(57)【要約】  無線通信システム(1)は、下位局(10a)が、他の下位局(10b)からの信号から、下位局(10b)を識別する下位局ＩＤを検出する下位局ＩＤ検出部(13)と、下位局(10b)が所属するグループを識別するグループＩＤを検出するグループＩＤ検出部(12)と、下位局(10b)のチャネル使用状況を計測する計測部(15)と、これら下位局ＩＤ、グループＩＤ及びチャネル使用状況に基づいて、下位局毎のチャネル使用量とグループ毎のチャネル使用量とを算出し、これらチャネル使用量に基づいて通信チャネルの使用確率を示すチャネル使用確率を更新する使用確率更新部(19)と、そのチャネル使用確率に基づいて、自局が送信時に用いる通信チャネルを決定するチャネル決定部(20)とを備える、ことを特徴とする。
2008096707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上位局と複数の下位局とを含んで構成され、前記各下位局が、下位局を識別するための下位局ＩＤと自局が所属するグループを識別するグループＩＤとを有し、当該下位局ＩＤ及び当該グループＩＤを含む信号を下位局間で送受信可能である、無線通信システムであって、
前記下位局が、
他の下位局からの前記信号から、前記下位局ＩＤと前記グループＩＤとを検出する検出手段と、
前記信号に基づいて、前記他の下位局のチャネル使用状況を計測する計測手段と、
前記検出手段により検出された下位局ＩＤ及びグループＩＤと、前記計測手段により計測されたチャネル使用状況とに基づいて、前記下位局毎のチャネル使用量と前記グループ毎のチャネル使用量とを算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された各チャネル使用量に基づいて通信チャネルの使用確率を示すチャネル使用確率を更新する更新手段と、
前記更新手段により更新されたチャネル使用確率に基づいて、自局が送信時に用いる通信チャネルを決定する決定手段とを備える、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記算出手段が、前記グループ内での通信チャネルの配分の不均衡性を示す反応係数にも基づいて前記各チャネル使用量を算出する、
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記算出手段が、前記グループの優先度が反映された重み係数にも基づいて前記各チャネル使用量を算出する、
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記計測手段が、下位局毎の通信チャネル使用時間に基づいて前記他の下位局のチャネル使用量を計測する、
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記計測手段が、各下位局が使用する帯域幅にも基づいて前記他の下位局のチャネル使用量を計測する、
ことを特徴とする請求の範囲第４項に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記計測手段が、各下位局が送信する信号の到達距離にも基づいて前記他の下位局のチャネル使用量を計測する、
ことを特徴とする請求の範囲第５項に記載の無線通信システム。
【請求項７】
上位局と複数の下位局とを含んで構成され、前記各下位局が、下位局を識別するための下位局ＩＤと自局が所属するグループを識別するグループＩＤとを有し、当該下位局ＩＤ及び当該グループＩＤを含む信号を下位局間で送受信可能である、無線通信システムであって、
前記下位局が、
自局が送信時に用いる通信チャネルを前記上位局に決定させるためのチャネル要求を当該上位局に送信する要求送信手段と、
前記要求送信手段により送信されたチャネル要求に応じて前記上位局が決定した通信チャネルを示すチャネル情報を受信するチャネル情報受信手段とを備え、
前記上位局が、
自局と接続した下位局からの前記信号から、前記下位局ＩＤと前記グループＩＤとを検出する検出手段と、
前記信号に基づいて、前記自局と接続した下位局のチャネル使用状況を計測する計測手段と、
前記検出手段により検出された下位局ＩＤ及びグループＩＤと、前記計測手段により計測されたチャネル使用状況とに基づいて、前記下位局毎のチャネル使用量と前記グループ毎のチャネル使用量とを算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された各チャネル使用量に基づいて通信チャネルの使用確率を示すチャネル使用確率を更新する更新手段と、
前記更新手段により更新されたチャネル使用確率に基づいて、前記チャネル要求を送信した下位局が送信時に用いる通信チャネルを決定する決定手段と、
前記決定手段により決定された通信チャネルを示すチャネル情報を、前記チャネル要求を送信した下位局に送信するチャネル情報送信手段とを備える、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項８】
下位局を識別するための下位局ＩＤと自局が所属するグループを識別するグループＩＤとを有し、当該下位局ＩＤ及び当該グループＩＤを含む信号を下位局間で送受信可能である下位局であって、
他の下位局からの前記信号から、前記下位局ＩＤと前記グループＩＤとを検出する検出手段と、
前記信号に基づいて、前記他の下位局のチャネル使用状況を計測する計測手段と、
前記検出手段により検出された下位局ＩＤ及びグループＩＤと、前記計測手段により計測されたチャネル使用状況とに基づいて、前記下位局毎のチャネル使用量と前記グループ毎のチャネル使用量とを算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された各チャネル使用量に基づいて通信チャネルの使用確率を示すチャネル使用確率を更新する更新手段と、
前記更新手段により更新されたチャネル使用確率に基づいて、自局が送信時に用いる通信チャネルを決定する決定手段とを備えることを特徴とする下位局。
【請求項９】
下位局を識別するための下位局ＩＤと前記下位局が所属するグループを識別するグループＩＤとを含む信号を送信する下位局から、当該下位局が送信時に用いる通信チャネルを決定するためのチャネル要求を受信した場合に、当該通信チャネルを示すチャネル情報を当該下位局に送信する上位局であって、
自局と接続した下位局からの前記信号から、前記下位局ＩＤと前記グループＩＤとを検出する検出手段と、
前記信号に基づいて、前記自局と接続した下位局のチャネル使用状況を計測する計測手段と、
前記検出手段により検出された下位局ＩＤ及びグループＩＤと、前記計測手段により計測されたチャネル使用状況とに基づいて、前記下位局毎のチャネル使用量と前記グループ毎のチャネル使用量とを算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された各チャネル使用量に基づいて通信チャネルの使用確率を示すチャネル使用確率を更新する更新手段と、
前記更新手段により更新されたチャネル使用確率に基づいて、前記チャネル要求を送信した下位局が送信時に用いる通信チャネルを決定する決定手段と、
前記決定手段により決定された通信チャネルを示すチャネル情報を、前記チャネル要求を送信した下位局に送信するチャネル情報送信手段とを備えることを特徴とする上位局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム、下位局及び上位局に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近時、無線通信技術の発展に伴いその需要が拡大し、周波数資源の有効利用および柔軟な周波数割当て政策が求められている。柔軟な周波数割当てを実現する手段として、通信に用いる周波数帯域を複数の移動局で共用する環境の提供が考えられる。通信チャネルを共有する通信環境においては各移動局の利害が対立するため、公平に通信チャネルが分配されるように適切なチャネル使用確率制御法が必要である。そこで、移動局単位での公平性を考慮して周波数割当てを制御する方法が開発されている。この方法は、例えば、工業、科学、及び医療用無線周波数帯において運用されている無線ＬＡＮシステムで利用されている。下記非特許文献１には、このような、複数の移動局が通信チャネルを共有する環境を対象に、各移動局の利得が公平になるように通信チャネルの使用確率を制御する方法が記載されている。
【非特許文献１】Y.  Xing,  R.  Chandramouli,  S.  Mangold,  S.  Shankar,  "Dynamic  spectrum  access  in  open  spectrum  wireless  networks",  IEEE  Journal  on  selected  areas  in  communications  (JSAC),  Vol.24,  No.3,  pp.626-637,  March  2006
【非特許文献２】H.  Gintis,  "Game  theory  evolving:  A  probrem-centered  introduction  to  modeling  strategic  behavior",  Prinston  Univ.  press,  2000
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来技術では、例えば複数の無線通信事業者が存在し、それぞれに所属する移動局が複数存在している場合に十分に対応できないおそれがある。例えば、移動局単位での利得が公平になるようにチャネル使用確率が制御された場合、事業者単位での利得は各事業者に所属する移動局数に比例した値となるので、移動局数に偏りがあった場合に不公平な状態が発生する。【０００４】
このような状況は、基地局と移動局の関係以外においても発生する。例えば、移動局と直接通信を行う下位基地局と、当該下位基地局を複数収容する上位基地局との関係において、または通信設備を保有するＭＮＯ事業者から設備を借り受け通信事業を展開するＭＶＮＯ事業者と、当該ＭＶＮＯ事業者を複数収容するＭＮＯ事業者との関係においても、同様の不公平な状態が発生する。【０００５】
このような不公平性が許容された場合、各事業者が使用できる通信チャネルは獲得したユーザ数のみで決まるため、各事業者はユーザの獲得競争にのみ関心を持つことになる。この結果、有限な資源である周波数の有効利用に向けた技術開発や設備投資への意欲が減退してしまい、長期的な持続発展を可能とする周波数共用環境を構築することが困難になると想定される。或いは、例えば、利得の少ない事業者がさらなる利得の拡大を目指し、配下の移動局に対してやみくもにチャネル使用確率を増大させるように指示することが想定される。しかし、このような他者の利得を省みない利己的なチャネル使用確率の増大は、自局からの送信信号と他の移動局からの送信信号との衝突の増大を誘発する。その結果、自局の利得が期待通り増大しないだけでなく他の移動局の利得も減少し、通信チャネル全体の使用効率が大幅に低下するおそれがある。場合によっては、一人のユーザも通信ができないという結果を招くおそれもある。【０００６】
本発明は、上記課題を解決する為になされたものであり、通信チャネルの使用効率をより高めることが可能な無線通信システム、下位局及び上位局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】
【０００７】
本発明の無線通信システムは、上位局と複数の下位局とを含んで構成され、各下位局が、下位局を識別するための下位局ＩＤと自局が所属するグループを識別するグループＩＤとを有し、当該下位局ＩＤ及び当該グループＩＤを含む信号を下位局間で送受信可能である、無線通信システムであって、下位局が、他の下位局からの信号から、下位局ＩＤとグループＩＤとを検出する検出手段と、信号に基づいて、他の下位局のチャネル使用状況を計測する計測手段と、検出手段により検出された下位局ＩＤ及びグループＩＤと、計測手段により計測されたチャネル使用状況とに基づいて、下位局毎のチャネル使用量とグループ毎のチャネル使用量とを算出する算出手段と、算出手段により算出された各チャネル使用量に基づいて通信チャネルの使用確率を示すチャネル使用確率を更新する更新手段と、更新手段により更新されたチャネル使用確率に基づいて、自局が送信時に用いる通信チャネルを決定する決定手段とを備える、ことを特徴とする。【０００８】
また、本発明の下位局は、下位局を識別するための下位局ＩＤと自局が所属するグループを識別するグループＩＤとを有し、当該下位局ＩＤ及び当該グループＩＤを含む信号を下位局間で送受信可能である下位局であって、他の下位局からの信号から、下位局ＩＤとグループＩＤとを検出する検出手段と、信号に基づいて、他の下位局のチャネル使用状況を計測する計測手段と、検出手段により検出された下位局ＩＤ及びグループＩＤと、計測手段により計測されたチャネル使用状況とに基づいて、下位局毎のチャネル使用量とグループ毎のチャネル使用量とを算出する算出手段と、算出手段により算出された各チャネル使用量に基づいて通信チャネルの使用確率を示すチャネル使用確率を更新する更新手段と、更新手段により更新されたチャネル使用確率に基づいて、自局が送信時に用いる通信チャネルを決定する決定手段とを備えることを特徴とする。【０００９】
このような無線通信システム及び下位局によれば、まず、受信した信号から下位局ＩＤ及びグループＩＤが検出されるとともに、その信号に基づいてチャネル使用状況が計測され、これらに基づいて、下位局毎のチャネル使用量とグループ毎のチャネル使用量とが算出される。そして、算出された各チャネル使用量に基づいてチャネル使用確率が更新され、更新後のチャネル使用確率に基づいて送信に使用する通信チャネルが決定される。これにより、下位局毎のチャネル使用量だけでなくグループ毎のチャネル使用量も考慮して、使用する通信チャネルを決定することが可能になる。言い換えれば、通信チャネルを下位局及びグループ双方の観点から見て公平に配分できる。その結果、不要な信号の衝突を軽減し、通信チャネルの使用効率をより高めることが可能になる。また、無線通信システムの使用者に対して安定した通信環境を提供できる。【００１０】
本発明の無線通信システムでは、算出手段がグループ内での通信チャネルの配分の不均衡性を示す反応係数にも基づいて各チャネル使用量を算出することが好ましい。【００１１】
この場合、チャネル使用量を算出する際に、通信チャネルの配分の不均衡性が考慮される。これにより、送信信号を送信しようとする下位局のチャネル使用確率を優先的に調整することが可能になるので、配分の不均衡性が是正される。その結果、通信チャネルの使用効率をより高めることができる。【００１２】
本発明の無線通信システムでは、算出手段が、グループの優先度が反映された重み係数にも基づいて各チャネル使用量を更新することが好ましい。【００１３】
この場合、チャネル使用量を算出する際に、グループの優先度が考慮される。これにより、グループの優先度が反映されるようにチャネル使用確率が更新されるので、通信チャネルの使用確率をより高めることができる。【００１４】
本発明の無線通信システムでは、計測手段が下位局毎の通信チャネル使用時間に基づいて他の下位局のチャネル使用量を計測することが好ましい。【００１５】
この場合、下位局毎の通信チャネル使用時間に基づいて他の下位局のチャネル使用量が計測される。無線通信システムにおいては、送信されるデータの量によって通信チャネル使用時間、すなわち送信時間が増減するから、通信チャネル使用時間に基づいてチャネル使用量を計測することは、適切な通信チャネルを決定するために有効である。ひいては、通信チャネルの使用効率をより高めることが可能になる。【００１６】
本発明の無線通信システムでは、計測手段が、各下位局が使用する帯域幅にも基づいて他の下位局のチャネル使用量を計測することが好ましい。【００１７】
この場合、各下位局が使用する帯域幅も考慮して他の下位局のチャネル使用量が計測される。無線通信システムにおいては、利用目的（音声通話やデータ転送など）により使用する帯域が異なる場合があるから、帯域幅に基づいてチャネル使用量を計測することは、適切な通信チャネルを決定するために有効である。ひいては、通信チャネルの使用効率をより高めることが可能になる。【００１８】
本発明の無線通信システムでは、計測手段が、各下位局が送信する信号の到達距離にも基づいて他の下位局のチャネル使用量を計測することが好ましい。【００１９】
この場合、各下位局により送信される送信信号の到達距離も考慮して他の下位局のチャネル使用量が計測される。無線通信システムで用いられる無線方式や置局設計などの影響により送信信号の到達距離は変化するので、信号の到達距離に基づいてチャネル使用量を計測することは、適切な通信チャネルを決定するために有効である。ひいては、通信チャネルの使用効率をより高めることが可能になる。【００２０】
本発明の無線通信システムは、上位局と複数の下位局とを含んで構成され、各下位局が、下位局を識別するための下位局ＩＤと自局が所属するグループを識別するグループＩＤとを有し、当該下位局ＩＤ及び当該グループＩＤを含む信号を下位局間で送受信可能である、無線通信システムであって、下位局が、自局が送信時に用いる通信チャネルを上位局に決定させるためのチャネル要求を当該上位局に送信する要求送信手段と、要求送信手段により送信されたチャネル要求に応じて上位局が決定した通信チャネルを示すチャネル情報を受信するチャネル情報受信手段とを備え、上位局が、自局と接続した下位局からの信号から、下位局ＩＤとグループＩＤとを検出する検出手段と、信号に基づいて、自局と接続した下位局のチャネル使用状況を計測する計測手段と、検出手段により検出された下位局ＩＤ及びグループＩＤと、計測手段により計測されたチャネル使用状況とに基づいて、下位局毎のチャネル使用量とグループ毎のチャネル使用量とを算出する算出手段と、算出手段により算出された各チャネル使用量に基づいて通信チャネルの使用確率を示すチャネル使用確率を更新する更新手段と、更新手段により更新されたチャネル使用確率に基づいて、チャネル要求を送信した下位局が送信時に用いる通信チャネルを決定する決定手段と、決定手段により決定された通信チャネルを示すチャネル情報を、チャネル要求を送信した下位局に送信するチャネル情報送信手段とを備える、ことを特徴とする。【００２１】
また、本発明の上位局は、下位局を識別するための下位局ＩＤと下位局が所属するグループを識別するグループＩＤとを含む信号を送信する下位局から、当該下位局が送信時に用いる通信チャネルを決定するためのチャネル要求を受信した場合に、当該通信チャネルを示すチャネル情報を当該下位局に送信する上位局であって、自局と接続した下位局からの信号から、下位局ＩＤとグループＩＤとを検出する検出手段と、信号に基づいて、自局と接続した下位局のチャネル使用状況を計測する計測手段と、検出手段により検出された下位局ＩＤ及びグループＩＤと、計測手段により計測されたチャネル使用状況とに基づいて、下位局毎のチャネル使用量とグループ毎のチャネル使用量とを算出する算出手段と、算出手段により算出された各チャネル使用量に基づいて通信チャネルの使用確率を示すチャネル使用確率を更新する更新手段と、更新手段により更新されたチャネル使用確率に基づいて、チャネル要求を送信した下位局が送信時に用いる通信チャネルを決定する決定手段と、決定手段により決定された通信チャネルを示すチャネル情報を、チャネル要求を送信した下位局に送信するチャネル情報送信手段とを備えることを特徴とする。【００２２】
このような無線通信システム及び上位局によれば、下位局が上位局にチャネル要求を送信すると、上位局において、当該上位局と接続した下位局からの信号から下位局ＩＤ及びグループＩＤが検出されるとともに、その信号に基づいてチャネル使用状況が計測される。そして、下位局ＩＤ、グループＩＤ及びチャネル使用状況に基づいて、下位局毎のチャネル使用量とグループ毎のチャネル使用量とが算出される。その後、算出された各チャネル使用量に基づいてチャネル使用確率が更新され、更新後のチャネル使用確率に基づいて送信に使用する通信チャネルが決定される。そして、決定された通信チャネルを示すチャネル情報が下位局に送信され、当該下位局において、決定された通信チャネルが送信時に使用される。これにより、下位局毎のチャネル使用量だけでなくグループ毎のチャネル使用量も考慮して、使用する通信チャネルを決定することが可能になる。言い換えれば、通信チャネルを下位局及びグループ双方の観点から見て公平に配分できる。その結果、不要な信号の衝突を軽減し、通信チャネルの使用効率をより高めることが可能になる。また、無線通信システムの使用者に対して安定した通信環境を提供できる。【００２３】
また、このような無線通信システム及び上位局によれば、下位局ＩＤ及びグループＩＤの検出から通信チャネル決定までの処理が上位局で実行される。これにより、処理能力に限界があり、周辺の通信環境が悪化する可能性も高い下位局が行う処理が軽減される一方で、処理能力に優れ且つ通信環境に恵まれている上位局により一連の処理が行われる。その結果、より的確に通信チャネルを決定することが可能になる。
【発明の効果】
【００２４】
このような無線通信システム、下位局及び上位局によれば、通信チャネルの使用効率をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態に係る無線通信システムの全体構成を示す図である。
【図２】図１に示す下位局の機能構成を示す図である。
【図３】図１に示す下位局のハードウェア構成図である。
【図４】図２に示す更新量算出部における処理を示す図である。
【図５】図２に示す使用確率更新部の構成を示す図である。
【図６】図１に示す無線通信システムの処理を示すシーケンス図である。
【図７】第２実施形態に係る下位局の機能構成を示す図である。
【図８】第２実施形態に係る上位局の機能構成を示す図である。
【図９】図８に示す上位局のハードウェア構成図である。
【図１０】第２実施形態に係る無線通信システムの処理を示すシーケンス図である。
【図１１】第３実施形態に係る下位局の機能構成を示す図である。
【図１２】第３実施形態に係る上位局の機能構成を示す図である。
【図１３】第３実施形態に係る無線通信システムの処理を示すシーケンス図である。
【図１４】第４実施形態に係る更新量算出部における処理を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１…無線通信システム、１０…下位局、１０ｂ…他の下位局、１２、３５…グループＩＤ検出部（検出手段）、１３、３６…下位局ＩＤ検出部（検出手段）、１５、３８…計測部、１８、４１…更新量算出部（算出手段）、１９、４２…使用確率更新部（更新手段）、２０、４３…チャネル決定部（決定手段）、２４…要求送信部、２５…チャネル情報受信部。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。【００２８】
（第１実施形態）
まず、図１を用いて、第１実施形態に係る無線通信システム１について説明する。図１は、無線通信システム１の全体構成を示す図である。【００２９】
無線通信システム１は、複数の下位局１０と、上位局３０及び周波数管理局５０を含む移動体通信網６０とを備えている。下位局１０としては、例えば、携帯電話機や携帯型情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistant）が挙げられるが、下位局１０の種類はこれらに限られない。上位局３０は、下位局１０と移動体通信網６０内の他の通信装置（図示せず）との間の通信を中継する。周波数管理局５０は、上位局３０に所定の情報を送信可能である。【００３０】
なお、図１では、簡単のため、下位局１０を二つのみ、上位局３０、周波数管理局５０及び移動体通信網６０を一つのみ、それぞれ表示したが、無線通信システム１を構成する下位局１０、上位局３０、周波数管理局５０及び移動体通信網６０の数は限定されない。また、以下では、便宜上、送信信号を送信しようとする下位局を下位局１０ａ、他の下位局を下位局１０ｂとそれぞれいう場合がある。【００３１】
次に、図２及び３を用いて、図１に示す下位局１０の構成について説明する。図２は下位局１０の機能構成を示す図であり、図３はその下位局１０のハードウェア構成図である。【００３２】
下位局１０は、機能的構成要素として復号部１１、グループＩＤ検出部（検出手段）１２、下位局ＩＤ検出部（検出手段）１３、指標生成部１４、計測部（計測手段）１５、記録部１６、グループシェア算出部１７、更新量算出部（算出手段）１８、使用確率更新部（更新手段）１９、チャネル決定部（決定手段）２０、送信信号生成部２１及び送信部２２を備えている。【００３３】
この下位局１０は、例えば、図３に示すように、オペレーティングシステムやアプリケーションプログラムなどを実行するＣＰＵ１０１、ＲＯＭ及びＲＡＭで構成される主記憶部１０２、メモリなどで構成される補助記憶部１０３、上位局３０を介してデータ通信を行う通信制御部１０４、液晶モニタなどで構成される表示部１０５並びに文字・数字入力及び実行指示を行うキーで構成される操作部１０６で構成される。図２を示して説明した各機能は、図３に示すＣＰＵ１０１及び主記憶部１０２の上に所定のソフトウェアを読み込ませ、ＣＰＵ１０１の制御の下で通信制御部１０４を動作させるとともに、主記憶部１０２や補助記憶部１０３におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。【００３４】
復号部１１は、受信された電波を復号し、復号された信号（受信信号）をグループＩＤ検出部１２、下位局ＩＤ検出部１３、計測部１５及びチャネル決定部２０に出力する。【００３５】
グループＩＤ検出部１２は、復号部１１から入力された受信信号から、当該信号を送信した下位局１０ｂが所属するグループを識別するグループＩＤを検出し、そのグループＩＤを記録部１６に出力する。なお、下位局が所属するグループとしては、例えば、通信サービス事業者や無線アクセスネットワーク事業者など、下位局が通信を行うために必要となる要素を提供する事業主体が挙げられる。下位局が複数のグループに所属する場合には、所属するグループ数に応じて、複数のグループＩＤがその下位局に対して付与される。【００３６】
下位局ＩＤ検出部１３は、復号部１１から入力された受信信号から、当該信号の送信元である他の下位局１０ｂを識別する下位局ＩＤを検出し、その下位局ＩＤを記録部１６に出力する。【００３７】
指標生成部１４は、後述する計測部１５において行われる計測で利用される計測指標を生成し、その指標を計測部１５に出力する。この計測指標は、例えば、「自局、及び受信信号の送信者である他の下位局のそれぞれが通信チャネルを使用した時間」として定義することができる。【００３８】
計測部１５は、復号部１１から入力された受信信号と、指標生成部１４から入力された計測指標とに基づいて、当該受信信号の送信者である他の下位局１０ｂ及び当該下位局１０ｂが所属するグループのチャネル使用状況を計測する。そして、計測部１５は、計測されたチャネル使用状況を使用状況情報として記録部１６及びチャネル決定部２０に出力する。【００３９】
記録部１６は、グループＩＤ検出部１２から入力されたグループＩＤ、下位局ＩＤ検出部１３から入力された下位局ＩＤ、及びチャネル使用状況計測部から入力された使用状況情報をデータベース（図示せず）に記録する。このデータベースは、データベース更新期間情報を用いて定期的に初期化、もしくは、現在から、当該更新期間情報で示される更新期間分だけ遡った時点までの過去の情報を用いて更新される。なお、使用状況情報を記録する場所はデータベースに限定されるものではなく、例えばメモリなどでもよい。【００４０】
また、記録部１６は、そのデータベースに記録されているグループＩＤ及び下位局ＩＤに基づいて、上記データベース更新期間内に取得したグループＩＤの数（グループ数）と、当該更新期間内に取得した下位局ＩＤの数（下位局数）とを算出する。加えて、記録部１６は、そのデータベースから使用状況情報を読み出す。そして、記録部１６は、これらグループ数、下位局数及び使用状況情報を、グループシェア算出部１７及び更新量算出部１８に出力する。【００４１】
グループシェア算出部１７は、記録部１６から入力されたグループ数及び下位局数に基づいて、今までにどのグループにどの程度の数の下位局が所属しているかを示すグループシェア情報を算出する。そして、グループシェア算出部１７は、そのグループシェア情報を更新量算出部１８に出力する。【００４２】
更新量算出部１８は、グループＩＤで示される各グループの総利得量が公平になり、且つ同一グループ内に所属する下位局間の満足度が公平になるように、使用確率の更新量を算出する。使用可能なチャネルが複数存在する場合は、使用確率はチャネル毎に定義され、それぞれ独立に更新量を算出しても良い。ここで、利得とはチャネル使用量であり、満足度とは効用関数を用いて数値化されたものであり、公平とは、当該満足度が下位局間及びグループ間で同値になる状況である。【００４３】
更新量算出部１８は、記録部１６から入力されたグループ数、下位局数及び使用状況情報と、グループシェア算出部から入力されたグループシェア情報とに基づいて、各グループ及び各下位局における現在の満足度を算出及び比較する。そして、各グループ及び各下位局の満足度に差が発生している（不公平が発生している）と推測された場合、更新量算出部１８は、その不公平を改善するために、通信チャネルの現在のチャネル使用確率の更新量（使用確率更新量）を算出して使用確率更新部１９に出力する。【００４４】
以下、更新量算出部１８の具体的な処理を説明する。一例として、各下位局は一つのグループＩＤを持つとする。また、グループとしてグループ１及び２を仮定する。すなわち、グループ数は２である。これに対して、下位局数はｎであるとする。このとき、グループ１及び２に所属する重み係数をそれぞれｗ１、ｗ２とし、グループ１に所属するｉ番目の下位局におけるチャネル使用量をｘ1,i、グループ２に所属するｉ番目の下位局におけるチャネル使用量をｘ2,iとすると、本発明におけるグループ１及び２に所属する各下位局の効用関数はそれぞれ以下のように示される。
【数１】
2008096707.tif 000003
【数２】
2008096707.tif 000004
ここで、αｉは自己の下位局より利得の高い下位局に対する反応係数、βｉは自己の下位局より利得の低い下位局に対する反応係数である。上記非特許文献２によると、αｉ＞βｉ＞０とすることで安定したシステムを構築できることが経験的に知られている。【００４５】
同様に、グループ１及びグループ２全体での利得は、グループ数ｎｇ＝２とすると、下記式のように導出される。
【数３】
2008096707.tif 000005
【数４】
2008096707.tif 000006
すなわち、更新量算出部１８は、下位局毎のチャネル使用量（利得）とグループ毎のチャネル使用量とを算出する。【００４６】
なお、Ｘg1、Ｘg2は、それぞれ、各グループに所属する全下位局のチャネル使用量を示す。Ｘg1、Ｘg2は、データベース更新期間とは異なる更新期間を用いて算出してもよいが、本実施形態では、データベース更新期間を用いてＸg1、Ｘg2を算出する。この場合、以下の関係が成り立つ。
【数５】
2008096707.tif 000007
この環境において、下位局単位およびグループ単位での公平性を同時に満たすには、次の三条件を満たす必要がある。１）同一グループ内に所属する下位局間で満足度が公平であること
２）異なるグループに所属する下位局間で満足度が公平であること
３）グループ単位で比較して満足度が公平であること【００４７】
これら三条件は、以下の三式で表される。
【数６】
2008096707.tif 000008
【数７】
2008096707.tif 000009
【数８】
2008096707.tif 000010
したがって、式（６）〜（８）を満たすｗ１、ｗ２が導出される必要がある。式（６）を満たすためには、Ｘ1,l＝Ｘ1,mでなければならない。このとき、式（７）を満たすためには、下記式が成立する必要がある。
【数９】
2008096707.tif 000011
一方、式（８）は、グループ１及び２に所属する下位局の割合（シェア）をそれぞれｆ１、ｆ２とすると、下記式で書き直せる。
【数１０】
2008096707.tif 000012
したがって、式（９）及び（１０）より、重み係数ｗ１、ｗ２は、これら重み係数の相対的な関係を表す次式により算出できる。    
【数１１】
2008096707.tif 000013
このとき、自グループの重み係数を求める際に他グループの重み係数情報が必要となる。もっとも、自グループにおけるシェア情報は各下位局において計測可能であるため、例えば、シェア情報の一番低いグループの重み係数情報を１とする、といった取り決めを事前にしておくことで、グループ間もしくは下位局間で重み係数情報の交換を行うことなく重み係数情報を算出できる。【００４８】
なお、以上の説明は、グループ数が２の場合についてであるが、グループ数が３以上の場合についても容易に拡張できる。【００４９】
以上のように調整された重み係数ｗ１、ｗ２を用いて、使用確率更新量ΔP'ｉが次式により導出される。
【数１２】
2008096707.tif 000014
図４は、更新量算出部１８における上記式（１）〜（１２）の処理を示す図である。まず、全下位局のチャネル使用量と、グループ数及びグループシェア情報に基づいて生成された重み係数とが掛け合わされる（ステップＳ７１）。その後、自局（下位局１０ａ）のチャネル使用量ｘn,iと他の下位局（例えば下位局１０ｂ）のチャネル使用量ｘn,jとが比較され、ｘn,j＞ｘn,iなる関係を満たす高位下位局情報と、ｘn,i＞ｘn,jなる関係を満たす低位下位局情報とが生成される（ステップＳ７２）。生成された高位下位局情報及び低位下位局情報は、それぞれ自局のチャネル使用量と足し合わされる（ステップＳ７３）。以上の処理は、１以上の他の下位局すべてに対して行われ、それらの結果が集計される（ステップＳ７４）。【００５０】
次に、高位下位局情報に関する集計値が反応係数αと掛け合わされるとともに、低位下位局情報に関する集計値が反応係数βと掛け合わされ（ステップＳ７５）、更に、これらの乗算結果が、下位局数ｎに基づいて生成された補正係数１／（ｎ−１）と掛け合わされる（ステップＳ７６）。そして、これらの値が合算される（ステップＳ７７）。以上の処理が各グループ毎について行われ、最後に、グループ毎の算出結果が集計されることで使用確率更新量が導き出される（ステップＳ７８）。【００５１】
使用確率更新部１９は、図５に示すように、加算部１９１、整形部１９２及び保持部１９３を備えている。【００５２】
加算部１９１は、更新量算出部１８から入力された使用確率更新量を前回のチャネル使用確率に加算することによりチャネル使用確率を更新する。ここで、入力された更新量は、下位局毎のチャネル使用量、及びグループ毎のチャネル使用量から導出されるものである。したがって、加算部１９１は、これらのチャネル使用量に基づいてチャネル使用確率を更新するものであるといえる。【００５３】
整形部１９２は、加算部１９１で更新されたチャネル使用確率が適正な値となるように整形する。すなわち、使用確率更新量をΔPｉ、前回送信時に用いたチャネル使用確率をｐｉ（ｔ−１）とすると、新たなチャネル使用確率ｐｉ（ｔ）は下記のように導出される。
【数１３】
2008096707.tif 000015
但し、ｐmin、ｐmaxは、それぞれチャネル使用確率の最小値、最大値を示し、０≦ｐmin≦ｐmax≦１の関係を満たす。【００５４】
保持部１９３は、整形部１９２により整形されたチャネル使用確率を保持する。ここで保持されたチャネル使用確率は、加算部１９１で行われる次回の処理において使用される。【００５５】
チャネル決定部２０は、復号部１１から入力された受信信号、計測部１５から入力された使用状況情報、及び使用確率更新部１９から入力されたチャネル使用確率に基づいて、現時点のチャネル状況を判定し、通信に使用する通信チャネルを決定する。そして、チャネル決定部２０は、使用する通信チャネルについてのチャネル情報を送信部２２に出力する。【００５６】
送信信号生成部２１は、上位局３０を介してデータ送信を行うために送信信号を生成する。そして、送信信号生成部２１は、送信先の上位局を示す上位局ＩＤ、受信者の宛先（例えばＩＰアドレス）を示す宛先情報、自局を示す下位局ＩＤ、及び自局が所属しているグループのグループＩＤをその送信信号に付与する。そして、送信信号生成部２１は、これら各情報が付与された送信信号を送信部２２に出力する。【００５７】
送信部２２は、送信信号生成部２１から入力された送信信号を符号化して送信する。これにより、送信信号が上位局３０を介して受信者の下位局１０に送信される。送信部２２は、この制御を行うために、チャネル決定部２０から入力されたチャネル情報に基づいて、当該チャネル情報で示される通信チャネルにおける信号送信状況を計測する。具体的には、他の下位局が行っている通信との衝突を回避するために、使用予定の通信チャネルにおける信号を受信し、その信号の受信強度を事前に設定した閾値と比較することで、その通信チャネルにおける他下位局の通信の有無を判断する。ここで、通信チャネルに空きがあると判断された場合、送信部２２は、その通信チャネルを用いて、送信データを送信する。この際には、通信チャネルを効率的に使用するための符号化処理、変調処理、送信電力制御などが実行される。【００５８】
次に、図６を用いて、図１に示す無線通信システム１の処理について説明する。図６は、無線通信システム１の処理を示すシーケンス図である。【００５９】
まず、下位局１０ａは、上位局３０に対して自己の存在を通知するために、自局固有の下位局ＩＤと、自局が所属するグループＩＤとをその上位局３０に送信する（ステップＳ１０１）。これら下位局ＩＤ及びグループＩＤが上位局３０で受信されると、在圏登録処理が行われ（ステップＳ１０２）、使用可能なすべての通信チャネルを示す全チャネル情報が登録完了通知（図示せず）とともに下位局１０ａに通知される（ステップＳ１０３）。なお、全チャネル情報は、事前に周波数管理局５０から上位局３０に通知されている（ステップＳ１０４）。【００６０】
以下に説明するステップＳ１０５〜Ｓ１１２の処理は、下位局１０ａが待受け状態にあるときに行われるものである。【００６１】
待受け状態においては、まず、他の下位局１０ｂから上位局３０を介して送信されてきた信号が復号され（ステップＳ１０５）、復号された受信信号からグループＩＤが検出されるとともに（ステップＳ１０６）、当該受信信号から下位局ＩＤが検出される（ステップＳ１０７）。また、それらグループＩＤ及び下位局ＩＤに対応するグループ及び下位局のチャネル使用状況が計測される（ステップＳ１０８）。その後、これらグループＩＤ、下位局ＩＤ及びチャネル使用状況がデータベースに記録され（ステップＳ１０９）、記録されたグループＩＤ及び下位局ＩＤに基づいてグループシェア情報が算出される（ステップＳ１１０）。【００６２】
そして、グループＩＤ、下位局ＩＤ、チャネル使用状況、及び算出されたグループシェア情報に基づいて、使用確率更新量が算出され（ステップＳ１１１）、その使用確率更新量に基づいてチャネル使用確率が更新される（ステップＳ１１２）。【００６３】
次に、下位局１０ａがデータを送信する際の処理について説明する。【００６４】
データ送信時には、まず、受信信号、チャネル使用状況及びチャネル使用確率に基づいて、送信に使用する通信チャネルが決定される（ステップＳ１１３）。また、送信信号が生成され、その信号に上位局ＩＤ、宛先情報、自局を示す下位局ＩＤ及びグループＩＤが付与される（ステップＳ１１４）。そして、その送信信号が決定された通信チャネルを介して送信される（ステップＳ１１５）。【００６５】
上記説明においては、各下位局が一つのグループにのみ所属する場合を想定したが、下位局が複数のグループに所属する場合もある。例えば、通信サービス事業者と通信ネットワーク提供者が異なる場合、これら提供者を利用する下位局は、通信を行うために複数種類のグループに所属しなければならない。【００６６】
本発明は、各下位局が複数の異なる階層のグループに所属している場合に対しても適用可能である。以下、この場合の使用確率更新量算出部の処理について詳細に説明する。【００６７】
今、中位局が三局（例えばサービス事業者、Ｓ１、Ｓ２及びＳ３と呼ぶ）、さらに上位に位置する上位局が二局（例えばネットワーク提供者、Ｎ１、Ｎ２とする）それぞれ存在すると想定する。そして、中位局Ｓ１及びＳ２が上位局Ｎ１のネットワークを利用して事業を行い、中位局Ｓ３が上位局Ｎ２のネットワークを利用して事業を行っているものとする。この環境において、下位局単位およびグループ単位での公平性を同時に満たすには、次の五条件を満たす必要がある。
１）同一中位局に属する下位局間で満足度が公平であること
２）異なる中位局に属する下位局間で満足度が公平であること
３）同一上位局に属する中位局間で満足度が公平であること
４）異なる上位局に属する中位局間で満足度が公平であること
５）異なる上位局間で満足度が公平であること【００６８】
まず、各中位局の効用関数は下記の式で表される。
【数１４】
2008096707.tif 000016
【数１５】
2008096707.tif 000017
【数１６】
2008096707.tif 000018
【数１７】
2008096707.tif 000019
【数１８】
2008096707.tif 000020
ここで、下記式が成り立つ。
【数１９】
2008096707.tif 000021
【数２０】
2008096707.tif 000022
【数２１】
2008096707.tif 000023
【数２２】
2008096707.tif 000024
【数２３】
2008096707.tif 000025
【数２４】
2008096707.tif 000026
【数２５】
2008096707.tif 000027
【数２６】
2008096707.tif 000028
上記各式において、ＸN1、ＸN2は、それぞれ上位局Ｎ１、Ｎ２に所属する下位局の全チャネル使用量を示す。また、ＸS1、ＸS2、ＸS3はそれぞれ中位局Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に所属する下位局の全チャネル使用量を示し、ｎｓ、ｎｇはそれぞれサービス提供者の数、上位局の数を示す。したがって、上記式（１４）〜（１８）の関係を満たすようなｗ１、ｗ２、ｗ３、及びｗN1、ｗN2を見つける必要がある。ＸN1、ＸN2、及びＸS1、ＸS2、ＸS3の算出においては、データベース更新期間を用いてもよいし、別途更新期間を設定してもよい。本実施形態では、データベース更新期間を用いて算出する。【００６９】
式（１４）を満たすためには、ｘ1,l＝ｘ1,mである必要がある。このとき式（１５）を満たすためには、以下の関係が満たされる必要がある。
【数２７】
2008096707.tif 000029
同様に式（１６）からＸS1＝ＸS2が導かれ、これと式（１７）より以下の式が得られる。
【数２８】
2008096707.tif 000030
また、式（１７）は、以下のように書き直すことができる。
【数２９】
2008096707.tif 000031
式（２７）及び（２９）より以下の式が得られる。
【数３０】
2008096707.tif 000032
また、式（１８）より、ＸS1＝ＸS2であることに注目して、以下の式が得られる。
【数３１】
2008096707.tif 000033
したがって、式（２８）及び（３１）より、以下の式が得られる。
【数３２】
2008096707.tif 000034
そして、式（３０）及び（３２）より、重み係数ｗ１、ｗ２、ｗ３が下記のような相対的な関係として導出される。
【数３３】
2008096707.tif 000035
このようにして求められた重み情報を用いてチャネル使用確率を制御することで、下位局間、中位局間及び上位局間の公平性を同時に担保できる環境を構築できる。【００７０】
以上説明したように、本実施形態によれば、まず、受信した信号から下位局ＩＤ及びグループＩＤが検出されるとともに、その信号に基づいてチャネル使用状況が計測され、これらに基づいて、下位局毎のチャネル使用量とグループ毎のチャネル使用量とが算出される。そして、算出された各チャネル使用量に基づいてチャネル使用確率が更新され、更新後のチャネル使用確率に基づいて送信に使用する通信チャネルが決定される。これにより、下位局毎のチャネル使用量だけでなくグループ毎のチャネル使用量も考慮して、使用する通信チャネルを決定することが可能になる。言い換えれば、通信チャネルを下位局及びグループ双方の観点から見て公平に配分できる。その結果、不要な信号の衝突を軽減し、通信チャネルの使用効率をより高めることが可能になる。また、無線通信システム１の使用者に対して安定した通信環境を提供できる。【００７１】
また、本実施形態によれば、下位局毎（下位局１０ａ及び１０ｂ）の通信チャネル使用時間に基づいて他の下位局１０ｂのチャネル使用量が計測される。無線通信システム１においては、送信されるデータの量によって通信チャネル使用時間、すなわち送信時間が増減するから、通信チャネル使用時間に基づいてチャネル使用量を計測することは、適切な通信チャネルを決定するために有効である。ひいては、通信チャネルの使用効率をより高めることが可能になる。【００７２】
このような本実施形態の効果を評価するために、各下位局の利得及び各グループの利得を、本実施形態と従来法との間で比較する。なお、以下で使用するパラメータは上述したものと同様である。【００７３】
従来法では、各下位局の利得が公平になるように制御されるため、下位局の利得は理想的にはそれぞれ等しくなり、ｘ1,i＝ｘ2,iとなる。一方、グループ間の利得を比較すると、グループ１の利得はｎｆ1ｘ1,i、グループ２の利得はｎｆ2ｘ2,iとなり、両者のグループの下位局数が同じでない限りグループ間の公平性が担保されない。【００７４】
これに対し、本実施形態では、グループ間の公平性を制御するために重み係数の導入を行っている。そのため、グループ１に属する下位局の利得は以下の式で与えられる。
【数３４】
2008096707.tif 000036
この結果、グループ１及び２のそれぞれにおいて、同一グループ内の下位局間では、それぞれ同じ利得が得られ、各グループ内で公平性が実現できている。同時に、グループ単位での利得は以下の式で与えられ、公平な利得制御が実現できていることがわかる。
【数３５】
2008096707.tif 000037
以上について、具体的な数値例を用いて本発明の効果を示す。今、総下位局数ｎ＝１０００、ｆ１＝０．８、ｆ２＝０．２とする。従来法では、所属グループに関わらず全下位局の利得が公平になるように制御されるため、各下位局の利得は１／１０００となる。この結果、グループ単位での利得は、所属下位局数に比例して、グループ１、グループ２それぞれ、０．８、０．２となる。【００７５】
これに対し、本実施形態では、グループ１及び２それぞれに所属する下位局の利得はそれぞれ１／１６００、１／４００となる。このときグループ単位での利得はそれぞれ１／２となり、各グループ内での下位局間の公平性、及びグループ間の公平性が実現される。【００７６】
このように、本実施形態では、下位局間の公平性と同時にグループ間の公平性が図られるので、通信チャネルを共用する通信環境において持続的な関係を実現することができる。その結果、各下位局が適切なチャネル使用確率に従って通信できるので、無用な信号衝突を避け、通信チャネルを利用する全ての下位局およびグループに対して良好な通信環境を提供することができる。【００７７】
（第２実施形態）
本実施形態は、グループシェアを下位局１０ではなく上位局３０が算出する点で第１実施形態と異なる。本実施形態の他の構成は第１実施形態と同じであるので説明を省略する。【００７８】
図７及び８は、それぞれ、第２実施形態に係る下位局１０及び上位局３０の機能構成を示す図である。また、図９は、図８に示す上位局３０のハードウェア構成図である。本実施形態では、下位局１０は、上位局３０からグループシェア情報を受信し、その情報を更新量算出部１８に出力するためのグループシェア受信部２３を備えている。一方、上位局３０は、機能的構成要素として記録部３１、グループシェア算出部３２及びグループシェア送信部３３を備えている。【００７９】
この上位局３０は、例えば、図９に示すように、オペレーティングシステムやアプリケーションプログラムなどを実行するＣＰＵ３０１、ＲＯＭ及びＲＡＭで構成される主記憶部３０２、メモリなどで構成される補助記憶部３０３、上位局３０を介してデータ通信を行う通信制御部３０４、モニタなどで構成される表示部３０５並びにキーボードなどで構成される操作部３０６で構成される。図８を示して説明した各機能は、図９に示すＣＰＵ３０１及び主記憶部３０２の上に所定のソフトウェアを読み込ませ、ＣＰＵ３０１の制御の下で通信制御部３０４を動作させるとともに、主記憶部３０２や補助記憶部３０３におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。【００８０】
記録部３１は、在圏登録をするために上位局３０と接続した下位局１０からの信号から下位局ＩＤ及びグループＩＤを検出し、これらＩＤをデータベース（図示せず）に記録する。また、記録部３１は、そのデータベース等に記録されているグループＩＤ及び下位局ＩＤに基づいて、上記データベース更新期間内に取得したグループＩＤの数（グループ数）と、当該更新期間内に取得した下位局ＩＤの数（下位局数）とを算出する。そして、記録部３１は、これらグループ数及び下位局数を、グループシェア算出部３２に出力する。【００８１】
グループシェア算出部３２は、記録部３１から入力されたグループ数、下位局数に基づいて、今までにどのグループにどの程度の数の下位局が所属しているかを示すグループシェア情報を算出する。そして、グループシェア算出部３２は、そのグループシェア情報をグループシェア送信部３３に出力する。【００８２】
グループシェア送信部３３は、グループシェア算出部３２から入力されたグループシェア情報を下位局１０に送信する。【００８３】
次に、図１０を用いて、本実施形態に係る無線通信システム１の処理について説明する。図１０は、その無線通信システム１の処理を示すシーケンス図である。【００８４】
本実施形態で特徴的な部分は、在圏登録時（ステップＳ２０２）に記録された下位局ＩＤ及びグループＩＤに基づいて、上位局３０のグループシェア算出部３２よりグループシェアが算出され（ステップＳ２０４）、算出されたグループシェア情報が全チャネル情報とともに下位局１０ａに送信される（ステップＳ２０５）点である。図１０に示すその他の処理は、第１実施形態と同様である。【００８５】
本実施形態によれば、グループシェアの算出が上位局３０で実行される。そのため、下位局１０の処理能力や下位局１０周辺の通信環境（例えば、遮蔽物による通信環境の悪化、下位局１０と上位局３０との間の通信可能距離の制限など）に影響されることなく、グループシェアを正確に算出できる。【００８６】
なお、上位局間で別途制御回線が敷設されている場合には、一つの上位局で取得された下位局１０の在圏状況を複数の上位局で共有した上でグループシェア情報を算出してもよい。これにより、各上位局で収集された下位局１０の在圏状況に基づいてグループシェアが算出されるので、グループシェア情報の精度を向上させることができる。【００８７】
また、各下位局が複数の異なる階層のグループに所属している場合においては、第１実施例に示す形態と本実施例に示す形態を混在して運用することも可能である。今、上位局、中位局、下位局の三種類の局から構成され、中位局の利得は上位局との制御で決定され、下位局の利得は中位局との制御で決定される環境を想定する。このとき、例えば中位局と上位局間の制御を第１実施例に示す方法で実施し、下位局と中位局の制御を本実施例に示す方法で実施しても良い。同様に、中位局と上位局間の制御を本実施例に示す方法で実施し、下位局と中位局の制御を第１実施例に示す方法で実施しても良い。【００８８】
（第３実施形態）
本実施形態は、グループＩＤ及び下位局ＩＤの検出から下位局１０が使用する通信チャネルの決定までの一連の処理を上位局３０が実行する点で第１実施形態と異なる。本実施形態の他の構成は第１実施形態と同じであるので説明を省略する。【００８９】
まず、図１１及び１２を用いて、本実施形態に係る下位局１０及び上位局３０の機能構成について説明する。図１１及び１２は、それぞれ下位局１０及び上位局３０の機能構成を示す図である。【００９０】
下位局１０は、機能的構成要素として要求送信部（要求送信手段）２４、チャネル情報受信部（チャネル情報受信手段）２５、送信信号生成部２１及び送信部２２を備えている。要求送信部２４は、自局が送信時に用いる通信チャネルを上位局３０に決定させるためのチャネル要求を当該上位局３０に送信する。チャネル情報受信部２５は、送信したチャネル要求に応じて上位局３０から送信されてきたチャネル情報を受信し、そのチャネル情報を送信部２２に出力する。これにより、下位局１０は、チャネル情報で示される通信チャネルを使用して、送信信号生成部２１で生成された送信信号を送信部２２から送信できる。【００９１】
一方、上位局３０は、機能的構成要素として、復号部３４、グループＩＤ検出部（検出手段）３５、下位局ＩＤ検出部（検出手段）３６、指標生成部３７、計測部（計測手段）３８、記録部３９、グループシェア算出部４０、更新量算出部（算出手段）４１、使用確率更新部（更新手段）４２、チャネル決定部（決定手段）４３及びチャネル情報送信部（チャネル情報送信手段）４４を備えている。このうち、チャネル情報送信部４４は、チャネル決定部４３から入力された通信チャネル情報を下位局１０に送信する。他の構成要素の機能は、第１実施形態のそれらと同様である。【００９２】
次に、図１３を用いて、本実施形態に係る無線通信システム１の処理について説明する。図１３は、その無線通信システム１の処理を示すシーケンス図である。【００９３】
本実施形態で特徴的な部分は、下位局１０ａが送信信号を送信する際に上位局３０において通信チャネルが決定される点、及び上位局３０にて各種ＩＤの検出からチャネル使用確率の更新までの一連の処理が実行される点である。【００９４】
下位局１０ａが送信信号を送信する際、まず、その下位局１０ａから上位局３０にチャネル要求が送信される（ステップＳ３０４）。そして、上位局３０により下位局１０ａが使用する通信チャネルが決定され（ステップＳ３０５）、その通信チャネルを示すチャネル情報が下位局１０ａに送信される（ステップＳ３０６）。図１１に示すその他の処理は、第１実施形態と同様である。ただし、各種ＩＤの検出からチャネル使用確率の更新（ステップＳ３１０〜Ｓ３１７）は上位局３０により実行される。【００９５】
本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。加えて、本実施形態の無線通信システム１によれば、下位局ＩＤ及びグループＩＤの検出から通信チャネル決定までの処理が上位局３０で実行される。これにより、処理能力に限界があり、周辺の通信環境が悪化する可能性も高い下位局１０が行う処理が軽減される一方で、処理能力に優れ且つ通信環境に恵まれている上位局３０により一連の処理が行われる。その結果、より的確に通信チャネルを決定することが可能になる。【００９６】
（第４実施形態）
本実施形態は、更にグループ間反応係数も用いて、自グループ内での不均衡性への反応感度と他グループ内での不均衡性への反応感度とに差をつけている点で第1実施形態と異なる。本実施形態の他の構成は第１実施形態と同じであるので説明を省略する。【００９７】
本実施形態における各下位局の効用関数、および各グループにおける効用関数はそれぞれ以下のように定義される。
【数３６】
2008096707.tif 000038
【数３７】
2008096707.tif 000039
【数３８】
2008096707.tif 000040
【数３９】
2008096707.tif 000041
ここで、Ａ及びＢはグループ間反応係数であり、それぞれ自グループ内での不均衡性への反応係数、および他グループ内での不均衡性への反応係数である。例えば自グループ内での不均衡性への反応係数ＡをＡ＞Ｂと設定することで（自グループ内での不均衡性に対して敏感に反応するように反応係数Ａを設定することで）、自己の下位局のチャネル使用確率を優先的に調整することが可能になる。そのため、自グループ内で発生した不均衡性の影響を自グループ内で解消でき、その結果、グループ間の公平性安定性を向上させ、通信環境を更に安定させることが可能になる。【００９８】
本実施形態では、使用確率更新情報ΔP'iは、下記のように表せる。
【数４０】
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図１４は、更新量算出部１８における上記式（３６）〜（４０）の処理を示す図である。ステップＳ８１〜Ｓ８７までの処理は第１実施形態におけるステップＳ７１〜Ｓ７７の処理と同様である。本実施形態の特徴は、ステップＳ８７の処理の後に算出結果がグループ間反応係数と掛け合わされ（ステップＳ８８）、その結果が集計される（ステップＳ８９）点にある。【００９９】
（第５実施形態）
本実施形態は、更にグループ間重み係数Wg1、Wg2を用いる点が第1実施形態もしくは第４実施形態と異なる。このグループ間重み係数は、例えば、グループ間における優先度の差を反映するように設定することができる。本実施形態の他の構成は第１実施形態と同じであるので説明を省略する。【０１００】
本実施形態において、各グループの効用関数はそれぞれ以下のように定義される。
【数４１】
2008096707.tif 000043
【数４２】
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この時、第１実施形態に記載の上記式（６）、（７）、（８）の関係を満たすには、以下の関係が満たされる必要がある。
【数４３】
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したがって、重み係数ｗ１、ｗ２は下記の式で求めることができる。
【数４４】
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この時、本実施形態における使用確率更新情報ΔP'iは、上式を次式に代入することで求めることができる。
【数４５】
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本実施形態によれば、チャネル使用確率を更新する際に、グループの優先度が反映された重み係数が考慮される。そのため、グループの優先度が反映されるようにチャネル使用確率が更新されるので、通信チャネルの使用確率をより高めることができる。【０１０１】
（第６実施形態）
本実施形態は、各下位局の使用時間と使用帯域幅とを用いて計測指標を生成する点で第1実施形態と異なる。本実施形態の他の構成は第１実施形態と同じであるので説明を省略する。【０１０２】
各下位局が使用するアプリケーションの性質により、通信に必要な通信時間と使用帯域幅との組合せは千差万別である。例えば、音声通話のように比較的狭帯域帯で長時間連続して送信したい下位局もいれば、大容量のデータ転送など、比較的短時間かつ広帯域で信号を伝送したい下位局も存在する。このような環境で下位局間およびグループ間の公平性を担保するためには、例えば、計測指標を各下位局の使用時間と使用帯域幅との積を計測指標とすればよい。これにより、通信チャネルの使用効率をより高めることが可能になる。【０１０３】
（第７実施形態）
本実施形態は、各下位局の使用時間、使用帯域幅、及び信号到達距離を用いて計測指標を生成する点で第1実施形態と異なる。【０１０４】
各グループが用いる通信システムが異なる場合、その無線方式や置局設計などの影響により、グループが異なる下位局間で送信出力が異なる状況が想定される。このような場合、比較的出力電力が高い下位局が信号送信を行うと、比較的広範囲に亘って他下位局が通信チャネルを使用できない状況が起きる。【０１０５】
このような環境で当該下位局間およびグループ間の公平性を担保するためには、例えば、計測指標を、各下位局の使用時間と使用帯域幅、および信号到達距離から算出される信号到達区域を乗算したものとすればよい。これにより、通信チャネルの使用効率をより高めることが可能になる。【０１０６】
以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【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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【図１４】
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【国際調査報告】
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