JP7384270B2 - 無線通信システム、無線通信方法、基地局制御装置及び基地局制御プログラム - Google Patents
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Description
端末と無線通信を行う1以上の無線基地局と、
各無線基地局から無線基地局情報を収集し、収集した無線基地局情報を用いて端末と無線通信を行う無線基地局を決定し、決定された無線基地局に応じた光IDを送信する基地局制御装置と、
前記基地局制御装置から前記光IDを受信し、受信した前記光IDを、光信号を用いて端末に送信する1以上の光基地局と、
を備え、
前記基地局制御装置に決定された前記無線基地局が前記光IDを受信した端末と無線通信を行う。
1以上の無線基地局及び1以上の光基地局が基地局制御装置に接続されている無線通信システムが実行する無線通信方法であって、
前記基地局制御装置が、
各無線基地局から無線基地局情報を収集し、
収集した無線基地局情報を用いて端末と無線通信を行う無線基地局を決定し、
決定された無線基地局に応じた光IDを、前記1以上の光基地局の少なくともいずれかに送信し、
前記光IDを受信した前記光基地局が、受信した前記光IDを、光信号を用いて端末に送信し、
前記基地局制御装置に決定された前記無線基地局が前記光IDを受信した端末と無線通信を行う。
1以上の無線基地局及び1以上の光基地局に接続されている基地局制御装置であって、
各無線基地局から無線基地局情報を収集し、
収集した無線基地局情報を用いて端末と無線通信を行う無線基地局を決定し、
前記決定された無線基地局に応じた光IDを前記1以上の光基地局の少なくともいずれかに送信し、
前記光基地局に、前記光IDを、光信号を用いて端末に送信させ、
前記決定された無線基地局に、前記光IDを受信した端末と無線通信を行わせる。
・光基地局とRF基地局が分離された構成を主構成とし、RF基地局から集約された何らかの情報に基づき、すでに敷設された光基地局を柔軟に制御する。
・光基地局とRF基地局とで構成されるネットワークの中に、基地局制御装置を設けることで、RF基地局からの情報集約、光基地局の管理/制御を統合的に実行する。
・RF基地局からの情報収集や光基地局の制御を実行する上での、制御方式を提案する。
図1に、本開示に係るシステムの基本構成を示す。本開示に係るシステムは、基地局制御装置40、単一のRF基地局10、単一の光基地局50を備える。RF基地局10及び光基地局50は接続されている。RF基地局10は上位ネットワーク30に接続されている。これらの接続形態は任意であり、有線接続であってもよいし、無線接続であってもよい。
図4に、本実施形態に係るシステムの構成例を示す。本実施形態に係るシステムは、基地局制御装置40、複数のRF基地局10、単一の光基地局50を備える。基地局制御装置40は、光基地局50を外的に制御する装置であり、認証情報統合制御部41、光基地局制御部42を備える。
・期待される通信帯域が最も大きいRF基地局10へ優先的に接続させる。
・光基地局50が複数ある場合は、RF基地局10へ接続する端末20の数を均一にするように、RF基地局10を選択する。
ステップS101:認証情報統合制御部41が、無線基地局情報の要求を、各RF基地局10に送信する。
ステップS102:認証情報統合制御部41が、各RF基地局10から、無線基地局情報を受信する。
ステップS103:認証情報統合制御部41は、全てのRF基地局10から無線基地局情報を受信したか否かを判定する。
ステップS104:全てのRF基地局10から無線基地局情報を受信した場合(S103においてYes)、認証情報統合制御部41は、複数のRF基地局10のなかから最適なRF基地局10を選択する。
ステップS105及びS106:光基地局制御部42は、光基地局制御情報を送信可能かの確認のため、光基地局50と通信交渉を行う。例えば、光基地局制御部42は、生存確認用のパケットを光基地局50に送信し(S105)、光基地局50からの応答の有無を確認する(S106)。
ステップS107:光基地局制御部42は、光基地局制御情報を、光基地局50からの応答のあった光基地局50に送信する。
図8に、本実施形態に係るシステムの構成例を示す。本実施形態に係るシステムは、複数のRF基地局10、複数の光基地局50を備える。本実施形態では、複数の光基地局50光基地局50が同一の動作を行う。
図10に、本実施形態に係るシステムの構成例を示す。本実施形態に係るシステムは、複数のRF基地局10、複数の光基地局50を備える。本実施形態では、複数の光基地局50が個別に動作を行う。
本実施形態では、端末20の位置を把握し、端末20の位置に応じて光基地局50がそれぞれ個別の光IDを配布する。本実施形態のシステム構成は、第4の実施形態と同様である。
本実施形態では、端末の位置や受光角度に関わらず光IDの情報を正確に取得する構成について説明する。本実施形態に係る端末は、自身の位置や受光角度などの変化に応じて、定期的に閾値設定を更新し、光照度の変化を読み取る仕組みを備える。
光基地局50からの光信号を受信する光センサ(光センサ情報取得部31)と、
前記光信号の照度をサンプリングしてサンプリング値を取得し、前記サンプリング値の推移に基づいて前記光信号を二値変換するための閾値を算出する算出部(閾値算出部38)と、
前記閾値に基づいて前記光信号を二値変換する判定部(閾値判定部37)と、
を備える。
ID情報とRF無線通信を開始するための認証情報との対応を記載したリスト(光ID対応リスト36)と、
判定部が前記光信号を二値変換して得た前記ID情報を前記リストに照会し、対応する前記認証情報を取得する解析部(光ID解析部35)と、
前記解析部が取得した前記認証情報をRF無線通信でRF基地局10へ送信するRF送受信部33と、
をさらに備える。
図19は、閾値算出部38が行う計算手法を説明する図である。図19は、サンプルkを判定するときの閾値pth [k]を算出するイメージである。閾値算出部38は、n個の過去のサンプル値(p[k-n+1]~p[k])を用いてサンプルkを判定する閾値pth [k]を算出する。同様に、閾値算出部38は、n個の過去のサンプル値(p[k-n]~p[k-1])を用いてサンプルk-1を判定する閾値pth [k-1]、n個の過去のサンプル値(p[k-n-1]~p[k-2])を用いてサンプルk-2を判定する閾値pth [k-2]、・・・を算出する。
(例1)閾値算出部38が、過去の複数の前記サンプリング値を用いた移動平均法(数1)で前記閾値を算出する場合の例である。
図20は、第6の実施形態1で説明した端末20の動作(通信方法)を説明するフローチャートである。本通信方法は、端末20とRF基地局10と間の通信を光無線通信とRF無線通信とで行う通信方法であって、
端末20が、
光基地局50からの光信号を受信すること(ステップS201)、
前記光信号の照度をサンプリングしてサンプリング値を取得すること(ステップS202)、
前記サンプリング値の推移に基づいて前記光信号を二値変換するための閾値を算出すること(ステップS203)、及び
前記閾値に基づいて前記光信号を二値変換すること(ステップS204)、
を特徴とする。
ステップS203では、閾値算出部38が、ステップS202で取得した光照度値(サンプリング値)から最適な閾値を計算し、計算した閾値を閾値判定部37へ入力する。図16のように、閾値算出部38は定期的に光信号の照度のサンプリング値を基に閾値pthを計算する。
ステップS204では、閾値判定部37が、ステップS203で計算された閾値を利用し、ステップS201及びS202で取得したサンプリング値を基に光信号を二値化(1/0)する。閾値判定部37は、p(k)≧pthの場合、S(k)=1と判断し、p(k)<pthの場合、S(k)=0と判断し、受信信号を二値化する。
図21は、本実施形態の端末20の構成を説明する図である。本実施形態の端末20は、第6の実施形態1の端末20にセンサ情報取得部32をさらに備える。センサ情報取得部32は、前記光信号の照度以外の物理情報を取得するセンサである。そして、前記算出部(閾値算出部38)は、前記センサが出力するセンサ情報に基づき、前記指数平滑移動平均法に使用される平滑化定数αを変化させる。
ここで、前記光信号の照度以外の物理情報とは、加速度センサからの端末20の加速度、ジャイロセンサからの端末20の傾き、磁気センサからの端末20の方向(向き)などの情報である。
本実施形態では、送信側と受信側とが非同期であっても誤り率を低減できる構成について説明する。本実施形態に係る端末は、1/0の伝送パターンよりも十分細かい粒度で光信号をサンプリングし、複数のサンプリング値を利用した多数決判定を実施する。
光基地局50からの光信号を受信する光センサ(光センサ情報取得部31)と、
前記光信号の照度を前記光信号のビットパターンより細かい粒度のサンプリングポイントでサンプリングしてサンプリング値を取得し、前記サンプリング値と任意の閾値とを比較して前記光信号を二値(0/1)に変換する判定部(閾値判定部37)と、
前記ビットパターンの1つのビットの時間より短く、且つ前記ビットパターンの1つのビットに含まれる前記サンプリングポイントの間隔数分の時間より長い判定時間を持ち、前記判定時間に含まれる前記二値のうち多い方の値を前記ビットの値として前記光信号に含まれるID情報を推定する推定部(光ID推定部)と、
を備える。
光センサ情報取得部31の機能及び動作については、第6の実施形態と同様である。
ID情報と前記RF無線通信を開始するための認証情報との対応を記載したリスト(光ID対応リスト36)と、
前記推定部が推定した前記ID情報を前記リストに照会し、対応する前記認証情報を取得する解析部(光ID解析部35)と、
前記解析部が取得した前記認証情報を前記RF無線通信でRF基地局10へ送信するRF送受信部33と、
をさらに備える。
RF送受信部33の機能及び動作については、第6の実施形態と同様である。
図27は、光ID推定部34が行う多数決判定方式を説明する図である。図27は、送信側と受信側で同期が取れていない状態を表している。図27(A)と図27(B)は全てのサンプリングポイントが不確定領域にない場合、図27(C)はサンプリングポイントの1つが不確定領域にある場合である。
1/fs×2<th<tbit
図29は、本実施形態の端末20の動作(通信方法)を説明するフローチャートである。本通信方法は、端末20とRF基地局10と間の通信を光無線通信とRF無線通信とで行う通信方法であって、
端末20が、
光基地局50からの光信号を受信すること(ステップS301)、
前記光信号の照度を前記光信号のビットパターンより細かい粒度のサンプリングポイントでサンプリングしてサンプリング値を取得すること(ステップS302)、
前記サンプリング値と任意の閾値とを比較して前記光信号を二値に変換すること(ステップS303)、
前記ビットパターンの1つのビットの時間より短く、且つ前記ビットパターンの1つのビットに含まれる前記サンプリングポイントの間隔数分の時間より長い判定時間を設定すること(ステップS304)、及び、
前記判定時間に含まれる前記二値のうち多い方の値を前記ビットの値として前記光信号に含まれるID情報を推定すること(ステップS305)、
を特徴とする
ステップS303では、閾値判定部37が、所定の閾値を利用し、ステップS301及びS302で取得したサンプリング値を基に光信号を二値化(1/0)する。閾値判定部37は、p(k)≧pthの場合、S(k)=1と判断し、p(k)<pthの場合、S(k)=0と判断し、受信信号を二値化する。
ステップS304では、光ID推定部34が図27で説明した判定処理ウィンドウ81を設定する。
ステップS305では、光ID推定部34が二値化されたデータから受信信号の各ビット値を前記多数決判定方式で判定する。
ID情報と前記RF無線通信を開始するための認証情報との対応を記載したリスト(光ID対応リスト36)に、推定した前記ID情報を照会し、対応する前記認証情報を取得すること(ステップS306)、及び
前記認証情報を前記RF無線通信でRF基地局10へ送信すること(ステップS307)、
をさらに行うことを特徴とする。
本実施形態では、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構成について説明する。本実施形態に係る光基地局50は、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。
ビーム制御部52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リスト22と、
光基地局50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26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。
20:端末
21:光受信器
23:光ID解析回路
24:端末側RF送信器
30:上位ネットワーク
31:光センサ情報取得部
33:RF送受信部
34:光ID推定部
35:光ID解析部
37:閾値判定部
38:閾値算出部
40:基地局制御装置
41:認証情報統合制御部
42:光基地局制御部
26、36、46:光ID対応リスト
50:光基地局
51:光送信器
52:ビーム制御部
Claims (4)
- 端末と無線通信を行う1以上の無線基地局と、
各無線基地局から無線基地局情報を収集し、収集した無線基地局情報を用いて端末と無線通信を行う無線基地局を決定し、決定された無線基地局に応じた光IDを送信する基地局制御装置と、
前記基地局制御装置から前記光IDを受信し、受信した前記光IDを、光信号を用いて端末に送信する1以上の光基地局と、
を備え、
前記端末は、
前記無線基地局と無線通信を行う際に用いる接続情報及び認証情報が光IDと紐づけて定められている光IDリストを備え、
前記光IDを受信すると、前記光IDリストで定められる無線通信の認証情報を、前記光IDリストで定められる接続情報に従った無線規格を用いて送信し、
前記光IDリストで定められる前記無線基地局と無線通信を行う、
無線通信システム。 - 1以上の無線基地局及び1以上の光基地局が基地局制御装置に接続されている無線通信システムが実行する無線通信方法であって、
前記基地局制御装置が、
各無線基地局から無線基地局情報を収集し、
収集した無線基地局情報を用いて端末と無線通信を行う無線基地局を決定し、
決定された無線基地局に応じた光IDを、前記1以上の光基地局の少なくともいずれかに送信し、
前記光IDを受信した前記光基地局が、受信した前記光IDを、光信号を用いて端末に送信し、
前記光IDを受信した端末は、
前記無線基地局と無線通信を行う際に用いる接続情報及び認証情報が光IDと紐づけて定められている光IDリストを備え、
前記光IDを受信すると、前記光IDリストで定められる無線通信の認証情報を、前記光IDリストで定められる接続情報に従った無線規格を用いて送信し、
前記光IDで定められる前記無線基地局と無線通信を行う、
無線通信方法。 - 1以上の無線基地局及び1以上の光基地局に接続されている基地局制御装置であって、
各無線基地局から無線基地局情報を収集し、
収集した無線基地局情報を用いて端末と無線通信を行う無線基地局を決定し、
前記決定された無線基地局に応じた光IDを前記1以上の光基地局の少なくともいずれかに送信することによって、
前記光基地局に、前記光IDを、光信号を用いて端末に送信させ、
前記無線基地局と無線通信を行う際に用いる接続情報及び認証情報が光IDと紐づけて定められている光IDリストを備える端末に、前記光IDリストで定められる無線通信の認証情報を、前記光IDリストで定められる接続情報に従った無線規格を用いて送信させ、
前記光IDで定められる前記無線基地局に、前記光IDを受信した端末と無線通信を行わせる、
基地局制御装置。 - コンピュータに、請求項3に記載の基地局制御装置に備わる各機能部を実現させるための基地局制御プログラム。
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