JP7294428B2

JP7294428B2 - 無線通信システム、無線端末装置、無線基地局装置及び無線通信方法

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Publication number: JP7294428B2
Application number: JP2021538639A
Authority: JP
Inventors: 友宏谷口; 真也玉置; 亮太椎名; 一貴原; 友規村上; 俊朗中平
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2019-08-07
Filing date: 2019-08-07
Publication date: 2023-06-20
Anticipated expiration: 2039-08-07
Also published as: WO2021024441A1; US20220303004A1; JPWO2021024441A1

Description

本開示は、基地局装置と端末装置との間で、光無線を認証に利用して、ＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）無線のチャネルを開通させる無線通信システム、無線端末装置、無線基地局装置及び無線通信方法に関するものである。

ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ－Ｔｏ－Ｔｈｅ－Ｈｏｍｅ）やＬＴＥ（ＬｏｎｇＴｅｒｍＥｖｏｌｕｔｉｏｎ）を利用した高速インターネットサービスは、日常生活において必要不可欠なツールとなっている。特に近年では、クラウド利用の普及やモバイル端末の利用拡大に伴いＩＰデータ通信だけではなくＩｏＴ（ＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｇｓ）／Ｍ２Ｍ（ＭａｃｈｉｎｅｔｏＭａｃｈｉｎｅ）、４Ｋ／８Ｋ高精細映像配信サービス、オンライン動画配信サービス、ＳＮＳによる動画アップロード等、多種多様なアプリケーションやサービスが急速に普及してきた。さらに、ＩＣＴを活用したテレワークなど新しいワークスタイルが提案されており、今後もネットワークを利用したサービス需要が拡大していくものと考えられる。現在ではＦＴＴＨの普及に伴い、宅内まで安定した光ブロードバンドサービスが提供されている一方で、宅内環境においてはＰＣ以外のマルチデバイスの活用やケーブル配線の取り回しの観点、上記で述べたサービス多様化の背景から無線通信方式が主流となっている。

無線通信システムは、周波数領域の観点から３ＴＨｚを境界として大きく２つに大別できる。３ＴＨｚ以下の周波数帯は、電波領域と呼ばれＬＴＥや５Ｇ等のセルラ系やアンライセンス帯を利用した無線ＬＡＮが挙げられる。

一方で、３ＴＨｚ以上（３０ＰＨｚ以下）の周波数帯は光波領域と呼ばれ、赤外光あるいは可視光を利用するシステムや、近年では照明で利用されているＬＥＤを高速変調させて送受信を行うＬｉ－Ｆｉが挙げられる。

電波領域や光波領域の無線通信システムは、利用する周波数帯の違いによって異なる特性を持つ。例えば、光波領域の無線通信システムは、指向性が極めて高いことから、カバレッジエリアが狭くなる。電波領域の無線通信システムは、電波の回折、透過特性から、カバレッジエリアが広くなる。これらの無線通信システムは、カバレッジエリア特性が対となっていることから、通信エリアの限定、通信の安全性、通信の安定性などの観点で互いの特性を補完する電波領域と光波領域のハイブリッド型の無線通信システムが考えられる。

このようなシステムは、既に提案がなされており、例えば、特許文献１の発明は、エンドユーザのＷｉ－Ｆｉ通信の利便性向上を図り、特定エリアのみでのＷｉ－Ｆｉ通信を可能にする可視光通信とＷｉ－Ｆｉ通信のハイブリッド型の無線通信システムである。無線基地局装置から可視光通信を通して無線端末装置へＳＳＩＤ（ＳｅｒｖｉｃｅＳｅｔＩＤｅｎｔｉｆｉｅｒ）、パスワード／ＰＭＫ（ＰａｉｒｗｉｓｅＭａｓｔｅｒＫｅｙ）、ＢＳＳＩＤ（ＢａｓｕｉｃＳＳＩＤ）、ＥＳＳＩＤ（ＥｘｔｅｎｄｅｄＳＳＩＤ）、ｃｈａｎｎｅｌなどのネットワークにアクセスするための認証情報を送り、無線端末装置に搭載された光検出器によって認証情報を受信し、受信した認証情報を基に、無線基地局装置と無線端末装置との間のＷｉ－Ｆｉ通信を介して認証サーバが認証を行い、通信を確立する方法が示されている。

ＵＳ２０１８／０１３９２０２Ａ１

鹿倉智明他「オフィス証明環境における明るさの変動知覚に関する研究」照明学会誌Ｖｏｌ．８５、Ｎｏ．５、２００１、ＰＰ．３４６～３５１

特許文献１では、無線基地局装置に配置された可視光源がＳＳＩＤやパスワードなどの認証情報を光変調信号に載せて送信している。ＳＳＩＤやパスワードなどの認証情報を送信するための光変調には、変調用のドライバ回路を介して認証情報である電気信号を電流駆動する直接変調する方法と、外部変調器と呼ばれる光デバイスにより光の物理量（強度、位相など）を変化させて変調する方法が挙げられる。いずれも変調回路や外部変調器の分だけコスト増となり、経済的なシステムとは言えない。また、無線端末装置は、受信した光変調信号を復調する復調回路が必要となり、経済的なシステムとは言えない。

そこで、前記課題を解決するために、本開示は、電波領域を使用するＲＦ無線と光波領域を使用する光無線の互いの特性を補完するＲＦ／光無線ハイブリッド型の無線通信システムとし、通信エリアの限定、通信の安全性、通信の安定性を確保することを目的とする。さらに、本開示は、簡易な構成の無線基地局装置や無線端末装置を備える無線通信システムを実現することを目的とする。

本開示は、上記課題を解決するものであって、無線基地局装置が予め保有している光ＩＤ対応リストに従って、簡易な構成の光ＩＤを無線端末装置へ送出し、無線端末装置は予め保有している光ＩＤ対応リストの中から受信した光ＩＤに対応した接続認証情報を選択して、無線基地局装置へ所定の接続方法で所定の認証情報をＲＦ無線で送信する。無線基地局装置は、受信した認証情報が光ＩＤ対応リストの光ＩＤに対応する認証情報と一致していることを確認すると、無線端末装置と上位ネットワークとの情報通信を許可する。

本開示に係る無線通信システムは、
無線基地局装置と、
前記無線基地局装置からの光信号を認証に利用して、前記無線基地局装置との間でＲＦ無線通信する無線端末装置と、
を備え、
前記無線基地局装置は、
光ＩＤとそれに対応する無線通信の接続情報及び認証情報との組み合わせ情報を含む基地局側光ＩＤ対応リストと、
前記基地局側光ＩＤ対応リストに接続情報及び認証情報を照合し、対応する光ＩＤを抽出し、抽出した光ＩＤに応じた信号パターンを生成する光信号制御回路と、
前記光信号制御回路からの信号パターンに応じた光信号を出力する光送信回路と、
前記光送信回路からの光信号のビーム形状を制御して空間に送出するビーム制御器と、
前記光信号制御回路の照合した接続情報に従った所定のＲＦ無線で、前記無線端末装置からの認証情報を受信する基地局側ＲＦ受信器と、
前記基地局側ＲＦ受信器からの認証情報と前記光信号制御回路の照合した認証情報との一致を確認し、認証情報の一致した無線端末装置と上位ネットワークとの情報通信を許可する接続認証制御回路と、
を備え、
前記無線端末装置は、
前記ビーム制御器からの光信号を受信して信号パターンに変換する光受信器と、
光ＩＤとそれに対応する無線通信の接続情報及び認証情報との組み合わせ情報を含む端末側光ＩＤ対応リストと、
前記光受信器からの信号パターンから光ＩＤを再生し、前記端末側光ＩＤ対応リストに光ＩＤを照合し、対応する接続情報及び認証情報を抽出する光ＩＤ解析回路と、
前記光ＩＤ解析回路からの接続情報に従った所定のＲＦ無線で、前記光ＩＤ解析回路からの認証情報を送信する端末側ＲＦ送信器と、
を備える。

本開示に係る無線通信方法は、
無線基地局装置から無線端末装置への光信号を認証に利用して、前記無線基地局装置と前記無線端末装置との間でＲＦ無線通信する無線通信方法であって、
前記無線基地局装置が、
光ＩＤとそれに対応する無線通信の接続情報及び認証情報との組み合わせ情報を含む基地局側光ＩＤ対応リストに接続情報及び認証情報を照合し、対応する光ＩＤを抽出し、抽出した光ＩＤに応じた信号パターンを生成し、
生成した信号パターンに応じた光信号を出力し、
出力した光信号のビーム形状を制御して空間に送出し、
前記無線端末装置が、
前記無線基地局装置からの光信号を受信して信号パターンに変換し、
変換した信号パターンから光ＩＤを再生し、光ＩＤとそれに対応する無線通信の接続情報及び認証情報との組み合わせ情報を含む端末側光ＩＤ対応リストに光ＩＤを照合し、対応する接続情報及び認証情報を抽出し、
抽出した接続情報に従った所定のＲＦ無線で、抽出した認証情報を送信し、
前記無線基地局装置が、
照合した接続情報に従った所定のＲＦ無線で、前記無線端末装置からの認証情報を受信し、
受信した認証情報と前記基地局側光ＩＤ対応リストに照合した認証情報との一致を確認し、認証情報の一致した無線端末装置と上位ネットワークとの情報通信を許可する。

本開示に係る無線通信システム、無線基地局装置、無線端末装置及び無線通信方法は、光無線及びＲＦ無線の特性を利用して通信エリアの限定、通信の安全性、通信の安定性を図り、さらに、簡易な構成の無線基地局装置や無線端末装置を実現することができる。

本開示に係る無線通信システム構成例を示す。本開示に係る基地局側光ＩＤ対応リスト又は端末側光ＩＤ対応リストの一例を示す。本開示に係る光送信回路の出力する光信号の特性の一例を示す。本開示に係る光送信回路の出力する光信号の特性の一例を示す。本開示に係る光送信回路の出力する光信号の特性の一例を示す。本開示に係る光送信回路の出力する光信号の特性の一例を示す。本開示に係る無線通信システム構成例を示す。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（実施形態１）
本開示の実施の例を以下に示す。
本実施形態に係る無線通信システムの構成例を図１に示す。本実施形態の無線通信システム１００は、無線基地局装置１０と、無線基地局装置１０からの光信号を認証に利用して、無線基地局装置１０との間でＲＦ無線通信する無線端末装置２０と、を備える。

無線基地局装置１０は、光ＩＤとそれに対応する無線通信の接続情報及び認証情報との組み合わせ情報を含む基地局側光ＩＤ対応リスト１１と、基地局側光ＩＤ対応リスト１１に接続情報及び認証情報を照合し、対応する光ＩＤを抽出し、抽出した光ＩＤに応じた信号パターンを生成する光信号制御回路１２と、光信号制御回路１２からの信号パターンに応じた光信号を出力する光送信回路１３と、光送信回路１３からの光信号のビーム形状を制御して空間に送出するビーム制御器１４と、光信号制御回路１２の照合した接続情報に従った所定のＲＦ無線で、無線端末装置２０からの認証情報を受信する基地局側ＲＦ受信器１５と、基地局側ＲＦ受信器１５からの認証情報と光信号制御回路１２の照合した認証情報との一致を確認し、認証情報の一致した無線端末装置２０と上位ネットワーク３０との情報通信を許可する接続認証制御回路１６と、を備える。

無線端末装置２０は、ビーム制御器１４からの光信号を受信して信号パターンに変換する光受信器２１と、光ＩＤとそれに対応する無線通信の接続情報及び認証情報との組み合わせ情報を含む端末側光ＩＤ対応リスト２２と、無線基地局装置１０からの信号パターンから光ＩＤを再生し、端末側光ＩＤ対応リスト２２に光ＩＤを照合し、対応する接続情報及び認証情報を抽出する光ＩＤ解析回路２３と、光ＩＤ解析回路２３からの接続情報に従った所定のＲＦ無線で、光ＩＤ解析回路２３からの認証情報を送信する端末側ＲＦ送信器２４と、を備える。

本実施形態に係る無線通信方法では、無線基地局装置１０が、光ＩＤとそれに対応する無線通信の接続情報及び認証情報との組み合わせ情報を含む基地局側光ＩＤ対応リスト１１に接続情報及び認証情報を照合し、対応する光ＩＤを抽出し、抽出した光ＩＤに応じた信号パターンを生成し、生成した信号パターンに応じた光信号を出力し、出力した光信号のビーム形状を制御して空間に送出する。

次に、無線端末装置２０が、無線基地局装置１０からの光信号を受信して信号パターンに変換し、変換した信号パターンから光ＩＤを再生し、光ＩＤとそれに対応する無線通信の接続情報及び認証情報との組み合わせ情報を含む端末側光ＩＤ対応リスト２２に光ＩＤを照合し、対応する接続情報及び認証情報を抽出し、抽出した接続情報に従った所定のＲＦ無線で、抽出した認証情報を送信する。

さらに、無線基地局装置１０が、照合した接続情報に従った所定のＲＦ無線で、無線端末装置２０からの認証情報を受信し、受信した認証情報と基地局側光ＩＤ対応リスト１１に照合した認証情報との一致を確認し、認証情報の一致した無線端末装置２０と上位ネットワークとの情報通信を許可する。

以下、図１を利用して無線通信システムの動作を説明する。
基地局側光ＩＤリスト１１は光ＩＤと光ＩＤに対応する無線通信の接続情報及び認証情報との組み合わせ情報を含む。基地局側光ＩＤ対応リスト１１の例を図２に示す。図２では、通番１から４までの４個の光ＩＤの例を示している。無線通信の接続情報は、無線基地局装置１０と無線端末装置２０との間でどのような無線方式で、どの周波数を使用して、どのチャネルでＲＦ無線通信するかを規定する情報である。無線通信の認証情報は、無線端末装置２０が無線基地局装置１０にアクセスする際にＳＳＩＤ（ＳｅｒｖｉｃｅＳｅｔＩｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）、パスワード、ＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）を規定する情報である。これらのうち１つでもよく、任意の複数を規定することでもよい。無線通信の接続情報及び無線通信の認証情報は例であって、この他に必要な情報を規定してもよい。

光信号制御回路１２は、基地局側光ＩＤ対応リスト１１に接続情報及び認証情報を照合し、対応する光ＩＤを抽出する。例えば、通番“１”の接続情報及び認証情報を利用する場合は、光ＩＤとして“１０１０”を抽出する。抽出した光ＩＤに応じた信号パターンを生成する。ここでは、光ＩＤの“１０１０”に応じて、信号パターンも“１０１０”としている。必ずしも、光ＩＤの“１０１０”に応じて、信号パターンも“１０１０”とする必要はなく、例えば“１０１０１１”のような信号パターンでもよい。信号パターンをアナログとする場合は、光ＩＤが“１０１０”のときに、例えば、周波数１Ｈｚの繰り返しの信号パターンとする。光ＩＤが“１０００”のとき、例えば、周波数２Ｈｚの繰り返しの信号パターンとする。

光送信回路１３は、光信号制御回路１２からの信号パターンに応じた光信号を出力する。無線端末装置２０の保有者が、無前基地局装置１０のエリアに入ったとき、ビーム制御器１４の送出する光信号の変動が人間に知覚できない程度の変調度であれば、人間に不快感を与えることがない。非特許文献１によると、光変調度は２０％以下が望ましい。この程度であれば、人間が何らかの作業に集中している状況では、光の強度の変動を知覚できない。より望ましくは、光変調度は７％以下である。この程度であれば、人間の活動状況によらず、光の強度の変動を知覚できない。

光信号制御回路１２の生成する信号パターンと光送信回路の１３の出力する光信号の例を図３から図６に示す。図３は、光信号制御回路１２がディジタル信号である“１０１０”の信号パターンを生成し、光送信回路１３がディジタル信号として、“１０１０”の光信号を出力する例である。この場合、光送信回路１３の出力する光信号と、光送信回路１３とは別の照明装置からの光とを合成し、両方の光で、光変調度が所定のパーセンテージ以下になるよう設定する。

図４は、光信号制御回路１２が電気信号である“１０１０”の信号パターンを生成し、光送信回路１３がディジタル信号として、“１０１０”の光信号を出力する例である。光送信回路１３は、“１０１０”の光信号自体にバイアス光を含み、光送信回路１３の出力する光信号の光変調度が所定のパーセンテージ以下になるよう設定する。この場合、光送信回路１３は、光信号を出力する機能と照明の機能を兼用して有することになる。

図５は、光信号制御回路１２が電気信号であるアナログの繰り返しの信号パターンを生成し、光送信回路１３がアナログ信号として、繰り返しの光信号を出力する例である。この場合、光送信回路１３の出力する光信号と、光送信回路１３とは別の照明装置からの光とを合成し、両方の光で、光変調度が所定のパーセンテージ以下になるよう設定する。

図６は、光信号制御回路１２が電気信号であるアナログの繰り返しの信号パターンを生成し、光送信回路１３がアナログ信号として、繰り返しの光信号を出力する例である。図６では、光送信回路１３は、繰り返しの光信号自体にバイアス光を含み、光送信回路１３の出力する光信号の光変調度が所定のパーセンテージ以下になるよう設定する。この場合、光送信回路１３は、光信号を出力する機能と照明の機能を兼用して有することになる。

光送信回路１３は、強度変調に代えて、周波数変調又は波長変調とする構成でもよい。この場合、信号パターンの強度に応じて光送信回路の光信号の周波数又は波長を変動させることになる。

光ビーム制御器１４は、光送信回路１３からの光信号のビーム形状を制御して、無線基地局装置１０の設定された空間に送出する。本無線通信システムの通信可能なエリアを設定するためである。光波出力の直線性を利用して、通信エリアの限定、通信の安全性を確保することができる。ビーム形状の制御には、反射板や透明な屈折率体を利用することができる。

光受信器２１は、ビーム制御器１４からの光信号を受信して電気信号の信号パターンに変換する。受光には、光送信回路１３の発生する光の波長に合わせて受光素子を選択すればよい。無線端末装置２０が、ビーム制御器１４の設定する通信可能なエリア内にあるときに限って、光受信器２１は、ビーム制御器１４からの光信号を受信することができる。光信号の受信には、高速の復調回路が不要なため、簡易な構成の無線端末装置を実現することができる。光受信器２１は、光信号を受信して、バイアス成分を除去して電気の信号パターンを抽出する。光信号が“１０１０”のディジタル信号の場合は、例えば、光信号を“１０１０”の電気の信号パターンに変換する。光信号がアナログ信号の場合は、例えば、１Ｈｚの繰り返し周波数の電気の信号パターンに変換する。

端末側光ＩＤ対応リスト２２は、図２に示す基地局側光ＩＤ対応リスト１１と同じ内容を有する。即ち、光ＩＤと光ＩＤに対応する無線通信の接続情報及び認証情報との組み合わせ情報を含む。

光ＩＤ解析回路２３は、光受信器２１からの信号パターンから光ＩＤを再生し、端末側光ＩＤ対応リスト２２に光ＩＤを照合する。次に、光ＩＤに対応する接続情報及び認証情報を抽出する。例えば、光ＩＤ解析回路２３が光受信器２１からの“１０１０”の信号パターンから“１０１０”の光ＩＤを再生し、端末側光ＩＤ対応リスト２２に“１０１０”の光ＩＤを照合する。例えば、光ＩＤ解析回路２３が光受信器２１からの１Ｈｚの繰り返し周波数の信号パターンから“１０１０”の光ＩＤを再生し、端末側光ＩＤ対応リスト２２に“１０１０”の光ＩＤを照合する。光ＩＤ解析回路２３は、光ＩＤ“１０１０”に対応するのは通番“１”の接続情報及び認証情報を抽出する。光ＩＤ解析回路２３が、再生した光ＩＤを端末側光ＩＤ対応リスト２２に照合する際に、完全に一致する光ＩＤを検出してもよいし、相関係数が最大となる光ＩＤを検出してもよい。無線端末装置２０が複数の無線基地局装置１０のエリアに存在していると、複数の無線基地局装置１０からそれぞれ光信号を受信し、複数の光ＩＤを再生することになる。この場合は、端末側光ＩＤ対応リスト２２の中から、複数の通番の優先度を抽出し、優先度の高い通番の接続情報及び認証情報を抽出する。

端末側ＲＦ送信器２４は、光ＩＤ解析回路２３の抽出した接続情報に従って、所定の無線方式、周波数、チャネル等のＲＦ無線規格を設定する。次に、端末側ＲＦ送信器２４は、光ＩＤ解析回路２３の抽出した認証情報を無線基地局装置１０に向けて設定したＲＦ無線で送信する。認証情報の送信や認証後の情報通信に電波の拡散性を利用して、通信の安定性を確保することができる。

基地局側ＲＦ受信器１５は、光信号制御回路１２の照合した接続情報に従った所定のＲＦ無線規格を設定する。次に、基地局側ＲＦ受信器１５は、端末側ＲＦ送信器２４からの認証情報をＲＦ無線で受信し、接続認証制御回路１６に出力する。

接続認証制御回路１６は、基地局側ＲＦ受信器１３からの認証情報と、光信号制御回路１２の照合した認証情報との一致を確認する。接続認証制御回路１６は、２つの認証情報が一致すると、無線端末装置２０と上位ネットワーク３０との情報通信を許可する。ＲＦ／光無線ハイブリッド型の無線通信システムとすることにより、通信の安全性を確保することができる。認証後の情報通信のために、無線端末装置２０は端末側ＲＦ受信器を、無線基地局装置１０は基地局側ＲＦ送信器をさらに備えてもよい。

光ＩＤ解析回路２３は、情報通信の開始時に光ＩＤを解析動作することが望ましい。通信の安全性を確保するためである。また、解析動作の後に光無線が切断されても、無線基地局装置１０と無線端末装置２０との間で、安定してＲＦ無線で情報通信することができる。光ＩＤ解析回路２３は、定期的又は常時、判定動作をしてもよい。無線端末装置２０が、ビーム制御器１４からのビーム外に移動したときに、情報通信を遮断することによって通信の安全性の確保が容易になる。光ＩＤ解析回路２３は、予め設定されたタイムスロット内、例えば、１０秒間の間だけ判定動作してもよい。時間を限ることにより、通信の安全性の確保が容易になる。

本実施形態に係る無線通信システム、無線基地局装置、無線端末装置及び無線通信方法は、光無線及びＲＦ無線の特性を利用して通信エリアの限定、通信の安全性、通信の安定性を図り、さらに、簡易な構成の無線基地局装置や無線端末装置を実現することができる。

（実施形態２）
本開示の実施の例を以下に示す。
本実施形態に係る無線通信システムの構成例を図７に示す。本実施形態の無線通信システム１００は、無線基地局装置１０－１と、無線基地局装置１０－１からの光信号を認証に利用して、無線基地局装置１０－１との間でＲＦ無線通信する無線端末装置２０と、複数の無線基地局装置１０－１を制御する制御装置４０備える。

実施形態１との違いは、接続認証制御回路１６－１が無線基地局装置１０－１ではなく、制御装置４０に備えられる点である。

無線基地局装置１０－１は、光ＩＤとそれに対応する無線通信の接続情報及び認証情報との組み合わせ情報を含む基地局側光ＩＤ対応リスト１１と、基地局側光ＩＤ対応リスト１１に接続情報及び認証情報を照合し、対応する光ＩＤを抽出し、抽出した光ＩＤに応じた信号パターンを生成する光信号制御回路１２と、光信号制御回路１２からの信号パターンに応じた光信号を出力する光送信回路１３と、光送信回路１３からの光信号のビーム形状を制御して空間に送出するビーム制御器１４と、光信号制御回１２路の照合した接続情報に従った所定のＲＦ無線で、無線端末装置２０からの認証情報を受信する基地局側ＲＦ受信器１５と、を備える。

無線端末装置２０は、実施形態１と同様である。

制御装置４０は、基地局側ＲＦ受信器１５からの認証情報と光信号制御回路１２の照合した認証情報との一致を確認し、認証情報の一致した無線端末装置２０と上位ネットワーク３０との情報通信を許可する接続認証制御回路１６－１を備える。

本実施形態に係る無線通信方法では、無線基地局装置１０－１が、光ＩＤとそれに対応する無線通信の接続情報及び認証情報との組み合わせ情報を含む基地局側光ＩＤ対応リスト１１に接続情報及び認証情報を照合し、対応する光ＩＤを抽出し、抽出した光ＩＤに応じた信号パターンを生成し、生成した信号パターンに応じた光信号を出力し、出力した光信号のビーム形状を制御して空間に送出する。

次に、無線端末装置２０が、無線基地局装置１０－１からの光信号を受信して信号パターンに変換し、変換した信号パターンから光ＩＤを再生し、光ＩＤとそれに対応する無線通信の接続情報及び認証情報との組み合わせ情報を含む端末側光ＩＤ対応リストに光ＩＤを照合し、対応する接続情報及び認証情報を抽出し、抽出した接続情報に従った所定のＲＦ無線で、抽出した認証情報を送信する。

さらに、無線基地局装置１０－１が、照合した接続情報に従った所定のＲＦ無線で、無線端末装置２０からの認証情報を受信する。

この後、制御装置４０が、無線基地局装置１０－１の受信した認証情報と無線基地局装置１０－１の基地局側光ＩＤ対応リスト１１に照合した認証情報との一致を確認し、認証情報の一致した無線端末装置２０と上位ネットワーク３０との情報通信を許可する。

以下、図７を利用して無線通信システムの動作を説明する。
無線基地局装置１０－１の基地局側光ＩＤリスト１１、光信号制御回路１２、光送信回路１３及び光ビーム制御器１４の構成及び動作は実施形態１と同様である。また、無線端末装置２０の各構成要素とその動作は実施形態１と同様である。

制御装置４０に備えられる接続認証制御回路１６－１は、基地局側ＲＦ受信器１３からの認証情報と、光信号制御回路１２の照合した認証情報との一致を確認する。接続認証制御回路１６－１は、２つの認証情報が一致すると、無線端末装置２０と上位ネットワーク３０との情報通信を許可する。ＲＦ／光無線ハイブリッド型の無線通信システムとすることにより、通信の安全性を確保することができる。認証後の情報通信のために、無線端末装置２０は端末側ＲＦ受信器を、無線基地局装置１０は基地局側ＲＦ送信器をさらに備えてもよい。

無線端末装置２０に備えられる光ＩＤ解析回路２３は、情報通信の開始時に光ＩＤを解析動作することが望ましい。通信の安全性を確保するためである。また、解析動作の後に光無線が切断されても、無線基地局装置１０と無線端末装置２０との間で、安定してＲＦ無線で情報通信することができる。光ＩＤ解析回路２３は、定期的又は常時、判定動作をしてもよい。無線端末装置２０が、ビーム制御器１４からのビーム外に移動したときに、情報通信を遮断することによって通信の安全性の確保が容易になる。光ＩＤ解析回路２３は、予め設定されたタイムスロット内、例えば、１０秒間の間だけ判定動作してもよい。時間を限ることにより、通信の安全性の確保が容易になる。

本実施形態に係る無線通信システム、無線基地局装置、無線端末装置及び無線通信方法は、光無線及びＲＦ無線の特性を利用して通信エリアの限定、通信の安全性、通信の安定性を図り、さらに、簡易な構成の無線基地局装置や無線端末装置を実現することができる。接続認証制御回路１６－１が複数の無線基地局装置１０－１を制御することにより、接続情報を無線基地局毎に集中管理で変更することができたり、特定の無線端末装置２０に対して、あるエリアでのみ上位ネットワークとの情報通信を集中管理で許可することができる。

本発明の装置の一部、例えば、光信号制御回路１２、接続認証制御回路１６、接続認証制御回路１６－１、光ＩＤ解析回路２３は、コンピュータとコンピュータプログラムによっても実現でき、コンピュータプログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。

本開示は情報通信産業に適用することができる。

１０：無線基地局装置
１０－１：無線基地局装置
１１：基地局側ＩＤ対応リスト
１２：光信号制御回路
１３：光送信回路
１４：ビーム制御器
１５：基地局側ＲＦ受信器
１６：接続認証制御回路
１６－１：接続認証制御回路
２０：無線端末装置
２１：光受信器
２２：端末側光ＩＤ対応リスト
２３：光ＩＤ解析回路
２４：端末側ＲＦ送信器
３０：上位ネットワーク
４０：制御装置
１００：無線通信システム
１０１：無線通信システム

Claims

無線基地局装置と、
前記無線基地局装置からの光信号を認証に利用して、前記無線基地局装置との間でＲＦ無線通信する無線端末装置と、
を備え、
前記無線基地局装置は、
光ＩＤとそれに対応する無線通信の接続情報及び認証情報との組み合わせ情報を含む基地局側光ＩＤ対応リストと、
前記基地局側光ＩＤ対応リストに接続情報及び認証情報を照合し、対応する光ＩＤを抽出し、抽出した光ＩＤに応じた信号パターンを生成する光信号制御回路と、
前記光信号制御回路からの信号パターンに応じた光信号を出力する光送信回路と、
前記光送信回路からの光信号のビーム形状を制御して空間に送出するビーム制御器と、
前記光信号制御回路の照合した接続情報に従った所定のＲＦ無線で、前記無線端末装置からの認証情報を受信する基地局側ＲＦ受信器と、
前記基地局側ＲＦ受信器からの認証情報と前記光信号制御回路の照合した認証情報との一致を確認し、認証情報の一致した無線端末装置と上位ネットワークとの情報通信を許可する接続認証制御回路と、
を備え、
前記無線端末装置は、
前記ビーム制御器からの光信号を受信して信号パターンに変換する光受信器と、
光ＩＤとそれに対応する無線通信の接続情報及び認証情報との組み合わせ情報を含む端末側光ＩＤ対応リストと、
前記光受信器からの信号パターンから光ＩＤを再生し、前記端末側光ＩＤ対応リストに光ＩＤを照合し、対応する接続情報及び認証情報を抽出する光ＩＤ解析回路と、
前記光ＩＤ解析回路からの接続情報に従った所定のＲＦ無線で、前記光ＩＤ解析回路からの認証情報を送信する端末側ＲＦ送信器と、
を備える無線通信システム。
無線端末装置への光信号を認証に利用して、無線端末装置との間でＲＦ無線通信する無線基地局装置であって、
光ＩＤとそれに対応する無線通信の接続情報及び認証情報との組み合わせ情報を含む基地局側光ＩＤ対応リストと、
前記基地局側光ＩＤ対応リストに接続情報及び認証情報を照合し、対応する光ＩＤを抽出し、抽出した光ＩＤに応じた信号パターンを生成する光信号制御回路と、
前記光信号制御回路からの信号パターンに応じた光信号を出力する光送信回路と、
前記光送信回路からの光信号のビーム形状を制御して空間に送出するビーム制御器と、
前記光信号制御回路の照合した接続情報に従った所定のＲＦ無線で、前記無線端末装置からの認証情報を受信する基地局側ＲＦ受信器と、
前記基地局側ＲＦ受信器からの認証情報と前記光信号制御回路の照合した認証情報との一致を確認し、認証情報の一致した無線端末装置と上位ネットワークとの情報通信を許可する接続認証制御回路と、
を備える無線基地局装置。
無線基地局装置からの光信号を認証に利用して、前記無線基地局装置との間でＲＦ無線通信する無線端末装置であって、
ビーム制御器からの光信号を受信して信号パターンに変換する光受信器と、
光ＩＤとそれに対応する無線通信の接続情報及び認証情報との組み合わせ情報を含む端末側光ＩＤ対応リストと、
前記無線基地局装置からの信号パターンから光ＩＤを再生し、前記端末側光ＩＤ対応リストに光ＩＤを照合し、対応する接続情報及び認証情報を抽出する光ＩＤ解析回路と、
前記光ＩＤ解析回路からの接続情報に従った所定のＲＦ無線で、前記光ＩＤ解析回路からの認証情報を送信する端末側ＲＦ送信器と、
を備える無線端末装置。
無線基地局装置と、
無線基地局装置から無線端末装置への光信号を認証に利用して、前記無線基地局装置との間でＲＦ無線通信する無線端末装置と、
複数の前記無線基地局装置を制御する制御装置と
を備え、
前記無線基地局装置は、
光ＩＤとそれに対応する無線通信の接続情報及び認証情報との組み合わせ情報を含む基地局側光ＩＤ対応リストと、
前記基地局側光ＩＤ対応リストに接続情報及び認証情報を照合し、対応する光ＩＤを抽出し、抽出した光ＩＤに応じた信号パターンを生成する光信号制御回路と、
前記光信号制御回路からの信号パターンに応じた光信号を出力する光送信回路と、
前記光送信回路からの光信号のビーム形状を制御して空間に送出するビーム制御器と、
前記光信号制御回路の照合した接続情報に従った所定のＲＦ無線で、前記無線端末装置からの認証情報を受信する基地局側ＲＦ受信器と、
を備え、
前記無線端末装置は、
前記ビーム制御器からの光信号を受信して信号パターンに変換する光受信器と、
光ＩＤとそれに対応する無線通信の接続情報及び認証情報との組み合わせ情報を含む端末側光ＩＤ対応リストと、
前記光受信器からの信号パターンから光ＩＤを再生し、前記端末側光ＩＤ対応リストに光ＩＤを照合し、対応する接続情報及び認証情報を抽出する光ＩＤ解析回路と、
前記光ＩＤ解析回路からの接続情報に従った所定のＲＦ無線で、前記光ＩＤ解析回路からの認証情報を送信する端末側ＲＦ送信器と、
を備え、
前記制御装置は、
前記基地局側ＲＦ受信器からの認証情報と前記光信号制御回路の照合した認証情報との一致を確認し、認証情報の一致した無線端末装置と上位ネットワークとの情報通信を許可する接続認証制御回路を
備える無線通信システム。
無線端末装置への光信号を認証に利用して、無線端末装置との間でＲＦ無線通信する無線基地局装置であって、
光ＩＤとそれに対応する無線通信の接続情報及び認証情報との組み合わせ情報を含む基地局側光ＩＤ対応リストと、
前記基地局側光ＩＤ対応リストに接続情報及び認証情報を照合し、対応する光ＩＤを抽出し、抽出した光ＩＤに応じた信号パターンを生成する光信号制御回路と、
前記光信号制御回路からの信号パターンに応じた光信号を出力する光送信回路と、
前記光送信回路からの光信号のビーム形状を制御して空間に送出するビーム制御器と、
前記光信号制御回路の照合した接続情報に従った所定のＲＦ無線で、前記無線端末装置からの認証情報を受信する基地局側ＲＦ受信器と、
を備える無線基地局装置。
無線基地局装置から無線端末装置への光信号を認証に利用して、前記無線基地局装置と前記無線端末装置との間でＲＦ無線通信する無線通信方法であって、
前記無線基地局装置が、
光ＩＤとそれに対応する無線通信の接続情報及び認証情報との組み合わせ情報を含む基地局側光ＩＤ対応リストに接続情報及び認証情報を照合し、対応する光ＩＤを抽出し、抽出した光ＩＤに応じた信号パターンを生成し、
生成した信号パターンに応じた光信号を出力し、
出力した光信号のビーム形状を制御して空間に送出し、
前記無線端末装置が、
前記無線基地局装置からの光信号を受信して信号パターンに変換し、
変換した信号パターンから光ＩＤを再生し、光ＩＤとそれに対応する無線通信の接続情報及び認証情報との組み合わせ情報を含む端末側光ＩＤ対応リストに光ＩＤを照合し、対応する接続情報及び認証情報を抽出し、
抽出した接続情報に従った所定のＲＦ無線で、抽出した認証情報を送信し、
前記無線基地局装置が、
照合した接続情報に従った所定のＲＦ無線で、前記無線端末装置からの認証情報を受信し、
受信した認証情報と前記基地局側光ＩＤ対応リストに照合した認証情報との一致を確認し、認証情報の一致した無線端末装置と上位ネットワークとの情報通信を許可する無線通信方法。
無線基地局装置から無線端末装置への光信号を認証に利用して、前記無線基地局装置と前記無線端末装置との間でＲＦ無線通信する無線通信方法であって、
前記無線基地局装置が、
光ＩＤとそれに対応する無線通信の接続情報及び認証情報との組み合わせ情報を含む基地局側光ＩＤ対応リストに接続情報及び認証情報を照合し、対応する光ＩＤを抽出し、抽出した光ＩＤに応じた信号パターンを生成し、
生成した信号パターンに応じた光信号を出力し、
出力した光信号のビーム形状を制御して空間に送出し、
前記無線端末装置が、
前記無線基地局装置からの光信号を受信して信号パターンに変換し、
変換した信号パターンから光ＩＤを再生し、光ＩＤとそれに対応する無線通信の接続情報及び認証情報との組み合わせ情報を含む端末側光ＩＤ対応リストに光ＩＤを照合し、対応する接続情報及び認証情報を抽出し、
抽出した接続情報に従った所定のＲＦ無線で、抽出した認証情報を送信し、
前記無線基地局装置が、
照合した接続情報に従った所定のＲＦ無線で、前記無線端末装置からの認証情報を受信し、
制御装置が、
前記無線基地局装置の受信した認証情報と前記無線基地局装置の前記基地局側光ＩＤ対応リストに照合した認証情報との一致を確認し、認証情報の一致した無線端末装置と上位ネットワークとの情報通信を許可する無線通信方法。