(57)【要約】【課題】データの収集対象が移動しないことを有効に利用することのできるデータ収集システムを提供する。【解決手段】特定の場所で所定のデータを収集するデータ収集端末１０−１，１０−２，…と、データ収集端末１０−１，１０−２，…が無線接続される無線基地局２０−１，２０−２，…と、を備え、無線基地局２０−１，２０−２，…は、データ収集端末１０−１，１０−２，…が配置されている特定の場所の方位に関する情報を記憶する方位メモリ２１−１，２１−２を備え、データ収集端末１０−１，１０−２，…と通信するときに、方位メモリ２１に記憶された方位に関する情報に基づいて、データ収集端末１０−１，１０−２，…の方向に無線ビームが向くように無線ビームの形成方向を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の場所で所定のデータを収集するデータ収集端末と、
前記データ収集端末が無線接続される無線基地局と、
を備え、
前記無線基地局は、
前記データ収集端末が配置されている前記特定の場所の方位に関する情報を記憶する方位メモリと、
前記データ収集端末と通信するときに、前記方位メモリに記憶された前記方位に関する情報に基づいて、前記データ収集端末の方向に無線ビームが向くように前記無線ビームの形成方向を制御する無線ビーム制御手段と、
を備える
ことを特徴とするデータ収集システム。
【請求項２】
請求項１記載のデータ収集システムにおいて、
前記無線基地局は、携帯無線通信システムに用いられる基地局であり、
前記データ収集端末は、前記携帯無線通信システムの端末として前記基地局に無線接続される
ことを特徴とするデータ収集システム。
【請求項３】
特定の場所で所定のデータを収集するデータ収集端末について、そのデータ収集端末が配置されている前記特定の場所の方位に関する情報を記憶する方位メモリと、
前記データ収集端末と通信するときに、前記方位メモリに記憶された前記方位に関する情報に基づいて、前記データ収集端末の方向に無線ビームが向くように前記無線ビームの形成方向を制御する無線ビーム制御手段と、
を備えることを特徴とする無線基地局。
【請求項４】
請求項３記載の無線基地局において、
前記データ収集端末が、携帯無線通信システムの端末として無線接続される
ことを特徴とする無線基地局。
【請求項５】
請求項３または４記載の無線基地局において、
マルチインプット・マルチアウトプットのマルチアンテナ通信を行う複数のアンテナを備え、
前記方位メモリには、前記方位に関する情報として、前記複数のアンテナにより形成される無線ビームの方向を決定する行列情報が記憶される
ことを特徴とする無線基地局。
【請求項６】
請求項５記載の無線基地局において、
前記方位メモリには、前記行列情報が、複数のデータ収集装置のそれぞれに対応して記憶される
ことを特徴とする無線基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線によりデータを収集するデータ収集システムおよび無線基地局に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話の無線通信システムを用いて、各家庭のガスや電気の検針をしたり、自動販売機の売れ行き情報を収集したりすることが検討されている。すなわち、ガスや電気のメーターや自動販売機に携帯電話機と同様の通信機能を設け、携帯電話の無線通信システムにおける無線基地局と通信できるようにする。そして、携帯電話の無線通信システムを通じて、ガスや電気のメーターや自動販売機の情報をセンターに収集する。
【０００３】
無線センサーに関する技術としては、特許文献１に示されたものがある。特許文献１に開示の技術では、センサー装置から情報を収集する情報収集装置に適応アレーアンテナを備え、センサー装置からの送信要求があったときに、情報収集装置がその適応アレーアンテナを無指向性とするか、または指向性を変化させてセンサー装置からの送信信号を受信し、センサー装置からの送信信号の受信状態に応じて、指向性を変化させることができる。特許文献１に記載の技術では、センサー装置が固定というわけではない。また、特許文献１に記載の技術は、情報収集装置とセンサー装置とが、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）で接続されることを前提としている。特許文献１に記載の技術は、センサー装置が固定されている場合を想定したものではなく、情報収集装置では、アンテナの指向性を変化させるために、センサー装置からの送信信号の受信状態を検出する必要がある。
【０００４】
また、特許文献２には、固定の端末と基地局などのネットワークサブシステムとの無線接続に関する技術が開示されている。特許文献２に開示の技術では、ネットワークサブシステムが、固定の位置を有する加入者端末との双方向の無線接続のためのパラメーターを記憶し、そのパラメーターに基づいて、指向性アンテナビームを制御する。特許文献２に開示の技術は、加入者電話端末と公衆電話網との接続に関するもので、無線によるデータ収集を想定したものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２３３１４２号公報
【特許文献２】特表２０００−５１６４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ガスや電気のメーター、自動販売機などは、基本的には固定の場所に設置され、移動可能であっても、その移動範囲は特定の場所に限られている。本発明は、この点に着目し、データの収集対象が移動しないことを有効に利用することのできるデータ収集システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、無線基地局にデータ収集端末の方位を記憶するメモリを設け、方位に応じて通信時の無線ビームを形成することを最も主要な特徴とする。
【０００８】
すなわち、本発明の第１の観点によると、特定の場所で所定のデータを収集するデータ収集端末と、データ収集端末が無線接続される無線基地局と、を備え、無線基地局は、データ収集端末が配置されている特定の場所の方位に関する情報を記憶する方位メモリと、データ収集端末と通信するときに、方位メモリに記憶された方位に関する情報に基づいて、データ収集端末の方向に無線ビームが向くように無線ビームの形成方向を制御する無線ビーム制御手段と、を備えることを特徴とするデータ収集システムが提供される。
【０００９】
無線基地局として携帯無線通信システムに用いられる基地局を用い、データ収集端末は、携帯無線通信システムの端末として基地局に無線接続されることが望ましい。
【００１０】
本発明の第２の観点によると、特定の場所で所定のデータを収集するデータ収集端末について、そのデータ収集端末が配置されている特定の場所の方位に関する情報を記憶する方位メモリと、データ収集端末と通信するときに、方位メモリに記憶された方位に関する情報に基づいて、データ収集端末の方向に無線ビームが向くように無線ビームの形成方向を制御する無線ビーム制御手段と、を備えることを特徴とする無線基地局が提供される。
【００１１】
この無線基地局には、データ収集端末が、携帯無線通信システムの端末として無線接続される。
【００１２】
無線基地局は、マルチインプット・マルチアウトプットのマルチアンテナ通信を行う複数のアンテナを備え、方位メモリには、方位に関する情報として、複数のアンテナにより形成される無線ビームの方向を決定する行列情報が記憶される構成とすることができる。データ収集端末が複数の場合には、方位メモリには、行列情報が、データ収集装置のそれぞれに対応して記憶される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、データの収集対象が移動しないことを有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係るデータ収集システムを示すブロック構成図である。
【図２】無線基地局の上りリンク部分の構成例を示すブロック図である。
【図３】無線基地局の下りリンク部分の構成例を示すブロック図である。
【図４】無線基地局の別の構成例を示すブロック図であり、上りリンク部分の構成例を示す図である。
【図５】無線基地局の送受信アンテナ本数がデータ収集端末の送受信アンテナ本数より多い場合のシステム構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
［データ収集システムの全体構成］
図１は、本発明の実施の形態に係るデータ収集システムを示すブロック構成図である。このデータ収集システムは、データ収集端末１０−１，1０−２，…、無線基地局２０−１，２０−２，…、およびデータ収集センター３０を備える。
【００１７】
データ収集端末１０−１，1０−２，…はそれぞれ、各家庭のガス、電気、水道などの使用量を検針するメーター、あるいは自動販売機などの特定の場所に設置され、それぞれの検針データや、自動販売機の売れ行き情報などの所定のデータを収集する。また、データ収集端末１０−１，1０−２，…にはそれぞれ、無線基地局２０−１，２０−２，…と無線通信を行う機能が設けられている。データ収集のための構成および無線通信のための構成については、それぞれ当業者にはよく知られており、本発明と直接関係するものでもないので、その詳細な構成は省略する。
【００１８】
無線基地局２０−１，２０−２，…は、携帯無線通信システムに用いられる基地局であり、データ収集端末１０−１，1０−２，…が、その携帯無線通信システムの端末として無線接続される。ここで用いられる携帯無線通信システムの通信方式としては、現在使われている携帯電話の無線通信方式や、ワイマックス（ＷｉＭＡＸ）方式、あるいはＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ））方式などを用いることができる。本発明は、このような通信方式に制約されるものではない。無線基地局２０−１，２０−２，…の構成は当業者にはよく知られており、本発明と直接関係するものでもないので、その詳細な構成は省略する。
【００１９】
データ収集センター３０は、データ収集端末１０−１，1０−２，…がそれぞれ収集したデータを、無線基地局２０−１，２０−２，…経由で収集する。データの収集は、データ収集センター３０から、定期的あるいは必要に応じて、無線基地局２０−１，２０−２，…を介してデータ収集端末１０−１，1０−２，…を呼び出すことにより行われる。
【００２０】
以上の構成において、データ収集端末１０−１，1０−２，…は、基本的には固定の場所に設置され、移動可能であっても、その移動範囲は特定の場所に限られている。そこで、無線基地局２０−１，２０−２，…はそれぞれ、データ収集端末１０−１，1０−２，…が配置されている特定の場所の方位に関する情報を記憶する方位メモリ２１−１，２１−２，…を備え、データ収集端末１０−１，1０−２，…の方向に無線ビームが向くように無線ビームの形成方向を制御することができる構成となっている。無線ビームの形成方向を制御することで、データ収集端末１０−１，1０−２，…のうち目的のデータ収集端末と通信を行うことができる。なお、方位メモリ２１−１，２１−２，…は、実際には無線基地局２０−１，２０−２，…の内部に設けられるが、図では、説明のために、無線基地局２０−１，２０−２，…の外部に示されている。
【００２１】
［無線基地局の構成例］
図２は、無線基地局２０−１，２０−２，…のひとつについて、上りリンク部分の構成例を示すブロック図である。以下、この無線基地局を参照番号２０により示し、方位メモリを参照番号２１により示す。個々の無線基地局２０は、受信アンテナ３１，３２、乗算器３３，３４、加算器３５および無線復調器３６を備える。
【００２２】
受信アンテナ３１，３２はそれぞれ、データ収集端末１０−１，1０−２，…から送信された無線信号を受信する。乗算器３３，３４および加算器３５は、無線ビーム制御手段のうちの受信用の部分を構成し、方位メモリ２１に記憶された方位に関する情報に基づいて、データ収集端末１０−１，1０−２，…のうちの特定の端末の方向に無線ビームが向くように、無線ビームの形成方向を制御する。無線復調器３６は、加算器３５の出力する無線信号を復調し、受信データとして出力する。
【００２３】
受信無線ビームの形成について説明する。方位メモリ２１には、データ収集端末１０−１，1０−２，…のそれぞれについて、その方位に関する情報として、複素ウェイトが記憶される。乗算器３３は、方位メモリ２１から供給される複素ウェイトを、受信アンテナ３１で受信された無線信号に乗算する。乗算器３４は、方位メモリ２１から供給される複素ウェイトを、受信アンテナ３２で受信された無線信号に乗算する。加算器３５は、乗算器３３，３４の出力信号を加算する。これにより、受信無線ビームが形成され、特定のデータ収集端末からの無線信号を受信することができる。受信無線ビームの形成方法としては、学会その他で各種の方式が提案されており、どのような方式を用いてもよい。
【００２４】
図３は、無線基地局２０の下りリンク部分の構成例を示すブロック図である。無線基地局２０は、無線変調器４１、乗算器４２，４３および送信アンテナ４４，４５を備える。
【００２５】
無線変調器４１は、送信データを無線信号に変調する。乗算器４２，４３は、無線ビーム制御手段のうちの送信用の部分を構成し、方位メモリ２１に記憶された方位に関する情報に基づいて、データ収集端末１０−１，1０−２，…のうちの特定の端末の方向に無線ビームが向くように、無線ビームの形成方向を制御する。送信アンテナ４４は、乗算器４２の出力する無線信号を送信する。送信アンテナ４５は、乗算器４３の出力する無線信号を送信する。
【００２６】
送信無線ビームの形成について説明する。上述したように、方位メモリ２１には、データ収集端末１０−１，1０−２，…のそれぞれについて、その方位に関する情報として、複素ウェイトが記憶される。乗算器３３は、方位メモリ２１から供給される複素ウェイトを、無線変調器４１の出力する無線信号に乗算する。乗算器３４は、方位メモリ２１から供給される複素ウェイトを、無線変調器４１の出力する無線信号に乗算する。これにより送信無線ビームが形成され、特定のデータ収集端末に無線信号を送信することができる。受信無線ビームの形成方法としては、学会その他で各種の方式が提案されており、どのような方式を用いてもよい。
【００２７】
［効果の説明］
以上説明した実施の形態によれば、以下のような効果が得られる。
【００２８】
第１の効果は、データ収集端末１０−１，1０−２，…と無線基地局２０−１，２０−２，…との間の通信において送信ビームを形成して通信を行うので、同時に通信する他の端末への干渉を低減して、他の端末の下りリンクの通信品質を改善できることである。
【００２９】
第２の効果は、データ収集端末１０−１，1０−２，…と無線基地局２０−１，２０−２，…との間の通信において受信ビームを形成して通信を行うので、他の端末からの上りリンクの干渉を低減できるため、データ収集端末の送信電力を低く抑えたり、同じ送信電力で通信可能な情報量を増やしたりすることができることである。
【００３０】
第３の効果は、データ収集端末１０−１，1０−２，…と無線基地局２０−１，２０−２，…との間の通信において、通信に最適な送受信ビームを形成するための送受信ウェイトの演算量を低減できることである。データ収集端末１０−１，１０−２，…のそれぞれの位置は固定しているため、データ収集端末１０−１，１０−２，…の各々と無線基地局２０−１，２０−２，…との間の通信路特性は、大きくは変動しないと想定される。それゆえ、データ収集端末１０−１，１０−２，…の各々と無線基地局２０−１，２０−２，…との間の平均的な通信路特性に応じた送受信ウェイトを、方位メモリ２１−1，２１−２，…に記憶させておく。方位メモリ２１−1，２１−２，…に記憶している送受信ウェイトを用いることで、データ収集端末１０−１，１０−２，…と無線基地局２０−１，２０−２，…との間の通信路特性に応じた送受信ウェイトを、通信のたびごとに計算しなくて済み、演算量を低減できる。方位メモリ２１−1，２１−２，…に記憶される送受信ウェイトは、伝搬環境の変動を考慮して、数日以上を空けて計算してもよい。
【００３１】
図４は、無線基地局２０の別の構成例を示すブロック図であり、上りリンク部分の構成例を示す。ここでは、データ収集端末１０−１，１０−２，…および無線基地局２０−１，２０−２，…がそれぞれ複数本の送受信アンテナを有するものとする。個々の無線基地局２０は、受信アンテナ３１，３２、乗算器３３−１，３３−２，３４−１，３４−２、加算器３５−１，３５−２および無線復調器３７を備える。
【００３２】
データ収集端末１０−１，１０−２，…と無線基地局２０−１，２０−２，…とがそれぞれ複数本の送受信アンテナを有する場合、マルチインプット・マルチアウトプット（ＭＩＭＯ）通信技術を適用できる。この場合、方位メモリ２１−１，２１−２，…には、無線基地局２０−１，２０−２，…がデータ収集端末１０−１，１０−２，…の各々とＭＩＭＯ通信を行うときの、無線基地局２０−１，２０−２，…側の送受信行列が記憶される。
【００３３】
図４を参照して動作を説明する。受信アンテナ３１，３２はそれぞれ、データ収集端末１０−１，1０−２，…から送信された無線信号を受信する。乗算器３３−１，３３−２、３４−１，３４−２は、方位メモリ２１の送受信行列（複素行列）を、受信アンテナ３１、３２で受信された無線信号に乗算する。これにより、多重された受信信号が分離される。無線復調器３７は、加算器３５−１，３５−２の出力する無線信号を復調し、受信データとして出力する。下りリンク部分の構成例については、図２と図３を参照する説明に対応して、図４に示す構成から容易に類推できる事項なので、説明を省略する。ＭＩＭＯ通信を利用することにより、データ速度が向上する。
【００３４】
図５は、無線基地局２０の送受信アンテナ本数がデータ収集端末１０−１，１０−２，…の送受信アンテナ本数より多い場合のシステム構成例を示すブロック図である。図５では、無線基地局２０および方位メモリ２１を１つだけ示し、データ収集センター３０は図示を省略する。
【００３５】
無線基地局２０の送受信アンテナ本数がデータ収集端末１０−１，１０−２，…の送受信アンテナ本数より多い場合には、データ収集端末１０−１，１０−２，…のうちの複数と同時にＭＩＭＯ通信を行うマルチユーザＭＩＭＯ方式を適用できる。この場合、メモリ２１には、無線基地局２０の送受信ウェイトだけでなく、データ収集端末１０−１，１０−２，…のうち同時に通信を行う組を記憶して、そのデータ収集端末の組と送受信ウェイトに応じて、マルチユーザＭＩＭＯ通信を行う。マルチユーザＭＩＭＯ方式の通信を行うには、同時に通信を行ったときに互いの干渉が小さい端末の組を検索するのに膨大な演算量が必要になるが、本発明で想定するように端末の位置が固定で伝送路特性が安定していると仮定できる場合には、干渉の小さい端末の組をオフラインで検索することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０−１，1０−２，…  データ収集端末
２０，２０−１，２０−２，…  無線基地局
２１，２１−１，２１−２，…  方位メモリ
３０  データ収集センター
３１，３２  受信アンテナ
３３，３３−１，３３−２，３４，３４−１，３４−２  乗算器
３５，３５−１，３５−２  加算器
３６，３７  無線復調器
【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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