(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線信号の通信を行う第一の通信部を備える無線端末装置と、前記無線端末装置との間で前記無線信号の通信を行う無線ゲートウェイ装置と、前記無線ゲートウェイ装置にネットワークを介して接続され、無線信号処理を行う信号処理サーバと、を備える無線ゲートウェイシステムにおいて、
前記無線ゲートウェイ装置は、
信号処理プログラムの書き換えが可能な第一の可変信号処理部と、
自装置と前記信号処理サーバとの間の伝送帯域を制御する第一の制御部と、を備え、
前記信号処理サーバは、
前記信号処理プログラムの書き換えが可能な第二の可変信号処理部と、
前記無線ゲートウェイ装置と自装置との間の伝送帯域を制御する第二の制御部と、を備え、
前記第一の制御部及び前記第二の制御部が、前記無線ゲートウェイ装置又は前記信号処理サーバで検出された無線通信方式に基づいて、前記第一の可変信号処理部及び前記第二の可変信号処理部に実装可能なリソースの大きさと、前記無線ゲートウェイ装置と前記信号処理サーバとの間で利用可能なネットワーク伝送帯域と、実際のネットワーク伝送遅延の情報とを用いて、前記第一の可変信号処理部及び前記第二の可変信号処理部に無線通信機能ブロックを振り分けること
を特徴とする無線ゲートウェイシステム。
【請求項２】
前記無線ゲートウェイ装置にネットワークを介して接続される無線信号記録サーバをさらに備え、
前記無線信号記録サーバは、前記無線ゲートウェイ装置が送信又は受信した無線信号の情報である無線信号情報と、前記無線ゲートウェイ装置が無線通信した履歴を表す無線通信履歴情報を記録する無線信号記録部を備え、
前記第一の制御部又は前記第二の制御部は、前記無線信号記録サーバに記録された無線信号情報又は無線通信履歴情報をさらに利用して、ネットワーク伝送帯域を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線ゲートウェイシステム。
【請求項３】
前記第一の制御部が、前記第一の可変信号処理部に実装可能なリソースを取得し、
前記第二の制御部が、前記第二の可変信号処理部に実装可能なリソースを取得し、
前記第一の制御部及び前記第二の制御部が、
前記無線ゲートウェイ装置と前記信号処理サーバとの間で相互に通信することによって、利用可能な伝送帯域および伝送遅延時間を取得し、
前記リソースの情報に基づいて無線通信機能の機能分割配置を行い、
前記機能分割配置の結果として計算される所要ネットワーク伝送帯域及び許容ネットワーク遅延時間と、前記利用可能なネットワーク伝送帯域ならびに前記実際のネットワーク伝送遅延時間とを比較評価することにより、無線通信機能の機能分割配置の成立を判断する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線ゲートウェイシステム。
【請求項４】
前記無線ゲートウェイ装置が、
前記無線端末装置との間で前記無線信号の通信を行う第二の通信部と、
前記無線信号の信号特性を取得する無線信号特性取得部と、
前記無線信号が受信信号であった場合に、アナログ無線信号をデジタル信号列に変換するデジタル化処理部と、
前記無線信号が送信信号であった場合に、デジタル信号列をアナログ無線信号に変換するアナログ化処理部と、
前記ネットワークを介して、前記信号処理サーバ又は前記無線信号記録サーバとの通信を行う第三の通信部と、をさらに備え、
前記第一の可変信号処理部は、
前記無線信号の通信に伴うデジタル信号処理を行い、
前記受信信号の受信信号処理を行う第一の受信信号処理部と、
前記送信信号の送信信号処理を行う第一の送信信号処理部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の無線ゲートウェイシステム。
【請求項５】
前記信号処理サーバが、
前記ネットワークを介して、無線ゲートウェイ装置又は前記無線信号記録サーバとの通信を行う第四の通信部と、
前記第二の可変信号処理部の処理結果に基づき、送受信データを入出力するための上位通信制御部と、をさらに備え、
前記第二の可変信号処理部は、
前記無線信号の通信に伴うデジタル信号処理を行い、
前記受信信号の受信信号処理を行う第二の受信信号処理部と、
前記送信信号の送信信号処理を行う第二の送信信号処理部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の無線ゲートウェイシステム。
【請求項６】
前記無線信号記録サーバが、
前記ネットワークを介して、無線ゲートウェイ装置又は前記信号処理サーバとの通信を行う第五の通信部と、
前記無線ゲートウェイ装置の前記第二の通信部によって取得された前記無線ゲートウェイ装置の近辺の無線信号と、前記無線端末装置と前記無線ゲートウェイ装置との間でやり取りされた無線通信情報と、を記録する無線信号記録部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の無線ゲートウェイシステム。
【請求項７】
前記第一の受信信号処理部が、
前記無線信号から受信信号時間区間の信号を抽出する信号時間区間抽出部と、
前記受信信号時間区間の信号の時間周波数変換を行う時間周波数変換部と、
時間周波数変換後の信号から受信信号周波数区間の信号を抽出する信号周波数区間抽出部と、
時間区間及び周波数区間が抽出された受信信号のデータ圧縮を行うデータ圧縮部と、
を備えることを特徴とする請求項４に記載の無線ゲートウェイシステム。
【請求項８】
前記第二の受信信号処理部が、
前記第一の受信信号処理部から出力されたデータの伸長を行うデータ伸長部と、
伸長信号に対して受信信号周波数区間以外の信号波形の補完を行う信号周波数区間補完部と、
前記信号周波数区間補間部によって補完された信号の周波数時間変換を行う周波数時間変換部と、
周波数時間変換後の信号に対して受信信号時間区間以外の信号波形の補完を行う信号時間区間補完部と、
時間区間及び周波数区間が補完された受信信号に対して同期・復調を行う同期・復調部と、
を備えることを特徴とする請求項５に記載の無線ゲートウェイシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の無線方式を用いて無線通信を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、一般家庭や、オフィス、あるいは駅や、空港での公衆ホットスポットサービスなど、端末からの無線通信をアクセスとして利用し、光回線に代表されるブロードバンド接続を介して、身近にインターネットを利用できる環境が普及しつつある。特に、近年のブロードバンドルータには、無線ＬＡＮ通信機能が内蔵されているものも多く、家庭内や、オフィスにおいて簡便にＬＡＮが構築できるようになってきている。
【０００３】
一方、無線ＬＡＮに代表される高速アクセスだけでなく、無線タグなどのＲＦ−ＩＤ（Radio Frequency Identification）を利用した物品や、人員管理など、火災感知センサや、人感センサなどを用いたセキュリティ管理にも、多数の小型無線デバイスが用いられるようになってきており、今後、様々な無線通信方式が家庭や、オフィス内で用いられるような状況が容易に想定される。
【０００４】
このような状況の中、信号処理の遅延が大きいと困難を伴うような無線通信、例えば無線ＬＡＮや、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）に代表されるような高速無線通信では、無線ゲートウェイ装置内で信号処理を行い、無線タグや、センサ類など、処理遅延に寛容な無線通信では、信号処理サーバで信号処理を行うといったように、使用する無線通信方式に応じて、信号処理を行う装置を適応的に切り替える技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
図１０は、従来技術（特許文献１）による無線ゲートウェイシステムの全体構成の概略を示すブロック図である。無線ゲートウェイシステムは、ネットワーク２００を介して接続される無線ゲートウェイ装置６０と、プログラムサーバ３００と、信号処理サーバ７０とからなる。無線ゲートウェイ装置６０は、無線タグ１０や、センサ２０、無線ＬＡＮ端末３０、その他無線端末４０などからなる無線通信端末５０（以下、無線タグ１０、センサ２０、無線ＬＡＮ端末３０、その他無線端末４０を総称して無線通信端末５０とする）との間で無線信号の送受信を行う。
【０００６】
信号処理サーバ７０は、無線ゲートウェイ装置６０と無線通信端末５０との間で行われる通信の無線通信方式に基づき、無線信号の送受信に必要な信号処理を行う。プログラムサーバ３００は、無線ゲートウェイ装置６０と無線通信端末５０との間で行われる通信の無線通信方式に基づき、ネットワーク２００を介して、無線ゲートウェイ装置６０、及び信号処理サーバ７０に対し、必要な信号処理プログラムを提供する。
【０００７】
特許文献１に示す技術では、無線ゲートウェイ装置６０自身が、検出した無線通信方式に基づいて、自装置、あるいは信号処理サーバ７０のどちらで信号処理を行うかを判定して切り替えるようになっている。このとき、無線ゲートウェイ装置６０で用いる信号処理を行うソフトウェアを、適時、ネットワーク２００上のプログラムサーバ３００からダウンロードして、無線ゲートウェイ装置６０のデジタル信号処理部６１、及び信号処理サーバ７０のデジタル信号処理部７１のソフトウェアを書き換えるようになっている。
【０００８】
なお、このような無線ゲートウェイ装置６０を用いるシステム構成は、インターネットや、ＷＡＮ（Wide Area Network）などの広域ネットワークを媒介するネットワークとして想定することもできるが、これに限らず、オフィス内ネットワークや、ホームネットワーク等に代表されるＬＡＮ環境において、信号処理サーバとしてパーソナルコンピュータ（ＰＣ）を利用したり、ホームゲートウェイ（ＨＧＷ）、あるいはサービスゲートウェイ（ＳＧＷ）などの装置を利用するといった構成も可能である。
【０００９】
現状では、ネットワーク接続のためのブロードバンドルータに代表される無線ゲートウェイ装置と、家庭やオフィス等で用いられる各種の無線通信端末機器用の基地局や無線ゲートウェイ装置とは、それぞれ異なる装置として開発され発展してきた。
【００１０】
そのため、複数の無線通信方式のサービスを同時に受けるためには、複数の異なる無線ゲートウェイ装置６０を設置する必要があり、設置コストが問題であった。また、新たな無線通信方式のサービスを受けるためにも、次々と新たな無線ゲートウェイ装置６０を設置・更改していく必要があった。
【００１１】
ここで、特許文献１の技術を用いた構成によれば、使用する無線通信方式によって信号処理を行う装置を切り替えること、また、信号処理を行うソフトウェアをダウンロードして書き換えることによって、無線ゲートウェイ装置６０の設置・更改に伴う更なるコストダウンが期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００９−２３１９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、無線ゲートウェイ装置６０から出力される信号の伝送帯域が無線通信方式によって異なるため、当該無線ゲートウェイ装置６０と信号処理サーバ７０との間の通信容量によっては、上述したような機能切り替えが必ずしもできないという問題がある。
【００１４】
また、例えば２．４ＧＨｚのＩＳＭ（Industry-Science-Medical）バンドのように、広帯域の周波数帯域にわたって複数の無線通信方式に対応するには、復調前の信号を信号処理サーバ７０に伝送するために、対応周波数帯域幅に比例したネットワーク伝送帯域が必要となる。これは、家庭用アクセスネットワーク帯域を圧迫し、コストアップにつながってしまうという問題がある。
特に、家庭等の電波利用環境下では、間欠パケット通信や、一部周波数のみが使用されることが一般的であり、時間的・周波数的に一定のネットワーク伝送帯域を占有する方式では、必要な情報の存在しない区間の情報も伝送されるため無駄が多い。
【００１５】
さらに、無線通信方式の種類によって、無線通信に必要な所要特性、例えばＡ／Ｄ変換部分のダイナミックレンジや、所要ビット数、サンプリング周波数などといったものが異なる。単純にあらゆる無線通信方式に対応するためには、徒に高機能な装置性能が求められる上に、ネットワーク伝送帯域もさらに圧迫してしまうという問題がある。
【００１６】
上記事情に鑑み、本発明は、利用する無線通信方式に応じて、所要の伝送特性を担保しながら、ネットワーク伝送路所要帯域を制御することを可能とする技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の一態様は、無線信号の通信を行う第一の通信部を備える無線端末装置と、前記無線端末装置との間で前記無線信号の通信を行う無線ゲートウェイ装置と、前記無線ゲートウェイ装置にネットワークを介して接続され、無線信号処理を行う信号処理サーバと、を備える無線ゲートウェイシステムにおいて、前記無線ゲートウェイ装置は、信号処理プログラムの書き換えが可能な第一の可変信号処理部と、自装置と前記信号処理サーバとの間の伝送帯域を制御する第一の制御部と、を備え、前記信号処理サーバは、前記信号処理プログラムの書き換えが可能な第二の可変信号処理部と、前記無線ゲートウェイ装置と自装置との間の伝送帯域を制御する第二の制御部と、を備え、前記第一の制御部及び前記第二の制御部が、前記無線ゲートウェイ装置又は前記信号処理サーバで検出された無線通信方式に基づいて、前記第一の可変信号処理部及び前記第二の可変信号処理部に実装可能なリソースの大きさと、前記無線ゲートウェイ装置と前記信号処理サーバとの間で利用可能なネットワーク伝送帯域と、実際のネットワーク伝送遅延の情報とを用いて、前記第一の可変信号処理部及び前記第二の可変信号処理部に無線通信機能ブロックを振り分けることを特徴とする無線ゲートウェイシステム。
【００１８】
本発明の一態様は、上記の無線ゲートウェイシステムであって、前記無線ゲートウェイ装置にネットワークを介して接続される無線信号記録サーバをさらに備え、前記無線信号記録サーバは、前記無線ゲートウェイ装置が送信又は受信した無線信号の情報である無線信号情報と、前記無線ゲートウェイ装置が無線通信した履歴を表す無線通信履歴情報を記録する無線信号記録部を備え、前記第一の制御部又は前記第二の制御部は、前記無線信号記録サーバに記録された無線信号情報又は無線通信履歴情報をさらに利用して、ネットワーク伝送帯域を制御することを特徴とする。
【００１９】
本発明の一態様は、上記の無線ゲートウェイシステムであって、前記第一の制御部が、前記第一の可変信号処理部に実装可能なリソースを取得し、前記第二の制御部が、前記第二の可変信号処理部に実装可能なリソースを取得し、前記第一の制御部及び前記第二の制御部が、前記無線ゲートウェイ装置と前記信号処理サーバとの間で相互に通信することによって、利用可能な伝送帯域および伝送遅延時間を取得し、前記リソースの情報に基づいて無線通信機能の機能分割配置を行い、前記機能分割配置の結果として計算される所要ネットワーク伝送帯域及び許容ネットワーク遅延時間と、前記利用可能なネットワーク伝送帯域ならびに前記実際のネットワーク伝送遅延時間とを比較評価することにより、無線通信機能の機能分割配置の成立を判断することを特徴とする。
【００２０】
本発明の一態様は、上記の無線ゲートウェイシステムであって、前記無線ゲートウェイ装置が、前記無線端末装置との間で前記無線信号の通信を行う第二の通信部と、前記無線信号の信号特性を取得する無線信号特性取得部と、前記無線信号が受信信号であった場合に、アナログ無線信号をデジタル信号列に変換するデジタル化処理部と、前記無線信号が送信信号であった場合に、デジタル信号列をアナログ無線信号に変換するアナログ化処理部と、前記ネットワークを介して、前記信号処理サーバ又は前記無線信号記録サーバとの通信を行う第三の通信部と、をさらに備え、前記第一の可変信号処理部は、前記無線信号の通信に伴うデジタル信号処理を行い、前記受信信号の受信信号処理を行う第一の受信信号処理部と、前記送信信号の送信信号処理を行う第一の送信信号処理部と、を備えることを特徴とする。
【００２１】
本発明の一態様は、上記の無線ゲートウェイシステムであって、前記信号処理サーバが、前記ネットワークを介して、無線ゲートウェイ装置又は前記無線信号記録サーバとの通信を行う第四の通信部と、前記第二の可変信号処理部の処理結果に基づき、送受信データを入出力するための上位通信制御部と、をさらに備え、前記第二の可変信号処理部は、前記無線信号の通信に伴うデジタル信号処理を行い、前記受信信号の受信信号処理を行う第二の受信信号処理部と、前記送信信号の送信信号処理を行う第二の送信信号処理部と、を備えることを特徴とする。
【００２２】
本発明の一態様は、上記の無線ゲートウェイシステムであって、前記無線信号記録サーバが、前記ネットワークを介して、無線ゲートウェイ装置又は前記信号処理サーバとの通信を行う第五の通信部と、前記無線ゲートウェイ装置の前記第二の通信部によって取得された前記無線ゲートウェイ装置の近辺の無線信号と、前記無線端末装置と前記無線ゲートウェイ装置との間でやり取りされた無線通信情報と、を記録する無線信号記録部と、をさらに備えることを特徴とする。
【００２３】
本発明の一態様は、上記の無線ゲートウェイシステムであって、前記第一の受信信号処理部が、前記無線信号から受信信号時間区間の信号を抽出する信号時間区間抽出部と、前記受信信号時間区間の信号の時間周波数変換を行う時間周波数変換部と、時間周波数変換後の信号から受信信号周波数区間の信号を抽出する信号周波数区間抽出部と、時間区間及び周波数区間が抽出された受信信号のデータ圧縮を行うデータ圧縮部と、を備えることを特徴とする。
【００２４】
本発明の一態様は、上記の無線ゲートウェイシステムであって、前記第二の受信信号処理部が、前記第一の受信信号処理部から出力されたデータの伸長を行うデータ伸長部と、伸長信号に対して受信信号周波数区間以外の信号波形の補完を行う信号周波数区間補完部と、前記信号周波数区間補間部によって補完された信号の周波数時間変換を行う周波数時間変換部と、周波数時間変換後の信号に対して受信信号時間区間以外の信号波形の補完を行う信号時間区間補完部と、時間区間及び周波数区間が補完された受信信号に対して同期・復調を行う同期・復調部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明により、利用する無線通信方式に応じて、所要の伝送特性を担保しながら、ネットワーク伝送路所要帯域を制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態による無線ゲートウェイシステムの全体構成の概略を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態による無線ゲートウェイシステムの無線ゲートウェイ装置１００の構成例を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態による無線ゲートウェイシステムの信号処理サーバ４００の構成例を示すブロック図である。
【図４】第１実施形態による無線ゲートウェイシステムの無線信号記録サーバ５００の構成例を示すブロック図である。
【図５】第１実施形態による無線ゲートウェイ装置１００の制御部１１３と信号処理サーバ４００の制御部４１３との間の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】第２実施形態による無線ゲートウェイシステムの各部の構成を示すブロック図である。
【図７】第２実施形態による無線ゲートウェイシステムの各部の構成を示すブロック図である。
【図８】第２実施形態による無線ゲートウェイシステムの各部の構成を示すブロック図である。
【図９】第３実施形態による構成を示すブロック図である。
【図１０】従来技術（特許文献１）による無線ゲートウェイシステムの全体構成の概略を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の一実施形態について説明する。
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態による無線ゲートウェイシステムの全体構成の概略を示すブロック図である。無線ゲートウェイシステムは、ネットワーク２００を介して接続される無線ゲートウェイ装置１００と、プログラムサーバ３００と、信号処理サーバ４００と、無線信号記録サーバ５００とを備える。
【００２８】
ネットワーク２００は、インターネット、あるいはこれを構成するＷＡＮ（Wide Area Network）、ＬＡＮ（Local Area Network）、専用線網、電話網などを用いて構成される。無線ゲートウェイ装置１００は、無線周波数回路を備えた無線基地局として設置される。無線ゲートウェイ装置１００は、例えば、無線タグ１０、センサ２０、無線ＬＡＮ端末３０、その他の無線端末４０との間で無線信号を送受信する。以下の説明において、無線通信端末５０という文言は、無線タグ１０、センサ２０、無線ＬＡＮ端末３０、その他無線端末４０の総称として用いる。
【００２９】
無線信号の送受信に必要な信号処理は、無線ゲートウェイ装置１００、あるいはネットワーク２００を介した先の信号処理サーバ４００、あるいはその両方を用いて行う。無線ゲートウェイ装置１００を介して送受信、あるいは収集された無線信号情報及びその履歴は、ネットワーク２００を介して、無線信号記録サーバ５００に記録される。
【００３０】
プログラムサーバ３００は、無線ゲートウェイ装置１００と無線通信端末５０との間で行われる通信の無線通信方式に基づき、ネットワーク２００を介して、無線ゲートウェイ装置１００及び信号処理サーバ４００に対し、必要な信号処理プログラムを提供する。信号処理サーバ４００は、無線ゲートウェイ装置１００と無線通信端末５０との間で行われる無線通信の方式に基づき、無線信号の送受信に必要な信号処理を行う。
【００３１】
具体的には、無線通信端末５０から無線ゲートウェイ装置１００、及びネットワーク２００を介して送信された無線信号を復調した受信データが出力され、逆に、ネットワーク２００、及び無線ゲートウェイ装置１００を介して無線通信端末５０に向けて送信する無線信号を変調するための送信データが入力される。
【００３２】
無線信号記録サーバ５００は、ネットワーク２００を介して、無線ゲートウェイ装置１００を介して送受信、あるいは収集された無線信号情報、及びそれらの過去の履歴を記録する。記録される無線信号情報には以下のような情報が含まれる。過去に無線ゲートウェイ装置１００と無線通信端末５０との間でやり取りされた無線通信方式。通信時間等の履歴情報。無線ゲートウェイ装置１００を介して収集された情報（周波数スペクトル信号波形、無線信号波形、周波数帯、占有周波数帯域幅、所望の無線通信信号とは異なる無線干渉信号、雑音信号などの無線信号情報）。
【００３３】
上述した第１実施形態の全体構成によれば、無線ゲートウェイシステムにおいて、次のような効果がある。
第１実施形態では、図１０に示す従来技術の構成と比較して、構成要素としての無線ゲートウェイ装置１００と信号処理サーバ４００とを備える点は同じである。しかし、その中での信号処理の機能分担が異なる。図１０に示す従来技術の構成は、通信方式によってデジタル信号処理が行われる装置を切り替える構成である。これに対して、図１に示す第１実施形態では、無線ゲートウェイ装置１００と信号処理サーバ４００との分担において、その間の通信容量に基づいて装置間で機能を分散・協調する。このことによって、第１実施形態は、ネットワーク伝送帯域の削減を図る。
【００３４】
具体的には、無線ゲートウェイ装置１００に新たな無線方式に対応するソフトウェアがロードされるときに、無線ゲートウェイ装置１００は、自らの信号処理リソースの残りと当該無線方式を処理するときに必要なリソースとを比較する。前者が大きい場合には、無線ゲートウェイ装置１００は、全ての機能をロードする。一方、後者が大きい場合には、無線ゲートウェイ装置１００は、信号処理サーバ４００との間の通信容量及び許容遅延に基づいて機能分散を行う。
【００３５】
すなわち、機能ブロックを処理の降順に減らし、その処理を行ったときの出力信号を伝送したときの所要伝送帯域と所要遅延とを算出する。そして、算出した値と、予め取得した通信容量及び許容遅延とを比較する。所要リソースが残りの信号処理リソースより小さく、かつ、所要伝送帯域が通信容量以下であり、かつ、所要遅延が許容遅延より小さいことを満たす組合せを、無線ゲートウェイ装置１００の担う機能としてロードし、残りの機能を信号処理サーバ４００がロードする。
【００３６】
このような構成により、無線ゲートウェイ装置１００と信号処理サーバ４００との間の通信容量を超えるトラヒックを回避するように、無線ゲートウェイ装置１００と信号処理サーバ４００との機能割当てを行うことができる。
【００３７】
さらに、第１実施形態では、無線通信方式を判定するために、無線ゲートウェイ装置１００内での実時間処理だけでなく、無線信号記録サーバ５００に記録された過去の無線信号履歴や、通信履歴を用いることができる。これにより、例えば、無線ゲートウェイ装置１００に到来する無線信号、あるいは使用される無線通信方式を、事前に精度よく推定することができる。また、無線区間及びネットワーク区間での過去の伝送品質履歴に基づいて、適応的にネットワーク占有帯域幅を制御することができる。
【００３８】
次に、第１実施形態における無線ゲートウェイシステムの構成例について順次説明する。
図２は、第１実施形態による無線ゲートウェイシステムの無線ゲートウェイ装置１００の構成例を示すブロック図である。無線ゲートウェイ装置１００は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、プログラムを実行する。プログラムの実行により、無線ゲートウェイ装置１００は、無線部・アナログ部１０１、無線信号特性取得部１０２、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換部１０３、Ｄ／Ａ（Digital to Analog）変換部１０４、デジタル信号処理部１１０、通信処理部１２１を備える装置として機能する。さらに、デジタル信号処理部１１０は、受信信号処理（第１処理）部１１１、送信信号処理（第２処理）部１１２、制御部１１３、方式判定部１１４を備える。なお、無線ゲートウェイ装置１００の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されても良い。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されても良い。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送受信されても良い。
【００３９】
無線部・アナログ部１０１は、無線通信端末５０から送信されるアナログの無線周波数信号を受信し、受信無線主信号をＡ／Ｄ変換部１０３に出力する。また、受信信号から使用周波数帯や、周波数帯域幅、無線信号振幅等のアナログ無線信号特性取得に必要な信号を無線信号特性取得部１０２に出力し、該無線信号特性取得部１０２で取得された無線信号特性に基づき、ＡＧＣ（Auto-Gain-Control）や、利用周波数帯のフィルタ処理を行い、Ａ／Ｄ変換部１０３へと出力する。逆に、無線部・アナログ部１０１は、Ｄ／Ａ変換部１０４から出力された送信無線主信号を入力し、無線周波数信号に変換して無線通信端末５０に送信する。
【００４０】
無線信号特性取得部１０２は、無線部・アナログ部１０１から入力された無線信号特性取得に必要な信号に基づき、無線部・アナログ部１０１で処理される周波数帯や、周波数幅、無線信号振幅等を取得するとともに、これらの情報を制御部１１３に出力する。
Ａ／Ｄ変換部１０３は、無線部・アナログ部１０１から入力されたアナログの受信無線主信号を、制御部１１３から入力されるＡ／Ｄ変換ビット数、ダイナミックレンジ、サンプリング周波数等の指示情報に従い、デジタルの受信無線主信号に変換し、受信信号処理（第１処理）部１１１、及び方式判定部１１４に出力する。
【００４１】
Ｄ／Ａ変換部１０４は、送信信号処理（第２処理）部１１２から入力されたデジタルの送信無線主信号を、制御部１１３から入力されるＤ／Ａ変換ビット数ならびにダイナミックレンジ等の指示情報に従い、アナログの送信無線主信号に変換し、無線部・アナログ部１０１に出力する。
【００４２】
受信信号処理（第１処理）部１１１は、Ａ／Ｄ変換部１０３から入力されたデジタル無線受信主信号に対し、制御部１１３からの入力制御信号に基づいて、受信データを復調するまでの無線同期復調処理のうち、全部、あるいは一部と、データ圧縮処理等を受信信号処理の第１処理として行い、通信処理部１２１に出力する。さらに、制御部１１３を介して、Ａ／Ｄ変換部１０３や、さらに後述する制御部４１３を介して受信信号処理（第２処理）部４１１に対し、出力制御信号を出力する。
【００４３】
送信信号処理（第２処理）部１１２は、通信処理部１２１から入力された無線送信主信号に対し、制御部１１３からの入力制御信号に基づいて、送信信号を変調するまでの無線変調処理のうち、後述する信号処理サーバ４００の送信信号処理（第１処理）部４１２で実施される信号処理に引き続いて実施される残りの信号処理と、同じく送信信号処理（第１処理）部４１２で実施されるデータ圧縮の伸長処理を行い、デジタル無線送信主信号としてＤ／Ａ変換部１０４に出力する。
【００４４】
方式判定部１１４は、Ａ／Ｄ変換部１０３から入力されたデジタル受信無線主信号に対して、その時点で通信が行われている無線通信方式を判定し、制御部１１３に出力する。制御部１１３は、受信無線主信号処理に関して、無線信号特性取得部１０２から入力される無線信号特性や、受信信号処理（第１処理）部１１１、及び後述する受信信号処理（第２処理）部４１１から後述する制御部４１３、及びネットワーク２００等を介して入力される制御信号に基づき、Ａ／Ｄ変換部１０３や、受信信号処理（第１処理）部１１１、及び後述する受信信号処理（第２処理）部４１１へ制御信号を出力する。
【００４５】
また、制御部１１３は、送信無線主信号処理に関して、送信信号処理（第２処理）部１１２、及び後述する送信信号処理（第１処理）部４１２から後述する制御部４１３、及びネットワーク２００等を介して入力される制御信号に基づき、Ｄ／Ａ変換部１０４や、送信信号処理（第２処理）部１１２、及び後述する送信信号処理（第１処理）部４１２への制御信号を出力する。
【００４６】
通信処理部１２１は、受信信号処理（第１処理）部１１１から入力された受信無線主信号をデータパケット化し、ネットワーク２００を介して、信号処理サーバ４００、及び無線信号記録サーバ５００に出力する。また、通信処理部１２１は、制御部１１３から入力された制御信号をデータパケット化し、ネットワーク２００を介して、プログラムサーバ３００、信号処理サーバ４００、及び無線信号記録サーバ５００に出力する。
【００４７】
また、通信処理部１２１は、信号処理サーバ４００からネットワーク２００を介して入力された送信無線主信号をデパケット化し、送信信号処理（第２処理）部１１２に出力する。さらに、通信処理部１２１は、プログラムサーバ３００、信号処理サーバ４００、及び無線信号記録サーバ５００からネットワーク２００を介して入力された制御信号をデパケット化し、制御部１１３に出力する。
【００４８】
図３は、第１実施形態による無線ゲートウェイシステムの信号処理サーバ４００の構成例を示すブロック図である。信号処理サーバ４００は、バスで接続されたＣＰＵやメモリや補助記憶装置などを備え、プログラムを実行する。プログラムの実行によって、信号処理サーバ４００は、通信処理部４０１、デジタル信号処理部４１０、上位通信制御部４２１を備える装置として機能する。デジタル信号処理部４１０は、受信信号処理（第２処理）部４１１、送信信号処理（第１処理）部４１２、制御部４１３を備える。なお、信号処理サーバ４００の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣやＰＬＤやＦＰＧＡ等のハードウェアを用いて実現されても良い。
【００４９】
通信処理部４０１は、無線ゲートウェイ装置１００からネットワーク２００を介して入力された受信無線主信号をデパケット化し、制御部４１３を介して、受信信号処理（第２処理）部４１１に出力する。同じく、通信処理部４０１は、無線ゲートウェイ装置１００、プログラムサーバ３００、無線信号記録サーバ５００からネットワーク２００を介して入力された制御信号をデパケット化し、制御部４１３を介して、受信信号処理（第２処理）部４１１、及び送信信号処理（第１処理）部４１２に出力する。
【００５０】
また、通信処理部４０１は、制御部４１３を介して送信信号処理（第１処理）部４１２から入力された無線送信主信号をデータパケット化し、ネットワーク２００を介して無線ゲートウェイ装置１００に出力する。同様に、通信処理部４０１は、受信信号処理（第２処理）部４１１、及び送信信号処理（第１処理）部４１２から制御部４１３を介して入力された制御信号をデータパケット化し、ネットワーク２００を介して無線ゲートウェイ装置１００、プログラムサーバ３００、無線信号記録サーバ５００に出力する。
【００５１】
受信信号処理（第２処理）部４１１は、無線ゲートウェイ装置１００の制御部１１３から、ネットワーク２００と制御部４１３とを介して入力される制御信号に基づいて、受信信号を復調するまでの無線復調処理のうち、無線ゲートウェイ装置１００の受信信号処理（第１処理）部１１１で実施されるデータ圧縮の伸長処理と、同じく受信信号処理（第１処理）部１１１で実施される信号処理に引き続いて実施される残りの信号処理を行い、デジタル無線受信主信号として上位通信制御部４２１に出力する。さらに、受信信号処理（第２処理）部４１１は、制御部４１３と、ネットワーク２００、及び制御部１１３とを介し、無線ゲートウェイ装置１００のＡ／Ｄ変換部１０３や、受信信号処理（第１処理）部１１１に対し、出力制御信号を出力する。
【００５２】
送信信号処理（第１処理）部４１２は、上位通信制御部４２１から入力される送信無線主信号に対し、無線ゲートウェイ装置１００の制御部１１３から、ネットワーク２００と制御部４１３とを介して入力される制御信号に基づいて、送信データを変調するまでの無線変調処理のうち、全部、あるいは一部と、データ圧縮処理等とを送信信号処理の第１処理として行い、無線ゲートウェイ装置１００の通信処理部１２１に出力する。
【００５３】
制御部４１３は、受信無線主信号処理に関して、無線ゲートウェイ装置１００の制御部１１３、及びネットワーク２００等を介して入力される制御信号に基づき、受信信号処理（第２処理）部４１１へ制御信号を出力する。また、制御部４１３は、送信無線主信号処理に関して、制御部１１３、及びネットワーク２００等を介して入力される制御信号に基づき、送信信号処理（第１処理）部４１２への制御信号を出力する。
【００５４】
上位通信制御部４２１は、受信信号処理（第２処理）部４１１から入力される受信無線主信号に対し、ＯＳＩ参照モデルにおける第２層より上位のデータ通信処理を行う。これにより、受信データを取り出して使用することができる。逆に、上位通信制御部４２１は、送信データに対して同じく上位のデータ通信処理を行うことで、送信無線主信号を生成し、送信信号処理（第１処理）部４１２に出力する。
【００５５】
図４は、第１実施形態による無線ゲートウェイシステムの無線信号記録サーバ５００の構成例を示すブロック図である。無線信号記録サーバは、バスで接続されたＣＰＵやメモリや補助記憶装置などを備え、プログラムを実行する。プログラムの実行によって、無線信号記録サーバ５００は、通信処理部５０１、無線信号記録部５０２を備える装置として機能する。なお、無線信号記録サーバ５００の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣやＰＬＤやＦＰＧＡ等のハードウェアを用いて実現されても良い。
通信処理部５０１は、無線ゲートウェイ装置１００からネットワーク２００を介して入力された受信無線主信号をデパケット化し、無線信号記録部５０２に出力する。また、通信処理部５０１は、無線ゲートウェイ装置１００、プログラムサーバ３００、信号処理サーバ４００からネットワーク２００を介して入力された制御信号をデパケット化し、無線信号記録部５０２に出力する。さらに、通信処理部５０１は、無線信号記録部５０２から入力された無線信号記録情報をデータパケット化し、ネットワーク２００を介して無線ゲートウェイ装置１００、プログラムサーバ３００、信号処理サーバ４００に出力する。
【００５６】
無線信号記録部５０２は、通信処理部５０１から入力された受信無線主信号に基づき、無線信号情報を記録する。ここで、記録される無線信号情報には、過去に無線ゲートウェイ装置１００と無線通信端末５０間でやり取りされた無線通信方式や、通信時間等の履歴情報をはじめ、定期的、あるいは任意に要求したタイミングで無線ゲートウェイ装置１００を介して収集された周波数スペクトル信号波形や、無線信号波形、周波数帯や占有周波数帯域幅、その他所望の無線通信信号とは異なる無線干渉信号や雑音信号などの無線信号情報等が含まれる。
【００５７】
第１実施形態では、無線ゲートウェイ装置１００のデジタル信号処理部１１０、及び信号処理サーバ４００のデジタル信号処理部４１０は、ネットワーク２００を介し、これらの２つを組み合わせることで、一連の無線通信時の同期、及び変復調のデジタル信号処理が行える構成となっている。換言すると、無線受信信号処理に関して言えば、無線ゲートウェイ装置１００で前処理を行い、ネットワーク占有帯域幅を制御した後、信号処理サーバ４００で残りの無線受信信号処理を行える構成となっている。
【００５８】
上述のように、デジタル信号処理部１１０及びデジタル信号処理部４１０のいずれも、例えば、ＦＰＧＡなど、信号処理の機能を後から書き換え可能なワイヤードロジック向けの素子、あるいは、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）あるいはＭＰＵ（Micro Processor Unit）など、同じく信号処理の機能を後から書き換え可能なプログラムロジック向けの素子で構成することができる。
【００５９】
したがって、プログラムサーバ３００から必要な信号処理プログラムを、必要に応じてダウンロードして書き換えることによって、無線ゲートウェイ装置１００、及び信号処理サーバ４００で実現するデジタル信号処理機能の追加や割り当て、振り分けを、各装置の設置後でも柔軟に変更することができる。
【００６０】
上述した本発明の第１実施形態によれば、無線ゲートウェイシステムにおいて、次のような効果がある。
信号処理部分を信号処理サーバ４００側に配置した場合、従来の実施形態の構成では、ネットワーク伝送帯域に対して、無線ゲートウェイ装置１００のＡ／Ｄビット、ダイナミックレンジ、サンプリング周波数等の各種パラメータの組み合わせが、無線通信方式毎に予め一意に決まらざるを得なかった。
【００６１】
これに対して、第１実施形態では、制御部１１３、及び制御部４１３を備えることにより、無線ゲートウェイ装置１００や、信号処理サーバ４００や、無線信号記録サーバ５００から得られた情報に基づき、Ａ／Ｄ変換部１０３や、Ｄ／Ａ変換部１０４におけるビット数、その他各種パラメータ制御を適応的に行うことができる。同様に、受信信号処理（第１処理）部１１１においても、無線ゲートウェイ装置１００や、信号処理サーバ４００、無線信号記録サーバ５００などから得られた情報に基づき、必要な時間や、周波数を適応的に切り出したり、データ圧縮を行ったりすることにより、ネットワーク２００へ送出データ量を制御することができる。
【００６２】
また、制御部１１３が無線ゲートウェイ装置１００内にあることにより、例えば、無線信号特性取得部１０２から無線信号特性情報を取得するのに必要な伝達遅延や、Ａ／Ｄ変換部１０３、及びＤ／Ａ変換部１０４に対して指示信号を送信するのに必要な伝達遅延を小さくできる。したがって、制御に必要な反応時間が短くて済み、高速な処理が求められる高速無線通信方式にも適用可能となる。
【００６３】
第１実施形態による構成をとることで、無線ゲートウェイ装置１００、あるいは信号処理サーバ４０で検出された無線通信方式の種類や、無線区間で満たすべき無線伝送品質や、利用可能なネットワーク伝送帯域に基づいて、例えば、伝送品質が信号振幅によってあまり影響を受けない場合にＡ／Ｄビット数を削減したり、無信号時間は情報を送らなかったりといった制御を行うことができる。このたため、無線ゲートウェイ装置１００の新規設置・更改を行うことなく、所要のネットワーク伝送帯域と伝送品質とのトレードオフ制御等を柔軟に実施でき、結果としてネットワーク伝送帯域を削減するなどの制御をすることができる。
【００６４】
図５は、第１実施形態による無線ゲートウェイ装置１００の制御部１１３と信号処理サーバ４００の制御部４１３との間の動作を説明するためのフローチャートである。以下、第１実施形態によるネットワーク伝送帯域制御について詳細に説明する。
無線ゲートウェイ装置１００の制御部１１３は、デジタル信号処理部１１０として利用可能な信号処理リソースの大きさや、プロセッサの信号処理能力を予め取得している（ステップＳ１）。同じく、信号処理サーバ４００の制御部４１３も、デジタル信号処理部４１０として利用可能な信号処理リソースの大きさや、プロセッサの信号処理能力を予め取得している（ステップＳ２）。
【００６５】
制御部１１３と制御部４１３は、無線ゲートウェイ装置１００と信号処理サーバ４００との間で、ネットワーク２００を介して通信を行い、利用可能な伝送帯域や、所要遅延時間を計測、あるいは取得するとともに、制御部１１３と制御部４１３との間で、相互に信号処理リソース等の情報を要求して共有できる（ステップＳ３）。
制御部１１３は、無線ゲートウェイ装置１００において、予め、無線信号待ち受けプログラム、及び無線方式判定プログラムをプログラムサーバ３００からダウンロードし、デジタル信号処理部１１０に格納する（ステップＳ４）。無線タグ１０、センサ２０、無線ＬＡＮ３０、その他無線端末４０からの無線信号の待ち受け状態においては、方式判定部１１４のみが動作対象となる。
【００６６】
このとき、制御部１１３は、無線信号特性取得部１０２からの情報に基づき、受信スペクトルの監視・検出を行う（ステップＳ５）。受信スペクトルが検出されるまでは、Ａ／Ｄ変換部１０３に対し、スリープ動作を指示したり、Ａ／Ｄ変換のサンプリング周波数を小さくするよう指示したりして、待機電力を小さくするなどの制御も可能である。
制御部１１３は、受信スペクトルが検出されたら、直ちにサンプリング周波数を大きくして信号取得帯域を拡大し、Ａ／Ｄ変換部のダイナミックレンジを拡大し、Ａ／Ｄ変換ビット数を大きくするようにＡ／Ｄ変換部１０３に指示し、方式判定モードに移行させる。無線方式判定モードでは、Ａ／Ｄ変換部１０３から入力された無線信号に基づいて方式判定部１１４にて無線方式が判定され、制御部１１３にフィードバックされる（ステップＳ６）。
【００６７】
制御部１１３は、判定された無線方式に基づき、プログラムサーバ３００から無線方式の変復調に必要なプログラム、あるいは機能設計情報をダウンロードし（ステップＳ７）、機能配置見積り計算を実行する（ステップＳ８）。ここで、例えば、所要リソース量を見積もった結果、上記予め取得した信号処理リソース等の情報と比較し、見積もられた所要リソース量が、利用可能なリソース量を下回るという条件＃１を満たせるか否かを判定する（ステップＳ９）。
そして、デジタル信号処理部１１０において全ての処理を実施可能（すなわち、残りの信号処理リソース＞当該無線方式を処理するための所要リソース）であれば（ステップＳ９のＹＥＳ）、受信信号処理（第１処理）部１１１へのダウンロード、及び格納を指示し、受信信号処理機能を起動し、そのまま受信信号処理を行う（ステップＳ１３、Ｓ１４）。
【００６８】
一方、処理不可能と判断した場合には（ステップＳ９のＮＯ）、上記号処理リソース等の情報に基づき、受信信号処理（第２処理）部４１１との機能分割配置へと移行する。ここで、信号処理サーバ４００の信号処理リソースや、利用可能な伝送帯域、所要遅延時間が未知の状態であれば、先述の通り、制御部４１３に問い合わせを行い、当該情報を取得する。また、制御部１１３は、プログラムサーバ３００等に対して、検出された無線方式に適切なサンプリング周波数、ダイナミックレンジ、Ａ／Ｄ変換ビット数等の問い合わせを行い、当該情報を取得し、Ａ／Ｄ変換部１０３に対する再設定を行う。
【００６９】
無線ゲートウェイ装置１００と信号処理サーバ４００との間で機能分割配置へと移行した場合、制御部１１３は、受信信号処理（第１処理）部１１１で受信信号処理の一部のみを行った場合に出力される中間処理結果を信号処理サーバ４００に送信した場合の、所要伝送帯域と許容伝送遅延とを計算する（ステップＳ１０）。
次に、見積もられた所要リソース量が、利用可能なリソース量を下回り、かつ、見積もられた装置間のＮＷ所要伝送帯域が、利用可能なＮＷ伝送帯域を下回り、かつ、装置間のＮＷ実遅延時間が、無線方式としての許容遅延時間を下回るという条件＃２を満たせるか否かを判定する（ステップＳ１１）。
【００７０】
所要伝送帯域が、前記予め取得した利用可能な伝送帯域より小さい、あるいは、予め取得した信号処理サーバ４００との伝送遅延が、許容伝送遅延より小さい場合には（ステップＳ１１のＹＥＳ）、機能分割配置が成立するものと判断し、受信信号処理（第１処理）部１１１に対して当該機能配置を指示し、これと同時に、制御部４１３に対し、残りの受信信号処理機能を受信信号処理（第２処理）部４１１へ機能配置するように要求する（ステップＳ１３、Ｓ１４）。制御部４１３は、当該要求に基づき、必要な機能処理プログラムをプログラムサーバ３００からダウンロードし、受信信号処理（第２処理）部４１１に格納し、制御部１１３に完了の応答を送信する。
【００７１】
一方、計算された所要伝送帯域、及び許容伝送遅延が、利用可能な伝送帯域や実際の伝送遅延の条件を満たせなかった場合には（ステップＳ１１のＮＯ）、制御部１１３は、受信処理機能の分割箇所を変更して、所要伝送帯域、及び許容伝送遅延を再度計算し（ステップＳ１２）、前記と同様の手順を繰り返すことにより、機能再配置を行うことができる。このとき、分割箇所の変更に限らず、周波数、あるいは時間軸上で有意な信号だけを切り出したり、信号圧縮のアルゴリズムを適用したりするなど、無線ゲートウェイ装置１００、あるいは信号処理サーバ４００への機能ブロックの追加を行った上で、機能の再配置を行うこともできる。
【００７２】
また、制御部１１３が、信号処理リソース、所要伝送帯域、あるいは許容伝送遅延に対する制約条件を満たすために、敢えてＡ／Ｄ変換部１０３に対して指示するＡ／Ｄ変換ビット数を減じたり、上記中間処理結果を伝送する際の数値の有効桁数の削減を指示するなどして、無線ゲートウェイ装置１００、あるいは信号処理サーバ４００における信号処理負荷を低減したり、所要伝送帯域を削減したりといった制御も可能となる。これにより、無線伝送品質は低下するものの、無線受信処理自体は、成立するように制御することも可能である。特に、無線通信端末５０と無線ゲートウェイ装置１００との距離が近く、信号強度が十分大きい場合など、信号処理精度を劣化させても、伝送品質が犠牲にならない場合も考えられる。
【００７３】
また、第１実施形態の構成は、背景技術で説明したように、複数の無線方式を共通の装置で受信処理する場合にも有効に機能する。例えば、１つの無線方式の受信信号処理を行いながら同時に方式検出を処理したり、複数の無線方式の信号受信を同時に処理したりする場合には、方式毎に利用可能なリソースを分割して制御する必要がある。全体として利用可能な信号処理リソース、及び伝送帯域は一定なので、その場合、制御部１１３が上記信号処理リソースと伝送帯域の割り振りを変化させながら、前述したのと同様の手順を繰り返すことによって機能構成を再度動的に再構築しながら切り替えることも可能となる。
【００７４】
このように、無線ゲートウェイ装置１００、及び信号処理サーバ４００で利用可能な信号処理リソース等に基づき、制御部１１３と制御部４１３とで所要伝送帯域や、許容遅延量を計算・評価しながら、システム全体として受信信号処理が成立するように機能構成を構築することができる。前述した例を応用すれば、制御部１１３と制御部４１３との相互通信を介して、所要伝送帯域を最小化したり、許容遅延量を最大化するように、システム全体を再構築したりといった制御も可能となる。
【００７５】
また、上述した例では、受信信号処理の機能分割配置を例にとって説明したが、方式検出以降のやり方に倣えば、送信信号処理に関しても、同様のシステムの構築・再構築や最適化制御が可能となる。
【００７６】
さらに、制御部１１３、あるいは制御部４１３は、無線ゲートウェイ装置１００と無線通信端末５０との間でやり取りされた無線通信方式や通信時間等の履歴情報をはじめ、定期的、あるいは任意に要求したタイミングに、無線信号特性取得部１０２を介して収集した周波数スペクトル信号波形や、無線信号波形、周波数帯や占有周波数帯域幅、その他所望の無線通信信号とは異なる無線干渉信号や、雑音信号などの無線信号情報、さらには、方式判定部１１４を介して検出された無線通信方式などの情報を、無線信号記録サーバ５００に送信し、記録することができる。
【００７７】
制御部１１３は、上記記録情報を随時参照し、過去行われた無線方式の種類や通信頻度、通信時間帯等に基づいて、例えば、無線信号特性取得部１０２からの信号特性取得周期を変更するなどして、装置の消費電力を削減するといった制御が可能となる。あるいは、例えば、上述した方式検出モードにおいて、無線信号記録サーバに記録された情報に基づき、優先的に検出する無線方式や、予め除外できる無線方式を判断したり、Ａ／Ｄ変換部１０３に対して指示するサンプリング周波数、ダイナミックレンジ、Ａ／Ｄ変換ビット数等の初期値を変更したりすることにより、無線ゲートウェイ装置１００や受信信号処理の動作速度を向上させたり、消費電力を削減したりといった高度な制御も可能となる。
【００７８】
また、無線信号記録サーバ５００に記録される情報が、単一の無線ゲートウェイ装置１００を介して収集された過去の履歴情報だけでなく、その他多数の無線ゲートウェイ装置を介して収集される情報であるならば、例えば、世の中のホームネットワークでよく使われる無線方式が何であるかとか、特定の時間帯によく使われる無線方式が何であるかといったような、データベース化された情報として用いることも可能である。
【００７９】
多数の無線ゲートウェイ装置で収集された情報を分析し、プロファイリングを行うことで、無線ゲートウェイ装置を初期設置したような場合でも、想定する電波利用環境を予測推定することなどが可能となり、前記説明したような、動作速度向上や消費電力削減といった高度な制御を前倒しして適用すること等も可能となる。
【００８０】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図６〜図８は、第２実施形態による無線ゲートウェイシステムの各部の構成を示すブロック図である。
図６は、第２実施形態による無線ゲートウェイシステムの無線ゲートウェイ装置１００の構成例を示すブロック図である。なお、図２に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。無線ゲートウェイ装置１００のデジタル信号処理部１１０に設けられていた方式判定部１１４が省かれている。
【００８１】
図７は、第２実施形態による無線ゲートウェイシステムの信号処理サーバ４００の構成例を示すブロック図である。なお、図３に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。図７において、信号処理サーバ４００のデジタル信号処理部４１０内に、方式判定部４１４が設けられている。
図８は、第２実施形態による無線ゲートウェイシステムの無線信号記録サーバ５００の構成例を示すブロック図である。なお、図４に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。
【００８２】
図６〜図８に示す第２実施形態による構成例と、図２〜図４に示す第１実施形態による構成例の違いは、無線ゲートウェイ装置１００のデジタル信号処理部１１０、及び信号処理サーバ４００のデジタル信号処理部４１０の中の機能割り当てである。第２実施形態では、第１実施形態では、無線ゲートウェイ装置１００のデジタル信号処理部１１０に設けられていた方式判定部１１４を、信号処理サーバ４００のデジタル信号処理部４１０内に、方式判定部４１４として設けている。制御部１１３と制御部４１３との間で、ネットワーク２００を介して相互に無線主信号、及び制御信号をやり取りすることによって、図２〜図４に示す第１実施形態による構成例でも、図６〜図８に示す第２実施形態による構成例でも、全体として同じ送受信処理機能を実現することができる。
【００８３】
上述した第２実施形態によれば、制御部１１３、及び制御部４１３が、デジタル信号処理部１１０、４１０を無線ゲートウェイ装置１００、及び信号処理サーバ４００に分割して適応的に機能配置することにより、例えば、新たな無線通信方式に対応する必要が生じた場合でも、無線基地局である無線ゲートウェイ装置１００を置き換えることなく、信号処理サーバ４００側の負担を大きくするといった方法によって、柔軟にシステムを運用することができる。
【００８４】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図９Ａは、第３実施形態の無線ゲートウェイ装置１００における受信信号処理（第１処理）部１１１の構成を示すブロック図である。図９Ｂは、第３実施形態の信号処理サーバ４００の受信信号処理（第２処理）部４１１の構成を示すブロック図である。なお、第３実施形態による受信信号処理（第１処理）部１１１の構成と受信信号処理（第２処理）部４１１の構成は、図２〜４に示す第１実施形態の構成、及び図６〜８に示す第２実施形態の構成のいずれにも適用することができる。
【００８５】
図９Ａにおいて、受信信号処理（第１処理）部１１１は、信号時間区間抽出部１１１−１と、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部１１１−２と、信号周波数区間抽出部１１１−３と、データ圧縮部１１１−４とを備えている。信号時間区間抽出部１１１−１は、制御部１１３、あるいは制御部４１３から指示されたパケット受信信号時間区間情報に基づき、Ａ／Ｄ変換部１０３から入力された受信無線主信号に対して、有意な受信信号時間区間の受信無線主信号のみを抽出し、ＦＦＴ部１１１−２に出力する。
【００８６】
なお、当該信号時間区間情報の取得手段としては、無線信号特性取得部１０２から実時間で取得する方法、受信信号処理（第１処理）部１１１内部において実時間で信号振幅等から検出する方法、受信信号処理（第２処理）部４１１において先行する制御パケット等を復調した結果等から信号時間区間を計算して用いる方法等が考えられる。
【００８７】
ＦＦＴ部１１１−２は、制御部１１３、あるいは制御部４１３から指示されたＦＦＴ窓幅や、ＦＦＴポイント数に基づき、信号時間区間抽出部１１１−１から入力された受信無線主信号に対して、時間−周波数変換を行い、信号周波数区間抽出部１１１−３に出力する。なお、当該ＦＦＴ窓幅や、ＦＦＴポイント数情報の取得手段としては、方式判定部１１４を用いて実時間で検出された無線通信方式情報、あるいは無線信号記録部５０２に履歴として記録されていた無線通信方式情報等に基づいて適切な値を推定する方法等が考えられる。
【００８８】
信号周波数区間抽出部１１１−３は、制御部１１３、あるいは制御部４１３から指示された信号周波数区間情報に基づき、ＦＦＴ部１１１−２から入力された受信無線主信号に対して、有意な受信号周波数区間の受信無線主信号のみを抽出し、データ圧縮部１１１−４に出力する。なお、当該信号周波数区間情報の取得手段としては、無線信号特性取得部１０２から実時間で取得する方法、受信信号処理（第１処理）部１１１内部において実時間で周波数変換後の信号振幅等から検出する方法、受信信号処理（第２処理）部４１１において先行する制御パケット等を復調した結果等から信号周波数区間を計算して用いる方法等が考えられる。
データ圧縮部１１１−４は、信号周波数区間抽出部１１１−３から入力された受信無線主信号に対して、任意のデータ圧縮アルゴリズムを適用し、データ圧縮を行い、通信処理部１２１に出力する。
【００８９】
図９Ｂにおいて、受信信号処理（第２処理）部４１１は、データ伸長部４１１−１と、信号周波数区間補完部４１１−２と、ＩＦＦＴ（Inverse FFT）部４１１−３と、信号時間区間補完部４１１−４と、同期・復調部４１１−５と、誤り訂正部４１１−６とを備えている。データ伸長部４１１−１は、通信処理部４０１から入力された受信無線主信号に対して、データ圧縮部１１１−４で用いた圧縮アルゴリズムに対応する伸長アルゴリズムを適用し、データ伸長を行い、信号周波数区間補完部４１１−２に出力する。
信号周波数区間補完部４１１−２は、制御部１１３、あるいは制御部４１３から指示された信号周波数区間情報に基づき、データ伸長部４１１−１から入力された受信無線主信号に対して、信号周波数区間以外の信号波形の補完を行い、ＩＦＦＴ部４１１−３に出力する。
【００９０】
ＩＦＦＴ部４１１−３は、制御部１１３、あるいは制御部４１３から指示されたＦＦＴ窓幅や、ＦＦＴポイント数に基づき、信号周波数区間補完部４１１−２から入力された受信無線主信号に対して、周波数−時間逆変換を行い、信号時間区間補完部４１１−４に出力する
信号時間区間補完部４１１−４は、制御部１１３、あるいは制御部４１３から指示されたパケット受信信号時間区間情報に基づき、ＩＦＦＴ部４１１−３から入力された受信無線主信号に対して、信号周波数区間以外の信号波形の補完を行い、同期・復調部４１１−５に出力する。
【００９１】
同期・復調部４１１−５は、方式判定部１１４を用いて実時間で検出された無線通信方式情報、あるいは無線信号記録部５０２に履歴として記録されていた無線通信方式情報等に基づき、信号時間区間補完部４１１−４から入力された受信無線主信号に対して、無線同期処理、ならびに復調処理を行い、誤り訂正部４１１−６に出力する。
【００９２】
誤り訂正部４１１−６は、方式判定部１１４を用いて実時間で検出された無線通信方式情報、あるいは無線信号記録部５０２に履歴として記録されていた無線通信方式情報等に基づき、同期・復調部４１１−５から入力された受信無線主信号に対して、誤り訂正復号処理を行い、上位通信制御部４２１に出力する。
【００９３】
上述した本発明の第３実施形態によれば、無線ゲートウェイシステムにおいて、次のような効果がある。
当該無線ゲートウェイシステムが、例えば、２．４ＧＨｚのＩＳＭ（Industry-Science-Medical）帯に代表されるような広帯域の周波数をカバーし、１つ、あるいは複数の無線通信方式を用いて通信を行う場合を想定する。
当該無線通信方式がＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）を用いた断続的なパケット通信の場合、パケット送受信時間区間以外に有意な無線信号は含まれない。同様に、当該復調対象となる無線通信方式が使用しているのは、当該周波数チャネルの情報のみであり、対象周波数帯域を広く占有しているわけではないので、パケット送受信周波数区間以外に有意な無線信号は含まれない。
したがって、第３実施形態によれば、有意な時間区間、及び周波数区間の信号のみを抽出して伝送する新規機能ブロックを追加することができ、ネットワーク２００を介したネットワーク伝送に必要な伝送信号帯域幅を削減することができる。
【００９４】
また、第３実施形態によれば、汎用的なデータ圧縮アルゴリズムを組み合わせる新規機能ブロックを追加することにより、さらに所要の伝送信号帯域幅を削減するといった制御が可能になる。
本発明によれば、無線ゲートウェイ装置１００と信号処理サーバ４００の中に、それぞれデジタル信号処理部１１０、４１０を備え、各デジタル信号処理部１１０、４１０において、無線通信に必要となる信号処理機能ブロックを振り分けることで、装置間で無線信号処理を分散・協調しながら、システム全体として無線通信機能を実現できることとした。さらに、無線ゲートウェイ装置１００、及び信号処理サーバ４００のそれぞれに制御部１１３、４１３を備えることにより、無線ゲートウェイ装置１００や、信号処理サーバ４００、無線信号記録サーバ５００から得られた情報に基づき、Ａ／Ｄ変換部１０３や、Ｄ／Ａ変換部１０４の変換ビット数、ダイナミックレンジ、サンプリング周波数等の各種パラメータ制御を適応的に制御できることとした。さらに、必要な時間や、周波数の適応的な切り出し、データ圧縮など、新規に機能ブロックを付加することで、占有するネットワーク伝送帯域の制御を行なえることとした。
【００９５】
これにより、全ての無線信号処理を信号処理サーバ４００で行うのではなく、無線ゲートウェイ装置１００で前処理する構成にすることができ、ネットワーク２００への送出データ量を削減・制御できるという効果がある。例えば、伝送品質が信号振幅によってあまり影響を受けない場合に、Ａ／Ｄビット数を削減したり、無信号時間は情報を送らなかったりといった制御を行うことができる。
【００９６】
さらに、無線ゲートウェイ装置１００の新規設置・更改を伴うことなく、無線通信方式の種類や、無線区間で満たすべき無線伝送品質や、利用可能なネットワーク伝送帯域や、無線ゲートウェイ装置１００のデジタル信号処理部１１０、及び信号処理サーバ４００のデジタル信号処理部４１０に実装可能なリソースの大きさ等の情報に基づき、所要のネットワーク伝送帯域と伝送品質とのトレードオフ制御等を柔軟に実施できるという効果がある。
【００９７】
さらに、例えば、新たな無線通信方式に対応する必要が生じ、かつその信号処理量が大きくなると見込まれた場合に、デジタル信号処理部１１０のハードウェア規模に制限のある無線ゲートウェイ装置１００を更新しなくても、信号処理サーバ４００側の負担を大きくする、あるいはＡ／Ｄビット数を削減して無線伝送品質を犠牲にするといった方法によって、利用可能なネットワーク伝送帯域内に占有帯域を収めるように柔軟かつ経済的にシステムを運用できるといった効果がある。
【００９８】
また、本発明によれば、無線通信方式を判定するために、無線ゲートウェイ装置１００内での実時間処理だけでなく、無線信号記録サーバ５００に記録された過去の無線信号履歴や、通信履歴を用いることができることとした。
【００９９】
これにより、例えば、特定の無線通信が行われる場所や、時間帯は、周期性をもつことが考えられるため、無線ゲートウェイ装置１００に到来する無線信号、あるいは使用される無線通信方式を事前に精度よく推定したり、無線区間、及びネットワーク区間での過去の伝送品質履歴を用いたりすることで、上述の各種パラメータを適応的に制御したり、特定の無線通信方式が利用できる無線周波数帯や、使用時間を逆に制限することによって、ネットワーク占有帯域を効率的に制御できるようになるという効果が得られる。
【０１００】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【０１０１】
１０…無線タグ，  ２０…センサ，  ３０…無線ＬＡＮ，  ４０…その他の無線端末，  １００…無線ゲートウェイ装置，  １０１…無線部・アナログ部，  １０２…無線信号特性取得部，  １０３…Ａ／Ｄ変換部，  １０４…Ｄ／Ａ変換部，  １１０…デジタル信号処理部，  １１１…受信信号処理（第１処理）部，  １１１−１…信号時間区間抽出部，  １１１−２…ＦＦＴ部，  １１１−３…信号周波数区間抽出部，  １１１−４…データ圧縮部，  １１２…送信信号処理（第２処理）部，  １１３，４１３…制御部，  １１４，４１４…方式判定部，  １２１…通信処理部，  ２００…ネットワーク，  ３００…プログラムサーバ，  ４００…信号処理サーバ，  ４０１…通信処理部，  ４１０…デジタル信号処理部，  ４１１…受信信号処理（第２処理）部，  ４１１−１…データ伸長部，  ４１１−２…信号周波数区間補完部，  ４１１−３…ＩＦＦＴ部，  ４１１−４…信号時間区間補完部，  ４１１−５…同期・復調部，  ４１１−６…誤り訂正部，  ４１２…送信信号処理（第１処理）部，  ４２１…上位通信制御部，  ５００…無線信号記録サーバ，  ５０１…通信処理部，  ５０２…無線信号記録部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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