JP7059614B2 - 受信制御装置、基地局および受信制御方法 - Google Patents

Description

本技術は、受信制御装置に関する。詳しくは、端末から送信されるフレームを受信するための受信制御装置、基地局およびその受信制御方法に関する。

近年、ＩｏＴ（Internet of Things）と呼ばれる技術により、様々な場所や物から無線ネットワークを介して情報を収集して分析および解析することにより、状況監視や変化の予兆を推測して、事前の対策や素早い対応を行う社会システムが構築されつつある。このようなシステムにおいては、複数の端末から送信される情報を効率良く受信することが求められる。例えば、プリアンブルとの相関値が閾値以上であったプリアンブル識別子毎にプリアンブルタイミングを検出して、通信を行う基地局が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１７－０１７４８７号公報

ＩｏＴを利用したシステムにおいては、端末の数が増大することが予想され、１つの基地局が多数の端末を収容するために、基地局の処理性能を向上させることが重要になってくる。一方、処理性能を向上させるためには、設計および製造のコストや消費電力についても併せて考慮する必要がある。

本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、多数の端末を収容する基地局を低コストで実現することを目的とする。

本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の側面は、複数のサブ基地局からなる基地局における第１のサブ基地局において受信された制御フレームに含まれる端末識別子を取得する端末識別子取得部と、上記端末識別子に基づいてデータフレームの送信条件を求めて当該送信条件に適合する第２のサブ基地局に対して上記データフレームの受信を指示するデータフレーム受信制御部とを具備する受信制御装置およびその受信制御方法である。これにより、送信条件に適合する第２のサブ基地局に対して受信制御装置からデータフレームの受信を指示するという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記データフレーム受信制御部は、上記送信条件として周波数チャネルおよびタイムスロットを求めるようにしてもよい。

また、この第１の側面において、上記データフレーム受信制御部は、上記複数のサブ基地局のうち未だ受信処理が割り当てられていないものを上記第２のサブ基地局として決定するようにしてもよい。

また、この第１の側面において、上記データフレーム受信制御部は、上記複数のサブ基地局において使用される周波数チャネルが分散されるように上記第２のサブ基地局を決定するようにしてもよい。

また、この第１の側面において、上記データフレーム受信制御部は、上記複数のサブ基地局において使用されるタイムスロットが分散されるように上記第２のサブ基地局を決定するようにしてもよい。

また、この第１の側面において、上記データフレーム受信制御部は、上記複数のサブ基地局における信号処理量が分散されるように上記第２のサブ基地局を決定するようにしてもよい。

また、この第１の側面において、上記データフレーム受信制御部は、上記第２のサブ基地局に対して上記データフレームの受信を指示する際に上記端末識別子を配布するようにしてもよい。

また、この第１の側面において、上記データフレーム受信制御部は、上記第２のサブ基地局に対して上記データフレームの受信を指示する際に上記送信条件を配布するようにしてもよい。

また、この第１の側面において、上記複数のサブ基地局のうち所定の条件に適合するものを上記第１のサブ基地局として決定して上記制御フレームの受信を指示する制御フレーム受信制御部をさらに具備してもよい。この場合において、上記制御フレーム受信制御部は、上記所定の条件として、上記第２のサブ基地局よりも広い受信範囲を有する上記第１のサブ基地局を決定するようにしてもよい。

また、この第１の側面において、上記第２のサブ基地局において受信された上記データフレームに含まれるセンサ情報を取得するデータ取得部をさらに具備してもよい。

また、本技術の第２の側面は、制御フレームを受信して当該制御フレームに含まれる端末識別子を受信制御装置に供給する第１のサブ基地局と、上記受信制御装置からの指示に従って上記端末識別子を有する端末からデータフレームを受信する第２のサブ基地局と
を具備する基地局である。これにより、制御フレームとデータフレームを受信するサブ基地局を分散させるという作用をもたらす。

本技術によれば、多数の端末を収容する基地局を低コストで実現することができるという優れた効果を奏し得る。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。

本技術の実施の形態における無線通信システムの全体構成の一例を示す図である。 本技術の実施の形態における端末１００の構成例を示す図である。 本技術の実施の形態におけるパケット構成部１３０により構成される制御フレームの一例を示す図である。 本技術の実施の形態におけるパケット構成部１３０により構成されるデータフレームの一例を示す図である。 本技術の実施の形態における基地局２００の第１の設置例を示す図である。 本技術の実施の形態における基地局２００の第２の設置例を示す図である。 本技術の実施の形態におけるサブ基地局２０２の構成例を示す図である。 本技術の実施の形態において想定する周波数チャネルおよびタイムスロットの一例を示す図である。 本技術の実施の形態におけるサブ基地局２０２の内部構成例を示す図である。 本技術の実施の形態におけるサブ基地局２０２の割当て決定の第２の例を説明するための図である。 本技術の実施の形態におけるサブ基地局２０２の割当て決定の第３の例を説明するための図である。 本技術の実施の形態におけるサブ基地局２０２の割当て決定の第４の例を説明するための図である。 本技術の実施の形態におけるサーバ３００の機能構成の一例を示す図である。 本技術の実施の形態における無線通信システムの処理の流れの一例を示すシーケンス図である。 本技術の実施の形態における端末１００の処理手順の一例を示す流れ図である。 本技術の実施の形態におけるサーバ３００の処理手順の一例を示す流れ図である。 本技術の実施の形態におけるサブ基地局２０２の処理手順の一例を示す流れ図である。

以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
１．実施の形態
２．変形例

＜１．第１の実施の形態＞
［無線通信システムの構成］
図１は、本技術の実施の形態における無線通信システムの全体構成の一例を示す図である。

この無線通信システムは複数の端末１００と、基地局２００と、サーバ３００とを備える。端末１００は、無線通信を用いて情報を送信する端末である。この端末１００は、例えば、センサにより取得した情報を送信することが想定される。基地局２００は、複数の端末１００から送信された情報を受信する基地局である。サーバ３００は、基地局２００における受信処理の制御を行う装置である。なお、サーバ３００は、特許請求の範囲に記載の受信制御装置の一例である。

基地局２００と端末１００との間は、無線通信により接続される。この例においては、無線通信として、ＬＰＷＡ（Low Power, Wide Area）方式による無線通信を想定する。このＬＰＷＡは、低消費電力でありながら遠距離通信を可能とする無線通信方式であり、以下の特徴を有する。第１に、データ量が少量（例えば数十バイト程度）である。第２に、通信速度は低速（例えば数Ｋｂｐｓ程度）である。送信間隔が数分に一度程度であるため、時間をかけて少量データを送ることが可能である。第３に、長距離（例えば数十Ｋｍ程度）の通信が可能である。低速通信であるため、送信信号の占有帯域は狭くすることができる。具体的には、２００ＫＨｚ以下であることが多い。そのため、帯域内の熱雑音を抑えることが可能であり、信号電力対雑音電力比（ＳＮ比）を高くすることができる。第４に、端末の運用コストが低い（例えば年間利用料が数百円程度）。長距離通信が可能であるということは、受信基地局の通信範囲が広いため、通信範囲内にたくさんの端末を収容することが可能となり、端末あたりの基地局負担を低くすることが可能である。

基地局２００とサーバ３００との間は、ＬＡＮケーブル等による有線接続が想定されるが、無線ＬＡＮ等による無線接続であってもよい。

図２は、本技術の実施の形態における端末１００の構成例を示す図である。この端末１００は、センサ１１０と、ＧＰＳ受信部１２０と、パケット構成部１３０と、無線制御部１４０と、無線送信部１５０とを備える。

ＧＰＳ受信部１２０は、ＧＰＳ（Global Positioning System）に代表される位置測位の信号受信部である。その端末１００の位置情報および時刻情報を取得することが可能である。

センサ１１０は、その端末１００の周囲の温度や気圧、その端末１００の加速度などを検出するセンサである。

パケット構成部１３０は、無線信号として送信するフォーマットを構成するものである。送信されるフォーマットとしては、制御フレームおよびデータフレームの２種類を想定する。

無線制御部１４０は、ＧＰＳ受信部１２０によって得られる時刻情報とその端末１００の識別子（端末識別子）とに基づいて決定される、タイミングおよび送信周波数により送信が行われるように、無線送信部１５０を制御するものである。

無線送信部１５０は、無線制御部１４０による制御に基づいて、パケット構成部１３０において構成された無線信号を搬送波に変換して、アンテナを介して放射するものである。

図３は、本技術の実施の形態におけるパケット構成部１３０により構成される制御フレームの一例を示す図である。

制御フレームは、プリアンブル６２１およびそれに続くＰＨＹヘッダ６２２を備える。プリアンブル６２１は、受信側において無線信号を検出するための固定パターンである。制御フレームのプリアンブル６２１のパターンは、この例においては、通信システムで１つのパターンを想定する。ＰＨＹヘッダ６２２は、物理層（ＰＨＹ層）におけるヘッダである。

端末識別子６１１は、その端末１００の識別子である。端末１００の識別子としては、例えば、３２ビットの識別子が想定される。ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）６１２は、端末識別子６１１に対して付加される冗長ビットである。この冗長ビットにより、受信側においてデータのエラーを検出することができる。

誤り訂正部１３１は、パケット構成部１３０における機能であり、制御フレームに関しては、端末識別子６１１およびＣＲＣ６１２に対して耐雑音性を高めるための信号処理を行う。代表的な信号処理として、畳み込み符号が挙げられる。この誤り訂正部１３１による信号処理が施された端末識別子６１１およびＣＲＣ６１２の情報が、ＰＨＹヘッダ６２２に含まれる。

図４は、本技術の実施の形態におけるパケット構成部１３０により構成されるデータフレームの一例を示す図である。

データフレームは、プリアンブル６４１およびそれに続くＰＨＹペイロード６４２を備える。プリアンブル６４１は、受信側において無線信号を検出するための固定パターンである。データフレームのプリアンブル６４１のパターンは、この例においては、端末識別子６３１によって複数のパターンから１つが選択されることを想定する。ＰＨＹペイロード６４２は、物理層におけるペイロードである。

端末識別子６３１は、その端末１００の識別子である。端末１００の識別子としては、例えば、３２ビットの識別子が想定される。センサ情報６３２は、センサ１１０またはＧＰＳ受信部１２０によって取得された情報であり、例えば、上述の位置情報、時刻情報、温度、気圧、加速度等が想定される。このセンサ情報６３２としては、例えば数十バイト程度の情報が想定される。ＣＲＣ６３３は、端末識別子６３１およびセンサ情報６３２に対して付加される冗長ビットである。このＣＲＣ６３３としては、例えば１６ビットの符号が想定される。このＣＲＣ６３３により、受信側においてデータのエラーを検出することができる。

誤り訂正部１３２は、パケット構成部１３０における機能であり、データフレームに関しては、端末識別子６３１、センサ情報６３２およびＣＲＣ６３３に対して耐雑音性を高めるための信号処理を行う。代表的な信号処理として、畳み込み符号やＬＤＰＣ（Low Density Parity Check）が挙げられる。この誤り訂正部１３２による信号処理が施された端末識別子６３１、センサ情報６３２およびＣＲＣ６３３の情報が、ＰＨＹペイロード６４２に含まれる。

図５は、本技術の実施の形態における基地局２００の第１の設置例を示す図である。

基地局２００が多数の端末１００を収容するためには、基地局２００の処理能力に高い性能が求められることになる。例えば、国内においてＬＰＷＡに使用される周波数として有望な９２０ＭＨｚ帯では、２００ＫＨｚのチャネルが３８チャネル定義されている。端末１００が２００ｍｓ長のパケットを送信すると仮定すると、基地局２００は２００ｍｓ以内に３８チャネル分の端末のパケットを処理しなければ、次の２００ｍｓのパケットを処理することができない。したがって、５．３ｍｓ（＝２００ｍｓ／３８チャネル）の間に１つのパケットを処理する必要がある。パケット処理は、無線信号の検出および同期、フレーム再構成、誤り訂正、エラー検出から構成されるが、特に検出および同期の処理は信号の伝送速度をオーバーサンプリングした状態で行うため処理量が多い。特に、検出に用いる固定パターンが複数存在する場合には、それぞれを並列で処理する必要があるため、処理量が増加する。また、誤り訂正もＬＤＰＣなど誤り訂正能力の高い技術では処理量が大きくなる。

そこで、この実施の形態においては、基地局２００内に複数のサブ基地局２０２を想定し、これらが処理を分担することにより、個々のサブ基地局２０２の処理量を軽減して、コストの低いサブ基地局２０２により通信システムを構築する。ただし、基地局２００の設置には、電源の確保、重量の制約、設置場所の確保などを考慮する必要がある。

この基地局２００の第１の設置例では、基地局２００の設置場所として１個所に設置可能な場合を想定している。この場合、複数のサブ基地局２０２を集中して配置し、アンテナ２０１を共有することができる。

図６は、本技術の実施の形態における基地局２００の第２の設置例を示す図である。

この基地局２００の第２の設置例では、複数のサブ基地局２０２が、互いに近傍の異なる場所に設置されることを想定している。この場合、複数のサブ基地局２０２には、それぞれ独自のアンテナ２０１が接続されることになる。

何れの設置例においても、複数のサブ基地局２０２は、それぞれがサーバ３００に接続され、サーバ３００から受信制御の指示を受ける。なお、複数のサブ基地局２０２の各々は、処理能力が互いに異なるものであってもよい。

図７は、本技術の実施の形態におけるサブ基地局２０２の構成例を示す図である。このサブ基地局２０２は、無線受信部２１０と、信号処理部２２０と、有線通信部２３０とを備える。

無線受信部２１０は、アンテナ２０１によって受信した信号をデジタル信号に変換するものである。複数の周波数について受信可能な場合、アナログ信号からデジタル信号に変換する際に、指定された周波数チャネルのみをデジタル信号に変換する。

信号処理部２２０は、サーバ３００によって指定されたフォーマットの信号処理を行うものである。データフレームの信号処理を行う場合は、サーバ３００から提供された受信すべき端末識別子に基づいて、周波数、タイミング、プリアンブルのパターンを事前に決定し、データフレームの受信を行うことにより、必要となる処理量を削減することができる。

有線通信部２３０は、サーバ３００との送受信を制御するものである。

［端末による周波数チャネルおよびタイムスロットの決定］
図８は、本技術の実施の形態において想定する周波数チャネルおよびタイムスロットの一例を示す図である。この例では、横方向に時刻、縦方向に周波数を示している。

周波数としては、制御フレーム６２０のためのｆ０およびｆ１の２つの周波数チャネルと、データフレーム６４０のためのｆ２乃至ｆ５の４つの周波数チャネルの、計６つの周波数チャネルを想定している。

時刻としては、制御フレーム６２０のためには６つのタイムスロットｃｔｓ（control time slot）を想定し、データフレーム６４０のためには５つのタイムスロットｄｔｓ（data time slot）を想定している。

これら周波数チャネルおよびタイムスロットは、端末１００毎に決定されて使用される。端末１００は、ＧＰＳ受信部１２０において時刻情報を受けており、端末１００同士の間で同期がとれている。そして、以下のように自身の端末識別子を利用して、周波数チャネルおよびタイムスロットを決定することができる。

端末１００は、データフレーム６４０に先立って制御フレーム６２０を送信する。制御フレーム６２０の周波数チャネルは、例えば、以下のように決定される。自身の端末識別子の下位１ビットが「０」の場合、最初にｆ０を用いて送信し、次の制御フレーム６２０を送信するときはｆ１を用いて送信し、その次はｆ０を用いて送信する、というように交互に周波数チャネルを切り替える。逆に、下位１ビットが「１」の場合には、最初にｆ１を用いて送信し、次の制御フレーム６２０を送信するときはｆ０を用いて送信し、その次はｆ１を用いて送信する、というように交互に周波数チャネルを切り替える。

制御フレーム６２０のタイムスロットは、例えば、以下のように決定される。制御フレームのタイムスロットｃｔｓの周期をＮctsとした場合、端末識別子が３２ビットであると想定すると、自身の端末識別子の下位１ビットを除いた３１ビットをＮctsによって除算した剰余値を示すｃｔｓのタイムスロットにおいて送信するものとする。なお、この例においては、Ｎctsは「６」である。

端末１００は、制御フレーム６２０に続いてデータフレーム６４０を送信する。データフレーム６４０の周波数チャネルは、例えば、以下のように決定される。データフレームを送信可能な周波数の個数がＮfである場合、自身の端末識別子の一部をＮfによって除算した剰余値を示す周波数チャネルを用いて送信するものとする。なお、この例においては、Ｎfは「４」である。

データフレーム６４０のタイムスロットは、例えば、以下のように決定される。データフレーム用のタイムスロットｄｔｓの周期をＮdtsとした場合、自身の端末識別子の一部をＮdtsによって除算した剰余値を示すｄｔｓのタイムスロットにおいて送信するものとする。なお、この例においては、Ｎdtsは「５」である。

これにより、端末１００から送信されるフレームは、理想的には、周波数チャネルの数およびタイムスロットの数を掛け合わせた数に分散されることになる。異なる端末１００同士が同じ周波数チャネルおよびタイムスロットを使用することは起こり得るが、その場合であっても異なるプリアンブルを用いることによりそれぞれを検出することが可能である。また、誤り訂正を施しているため、衝突により受信感度が低下してもある程度までは受信可能である。

［サーバによるサブ基地局の決定］
図９は、本技術の実施の形態におけるサブ基地局２０２の内部構成例を示す図である。

上述のように、端末１００は自身の端末識別子を用いて周波数チャネルおよびタイムスロットを決定し、制御フレーム６２０およびデータフレーム６４０を送信する。そのため、サブ基地局２０２は、複数の周波数チャネルについて同時に受信できるように以下のような内部構成を有する。

無線受信部２１０は、アナログフロントエンド２１１と、複数のバンドパスフィルタ２１２とを備える。信号処理部２２０は、複数のプリアンブル検出部２２１と、複数のデコーダ２２２とを備える。なお、バンドパスフィルタ２１２、プリアンブル検出部２２１およびデコーダ２２２の数は同数である。

アナログフロントエンド２１１は、アンテナ２０１によって受信した信号を、デジタル信号に変換するものである。このアナログフロントエンド２１１は、アナログ信号を取り扱うため、専用のハードウェアによって構成されることが一般的である。

バンドパスフィルタ２１２は、指定された周波数チャネルのみを取り出すものである。このバンドパスフィルタ２１２は、デジタル信号を扱うため、ソフトウェアによって構成することが可能であり、複数の周波数チャネルを指定された場合には、複数のバンドパスフィルタ２１２によって並列に実行することができる。

アナログフロントエンド２１１の出力では複数の周波数チャネルが含まれるが、バンドパスフィルタ２１２を通過した後は特定の周波数チャネルのみを扱うことが可能となる。したがって、無線受信部２１０のソフトウェア処理量は、必要とされるバンドパスフィルタ２１２の個数によって決まる。ここで、処理が必要とされるタイムスロット数をＮ（Ｔ）とし、１タイムスロットの時間で１つのバンドパスフィルタ２１２が処理するのに要する処理量をＰ（ＢＰＦ）とし、このサブ基地局２０２に受信するように指定された周波数チャネルの数をＮ（Ｆ）とする。このとき、サブ基地局２０２の無線受信部２１０の処理量は、次式により表される。
Ｎ（Ｔ）×Ｎ（Ｆ）×Ｐ（ＢＰＦ）

プリアンブル検出部２２１は、事前に設定されたプリアンブルの検出を行うものである。このプリアンブル検出部２２１は、受信信号と事前に設定されたプリアンブルとの相関を計算することにより、そのプリアンブルを持つパケットが存在するか否かを判定する。事前に設定されるプリアンブルは、制御フレームを受信するサブ基地局においては制御フレーム用のシステム固有のプリアンブルパターンであり、データフレームを受信するサブ基地局においては受信指定された端末識別子から算出されるプリアンブルパターンである。

デコーダ２２２は、検出されたパケットの復調を行うものである。このデコーダ２２２は、誤り訂正の復号およびＣＲＣ算出により、受信フレームが正しいデータであるか否かを判断する。正しいと判断された受信フレームの端末識別子やセンサ情報は、有線通信部２３０を介してサーバ３００に報告される。

データフレームを受信する場合、データフレームごとにプリアンブルとデータの中身が異なるため、プリアンブル検出部２２１およびデコーダ２２２は、データフレームの個数分必要になる。したがって、信号処理部２２０のソフトウェア処理量は、例えば、次式のようになる。ここで、処理が必要とされるタイムスロット数をＮ（Ｔ）、１タイムスロットの時間でプリアンブル検出部２２１およびデコーダ２２２の処理に必要な処理量をＰ（ＰＤ）、受信するデータフレームの個数をＮ（Ｆｒａｍｅ）とする。
Ｎ（Ｔ）×Ｎ（Ｆｒａｍｅ）×Ｐ（ＰＤ）

したがって、サブ基地局２０２の全体の処理量は、
Ｎ（Ｔ）×Ｎ（Ｆ）×Ｐ（ＢＰＦ）＋Ｎ（Ｔ）×Ｎ（Ｆｒａｍｅ）×Ｐ（ＰＤ）
となる。サーバ３００は、上式に示される全体の処理量を複数のサブ基地局２０２に分散させるように、サブ基地局２０２に受信処理を割り当てる。

サブ基地局２０２の割当て決定の第１の例としては、受信処理を割り当てられていないサブ基地局２０２が存在する場合、そのサブ基地局２０２に受信処理を割当てることが考えられる。これにより、特定のサブ基地局２０２に受信処理が集中しないように制御することが可能となる。

図１０は、本技術の実施の形態におけるサブ基地局２０２の割当て決定の第２の例を説明するための図である。

サブ基地局２０２の割当て決定の第２の例としては、無線受信部２１０の処理を周波数チャネル毎に分散するように受信処理を割り当てる。具体例として、サーバ３００が制御フレームを受信して、受信すべきデータフレームの周波数チャネルおよびタイムスロットを算出した結果が同図のようであった場合を想定する。この場合、サブ基地局２０２毎に受信する周波数チャネルを割り当てる。サブ基地局２０２が４台ある場合は、サブ基地局２０２毎に周波数チャネルを割り当てることによって、特定のサブ基地局２０２に受信処理が集中しない制御が可能となる。周波数チャネルよりもサブ基地局２０２の数が少ない場合は、１つのサブ基地局２０２に複数の周波数チャネルを割り当てる。同図の例において、例えば２台のサブ基地局２０２により処理を行う場合には、ｆ２およびｆ３を１つのサブ基地局２０２に割り当て、ｆ４およびｆ５をもう１つのサブ基地局２０２に割り当てる。

図１１は、本技術の実施の形態におけるサブ基地局２０２の割当て決定の第３の例を説明するための図である。

サブ基地局２０２の割当て決定の第３の例としては、無線受信部２１０の処理をタイムスロット毎に分散するように受信処理を割当てる。具体例として、サーバ３００が制御フレームを受信して、受信すべきデータフレームの周波数チャネルおよびタイムスロットを算出した結果が同図のようであった場合を想定する。この場合、サブ基地局２０２毎に受信するタイムスロットを割り当てることにより、特定のサブ基地局２０２に受信処理が集中しない制御が可能となる。

図１２は、本技術の実施の形態におけるサブ基地局２０２の割当て決定の第４の例を説明するための図である。

サブ基地局２０２の割当て決定の第４の例としては、信号処理部２２０の処理を分散するように受信処理を割当てる。具体的には、具体例として、サーバ３００が制御フレームを受信して、受信すべきデータフレームの周波数チャネルおよびタイムスロットを算出した結果が同図のようであった場合を想定する。この場合、２台のサブ基地局２０２を周波数チャネルｆ３に割り当て、他の２台のサブ基地局２０２を周波数チャネルｆ４に割り当てる。そして、該当するタイムスロットにおいて、指定された端末識別子から予め取り決められた仕様により決定されるプリアンブルパターンを用いて信号処理を行うことにより、特定のサブ基地局２０２に受信処理が集中しない制御が可能となる。

なお、サブ基地局２０２の決定方法は、ここに例示した４つの決定方法を適宜組み合わせたものであってもよい。

［動作］
図１３は、本技術の実施の形態におけるサーバ３００の機能構成の一例を示す図である。ここでは、サーバ３００の機能として、制御フレーム受信制御部３１０と、端末識別子取得部３２０と、データフレーム受信制御部３３０と、データ取得部３４０とを想定する。

制御フレーム受信制御部３１０は、複数のサブ基地局２０２のうち所定の条件に適合するものを、制御フレームの受信のためのサブ基地局として決定して、制御フレームの受信を指示するものである。この例では、サブ基地局＃Ｃ（２０３）を制御フレームの受信のためのサブ基地局として決定した場合を想定している。制御フレーム受信制御部３１０は、サブ基地局２０３に対して、例えば、受信周波数がｆ０およびｆ１であり、受信フォーマットが制御フレームである旨を設定して制御を行う。このサブ基地局２０３として決定するための条件としては、基地局２００内の他のサブ基地局２０２よりも広い受信範囲を有するものであることが望ましい。なお、制御フレームの受信のためのサブ基地局２０３は、特許請求の範囲に記載の第１のサブ基地局の一例である。

端末識別子取得部３２０は、サブ基地局２０３において受信された制御フレームから、その制御フレームに含まれる端末識別子を取得するものである。すなわち、この端末識別子は、その制御フレームを送信した端末１００の端末識別子であり、その後、その端末１００からデータフレームが送信されることが予想される。

データフレーム受信制御部３３０は、端末識別子取得部３２０によって取得された端末識別子に基づいてデータフレームの送信条件を求めて、その送信条件に適合するサブ基地局に対してデータフレームの受信を指示するものである。この例では、サブ基地局＃Ｄ（２０４）をデータフレームの受信のためのサブ基地局として決定した場合を想定している。データフレーム受信制御部３３０は、端末１００の送信条件として、周波数、時刻、プリアンブルパターン等を計算する。なお、データフレームの受信のためのサブ基地局２０４は、特許請求の範囲に記載の第２のサブ基地局の一例である。

データ取得部３４０は、サブ基地局２０４において受信されたデータフレームから、そのデータフレームに含まれるセンサ情報を取得するものである。ここで、センサ情報は、端末１００のセンサ１１０またはＧＰＳ受信部１２０によって取得された情報であり、例えば、上述の位置情報、時刻情報、温度、気圧、加速度等が想定される。

図１４は、本技術の実施の形態における無線通信システムの処理の流れの一例を示すシーケンス図である。

サーバ３００は、複数のサブ基地局２０２のうち所定の条件に適合するものを、制御フレームの受信のためのサブ基地局２０３として割り当てて、制御フレームの受信を指示する（ステップＳ８１１）。

端末１００は、自身の端末識別子に基づいて制御フレームを送信する（ステップＳ８１２）。サブ基地局２０３は、サーバ３００からの指示に基づいて制御フレームを受信して、その結果をサーバ３００に報告する（ステップＳ８１３）。

サーバ３００は、サブ基地局２０３において受信された制御フレームから端末識別子を取得し、その端末識別子に基づいてデータフレームの送信条件を求める（ステップＳ８１４）。そして、サーバ３００は、その送信条件に適合するサブ基地局２０４に対してデータフレームの受信を指示する（ステップＳ８１５）。

端末１００は、自身の端末識別子に基づいてデータフレームを送信する（ステップＳ８１６）。 サブ基地局２０４は、サーバ３００からの指示に基づいてデータフレームを受信して、その結果をサーバ３００に報告する（ステップＳ８１７）。これにより、サーバ３００は、データフレームに含まれるセンサ情報を取得する。

図１５は、本技術の実施の形態における端末１００の処理手順の一例を示す流れ図である。

端末１００は、ＧＰＳ信号を受信して、その端末１００の位置情報および時刻情報を取得する（ステップＳ９１１）。そして、端末１００は、その時刻情報に同期してタイムスロットを決定する（ステップＳ９１２）。

端末１００は、自身の端末識別子に基づいて制御フレームを送信すべき周波数チャネルを決定する（ステップＳ９１３）。また、端末１００は、自身の端末識別子に基づいて制御フレームを送信すべきタイムスロットを決定する（ステップＳ９１４）。そして、端末１００は、このようにして決定された周波数チャネルおよびタイムスロットを用いて制御フレームを送信する（ステップＳ９１５）。

端末１００は、自身の端末識別子に基づいてデータフレームを送信すべき周波数チャネルを決定する（ステップＳ９１６）。また、端末１００は、自身の端末識別子に基づいてデータフレームを送信すべきタイムスロットを決定する（ステップＳ９１７）。そして、端末１００は、このようにして決定された周波数チャネルおよびタイムスロットを用いてデータフレームを送信する（ステップＳ９１８）。

図１６は、本技術の実施の形態におけるサーバ３００の処理手順の一例を示す流れ図である。

サーバ３００は、複数のサブ基地局２０２のうち所定の条件に適合するものを、制御フレームの受信のためのサブ基地局２０３として決定する（ステップＳ９３１）。そして、サーバ３００は、サブ基地局２０３に対して、制御フレームを受信する制御情報を設定する（ステップＳ９３２）。

サーバ３００は、サブ基地局２０３から制御フレーム受信の報告を受けると（ステップＳ９３３：Ｙｅｓ）、その制御フレームに含まれる端末識別子を取得し、その端末識別子に基づいてデータフレームの送信条件を求める（ステップＳ９３４）。そして、サーバ３００は、その送信条件に適合するサブ基地局２０４を決定し（ステップＳ９３５）、そのサブ基地局２０４に端末識別子を配布してデータフレームの受信を指示する（ステップＳ９３６）。その結果、サブ基地局２０４からデータフレームの受信報告を受けると（ステップＳ９３７：Ｙｅｓ）、一連の処理を終了する。

なお、サーバ３００がデータフレームの送信条件を求める際には（ステップＳ９３４）、制御フレームに含まれる端末識別子に基づいてデータフレームの周波数チャネルおよびタイムスロットを計算する。このように計算された周波数チャネルおよびタイムスロットに適合するサブ基地局がデータフレームを受信するサブ基地局２０４として決定される（ステップＳ９３５）。この実施の形態においては、サーバ３００からサブ基地局２０４に配布する情報を抑えるために、制御フレームに含まれる端末識別子のみを配布する。この場合、サブ基地局２０４は、その端末識別子に基づいてデータフレームの周波数チャネル、タイムスロットおよびプリアンブルパターンを計算して、送信条件を設定する。

図１７は、本技術の実施の形態におけるサブ基地局２０２の処理手順の一例を示す流れ図である。

サブ基地局２０２は、サーバ３００から制御フレームまたはデータフレームの受信の指示を受けると（ステップＳ９２１：Ｙｅｓ）、そのサーバ３００からの指示に基づいて端末１００から送信される送信条件を計算して設定する（ステップＳ９２２）。そして、サブ基地局２０２は、この送信条件に合わせて受信処理を行い（ステップＳ９２３）、その受信結果をサーバ３００に報告する（ステップＳ９２４）。

制御フレームを受信するサブ基地局２０３の場合、ステップＳ９２２において、制御フレーム用のシステム固有のプリアンブルパターンと受信信号の相関を計算する。この場合、受信する周波数をｆ０およびｆ１の２つに限定し、制御フレーム検出のために相関を計算するプリアンブル候補を１つに限定すれば、処理量を抑えることができ、低消費電力かつ低コストによる実現が可能である。そして、ステップＳ９２３において、制御フレームを受信するサブ基地局２０３の場合、検出した制御フレームのＰＨＹヘッダ６２２の信号処理を行い、受信した制御フレームから端末識別子を取得する。そして、取得した端末識別子をサーバ３００に報告する。

データフレームを受信するサブ基地局２０４の場合、ステップＳ９２２において、端末１００がデータフレームを送信してくる送信条件を計算する。この送信条件には、周波数、時刻、プリアンブルパターン等が含まれる。そして、ステップＳ９２３において、該当する周波数、時刻において、該当するプリアンブルパターンによりデータフレームの検出を行う。データフレームを受信したサブ基地局２０４は、ＰＨＹペイロード６４２の信号処理を行い、受信したデータフレームから端末識別子およびセンサ情報を取得する。そして、取得した端末識別子およびセンサ情報をサーバ３００に報告する。

このように、本技術の実施の形態では、制御フレームに含まれる端末識別子から求められたデータフレームの送信条件に適合するサブ基地局２０２に対して、サーバ３００がデータフレームの受信を指示する。これにより、基地局２００を複数のサブ基地局２０２により構成して、処理を分散することができる。

すなわち、複数のサブ基地局２０２によって１つの基地局を構成することにより、コストの低い無線通信ステムを構築することが可能となる。また、個々のサブ基地局２０２の処理能力を制限することができ、サブ基地局２０２は汎用演算装置を用いながら熱対策などの周辺構成要素に対するコストを低減することが可能である。また、基地局２００の受信範囲内の端末１００の増加に応じて、サブ基地局２０２を増設することにより対応が可能である。そして、それぞれのサブ基地局２０２がサーバ３００を介して協調動作を行うことにより、サブ基地局２０２の増設が容易になる。

＜２．変形例＞
上述の実施の形態では、データフレームの受信のためのサブ基地局２０４に対するサーバ３００からの指示には端末識別子を配布していた（ステップＳ９３６）。この場合、例えば３２ビットの端末識別子を配布することにより、サブ基地局２０４において送信条件として、周波数、時刻、プリアンブルパターンが計算される。これに対し、変形例として、サーバ３００から送信条件の内容をサブ基地局２０４に配布するようにしてもよい。この場合、サーバ３００からサブ基地局２０４に配布される情報量は増えるが、基地局２００とサーバ３００との間の接続態様によっては実現可能である。この場合、サブ基地局２０４における送信条件の計算は不要となる。

なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。

また、上述の実施の形態において説明した処理手順は、これら一連の手順を有する方法として捉えてもよく、また、これら一連の手順をコンピュータに実行させるためのプログラム乃至そのプログラムを記憶する記録媒体として捉えてもよい。この記録媒体として、例えば、ＣＤ（Compact Disc）、ＭＤ（MiniDisc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、メモリカード、ブルーレイディスク（Blu-ray（登録商標）Disc）等を用いることができる。

なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって、限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。

なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）複数のサブ基地局からなる基地局における第１のサブ基地局において受信された制御フレームに含まれる端末識別子を取得する端末識別子取得部と、
前記端末識別子に基づいてデータフレームの送信条件を求めて当該送信条件に適合する第２のサブ基地局に対して前記データフレームの受信を指示するデータフレーム受信制御部と
を具備する受信制御装置。
（２）前記データフレーム受信制御部は、前記送信条件として周波数チャネルおよびタイムスロットを求める
前記（１）に記載の受信制御装置。
（３）前記データフレーム受信制御部は、前記複数のサブ基地局のうち未だ受信処理が割り当てられていないものを前記第２のサブ基地局として決定する
前記（１）または（２）に記載の受信制御装置。
（４）前記データフレーム受信制御部は、前記複数のサブ基地局において使用される周波数チャネルが分散されるように前記第２のサブ基地局を決定する
前記（１）または（２）に記載の受信制御装置。
（５）前記データフレーム受信制御部は、前記複数のサブ基地局において使用されるタイムスロットが分散されるように前記第２のサブ基地局を決定する
前記（１）または（２）に記載の受信制御装置。
（６）前記データフレーム受信制御部は、前記複数のサブ基地局における信号処理量が分散されるように前記第２のサブ基地局を決定する
前記（１）または（２）に記載の受信制御装置。
（７）前記データフレーム受信制御部は、前記第２のサブ基地局に対して前記データフレームの受信を指示する際に前記端末識別子を配布する
前記（１）または（２）に記載の受信制御装置。
（８）前記データフレーム受信制御部は、前記第２のサブ基地局に対して前記データフレームの受信を指示する際に前記送信条件を配布する
前記（１）または（２）に記載の受信制御装置。
（９）前記複数のサブ基地局のうち所定の条件に適合するものを前記第１のサブ基地局として決定して前記制御フレームの受信を指示する制御フレーム受信制御部をさらに具備する前記（１）から（８）のいずれかに記載の受信制御装置。
（１０）前記制御フレーム受信制御部は、前記所定の条件として、前記第２のサブ基地局よりも広い受信範囲を有する前記第１のサブ基地局を決定する
前記（９）に記載の受信制御装置。
（１１）前記第２のサブ基地局において受信された前記データフレームに含まれるセンサ情報を取得するデータ取得部をさらに具備する前記（１）から（１０）のいずれかに記載の受信制御装置。
（１２）制御フレームを受信して当該制御フレームに含まれる端末識別子を受信制御装置に供給する第１のサブ基地局と、
前記受信制御装置からの指示に従って前記端末識別子を有する端末からデータフレームを受信する第２のサブ基地局と
を具備する基地局。
（１３）複数のサブ基地局からなる基地局における第１のサブ基地局において受信された制御フレームに含まれる端末識別子を取得する端末識別子取得手順と、
前記端末識別子に基づいてデータフレームの送信条件を求めて当該送信条件に適合する第２のサブ基地局に対して前記データフレームの受信を指示するデータフレーム受信制御手順と
を具備する受信制御方法。

１００ 端末
１１０ センサ
１２０ ＧＰＳ受信部
１３０ パケット構成部
１３１、１３２ 誤り訂正部
１４０ 無線制御部
１５０ 無線送信部
２００ 基地局
２０１ アンテナ
２０２～２０４ サブ基地局
２１０ 無線受信部
２１１ アナログフロントエンド
２１２ バンドパスフィルタ
２２０ 信号処理部
２２１ プリアンブル検出部
２２２ デコーダ
２３０ 有線通信部
３００ サーバ
３１０ 制御フレーム受信制御部
３２０ 端末識別子取得部
３３０ データフレーム受信制御部
３４０ データ取得部

Claims (12)

1. 複数のサブ基地局からなる基地局における第１のサブ基地局において端末から受信された制御フレームに含まれる前記端末の端末識別子を取得する端末識別子取得部と、
   前記端末識別子に基づいてデータフレームの送信条件を求めて当該送信条件に適合する第２のサブ基地局に対して前記端末からの前記データフレームの受信を指示するデータフレーム受信制御部と
   を具備し、
   前記制御フレームおよび前記データフレームの周波数チャネルおよびタイムスロットは、前記端末において前記端末識別子のビットパターンに基づいて決定される
   受信制御装置。
2. 前記データフレーム受信制御部は、前記複数のサブ基地局のうち未だ受信処理が割り当てられていないものを前記第２のサブ基地局として決定する
   請求項１記載の受信制御装置。
3. 前記データフレーム受信制御部は、前記複数のサブ基地局において使用される周波数チャネルが分散されるように前記第２のサブ基地局を決定する
   請求項１記載の受信制御装置。
4. 前記データフレーム受信制御部は、前記複数のサブ基地局において使用されるタイムスロットが分散されるように前記第２のサブ基地局を決定する
   請求項１記載の受信制御装置。
5. 前記データフレーム受信制御部は、前記複数のサブ基地局における信号処理量が分散されるように前記第２のサブ基地局を決定する
   請求項１記載の受信制御装置。
6. 前記データフレーム受信制御部は、前記第２のサブ基地局に対して前記データフレームの受信を指示する際に前記端末識別子を配布する
   請求項１記載の受信制御装置。
7. 前記データフレーム受信制御部は、前記第２のサブ基地局に対して前記データフレームの受信を指示する際に前記送信条件を配布する
   請求項１記載の受信制御装置。
8. 前記複数のサブ基地局のうち所定の条件に適合するものを前記第１のサブ基地局として決定して前記制御フレームの受信を指示する制御フレーム受信制御部をさらに具備する請求項１記載の受信制御装置。
9. 前記制御フレーム受信制御部は、前記所定の条件として、前記第２のサブ基地局よりも広い受信範囲を有する前記第１のサブ基地局を決定する
   請求項８記載の受信制御装置。
10. 前記第２のサブ基地局において受信された前記データフレームに含まれるセンサ情報を取得するデータ取得部をさらに具備する請求項１記載の受信制御装置。
11. 端末から制御フレームを受信して当該制御フレームに含まれる前記端末の端末識別子を受信制御装置に供給する第１のサブ基地局と、
    前記受信制御装置からの指示に従って前記端末識別子を有する前記端末からデータフレームを受信する第２のサブ基地局と
    を具備し、
    前記制御フレームおよび前記データフレームの周波数チャネルおよびタイムスロットは、前記端末において前記端末識別子のビットパターンに基づいて決定される
    基地局。
12. 複数のサブ基地局からなる基地局における第１のサブ基地局において端末から受信された制御フレームに含まれる前記端末の端末識別子を取得する端末識別子取得手順と、
    前記端末識別子に基づいてデータフレームの送信条件を求めて当該送信条件に適合する第２のサブ基地局に対して前記端末からの前記データフレームの受信を指示するデータフレーム受信制御手順と
    を具備し、
    前記制御フレームおよび前記データフレームの周波数チャネルおよびタイムスロットは、前記端末において前記端末識別子のビットパターンに基づいて決定される
    受信制御方法。

Images