JP2013021540A

JP2013021540A - 無線通信システム

Info

Publication number: JP2013021540A
Application number: JP2011153868A
Authority: JP
Inventors: Hidetaka Kobayashi; 英貴小林; Norimichi Sato; 則道佐藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2011-07-12
Filing date: 2011-07-12
Publication date: 2013-01-31

Abstract

【課題】各無線通信端末の変復調方式を適応的に可変する無線通信システムを提供する。
【解決手段】通信元となる第１の端末と通信先となる第２の端末との間で無線通信を行う無線通信システムであって、第１の端末と第２の端末とは、第１の端末および第２の端末の位置情報に基づいて作成した通信経路の通信状況に応じて第１の変復調方式または第２の変復調方式で無線機に無線通信させる変復調制御部を備え、第１の端末が有する変復調制御部が、制御パケット生成して第２の端末に送信し、第２の端末から応答用の制御パケットを受信して応答用の制御パケットに定められた変復調方式を第２の端末との間の無線通信方式に設定し、第２の端末が有する変復調制御部が、第１の端末に送信した応答用の制御パケットに定めた変復調方式を第１の端末との間の無線通信方式に設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信方式に係り、特にデータ伝送時の変復調方式を適応的に可変する適応変復調方式の無線通信システムに関するものである。

近年、ネットワークのブロードバンド化が進み、データの高速／大容量伝送が可能となった。これに伴い、このブロードバンドネットワークを介して、より高精細な画像や動画を伝送することも可能となった。また、デジタル無線通信システムの分野においても、高信頼性で高速なデータ通信に対する要求が高まっている。この様な要求を受けて、例えば、伝播路の状況や気候の変化に応じて変調方式を切替える適応変調方式が採用されている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、この適応変調方式とは、伝送特性が良好な伝送路の場合には、例えば１６ＱＡＭ方式など、高速伝送が可能な多値数の多い変調方式を選択し、伝送路の状況があまり良くないときは、例えば、ＱＰＳＫ変調方式、或いはＢＰＳＫ変調方式など、多値数が低い低速の変調方式に順次切替えるようにしたものである。このときの伝送路状況の推定方法としては、例えば、１対１通信を行う送信側と受信側の無線通信端末間で、電信受界強度を用いる方法や等化器の誤差出力を用いる方法などがある。

特開２００７−３７０２９号公報

上述した特許文献１では、端末間で直接無線信号を送受信する移動体無線通信端末を複数台用いて構成し、送信側無線通信端末から他の複数の受信側無線通信端末に対して一斉にデータ送信する様な無線通信方式における変復調方式の制御や各無線通信端末の変復調方式に応じた送信データ量の制御を考慮していない。移動体通信として各端末の位置関係が常時変化することにより、例えば前記送信側無線通信端末からの通信相手となる受信側無線通信端末が無線電波の届き難い遠隔地に移動すると、無線通信による伝送が行われていても中断され易いという難点がある。

本発明の目的は、各無線通信端末の位置関係が常時変化し、１つの無線通信端末から複数の無線通信端末に対してデータの一斉配信を行う無線通信方式において、データを一斉配信する無線通信端末の変復調方式および送信データ量、ならびにデータの転送を行う場合の各無線通信端末の変復調方式を適応的に可変する無線通信システムを提供することにある。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる無線通信システムは、通信元となる第１の端末と通信先となる第２の端末との間で無線通信を行う無線通信システムであって、前記第１の端末と前記第２の端末とは、前記第１の端末および前記第２の端末の位置情報に基づいて、前記第１の端末から前記第２の端末までの通信経路を示す経路情報を作成する経路情報作成部と、高速伝送に特化した第１の変復調方式または長距離伝送に特化した第２の変復調方式のいずれかの変復調方式により無線通信を行う無線機と、前記通信経路において前記第１の変復調方式と前記第２の変復調方式とのいずれの変復調方式によってデータを送信するかを定めるための制御パケットに基づいて前記通信経路の通信状況を推定し、前記通信状況に応じて前記第１の変復調方式または前記第２の変復調方式で前記無線機に無線通信させる変復調制御部と、を備え、所定のタイミングで繰り返し、前記第１の端末が有する変復調制御部が、前記制御パケット生成して前記第２の端末に送信し、または前記第２の端末から応答用の制御パケットを受信して前記応答用の制御パケットに定められた変復調方式を前記第２の端末との間の無線通信方式に設定し、前記第２の端末が有する変復調制御部が、前記制御パケットを正常に受信できたか否かを判定することにより前記第１の変復調方式または前記第２の変復調方式で無線通信する旨を定めた応答用の制御パケットを前記第１の端末に送信し、前記応答用の制御パケットに定めた無線通信方式を前記第１の端末との間の無線通信方式に設定する、ことを特徴とする。

本発明によれば、データを一斉配信する無線通信端末の変復調方式および送信データ量、ならびにデータの転送を行う場合の各無線通信端末の変復調方式を適応的に可変する無線通信システムを提供することができる。

本実施の形態における無線通信システムの構成の例を示す図である。図１に示した各端末の機能的な構成を示すブロック図である。各端末が変復調方式を切り替えて無線通信を行う処理の処理手順を示すシーケンス図である。無線通信端末が送信する制御パケットの構成例を示す図である。無線キー端末が送信する制御パケットの構成例を示す図である。互いの端末が電波の届かない位置関係にある場合に、通信中継端末を介して変復調方式を切り替えて無線通信を行う処理の処理手順を示すシーケンス図である。無線中継端末が送信する制御パケットの構成例を示す図である。無線通信端末で行われる無線通信処理の処理手順を示すフローチャートである。無線キー端末で行われる無線通信処理の処理手順を示すフローチャートである。無線中継端末で行われる無線通信処理の処理手順を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる無線通信システムの実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本実施の形態における無線通信システム１０００の構成の例を示す図である。図１に示すように、無線通信システム１０００は、無線通信端末１００と、無線中継端末２００〜４００と、無線キー端末３００とを含んで構成されている。本実施の形態における無線通信システム１０００では、無線通信端末１００が無線中継端末２００等を介して無線キー端末３００に動画や静止画等の種々の画像データを配信している場合について説明しているが、特にこれに限定されることはない。

また、無線通信端末１００、無線中継端末２００〜４００、無線キー端末３００は、一般の携帯電話等とは異なり、例えば、アドホックネットワークにおけるＯＬＳＲ(Optimized Link State Routing)のルーティングプロトコルに定義されている隣接ノードのＩＰアドレス情報（位置情報）を参照し、送信元と送信先との間で通信経路を確立することにより、基地局の経由を必要とせず、互いに直接無線信号を送受信することが可能な端末となっている。ＯＬＳＲは、ＨｅｌｌｏメッセージおよびＴＣ（Topology Control）メッセージを用いて端末同士で通信経路の情報（経路情報）を交換するプロトコルである。

後述するように、本実施の形態における無線通信システム１０００では、このＯＬＳＲを用いて無線通信端末１００が無線中継端末２００との間における伝送路の状況（通信状況）を推定して変復調方式を選択し、無線中継端末２００が無線通信端末1００からのデータ受信時の電波強度および無線中継端末３００との伝送路の状況を推定して変復調方式を選択し、無線中継端末３００は無線中継端末２００からのデータ受信時の電波強度および無線キー端末５００との伝送路の状況を推定して変復調方式を選択している。

そして、最終的には、無線通信端末１００から無線キー端末５００までの経路上にある無線中継端末２００、３００に関して、当該送信側となる無線通信端末１００、無線中継端末２００、３００が、データ伝送時の伝送路の状況に応じて変復調方式を変えてデータ伝送する、すなわち適応的に変復調方式を選択してデータ伝送することで、無線通信端末１００からデータを一斉配信した際に、無線キー端末５００におけるデータ損失を最小限に留め、可能な限り高速なデータ通信を実現している。なお、ＯＬＳＲによって端末同士の経路情報を生成する手法については、例えば、特開２００７−２４３３２８号公報に開示されている手法等、従来から知られている種々の手法により、送信元と送信先との間の経路情報を生成することが可能である。

無線通信端末１００は、無線キー端末５００との間における無線通信の通信先となる端末であり、例えば、無人飛行機に搭載される端末である。無線中継端末２００、３００、４００は、無線通信端末１００と無線キー端末５００との間の通信を中継する端末であり、例えば、無線通信端末１００と同様の端末である。無線キー端末５００は、無線通信端末１００との間における無線通信の通信元となる端末であり、例えば、管制塔に配置された端末である。なお、以下では、無線通信端末１００が無人飛行機である場合について説明しているが、特にこれに限定されず、例えば、無人ロボットや無人車両等の移動体に適用することも可能である。

図２は、上述した各端末の機能的な構成を示すブロック図である。図２に示すように、各端末は、空中線１１０と、無線機１２０と、無線増幅部１３０と、制御器１４０と、カメラ１５０とを有している。以下では各端末のすべてがカメラ１５０を有している前提で説明しているが、カメラ１５０は無線通信端末１００周辺の外部の状況やあらかじめ定められたターゲットを撮像するためのものであるため、無線中継端末２００〜４００、あるいは無線キー端末５００には必ずしも備えていなくともよい。

無線機１２０は、後述する変復調制御部１４２からの制御により、高速伝送に特化した無線通信をする第１の変復調部１２１と、長距離伝送に特化した無線通信をする第２の変復調部１２２と、無線通信するために必要な電波強度の閾値が設定された電波強度テーブル１２３とを備えている。制御器１４０は、制御器１４０を構成する各部を制御し、無線中継端末２００等とのデータ送受、自端末の移動制御および無線機１２０が保持する電波強度テーブル１２３に格納されている情報を取得するための制御部１４１と、上述した二つの変復調部によるデータ伝送の変復調方式を切替えるための変復調制御部１４２と、周囲の無線中継端末２００等との間の経路情報を保持するための経路情報作成部１４３と、データの送信周期やデータを一斉配信してから制御パケット（後述）を送信するまでの時間、制御パケットの授受の判定に必要な時間、データおよび制御パケットの送信周期を送信する周期を計時するタイマ１４４と、無線通信端末１００の所在地（送信元の位置）や無線キー端末５００の所在地（送信先の位置）、無線通信で使用する周波数帯、無線通信する変復調方式（第１の変復調方式または第２の変復調方式）など、後述する処理に必要な種々のデータを記憶する記憶部１４５とを有し、これらの各部が行う動作をソフトウェアプログラムにより実現可能な機能として備えている。

続いて、上述した各端末により行われる動作の概要を説明する。まず、各端末において送信機能を動作させる場合について説明する。各端末は、制御器１４０と無線機１２０、無線機１２０と無線増幅部１３０、および無線増幅部１３０と空中線１１０は、有線による信号系統によって接続されている。無線機１２０は、制御器１４０から受け取った送信信号をＤ／Ａ変換した後、無線増幅部１３０が電力増幅して空中線１１０へと送信し、この信号が空中線１１０から無線送信される。

一方、受信機能を動作させる場合、各端末は無線信号を空中線１１０より受信し、その無線信号は空中線１１０を介して無線機１２０に送信される。無線機１２０によってＡ／Ｄ変換された信号は、制御器１４０に送信され、制御器１４０は受信したデータを基に必要な制御を行う。

続いて、上述した各端末が行う無線通信処理の具体的な動作について説明する。図３は、各端末が変復調方式を切り替えて無線通信を行う処理の処理手順を示すシーケンス図である。ここでは、まず無線中継端末２００、３００を介さずに直接無線通信端末１００と無線キー端末５００とが無線通信する場合について説明する。

なお、図３に示す例では、無線通信端末１００と無線キー端末５００の２端末の間で、制御パケット（後述）を送受信することによりこれらの端末間の伝送路状況を推定し、変復調方式を選択して、データを確実に伝送させるというデータ伝送についての確達性を保っている。その前提として、図３では、これらの端末間では互いの電波が届く位置関係にあり、無線通信端末１００のカメラ１５０は、あらかじめ定められたタイミングで定期的に画像を撮像しているものとする。

まず、無線通信端末１００の制御器１４０は、カメラ１５０が撮像した画像のデータを無線機１２０に送り（ステップＳ３０１）、無線通信端末１００の無線機１２０は、無線通信端末１００の制御器１４０から受け取ったデータを無線キー端末５００に送信する（ステップＳ３０２）。無線キー端末５００の無線機１２０は、データを受け取ると、無線通信端末１００に送る（ステップＳ３０３）。その後、無線キー端末５００の制御器１４０は、そのデータを記憶部１４５に記憶させることとなる。

このようにして、無線通信端末１００は、データを周期ｔ１の間隔で定期的に無線キー端末５００に送信しているが、あらかじめ定められた回数だけデータを送信すると、無線通信端末１００の制御器１４０はその送信を一旦停止させる。このとき、制御器１４０の変復調制御部１４２は、変復調方式を高速伝送に特化した第１の変復調方式に固定させる。無線通信端末１００が行う処理の詳細については、図８を用いて後述する。

そして、その後あらかじめ定められた時間ｔ２（例えば、２００ｍｓ）が経過すると、経路情報作成部１４３が無線キー端末５００までの経路情報を生成した後、変復調制御部１４２は、無線機１２０に制御パケットを送り（ステップＳ３０４）、無線通信端末１００の無線機１２０は、無線キー端末５００に対してその制御パケットを送信する（ステップＳ３０５）。

ここで、制御パケットとは、無線通信端末１００と無線キー端末５００との間の通信状況を判定し、高速伝送に特化した第１の変復調方式、または長距離伝送に特化した第２の変復調方式のいずれの方式によってデータを送信するかを定めるためのパケットである。

図４は、無線通信端末１００が送信する制御パケットの構成例を示す図である。図４に示すように、制御パケットは、無線プリアンブル部４０１と、パケットヘッダ部４０２と、検査符号部４０３とを含んで構成されている。図４は、無線通信端末１００が送信する制御パケットの例であり、パケットヘッダ部４０２と検査符号部４０３とは、制御パケットのデータ部を構成している。

無線プリアンブル部４０１は、制御パケットのパケット長、制御パケットを一意に識別するためのシーケンス番号、無線通信に使用する周波数、無線通信のタイミング等の項目を含む情報である。パケットヘッダ部４０２は、無線通信で使用するプロトコル、制御パケットの種類を示すメッセージタイプ、制御パケットの大きさを示すメッセージサイズ等の項目を含む情報である。検査符号部４０３は、受信側の端末が制御パケットを受信できたか否かを示す情報である。ここでは、データ部のサイズを一斉配信したデータと同じサイズの固定データに設定することにより、実際にデータが配信される通信経路の状況を容易に判断し、その精度を向上させている。

例えば、制御パケットのデータ部のサイズが一斉配信するデータのサイズよりも小さい（正常でない）場合には、制御器１４０の変復調制御部１４２は、通信経路上の電波の状態が弱く第１の変復調方式には適さないと判断して変復調方式を第２の変復調方式に設定する。一方、制御パケットのデータ部のサイズが一斉配信するデータのサイズに等しい（正常である）場合には、制御器１４０の変復調制御部１４２は、通信経路上の電波の状態が強く第１の変復調方式には適していると判断して変復調方式を第１の変復調方式に設定する。

なお、制御パケットのうち、無線プリアンブル部４０１については、あらかじめ定められた共通の変復調方式（例えば、第２の変復調方式）によって送信され、制御器１４０にて解析される対象となるデータ部については、後述するように、通信経路の状況に応じて第１の変復調方式または第２の変復調方式によって送信される。

ステップＳ３０５において、無線通信端末１００の制御器１４０は、制御パケットを送信してから、例えば、２０ｍｓが経過するまでは変復調方式を第１の変復調方式に固定し、データの一斉配信も行わない。その理由は、この２０ｍｓの期間を、無線キー端末５００から制御パケットの授受が正しく行われたか否かを判定するために必要な時間（ｔ３）とするためである。続いて、図３に戻り、ステップＳ３０６以降の処理について説明する。

無線キー端末５００の無線機１２０は、無線通信端末１００から制御パケットを受信すると、その制御パケットを制御器１４０に送り（ステップＳ３０６）、その後、制御器１４０の変復調制御部１４２は、受信した制御パケットが正常か否かを判定し、送信元である無線通信端末１００で設定すべき変復調方式を指定した制御パケットを生成し、生成した制御パケットを無線機１２０に送る（ステップＳ３０７）。

図５は、無線キー端末５００が送信する制御パケットの構成例を示す図である。図５に示すように、制御パケットは、図４に示した無線通信端末１００が送信する制御パケットと同様のプリアンブル部５０１およびパケットヘッダ部５０２を有し、さらに、送信元である無線通信端末１００で設定すべき変復調方式を指定するための送信側変復調方式指定部５０３を有している。制御器１４０の変復調制御部１４２は、無線通信端末１００から受信した制御パケットに含まれるデータ部のサイズを読み取り、上述したように、そのサイズが一斉配信するデータのサイズよりも小さい場合には、送信側変復調方式指定部５０３に第１の変復調方式を設定し、そのサイズが一斉配信するデータのサイズに等しい場合には第２の変復調方式を設定する。無線キー端末５００が行う処理の詳細については、図９を用いて後述する。

無線キー端末５００の無線機１２０は、制御器１４０から図５に示した制御パケットを受け取ると、その制御パケットを無線通信端末１００に送信する（ステップＳ３０８）。そして、無線通信端末１００の無線機１２０は、無線キー端末５００から受信したその制御パケットを制御器１４０に送る（ステップＳ３０９）。そして、制御器１４０の変復調制御部１４２は、受信した制御パケットに含まれる送信側変復調方式指定部５０３を参照し、変復調方式を指定されている変復調方式（第１の変復調方式または第２の変復調方式）に設定する。

その後、設定された変復調方式により、ステップＳ３０１〜Ｓ３０３と同様に、周期ｔ１で無線通信端末１００と無線キー端末５００との間でデータの送受信が繰り返し行われることとなる（ステップＳ３１０〜Ｓ３１２）。そして、無線通信端末１００および無線キー端末５００は、データの送受信と制御パケットの送受信とを周期Ｔで繰り返し行い、その都度、その時点の通信状況に応じた相応しい変復調方式で無線通信を行う。

なお、周期Ｔまたは時間ｔ３は、無線通信端末１００と無線キー端末５００との間の距離によって適宜変更することが可能である。無線通信端末１００から無線キー端末５００との間の距離とは、例えば、無線通信端末１００から送信したデータが無線キー端末５００に到達するまでに経由しなければならない他の無線通信端末の数（後述する無線中継端末２００等の数）であり、この無線通信端末の数は、無線通信端末１００および無線キー端末５００が有する制御器１４０の経路情報作成部１４２が、上述した従来から知られている種々の手法により設定されるものとする。

続いて、上述した各端末が無線通信処理を行う際に、互いの端末が電波の届かない位置関係にある場合について説明する。以下では、無線通信端末１００と無線キー端末５００との間に１台の無線中継端末（無線中継端末２００、３００のいずれか）が位置する場合について説明しているが、図１に示したように、無線中継端末が複数台位置する場合（例えば、互いの電波が届く範囲を一の段とした位置に配置された複数段あるうちのそれぞれの段に無線中継端末が位置する場合）もこれと同様である。

図６は、互いの端末が電波の届かない位置関係にある場合に、通信中継端末２００等を介して変復調方式を切り替えて無線通信を行う処理の処理手順を示すシーケンス図である。図６に示すように、無線通信端末１００の制御器１４０は、図４に示した場合と同様に、カメラ１５０が撮像した画像のデータを無線機１２０に送り（ステップＳ６０１）、無線機１２０は、制御器１４０から受け取ったデータを無線中継端末２００、３００に送信する（ステップＳ６０２）。

無線中継端末２００、３００の無線機１２０は、無線通信端末１００からデータを受け取ると、そのデータを制御器１４０に送り（ステップＳ６０３）、制御器１４０の経路情報作成部１４３が無線キー端末５００までの経路情報を生成した後、データを無線機１２０に送り（ステップＳ６０４）、無線機１２０は、作成された経路情報に示された通信経路に従って、無線キー端末５００に画像データを送信する（ステップＳ６０５）。無線キー端末５００の無線機１２０は、無線中継端末２００、３００から受信したデータを制御器１４０に送り（ステップＳ６０６）、その後、制御器１４０は、そのデータを記憶部１４５に記憶させることとなる。

そして、図３に示した場合と同様に、無線通信端末１００は、画像データを周期ｔ１の間隔で定期的に無線キー端末５００に送信し、あらかじめ定められた回数だけ画像データを送信すると、無線通信端末１００の制御器１４０はその送信を一旦停止させ、変復調制御部１４２は、変復調方式を高速伝送に特化した第１の変復調方式に固定させる。なお、無線通信端末１００が行う処理の詳細については、図８を用いて後述する。

そして、その後あらかじめ定められた時間ｔ２（例えば、２００ｍｓ）が経過すると、無線機１２０に制御パケットを送り（ステップＳ６０７）、無線機１２０は、無線中継端末２００、３００に対してその制御パケットを送信する（ステップＳ６０８）。

このとき、無線通信端末１００は、制御器１４０の経路情報作成部１４３が、無線キー端末５００に関する経路情報を確認する。ここで、無線キー端末５００に関する経路情報とは、無線キー端末５００までデータを送る際に仲介する無線中継端末２００等の数と、次にデータを送信すべき無線中継端末２００等（またはその端末が最後の中継端末である場合には無線キー端末５００）までの通信経路を含む情報である。図６では、無線中継端末の数が１であり、次にデータを送信すべき端末が無線キー端末５００の場合について示しているが、例えば、図１に示したように、無線中継端末が無線中継端末２００および無線中継端末３００の２台である場合には、これらの無線中継端末までの経路と、無線中継端末（無線中継端末３００）から無線キー端末５００までの経路を含む情報となり、電波の届かない（電波強度が閾値に満たない）無線中継端末４００は、通信経路上から外れることとなる。

ステップＳ６０７において、無線通信端末１００の制御器１４０は、制御パケットを送信してから、例えば、４０ｍｓが経過するまでは変復調方式を第１の変復調方式に固定し、データの一斉配信も行わない。その理由は、図３に示した場合と同様に、この４０ｍｓの期間を、無線キー端末５００から制御パケットの授受が正しく行われたか否かを判定するために必要な時間（ｔ３’）とするためである。

そして、無線中継端末２００、３００の無線機１２０は、無線通信端末１００から制御パケットを受信すると、その制御パケットを制御器１４０に送り（ステップＳ６０９）、制御器１４０の変復調制御部１４２は、その制御パケットに含まれる検査符号部４０３に、制御パケットを受信した旨（正常に受信した旨、または正常に受信できなかった旨）を示す値を設定し、無線通信端末１００と無線中継端末２００、３００との間での無線通信方式（第１の変復調方式または第２の変復調方式）を設定する。具体的には、無線中継端末２００、３００が制御パケットを正常に受信した場合には第１の変復調方式を無線通信方式として設定し、制御パケットを正常に受信できなかった場合には第２の変復調方式を無線通信方式として設定し、制御パケットを無線機１２０に送り（ステップＳ６１０）、無線機１２０は無線キー端末５００にその制御パケットを送信する（ステップＳ６１１）。

無線キー端末５００は、無線中継端末２００、３００から制御パケットを受信すると、その制御パケットを制御器１４０に送り（ステップＳ６１２）、その後、制御器１４０の変復調制御部１４２は、受信した制御パケットが正常か否かを判定し、送信元である無線中継端末２００、３００で設定すべき変復調方式を指定した制御パケットを生成し、図５に示したように、生成した制御パケットを無線機１２０に送り（ステップＳ６１３）、無線機１２０は、その制御パケットを無線中継端末２００、３００に送信する（ステップＳ６１４）。具体的には、制御パケットが正常である場合には第１の変復調方式が設定され、制御パケットが正常でない場合には第２の変復調方式が設定され、設定された制御パケットが送信されることとなる。

無線中継端末２００、３００は、無線キー端末５００から制御パケットを受信すると、無線機１２０は、制御器１４０にその制御パケットを送る（ステップＳ６１５）。制御器１４０は、受信した制御パケットに自らの端末で行うべき変復調方式を指定した制御パケットを生成し、生成した制御パケットを無線機１２０に送り、無線機１２０はその制御パケットを無線通信端末１００に送信する（ステップＳ６１６）。

図７は、無線中継端末２００、３００が送信する制御パケットの構成例を示す図である。図７に示すように、制御パケットは、図５に示した無線キー端末５００が送信する制御パケットと同様のプリアンブル部７０１およびパケットヘッダ部７０２および送信側変復調方式指定部７０３を有し、さらに、自らの端末で行うべき変復調方式を指定するための自端末変復調方式指定部７０４を有している。上述した制御器１４０の変復調制御部１４２は、無線キー端末５００から受信した制御パケットに含まれる送信側変復調方式指定部５０３を参照し、この自端末変復調方式指定部７０４に、第１の変復調方式または第２の変復調方式を設定する。無線中継端末２００、３００が行う処理の詳細については、図１０を用いて後述する。

そして、無線通信端末１００は、制御器１４０の変復調制御部１４２が、受信した制御パケットに含まれる送信側変復調方式指定部７０３を参照し、変復調方式を指定されている変復調方式（第１の変復調方式または第２の変復調方式）に設定する。

その後、ステップＳ６０１〜Ｓ６０６と同様に、無線通信端末１００、無線中継端末２００、３００、および無線キー端末５００との間でデータの送受信が周期ｔ１で繰り返し行われることとなる（ステップＳ６１８〜Ｓ６２３）。そして、無線通信端末１００、無線中継端末２００、３００、および無線キー端末５００は、画像データの送受信と制御パケットの送受信とを周期Ｔ（例えば、２ｓｅｃ）で繰り返し行うことにより、その時点の通信状況に応じた相応しい変復調方式で無線通信を行う。

続いて、各端末で行われる処理について説明する。図８は、無線通信端末１００で行われる無線通信処理の処理手順を示すフローチャートである。図８に示すように、無線通信端末１００は、データの一斉配信および周期ｔ１の間隔でのスリープ状態を繰り返し（ステップＳ８０１）、制御器１４０の変復調制御部１４２は、その後、データの一斉配信を停止してスリープ状態にする（ステップＳ８０２）。

その後、変復調制御部１４２は、経路情報作成部１４３が生成した無線キー端末５００までの経路情報を参照し、その中で電波の届く端末を転送可能な端末（無線中継端末２００等または無線キー端末５００）として選択し（ステップＳ８０３）、その端末に制御パケットを送信する（ステップＳ８０４）。

そして、制御器１４０の変復調制御部１４２は、送信した無線中継端末２００等または無線キー端末５００から制御パケットの応答を受信したか否かを判定し（ステップＳ８０５）、無線中継端末２００等または無線キー端末５００から制御パケットの応答を受信していないと判定した場合（ステップＳ８０５；Ｎｏ）、タイマ１４５が計時する時間が、制御パケットを送信してから２０ｍｓを経過しているか否かを判定する（ステップＳ８０６）。

そして、変復調制御部１４２は、タイマ１４５が計時する時間が、制御パケットを送信してから２０ｍｓを経過していると判定した場合（ステップＳ８０６；Ｙｅｓ）、変復調方式を第２の変復調方式に設定する（ステップＳ８０７）。一方、変復調制御部１４２は、タイマ１４５が計時する時間が、制御パケットを送信してから２０ｍｓを経過していないと判定した場合（ステップＳ８０６；Ｎｏ）、ステップＳ８０５に戻ってそのまま待機する。

一方、ステップＳ８０５において、制御器１４０の変復調制御部１４２は、無線中継端末２００等または無線キー端末５００から制御パケットの応答を受信したと判定した場合（ステップＳ８０５；Ｙｅｓ）、その応答とともに送信側変復調方式指定部に第１の変復調方式が指定された制御パケットを受信したか否かを判定する（ステップＳ８０８）。

そして、変復調制御部１４２は、送信側変復調方式指定部に第１の変復調方式が指定された制御パケットを受信していないと判定した場合（ステップＳ８０８；Ｎｏ）、ステップＳ８０７に進み、変復調方式を第２の変復調方式に設定する。一方、変復調制御部１４２は、送信側変復調方式指定部に第１の変復調方式が指定された制御パケットを受信したと判定した場合（ステップＳ８０８；Ｙｅｓ）、その制御パケットを連続して所定の回数（例えば、８回）以上受信したか否かを判定する（ステップＳ８０９）。

変復調制御部１４２は、その制御パケットを８回以上受信していないと判定した場合（ステップＳ８０９；Ｎｏ）、ステップＳ８０７に進み、変復調方式を第２の変復調方式に設定する。一方、変復調制御部１４２は、その制御パケットを８回以上受信したと判定した場合（ステップＳ８０９；Ｙｅｓ）、変復調方式を第１の変復調方式に設定する（ステップＳ８１０）。そして、ステップＳ８０７またはＳ８１０の処理が終了すると、データの一斉配信を再開する（ステップＳ８１１）。このステップＳ８１１の処理が終了すると、図８に示した全ての処理が終了する。

このように、無線通信端末１００の変復調制御部１４２は、第１の変復調方式を指示する制御パケットを受信した場合には変復調方式を第１の変復調方式に設定し、無線キー端末５００からの制御パケットを受信しなかった場合および第２の変復調方式を指示する制御パケットを受信した場合には変復調方式を第２の変復調方式に設定する。そして、第１の変復調方式を指定した制御パケットを連続して所定の回数以上受信した場合にのみ第１の変復調方式に切替えているので、無線通信端末１００が、無線キー端末５００に対して高速伝送に特化した第１の変復調方式で通信可能なエリアと、長距離伝送に特化した第２の変復調方式でのみ通信可能なエリアの境界線上を移動するような、通信状況が不安定となっている場合であっても安定した通信経路を確保させることが可能となる。

続いて、無線キー端末５００で行われる処理について説明する。図９は、無線キー端末５００で行われる無線通信処理の処理手順を示すフローチャートである。図９に示すように、無線キー端末５００の変復調制御部１４２は、無線通信端末１００または無線中継端末２００等から制御パケットを受信したか否かを判定し（ステップＳ９０１）、無線通信端末１００または無線中継端末２００等から制御パケットを受信していないと判定した場合（ステップＳ９０１；Ｎｏ）、そのまま制御パケットを受信するまで待機する。このとき、無線キー端末５００の変復調制御部１４２は、タイムアウトとみなして変復調方式を伝送速度は低速だが長距離伝送に特化した第２の変復調方式１３に設定する。

一方、変復調制御部１４２は、無線通信端末１００または無線中継端末２００等から制御パケットを受信したと判定した場合（ステップＳ９０１；Ｙｅｓ）、伝送路状況を推定するために、受信した制御パケットが正常か否かを判定し（ステップＳ９０２）、受信した制御パケットが正常であると判定した場合（ステップＳ９０２；Ｙｅｓ）、変復調制御部１４２は、通信経路上の電波の状態が強く第１の変復調方式には適していると判断して送信側変復調方式指定部に第１の変復調方式に設定した制御パケットを生成する（ステップＳ９０３）。

一方、変復調制御部１４２は、受信した制御パケットが正常でないと判定した場合（ステップＳ９０２；Ｎｏ）、通信経路上の電波の状態が弱く第１の変復調方式には適さないと判断して送信側変復調方式指定部に第２の変復調方式に設定した制御パケットを生成する（ステップＳ９０４）。そして、ステップＳ９０３またはＳ９０４の処理が終了すると、制御パケットの送信元である無線通信端末１００または無線中継端末２００等に、送信側変復調方式指定部に設定した変復調方式を含む制御パケット（応答用制御パケット）を送信する（ステップＳ９０５）。このステップＳ９０５の処理が終了すると、図９に示した全ての処理が終了する。

続いて、無線中継端末２００等で行われる処理について説明する。図１０は、無線中継端末２００等で行われる無線通信処理の処理手順を示すフローチャートである。図１０に示すように、無線中継端末２００等の変復調制御部１４２は、無線通信端末１００から制御パケットを受信したか否かを判定し（ステップＳ１００１）、制御パケットを受信していないと判定した場合（ステップＳ１００１；Ｎｏ）、そのまま制御パケットを受信するまで待機する。

一方、変復調制御部１４２は、無線通信端末１００から制御パケットを受信したと判定した場合（ステップＳ１００１；Ｙｅｓ）、受信した制御パケットが正常であることを確認し、無線通信端末１００と、その無線中継端末２００等との間の通信方式を第１の変復調方式で行うように決定する（ステップＳ１００２）。

そして、変復調制御部１４２は、制御パケット受信時の電波強度が電波強度テーブル１２３が記憶する閾値以上であるか否かを判定し（ステップＳ１００３）、制御パケット受信時の電波強度が電波強度テーブル１２３が記憶する閾値以上でないと判定した場合（ステップＳ１００３；Ｎｏ）、ステップＳ１００８に進み、変復調方式を第２の変復調方式に設定する（ステップＳ１００８）。この場合、無線中継端末２００等は、制御パケットを無線キー端末５００に送信せず、変復調方式を第２の変復調方式１３に設定するので、無線中継端末２００等と無線通信端末１００とが高速伝送に特化した第１の変復調方式では電波の届き難い位置関係に移動した場合の通信断を防ぐ。

一方、変復調制御部１４２は、制御パケット受信時の電波強度が電波強度テーブル１２３が記憶する閾値以上であると判定した場合（ステップＳ１００３；Ｙｅｓ）、経路情報作成部１４３が作成した経路情報を確認し、無線キー端末５００を自端末から送信する制御パケットの宛先として設定し（ステップＳ１００４）、その宛先の無線キー端末５００に制御パケットを送信する（ステップＳ１００５）。

そして、制御器１４０の変復調制御部１４２は、送信した無線キー端末５００から制御パケットの応答を受信したか否かを判定し（ステップＳ１００６）、無線キー端末５００から制御パケットの応答を受信していないと判定した場合（ステップＳ１００６；Ｎｏ）、タイマ１４５が計時する時間が、制御パケットを送信してから２０ｍｓを経過しているか否かを判定する（ステップＳ１００７）。

そして、変復調制御部１４２は、タイマ１４５が計時する時間が、制御パケットを送信してから２０ｍｓを経過していると判定した場合（ステップＳ１００７；Ｙｅｓ）、変復調方式を第２の変復調方式に設定する（ステップＳ１００８）。一方、変復調制御部１４２は、タイマ１４５が計時する時間が、制御パケットを送信してから２０ｍｓを経過していないと判定した場合（ステップＳ１００７；Ｎｏ）、ステップＳ１００６に戻ってそのまま待機する。

一方、ステップＳ１００６において、制御器１４０の変復調制御部１４２は、無線キー端末５００から制御パケットの応答を受信したと判定した場合（ステップＳ１００６；Ｙｅｓ）、その応答とともに送信側変復調方式指定部に第１の変復調方式が指定された制御パケットを受信したか否かを判定する（ステップＳ１００９）。

そして、変復調制御部１４２は、送信側変復調方式指定部に第１の変復調方式が指定された制御パケットを受信していないと判定した場合（ステップＳ１００９；Ｎｏ）、ステップＳ１００８に進み、変復調方式を第２の変復調方式に設定する。一方、変復調制御部１４２は、送信側変復調方式指定部に第１の変復調方式が指定された制御パケットを受信したと判定した場合（ステップＳ１００９；Ｙｅｓ）、その制御パケットを連続して所定の回数（例えば、８回）以上受信したか否かを判定する（ステップＳ１０１０）。

変復調制御部１４２は、その制御パケットを８回以上受信していないと判定した場合（ステップＳ１０１０；Ｎｏ）、ステップＳ１００８に進み、変復調方式を第２の変復調方式に設定する。一方、変復調制御部１４２は、その制御パケットを８回以上受信したと判定した場合（ステップＳ１０１０；Ｙｅｓ）、変復調方式を第１の変復調方式に設定する（ステップＳ１０１１）。そして、ステップＳ１００８またはＳ１０１１の処理が終了すると、無線通信端末１００に、自端末である無線中継端末２００等が行う変復調方式と、無線通信端末１００が設定すべき変復調方式とを含む応答用の制御パケットを送信する（ステップＳ１０１２）。このステップＳ１０１２の処理が終了すると、図１０に示した全ての処理が終了する。

このように、無線中継端末２００等は、電波強度に応じた無線キー端末５００への制御パケットの送信制御、およびその応答となる無線通信端末５００から受信した制御パケットの解析およびそれに伴う変復調切替処理の完了後に、自端末の変復調方式と、無線通信端末１００に対して指示する変復調方式をデータ部に含む図７に示したような構成をした制御パケットを無線通信端末１００に送信する。例えば、無線中継端末２００等は、第１の変復調方式が指定された図６に示した制御パケットを無線キー端末５００から受信した場合には、第１の変復調方式を自端末変復調指定部に設定し、さらに無線通信端末１００から受信した制御パケットが正常であった場合には、送信側変復調指定部に第１の変復調方式を設定した制御パケットを、無線通信端末１００に対する応答用の制御パケットとして送信する。

したがって、無線通信端末１００は、無線中継端末２００等から受信したその応答用の制御パケットに含まれるデータ部の変復調方式を確認することで、送信元である無線通信端末１００から送信先である無線キー端末５００までの無線中継端末２００等を介した各端末間の変復調方式を把握し、その変復調方式に応じて一斉配信するデータの伝送レートを適応的に変更可能とすることができる。

また、無線通信端末、無線中継端末、無線キー端末等の移動体無線通信端末を複数用いた環境下において、送信側の無線通信端末から複数の受信側無線通信端末へとデータを一斉送信する際に、送信側の無線通信端末におけるデータ送信先との伝送路の状況を推定し、送信側無線通信端末から特定の受信側無線通信端末までの経路上に中継を介す場合のデータ転送を行う各無線通信端末における転送データ受信時の電波強度の監視とデータ転送先との伝送路状況を推定し、データ一斉配信を行う無線通信端末とデータ転送を行う各無線通信端末が、適応的にデータ通信に用いる変復調方式を切替えるので、特定の受信側無線通信端末におけるデータの確達率を維持しつつ可能な限り高速な通信が可能となる。

１０００：無線通信システム、１００：無線通信端末、２００〜４００：無線中継端末、５００：無線キー端末、１１０：空中線、１２０：無線機、１２１：第１の変復調部、１２２：第２の変復調部、１２３：電波強度テーブル、１４０：制御器、１４１：制御部、１４２：変復調制御部、１４３：経路情報作成部、１４４：タイマ、１４５：記憶部、１５０：カメラ。

Claims

通信元となる第１の端末と通信先となる第２の端末との間で無線通信を行う無線通信システムであって、
前記第１の端末と前記第２の端末とは、
前記第１の端末および前記第２の端末の位置情報に基づいて、前記第１の端末から前記第２の端末までの通信経路を示す経路情報を作成する経路情報作成部と、
高速伝送に特化した第１の変復調方式または長距離伝送に特化した第２の変復調方式のいずれかの変復調方式により無線通信を行う無線機と、
前記通信経路において前記第１の変復調方式と前記第２の変復調方式とのいずれの変復調方式によってデータを送信するかを定めるための制御パケットに基づいて前記通信経路の通信状況を推定し、前記通信状況に応じて前記第１の変復調方式または前記第２の変復調方式で前記無線機に無線通信させる変復調制御部と、を備え、
所定のタイミングで繰り返し、前記第１の端末が有する変復調制御部が、前記制御パケット生成して前記第２の端末に送信し、または前記第２の端末から応答用の制御パケットを受信して前記応答用の制御パケットに定められた変復調方式を前記第２の端末との間の無線通信方式に設定し、前記第２の端末が有する変復調制御部が、前記制御パケットを正常に受信できたか否かを判定することにより前記第１の変復調方式または前記第２の変復調方式で無線通信する旨を定めた応答用の制御パケットを前記第１の端末に送信し、前記応答用の制御パケットに定めた無線通信方式を前記第１の端末との間の無線通信方式に設定する、
ことを特徴とする無線通信システム。
前記制御パケットが正常に受信されたか否かは、前記第１の端末と前記第２の端末との間の電波強度に基づいて定められる、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
前記制御パケットは、前記データと同じサイズのデータを含み、
前記第２の端末が有する前記変復調制御部は、前記制御パケットに含まれる前記サイズが前記データと同じであるか否かを判定し、前記制御パケットに含まれる前記サイズが前記データと同じであると判定した場合には前記第１の変復調方式により無線通信させ、前記制御パケットに含まれる前記サイズが前記データと同じでないと判定した場合には前記第２の変復調方式により無線通信させる、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
前記第１の端末が有する前記変復調制御部は、前記第２の端末から前記第１の変復調方式で無線通信する旨を定めた前記応答用の制御パケットを所定の回数以上連続して受信した場合にのみ、無線通信方式を前記第１の変復調方式に設定する、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
前記第１の端末と前記第２の端末との間の無線通信を中継し、前記経路情報作成部と前記無線機と前記変復調制御部とを備えた第３の端末をさらに備え、
前記第１の端末の変復調制御部は、前記第３の端末に前記制御パケットを送信し、または前記第３の端末から応答用の制御パケットを受信して前記応答用の制御パケットに定められた変復調方式を前記第３の端末との間の無線通信方式に設定し、
前記第３の端末の変復調制御部は、前記経路情報に基づいて前記第１の端末から受信した前記制御パケットの送信先を前記第２の端末として設定して前記制御パケットを送信し、前記第２の端末から受信した応答用の制御パケットに定められた変復調方式を前記第２の端末との間の無線通信方式に設定し、設定した前記第２の端末との間の無線通信方式と、前記第１の端末から受信した制御パケットを正常に受信できたか否かを判定することにより設定した前記第１の端末との間の無線通信方式とを前記制御パケットに設定し、前記第２の端末との間の無線通信方式および前記第１の端末との間の無線通信方式が設定された応答用の制御パケットを前記第１の端末に送信する、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の無線通信システム。
前記第３の端末を複数備え、
前記第１の端末の変復調制御部は、電波が届く範囲にある前記第３の端末を特定し、特定した前記第３の端末にのみ前記制御パケットを送信する、
ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
前記第３の端末のそれぞれは、互いの電波が届く範囲を一の段とした位置に配置され、それぞれの第３の端末において、互いに前記第２の端末との間の無線通信方式および前記第１の端末との間の無線通信方式が設定された応答用の制御パケットを送受信する、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信システム。
前記第３の端末の変復調制御部は、前記第１の端末から前記制御パケットを受信した際の電波強度が所定の閾値以上であるか否かを判定し、前記第１の端末から前記制御パケットを受信した際の電波強度が所定の閾値以上でないと判定した場合、前記制御パケットを前記第２の端末に送信することなく前記第２の端末との間の無線通信方式を第２の変復調方式に設定する、
ことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の無線通信システム。