(57)【要約】【課題】無線リソースの集中制御及び分散制御の制御方式の欠点を補い、同一の無線通信システムを利用する無線局間に限らず、周囲の無線局に与える干渉を抑え、周波数リソースを有効活用すること。【解決手段】無線局の送信可否を制御する制御装置は、他の無線局の無線通信状況を示す情報を、各無線局に接続されたバックボーンネットワークを通じて取得する情報取得部を有する。無線通信状況を示す情報は、他の無線局が使用している周波数の情報と、他の無線局が送信する無線信号の波形の特徴を示す波形特徴量の情報とを含む。制御装置は、無線信号を受信し、該無線信号の中に、他の無線局から送信された信号が無線信号に含まれているか否かを示す波形特徴量を計算する波形情報抽出部と、無線局からの信号送信の可否を決定し、信号を送信する場合に使用される無線リソースを決定する無線リソースパラメータ決定部とを有する。【選択図】図１
2010213243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムで無線局の送信可否を制御する制御装置であって、
前記無線局とは異なる他の無線局の無線通信状況を示す情報を、前記無線局及び前記他の無線局に接続されたバックボーンネットワークを通じて取得する情報取得部であって、前記無線通信状況を示す情報は、前記他の無線局が使用している周波数の情報と、前記他の無線局が送信する無線信号の波形の特徴を示す波形特徴量の情報とを含む、情報取得部と、
無線信号を受信し、該無線信号の中に、前記他の無線局から送信された信号が前記無線信号に含まれているか否かを示す波形特徴量を、前記波形特徴量の情報に基づいて計算する波形情報抽出部と、
前記周波数の情報、前記波形特徴量の情報及び前記波形情報抽出部において計算された前記波形特徴量に基づいて、前記無線局からの信号送信の可否を決定し、信号を送信する場合に使用される無線リソースを決定する無線リソースパラメータ決定部と、
を有する制御装置。
【請求項２】
無線通信システムで無線局の送信可否を制御する制御装置であって、
前記無線局とは異なる他の無線局の無線通信状況を示す情報を、前記無線局及び前記他の無線局に接続されたバックボーンネットワークを通じて取得する情報取得部であって、前記無線通信状況を示す情報は、前記他の無線局が使用している周波数の情報と、前記他の無線局が送信する無線信号の波形の特徴を示す波形特徴量の情報とを含む、情報取得部と、
無線信号を受信し、該無線信号の中に、前記他の無線局から送信された信号が前記無線信号に含まれているか否かを示す波形特徴量を、前記波形特徴量の情報に基づいて計算する波形情報抽出部と、
無線信号を受信及び復調し、復調されたデータシンボル列を出力する信号復調部と、
前記復調されたデータシンボル列の信頼性を判定する信頼性判定部と、
前記周波数の情報、前記波形特徴量の情報、前記波形情報抽出部において計算された前記波形特徴量、前記復調されたデータシンボル列及び前記信頼性に基づいて、前記無線局からの信号送信の可否を決定し、信号を送信する場合に使用される無線リソースを決定する無線リソースパラメータ決定部と、
を有する制御装置。
【請求項３】
前記無線リソースパラメータ決定部は、前記周波数の情報により、送信希望周波数帯域が前記他の無線局により使用されていると判断し、且つ前記の波形特徴量の計算結果が閾値を超えた場合、データ送信を禁止することを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記無線リソースパラメータ決定部は、
波形特徴量のピークの大きさと、前記無線局及び前記他の無線局間の通信路における信号品質とを対応付けた品質推定用のテーブルを備え、
前記波形情報抽出部で算出された波形情報量に基づいて、前記通信路における信号品質を推定し、前記無線局からの信号送信の可否を決定し、信号を送信する場合に使用される無線リソースを決定することを特徴とする請求項１及至３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記無線リソースパラメータ決定部は、前記復調されたデータシンボル列の信頼性が閾値以下であった場合、該復調されたデータシンボル列を破棄し、前記周波数の情報、前記波形特徴量の情報及び前記波形情報抽出部において計算した前記波形特徴量に基づいて、前記無線局からの信号送信の可否を決定し、信号を送信する場合に使用される無線リソースを決定する請求項２に記載の制御装置。
【請求項６】
前記無線リソースパラメータ決定部は、前記復調されたデータシンボル列により、前記他の無線局へ与える干渉量を推定する与干渉推定部を備え、
前記復調されたデータシンボル列の信頼性が閾値以上であった場合、前記他の無線局へ与える干渉量の推定結果に基づいて、前記無線局からの信号送信の可否を決定し、信号を送信する場合に使用される無線リソースを決定することを特徴とする請求項２又は５に記載の制御装置。
【請求項７】
当該制御装置は、受信した無線信号の特定の帯域成分を通過させ他の成分を遮断するバンドパスフィルタ部を更に有し、
無線信号を受信し、前記情報取得部において取得した前記周波数の情報に基づいて帯域制限を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
【請求項８】
前記バンドパスフィルタ部は、前記情報取得部において取得した前記周波数の情報に基づいて、前記無線局の送信希望帯域を含む周波数帯域を通過帯域として帯域制限を行うことを特徴とする請求項７に記載の制御装置。
【請求項９】
前記バンドパスフィルタ部は、前記無線局の送信希望帯域に合わせた帯域で帯域制限を行うことを特徴とする請求項８に記載の制御装置。
【請求項１０】
無線通信システムで無線局の送信可否を制御する制御方法であって、
前記無線局とは異なる他の無線局の無線通信状況を示す情報を、前記無線局及び前記他の無線局に接続されたバックボーンネットワークを通じて取得する情報取得ステップであって、前記無線通信状況を示す情報は、前記他の無線局が使用している周波数の情報と、前記他の無線局が送信する無線信号の波形の特徴を示す波形特徴量の情報とを含む、情報取得ステップと、
無線信号を受信し、該無線信号の中に、前記他の無線局から送信された信号が前記無線信号に含まれているか否かを示す波形特徴量を、前記波形特徴量の情報に基づいて計算する波形情報抽出ステップと、
前記周波数の情報、前記波形特徴量の情報及び前記波形情報抽出ステップにおいて計算された前記波形特徴量に基づいて、前記無線局からの信号送信の可否を決定し、信号を送信する場合に使用される無線リソースを決定する無線リソースパラメータ決定ステップと、
を有する制御方法。
【請求項１１】
無線通信システムで無線局の送信可否を制御する制御方法であって、
前記無線局とは異なる他の無線局の無線通信状況を示す情報を、前記無線局及び前記他の無線局に接続されたバックボーンネットワークを通じて取得する情報取得ステップであって、前記無線通信状況を示す情報は、前記他の無線局が使用している周波数の情報と、前記他の無線局が送信する無線信号の波形の特徴を示す波形特徴量の情報とを含む、情報取得ステップと、
無線信号を受信し、該無線信号の中に、前記他の無線局から送信された信号が前記無線信号に含まれているか否かを示す波形特徴量を、前記波形特徴量の情報に基づいて計算する波形情報抽出ステップと、
無線信号を受信及び復調し、復調されたデータシンボル列を出力する信号復調ステップと、
前記復調されたデータシンボル列の信頼性を判定する信頼性判定ステップと、
前記周波数の情報、前記波形特徴量の情報、前記波形情報抽出ステップにおいて計算された前記波形特徴量、前記復調されたデータシンボル列及び前記信頼性に基づいて、前記無線局からの信号送信の可否を決定し、信号を送信する場合に使用される無線リソースを決定する無線リソースパラメータ決定ステップと、
を有する制御方法。
【請求項１２】
前記無線リソースパラメータ決定ステップは、前記周波数の情報により、送信希望周波数帯域が前記他の無線局により使用されていると判断し、且つ前記の波形特徴量の計算結果が閾値を超えた場合、データ送信を禁止することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の制御方法。
【請求項１３】
前記無線リソースパラメータ決定ステップは、
波形特徴量のピークの大きさと、前記無線局及び前記他の無線局間の通信路における信号品質とを対応付けた品質推定用のテーブルを利用して、
前記波形情報抽出ステップで算出された波形情報量に基づいて、前記通信路における信号品質を推定し、前記無線局からの信号送信の可否を決定し、信号を送信する場合に使用される無線リソースを決定することを特徴とする請求項１０及至１２に記載の制御方法。
【請求項１４】
前記無線リソースパラメータ決定ステップは、前記復調されたデータシンボル列の信頼性が閾値以下であった場合、該復調されたデータシンボル列を破棄し、前記周波数の情報、前記波形特徴量の情報及び前記波形情報抽出ステップにおいて計算した前記波形特徴量に基づいて、前記無線局からの信号送信の可否を決定し、信号を送信する場合に使用される無線リソースを決定する請求項１１に記載の制御方法。
【請求項１５】
前記無線リソースパラメータ決定ステップは、前記復調されたデータシンボル列により、前記他の無線局へ与える干渉量を推定し、
前記復調されたデータシンボル列の信頼性が閾値以上であった場合、前記他の無線局へ与える干渉量の推定結果に基づいて、前記無線局からの信号送信の可否を決定し、信号を送信する場合に使用される無線リソースを決定することを特徴とする請求項１１又は１４に記載の制御方法。
【請求項１６】
当該制御方法は、受信した無線信号の特定の帯域成分を通過させ他の成分を遮断するバンドパスフィルタを用いて帯域制限を行うステップを更に有し、
無線信号を受信し、前記情報取得ステップにおいて取得した前記周波数の情報に基づいて帯域制限を行うことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の制御方法。
【請求項１７】
前記帯域制限を行うステップは、前記情報取得ステップにおいて取得した前記周波数の情報に基づいて、前記無線局の送信希望帯域を含む周波数帯域を通過帯域として帯域制限を行うことを特徴とする請求項１６に記載の制御方法。
【請求項１８】
前記帯域制限を行うステップは、前記無線局の送信希望帯域に合わせた帯域で帯域制限を行うことを特徴とする請求項１６に記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一周波数を共用する複数の無線局が存在する環境における無線局の制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の無線通信においては、多くの場合、互いの干渉を避けるために無線通信システムごとに専用の周波数帯が割り当てられている。しかしながら、無線通信において限られた周波数を有効に活用するために、近年では複数の通信システムにおいて同一周波数帯を利用する方法が検討されている。同一周波数帯を複数の無線局、又は複数の無線通信システムで共用するためには、互いに周波数の使用状況を認識し、干渉を発生させないように送信制御を行う必要がある。送信制御の手法は大きく２つに分けられ、個々の無線局が周囲の周波数使用状況を観測し各自が自律的に送信の可否を判断する分散制御と、複数無線局の周波数使用状況を一元管理する制御局が各無線局に対し送信の可否を決定する集中制御とがある。
【０００３】
従来、同一システム内において、異なるセル間で同一周波数を効率よく繰り返し用いる技術がある。通常のセルラーシステムにおいては、セル間周波数繰り返しという技術が用いられている。セル間周波数繰り返しでは、隣接するセル間で異なる周波数を用いることにより、セル間干渉を回避している。「3GPP.R1-060670」（非特許文献１）において提案されている干渉コーディネーションと呼ばれる技術では、隣接するセル間において、セル端で使用される周波数が互いに相違するように、セル端の無線局に割り当てる周波数を予め定めておくことで、セル間の干渉を回避する。また、特開2007-258844（特許文献１）では、端末からのCQI(Channel  Quality  Indicator)情報の報告を元に無線局をグループ化し、それぞれに異なる送信電力のリソースブロックを割り当てることで、セル端無線局の受ける干渉の影響を低減する技術が提案されている。更に特許文献１では、基地局が隣接セルからの干渉電力を測定し、干渉の多いセル間では同一リソースブロックに割り当てる電力を変えることでセル境界付近において同一リソースブロックを使用することによる干渉の発生を防ぐ技術も提案されている。
【０００４】
また、特開2008-278273（特許文献２）では、同一システム内の無線局間でリソース割り当て情報を共有し、干渉が生じる可能性のある干渉領域リソースには割り当てを行わないようにしている。これらの技術は、あらかじめ周囲の無線局間で周波数使用状況に関する情報を共有し、情報を集めた制御局が干渉を生じないように各無線局の使用するリソースを決定している、集中制御の方法である。
【０００５】
一方、分散制御で同一周波数を共用する技術としては、CSMA/CA(Carrier  Sense  Multiple  Access  with  Collision  Avoidance)方式と呼ばれる衝突回避機能付きキャリア感知多重アクセス方式が知られている。これについては、例えば、非特許文献2に示されている。IEEE802.11規格等に代表される無線LANシステムで使用されるCSMA/CA方式では、データの送信を行う前に受信レベルを測定してデータ送信可否の判断を行う。CSMA/CA方式を異なる複数の無線通信システムによる同一周波数帯共用環境におけるアクセス方式として用いた場合、各無線局が独自に収集した無線通信環境に関する情報に基づいて、送信の可否を決定するため、システム間で情報の共有を行わなくても、各無線局は信号が検出されない場合にのみ送信を行うことで干渉を回避できる。
【０００６】
また、特開2006-222665（特許文献３）では、信号の周期定常性の特徴量を計算することで信号の存在を検出し、各無線局は信号が検出されない場合にのみ送信を行うことで干渉を回避する技術が示されている。この技術を用いることで、異なる無線通信システム間での同一周波数帯共用時にも、周囲で使用されている信号の存在を検出し、干渉が生じないと判断される場合に無線局は送信を行うことが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２５８８４４号公報
【特許文献２】特開２００８−２７８２７３号公報
【特許文献３】特開２００６−２２２６６５号公報
【特許文献４】特開２００８−０６１２１４号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】3GPP.R1-060670
【非特許文献２】Part  11:  Wireless  LAN  Medium  Access  Control(MAC)  and  Physical  Layer(PHY)  specifications,  ANSI/IEEE  Std  802.11,1999  Edition
【非特許文献３】松田、滝口、有木、"3次キュムラント音声特徴を用いた音声区間検出、"  電子情報通信学会  信学技法Vol.106,No.263(20060919)  pp.37-42
【非特許文献４】IEEE  802.22  Working  Group  of  the  LAN  MAN  Standards  Committee,"IEEE  P802.22/D0.1  Draft  Standard  for  Wireless  Regional  Area  Networks  Part  22:  Cognitive  Wireless  RAN  Medium  Access  Control(MAC)  and  Physical  Layer(PHY)  specifications:  Policies  and  procedures  for  operation  in  the  TV  bands",  The  Institute  of  Electrical  and  Electronics  Engineers,  May  2006.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
異なる複数の無線通信システム間で同一周波数帯が共用される場合、必ずしも無線局間で情報のやり取りが出来ないことが考えられる。無線リソースの集中制御が行われる際、そのような情報が欠如すると、信号品質は著しく劣化するおそれがある。具体的には、従来技術の非特許文献１の方法では、拡散符号でユーザを区別し同一周波数を共用しているが、異なる無線通信システムを利用する無線局間では拡散符号等の情報を利用できるとは限らず、干渉を回避できるとは限らない。また、セル端の無線局に対して干渉コーディネーションによって干渉を抑圧する方法では、想定する周波数共用環境によっては、緻密なセル設計ができず、干渉によって著しく特性劣化が生じる地域が発生することが考えられる。さらに従来技術の特許文献１の方法では、移動局からのCQI情報の報告を元に基地局は移動局をグループ化し、グループ毎にリソースを割り当てる。異なる無線通信システムを利用する無線局間では無線信号によるCQI情報を共有することは出来ないので、そのようなグループ化や適切なリソース割り当てが困難になることが考えられる。同様に特許文献２の方法においても、想定する環境ではリソース割り当て情報の共有が出来ないことにより、干渉を回避可能なリソースの特定が出来ず、特性が著しく劣化することが考えられる。このように集中制御の方法は、多くの情報が必要であるという面で複雑度が高い上に、異なる無線通信システム間での同一周波数帯共用環境など、システム間での情報共有が困難である条件において、特性が著しく劣化するという問題がある。
【００１０】
一方、従来技術のCSMA/CA方式や特許文献３の方法などを用いた分散制御では、各無線局による送信可否の判断が常に最適であるとは限らない。例えば、ある無線局の周囲で実際には通信が行われており、その無線局は送信を控えるべきであるにもかかわらず、何らかの理由で無線リソースが空いていると独自に判定し、当該無線リソースを使用し、干渉が発生してしまうおそれがある。逆に、無線リソースが周囲の無線局で使用されていないにもかかわらず、誤検出によって当該無線リソースが使用されていると無線局が判定し、送信を控えることも考えられる。この場合、干渉は生じないが、周波数利用効率が低下してしまう。このように分散制御では、集中制御と比較して情報の共有が不十分な状況においても干渉回避ができ、処理の複雑度は低いが、干渉回避の効果や周波数利用効率は集中制御に劣ると考えられる。
【００１１】
本発明は、集中制御と分散制御の両制御方式の欠点を補うべくなされた発明であり、同一の無線通信システムを利用する無線局間に限らず、周囲の無線局に与える干渉を抑え、周波数リソースを有効活用するための制御装置および制御方法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】
【００１２】
本発明では、バックボーンネットワークに接続している無線局における制御装置であって、バックボーンネットワークを通じて周囲の無線局が使用している無線通信状況に関する情報であって、少なくとも周波数帯域使用状況情報と、各周波数帯域を割り当てられた信号の波形に係る特徴量情報とを含む情報を取得する情報取得部と、前記周囲の無線局が送信した無線信号を受信し、前記情報取得部において得られる前記特徴量情報に基づき、当該受信信号の波形特徴量を計算する波形情報抽出部と、前記周波数帯域使用状況情報、前記特徴量情報及び前記波形情報抽出部において計算した前記波形特徴量に基づいて自無線通信システムでの使用無線リソースのパラメータならびにデータ送信の可否を決定する無線リソースパラメータ決定部と、を有する制御装置によって、前記の目的を達成する。特に、複数の無線局とその相手方無線局のペアが同一周波数帯を共有する周波数共用環境において、互いに干渉を与えないような通信を実現できる。
【００１３】
本発明は、バックボーンネットワークに接続している無線局における制御装置であって、バックボーンネットワークを通じて周囲の無線局が使用している無線通信状況に関する情報であって、少なくとも周波数帯域使用状況情報と、各周波数帯域を割り当てられた信号の波形に係る特徴量情報とを含む情報を取得する情報取得部と、前記周囲の無線局が送信した無線信号を受信し、当該受信信号を復調し、復調データシンボル列を出力する信号復調部と、前記情報取得部において得られる前記特徴量情報に基づき、当該受信信号の波形特徴量を計算する波形情報抽出部と、前記復調データシンボル列の信頼性を判定する信頼性判定部と、前記周波数帯域使用状況情報、前記復調データシンボル列、前記信頼性、前記特徴量情報及び前記波形情報抽出部において計算した前記波形特徴量に基づいて自無線通信システムでの使用無線リソースのパラメータならびにデータ送信の可否を決定する無線リソースパラメータ決定部と、を有する制御装置としても構成できる。
【００１４】
この制御装置は、バックボーンネットワークに接続していることにより、周囲の無線局が使用している無線通信状況に関する情報を取得することが出来るため、異なる無線通信システムを利用する無線局の信号であっても波形特徴量を計算することでその存在や信号レベルの大小を検出することが可能となる。
【００１５】
この制御装置は、無線リソースパラメータ決定部において、波形情報抽出部より得られる波形特徴量が予め設定された閾値を超えた場合に送信を否決することで、周囲の無線局への与干渉を抑えることが可能となる。
【００１６】
この制御装置は、無線リソースパラメータ決定部において、波形特徴量のピークの大きさと通信路品質とを対応付けた品質推定用のテーブルを備え、前記波形情報抽出部において得られる波形情報量のピークの大きさに基づき前記周辺の無線局との間の通信路品質を推定し、推定結果より自無線通信システムでの使用無線リソースパラメータならびにデータ送信の可否を決定することで、周囲の無線局への与干渉を抑えながら無線リソースを有効に活用することが可能となる。
【００１７】
この制御装置は、前記復調データシンボル列の信頼性を判定する信頼性判定部を備え、前記信号復調部の出力する前記復調データシンボル列を、無線リソースのパラメータ決定に用いるか否かをその信頼性から判断することができる。
【００１８】
前記無線リソースパラメータ決定部は、前記復調データシンボル列の信頼性が閾値以下である場合、当該復調データシンボル列を破棄し、前記周波数帯使用状況情報、前記特徴量情報及び前記波形情報抽出部において計算した前記波形特徴量のみに基づいて自無線通信システムでの使用無線リソースのパラメータならびにデータ送信の可否を決定することで、復調が出来ないような劣悪な通信環境においても周囲の無線局の信号を検出し、与干渉を抑えながら無線リソースを有効に活用することが可能となる。
【００１９】
前記無線リソースパラメータ決定部は、前記復調データシンボル列より得られる情報に基づき前記周囲の無線局へ与える干渉量を推定する与干渉推定部を備え、前記復調データシンボル列の信頼性が閾値以上である場合、無線局へ与える干渉量の推定結果に基づいて自無線通信システムでの使用無線リソースパラメータならびにデータ送信の可否を決定することで、周囲の無線局の信号が復調できる場合には、そちらのデータから得られる情報を優先的に利用し、周囲の無線局への与干渉を抑えながら無線リソースを有効に活用することが可能となる。
【００２０】
この制御装置は、入力信号の特定の帯域成分のみを通過しそれ以外の成分を遮断するバンドパスフィルタ部を更に有し、周囲の無線局が送信した信号を受信し、その受信した信号について前記情報取得部において取得される前記使用周波数帯域情報に基づいて帯域制限した信号を、前記受信信号とすることで、より正確な信号検出が可能となる。
【００２１】
前記バンドパスフィルタ部は、前記情報取得部において取得される周波数帯使用状況情報より、自身の送信希望帯域の一部又は全部を使用していると判断される信号に対して割り当てられている周波数帯域を通過帯域として、周囲の無線局が送信した信号を受信し、その受信した信号について帯域制限してもよい。
【００２２】
前記バンドパスフィルタ部は、周囲の無線局が送信した信号を受信し、その受信した信号について、自身の送信希望帯域に基づいて帯域制限してもよい。
【００２３】
本発明は、バックボーンネットワークに接続している無線局における制御方法であって、バックボーンネットワークを通じて周囲の無線局が使用している無線通信状況に関する情報であって、少なくとも周波数帯域使用状況情報と、各周波数帯域を割り当てられた信号の波形に係る特徴量情報とを含む情報を取得する情報取得ステップと、前記周囲の無線局が送信した無線信号を受信し、前記情報取得ステップにおいて得られる前記特徴量情報に基づき、当該受信信号の波形特徴量を計算する波形情報抽出ステップと、前記周波数帯域使用状況情報、前記特徴量情報及び前記波形情報抽出ステップにおいて計算した前記波形特徴量に基づいて自無線通信システムでの使用無線リソースのパラメータならびにデータ送信の可否を決定する無線リソースパラメータ決定ステップと、を有する制御方法としても構成できる。
【００２４】
本発明は、バックボーンネットワークに接続している無線局における制御方法であって、バックボーンネットワークを通じて周囲の無線局が使用している無線通信状況に関する情報であって、少なくとも周波数帯域使用状況情報と、各周波数帯域を割り当てられた信号の波形に係る特徴量情報とを含む情報を取得する情報取得ステップと、前記周囲の無線局が送信した無線信号を受信し、当該受信信号を復調し、復調データシンボル列を出力する信号復調ステップと、前記情報取得ステップにおいて得られる前記特徴量情報に基づき、前記受信信号の波形特徴量を計算する波形情報抽出ステップと、前記信号復調ステップにおいて得られたデータシンボル列の信頼性を判定する信頼性判定ステップと、前記周波数帯域使用状況情報、前記復調データシンボル列、前記信頼性、前記特徴量情報及び前記波形情報抽出ステップにおいて計算した前記波形特徴量に基づいて自無線通信システムでの使用無線リソースのパラメータならびにデータ送信の可否を決定する無線リソースパラメータ決定ステップと、を有する制御方法としても構成できる。
【発明の効果】
【００２５】
前記のように、本発明によれば、周囲の無線局が使用する無線通信システムに依らず、無線局が周囲の無線局に与える与干渉を抑えながら、無線リソースを有効に利用することで、周波数利用効率を向上させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】無線通信システムの概略図。
【図２Ａ】本発明の第１実施例による無線局を示すブロック図。
【図２Ｂ】本発明の第１実施例による無線局の制御装置を示すブロック図。
【図２Ｃ】波形特徴量の一例を説明するための図。
【図３】本発明の第１実施例における無線通信状況情報の一例を示す図。
【図４】制御装置の無線リソースパラメータ決定部における制御手順を示したフローチャート。
【図５】本発明の変形例1.1による無線局における制御装置のブロック図。
【図６】本発明の変形例1.1による制御装置の無線リソースパラメータ決定部における制御手順を示したフローチャート。
【図７】本発明の変形例1.2による無線局における制御装置のブロック図。
【図８】本発明の変形例1.2におけるバンドパスフィルタ部の通過帯域設定例(a)を示す図。
【図９】本発明の変形例1.2におけるバンドパスフィルタ部の通過帯域設定例(b)を示す図。
【図１０】本発明の変形例1.2におけるバンドパスフィルタ部の通過帯域設定例(c)を示す図。
【図１１】ある基地局に制御装置が備わっている場合の無線リソース共用環境例の概念図。
【図１２】双方の基地局に制御装置が備わっている場合の無線リソース共用環境例の概念図。
【図１３】移動局に制御装置が備わっている場合の無線リソース共用環境例の概念図。
【図１４】本発明の第２実施例による無線局における制御装置のブロック図。
【図１５】本発明の第２実施例による制御装置を具備する無線局のブロック図。
【図１６】制御装置の無線リソースパラメータ決定部での制御手順を示したフローチャート。
【図１７】本発明の変形例2.1による無線局における制御装置のブロック図。
【図１８】本発明の変形例2.1による制御装置の無線リソースパラメータ決定部における制御手順を示したフローチャート。
【図１９】本発明の変形例2.2による無線局における制御装置のブロック図。
【図２０】本発明の変形例2.3による無線局における制御装置のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下の観点から本発明の実施例が説明される。
【００２８】
第１実施例
システム
無線局及び制御装置
波形特徴量
動  作
変形例1.1
変形例1.2
変形例1.3
第２実施例
無線局及び制御装置
動  作
変形例2.1
変形例2.2
変形例2.3
【実施例１】
【００２９】
＜システム＞
図１は、無線通信システムの概略図を示す。無線通信システムは、複数の基地局1101，1102、移動局1103，1104を有する。説明の便宜上、移動局1104の通信相手が移動局1103の一方であるとする。基地局1101，1102は互いに同じ無線システムに属していてもよいし、異なる無線システムに属していてもよい。但し、基地局1101，1102は他の無線局(基地局又は移動局)の情報を必要に応じて入手できるように構成されている。図示の例では、基地局1101，1102はバックボーンネットワーク109に接続され、他の無線局の情報を取得することができる。
【００３０】
バックボーンネットワーク109内には、情報を一元管理し、無線局からの情報取得要求に応じて必要な情報を返す情報管理サーバが存在してもよい。或いは、そのような情報管理サーバを介さずに、各基地局は互いに直接接続されて情報をやりとりしてもよい。
【００３１】
なお、図中「移動局」と記載されているが、基地局と通信する装置は、移動局だけでなく固定局でもよい。
【００３２】
＜無線局及び制御装置＞
図２Ａは本発明の第１実施例による無線局１１のブロック図である。無線局１１は制御装置10、アンテナ104、送受分離部105、パラメータ制御部106、変調部107及び信号生成部108を有し、バックボーンネットワーク109に接続されている。本無線局１１のアンテナ104に入力された信号は送受分離部105を介して制御装置10に入力される。制御装置10は、受信信号の分析結果情報及びバックボーンネットワークから取得した無線通信状況情報に基づいて、信号送信の可否を決定し、送信して良い場合、信号を送信する際に使用する無線リソースのパラメータ等を決定する。決定された無線リソースのパラメータ(データ変調方式、周波数リソースブロック、送信電力等を示すパラメータ)は、パラメータ制御部106に与えられる。
【００３３】
無線局１１の送信データは、変調部107により変調され、信号生成部108により無線信号に変換される。実際には、変調だけでなく、符号化やインターリーブ等の処理が行われることは、当業者に自明であろう。パラメータ制御部106からのパラメータに従って生成された送信信号は、送受分離部105を通してアンテナ104から送信され、無線局１１の通信相手となる相手方無線局に届けられる。
【００３４】
図２Ｂは、図２Ａの無線局の制御装置10の詳細を示す。制御装置10は、情報取得部101、波形情報抽出部102及び無線リソースパラメータ決定部103により構成される。
【００３５】
情報取得部101はバックボーンネットワーク109に接続しており、その接続方法は有線伝送路の利用や無線伝送路の利用など様々に設定されてよい。バックボーンネットワークとは、そこに接続する無線局が持つ情報のやり取りを行うことが出来るネットワークである。情報取得部101は、バックボーンネットワーク109を通じて、周囲の無線局に関する無線通信状況情報を取得する。無線通信状況情報とは、少なくとも周波数使用状況情報と周囲の無線局が使用する信号の特徴量情報を含む情報であり、その他に周囲の無線局における受信品質情報や通信トラヒック情報などが含まれてもよい。
【００３６】
波形情報抽出部102では、情報取得部101において得られる周囲の無線局が使用する信号の特徴量情報に基づき、入力された信号の波形特徴量を計算する。
【００３７】
図３は無線通信状況情報の一例を示す。周波数使用状況情報とは、周辺の無線局における周波数の使用状況を示す情報であり、波形情報抽出部102における波形特徴量の抽出動作の際現に及びその後一定時刻における周波数の使用状況を示す情報である。信号の特徴量情報とは、周波数使用状況情報における使用中の周波数において実際に送信される信号の波形特徴量を示すものである。波形特徴量とは、信号波形の持つ統計的な特性に関する情報であり、二次の周期自己相関値によって得られる周期定常性や、信号振幅の分散値、周波数相関値等が利用されてもよい。また、周波数使用状況情報及び信号の特徴量情報を無線局内又は制御装置内に別途用意した記憶装置に保存しておき、過去の情報が使用されてもよい。特徴量情報については後述される。
【００３８】
図２Ｂの無線リソースパラメータ決定部103は、情報取得部101より得られる無線通信状況情報及び波形情報抽出部102より得られる波形特徴量に基づいて、データ送信の可否及び使用する無線リソースのパラメータ及びを決定し、その決定内容は図２Ａのパラメータ制御部106に通知される。無線リソースパラメータ決定部103が決定する無線リソースのパラメータとしては、中心周波数、帯域幅、送信電力、変調方式、符号化方式等が挙げられる。具体的なパラメータ決定の方法については後述する。
【００３９】
＜波形特徴量＞
信号の波形は、中心周波数、周波数帯域幅、送信電力、変調方式、送信情報シンボル等の様々なパラメータによって決定されるものであり、逆に言えば信号波形には上記のようなパラメータの特徴が含まれている。例えば、上記の特許文献３の場合、信号の周期自己相関値を計算し、信号の持つ周期定常性の特徴量から信号の存否を検出する技術が示されている。この場合には信号に用いられている変調方式などに応じて、周期自己相関値の計算に固有のパラメータを用いた場合にのみ信号の周期自己相関値の値が大きくなる、という特徴を利用している。また、特許文献４では、同一の変調方式を用いる信号に対して異なる周期定常性の特徴量を付与する手段が提案されている。これらは一例に過ぎず、信号波形の特徴を表す特徴量は、信号の相関値や統計値等のような様々な観点から表現することができる。
【００４０】
図２Ｃは、信号の特徴量の一例として、フィルタの影響によって生じる周期定常性の特徴量を説明するための図である。図２Ｃの（１）は、理想フィルタを用いて帯域制限を行った帯域幅Ｂ［Ｈｚ］の信号の周波数スペクトルを表す。理想フィルタを用いた場合、周波数スペクトルを矩形とすることができるが、実際にはそのような急峻なスペクトルを実現することは難しいために、通常はある程度緩やかな周波数スペクトルを有するフィルタが帯域制限用に用いられる。図７の（２）は通常の現実的なフィルタを用いて帯域制限を行った場合の周波数スペクトルを表している。図７の（２）に示すように、理想フィルタを用いた場合に比較して、通常に用いられている帯域制限フィルタでは周波数帯域が広がる。この広がった周波数帯域において、右側に広がったＰで示される領域は、左側のＰ'で示される領域と同一の信号成分を有し、左側に広がったＱ'で示される領域は、右側のＱと同一の信号成分を有するという性質がある。したがって、図２Ｃの（２）の信号をＢ［Ｈｚ］だけ周波数シフトした信号（３）におけるＰ'の部分は（２）のＰと同一信号成分となり、（３）のＱ'の部分は（２）のＱと同一信号成分となるために高い相関値をもたらす。
【００４１】
このように、フィルタにより帯域制限された信号は、元の信号と元の信号を周波数シフトした信号との間で相関（周期自己相関）が生じる。この相関値が、波形の特徴量になる。図示の例では、ある信号とその信号を周波数方向にシフトした信号との相関が考察されたが、同様に時間方向にシフトすることも考えられる。本実施例では、このような相関値を利用して、受信信号内に何らかのシステムの信号が含まれているかを検出する。
【００４２】
従来の特許文献３や特許文献４の技術を利用し、本発明の制御装置は受信信号に含まれる波形特徴量を計算することが出来る。すなわち、ある周期定常性の特徴量を持つ信号を周囲の無線局が送信しているときに、本発明の制御装置を具備する無線局は、バックボーンネットワークを通じて、周期自己相関値の計算に用いる固有のパラメータに関する情報を取得し、取得した固有のパラメータを用いて受信信号の周期自己相関値の計算を行う。当該信号が含まれている場合には周期自己相関値の値は閾値を超える大きな値となり、当該信号が含まれない場合又は無視できるほど小さいレベルで含まれているときには周期自己相関値の値は閾値を超えないため、当該信号の検出が可能である。一般に、周期定常性の特徴量のような信号の波形の情報を用いた特徴検出は、従来技術のCSMA/CAで用いられる受信電力による信号検出と比べ、受信信号中の雑音電力に対して信号電力が小さい場合にも高精度に行われる。更に、周囲の無線局が信号を送信する際に、特定の周期定常性の特徴量を強調して付与することにより、検出制度の向上や、特徴量そのものを情報として捉え、異なる無線通信システムの無線局間でも直接通信を行うことが可能となると考えられる。
【００４３】
或る信号とその信号を何らかの方向にシフトした信号との相関値を計算することで導出される周期定常性以外に、波形特徴量として利用可能な統計量として、信号振幅の分散値、すなわち二次キュムラント(Second  order  Cumulant)がある。概して二次キュムラントは振幅のとり得る値の分散に相当する。例えば、OFDM信号のようなピーク電力対平均電力比(PAPR)が非常に高い信号と、シングルキャリア信号のような定包絡線信号や雑音等とでは二次キュムラントの値が大きく異なる。前者は様々な振幅値をとるので分散が大きく、後者の分散は比較的小さい。このような性質を利用することで、受信信号中にOFMD信号が含まれているか否かを検出することができる。例えば、信号の二次キュムラントの値の特徴量情報として、周囲の無線局の送信信号における二次キュムラントの値の時間変動特性が、制御装置10の情報取得部101で取得され、それが閾値に設定される。波形特徴量抽出部102において計算した二次キュムラントの値の時間変動特性と閾値とを比較し、閾値より高い場合には信号があると判断し、閾値より低い場合には信号がないと判断でき、信号を検出することができる。また、周期定常性の場合と同様に、周囲の無線局が信号を送信する際に、特定の二次キュムラントの特徴量を信号に付与して送信することにより(振幅の分散が所定値になるように意図的に振幅を制御することにより)、検出精度の向上や、特徴量そのものを情報として捉え、異なる無線通信システムの無線局間でも直接情報のやり取りを行うことが可能となる。
【００４４】
周期定常性、二次キュムラント以外に波形特徴量として利用可能な統計量として、信号の周波数相関特性なども同様に利用可能である（非特許文献４）。周波数相関特性の場合には、OFDM等のマルチキャリア信号の持つサブキャリア周波数成分に信号電力の偏りを付与し、本発明の制御装置を具備する無線局では受信信号の周波数相関値を計算し、そのピークの値やピーク数、複数ピーク間の周波数間隔などを波形特徴量として検出することが可能である。
【００４５】
このように信号波形の特徴を表す波形特徴量は、信号の相関値に基づいても良いし、分散等の統計値に基づいてもよい。
【００４６】
＜動作＞
図４は、制御装置10の無線リソースパラメータ決定部での制御手順を示したフローチャート示す。初めに、図１の情報取得部１０１から周囲の無線局の無線通信状況情報を取得し(S401)、無線通信状況情報に含まれる周波数帯域使用状況情報から、無線局11自身の送信希望帯域内に、周囲の無線局により使用される帯域が割り当てられているか否かを調べる(S402)。割り当てられていなかった場合、その帯域は自装置のデータ送信に使用できることが決定される(S404)。
【００４７】
ここで送信希望帯域とは、無線局１１が通信相手となる相手方無線局との通信において使用を希望する周波数帯域であり、たとえば相手方無線局までの伝送路において自身が送信した信号が所定以上の電力で受信される周波数帯域や、無線局１１のハードウェアや規定により使用できる周波数帯域が制限されている場合のその周波数帯域である。また、送信希望帯域は、無線局11がハードウェア的に使用できる周波数帯域の中で、所望の通信容量を達成可能な周波数帯域幅として設定することができ、この場合、その周波数帯域幅とは、連続した一つの周波数帯域を要求してもよいし、複数の周波数帯域を同時に用いることで、所望の通信容量を達成可能な場合におけるこれらの周波数帯域の集合として要求してもよい。
【００４８】
ステップS402において帯域内に何らかの割り当てがあった場合、波形情報抽出部102において計算された受信信号の特徴量情報を取得し(S403)、計算結果の特徴量レベルを閾値と比較する(S405)。特徴量レベルが閾値を超えた場合には、データ送信を不許可とすることを決定する(S406)。
【００４９】
例えば、図１の基地局1101に制御装置10が備わっており、制御装置10が他の無線局1102の信号を分析していたとする。制御装置10は、基地局1102から送信される信号の特徴量レベルを算出する。特徴量レベルが大きかった場合、無線局1102からの無線信号は、無線局1101に能く届く。これは、無線局1101がその帯域で信号を送信した場合、他の無線局1102の通信に大きな干渉を与えてしまうことを意味する。このため、ステップS405で特徴量レベルが閾値を越えた場合、その帯域は無線局1101のデータ送信には使用されない。一方、特徴量レベルが閾値を超えなかった場合、データ送信を許可し、使用する送信パラメータを決定する(S404)。
【００５０】
特徴量情報は、波形情報抽出部102において本制御前の一定時間や定期的に得られた特徴量の計算結果を集約した情報である。使用する送信パラメータを決定する際には、無線局１１が相手方無線局に対して送信する送信データ量や、無線局１１と相手方無線局間の通信路特性なども考慮される。具体的には、上記制御手順に従って使用可能な周波数帯域及び時間が定まり、その中で所望の送信データレートが得られるように送信電力、変調方式及び符号化方式などを定める。また、前述のように無線通信状況情報に周囲の無線局における受信品質情報や通信トラヒック情報などが含まれている場合には、それらの情報も考慮して送信電力、変調方式及び符号化方式などを定める。
【００５１】
このように第１実施例では、複数の無線通信システムが互いに通信できなかったとしても、各無線通信システムで使用される信号の波形特徴量を活用することで、無線通信システムを認識し、送信する信号が干渉しないように各無線局は使用する無線リソースを自律的に決定する。これにより、集中制御ほどの複雑な制御を伴わずに、信号に関する情報を十分に得られない分散制御の方法と比べて、利用できる無線リソースが増加し、周波数利用効率を高めることができる。
【００５２】
＜変形例1.1＞
図５は、第１実施例の第１の変形例による制御装置10を示す。無線リソースパラメータ決定部103は、品質推定用テーブル110を更に有する。なお、品質推定用テーブル110が、無線リソースパラメータ決定部103の中に用意されることは本発明に必須ではなく、品質推定用テーブル110は装置内外の何処に用意されてもよい。但し、品質推定用テーブル110の情報を無線リソースパラメータ決定部103で利用する観点からは、図示のように品質推定用テーブル110は、無線リソースパラメータ決定部103の中に用意されることが望ましい。
【００５３】
品質推定用テーブル110は、波形情報抽出部102の出力する波形特徴量の値と、無線局11及び周囲の無線局間の通信路品質との対応関係を記憶する。無線リソースパラメータ決定部103は波形情報抽出部102から波形特徴量の計算結果が入力されると、あらかじめ持っている品質推定用テーブル110を参照し、無線局11と当該波形特徴量を有する信号の送信元である周囲の無線局との間の通信路品質を推定する。
【００５４】
図６は、第１の変形例における無線リソースパラメータ決定部で行われる制御手順のフローチャートを示す。説明の便宜上、図１の無線局(基地局)1101に本制御装置10が用意され、他の無線局1102の信号を分析するものとする。初めに、図５の制御装置10は、情報取得部101から周囲の無線局1102の無線通信状況情報を取得する(S601)。無線通信状況情報に含まれる周波数帯域使用状況情報から、無線局1101自身の送信可能な周波数帯域内に、周囲の無線局1102が使用する帯域が割り当てられているかを調べる(S602)。帯域内に割り当てが無かった場合、データ送信を許可することが決定される(S604)。ステップS602において、帯域内に何らかの割り当てが有った場合、波形情報抽出部102において計算された特徴量情報が取得され(S603)、計算結果の特徴量レベルが閾値と比較される(S605)。特徴量レベルが閾値を超えた場合、データ送信は許可されないことが決定される(S606)。
【００５５】
特徴量レベルが閾値を超えなかった場合、フローはステップS607に進む。ステップS607では、自局1101が信号を送信した場合、他局1102に大きな提供が及ぶか否かを、その特徴量レベル及び品質推定用テーブル110を用いて推定する。この例の場合、品質推定用テーブル110は、自局1101及び他局1102間の通信路品質(例えば、CQI)を無線局毎に管理している。無線局各々が送信する信号は、何らかの特徴量情報で判別できる。他局は1つであるとは限らず、幾つ存在してもよい。図１の場合、他局に1103が加わってもよい。いずれにせよ、ステップS607では、自局1101が他局1102から受信した信号の品質に基づいて、逆に自局1101が信号を送信した場合、他局1102に及ぶ干渉量が推定される。そして、無線局11(目下の例では、1101)は、与干渉を所定のレベル以下に抑えることの出来る送信電力制限の下で、所望の通信品質、例えば所望のデータレート等、を達成できるか否かを判断する(S608)。所望の通信品質を達成できないと判断する場合にはデータ送信を不許可とすることを決定する(S606)。所望の通信品質を達成可能であると判断する場合にはデータ送信を許可し、上記制限の下で使用する送信パラメータを決定する(S604)。  
第１の変形例のステップS605で使用される閾値は、図４のステップS405で使用される閾値と比して、大きい値にすることができる。図４及び図６から明らかなように、特徴量レベルと比較される閾値が小さい場合、フローはステップS406,S606に進みやすくなり、無線局1101が信号を送信しにくくなる。逆に、閾値が大きい場合、フローはステップS404,S607に進みやすくなり、無線局1101に信号を送信する機会が与えられやすくなる。本変形例では、他局の信号の有無の確認後(S605)、受信品質の観点から、自局の送信の可否が判定される。従って、図６のフローは、図４の場合よりも送信できる機会を多くする観点から好ましい。他局の信号が或る程度存在していたとしても、自局と他局との間の通信路特性に応じて送信電力等のパラメータを柔軟に制御することで、他局へ及ぶ干渉を少なくすることができる。これにより、通信機会を増加させ、周波数利用効率を高めることができる。
【００５６】
＜変形例1.2＞
図７は、第１実施例の第２の変形例1.2による制御装置10を示す。本制御装置では、波形情報抽出部102の前段にバンドパスフィルタ部111が設けられている。
【００５７】
本無線局11のアンテナ104に入力された信号は、送受分離部105を通してバンドパスフィルタ部111に入力され、帯域制限される。帯域制限とは、入力信号のうち通過帯域の周波数成分はそのまま通し、それ以外の周波数成分は通さないように処理することである。バンドパスフィルタ部111は、本制御専用に用意されてもよいし、通常の無線通信に用いる雑音除去用のフィルタと共用されてもよい。
【００５８】
図８は、バンドパスフィルタ部111で帯域制限が行われる様子を模試的に示す。上述したように、周辺の無線局の周波数の使用状況に関する情報は、情報取得部101で取得される。この周波数使用状況情報に基づいて、例えば図８の通過帯域設定例（ａ）のように、無線局の通過帯域を、周囲の無線局が使用する周波数帯に設定する。帯域制限後の信号は波形情報抽出部102に入力され、波形特徴量の計算を行うことで、計算の対象となる信号の帯域外における不要波及び雑音成分の影響を除去できるため、波形特徴量の計算がより正確に行われる。さらに、周辺に存在しうる全ての信号について、同様の計算をすることにより、多くの情報を得ることができ、高精度なリソース制御が可能となる。
【００５９】
図９の通過帯域設定例（ｂ）に示すように、バンドパスフィルタ部111は、図８の場合とは別様に通過帯域を設定してもよい。図９の場合、周囲の無線局のうち、制御装置10を具備する無線局(例えば、基地局1101)自身の送信希望帯域の一部または全部を使用する無線局の使用周波数帯域が、通過帯域に設定されてもよい。具体的には、図９の例において、送信希望帯域には周辺無線局の信号ｂ及びｃが含まれているため、これらの信号を通過させ、その他の信号（周辺無線局の信号ａ）は遮断される。このような帯域制限の処理では、送信希望帯域に影響のある周囲の無線局の送信信号についてのみ波形特徴量の計算を行うことができるため、図８の帯域制限よりも計算量を削減することが可能となる。また、送信希望帯域外の信号を無視することで、当該帯域と著しく特性の異なる帯域における信号を考慮しないこととなり、実際に信号を送信する周波数帯域に適した特徴量計算及びリソース制御が可能となる。
【００６０】
図１０の通過帯域設定例（ｃ）に示すように、バンドパスフィルタ部111は、制御装置１０を具備する無線局１１自身の送信希望帯域をそのまま通過帯域に設定してもよい。このような帯域制限の処理では、送信希望帯域内に存在する信号についてのみ波形特徴量の計算を行うことが出来るため、事前に情報が得られていない信号が帯域内に存在する場合や、周波数オフセットの影響などで周波数使用状況情報から得られる帯域と異なる帯域に信号がシフトしている場合についても、波形特徴量の計算を行うことが出来る。また、この場合、無線局１１の送受信に用いるフィルタとの特性が一致する場合には、制御装置内のバンドパスフィルタ部１１１を通常の送受信に用いることもできるし、その逆に、送受信に用いるフィルタを制御装置内のバンドパスフィルタ部として用いることもできる。
【００６１】
＜変形例1.3＞
図２Ａで説明された無線局11は、基地局でもよいし、移動局でもよい。制御装置10は無線局11に設けられる。従って、本実施例による制御装置10は、基地局に設けられてもよいし、移動局に設けられてもよい。
【００６２】
図１１は、ある基地局1101にのみ制御装置が設けられている例を示す。但し、制御装置10は、バックボーンネットワーク109を介して、他局の情報(周波数情報及び波形特徴量情報)を必要に応じて取得できる。基地局1101は、バックボーンネットワーク109を通じて接続している周囲の基地局1102から、基地局1102やその通信相手となる移動局1103の無線通信状況に関する情報を取得する。基地局1101は、取得した無線通信状況に関する情報を使って、基地局1102や移動局1103の送信する信号の波形特徴量を計算し、基地局1101が相手方の移動局1104に対し送信を行った際に、基地局1102や移動局1103に干渉を及ぼすと判断した場合、相手方の移動局1104への送信を行わないようにする。また、送信を行っても著しい干渉を及ぼさないと判断した場合には、使用する無線リソースのパラメータを決定し、相手方の移動局1104への送信を開始する。
【００６３】
このように本実施例を用いることにより、基地局1101は周囲の無線通信状況を正確に認識し、干渉とならない場合には基地局1102や移動局1103の使用するリソースを活用して相手方の移動局1104との通信を行うことが出来るので、無線リソースの利用効率が向上すると同時に、干渉の発生を効率的に避けることが可能である。
【００６４】
図１２は、図１１とは異なる無線リソース共用環境例を示す。概して図１１の場合と同様であるが、図１２の場合、自局も他局も制御装置10を備えている点が異なる。バックボーンネットワーク109で互いに情報交換できる複数の無線局の各々が、本実施例による制御装置10を備える。これにより、各無線局は、互いに他局の信号の存否を判別でき、干渉を避けることが出来るため、無線リソースの更なる高効率化を図ることができる。
【００６５】
図１３は、更に別の無線リソース共用環境例を示す。図１１及び図１２では基地局に制御装置が備わっていたが、図１３では、制御装置10が移動局に設けられている。但し、制御装置10は、他局の情報を取得する必要があり、その情報は、無線通信路を使用してバックボーンネットワークに接続する基地局1301を経由して取得される。制御装置での動作は、説明済みのフローチャート(図４,図６)と同様である。本発明の制御装置10を具備する移動局1304がこのような処理を行うことにより、移動局1304から送信する電波が周囲の基地局1302や移動局1303に与える干渉の影響を更に低減することが可能となる。また、例えばバックボーンネットワークに接続可能なアダプタと移動局を接続した際には、移動局であってもバックボーンネットワークに接続可能となり、通信相手となる基地局との通信において無線リソースの利用効率が向上し、干渉の発生を避けることが出来ると期待できる。
【００６６】
なお、図１１，１２，１３に示される例は択一的なものではなく、１つ以上の無線局に制御装置10が用意されてよい。
【実施例２】
【００６７】
＜無線局及び制御装置＞
図１４は本発明の第２実施例による無線局２１のブロック図である。無線局２１は制御装置20、アンテナ204、送受分離部205、パラメータ制御部206、変調部207及び信号生成部208により構成され、バックボーンネットワーク209に接続されている。本無線局21のアンテナ204に入力された信号は送受分離部205を介して制御装置20に入力される。制御装置20は、受信信号の分析結果情報及びバックボーンネットワークから取得した無線通信状況情報に基づいて、信号送信の可否を決定し、送信して良い場合、信号を送信する際に使用する無線リソースのパラメータ等を決定する。決定された無線リソースのパラメータ(データ変調方式、周波数リソースブロック、送信電力等を示すパラメータ)は、パラメータ制御部206に与えられる。
【００６８】
無線局２１の送信データは、変調部207により変調され、信号生成部208により無線信号に変換される。実際には、変調だけでなく、符号化やインターリーブ等の処理が行われることは、当業者に自明であろう。パラメータ制御部206からのパラメータに従って生成された送信信号は、送受分離部205を通してアンテナ204から送信され、無線局２１の通信相手となる相手方無線局に届けられる。
【００６９】
図１５は、図１４の無線局の制御装置20の詳細を示す。制御装置20は、情報取得部201、波形情報抽出部202、無線リソースパラメータ決定部203、信号復調部212及び信頼性判定部213により構成される。与干渉推定部214は、無線リソースパラメータ決定部203に含まれているように描かれているが、このことは本発明に必須でなく、与干渉推定部214は制御装置20の内外の何処に設けられてもよい。
【００７０】
情報取得部201はバックボーンネットワーク209に接続しており、その接続方法は有線伝送路の利用や無線伝送路の利用など様々に設定されてよい。バックボーンネットワークとは、そこに接続する無線局が持つ情報のやり取りを行うことが出来るネットワークである。情報取得部201は、バックボーンネットワーク209を通じて、周囲の無線局に関する無線通信状況情報を取得する。第２実施例の場合、無線通信状況情報は、周波数使用状況情報及び周囲の無線局が使用する信号の特徴量情報に加えて、周囲の無線局が通信する信号を復調するのに必要な情報をも含む。周囲の無線局が通信する信号を復調するのに必要な情報は、より具体的には、データ変調方式、チャネル符号化方式、周波数帯域(リソースブロック)等のようなパラメータで指定されてもよい。第１実施例と同様に、無線通信状況情報は、その他に周囲の無線局における受信品質情報や通信トラヒック情報等を含んでもよい。
【００７１】
波形情報抽出部202では、情報取得部201において得られる周囲の無線局が使用する信号の特徴量情報に基づき、入力された信号の波形特徴量を計算する。
【００７２】
無線リソースパラメータ決定部203は、情報取得部201より得られる無線通信状況情報及び波形情報抽出部202より得られる波形特徴量に基づいて、データ送信の可否及び使用する無線リソースのパラメータ及びを決定し、その決定内容は図１４のパラメータ制御部206に通知される。無線リソースパラメータ決定部203が決定する無線リソースのパラメータとしては、中心周波数、帯域幅、送信電力、変調方式、符号化方式等が挙げられる。
【００７３】
信号復調部212は、本無線局21のアンテナ204に入力された受信信号について、情報取得部201から導出される信号の復調に必要な情報を用いて復調処理を行う。このとき、復調処理を行った信号を信頼性判定部213に入力し、復調結果の信頼性レベルの計算を行い、無線リソースパラメータ決定部203へその結果を入力する。例えば、信頼性レベルの計算は、誤り検出符号に基づくその検出結果や、受信信号に含まれる既知シンボルの復号誤り率等を用いて求められる。必須ではないが、信頼性レベルが高いということは、他局から受信した信号を信号成分Ｓとした場合の信号雑音比SNRが高いことを意味する。従って、他局から受信した信号について測定した信頼性レベルが高かった場合、自局から無制限に信号を送信すると、他局に干渉を及ぼすおそれがある。この場合、何らかの干渉回避対策を講じた上で信号の送信が許可される。
【００７４】
無線リソースパラメータ決定部203において、与干渉推定部214は信頼性判定部213における信頼性の判定結果が閾値以上であった場合、周辺の無線局へ与える与干渉を推定する。与干渉は、情報取得部201より得られる無線通信状況に関する情報、信号復調部212より得られる復調結果に含まれる情報に基づいて推定できる。周辺の無線局へ及ぼす与干渉が小さくなるように、無線リソースパラメータ決定部203は、無線リソースパラメータ(例えば、アンテナウェイト、送信電力、中心周波数、帯域幅、送信電力、変調方式、符号化方式等)を決定する。
【００７５】
無線リソースパラメータ決定部203は、信頼性レベルが閾値より高く、復調処理が正しく行えたと判断した場合、与干渉推定結果に基づき無線リソースパラメータ及びデータ送信の可否を決定する。無線リソースパラメータ決定部203が、信頼性レベルが閾値より低く、復調処理が正しく行われていないと判断した場合、復調結果を破棄し、波形特徴量抽出部202より得られる波形特徴量に基づいて、使用する無線リソースのパラメータ及びデータ送信の可否を決定する。
【００７６】
＜動作＞
図１６は、制御装置20の無線リソースパラメータ決定部203での制御手順を示したフローチャート示す。初めに、図１５の情報取得部201において周囲の無線局の無線通信状況情報が取得される(S1601)。無線リソースパラメータ決定部203は、無線通信状況情報に含まれる周波数帯域使用状況情報から、無線局21自身の送信希望帯域内に、周囲の無線局により使用される帯域が割り当てられているかを調べ(S1602)、帯域内に割り当てがない場合には、データ送信を許可することを決定する(S1608)。
【００７７】
図１５に示されているように、受信信号は、信号復調部212に入力され、復調される。どのようにして復調すべきかの情報(データ変調方式、チャネル符号化率、周波数帯域等)は、情報取得部201から与えられる。復調結果に対して、信頼性判定部213は、信頼性を判定する。図１６のステップS1602において、帯域内に何らかの割り当てが有ると判断された場合、その信頼性の判定結果(算出された信頼性レベル)は、閾値と比較される(S1604)。
【００７８】
信頼性レベルが閾値を超えた場合、自局から無制限に信号を送信すると、他局に干渉を及ぼすおそれがある。この場合、何らかの干渉回避対策を講じた上で信号の送信が許可される。対策を講じることができなければ、信号の送信は禁止される。図示の例の場合、無線リソースパラメータ決定部203は、信号復調部212から復調結果の情報を取得し(S1605)、干渉を回避できるか否かを判断する(S1606)。干渉回避が不可能であると判断された場合、データ送信は不許可とされる一方(S1607)、干渉回避が可能であると判断された場合、データ送信を許可し、使用する送信パラメータを決定する(S1608)。
【００７９】
ステップS1604において復調結果の信頼性レベルが閾値を超えなかった場合、他局から受信される信号は、自局に良好には届いていない。この場合、自局で受信され復調された信号は、自局で信号を送信するか否かを決める判断基準としては相応しくないので、復調結果は破棄される。そして、第１実施例と同様に波形特徴量に基づいて、自局の信号送信の可否が判断される。ステップS1604において復調結果の信頼性レベルが閾値を超えなかった場合、無線リソースパラメータ決定部203は、波形情報抽出部202による受信信号の波形特徴量の計算結果(特徴量レベル)を取得する(S1609)。取得した特徴量レベルと閾値とが比較され(S1610)、特徴量レベルが閾値を超える場合には、データ送信を不許可とし(S1607)、特徴量レベルが閾値を超えない場合には、データ送信を許可し、使用する送信パラメータを決定する(S1608)。
【００８０】
なお、信頼性判定結果、復調結果及び波形特徴量計算結果については、図１６のフローのように順次各部より取得する形態をとってもよいし、図１６のフローに示す処理の前に、全ての情報を本制御装置内に別途用意したメモリに格納し、必要に応じて、情報をメモリから取り出すようにしてもよい。
【００８１】
第２実施例では、特徴量レベルが高かった場合(ステップS1610 でNOの場合)だけでなく、復調信号の信頼性レベルが高かった場合(S1604でYESの場合)でも送信が許可される可能性がある。第１実施例のように低い受信ＳＮＲ環境であっても波形特徴量に基づく情報の取得が可能であり、更に高い受信ＳＮＲ環境においては、復調結果に基づきより多くの情報を取得できる。ここで、ある無線局(例えば、1101)が高いＳＮＲの信号を受信するということは、当該信号の送信元の無線局(例えば、1102)に対しては、極めて大きい与干渉が発生すると考えられる。しかしながら、復調の結果得られた情報を用いることにより、例えば送信ビーム制御や、高精度な送信電力制御等を用いて、当該無線局への与干渉を十分低く抑えることが可能であり、このような場合も通信機会を得ることができ、高い周波数利用効率を達成することが期待出来る。
【００８２】
また、本実施例においては、与干渉推定部214を用いない形態をとることもできる。この場合においても、復調結果を用いることによって、波形特徴量による情報より詳細な情報が得られることから、本制御前の一定時間や定期的に行われる情報収集において、高精度な情報集約が可能となり、第１の実施例と比して高信頼な無線リソース制御を行うことが可能となる。
【００８３】
＜変形例2.1＞
図１７は、第２実施例の第１の変形例による制御装置20を示す。第１実施例の変形例1.1と同様に、無線リソースパラメータ決定部203は、品質推定用テーブル210を有する。
【００８４】
品質推定用テーブル210は、波形情報抽出部202の出力する波形特徴量の値と、無線局21と周囲の無線局との間の通信路品質とを対応付けるものである。無線リソースパラメータ決定部203は、波形情報抽出部202から波形特徴量の計算結果の入力を受けると、品質推定用テーブル210を参照し、無線局21と周囲の無線局との間の通信路品質を推定する。
【００８５】
図１８は、本変形例による制御装置20の制御手順を示したフローチャートを示す。初めに、図１７の情報取得部201において周囲の無線局の無線通信状況情報が取得される(S1801)。無線リソースパラメータ決定部203は、無線通信状況情報に含まれる周波数帯域使用状況情報から、無線局１１自身の送信希望帯域内に、周囲の無線局が使用する帯域が割り当てられているかを調べ(S1802)、帯域内に割り当てがない場合には、データ送信を許可することを決定する(S1808)。帯域内に割り当てがある場合には、無線リソースパラメータ決定部203は、信頼性の判定結果(信頼性レベル)を取得し(S1803)、復調結果の信頼性レベルを閾値と比較する(S1804)。信頼性レベルが閾値を超えた場合には、無線リソースパラメータ決定部203は、信号復調部212からの復調結果情報を取得し(S1805)、与干渉推定部２１４において干渉回避可能か否かを判断する(S1806)。干渉回避が不可能であると判断された場合には、データ送信を不許可とし(S1807)、干渉回避が可能であると判断される場合には、データ送信を許可として使用する送信パラメータを決定する(S1808)。
【００８６】
ステップS1804において復調結果の信頼性レベルが閾値を超えなかった場合には、復調結果は破棄され、第１実施例と同様に、受信信号の波形特徴量の計算結果が使用される(S1809)。無線リソースパラメータ決定部203は、取得した特徴量レベルと閾値を比較する(S1810)。特徴量レベルが閾値を超えなかった場合には、第１変形例と同様に、その特徴量レベルから、品質推定用テーブル210を用いて、自局と他局間の通信路品質を推定し、自局が他局に及ぼすかもしれない干渉量を推定する(S1811)。その結果、無線リソースパラメータ決定部203は、与干渉を所定のレベル以下に抑えることの出来る送信電力制限の下で、所望の通信品質、例えば所望のデータレート等、を達成できるか否かを判断する(S1812)。所望の通信品質を達成できないと判断された場合、データ送信を不許可とすることが決定され(S1807)、所望の通信品質が達成可能であると判断された場合にはデータ送信を許可し、上記制限の下で使用する送信パラメータを決定する(S1808)。なお、信頼性判定結果、復調結果及び波形特徴量計算結果については、図１８のフローのように順次各部より取得する形態をとってもよいし、図１８のフローに示す処理の前に全ての情報を本制御装置内に別途用意したメモリに格納し、フローに応じて使用する当該情報を定め、その定められた情報をメモリから取り出して使用する形態をとってもよい。
【００８７】
本変形例2.1では、変形例1.1と同様に、復調結果の信頼性が閾値以下であり、かつ特徴量レベルが一定以上であった場合に、周囲の無線局と無線局２１との間の通信路特性に応じて送信電力などのパラメータを柔軟に制御し、周囲の無線通信への影響を与えない干渉電力の範囲で信号を送信することが可能となり、通信機会を増加させ、周波数利用効率を高めることができる。
【００８８】
＜変形例2.2＞
図１９は、第２実施例の第２の変形例2.2による制御装置20のブロック図を示す。本変形例では図７に示される変形例1.2と同様に、無線局21のアンテナ204に入力された信号は、送受分離部205を通して制御装置20のバンドパスフィルタ部211に入力され、帯域制限される。バンドパスフィルタ部211は、本制御専用に用意してもよいし、通常の無線通信に用いる雑音除去用のフィルタと共用としてもよい。バンドパスフィルタ部211は、例えば図８の通過帯域設定例（ａ）のように、情報取得部201において得られる周波数使用状況情報に基づき、周囲の無線局が使用する周波数帯を通過帯域とする。帯域制限の処理後の信号は、波形情報抽出部202及び信号復調部212に入力され、波形特徴量の計算及び復調処理が行われる。これにより、計算の対象となる信号の帯域外の不要波及び雑音成分の影響を除去できるため、波形特徴量の計算及び復調処理がより正確に行われる。さらに、周辺に存在しうる全ての信号について、同様の計算をすることにより、多くの情報を得ることができ、高精度なリソース制御が可能となる。
【００８９】
バンドパスフィルタ部211は、図９の通過帯域設定例（ｂ）に示すように、情報取得部201からの周波数使用状況情報に基づき、周囲の無線局のうち、自局の送信希望帯域の一部または全部を使用する無線局の使用周波数帯域を通過帯域としてもよい。具体的には、図９の例において、送信希望帯域には周辺無線局の信号ｂ及びｃが含まれているため、これらの信号を通過させ、その他の信号（周辺無線局の信号ａ）を遮断する。このような帯域制限の処理では、送信希望帯域に影響のある周囲の無線局の送信信号についてのみ波形特徴量の計算及び復調処理を行うことが出来るため、図８の帯域制限よりも計算量を削減することが可能となる。また、送信希望帯域外の信号を無視することで、当該帯域と著しく特性の異なる帯域における信号を考慮しないこととなり、実際に信号を送信する周波数帯域に適した特徴量計算、復調処理及びリソース制御が可能となる。
【００９０】
バンドパスフィルタ部211は、図１０の通過帯域設定例（ｃ）に示すように、自局２１自身の送信希望帯域をそのまま通過帯域として実施されてもよい。このような帯域制限の処理では、送信希望帯域内に存在する信号についてのみ波形特徴量の計算及び復調処理を行うことが出来る。従って、事前に情報が得られていない信号が帯域内に存在する場合や、周波数オフセットの影響などで周波数使用状況情報から得られる帯域と異なる帯域に信号がシフトしている場合についても、波形特徴量の計算及び復調処理を行うことが出来る。また、この場合、無線局２１の送受信に用いるフィルタとの特性が一致する場合には、制御装置内のバンドパスフィルタ部２１１を通常の送受信に用いることもできるし、その逆に、送受信に用いるフィルタを制御装置内のバンドパスフィルタ部として用いることもできる。
【００９１】
上記の変形例1.1及び1.2、並びに2.1及び2.2は、それぞれ組み合わせることが可能である。例えば、第１実施例における変形例1.1及び1.2を組み合わせ、無線リソースパラメータ決定部103が品質推定用テーブル110を有し、バンドパスフィルタ部111をも更に有する制御装置10が構築されてもよい。このような構成により、第１実施例の制御装置は、波形特徴量の計算がより正確に行われ、更に特徴量レベルが閾値を下回った場合にも周囲の無線局と無線局１１との間の通信路特性に応じて送信電力などのパラメータを柔軟に制御することが可能となる。
【００９２】
＜変形例2.3＞
同様に、第２の実施例における変形例2.1及び2.2もそれぞれ組み合わせることが可能である。本実施例の第３の変形例2.3として、変形例2.1及び2.2を組み合わせた制御装置20について説明する。
【００９３】
図２０は、第２実施例の第３の変形例2.3による制御装置のブロック図を示す。制御装置は、品質推定用テーブル210、バンドパスフィルタ部211を備える。
【００９４】
本変形例2.3では、変形例2.1と同様に、復調結果の信頼性が閾値以下であり、かつ特徴量レベルが一定以上であった場合に、自局と他局との間の通信路特性に応じて無線パラメータを柔軟に制御する。これにより、周囲の他局に干渉が及ばないように配慮しつつ、自局から信号を送信することが可能となり、通信機会を増加させ、周波数利用効率を高めることができる。また、第２の変形例2.2と同様に、バンドパスフィルタ部211において計算の対象となる信号の帯域外における不要波及び雑音成分の影響を除去できるため、波形特徴量の計算及び復調処理がより正確に行われる。
【００９５】
以上本発明は特定の実施例を参照しながら説明されてきたが、それらは単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてもよい。発明の理解を促すため具体的な数式を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数式は単なる一例に過ぎず適切な如何なる数式が使用されてもよい。実施例又は項目の区分けは本発明に本質的ではなく、２以上の実施例又は項目に記載された事項が必要に応じて組み合わせて使用されてよいし、或る実施例又は項目に記載された事項が、別の実施例又は項目に記載された事項に(矛盾しない限り)適用されてよい。説明の便宜上、本発明の実施例に係る装置は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウェアで、ソフトウェアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。ソフトウェアは、ランダムアクセスメモリ(RAM)、フラッシュメモリ、読み取り専用メモリ(ROM)、EPROM、EEPROM、レジスタ、ハードディスク(HDD)、リムーバブルディスク、CD-ROMその他の適切な如何なる記憶媒体に用意されてもよい。本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が本発明に包含される。
【符号の説明】
【００９６】
１０、２０  制御装置
１１、２１  無線局
１０１、２０１  情報取得部
１０２、２０２  波形情報抽出部
１０３、２０３  無線リソースパラメータ決定部
１０４、２０４  アンテナ
１０５、２０５  送受分離部
１０６、２０６  パラメータ制御部
１０７、２０７  変調部
１０８、２０８  信号生成部
１０９、２０９  バックボーンネットワーク
１１０、２１０  品質推定用テーブル
１１１、２１１  バンドパスフィルタ部
２１２  信号復調部
２１３  信頼性判定部
２１４  与干渉推定部
１１０１、１１０２、１２０１、１２０２、１３０１、１３０２  基地局
１１０３，１１０４、１２０３，１２０４、１３０３，１３０４  移動局
【図１】
2010213243.tif 000003
【図２Ａ】
2010213243.tif 000004
【図２Ｂ】
2010213243.tif 000005
【図２Ｃ】
2010213243.tif 000006
【図３】
2010213243.tif 000007
【図４】
2010213243.tif 000008
【図５】
2010213243.tif 000009
【図６】
2010213243.tif 000010
【図７】
2010213243.tif 000011
【図８】
2010213243.tif 000012
【図９】
2010213243.tif 000013
【図１０】
2010213243.tif 000014
【図１１】
2010213243.tif 000015
【図１２】
2010213243.tif 000016
【図１３】
2010213243.tif 000017
【図１４】
2010213243.tif 000018
【図１５】
2010213243.tif 000019
【図１６】
2010213243.tif 000020
【図１７】
2010213243.tif 000021
【図１８】
2010213243.tif 000022
【図１９】
2010213243.tif 000023
【図２０】
2010213243.tif 000024