JP7380899B2 - Wireless communication system, field strength control method, software radio, and program for field strength control - Google Patents
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Description
この開示は、無線通信システム、電界強度制御方法、ソフトウェア無線機、および電界強度制御用プログラムに係り、特に、微弱無線局の規定を満足するように電界強度を制御する上で好適な無線通信システム、電界強度制御方法、ソフトウェア無線機、および電界強度制御用プログラムに関する。 This disclosure relates to a wireless communication system, a field strength control method, a software radio, and a program for controlling field strength, and particularly to a wireless communication system suitable for controlling field strength to satisfy regulations for weak radio stations. , relates to a field strength control method, a software defined radio, and a program for field strength control.
特許文献1には、通信相手の電力消費の無駄を抑制できる無線通信装置が開示されている。この装置は、通信相手から受信した電波の電界強度を検出し、その値が予め設定されている基準範囲内にあるかを判定する。また、この装置は、相手方から受信する電波の電界強度が基準範囲内に収まるように、通信相手に対して送信出力の変更を指示する。その結果、特許文献1に記載の装置は、通信に用いられる電波の電界強度を制御可能なシステムを実現している。
日本国においては、無線装置を、無線局としての届出が不要な微弱無線局として用いる場合、無線装置から3mの距離における電界強度を、総務省の規定により定められている許容値以下に抑える必要がある。 In Japan, when using a wireless device as a weak radio station that does not require notification as a wireless station, the electric field strength at a distance of 3 meters from the wireless device must be kept below the allowable value specified by the Ministry of Internal Affairs and Communications regulations. There is.
特許文献1に記載の装置は、通信相手からの電波の受信電界強度に応じて、送信出力の変更を指示する。つまり、この装置は、通信相手の送信電力値、アンテナ利得、および通信相手との離隔距離が不明な状態で、通信相手の送信出力の増減を指示する。
The device described in
この場合、通信相手の送信電力値そのものは、制御の対象とならず、必然的に、その通信相手から3m離れた位置での電界強度も制御の対象とはならない。このため、特許文献1に記載の技術を微弱無線局に適用した場合、通信相手から送出される電波の電界強度を、微弱無線局に許容される電界強度の許容値以下に確実に収めることはできない。
In this case, the transmission power value of the communication partner itself is not subject to control, and naturally, the electric field strength at a position 3 m away from the communication partner is also not subject to control. For this reason, when the technology described in
本開示は、ソフトウェア無線技術を活用して、通信相手から送出される電波の電界強度が無線局に許容される規定以下となるように送信電力を制御することで、無線局に課された規定を満足させ得る無線通信システムを提供することを第1の目的とする。 The present disclosure utilizes software-defined radio technology to control transmission power so that the field strength of radio waves transmitted from a communication partner is below the regulations allowed for wireless stations, thereby meeting regulations imposed on wireless stations. The first objective is to provide a wireless communication system that can satisfy the following.
また、本開示は、ソフトウェア無線技術を活用して、通信相手から送出される電波の電界強度が無線局に許容される規定以下となるように送信電力を制御することで、無線局に課された規定を満足させ得る送信電力制御方法を提供することを第2の目的とする。 Additionally, the present disclosure utilizes software defined radio technology to control transmission power so that the field strength of radio waves transmitted from a communication partner is below the regulations allowed by the wireless station, thereby reducing the burden imposed on the wireless station. A second object of the present invention is to provide a transmission power control method that can satisfy the above regulations.
また、本開示は、ソフトウェア無線技術を活用して、通信相手から送出される電波の電界強度が無線局に許容される規定以下となるように送信電力を制御することで、無線局に課された規定を満足させ得るソフトウェア無線機を提供することを第3の目的とする。 Additionally, the present disclosure utilizes software defined radio technology to control transmission power so that the field strength of radio waves transmitted from a communication partner is below the regulations allowed by the wireless station, thereby reducing the burden imposed on the wireless station. The third objective is to provide a software defined radio that can satisfy the above regulations.
また、本開示は、ソフトウェア無線技術を活用して、通信相手から送出される電波の電界強度が無線局に許容される規定以下となるように送信電力を制御することで、無線局に課された規定を満足させ得る送信電力制御用プログラムを提供することを第4の目的とする。 Additionally, the present disclosure utilizes software defined radio technology to control transmission power so that the field strength of radio waves transmitted from a communication partner is below the regulations allowed by the wireless station, thereby reducing the burden imposed on the wireless station. A fourth purpose is to provide a transmission power control program that can satisfy the above regulations.
第1の態様は、上記の目的を達成するため、ソフトウェアの変更により再構成が可能な無線通信用のハードウェアリソースと、前記ハードウェアリソースを無線通信に対応させるためのソフトウェアを格納したメモリと、前記メモリに格納されているソフトウェアを用いて前記ハードウェアリソースを再構成する制御部と、無線信号を授受するアンテナとを備えるソフトウェア無線機を活用した無線通信システムであって、前記ソフトウェア無線機は、前記アンテナの利得と周波数との関係であるアンテナ利得情報を記憶した第1のメモリ領域と、無線局について規定された電界強度の許容値と周波数との関係である許容値情報を記憶した第2のメモリ領域とを備え、前記制御部は、通信に用いる通信方式および周波数帯を選択する選択処理と、前記通信方式および前記周波数帯を用いる通信回線を構成する処理と、無線局が満たすべき許容値Rと比較する電界強度を測定すべき位置として規定されている距離だけ前記アンテナから離れた位置で、前記周波数帯において生ずる規定距離伝搬損失Lを算出する処理と、前記第1のメモリ領域から、前記アンテナが前記周波数帯で示す利得Gを読み出す利得読み出し処理と、前記第2のメモリ領域から、前記周波数帯における許容値Rを読み出す処理と、P = R - G + L に従って送信電力Pの上限値を算出する処理と、を実行することが望ましい。 In order to achieve the above object, a first aspect includes a hardware resource for wireless communication that can be reconfigured by changing software, and a memory that stores software for making the hardware resource compatible with wireless communication. , a wireless communication system utilizing a software defined radio, comprising: a control unit that reconfigures the hardware resources using software stored in the memory; and an antenna that transmits and receives radio signals; The first memory area stores antenna gain information that is the relationship between the gain of the antenna and the frequency, and the tolerance information that is the relationship between the allowable value of electric field strength specified for the wireless station and the frequency. a second memory area, the control unit performs a selection process of selecting a communication method and a frequency band to be used for communication, a process of configuring a communication line using the communication method and the frequency band, and a process that the wireless station satisfies. a process of calculating a specified distance propagation loss L occurring in the frequency band at a position separated from the antenna by a distance specified as a position at which the electric field strength to be compared with a power tolerance value R is to be measured; and the first memory. gain read processing for reading out the gain G exhibited by the antenna in the frequency band from the region; processing for reading out the allowable value R in the frequency band from the second memory region; and transmission power reading according to P = R - G + L. It is desirable to perform the process of calculating the upper limit value of P.
また、第2の態様は、ソフトウェアの変更により再構成が可能な無線通信用のハードウェアリソースと、前記ハードウェアリソースを無線通信に対応させるためのソフトウェアを格納したメモリと、前記メモリに格納されているソフトウェアを用いて前記ハードウェアリソースを再構成する制御部と、無線信号を授受するアンテナとを備えるソフトウェア無線機を活用した電界強度制御方法であって、前記アンテナの利得と周波数との関係であるアンテナ利得情報を第1のメモリ領域に格納するステップと、無線局について規定された電界強度の許容値と周波数との関係である許容値情報を第2のメモリ領域に格納するステップと、通信に用いる通信方式および周波数帯を選択するステップと、前記通信方式および前記周波数帯を用いる通信回線を構成するステップと、無線局が満たすべき許容値Rと比較する電界強度を測定すべき位置として規定されている距離だけ前記アンテナから離れた位置で、前記周波数帯において生ずる規定距離伝搬損失Lを算出するステップと、前記第1のメモリ領域から、前記アンテナが前記周波数帯で示す利得Gを読み出すステップと、前記第2のメモリ領域から、前記周波数帯における許容値Rを読み出すステップと、P = R - G + L に従って送信電力Pの上限値を算出するステップと、を含むことが望ましい。 Further, a second aspect includes a hardware resource for wireless communication that can be reconfigured by changing software, a memory that stores software for making the hardware resource compatible with wireless communication, and a memory that stores software for making the hardware resource compatible with wireless communication. A field strength control method utilizing a software defined radio comprising a control unit that reconfigures the hardware resources using software, and an antenna that transmits and receives radio signals, the method comprising: a relationship between the gain of the antenna and the frequency; storing antenna gain information in a first memory area; storing tolerance information in a second memory area, which is a relationship between a frequency and an electric field strength tolerance defined for a wireless station; A step of selecting a communication method and a frequency band to be used for communication, a step of configuring a communication line using the communication method and the frequency band, and a position at which to measure the electric field strength to be compared with a tolerance value R that the wireless station should satisfy. calculating a specified distance propagation loss L occurring in the frequency band at a position separated from the antenna by a specified distance; and reading out a gain G exhibited by the antenna in the frequency band from the first memory area. The method preferably includes the steps of: reading an allowable value R in the frequency band from the second memory area; and calculating an upper limit value of the transmission power P according to P = R - G + L.
また、第3の態様は、ソフトウェアの変更により再構成が可能な無線通信用のハードウェアリソースと、前記ハードウェアリソースを無線通信に対応させるためのソフトウェアを格納したメモリと、前記メモリに格納されているソフトウェアを用いて前記ハードウェアリソースを再構成する制御部と、無線信号を授受するアンテナとを備えるソフトウェア無線機であって、前記アンテナの利得と周波数との関係であるアンテナ利得情報を記憶した第1のメモリ領域と、無線局について規定された電界強度の許容値と周波数との関係である許容値情報を記憶した第2のメモリ領域とを備え、前記制御部は、通信に用いる通信方式および周波数帯を選択する選択処理と、前記通信方式および前記周波数帯を用いる通信回線を構成する処理と、無線局が満たすべき許容値Rと比較する電界強度を測定すべき位置として規定されている距離だけ前記アンテナから離れた位置で、前記周波数帯において生ずる規定距離伝搬損失Lを算出する処理と、前記第1のメモリ領域から、前記アンテナが前記周波数帯で示す利得Gを読み出す利得読み出し処理と、前記第2のメモリ領域から、前記周波数帯における許容値Rを読み出す処理と、P = R - G + L に従って送信電力Pの上限値を算出する処理と、を実行することが望ましい。 Further, a third aspect includes a hardware resource for wireless communication that can be reconfigured by changing software, a memory that stores software for making the hardware resource compatible with wireless communication, and a memory that stores software for making the hardware resource compatible with wireless communication. A software defined radio device comprising: a control unit that reconfigures the hardware resources using software; and an antenna that transmits and receives radio signals; and a second memory area that stores permissible value information that is a relationship between a permissible value of electric field strength defined for a wireless station and a frequency, and the control unit is configured to control the communication A selection process for selecting a method and a frequency band, a process for configuring a communication line using the communication method and the frequency band, and a position defined as a position at which to measure the electric field strength to be compared with a tolerance value R that the wireless station should satisfy. a process of calculating a specified distance propagation loss L that occurs in the frequency band at a position separated from the antenna by a distance corresponding to the antenna; and a gain read process of reading out the gain G that the antenna exhibits in the frequency band from the first memory area. It is desirable to execute the following steps: read out the allowable value R in the frequency band from the second memory area; and calculate the upper limit value of the transmission power P according to P = R - G + L.
また、第4の態様は、送信電力制御用プログラムであって、コンピュータに、第3の態様に係るソフトウェア無線機の機能を実現させるためのプログラムを含むことが望ましい。 Further, the fourth aspect is a transmission power control program, and preferably includes a program for causing a computer to realize the functions of the software defined radio according to the third aspect.
第1乃至第4の態様によれば、ソフトウェア無線技術を活用して、様々な通信方式および周波数帯を活用して良好な通信をユーザに提供することができる。そして、使用する周波数帯毎に、電界強度が無線局に課された許容値R以下となるように送信電力Pを設定することができる。このため、これらの態様によれば、無線局の規定を満足させながら、質の高い通信をユーザに提供することができる。 According to the first to fourth aspects, it is possible to provide users with good communication by utilizing software defined radio technology and utilizing various communication methods and frequency bands. Then, the transmission power P can be set for each frequency band used so that the electric field strength is equal to or less than the tolerance value R imposed on the wireless station. Therefore, according to these aspects, high quality communication can be provided to the user while satisfying the regulations of the wireless station.
実施の形態1.
[微弱無線局]
図1は、日本国総務省が微弱無線局について定めている電界強度の許容値を示す。図1は、具体的には、微弱無線局が満たすべき電界強度の許容値が以下の通りであることを定めている。
322MHz以下の周波数帯:500μV/m
322MHzから10GHzまでの周波数帯:35μV/m
10GHzから150GHzまでの周波数帯:35~500μV/m
150GHz以上の周波数帯:500μV/m
[Weak radio station]
FIG. 1 shows the permissible values of electric field strength stipulated by the Ministry of Internal Affairs and Communications of Japan for weak radio stations. Specifically, FIG. 1 stipulates that the allowable value of electric field strength that a weak radio station must satisfy is as follows.
Frequency band below 322MHz: 500μV/m
Frequency band from 322MHz to 10GHz: 35μV/m
Frequency band from 10GHz to 150GHz: 35-500μV/m
Frequency band above 150GHz: 500μV/m
日本国では、3m離れた位置における電界強度が上記の許容値以下である無線装置は、免許が不要な微弱無線局として使用することが認められている。本実施形態では、様々な周波数帯を利用した通信を確立することができ、かつ、それら複数の周波数帯において、微弱無線局の許容値に関する要求を確実に満たすことのできる無線装置を開示する。 In Japan, a wireless device whose electric field strength at a distance of 3 meters is less than the above-mentioned allowable value is permitted to be used as a weak radio station that does not require a license. This embodiment discloses a wireless device that can establish communications using various frequency bands and that can reliably satisfy the requirements regarding the permissible value of weak radio stations in the plurality of frequency bands.
[実施の形態1の構成]
図2は、本開示の実施の形態1の無線通信システムに使用するソフトウェア無線機10の構成を示す。図2に示すように、ソフトウェア無線機10はアンテナ12に接続されており、アンテナ12を介して他の無線装置と無線通信を行うことができる。[Configuration of Embodiment 1]
FIG. 2 shows the configuration of software defined
アンテナ12は、広帯域の周波数に対応しており、様々な周波数帯で無線信号を授受することができる。アンテナ利得Gは、一般に無線通信に使用する周波数に応じて変化する。本実施形態で用いるアンテナ12も、使用する周波数に応じて利得が変化する特性を有している。
The
ソフトウェア無線機10は、ソフトウェアによって再構成が可能なハードウェアを備えている。本実施形態では、必要に応じてソフトウェアを変更することにより、無線通信に利用する通信方式(WiFi(登録商標)方式、LTE方式等)および周波数帯を変更することができる。
The software defined
図2に示すように、ソフトウェア無線機10は、FPGA(Field Programmable Gate Array)14を備えている。FPGA14は、ソフトウェアの書き換えにより、様々な論理回路の構成をプログラムできるデバイスである。ソフトウェア無線機10において、FPGA14は、通信により伝送されるベースバンド信号を処理するベースバンド処理部として機能する。FPGA14は、一般的なコンピュータやDSP(Digital Signal Processor)に置き換えてもよい。
As shown in FIG. 2, the software defined
ソフトウェア無線機10は、AD/DAコンバータ16、並びにRFフロントエンド部18を備えている。AD/DAコンバータ16およびRFフロントエンド部18は、アンテナ12とFPGA12との間で高周波信号を処理する。
The software defined
ソフトウェア無線機10は、更に、制御部20を備えている。制御部20は、各種のインターフェースを備えると共にCPU、メモリ等を内蔵している。制御部20は、メモリ内に格納されているプログラムに沿って処理を進めることにより、FPGA14、AD/DAコンバータ16、およびRFフロントエンド部18を制御する。制御部20は、具体的には、ソフトウェア無線機10に対する要求を検知し、その要求に対応するハードウェアの再構成等を行う。
The software defined
ソフトウェア無線機10は、ソフトウェアを変更してハードウェアリソースを再構成することにより、通信方式を変更することができる。図2に示す例では、ソフトウェア無線機10に、三つの通信方式A~Cに対応するハードウェアが構成されている。
The software defined
ソフトウェア無線機10は、また、通信に使用する周波数帯や、周波数帯の幅を変更することができる。図2に示す例では、ソフトウェア無線機10の枠内に、「通信方式A」~「通信方式C」と記された三つの矩形枠22、24、26が示されている。これらの矩形枠22、24、26は、ソフトウェア無線機10内に構成された通信回線の周波数帯を表している。
The software defined
具体的には、矩形枠22、24、26の図中上下方向の位置は、「周波数帯」の高低を表している。また、矩形枠22、24、26の上下幅は、夫々の周波数帯の「幅」を表してる。つまり、図2に示す三つの矩形枠22、24、26は、以下の三つの事象を図示している。
Specifically, the positions of the
1.ソフトウェア無線機10内に、ハードウェアリソースの再構成により、矩形枠22、24、26の夫々に対応する三つの通信回線が準備されていること。以下、便宜上それらを「通信回線22、24、26」と称する。
2.通信回線22、24、26は、夫々異なる周波数帯を用いており、その周波数帯は、通信回線22→24→26の順で低くなること。
3.通信回線22、24、26の周波数帯幅は、全て同じであること。1. Three communication lines corresponding to each of the
2. The communication lines 22, 24, and 26 use different frequency bands, and the frequency bands become lower in the order of the
3. The frequency bandwidths of
ソフトウェア無線機10は、外部の機器等から有線で供給されるデータや音声信号を、通信回線22,24,26を介して送信し、また、アンテナ12が受信した無線信号を通信回線22,24,26を介してデータや音声信号に変換することができる。
The software defined
ソフトウェア無線機10は、内蔵するメモリに、アンテナ利得情報28を格納している。アンテナ利得情報28には、使用が想定されている複数のアンテナ夫々についての、利得Gと周波数との関係が含まれている。
The software defined
ソフトウェア無線機10は、また、内蔵するメモリに、許容値情報30を格納している。許容値情報30には、図1に示す許容値の情報、つまり、無線装置から3mの距離における電界強度の許容値と周波数との関係が含まれている。
The software defined
[実施の形態1の特徴]
ソフトウェア無線機10を微弱無線局として使用するためには、アンテナ12から3m離れた位置での電界強度を、図1に示す許容値以下に抑える必要がある。アンテナ12の利得は、上記の通り通信に用いる周波数によって変化する。また、3m距離での電界強度は、アンテナ12の利得によって変化する。このため、様々な周波数帯で、微弱無線局として許容される最大出力を得るためには、通信に用いる周波数に応じて送信出力を適宜変化させる必要がある。[Features of Embodiment 1]
In order to use the software defined
上記の要求を満たすために、本実施形態のソフトウェア無線機10は、以下に記す1~12の条件を満たす。
1.ソフトウェア無線機10は、ユーザによる情報入力を可能とするための入力インターフェースを備える。
2.ユーザは、入力インターフェースを介して、通信方式および周波数帯の組合せを指定することができる。この指定がなされた場合、ソフトウェア無線機10は、指定された通信方式および周波数帯に対応する通信回線を構成する。
3.ユーザは、入力インターフェースを介して、伝送容量および伝送品質を指定することができる。この指定がなされた場合、ソフトウェア無線機10は、指定された伝送容量および伝送品質を具現化する通信方式および周波数帯を探索し、探索の結果に対応する通信回線を構成する。In order to meet the above requirements, the software defined
1. The software defined
2. The user can specify a combination of communication method and frequency band via the input interface. When this designation is made, the software defined
3. The user can specify transmission capacity and transmission quality via the input interface. When this designation is made, the software defined
4.アンテナ利得情報28から、ソフトウェア無線機10に装着されたアンテナ12に関する利得Gの情報を抽出し、更に、その情報を参照して、通信に使用される周波数に対してアンテナ12が示す利得Gを読み出す。
5.通信に使用される周波数においてアンテナ12から3m離れた位置で生ずる伝搬損失Lを、公知の自由空間伝搬損失の式に従って算出する。
6.許容値情報30から、通信に使用される周波数における電界強度の許容値Rを読み出す。4. Information on the gain G regarding the
5. The propagation loss L that occurs at a position 3 m away from the
6. From the
7.以下の関係式に基づいて、微弱無線局の条件を満たすための送信電力Pを算出する。尚、本開示の説明に用いる式はdB表記による計算式である。
P = R - G + L ・・・(1)
アンテナ12から3m離れた位置での電界強度R3は、送信電力Pに利得Gを加えた値から、3mの位置での伝搬損失Lを減じた値であるから、次式で表すことができる。
R3 = P + G - L ・・・(2)
微弱無線局としての条件を満たすためには、R3をR以下に抑える必要がある。そして、R3をRに入れ替えて上記(2)式をPについて整理すると、上記(1)式が得られる。従って、上記(1)式によれば、微弱無線局の条件を満たす最大の送信電力Pを算出することができる。7. Transmission power P to satisfy the conditions of a weak radio station is calculated based on the following relational expression. Note that the formula used to explain the present disclosure is a calculation formula expressed in dB.
P = R - G + L ... (1)
The electric field strength R3 at a position 3 m away from the
R3 = P + G - L...(2)
In order to meet the requirements for a weak radio station, R3 must be kept below R. Then, by replacing R3 with R and rearranging the above equation (2) with respect to P, the above equation (1) is obtained. Therefore, according to the above equation (1), it is possible to calculate the maximum transmission power P that satisfies the conditions for a weak radio station.
8.微弱無線局の条件を満たす送信電力Pが算出されたら、その計算の前提である通信方式および周波数帯を用いて通信を実施する。 8. Once the transmission power P that satisfies the conditions for a weak radio station is calculated, communication is performed using the communication method and frequency band that are the premise of the calculation.
[実施の形態1の具体的構成]
図3は、上記の機能を実現するために図2に示すソフトウェア無線機10の内部に構成される要素を説明するためのブロック図である。
図3に示すように、ソフトウェア無線機10は、電波送信部32を備えている。電波送信部32は、外部機器等から有線で提供されるデータ等を、送信信号に変調して送信電力Pでアンテナ12に供給する。[Specific configuration of Embodiment 1]
FIG. 3 is a block diagram for explaining elements configured inside the software defined
As shown in FIG. 3, the software defined
送信電力Pの指令は、送信電力算出部34から電波送信部32に与えられる。送信電力算出部34は、以下の処理により送信電力Pを算出する。
1.アンテナ利得情報28から、通信に使用する周波数でのアンテナ12の利得Gを読み出す。
2.許容値情報30から、通信に使用する周波数における電界強度の許容値Rを読み出す。
3.3m伝搬損失算出部36から、通信に使用する周波数で、アンテナ12から3m離れた位置において生ずる伝搬損失(以下、「3m伝搬損失L」とする)を読み出す。
4.上記(1)式に、許容値R、利得G、3m伝搬損失Lを代入して、送信電力Pを算出する。A command for the transmission power P is given to the
1. The gain G of the
2. From the
The 3.3m propagation
4. Transmission power P is calculated by substituting allowable value R, gain G, and 3m propagation loss L into the above equation (1).
3m伝搬損失算出部36は、自由空間伝搬損失の式に従って、通信に使用する周波数で生ずる3m伝搬損失Lを算出する。
The 3m propagation
通信に使用する周波数は、回線情報選択部38において選択される。回線情報選択部38は、無線通信に用いる通信回線の条件、具体的には、その通信回線で用いる通信方式および周波数帯の組み合わせを選択する。回線情報選択部38には、ユーザにより回線情報40が入力される。ユーザは、回線情報40として、通信方式と周波数帯との組み合わせを直接入力することができる。この場合、回線情報選択部38は、入力された通信方法および周波数帯を、通信に使用するものとして選択する。
The frequency used for communication is selected by the line
ユーザは、また、通信方式や周波数帯に代えて、伝送容量や伝送品質を回線情報40として入力することもできる。この場合、回線情報選択部38は、入力された伝送容量や伝送品質を満たす通信方式と周波数帯との組み合わせを探索し、探索の結果得られた通信方式および周波数帯を、通信に用いるものとして選択する。これにより、通信に対するユーザの要求に応える通信回線が設定される。
The user can also input transmission capacity and transmission quality as the
図4は、図3に示す各機能を実現させるためにソフトウェア無線機10の制御部20において実行される処理のフローチャートである。図3に示すルーチンでは、先ず、ユーザにより入力された回線情報40に従って、通信方式と、通信に用いる周波数帯とが選択される(ステップ100)。
FIG. 4 is a flowchart of processing executed in the
次に、選択された周波数におけるアンテナ12の利得Gが、アンテナ利得情報28から読み出される(ステップ102)。
Next, the gain G of the
次いで、選択された周波数を持つ無線信号に、アンテナ12から3m離れた位置で生ずる3m伝搬損失Lが算出される(ステップ104)。
Next, a 3m propagation loss L that occurs in a radio signal having the selected frequency at a position 3m away from the
更に、許容値情報30から、通信に用いられる周波数で認められている電界強度の許容値Rが読み出される(ステップ106)。
Further, from the
以上の処理が終わると、上記(1)式に従って、送信電力P(=R-G+L)が算出される(ステップ108)。これにより、3m位置での電界強度を許容値Rと一致させる送信電力P、つまり微弱無線局の要求を満たす最大の送信電力Pが算出される。 When the above processing is completed, the transmission power P (=RG+L) is calculated according to the above equation (1) (step 108). As a result, the transmission power P that makes the electric field strength at the 3 m position match the allowable value R, that is, the maximum transmission power P that satisfies the requirements of the weak radio station, is calculated.
送信電力Pが算出されると、以後、ステップ100で選択した通信方式および周波数帯を用いる通信回線で、送信電力Pでの通信が開始される(ステップ110)。 Once the transmission power P is calculated, communication using the transmission power P is started on the communication line using the communication method and frequency band selected in step 100 (step 110).
以上説明した通り、本実施形態の無線通信システムでは、ソフトウェア無線機10が、ソフトウェアを書き換えることにより、ユーザの要求に応える通信回線を適宜構成することができる。そして、ソフトウェア無線機10は、その通信回線の周波数帯で微弱無線局の条件を満たす最大の送信電力Pを算出し、その送信電力Pで通信を開始する。このため、本実施形態のシステムによれば、ソフトウェア無線機10を微弱無線局として効率的に稼働させつつ、ユーザが求める良好な品質の通信を適切に提供することができる。
As described above, in the wireless communication system of this embodiment, the software defined
実施の形態2.
次に、図5乃至図7を参照して本開示の実施の形態2について説明する。
図5は、本実施形態の無線通信システムで用いられるソフトウェア無線機50の構成を説明するための図である。尚、図5において、図2に示す要素と同一の要素については、共通する符号を付してその説明を省略または簡略する。Embodiment 2.
Next, a second embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 5 to 7.
FIG. 5 is a diagram for explaining the configuration of the software defined
本実施形態のソフトウェア無線機50は、アンテナモジュール52を備えている。アンテナモジュール52は、実施の形態1のアンテナ12と同様に広帯域の周波数に対応していると共に、周波数に応じた利得Gを示す特性を有している。アンテナモジュール52にはメモリが内蔵されている。このメモリには、アンテナモジュール52の利得Gと周波数との関係がアンテナ利得情報54として格納されている。
The software defined
ソフトウェア無線機50は、実施の形態1のソフトウェア無線機10の場合と同様のハードウェア構成により実現されている。本実施形態では、ソフトウェア無線機50が内蔵するメモリに、上記のアンテナ利得情報54が転送される。以下、この転送によりソフトウェア無線機50に格納される情報を、「アンテナ利得情報56」とする。ソフトウェア無線機50は、アンテナ利得情報56を参照することで、通信に使用する周波数においてアンテナモジュール52が示す利得Gを検知することができる。
The software defined
[実施の形態2の特徴]
図6は、図5に示すソフトウェア無線機50の内部に構成される主要な要素を説明するためのブロック図である。図6に示す構成は、以下の三点を除いて図3に示す構成と同様である。
1.アンテナ12がアンテナモジュール52に変更されている点、
2.アンテナモジュール52に格納されているアンテナ利得情報54が、アンテナモジュール52の近傍に示されている点、および
3.アンテナ利得情報28がアンテナ利得情報56に置き換えられている点。
尚、図6において図3に示す要素と同じ要素については、共通する符号を付して、その説明を省略または簡略する。[Features of Embodiment 2]
FIG. 6 is a block diagram for explaining the main elements configured inside the software defined
1. The
2. 3.
Note that the same elements in FIG. 6 as those shown in FIG. 3 are given the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted or simplified.
上記の通り、アンテナ利得情報56は、アンテナモジュール52に格納されたアンテナ利得情報54が転送されてきたものである。本実施形態において、送信電力算出部34は、電界強度の許容値Rを許容値情報30から読み出し、3m伝搬損失Lを3m伝搬損失算出部36から読み出すと共に、アンテナモジュール52が示す利得Gをアンテナ利得情報56から読み出す。そして、それらを上記(1)式に代入して、微弱無線局として許容される最大の送信電力P(=R-G+L)を算出する。
As described above, the
図7は、上記の機能を実現させるためにソフトウェア無線機50の制御部20が実行する処理のフローチャートである。図7に示すフローチャートは、ステップ102がステップ112に置き換えられている点を除いて、図4に示すフローチャートと同様である。以下、図7に示すステップのうち、図4に示すステップと同様のステップについては、共通する符号を付してその説明を省略または簡略する。
FIG. 7 is a flowchart of processing executed by the
図7に示すルーチンでは、ステップ100の処理に続いて、選択された周波数におけるアンテナモジュール52の利得Gが、アンテナ利得情報56から読み出される(ステップ112)。
In the routine shown in FIG. 7, following the processing in
以後、ステップ104および106で、使用する周波数における3m伝搬損失Lおよび許容値Rが夫々読み出され、ステップ108で、送信電力P(=R-G+L)が算出される。
Thereafter, in
以上説明した通り、本実施形態のソフトウェア無線機50は、実施の形態1のソフトウェア無線機10と同様に、微弱無線局に許容される最大の送信電力Pを算出することができる。このため、本実施形態の無線通信システムによれば、実施の形態1の場合と同様に、ソフトウェア無線機50を微弱無線局として効率的に稼働させつつ、ユーザが求める良好な品質の通信を適切に提供することができる。
As explained above, the software defined
[実施の形態1または2の変形]
ところで、上述した実施の形態1および2では、日本国における微弱無線局の規定を前提に、無線装置から3m離れた位置での電界強度を許容値R以下に抑えることとしている。しかしながら、微弱無線局の規定が異なる場合は、その3mを、その規定に応じた他の距離として実施の形態1の場合と同様の処理を行うこととしてもよい。[Modification of
By the way, in the first and second embodiments described above, the electric field strength at a position 3 m away from the wireless device is suppressed to below the allowable value R, based on the Japanese regulations for weak wireless stations. However, if the regulations for weak radio stations are different, the same process as in the first embodiment may be performed by using the 3 m as another distance according to the regulations.
また、上述した実施の形態1および2では、送信電力Pの算出を適用する対象を微弱無線局に限定しているが、本開示はこれに限定されるものではない。本開示に係る技術は、微弱無線局に限らず、無線局に対して電界強度に許容値が設けられている場合に、広く適用することが可能である。 Further, in the first and second embodiments described above, the target to which the calculation of the transmission power P is applied is limited to weak radio stations, but the present disclosure is not limited to this. The technology according to the present disclosure can be widely applied not only to weak radio stations but also to radio stations for which a permissible value for electric field strength is set.
また、上述した実施の形態1および2では、ユーザには、通信方式と周波数帯の組み合わせを入力する選択肢と、伝送容量および伝送品質を入力する選択肢とが与えられているが、ユーザに提供できる選択肢はこれらに限定されるものではない。例えば、通信方式と周波数帯の一方だけの入力を求めて、他方は、基準の伝送容量および伝送品質が満たされるように決定することとしてもよい。また、伝送容量と伝送品質の一方だけの入力を求めて、他方については基準値を当てはめて通信方式および周波数帯を探索することとしてもよい。
Furthermore, in
また、上述した実施の形態1および2では、ソフトウェア無線機10、50が、送信電力Pの算出後に通信を開始することとしている。この機能は、ソフトウェア無線機10、50を微弱無線局として用いる場合には、送信電力Pが定まるまでは通信の開始を禁止する機能に変更してもよい。
Furthermore, in the first and second embodiments described above, the software defined
また、上述した実施の形態1および2では、ソフトウェア無線機10、50が、ステップ108で算出した送信電力Pで通信を開始することとしているが、本開示はこれに限定されるものではない。例えば、送信電力Pを通信に用いる送信電力の上限値と位置付けて、ソフトウェア無線機10、50は、所望の伝送品質が得られる限りにおいて、より小さな送信電力を用いることとしてもよい。
Further, in the first and second embodiments described above, the software defined
また、上述した実施の形態2では、アンテナモジュール52のメモリに格納されているアンテナ利得情報54を、ソフトウェア無線機50のメモリに転送し、ソフトウェア無線機50に格納されたアンテナ利得情報56を送信電力Pの算出に用いることとしている。しかしながら、本開示はこれに限定されるものではなく、アンテナモジュール52に格納されているアンテナ利得情報54を、直接送信電力Pの算出に用いることとしてもよい。
Furthermore, in the second embodiment described above, the
10、50 ソフトウェア無線機
12 アンテナ
28、54、56 アンテナ利得情報
30 許容値情報
34 送信電力算出部
36 3m伝搬損失算出部
52 アンテナモジュール
L 距離3mの位置での伝搬損失
R 電界強度の許容値
P 送信電力
G 利得10, 50 Software defined
L Propagation loss at a distance of 3m
R electric field strength tolerance
P transmit power
G gain
Claims (8)
前記ソフトウェア無線機は、
前記アンテナの利得と周波数との関係であるアンテナ利得情報を記憶した第1のメモリ領域と、
無線局について規定された電界強度の許容値と周波数との関係である許容値情報を記憶した第2のメモリ領域とを備え、
前記制御部は、
通信に用いる通信方式および周波数帯を選択する選択処理と、
前記通信方式および前記周波数帯を用いる通信回線を構成する処理と、
無線局が満たすべき許容値Rと比較する電界強度を測定すべき位置として規定されている距離だけ前記アンテナから離れた位置で、前記周波数帯において生ずる規定距離伝搬損失Lを算出する処理と、
前記第1のメモリ領域から、前記アンテナが前記周波数帯で示す利得Gを読み出す利得読み出し処理と、
前記第2のメモリ領域から、前記周波数帯における許容値Rを読み出す処理と、
P = R - G + L に従って送信電力Pの上限値を算出する処理と、
を実行する無線通信システム。a hardware resource for wireless communication that can be reconfigured by changing software; a memory that stores software for making the hardware resource compatible with wireless communication; A wireless communication system that utilizes a software defined radio that includes a control unit that reconfigures hardware resources and an antenna that transmits and receives wireless signals,
The software defined radio includes:
a first memory area that stores antenna gain information that is a relationship between the gain and frequency of the antenna;
and a second memory area storing tolerance information that is a relationship between the tolerance value of electric field strength specified for the wireless station and the frequency,
The control unit includes:
a selection process for selecting a communication method and frequency band to be used for communication;
processing for configuring a communication line using the communication method and the frequency band;
A process of calculating a specified distance propagation loss L occurring in the frequency band at a position separated from the antenna by a distance specified as a position at which the electric field strength to be compared with a tolerance value R that the wireless station should satisfy;
a gain reading process of reading out a gain G exhibited by the antenna in the frequency band from the first memory area;
a process of reading a tolerance value R in the frequency band from the second memory area;
A process of calculating an upper limit value of transmission power P according to P = R - G + L,
A wireless communication system that performs.
当該第1のメモリ領域には、使用が想定されている複数のアンテナ夫々についての利得と周波数との関係を含むアンテナ利得情報が格納されており、
前記利得読み出し処理は、前記ソフトウェア無線機に装着されたアンテナが前記周波数帯で示す利得Gを前記第1のメモリ領域から読み出す処理を含む請求項1に記載の無線通信システム。The first memory area is provided in a memory built into the software defined radio,
The first memory area stores antenna gain information including a relationship between gain and frequency for each of a plurality of antennas that are assumed to be used,
2. The wireless communication system according to claim 1, wherein the gain reading process includes a process of reading a gain G that an antenna attached to the software defined radio indicates in the frequency band from the first memory area.
当該アンテナモジュールは、前記第1のメモリ領域を含むメモリを備えている請求項1に記載の無線通信システム。The antenna is provided as part of an antenna module,
The wireless communication system according to claim 1, wherein the antenna module includes a memory including the first memory area.
前記選択処理は、
前記入力インターフェースを介して、通信方式および周波数帯の指定を受け付ける処理と、
指定された通信方式および周波数帯を、通信に用いるものとして選択する処理と、
を含む請求項1乃至3の何れか1項に記載の無線通信システム。The software defined radio includes an input interface that accepts input from a user,
The selection process is
a process of accepting designation of a communication method and frequency band via the input interface;
a process of selecting a specified communication method and frequency band to be used for communication;
The wireless communication system according to any one of claims 1 to 3, comprising:
前記選択処理は、
前記入力インターフェースを介して、伝送容量および伝送品質の指定を受け付ける処理と、
指定された伝送容量および伝送品質を満たす通信方式および周波数帯を探索する処理と、
前記探索の結果得られた通信方式および周波数帯を、通信に用いるものとして選択する処理と、
を含む請求項1乃至4の何れか1項に記載の無線通信システム。The software defined radio includes an input interface that accepts input from a user,
The selection process is
a process of accepting specifications of transmission capacity and transmission quality via the input interface;
A process of searching for a communication method and frequency band that satisfy specified transmission capacity and transmission quality;
a process of selecting the communication method and frequency band obtained as a result of the search as those to be used for communication;
The wireless communication system according to any one of claims 1 to 4, comprising:
前記アンテナの利得と周波数との関係であるアンテナ利得情報を第1のメモリ領域に格納するステップと、
無線局について規定された電界強度の許容値と周波数との関係である許容値情報を第2のメモリ領域に格納するステップと、
通信に用いる通信方式および周波数帯を選択するステップと、
前記通信方式および前記周波数帯を用いる通信回線を構成するステップと、
無線局が満たすべき許容値Rと比較する電界強度を測定すべき位置として規定されている距離だけ前記アンテナから離れた位置で、前記周波数帯において生ずる規定距離伝搬損失Lを算出するステップと、
前記第1のメモリ領域から、前記アンテナが前記周波数帯で示す利得Gを読み出すステップと、
前記第2のメモリ領域から、前記周波数帯における許容値Rを読み出すステップと、
P = R - G + L に従って送信電力Pの上限値を算出するステップと、
を含む電界強度制御方法。a hardware resource for wireless communication that can be reconfigured by changing software; a memory that stores software for making the hardware resource compatible with wireless communication; A field strength control method utilizing a software defined radio equipped with a control unit that reconfigures wear resources and an antenna that transmits and receives wireless signals, the method comprising:
storing antenna gain information, which is the relationship between the antenna gain and frequency, in a first memory area;
storing tolerance information, which is a relationship between a frequency and an electric field strength tolerance defined for the wireless station, in a second memory area;
a step of selecting a communication method and frequency band to be used for communication;
configuring a communication line using the communication method and the frequency band;
Calculating a specified distance propagation loss L occurring in the frequency band at a position separated from the antenna by a distance specified as a position at which the electric field strength to be compared with a tolerance value R that the wireless station should satisfy;
reading a gain G exhibited by the antenna in the frequency band from the first memory area;
reading a tolerance value R in the frequency band from the second memory area;
calculating an upper limit value of transmission power P according to P = R - G + L;
Electric field strength control method including.
前記アンテナの利得と周波数との関係であるアンテナ利得情報を記憶した第1のメモリ領域と、
無線局について規定された電界強度の許容値と周波数との関係である許容値情報を記憶した第2のメモリ領域とを備え、
前記制御部は、
通信に用いる通信方式および周波数帯を選択する選択処理と、
前記通信方式および前記周波数帯を用いる通信回線を構成する処理と、
無線局が満たすべき許容値Rと比較する電界強度を測定すべき位置として規定されている距離だけ前記アンテナから離れた位置で、前記周波数帯において生ずる規定距離伝搬損失Lを算出する処理と、
前記第1のメモリ領域から、前記アンテナが前記周波数帯で示す利得Gを読み出す利得読み出し処理と、
前記第2のメモリ領域から、前記周波数帯における許容値Rを読み出す処理と、
P = R - G + L に従って送信電力Pの上限値を算出する処理と、
を実行するソフトウェア無線機。a hardware resource for wireless communication that can be reconfigured by changing software; a memory that stores software for making the hardware resource compatible with wireless communication; A software defined radio comprising a control unit that reconfigures hardware resources and an antenna that transmits and receives wireless signals,
a first memory area that stores antenna gain information that is a relationship between the gain and frequency of the antenna;
and a second memory area storing tolerance information that is a relationship between the tolerance value of electric field strength specified for the wireless station and the frequency,
The control unit includes:
a selection process for selecting a communication method and frequency band to be used for communication;
processing for configuring a communication line using the communication method and the frequency band;
A process of calculating a specified distance propagation loss L occurring in the frequency band at a position separated from the antenna by a distance specified as a position at which the electric field strength to be compared with a tolerance value R that the wireless station should satisfy;
a gain reading process of reading out a gain G exhibited by the antenna in the frequency band from the first memory area;
a process of reading a tolerance value R in the frequency band from the second memory area;
A process of calculating an upper limit value of transmission power P according to P = R - G + L,
A software defined radio that runs
A field strength control program comprising a program for causing a computer to realize the functions of the software defined radio according to claim 7.
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