JP7791990B2 - 通信装置及び通信方法 - Google Patents

Description

本開示は、水中可視光通信を行う通信装置及び通信方法に関する。

水中通信における伝送媒体として可視光を用いる方式が知られている。可視光は強い指向性を持つため、従来の可視光通信では、可視光信号の送信側及び受信側が固定されている前提下で、送信側及び受信側を対向させて通信することが一般的である。

可視光通信において送信側及び受信側の少なくとも一方が移動可能である場合、送信側及び受信側の各通信装置は、可視光信号を送信する方向である可視光通信方向（例えば、光軸方向）を通信相手に向けることが必要である。ここで、陸上又は宇宙では電波を用いて通信相手の方向を把握可能であるが、水中では電波の減衰が大きいため、水中可視光通信における通信相手の方向を把握するために電波を用いることが難しい。

特許文献１には、ソナー装置を有するレーザ水中通信装置が記載されている。この通信装置では、ソナー装置から通信目標に関する俯仰角・方位情報を受け取り、その方向にレーザ光学系を向けるようにサーボモータを制御する。

特開平４－１０３２３２号公報

第１の態様に係る通信装置は、対象通信装置との水中可視光通信を行う装置である。前記通信装置は、通信データを含む可視光信号を送受信する可視光通信部と、前記対象通信装置又は別の通信装置から送信され、可視光通信接続の確立の制御に用いる情報を含む音波信号を受信する音波通信部と、前記受信された音波信号に含まれる前記情報に基づいて、前記可視光通信接続を前記対象通信装置と確立するための制御を行う制御部と、を備える。

第２の態様に係る通信方法は、対象通信装置との水中可視光通信を行う通信装置で用いる方法である。前記通信方法は、前記対象通信装置又は別の通信装置から送信され、可視光通信接続の確立の制御に用いる情報を含む音波信号を受信するステップと、前記受信された音波信号に含まれる前記情報に基づいて、前記可視光通信接続を前記対象通信装置と確立するための制御を行うステップと、通信データを含む可視光信号を送受信するステップと、を有する。

実施形態に係る通信装置の構成を示す図である。 実施形態に係る通信装置の適用例を示す図である。 第１実施形態に係る通信装置の動作シナリオ例を示す図である。 第１実施形態に係る動作シナリオ例において送受信される音波信号の内容（フォーマット）を示す図である。 第１実施形態に係る通信装置の動作フロー例を示す図である。 第１実施形態の第１変更例に係る通信装置の動作シナリオ例を示す図である。 第１実施形態の第１変更例に係る通信装置の動作フロー例を示す図である。 第１実施形態の第２変更例に係る通信装置の動作シナリオ例を示す図である。 第１実施形態の第２変更例に係る動作シナリオ例において送受信される音波信号の内容（フォーマット）を示す図である。 第１実施形態の第２変更例に係る通信装置の動作フロー例を示す図である。 第１実施形態の第２変更例に係る通信装置の動作シナリオ例を示す図である。 第１実施形態の第３変更例に係る通信装置の動作フロー例を示す図である。 第２実施形態に係る通信装置の動作シナリオ例を示す図である。 第２実施形態に係る動作シナリオ例において送受信される音波信号の内容（フォーマット）を示す図である。 第２実施形態に係る通信装置の動作フロー例を示す図である。 第３実施形態に係る報知音波信号の内容（フォーマット）の一例を示す図である。 第３実施形態に係る通信装置の動作シナリオ例を示す図である。 第３実施形態の第１変更例に係る通信装置の動作シナリオ例を示す図である。 第３実施形態の第２変更例に係る通信装置の動作シナリオ例を示す図である。

音波は、可視光に比べて水中での通信可能距離が長く（すなわち、水中での減衰量が小さく）、且つ、可視光に比べて指向性が弱いため、通信相手の方向を把握するための伝送媒体として好適である。ここで、特許文献１に記載の通信装置のようにソナー装置を用いることで、音波を放射してその反射波を捉えて物体を検出可能である。

しかしながら、ソナー装置を用いて検出された物体がそもそも可視光通信装置であるか否かが分からないため、無駄な可視光通信方向の制御が発生し得る。また、ソナー装置を用いて検出された物体が可視光通信装置であったとしても、通信相手における可視光通信方向が自装置に向けられていない場合、可視光通信接続を確立できない。よって、従来の技術には、可視光通信接続の確立を円滑化する点において改善の余地がある。

そこで、本開示は、可視光通信接続の確立を円滑にすることを目的とする。

図面を参照しながら、実施形態に係る通信装置について説明する。図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。

（１）第１実施形態
まず、第１実施形態に係る通信装置について説明する。第１実施形態に係る通信装置は、対象通信装置（すなわち、通信相手）との水中可視光通信を行う装置である。このような通信装置は、水中通信装置又は水中可視光通信装置と称されてもよい。なお、以下においては、水中通信として主として海中通信を想定するが、水中通信は湖や河川での通信であってもよい。

（１．１）通信装置の構成
図１は、第１実施形態に係る通信装置１００の構成を示す図である。通信装置１００は、可視光通信部１１０と、音波通信部１２０と、制御部１３０とを有する。

可視光通信部１１０は、制御部１３０の制御下で、通信データを含む可視光信号を送受信する。換言すると、可視光通信部１１０は、対象通信装置とのデータ通信を可視光通信により行う。可視光通信部１１０は、発光部１１１と、受光部１１２と、駆動部１１３とを有する。

発光部１１１は、少なくとも１つの発光素子を含む。発光素子は、レーザダイオード（ＬＤ）又は発光ダイオード（ＬＥＤ）であってもよい。発光部１１１は、制御部１３０が可視光通信用に出力する電気信号（送信信号）を可視光信号に変換し、可視光信号を対象通信装置に送信する。発光部１１１は、様々な方向（例えば、３６０度の全方向）に可視光信号を送信できるように、様々な方向に向けて配置された複数の発光素子を含んでもよい。

以下において、発光素子がＬＤであって、水中可視光通信として水中レーザ通信を行うことを主として想定する。なお、ＬＥＤを用いる場合の通信可能距離は数十メートル程度であり、ＬＤを用いる場合の通信可能距離は２００メートル程度である。但し、可視光は指向性が強いため、高精度な光軸合わせ技術を必要とする。また、可視光通信は、音波通信に比べて高速通信が可能であって、音波通信に比べて小型化及び低消費電力化が可能である。

受光部１１２は、少なくとも１つの受光素子を含む。受光部１１２は、対象通信装置からの可視光信号を受信し、受信した可視光信号を電気信号（受信信号）に変換し、受信信号を制御部１３０に出力する。受光部１１２は、様々な方向（例えば、３６０度の全方向）からの可視光信号を受信できるように、様々な方向に向けて配置された複数の受光素子を含んでもよい。

駆動部１１３は、制御部１３０の制御下で、可視光通信部１１０（具体的には、発光部１１１）が可視光信号を送信する方向である可視光通信方向（例えば、光軸方向）を可変とするように発光部１１１を駆動する。駆動部１１３は、発光部１１１の向きを変更するためのアクチュエータを含んでもよい。駆動部１１３は、受光部１１２の向きを変更するためのアクチュエータを含んでもよい。アクチュエータは、発光部１１１及び受光部１１２のセットの向きを変更してもよい。駆動部１１３は、様々な方向に向けて配置された複数の発光素子のうち特定の方向に対応する一部の発光素子を選択的に駆動する駆動回路を含んでもよい。

音波通信部１２０は、制御部１３０の制御下で、可視光通信接続の確立の制御に用いる情報を含む音波信号を送受信する。換言すると、音波通信部１２０は、可視光通信接続の確立を制御するための通信を音波通信により行う。音波通信部１２０は、送波部１２１と、受波部１２２とを有する。

送波部１２１は、少なくとも１つの送波器を含む。送波部１２１は、制御部１３０が音波通信用に出力する電気信号（送信信号）を音波信号に変換し、音波信号を送信する。受波部１２２は、少なくとも１つの受波器を含む。受波部１２２は、音波信号を受信し、受信した音波信号を電気信号（受信信号）に変換し、受信信号を制御部１３０に出力する。

音波（音波信号）は、可視光に比べて水中での通信可能伝送距離が長い、すなわち、水中での減衰量が小さいが、通信速度は可視光通信に比べて非常に低速である。音波（音波信号）は、可視光（可視光信号）に比べて指向性が弱く、可視光通信のような高精度な光軸合わせは不要である。つまり、音波通信は、可視光通信に比べて広い通信範囲での通信を行うことが可能である。但し、音波通信は、可視光通信に比べて消費電力が大きい。

制御部１３０は、通信装置１００の全体的な動作を制御する。例えば、制御部１３０は、可視光通信部１１０及び音波通信部１２０を制御する。制御部１３０は、少なくとも１つのプロセッサ及び少なくとも１つのメモリを含む。メモリは、プロセッサにより実行されるプログラム、及びプロセッサによる処理に用いられる情報を記憶する。プロセッサは、デジタル信号プロセッサと、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）とを含んでもよい。デジタル信号プロセッサは、デジタル信号の変調・復調及び符号化・復号等を行う。ＣＰＵは、メモリに記憶されるプログラムを実行して各種の処理を行う。

このように構成された通信装置１００において、音波通信部１２０（受波部１２２）は、対象通信装置又は別の通信装置から送信され、可視光通信接続の確立の制御に用いる情報を含む音波信号を受信する。制御部１３０は、音波通信部１２０が受信した音波信号に含まれる情報に基づいて、可視光通信接続を対象通信装置と確立するための制御を行う。これにより、ソナー装置を用いる場合に比べて高度な制御が可能になり、可視光通信接続の確立を円滑化できる。

音波通信部１２０（受波部１２２）は、対象通信装置の識別子を含む音波信号を受信してもよい。これにより、制御部１３０は、受信した音波信号に含まれる識別子に基づいて対象通信装置を識別できる。音波通信部１２０（送波部１２１）は、通信装置１００の識別子を含む音波信号を送信してもよい。これにより、当該音波信号を受信した別の通信装置は、受信した音波信号に含まれる識別子に基づいて通信装置１００を識別できる。

第１実施形態において、制御部１３０は、音波通信部１２０を用いた音波通信により対象通信装置の位置を取得する。制御部１３０は、対象通信装置の位置と、通信装置１００の位置（すなわち、自己位置）とに基づいて、可視光通信方向が対象通信装置に向くように可視光通信部１１０（例えば、駆動部１１３）を制御する。これにより、可視光通信方向（例えば、光軸方向）を対象通信装置に適切に向けることが可能である。なお、「位置」とは、３次元の位置であって、例えば、基準点座標上の位置であってもよい。或いは、「位置」とは、緯度、経度、及び高度からなる絶対位置であってもよい。

第１実施形態において、音波通信部１２０（受波部１２２）は、対象通信装置の位置を示す位置情報を含む音波信号を受信する。制御部１３０は、受信された音波信号に含まれる位置情報に基づいて対象通信装置の位置を取得する。これにより、制御部１３０は、対象通信装置の位置を適切に取得できる。また、第１実施形態において、音波通信部１２０（受波部１２２）は、対象通信装置の位置を示す位置情報を含む音波信号を、対象通信装置から受信する。これにより、制御部１３０は、対象通信装置の位置を対象通信装置から直接的に取得できる。

通信装置１００の位置（すなわち、自己位置）の取得方法としては、通信装置１００が例えば海底、海底構造物、又はブイ等に固定されている場合、制御部１３０が自己位置を予め記憶してもよい。或いは、通信装置１００が測位衛星からの衛星信号を受信可能である場合を想定すると、通信装置１００がＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機を有し、制御部１３０がＧＮＳＳ測位を用いて自己位置を取得してもよい。これらの自己位置の取得方法は、基地局装置として動作する通信装置１００の自己位置取得方法として好適である。

一方、通信装置１００が移動可能であって、測位衛星からの衛星信号を受信不可である場合を想定すると、制御部１３０は、音波通信を用いて自己位置を取得してもよい。このような自己位置の取得方法は、端末装置として動作する通信装置１００の自己位置取得方法として好適である。例えば、音波通信部１２０は、第１音波信号（以下、「質問音波信号」と称する）を送信した後、質問音波信号を受信した各基地局装置から第２音波信号（以下、「応答音波信号」と称する）を受信してもよい。制御部１３０は、応答音波信号の受信に応じて定められる各基地局装置との往復伝搬時間に基づいて、端末装置の位置（自己位置）を取得する。具体的には、制御部１３０は、水中における音波伝搬速度（平均音速）と往復伝搬時間とから端末装置と各基地局装置との間の距離を取得できる。制御部１３０は、３つ以上の基地局装置との各距離を取得すると、各基地局装置を基準点とした基準座標上での自己位置を取得できる。このような自己位置取得方法は、ＬＢＬ（Ｌｏｎｇ Ｂａｓｅ Ｌｉｎｅ）方式又はＳＢＬ（Ｓｈｏｒｔ Ｂａｓｅ Ｌｉｎｅ）方式と称されることがある。第１実施形態では、自己位置取得方法としてＬＢＬを主として想定する。

音波通信部１２０（送波部１２１）は、通信装置１００の位置（自己位置）を示す位置情報を含む音波信号を対象通信装置に送信する。これにより、対象通信装置は、通信装置１００の位置を通信装置１００から直接的に取得できる。

制御部１３０は、対象通信装置の位置と、通信装置１００の位置とに基づいて、対象通信装置と通信装置１００との間の距離を取得する。制御部１３０は、取得された距離に基づいて、可視光通信における可視光信号の初期送信電力を制御してもよい。これにより、制御部１３０は、可視光通信における可視光信号の初期送信電力を適切に制御・設定できる。

対象通信装置の候補（以下、「候補通信装置」と称する）が複数存在する場合、音波通信部１２０（受波部１２２）は、各候補通信装置から、位置情報を含む音波信号を受信してもよい。この場合、制御部１３０は、各候補通信装置の位置と、通信装置１００の位置とに基づいて、各候補通信装置との距離を取得してもよい。制御部１３０は、取得された各距離に基づいて、これらの候補通信装置から対象通信装置を選択してもよい。例えば、制御部１３０は、通信装置１００との距離が最も短い候補通信装置を、他の候補通信装置よりも優先して対象通信装置として選択してもよい。これにより、制御部１３０は、複数の候補通信装置の中から対象通信装置を適切に選択できる。

音波通信部１２０は、可視光通信接続を確立するための接続用音波信号を対象通信装置に送信及び／又は対象通信装置から受信してもよい。制御部１３０は、可視光通信接続が確立された後、対象通信装置との水中可視光通信を行うように可視光通信部１１０を制御する。これにより、可視光通信接続を明示的に確立し、可視光通信を適切に開始可能になる。

（１．２）通信装置の適用例
図２は、第１実施形態に係る通信装置１００の適用例を示す図である。ここでは、端末装置と基地局装置との間で水中通信を行う場合を想定する。但し、端末装置間で水中通信を行う場合を想定してもよい。或いは、基地局装置間で水中通信を行う場合を想定してもよい。端末装置間で水中通信を行う場合、水中可視光通信を行う一対の通信装置（自通信装置及び対象通信装置）はいずれも端末装置である。基地局装置間で水中通信を行う場合、水中可視光通信を行う一対の通信装置（自通信装置及び対象通信装置）はいずれも基地局装置である。

図２の例では、水中可視光通信を行う一方の通信装置１００が端末装置１００ａであって、水中可視光通信を行う他方の通信装置１００が基地局装置１００ｂである。端末装置１００ａの観点では、基地局装置１００ｂが対象通信装置であり、基地局装置１００ｂの観点では、端末装置１００ａが対象通信装置である。

基地局装置１００ｂは、バックホール通信部１４０を有する。バックホール通信部１４０は、制御部１３０ｂの制御下でネットワーク側（例えば、地上又は船上）との通信を有線通信、電波通信、又は可視光通信により行う。バックホール通信部１４０は、周辺の他の基地局装置との基地局間通信が可能であってもよい。

基地局装置１００ｂは、ＧＮＳＳ測位により基地局装置１００ｂの位置（自己位置）を取得するＧＮＳＳ測位部１５０を有していてもよい。ＧＮＳＳ測位部１５０は、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＧＬＯＮＡＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＩＲＮＳＳ（Ｉｎｄｉａｎ Ｒｅｇｉｏｎａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎａｌ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＣＯＭＰＡＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏのうち少なくとも１つのＧＮＳＳ受信機を含んでもよい。但し、基地局装置１００ｂが固定されている場合、制御部１３０ｂが基地局装置１００ｂの位置（自己位置）を予め記憶していてもよい。この場合、基地局装置１００ｂは、ＧＮＳＳ測位部１５０を有していなくてもよい。

端末装置１００ａの可視光通信部１１０ａ及び基地局装置１００ｂの可視光通信部１１０ｂは、可視光通信（具体的には、水中可視光通信）を行い、可視光信号を送受信する。一方、端末装置１００ａの音波通信部１２０ａ及び基地局装置１００ｂの音波通信部１２０ｂは、音波通信（具体的には、水中音波通信）を行い、音波信号を送受信する。

基地局装置１００ｂにおいて、音波通信部１２０ｂ（受波部１２２ｂ）は、端末装置１００ａ（送波部１２１ａ）から送信され、可視光通信接続の確立の制御に用いる情報を含む音波信号を受信する。制御部１３０ｂは、音波通信部１２０ｂが受信した音波信号に含まれる情報に基づいて、可視光通信接続を端末装置１００ａと確立するための制御を行う。例えば、制御部１３０ｂは、音波通信部１２０ｂを用いた音波通信により端末装置１００ａの位置を取得する。制御部１３０ｂは、端末装置１００ａの位置と、基地局装置１００ｂの位置（すなわち、自己位置）とに基づいて、可視光通信方向が端末装置１００ａに向くように可視光通信部１１０ｂ（例えば、駆動部１１３ｂ）を制御する。

基地局装置１００ｂにおいて、音波通信部１２０ｂ（送波部１２１ｂ）は、基地局ＩＤを含む音波信号を端末装置１００ａに送信してもよい。音波通信部１２０ｂ（受波部１２２ｂ）は、端末ＩＤを含む音波信号を端末装置１００ａから受信してもよい。

基地局装置１００ｂにおいて、音波通信部１２０ｂ（送波部１２１ｂ）は、基地局装置の位置を示す基地局位置情報を含む音波信号を端末装置１００ａに送信してもよい。音波通信部１２０ｂ（受波部１２２ｂ）は、端末装置１００ａの位置を示す端末位置情報を含む音波信号を端末装置１００ａから受信してもよい。

基地局装置１００ｂにおいて、音波通信部１２０ｂは、可視光通信接続を確立するための接続用音波信号を端末装置１００ａに送信及び／又は端末装置１００ａから受信してもよい。例えば、音波通信部１２０ｂは、接続要求音波信号を端末装置１００ａから受信し、当該接続要求の承諾を示す確認応答音波信号（以下、「ＡＣＫ音波信号」と称する）を端末装置１００ａに送信してもよい。

基地局装置１００ｂにおいて、制御部１３０ｂは、端末装置１００ａの位置と、基地局装置１００ｂの位置（自己位置）とに基づいて、端末装置１００ａと基地局装置１００ｂとの間の距離を取得してもよい。制御部１３０ｂは、取得された距離に基づいて、可視光通信における可視光信号の初期送信電力を制御してもよい。

一方、端末装置１００ａにおいて、音波通信部１２０ａ（受波部１２２ａ）は、基地局装置１００ｂ（送波部１２１ｂ）から送信され、可視光通信接続の確立の制御に用いる情報を含む音波信号を受信する。制御部１３０ａは、音波通信部１２０ａが受信した音波信号に含まれる情報に基づいて、可視光通信接続を基地局装置１００ｂと確立するための制御を行う。例えば、制御部１３０ａは、音波通信部１２０ａを用いた音波通信により基地局装置１００ｂの位置を取得する。制御部１３０ａは、基地局装置１００ｂの位置と、端末装置１００ａの位置（すなわち、自己位置）とに基づいて、可視光通信方向が基地局装置１００ｂに向くように可視光通信部１１０ａ（例えば、駆動部１１３ａ）を制御する。

端末装置１００ａにおいて、音波通信部１２０ａ（送波部１２１ａ）は、端末装置１００ａの識別子（以下、「端末ＩＤ」と称する）を含む音波信号を基地局装置１００ｂに送信してもよい。音波通信部１２０ａ（受波部１２２ａ）は、基地局装置１００ｂの識別子（以下、「基地局ＩＤ」と称する）を含む音波信号を基地局装置１００ｂから受信してもよい。

端末装置１００ａにおいて、音波通信部１２０ａ（送波部１２１ａ）は、端末装置１００ａの位置を示す端末位置情報を含む音波信号を基地局装置１００ｂに送信してもよい。音波通信部１２０ａ（受波部１２２ａ）は、基地局装置１００ｂの位置を示す基地局位置情報を含む音波信号を基地局装置１００ｂから受信してもよい。

端末装置１００ａにおいて、音波通信部１２０ａは、可視光通信接続を確立するための接続用音波信号を基地局装置１００ｂに送信及び／又は基地局装置１００ｂから受信してもよい。例えば、音波通信部１２０ａは、接続要求音波信号を基地局装置１００ｂに送信し、ＡＣＫ音波信号を基地局装置１００ｂから受信してもよい。

端末装置１００ａにおいて、制御部１３０ａは、端末装置１００ａの位置（自己位置）と、基地局装置１００ｂの位置とに基づいて、端末装置１００ａと基地局装置１００ｂとの間の距離を取得してもよい。制御部１３０ａは、取得された距離に基づいて、可視光通信における可視光信号の初期送信電力を制御してもよい。

端末装置１００ａは、複数の基地局装置１００ｂ（すなわち、複数の候補通信装置）の中から選択された基地局装置１００ｂを対象通信装置として水中可視光通信を行ってもよい。制御部１３０ａは、音波通信部１２０ａが受信する音波信号に含まれる情報に基づいて、複数の基地局装置１００ｂの中から対象通信装置を選択する制御を行ってもよい。これにより、複数の基地局装置１００ｂのうち最適な対象通信装置との水中可視光通信を行うことが可能になる。

端末装置１００ａにおいて、制御部１３０ａは、音波通信部１２０ａが受信する音波信号に基づいて、端末装置１００ａと各基地局装置１００ｂとの間の距離を取得してもよい。制御部１３０ａは、各基地局装置１００ｂについて取得された距離に基づいて、複数の基地局装置１００ｂの中から対象通信装置を選択してもよい。例えば、制御部１３０ａは、端末装置１００ａとの距離が最も短い基地局装置１００ｂを対象通信装置として優先的に選択してもよい。

基地局装置１００ｂにおいて、音波通信部１２０ｂは、基地局装置１００ｂにおける端末装置１００ａの収容可否を示す収容可否情報を含む音波信号を送信してもよい。例えば、基地局装置１００ｂがある時点で１つの端末装置１００ａとのみ可視光通信が可能であって、基地局装置１００ｂが端末装置１００ａと可視光通信を実行中である場合、音波通信部１２０ｂは、基地局装置１００ｂが新たに端末装置１００ａを収容不可であることを示す収容可否情報を含む音波信号を送信する。

端末装置１００ａにおいて、音波通信部１２０ａは、収容可否情報を含む音波信号を基地局装置１００ｂから受信する。制御部１３０ａは、受信された音波信号に含まれる収容可否情報に基づいて、複数の基地局装置１００ｂの中から対象通信装置を選択してもよい。具体的には、制御部１３０ａは、複数の基地局装置１００ｂの中から、新たに端末装置１００ａを収容可能な基地局装置１００ｂを抽出し、抽出された基地局装置１００ｂの中から対象通信装置を選択する。

（１．３）通信装置の動作例
図３は、第１実施形態に係る通信装置１００の動作シナリオ例を示す図である。図４は、本動作シナリオ例において送受信される音波信号の内容（フォーマット）を示す図である。

第１実施形態に係る動作シナリオ例では、ＬＢＬ基準点が各基地局装置１００ｂ内に存在するものとする。すなわち、各基地局装置１００ｂは、ＬＢＬにおけるトランスポンダとしての機能を有する。

本動作シナリオ例では、３つの基地局装置１００ｂ（１００ｂ１，１００ｂ２，１００ｂ３）が水面にあり、例えば各基地局装置１００ｂがブイに固定されている。各基地局装置１００ｂにおいて、可視光通信部１１０ｂ及び音波通信部１２０ｂは水中（水面よりも下）にあり、ＧＮＳＳ測位部１５０及びバックホール通信部１４０は水上（水面よりも上）にある。端末装置１００ａは、水中にある。

第１に、端末装置１００ａは、ＬＢＬにおける測位用音波信号を各基地局装置１００ｂと送受信する。具体的には、端末装置１００ａは、質問音波信号を各基地局装置１００ｂに送信し、応答音波信号を各基地局装置１００ｂから受信することで、各基地局装置１００ｂとの往復伝搬時間を取得する。そして、端末装置１００ａは、取得された往復伝搬時間に基づいて自己位置を取得する。

第２に、端末装置１００ａは、各基地局装置１００ｂから報知音波信号を受信する。報知音波信号は、周期的に送信される音波信号であって、基地局装置１００ｂに関する情報を含む音波信号である。報知音波信号は、当該報知音波信号の宛先を指定しない報知（ブロードキャスト）メッセージである。

第１実施形態では、報知音波信号は、図４に示すように、当該報知音波信号の送信元の基地局装置１００ｂに関する情報を含む。具体的には、報知音波信号は、当該報知音波信号の送信元の基地局装置１００ｂの基地局ＩＤと、当該基地局装置１００ｂの基地局位置情報と、当該基地局装置１００ｂの収容可否情報とを含む。但し、報知音波信号に収容可否情報を含めることに代えて、端末装置１００ａを収容可能な基地局装置１００ｂのみが報知音波信号を送信するとしてもよい。

端末装置１００ａは、各基地局装置１００ｂから報知音波信号を受信することで各基地局装置１００ｂの位置を取得する。

第３に、端末装置１００ａは、対象通信装置とする基地局装置１００ｂを選択し、接続用音波信号を当該基地局装置１００ｂ（対象通信装置）と送受信する。例えば、端末装置１００ａは、接続要求音波信号を基地局装置１００ｂ（対象通信装置）に送信し、ＡＣＫ音波信号を基地局装置１００ｂ（対象通信装置）から受信する。

第１実施形態では、接続要求音波信号は、図４に示すように、端末装置１００ａが選択した基地局装置１００ｂ（すなわち、接続要求音波信号の宛先）の基地局ＩＤと、端末装置１００ａ（すなわち、接続要求音波信号の送信元）の端末ＩＤと、端末装置１００ａの端末位置情報とを含む。ＡＣＫ音波信号は、図４に示すように、当該ＡＣＫ音波信号の送信元の基地局装置１００ｂの基地局ＩＤと、ＡＣＫ音波信号の宛先である端末装置１００ａの端末ＩＤとを含む。

基地局装置１００ｂ（対象通信装置）は、接続要求音波信号を受信することで端末装置１００ａの位置を取得する。

第４に、端末装置１００ａは、基地局装置１００ｂ（対象通信装置）の位置と、端末装置１００ａの位置（自己位置）とに基づいて、可視光通信方向が当該基地局装置１００ｂに向くように可視光通信部１１０ａを制御する。同様に、当該基地局装置１００ｂは、当該基地局装置１００ｂの位置（自己位置）と、端末装置１００ａの位置とに基づいて、可視光通信方向が端末装置１００ａに向くように可視光通信部１１０ｂを制御する。その結果、当該基地局装置１００ｂと端末装置１００ａとの間で可視光通信接続が確立される。可視光通信接続が確立されると、当該基地局装置１００ｂ及び端末装置１００ａは、通信データを可視光通信により送受信する。

なお、接続要求音波信号を受信した基地局装置１００ｂは、当該接続要求を拒否する場合、ＡＣＫ音波信号の送信に代えて、否定応答（ＮＡＣＫ）音波信号を送信してもよい。或いは、基地局装置１００ｂは、当該接続要求を拒否する場合、ＡＣＫ音波信号を送信しないとしてもよい。端末装置１００ａは、ＮＡＣＫ音波信号を受信した場合、又は接続要求音波信号の送信から所定時間が経過した場合（すなわち、タイムアウトとみなした場合）、２番目に優先順位の高い基地局装置１００ｂを選択し、選択された基地局装置１００ｂに対して接続要求音波信号を送信してもよい。

音波通信領域において、測位用音波信号、報知音波信号、及び接続用音波信号は、時分割で多重されてもよい（ＴＤＭ）。測位用音波信号、報知音波信号、及び接続用音波信号は、周波数分割で多重されてもよい（ＦＤＭ）。或いは、測位用音波信号、報知音波信号、及び接続用音波信号は、符号分割で多重されてもよい（ＣＤＭ）。各基地局装置１００ｂの報知音波信号は、時分割で多重されてもよい。或いは、当該報知音波信号は、周波数分割で多重されてもよい。或いは、当該報知音波信号は、各通信装置１００の固有の直交符号系列を用いて符号分割で多重されてもよい。

図５は、第１実施形態に係る通信装置１００の動作フロー例を示す図である。本動作フロー例では、各基地局装置１００ｂは自己位置を予め取得しているものとする。

ステップＳ１０１において、端末装置１００ａは、質問音波信号を各基地局装置１００ｂに送信する。端末装置１００ａは、データ通信を行う必要が生じたこと、例えば、端末装置１００ａにおいてネットワーク側に送信するべき通信データ（例えば、センシングデータ）が発生したことをトリガとして、質問音波信号を送信してもよい。

ステップＳ１０２において、質問音波信号を受信した基地局装置１００ｂ３は、応答音波信号を端末装置１００ａに送信する。ステップＳ１０３において、質問音波信号を受信した基地局装置１００ｂ２は、応答音波信号を端末装置１００ａに送信する。ステップＳ１０４において、質問音波信号を受信した基地局装置１００ｂ１は、応答音波信号を端末装置１００ａに送信する。このように、第１実施形態では、各基地局装置１００ｂがＬＢＬにおけるトランスポンダとして機能する。

ステップＳ１０５において、端末装置１００ａは、ステップＳ１０１乃至Ｓ１０４の結果に基づいてＬＢＬにより自己位置を取得する。

ステップＳ１０６において、基地局装置１００ｂ３は、報知音波信号を端末装置１００ａに送信する。ステップＳ１０７において、基地局装置１００ｂ２は、報知音波信号を端末装置１００ａに送信する。ステップＳ１０８において、基地局装置１００ｂ１は、報知音波信号を端末装置１００ａに送信する。なお、各基地局装置１００ｂは、端末装置１００ａからの質問音波信号の受信をトリガとして報知音波信号を送信してもよい。この場合、各基地局装置１００ｂは、報知音波信号を１回のみ送信するとしてもよい。或いは、各基地局装置１００ｂは、質問音波信号の受信から一定期間内のみにおいて報知音波信号を周期的に送信するとしてもよい。これにより、報知音波信号を常に周期的に送信する場合に比べて低消費電力化を図ることができる。

端末装置１００ａは、各基地局装置１００ｂから報知音波信号を受信することで各基地局装置１００ｂの位置を取得する。

ステップＳ１０９において、端末装置１００ａは、対象通信装置（すなわち、接続要求先）とする基地局装置１００ｂを選択する。ここでは、端末装置１００ａが基地局装置１００ｂ１を対象通信装置として選択したと仮定して説明を続ける。

ステップＳ１１０において、端末装置１００ａは、接続要求音波信号を基地局装置１００ｂ１に送信する。この接続要求音波信号は、基地局装置１００ｂ１の基地局ＩＤを宛先として含み、且つ、端末装置１００ａの端末位置情報を含む。

ステップＳ１１１において、基地局装置１００ｂ１は、ＡＣＫ音波信号を端末装置１００ａに送信する。このＡＣＫ音波信号は、端末装置１００ａの端末ＩＤを宛先として含む。

ステップＳ１１２において、端末装置１００ａは、ステップＳ１０５で取得した自己位置と、ステップＳ１０８で取得した基地局装置１００ｂ１の位置とに基づいて、可視光通信方向が基地局装置１００ｂ１に向くように可視光通信部１１０ａを制御する。

ステップＳ１１３において、基地局装置１００ｂ１は、予め取得している自己位置と、ステップＳ１１０で取得した端末装置１００ａの位置とに基づいて、可視光通信方向が端末装置１００ａに向くように可視光通信部１１０ｂを制御する。

ステップＳ１１４において、基地局装置１００ｂ１及び端末装置１００ａは、可視光通信接続を確立する処理を行う。ここで、基地局装置１００ｂ１及び端末装置１００ａのそれぞれは、基地局装置１００ｂ１と端末装置１００ａとの間の距離に基づいて、可視光信号の初期送信電力を設定する。可視光通信接続が確立されると、基地局装置１００ｂ１及び端末装置１００ａは、通信データを可視光通信により送受信する。

（１．４）第１実施形態の第１変更例
次に、第１実施形態の第１変更例に係る通信装置１００について、上述の第１実施形態との相違点を主として説明する。本変更例では、ＬＢＬ基準点は基地局装置１００ｂの外部に存在する。すなわち、ＬＢＬ基準点となる測位用通信装置を基地局装置１００ｂとは別に設ける。

本変更例では、通信装置１００の音波通信部１２０は、複数の測位用通信装置に対する質問音波信号を送信し、質問音波信号を受信した各測位用通信装置から応答音波信号を受信する。通信装置１００の制御部１３０は、応答音波信号の受信に応じて定められる各測位用通信装置２００との往復伝搬時間に基づいて自己位置を取得する。

図６は、第１実施形態の第１変更例に係る通信装置１００の動作シナリオ例を示す図である。

図６の例では、複数の測位用通信装置２００が水中に設置されている。各測位用通信装置２００は音波通信部を有し、ＬＢＬにおける基準点及びトランスポンダとして機能する。但し、複数の測位用通信装置２００のうち一部が、いずれかの基地局装置１００ｂと一体化されていてもよい（第１実施形態を参照）。

本変更例では、端末装置１００ａは、ＬＢＬにおける測位用音波信号を各測位用通信装置２００と送受信する。具体的には、端末装置１００ａは、質問音波信号を各測位用通信装置２００に送信し、応答音波信号を各測位用通信装置２００から受信することで、各測位用通信装置２００との往復伝搬時間を取得する。そして、端末装置１００ａは、取得された往復伝搬時間に基づいて自己位置を取得する。なお、本変更例では、基地局装置１００ｂが移動可能であってもよい。基地局装置１００ｂは、測位用音波信号を各測位用通信装置２００と送受信することで自己位置を取得してもよい。

図７は、第１実施形態の第１変更例に係る通信装置１００の動作フロー例を示す図である。本動作フロー例では、各基地局装置１００ｂは自己位置を予め取得しているものとする。

ステップＳ１２１において、端末装置１００ａは、質問音波信号を各測位用通信装置２００に送信する。

ステップＳ１２２において、質問音波信号を受信した各測位用通信装置２００は、応答音波信号を端末装置１００ａに送信する。

ステップＳ１２３において、端末装置１００ａは、ステップＳ１２１及びＳ１２２の結果に基づいてＬＢＬにより自己位置を取得する。

その後の動作については、上述の第１実施形態と同様である。

（１．５）第１実施形態の第２変更例
次に、第１実施形態の第２変更例に係る通信装置１００について、上述の第１実施形態との相違点を主として説明する。本変更例では、各通信装置１００の位置を管理する位置管理通信装置を設ける。そして、通信装置１００の音波通信部１２０は、対象通信装置の位置を示す位置情報を含む音波信号を位置管理通信装置から受信する。

図８は、第１実施形態の第２変更例に係る通信装置１００の動作シナリオ例を示す図である。図９は、本動作シナリオ例において送受信される音波信号の内容（フォーマット）を示す図である。

図８の例では、複数の測位用通信装置２００と、位置管理通信装置３００とが水中に設置されている。測位用通信装置２００については、上述の第１変更例と同様である。位置管理通信装置３００は音波通信部を有し、端末装置１００ａ及び基地局装置１００ｂとの音波通信を行う。

第１に、端末装置１００ａは、上述の第１変更例と同様に、測位用通信装置２００を用いて自己位置を取得する。基地局装置１００ｂも、測位用通信装置２００を用いて自己位置を取得してもよい。そのため、基地局装置１００ｂは、移動可能であってもよい。

第２に、端末装置１００ａは、端末位置情報を含む登録用音波信号を位置管理通信装置３００に送信する。例えば、端末装置１００ａからの登録用音波信号は、図９に示すように、端末装置１００ａの端末ＩＤと、端末装置１００ａの端末位置情報とを含む。登録用音波信号は、位置管理通信装置３００のＩＤを宛先としてさらに含んでもよい。

各基地局装置１００ｂは、基地局位置情報を含む登録用音波信号を位置管理通信装置３００に送信してもよい。例えば、基地局装置１００ｂからの登録用音波信号は、図９に示すように、当該基地局装置１００ｂの基地局ＩＤと、当該基地局装置１００ｂの基地局位置情報と、当該基地局装置１００ｂの収容可否情報とを含む。但し、各基地局装置１００ｂが固定されている前提下では、位置管理通信装置３００は、各基地局装置１００ｂの位置を予め取得していてもよい。その場合、位置管理通信装置３００は、基地局装置１００ｂからの登録用音波信号は不要としてもよい。或いは、基地局位置情報を含まずに基地局ＩＤ及び収容可否情報を含む登録用音波信号を基地局装置１００ｂが送信してもよい。

第３に、位置管理通信装置３００は、自身が管理している各通信装置１００の情報に基づいて、各通信装置１００の位置情報を含む報知音波信号を送信する。例えば、本変更例に係る報知音波信号は、図９に示すように、各基地局装置１００ｂの基地局ＩＤ・基地局位置情報・収容可否情報と、端末装置１００ａの端末ＩＤ・端末位置情報とを含む。

端末装置１００ａは、位置管理通信装置３００からの報知音波信号を受信することで各基地局装置１００ｂの位置（及び端末収容可否）を取得する。各基地局装置１００ｂは、位置管理通信装置３００からの報知音波信号を受信することで端末装置１００ａの位置を取得する。そのため、本変更例では、端末装置１００ａが送信する接続要求音波信号は、端末装置１００ａの端末位置情報を含まなくてもよい。

本変更例では、音波通信領域において、測位用音波信号、登録用音波信号、報知音波信号、及び接続用音波信号は、時分割で多重されてもよい（ＴＤＭ）。測位用音波信号、登録用音波信号、報知音波信号、及び接続用音波信号は、周波数分割で多重されてもよい（ＦＤＭ）。或いは、測位用音波信号、登録用音波信号、報知音波信号、及び接続用音波信号は、符号分割で多重されてもよい（ＣＤＭ）。各通信装置１００の登録用音波信号は、時分割で多重されてもよい。或いは、各通信装置１００の登録用音波信号は、周波数分割で多重されてもよい。或いは、各通信装置１００の登録用音波信号は、各通信装置１００の固有の直交符号系列を用いて符号分割で多重されてもよい。

本変更例では、各基地局装置１００ｂは、端末収容可否の状態が変化した際に、具体的には、新たに端末装置１００ａを収容できなくなった又は新たに端末装置１００ａを収容できるようになった際に、変化後の端末収容可否の状態を示す収容可否情報を含む登録用音波信号を位置管理通信装置３００に送信してもよい。各基地局装置１００ｂは、自身の位置が変更されたと判定した際に、登録用音波信号を位置管理通信装置３００に送信してもよい。

図１０は、第１実施形態の第２変更例に係る通信装置１００の動作フロー例を示す図である。本動作フロー例では、各基地局装置１００ｂは自己位置を予め取得しているものとする。

ステップＳ１３０において、端末装置１００ａは、上述の第１変更例と同様にして自己位置を取得する。

ステップＳ１３１において、基地局装置１００ｂ１は、登録用音波信号を位置管理通信装置３００に送信する。ステップＳ１３２において、基地局装置１００ｂ２は、登録用音波信号を位置管理通信装置３００に送信する。ステップＳ１３３において、基地局装置１００ｂ３は、登録用音波信号を位置管理通信装置３００に送信する。位置管理通信装置３００は、各基地局装置１００ｂからの登録用音波信号に基づいて、各基地局装置１００ｂの位置及び／又は端末収容可否を取得する。

ステップＳ１３４において、端末装置１００ａは、登録用音波信号を位置管理通信装置３００に送信する。位置管理通信装置３００は、端末装置１００ａからの登録用音波信号に基づいて、端末装置１００ａの位置を取得する。

ステップＳ１３５において、位置管理通信装置３００は、報知音波信号を送信する。端末装置１００ａは、報知音波信号を受信することで各基地局装置１００ｂの位置を取得する。各基地局装置１００ｂは、報知音波信号を受信することで端末装置１００ａの位置を取得する。

その後の動作については、上述の第１実施形態と同様である。但し、ステップＳ１１０において端末装置１００ａから基地局装置１００ｂ１に送信される接続要求音波信号は、端末装置１００ａの位置情報を含まずに、基地局装置１００ｂ１の識別子（宛先）及び端末装置１００ａの識別子（送信元）を含んでもよい。

（１．６）第１実施形態の第３変更例
次に、第１実施形態の第３変更例に係る通信装置１００について、上述の第１実施形態との相違点を主として説明する。本変更例では、端末装置１００ａの音波通信部１２０ａは、基地局装置１００ｂ間で同期して各基地局装置１００ｂから送信される測位用参照信号を音波信号として受信する。端末装置１００ａの制御部１３０ａは、受信された測位用参照信号に基づいて、端末装置１００ａの位置を取得する。

図１１は、第１実施形態の第２変更例に係る通信装置１００の動作シナリオ例を示す図である。

本変更例では、各基地局装置１００ｂは、互いに同期して測位用参照信号を音波信号として送信する。これにより、端末装置１００ａは、各測位用参照信号の到達時間差に基づいて、各基地局装置１００ｂを基準点とした基準点座標上での自己位置を取得できる。そのため、上述のようなＬＢＬにおける測位用音波信号（質問音波信号及び応答音波信号）の送受信は不要である。

なお、各基地局装置１００ｂは、測位用参照信号を報知音波信号とは別に常に送信してもよい。各基地局装置１００ｂは、自身の基地局ＩＤをシードとした直交系列により測位用参照信号を構成してもよい。これにより、端末装置１００ａは、測位用参照信号に基づいて基地局ＩＤを取得できるため、基地局ＩＤに基づいて測位用参照信号と報知音波信号とを対応付けることができる。

本変更例では、音波通信領域において、測位用参照信号、報知音波信号、及び接続用音波信号は、時分割で多重されてもよい（ＴＤＭ）。測位用音波信号、登録用音波信号、報知音波信号、及び接続用音波信号は、周波数分割で多重されてもよい（ＦＤＭ）。或いは、測位用音波信号、登録用音波信号、報知音波信号、及び接続用音波信号は、符号分割で多重されてもよい（ＣＤＭ）。

但し、測位用参照信号を報知音波信号と共通化してもよい。この場合、各基地局装置１００ｂは、直交符号系列を用いて報知音波信号を同時に送信してもよい。

図１２は、第１実施形態の第３変更例に係る通信装置１００の動作フロー例を示す図である。本動作フロー例では、各基地局装置１００ｂは自己位置を予め取得しているものとする。

ステップＳ１４１乃至Ｓ１４３において、基地局装置１００ｂ１乃至１００ｂ３は、測位用参照信号を音波信号として送信する。

ステップＳ１４４において、端末装置１００ａは、基地局装置１００ｂ１乃至１００ｂ３から受信する測位用参照信号に基づいて自己位置を取得する。

その後の動作については、上述の第１実施形態と同様である。

（２）第２実施形態
次に、第２実施形態について、上述の第１実施形態との相違点を主として説明する。上述の第１実施形態では、各通信装置１００の位置を取得することで可視光通信方向を制御していたが、第２実施形態では、各通信装置１００の位置を取得することに代えて、対象通信装置からの音波信号の到来方向を取得することで可視光通信方向を制御する。

第２実施形態に係る通信装置１００において、音波通信部１２０は、対象通信装置から送信される音波信号を受信する。制御部１３０は、音波通信部１２０が受信した音波信号に基づいて当該音波信号の到来方向を推定する。そして、制御部１３０は、可視光通信方向（例えば、光軸方向）が当該到来方向になるように可視光通信部１１０を制御する。これにより、可視光通信方向を対象通信装置に適切に向けることが可能である。

第２実施形態では、通信装置１００の音波通信部１２０の受波部１２２は、音波の波長と同程度の間隔で設置された受波器からなる受波器アレイを含む。制御部１３０は、音波信号の到来角度（到来方向）を受波器間の位相差として取得する。このような方法を用いる方式は、ＵＳＢＬ（Ｕｌｔｒａ Ｓｈｏｒｔ Ｂａｓｅ Ｌｉｎｅ）方式とも称される。

第２実施形態では、通信装置１００の制御部１３０は、対象通信装置における音波信号の送信電力と、音波通信部１２０が受信した音波信号の受信電力と、から算出される減衰量に基づいて、対象通信装置と通信装置１００との間の距離を取得してもよい。そして、制御部１３０は、取得された距離に基づいて、可視光通信における可視光信号の初期送信電力を制御してもよい。

通信装置１００の音波通信部１２０は、複数の候補通信装置のそれぞれから音波信号を受信してもよい。制御部１３０は、各候補通信装置と通信装置１００との間の距離を減衰量に基づいて取得し、取得された距離に基づいて複数の候補通信装置の中から対象通信装置を選択してもよい。

図１３は、第２実施形態に係る通信装置１００の動作シナリオ例を示す図である。図１４は、本動作シナリオ例において送受信される音波信号の内容（フォーマット）を示す図である。

本動作シナリオ例では、基地局装置１００ｂが水面にある。具体的には、基地局装置１００ｂにおいて、可視光通信部１１０ｂ及び音波通信部１２０ｂは水中（水面よりも下）にあり、バックホール通信部１４０は水上（水面よりも上）にある。基地局装置１００ｂは、ＧＮＳＳ測位部１５０を有していなくてもよい。第２実施形態では、音波信号の到来方向を取得することで可視光通信方向を制御する構成であるため、基地局装置１００ｂが移動可能であってもよい。端末装置１００ａは、水中にある。

第１に、基地局装置１００ｂは、報知音波信号を送信する。第２実施形態では、報知音波信号は、図１４に示すように、当該基地局装置１００ｂの基地局ＩＤと、当該基地局装置１００ｂの収容可否情報と、当該報知音波信号の送信電力を示す送信電力情報とを含む。但し、報知音波信号の送信電力が既知（固定）である場合、報知音波信号は送信電力情報を含まなくてもよい。

端末装置１００ａは、報知音波信号を受信するとともに、当該報知音波信号の到来方向を取得する。また、端末装置１００ａは、報知音波信号の送信電力と、報知音波信号の受信電力と、から算出される減衰量に基づいて、基地局装置１００ｂと端末装置１００ａとの間の距離を取得する。

端末装置１００ａは、複数の基地局装置１００ｂのそれぞれから報知音波信号を受信してもよい。端末装置１００ａは、各基地局装置１００ｂと端末装置１００ａとの間の距離を取得し、取得された距離に基づいて複数の基地局装置１００ｂの中から対象通信装置を選択してもよい。

第２に、端末装置１００ａは、接続用音波信号を基地局装置１００ｂ（対象通信装置）と送受信する。例えば、端末装置１００ａは、接続要求音波信号を当該基地局装置１００ｂに送信し、ＡＣＫ音波信号を当該基地局装置１００ｂから受信する。

第２実施形態では、接続要求音波信号は、図１４に示すように、端末装置１００ａが選択した基地局装置１００ｂ（すなわち、接続要求音波信号の宛先）の基地局ＩＤと、端末装置１００ａ（すなわち、接続要求音波信号の送信元）の端末ＩＤと、当該基地局装置１００ｂと端末装置１００ａとの間の距離を示す距離情報とを含む。当該距離情報は、当該基地局装置１００ｂが可視光信号の初期送信電力を制御するために用いられる。ＡＣＫ音波信号は、図１４に示すように、当該ＡＣＫ音波信号の送信元の基地局装置１００ｂの基地局ＩＤと、ＡＣＫ音波信号の宛先である端末装置１００ａの端末ＩＤとを含む。

ここで、基地局装置１００ｂは、端末装置１００ａからの接続要求音波信号を受信するとともに、当該報知音波信号の到来方向を取得する。また、基地局装置１００ｂは、当該接続要求音波信号に含まれる距離情報に基づいて基地局装置１００ｂと端末装置１００ａとの間の距離を取得する。

第３に、端末装置１００ａは、報知音波信号について推定した到来方向に基づいて、可視光通信方向が当該到来方向になるように可視光通信部１１０ａを制御する。基地局装置１００ｂは、接続要求音波信号について推定した到来方向に基づいて、可視光通信方向が当該到来方向になるように可視光通信部１１０ｂを制御する。その結果、当該基地局装置１００ｂと端末装置１００ａとの間で可視光通信接続が確立される。可視光通信接続が確立されると、当該基地局装置１００ｂ及び端末装置１００ａは、通信データを可視光通信により送受信する。

音波通信領域において、報知音波信号及び接続用音波信号は、時分割で多重されてもよい（ＴＤＭ）。報知音波信号及び接続用音波信号は、周波数分割で多重されてもよい（ＦＤＭ）。或いは、報知音波信号及び接続用音波信号は、符号分割で多重されてもよい（ＣＤＭ）。各基地局装置１００ｂの報知音波信号は、時分割で多重されてもよい。或いは、各基地局装置１００ｂの報知音波信号は、周波数分割で多重されてもよい。或いは、各基地局装置１００ｂの報知音波信号は、各基地局装置１００ｂの固有の直交符号系列を用いて符号分割で多重されてもよい。

図１５は、第２実施形態に係る通信装置１００の動作フロー例を示す図である。ここでは、端末装置１００ａが３つの基地局装置１００ｂから報知音波信号を受信するものとする。

ステップＳ２０１において、基地局装置１００ｂ３は、報知音波信号を端末装置１００ａに送信する。ステップＳ２０２において、基地局装置１００ｂ２は、報知音波信号を端末装置１００ａに送信する。ステップＳ２０３において、基地局装置１００ｂ１は、報知音波信号を端末装置１００ａに送信する。

ステップＳ２０４において、端末装置１００ａは、各基地局装置１００ｂからの報知音波信号の到来方向を推定する。また、端末装置１００ａは、各基地局装置１００ｂからの報知音波信号の減衰量に基づいて、端末装置１００ａと各基地局装置１００ｂとの間の距離を取得（推定）する。なお、端末装置１００ａは、各基地局装置１００ｂから報知音波信号を複数回受信し、各基地局装置１００ｂについて到来方向の推定を複数回行うことにより、到来方向の推定精度を高めるための処理を行ってもよい。

ステップＳ２０５において、端末装置１００ａは、対象通信装置（すなわち、接続要求先）とする基地局装置１００ｂを選択する。端末装置１００ａは、端末装置１００ａとの距離が最も短い基地局装置１００ｂを対象通信装置として優先的に選択してもよい。端末装置１００ａは、各基地局装置１００ｂからの報知音波信号に基づいて、端末装置１００ａを収容可能な基地局装置１００ｂを抽出し、抽出された基地局装置１００ｂを対象通信装置として選択してもよい。ここでは、端末装置１００ａが基地局装置１００ｂ１を対象通信装置として選択したと仮定して説明を続ける。

ステップＳ２０６において、端末装置１００ａは、接続要求音波信号を基地局装置１００ｂ１に送信する。この接続要求音波信号は、基地局装置１００ｂ１の基地局ＩＤを宛先として含み、且つ、基地局装置１００ｂ１と端末装置１００ａとの間の距離を示す距離情報を含む。

ステップＳ２０７において、基地局装置１００ｂ１は、接続要求音波信号を受信するとともに、接続要求音波信号の到来方向を推定する。

ステップＳ２０８において、基地局装置１００ｂ１は、ＡＣＫ音波信号を端末装置１００ａに送信する。このＡＣＫ音波信号は、端末装置１００ａの端末ＩＤを宛先として含む。なお、基地局装置１００ｂ１が移動する可能性を考慮し、端末装置１００ａは、ＡＣＫ音波信号の到来方向を推定してもよい。ＡＣＫ音波信号の到来方向がステップＳ２０４で推定した到来方向に対して変化している場合、端末装置１００ａは、ＡＣＫ音波信号の到来方向を用いて可視光通信方向を制御してもよい。

ステップＳ２０９において、端末装置１００ａは、推定された到来方向に基づいて、可視光通信方向が当該到来方向になるように可視光通信部１１０ａを制御する。

ステップＳ２１０において、基地局装置１００ｂ１は、ステップＳ２０７で推定した到来方向に基づいて、可視光通信方向が当該到来方向になるように可視光通信部１１０ｂを制御する。

ステップＳ２１１において、基地局装置１００ｂ１及び端末装置１００ａは、可視光通信接続を確立する処理を行う。ここで、基地局装置１００ｂ１及び端末装置１００ａのそれぞれは、基地局装置１００ｂ１と端末装置１００ａとの間の距離に基づいて、可視光信号の初期送信電力を設定する。可視光通信接続が確立されると、基地局装置１００ｂ１及び端末装置１００ａは、通信データを可視光通信により送受信する。

なお、第２実施形態では、通信装置１００の制御部１３０は、到来方向の推定精度を示す評価値を算出してもよい。そして、制御部１３０は、算出された評価値に基づいて、可視光通信において可視光通信方向（光軸）を調整するときの可動範囲（「摂動範囲」とも称される）を制御してもよい。到来方向の推定精度を示す評価値は、例えば、音波通信を用いた方向推定を複数回実施した際の分散値及び方向の変化量であってもよい。具体的には、制御部１３０は、分散が小さい場合に、到来方向の絞り込み精度が高いと判断して摂動範囲を狭めてもよい。また、制御部１３０は、方向の変化から、対象通信装置の移動方向及び速度を推定し、移動速度が速い場合には摂動範囲を対象通信装置の移動方向に広げてもよい。さらに、制御部１３０は、到来方向の推定精度を示す評価値が閾値よりも悪い場合、到来方向の推定を改めて（繰り返し）行ってもよい。

（３）第３実施形態
次に、第３実施形態について、上述の第１及び第２実施形態との相違点を主として説明する。上述の第１及び第２実施形態では、端末装置１００ａは、基地局装置１００ｂとの距離及び／又は基地局装置１００ｂの端末収容可否に基づいて対象通信装置（接続要求先）を選択していた。

しかしながら、このような選択方法により選択された基地局装置１００ｂは、必ずしも、可視光通信における伝搬環境の観点から最適な基地局装置１００ｂとは限らない。端末装置１００ａは、選択した基地局装置１００ｂとの可視光通信接続を確立するまで当該基地局装置１００ｂとの光伝搬環境が分からないため、当該基地局装置１００ｂとの光伝搬環境が劣悪であり得る。

よって、第３実施形態では、端末装置１００ａは、上述の第１及び第２実施形態の基地局選択方法に加えて又は当該基地局選択方法に代えて、伝搬環境を考慮して接続要求先の基地局装置１００ｂを選択する。なお、第３実施形態は、上述の第１及び第２実施形態と併用可能である。

具体的には、第３実施形態では、端末装置１００ａの音波通信部１２０ａは、水中可視光通信に影響を与える伝搬環境を示す伝搬環境情報を含む音波信号を受信する。伝搬環境情報は、伝搬環境として、濁度及び太陽光雑音のうち少なくとも一方を示す。端末装置１００ａの制御部１３０ａは、受信された音波信号に含まれる伝搬環境情報に基づいて、複数の基地局装置１００ｂの中から接続要求先の基地局装置１００ｂを選択する。これにより、可視光通信における伝搬環境の観点から最適な基地局装置１００ｂを選択することが可能になる。端末装置１００ａが接続要求先の基地局装置１００ｂを選択した後の動作については、上述の第１及び第２実施形態と同様である。

図１６は、第３実施形態に係る報知音波信号の内容（フォーマット）の一例を示す図である。第３実施形態に係る報知音波信号は、基地局装置１００ｂの基地局ＩＤと、当該基地局装置１００ｂの基地局位置情報と、当該基地局装置１００ｂの収容可否情報と、当該基地局装置１００ｂについての伝搬環境を示す伝搬環境情報とを含む。伝搬環境情報は、濁度を示す値及び太陽光雑音を示す値のうち少なくとも一方を含む。これらの値は、測定値に相当する数値であってもよい。或いは、これらの値は、高・中・低のようなインデックス値であってもよい。但し、第３実施形態を第２実施形態と併用する場合、報知音波信号は、基地局位置情報に代えて、報知音波信号の送信電力を示す送信電力情報を含んでもよい。

端末装置１００ａは、複数の基地局装置１００ｂについて図１６のような報知音波信号を受信することにより各基地局装置１００ｂの伝搬環境を取得（推定）し、取得された伝搬環境に基づいて接続要求先の基地局装置１００ｂを選択する。なお、報知音波信号は、基地局装置１００ｂから送信される場合と、位置管理通信装置３００から送信される場合とがある。後者の場合、各基地局装置１００ｂは、自身の伝搬環境情報を登録用音波信号により位置管理通信装置３００に登録してもよい。位置管理通信装置３００から送信される報知音波信号は、複数の基地局装置１００ｂのそれぞれの伝搬環境情報を含んでもよい（図９参照）。

図１７は、第３実施形態に係る通信装置１００の動作シナリオ例を示す図である。

本動作シナリオ例では、基地局装置１００ｂ１及び１００ｂ２が水中（具体的には、水底）にあり、基地局装置１００ｂ３が水面にある。基地局装置１００ｂ１は、基地局装置１００ｂ２に比べて、より水面に近い位置にある。端末装置１００ａは、水中にある。ここでは、各基地局装置１００ｂが濁度センサ及び太陽光雑音センサ（例えば、雑音となる環境光を測定するための照度センサ）を有するものとする。また、各基地局装置１００ｂは、新たに端末装置１００ａを収容可能な状態にあるものとする。なお、太陽光雑音に限らず光を発するものは雑音となる可能性があるため、太陽光雑音センサに限らず雑音となる環境光を測定するセンサであればよい。

基地局装置１００ｂ１は、自身で測定した濁度及び太陽光雑音を示す伝搬環境情報を含む報知音波信号を送信する。測定された濁度は「中」であり、測定された太陽光雑音は「中」である。また、基地局装置１００ｂ２は、自身で測定した濁度及び太陽光雑音を示す伝搬環境情報を含む報知音波信号を送信する。測定された濁度は「高」であり、測定された太陽光雑音は「低」である。さらに、基地局装置１００ｂ３は、自身で測定した濁度及び太陽光雑音を示す伝搬環境情報を含む報知音波信号を送信する。測定された濁度は「低」であり、測定された太陽光雑音は「高」である。

各基地局装置１００ｂから報知音波信号を受信した端末装置１００ａは、各報知音波信号に含まれる伝搬環境情報に基づいて各基地局装置１００ｂの伝搬環境を取得し、取得された伝搬環境に基づいて接続要求先の基地局装置１００ｂを選択する。図１７の例では、端末装置１００ａは、濁度が「高」である基地局装置１００ｂ２と太陽光雑音が「高」である基地局装置１００ｂ３とを接続要求先として不適切と判定し、基地局装置１００ｂ３を接続要求先として選択する。

端末装置１００ａは、各基地局装置１００ｂの伝搬環境に加えて、各基地局装置１００ｂと端末装置１００ａとの間の距離に基づいて、接続要求先の基地局装置１００ｂを選択してもよい。距離を取得する方法は、第１実施形態のように位置に基づく距離取得方法であってもよい。或いは、当該距離を取得する方法は、第２実施形態のように減衰量に基づく距離取得方法であってもよい。

例えば、濁度及び距離が同じであって、太陽光雑音が異なる２つの基地局装置１００ｂが存在する場合、端末装置１００ａは、当該２つの基地局装置１００ｂのうち太陽光雑音が小さい方の基地局装置１００ｂを選択してもよい。

別の例として、
条件１：端末装置１００ａと基地局装置１００ｂ（Ａ）との間の距離（Ａ）が、端末装置１００ａと基地局装置１００ｂ（Ｂ）との間の距離（Ｂ）よりも大きいが、距離（Ａ）と距離（Ｂ）との差が閾値以内である
条件２：端末装置１００ａが基地局装置１００ｂ（Ａ）と最大送信電力以下で通信可能である
条件３：基地局装置１００ｂ（Ａ）についての伝搬環境（濁度及び太陽光雑音量）が、基地局装置１００ｂ（Ｂ）についての伝搬環境（濁度及び太陽光雑音量）よりも良好である
という条件１乃至３のすべてが満たされた場合、端末装置１００ａは、距離的に近い基地局装置１００ｂ（Ｂ）ではなく、距離的に遠い基地局装置１００ｂ（Ａ）を選択してもよい。

なお、第３実施形態では、水中可視光通信に影響を与える伝搬環境として濁度及び太陽光雑音を例に挙げて説明したが、濁度・太陽光雑音に加えて、クロロフィル濃度をさらに考慮してもよい。さらに、端末装置１００ａは、クロロフィル濃度に基づいて、可視光通信に用いる可視光の色を選択してもよい。これにより、端末装置１００ａは、最適な色を選択可能となる。

また、第３実施形態では、伝搬環境を各基地局装置１００ｂが測定する一例について説明したが、別の通信装置、例えば測位用通信装置２００（図６参照）及び／又は位置管理通信装置３００（図８参照）も濁度センサ及び太陽光雑音センサを有していてもよい。当該別の通信装置は、測定した伝搬環境を端末装置１００ａ及び／又は基地局装置１００ｂに音波通信により通知してもよい。

（３．１）第３実施形態の第１変更例
次に、第３実施形態の第１変更例について、上述の第３実施形態との相違点を主として説明する。本変更例では、端末装置１００ａの接続要求先とする推奨基地局装置１００ｂをネットワーク側で選択する。

具体的には、端末装置１００ａの音波通信部１２０ａは、ネットワーク側で選択された少なくとも１つの基地局装置１００ｂを示す推奨基地局情報を含む音波信号を受信する。端末装置１００ａの制御部１３０ａは、当該推奨基地局情報に基づいて接続要求先の基地局装置１００ｂを選択する。

図１８は、第３実施形態の第１変更例に係る通信装置１００の動作シナリオ例を示す図である。

第１に、各基地局装置１００ｂは、測定した伝搬環境（濁度・太陽光雑音情報）をネットワークノード４００に通知する。ネットワークノード４００は、通信ネットワーク上に設けられたノードであってもよい。ネットワークノード４００は、いずれかの基地局装置１００ｂに併設されたノードであってもよい。各基地局装置１００ｂからネットワークノード４００に通知する伝搬環境情報は、測定値に相当する数値であってもよい。当該伝搬環境情報は、高・中・低のようなインデックス値であってもよい。通知のタイミングは、各基地局装置１００ｂで測定する濁度・太陽光雑音が変化したタイミング又は定期的なタイミングで通知を行ってもよい。

第２に、ネットワークノード４００は、各基地局装置１００ｂからの伝搬環境情報に基づいて環境情報マップを生成又は更新する。環境情報マップは、位置と伝搬環境との対応関係を示すマップ情報であってもよい。

第３に、端末装置１００ａは、音波通信可能な範囲にある任意の基地局装置１００ｂを介して、自身の位置情報及び接続要求をネットワークノード４００に通知する。

第４に、ネットワークノード４００は、当該基地局装置１００ｂを介して、端末装置１００ａにとって好ましい基地局装置１００ｂを端末装置１００ａに通知する。端末装置１００ａに通知する基地局装置１００ｂは１つであってもよいし、上から好ましい順になっているリスト形式であってもよい。リストに含まれる基地局装置１００ｂは、端末収容可否を考慮しないリストであってもよいし、端末収容不能な基地局装置１００ｂを除外したリストであってもよい。

端末収容可否を考慮しないリストを用いる場合、端末装置１００ａは、各基地局装置１００ｂからの報知音波信号に基づいて端末収容可否を判断する。端末収容不能な基地局装置１００ｂを除外したリストを用いる場合、各基地局装置１００ｂは、端末収容可否の状態が変化したことに応じてその旨（変化後の状態）をネットワークノード４００に通知してもよい。この通知は、環境情報の通知と一緒又は、単独で行われてもよい。また、各基地局装置１００ｂは、ネットワークノード４００からの要求で通知してもよい。

（３．２）第３実施形態の第２変更例
次に、第３実施形態の第２変更例について、上述の第３実施形態及びその第１変更例との相違点を主として説明する。本変更例では、第３実施形態の第１変更例と同様に、端末装置１００ａの接続要求先とする推奨基地局装置１００ｂをネットワーク側で選択する。

図１９は、第３実施形態の第２変更例に係る通信装置１００の動作シナリオ例を示す図である。本変更例では、光通信機能を持つ固定の光センサ５００が多数配置されている。

第１に、各基地局装置１００ｂは、任意のタイミングで光センサ５００と定期的に可視光通信を行うことで、自身と既知の固定点（光センサ５００）との間の光伝搬状態を取得する。光伝搬状態は、例えば、可視光信号の減衰量を示す情報であってもよい。

ここで、端末装置１００ａと光通信中の基地局装置１００ｂは、任意のタイミングで端末装置１００ａに位置情報を要求し、端末装置１００ａの位置情報及び光伝搬状態を取得し、取得された情報をネットワークノード４００に通知してもよい。或いは、端末装置１００ａは、自身の位置情報及び光伝搬状態をネットワークノード４００に通知してもよい。この通知は、接続中の基地局装置１００ｂを介して可視光通信経由で行ってもよく、任意の基地局装置１００ｂを介して音波通信経由で行ってもよい。これらの通知には、光伝搬状態を取得した際の時刻を示すタイムスタンプが付加されてもよい。

第２に、各基地局装置１００ｂは、光伝搬状態を管理するネットワークノード４００に対して、任意のタイミングで当該光伝搬状態及び対応する位置を通知する。

第３に、ネットワークノード４００は、光伝搬状態マップを生成又は更新する。光伝搬状態マップは、位置と光伝搬状態との対応関係を示すマップ情報であってもよい。

第４に、端末装置１００ａは、音波通信可能な範囲にある任意の基地局装置１００ｂを介して、自身の位置情報及び接続要求をネットワークノード４００に通知する。

第５に、ネットワークノード４００は、当該基地局装置１００ｂを介して、端末装置１００ａにとって好ましい基地局装置１００ｂを端末装置１００ａに通知する。

（４）その他の実施形態
上述の実施形態において、端末装置１００ａ及び基地局装置１００ｂが水中通信を行う一例について主として説明したが、基地局装置間で水中通信を行う場合及び／又は端末装置間で水中通信を行う場合を想定してもよい。また、上述の実施形態において、通信装置１００が水中通信を行う一例について説明したが、通信装置１００は、水中通信だけではなく、地上又は宇宙での通信も可能な構成であってもよい。

上述の各動作フローは、別個独立に実施する場合に限らず、２以上の動作フローを組み合わせて実施可能である。例えば、１つの動作フローの一部のステップを他の動作フローに追加してもよいし、１つの動作フローの一部のステップを他の動作フローの一部のステップと置換してもよい。また、上述の各動作フローにおけるステップの順番は一例であって、ステップの順番は適宜変更してもよい。

通信装置１００が行う各処理をコンピュータに実行させるプログラムが提供されてもよい。プログラムは、コンピュータ読取り可能媒体に記録されていてもよい。コンピュータ読取り可能媒体を用いれば、コンピュータにプログラムをインストールすることが可能である。ここで、プログラムが記録されたコンピュータ読取り可能媒体は、非一過性の記録媒体であってもよい。非一過性の記録媒体は、特に限定されるものではないが、例えば、ＣＤ－ＲＯＭやＤＶＤ－ＲＯＭ等の記録媒体であってもよい。また、通信装置１００が行う各処理を実行する回路を集積化し、通信装置１００の少なくとも一部を半導体集積回路（チップセット、ＳｏＣ：Ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ ａ ｃｈｉｐ）として構成してもよい。

本開示で使用する「に基づいて」、「に応じて」という記載は、別段に明記されていない限り、「のみに基づいて」、「のみに応じて」を意味しない。「に基づいて」という記載は、「のみに基づいて」及び「に少なくとも部分的に基づいて」の両方を意味する。同様に、「に応じて」という記載は、「のみに応じて」及び「に少なくとも部分的に応じて」の両方を意味する。また、「取得する（ｏｂｔａｉｎ／ａｃｑｕｉｒｅ）」は、記憶されている情報の中から情報を取得することを意味してもよく、他のノードから受信した情報の中から情報を取得することを意味してもよく、又は、情報を生成することにより当該情報を取得することを意味してもよい。「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、及びそれらの変形の用語は、列挙する項目のみを含むことを意味せず、列挙する項目のみを含んでもよいし、列挙する項目に加えてさらなる項目を含んでもよいことを意味する。また、本開示において使用されている用語「又は（ｏｒ）」は、排他的論理和ではないことが意図される。さらに、本開示で使用した「第１」、「第２」などの呼称を使用した要素へのいかなる参照も、それらの要素の量又は順序を全般的に限定するものではない。これらの呼称は、２つ以上の要素間を区別する便利な方法として本明細書で使用され得る。したがって、第１及び第２の要素への参照は、２つの要素のみがそこで採用され得ること、又は何らかの形で第１の要素が第２の要素に先行しなければならないことを意味しない。本開示において、例えば、英語でのａ，ａｎ，及びｔｈｅのように、翻訳により冠詞が追加された場合、これらの冠詞は、文脈から明らかにそうではないことが示されていなければ、複数のものを含むものとする。

以上、図面を参照して実施形態について詳しく説明したが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

本願は、日本国特許出願第２０２２－０６０９１１号（２０２２年３月３１日出願）の優先権を主張し、その内容の全てが本願明細書に組み込まれている。

（付記）
上述の実施形態に関する特徴について付記する。

（１）
対象通信装置との水中可視光通信を行う通信装置であって、
通信データを含む可視光信号を送受信する可視光通信部と、
前記対象通信装置又は別の通信装置から送信され、可視光通信接続の確立の制御に用いる情報を含む音波信号を受信する音波通信部と、
前記受信された音波信号に含まれる前記情報に基づいて、前記可視光通信接続を前記対象通信装置と確立するための制御を行う制御部と、を備える
通信装置。

（２）
前記音波通信部は、前記対象通信装置の識別子を前記情報として含む前記音波信号を受信する
上記（１）に記載の通信装置。

（３）
前記可視光通信部が前記可視光信号を送信する方向である可視光通信方向が可変であって、
前記制御部は、
前記音波通信部を用いた音波通信により前記対象通信装置の位置を取得し、
前記対象通信装置の位置と、前記通信装置の位置とに基づいて、前記可視光通信方向が前記対象通信装置に向くように前記可視光通信部を制御する
上記（１）又は（２）に記載の通信装置。

（４）
前記音波通信部は、前記対象通信装置の位置を示す位置情報を前記情報として含む前記音波信号を受信し、
前記制御部は、前記音波信号に含まれる前記位置情報に基づいて前記対象通信装置の位置を取得する
上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の通信装置。

（５）
前記音波通信部は、前記位置情報を含む前記音波信号を、前記対象通信装置から受信する
上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の通信装置。

（６）
前記音波通信部は、前記位置情報を含む前記音波信号を、前記対象通信装置と異なる位置管理通信装置から受信する
上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の通信装置。

（７）
前記通信装置は、複数の基地局装置の中から選択された基地局装置を前記対象通信装置として前記水中可視光通信を行う端末装置であり、
前記制御部は、前記音波通信により前記端末装置の位置をさらに取得する
上記（１）乃至（６）のいずれかに記載の通信装置。

（８）
前記音波通信部は、
第１音波信号を送信し、
前記第１音波信号を受信した各基地局装置から第２音波信号を受信し、
前記制御部は、前記第２音波信号の受信に応じて定められる前記各基地局装置との往復伝搬時間に基づいて、前記端末装置の位置を取得する
上記（１）乃至（７）のいずれかに記載の通信装置。

（９）
前記音波通信部は、
基地局装置と異なる複数の測位用通信装置に対する第１音波信号を送信し、
前記第１音波信号を受信した各測位用通信装置から第２音波信号を受信し、
前記制御部は、前記第２音波信号の受信に応じて定められる前記各測位用通信装置との往復伝搬時間に基づいて、前記端末装置の位置を取得する
上記（１）乃至（８）のいずれかに記載の通信装置。

（１０）
前記音波通信部は、基地局装置間で同期して各基地局装置から送信される測位用参照信号を前記音波信号として受信し、
前記制御部は、前記受信された測位用参照信号に基づいて、前記端末装置の位置を取得する
上記（１）乃至（９）のいずれかに記載の通信装置。

（１１）
前記制御部は、
前記対象通信装置の位置と、前記通信装置の位置とに基づいて、前記対象通信装置と前記通信装置との間の距離を取得し、
前記取得された距離に基づいて、前記水中可視光通信における前記可視光信号の初期送信電力を制御する
上記（１）乃至（１０）のいずれかに記載の通信装置。

（１２）
前記可視光通信部が前記可視光信号を送信する方向である可視光通信方向が可変であって、
前記音波通信部は、前記対象通信装置から送信される前記音波信号を受信し、
前記制御部は、
前記音波通信部が受信した前記音波信号に基づいて当該音波信号の到来方向を推定し、
前記可視光通信方向が前記到来方向になるように前記可視光通信部を制御する
上記（１）乃至（１１）のいずれかに記載の通信装置。

（１３）
前記制御部は、
前記対象通信装置における前記音波信号の送信電力と、前記音波通信部が受信した前記音波信号の受信電力と、から算出される減衰量に基づいて、前記対象通信装置と前記通信装置との間の距離を取得し、
前記取得された距離に基づいて、前記水中可視光通信における前記可視光信号の初期送信電力を制御する
上記（１）乃至（１２）のいずれかに記載の通信装置。

（１４）
前記制御部は、
前記到来方向の推定精度を示す評価値を算出し、
前記算出された評価値に基づいて、前記水中可視光通信において前記可視光通信方向を調整するときの可動範囲を制御する
上記（１）乃至（１３）のいずれかに記載の通信装置。

（１５）
前記音波通信部は、前記可視光通信接続を確立するための接続用音波信号を前記対象通信装置に送信及び／又は前記対象通信装置から受信し、
前記制御部は、前記可視光通信接続が確立された後、前記対象通信装置との前記水中可視光通信を行うように前記可視光通信部を制御する
上記（１）乃至（１４）のいずれかに記載の通信装置。

（１６）
前記通信装置は、複数の基地局装置の中から選択された基地局装置を前記対象通信装置として前記水中可視光通信を行う端末装置であり、
前記制御部は、前記音波信号に含まれる前記情報に基づいて、前記複数の基地局装置の
中から前記対象通信装置を選択する前記制御を行う
上記（１）乃至（１５）のいずれかに記載の通信装置。

（１７）
前記制御部は、
前記音波信号に基づいて、前記通信装置と各基地局装置との間の距離を取得し、
前記各基地局装置について取得された前記距離に基づいて、前記複数の基地局装置の
中から前記対象通信装置を選択する前記制御を行う
上記（１）乃至（１６）のいずれかに記載の通信装置。

（１８）
前記音波通信部は、基地局装置における前記端末装置の収容可否を示す収容可否情報を前記情報として含む前記音波信号を受信し、
前記制御部は、前記音波信号に含まれる前記収容可否情報に基づいて、前記複数の基地局装置の中から前記対象通信装置を選択する前記制御を行う
上記（１）乃至（１７）のいずれかに記載の通信装置。

（１９）
前記音波通信部は、基地局装置との前記水中可視光通信に影響を与える伝搬環境を示す伝搬環境情報を前記情報として含む前記音波信号を受信し、
前記伝搬環境情報は、前記伝搬環境として、濁度及び太陽光雑音のうち少なくとも一方を示し、
前記制御部は、前記音波信号に含まれる前記伝搬環境情報に基づいて、前記複数の基地局装置の中から前記対象通信装置を選択する前記制御を行う
上記（１）乃至（１８）のいずれかに記載の通信装置。

（２０）
前記音波通信部は、前記複数の基地局装置の中からネットワーク側で選択された少なくとも１つの基地局装置を示す推奨基地局情報を前記情報として含む前記音波信号を受信し、
前記制御部は、前記音波信号に含まれる前記推奨基地局情報に基づいて、前記複数の基地局装置の中から前記対象通信装置を選択する前記制御を行う
上記（１）乃至（１９）のいずれかに記載の通信装置。

（２１）
対象通信装置との水中可視光通信を行う通信装置で用いる通信方法であって、
前記対象通信装置又は別の通信装置から送信され、可視光通信接続の確立の制御に用いる情報を含む音波信号を受信することと、
前記受信された音波信号に含まれる前記情報に基づいて、前記可視光通信接続を前記対象通信装置と確立するための制御を行うことと、
通信データを含む可視光信号を送受信することと、を有する
通信方法。

１００ ：通信装置
１００ａ ：端末装置
１００ｂ ：基地局装置
１１０ ：可視光通信部
１１１ ：発光部
１１２ ：受光部
１１３ ：駆動部
１２０ ：音波通信部
１２１ ：送波部
１２２ ：受波部
１３０ ：制御部
１４０ ：バックホール通信部
１５０ ：ＧＮＳＳ測位部
２００ ：測位用通信装置
３００ ：位置管理通信装置
４００ ：ネットワークノード
５００ ：光センサ

Claims (21)

1. 対象通信装置との水中可視光通信を行う通信装置であって、
   通信データを含む可視光信号を送受信する可視光通信部と、
   前記対象通信装置又は別の通信装置から送信され、可視光通信接続の確立の制御に用いる情報を含む音波信号を受信する音波通信部と、
   前記受信された音波信号に含まれる前記情報に基づいて、前記可視光通信接続を前記対象通信装置と確立するための制御を行う制御部と、を備え、
   前記音波通信部は、前記対象通信装置の位置を示す位置情報を前記情報として含む前記音波信号を受信し、
   前記制御部は、前記音波信号に含まれる前記位置情報に基づいて、前記可視光通信接続を前記対象通信装置と確立するための制御を行う
   通信装置。
2. 前記音波通信部は、前記対象通信装置の識別子を前記情報として含む前記音波信号を受信する
   請求項１に記載の通信装置。
3. 前記可視光通信部が前記可視光信号を送信する方向である可視光通信方向が可変であって、
   前記制御部は、
   前記音波通信部を用いた音波通信により前記対象通信装置の位置を取得し、
   前記対象通信装置の位置と、前記通信装置の位置とに基づいて、前記可視光通信方向が前記対象通信装置に向くように前記可視光通信部を制御する
   請求項１又は２に記載の通信装置。
4. 前記可視光通信部が前記可視光信号を送信する方向である可視光通信方向が可変であって、
   前記音波通信部は、前記対象通信装置から送信される前記音波信号を受信し、
   前記制御部は、
   前記音波通信部が受信した前記音波信号に基づいて当該音波信号の到来方向を推定し、
   前記可視光通信方向が前記到来方向になるように前記可視光通信部を制御する
   請求項１又は２に記載の通信装置。
5. 前記音波通信部は、前記可視光通信接続を確立するための接続用音波信号を前記対象通信装置に送信及び／又は前記対象通信装置から受信し、
   前記制御部は、前記可視光通信接続が確立された後、前記対象通信装置との前記水中可視光通信を行うように前記可視光通信部を制御する
   請求項１又は２に記載の通信装置。
6. 対象通信装置との水中可視光通信を行う通信装置であって、
   通信データを含む可視光信号を送受信する可視光通信部と、
   前記対象通信装置又は別の通信装置から送信され、可視光通信接続の確立の制御に用いる情報を含む音波信号を受信する音波通信部と、
   前記受信された音波信号に含まれる前記情報に基づいて、前記可視光通信接続を前記対象通信装置と確立するための制御を行う制御部と、を備え、
   前記可視光通信部が前記可視光信号を送信する方向である可視光通信方向が可変であって、
   前記音波通信部は、前記対象通信装置の位置を示す位置情報を前記情報として含む前記音波信号を受信し、
   前記制御部は、
   前記音波通信部を用いた音波通信により前記対象通信装置の位置を取得し、
   前記対象通信装置の位置と、前記通信装置の位置とに基づいて、前記可視光通信方向が前記対象通信装置に向くように前記可視光通信部を制御し、
   前記音波信号に含まれる前記位置情報に基づいて前記対象通信装置の位置を取得する
   通信装置。
7. 前記音波通信部は、前記位置情報を含む前記音波信号を、前記対象通信装置から受信する
   請求項６に記載の通信装置。
8. 前記音波通信部は、前記位置情報を含む前記音波信号を、前記対象通信装置と異なる位置管理通信装置から受信する
   請求項６に記載の通信装置。
9. 対象通信装置との水中可視光通信を行う通信装置であって、
   通信データを含む可視光信号を送受信する可視光通信部と、
   前記対象通信装置又は別の通信装置から送信され、可視光通信接続の確立の制御に用いる情報を含む音波信号を受信する音波通信部と、
   前記受信された音波信号に含まれる前記情報に基づいて、前記可視光通信接続を前記対象通信装置と確立するための制御を行う制御部と、を備え、
   前記可視光通信部が前記可視光信号を送信する方向である可視光通信方向が可変であって、
   前記通信装置は、複数の基地局装置の中から選択された基地局装置を前記対象通信装置として前記水中可視光通信を行う端末装置であり、
   前記制御部は、
   前記音波通信部を用いた音波通信により前記対象通信装置の位置を取得し、
   前記対象通信装置の位置と、前記通信装置の位置とに基づいて、前記可視光通信方向が前記対象通信装置に向くように前記可視光通信部を制御し、
   前記音波通信により前記端末装置の位置をさらに取得する
   通信装置。
10. 前記音波通信部は、
    第１音波信号を送信し、
    前記第１音波信号を受信した各基地局装置から第２音波信号を受信し、
    前記制御部は、前記第２音波信号の受信に応じて定められる前記各基地局装置との往復伝搬時間に基づいて、前記端末装置の位置を取得する
    請求項９に記載の通信装置。
11. 前記音波通信部は、
    基地局装置と異なる複数の測位用通信装置に対する第１音波信号を送信し、
    前記第１音波信号を受信した各測位用通信装置から第２音波信号を受信し、
    前記制御部は、前記第２音波信号の受信に応じて定められる前記各測位用通信装置との往復伝搬時間に基づいて、前記端末装置の位置を取得する
    請求項９に記載の通信装置。
12. 前記音波通信部は、基地局装置間で同期して各基地局装置から送信される測位用参照信号を前記音波信号として受信し、
    前記制御部は、前記受信された測位用参照信号に基づいて、前記端末装置の位置を取得する
    請求項９に記載の通信装置。
13. 対象通信装置との水中可視光通信を行う通信装置であって、
    通信データを含む可視光信号を送受信する可視光通信部と、
    前記対象通信装置又は別の通信装置から送信され、可視光通信接続の確立の制御に用いる情報を含む音波信号を受信する音波通信部と、
    前記受信された音波信号に含まれる前記情報に基づいて、前記可視光通信接続を前記対象通信装置と確立するための制御を行う制御部と、を備え、
    前記可視光通信部が前記可視光信号を送信する方向である可視光通信方向が可変であって、
    前記制御部は、
    前記音波通信部を用いた音波通信により前記対象通信装置の位置を取得し、
    前記対象通信装置の位置と、前記通信装置の位置とに基づいて、前記可視光通信方向が前記対象通信装置に向くように前記可視光通信部を制御し、
    前記対象通信装置の位置と、前記通信装置の位置とに基づいて、前記対象通信装置と前記通信装置との間の距離を取得し、
    前記取得された距離に基づいて、前記水中可視光通信における前記可視光信号の初期送信電力を制御する
    通信装置。
14. 対象通信装置との水中可視光通信を行う通信装置であって、
    通信データを含む可視光信号を送受信する可視光通信部と、
    前記対象通信装置又は別の通信装置から送信され、可視光通信接続の確立の制御に用いる情報を含む音波信号を受信する音波通信部と、
    前記受信された音波信号に含まれる前記情報に基づいて、前記可視光通信接続を前記対象通信装置と確立するための制御を行う制御部と、を備え、
    前記可視光通信部が前記可視光信号を送信する方向である可視光通信方向が可変であって、
    前記音波通信部は、前記対象通信装置から送信される前記音波信号を受信し、
    前記制御部は、
    前記音波通信部が受信した前記音波信号に基づいて当該音波信号の到来方向を推定し、
    前記可視光通信方向が前記到来方向になるように前記可視光通信部を制御し、
    前記対象通信装置における前記音波信号の送信電力と、前記音波通信部が受信した前記音波信号の受信電力と、から算出される減衰量に基づいて、前記対象通信装置と前記通信装置との間の距離を取得し、
    前記取得された距離に基づいて、前記水中可視光通信における前記可視光信号の初期送信電力を制御する
    通信装置。
15. 対象通信装置との水中可視光通信を行う通信装置であって、
    通信データを含む可視光信号を送受信する可視光通信部と、
    前記対象通信装置又は別の通信装置から送信され、可視光通信接続の確立の制御に用いる情報を含む音波信号を受信する音波通信部と、
    前記受信された音波信号に含まれる前記情報に基づいて、前記可視光通信接続を前記対象通信装置と確立するための制御を行う制御部と、を備え、
    前記可視光通信部が前記可視光信号を送信する方向である可視光通信方向が可変であって、
    前記音波通信部は、前記対象通信装置から送信される前記音波信号を受信し、
    前記制御部は、
    前記音波通信部が受信した前記音波信号に基づいて当該音波信号の到来方向を推定し、
    前記可視光通信方向が前記到来方向になるように前記可視光通信部を制御し、
    前記到来方向の推定精度を示す評価値を算出し、
    前記算出された評価値に基づいて、前記水中可視光通信において前記可視光通信方向を調整するときの可動範囲を制御する
    通信装置。
16. 対象通信装置との水中可視光通信を行う通信装置であって、
    通信データを含む可視光信号を送受信する可視光通信部と、
    前記対象通信装置又は別の通信装置から送信され、可視光通信接続の確立の制御に用いる情報を含む音波信号を受信する音波通信部と、
    前記受信された音波信号に含まれる前記情報に基づいて、前記可視光通信接続を前記対象通信装置と確立するための制御を行う制御部と、を備え、
    前記通信装置は、複数の基地局装置の中から選択された基地局装置を前記対象通信装置として前記水中可視光通信を行う端末装置であり、
    前記制御部は、前記音波信号に含まれる前記情報に基づいて、前記複数の基地局装置の中から前記対象通信装置を選択する前記制御を行う
    通信装置。
17. 前記制御部は、
    前記音波信号に基づいて、前記通信装置と各基地局装置との間の距離を取得し、
    前記各基地局装置について取得された前記距離に基づいて、前記複数の基地局装置の中から前記対象通信装置を選択する前記制御を行う
    請求項１６に記載の通信装置。
18. 前記音波通信部は、基地局装置における前記端末装置の収容可否を示す収容可否情報を前記情報として含む前記音波信号を受信し、
    前記制御部は、前記音波信号に含まれる前記収容可否情報に基づいて、前記複数の基地局装置の中から前記対象通信装置を選択する前記制御を行う
    請求項１６に記載の通信装置。
19. 前記音波通信部は、基地局装置との前記水中可視光通信に影響を与える伝搬環境を示す伝搬環境情報を前記情報として含む前記音波信号を受信し、
    前記伝搬環境情報は、前記伝搬環境として、濁度及び太陽光雑音のうち少なくとも一方を示し、
    前記制御部は、前記音波信号に含まれる前記伝搬環境情報に基づいて、前記複数の基地局装置の中から前記対象通信装置を選択する前記制御を行う
    請求項１６に記載の通信装置。
20. 前記音波通信部は、前記複数の基地局装置の中からネットワーク側で選択された少なくとも１つの基地局装置を示す推奨基地局情報を前記情報として含む前記音波信号を受信し、
    前記制御部は、前記音波信号に含まれる前記推奨基地局情報に基づいて、前記複数の基地局装置の中から前記対象通信装置を選択する前記制御を行う
    請求項１６に記載の通信装置。
21. 対象通信装置との水中可視光通信を行う通信装置で用いる通信方法であって、
    前記対象通信装置又は別の通信装置から送信され、可視光通信接続の確立の制御に用いる情報を含む音波信号を受信するステップと、
    前記受信された音波信号に含まれる前記情報に基づいて、前記可視光通信接続を前記対象通信装置と確立するための制御を行うステップと、
    通信データを含む可視光信号を送受信するステップと、を有し、
    前記受信するステップでは、前記対象通信装置の位置を示す位置情報を前記情報として含む前記音波信号を受信し、
    前記制御を行うステップでは、前記音波信号に含まれる前記位置情報に基づいて、前記可視光通信接続を前記対象通信装置と確立するための制御を行う
    通信方法。