JP4197408B2 - 通信システム、端末装置及び通信システムの中継局選択方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信システム、移動局及び移動体通信システムの中継局選択方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、２つの端末装置間において通信を行う場合に、他の端末装置を中継局として用いる、いわゆるマルチホップアドホックネットワークと呼ばれるシステムが考えられている。
【０００３】
このシステムでは、「2001年ＲＣＳ研究会信学技報ＲＣＳ2001-19、”適応アンテナを考慮したマルチホップアドホックネットワークの性能評価”」に記載されているように、２つの端末装置が、他の端末装置を中継局として用いながら通信を行う。中継局として用いられる端末装置は、アダプティブアレイアンテナと呼ばれる指向性の制御が可能なアンテナ装置を用い、２つの端末装置に対する指向性を、希望する方向に対して強く送受信できるビームを形成し、干渉となる方向に対しては弱く送受信できるヌルを形成するように調整し、通信環境を良好に保つように意図されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来考えられているマルチホップアドホックネットワークシステムの中継局として利用される端末装置においては、アダプティブアレイアンテナによるアンテナの指向性制御を行うにあたって、ビーム及びヌルを意図した通りに形成する必要がある。
【０００５】
このビーム及びヌルの形成というのは、「2001年ＲＣＳ研究会信学技報ＲＣＳ2001-18」に記載されているように、水平面のみに着目して意図したビーム及びヌル形成が可能であるという点を根拠としている。
【０００６】
従って、中継局として利用される端末装置が一定の角度（アンテナが垂直）に保たれている場合においては、意図した指向性を得ることが可能であるが、端末装置の仰角が変動する場合には、そのアンテナの角度も変動することにより、意図したビーム及びヌルの形成が困難であり、端末装置間での任意仰角方向への相互結合の補償は困難であった。
【０００７】
特に、中継局として利用される携帯電話機等の端末装置のユーザは、その通信の当事者とは無関係であり、例えばそのユーザが携帯電話機を鞄の中に収めて移動中である場合には、携帯電話機が必ずしも意図する仰角方向に保たれているとは限らない。
【０００８】
従って、従来のマルチホップアドホックネットワークシステムでは、アダプティブアレイアンテナ（適応アンテナ）を用いた端末装置を中継局として利用しても、通信環境を常に良好に保つことは困難であるという問題がある。
【０００９】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、一段と良好な通信環境を提供し得るマルチホップアドホックネットワークシステム構成の移動体通信システム、移動局及び移動体通信システムの中継局選択方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の通信システムは、第１の端末装置からの信号を第２の端末装置に受け渡す中継局として動作可能な第３の端末装置と、前記第３の端末装置から供給される前記第３の端末装置の姿勢変化を表す姿勢変化情報に基づいて、前記第３の端末装置を中継局として利用するか否かを判断する前記第１の端末装置と、を具備する構成を採る。
【００１１】
この構成によれば、中継局として利用するか否かを、その端末装置の姿勢変化情報に基づいて判断することにより、良好な指向性の確保が可能な端末を中継局として利用することができる。
【００１２】
本発明の通信システムは、上記構成において、前記第３の端末装置は、自身の仰角変動情報を前記姿勢変化情報として測定する測定手段を具備する構成を採る。
【００１３】
この構成によれば、端末装置の仰角変動量の測定結果に基づいて中継局としての利用が可能であるか否かを判断することにより、実際の仰角変動に基づく判断が可能となる。
【００１４】
本発明の通信システムは、上記構成において、前記第３の端末装置は、自身の姿勢変化情報を予め保持している構成を採る。
【００１５】
この構成によれば、端末装置を、姿勢の変化が大きい端末装置、または少ない端末装置に予め分類し、その分類された端末装置に対応する姿勢変化情報をそれぞれの端末装置に予め保持させることにより、ジャイロといった複雑な構成の仰角変動測定手段を端末装置に設ける必要がなくなる。
【００１６】
本発明の端末装置は、中継局として動作可能な他の端末装置から送信された、前記他の端末装置の姿勢変化を表す姿勢変化情報に基づいて前記他の端末装置が中継局として利用可能であるか否かを判断する判断手段と、前記判断手段の判断結果に基づいて、前記他の端末装置を中継局として利用する制御手段と、を具備する構成を採る。
【００１７】
この構成によれば、中継局として利用するか否かを、その中継局として動作可能な端末装置の姿勢変化情報に基づいて判断することにより、良好な指向性の確保が可能な端末を中継局として利用することができる。
【００１８】
本発明の端末装置は、自身の姿勢変化を表す姿勢変化情報を送信する姿勢変化情報送信手段と、他の端末装置から受信された、中継局としての動作を要請する信号に基づいて中継局としての動作を実行する制御手段と、を具備する構成を採る。
【００１９】
この構成によれば、自身の姿勢変化情報を送信することにより、自身が中継局として利用可能であるか否かを、他の端末装置に判断させることができる。
【００２０】
本発明の端末装置は、上記構成において、前記姿勢変化情報送信手段は、前記端末装置自身の仰角変動を測定する測定手段を具備し、当該測定手段の測定結果に基づいて前記姿勢変化情報を生成する構成を採る。
【００２１】
この構成によれば、自身の仰角変動量の測定結果に基づいて中継局としての利用が可能であるか否かを判断させることにより、実際の仰角変動に基づく判断が可能となる。
【００２２】
本発明の端末装置は、上記構成において、前記姿勢変化情報送信手段は、前記端末装置自身の姿勢変化情報を予め保持し、当該保持されている姿勢変化情報を送信する構成を採る。
【００２３】
この構成によれば、端末装置を、姿勢変化が大きい端末装置、または少ない端末装置に予め分類し、その分類された端末装置に対応する姿勢変化情報をそれぞれの端末装置に予め保持させることにより、ジャイロといった複雑な構成の姿勢変化測定手段を端末装置に設ける必要がなくなる。
【００２４】
本発明の通信システムの中継局選択方法は、第１の端末装置からの信号を第２の端末装置に受け渡す中継局として動作可能な第３の端末装置において、当該第３の端末装置自身の姿勢変化を表す姿勢変化情報を前記第１の端末装置に送信し、前記第３の端末装置から送信された前記姿勢変化情報に基づいて、前記第３の端末装置を中継局として利用するか否かを前記第１の端末装置において判断し、前記判断結果に基づいて、前記第３の端末装置を中継局として利用するようにした。
【００２５】
この方法によれば、中継局として利用するか否かを、その端末装置の姿勢変化情報に基づいて判断することにより、良好な指向性の確保が可能な端末を中継局として利用することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、中継局を選択する際に、中継局として動作可能な構成を有する端末装置の姿勢変化（仰角変動）を表す姿勢変化情報に基づいて、選択の可否を判断することにより、水平面での指向性パターンが所望のパターンからはずれ易いか否かに基づく中継局の選択を可能とすることである。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るマルチホップアドホックネットワークシステムを適用した通信システム１００の構成を示すブロック図である。
【００２９】
図１において、携帯電話機等の端末装置１０１及び１０６が移動局として互いの間で通信を行う場合について説明する。端末装置１０１及び１０６は、互いの間で通信を行う際に、その間に存在する他の端末装置１０２〜１０５のいずれかを中継局として利用することにより、基地局等を介さずに通信を行う。
【００３０】
この場合、端末装置１０１及び１０６間において通信を行うための中継局として、端末装置１０２〜１０５のいずれかを選択する必要がある。通信システム１００では、中継局として機能する構成を有する端末装置１０２〜１０５が、所定のタイミングごとに定期的にルート検索信号を送信する。このルート検索信号を受信した端末装置１０１は、当該ルート検索信号の送信元である端末装置１０２〜１０５のうち、いずれが中継局として利用可能であるか、又はより良い通信環境を提供し得るものであるかを判断するようになされている。
【００３１】
因みに、端末装置１０１及び１０６の間にある複数の端末装置１０２〜１０５のうち、端末装置１０２及び１０３のみが、端末装置１０１との間で直接信号を送受信可能な範囲にある場合には、これら２つの端末装置１０２及び１０３から送信されるルート検索信号のみが端末装置１０１において受信されることとなり、この結果において、これらいずれかの端末装置１０２又は１０３と端末装置１０１との間で通信路が確立される。そして、端末装置１０２及び１０３は、その先にある端末装置１０４及び１０５から定期的に送信されるルート検索信号を受信することにより、当該端末装置１０２又は１０３と、端末装置１０４又は１０５との間で通信路が確立される。このように、通信システム１００では、端末装置１０１及び１０６の間にある端末装置１０２〜１０５のいずれかが中継局として利用され、端末装置１０１及び１０６の通信が確立される。
【００３２】
因みに、図１においては、互いに通信を行う端末装置１０１及び１０６の間に、中継局として機能する構成を有する端末装置が４つ存在する場合を示しているが、実際には端末装置１０１及び１０６の間には、さらに多くの端末装置が存在する場合、又は３つ以下の端末装置が存在する場合もあり得る。
【００３３】
図２は、中継局装置として動作可能である構成を有する端末装置１０２の構成を有するブロック図である。なお、図１に示した端末装置１０３〜１０５も、端末装置１０２と同様の構成を有するものとする。
【００３４】
図２において、端末装置１０２は、複数の素子アンテナ１１２−１〜１１２−ｎにおいて受信された信号をこれらの素子アンテナ１１２−１〜１１２−ｎに対応した受信ＲＦ（Radio Frequency）部１１３−１〜１１３−ｎに入力する。各受信ＲＦ部１１３−１〜１１３−ｎは、それぞれ入力された信号に対して、ダウンコンバート処理等の受信処理を施した後、指向性制御部１１５に供給する。
【００３５】
指向性制御部１１５は、複数の受信ＲＦ部１１３−１〜１１３−ｎから供給された受信信号に対して、回線推定、最適ウェイトを用いた適応的指向性受信信号の生成等の処理を行う。
【００３６】
指向性制御部１１５においてウェイト制御が行われた受信信号は、受信信号復調部１１６に供給され、ここで所定の復調処理が施される。
【００３７】
また、送信信号生成部１１７は、送信用とする信号を変調した後、これを指向性制御部１１５に供給する。指向性制御部１１５は、送信信号生成部１１７から供給された信号を、ウェイト制御された複数の送信信号として送信ＲＦ部１２５−１〜１２５−ｎにそれぞれ供給する。
【００３８】
送信ＲＦ部１２５−１〜１２５−ｎは、指向性制御部１１５から供給される各ウェイト制御された送信信号に対して、それぞれアップコンバート処理等を施した後、これを対応する素子アンテナ１１２−１〜１１２−ｎを介して送信する。かくして、端末装置１０２では、その指向性制御部１１５によるアダプティブアレイアンテナ技術により、信号を良好な送受信環境（指向性パターン）にて送受信することができる。すなわち、端末装置１０２等の端末装置では、アダプティブアレイアンテナと呼ばれる指向性の制御が可能なアンテナ装置を用い、２つの他の端末装置に対する指向性を、希望する方向に対して強く送受信できるビームを形成し、干渉となる方向に対しては弱く送受信できるヌルを形成するように調整し、通信環境を良好に保つようになされている。
【００３９】
この端末装置１０２は、中継局として動作する場合には、受信ＲＦ部１１３−１〜１１３−ｎを介して受信された信号に基づいて、指向性制御部１１５において指向性制御した後、この受信された信号を、送信ＲＦ部１２５−１〜１２５−ｎを介して送信するようになされている。
【００４０】
ここで、この中継局として利用可能である端末装置１０２には、ルート検索制御部１１８が設けられている。ルート検索制御部１１８は、送信電力値を電力情報として生成する電力情報生成部１１９と、端末装置１０２の環境における干渉状態を干渉情報として生成する干渉情報生成部１２０と、端末装置１０２の仰角の角度変動を表す仰角変動情報を生成する仰角変動情報生成部１２１とを有する。
【００４１】
干渉情報生成部１２０は、指向性制御部１１５を介して供給された受信信号のＳＩＲ（Signal Interference Ratio）値や干渉電力量を干渉情報として生成する。また、仰角変動情報生成部１２１は、例えばジャイロ等の仰角測定手段を有しこの測定結果を、端末装置１０２の姿勢変化を表す仰角変動情報（姿勢変化情報）として生成する。この仰角変動情報は、本発明の特徴をなすものであり、その態様は種々のものが考えられる。詳細については後述する。
【００４２】
ルート検索制御部１１８は、電力情報生成部１１９、干渉情報生成部１２０及び仰角変動情報生成部１２１において生成された各情報を、指向性制御部１１５に供給する。指向性制御部１１５は、ルート検索制御部１１８から供給されたこれらの各情報を送信信号に挿入して送信する。
【００４３】
従って、図１について上述したように、端末装置１０２は、ルート検索制御部１１８において生成された電力情報、干渉情報及び仰角変動情報を、ルート検索用情報として定期的に送信する。
【００４４】
このルート検索用情報を受信した端末装置１０１は、そのルート検索用情報に基づいて、端末装置１０２が中継局として利用可能な通信環境にあるか否かを判断する。この判断のタイミングとしては、その端末装置１０１が他の端末装置（例えば端末装置１０６）との間で通信を行うためのルート（中継局）を探索する場合、又は、中継局として機能することが可能な端末装置１０２又は１０３からの定期的なルート検索情報を受信する毎に行う等、そのタイミングとしては種々のタイミングを適用することができる。
【００４５】
図３は、移動局装置として動作する端末装置１０１の構成を示すブロック図である。図３において、端末装置１０１は、素子アンテナ１３２において受信された信号を受信ＲＦ部１３３に入力する。受信ＲＦ部１３３は、入力された信号に対して、ダウンコンバート処理等の受信処理を施した後、ルート検索信号受信部１３４、受信信号復調部１３５及びルート確立信号受信部１３６にそれぞれ供給する。
【００４６】
受信信号復調部１３４は、受信ＲＦ部１３３から供給された受信信号に対して、所定の復調処理を施す。ルート検索信号受信部１３４は、受信ＲＦ部１３３から供給された受信信号から、その受信信号に挿入されているルート検索用情報を抽出し、当該抽出された情報をルート検索制御部１３８に供給する。
【００４７】
ルート検索制御部１３８は、受信信号から抽出されたルート検索用情報に含まれている電力情報と、受信信号の受信信号レベルに基づいて、その受信信号の送信元である端末装置１０２との間の通信状態を判定する。また、ルート検索制御部１３８は、受信信号から抽出されたルート検索用情報に含まれている干渉情報に基づいて、その受信信号の送信元である端末装置１０２の干渉状態を判定する。また、ルート検索制御部１３８は、受信信号から抽出されたルート検索用情報に含まれる仰角変動情報に基づいて、その受信信号の送信元である端末装置１０２の仰角変動レベルを判定する。
【００４８】
ルート検索制御部１３８は、これらの判断結果に基づいて、このときの判断対象である端末装置１０２が中継局として利用可能であるか否かを判断する。すなわち、図４は、ルート検索制御部１３８による判定処理手順を示すフローチャートであり、ルート検索制御部１３８は、このとき受信したルート検索用情報に基づき、そのルート検索用情報の送信元である端末装置（例えば端末装置１０２）の電力状態及び干渉状態を判定する（ステップＳＴ１０１）。電力判定部１３９における判定結果として、端末装置１０１及び１０２の間の通信状態（電力状態）が良好であり、かつ、干渉判定部１４０における判定結果として、端末装置１０２の干渉状態が良好である場合には、その端末装置１０２を中継局候補として選択する。この選択結果は、仰角変動判定部１４１における判定結果と併せて、端末装置１０１の内部メモリ（図示せず）に格納される。
【００４９】
このようにして、端末装置１０１のルート検索制御部１３８は、端末装置１０２が中継局候補とするか否かの判断を行った後、ステップＳＴ１０２に移って、その他の端末装置からのルート検索信号を受信したか否かを判断する。ここで、肯定結果が得られると、このことは、端末装置１０１との通信が可能な範囲に中継局として利用可能な構成を有する他の端末装置が存在することを意味しており、このときルート検索制御部１３８は上述のステップＳＴ１０１に戻って、新たな端末装置からのルート検索用情報に基づいて、その端末装置の電力状態及び干渉状態を判定し、当該判定結果に基づいて、その端末装置が中継局として利用可能な電力状態及び干渉状態であるか否かを判断する。
【００５０】
このように、その他の端末装置から送信されたルート検索信号に基づいて、順次、当該その他の端末装置についても、中継局候補として選択するか否かを判断する。そして、ルート検索信号を受け取った全ての端末装置（例えば図１に示した端末装置１０２及び１０３）について、中継局候補とするか否かの選択結果と、各仰角変動判定結果とを求めた後、ルート検索制御部１３８はステップＳＴ１０３に移る。
【００５１】
ステップＳＴ１０３において、ルート検索制御部１３８は、各中継局候補について、端末装置１０１のルート検索制御部１３８は、それらのうち、最も仰角変動の少ない端末装置を中継局として選択する。
【００５２】
かくして、端末装置１０１のルート確立信号送信部１４２は、中継局として選択した端末装置（例えば端末装置１０２とする）に対して、ルート確立信号を送信し、このルート確立信号を受信した端末装置１０２は、そのルート確立信号に対する応答を端末装置１０１に返信することにより、送信元としての端末装置１０１及び中継局としての端末装置１０２の間において通信路（ルート）が確立される。
【００５３】
このようにして、端末装置１０１及び１０２の間の通信路（ルート）が確立されると、これに続いて、このとき新たに中継局として選択及び確立された端末装置１０２が、上述の端末装置１０１の場合と同様にして、このとき最終的に確立しようとしている端末装置１０６との間にある他の端末装置１０４及び１０５のいずれかを中継局として選択する。
【００５４】
以上説明した中継局の選択処理を繰り返しながら端末装置１０１及び１０６の間において、複数の端末装置（例えば端末装置１０２及び１０５）を中継局とした通信路（ルート）が確立される。これにより、端末装置１０１及び１０６は、互いに通信を行うことが可能となる。
【００５５】
ここで、端末装置１０２〜１０５から送信されるルート検索用情報に含まれる仰角変動情報（姿勢変化情報）について説明する。この実施の形態の場合、端末装置１０２の仰角変動情報生成部１２１は、ジャイロ等の仰角測定手段を有し、この仰角測定手段によって測定された結果を、内部メモリ（図示せず）に格納する。仰角変動情報生成部１２１は、所定のタイミングごとに仰角測定結果を内部メモリ（図示せず）に格納して行くことにより、過去所定期間における仰角測定結果に基づいて、仰角の変動状態を検出する。この仰角変動状態としては、過去所定期間における仰角の変動量の最大値を変動状態として用いる。但し、仰角変動状態としては、変動量の最大値に限らず、過去所定期間における仰角測定結果の変動の周期等も考慮することが考えられる。この場合には、変動の周期が短く、変動量の大きさも予め定められた一定値以上となっている場合には、その端末装置の姿勢が頻繁に変動し、未来にわたって変動量が大きく変化することが予測されるものとして、変動量が大きい場合と等価として扱うこととなる。端末装置１０２では、このようにして得られた仰角変動情報を、定期的にブロードキャストしている。
【００５６】
また、上述のルート検索制御部１１８の仰角変動情報生成部１２１では、ジャイロを用いて仰角測定を行うような、実測値に基づいた仰角変動情報の生成を行う場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、利用形態を限定して事前に設定するようにしてもよい。すなわち、仰角変動が小さい車載用の端末装置については、クラスＡを仰角変動情報（姿勢変化情報）として設定し、また、鞄等によって持ち歩くタイプの端末装置については、クラスＢを仰角変動情報（姿勢変化情報）として設定し、また、頻繁に通話に用いるタイプの端末装置については、クラスＣを仰角変動情報（姿勢変化情報）として予め内部メモリ等に設定しておく。
【００５７】
そして、端末装置１０１が、その端末装置を中継局として用いるか否かの判断を行う場合に、電力及び干渉の制約が緩い場合には、クラスＡ、クラスＢ及びクラスＣの全てを利用可能であると判断し、これに対して、制約が厳しい場合には、クラスＡから優先的に選択する。これにより、中継局として利用可能な端末装置１０２〜１０５において、ジャイロ等の複雑な構成を用いることなく、クラスを表す情報を記憶しておくだけでよく、その構成を一段と簡略化することができる。
【００５８】
因みに、図５及び図６は、通信元（端末装置１０１）と通信先（端末装置１０６）との間に、中継局として機能する構成を有する端末装置１０２及び１０３がある場合の、通信路（ルート）の確立手順を説明する略線図である。
【００５９】
図５において、端末装置１０２及び１０３は、それぞれ、所定のタイミング毎に、ルート検索用情報を配布（送信）する。このルート検索用情報を受信した端末装置１０１及び１０６は、そのルート検索用情報に基づいて、電力状態、干渉状態をそれぞれ判定するとともに、仰角変動情報に基づいて仰角変動量を判定する。
【００６０】
そして、図６に示すように、端末装置１０１は、電力状態及び干渉状態が良好であることを条件に、仰角変動量が小さい端末装置１０２を中継局として選択する。これにより、端末装置１０６を相手に通信をしようとする端末装置１０１と、中継局として利用される端末装置１０２との間の通信路が確立される。すなわち、端末装置１０１は、端末装置１０２を中継局として選択して、マルチホップ接続を行う。
【００６１】
この状態において、端末装置１０２は、通信先として指定された端末装置１０６に対して、通信要求を送信することにより、この端末装置１０２及び１０６間においても通信路が確立され、この結果、端末装置１０１及び１０６間において、端末装置１０２を中継局とした通信路が確立される。
【００６２】
以上の構成において、通信システム１００では、中継局として機能し得る端末装置１０２〜１０５のなかから、その仰角変動量の小さいものを選択する。中継局として選択された端末装置においては、その仰角変動量が小さいことにより、所望の指向性をその目標通りに利用することが可能となる。
【００６３】
すなわち、通信システム１００においては、中継局として利用される端末装置１０２〜１０５は、中継局として利用される限りにおいて、そのユーザの意図に関わらず選択されることとなる。
【００６４】
このことは、中継局として利用される端末装置の姿勢は、常に一定となっているとは限らないことを意味している。従って、中継局を選択する端末装置（例えば端末装置１０１）は、中継局として選択可能な端末装置（例えば端末装置１０２及び１０３）のなかから、その仰角変動量の最も小さいものを選択する。これにより、実際に通信を行う際に、その中継局として選択された端末装置の姿勢が、意図した指向性が得られる姿勢となっている可能性が最も高いこととなる。
【００６５】
従って、このような方法によって選択された中継局を介して通信を行うことにより、一段と良好な通信環境での通信を行うことができる。
【００６６】
このように、本実施の形態の装置によれば、通信路（ルート）を検索する手順として、定期的なブロードキャストにより仰角変動量を、中継局として選択可能な端末装置から、その周囲の端末装置に配布することにより、ルート検索時に、仰角方向の変動量が小さな端末装置ほど優先度が高くなるように検索する。これにより、ビーム・ヌル形成を意図したとおりに実現できる端末が中継局の役割を果たすことで、通信システム１００におけるリンクを空間的に分離する効果を十分に発揮させることができる。
【００６７】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係るマルチホップアドホックネットワークシステムに用いられる、中継局装置として動作可能である端末装置２０２の構成を示すブロック図である。但し、図２に示した端末装置１０２と同一となる部分には図２と同一符号を付して示し、詳しい説明は省略する。
【００６８】
図７に示す端末装置２０２は、ルート検索制御部１１８において、電力情報生成部１１９及び干渉情報生成部１２０を有しており、図２について上述した仰角変動情報生成部１２１を有していない点、及び、良好な指向性を確保する手段として指向性更新速度制御部２０５を有している点が、図２に示した端末装置１０２の構成と異なる。
【００６９】
端末装置２０２は、ルート検索制御部１１８の電力情報生成部１１９において生成された電力情報と、干渉情報生成部１２０において生成された干渉情報とを定期的にブロードキャストしており、この情報に基づいて、端末装置１０１によって当該端末装置２０２が中継局として選択されると、ルート検索制御部１１８は、端末装置１０１から送信されたルート確立信号を受信信号から得ることにより、端末装置２０２が中継局として選択されたことを認識し、指向性更新速度制御部２０５によって、指向性制御部１１５でのアダプティブアレイアンテナ技術の指向性制御の更新速度を速くする。
【００７０】
このように、端末装置２０２では、中継局として選択されると、アダプティブアレイアンテナの指向性の更新速度を速くすることにより、端末装置２０２の姿勢変化によって水平面内での指向性パターンが変化する速度に対して、指向性更新速度を追従させることができる。
【００７１】
これにより、端末装置２０２の姿勢が変化して端末装置１０１との間の水平面内での指向性パターンが変化しても、指向性制御部１１５における指向性更新速度が速くなることにより、端末装置１０１及び端末装置２０２との間では、良好な通信環境を維持することができる。
【００７２】
因みに、図８は、中継局として利用可能な端末装置（例えば端末装置１０２）のルート検索制御部１１８における指向性更新速度変更処理手順を示すフローチャートである。図８においてルート検索制御部１１８は、ステップＳＴ１１１において、選択結果を待ち受ける。そして、端末装置１０２を中継局として利用する旨を示すルート確立信号を受信すると、ルート検索制御部１１８は、ステップＳＴ１１２において肯定結果を得ることにより、ステップＳＴ１１３に移り、指向性更新速度制御部２０５に対して、指向性制御部１１５によるアダプティブアレイアンテナの指向性の更新速度（頻度）を高くする旨の制御信号を供給する。
【００７３】
これにより、指向性更新速度制御部２０５は、指向性制御部１１５におけるアダプティブアレイアンテナの指向性更新速度の更新頻度を高くする。この結果、指向性制御部１１５では、端末装置１０２の姿勢が変化しても、端末装置１０１との間の良好な通信環境が得られる指向性制御を常に行うことができる。
【００７４】
そして、ルート検索制御部１１８は、ステップＳＴ１１４に移り、中継局として選択された状態が解除されるのを待ち受ける。端末装置１０１とその通信相手である端末装置１０６（図１）との間の通信が完了すると、中継局として選択されている端末装置１０２の選択状態が端末装置１０１からの解除要求信号によって解除される。
【００７５】
この結果、端末装置１０２のルート検索制御部１１８は、ステップＳＴ１１５において肯定結果を得、続くステップＳＴ１１６に移って、指向性更新速度を通常の状態に戻した後、上述のステップＳＴ１１１に戻って、新たな選択結果を待ち受けることとなる。
【００７６】
図９は、中継局として利用される端末装置１０２の指向性制御による指向性パターンを示す略線図である。この図９に示すように、中継局として機能する端末装置１０２の傾きがある範囲内（ｉ′）である場合には（図９（Ｂ））、その指向性は、端末装置１０１及び１０６に対して良好なパターンが形成されるのに対して、端末装置１０２の傾きが大きくなると（図９（Ｃ））、その指向性は端末装置１０１及び１０６に対して、通信を行うに十分ではなくなる。従って、この場合には、指向性更新速度が高められることにより、良好な指向性パターンが維持されることとなる。
【００７７】
このように、本実施の形態の装置によれば、マルチホップによる通信路（ルート）を確立する場合、中継局として選択された端末装置（例えば端末装置１０２）において、アダプティブアレイアンテナの適応的指向性制御の更新頻度を高くすることにより、中継局として選択された端末装置１０２の姿勢が変化しても、当該端末装置１０２の指向性は、中継局として用いられる良好な指向性を維持することができる。従って、端末装置１０２のユーザが当該端末装置１０２が中継局として利用されていることの認識の有無に関わらず、その端末装置１０２を中継局として実用上十分な通信環境を維持しながら、利用することができる。
【００７８】
因みに、図７について上述した端末装置１０２では、仰角変動情報生成部１２１（図２）を用いることに代えて、指向性更新速度制御部２０５により指向性更新速度を適応的制御する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、図２について上述した仰角変動情報生成部１２１を併用し、「現在、中継局の役割を果たしている」という条件と、「仰角方向の変動量（例えばジャイロ等の仰角変動測定手段により測定した結果）が秒間数十°におよぶ」という条件との両方が成立した場合に、指向性更新速度を高くするようにしてもよい。このようにすれば、中継局として機能しているという条件だけで指向性更新速度を高くする場合に比べて、実際の仰角変動を考慮した制御を行うことができ、実際の状態に一段と適応した制御を行うことができる。従って、この場合には、中継局として機能している場合であっても、仰角変動量が大きくなっていない場合には、指向性更新速度は、高くならないことにより、消費電力を抑える効果もある。
【００７９】
（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３に係るマルチホップアドホックネットワークシステムに用いられる、中継局装置として動作可能である端末装置３０２の構成を示すブロック図である。但し、図２に示した端末装置１０２と同一となる部分には図２と同一符号を付して示し、詳しい説明は省略する。
【００８０】
図１０に示す端末装置３０２は、仰角変動情報生成部１２１において生成された仰角変動情報に基づいて、指向性制御を行うか否かを判定する指向性適用判定部３０５を有している点が、図２に示した端末装置１０２の構成と異なる。
【００８１】
端末装置３０２は、ルート検索制御部１１８の電力情報生成部１１９において生成された電力情報と、干渉情報生成部１２０において生成された干渉情報、仰角変動情報生成部１２１において生成された仰角変動情報とを、ルート検索用情報として定期的にブロードキャストしており、この情報に基づいて、端末装置１０１によって当該端末装置２０２が中継局として選択されると、ルート検索制御部１１８は、端末装置１０１から送信されたルート確立信号を受信信号から得ることにより、端末装置２０２が中継局として選択されたことを認識し、中継局として、端末装置１０１と１０６との中継を行う。
【００８２】
この場合、指向性適用判定部３０５は、仰角変動情報生成部１２１から供給される仰角変動情報に基づいて、指向性制御部３１５の指向性制御を行うための指向性合成部３１７又は、指向性制御を行わず無指向性送信を行うための無指向性合成部３１６のいずれかを選択する。因みに、指向性制御部３１５は、切り換え可能な指向性合成部３１７及び無指向性合成部３１６を有する点を除けば、図１について上述した指向性制御部１１５と同様の構成を有するものとする。
【００８３】
指向性合成部３１７が選択されると、当該指向性合成部３１７によって、アダプティブアレイアンテナのウェイト制御が行われ、各素子アンテナ１１３−１〜１１３−ｎに対して、適応的な重み付けを行うことにより、指向性パターンを端末装置１０１及び１０６との通信を行うために良好なパターンに制御する。この状態を図１１（Ｂ）に示す。
【００８４】
これに対して、無指向性合成部３１６が選択されると、当該無指向性合成部３１６によって、アダプティブアレイアンテナのウェイト制御が行われ、各素子アンテナ１１３−１〜１１３−ｎに対して、無指向性パターンが形成されるような重み付けを行うことにより、無指向性パターンを形成する。この状態を図１１（Ｃ）に示す。
【００８５】
このように、端末装置３０２では、中継局として選択されると、アダプティブアレイアンテナの指向性を端末装置１０１及び１０６との通信に良好なパターンとして適応的に形成する指向性制御、又は無指向性パターンを形成する無指向性制御のいずれかを、仰角変動情報に基づいて選択する。
【００８６】
図１２は、中継局として利用可能な端末装置（例えば端末装置３０２）における指向性適用制御処理手順を示すフローチャートである。図１１において端末装置３０２は、ステップＳＴ１２１において、選択結果を待ち受ける。そして、端末装置３０２を中継局として利用する旨を示すルート確立信号を受信すると、端末装置３０２は、ステップＳＴ１２２において肯定結果を得ることにより、ステップＳＴ１２３に移り、ルート検索制御部１１８の仰角変動情報を指向性適用判定部３０５が取得する。この仰角変動情報としては、ジャイロ等の仰角変動測定手段による現在の仰角方向の変動量が用いられる。
【００８７】
そして、ステップＳＴ１２４において、指向性適用判定部３０５は、取得した仰角変動情報に基づいて、指向性制御部１１５におけるアダプティブアレイアンテナ制御として、端末装置１０１及び１０６との通信に良好なパターンを適応的に形成する指向性制御（指向性合成部３１７）、又は無指向性パターンを形成する無指向性制御（無指向性合成部３１６）のいずれかを選択する。
【００８８】
指向性制御が選択されると、ステップＳＴ１２５において、指向性制御が実行され、指向性合成部３１７によって、送受信信号に対して、最適な指向性パターンが形成されるようなウェイト制御がなされることにより、図１１（Ｂ）に示したように、このとき中継局として機能する端末装置３０２において、その通信元である端末装置１０１と通信先である端末装置１０６に対して、良好な指向性パターンが形成される。
【００８９】
この結果、端末装置３０２の仰角変動量が少ない場合には、アンテナの指向性を適応的に制御することにより、このときの通信元である端末装置１０１と、通信先である端末装置１０６とに対して、良好な指向性パターンを形成することにより、端末装置１０１及び１０６の間において、良好な通信環境で中継局として機能することが可能となる。
【００９０】
これに対して、ステップＳＴ１２４において無指向性制御が選択されると、ステップＳＴ１２６において、無指向性制御が実行され、無指向性合成部３１６によって、送受信信号に対し、無指向性パターンが形成されるようなウェイト制御がなされる。
【００９１】
この結果、端末装置３０２の仰角変動量が大きい場合には、アンテナを無指向性とすることにより、極端に通信環境が劣化する状態を未然に防止することができる。
【００９２】
そして、ルート検索制御部１１８は、ステップＳＴ１２７に移り、中継局として選択された状態が解除されるのを待ち受ける。端末装置１０１とその通信相手である端末装置１０６（図１）との間の通信が完了すると、中継局として選択されている端末装置３０２の選択状態が端末装置１０１からの解除要求信号によって解除される。
【００９３】
この結果、端末装置３０２のルート検索制御部１１８は、ステップＳＴ１２７において肯定結果を得、上述のステップＳＴ１２１に戻って、新たな選択結果を待ち受けることとなる。かくして、この処理手順によれば、「現在、中継局の役割を果たしている」という条件と、「現在は仰角方向に大きく変動している（ジャイロ等によって測定）」という条件との両者が満たされた場合に、無指向性制御に切り換えることにより、中継局として機能するための水平面での指向性パターンが極端にはずれることを防止することができる。
【００９４】
このように、本実施の形態の装置によれば、マルチホップによる通信路（ルート）を確立する場合、中継局として選択された端末装置（例えば端末装置３０２）において、中継局としての役割を果たしている場合に、仰角方向の大きな変化があれば、指向性送受信から無指向性送受信に切り換えることにより、マルチホップにおけるリンクで無理な指向性形成を試みることによって干渉が増大するという不都合を防止することができる。
【００９５】
（他の実施の形態）
なお、上述の実施の形態においては、中継局として利用可能な構成を有する端末装置１０２、２０２及び３０２が中継局として動作する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これらの端末装置１０２、２０２及び３０２が、端末装置１０１又は１０６のように通信の当事者となるように動作することも可能である。
【００９６】
また、上述の実施の形態においては、中継局として利用可能な端末装置１０２〜１０５、２０２及び３０２が、定期的にルート検索用情報をブロードキャストする場合について述べたが、本発明はこれに限らず、通信を行おうとする端末装置１０１から所定の信号を送信した場合にのみ、この信号を受け取った端末装置が、ルート検索用情報を送信するようにしてもよい。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、中継局として利用可能な端末装置の仰角変動（姿勢変化）に基づいて、当該中継局を利用するか否かを決定することにより、仰角変動による当該端末装置の水平面での指向性パターンの劣化が少ない中継局を選択することができる。これにより、中継局として選択された端末装置において、通信の当事者である２つの端末装置に対して、それぞれのリンクを空間的に分離することができ、良好な通信環境での中継を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る通信システムの構成を示すブロック図
【図２】実施の形態１に係る中継局として利用可能な端末装置の構成を示すブロック図
【図３】実施の形態１に係る送信元である端末装置の構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態１に係る端末装置の中継局の選択可否の判定処理手順を示すフローチャート
【図５】実施の形態１に係る通信システムの中継局の選択処理の説明に供する略線図
【図６】実施の形態１に係る通信システムの中継局の選択処理の説明に供する略線図
【図７】本発明の実施の形態２に係る中継局として利用可能な端末装置の構成を示すブロック図
【図８】実施の形態２に係る中継局として利用可能な端末装置の動作を説明するためのフローチャート
【図９】実施の形態２に係る中継局として利用可能な端末装置の指向性パターンの説明に供する略線図
【図１０】本発明の実施の形態３に係る中継局として利用可能な端末装置の構成を示すブロック図
【図１１】実施の形態３に係る中継局として利用可能な端末装置の指向性パターンの説明に供する略線図
【図１２】実施の形態３に係る中継局として利用可能な端末装置の動作を説明するためのフローチャート
【符号の説明】
１００ 通信システム
１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、２０２、３０２ 端末装置
１１２−１〜１１２−ｎ 素子アンテナ
１１３−１〜１１３−ｎ、１３３ 受信ＲＦ部
１１５ 指向性制御部
１１６、１３５ 受信信号復調部
１１７、１４３ 送信信号生成部
１１８ ルート検索制御部
１１９ 電力情報生成部
１２０ 干渉情報生成部
１２１ 仰角変動情報生成部
１２５−１〜１２５−ｎ、１４５ 送信ＲＦ部
１３４ ルート検索信号受信部
１３８ ルート検索制御部
１３９ 電力判定部
１４０ 干渉判定部
１４１ 仰角変動判定部
１４２ ルート確立信号送信部
２０５ 指向性更新速度制御部
３０５ 指向性適用判定部
３１６ 無指向性合成部
３１７ 指向性合成部

Claims (4)

1. 第１の移動局からの信号を第２の移動局に受け渡す中継局として動作可能であって、固定で指向性を制御可能なアンテナと、所定タイミングごとに自身の仰角の変動状態を検出して仰角変動情報を測定する測定手段とを具備し、前記測定した仰角変動情報を前記第１の移動局へ送信する複数の第３の移動局と、
   前記複数の第３の移動局から送信された前記仰角変動情報と前記複数の第３の移動局との間の通信状態及び干渉状態とを取得する取得手段を具備し、少なくとも前記通信状態及び前記干渉状態に基づいて、前記複数の第３の移動局から前記中継局として利用可能な候補を選定し、前記候補から前記仰角変動が最も少ない前記第３の移動局を前記中継局として選定する前記第１の移動局と、
   を具備することを特徴とする移動体通信システム。
2. 固定で指向性を制御可能なアンテナと所定タイミングごとに自身の仰角の変動状態を検出して仰角変動情報を測定する測定手段とを具備する他の移動局を中継局として利用する移動局であって、
   前記他の移動局から送信された前記仰角変動情報と前記他の移動局との間の通信状態及び干渉状態とを取得する取得手段を具備し、少なくとも前記通信状態及び前記干渉状態に基づいて、複数の前記他の移動局から前記中継局として利用可能な候補を選定し、前記候補から前記仰角変動が最も少ない前記他の移動局を前記中継局として選定することを特徴とする移動局。
3. 中継局として動作可能な移動局であって、
   固定で指向性を制御可能なアンテナと、
   所定タイミングごとに自身の仰角の変動状態を検出して仰角変動情報を測定する測定手段と、
   前記測定した仰角変動情報を他の移動局へ送信する送信手段と、
   前記他の移動局において前記仰角変動情報を送信した自局及び自局と同等な移動局の中から、通信状態及び干渉状態に基づいて自局が中継局候補に選定され、且つ、前記中継局候補の中で前記仰角の変動が最も少ないときに、前記他の移動局が送信する中継局としての動作を要請する信号を受信する受信手段と、
   前記要請信号を受信して中継局として動作し、且つ、前記仰角変動が所定量以上のときに、前記アンテナの指向性パタンの更新速度を高める指向性更新速度制御手段と、
   を具備することを特徴とする移動局。
4. 第１の移動局と、第２の移動局と、固定で指向性を制御可能なアンテナを具備すると共に、前記第１の移動局からの信号を前記第２の移動局に受け渡す中継局として動作可能な複数の第３の移動局とを具備する通信システムの中継局選択方法であって、
   各第３の移動局は、所定タイミングごとに自身の仰角の変動状態を検出して仰角変動情報を測定し、前記測定した仰角変動情報を前記第１の移動局へ送信し、
   前記第１の移動局は、前記複数の第３の移動局から送信された前記仰角変動情報と前記複数の第３の移動局との間の通信状態及び干渉状態とを取得し、少なくとも前記通信状態及び前記干渉状態に基づいて、複数の前記複数の第３の移動局から前記中継局として利用可能な候補を選定し、前記候補から前記仰角変動が最も少ない前記第３の移動局を前記中継局として選定する、
   ことを特徴とする中継局選択方法。

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