JP7388692B2

JP7388692B2 - wireless communication system

Info

Publication number: JP7388692B2
Application number: JP2019183233A
Authority: JP
Inventors: 賢一滝沢; 良太郎菅; 隆志松田; 史秀児島
Original assignee: National Institute of Information and Communications Technology
Current assignee: National Institute of Information and Communications Technology
Priority date: 2019-10-03
Filing date: 2019-10-03
Publication date: 2023-11-29
Anticipated expiration: 2039-10-03
Also published as: JP2021061484A

Description

本発明は、水中に設けられた水中端末を含む複数の端末間で信号を送受信する無線通信システムに関するものである。 The present invention relates to a wireless communication system that transmits and receives signals between a plurality of terminals including an underwater terminal provided underwater.

近年、海中等の水中における資源探査や、資源管理における自動化を目的として、例えば自律型無人潜航艇（ＡＵＶ：Autonomous Underwater Vehicle）と、海中センサや母船との間に用いられる無線通信技術が注目されている。海中における無線通信技術としては、例えば音響技術や光技術を利用した方式が提案されている。 In recent years, wireless communication technology used between autonomous underwater vehicles (AUVs) and underwater sensors and mother ships has attracted attention for the purpose of automating resource exploration and resource management underwater. ing. As underwater wireless communication technology, methods using, for example, acoustic technology or optical technology have been proposed.

しかしながら、音響技術を用いた場合、数ｋｂｐｓ程度の低速データ通信に限定されるため、資源探査等により収集される大容量データ伝送には適していない。上記に加え、音響技術では、浅海域や海面近傍において生じる長遅延の反射波により、高いスループット等を維持することが難しい。 However, when acoustic technology is used, it is limited to low-speed data communication of approximately several kbps, so it is not suitable for large-capacity data transmission collected in resource exploration and the like. In addition to the above, with acoustic technology, it is difficult to maintain high throughput due to long-delay reflected waves that occur in shallow waters or near the sea surface.

また、光技術を用いた場合、１０Ｍｂｐｓ超の通信が行えるものの、送受信間における精密な光軸合わせが必要になるため、機械的な制御等、無線端末の構成が複雑になるという事情がある。上記に加え、光技術では、海水等の濁度の高い水中において生じる光散乱により、高いスループット等を維持することが難しい。 Furthermore, when optical technology is used, although communication at speeds exceeding 10 Mbps is possible, precise alignment of optical axes between transmitting and receiving is required, which complicates the configuration of wireless terminals such as mechanical control. In addition to the above, with optical technology, it is difficult to maintain high throughput etc. due to light scattering that occurs in highly turbid water such as seawater.

これらに対し、例えば特許文献１では、音響技術に加えて電波を利用した無線通信技術が提案されている。特許文献１では、２つのトランシーバシステムにより、無線データ又は音響データ転送の選択を可能にする技術が記載されている。 In response to these, for example, Patent Document 1 proposes a wireless communication technology that uses radio waves in addition to acoustic technology. WO 03/03001 describes a technique that allows the selection of wireless data or audio data transfer by means of two transceiver systems.

米国特許出願公開第２０１１／０１７７７７９号明細書US Patent Application Publication No. 2011/0177779

ここで、海中等の水中において無線通信を実施する場合、電波の減衰量は大気中等に比べて大きい傾向にある。特に、水の導電率や、潮流等による送受信用アンテナの揺動等のような通信環境によって、電波の減衰量が大きく変動する。このため、水中で無線通信を利用した場合における高スループットの維持や、制御通信における遅延時間保証を目的とした通信途絶時間の解消するためには、電波の減衰量の変動が生じる場合においても、安定した無線通信を実現することが望まれている。この点、特許文献１の開示技術では、無線データ又は音響データ転送の選択をする旨の開示に留まり、水中において安定した無線通信を実現することが難しい。 Here, when performing wireless communication underwater such as in the sea, the amount of attenuation of radio waves tends to be larger than in the atmosphere. In particular, the amount of attenuation of radio waves varies greatly depending on the communication environment, such as the conductivity of water and the fluctuation of transmitting and receiving antennas due to tidal currents. Therefore, in order to maintain high throughput when using wireless communication underwater and eliminate communication interruption time for the purpose of guaranteeing delay time in control communication, even when fluctuations in the amount of attenuation of radio waves occur, It is desired to realize stable wireless communication. In this regard, the technique disclosed in Patent Document 1 only discloses the selection of wireless data or acoustic data transfer, and it is difficult to realize stable wireless communication underwater.

そこで本発明は、上述した問題に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、水中において安定した無線通信を実現することができる無線通信システムを提供することにある。 The present invention has been devised in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a wireless communication system that can realize stable wireless communication underwater.

本発明者らは、上述した問題点を解決するために、水中に設けられた水中端末を含む複数の端末間で、電波を利用して信号を送受信する無線通信システムを発明した。取得手段は、端末に取付けられたセンサを用いて計測された水中の通信環境に関する水中環境データを取得する。設定手段は、水中環境データに基づき、信号を送信する際のパラメータを設定する。送信手段は、パラメータに基づき、送信するデータに対する送信信号を生成し、送信信号を送信する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors invented a wireless communication system that uses radio waves to transmit and receive signals between a plurality of terminals including an underwater terminal provided underwater. The acquisition means acquires underwater environment data related to an underwater communication environment measured using a sensor attached to the terminal . The setting means sets parameters for transmitting the signal based on the underwater environment data. The transmitting means generates a transmission signal for data to be transmitted based on the parameters, and transmits the transmission signal.

請求項１に記載の無線通信システムは、水中に設けられた水中端末を含む複数の端末間で、電波を利用して信号を送受信する無線通信システムであって、前記端末に取付けられたセンサを用いて計測された水中の通信環境に関する水中環境データを取得する取得手段と、前記水中環境データに基づき、信号を送信する際のパラメータを設定する設定手段と、前記パラメータに基づき、送信するデータに対する送信信号を生成し、前記送信信号を送信する送信手段と、を備え、前記水中環境データは、前記水中端末が設けられた水中の導電率を含み、前記取得手段は、前記水中端末に取り付けられた前記センサを用いて計測された前記導電率を含む前記水中環境データを取得することを特徴とする。 The wireless communication system according to claim 1 is a wireless communication system that uses radio waves to transmit and receive signals between a plurality of terminals including an underwater terminal installed underwater, and includes a sensor attached to the terminal. an acquisition means for acquiring underwater environment data related to the underwater communication environment measured using the underwater communication environment; a setting means for setting parameters for transmitting a signal based on the underwater environment data; and a setting means for setting parameters for transmitting a signal based on the parameters; transmitting means for generating a transmitting signal and transmitting the transmitting signal, the underwater environment data including the conductivity of the water in which the underwater terminal is provided, and the acquiring means being attached to the underwater terminal. The method is characterized in that the underwater environment data including the conductivity measured using the sensor is acquired .

請求項２に記載の無線通信システムは、水中に設けられた水中端末を含む複数の端末間で、電波を利用して信号を送受信する無線通信システムであって、前記端末に取付けられたセンサを用いて計測された水中の通信環境に関する水中環境データを取得する取得手段と、前記水中環境データに基づき、信号を送信する際のパラメータを設定する設定手段と、前記パラメータに基づき、送信するデータに対する送信信号を生成し、前記送信信号を送信する送信手段と、を備え、前記取得手段は、前記センサが取り付けられた第１端末から送信された前記水中環境データを、第２端末が取得する水中環境データ取得手段を有することを特徴とする。 The wireless communication system according to claim 2 is a wireless communication system that uses radio waves to transmit and receive signals between a plurality of terminals including an underwater terminal installed underwater, and includes a sensor attached to the terminal. an acquisition means for acquiring underwater environment data regarding the underwater communication environment measured using the underwater communication environment; a setting means for setting parameters for transmitting a signal based on the underwater environment data; and a setting means for setting parameters for transmitting a signal based on the parameters; a transmission unit that generates a transmission signal and transmits the transmission signal, and the acquisition unit transmits the underwater environment data transmitted from the first terminal to which the sensor is attached to an underwater environment that is acquired by a second terminal. It is characterized by having an environmental data acquisition means.

請求項３に記載の無線通信システムは、水中に設けられた水中端末を含む複数の端末間で、電波を利用して信号を送受信する無線通信システムであって、前記端末に取付けられたセンサを用いて計測された水中の通信環境に関する水中環境データを取得する取得手段と、前記水中環境データに基づき、信号を送信する際のパラメータを設定する設定手段と、前記パラメータに基づき、送信するデータに対する送信信号を生成し、前記送信信号を送信する送信手段と、を備え、前記設定手段は、予め取得された過去の水中環境データ、及び過去のパラメータを含む履歴情報を参照し、前記取得手段で取得された前記水中環境データに含まれる複数のデータ間に関連性を有する場合に、現状の通信環境に適した前記パラメータを設定する参照手段を有することを特徴とする。 The wireless communication system according to claim 3 is a wireless communication system that uses radio waves to transmit and receive signals between a plurality of terminals including an underwater terminal provided underwater, and the system includes a sensor attached to the terminal. an acquisition means for acquiring underwater environment data related to the underwater communication environment measured using the underwater communication environment; a setting means for setting parameters for transmitting a signal based on the underwater environment data; and a setting means for setting parameters for transmitting a signal based on the parameters; transmitting means for generating a transmission signal and transmitting the transmission signal; the setting means refers to past underwater environment data acquired in advance and historical information including past parameters; The apparatus is characterized by having a reference means for setting the parameters suitable for the current communication environment when there is a relationship between a plurality of pieces of data included in the acquired underwater environment data.

請求項４に記載の無線通信システムは、水中に設けられた水中端末を含む複数の端末間で、電波を利用して信号を送受信する無線通信システムであって、前記端末に取付けられたセンサを用いて計測された水中の通信環境に関する水中環境データを取得する取得手段と、前記水中環境データに基づき、信号を送信する際のパラメータを設定する設定手段と、前記パラメータに基づき、送信するデータに対する送信信号を生成し、前記送信信号を送信する送信手段と、を備え、前記送信手段は、水底に設けられた水底端末に対し、水中を移動する前記水中端末から前記送信信号を送信することを特徴とする。 The wireless communication system according to claim 4 is a wireless communication system that uses radio waves to transmit and receive signals between a plurality of terminals including an underwater terminal provided underwater, and the system includes a sensor attached to the terminal. an acquisition means for acquiring underwater environment data related to the underwater communication environment measured using the underwater communication environment; a setting means for setting parameters for transmitting a signal based on the underwater environment data; and a setting means for setting parameters for transmitting a signal based on the parameters; transmitting means for generating a transmitting signal and transmitting the transmitting signal, the transmitting means transmitting the transmitting signal from the underwater terminal moving underwater to an underwater terminal provided on the underwater bottom; Features.

請求項５に記載の無線通信システムは、水中に設けられた水中端末を含む複数の端末間で、電波を利用して信号を送受信する無線通信システムであって、前記端末に取付けられたセンサを用いて計測された水中の通信環境に関する水中環境データを取得する取得手段と、前記水中環境データに基づき、信号を送信する際のパラメータを設定する設定手段と、前記パラメータに基づき、送信するデータに対する送信信号を生成し、前記送信信号を送信する送信手段と、を備え、前記送信手段は、水中に設けられた基地端末に対し、水中を移動する２つ以上の前記水中端末から前記送信信号を送信することを特徴とする。 The wireless communication system according to claim 5 is a wireless communication system that uses radio waves to transmit and receive signals between a plurality of terminals including an underwater terminal provided underwater, and the system includes a sensor attached to the terminal. an acquisition means for acquiring underwater environment data related to the underwater communication environment measured using the underwater communication environment; a setting means for setting parameters for transmitting a signal based on the underwater environment data; and a setting means for setting parameters for transmitting a signal based on the parameters; and transmitting means for generating a transmission signal and transmitting the transmission signal, the transmission means transmitting the transmission signal from two or more underwater terminals moving underwater to a base terminal provided underwater. It is characterized by sending.

上述した構成からなる本発明によれば、設定手段は、水中環境データに基づき、信号を送信する際のパラメータを設定する。このため、水中において電波の減衰量を変動させる要因を考慮した上で、信号を生成する際のパラメータを設定することができる。これにより、水中において安定した無線通信を実現することが可能となる。従って、例えば水中における高スループットの維持や、制御通信における遅延保証を目的とした通信途絶時間の解消が期待できる。 According to the present invention having the above-described configuration, the setting means sets parameters for transmitting a signal based on underwater environment data. Therefore, it is possible to set parameters for generating a signal, taking into consideration the factors that change the amount of attenuation of radio waves underwater. This makes it possible to realize stable wireless communication underwater. Therefore, for example, it can be expected to maintain high throughput underwater and eliminate communication interruption time for the purpose of guaranteeing delay in control communication.

また、上述した構成からなる本発明によれば、取得手段は、水中端末に取り付けられたセンサを用いて計測された導電率を取得してもよい。この場合、水中において電波の減衰量を変動させる主要因とされる導電率を取得することで、通信環境に適したパラメータを設定することができる。これにより、安定した無線通信を容易に実現することが可能となる。また、導電率を計測するセンサは、水中端末の水中移動や作業等を実施する際に用いるセンサとして併用することができ、新たに取り付ける必要が無い。このため、水中端末の複雑化や重量増加等を抑制することが可能となる。 Further, according to the present invention having the above-described configuration, the acquisition means may acquire the conductivity measured using a sensor attached to the underwater terminal. In this case, parameters suitable for the communication environment can be set by obtaining the conductivity, which is the main factor that changes the amount of attenuation of radio waves underwater. This makes it possible to easily realize stable wireless communication. Further, the sensor that measures conductivity can be used in conjunction with the sensor used when moving the underwater terminal underwater or performing work, etc., and there is no need to newly install it. Therefore, it is possible to suppress the complexity and weight increase of the underwater terminal.

また、上述した構成からなる本発明によれば、水中環境データ取得手段は、センサが取り付けられた第１端末から送信された水中環境データを、第２端末が取得してもよい。この場合、センサが取り付けられていない第２端末においても、通信環境に適したパラメータを設定することができる。これにより、端末の軽量化を実現することが可能となる。 Further, according to the present invention having the above-described configuration, the underwater environment data acquisition means may cause the second terminal to acquire underwater environment data transmitted from the first terminal to which the sensor is attached. In this case, parameters suitable for the communication environment can be set even in the second terminal to which no sensor is attached. This makes it possible to reduce the weight of the terminal.

また、上述した構成からなる本発明によれば、参照手段は、過去の水中環境データ及び過去のパラメータを含む履歴情報を参照し、取得手段で取得された水中環境データに含まれる複数のデータ間に関連性を有する場合に、現状の通信環境に適したパラメータを設定してもよい。この場合、これまでに蓄積された履歴情報を踏まえて、現状の通信環境に適したパラメータを容易に設定することができる。これにより、水中環境データに含まれる複数のデータ間に関連性を有する場合においても、定量的にパラメータを設定することが可能となる。 Further, according to the present invention having the above-described configuration, the reference means refers to historical information including past underwater environment data and past parameters, and intersects a plurality of pieces of data included in the underwater environment data acquired by the acquisition means. If there is a relationship between the two, parameters suitable for the current communication environment may be set. In this case, parameters suitable for the current communication environment can be easily set based on the history information accumulated so far. This makes it possible to quantitatively set parameters even when there is a relationship between a plurality of pieces of data included in the underwater environment data.

また、上述した構成からなる本発明によれば、送信手段は、水底端末に対し、水中端末から送信信号を送信してもよい。この場合、水底の砂等によって水底端末のアンテナが埋もれた場合においても、信号を受信させることができる。これにより、通信に光技術を用いた場合に比べて、水底端末のメンテナンスに必要な工数を削減することが可能となる。 Further, according to the present invention having the above-described configuration, the transmitting means may transmit a transmission signal from the underwater terminal to the underwater terminal. In this case, even if the antenna of the underwater terminal is buried in sand or the like on the underwater bottom, signals can be received. This makes it possible to reduce the number of man-hours required for maintenance of underwater terminals compared to when optical technology is used for communication.

また、上述した構成からなる本発明によれば、送信手段は、基地端末に対し、２つ以上の水中端末から送信信号を同時に送信してもよい。この場合、基地端末が備える１つのアンテナを用いて、複数の水中端末から送信された信号を受信できる。これにより、通信に光技術を用いた場合に比べて、複数の水中端末から信号を受信するための光軸合わせの工数等を削減することが可能となる。 Further, according to the present invention having the above-described configuration, the transmitting means may simultaneously transmit transmission signals from two or more underwater terminals to the base terminal. In this case, signals transmitted from a plurality of underwater terminals can be received using one antenna included in the base terminal. This makes it possible to reduce the number of steps required to align optical axes to receive signals from multiple underwater terminals, compared to when optical technology is used for communication.

図１は、本実施形態における無線通信システムの一例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a wireless communication system in this embodiment. 図２は、信号フレームの一例を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a signal frame. 図３は、端末の構成の一例を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a terminal. 図４は、本実施形態における無線通信システムの一例を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing an example of the wireless communication system in this embodiment. 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、設定手段の一例を示す模式図である。FIGS. 5(a) and 5(b) are schematic diagrams showing an example of the setting means. 図６（ａ）は、実施例におけるシミュレーションの条件を示す図であり、図６（ｂ）は、実施例におけるシミュレーションに用いた通信距離の変化モデルを示す模式図であり、図６（ｃ）は、実施例におけるシミュレーションに用いた各条件の時間変化を示す模式図である。FIG. 6(a) is a diagram showing the simulation conditions in the example, FIG. 6(b) is a schematic diagram showing a communication distance change model used in the simulation in the example, and FIG. 6(c) is a diagram showing the communication distance change model used in the simulation in the example. 1 is a schematic diagram showing changes over time of each condition used in simulation in an example. 図７（ａ）～（ｄ）は、実施例におけるシミュレーションの結果を示すグラフである。FIGS. 7(a) to 7(d) are graphs showing simulation results in the example.

（無線通信システム１００）
以下、本発明における実施形態の無線通信システム１００の一例について詳細に説明する。図１は、本実施形態における無線通信システム１００の一例を示す模式図である。 (Wireless communication system 100)
Hereinafter, an example of a wireless communication system 100 according to an embodiment of the present invention will be described in detail. FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a wireless communication system 100 in this embodiment.

無線通信システム１００は、図１に示すように、複数の端末１を備え、複数の端末１間における信号の送受信に利用される。無線通信システム１００は、主に海中や河川等の水中９を介した無線通信（例えば１０ｍ程度の近距離無線通信）を実現するために利用される。 As shown in FIG. 1, the wireless communication system 100 includes a plurality of terminals 1 and is used for transmitting and receiving signals between the plurality of terminals 1. The wireless communication system 100 is mainly used to realize wireless communication (for example, short-distance wireless communication of about 10 m) via underwater 9 such as the sea or a river.

無線通信システム１００では、水中９の通信環境に関する水中環境データに基づき、信号を送信する際のパラメータを設定することができる。このため、水中９において電波（信号強度）の減衰量を変動させる要因を考慮した上で、信号を生成する際のパラメータを設定することができる。これにより、水中９において安定した無線通信を実現することが可能となる。 In the wireless communication system 100, parameters for transmitting signals can be set based on underwater environment data regarding the communication environment underwater 9. Therefore, parameters for generating a signal can be set in consideration of factors that change the amount of attenuation of radio waves (signal strength) in the water 9. This makes it possible to realize stable wireless communication underwater 9.

＜水中環境データ＞
水中環境データは、例えば端末１に取り付けられたセンサ２４から取得される。水中環境データは、例えば水中９の導電率を含み、この場合センサ２４として、ＣＴＤ（Conductivity Temperature Depth profiler）計等が用いられる。水中環境データは、センサ２４の種類に応じて任意のデータを含むことができ、詳細は後述する。 <Underwater environment data>
The underwater environment data is acquired from the sensor 24 attached to the terminal 1, for example. The underwater environment data includes, for example, the conductivity of the water 9, and in this case, a CTD (Conductivity Temperature Depth Profiler) meter or the like is used as the sensor 24. The underwater environment data can include arbitrary data depending on the type of sensor 24, and details will be described later.

水中環境データは、例えば端末１が受信したデータのＳＮＲ（Signal-Noise Ratio）実測値を含んでもよい。この場合、ＳＮＲ実測値に基づき、信号を送信する際のＳＮＲ予測値を算出することで、通信環境に適したパラメータの精度向上を図ることができる。 The underwater environment data may include, for example, an actual SNR (Signal-Noise Ratio) value of data received by the terminal 1. In this case, by calculating a predicted SNR value when transmitting a signal based on the actual measured SNR value, it is possible to improve the accuracy of parameters suitable for the communication environment.

＜パラメータ＞
パラメータは、例えば周波数、チャネル帯域幅、空中線電力、変調方式、連送回数、及び誤り訂正符号の符号化率の少なくとも何れかを含む。パラメータは、例えば図２に示す信号フレームの特徴を決める情報を含み、例えばペイロード時間長を含む。パラメータは、複数送信アンテナを使用する際、各アンテナからの送信方式（例えばアンテナ毎に同じデータを異なる符号化により送信するのか、又は別のデータを符号化して送信するのか等）を含んでもよい。 <Parameters>
The parameters include, for example, at least one of the frequency, channel bandwidth, antenna power, modulation method, number of consecutive transmissions, and coding rate of the error correction code. The parameters include, for example, information that determines the characteristics of the signal frame shown in FIG. 2, and include, for example, the payload time length. When using multiple transmitting antennas, the parameters may include the transmission method from each antenna (for example, whether to transmit the same data with different encoding for each antenna, or whether to encode and transmit different data, etc.) .

＜端末１＞
複数の端末１は、水中９に設けられた水中端末１１（図１では１１ａ、１１ｂ）を含み、例えば水中９に設けられた基地端末１２、水底９１に設けられた水底端末１３、及び水上９２に設けられた水上端末１４の少なくとも何れかを含んでもよい。各端末１は、水中９を介して信号の送受信を行う。 <Terminal 1>
The plurality of terminals 1 include underwater terminals 11 (11a, 11b in FIG. 1) provided in the underwater 9, for example, a base terminal 12 provided in the underwater 9, an underwater terminal 13 provided in the underwater 91, and an underwater terminal 13 provided in the underwater 92. The water terminal 14 may include at least one of the water terminals 14 provided on the water. Each terminal 1 transmits and receives signals via underwater 9.

水中端末１１は、水中９を移動し、例えば水中９における資源探査や資源管理に用いられる。水中端末１１として、例えば自律型無人潜航艇（ＡＵＶ：Autonomous Underwater Vehicle）が用いられる。 The underwater terminal 11 moves underwater 9 and is used, for example, for resource exploration and resource management in the underwater 9. As the underwater terminal 11, for example, an autonomous underwater vehicle (AUV) is used.

水中端末１１は、例えば水中９の移動、資源探査、資源管理等に用いるためのセンサ２４を用いて、水中環境データを取得する。この場合、無線通信システム１００を実現するために、水中端末１１に対して新たなセンサ２４を取り付ける必要がない。このため、水中端末１１の軽量化や部品コストの低減を図ることが可能となる。 The underwater terminal 11 acquires underwater environment data using a sensor 24 for use in, for example, movement of the underwater 9, resource exploration, resource management, and the like. In this case, in order to realize the wireless communication system 100, there is no need to attach a new sensor 24 to the underwater terminal 11. Therefore, it is possible to reduce the weight of the underwater terminal 11 and the cost of parts.

基地端末１２は、少なくとも一部が水中９に設けられ、例えば水中端末１１から得られた資源探査や資源管理に関するデータを取得し、蓄積する。基地端末１２として、例えば船舶等（母船）が用いられるほか、洋上ブイ等の装置や海中・海底近傍に設置される水中端末の一時的な繋留設備が用いられてもよい。 The base terminal 12 is provided at least partially underwater 9, and acquires and accumulates data related to resource exploration and resource management obtained from the underwater terminal 11, for example. As the base terminal 12, for example, a ship or the like (mother ship) may be used, and a device such as an offshore buoy or temporary mooring equipment for an underwater terminal installed under the sea or near the seabed may also be used.

基地端末１２は、例えば水中端末１１を格納する構造を有する。この場合、例えば無線通信システム１００を利用して、水中端末１１を格納するための位置合わせに必要な信号の送受信を行ってもよい。 The base terminal 12 has a structure that stores the underwater terminal 11, for example. In this case, for example, the wireless communication system 100 may be used to transmit and receive signals necessary for positioning for storing the underwater terminal 11.

基地端末１２は、例えば接触又は非接触で水中端末１１の給電を行える構造を有してもよい。この場合、例えば無線通信システム１００を利用して、水中端末１１に給電するための位置合わせに必要な信号の送受信を行ってもよい。 The base terminal 12 may have a structure capable of supplying power to the underwater terminal 11, for example, in a contact or non-contact manner. In this case, for example, the wireless communication system 100 may be used to transmit and receive signals necessary for positioning to supply power to the underwater terminal 11.

水底端末１３は、例えば水中９又は水底９１の環境等をモニタリングし、水中端末１１等にモニタリングの結果を示す信号を送信する。水底端末１３は、例えば水質をモニタリングするためのセンサ２４や、水底９１に設けられたパイプライン等のような構造物の状態をモニタリングするためのセンサ２４を含む。 The underwater terminal 13 monitors, for example, the environment of the underwater 9 or the underwater bottom 91, and transmits a signal indicating the monitoring result to the underwater terminal 11 and the like. The underwater terminal 13 includes, for example, a sensor 24 for monitoring water quality and a sensor 24 for monitoring the state of a structure such as a pipeline provided on the underwater bottom 91.

水上端末１４は、水上９２及び水中９を介して、水中端末１１等に対して信号の送受信を行う。水上端末１４として、例えばドローン等の通信機能付飛行装置が用いられるほか、例えば陸上に設けられた通信機能付装置が用いられる。 The floating terminal 14 sends and receives signals to and from the underwater terminal 11 and the like via the above-water 92 and underwater 9 . As the floating terminal 14, for example, a flying device with a communication function such as a drone is used, and in addition, for example, a device with a communication function provided on land is used.

端末１は、例えば図３に示すように、制御部２１と、通信制御部２１ａと、送信部２２ａと、受信部２２ｂと、アンテナ２２ｃと、記憶部２３とを有し、例えばセンサ２４を有してもよく、各構成は例えば内部バスにより接続される。 For example, as shown in FIG. 3, the terminal 1 includes a control section 21, a communication control section 21a, a transmitting section 22a, a receiving section 22b, an antenna 22c, and a storage section 23, and includes, for example, a sensor 24. Each component may be connected, for example, by an internal bus.

＜制御部２１＞
制御部２１は、端末１全体の動作制御を実行する。制御部２１として、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサが用いられる。 <Control unit 21>
The control unit 21 controls the entire operation of the terminal 1 . As the control unit 21, a processor such as a CPU (Central Processing Unit) is used, for example.

＜通信制御部２１ａ＞
通信制御部２１ａは、水中環境データに基づき、信号を送信する際のパラメータを設定する。通信制御部２１ａは、センサ２４、記憶部２３、又は受信したデータから水中環境データを取得する。 <Communication control unit 21a>
The communication control unit 21a sets parameters for transmitting signals based on underwater environment data. The communication control unit 21a acquires underwater environment data from the sensor 24, the storage unit 23, or the received data.

＜送信部２２ａ＞
送信部２２ａは、パラメータに基づき、送信するデータに対する送信信号を生成し、送信信号を送信する。送信部２２ａは、通信制御部２１ａにより設定されたパラメータを取得する。送信部２２ａは、送信するデータに対して、パラメータに基づく符号化及び変調を行い、送信信号を生成する。送信部２２ａは、アンテナ２２ｃを介して、他の端末１に対して送信信号を送信する。 <Transmission unit 22a>
The transmitter 22a generates a transmission signal for data to be transmitted based on the parameters, and transmits the transmission signal. The transmitter 22a acquires the parameters set by the communication controller 21a. The transmitter 22a performs parameter-based encoding and modulation on data to be transmitted, and generates a transmission signal. The transmitter 22a transmits a transmission signal to another terminal 1 via the antenna 22c.

＜受信部２２ｂ＞
受信部２２ｂは、アンテナ２２ｃを介して、他の端末１から送信信号を受信する。受信部２２ｂは、受信した送信信号の復調及び復号を行い、データを復元する。受信部２２ｂは、例えば他の端末１から水中環境データを取得してもよい。 <Receiving section 22b>
The receiving unit 22b receives a transmission signal from another terminal 1 via the antenna 22c. The receiving unit 22b demodulates and decodes the received transmission signal to restore data. The receiving unit 22b may acquire underwater environment data from another terminal 1, for example.

＜アンテナ２２ｃ＞
アンテナ２２ｃは、端末１に１つ以上設けられる。複数アンテナを送信及び受信に併用してもよい。アンテナ２２ｃは、例えばデータの送信及び受信に併用されてもよい。 <Antenna 22c>
One or more antennas 22c are provided in the terminal 1. Multiple antennas may be used for both transmission and reception. The antenna 22c may be used for transmitting and receiving data, for example.

＜記憶部２３＞
記憶部２３は、他の端末１から受信したデータや、ＳＮＲ実測値、センサ２４等で取得された水中環境データ、通信制御部２１ａで設定されたパラメータ等の各種データが記憶される。記憶部２３として、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）のほか、ＳＳＤ（solid state drive）等のデータ保存装置が用いられる。記憶部２３には、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）を含み、端末１により実行されるプログラム等が記憶される。なお、端末１により実行される各機能は、制御部２１が、ＲＡＭを作業領域として、記憶部２３に記憶されたプログラムを実行することにより実現することができる。 <Storage unit 23>
The storage unit 23 stores various data such as data received from other terminals 1, actual measured SNR values, underwater environment data acquired by the sensor 24, etc., and parameters set by the communication control unit 21a. As the storage unit 23, for example, a data storage device such as an HDD (Hard Disk Drive) or an SSD (Solid State Drive) is used. The storage unit 23 includes, for example, a RAM (Random Access Memory) and a ROM (Read Only Memory), and stores programs and the like executed by the terminal 1. Note that each function executed by the terminal 1 can be realized by the control unit 21 executing a program stored in the storage unit 23 using the RAM as a work area.

記憶部２３には、例えば予め取得された履歴情報が記憶される。履歴情報は、過去の水中環境データ、過去のＳＮＲ実測値、及び過去のパラメータを含む。履歴情報は、例えば過去の水中環境データと、過去のパラメータとを一対とした学習データを複数用いて、公知技術の機械学習により構築されてもよい。 The storage unit 23 stores, for example, history information acquired in advance. The history information includes past underwater environment data, past actual SNR measurements, and past parameters. The history information may be constructed by known machine learning using, for example, a plurality of learning data pairs of past underwater environment data and past parameters.

＜センサ２４＞
センサ２４は、上述したＣＴＤ計のほか、例えば傾斜計、及びカメラの少なくとも何れかを含んでもよい。センサ２４は、例えば複数取り付けられてもよい。 <Sensor 24>
In addition to the CTD meter described above, the sensor 24 may include, for example, at least one of an inclinometer and a camera. For example, a plurality of sensors 24 may be attached.

例えばセンサ２４としてＣＴＤ計が用いられた場合、水中環境データは、温度、深度、導電率の少なくとも何れかを含む。例えばセンサ２４として傾斜計が用いられた場合、水中環境データは、端末１の向き、アンテナ２２ｃの向き、及び端末１の傾斜角度の少なくとも何れかを含む。例えばセンサ２４としてカメラが用いられた場合、水中環境データは、他の端末１との距離、水中９の濁度、他の端末１との間における障害物の有無の少なくとも何れかを含む。 For example, when a CTD meter is used as the sensor 24, the underwater environment data includes at least one of temperature, depth, and conductivity. For example, when an inclinometer is used as the sensor 24, the underwater environment data includes at least one of the orientation of the terminal 1, the orientation of the antenna 22c, and the inclination angle of the terminal 1. For example, when a camera is used as the sensor 24, the underwater environment data includes at least one of the distance to another terminal 1, the turbidity of the water 9, and the presence or absence of an obstacle between the terminal 1 and the other terminal 1.

例えばセンサ２４として、流速計が用いられてもよい。この場合、水中環境データは、水中９の流速を含む。例えばセンサ２４として水中における位置情報が取得できるセンサが用いられてもよい。この場合、水中環境データは、端末１の位置を含む。 For example, a current meter may be used as the sensor 24. In this case, the underwater environment data includes the underwater flow rate 9. For example, a sensor capable of acquiring positional information underwater may be used as the sensor 24. In this case, the underwater environment data includes the position of the terminal 1.

（無線通信システム１００の動作）
次に、本実施形態における無線通信システム１００の動作について説明する。図４は、本実施形態における無線通信システム１００の動作の一例を示すフローチャートである。 (Operation of wireless communication system 100)
Next, the operation of the wireless communication system 100 in this embodiment will be explained. FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of the operation of the wireless communication system 100 in this embodiment.

無線通信システム１００は、取得手段Ｓ１１０と、設定手段Ｓ１２０と、送信手段Ｓ１３０とを備える。 The wireless communication system 100 includes an acquisition means S110, a setting means S120, and a transmission means S130.

＜取得手段Ｓ１１０＞
取得手段Ｓ１１０は、センサ２４を用いて計測された水中環境データを取得する。例えば通信制御部２１ａは、端末１内で接続されたセンサ２４から水中環境データを取得する。通信制御部２１ａは、例えば一定周期毎に水中環境データを取得するほか、データの送信が必要なタイミングで水中環境データを取得してもよい。通信制御部２１ａは、例えば一定期間におけるデータの平均、最大値、最小値、積算値等の演算処理や、予め設定された閾値等との比較処理を行った結果を、水中環境データとして取得してもよい。 <Acquisition means S110>
The acquisition means S110 acquires underwater environment data measured using the sensor 24. For example, the communication control unit 21a acquires underwater environment data from the sensor 24 connected within the terminal 1. The communication control unit 21a may acquire underwater environment data, for example, at regular intervals, or may acquire underwater environment data at a timing when data transmission is necessary. The communication control unit 21a acquires, as underwater environment data, the results of calculating the average, maximum value, minimum value, integrated value, etc. of data over a certain period of time, and comparing the data with preset threshold values. You can.

通信制御部２１ａは、例えば図５（ａ）に示すように、他の端末１から受信した信号（受信フレーム）におけるＳＨＲ０及びＳＨＲ１のそれぞれで計測されたＳＮＲ実測値（図５（ａ）では実測値Ａ、実測値Ｂ）を、水中環境データに含ませてもよい。この場合、例えば信号におけるペイロードを利用して、ＳＮＲ実測値を計測してもよい。 For example, as shown in FIG. 5(a), the communication control unit 21a determines the actual SNR values measured at each of SHR0 and SHR1 in the signal (received frame) received from another terminal 1 (actually measured values in FIG. 5(a) Value A and actual measurement value B) may be included in the underwater environment data. In this case, the actual SNR value may be measured using, for example, the payload in the signal.

取得手段Ｓ１１０は、例えば水中環境データ取得手段を有してもよい。この場合、通信制御部２１ａは、例えば受信部２２ｂを介して、他の端末１のセンサ２４で取得及び送信された水中環境データを取得する。このため、例えば自端末１（第２端末）に取り付けられていないセンサ２４から得られる水中環境データを、センサ２４が取り付けられた他の端末１（第１端末）から取得することができる。また、他の端末１により取得された水中環境データを自端末１が取得することで、他の端末１が信号を受信する際の環境に応じたパラメータを設定することができ、より安定した無線通信を実現することが可能となる。 The acquisition means S110 may include, for example, an underwater environment data acquisition means. In this case, the communication control unit 21a acquires underwater environment data acquired and transmitted by the sensor 24 of the other terminal 1, for example, via the reception unit 22b. Therefore, for example, underwater environment data obtained from the sensor 24 not attached to the own terminal 1 (second terminal) can be obtained from another terminal 1 (first terminal) to which the sensor 24 is attached. In addition, by acquiring underwater environment data acquired by other terminals 1, it is possible to set parameters according to the environment when other terminals 1 receive signals, resulting in more stable wireless communication. It becomes possible to realize communication.

＜設定手段Ｓ１２０＞
設定手段Ｓ１２０は、水中環境データに基づき、信号を送信する際のパラメータを設定する。例えば、導電率が高くなるにつれて海水における単位距離あたりの減衰量が増加し、ＳＮＲ値が低くなることから、変調多値数を低くするもしくは連送回数を多くするなど、安定した無線通信を実現できるようにパラメータを設定する。通信制御部２１ａは、例えば予め設定された閾値に基づき、パラメータを設定する。 <Setting means S120>
The setting means S120 sets parameters for transmitting a signal based on underwater environment data. For example, as conductivity increases, the amount of attenuation per unit distance in seawater increases and the SNR value decreases, so stable wireless communication can be achieved by lowering the number of modulation levels or increasing the number of consecutive transmissions. Set the parameters so that The communication control unit 21a sets parameters based on, for example, preset thresholds.

通信制御部２１ａは、例えば図５（ａ）に示すように、水中環境データに含まれるＳＮＲ実測値に基づき、信号の送信時におけるＳＮＲ予測値を算出し、ＳＮＲ予測値に基づくパラメータを設定してもよい。この場合、例えば他の端末１から受信した信号（受信フレーム）から計測されるＳＨＲ０のタイミングに対応するＳＮＲ実測値Ａ、及びＳＨＲ１のタイミングに対応するＮＲ実測値Ｂ、をそれぞれ時間軸及びＳＮＲ軸にプロットし、実測値Ａ及び実測値Ｂを結ぶ線（図５（ａ）の一点鎖線）から、信号を他の端末１が送信信号（送信フレーム）を受信するタイミングまで線形補間（図５（ａ）の破線）することで、ＳＮＲ予測値を算出する。その後、例えば図５（ｂ）に示すＳＮＲに対するエラー率（ＦＥＲ：Frame Error Rate）の関係を参照し、ＳＮＲ予測値に対するエラー率特性に基づき、最適な変調方式及び連送回数等のパラメータを設定してもよい。 For example, as shown in FIG. 5A, the communication control unit 21a calculates a predicted SNR value at the time of signal transmission based on the measured SNR value included in the underwater environment data, and sets parameters based on the predicted SNR value. You can. In this case, for example, the actual SNR value A corresponding to the timing of SHR0 and the actual measured NR value B corresponding to the timing of SHR1 measured from the signal (received frame) received from another terminal 1 are set on the time axis and the SNR axis, respectively. The signal is linearly interpolated from the line connecting the actual measurement value A and the actual measurement value B (dotted chain line in Figure 5(a)) to the timing when the other terminal 1 receives the transmission signal (transmission frame) (Figure 5(a)). The SNR predicted value is calculated by doing the dashed line in a). After that, by referring to the relationship between the error rate (FER: Frame Error Rate) and the SNR shown in FIG. 5(b), for example, and setting parameters such as the optimal modulation method and the number of continuous transmissions based on the error rate characteristics with respect to the predicted SNR value. You may.

設定手段Ｓ１２０は、例えば参照手段を有してもよい。この場合、通信制御部２１ａは、例えば記憶部２３に記憶された履歴情報を参照し、水中環境データに基づくパラメータを設定する。この場合、例えば水中環境データに最も類似する過去の水中環境データを選択し、選択された過去の水中環境データに紐づく過去のパラメータを、パラメータとして設定する。これにより、過去に用いた最善のパラメータを再現することができる。 The setting means S120 may include a reference means, for example. In this case, the communication control unit 21a refers to history information stored in the storage unit 23, for example, and sets parameters based on the underwater environment data. In this case, for example, past underwater environment data most similar to the underwater environment data is selected, and past parameters linked to the selected past underwater environment data are set as parameters. This makes it possible to reproduce the best parameters used in the past.

＜送信手段Ｓ１３０＞
送信手段Ｓ１３０は、パラメータに基づき、送信するデータに対する送信信号を生成し、送信信号を送信する。送信部２２ａは、例えば通信制御部２１ａからパラメータを取得し、生成する送信信号のペイロード時間長等を設定する。送信部２２ａは、例えばパラメータに含まれる連送回数等を送信条件として、送信信号を他の端末１に送信する。これにより、通信環境に適した信号の送信を行うことができる。送信手段Ｓ１３０は、例えば基地端末１２に対し、２つ以上の水中端末１１から送信信号を同時に送信してもよい。この場合、基地端末１２が備える１つのアンテナ２２ｃを用いて、複数の水中端末１１から送信された信号を受信できる。 <Transmission means S130>
The transmitting means S130 generates a transmission signal for data to be transmitted based on the parameters, and transmits the transmission signal. The transmitter 22a acquires parameters from the communication controller 21a, for example, and sets the payload time length and the like of the transmitted signal to be generated. The transmitter 22a transmits a transmission signal to another terminal 1 using, for example, the number of continuous transmissions included in the parameter as a transmission condition. Thereby, signals suitable for the communication environment can be transmitted. The transmitting means S130 may simultaneously transmit transmission signals from two or more underwater terminals 11 to the base terminal 12, for example. In this case, signals transmitted from a plurality of underwater terminals 11 can be received using one antenna 22c included in the base terminal 12.

これにより、本実施形態における無線通信システム１００の動作が終了する。 This ends the operation of the wireless communication system 100 in this embodiment.

（実施例）
次に、本実施形態における無線通信システム１００の実施例について説明する。図６（ａ）は、実施例におけるシミュレーションの条件を示す図であり、図６（ｂ）は、実施例におけるシミュレーションに用いた通信距離の変化モデルを示す模式図であり、図６（ｃ）は、実施例におけるシミュレーションに用いた各条件の時間変化を示す模式図である。 (Example)
Next, an example of the wireless communication system 100 in this embodiment will be described. FIG. 6(a) is a diagram showing the simulation conditions in the example, FIG. 6(b) is a schematic diagram showing a communication distance change model used in the simulation in the example, and FIG. 6(c) is a diagram showing the communication distance change model used in the simulation in the example. 1 is a schematic diagram showing changes over time of each condition used in simulation in an example.

図６（ａ）に示すように、実施例において、海水（水中９に対応）の電気的特性として比誘電率ｅ_r＝８０、導電率ｓ＝４．１、並びに、アンテナ利得を－１１ｄＢｉ、平均通信距離を１２ｍ、及び雑音指数を６ｄＢとしたデータを、それぞれ水中環境データとして用いた。 As shown in FIG. 6(a), in the example, the electrical characteristics of seawater (corresponding to underwater 9) are a relative dielectric constant e _r =80, a conductivity s=4.1, and an antenna gain of -11 dBi. Data with an average communication distance of 12 m and a noise figure of 6 dB were used as underwater environment data.

また、実施例において、変調方式及び連送回数を、それぞれ水中環境データに基づき設定されるパラメータとして用いた。変調方式は、ＱＰＳＫ（２ｂｉｔ）、１６ＱＡＭ（４ｂｉｔｓ）、６４ＱＡＭ（６ｂｉｔｓ）、及び２５６ＱＡＭ（８ｂｉｔｓ）の何れかを設定し、連送回数は、１、４、１６、及び６４の何れかを設定した。 Furthermore, in the example, the modulation method and the number of continuous transmissions were used as parameters set based on underwater environment data. The modulation method was set to one of QPSK (2 bits), 16QAM (4 bits), 64QAM (6 bits), and 256QAM (8 bits), and the number of consecutive transmissions was set to one of 1, 4, 16, and 64. .

また、実施例において、周波数を１００ｋＨｚ、チャネル帯域幅を１０ｋＨｚ、空中線電力を３０ｄＢｍ、及びペイロード時間長を２５ｍｓ（２５０シンボル）としたデータを、それぞれ固定パラメータとして用いた。 Furthermore, in the example, data with a frequency of 100 kHz, a channel bandwidth of 10 kHz, an antenna power of 30 dBm, and a payload time length of 25 ms (250 symbols) were used as fixed parameters.

また、実施例において、図６（ｂ）に示す通信距離の変化モデルを採用した。通信距離の変化モデルでは、２つの端末１Ａ、１Ｂが、半径１ｍの円周を回転周期Ｔ秒で移動する。なお、端末１Ａ、１Ｂが回転する円の中心は、上述した平均通信距離１２ｍ離間する。通信距離の変化モデルを用いた場合における距離変化、伝搬損失変化、及びＳＮＲ変化の時間変化は、それぞれ図６（ｃ）のグラフに示す。 Furthermore, in the example, a communication distance change model shown in FIG. 6(b) was adopted. In the communication distance change model, two terminals 1A and 1B move around a circle with a radius of 1 m at a rotation period of T seconds. Note that the centers of the circles around which the terminals 1A and 1B rotate are separated by the above-mentioned average communication distance of 12 m. The time changes of distance change, propagation loss change, and SNR change when using the communication distance change model are shown in the graph of FIG. 6(c), respectively.

図７は、上述した条件に基づき、シミュレーションを実施した結果を示す。実施例は、直近で受信した受信フレームにおけるＳＮＲ測定値から、図５に示した方法によりＳＮＲ予測値を算出し、算出結果に基づき上記パラメータに含まれる変調方式及び連送回数を設定した結果を示す。 FIG. 7 shows the results of a simulation based on the conditions described above. In the example, a predicted SNR value is calculated from the SNR measurement value of the most recently received received frame using the method shown in FIG. show.

比較例１は、上記パラメータに含まれる変調方式をＱＰＳＫ（２ｂｉｔ）、及び連送回数を１回に固定した場合の結果を示す。比較例２は、直近で受信した受信フレームにおけるＳＮＲ測定値（図５（ａ）の「実測値Ａ」に対応）から、上記パラメータに含まれる変調方式及び連送回数を設定した場合の結果を示す。 Comparative Example 1 shows the results when the modulation method included in the above parameters is QPSK (2 bit) and the number of continuous transmissions is fixed to one. Comparative example 2 shows the results when the modulation method and number of continuous transmissions included in the above parameters are set from the SNR measurement value of the most recently received received frame (corresponding to "actual measurement value A" in Figure 5 (a)). show.

図７（ａ）に示すように、回転周期Ｔ＝１ｓとした場合、実施例の平均通信速度は、約２１ｋｂｐｓであった。これに対し、比較例１及び比較例２の平均通信速度は、約７ｋｂｐｓ、及び１８ｋｂｐｓであった。このため、実施例の平均通信速度は、比較例１及び比較例２の平均通信速度よりも高い結果が得られた。 As shown in FIG. 7(a), when the rotation period T=1 s, the average communication speed in the example was about 21 kbps. On the other hand, the average communication speeds of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were approximately 7 kbps and 18 kbps. Therefore, the average communication speed of Example was higher than the average communication speed of Comparative Example 1 and Comparative Example 2.

図７（ｂ）に示すように、回転周期Ｔ＝１ｓとした場合、実施例の不通時間率は、０％であった。これに対し、比較例１及び比較例２の不通時間率は、約５０％、及び約４０％であった。このため、実施例の不通時間率は、比較例１及び比較例２の不通時間率よりも低く、不通時間を発生させない結果が得られた。 As shown in FIG. 7(b), when the rotation period T=1 s, the outage time rate in the example was 0%. On the other hand, the failure time rates of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were approximately 50% and approximately 40%. Therefore, the outage time rate of Example was lower than the outage time rate of Comparative Example 1 and Comparative Example 2, and results were obtained in which no outage time occurred.

図７（ｃ）に示すように、回転周期Ｔ＝０．５ｓとした場合、実施例の平均通信速度は、約１９ｋｂｐｓであった。これに対し、比較例１及び比較例２の平均通信速度は、約７ｋｂｐｓ、及び１８ｋｂｐｓであった。このため、実施例の平均通信速度は、比較例１及び比較例２の平均通信速度よりも高い結果が得られた。 As shown in FIG. 7(c), when the rotation period T=0.5 s, the average communication speed in the example was about 19 kbps. On the other hand, the average communication speeds of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were approximately 7 kbps and 18 kbps. Therefore, the average communication speed of Example was higher than the average communication speed of Comparative Example 1 and Comparative Example 2.

図７（ｄ）に示すように、回転周期Ｔ＝０．５ｓとした場合、実施例の不通時間率は、０％であった。これに対し、比較例１及び比較例２の不通時間率は、約５５％、及び約４０％であった。このため、実施例の不通時間率は、比較例１及び比較例２の不通時間率よりも低く、不通時間を発生させない結果が得られた。 As shown in FIG. 7(d), when the rotation period T=0.5 s, the outage time rate in the example was 0%. On the other hand, the outage time rates of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were about 55% and about 40%. Therefore, the outage time rate of Example was lower than the outage time rate of Comparative Example 1 and Comparative Example 2, and results were obtained in which no outage time occurred.

上記結果より、直近で受信した受信フレームにおけるＳＮＲ測定値からＳＮＲ予測値を算出し、算出結果に基づき上記パラメータに含まれる変調方式及び連送回数を設定することで、平均通信速度及び不通時間率が改善されることを確認した。 From the above results, by calculating the SNR predicted value from the SNR measurement value of the most recently received received frame, and setting the modulation method and number of continuous transmissions included in the above parameters based on the calculation results, the average communication speed and the unreachable time rate was confirmed to be improved.

本実施形態によれば、設定手段Ｓ１２０は、水中環境データに基づき、信号を送信する際のパラメータを設定する。このため、水中９において電波の減衰量を変動させる要因を考慮した上で、信号を生成する際のパラメータを設定することができる。これにより、水中９において安定した無線通信を実現することが可能となる。従って、例えば水中９における高スループットの維持や、制御通信における遅延保証を目的とした通信途絶時間の解消が期待できる。 According to this embodiment, the setting means S120 sets parameters for transmitting a signal based on underwater environment data. Therefore, parameters for generating a signal can be set in consideration of factors that change the amount of attenuation of radio waves in the water 9. This makes it possible to realize stable wireless communication underwater 9. Therefore, for example, it can be expected to maintain high throughput underwater 9 and eliminate communication interruption time for the purpose of guaranteeing delay in control communication.

また、本実施形態によれば、取得手段Ｓ１１０は、水中端末１１に取り付けられたセンサ２４を用いて計測された導電率を取得してもよい。この場合、水中９において電波の減衰量を変動させる主要因とされる導電率を取得することで、通信環境に適したパラメータを設定することができる。これにより、安定した無線通信を容易に実現することが可能となる。また、導電率を計測するセンサ２４は、水中端末１１の水中移動や作業等を実施する際に用いるセンサ２４として併用することができ、新たに取り付ける必要が無い。このため、水中端末１１の複雑化や重量増加等を抑制することが可能となる。 Further, according to the present embodiment, the acquisition means S110 may acquire the conductivity measured using the sensor 24 attached to the underwater terminal 11. In this case, by obtaining the conductivity, which is considered to be the main factor that changes the amount of attenuation of radio waves in the water 9, parameters suitable for the communication environment can be set. This makes it possible to easily realize stable wireless communication. Further, the sensor 24 that measures conductivity can be used in conjunction with the sensor 24 used when moving the underwater terminal 11 underwater or performing work, etc., and there is no need to newly install it. Therefore, it is possible to suppress the complexity and weight increase of the underwater terminal 11.

また、本実施形態によれば、水中環境データ取得手段は、センサ２４が取り付けられた第１端末１から送信された水中環境データを、第２端末１が取得してもよい。この場合、センサ２４が取り付けられていない第２端末１においても、通信環境に適したパラメータを設定することができる。これにより、端末１の軽量化を実現することが可能となる。 Further, according to the present embodiment, the underwater environment data acquisition means may be such that the second terminal 1 acquires underwater environment data transmitted from the first terminal 1 to which the sensor 24 is attached. In this case, even in the second terminal 1 to which the sensor 24 is not attached, parameters suitable for the communication environment can be set. This makes it possible to reduce the weight of the terminal 1.

また、本実施形態によれば、参照手段は、過去の水中環境データ及び過去のパラメータを含む履歴情報を参照し、水中環境データに基づく前記パラメータを設定してもよい。この場合、これまでに蓄積された履歴情報を踏まえて、現状の通信環境に適したパラメータを容易に設定することができる。これにより、水中環境データに含まれる複数のデータ間に関連性を有する場合においても、定量的にパラメータを設定することが可能となる。 Further, according to the present embodiment, the reference means may refer to historical information including past underwater environment data and past parameters, and set the parameters based on the underwater environment data. In this case, parameters suitable for the current communication environment can be easily set based on the history information accumulated so far. This makes it possible to quantitatively set parameters even when there is a relationship between a plurality of pieces of data included in the underwater environment data.

また、本実施形態によれば、送信手段Ｓ１３０は、水底端末１３に対し、水中端末１１から送信信号を送信してもよい。この場合、水底９１の砂等によって水底端末１３のアンテナ２２ｃが埋もれた場合においても、信号を受信させることができる。これにより、通信に光技術を用いた場合に比べて、水底端末１３のメンテナンスに必要な工数を削減することが可能となる。 Further, according to the present embodiment, the transmitting means S130 may transmit a transmission signal from the underwater terminal 11 to the underwater terminal 13. In this case, even if the antenna 22c of the underwater terminal 13 is buried in sand or the like on the underwater bottom 91, signals can be received. This makes it possible to reduce the number of man-hours required for maintenance of the underwater terminal 13 compared to the case where optical technology is used for communication.

また、本実施形態によれば、送信手段Ｓ１３０は、基地端末１２に対し、２つ以上の水中端末１１から送信信号を同時に送信してもよい。この場合、基地端末１２が備える１つのアンテナ２２ｃを用いて、複数の水中端末１１から送信された信号を受信できる。これにより、通信に光技術を用いた場合に比べて、複数の水中端末１１から信号を受信するための光軸合わせの工数等を削減することが可能となる。 Further, according to the present embodiment, the transmitting means S130 may simultaneously transmit transmission signals from two or more underwater terminals 11 to the base terminal 12. In this case, signals transmitted from a plurality of underwater terminals 11 can be received using one antenna 22c included in the base terminal 12. This makes it possible to reduce the number of steps required for aligning optical axes for receiving signals from a plurality of underwater terminals 11, compared to when optical technology is used for communication.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention, as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents.

１：端末
１１：水中端末
１２：基地端末
１３：水底端末
１４：水上端末
２１：制御部
２１ａ：通信制御部
２２ａ：送信部
２２ｂ：受信部
２２ｃ：アンテナ
２３：記憶部
２４：センサ
９：水中
９１：水底
９２：水上
１００：無線通信システム
Ｓ１１０：取得手段
Ｓ１２０：設定手段
Ｓ１３０：送信手段 1: Terminal 11: Underwater terminal 12: Base terminal 13: Underwater terminal 14: Surface terminal 21: Control section 21a: Communication control section 22a: Transmitting section 22b: Receiving section 22c: Antenna 23: Storage section 24: Sensor 9: Underwater 91 : Underwater 92 : Above water 100 : Wireless communication system S110 : Acquisition means S120 : Setting means S130 : Transmission means

Claims

水中に設けられた水中端末を含む複数の端末間で、電波を利用して信号を送受信する無線通信システムであって、
前記端末に取付けられたセンサを用いて計測された水中の通信環境に関する水中環境データを取得する取得手段と、
前記水中環境データに基づき、信号を送信する際のパラメータを設定する設定手段と、
前記パラメータに基づき、送信するデータに対する送信信号を生成し、前記送信信号を送信する送信手段と、
を備え、
前記水中環境データは、前記水中端末が設けられた水中の導電率を含み、
前記取得手段は、前記水中端末に取り付けられた前記センサを用いて計測された前記導電率を含む前記水中環境データを取得すること
を特徴とする無線通信システム。 A wireless communication system that uses radio waves to send and receive signals between multiple terminals including underwater terminals installed underwater,
acquisition means for acquiring underwater environment data regarding an underwater communication environment measured using a sensor attached to the terminal ;
Setting means for setting parameters for transmitting a signal based on the underwater environment data;
Transmitting means for generating a transmission signal for data to be transmitted based on the parameters and transmitting the transmission signal;
Equipped with
The underwater environment data includes electrical conductivity in the water in which the underwater terminal is provided,
The acquisition means acquires the underwater environment data including the conductivity measured using the sensor attached to the underwater terminal.
A wireless communication system featuring:

水中に設けられた水中端末を含む複数の端末間で、電波を利用して信号を送受信する無線通信システムであって、
前記端末に取付けられたセンサを用いて計測された水中の通信環境に関する水中環境データを取得する取得手段と、
前記水中環境データに基づき、信号を送信する際のパラメータを設定する設定手段と、
前記パラメータに基づき、送信するデータに対する送信信号を生成し、前記送信信号を送信する送信手段と、
を備え、
前記取得手段は、前記センサが取り付けられた第１端末から送信された前記水中環境データを、第２端末が取得する水中環境データ取得手段を有すること
を特徴とする無線通信システム。 A wireless communication system that uses radio waves to send and receive signals between multiple terminals including underwater terminals installed underwater,
acquisition means for acquiring underwater environment data regarding an underwater communication environment measured using a sensor attached to the terminal ;
Setting means for setting parameters for transmitting a signal based on the underwater environment data;
Transmitting means for generating a transmission signal for data to be transmitted based on the parameters and transmitting the transmission signal;
Equipped with
The acquisition means may include underwater environment data acquisition means for a second terminal to acquire the underwater environment data transmitted from the first terminal to which the sensor is attached.
A wireless communication system featuring:

水中に設けられた水中端末を含む複数の端末間で、電波を利用して信号を送受信する無線通信システムであって、
前記端末に取付けられたセンサを用いて計測された水中の通信環境に関する水中環境データを取得する取得手段と、
前記水中環境データに基づき、信号を送信する際のパラメータを設定する設定手段と、
前記パラメータに基づき、送信するデータに対する送信信号を生成し、前記送信信号を送信する送信手段と、
を備え、
前記設定手段は、予め取得された過去の水中環境データ、及び過去のパラメータを含む履歴情報を参照し、前記取得手段で取得された前記水中環境データに含まれる複数のデータ間に関連性を有する場合に、現状の通信環境に適した前記パラメータを設定する参照手段を有すること
を特徴とする無線通信システム。 A wireless communication system that uses radio waves to send and receive signals between multiple terminals including underwater terminals installed underwater,
acquisition means for acquiring underwater environment data regarding an underwater communication environment measured using a sensor attached to the terminal ;
Setting means for setting parameters for transmitting a signal based on the underwater environment data;
Transmitting means for generating a transmission signal for data to be transmitted based on the parameters and transmitting the transmission signal;
Equipped with
The setting means refers to past underwater environment data acquired in advance and history information including past parameters, and establishes a relationship between a plurality of data included in the underwater environment data acquired by the acquisition means. In such cases, it is necessary to have a reference means for setting the parameters suitable for the current communication environment.
A wireless communication system featuring:

水中に設けられた水中端末を含む複数の端末間で、電波を利用して信号を送受信する無線通信システムであって、
前記端末に取付けられたセンサを用いて計測された水中の通信環境に関する水中環境データを取得する取得手段と、
前記水中環境データに基づき、信号を送信する際のパラメータを設定する設定手段と、
前記パラメータに基づき、送信するデータに対する送信信号を生成し、前記送信信号を送信する送信手段と、
を備え、
前記送信手段は、水底に設けられた水底端末に対し、水中を移動する前記水中端末から前記送信信号を送信すること
を特徴とする無線通信システム。 A wireless communication system that uses radio waves to send and receive signals between multiple terminals including underwater terminals installed underwater,
acquisition means for acquiring underwater environment data regarding an underwater communication environment measured using a sensor attached to the terminal ;
Setting means for setting parameters for transmitting a signal based on the underwater environment data;
Transmitting means for generating a transmission signal for data to be transmitted based on the parameters and transmitting the transmission signal;
Equipped with
The transmitting means transmits the transmission signal from the underwater terminal moving underwater to an underwater terminal provided on the underwater bottom.
A wireless communication system featuring:

水中に設けられた水中端末を含む複数の端末間で、電波を利用して信号を送受信する無線通信システムであって、
前記端末に取付けられたセンサを用いて計測された水中の通信環境に関する水中環境データを取得する取得手段と、
前記水中環境データに基づき、信号を送信する際のパラメータを設定する設定手段と、
前記パラメータに基づき、送信するデータに対する送信信号を生成し、前記送信信号を送信する送信手段と、
を備え、
前記送信手段は、水中に設けられた基地端末に対し、水中を移動する２つ以上の前記水中端末から前記送信信号を送信すること
を特徴とする無線通信システム。 A wireless communication system that uses radio waves to send and receive signals between multiple terminals including underwater terminals installed underwater,
acquisition means for acquiring underwater environment data regarding an underwater communication environment measured using a sensor attached to the terminal ;
Setting means for setting parameters for transmitting a signal based on the underwater environment data;
Transmitting means for generating a transmission signal for data to be transmitted based on the parameters and transmitting the transmission signal;
Equipped with
The transmitting means transmits the transmission signal from two or more of the underwater terminals moving underwater to a base terminal provided underwater.
A wireless communication system featuring: