(57)【要約】      （修正有）【課題】急激な移動や回転を伴う移動局を含むネットワークにおいても、局間の通信路の通信品質の評価値を迅速に評価することができるようにする。【解決手段】無線通信システムにおいて、複数の移動局は、基地局又は他の移動局との無線電波を送受波する送受信手段と、送受信手段により受波された無線信号から経路生成パケットを受信する経路生成パケット受信手段と、自局の移動速度を計測する移動計測手段と、所定のリンクコスト情報を参照し、少なくとも、経路生成パケットの受信時の無線電波の受信電力値と自局の移動速度とに基づいて、経路生成パケットの送信局との間の通信路の評価値を導出する管理手段とを備える。【選択図】図１０
2019134315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線電波を送受波する送受信手段と、
上記送受信手段により受波された無線信号から経路生成パケットを受信する経路生成パケット受信手段と、
自局の移動速度を計測する移動計測手段と、
所定のリンクコスト情報を参照し、少なくとも、上記経路生成パケットの受信時の無線電波の受信電力値と自局の移動速度とに基づいて、上記経路生成パケットの送信局との間の通信路の評価値を導出する管理手段と
を備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
上記リンクコスト情報は、
少なくとも、移動速度と受信電力値との組み合わせ毎に評価値が対応付けられたものであって、
運動特性に応じた移動速度と回転との相対関係を用いて、移動速度毎の回転角度の発生確率と、回転角度毎の受信電力値の変動確率密度とを反映させて得た評価値を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
上記リンクコスト情報が、受信電力値毎の通信失敗率に関する情報と、回転角度毎の受信電力値の変動確率密度とを反映させて得た評価値を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
上記管理手段が、上記受信電力値が閾値より大きく、かつ、上記移動速度が閾値より大きい場合に、所定のフェージング特性に応じて当該送信局間の通信路の評価値を補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の無線通信装置。
【請求項５】
位置情報を計測する位置計測手段をさらに備え、
上記管理手段が、上記受信電力値について、受信した上記経路生成パケットに含まれる上記送信局の位置情報と、上記位置計測手段により得られた位置情報とに基づく、上記送信局との間の距離から得られる受信電力値に補正する
ことを特徴とする請求項４に記載の無線通信装置。
【請求項６】
上記リンクコスト情報が、上記送信局の移動速度、自局の移動速度、受信電力値を反映させたものであり、
上記管理手段が、上受信した上記経路生成パケットに含まれる上記送信局の移動速度を踏まえて、上記送信局との間の通信路の評価値を導出する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の無線通信装置。
【請求項７】
上記経路生成パケットに含まれている送信局のパス評価値と、上記管理手段により導出された当該送信局との間の通信路の評価値とを局毎に記憶した経路情報を管理する経路情報管理手段と、
上記経路情報における固定局までの経路のうち、パス評価値が最小となる経路を自局のパス評価値とし、少なくとも上記自局のパス評価値を含む経路生成パケットを送信する経路生成パケット送信手段と
を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の無線通信装置。
【請求項８】
固定局と、複数の移動局とを有して構成される無線通信システムにおいて、
上記各移動局が、請求項１〜７のいずれかに記載の無線通信装置を有することを特徴とする無線通信システム。
【請求項９】
コンピュータを、
無線電波を送受波する送受信手段と、
上記送受信手段により受波された無線信号から経路生成パケットを受信する経路生成パケット受信手段と、
自局の移動速度を計測する移動計測手段と、
所定のリンクコスト情報を参照し、少なくとも、上記経路生成パケットの受信時の無線電波の受信電力値と自局の移動速度とに基づいて、上記経路生成パケットの送信局との間の通信路の評価値を導出する管理手段と
して機能させることを特徴とする無線通信プログラム。
【請求項１０】
送受信手段が無線電波を受波し、
経路生成パケット受信手段が、上記送受信手段により受波された無線信号から経路生成パケットを受信し、
移動計測手段が、自局の移動速度を計測し、
管理手段が、所定のリンクコスト情報を参照し、少なくとも、上記経路生成パケットの受信時の無線電波の受信電力値と自局の移動速度とに基づいて、上記経路生成パケットの送信局との間の通信路の評価値を導出する
ことを特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置、無線通信システム、無線通信プログラム、無線通信方法及びリンク評価方法に関し、例えば、固定された無線通信装置（以下、「基地局」とも呼ぶ。）と、人間などの移動体に取り付けた無線通信装置（以下、「移動局」とも呼ぶ。）によって構成される無線通信システムに適用し得る。
【背景技術】
【０００２】
従来、マルチホップを構成するネットワークにおいて、転送経路を選択する方法は様々な方法が提案されている。
【０００３】
例えば、固定されている基地局に向けて、各移動局がマルチホップでデータ送信する場合、基地局を「根」とし、各移動局を「節」、「葉」とし、局間の通信リンクを「枝」とする木構造を構築することが必要となる。ネットワークの通信品質は、どの枝を用いるかによって変化する。従って、各枝に、通信品質を評価した評価値（以下では、「リンクコスト」と呼ぶ。）を与え、各移動局から基地局までのリンクコストの和（以下では、「パスコスト」と呼ぶ。）を小さくする経路を用いることが良く行なわれている（特許文献１参照）。リンクコストは、通信品質が良好であるリンクほど、数値が小さくなるように設定している。
【０００４】
従来、リンクコストは、局間の通信成功率や受信電力値等を用いることが多い。これは、移動局の移動があまり発生しないことを前提として、通信品質を測定した結果を、リンクコストとして採用しているからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−４３６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術は、例えば、比較的速度の速い移動運動や回転運動を行う移動体に無線通信装置が取り付けられた移動局から所定のデータを基地局に収集するような場合に、移動局の移動が激しく起こるため、時間をかけて通信品質を測定する方法は利用できない。また、移動体に取り付けた無線機アンテナの指向性の問題によって、移動局が回転をすると通信品質が大きく変化する問題がある。
【０００７】
そのため、急激な移動や回転を伴う移動局を含むネットワークにおいても、局間の通信路の通信品質の評価値を迅速に評価することができる無線通信装置、無線通信システム、無線通信プログラム及び無線通信方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、第１の本発明に係る無線通信装置は、（１）無線電波を送受波する送受信手段と、（２）送受信手段により受波された無線信号から経路生成パケットを受信する経路生成パケット受信手段と、（３）自局の移動速度を計測する移動計測手段と、（４）所定のリンクコスト情報を参照し、少なくとも、経路生成パケットの受信時の無線電波の受信電力値と自局の移動速度とに基づいて、経路生成パケットの送信局との間の通信路の評価値を導出する管理手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
第２の本発明に係る無線通信システムは、固定局と、複数の移動局とを有して構成される無線通信システムにおいて、各移動局が、第１の本発明に係る無線通信装置を有することを特徴とする。
【００１０】
第３の本発明に係る無線通信プログラムは、コンピュータを、（１）無線電波を送受波する送受信手段と、（２）送受信手段により受波された無線信号から経路生成パケットを受信する経路生成パケット受信手段と、（３）自局の移動速度を計測する移動計測手段と、（４）所定のリンクコスト情報を参照し、少なくとも、経路生成パケットの受信時の無線電波の受信電力値と自局の移動速度とに基づいて、経路生成パケットの送信局との間の通信路の評価値を導出する管理手段として機能させることを特徴とする。
【００１１】
第４の本発明に係る無線通信方法は、（１）送受信手段が無線電波を受波し、（２）経路生成パケット受信手段が、送受信手段により受波された無線信号から経路生成パケットを受信し、（３）移動計測手段が、自局の移動速度を計測し、（４）管理手段が、所定のリンクコスト情報を参照し、少なくとも、経路生成パケットの受信時の無線電波の受信電力値と自局の移動速度とに基づいて、経路生成パケットの送信局との間の通信路の評価値を導出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば急激な移動や回転を伴う移動局を含むネットワークにおいても、局間の通信路の通信品質の評価値を迅速に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態に係る無線通信システムの全体構成の一例を示す全体構成図である。
【図２】実施形態に係る移動局の受信電力特性の一例を説明する説明図である。
【図３】実施形態に係る無線通信システムにおけるリンクコストの一例を説明する説明図である。
【図４】実施形態における移動速度と最大回転角度との関係の一例を説明する説明図である。
【図５】実施形態における、各移動速度の回転角度の発生確率（発生頻度）の一例を示す回転角度発生確率分布図である。
【図６】実施形態における、各回転角度の受信電力値の変動確率密度の一例を示す受信電力値の変動確率分布図である。
【図７】実施形態における、移動後の移動局の受信電力値の変動確率密度に基づいて、受信失敗率の導出方法を説明する説明図である。
【図８】実施形態におけるリンクコストテーブルの一例を示す構成図である。
【図９】実施形態において送受信点間の距離と受信電力値との関係を示す図である。
【図１０】実施形態に係る移動局の内部構成の一例を示す内部構成図である。
【図１１】実施形態において、移動局におけるパスコストの導出を説明する説明図である。
【図１２】実施形態に係るリンク評価装置の構成を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（Ａ）主たる実施形態
以下では、本発明に係る無線通信装置、無線通信システム、無線通信プログラム及び無線通信方法の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
（Ａ−１）実施形態の構成
図１は、実施形態に係る無線通信システム（ネットワーク）の全体構成の一例を示す全体構成図である。
【００１６】
図１に示すように、この実施形態で想定する無線通信システム１は、固定された１台の基地局１０と、複数（図１では８台）の移動局２０（２０−１〜２０−８）とを有してネットワークを構成している。
【００１７】
無線通信システム１は、基地局１０を「根」とし、各移動局２０を「節」、「葉」としたツリー構造の無線マルチホップネットワークを構成している。無線通信システム１では、基地局１０及び移動局２０の数は限定されない。以下では、基地局１０及び移動局を総じて局又はノードと呼ぶこともある。図１において、各局を結ぶ直線は、２局が通信可能であることを示している。
【００１８】
基地局１０及び移動局２０には、それぞれネットワーク上で固有のアドレス（例えば、ＭＡＣアドレス、ショートアドレス、ＩＰアドレス等）が割り当てられている。基地局１０と各移動局２０との間で通信は行なわれるが、移動局２０同士で通信を行なわれない。仮に、移動局２０同士の通信が必要な場合には、基地局１０を中継して通信するようにしてもよい。すなわち、各移動局２０は、原則として、基地局１０を宛先とユニキャストのデータパケットの送信は行なうが、他の移動局２０を宛先としたユニキャストのデータパケットの送信は行なわないものとする。
【００１９】
基地局１０は、固定配置された無線通信装置であり、無線通信システム１全体を管理するものである。基地局１０のことを固定局とも呼ぶ。
【００２０】
各移動局２０（２０−１〜２０−８）は、移動体に取り付けられた無線通信装置である。移動体は、例えば人間、自転車、自動車等の移動可能なものを広く適用することができる。
【００２１】
この実施形態では、例えば、移動体が人間であり、バンド等の装着具やベスト型の装着被服などにより、移動局２０としての無線通信装置が人体に接した状態で固定されている場合を想定して説明する。これは、例えば、移動局２０としての無線通信装置には１又は複数のセンサが搭載されており、固定された位置で人体の脈拍データ、心拍データ等を取得したり、必要に応じて基地局１０に送信したりすることを想定しているためである。なお、センシングするデータ種類は特に限定されるものではない。移動体に無線通信装置を固定する位置は、測定するデータや運動の種類等に応じて適宜決まる。
【００２２】
図２は、実施形態に係る移動局２０の受信電力特性の一例を説明する説明図である。
【００２３】
ここでは、移動局２０が人間の背中に取り付けられている場合に、移動局２０の無線機が受信する受信電力特性を例示している。人体の背中に移動局２０の無線機が取り付けられているため、人体が障害物となり得る。つまり、移動局２０のアンテナの０度方向が人体の後方となり、１８０度方向が人体の前方となる。図２を参照すると、移動局２０のアンテナの１８０度方向においてディップが深くなっており、１８０度を中心とする人体を貫通する方向の受信特性が悪化していることがわかる。従って、例えば、移動局２０を人体に取り付けて使用する場合には、人体が障害物となり、通信相手となる他局との位置関係によっては、通信品質に影響を及ぼすことになる。
【００２４】
図３は、実施形態に係る無線通信システム１におけるリンクコストの一例を説明する説明図である。
【００２５】
図３において、太線は局間のデータ転送経路を示し、点線は転送に用いていないリンクを示している。各リンクに付記している四角囲みの数字はリンクコストを示し、各移動局２０に付記している数字は各移動局のパスコストを示している。なお、基地局１０のパスコストは「０」である。
【００２６】
例えば、移動局２０−６から基地局１０までの転送経路は、「移動局２０−６」→「移動局２０−４」→「基地局１０」である。この場合、移動局２０−４と基地局１０との間のリンクコストが「４」であるため、移動局２０−４がこの通信路を使用して基地局１０までデータ転送をする際、移動局２０−４のパスコストは「４」となる。また、移動局２０−６と移動局２０−４との間のリンクコストが「２」であり、移動局２０−６が移動局２０−４を転送先として選択して基地局１０にデータ送信するときの移動局２０−６のパスコストは「６（＝２＋４）」となる。
【００２７】
リンクコストは、局間の通信路の通信品質を評価した値である。リンクの評価の仕方は様々であり、例えば、「１〜９９」、「１〜９９９９」などの範囲の値で通信路の通信品質を評価し、一般的に、値が小さいほど通信品質が良く、値が大きくなるほど通信品質が悪いと評価している。すなわち、リンクコストの値が「１」であれば、その通信路の通信品質は良いと判断される。
【００２８】
［リンク評価装置］
各移動局２０は、他の局（基地局１０若しくは他の移動局２０）との間の通信路の通信品質（リンクコスト）を評価して、各通信路のリンクコストを導出するリンク評価装置２００を有する。
【００２９】
各移動局２０は、以下で説明するリンク評価装置２００を有して、通信のたびにするようにしてもよいし、又は、後述するようにリンク評価装置２００が、予め、自局の移動距離と受信電力値との関係に基づくリンクコストを示す２次元テーブル（リンクコストテーブル）を求め、そのリンクコストテーブルを設定するようにしてもよい。
【００３０】
以下では、図面を参照しながら、実施形態に係るリンク評価装置２０の構成、及び、リンクコストの導出方法の一例を説明する。
【００３１】
図１２は、実施形態に係る各移動局２０が有するリンク評価装置の構成を示す機能ブロック図である。
【００３２】
図１２に示すように、リンク評価装置２００は、回転角度発生頻度導出部１、受信電力変動特性導出部２、通信失敗率推定部３、リンクコスト導出部４を有する。
【００３３】
なお、リンク評価装置２００のハードウェア構成は、図示しないが、例えば、ＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、入出力インタフェースなどを備えるものであり、ＣＰＵがＲＯＭに格納される処理プログラム（リンク評価プログラム）を実行するようにしてもよい。リンク評価プログラムがインストールされることによりリンク評価機能がＣＰＵにより実行されるようにしてもよく、その場合でもリンク評価プログラムは図１２に例示するような機能を有する。
【００３４】
各移動局２０のリンク評価装置２００は、基地局１０から定期的にフラッディングするビーコン信号（ビーコンパケット）を受信し、そのビーコン受信時の受信電力値を基準として用いる。また、後述するように、各移動局２０は、自局の一定時間における移動量（すなわち、自局の移動速度）を計測する移動計測手段を有しており、各移動局２０のリンク評価装置２００は、移動計測手段により得られた移動速度を用いる。ここで、フラッディングとは、パケット（例えば、経路生成用パケットとしてのフラッディングパケット）を受信したノードが、一度だけ同じパケットを転送することで、マルチホップネットワークにおいて全ノードに情報を送ることを意味する。
【００３５】
各移動局２０は、ビーコン信号をフラッディング（送信）する際に、自身の識別情報と対応付けた自身の移動速度の値をビーコンに記載してフラッディング（ビーコンを送信）する。換言すると、ビーコンパケットには、各移動局２０の識別情報と対応付けられた移動速度が含まれている。
【００３６】
リンク評価装置２００は、ビーコン送信局の移動速度と自局（ビーコン受信局）の移動速度との両方又はいずれか一方に基づいて、受信電力値の変動分布を求める。その結果得られる、受信電力の確率密度に基づいて、ビーコン送信局との間の通信路を使用したときの通信成功率（若しくは通信失敗率）を推定する。この通信路を使用して通信したときの通信成功率（若しくは通信失敗率）に基づいて、当該リンクコストの値を導出する。
【００３７】
ここで、移動速度と受信電力の変動は、１対１に対応するものであると考えられる。従って、ビーコン受信のたびに、毎回受信電力の確率密度を考慮する必要はなく、移動速度から直接受信電力の確率密度を求めることができる。
【００３８】
一方で、一定時間（例えば１秒）の移動距離が大きいと回転が起こる可能性が減少し、移動距離が少ない場合に回転が起こる可能性が増加することが知られている。
【００３９】
図４は、移動速度と最大回転角度との関係の一例を説明する説明図である。最大回転角度は、ある移動速度で移動しているときに、その移動方向を０度とし、当該移動速度を維持しながら回転することができる最大角度を意味する。
【００４０】
図４に示すように、移動速度が小さいとき（移動速度：Ｖａ）には最大回転角度（回転角度：θａ）は比較的大きく、移動速度が大きくなると（移動速度：Ｖｂ（＞Ｖａ）最大回転角度は小さくなる（回転角度：θｂ（＜θａ））関係にある。すなわち、移動速度が大きくなると急激に回転することはなくなり、一定以下の回転角度しか取らなくなる。一方、移動速度が小さいと、比較的大きい回転角度を取りうるようになる。
【００４１】
回転角度発生頻度導出部１は、自局の移動速度において、自局の回転角度の発生確率を導出するものである。複数の移動速度のそれぞれにおいて、移動局２０自身の回転角度の発生確率（発生頻度）を導出する。
【００４２】
図５は、各移動速度における回転角度の発生確率（発生頻度）の一例を示す回転角度発生確率分布図である。
【００４３】
回転角度の発生確率（発生頻度）は、ある移動速度で移動しているときに、移動方向を０度として回転したときの回転角度の発生頻度を意味している。図５では、説明を容易にするため一例として、図４で例示した移動速度が大きい場合（移動速度：Ｖａ）と小さい場合（移動速度：Ｖｂ）を比較して示している。実際は、各移動局２０の移動を想定して、それぞれ値が異なる複数の移動速度を設定し、それぞれの移動速度における回転角度の発生確率（発生頻度）を求めるようにしてもよい。図５より、移動速度の大小に関係なく、発生確率（発生頻度）が最も高くなるのは回転角度０、すなわち回転が発生しない状況のときである。また、移動速度の大小に関係なく、回転角度が大きくなるにつれ、急激に発生確率（発生頻度）は低下することが分かる。移動速度が異なる場合を比較したときに、発生確率の低下する傾きは移動速度が大きくなるほど大きくなる。
【００４４】
受信電力変動特性導出部２は、移動局２０が回転したときの受信電力値の変動特性を求めるものである。
【００４５】
図６は、各回転角度における受信電力値の変動確率密度の一例を示す受信電力値の変動確率分布図である。
【００４６】
ここでは、各移動局２０の無線機の受信電力特性として図２に示すような受信電力特性を用いて、各移動局２０がＸ度だけ回転したときに、受信電力値の変動特性を導出する。すなわち、他の移動局２０と通信している移動局２０がＸ度回転したとき、受信電力値の変動量（変動値）の相対的な出やすさを示す受信電力値の変動確率密度を導出する。なお、移動局２０の受信電力特性は、図２に示す受信電力特性に限定されるものではないが、移動体に取り付けられた移動局２０の無線機（アンテナ）についての角度に関連する受信電力特性（アンテナ特性）を示すものであればよい。
【００４７】
具体的な上記受信電力値の変動確率密度の導出方法を例示する。人体の背中に移動局２０が取り付けられたときの移動局２０の無線機の受信電力特性（アンテナ特性）は、図２に例示するように、人体の背面方向が無線機（アンテナ）の０度方向となっている。ある移動局２０が他の局（基地局１０又は他の移動局２０）と通信しているときに、当該移動局２０と他の局との通信方向の角度をＹ度とする。
【００４８】
移動前の通信方向がＹ度であり、移動後の通信方向は（Ｙ＋Ｘ）度又は（Ｙ−Ｘ）度となる。従って、図２の受信電力特性に基づいて、Ｙ度のアンテナ特性と（Ｙ＋Ｘ）度のアンテナ特性との差分値（受信電力変動値）、Ｙ度のアンテナ特性と（Ｙ−Ｘ）度のアンテナ特性との差分値（受信電力変動値）をそれぞれ導出する。このとき、上述したように、移動前の通信方向である角度Ｙの値は０度〜３６０度の範囲内の値であるため、全てのＹの値について導出する。
【００４９】
図６では、移動局２０の大きく回転した場合と小さく回転した場合とを比較して、受信電力値の変動確率密度（受信電力値の変動特性）を説明するために、角度Ｘの値が１０度の場合と４０度の場合とを示している。なお、回転角度Ｘの値は、０度〜１８０度の範囲内の値であるため、全てのＸの値について受信電力値の変動特性を導出するようにしてもよい。図６に示すように、回転角度が小さいと受信電力の変動量が少なく、回転角度が大きいと受信電力の変動量が大きくなる。
【００５０】
通信失敗率推定部３は、受信電力値に対する受信失敗率（パケットロス率）に関する情報を参照して、基準とする受信電力値とその受信電力値の変動確率密度とに基づいて、移動後の通信失敗率を推定するものである。
【００５１】
図７は、移動後の移動局２０における受信電力値の変動確率密度に基づいて、受信失敗率の導出方法を説明する説明図である。
【００５２】
基準となる受信電力値と、受信電力値の変動確率密度とに基づいて、移動後の受信電力値の確率密度の値を導出する。そして、各受信電力値に対する受信失敗率（パケットロス率）との関係を参照しながら、移動後の受信電力値の確率密度の値（すなわち、受信電力値の発生確率Ａ）と、移動後の受信電力値での受信失敗率（パケットロス率）とをかけ合わせる。全ての受信電力値について計算を行い、計算結果を足し合わせることで、特定の状況における移動後の通信失敗率を推定することができる。
【００５３】
リンクコスト導出部４は、通信失敗率推定部３により推定された通信失敗率に基づいて、他の局との間のリンクの通信品質を評価し、当該リンクについてリンクコストの値を導出するものである。リンクコストは、通信品質が悪くなるほど大きい値を取るため、一例としては通信成功率の逆数を用いるようにしてもよい。
【００５４】
上述したように、各移動局２０は、リンク評価装置２００を備え、通信毎に、移動局２０の移動速度と回転を考慮して、リンクコストを導出するようにしてもよい。
【００５５】
しかし、結局のところ、移動局２０の移動速度と移動局２０における移動前の受信電力値が変数となるので、図８に例示するように、移動速度と移動前の受信電力値との関係に基づくリンクコストを示す２次元テーブルであるリンクコストテーブル（以下では、「リンクコスト情報」とも呼ぶ。）を各移動局２０に設定しておくようにしてもよい。これにより、通信毎に複雑な演算を必要とせずに、予め設定したリンクコストを参照して、移動速度及び移動前の受信電力値に基づいて、対応するリンクコストを導出することができる。
【００５６】
また、移動速度に対する最大回転角度に関する情報（図４参照）、回転角度の発生頻度に関する情報（図５参照）は、例えば、運動の種類、状況などによって変化し得るものである。従って、図８に例示するようなリンクコストテーブルを１つだけ設定しておき、移動速度及び受信電力値に基づいて一意に決める方法だけではなく、複数のリンクコストテーブルを設定しておき、そのシチュエーションに応じて、使用するリンクテーブルの切り替えをして、状況に応じて最適なリンクコストを導出することができるようにしてもよい。
【００５７】
［移動局２０］
図１０は、実施形態に係る移動局２０の内部構成の一例を示す内部構成図である。
【００５８】
ここでは、移動局２０にリンク評価方法を実装する場合の一例を例示する。具体的には、リンク評価装置２００が事前にリンクコストテーブル（リンクコスト情報）を設定しておき、ビーコンパケットの受信時の受信電力値及び自局の移動速度に基づいて、リンクコストテーブルから対応するリンクコストを導出する場合を例示する。
【００５９】
図１０に示すように、移動局２０は、送信手段１００１、受信手段１００２、タイマー１００３、ビーコンパケット生成手段１００４、データ生成手段１００５、送信先選択手段１００６、ビーコン受信手段１００７、ビーコン管理手段１００８、データ受信手段１００９、移動計測手段１０１０、周辺無線機テーブル１０１１、リンクコストテーブル１０１２、位置計測手段１０１３を有する。
【００６０】
移動局２０には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、入出力インタフェース等の集積装置や通信手段（無線インターフェース）等が搭載されており、移動局２０における各種機能は、ＣＰＵ（コンピュータ）が処理プログラム（無線通信プログラム）を実行することにより実現される。
【００６１】
送信手段１００１は、無線信号の電波を送出するものである。また、受信手段１００２は、他の局から送出された無線信号の電波を受信するものである。移動局２０では、送信手段１００１及び受信手段１００２により無線信号を送受信する無線インタフェース（パケット送受信手段）が構成されている。移動局２０では、局間でビーコンパケットを送受信したり、人体の脈拍データ等を含むデータパケットを送受信したりする。
【００６２】
移動計測手段１０１０は、自局の移動状況を認識する処理（以下、「移動認識処理」とも呼ぶ。）を行なう移動認識手段である。移動計測手段１０１０は、移動認識処理結果を、ビーコン管理手段１００８に与える。この実施形態では、移動計測手段１０１０は、移動認識処理として、一定時間（直近の一定時間）における自局の移動量（すなわち、移動速度）を認識するものとする。移動計測手段１０１０は、例えば、加速度センサ、ジャイロセンサ、加速度センサ、角加速度センサ、地磁気センサ等の種々のデバイスを適用することができる。
【００６３】
位置計測手段１０１３は、自局の位置情報を認識する位置認識手段である。位置計測手段１０１３は、例えば、ＧＰＳ受信機等のデバイスを適用することができる。位置計測手段１０１３は、この実施形態の必須要素ではなく、ビーコンパケットに自局の位置情報を含めることができる構成であるときに利用される。
【００６４】
ビーコン受信手段１００７は、受信手段１００２を介して、基地局１０がフラッディングにより定期的に送信したビーコンパケットを受信する機能を担っている。ビーコン受信手段１００７は、ビーコン受信時の受信電力値をビーコン管理手段１００８に供給したり、又ビーコンパケットに含まれている、送信局の移動速度、送信局のパスコスト、必要であれば送信局の位置情報等をビーコン管理手段１００８に供給したりする。
【００６５】
ビーコン管理手段１００８は、ビーコン受信手段１００７から受信したビーコンパケットを取得し、ビーコンパケットの管理やビーコンパケットの転送制御機能を担っている。ビーコン管理手段１００８は、ビーコン受信手段１００７からビーコンに含まれている送信局のパスコスト（すなわち、送信局の識別情報に対応付けられているパスコスト）を取得し、周辺にある移動局のパスコストを保持するために、当該送信局のパスコストを周辺無線機テーブル１０１１に記憶する。また、ビーコン管理手段１００８は、ビーコン受信手段１００７からビーコン受信時の受信電力値と、移動計測手段１０１０が計測した一定時間当りの移動距離（移動速度）とを受け取り、ビーコン受信時の受信電力値と自局の移動速度とに基づいて、局間のリンクコストを求める機能を担っている。また、ビーコン管理手段１００８は、周辺無線機テーブル１０１１を参照して、自局から基地局１０までのリンクコストが最も小さい値となる経路を選択し、その経路を使用して通信したときの自局のパスコストを決定する。
【００６６】
この実施形態では、リンク評価装置２００が事前に求めたリンクコストテーブル１０１２を用いて、受信電力値及び自局移動速度に基づいて、局間のリンクコストを求める場合を例示している。
【００６７】
しかし、移動局２０がリンク評価装置２００を実装し、通信毎に局間のリンクコストを導出することもできるようにしてもよい。その場合には、ビーコン管理手段１００８にリンク評価装置２００が設けられるようにしてもよい。リンク評価装置２００の構成やリンクコストの導出方法の一例に関しては、既に説明しているので、ここでの詳細な説明は省略する。
【００６８】
ビーコン管理手段１００８は、上記したようにしてリンクコストを導出することに加え、以下のような要素を考慮してリンクコスト値の補正処理を行うようにしてもよい。
【００６９】
ビーコン管理手段１００８は、フェージングの影響を考慮して、リンクコストを導出するようにしてもよい。
【００７０】
移動前の受信電力値が大きい場合、すなわちデータ送信局とデータ受信局との間の距離が短い場合には、大地反射によるフェージングの影響を激しく受けるために、移動に対する受信電力値の変動が激しいことが知られている。
【００７１】
図９は、送受信点間の距離と受信電力値との関係を示す図である。図９に示すように、送受信点間の距離が大きくなるに従って、一定量の移動に対する受信電力値の変動量（変動値）が小さくなる。従って、ビーコン管理手段１００８は、この要素を考慮すると、受信電力値が大きく（例えば、閾値と比較して閾値よりも受信電力値が大きく）、移動が激しい場合（例えば、移動速度が閾値を越えている場合）には、通信品質が急激に変化する可能性が高いため、リンクコストの値を大きくする構成を取るようにしてもよい。
【００７２】
また、ビーコン管理手段１００８は、ビーコンパケットに送信局の位置情報が含まれている場合には、その送信局の位置情報と受信局（すなわち自局）の位置情報とに基づいて距離を導き、その距離に基づいて受信電力値を補正するようにしてもよい。
【００７３】
例えば、移動局２０がＧＰＳなどの位置計測手段を用いて自局の位置情報を認識できる場合、ビーコンパケットに送信局の位置情報を含めてフラッディングできる。その場合、ビーコンパケットに含まれる送信局の位置情報と自局の位置情報に基づいて、送受信局間の距離を導出できる。距離とビーコン受信時の受信電力値との関係情報に基づいて、導出した距離に対応する受信電力値を補正する。具体的には、リンク評価装置２００は、フェージングの影響などを受け、距離が短いにも関わらず受信電力が低くなるケースがあり、このような場合には距離から平均的な受信電力値に修正する。
【００７４】
さらに、ビーコン管理手段１００８は、回転による通信性能への影響は、自局だけではなく、送受信相手に関しでも同じことが発生する。従って、図８に例示するリンクコストテーブル１０１２を拡張して、送信先の移動速度、自身の移動速度、受信電力の３つの要素からリンクコストを求める方法を取ることもできる。例えば、その一例として、送信先の移動速度毎に、図８に例示するリンクコストテーブルを複数用意しておき、送信先の移動速度に基づいて対応するリンクコストテーブルを選択し、そのリンクコストテーブルを用いて局間のリンクコストを導出するようにしてもよい。
【００７５】
リンクコストテーブル１０１２は、リンク評価装置２００により事前に求められたリンクコストテーブルである。リンクコストテーブル１０１２は、例えば、図８に例示するリンクコストテーブルを適用することができる。また、リンクコストテーブル１０１２には、１種類のリンクコストテーブルだけではなく、無線通信を行なう状況（例えば、運動の種類や環境状況等）に応じて、複数種類のリンクコストテーブルを有するようにしておき、いずれかのリンクコストテーブルを使用できるようにしてもよい。
【００７６】
また、リンクコストテーブル１０１２は、図８に例示するリンクコストテーブルに限定されるものではなく、自局の移動速度及び受信電力値に加えて、ビーコンパケットの送信局の移動速度も用いてリンクコストを導出する場合には、自局の移動速度、受信電力値、送信局の移動速度を要素とするリンクコストテーブルとしてもよい。
【００７７】
タイマー１００３は、他の局からフラッディングパケットを受信してから、当該フラッディングパケットを転送するまでの遅延（パケット転送遅延時間）を管理するためのタイマーである。
【００７８】
ビーコンパケット生成手段１００４は、フラッディングするビーコンパケットを生成する機能を担っている。ビーコンパケット生成手段１００４は、自局のパスコスト、送信局としての自局の移動距離、必要に応じて自局の位置情報等をビーコンパケットに含むようにする。
【００７９】
データ受信手段１００９は、受信手段１００２を介して、他の局から送信されたデータパケットを受信する機能を担っている。データ受信手段１００９は、受信処理が終わったデータパケットを送信先選択手段１００６に与える。例えば、受信したデータパケットを次の局に転送する場合には、次の局に転送するために、データ受信手段１００９は、データパケットを送信先選択手段１００６に供給する。
【００８０】
データ生成手段１００５は、基地局１０に向けて送信するデータを生成する機能を担っている。例えば、人体の脈拍データ等を生成するが、データ種類は特に限定されるものではない。データ生成手段１００５のデータ送信契機は特に限定されるものではなく、例えば、上位層（図示しないアプリケーション等）で発生したデータを送信データとすることができる。
【００８１】
周辺無線機テーブル１０１１は、周辺に位置している移動局２０に関する情報を含むテーブルである。周辺無線機テーブル１０１１は、例えば、周辺の移動局１０１１のアドレス情報や基地局１０までのホップ数等の情報を含むものであり、経路テーブルなどを適用することができる。
【００８２】
送信先選択手段１０１１は、データ生成手段１００５が生成したデータ、又はデータ受信手段１００９が受信したデータの転送先を選択する機能を担っている。送信先選択手段１０１１は、周辺無線機テーブル１０１１を参照して、自局から基地局１０までの経路のうち、コストが最小値となる経路を選択し、その経路での次の移動局をデータ転送先として選択する。そして、その選択したデータ転送先とするデータパケットが送信手段１００１に供給されて、データパケットが送信手段１００１から転送先に送信される。
【００８３】
（Ａ−２）実施形態の動作
以下では、実施形態に係る無線通信システム１における無線通信処理の動作を、図面を参照しながら説明する。
【００８４】
この無線通信システム１では、例えば移動局２０としての無線通信装置が人体に取り付けられており、人（移動体）が走ることを想定しており、各移動局２０の移動が多いことから、頻繁（例えば典型的には１秒毎）にネットワークを再構成する。
【００８５】
ビーコンパケットが各移動局２０に行き亘るようにするため、基地局１０は定期的（例えば１秒毎）にビーコンパケットを送信する。
【００８６】
例えば、図３に例示するネットワーク構成の場合、基地局１０の周辺に位置している移動局（すなわち基地局１０の電波到達範囲内にある移動局）２０は、移動局２０−１、２０−３、２０−５、２０−７であるため、移動局２０−１、２０−３、２０−５、２０−７が、基地局１０から直接ビーコンパケットを受信する。
【００８７】
ビーコンパケットを受信した各移動局２０では、受信手段１００２が、無線電波を捕捉し、ビーコン受信時の受信電力値を計測する。また、ビーコン受信手段１００７は、受信手段１００２のビーコン受信時の受信電力値と、受信したビーコンパケットをビーコン管理手段１００８に供給する。
【００８８】
ビーコン管理手段１００８では、ビーコンパケットに含まれている送信局のパスコストを取得し、その送信局のパスコストを周辺無線機テーブル１０１０に記憶する。ここで、基地局１０のパスコストは「０」と設定されているので、基地局１０から直接ビーコンパケットを取得した移動局２０は、基地局10のパスコスト「０」を周辺無線機テーブル１０１０に記憶する。一方、ビーコンパケットの送信局が移動局２０である場合に、ビーコンパケットの送信局である移動局２０のパスコストがビーコンパケットに含まれているので、その場合には、当該送信局のパスコストを周辺無線機テーブル１０１０に記憶する。
【００８９】
また、ビーコン管理手段１００８は、ビーコン受信時の受信電力値と、移動計測手段１０１０から自局の一定期間内の移動量（移動速度）を取得し、リンクコストテーブル１０１２を参照して、ビーコン受信時の受信電力値及び自局の移動速度に基づいて、ビーコンパケットの送信局（基地局１０又は移動局２０）と自局との間の通信路のリンクコストを導出し、当該リンクコストを周辺無線機テーブル１０１０に記憶する。ここでは、リンクコストテーブル１０１２を参照して、送信局と自局との間のリンクコストを導出することができるので、人が走って移動して、移動局２０も激しく移動するような場合でも、処理負荷を抑えながら、迅速にリンクコストを導出することができる。もちろん、ビーコン管理手段１００８にリンク評価装置２００の機能が搭載されており、ビーコン受信時にリンク評価装置２００が逐次リンクコストを導出するようにしてもよい。
【００９０】
さらに、ビーコンパケットの直前に、自局から基地局１０までの経路のうち、コストが最小値となる経路が選択され、その経路における次の局が親ノードとして選択される。そして、その親ノードを経由する経路のパスコストが求められ、そのパスコストを自局のパスコストとする。
【００９１】
例えば、図１１は、移動局２０−４が基地局１０までのパスコストの導出を説明する説明図である。図１１に示すように、移動局２０−４の周辺に位置している移動局２０−１、２０−２、２０−３、２０−５、２０−６であり、それぞれのパスコストは順番に「２」、「４」、「３」、「４」、「６」である。また、移動局２０−４が、各移動局２０−１、２０−２、２０−３、２０−５、２０−６との間のリンクコストは「８」、「５」、「４」、「２」、「７」であると導出する。これにより、各移動局２０−１、２０−２、２０−３、２０−５、２０−６を転送先とした場合のコストは、「１０」、「９」、「７」、「６」、「１３」であるので、移動局２０−４は最小値である移動局２０−５の転送経路を選択する。
【００９２】
ビーコンパケット生成部１００４が、少なくとも、自局のパスコスト、自局の移動速度を挿入したビーコンパケットをフラッディングする。各移動局２０はランダムな時間でビーコンパケットをフラッディングする。
【００９３】
上記のようなビーコンパケットのフラッディングを順次行うことにより、各移動局２０が急激に移動したり、回転を伴った移動をしたりしても、逐次、局間のリンクコストを更新できる。
【００９４】
次に、各移動局２０が基地局１０に向けてデータ通信する際、送信先選択手段１００６が、周辺無線機テーブル１０１１を参照して、自局から基地局１０までのコストが最小値となる経路を選択し、その経路の次の移動局２０を親ノードとし、その親ノードにデータパケットを送信するようにする。つまり、送信先選択手段１００６は、親ノードのアドレスを含むデータパケットを生成し、送信手段１００１がデータパケットを送信する。
【００９５】
（Ａ−３）実施形態の効果
以上のように、この実施形態によれば、各移動局が、自局の移動速度、回転を考慮して、ネットワーク構成を用いることにより、単純に局間の受信電力値などを用いた場合と比較して、通信に失敗する確率を減少させることが可能となる。結果としてデータの収集成功率を上げることができる。
【００９６】
（Ｂ）他の実施形態
上述した実施形態においても種々の変形実施形態を言及したが、本発明は以下の変形実施形態に適用することができる。
【００９７】
上述した実施形態において例示した、図２、図４、図５、図６は一例であり、人体に取り付ける無線機の位置や、運動環境（例えば運動上、体育館などの室内環境など）に応じて、アンテナの受信電力特性、移動速度、回転角度などが異なるので、そのような運動特性に応じた情報を用いることが望ましい。
【符号の説明】
【００９８】
１…無線通信システム、１０…基地局、２０（２０−１〜２０−８）…移動局、
２００…リンク評価装置、１…、回転角度発生頻度導出部、２…受信電力変動特性導出部、３…通信失敗率推定部、４…リンクコスト導出部、
１００１…送信手段、１００２…受信手段、１００３…タイマー、１００４…ビーコンパケット生成手段、１００５…データ生成手段、１００６…送信先選択手段、１００７…ビーコン受信手段、１００８…ビーコン管理手段、１００９…データ受信手段、１０１０…移動計測手段、１０１１…周辺無線機テーブル、１０１２…リンクコストテーブル、１０１３…位置計測手段。
【図１】
2019134315.tif 000003
【図２】
2019134315.tif 000004
【図３】
2019134315.tif 000005
【図４】
2019134315.tif 000006
【図５】
2019134315.tif 000007
【図６】
2019134315.tif 000008
【図７】
2019134315.tif 000009
【図８】
2019134315.tif 000010
【図９】
2019134315.tif 000011
【図１０】
2019134315.tif 000012
【図１１】
2019134315.tif 000013
【図１２】
2019134315.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成30年12月26日(2018.12.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線電波を送受波する送受信手段と、
上記送受信手段により受波された無線信号から経路生成パケットを受信する経路生成パケット受信手段と、
自局の移動速度を計測する移動計測手段と、
所定のリンクコスト情報を参照し、少なくとも、上記経路生成パケットの受信時の無線電波の受信電力値と自局の移動速度とに基づいて、上記経路生成パケットの送信局との間の通信路の評価値を導出する管理手段と
を備え、
上記リンクコスト情報は、
少なくとも、移動速度と受信電力値との組み合わせ毎に評価値が対応付けられたものであって、
運動特性に応じた移動速度と回転との相対関係を用いて、移動速度毎の回転角度の発生確率と、回転角度毎の受信電力値の変動確率密度とを反映させて得た評価値を有する
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
上記リンクコスト情報が、受信電力値毎の通信失敗率に関する情報と、回転角度毎の受信電力値の変動確率密度とを反映させて得た評価値を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
上記管理手段が、上記受信電力値が閾値より大きく、かつ、上記移動速度が閾値より大きい場合に、所定のフェージング特性に応じて当該送信局間の通信路の評価値を補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
位置情報を計測する位置計測手段をさらに備え、
上記管理手段が、上記受信電力値について、受信した上記経路生成パケットに含まれる上記送信局の位置情報と、上記位置計測手段により得られた位置情報とに基づく、上記送信局との間の距離から得られる受信電力値に補正する
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項５】
上記リンクコスト情報が、上記送信局の移動速度、自局の移動速度、受信電力値を反映させたものであり、
上記管理手段が、上受信した上記経路生成パケットに含まれる上記送信局の移動速度を踏まえて、上記送信局との間の通信路の評価値を導出する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の無線通信装置。
【請求項６】
上記経路生成パケットに含まれている送信局のパス評価値と、上記管理手段により導出された当該送信局との間の通信路の評価値とを局毎に記憶した経路情報を管理する経路情報管理手段と、
上記経路情報における固定局までの経路のうち、パス評価値が最小となる経路を自局のパス評価値とし、少なくとも上記自局のパス評価値を含む経路生成パケットを送信する経路生成パケット送信手段と
を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の無線通信装置。
【請求項７】
固定局と、複数の移動局とを有して構成される無線通信システムにおいて、
上記各移動局が、請求項１〜６のいずれかに記載の無線通信装置を有することを特徴とする無線通信システム。
【請求項８】
コンピュータを、
無線電波を送受波する送受信手段と、
上記送受信手段により受波された無線信号から経路生成パケットを受信する経路生成パケット受信手段と、
自局の移動速度を計測する移動計測手段と、
所定のリンクコスト情報を参照し、少なくとも、上記経路生成パケットの受信時の無線電波の受信電力値と自局の移動速度とに基づいて、上記経路生成パケットの送信局との間の通信路の評価値を導出する管理手段と
して機能させ、
上記リンクコスト情報は、
少なくとも、移動速度と受信電力値との組み合わせ毎に評価値が対応付けられたものであって、
運動特性に応じた移動速度と回転との相対関係を用いて、移動速度毎の回転角度の発生確率と、回転角度毎の受信電力値の変動確率密度とを反映させて得た評価値を有する
ことを特徴とする無線通信プログラム。
【請求項９】
送受信手段が無線電波を受波し、
経路生成パケット受信手段が、上記送受信手段により受波された無線信号から経路生成パケットを受信し、
移動計測手段が、自局の移動速度を計測し、
管理手段が、所定のリンクコスト情報を参照し、少なくとも、上記経路生成パケットの受信時の無線電波の受信電力値と自局の移動速度とに基づいて、上記経路生成パケットの送信局との間の通信路の評価値を導出し、
上記リンクコスト情報は、
少なくとも、移動速度と受信電力値との組み合わせ毎に評価値が対応付けられたものであって、
運動特性に応じた移動速度と回転との相対関係を用いて、移動速度毎の回転角度の発生確率と、回転角度毎の受信電力値の変動確率密度とを反映させて得た評価値を有する
ことを特徴とする無線通信方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上述した課題を解決するために、第１の本発明に係る無線通信装置は、（１）無線電波を送受波する送受信手段と、（２）送受信手段により受波された無線信号から経路生成パケットを受信する経路生成パケット受信手段と、（３）自局の移動速度を計測する移動計測手段と、（４）所定のリンクコスト情報を参照し、少なくとも、経路生成パケットの受信時の無線電波の受信電力値と自局の移動速度とに基づいて、経路生成パケットの送信局との間の通信路の評価値を導出する管理手段とを備え、リンクコスト情報は、少なくとも、移動速度と受信電力値との組み合わせ毎に評価値が対応付けられたものであって、運動特性に応じた移動速度と回転との相対関係を用いて、移動速度毎の回転角度の発生確率と、回転角度毎の受信電力値の変動確率密度とを反映させて得た評価値を有することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
第３の本発明に係る無線通信プログラムは、コンピュータを、（１）無線電波を送受波する送受信手段と、（２）送受信手段により受波された無線信号から経路生成パケットを受信する経路生成パケット受信手段と、（３）自局の移動速度を計測する移動計測手段と、（４）所定のリンクコスト情報を参照し、少なくとも、経路生成パケットの受信時の無線電波の受信電力値と自局の移動速度とに基づいて、経路生成パケットの送信局との間の通信路の評価値を導出する管理手段として機能させ、リンクコスト情報は、少なくとも、移動速度と受信電力値との組み合わせ毎に評価値が対応付けられたものであって、運動特性に応じた移動速度と回転との相対関係を用いて、移動速度毎の回転角度の発生確率と、回転角度毎の受信電力値の変動確率密度とを反映させて得た評価値を有することを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
第４の本発明に係る無線通信方法は、（１）送受信手段が無線電波を受波し、（２）経路生成パケット受信手段が、送受信手段により受波された無線信号から経路生成パケットを受信し、（３）移動計測手段が、自局の移動速度を計測し、（４）管理手段が、所定のリンクコスト情報を参照し、少なくとも、経路生成パケットの受信時の無線電波の受信電力値と自局の移動速度とに基づいて、経路生成パケットの送信局との間の通信路の評価値を導出し、リンクコスト情報は、少なくとも、移動速度と受信電力値との組み合わせ毎に評価値が対応付けられたものであって、運動特性に応じた移動速度と回転との相対関係を用いて、移動速度毎の回転角度の発生確率と、回転角度毎の受信電力値の変動確率密度とを反映させて得た評価値を有することを特徴とする。