WO2018168343A1

WO2018168343A1 - ソフトウェア無線機および無線通信ソフトウェアプログラム使用方法

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Publication number: WO2018168343A1
Application number: PCT/JP2018/005721
Authority: WO
Inventors: 智也庄司
Original assignee: 株式会社日立国際電気
Priority date: 2017-03-16
Filing date: 2018-02-19
Publication date: 2018-09-20
Also published as: US20200014409A1; JPWO2018168343A1; US11159184B2; JP6705053B2

Abstract

ソフトウェア無線機上にドメイン管理機能を実現する。複数のハードウェア・モジュール２２０～２２２を有し、複数のハードウェア・モジュールを制御する無線通信ソフトウェアプログラム２０３を外部よりダウンロードして無線機機能を実現するソフトウェア無線機であって、ソフトウェア無線機の起動時に起動される環境ソフトウェアプログラム２１５においてドメイン管理ソフトウェア２０２を有し、ドメイン管理ソフトウェアは、無線通信ソフトウェアプログラムのドメインに応じて無線通信ソフトウェアプログラムを使用するのに必要なインタフェースを生成し、無線通信ソフトウェアプログラムの起動、設定、他プログラムとの接続を行う。

Description

ソフトウェア無線機および無線通信ソフトウェアプログラム使用方法

　本発明はソフトウェア無線機および無線通信ソフトウェアプログラム使用方法に関する。

　近年の情報システムの拡大及び複雑化に伴って、システムの開発コストを最小化し、且つ運用後の保守を容易にするために、システムの機能分割と分散配置、コンポーネント化と再利用、標準技術の採用と相互運用性等の実現が望まれている。

　このために分散オブジェクト技術が採用されており、例えば、ＣＯＲＢＡ（Common Obj ect Request Broker Architecture）は、分散オブジェクト技術の標準技術として広く利用されている。ＣＯＲＢＡは、分散環境でクライアントがサーバのオブジェクトにアクセスするためのソフトウェアバスを提供する標準技術であって、ＯＭＧ（Object Managemen t Group）という標準化団体が標準化した仕様である。ＣＯＲＢＡでは、ＯＳ（Operating System）に依存しないインタフェースを定義する言語であるＩＤＬ（Interface Definit ion Language）を用いてインタフェースを定義し、このインタフェースで表されたメソッドをコールすることで、他モジュールのソフトウェアの機能を実行できるようになっている。物理的な接続は、ＩＰ（Internet Protocol）／ＩＩＯＰ（Internet Inter-ORB Prot ocol）通信が対応した接続媒体を通じて行う。

　一方、ソフトウェア無線機は、ソフトウェアプログラムによって無線機の実行プログラムを切り替えることにより、無線機における同一のハードウェアリソースで複数の無線方式に対応できる無線機である。ソフトウェア無線機においては、ネットワークから所望の機能を定義したファイルをダウンロードすることによって、ソフトウェア無線機内のモジュールの構成を変更し、複数の無線通信方式を実現するようになっている。ソフトウェア無線機においても分散オブジェクト技術を利用して複数のソフトウェアプログラムを部品（コンポーネント）として組み合わせて無線機機能を実現するものが開発されている。

　無線機機能は、変復調方式、周波数等及びその用途に適合した機能を実現するソフトウェアプログラムをダウンロードすることによって実現する。ＣＯＲＢＡのような分散オブジェクト技術を利用すれば、変復調を行うモデム部や、セキュリティ部、通信方式部（プロトコル部）、制御部等のソフトウェアプログラム（無線通信ソフトウェアプログラム）がシステム上に分散されて配置されていても、相互接続を行うことができ、全体としてソフトウェア無線機システムを実現することができる。

　特許文献１にはサービス種とエリアとを効率よく管理・拡張することが可能なソフトウェア通信システムが開示されている。具体的には、サービス種またはエリアに対応するドメインを管理するドメインマネージャに対して、さらにドメインの集中管理を行うスーパーマネージャを設定し、スーパーマネージャはそのドメインマネージャが管理するリソースの規模の拡大や縮小を可能にしている。

特開２００７－８９１２１号公報

　ソフトウェア無線機の無線通信ソフトウェアプログラムは、ドメインと呼ばれる区分で管理される。ドメインの区分はさまざまであり、特許文献１のようにサービスであったり、製造元であったり、運用目的であったりする。ドメインごとに無線通信ソフトウェアプログラムが運用者等に周知するために必要なインタフェースが異なり、ソフトウェア無線機も同じドメインに管理されている無線通信ソフトウェアプログラムの範囲で無線機機能を実現するのが通常である。

　特許文献１は、ドメインの枠を超えてリソースを利用しようとするものであるが、ソフトウェア無線機にドメインの異なる無線通信ソフトウェアプログラムを実装可能にし、さらにスーパーマネージャによりドメインの管理するリソースの範囲を改変できるようにしているが、ソフトウェア無線機からはあくまで１つのドメインとして定義された無線通信ソフトウェアプログラムやリソースを使用している点では従来と変わるところはない。

　これに対して、ソフトウェア無線機自体が複数のドメインの無線通信ソフトウェアプログラムを利用可能とすることが望ましい場合がある。ソフトウェア無線機を集中管理するスーパーバイザが存在せず、個々のソフトウェア無線機が無線状況に応じて異なるドメインの無線通信ソフトウェアプログラムを利用したいような場合である。このような場合は、特許文献１のようにドメインの集中管理を行うスーパーマネージャを設置するのではなく、ソフトウェア無線機の上にドメインを管理する機能をもたせる必要がある。

　さらに、ソフトウェア無線機がドメインを管理することの実効性を持たせるには、複数のドメインを管理できなければならず、一方で、この機能をソフトウェア無線機に実装するためにソフトウェア無線機の電力やメモリが消費されることで、ソフトウェア無線機の性能が低下しないようにする必要がある。

　複数のハードウェア・モジュールを有し、複数のハードウェア・モジュールを制御する無線通信ソフトウェアプログラムを外部よりダウンロードして無線機機能を実現するソフトウェア無線機であって、ソフトウェア無線機の起動時に起動される環境ソフトウェアプログラムにおいてドメイン管理ソフトウェアを有し、ドメイン管理ソフトウェアは、無線通信ソフトウェアプログラムのドメインに応じて無線通信ソフトウェアプログラムを使用するのに必要なインタフェースを生成し、無線通信ソフトウェアプログラムの起動、設定、他プログラムとの接続を行う。

　さらに、ドメイン管理ソフトウェアは、複数のドメインのそれぞれに対してドメイン管理ソフトウェアが実行するドメイン管理機能を実現する統合ドメイン管理ソフトウェアであって、統合ドメイン管理ソフトウェアは、ドメイン管理機能をスレッドとして実現する。

　ソフトウェア無線機上にドメイン管理機能を実現することが可能になる。さらに、ソフトウェア無線機のパフォーマンス低下や無線機のバッテリー消耗を最小限にし、複数のドメインに属する無線通信ソフトウェアプログラムを利用可能とすることで無線システムの可用性を向上させる。

ソフトウェア無線機を説明する図である。ソフトウェア無線機のソフトウェア構造を示す図である。ソフトウェア無線機のソフトウェア構造を示す図である。ドメインデータ部のレコードのデータ構造を示す図である。ドメイン管理ソフトウェアスレッド生成シーケンスである。スレッド管理テーブルのデータ構造を示す図である。ドメイン管理ソフトウェアスレッド削除シーケンスである。

　発明の実施形態について詳細に説明する。

　ソフトウェア無線技術とは、ハードウェアそのものには変更を加えることなく、制御ソフトウェアを変更することによって無線通信方式を切り替えることが可能な無線通信技術である。図１にソフトウェア無線機１００の概要を示す。ソフトウェア無線機１００のハードウェア・モジュールとしては、アンテナ１０１、高周波部１０２、Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａ部１０３、デジタル信号処理部１０４、制御部１０５を含む。アンテナ１０１は無線周波数信号の送受信を行う。高周波部１０２は、アンテナ１０１で受信した無線周波数帯の受信信号を低周波数帯の受信信号に変換する、または低周波数帯の送信信号を無線周波数帯の送信信号に変換する。Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａ部１０３は、受信したアナログ信号をデジタル信号に変換する、または送信するデジタル信号をアナログ信号に変換する。デジタル信号処理部１０４は、送信信号の符号化、受信信号の復号化等の処理を行う。制御部１０５は、ネットワーク１０６を介して制御端末１０７からの制御を受けるとともに、ソフトウェア無線機のハードウェア・モジュールの制御を行う。

　図２にソフトウェア無線機１００のソフトウェア構造を示す。ハードウェア・モジュール２２０～２２２はそれぞれ図１の高周波部１０２、Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａ部１０３、デジタル信号処理部１０４に相当する。ハードウェアデバイスドライバー２１０～２１２はそれぞれ、これらのハードウェア・モジュール２２０～２２２を駆動する。これらは所定のＯＳ（Operating System）２０９上で動作するが、ＣＯＲＢＡミドルウェア２０８により、アプリケーションとＯＳ・ハードウェアとが分離可能とされている。ソフトウェア無線機に電源投入されると、まずＯＳ２０９、ハードウェアデバイスドライバー２１０～２１２、ＣＯＲＢＡミドルウェア２０８が起動される。続いて、環境ソフトウェアプログラム２１５が起動される。環境ソフトウェアプログラム２１５はソフトウェア無線機が動作するために、常時起動されている必要のあるプログラムであり、ユーザインタフェースプログラム２０１、ドメイン管理ソフトウェア２０２、ハードウェア管理ソフトウェア２０４、ハードウェア制御ソフトウェア２０５～２０７が含まれている。ハードウェア制御ソフトウェア２０５～２０７もそれぞれハードウェアデバイスドライバー２１０～２１２に対応して設けられ、これらを制御する上位のソフトウェアである。

　ソフトウェア無線機の特徴として、フィルタ、変復調、等化、同期機能などの無線機能をプログラブル化し、ソフトウェアの書き換えにより無線パラメータである変調方式、送受信周波数、帯域幅、伝送速度などのシステム固有の無線機能を変更可能としている。これら書き換えられるプログラムが、無線通信ソフトウェアプログラム２０３である。このため、無線通信ソフトウェアプログラム２０３は電源投入時でも起動可能だが、その多くはユーザインタフェースプログラム２０１からの指示に基づいて起動する。また、無線通信ソフトウェアプログラムは従来は１つのドメインの中で管理されているソフトウェアであり、同じドメインの中では無線通信ソフトウェアプログラムを使用するために必要なインタフェースは共通であるので、ソフトウェア無線機はドメインを意識する必要はない。これに対して、本実施例のソフトウェア無線機では、異なるドメインで管理されている無線通信ソフトウェアプログラムを使用可能とするため、無線通信ソフトウェアプログラムが管理されているドメインに応じて、当該プログラムを使用するのに必要なインタフェースを生成し、無線通信ソフトウェアプログラムの起動、設定、他プログラムとの接続を行い、ソフトウェアプログラムからの異常通知や動作記録の要求なども受信するドメイン管理ソフトウェア２０２を設けている。これにより、ソフトウェア無線機は、無線通信ソフトウェアプログラム２０３のドメインが固定されることなく、所定のドメインが管理する無線通信ソフトウェアプログラムを利用することが可能になる。

　このように、本実施例では環境ソフトウェア２１５としてドメイン管理ソフトウェア２０２を実装するが、この構成が実効性をもつためには、ソフトウェア無線機が使用を想定する複数のドメインについて、ドメイン管理ソフトウェア機能を有し、これが常時起動されている必要がある。すなわち、環境ソフトウェアはユーザが任意に起動するものではないため、起動可能性のある無線通信ソフトウェアプログラムについて、該当するドメイン管理ソフトウェアが電源投入時に起動されている必要がある。したがって、ある時点において実際に使用している無線通信ソフトウェアプログラムが１つのドメインの無線通信ソフトウェアプログラムであったとしても、使用可能性のあるすべてのドメインについてドメイン管理ソフトウェアを立ち上げておかなければならないとすれば、そのためのメモリを消費し、ソフトウェア無線機のパフォーマンス低下、あるいはバッテリー消耗につながり、効率が大きく低下する。

　ソフトウェア無線機の性能を維持しつつ、複数のドメインの無線通信ソフトウェアプログラムを実施可能なソフトウェア構造を図３に示す。図４にドメインデータ部３０４のレコードのデータ構造を示している。ドメインデータ部３０４は無線通信ソフトウェアプログラムのソフトウェア名称とソフトウェアが配置されているドメインパスとを記録するものである。ドメインパスは無線通信ソフトウェアプログラムを管理しているドメインを示すものである。これによりユーザインタフェースプログラム２０１は、ドメインデータ部３０４を検索することにより、無線ソフトウェアプログラムを管理するドメインを把握することができる。

　統合ドメイン管理ソフトウェア３０１は、図２に説明したドメイン管理ソフトウェア２０２の機能をスレッドとして実現する。このようにスレッドで実現することにより、常時起動しているのは統合ドメイン管理ソフトウェアのプロセス（親スレッド）のみとなり、その子スレッドとして実現されるドメイン管理ソフトウェアスレッドは必要に応じて生成し、不要になれば削除することで、パフォーマンス低下あるいはバッテリー消耗を回避することができる。

　図５を用いてドメイン管理ソフトウェアスレッド３０２ｉの生成シーケンスを説明する。ユーザインタフェース部２０１は、ユーザから起動する無線通信ソフトウェアプログラムを指示されると（Ｓ５１）、当該無線通信ソフトウェアプログラムを管理するドメインを把握するため、ドメインデータ部３０４に検索を指示する（Ｓ５２）。ドメインデータ部３０４からの検索結果を受け（Ｓ５３）、ユーザインタフェース部２０１は、統合ドメイン管理ソフトウェア３０１にドメイン管理ソフトウェアスレッドが生成済かどうか確認する（Ｓ５４）。この問い合わせは、ＩＤＬで規定したＣＯＲＢＡインタフェース、プロセス間通信を利用したメッセージインタフェースのどちらでも構わない。統合ドメイン管理ソフトウェア３０１は図６に示すスレッド管理テーブルを用いてスレッドが既に生成されているかどうかを確認する（Ｓ５５）。スレッド管理テーブルには、例えば図６に示すように、当該ドメインに対するドメイン管理ソフトウェアスレッドを実行するＣＯＲＢＡサーバントオブジェクトが格納されているメモリアドレスが格納されており、アドレスが登録されていれば生成済、アドレスが未登録であれば未生成であると判断できる。スレッドが生成済の場合は、ユーザインタフェース部２０１に対してドメイン管理ソフトウェアスレッドが生成済である旨応答する（Ｓ５６）。ドメイン管理ソフトウェアスレッドが未生成である場合は、統合ドメイン管理ソフトウェア３０１は、ドメイン管理ソフトウェアスレッドを生成し（Ｓ５７）、生成報告を受け（Ｓ５８）、ユーザインタフェース部２０１に対してドメイン管理ソフトウェアスレッドが生成済である旨応答する（Ｓ５６）。新規生成されたＣＯＲＢＡサーバントは起動完了すると、その旨を統合ドメイン管理ソフトウェア３０１に通知する（Ｓ５９）。統合ドメイン管理ソフトウェア３０１はこの段階でスレッド管理テーブル（図６）を更新し、ドメイン管理ソフトウェアスレッド（ＣＯＲＢＡサーバント）の起動完了したことをユーザインタフェース部に通知する。その後、ユーザインタフェース部２０１は、無線通信ソフトウェアプログラムの起動指示を行うため、ＣＯＲＢＡサーバントのインタフェースを呼び出す（Ｓ６２）。

　図７を用いてドメイン管理ソフトウェアスレッド３０２ｉの削除シーケンスを説明する。ユーザインタフェース部２０１は、ユーザから終了する無線通信ソフトウェアプログラムを指示されると（Ｓ７１）、当該無線通信ソフトウェアプログラムを管理するドメインを把握するため、ドメインデータ部３０４に検索を指示する（Ｓ７２）。ドメインデータ部３０４からの検索結果を受け（Ｓ７３）、ユーザインタフェース部２０１は、該当するＣＯＲＢＡサーバントのインタフェースを呼び出し、無線通信ソフトウェアプログラムの終了を指示する（Ｓ７４）。終了指示されたドメイン管理ソフトウェアスレッド３０２ｉでは、無線通信ソフトウェアプログラムの終了が完了すると、その旨をユーザインタフェース部２０１に通知する（Ｓ７５）。ユーザインタフェース部２０１は、現在起動されている無線通信ソフトウェアプログラムについて、終了したプログラムと同じドメインであって現在起動されている無線通信ソフトウェアプログラムが他にもあるか確認を行う（Ｓ７６）。他にも起動中の無線通信ソフトウェアプログラムがある場合には、ここで処理は終了する。一方、他に当該ドメインにおける起動中の無線通信ソフトウェアプログラムが存在しない場合には、ドメイン管理ソフトウェアスレッドを停止することで、不要なバッテリーの使用を回避でき、不要なメモリも開放できる。そこで、ユーザインタフェース部２０１は、統合ドメイン管理ソフトウェア３０１に対して、当該ドメインに対応するドメイン管理ソフトウェアスレッドの停止要求を発行する（Ｓ７９）。統合ドメイン管理ソフトウェア３０１は、これを受けて当該ドメイン管理ソフトウェアを停止する（Ｓ８０）とともに、ユーザインタフェース部２０１にドメイン管理ソフトウェアスレッドが停止中である旨の確認応答を行う（Ｓ８１）。ドメイン管理ソフトウェアスレッドの停止が完了すると（Ｓ８２）、統合ドメイン管理ソフトウェア３０１はスレッド管理テーブル（図６）を更新し（Ｓ８３、ＣＯＲＢＡサーバントオブジェクトのアドレスを削除する）、ドメイン管理ソフトウェアスレッド停止が完了したことをユーザインタフェース部２０１に通知する。

　本発明は、ソフトウェア無線機に適用でき、ソフトウェア無線機上にドメイン管理にてきしている。さらに、ソフトウェア無線機のパフォーマンス低下や無線機のバッテリー消耗を最小限にし、複数のドメインに属する無線通信ソフトウェアプログラムを利用可能とする無線システムに適している。この出願は、２０１７年３月１６日に出願された日本出願特願２０１７－０５０７３０を基礎として優先権の利益を主張するものであり、その開示の全てを引用によってここに取り込む。

１００：ソフトウェア無線機、１０１：アンテナ、１０２：高周波部、１０３：Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａ部、１０４：デジタル信号処理部、１０５：制御部、１０６：ネットワーク、１０７：制御端末。

Claims

　複数のハードウェア・モジュールを有し、前記複数のハードウェア・モジュールを制御する無線通信ソフトウェアプログラムを外部よりダウンロードして無線機機能を実現するソフトウェア無線機であって、
　前記ソフトウェア無線機の起動時に起動される環境ソフトウェアプログラムにおいて、ドメイン管理ソフトウェアを有し、
　前記ドメイン管理ソフトウェアは、前記無線通信ソフトウェアプログラムのドメインに応じて前記無線通信ソフトウェアプログラムを使用するのに必要なインタフェースを生成し、前記無線通信ソフトウェアプログラムの起動、設定、他プログラムとの接続を行うソフトウェア無線機。
　請求項１において、
　前記ドメイン管理ソフトウェアは、複数の前記ドメインのそれぞれに対して前記ドメイン管理ソフトウェアが実行するドメイン管理機能を実現する統合ドメイン管理ソフトウェアであって、
　前記統合ドメイン管理ソフトウェアは、前記ドメイン管理機能をスレッドとして実現するソフトウェア無線機。
　ソフトウェア無線機における無線通信ソフトウェアプログラム使用方法であって、
　ユーザインタフェース部より第１無線通信ソフトウェアプログラムの起動指示を受け、
　前記第１無線通信ソフトウェアプログラムのドメインに対するドメイン管理機能を実現するスレッドが生成されているかどうかを判定し、
　前記第１無線通信ソフトウェアプログラムのドメインに対するスレッドが生成されていなければ新規生成し、
　前記第１無線通信ソフトウェアプログラムのドメインに対するスレッドの起動完了を受けて、前記ユーザインタフェース部は前記起動完了したスレッドに対して前記第１無線通信ソフトウェアプログラムの起動を指示する無線通信ソフトウェアプログラム使用方法。
　請求項３において、
　前記ユーザインタフェース部より第２無線通信ソフトウェアプログラムの終了指示を受け、
　前記第２無線通信ソフトウェアプログラムのドメインに対するスレッドに対して前記第２無線通信ソフトウェアプログラムの終了を指示し、
　前記第２無線通信ソフトウェアプログラムの終了完了後に、前記ユーザインタフェース部は前記第２無線通信ソフトウェアプログラムと同じドメインで管理される無線通信ソフトウェアプログラムが起動されているかどうか判定し、
　前記第２無線通信ソフトウェアプログラムと同じドメインで管理される、起動中の無線通信ソフトウェアが存在しない場合には、当該第２無線通信ソフトウェアプログラムのドメインに対するスレッドを停止させる無線通信ソフトウェアプログラム使用方法。
　請求項３～４のいずれか一項において、
　前記ドメイン管理機能は、無線通信ソフトウェアプログラムのドメインに応じて前記無線通信ソフトウェアプログラムを使用するのに必要なインタフェースを生成し、前記無線通信ソフトウェアプログラムの起動、設定、他プログラムとの接続を行う機能を含む無線通信ソフトウェアプログラム使用方法。