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パケット通信システム、放射制御装置、アンテナ制御方法及びプログラム

国内特許コード P120007052
整理番号 QP110035
掲載日 2012年3月26日
出願番号 特願2010-201144
公開番号 特開2012-060382
登録番号 特許第5493131号
出願日 平成22年9月8日(2010.9.8)
公開日 平成24年3月22日(2012.3.22)
登録日 平成26年3月14日(2014.3.14)
発明者
  • 古川 浩
  • 牟田 修
出願人
  • 国立大学法人九州大学
発明の名称 パケット通信システム、放射制御装置、アンテナ制御方法及びプログラム
発明の概要 【課題】 CSMA/CA等によりパケットの送信タイミングの揺らぎを生じる中継無線機であっても、中継無線機の無線インターフェースは変更せず、アンテナ指向性の自動調整を実現可能なパケット通信システム等を提案する。
【解決手段】 干渉回避部9は、CSMA/CA等の処理によりパケットの送信タイミングの揺らぎを生じさせる。電波放射装置5は、放射方向及び/又は放射強度を制御可能である。パケット生成部7は、放射方向及び/又は放射強度を特定するための切替系列に基づいて、内容以外の特徴(例えばパケット長や送信強度など)を変更して切替制御パケットを生成する。放射制御部21は、切替制御パケットの内容以外の特徴等を観測して、アンテナ制御情報として、一つ又は複数のビットを特定する。放射制御部21は、特定された一つ又は複数のビットを含むビット系列に基づいて、指向性アンテナ部23全体としての指向性を制御する。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要



次世代モバイルブロードバンドを実現する形態の1つとして、無線バックホールを利用したWi-Fiアクセスネットワーク網が注目されている。無線バックホールとは、基地局同士を無線で接続した通信ネットワークのことである。無線バックホールは、有線回線に接続されたコア基地局を起点とした無線中継網(メッシュネットワーク)を構築することにより、サービスエリアをカバーすることができる。無線バックホールは、コア基地局に多数の無線中継基地局を接続して運用することにより、有線回線の敷設コストを抑えることができる。そのため、低コストかつ柔軟にエリアを拡大・変更することが可能となる。





無線バックホールにおける中継回線品質は、中継無線機のアンテナ指向性や設置形態に依存する。中継無線機は、一般に、天井裏や壁面などに設置される。そのため、建物の什器の配置や景観上の理由により設置場所の制約を受けることが多い。したがって、無線バックホールにおいて、設置形態やアンテナの向きに依存せず安定した中継回線品質を得るには、設置形態などに応じてアンテナ指向性を自動調整することが有効である。





複数のアンテナを用いて通信品質を向上させることは、例えば特許文献1及び特許文献2に記載されている。特許文献1には、送信信号の通信速度の値によって、垂直偏波用のアンテナと水平偏波用のアンテナのいずれかを用いて通信を行うことにより、信号間の干渉を軽減して周波数利用効率を上げることが記載されている。特許文献2には、送信波に対する移動端末の出力の測定値によって、垂直偏波と水平偏波のいずれかを送受信電波として割り当てることが記載されている。

産業上の利用分野



本発明は、パケット通信システム、放射制御装置、アンテナ制御方法及びプログラムに関し、特に、放射方向及び/又は放射強度を制御してパケットを送信するパケット通信システム等に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
放射方向及び/又は放射強度を制御してパケットを送信するパケット通信システムであって、
中継装置と電波放射装置とを備え、
前記中継装置は、
前記電波放射装置が接続されるアンテナ端子と、
前記放射方向及び/又は前記放射強度を特定する切替系列に含まれる一つ又は複数のビットに対応して、内容以外の特徴を変更して切替制御パケットを生成し、前記アンテナ端子を経由して前記電波放射装置に出力するパケット生成手段を備えるものであり、
前記電波放射装置は、
前記放射方向及び/又は前記放射強度を制御可能な指向性アンテナ部と、
前記切替制御パケットの内容以外の特徴を分析することにより、一つ又は複数のビットの値を特定する信号分析手段と、
前記指向性アンテナ部に対して、前記特定された一つ又は複数のビットを含むビット系列に基づいて前記放射方向及び/又は前記放射強度を制御するアンテナ制御手段とを備えるパケット通信システム。

【請求項2】
前記パケット生成手段は、前記切替系列に含まれる一つ又は複数のビットに対応して、パケット長のパラメータ及び/又は送信電力のパラメータを変更して、前記切替制御パケットを生成することにより、前記切替制御パケットの内容以外の特徴を変更し、
前記信号分析手段は、前記切替制御パケットのパケット長及び/又は送信電力を分析することにより前記一つ又は複数のビットの値を特定する、請求項1に記載のパケット通信システム。

【請求項3】
前記指向性アンテナ部は、複数の通信アンテナを有し、
前記複数の通信アンテナは、指向性アンテナであって、ある前記通信アンテナのヌル点となる方向が、他の前記通信アンテナによって補われるものであり、
前記切替系列は、
前記複数の通信アンテナの一部を指定し、又は、
前記各通信アンテナの重み情報を指定し、又は、
前記複数の通信アンテナの一部を指定して、指定された前記各通信アンテナの重み情報を指定するものであり、
前記アンテナ制御手段は、前記ビット系列に基づいて、
前記指定された一部の通信アンテナに対して電波を放射させ、又は、
前記指定された重み情報を用いて信号を合成して電波を放射させ、又は、
前記指定された一部の通信アンテナに対して、前記重み情報を用いて信号を合成して電波を放射させる、請求項1又は2に記載のパケット通信システム。

【請求項4】
前記中継装置は、前記パケット生成手段が、前記電波放射装置に対して、前記切替制御パケットを出力する場合に、前記切替制御パケットの生成処理とは無関係に、自動的に、生成された前記切替制御パケットの送信タイミングを変更させる干渉回避部を備え、
前記信号分析手段が分析する前記切替制御パケットの内容以外の特徴は、前記干渉回避部による送信タイミングの変更後も維持されるものである、請求項1から3のいずれかに記載のパケット通信システム。

【請求項5】
前記パケット生成手段は、
前記切替制御パケットと他のパケットを区別するための同期制御パケットを生成し、続いて、前記切替制御パケットの生成を制御するものであって、
前記切替系列に含まれる一つ又は複数のビットが所定値又は所定値の組み合わせである場合に、特定の時間間隔において、前記切替制御パケットを生成せず、
前記信号分析手段は、前記同期制御パケットを検出し、続いて、特定の時間間隔において前記切替制御パケットを検出しない場合に、一つ又は複数のビットの値を前記所定値又は前記所定値の組み合わせと特定する、
請求項1から4のいずれかに記載のパケット通信システム。

【請求項6】
一つ又は複数のコアノードと複数のスレーブノードとを含み、各ノード間で無線通信を行うパケット通信システムにおいて、
前記コアノード及び前記複数のスレーブノードの一部又は全部は、中継装置と電波放射装置を備えるものであり、
前記コアノード及び前記各スレーブノードは、いずれかのノードの位置が変更した場合又は前記コアノード若しくは前記スレーブノードが増減した場合、経路形成パケットを送受信して、前記コアノードから前記各スレーブノードに至る経路である下り回線及び前記各スレーブノードから前記コアノードに至る経路である上り回線を決定するものであり、これにより、前記中継装置及び前記放射制御装置を備えるノードは、前記経路形成パケット以外にノード間で送受信されるデータパケットについて、当該ノードが前記データパケットを送信するノードに対応して前記放射制御装置の放射方向及び/又は放射強度を決定し、及び、当該ノードに対して前記データパケットを送信するノードに対応して前記放射制御装置の受信方向を決定するものであり、
前記中継装置は、
前記電波放射装置が接続されるアンテナ端子と、
前記放射方向及び/又は前記放射強度を特定する切替系列に含まれる一つ又は複数のビットに対応して、内容以外の特徴を変更して切替制御パケットを生成し、前記アンテナ端子を経由して前記電波放射装置に出力するパケット生成手段を備えるものであり、
前記電波放射装置は、
前記放射方向及び/又は前記放射強度を制御可能な指向性アンテナ部と、
前記切替制御パケットの内容以外の特徴を分析することにより、一つ又は複数のビットの値を特定する信号分析手段と、
前記指向性アンテナ部に対して、前記特定された一つ又は複数のビットを含むビット系列に基づいて前記放射方向及び/又は前記放射強度を制御し、前記中継装置に対して、前記アンテナ端子を経由して、前記受信方向を観測して得られた受信信号を出力するアンテナ制御手段とを備える、パケット通信システム。

【請求項7】
中継装置が備えるアンテナ端子に接続され、放射方向及び/又は放射強度を制御可能な指向性アンテナ部に対して、前記放射方向及び/又は前記放射強度を制御する放射制御装置であって、
前記中継装置は、前記放射方向及び/又は前記放射強度を特定する切替系列に含まれる一つ又は複数のビットに対応して、内容以外の特徴を変更して切替制御パケットを生成し、前記アンテナ端子を経由して前記放射制御装置に出力するパケット生成手段を備えるものであり、
前記アンテナ端子を観測して検出された前記切替制御パケットの内容以外の特徴を分析することにより、一つ又は複数のビットの値を特定する信号分析手段と、
前記指向性アンテナ部に対して、前記特定された一つ又は複数のビットを含むビット系列に基づいて前記放射方向及び/又は前記放射強度を制御するアンテナ制御手段とを備える放射制御装置。

【請求項8】
放射方向及び/又は放射強度を制御するアンテナ制御方法であって、
中継装置が備えるパケット生成手段が、前記放射方向及び/又は前記放射強度を特定する切替系列に含まれる一つ又は複数のビットに対応して、内容以外の特徴を変更して切替制御パケットを生成し、アンテナ端子を経由して放射制御装置に出力するパケット生成ステップと、
前記放射制御装置が備える信号分析手段が、前記アンテナ端子を観測して検出された前記切替制御パケットの内容以外の特徴を分析することにより、一つ又は複数のビットの値を特定する信号分析ステップと、
前記放射制御装置が備えるアンテナ制御手段が、前記放射方向及び/又は前記放射強度を制御可能な指向性アンテナ部に対して、前記特定された一つ又は複数のビットを含むビット系列に基づいて前記放射方向及び/又は前記放射強度を制御する制御ステップを含むアンテナ制御方法。

【請求項9】
中継装置が備えるパケット生成手段が放射方向及び/又は放射強度を特定する切替系列に含まれる一つ又は複数のビットに対応して内容以外の特徴を変更して生成した切替制御パケットが与えられるアンテナ端子に接続され、放射方向及び/又は放射強度を制御可能な指向性アンテナ部に対して、前記放射方向及び/又は前記放射強度を制御するためのコンピュータを、
前記アンテナ端子を観測して検出された前記切替制御パケットの内容以外の特徴を分析することにより、一つ又は複数のビットの値を特定する信号分析手段と、
前記放射方向及び/又は前記放射強度を制御可能な指向性アンテナ部に対して、前記特定された一つ又は複数のビットを含むビット系列に基づいて前記放射方向及び/又は前記放射強度を制御するアンテナ制御手段として機能させるためのプログラム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2010201144thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) S2010-1105-N0
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