(57)【要約】【課題】無線通信に用いられる電波の測定装置に対する影響を抑制する。【解決手段】測定装置からの信号を受信する受信部と、  受信した前記信号に基づいて電波発射許可期間を設定し、通信先の複数の無線通信装置に対して、前記電波発射許可期間内に送信を許可するための送信許可の通知を行う通信制御を行う制御部とを有することを特徴とする無線制御局装置。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定装置からの信号を受信する受信部と、
受信した前記信号に基づいて電波発射許可期間を設定し、通信先の複数の無線通信装置に対して、前記電波発射許可期間内に送信を許可するための送信許可信号の通知を行う通信制御を行う制御部と
を有することを特徴とする無線制御局装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記無線通信装置が通信を行う通信エリアが複数のエリアに分割されている場合に、
同時に前記送信許可信号を通知する先の複数の無線通信装置が、前記分割した複数のエリアの特定のエリアのみに限定されるように制御することを特徴とする請求項１に記載の無線制御局装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記同時に送信許可信号を通知する先の複数の無線通信装置が含まれる前記特定のエリアに配置された測定装置から前記電波発射許可期間に関する通知を受けて、前記送信許可信号を通知することを特徴とする請求項２に記載の無線制御局装置。
【請求項４】
通信エリアの複数のエリアへの分割を、セクタアンテナによって行うことを特徴とする請求項２又は３に記載の無線制御局装置。
【請求項５】
通信エリアの複数のエリアへの分割を、ビームフォーミングによって行うことを特徴とする請求項２又は３に記載の無線制御局装置。
【請求項６】
通信エリアの複数のエリアへの分割を、通信先の通信装置、測定装置の測位結果に基づいて行われることを特徴とする請求項２又は３に記載の無線制御局装置。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１項に記載の無線制御局装置に対して、電波発射許可に関する情報を通知することを特徴とする測定装置。
【請求項８】
請求項１から６までのいずれか１項に記載の無線制御局装置と通信を行い、送信許可の通知を受けた後に前記無線制御局装置に対して送信を行うことを特徴とする無線通信装置。
【請求項９】
無線制御局装置における通信方法であって、
測定装置からの信号を受信するステップと、
受信した前記信号に基づいて電波発射許可期間を設定し、通信先の複数の無線通信装置に対して、前記電波発射許可期間内に送信を許可するための送信許可信号の通知を行う通信制御を行うステップと
を有することを特徴とする通信方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の通信方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１１】
測定装置からの信号を受信する受信回路と、
受信した前記信号に基づいて電波発射許可期間を設定し、通信先の複数の無線通信装置に対して、前記電波発射許可期間内に送信を許可するための送信許可信号の通知を行う通信制御を行う制御回路と
を有することを特徴とする無線通信制御用の集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
センサネットワーク(Wireless Sensor Networks, WSN)とは、複数のセンサ付無線端末を空間に散在させ、それらが協調して環境や物理的状況を採取することを可能とする無線ネットワークのことである。
【０００３】
昨今、センサネットワークの普及が進み、多種多様なシチュエーションに導入されている（下記非特許文献１参照）。センサネットワークの普及が進むに従って、センサノードからデータを集めるシンクノードへの通信帯域が足りなくなるという問題が発生している。
【０００４】
この問題を解決するために、マルチユーザＭＩＭＯ技術が開発され導入されてきた（下記非特許文献２参照）。
【０００５】
昨今、様々な用途が考えられており、医療関連分野への導入も進みつつある（下記非特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】坂村健：ユビキタスコンピューティング，オペレーションズ・リサーチ，ｐｐ．２０３−２０９，２００４年４月号
【非特許文献２】石原他，上りリンクマルチユーザＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送における信号検出法  ―空間軸上周波数有効利用技術の研究開発―，電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 ２００７年＿通信（１），１９３，２００７−０８−２９
【非特許文献３】ＥＴＳＩ  ＴＲ  １０２  ７３２  Ｖ０．４．１（２０１１−０３ ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、医療関連分野では、心電図測定機等の測定装置において微少な生体電気を測定する必要があり、測定装置の直近で無線通信に利用される電波が発射されると、測定自体に大きな影響を及ぼす可能性が高い。
【０００８】
また、センサの送信活動を制御する技術も提案されているが（非特許文献３）、センサの数や測定装置の数が増えてくると、通信の輻輳を起こしやすくなるという問題もある。
【０００９】
本発明は、無線通信に用いられる電波の測定装置に対する影響を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一観点によれば、測定装置からの信号を受信する受信部と、受信した前記信号に基づいて電波発射許可期間を設定し、通信先の複数の無線通信装置に対して、前記電波発射許可期間内に送信を許可するための送信許可信号の通知を行う通信制御を行う制御部と、を有することを特徴とする無線制御局装置が提供される。
【００１１】
これにより、無線通信に用いられる電波の測定装置に対する影響を抑制することができる。
【００１２】
前記制御部は、前記無線通信装置が通信を行う通信エリアが複数のエリアに分割されている場合に、同時に前記送信許可信号を通知する先の複数の無線通信装置が、前記分割した複数のエリアの特定のエリアのみに限定されるように制御することが好ましい。
【００１３】
無線通信装置のクラスタを同じエリア内の無線通信装置のみで構成することにより、クラスタ内の無線通信が一斉に行われた際にそのエリアの測定装置に対して与える影響を最小化に抑制することが可能となる。
【００１４】
前記制御部は、前記同時に送信許可信号を通知する先の複数の無線通信装置が含まれる前記特定のエリアに配置された測定装置から前記電波発射許可期間に関する通知を受けて、前記送信許可信号を通知することが好ましい。
【００１５】
同じエリアに属する測定装置について、測定装置から前記電波発射許可期間の通知を受けると前記送信許可信号を通知するようにすることで、測定装置が動作している場合に限定して送信許可を指示することができるため、動作していない場合の無駄な処理を行わないですむ。
【００１６】
上記の通信エリアの複数のエリアへの分割を、セクタアンテナによって行うようにすると、構成が簡単になって良い。或いは、通信エリアの複数のエリアへの分割を、ビームフォーミングによって行うようにしても良い。また、上記通信エリアの複数のエリアへの分割を、通信先の通信装置、測定装置の測位結果に基づいて行われるようにしても良い。すなわち、セクタアンテナと測定装置との測位結果等に基づく位置関係によっては、一つの測定装置が複数のセクタで検出されることがある。この場合は、最初に各セクタのトリガー信号を調べる際に、最も受信強度の強かったセクタに測定装置が配置されていると処理する方法や、検出された複数のセクタをまとめて一つのセクタとして扱う方法などの方法を用いて、上記の処理とほぼ同等の処理を行うことが可能である。
【００１７】
本発明は、上記のいずれか１に記載の無線制御局装置に対して、電波発射許可に関する情報を通知することを特徴とする測定装置であっても良い。或いは、上記のいずれか１に記載の無線制御局装置と通信を行い、送信許可の通知を受けた後に前記無線制御局装置に対して送信を行うことを特徴とする無線通信装置であっても良い。
【００１８】
本発明の他の観点によれば、無線制御局装置における通信方法であって、測定装置からの信号を受信するステップと、受信した前記信号に基づいて電波発射許可期間を設定し、通信先の複数の無線通信装置に対して、前記電波発射許可期間内に送信を許可するための送信許可信号の通知を行う通信制御を行うステップと、を有することを特徴とする通信方法が提供される。
【００１９】
本発明は、上記に記載の通信方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであっても良く、当該プログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体であっても良い。
【００２０】
また、本発明は、測定装置からの信号を受信する受信回路と、受信した前記信号に基づいて電波発射許可期間を設定し、通信先の複数の無線通信装置に対して、前記電波発射許可期間内に送信を許可するための送信許可信号の通知を行う通信制御を行う制御回路と、を有することを特徴とする無線通信制御用の集積回路であっても良い。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、無線通信に用いられる電波の測定装置に対する影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施の形態による無線通信システムの一構成例を示す図である。
【図２】心電図測定装置において、自身が測定しているデータからセンサノードが電波を発射して良い期間、すなわち、測定に関する影響を抑制できる電波発射許可期間を示す図である。
【図３】クラスタ構成後のシンクノード１０２における通信手順例を示すフローチャート図である。
【図４】シンクノードの一構成例を示す機能ブロック図である。
【図５】センサノードの一構成例を示す機能ブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態による無線通信システムの一構成例を示す図である。
【図７】セクタアンテナを利用したエリア制御の概要を示す図である。
【図８】測定装置のトリガー処理の流れを示すフローチャート図である。
【図９】シンクノードが、センサノーからデータの送信を行わせるに先立って、センサノードをクラスタ化する手順を示すフローチャート図である。
【図１０】クラスタリストの一例を示す図である。
【図１１】クラスタ化が終了した後、シンクノードが各センサノードから測定データを受信する手順を示す図である。
【図１２】センサノードの動作について示す図である。
【図１３】シンクノードの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態による無線通信技術について、図面を参照しながら説明を行う。
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態による無線通信システムは、図１に示すような、測定装置１０１とデータ収集を行うシンクノード１０２と複数（多数）のセンサノード群１０３とから構成されるシステムである。シンクノード１０２はシステム全体の制御を行うノードで、本明細書において、制御局装置と称することもある。
【００２４】
図１に示すように、測定装置１０１は、測定などの動作を実行する間に他のノードからの電波の影響を受けないことが好ましい装置であり、例えば心電図測定装置のような微少な生体電気を測定する測定装置である。換言すれば、他のノードから到来する電波の影響と同程度以下の生体信号を測定するケースに好適である。Ｔ１は測定装置１０１の測定対象である。
【００２５】
シンクノード１０２は、センサノード群１０３から送信される各種データを受信するノードである。センサノード１０３は、例えば血中酸素濃度（ＳｐＯ２）センサや、呼吸センサ、血圧センサ等の値を無線で送信するノードである。センサノード１０３は、様々な装置に対してある情報を無線で送信するような装置であってもよい。
【００２６】
センサノード１０３の送信信号が測定装置１０１の測定時に与える影響を抑制するために、センサノード１０３が送信しても良い期間、または送信してはならない期間を測定装置からシンクノードに対して通知してもらい、シンクノードはセンサノード群に対してデータの送信を指示する。以下、測定装置１０１が心電図測定装置である場合を例にして、図面を参照しながら、本実施の形態について詳細に説明する。
【００２７】
心電図測定装置１０１は、自身が測定しているデータからセンサノード１０３が電波を発射して良い期間、すなわち、測定に関する影響を抑制できる期間を判断する。ここでは、この期間を電波発射許可期間と称する。電波発射許可期間としては、例えば、図２に示すように、心拍の２つの波形（ｔ０とｔ３における波形）の中間付近の期間（ｔ１〜ｔ２、例えば５０ｍｓ）を使用することができる。ここで、図２（ａ）が心拍の波形であり、図２（ｂ）が電波発射許可期間（ｔ１からｔ２までの期間）のレベル１の信号で表される電波発射許可信号である。電波発射許可信号は、レベルが０の時が電波発射許可していない状態であり、レベルが１の時が電波発射許可をしている状態である。本実施の形態では、心拍間に５０ｍｓだけ送信を許可するようにしている。
【００２８】
他の生体電流を測定する装置、例えば脳波測定装置、筋電図測定装置等では連続的に波形を観測する必要がある。このような場合、電波発射許可期間を設けるためには、例えば、予め１分間の毎に１００ｍｓだけ測定をしない期間を定め、その期間を割り当てる方法などを用いることができる。
【００２９】
シンクノード１０２に、電波発射許可信号が入力され、複数のセンサノード１０３をまとめたクラスタ単位でセンサノード１０３の送信を許可する。クラスタに対して番号が割り当てられ、例えば０から昇順にＮまで付けられるものとする。クラスタに含まれるセンサノード１０３の上限の数は、シンクノード１０２が同時に復調可能な数であり、例えば４である。本実施の形態では、クラスタの構成は通信開始前に予め設定してあるものとするが、別の通信手順を用いて後から設定するようにしても良い。また、クラスタに含まれるセンサノード１０３は、クラスタ内ＩＤが割り当てられ、送信時にクラスタ内ＩＤに対応するプリアンブルを使用するものとする。
【００３０】
図３は、クラスタ構成後のシンクノード１０２における通信手順例を示すフローチャート図である。
【００３１】
図３に示すように、ステップＳ１０１において、送信クラスタ番号を管理するカウンタを初期化（０クリア）する。次いで、ステップＳ１０２において、電波発射許可信号が１になるのを待ち、１になったらステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、現在の送信クラスタ番号カウンタが指しているクラスタに含まれるセンサノードに対して送信許可信号を送信する。その後、ステップＳ１０４で各センサノードから同時に送信されてくる信号を受信、復調し、データを収集する。続いて、ステップＳ１０５で、未送信のクラスタがあるかすなわち送信クラスタ番号がＮ未満かどうかを判断し、全てのクラスタに対して送信許可信号を送信していて未送信クラスタが無い場合（クラスタ番号＝Ｎの時）は（Ｎ）ステップＳ１０１に戻りクラスタ番号カウンタの初期化を行い、未送信クラスタがある場合（クラスタ番号＜Ｎの時）は（Ｙ）ステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、現在の送信クラスタ番号カウンタを１増やし、ステップＳ１０２に戻り、次のクラスタに対する処理を行う。
【００３２】
以上のような処理を行うことで、測定装置が定めた電波発射許可期間に、複数のセンサノードから同時に送信することができ、測定装置への影響を最小限に抑制しつつ、効率良くセンサノードからのデータパケット収集を行うことができる。
【００３３】
図４、図５は、図３の手順を実現するためのシンクノードとセンサノードの一構成例を示す機能ブロック図である。
【００３４】
図４は、センサノードの一構成例を示す機能ブロック図である。センサノードは、電波を送受信するアンテナ部５０１、アンテナ部５０１の接続先を、ＲＦ受信部５０３かＲＦ送信部５１２に切り替える切替部５０２、アンテナ部５０１で受信したＲＦ信号から必要な帯域を抜き出し、ベースバンド信号に変換するＲＦ受信部５０３、受信した信号に含まれるプリアンブルから受信信号のタイミングと伝搬路情報を推定する伝搬路推定部５０４、伝搬路推定部５０４で推定した受信信号のタイミングと伝搬路情報を利用して、受信信号からデータを復調する復調部５０５、復調したデータのＣＲＣを計算し、復調したデータ中に含まれている値と等しい値であるかどうかを検出するＣＲＣ検出部５０６、各部を制御するとともに、送受信する通信データの管理を行う制御部５０７、送信データのＣＲＣを計算し付加するＣＲＣ付加部５０８、制御部５０７から指示された形式のプリアンブルを選択するプリアンブル選択部５０９、ＣＲＣ付加部５０８から出力された信号に、プリアンブル選択部５０９で選択されたプリアンブルを付加するプリアンブル付加部５１０、プリアンブル付加部５１０の出力を変調し、ベースバンド信号に変換する変調部５１１、変調部５１１から出力されるベースバンド信号をアンテナ部５０１から送信するためのＲＦ周波数に変換し、電力増幅を行うＲＦ送信部５１２、を有する。一部の構成要素を他の構成要素に置換したり、複数の機能を１つの回路で実現したりするも可能である。
【００３５】
制御部５０７は、データを送信する時以外は切替部５０２をＲＦ受信部５０３側に切り替えておき、シンクノードから送信されてくる信号を受信する。また、制御部５０７は測定データを含む通信データの中から次の送信機会に送信するデータを用意する。また、制御部５０７は、予め、または何らかの方法で設定されたクラスタＩＤと、クラスタ内でユニークに設定されたプリアンブルを持つ。そしてプリアンブル設定部５０９に対してクラスタ内でユニークに設定されたプリアンブルを設定する。
【００３６】
シンクノードから送られてきたデータの中に、自身が含まれたクラスタに対する送信許可信号が含まれていた場合、制御部５０７は用意しておいた送信データをＣＲＣ付加部５０８に出力すると共に、切替部５０２をＲＦ送信部５１２に切り替える。送信データはＣＲＣ、プリアンブルが付加された後に変調され、ＲＦ周波数に変換された後にアンテナ５０１部から送信される。制御部５０７は送信データが全て送信されるのを待ち、切替部５０２をＲＦ受信部５０３側に切り替える。
【００３７】
以上の動作を繰り返すことで、シンクノードから送信許可信号が送信されたときに、測定データを含む通信データをシンクノードに対して送信することが出来る。
【００３８】
続いてシンクノードの構成を、図５を参照しながら説明する。符号６０１から６０４までは、ＲＦ信号を受信するためのアンテナ１からアンテナ４であり、符号６０５から６０８までは、受信したＲＦ信号をベースバンド信号に変換するＲＦ受信部１からＲＦ受信部４までであり、符号６０９はＲＦ受信部（１）６０５からＲＦ受信部（４）６０８までから出力されるベースバンド信号からプリアンブルを、相関器を利用して検出し、センサノードから送信されるパケットのタイミングを測定し、センサノードとシンクノード間の伝搬路特性（伝達関数）を測定する伝搬路推定部であり、符号６１０は伝搬路推定部６０９で測定したパケットタイミングと、伝搬路情報を利用してベースバンド信号の復調を行う復調部であり、符号６１１は、制御部６１２からの指示と、伝搬路推定部６０９で測定したパケットのタイミングを利用し、復調部６１０の復調出力のＣＲＣを計算するＣＲＣ検出部であり、符号６１２は受信時には伝搬路推定部の出力を利用した受信信号の選択、復調方法の選択、受信するパケットのＣＲＣ判定であり、受信データを外部に出力する動作を行い、送信時には送信バケットの構成を行うために各部を制御する制御部であり、符号６１３は制御部６１２で構成された送信パケットにＣＲＣを付加するＣＲＣ付加部であり、符号６１５はＣＲＣ付加部６１３でＣＲＣが付加された送信パケットに制御部６１２で設定されたプリアンブルを付加するプリアンブル付加部であり、符号６１６はプリアンブルが付加された送信パケットを変調し、ベースバンド信号に変換する変調部であり、符号６１７はベースバンド信号を送信に必要な周波数帯域に変換し、予め決められている電力に増幅するＲＦ送信部、６１８はＲＦ送信部６１７の出力信号を電波として送信する送信アンテナである。
【００３９】
制御部６１２には、測定装置から出力される送信許可信号を入力する送信許可信号入力６１９があり、入力される送信許可信号に従った動作を行う。全体的な動作は図３に示した通りであるので、以下は、送信時、受信時に各ブロックがどのような動作をするかについて説明を行う。
【００４０】
信号を送信する際には、制御部６１２は送信データを生成し、ＣＲＣ付加部６１３に出力すると共にＲＦ送信部６１７を動作させる。送信データはＣＲＣ付加部６１３でＣＲＣが付加され、プリアンブル付加部６１５でプリアンブルが付加され、変調部６１６でベースバンド信号に変換され、ＲＦ送信部で送信に必要な周波数に変換され、増幅された後に送信アンテナ６１８から送信される。送信データの送信が終わったタイミングで、制御部６１２はＲＦ送信部６１７の動作を停止する。
【００４１】
信号を受信する際にはクラスタ内のセンサノードが同時に送信してくる信号を復調する必要がある。このような方法は様々な方法があるが、本実施例ではゼロフォーシング方による復調について説明する。
制御部６１２は受信するクラスタに含まれるノードが使用するプリアンブルを伝搬路推定部６０９と復調部６１０に伝える。伝搬路推定部６０９は各受信アンテナから受信された信号に含まれるセンサノード群から送信されたプリアンブルを検出し、信号の受信タイミングと、各センサノードと各受信アンテナ間の伝達関数を測定する。
【００４２】
【数１】
2013098729.tif 000003
【００４３】
復調部６１０はこのように分離した信号を復調し、ＣＲＣ検出部６１１に入力するＣＲＣ検出部で入力された信号のＣＲＣを計算し、ＣＲＣ検出部６１１に入力された信号と共に制御部６１２に入力される。復調したデータに含まれるＣＲＣと計算したＣＲＣが等しかった場合、データパケットの受信が正常に行われたものとして受信データを出力する。
【００４４】
各ブロックが以上のように動作することで、図４に示したフローが実現され、測定装置が定めた電波発射許可期間に、複数のセンサノードからシンクノードへの上り通信を同時に多重して送信することで、測定装置への影響を最小限に抑制しつつ、効率良くセンサノードからのデータパケット収集を行うことが可能となる。
【００４５】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態では、図６に示すように、シンクノード２０１の周囲に複数の測定装置２０２、２０４があり、各々の測定装置が電波発射許可期間を無線でシンクノード２０１に対して通知する場合について説明する。第１の実施の形態と同様に、各種センサノードも配置され、測定装置２０２の周囲には第１のセンサノード群２０３、…が、測定装置２０４の周囲には第２のセンサノード群２０５、…が配置されるものとする。Ｔ２は測定装置２０２の測定対象、Ｔ３は測定装置２０４の測定対象である。
【００４６】
測定装置２０２と測定装置２０４との電波発射許可期間が必ずしも同期されているとは限らないため、第１の実施の形態において説明した方法をそのまま適用することは出来ない。
【００４７】
しかし、送信アンテナから放射される電界、磁界はアンテナ近傍では大きく、測定装置に対して影響を与える可能性があるが、アンテナから離れるに従って電界、磁界共に急激に小さくなる性質がある。従って、送信電力にも拠るが、ある程度の距離だけ離れると影響を与えない程度まで電界、磁界が小さくなることを利用し、本実施の形態では、エリア単位で電波発射許可の制御を行う。
【００４８】
エリアの制御方法には様々な方法が利用できるが、本実施例ではセクタアンテナを用いたエリア制御を行うものとする。セクタアンテナを利用したエリア制御の概要について図７を参照しながら説明する。
【００４９】
図７では、一例としてセクタ数が３であり、２台の測定装置を利用する場合について示している。セクタ数は３に限らず、２であったり、３よりも多くのセクタに分割しても良い。７０１がシンクノード、７０２がシンクノードのマルチユーザ受信用無指向性アンテナ、７０３が複数の指向性アンテナから構成されるセクタアンテナ、７０４、７０５、７０６がセクタアンテナによって分割されているエリア、７０７、７０８が測定装置、７０９、７１０が各種センサノード群である。測定装置７０７、７０８は離れた位置に配置され、別のセクタに含まれるものとする。これによって、エリア７０４には測定装置７０７とセンサノード群７０９が、エリア７０５には測定装置７０８とセンサノード群７１０が含まれることとなる。センサノード群７０９はその中でクラスタ化を行い、センサノード群７１０もその中でクラスタ化を行う。また、エリア内の測定装置の数は１以下となる。
【００５０】
以上のように、センサノードのクラスタを同じエリア内のセンサノードのみで構成することにより、クラスタ内のセンサノードが一斉に送信した際に他のエリアの測定装置に対して与える影響を最小化に抑制することが可能となる。クラスタ内のセンサノードに対して送信許可信号を通知する際には、同じエリア内の測定装置のトリガー信号を参照する。
【００５１】
以下、配置されている測定装置、センサノードの状態からどのようにクラスタを構成し、センサノードからデータを収集する手順について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００５２】
まず、ネットワークを構成する測定装置、センサノードは予めシンクノードに登録され、その時にユニークなＩＤを付けられるものとする。登録にはＵＳＢ接続等の有線接続技術等が使用可能である。
【００５３】
測定装置７０７、７０８は測定対象を測定し、この測定しているデータからセンサノード７０９、７１０が電波の発射を許容される期間である電波発射許可期間を判断し、電波発射許可期間になると同時にトリガー信号をシンクノード７０１に対して送信する。このような処理の流れを図８に示す。
【００５４】
図８に示すように、測定装置のトリガー処理は、まず、ステップＳ２０１において測定対象を測定し、ステップＳ２０２において、電波発射許可期間を判断する。その後に、ステップＳ２０３において、電波発射許可期間開始を待ち、開始時間になると、ステップＳ２０４において、他のノードや測定装置が送信中であるかどうかを調べる。他のノードや測定装置が送信中であった場合は（Ｙ）、ステップＳ２０１に戻る。他のノードや測定装置が送信中でなかった場合は（Ｎ）、ステップＳ２０５に進み、電波発射許可期間の期間長と、自身が割り当てられたＩＤを含むトリガー信号とをシンクノードに対して送信する。その後、ステップＳ２０１に戻り、同様の処理を行う。
【００５５】
測定装置７０７、７０８は、この図８に示したフローの動作を行うことで、シンクノード７０１に対して定期的にトリガー信号を送信する。また、２つの測定装置７０７、７０８のそれぞれが、各々、図８に示す処理を行い、他の測定装置７０８、７０７、他のセンサノード７１０、７０９が送信しているときにトリガー信号の送信を休止することにより、互いの電波発射期間が重なった場合に、異なるエリアのセンサノードの送信期間が重ならないようにすることができる。
【００５６】
次に、シンクノード７０１が、センサノード７０９、７１０からデータの送信を行わせるに先立って、センサノード７０９、７１０をクラスタ化する手順について図９を用いて説明する。
【００５７】
まず、測定装置７０７、７０８からトリガー信号が送信されていることを前提とする。その上で、最初に、ステップＳ３０１で、セクタ１を所定の時間受信し、トリガー信号を送信している測定装置がセクタ内にあるかどうかを調べる。次に、ステップＳ３０２でセクタ２についても同様にトリガー信号を送信している測定装置がセクタ内にあるかどうかを調べる。続いて、ステップＳ３０３でセクタ３についても同様にトリガー信号を送信している測定装置がセクタ内にあるかどうかを調べる。
【００５８】
続いて、ステップＳ３０４で処理セクタを示すセクタカウンタを初期化（セクタカウンタ＝セクタ１）する。次に、ステップＳ３０５でセクタカウンタが示しているセクタ内に測定装置があったかどうかを調べ、測定装置が無かった場合はステップＳ３０９に、測定装置があった場合はステップＳ３０６に進む。
【００５９】
ステップＳ３０６では、対象の測定装置からトリガー信号が送信されるのを待ち、対象の測定装置からトリガー信号が送信されたことを確認してステップＳ３０７に進む。ステップＳ３０７では対象のセクタに対し、問い合わせコマンドを送信する。問い合わせコマンドは、セクタ内の全てのセンサノードに対して問い合わせ応答を送信する事を要求するコマンドで、ステップＳ３０８でセクタ内の各ノードが送信してくる問い合わせ応答を受信することで、セクタ内にどのセンサノードが配置されているかを知ることが出来る。続いて、ステップＳ３０９でセクタカウンタを一つ増やし、ステップＳ３１０で全てのセクタに対して問い合わせコマンドを送信した状態、即ちセクタカウンタがセクタ４を示しているかどうかを調べ、セクタ４でなければステップＳ３０５に戻る。セクタ４であれば全てのセクタに対して問い合わせコマンドを送信したものとし、ステップＳ３１１に進む。
【００６０】
ステップＳ３１１では、各セクタ内でクラスタの構成を行う。クラスタはシンクノードが一度に受信できるノード数、例えば４を超えないように構成される。
【００６１】
続いて、各セクタにクラスタリストを送信するために、ステップＳ３１２でセクタカウンタを初期化する。ステップＳ３１３で対象のセクタ内に測定装置があるかどうかを調べ、測定装置が無い場合はステップＳ３１６に、測定装置がある場合はステップＳ３１４に進む。ステップＳ３１４では測定装置からトリガー信号が送信されてくるまで待ち、トリガー信号が送信された事を確認してステップＳ３１５に進む。ステップＳ３１５では対象のセクタに対し、クラスタリストを送信する。クラスタリストはどのクラスタにどのノードが属しているかを記したリストで、クラスタ内ＩＤも示されている。
【００６２】
クラスタリストの一例を図１０に示す。このクラスタ内ＩＤはクラスタ内のセンサノードが一斉送信する際に、どのプリアンブルを使用するかを表している。クラスタリストの送信後はステップＳ３１６に進む。ステップＳ３１６では、セクタカウンタを１増やし、ステップＳ３１７で全ての測定装置があるセクタに対してクラスタリストの送信を終了したかどうか（セクタカウンタ＝セクタ４となったか）を判断し、終了していない場合はステップＳ３１３に戻り、終了していた場合はシンクノードのクラスタ化を終了する。
【００６３】
続いて、クラスタ化が終了した後、シンクノードが各センサノードから測定データを受信する手順について図１１を使用して説明する。最初にステップＳ４０１で全セクタにおいてトリガー信号が送信されていないか監視し、ステップＳ４０２でトリガー信号が受信されたかどうかを判断する。受信されていない場合はステップＳ４０１に戻り、受信されていた場合はステップＳ４０３に進む。ステップＳ４０３ではトリガー信号が受信されたセクタに含まれるクラスタに対して送信許可信号を送信する。トリガー信号が受信されたセクタに含まれるクラスタが複数ある場合は、一度のトリガー信号には一つのクラスタに対して順番に送信許可信号を送信するものとする。送信許可信号を送信した後、ステップＳ４０４でクラスタから送信されてくる信号を受信し、ステップＳ４０１に戻る。以上の手順を繰り返すことでシンクノードは各センサノードから測定データを受信する。
【００６４】
次に、センサノードの動作について図１２を利用して説明する。最初に、ステップＳ５０１でシンクノードからの送信を待ち、信号が受信できたらステップＳ５０２に進む。ステップＳ５０２では、受信した信号が問い合わせコマンドかどうかを判定し、問い合わせコマンドであった場合はステップＳ５０３へ、問い合わせコマンドでなかったときはステップＳ５０６に進む。問い合わせコマンドであった場合、ステップＳ５０３で他のノードが送信中であるかどうか調べ、送信中であった場合はステップＳ５０４へ、送信中でなかったときはステップＳ５０５へ進む。ステップＳ５０４ではランダムな時間待ちを行い、ステップＳ５０３に戻る。ステップＳ５０５では自身のＩＤを含む問い合わせ応答をシンクノードに対し送信し、ステップＳ５０１に戻る。
【００６５】
ステップＳ５０６では、受信した信号がクラスタリストであるかどうかを判断し、クラスタリストであった場合はステップＳ５０７へ、クラスタリストでなかった場合はステップＳ５０８に進む。ステップＳ５０７では自ノード内のクラスタリストを受信したクラスタリストに置き換え、自身が属するクラスタＩＤと、クラスタ内ＩＤを確認する。その後、ステップＳ５０１に戻る。
【００６６】
ステップＳ５０８では受信した信号が送信許可信号であるかどうかを判断し、送信許可信号であった場合はステップＳ５０９へ進み、送信許可信号でなかった場合はステップＳ５０１に戻る。ステップＳ５０９では受信した送信許可信号が、自身が属するクラスタＩＤ宛であるかどうか判断し、自身が属するクラスタＩＤ宛であった場合はステップＳ５１０に進み、自身が属するクラスタＩＤ宛で無かった場合はステップＳ５０１に戻る。ステップＳ５１０では自身に割り当てられたクラスタ内ＩＤに対応するプリアンブルを使用して測定データをシンクノード宛に送信し、その後、ステップＳ５０１に戻る。
【００６７】
以上の動作を繰り返すことで、センサノードはシンクノードへ測定データの送信を行う。
【００６８】
また、シンクノードと、センサノードが以上に示した動作を行うことで、エリア単位でトリガー信号と、対応する送信許可信号を扱うため、あるエリアでトリガー信号が送信された時に別のエリアのセンサノードが送信することが無く、別のエリアにある測定装置に影響を及ぼすことが無い。また、エリア内の複数のセンサノードから同時に送信を行うため、効率良く測定データの収集が可能となり、また、同時送信により送信頻度を減らすことが可能となるため、測定装置への影響を最小限とすることが可能となる。
【００６９】
次に、以上に示した動作を行うための装置の構成例について図面を参照しながら説明する。まず、センサノードであるが、第１の実施の形態と同様の構成、即ち、図５に示した構成を使用することが可能である。制御部５０７は、図１２に示したフローに従って各ブロックを動作させる。
【００７０】
続いて、シンクノードの構成例を、図１３を参照しながら説明する。図１３の構成例は、第１の実施の形態の構成例、即ち図５の構成例を少し変更した構成となっている。構成、動作が図５と変わらないブロックは、図５と同じ符号を付してある。符号１３０１は、受信時には伝搬路推定部の出力を利用した受信信号の選択、復調方法の選択、受信するパケットのＣＲＣ判定、受信データを外部に出力する動作をし、送信時には送信バケットの構成を行うために各部を制御する制御部であり、符号１３０２は送信信号をどのアンテナを接続先とするか切り替えるアンテナ切替部（１）であり、符号１３０３はセクタアンテナの接続先をＲＦ送信部６１７かＲＦ受信部（４）６０８かを切り替えるアンテナ切替部（２）であり、符号１３０４は、ＲＦ受信部４に接続されるアンテナが無指向性の受信アンテナ（４）６０４かセクタアンテナ１３０５かを切り替えるアンテナ切替部（３）であり、符号１３０５は複数の指向性アンテナにより、通信範囲を選択可能なセクタアンテナである。
【００７１】
図９のフローに示す処理を行う際、制御部１３０１は最初に各セクタのトリガー信号の有無を調べる際に、アンテナ切替部（２）１３０３とアンテナ切替部（３）１３０４を設定し、ＲＦ受信部（４）にセクタアンテナ１３０５が接続されるようにする。次いで、アンテナ切替部（１）を設定し、トリガー信号の有無を調べる対象のセクタを選択し、ＲＦ受信部（４）６０８を使用してトリガー信号の有無を調べる。
【００７２】
トリガー信号の有無を調べた後は、アンテナ切替部（３）１３０４を設定してＲＦ受信部（４）６０８には無指向性の受信アンテナ（４）６０４が接続されるようにする。また、アンテナ切替部（２）１３０３を設定してＲＦ送信部６１７にセクタアンテナが接続されるようにする。以降は、制御部１３０１はアンテナ切替部１・１３０２を設定することで、送信先のセクタを切り替え、図９のフローを実施する。
【００７３】
図１１のフローを実施する際は、アンテナ切替部（３）１３０４を設定してＲＦ受信部（４）６０８には無指向性の受信アンテナ（４）６０４が接続されるようにする。また、アンテナ切替部（２）１３０３を設定してＲＦ送信部６１７にセクタアンテナが接続されるようにする。トリガー信号の受信は無指向性アンテナを使用するが、図９のフローを行うときに調べたトリガー信号のデータと、受信したトリガー信号内に含まれるＩＤを比較することで、どのセクタから送信された信号かを区別することが出来る。
【００７４】
他のブロックについては、図６と同様の動作をする。これにより図９のフロー、ならびに図１１のフローの動作が可能となる。
【００７５】
本実施の形態では、１つの測定装置は１つのセクタで検出されることを前提としていたが、セクタアンテナと測定装置との測位結果等に基づく位置関係によっては、一つの測定装置が複数のセクタで検出されることがある。この場合は、図９のフローにおいて、最初に各セクタのトリガー信号を調べる際に、最も受信強度の強かったセクタに測定装置が配置されていると処理する方法や、検出された複数のセクタをまとめて一つのセクタとして扱う方法などの方法を用いて、上記の処理とほぼ同等の処理を行うことが可能である。
【００７６】
また、セクタ数が多い場合は、測定装置周辺のセンサノードが１つのセクタに収まらない可能性もある。このような場合はクラスタを構成する際に隣接セクタに配置されたセンサノードも同一クラスタに含むことを可能とすることで、説明した処理とほぼ同等の処理が可能となる。また、センサノードを含むセクタ、ならびに隣接セクタに測定装置が無い場合も考えられる。このような場合は、センサノードを含むセクタを独立に制御しても良いし、測定装置を含むいずれかのセクタとまとめて１つのセクタとして扱っても良い。
【００７７】
また、上記の実施の形態において、添付図面に図示されている構成等については、これらに限定されるものではなく、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【００７８】
なお、本実施の形態ではエリアの制御のためにセクタアンテナを用いたが、複数アンテナを利用したビームフォーミング技術を用いて同様の事を行っても良い。また、ＴＤＯＡ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｏｆ  Ａｒｒｉｖａｌ）技術のような測位技術を用いてトリガー信号を発信している測定装置、ならびにセンサノードの位置を直接測定し、測定装置の近くのセンサノードをクラスタ化し、その後図１１に示したフローを適用しても良い。
【００７９】
また、本実施の形態では測定装置はセンサノードと区別されていたが、測定装置とセンサノードを兼ねる構成も可能である。この場合はクラスタマップに測定装置のＩＤが含まれるようにし、他は同じように動作させればよい。またはトリガー信号に測定データを含ませる方法も可能である。
【００８０】
また、本実施の形態では１つのエリアに１以下の測定装置を配置するようにしていたが、測定装置を同期させることが出来る場合は、１つのエリアに複数の測定装置を配置しても良い。この時は同期している複数の測定装置を１つの測定装置と見なすことができる。
【００８１】
また、本実施の形態で説明した機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。尚、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【００８２】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
【００８３】
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、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のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また前記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【００８４】
また、上述した実施形態における装置の一部、または全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現しても良い。装置の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化しても良い。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、無線通信装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００８６】
１０１…測定装置、１０２…シンクノード、１０３…センサノード群１０３、５０１…アンテナ部、５０３、５１２…ＲＦ受信部、５０２…切替部、５０４…伝搬路推定部、５０５…復調部、５０６…ＣＲＣ検出部、５０７…制御部、５０８…ＣＲＣ付加部、５０９…プリアンブル選択部、５１０…プリアンブル付加部、５１１…変調部、５１２…ＲＦ送信部５１２、６０１〜６０４…アンテナ、６０５〜６０８…ＲＦ受信部、６０９…伝搬路推定部、６１０…復調部、６１１…ＣＲＣ検出部、６１２…制御部、６１３…ＣＲＣ付加部、６１５…プリアンブル付加部、６１６…変調部であり、６１７…ＲＦ送信部、６１８…送信アンテナ。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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