信状況解析処理の動作の精度をシミュレーションにより検証した結果の一例を示す図である。より具体的には、図５は、チャネル観測時間に応じた分散評価値の変化の様子を示す。図５の横軸は、チャネル観測時間Ｔ_ｏｂを示す。図５のシミュレーションにおいて、分散評価値はチャネル占有率とチャネル信号幅との積をチャネル観測時間で割り算した値の平方根であった。図５において平均のチャネル占有率の真値は０．３であった。図５は、チャネル観測時間が長くなるほど分散評価値が小さくなることを示す。

図５において“ＭＣＳ”はデータレートを表す。“ＭＣＳ０”、“ＭＣＳ１”、“ＭＣＳ３”、“ＭＣＳ９”は、それぞれデータレートのインデックスを表し、時間幅は数字が大きいほどデータレートが高いことを意味する。すなわち、信号時間の長さは、ＭＣＳ０”＞“ＭＣＳ１”＞“ＭＣＳ３”＞“ＭＣＳ９”の関係にある。図５において“Ｓｉｍ”は、シミュレーションの結果を示す。図５において“理論”は、二項分布から導出した結果を示す。

図５は、理論の結果とシミュレーションの結果とがよい一致を示すことを示す。そのため、図５は、分散評価値が、チャネルの観測結果の確からしさを高い精度で表すことを示す。

（分散評価値の導出）
ここで、数式を用いて分散評価値の一例を導出する。より具体的には、説明の簡単のため以下の説明条件の下で分散評価値の一例を導出する。説明条件の１つは、観測結果は統計的に独立である、という条件である。説明条件の１つは、信号の発生がランダムである、という条件である。説明条件の１つは、観測部２４がＮ個のセンサを備える、という条件である。以下、観測部２４が備えるセンサのことをスロットという。説明条件の１つは、観測部２４が備えるＮ個のスロットそれぞれについて、スロットで信号が観測されるという事象が生じる確率分布はポアソン分布に従う、という条件である。

これらの説明条件の下で、信号源において信号が発生するという事象が生じた場合にＮ個のうちのｋ個のスロットにおいて成功事象が生じるという確率は以下の式（１）の二項分布の式で表される。成功事象は、信号が観測される、という事象である。

式（１）においてρは、成功事象が生じる確率を表す。

Ｎρ（１－ρ）＞＞１という条件が満たされる場合、式（１）の二項分布の式は近似的に、以下の式（２）で表されるド・モアブル－ラプラスの定理に基づくガウス分布の式で表される。

式（１）から式（２）への表現の変換に際して、ｋは整数から実数に変換されている。

チャネル占有率は、チャネルの占有率であるため、以下の式（３）で表される。

そのため、式（２）はチャネル占有率を用いて表現すると、以下の式（４）で表される。

式（４）で表されるガウス分布の分散σ^２は以下の式（５）で表される。

ここまでは観測時間を考慮していなかった。ここで観測時間を考慮したとチャネル占有率との関係を説明する。観測時間を考慮したチャネル占有率とは、具体的には回数に代えて時間の長さで表現したチャネル占有率を意味する。観測時間内に観測された信号について、信号の強度が閾値以上となる時間の総計は、以下の式（６）で表される。

式（６）においてＴ_Ｅ（ｋ）はｋ番目に観測された信号の強度が閾値以上となる時間の長さである。全ての信号について信号の強度が閾値以上となる時間が同一である場合、信号の強度が閾値以上となる時間の総計は、以下の式（７）で表される。

観測時間を考慮した場合、チャネル占有率は、そのため、各スロットの観測の時間をＴ_Ｕｎｉｔと表現すると、チャネル占有率は以下の式（９）で表される。

Ｔ_ｏｂは、観測時間の総計であって、Ｔ_ＵｎｉｔのＮ倍ある。式（９）を用いて分散σ^２が導出される。分散σ^２は、以下の式（１０）で表される。

Ｔ_Ｕｎｉｔ内で信号が観測されない時間の長さをＴ_ｎｕｌｌと表現すると、Ｔ_ＵｎｉｔとＴ_ＮｕｌｌとＴ_Ｅとの間には式（１１）が成り立つ。

そのため、Ｔ_Ｎｕｌｌ＞＞Ｔ_Ｅである場合には、Ｔ_Ｅ／Ｔ_Ｕｎｉｔは０に略同一であるため、式（１０）は以下の式（１２）で表される。

式（１２）の左辺が分散評価値の一例である。そのため、分散評価値の一例は、上述したように、チャネル占有率とチャネル信号幅との積をチャネル観測時間で割り算した値で表現される値である。二項分布が観測される確率の分布を示すため、二項分布の分散である分散評価値はチャネルの観測の結果の確からしさを表す値である。

このように構成された実施形態の通信状況解析装置２は、分散評価値を用いて各候補チャネルを観測する時間を決定するため、各チャネルの観測時間は必ずしも一定ではなく、より短い時間でチャネルの選択のための観測を行うことができる。そのため、通信状況解析装置２はチャネルの選択に要する時間を減らすことができる。

（変形例）
なお、無線受信装置１は受信した信号を観測部２４に出力可能であれば、必ずしも通信状況解析装置２と異なる装置として実装される必要は無く、通信状況解析装置２が備えてもよい。

なお、無線受信装置１は対象通信を行う通信装置自体が備えていてもよい。例えば通信装置９０１がドローンであり、通信装置９０２が通信装置９０１のコントローラである場合、通信装置９０１又は通信装置９０２が無線受信装置１を備えていてもよい。また、通信状況解析装置２は、対象通信を行う通信装置のいずれか１つが備えていてもよい。

なお、対象通信を行う通信装置自体が無線受信装置１を備える場合であって無線受信装置１がアンテナである場合には、第１用途と第２用途との２つの用途に共通に用いられてもよい。第１用途は、無線受信装置１は通信状況解析処理における観測対象のチャネル伝搬信号の受信、という用途である。第２用途は、被決定チャネルによる対象通信で用いられる信号の送受信、という用途である。

なお、対象通信を行う通信装置は周波数変調機を備えており、例えば周波数変調機により通信のチャネルを被決定チャネルが示すチャネルに変調することで被決定チャネルによる通信を行う。

対象通信におけるチャネルの切り替えは、例えば以下の第１切り替え方法であってもよいし、第２切り替え方法であってもよい。以下、対象通信を行う通信装置の１つであって被決定チャネルを示す情報を通信状況解析装置２から受信した通信装置を、マスター装置という。以下、対象通信を行う通信装置のうちマスター装置以外の装置をスレイブ装置という。

第１切り替え方法は、被決定チャネルを示す情報がマスター装置に送信された後、マスター装置がスレイブ装置に、被決定チャネルを示す情報を送信する方法である。対象通信を行う通信装置間での被決定チャネルを示す情報のやり取りには、専用のチャネルが用いられてもよい。被決定チャネルを示す情報は情報量が小さいので、周波数が低く伝送容量の小さい専用のチャネルであってもよく、そのため被決定チャネルと異なるチャネルであってもよい。対象通信を行う通信装置間での被決定チャネルを示す情報のやり取りには、候補チャネルの１つが用いられてもよい。このような場合、被決定チャネルが示すチャネルへの切り替えの前に、被決定チャネルを示す情報が対象通信を行う通信装置間でやり取りされる。

なお、対象通信を行う通信装置間での被決定チャネルを示す情報のやり取りには専用のチャネルが用いられてもよい、という事情は、アンライセンス帯のチャネルを用いて通信装置間の通信が行われる場合に限らない。例えば、被決定チャネルを示す情報のやり取り以外の通信において専用のチャネルを用いる場合であっても、装置が複数存在する場合には、被決定チャネルを示す情報のやりとりに専用のチャネルが装置の組ごとに用いられてもよい。ただし、被決定チャネルを示す情報のやりとりに用いられる専用のチャネルを管理する装置が存在する場合には、必ずしも、被決定チャネルを示す情報のやりとりに専用のチャネルが装置の組ごとに用いられる必要は無い。

第２切り替え方法は、以下の方法である。まず、マスター装置は、通信に用いるチャネルを被決定チャネルが示すチャネルに切り替える。マスター装置がチャネルを切り替えたためにスレイブ装置は通信相手を喪失する。そこで、スレイブ装置はチャネルの切り替えを行い、マスター装置と通信可能なチャネルを探し出す。このような方法が第２切り替え方法である。

なお、通信状況解析装置２の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。

なお、通信状況解析装置２は、ネットワークを介して通信可能に接続された複数台の情報処理装置を用いて実装されてもよい。この場合、通信状況解析装置２が備える各機能部は、複数の情報処理装置に分散して実装されてもよい。例えば、制御部２１と観測部２４とは異なる情報処理装置に分散して実装されてもよい。

なお、通信状況解析システム１００は、制御部２１、観測部２４、通信部２２及び記憶部２３を通信状況解析装置２として備える必要は無い。通信状況解析システム１００は、制御部２１、観測部２４、通信部２２及び記憶部２３を、ネットワークを介して通信可能に接続された状態で実装されていれば、どのように制御部２１、観測部２４、通信部２２及び記憶部２３を備えていてもよい。また、通信状況解析システム１００は、観測部２４が無線受信装置１の出力するチャネル伝搬信号を検出可能であれば、必ずしも無線受信装置１を備える必要は無い。

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。

１００…通信状況解析システム、 １…無線受信装置、 ２…通信状況解析装置、 ２１…制御部、 ２２…通信部、 ２３…記憶部、 ２４…観測部、 ２１１…分散評価値取得部、 ２１２…観測時間決定部、 ２１３…チャネル決定部、 ２１４…通信制御部、 ２１５…記録部、 ９１…プロセッサ、 ９２…メモリ、 ９０１…通信装置、 ９０２…通信装置、 ９０３…信号

Claims (6)

1. 解析対象の通信装置間の通信で用いられるチャネルの候補である候補チャネルそれぞれについて信号の伝搬の様子を観測する観測部による観測中に前記観測部によって伝搬が観測された信号であって観測対象のチャネルの信号の時間軸方向の長さの総計の値をチャネル信号幅総計値として、チャネル信号幅総計値の観測時間に対する値であるチャネル占有率と前記観測部による観測の結果の確からしさを表す値である分散評価値とを、前記観測部の観測の結果に基づき前記候補チャネルそれぞれについて取得する分散評価値取得部と、
   前記チャネル占有率と前記分散評価値とに基づき前記観測部による前記候補チャネルそれぞれの観測の時間を決定する観測時間決定部と、
   を備える通信状況解析装置。
2. 前記分散評価値は、前記観測部による観測中に前記観測部によって伝搬が観測された各信号の時間軸方向の長さであるチャネル信号幅と、前記観測部による観測の時間であるチャネル観測時間と、チャネル占有率とによって表現される値である、
   請求項１に記載の通信状況解析装置。
3. 前記分散評価値は、チャネル占有率とチャネル信号幅との積をチャネル観測時間で割り算した値の平方根である、
   請求項２に記載の通信状況解析装置。
4. 前記分散評価値及び前記チャネル占有率に基づき、前記解析対象の通信で用いられるチャネルを決定するチャネル決定部、
   をさらに備える請求項１から３のいずれか一項に記載の通信状況解析装置。
5. 解析対象の通信装置間の通信で用いられるチャネルの候補である候補チャネルそれぞれについて信号の伝搬の様子を観測する観測部による観測中に前記観測部によって伝搬が観測された信号であって観測対象のチャネルの信号の時間軸方向の長さのチャネルごとの総計の値をチャネル信号幅総計値として、チャネル信号幅総計値の観測時間に対する値であるチャネル占有率と前記観測部による観測の結果の確からしさを表す値である分散評価値とを、前記観測部の観測の結果に基づき前記候補チャネルそれぞれについて取得する分散評価値取得ステップと、
   前記チャネル占有率と前記分散評価値とに基づき前記観測部による前記候補チャネルそれぞれの観測の時間を決定する観測時間決定ステップと、
   を有する通信状況解析方法。
6. 請求項１から４のいずれか一項に記載の通信状況解析装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。

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