(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信信号群を送信する複数の送信端末と、
無線ネットワークを介して前記複数の送信信号群を受信する受信サーバと
を具備し、
前記複数の送信信号群は、
前記複数の送信端末のそれぞれが送信する送信信号群
を具備し、
前記それぞれの送信端末は、
第１情報群を生成する第１回路部と、
第２情報群を生成する第２回路部と、
前記第１情報群および前記第２情報群の組み合わせを、送信周波数群および送信時刻群の組み合わせに変換する変換部と、
前記送信周波数群を有する前記送信信号群を前記送信時刻群に含まれるそれぞれの時刻に送信する送信部と
を具備し、
前記受信サーバは、
前記複数の送信信号群を受信する受信部と、
前記複数の送信信号群が示す前記送信周波数群および前記送信時刻群から前記第１情報群および前記第２情報群を復元する復元部と
を具備する
ワイヤレスセンサネットワークシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のワイヤレスセンサネットワークシステムにおいて、
前記第１情報群および前記第２情報群の少なくとも一方は、
２次元の情報
を具備する
ワイヤレスセンサネットワークシステム。
【請求項３】
請求項２に記載のワイヤレスセンサネットワークシステムにおいて、
前記第１回路は、
前記第１情報群を取得するセンサ
を具備し、
前記第２情報群は、
２次元座標上の位置情報
を具備し、
前記第２回路は、
前記それぞれの送信端末の前記位置情報を取得する位置情報取得部
を具備する
ワイヤレスセンサネットワークシステム。
【請求項４】
請求項２に記載のワイヤレスセンサネットワークシステムにおいて、
前記第１回路は、
前記第１情報群を取得するセンサ
を具備し、
前記第２情報群は、
２次元座標上の位置情報
を具備し、
前記第２回路は、
前記送信端末の前記位置情報を予め記憶している記憶部
を具備する
ワイヤレスセンサネットワークシステム。
【請求項５】
請求項３または４に記載のワイヤレスセンサネットワークシステムにおいて、
前記受信サーバは、
前記複数の送信端末に向けて要求信号を送信する送信部
をさらに具備し、
前記それぞれの送信端末は、
前記要求信号を受信する受信部
をさらに具備し、
前記第１回路は、前記要求信号に応じて前記第１情報群を取得する
ワイヤレスセンサネットワークシステム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のワイヤレスセンサネットワークシステムにおいて、
前記変換部は、
前記第１情報群を前記送信周波数群に変換する第１変換部と、
前記第２情報群を前記送信時刻群に変換する第２変換部と
を具備する
ワイヤレスセンサネットワークシステム。
【請求項７】
請求項６に記載のワイヤレスセンサネットワークシステムにおいて、
前記第２情報群は２次元の情報を含み、
前記第２変換部は、前記第２情報群を、第１送信時刻および第２送信時刻の組み合わせに変換し、
前記それぞれの送信時刻群は、
前記第１送信時刻と、
前記第２送信時刻と
を具備し、
前記推定部は、複数の送信信号群から、前記複数の送信時刻群に共通する前記送信周波数群を検索して、前記第１情報群および前記第２情報群を推定する
ワイヤレスセンサネットワークシステム。
【請求項８】
請求項７に記載のワイヤレスセンサネットワークシステムにおいて、
前記受信サーバは、
前記複数の送信端末の位置情報を予め記憶しているメモリ
をさらに具備し、
前記復元部は、前記メモリに記憶された前記位置情報を参照して前記復元を行う
ワイヤレスセンサネットワークシステム。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載のワイヤレスセンサネットワークシステムにおいて、
前記第１情報群は、
１次元の情報
を具備し、
前記第１回路は、前記第１情報群のそれぞれを前記送信周波数群のいずれかに割り当て、
前記復元部は、前記割り当ての逆変換式を演算して前記第１情報群を推定する
ワイヤレスセンサネットワークシステム。
【請求項１０】
複数の送信端末が複数の送信信号群を送信することと、
受信サーバが無線ネットワークを介して前記複数の送信信号群を受信することと
を具備するワイヤレスセンサネットワーク通信方法であって、
前記送信することは、
第１情報群を生成することと、
第２情報群を生成することと、
前記第１情報群および前記第２情報群の組み合わせを、送信周波数群および送信時刻群の組み合わせに変換することと、
前記送信周波数群を有する前記送信信号群を生成して前記送信時刻群に含まれるそれぞれの時刻に送信することと
を具備し、
前記受信することは、
前記複数の送信信号群を受信することと、
前記複数の送信信号群が示す前記送信周波数群および前記送信時刻群から前記第１情報群および前記第２情報群を復元することと
を具備する
ワイヤレスセンサネットワーク通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーバと、複数の端末とが無線ネットワークを介して通信するワイヤレスセンサネットワークシステムと、このシステムで用いられるワイヤレスセンサネットワーク通信方法とに係る。
【背景技術】
【０００２】
近年、ワイヤレスセンサネットワークに係る技術の研究開発が活発に行われている。ワイヤレスセンサネットワークとは、センサなどを備えるノードを、無線通信によって構成されたネットワークを介して制御したり、位置や環境に係る情報の収集に利用したりする無線ネットワークである。
【０００３】
ワイヤレスセンサネットワークは、モニタリングシステムや、ホーム・オートメーションなど、様々な分野での活用が期待されている。センサネットワークを無線通信で構築することによって、コストダウンや、センシング範囲の拡大や、ネットワークの変更における柔軟性などのメリットが期待出来る。
【０００４】
現在、ワイヤレスセンサネットワークにおいていわゆるアドホック通信を行う際には、既存の小規模ネットワーク向けの無線通信方式およびプロトコルが使用されている。このような場合に、主にＺｉｇＢｅｅ（登録商標）と呼ばれるＩＥＥＥ８０２．１５．４規格や、その他の特定小電力無線システムなどが、事実上の標準技術として活用されている。
【０００５】
図１は、従来技術によるワイヤレスセンサネットワークの全体的な構成を示す概念図である。図１に示したワイヤレスセンサネットワークは、受信サーバとして機能するシンクＳと、送信端末として機能する複数のセンサノードＳＮ１〜ＳＮ５とを含んでいる。
【０００６】
このような従来技術では、それぞれのセンサノードＳＮ１〜ＳＮ５が、観測情報や、観測位置情報などの情報をパケットにまとめて送信する。このとき、異なるセンサノードＳＮ１〜ＳＮ５が送信する複数の信号が互いに干渉しないように、各信号を時系列的に並べて送信する。
【０００７】
上記に関連して、特許文献１（特開２０１０−１４６０４号公報）には、振動測定システムに係る記載が開示されている。この振動測定システムは、センサノードと、管理ノードとを含んで構成されており、測定対象物の振動を測定する。ここで、センサノードは、測定対象物の所定位置に設けられている。管理ノードは、センサノードとの間で無線通信を行う。センサノードは、センサ側検出手段と、センサ側通信手段と、センサ側制御手段とを備える。ここで、センサ側検出手段は、測定対象物の所定位置の振動の度合を検出する。センサ側通信手段は、管理ノードとの間で、無線通信を行う。センサ側制御手段は、センサ側検出手段に対して、振動の度合の検出を所定の周期で実行するように制御すると共に、センサ側通信手段に対して、振動の度合の検出の実行されるタイミングには無線通信を禁止する制御を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１４６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このような従来技術は、少数のセンサノードが送信する情報を正確に収集するには有効である。しかし、多数のセンサノードが送信する情報をリアルタイムに収集しようとすると、全情報の収集に時間がかかりすぎてしまうので、このような標準技術は不向きである。
【００１０】
そこで、本発明では、複数の情報源から送信される情報を効率よく収集することを重視したワイヤレスセンサネットワークシステムおよびその通信方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以下に、（発明を実施するための形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１２】
本発明によるワイヤレスセンサネットワークシステムは、複数の送信端末（ＳＮ）と、受信サーバ（Ｓ）とを具備する。ここで、複数の送信端末（ＳＮ）は、複数の送信信号群（ＴＳ１など）を送信する。受信サーバ（Ｓ）は、無線ネットワークを介して複数の送信信号群（ＴＳ１など）を受信する。複数の送信信号群（ＴＳ１など）は、複数の送信端末（ＳＮ）のそれぞれが送信する送信信号群（ＴＳ１など）を具備する。それぞれの送信端末（ＳＮ）は、第１回路部（１６）と、第２回路部（１７）と、変換部（１８、１９）と、送信部（１４、１５）とを具備する。ここで、第１回路部（１６）は、第１情報群を生成する。第２回路部（１７）は、第２情報群を生成する。変換部（１８、１９）は、第１情報群および第２情報群の組み合わせを、送信周波数群（ｆ１など）および送信時刻群（ｔ０など）の組み合わせに変換する。送信部（１４、１５）は、送信周波数群（ｆ１など）を有する送信信号群（ＴＳ１など）を生成して送信時刻群（ｔ０など）に含まれるそれぞれの時刻（ｔ０など）に送信する。受信サーバ（Ｓ）は、受信部（３４、３５）と、復元部（３７）とを具備する。ここで、受信部（３４、３５）は、複数の送信信号群（ＴＳ１など）を受信する。復元部（３７）は、複数の送信信号群（ＴＳ１など）が示す送信周波数群（ｆ１など）および送信時刻群（ｔ０など）から第１情報群および第２情報群を復元する。
【００１３】
本発明によるワイヤレスセンサネットワーク通信方法は、複数の送信信号群（ＴＳ１など）を送信することと、無線ネットワークを介して複数の送信信号群（ＴＳ１など）を受信することとを具備する。送信することは、第１情報群を生成することと、第２情報群を生成することと、第１情報群および第２情報群の組み合わせを、送信周波数群（ｆ１など）および送信時刻群（ｔ０など）の組み合わせに変換することと、送信周波数群（ｆ１など）を有する送信信号群（ＴＳ１など）を生成して送信時刻群（ｔ０など）に含まれるそれぞれの時刻（ｔ０など）に送信することとを具備する。受信することは、複数の送信信号群（ＴＳ１など）を受信することと、複数の送信信号群（ＴＳ１など）が示す送信周波数群（ｆ１など）および送信時刻群（ｔ０など）から第１情報群および第２情報群を復元することとを具備する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のワイヤレスセンサネットワークシステムおよびワイヤレスセンサネットワーク通信方法によれば、複数の送信端末のそれぞれが、第１情報群と、第２情報群とを、送信周波数群と、送信時刻群との組み合わせに変換した上で送信する複数の送信信号群を、無線ネットワークを介して受信サーバが受信する。こうすることで、多数の情報をリアルタイムに通信することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、従来技術によるワイヤレスセンサネットワークの全体的な構成を示す概念図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明によるワイヤレスセンサネットワークの全体的な構成の一例を示す概念図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明によるセンサノードの構成の一例を示すブロック回路図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明によるシンクの構成の一例を示すブロック回路図である。
【図３】図３は、本発明のワイヤレスセンサネットワークシステム通信方法における処理の流れを示すシーケンス図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明による周波数軸マッピングの原理を概略的に示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明による周波数軸マッピングの具体例を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明による時間軸マッピングの原理を概略的に示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、第１のグループの各セルと、対応する送信時刻との関係を示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、第２のグループの各セルと、対応する送信時刻との関係を示す図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、第１６のグループの各セルと、対応する送信時刻との関係を示す図である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、１つのグループが９つのセルで構成される場合に短縮される送信時間を表す図である。
【図５Ｆ】図５Ｆは、１つのグループが１６のセルで構成される場合に短縮される送信時間を表す図である。
【図５Ｇ】図５Ｇは、１つのグループが２５のセルで構成される場合に短縮される送信時間を表す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、１つのグループに配置された複数のセンサノードが送信する複数のトーン信号が有する周波数の一例を示す分布図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａの例に基づいて行った、共通するサブキャリア周波数の存在判定の結果を示す判定図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、受信信号からの判定結果を示す図６Ｂのうち、送信信号の分布を示す図６Ａとの差異を示す比較図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の第３の実施形態による復元方法を説明する具体例における２度目の検索で該当したセルと、その共通するサブキャリア周波数との組み合わせを示す図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の第３の実施形態を説明する具体例における３度目の検索で該当するセルが無い状態を示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の第４の実施形態による復元方法を説明するための具体例における、送信トーン信号が有するサブキャリア周波数の分布図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明の第４の実施形態による復元方法を説明する具体例において、図８Ａの例に基づいて行った、共通するサブキャリア周波数の存在判定の結果を示す判定図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、本発明の第４の実施形態による復元方法を説明する具体例において、表５に対応する状態におけるセルと、その共通するサブキャリア周波数との組み合わせを示す図である。
【図８Ｄ】図８Ｄは、本発明の第４の実施形態による復元方法を説明する具体例における２度目の検索で該当したセルと、その単独候補となるサブキャリア周波数との組み合わせを示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の第５の実施形態による復元方法を説明するための具体例における、センサノードの配置と、各センサノードが送信するトーン信号が有するサブキャリア周波数とを示す分布図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明の第５の実施形態による復元方法を説明するための具体例において、共通するサブキャリア周波数の存在判定の結果を示す判定図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、本発明の第５の実施形態による復元方法を説明するための具体例において、推定範囲外領域ＮＺの設定結果を示す図である。
【図９Ｄ】図９Ｄは、本発明の第５の実施形態による復元方法を説明するための具体例において、１度目の検索で推定値が得られたセルに関わるデータを削除した状態を示す図である。
【図９Ｅ】図９Ｅは、本発明の第５の実施形態による復元方法を説明するための具体例において、配置されたセンサノードの数と、共通するサブキャリア周波数の数とが一致するセルがもはや存在しない状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
添付図面を参照して、本発明によるワイヤレスセンサネットワークと、ワイヤレスセンサネットワーク通信方法とを実施するための形態を以下に説明する。
【００１７】
（第１の実施形態）
図２Ａは、本発明によるワイヤレスセンサネットワークの全体的な構成の一例を示す概念図である。図２Ａに示したワイヤレスセンサネットワークの構成要素について説明する。この例では、ワイヤレスセンサネットワークは、受信サーバとして機能するシンクＳと、送信ノードとして機能する複数のセンサノードＳＮ１〜ＳＮ３とを含んでいる。なお、図２Ａに示した複数のセンサノードＳＮ１〜ＳＮ３の総数は、あくまでも一例であって、本発明を限定するものではない。
【００１８】
図２Ａに示したワイヤレスセンサネットワークの構成要素の位置関係および接続関係について説明する。シンクＳと、複数のセンサノードＳＮ１〜ＳＮ３とは、無線ネットワークを介して通信を行う。複数のセンサノードＳＮ１〜ＳＮ３は、後述するように、所定の場所にそれぞれ固定されていても良いし、移動可能であっても構わない。なお、シンクＳは、所定の場所に固定されていることが好ましいが、この条件は本発明を限定しない。
【００１９】
図２Ａに示したワイヤレスセンサネットワークの動作について概略的に説明する。まず、シンクＳが、全てのセンサノードＳＮ１〜ＳＮ３に向けて、図示しない要求信号を送信する。第１のセンサノードＳＮ１は、要求信号に応答して、第１の信号ＴＳ１を送信する。同様に、第２のセンサノードＳＮ２は第２の信号ＴＳ２を送信し、第３のセンサノードＳＮ３は第３の信号ＴＳ３を送信する。送信されたこれらの信号ＴＳ１〜ＴＳ３Ｓは、無線空間で合成された１つの信号ＴＳ０としてシンクＳによって受信される。なお、シンクＳが要求信号を送信せず、センサノードＳＮ１〜ＳＮ３による信号ＴＳ１〜ＴＳ３の送信動作が定期的に行われても構わない。
【００２０】
図２Ｂは、本発明によるセンサノードＳＮの構成の一例を示すブロック回路図である。なお、図２Ａに示した第１〜第３のセンサノードＳＮ１〜ＳＮ３は、図２Ｂに示したセンサノードＳＮと同じように構成されているものとする。
【００２１】
図２Ｂに示したセンサノードＳＮの構成要素について説明する。図２Ｂに示したセンサノードＳＮは、バス１１と、ＣＰＵ１２と、メモリ１３と、送受信回路１４と、アンテナ１５と、センサ１６と、位置情報取得回路１７と、時間軸マッピング回路１８と、周波数軸マッピング回路１９とを具備している。ただし、後述するように、位置情報取得回路１７と、時間軸マッピング回路１８と、周波数軸マッピング回路１９との一部または全ては、ＣＰＵ１２と、メモリ１３とで代用可能な場合があり、その場合は省略可能であるものとする。反対に、位置情報取得回路１７と、時間軸マッピング回路１８と、周波数軸マッピング回路１９とを残して、ＣＰＵ１２と、メモリ１３とを省略可能な場合もある。
【００２２】
図２Ｂに示したセンサノードＳＮの構成要素の接続関係について説明する。アンテナ１５は、送受信回路１４に接続されている。バス１１は、ＣＰＵ１２と、メモリ１３と、送受信回路１４と、センサ１６と、位置情報取得回路１７と、時間軸マッピング回路１８と、周波数軸マッピング回路１９とに接続されている。
【００２３】
図２Ｂに示したセンサノードＳＮの構成要素の動作について概略的に説明する。バス１１は、接続された各構成要素の間で信号の送受信を可能にする。メモリ１３は、各種データや各種プログラムを入力、記憶、出力する。ＣＰＵ１２は、メモリ１３に記憶された各種プログラムを実行し、メモリ１３に記憶されたデータを用いて演算し、演算の結果をメモリ１３に格納する。
【００２４】
センサ１６は、各種測定を行い、その結果を観測情報として出力する。ここでは、一例として、センサ１６が温度計であって、温度の計測を行うものとする。ただし、これはあくまでも一例であって、本発明を限定するものではなく、速度計のような他の如何なる測定器であっても構わない。また、観測情報は、温度のような１次元の情報以外の、速度のような２次元以上の情報であっても良い。
【００２５】
位置情報取得回路１７は、位置情報を取得する。位置情報は、例えばＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ：全地球測位システム）などの装置を用いて、要求されるたびに測定することで取得しても良い。また、センサノードＳＮの位置が固定されている場合は、予め測定された位置情報を記憶しておいて、要求されるたびにその位置情報を出力しても良い。この例では、位置情報は、緯度情報および経度情報で構成された２次元情報であるものとする。ただし、これはあくまでも一例であって、位置情報は他の座標系を用いて構成されても良いし、高度情報を加えた３次元情報であっても構わない。
【００２６】
時間軸マッピング回路１８は、２次元情報である位置情報を、時間軸にマッピングし、マッピング後の時間情報を出力する。同様に、周波数軸マッピング回路１９は、観測情報を周波数軸にマッピングし、マッピング後の周波数情報を出力する。これらのマッピング動作は、それぞれ独立した回路を用いて行っても良いし、代わりに、これらのマッピング動作をＣＰＵ１２に実行させるプログラムをメモリ１３に記録しておき、ＣＰＵ１２およびメモリ１３を用いて行っても構わない。
【００２７】
送受信回路１４と、アンテナ１５とは、シンクＳからの要求信号を受信し、また、シンクＳへのトーン信号を送信する。このトーン信号は、周波数情報に含まれる周波数を有し、かつ、時間情報に含まれる時刻に送信される。
【００２８】
図２Ｃは、本発明によるシンクＳの構成の一例を示すブロック回路図である。図２Ｃに示したシンクＳの構成要素について説明する。図２Ｃに示したシンクＳは、バス３１と、ＣＰＵ３２と、メモリ３３と、送受信回路３４と、アンテナ３５と、出力回路３６と、復元回路３７とを具備している。ただし、後述するように、復元回路３７は、ＣＰＵ３２と、メモリ３３とで代用可能な場合があり、その場合は省略可能であるものとする。反対に、復元回路３７を残して、ＣＰＵ３２と、メモリ３３とを省略可能な場合もある。
【００２９】
図２Ｃに示したシンクＳの構成要素の接続関係について説明する。アンテナ３５は、送受信回路３４に接続されている。バス３１は、ＣＰＵ３２と、メモリ３３と、送受信回路３４と、出力回路３６と、復元回路３７とに接続されている。
【００３０】
図２Ｃに示したシンクＳの構成要素の動作について概略的に説明する。バス３１は、接続された各構成要素の間で信号の送受信を可能にする。メモリ３３は、各種データや各種プログラムを入力、記憶、出力する。ＣＰＵ３２は、メモリ３３に記憶された各種プログラムを実行し、メモリ３３に記憶されたデータを用いて演算し、演算の結果をメモリ３３に格納する。
【００３１】
送受信回路３４は、全てのセンサノードＳＮに向けて要求信号を送信し、また、これらのセンサノードＳＮから送信されたトーン信号が無線空間で合成された受信信号を受信する。
【００３２】
復元回路３７は、受信信号を解析して、マッピングされる前の観測情報および位置情報を復元する。この復元動作は、復元回路３７の代わりに、この復元動作をＣＰＵ３２に実行させるプログラムをメモリ３３に記録しておき、ＣＰＵ３２と、メモリ３３とを用いて行っても良い。
【００３３】
出力回路３６は、復元された観測情報および位置情報を出力する。この出力回路３６は、例えば、復元された情報を視覚的に出力するディスプレイや印刷装置であっても良いが、これらはあくまでも一例であって、本発明を限定するものではない。
【００３４】
図３は、本発明のワイヤレスセンサネットワークシステム通信方法における処理の流れを示すシーケンス図である。図３を参照して、本発明のワイヤレスセンサネットワークシステムの動作、すなわち本発明のワイヤレスセンサネットワークシステム通信方法について、詳細に説明する。
【００３５】
図３に示したシーケンス図の構成要素について説明する。図３のシーケンス図は、左側に示した「シンク」と、中央に示した第１の「センサノード」と、右側に示した第２の「センサノード」とが行う一連の動作を、時系列で表している。図３のシーケンス図において、時間は、図３の上から下に向かって進むものとする。なお、図３には複数のセンサノードＳＮのうち２つだけを示しているが、実際にはさらに多くの図示されないセンサノードＳＮが動作するものとする。
【００３６】
まず、第１のステップＳ１Ａとして、シンクＳが、情報交換の要請を行う。このとき、シンクＳは全てのセンサノードＳＮに向けて要求信号を送信する。また、全てのセンサノードＳＮはこの要求信号を受信するものとする。
【００３７】
なお、このとき、各センサノードＳＮは、受信した要求信号の強度を測定して記憶することが好ましい。
【００３８】
次に、第２のステップＳ２ＢおよびＳ２Ｃとして、第１および第２のセンサノードＳＮが、観測情報と、観測位置情報とをそれぞれ取得する。
【００３９】
次に、第３のステップＳ３ＢおよびＳ３Ｃとして、第１および第２のセンサノードＳＮが、観測情報を周波数軸にマッピングする。また、第４のステップＳ４ＢおよびＳ４Ｃとして、第１および第２のセンサノードＳＮが、観測位置情報を時間軸にマッピングする。ここでは、観測位置情報は２次元の情報であり、各次元を表す２つの時刻にマッピングされるものとする。したがって、それぞれのセンサノードＳＮが送信するトーン信号の総数が２つとなる。ただし、これはあくまでも一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。なお、第３のステップと、第４のステップとは、実行する順番が逆であっても良いし、同時に実行されても構わない。
【００４０】
次に、第５のステップＳ５Ｂ１、Ｓ５Ｂ２、Ｓ５Ｃ１およびＳ５Ｃ２として、第１および第２のセンサノードＳＮが、第３のステップでマッピングされた周波数の第１のトーン信号および第２のトーン信号を、第４のステップでマッピングされた各時刻に送信する。なお、それぞれのセンサノードＳＮから第１および第２のトーン信号が送信される順番は、時間軸マッピングに応じて変動するものであって、図３に示した順番はあくまでも一例に過ぎない。
【００４１】
この間、第５のステップＳ５Ａとして、シンクＳは、全てのセンサノードＳＮから送信される全てのトーン信号を受信する。このとき、どのトーン信号がどのセンサノードＳＮから送信されたかに関係なく、シンクＳは全てのトーン信号を一連の信号として受信する。
【００４２】
なお、第１のステップＳ１Ａにおいて各センサノードＳＮが要求信号の強度を測定して記憶するようにした場合、それぞれのセンサノードＳＮは、その要求信号の強度に反比例した強度で、トーン信号を送信することが好ましい。こうすることで、シンクＳは、全てのトーン信号を同程度の強度で受信することが可能となる。
【００４３】
次に、第６のステップＳ６Ａとして、シンクＳは、受信信号に含まれるサブキャリア周波数毎の電力検出を行う。
【００４４】
次に、第７のステップＳ７Ａとして、シンクＳは、受信信号に含まれる観測情報と、観測位置情報との復元を行う。
【００４５】
次に、第８のステップＳ８Ａとして、シンクＳは、全体の観測値の二次元分布を復元する。なお、この例では、センサノードＳＮが二次元的に配置されていて、かつ、センサノードＳＮが取得する観測情報は１次元情報であるので、復元される観測値の全体像は二次元分布として扱われる。しかし、これはあくまでも一例であって、復元される観測値の全体像は、３次元分布など、他の分布として扱われても構わない。
【００４６】
次に、第９のステップＳ９Ａとして、シンクＳは、全体の観測値の二次元分布情報の収集を完了する。ここで、シンクＳは、収集完了した情報を公知の出力することが好ましい。
【００４７】
ここで、第３のステップＳ３ＢおよびＳ３Ｃで行われる周波数軸マッピングについて詳細に説明する。本発明では、複数のセンサノードＳＮの各々からシンクＳに向けて送信されるトーン信号の周波数を、予め用意した複数の観測値と周波数とのマッピングに基づき、そのセンサノードＳＮでの観測値に応じて割り当てる。より具体的には、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）方式を用いて、観測値に応じたサブキャリア周波数のトーン信号が割り当てられる。ＯＦＤＭ方式では、あるサブキャリアの中心周波数付近で信号が強くなるが、他のサブキャリアの中心周波数付近では強度がゼロなので、同時刻に各センサノードＳＮから受信された複数のサブキャリア周波数のトーン信号をサブキャリアごとに容易に分離することが可能となる。なお、本実施形態では、観測値とサブキャリア周波数は１対１で対応づけがなされていることを前提とする。したがって、同じ時間タイミングに各センサノードＳＮは、その観測値に対応する１つのサブキャリア周波数に変換を行う。これに対して、１つの観測値に対して複数のサブキャリア周波数を割り当てるようにマッピングを行ってもよい。この場合、同じ時間タイミングに各センサノードＳＮは、その観測値に対応する複数のサブキャリア周波数に変換を行う。
【００４８】
このような周波数軸マッピングは、例えば、再表２００９−０８４４６４号公報に記載の「無線通信方法、無線通信装置、無線通信用プログラムおよび無線通信システム」に係る発明でも使用されている。
【００４９】
図４Ａは、本発明による周波数軸マッピングの原理を概略的に示す図である。図４Ａは、観測値を示す第１の軸と、サブキャリア周波数番号を示す第２の軸とが示されている。
【００５０】
まず、観測値をｋと置き、観測範囲の最小値をＫｍｉｎと置き、同じく最大値をＫｍａｘと置き、中心値をＫＣと置く。ここで、観測範囲中心値ＫＣは、観測範囲の最大値および最小値の中心値であり、次の式で定義されるものとする。
ＫＣ＝（Ｋｍａｘ＋Ｋｍｉｎ）／２
【００５１】
なお、観測範囲の幅の半分の値Ｗは、以下のように定義される。
Ｗ＝（Ｋｍａｘ−Ｋｍｉｎ）／２
【００５２】
次に、サブキャリア周波数番号をｎＣと置き、サブキャリア周波数番号の最小値をＮｍｉｎと置き、同じく最大値をＮｍａｘと置き、中心値をＮＣと置く。ここで、サブキャリア周波数中心番号ＮＣは、サブキャリア周波数番号の最大値と、最小値との中心値であり、次の式で定義されるものとする。
ＮＣ＝（Ｎｍａｘ＋Ｎｍｉｎ）／２
【００５３】
なお、このようなサブキャリア周波数中心番号ＮＣが存在するためには、サブキャリアの総数は奇数である必要があり、以下のように定義される整数Ａが存在するものとする。
Ｎｍａｘ−Ｎｍｉｎ＝２Ａ
【００５４】
周波数軸マッピングの具体的な計算方法について説明する。観測値ｋが観測範囲最小値Ｋｍｉｎ以下であれば、サブキャリア周波数最小番号Ｎｍｉｎを割り当てる。同様に、観測値ｋが観測範囲最大値Ｋｍａｘ以上であれば、サブキャリア周波数最大番号Ｎｍａｘを割り当てる。
【００５５】
観測値ｋが上記以外の、すなわち
Ｋｍｉｎ＜ｋ＜Ｋｍａｘ
の場合は、観測値ｋを整数２Ａで刻んでサブキャリア周波数番号ｎＣに割り当てる。このとき、割り当てられるサブキャリア周波数番号ｎＣは以下の式で算出される。
【数１】
0005843199.tif 000002
すなわち、観測値ｋと、観測範囲中心値ＫＣとの差を、整数２Ａの逆数で離散化し、小数点以下を切り捨てた上で、対応するサブキャリア周波数番号ｎＣと、サブキャリア周波数中心番号ＮＣとの差に置き換えることが出来る。
【００５６】
図４Ｂは、本発明による周波数軸マッピングの具体例を示す図である。この例では、温度を２０〜３０°Ｃの範囲で測定し、サブキャリア周波数番号０〜１００番の範囲でマッピングする。図４Ａに対応させて考えると、
Ｋｍｉｎ＝２０
Ｋｍａｘ＝３０
ＫＣ＝２５
Ｗ＝５
Ｎｍｉｎ＝０
Ｎｍａｘ＝１００
ＮＣ＝５０
Ａ＝５０
となり、より具体的には、周波数軸マッピングは以下の式を演算することに等しくなる。
【数２】
0005843199.tif 000003
【００５７】
表１は、上記のマッピング方法を用いて、６つのセンサノードで取得された観測情報から周波数サブキャリア番号を算出した例を示す。
【表１】
0005843199.tif 000004
表１の例において、第１のセンサノードＳＮが観測した温度は２０．０°Ｃだったので、０番のサブキャリア周波数が割り当てられる。同様に、第２のセンサノードＳＮが観測した温度は１８．９°Ｃだったので、０番のサブキャリア周波数が割り当てられる。第３のセンサノードＳＮが観測した温度は２３．４°Ｃだったので、３４番のサブキャリア周波数が割り当てられる。第４のセンサノードＳＮが観測した温度は２８．２°Ｃだったので、８２番のサブキャリア周波数が割り当てられる。第５のセンサノードＳＮが観測した温度は３０．１°Ｃだったので、１００番のサブキャリア周波数が割り当てられる。第６のセンサノードＳＮが観測した温度は３１．３°Ｃだったので、１００番のサブキャリア周波数が割り当てられる。
【００５８】
ここで、第４のステップＳ４ＢおよびＳ４Ｃで行われる時間軸マッピングについて詳細に説明する。本発明では、複数のセンサノードＳＮからシンクＳに向けて送信する複数のトーン信号を、予め用意した複数の時刻に振り分ける。より具体的には、センサノードＳＮの観測位置情報を２つの１次元情報に分けて、それぞれの１次元情報を１つの時刻に対応させる。すなわち、２つのトーン信号を異なる時刻に送信することで、２次元情報である観測位置情報を表現する。
【００５９】
図５Ａは、本発明による時間軸マッピングの原理を概略的に示す図である。図５Ａには、横方向のｘ軸と、縦方向のｙ軸と、これらの軸にしたがってマトリクス状に配置された複数のセルＣとが示されている。ここで、複数のセルＣのうち、ｘ軸方向にαセル、ｙ軸方向にαセル、合計α２セル毎に、１つのグループＧとして扱う。
【００６０】
図５Ａの例では、ｘ軸方向に１２セル、ｙ軸方向に１２セル、合計１４４個のセルＣが配置されている。また、グループのサイズを定義するαの値を、１２の約数である３と置き、合計９個のセルＣを１グループとしている。ただし、これらの具体的な数値はあくまでも一例に過ぎず、本発明の限定するものではない。例えば、セルＣをマトリクス状に配置するにあたって、ｘ軸方向の合計数と、ｙ軸方向の合計数とは、必ずしも一致しなくても良いし、グループを定義する整数αは、ｘ軸方向と、ｙ軸方向とで必ずしも一致しなくても良い。
【００６１】
図５Ａで示した１４４個のセルＣは、センサノードＳＮの座標に対応する。各センサノードＳＮは、所定の場所に固定されていて、自分の座標がどのセルＣに対応するかを予め記憶していても良いし、反対に、移動可能であって、シンクＳからの要求信号を受信するたびに自分の座標を計測してその座標に対応するセルＣを算出しても良い。
【００６２】
図５Ｂは、第１のグループＧ１の各セルＣと、対応する送信時刻との関係を示す図である。第１のグループＧ１は、図５Ｂの左右方向に３分割されており、同じく上下方向にも３分割されており、合計９つのセルＣに分割されている。ここで、左側の列に含まれる３つのセルＣは時刻ｔ０に対応し、中央の列に含まれる３つのセルＣは時刻ｔ１に対応し、右側の列に含まれる３つのセルＣは時刻ｔ２に対応する。同様に、上段の行に含まれる３つのセルＣは時刻ｔ３に対応し、中段の行に含まれる３つのセルＣは時刻ｔ４に対応し、下段の行に含まれる３つのセルＣは時刻ｔ５に対応する。
【００６３】
このように、各セルＣには、そのセルの行と列の各方向における位置を表す２つの時刻が対応付けられている。各センサノードＳＮは、セルＣに対応するこれら２つの時刻のそれぞれにおいて、同じサブキャリア周波数を有するトーン信号を１つずつ、合計２回送信するものとする。
【００６４】
図５Ｃは、第２のグループＧ２の各セルＣと、対応する送信時刻との関係を示す図である。図５Ｄは、第１６のグループＧ１６の各セルＣと、対応する送信時刻との関係を示す図である。図５Ｂに示した第１のグループＧ１と同様に、第２のグループＧ２も９分割されているが、時刻ｔ０〜ｔ５の代わりに、時刻ｔ６〜ｔ１１がそれぞれ割り当てられている。第３〜第１５のグループも同様に９分割されており、時刻ｔ１２〜１３７が割り当てられている。最後に、第１６のグループＧ１６も同様に９分割されているが、時刻ｔ０〜ｔ５の代わりに、時刻ｔ１３８〜ｔ１４３がそれぞれ割り当てられている。
【００６５】
このような時間軸マッピングを行うことで、トーン信号の送信に掛かる合計時間が短縮される。すなわち、１つのセルＣに１つの時刻を一対一で対応付けると、９つのセルＣに９つの時刻が必要となる。
【００６６】
図５Ｅは、１つのグループが９つのセルＣで構成される場合に短縮される送信時間を表す図である。図５Ｅの例では、９つのセルＣに６つの時刻で十分であり、トーン信号の送信に掛かる合計時間は２／３に減る。
【００６７】
図５Ｆは、１つのグループが１６のセルＣで構成される場合に短縮される送信時間を表す図である。図５Ｆの例では、１６のセルＣに８つの時刻で十分であり、トーン信号の送信に掛かる合計時間は１／２に減る。
【００６８】
図５Ｇは、１つのグループが２５のセルＣで構成される場合に短縮される送信時間を表す図である。図５Ｇの例では、２５のセルＣに１０の時刻で十分であり、トーン信号の送信に掛かる合計時間は２／５に減る。
【００６９】
このように、１つのグループにより多くのセルＣを含めることで、トーン信号の送信時間はより短くなる。ただし、送信時間をより短くすると、受信信号の読み取りがより難しくなる場合があるので、ケースバイケースで最適な割合に調節することが望ましい。この例では、１グループに９つのセルＣの割合を選択した場合について説明を続ける。
【００７０】
第５のステップＳ５Ａ、Ｓ５Ｂ１、Ｓ５Ｂ２、Ｓ５Ｃ１およびＳ５Ｃ２で行われるトーン信号の送受信について詳細に説明する。
【００７１】
図６Ａは、１つのグループＧに配置された複数のセンサノードＳＮが送信する複数のトーン信号が有するサブキャリア周波数の一例を示す分布図である。図６Ａの例では、１つのグループＧに９つのセルＣが含まれており、そのうち７つのセルＣにセンサノードＳＮが１つずつ配置されている。第１のセンサノードＳＮは、時刻ｔ０に対応する位置にある列（以下、時刻ｔ０の列という。行についても同様）と、時刻ｔ５の行との交点に配置されており、第１のサブキャリア周波数ｆ１を有するトーン信号を、時刻ｔ０と、時刻ｔ５と、合計２回にわたって送信する。
【００７２】
同様に、第２のセンサノードＳＮは、時刻ｔ１の列と、時刻ｔ５の行との交点に配置されており、第２のサブキャリア周波数ｆ２を有するトーン信号を、時刻ｔ１と、時刻ｔ５と、合計２回にわたって送信する。第３のセンサノードＳＮは、時刻ｔ２の列と、時刻ｔ５の行との交点に配置されており、第３のサブキャリア周波数ｆ３を有するトーン信号を、時刻ｔ２と、時刻ｔ５と、合計２回にわたって送信する。第４のセンサノードＳＮは、時刻ｔ０の列と、時刻ｔ４の行との交点に配置されており、第２のサブキャリア周波数ｆ２を有するトーン信号を、時刻ｔ０と、時刻ｔ４と、合計２回にわたって送信する。第５のセンサノードＳＮは、時刻ｔ１の列と、時刻ｔ４の行との交点に配置されており、第３のサブキャリア周波数ｆ３を有するトーン信号を、時刻ｔ１と、時刻ｔ４と、合計２回にわたって送信する。第６のセンサノードＳＮは、時刻ｔ１の列と、時刻ｔ３の行との交点に配置されており、第４のサブキャリア周波数ｆ４を有するトーン信号を、時刻ｔ１と、時刻ｔ３と、合計２回にわたって送信する。第７のセンサノードＳＮは、時刻ｔ２の列と、時刻ｔ３の行との交点に配置されており、第５のサブキャリア周波数ｆ５を有するトーン信号を、時刻ｔ２と、時刻ｔ３と、合計２回にわたって送信する。
【００７３】
このように、時刻ｔ０〜ｔ５にかけて６回に分けて、かつ、５つのサブキャリア周波数ｆ１〜ｆ５を用いて送信されたトーン信号は、シンクＳにおいて表２のように受信される。
【表２】
0005843199.tif 000005
【００７４】
すなわち、時刻ｔ０に、第１および第２のサブキャリア周波数ｆ１およびｆ２を有するトーン信号が受信される。同様に、時刻ｔ１に、第２〜第４のサブキャリア周波数ｆ２〜ｆ４を有するトーン信号が受信される。時刻ｔ２に、第３および第５のサブキャリア周波数ｆ３およびｆ５を有するトーン信号が受信される。時刻ｔ３に、第４および第５のサブキャリア周波数ｆ４およびｆ５を有するトーン信号が受信される。時刻ｔ４に、第２および第３のサブキャリア周波数ｆ２およびｆ３を有するトーン信号が受信される。時刻ｔ５に、第１〜第３のサブキャリア周波数ｆ１〜ｆ３を有するトーン信号が受信される。
【００７５】
本発明によれば、上記のように、観測情報をサブキャリア周波数に変換し、観測位置情報を送信タイミングに変換して送信を行うことにより、従来技術におけるパケットを用いた送信方法と比べて、きわめて高速な送信が可能になる。これは、センサノード数が多い場合に特に顕著となる。例えば、センサノード数を２５００とすると、従来のＺｉｇＢｅｅに準拠した送信方法の場合、観測情報と観測位置情報を含みうる最小のパケットサイズ（例えば、１２７バイト＝１０１６ビット）、パケット送信速度を２５０キロビット毎秒とし、各センサノードからのパケットの衝突が一切発生しない理想的な環境を想定したとしても、全ノードの情報の送信に１０秒程度要する。一方、本発明の送信方法の場合、１回の送信タイミングを表す１スロットを、一般的な無線ＬＡＮの１０倍程度の余裕を見て４０マイクロ秒とし、１グループに１セル（すなわち、上記α＝１）として、送信タイミングが一切集約されずに各ノードの情報が送信される（すなわち２５００回の送信が行われる）としても、１００ミリ秒程度で済む。
【００７６】
なお、上記の計算例のように、１グループに１セル、すなわち、上記α＝１として、セルの数だけ観測情報を送信するようにしてもよい。この場合、図５Ｅ、図５Ｆ、図５Ｇに例示されるα＞１の場合よりも、通信時間が必要になるが、各セルの送信タイミングが集約されないので、後述の復元処理の精度は向上する。
【００７７】
第６のステップＳ６Ａで行われるサブキャリア周波数毎の電力検出について詳細に説明する。シンクＳは、トーン信号を受信する時刻毎に、かつ、サブキャリア周波数毎に、受信したトーン信号の電力を検出し、所定の閾値と比較し、有効なトーン信号と、無効なトーン信号とを選別する。このためには、例えば、図３の第１のステップＳ１Ａで説明したように、各センサノードＳＮが適切な電力でトーン信号の送信を行うことが望ましい。
【００７８】
この例では、表２に示した全てのトーン信号が有効と判断されて、シンクＳのメモリ３３に格納されたものとして説明を続ける。
【００７９】
第７のステップＳ７Ａで行われる、観測情報と、観測位置情報との復元について詳細に説明する。本発明の復元動作は、大きく分けて、判定、推定の各動作を含む。さらに、補間動作を含んでいても良い。本発明では、まず、共通するサブキャリア周波数の存在判定を行う。また、本実施形態では、前提条件として、１つのセルＣに配置されたセンサノードＳＮは１個以下で、かつ、シンクＳはこの配置を把握していないものとする。
【００８０】
図６Ｂは、図６Ａの例に基づいて行った、共通するサブキャリア周波数の存在判定の結果を示す判定図である。図６Ｂの判定図は、図６Ａの分布図と同じグループに含まれる９つのセルＣを表しており、横軸に時刻ｔ０〜ｔ２が、縦軸に時刻ｔ３〜ｔ５が、それぞれ割り当てられている。
【００８１】
図６Ｂの、時刻ｔ０と、時刻ｔ５とが交差するセルＣに注目する。シンクＳのＣＰＵ３２は、受信結果をまとめた表２を参照し、時刻ｔ０と、時刻ｔ５とで共通するサブキャリア周波数を検索する。共通するサブキャリア周波数は、第１のサブキャリア周波数ｆ１と、第２のサブキャリア周波数ｆ２とであるので、この結果が図６Ｂの、時刻ｔ０と、時刻ｔ５とが交差するセルＣに対応付けられて、シンクＳのメモリ３３に記録される。
【００８２】
同様に、時刻ｔ１と、時刻ｔ５とが交差するセルＣに対応して、共通するサブキャリア周波数ｆ２およびｆ３が記録される。時刻ｔ２と、時刻ｔ５とが交差するセルＣに対応して、共通するサブキャリア周波数ｆ３が記録される。時刻ｔ０と、時刻ｔ４とが交差するセルＣに対応して、共通するサブキャリア周波数ｆ２が記録される。時刻ｔ１と、時刻ｔ４とが交差するセルＣに対応して、共通するサブキャリア周波数ｆ２およびｆ３が記録される。時刻ｔ２と、時刻ｔ４とが交差するセルＣに対応して、共通するサブキャリア周波数ｆ３が記録される。時刻ｔ１と、時刻ｔ３とが交差するセルＣに対応して、共通するサブキャリア周波数ｆ４が記録される。時刻ｔ２と、時刻ｔ３とが交差するセルＣに対応して、共通するサブキャリア周波数ｆ５が記録される。なお、時刻ｔ０と、時刻ｔ３とが交差するセルＣには共通するサブキャリア周波数が無いので、その記録は空白のままとなる。
【００８３】
図６Ｃは、受信信号からの判定結果を示す図６Ｂのうち、送信信号の分布を示す図６Ａとの差異を示す比較図である。図６Ｃでは、実際の分布とは判定結果が異なる４つのセルＣを、不確定領域ＵＺとして示している。ここで、不確定領域ＵＺは、時刻ｔ０および時刻ｔ５の組み合わせに対応するセルＣと、時刻ｔ１および時刻ｔ５の組み合わせに対応するセルＣと、時刻ｔ１および時刻ｔ４の組み合わせに対応するセルＣと、時刻ｔ２および時刻ｔ４の組み合わせに対応するセルＣとを含んでいる。
【００８４】
本実施形態では、それぞれのセルＣについて、判定結果であるサブキャリア周波数を観測情報に逆変換し、複数のサブキャリア周波数が候補として挙がっている場合は逆変換値の平均値を算出して、観測情報の推定値とする。この演算は、以下の式で一般化される。
【数３】
0005843199.tif 000006
ここで、ｘ’は対象となるセルＣの横方向の座標を表し、ｙ’は対象となるセルＣの縦方向の座標を表し、ｋｅｓｔは座標ｘ’，ｙ’の対象となるセルＣにおける観測情報の推定値を表し、Ｎは対象となるセルＣで候補として挙がっているサブキャリア周波数の総数を表し、ＮｉＣＯＭＭＯＮはｉ番目の候補となるサブキャリア周波数を表す。
【００８５】
この式を図６Ｂに当てはめると、以下のような推定結果が得られる。
ｋｅｓｔ（ｔ０，ｔ３）＝不明
ｋｅｓｔ（ｔ０，ｔ４）＝Ａｆ２−Ｗ＋ＫＣ
ｋｅｓｔ（ｔ０，ｔ５）＝（１／２）｛（Ａｆ１−Ｗ＋ＫＣ）＋（Ａｆ２−Ｗ＋ＫＣ）｝
ｋｅｓｔ（ｔ１，ｔ３）＝Ａｆ４−Ｗ＋ＫＣ
ｋｅｓｔ（ｔ１，ｔ４）＝（１／２）｛（Ａｆ２−Ｗ＋ＫＣ）＋（Ａｆ３−Ｗ＋ＫＣ）｝
ｋｅｓｔ（ｔ１，ｔ５）＝（１／２）｛（Ａｆ２−Ｗ＋ＫＣ）＋（Ａｆ３−Ｗ＋ＫＣ）｝
ｋｅｓｔ（ｔ２，ｔ３）＝Ａｆ５−Ｗ＋ＫＣ
ｋｅｓｔ（ｔ２，ｔ４）＝Ａｆ３−Ｗ＋ＫＣ
ｋｅｓｔ（ｔ２，ｔ５）＝Ａｆ３−Ｗ＋ＫＣ
【００８６】
ここまで、１つのグループＧに含まれるセルＣに対する復元方法を説明したが、本発明では同じ復元方法を全てのグループについて繰り返すことで、観測情報の全体的な２次元分布を復元する。このとき、推定値が不明のまま残ったセルＣについては、周囲のセルＣの推定値に基づく補間を行っても良い。
【００８７】
より具体的には、推定値が不明であるセルＣに隣接するセルＣのうち、推定値が確定しているセルＣを検出して、これらのセルＣにおける推定値の平均値を演算して、不明な推定値を補間しても良い。その一連の手順の一例を、以下に示す。
手順１：隣接セルのうち、１つ以外のセルの観測情報が推定されているセルの観測情報を補間する。観測情報を補間したいセルに隣接するセルの推定観測情報の平均値を、そのセルの観測情報とする。
手順２：隣接セルのうち、１つ以外のセルの観測情報が推定されているセルが無くなるまで、手順１を繰り返す。
手順３：隣接セルのうち、１つでも推定観測情報が決定しているセルの観測情報を補間する。観測情報を補間したいセルに隣接するセルの推定観測情報の平均値を、そのセルの観測情報とする。
手順４：全セルの観測情報が補間されるまで、手順１〜３を繰り返す。
以上の補間方法を、便宜的に、第１の補間方法と呼ぶ。
【００８８】
または、逆距離加重法を用いた補間を行っても良い。逆距離加重法とは、推定値が不明なセルＣから、推定値が確定しているセルＣまでの距離を求め、この距離の逆数で推定値に重み付けを行い、その加重平均値で不明な推定値を補間する手法である。この計算は、例えば以下の式で表すことが出来る。
【数４】
0005843199.tif 000007
ここで、ｋ’は補間対象セルの推定値を示し、ｋ’ｉは推定値が確定しているｉ番目のセルの推定値を示し、ｗｉはｉ番目の推定値に対応する重みを示す。
【００８９】
この重みｗｉは、例えば以下の式で表すことが出来る。
【数５】
0005843199.tif 000008
ここで、ｄｉは推定値が確定しているｉ番目のセルから補間対象セルまでの距離を示し、Ｄは逆距離加重乗数を示す。
【００９０】
このとき、推定値が不明なセルＣに隣接するセルＣのみならず、より離れたセルＣをも含めても構わない。また、距離の逆数を演算する際に用いる逆距離加重定数Ｄは、１のみならず、例えば２など他の数値を、理論的・経験的・実験的に予め得られた観測属性の分布特性（空間相関等）に応じて適宜に選んでも構わない。以上の補間方法を、便宜的に、第２の補間方法と呼ぶ。
【００９１】
本実施形態による復元方法を用いたワイヤレスセンサネットワーク通信方法では、センサノードＳＮが送信した情報とは異なる推定値が得られる場合があっても、この推定値と、実際の値との差はある程度の精度が保たれることが期待される。また、復元の途中で得られる判定結果が正解とは異なっていたとしても、その後の平均値算出によって、誤差は小さくなることが期待される。この復元方法は、観測対象の分布に空間相関がある場合に特に有効となる。
【００９２】
（第２の実施形態）
本実施形態では、本発明の第１の実施形態よりもさらに精度の高い復元を行える場合について説明する。ここでは、前提条件として、本発明の第１の実施形態の場合と同様に観測対象に空間相関があり、さらに、シンクＳが全てのセンサノードＳＮの配置を予め把握しているものとする。
【００９３】
本実施形態では、シンクＳがセンサノードＳＮの配置を全て把握しているので、本発明の第１の実施形態において時刻ｔ２および時刻ｔ４に対応するセルＣのようにセンサノードＳＮが配置されていない場合には、その観測情報を「不明」と正しく判定することが可能となる。
【００９４】
その後は、本発明の第１の実施形態の場合と同様の推定方法を行い、すなわち、同じセルＣにサブキャリア周波数の候補が複数ある場合にはそれぞれの逆変換値を平均する。
【００９５】
本実施形態による推定方法を図６Ｂに当てはめると、以下のような推定結果が得られる。
ｋｅｓｔ（ｔ０，ｔ３）＝不明
ｋｅｓｔ（ｔ０，ｔ４）＝Ａｆ２−Ｗ＋ＫＣ
ｋｅｓｔ（ｔ０，ｔ５）＝（１／２）｛（Ａｆ１−Ｗ＋ＫＣ）＋（Ａｆ２−Ｗ＋ＫＣ）｝
ｋｅｓｔ（ｔ１，ｔ３）＝Ａｆ４−Ｗ＋ＫＣ
ｋｅｓｔ（ｔ１，ｔ４）＝（１／２）｛（Ａｆ２−Ｗ＋ＫＣ）＋（Ａｆ３−Ｗ＋ＫＣ）｝
ｋｅｓｔ（ｔ１，ｔ５）＝（１／２）｛（Ａｆ２−Ｗ＋ＫＣ）＋（Ａｆ３−Ｗ＋ＫＣ）｝
ｋｅｓｔ（ｔ２，ｔ３）＝Ａｆ５−Ｗ＋ＫＣ
ｋｅｓｔ（ｔ２，ｔ４）＝不明
ｋｅｓｔ（ｔ２，ｔ５）＝Ａｆ３−Ｗ＋ＫＣ
【００９６】
本実施形態による復元方法を用いたワイヤレスセンサネットワーク通信方法でも、本発明の第１の実施形態の場合と同様の効果が得られる。すなわち、センサノードＳＮが送信した情報とは異なる推定値が得られる場合があっても、この推定値と、実際の値との差はある程度の精度が保たれることが期待される。この復元方法は、観測対象の分布に空間相関がある場合に特に有効となる。
【００９７】
（第３の実施形態）
本実施形態では、本発明の第１の実施形態よりもさらに精度の高い復元を行える場合について説明する。ここでは、前提条件として、本発明の第１の実施形態の場合と同様に、観測対象に空間相関があり、さらに、各セルＣに最大でも１つまでのセンサノードＳＮしか配置されていないことが保証されているものとする。
【００９８】
本実施形態による復元方法では、本発明の第１の実施形態で行った複数候補の平均化の前段階として、サブキャリア周波数の候補が１つだけあるセルＣのサブキャリア周波数をこの候補で確定する。確定された候補は、その後の平均化の対象から除外するものとする。この工程は、確定可能な候補が無くなるまで繰り返すことが望ましい。
【００９９】
本実施形態による復元方法を、具体例を用いてより詳細に説明する。まず、複数のセンサノードＳＮによってトーン信号が図６Ａに示したとおりに送信され、また、シンクＳによってトーン信号は表２に示したとおりに受信されたものとする。
【０１００】
次に、表２を参照して、サブキャリア周波数の候補が１つだけであるセルＣを検索する。表２の例では、時刻ｔ０および時刻ｔ４の組み合わせに対応するセルＣの候補が、第２のサブキャリア周波数ｆ２だけとなっている。同様に、時刻ｔ１および時刻ｔ３の組み合わせに対応するセルＣの候補が、第４のサブキャリア周波数ｆ４だけとなっている。時刻ｔ２および時刻ｔ３の組み合わせに対応するセルＣの候補が、第５のサブキャリア周波数ｆ５だけとなっている。時刻ｔ２および時刻ｔ４の組み合わせに対応するセルＣの候補が、第３のサブキャリア周波数ｆ３だけとなっている。時刻ｔ２および時刻ｔ５の組み合わせに対応するセルＣの候補が、第３のサブキャリア周波数ｆ３だけとなっている。これらの単独候補を、それぞれのセルＣにおける観測情報の推定値として確定する。
【０１０１】
確定された推定値は、次の方程式による逆変換で得られる。
【数６】
0005843199.tif 000009
【０１０２】
その結果、５つのセルＣについて観測情報の推定値が次のように確定する。
ｋｅｓｔ（ｔ０，ｔ４）＝Ａｆ２−Ｗ＋ＫＣ
ｋｅｓｔ（ｔ１，ｔ３）＝Ａｆ４−Ｗ＋ＫＣ
ｋｅｓｔ（ｔ２，ｔ３）＝Ａｆ５−Ｗ＋ＫＣ
ｋｅｓｔ（ｔ２，ｔ４）＝Ａｆ３−Ｗ＋ＫＣ
ｋｅｓｔ（ｔ２，ｔ５）＝Ａｆ３−Ｗ＋ＫＣ
【０１０３】
次に、確定された単独候補に関わるデータを、表２から削除する。その結果、表３が得られる。
【表３】
0005843199.tif 000010
表３において、表２から削除されたデータは「０」で上書きしているが、これはあくまでも一例であって、本発明を限定するものではない。
【０１０４】
次に、表３を参照して、サブキャリア周波数の候補が１つだけであるセルＣの検索を繰り返す。今回は、時刻ｔ０および時刻ｔ５の組み合わせに対応するセルＣの候補が、第１のサブキャリア周波数ｆ１だけとなっている。同様に、時刻ｔ１および時刻ｔ５の組み合わせに対応するセルＣの候補が、第２のサブキャリア周波数ｆ２だけとなっている。
【０１０５】
図７Ａは、本発明の第３の実施形態による復元方法を説明する具体例における２度目の検索で該当したセルＣと、その共通するサブキャリア周波数との組み合わせを示す図である。これらの単独候補を、それぞれのセルＣにおける観測情報の推定値として確定する。
【０１０６】
確定された推定値は、上記の方程式で逆変換されて、次のように算出される。
ｋｅｓｔ（ｔ０，ｔ５）＝Ａｆ１−Ｗ＋ＫＣ
ｋｅｓｔ（ｔ１，ｔ５）＝Ａｆ２−Ｗ＋ＫＣ
【０１０７】
次に、確定された端族候補に関わるデータを表３から削除すると、時刻ｔ１の列と、サブキャリア周波数ｆ３の行との交差点にデータが１つ残るだけとなる。このデータは、さらなる検索を繰り返すには不十分であるので、推定値の確定はこれ以上行わない。図７Ｂは、本発明の第３の実施形態を説明する具体例における３度目の検索で該当するセルＣが無い状態を示す図である。
【０１０８】
この時点で、時刻ｔ１および時刻ｔ４の組み合わせに対応するセルＣについては、推定値が確定されていない。そこで、このセルＣについては、本発明の第１の実施形態の場合と同様の方法で平均値を求める。
ｋｅｓｔ（ｔ１，ｔ４）＝（１／２）｛（Ａｆ２−Ｗ＋ＫＣ）＋（Ａｆ３−Ｗ＋ＫＣ）｝
【０１０９】
この例では、時刻ｔ０および時刻ｔ３の組み合わせに対応するセルＣの推定値が得られない。そこで、このセルＣについては周囲のセルの推定値を用いて第１または第２の補間方法を、第１の実施形態の場合と同様に行っても良い。
【０１１０】
本実施形態による復元方法を用いたワイヤレスセンサネットワーク通信方法でも、本発明の第１の実施形態の場合と同様の効果が得られる。すなわち、センサノードＳＮが送信した情報とは異なる推定値が得られる場合があっても、この推定値と、実際の値との差はある程度の精度が保たれることが期待される。この復元方法は、観測対象の分布に空間相関があり、かつ、各セルＣに最大でも１つまでのセンサノードＳＮしか配置されていないことが保証されている場合に特に有効となる。
【０１１１】
（第４の実施形態）
本実施形態では、本発明の第３の実施形態よりもさらに精度の高い復元を行える場合について説明する。ここで、前提条件として、本発明の第３の実施形態の場合と同様に、観測対象に空間相関があり、さらに、各セルＣに最大でも１つまでのセンサノードＳＮしか配置されていないことが保証されているものとする。
【０１１２】
本実施形態による復元方法では、各セルＣのサブキャリア周波数の候補のうち、グループ内で単独であるものを検索し、これをそのセルＣにおける観測情報の推定値として確定する。この復元方法について、図を参照して詳細に説明する。
【０１１３】
図８Ａは、本発明の第４の実施形態による復元方法を説明するための具体例における、送信トーン信号が有するサブキャリア周波数の分布図である。図８Ａの例と、図６Ａに示した例とでは、以下の点が異なる。すなわち、図８Ａの例では、時刻ｔ２および時刻ｔ３の組み合わせに対応するセルＣから送信されるトーン信号が有するサブキャリア周波数が、第５のサブキャリア周波数ｆ５ではなく、第４のサブキャリア周波数ｆ４となっている。図８Ａのその他のセルＣについては、図６Ａの場合と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。
【０１１４】
本実施形態による復元方法では、まず、図８Ａに示したトーン信号の分布に基づいて、本発明の第１の実施形態の場合と同様に、共通するサブキャリア周波数の存在判定を行うと、表４が得られる。
【表４】
0005843199.tif 000011
表４と、表２とでは、以下の点が異なる。すなわち、表２にあった第５のサブキャリア周波数ｆ５に対応するトーン信号の存在判定が表４には無く、また、表２には無かった、時刻ｔ２の列と、第４のサブキャリア周波数ｆ４の行との交点におけるトーン信号の存在判定が、表４にはある。表４の、その他の部分は、表２の場合と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。
【０１１５】
図８Ｂは、本発明の第４の実施形態による復元方法を説明する具体例において、図８Ａの例に基づいて行った、共通するサブキャリア周波数の存在判定の結果を示す判定図である。図８Ｂの判定図と、図６Ｂの判定図とでは、以下の点が異なる。すなわち、時刻ｔ２および時刻ｔ３の組み合わせに対応するセルＣの共通するサブキャリア周波数が、図８Ｂでは第４のサブキャリア周波数ｆ４である。図８Ｂの、他のセルＣについては、図６Ｂの場合と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。
【０１１６】
次に、各セルＣのサブキャリア周波数の候補のうち、グループ内で単独であるものを検索する。表４を検索した結果、第１のサブキャリア周波数ｆ１が、時刻ｔ０および時刻ｔ５の組み合わせに対応するセルＣだけに登場することが分かる。そこで、このセルＣのサブキャリア周波数を第１のサブキャリア周波数ｆ１と判定し、逆変換式によってこのセルＣの観測情報を推定する。
ｋｅｓｔ（ｔ０，ｔ５）＝Ａｆ１−Ｗ＋ＫＣ
【０１１７】
また、表４から、第１のサブキャリア周波数ｆ１に関わるデータを削除する。この状態を、表５に表す。
【表５】
0005843199.tif 000012
【０１１８】
その後は、本発明の第３の実施形態と同様に復元を行う。すなわち、サブキャリア周波数の候補が１つだけあるセルＣのサブキャリア周波数をこの候補で確定する。確定された候補は、その後の平均化の対象から除外するものとする。この工程は、確定可能な候補が無くなるまで繰り返す。
【０１１９】
図８Ｃは、本発明の第４の実施形態による復元方法を説明する具体例において、表５に対応する状態におけるセルＣと、その共通するサブキャリア周波数との組み合わせを示す図である。図８Ｃは、図８Ｂに以下の変更を加えたものに等しい。すなわち、時刻ｔ０および時刻ｔ５の組み合わせに対応するセルＣの候補であるサブキャリア周波数を削除する。図８Ｃのその他のセルＣについては、図８Ｂの場合と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。
【０１２０】
表５を参照して、サブキャリア周波数の候補が１つだけであるセルＣを検索すると、５つのセルＣが該当するので、これらセルＣに逆変換式を用い、観測情報が次のように推定される。
ｋｅｓｔ（ｔ０，ｔ４）＝Ａｆ２−Ｗ＋ＫＣ
ｋｅｓｔ（ｔ１，ｔ３）＝Ａｆ４−Ｗ＋ＫＣ
ｋｅｓｔ（ｔ２，ｔ３）＝Ａｆ４−Ｗ＋ＫＣ
ｋｅｓｔ（ｔ２，ｔ４）＝Ａｆ３−Ｗ＋ＫＣ
ｋｅｓｔ（ｔ２，ｔ５）＝Ａｆ３−Ｗ＋ＫＣ
【０１２１】
次に、推定された単独候補に関わるデータを表５から削除すると、表６が得られる。
【表６】
0005843199.tif 000013
【０１２２】
表６に示したように、残るデータは、時刻ｔ１の列および第２のサブキャリア周波数ｆ２の行の交点と、時刻ｔ５の列および第２のサブキャリア周波数ｆ２の行の交点と、時刻ｔ１の列および第３のサブキャリア周波数ｆ３の行の交点との、合計３つだけである。この中から、サブキャリア周波数の候補が１つだけであるセルＣを再度検索すると、時刻ｔ１および時刻ｔ５の組み合わせに対応するセルＣが見つかるので、その観測情報を逆変換式で推定する。
ｋｅｓｔ（ｔ１，ｔ５）＝Ａｆ２−Ｗ＋ＫＣ
図８Ｄは、本発明の第４の実施形態による復元方法を説明する具体例における２度目の検索で該当したセルＣと、その単独候補となるサブキャリア周波数との組み合わせを示す図である。
【０１２３】
次に、推定された単独候補に関わるデータを表６から削除するが、これ以降は本発明の第３の実施形態で説明したとおりであるので、さらなる詳細な説明を省略する。
【０１２４】
本実施形態による復元方法を用いたワイヤレスセンサネットワーク通信方法でも、本発明の第３の実施形態の場合と同様の効果が得られる。すなわち、センサノードＳＮが送信した情報とは異なる推定値が得られる場合があっても、この推定値と、実際の値との差はある程度の精度が保たれることが期待される。この復元方法は、観測対象の分布に空間相関があり、かつ、各セルＣに最大でも１つまでのセンサノードＳＮしか配置されていないことが保証されている場合に特に有効となる。
【０１２５】
（第５の実施形態）
本実施形態では、１つのセルＣに複数のセンサノードＳＮが存在する場合の復元方法について、具体例を用いて説明する。ここでは、前提条件として、観測対象の空間相関は低くても良いが、シンクＳはセンサノードＳＮの配置を予め把握しているものとする。
【０１２６】
図９Ａは、本発明の第５の実施形態による復元方法を説明するための具体例における、センサノードＳＮの配置と、各センサノードＳＮが送信するトーン信号が有するサブキャリア周波数とを示す分布図である。図９Ａに示した例の、センサノードＳＮの配置と、各センサノードＳＮが送信するトーン信号が有するサブキャリア周波数とは、以下のとおりである。時刻ｔ０および時刻ｔ５の組み合わせに対応するセルＣには、第１のサブキャリア周波数ｆ１を有するトーン信号を送信するセンサノードＳＮと、第２のサブキャリア周波数ｆ２を有するトーン信号を送信するセンサノードＳＮとが配置されている。時刻ｔ１および時刻ｔ５の組み合わせに対応するセルＣには、第２のサブキャリア周波数ｆ２を有するトーン信号を送信するセンサノードＳＮと、第３のサブキャリア周波数ｆ３を有するトーン信号を送信するセンサノードＳＮとが配置されている。時刻ｔ２および時刻ｔ５の組み合わせに対応するセルＣには、第３のサブキャリア周波数ｆ３を有するトーン信号を送信するセンサノードＳＮが配置されている。時刻ｔ０および時刻ｔ４の組み合わせに対応するセルＣには、第２のサブキャリア周波数ｆ２を有するトーン信号を送信するセンサノードＳＮが配置されている。時刻ｔ１および時刻ｔ４の組み合わせに対応するセルＣには、第３のサブキャリア周波数ｆ３を有するトーン信号を送信するセンサノードＳＮと、第４のサブキャリア周波数ｆ４を有するトーン信号を送信するセンサノードＳＮとが配置されている。時刻ｔ２および時刻ｔ４の組み合わせに対応するセルＣには、センサノードＳＮが配置されていない。時刻ｔ０および時刻ｔ３の組み合わせに対応するセルＣには、第３のサブキャリア周波数ｆ３を有するトーン信号を送信するセンサノードＳＮが配置されている。時刻ｔ１および時刻ｔ３の組み合わせに対応するセルＣには、第４のサブキャリア周波数ｆ４を有するトーン信号を送信するセンサノードＳＮが配置されている。時刻ｔ２および時刻ｔ４の組み合わせに対応するセルＣには、第４のサブキャリア周波数ｆ４を有するトーン信号を送信するセンサノードＳＮと、第５のサブキャリア周波数ｆ５を有するトーン信号を送信するセンサノードＳＮとが配置されている。
【０１２７】
センサノードＳＮが、図９Ａに示されたとおりにトーン信号を送信すると、シンクＳはこれらのトーン信号を表７に示すとおりに受信する。
【表７】
0005843199.tif 000014
すなわち、時刻ｔ０には第１、第２および第３のサブキャリア周波数ｆ１、ｆ２およびｆ３を有するトーン信号が受信される。同様に、時刻ｔ１には第２、第３および第４のサブキャリア周波数ｆ２、ｆ３およびｆ４を有するトーン信号が受信される。時刻ｔ２には第３、第４および第５のサブキャリア周波数ｆ３、ｆ４およびｆ５を有するトーン信号が受信される。時刻ｔ３には第３、第４および第５のサブキャリア周波数ｆ３、ｆ４およびｆ５を有するトーン信号が受信される。時刻ｔ４には第２、第３および第４のサブキャリア周波数ｆ２、ｆ３およびｆ４を有するトーン信号が受信される。時刻ｔ５には第１、第２および第３のサブキャリア周波数ｆ１、ｆ２およびｆ３を有するトーン信号が受信される。
【０１２８】
次に、表７を参照して、セルＣごとに共通するサブキャリア周波数を検索すると、図９Ｂが得られる。図９Ｂは、本発明の第５の実施形態による復元方法を説明するための具体例において、共通するサブキャリア周波数の存在判定の結果を示す判定図である。
【０１２９】
図９Ｂに得られた判定結果は、以下のとおりである。すなわち、時刻ｔ０および時刻ｔ５の組み合わせに対応するセルＣには、サブキャリア周波数の候補として、第１、第２および第３のサブキャリア周波数ｆ１、ｆ２およびｆ３がある。同様に、時刻ｔ１および時刻ｔ５の組み合わせに対応するセルＣには、サブキャリア周波数の候補として、第２および第３のサブキャリア周波数ｆ２およびｆ３がある。時刻ｔ２および時刻ｔ５の組み合わせに対応するセルＣには、サブキャリア周波数の候補として、第３のサブキャリア周波数ｆ３がある。時刻ｔ０および時刻ｔ４の組み合わせに対応するセルＣには、サブキャリア周波数の候補として、第２および第３のサブキャリア周波数ｆ２およびｆ３がある。時刻ｔ１および時刻ｔ４の組み合わせに対応するセルＣには、サブキャリア周波数の候補として、第２、第３および第４のサブキャリア周波数ｆ２、ｆ３およびｆ４がある。時刻ｔ２および時刻ｔ４の組み合わせに対応するセルＣには、サブキャリア周波数の候補として、第３および第４のサブキャリア周波数ｆ３およびｆ４がある。時刻ｔ０および時刻ｔ３の組み合わせに対応するセルＣには、サブキャリア周波数の候補として、第３のサブキャリア周波数ｆ３がある。時刻ｔ１および時刻ｔ３の組み合わせに対応するセルＣには、サブキャリア周波数の候補として、第３および第４のサブキャリア周波数ｆ３およびｆ４がある。時刻ｔ２および時刻ｔ３の組み合わせに対応するセルＣには、サブキャリア周波数の候補として、第３、第４および第５のサブキャリア周波数ｆ３、ｆ４およびｆ５がある。
【０１３０】
ここで、時刻ｔ２および時刻ｔ４の組み合わせに対応するセルＣには、実際にはセンサノードＳＮが配置されておらず、このことをシンクＳは予め把握している。したがって、本実施形態では、シンクＳはこのセルＣを推定範囲外領域ＮＺに設定する。図９Ｃは、本発明の第５の実施形態による推定方法を説明するための具体例において、推定範囲外領域ＮＺの設定結果を示す図である。
【０１３１】
本実施形態では、次に、推定範囲外領域ＮＺを除外して、配置されたセンサノードＳＮの数と、共通するサブキャリア周波数の数とが一致しているセルＣを検索する。この検索で当てはまったセルＣについては、配置されたセンサノードＳＮによる観測情報を、共通するサブキャリア周波数の逆変換値の平均値と推定する。この例では、以下の推定値が得られる。
ｋｅｓｔ（ｔ１，ｔ５）＝（１／２）｛（Ａｆ２−Ｗ＋ＫＣ）＋（Ａｆ３−Ｗ＋ＫＣ）｝
ｋｅｓｔ（ｔ２，ｔ５）＝Ａｆ３−Ｗ＋ＫＣ
ｋｅｓｔ（ｔ０，ｔ３）＝Ａｆ３−Ｗ＋ＫＣ
【０１３２】
本実施形態では、次に、推定値が得られたセルＣをさらに除外して、かつ、除外されたセルＣに対応するサブキャリア周波数の候補を残るセルＣから除外する。図９Ｄは、本発明の第５の実施形態による復元方法を説明するための具体例において、１度目の検索で推定値が得られたセルＣに関わるデータを削除した状態を示す図である。この状態から、上記と同じ検索および推定を再度実行すると、以下の推定値が追加で得られる。
ｋｅｓｔ（ｔ０，ｔ４）＝Ａｆ２−Ｗ＋ＫＣ
ｋｅｓｔ（ｔ１，ｔ３）＝Ａｆ４−Ｗ＋ＫＣ
ｋｅｓｔ（ｔ２，ｔ３）＝（１／２）｛（Ａｆ４−Ｗ＋ＫＣ）＋（Ａｆ５−Ｗ＋ＫＣ）｝
【０１３３】
本実施形態では、再度、推定値が得られたセルＣをさらに除外して、かつ、除外されたセルＣに対応するサブキャリア周波数の候補を残るセルＣから除外する。しかし、今回は、配置されたセンサノードＳＮの数と、共通するサブキャリア周波数の数とが一致するセルＣがもはや存在しない。そこで、以降は本発明の第３または第４の実施形態の場合と同様に、最初の判定時に存在していたサブキャリア周波数の候補から逆変換値の平均化を行う。
【０１３４】
図９Ｅは、本発明の第５の実施形態による復元方法を説明するための具体例において、配置されたセンサノードＳＮの数と、共通するサブキャリア周波数の数とが一致するセルＣがもはや存在しない状態を示す図である。最初の判定時に存在していたサブキャリア周波数の候補から逆変換値の平均化を実行することで、以下の推定値が得られる。
ｋｅｓｔ（ｔ０，ｔ５）＝（１／３）｛（Ａｆ１−Ｗ＋ＫＣ）＋（Ａｆ２−Ｗ＋ＫＣ）＋（Ａｆ３−Ｗ＋ＫＣ）｝
ｋｅｓｔ（ｔ１，ｔ４）＝（１／３）｛（Ａｆ２−Ｗ＋ＫＣ）＋（Ａｆ３−Ｗ＋ＫＣ）＋（Ａｆ４−Ｗ＋ＫＣ）｝
【０１３５】
本実施形態による復元方法を用いたワイヤレスセンサネットワーク通信方法では、以下のような効果が得られる。すなわち、観測対象の分布に空間相関が低くても、シンクＳはセンサノードＳＮの配置を予め把握しているなら、推定値と、実際の値との差はある程度の精度が保たれることが期待される。
【０１３６】
以上、本発明のワイヤレスセンサネットワークシステムと、このシステムを用いる通信方法について説明した。シンクＳが行う復元方法については、第１〜第５の実施形態として複数の手法を説明したが、これらの手法が、技術的に矛盾しない範囲において自由に組み合わせることが可能であることは言うまでもない。例えば、推定値が得られなかったセルについては、第１の実施形態として説明した第１または第２の補間方法を、どの実施形態でも併用することが望ましい。
【符号の説明】
【０１３７】
１１  バス
１２  ＣＰＵ
１３  メモリ
１４  送受信回路
１５  アンテナ
１６  センサ
１７  位置情報取得回路
１８  時間軸マッピング回路
１９  周波数軸マッピング回路
３１  バス
３２  ＣＰＵ
３３  メモリ
３４  送受信回路
３５  アンテナ
３６  出力回路
３７  復元回路
Ｃ  セル
Ｇ、Ｇ１〜Ｇ１６  セルグループ
ＮＺ  推定範囲外領域
Ｓ  シンク（受信サーバ）
ＳＮ、ＳＮ１〜ＳＮ５  センサノード（送信端末）
ＴＳ０  信号
ＴＳ１〜ＴＳ３  トーン信号
ＵＺ  不確定領域
【図１】
0005843199.tif 000015
【図２Ａ】
0005843199.tif 000016
【図２Ｂ】
0005843199.tif 000017
【図２Ｃ】
0005843199.tif 000018
【図３】
0005843199.tif 000019
【図４Ａ】
0005843199.tif 000020
【図４Ｂ】
0005843199.tif 000021
【図５Ａ】
0005843199.tif 000022
【図５Ｂ】
0005843199.tif 000023
【図５Ｃ】
0005843199.tif 000024
【図５Ｄ】
0005843199.tif 000025
【図５Ｅ】
0005843199.tif 000026
【図５Ｆ】
0005843199.tif 000027
【図５Ｇ】
0005843199.tif 000028
【図６Ａ】
0005843199.tif 000029
【図６Ｂ】
0005843199.tif 000030
【図６Ｃ】
0005843199.tif 000031
【図７Ａ】
0005843199.tif 000032
【図７Ｂ】
0005843199.tif 000033
【図８Ａ】
0005843199.tif 000034
【図８Ｂ】
0005843199.tif 000035
【図８Ｃ】
0005843199.tif 000036
【図８Ｄ】
0005843199.tif 000037
【図９Ａ】
0005843199.tif 000038
【図９Ｂ】
0005843199.tif 000039
【図９Ｃ】
0005843199.tif 000040
【図９Ｄ】
0005843199.tif 000041
【図９Ｅ】
0005843199.tif 000042