(57)【要約】【課題】アドホックネットワークと移動体通信ネットワークにおける通信に共通のＴＤＤ−ＣＤＭＡ方式を採用して同一周波数帯を使用する場合においても、ネットワーク間で相互に干渉が生じるのを極力抑えることができ、しかもネットワーク資源の利用効率を高めることができる無線通信装置、無線通信システム、基地局およびネットワーク資源の割当方法を提供する。【解決手段】基地局３０の通信エリア内で利用可能なネットワーク資源の中で、移動体通信ネットワークの通信に使用されているネットワーク資源の割合をロード量Ｘとして、このロード量Ｘに応じて、アドホックネットワーク内の通信で用いるネットワーク資源の利用率Ｚを設定し、その設定の範囲内でアドホックネットワーク内の通信を行う。【選択図】図５
2006319755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲に存在する他の無線通信装置とアドホックネットワークを構築して上記他の無線通信装置とＴＤＤ−ＣＤＭＡ方式、ＴＤＤ−ＴＤＭＡ方式およびＴＤＤ−ＯＦＤＭに基づいた多重アクセス方式の何れかの通信方式で通信を行うとともに、これと同じ周波数帯域を使用してＴＤＤ方式で移動体通信ネットワークの基地局と無線で通信を行う無線通信装置であって、
上記基地局の通信エリア内で利用可能なネットワーク資源の中で、移動体通信ネットワークの通信に使用されているネットワーク資源の割合をロード量として、このロード量に応じて、アドホックネットワーク内の通信で用いるネットワーク資源の利用率を設定し、その設定の範囲内でアドホックネットワーク内の通信を行うようになっていることを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
上記ロード量が高くなるほど、アドホックネットワーク内の通信で用いるネットワーク資源の利用率が低くなるように設定されてい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】
上記基地局の通信エリア内で利用可能なネットワーク資源には少なくともタイムスロットが含まれ、上記利用率に相当する数のタイムスロットがアドホックネットワーク内の通信で利用されるようになってい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４】
移動体通信ネットワークの基地局との通信と、アドホックネットワーク内の上記他の無線通信装置との通信に使用される通信方式は、何れもＴＤＤ−ＣＤＭＡ方式であり、
上記基地局の通信エリア内で利用可能なネットワーク資源には、上記基地局の通信エリア内で利用可能な拡散符号とタイムスロットのすべての組合せが含まれ、それら組合せの中で上記利用率に相当する数の組合せがアドホックネットワーク内の通信で利用されるようになってい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５】
移動体通信ネットワークの基地局と、
上記基地局との通信にＴＤＤ−ＣＤＭＡ方式、ＴＤＤ−ＴＤＭＡ方式およびＴＤＤ−ＯＦＤＭに基づいた多重アクセス方式の何れかの通信方式を用いるとともに、アドホックネットワーク内の他の無線通信装置との通信に、上記基地局との通信と同じ周波数帯域を使用して復信方式にＴＤＤ方式を使用する無線通信装置とを有する無線通信システムであって、
上記基地局の通信エリア内で利用可能なネットワーク資源の中で、移動体通信ネットワークの通信に使用されているネットワーク資源の割合をロード量として、
上記基地局は、上記ロード量を求めるロード量演算手段と、
上記ロード量に基づいて、アドホックネットワーク内の通信で用いるネットワーク資源の利用率の基準値を設定する基準値設定手段と、
設定した基準値を上記無線通信装置に対して通知する基準値通知手段とを備え、
上記無線通信装置は、上記基地局から通知された基準値に基づいて、アドホックネットワーク内の通信で用いるネットワーク資源の利用率を設定し、その設定の範囲内でアドホックネットワーク内の通信を行うようになっていることを特徴とする無線通信システム。
【請求項６】
上記無線通信装置は、移動体通信ネットワークの上り回線のときにその干渉量を測定して、その干渉量に応じた補正を上記基準値に加えることにより、上記利用率を導き出すことを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項７】
上記基地局は、上記基準値をＹ、上記ロード量をＸ、上記基地局の通信エリア内に存在するアドホックネットワークの数をＮとして、
上記基準値Ｙを、上記ロード量Ｘと上記アドホックネットワーク数Ｎの減少関数であるＹ＝ｆ（Ｘ，Ｎ）より導き出すことを特徴とする請求項４に記載の無線通信システム。
【請求項８】
上記基地局は、上記基準値をＹ、上記ロード量をＸとして、
上記基準値Ｙを、上記ロード量Ｘの減少関数であるＹ＝ｆ（Ｘ）より導き出すことを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項９】
上記ロード量演算手段は、移動体通信ネットワークの上り回線におけるロード量と、下り回線におけるロード量とをそれぞれ求め、
上記基準値設定手段は、移動体通信ネットワークの上り回線におけるロード量に応じて第１基準値を設定する一方、移動体通信ネットワークの下り回線におけるロード量に応じて第２基準値を設定し、
上記無線通信装置は、上記基地局から通知された上記第１基準値に基づいて第１利用率を、上記第２基準値に基づいて第２利用率をそれぞれ設定した後、
移動体通信ネットワークの下り回線のときには、上記第１利用率の範囲内でアドホックネットワーク内の通信を行い、移動体通信ネットワークの上り回線のときには、上記第２利用率の範囲内でアドホックネットワーク内の通信を行うようになっていることを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項１０】
上記無線通信装置は、移動体通信ネットワークの上り回線のときの干渉量と、移動体通信ネットワークの下り回線のときの干渉量とをそれぞれ測定し、
上記上り回線のときの干渉量に応じた補正を上記第１基準値に加えることにより、上記第１利用率を導き出すとともに、上記下り回線のときの干渉量に応じた補正を上記第２基準値に加えることにより、上記第２利用率を導き出すことを特徴とする請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
上記無線通信装置は、すべてのタイムスロットの中から、上記利用率に相当する数のタイムスロットを１フレーム毎にランダムに選出して、そのタイムスロットをアドホックネットワーク用のタイムスロットとして割り当てることを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項１２】
上記無線通信装置は、すべてのタイムスロットの中から、上記利用率に相当する数のタイムスロットを選出して、そのタイムスロットをアドホックネットワーク用のタイムスロットとして割り当てるとともに、上記利用率に相当する数のタイムスロットを選出する際に、移動体通信ネットワークの移動局からの干渉量または移動局の位置情報を取得し、その取得した干渉量または位置情報に基づいて、アドホックネットワークと移動体通信ネットワークの干渉量が最も少なくなるようなタイムスロットの組合せを選出することを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項１３】
上記無線通信装置は、上記基地局の通信エリア内で利用可能な拡散符号とタイムスロットのすべての組合せの中から、上記利用率に相当する数の組合せを１フレーム毎にランダムに選出して、その選出した拡散符号とタイムスロットの組合せをアドホックネットワーク用のネットワーク資源として割り当てることを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項１４】
上記無線通信装置は、伝送路の状態に適応した変調方式と符号化率の組合せを選択する適応符号化変調を用いて、通信を行うことを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項１５】
周囲に存在する他の無線通信装置とアドホックネットワークを構築して上記他の無線通信装置とＴＤＤ−ＣＤＭＡ方式、ＴＤＤ−ＴＤＭＡ方式およびＴＤＤ−ＯＦＤＭに基づいた多重アクセス方式の何れかの通信方式で通信を行う無線通信装置を移動局として、当該移動局との間で、上記アドホックネットワークと同じ周波数帯域を使用してＴＤＤ方式で通信を行う移動体通信ネットワークの基地局であって、
上記基地局の通信エリア内で利用可能なネットワーク資源の中で、移動体通信ネットワークの通信に使用されているネットワーク資源の割合をロード量として、このロード量を求めるロード量演算手段と、
上記ロード量に基づいて、アドホックネットワーク内の通信で用いるネットワーク資源の利用率の基準値を設定する基準値設定手段と、
設定した基準値を上記無線通信装置に対して通知する基準値通知手段とを備えることを特徴とする基地局。
【請求項１６】
移動体通信ネットワークの基地局と、
上記基地局との通信にＴＤＤ−ＣＤＭＡ方式、ＴＤＤ−ＴＤＭＡ方式およびＴＤＤ−ＯＦＤＭに基づいた多重アクセス方式の何れかの通信方式を用いるとともに、アドホックネットワーク内の他の無線通信装置との通信に、上記基地局との通信と同じ周波数帯域を使用して復信方式にＴＤＤ方式を使用する無線通信装置とを有する無線通信システムにおけるネットワーク資源の割当方法であって、
上記基地局の通信エリア内で利用可能なネットワーク資源の中で、移動体通信ネットワークの通信に使用されているネットワーク資源の割合をロード量として、このロード量を求めるステップと、
上記ロード量に応じて、アドホックネットワーク内の通信で用いるネットワーク資源の利用率を設定するステップとを有し、
上記無線通信装置が上記利用率の範囲内でアドホックネットワーク内の通信を行うようにしたことを特徴とするネットワーク資源の割当方法。
【請求項１７】
ＴＤＤ−ＣＤＭＡ方式、ＴＤＤ−ＴＤＭＡ方式およびＴＤＤ−ＯＦＤＭに基づいた多重アクセス方式の何れかの通信方式で、通信エリア内に存在する移動局と通信を行う基地局と、
上記通信エリア内の特定エリア内に存在する移動局と、上記基地局と同じ周波数帯域を使用してＴＤＤ方式で通信を行うミニ基地局とを有し、
上記基地局と上記ミニ基地局とが通信ネットワークを介して互いに接続された無線通信システムであって、
上記通信エリア内で利用可能なネットワーク資源の中で、上記基地局との通信に使用されているネットワーク資源の割合をロード量として、
上記基地局は、上記ロード量を求めるロード量演算手段と、
上記ロード量に基づいて、上記特定エリア内の通信で用いるネットワーク資源の利用率の基準値を設定する基準値設定手段と、
設定した基準値を上記ミニ基地局に対して通知する基準値通知手段とを備え、
上記ミニ基地局は、上記基地局から通知された基準値に基づいて、上記特定エリア内の通信で用いるネットワーク資源の利用率を設定し、その設定の範囲内で上記特定エリア内の移動局と通信を行うようになっていることを特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体通信ネットワークとアドホックネットワークのハイブリッドネットワーク等に対応した無線通信装置、無線通信システム、基地局およびネットワーク資源の割当方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、移動体通信ネットワーク（パブリックネットワーク）においては、携帯電話、パソコン、ＰＤＡなどの無線通信装置（User Equipment）によって移動局が構成され、それら移動局と基地局間のデータ伝送が無線によって行われるようになっている。また、各移動局間で音声通話やデータ通信を行う際には、図１０に示すように、基地局（Base Station）を経由してデータの遣り取りが行われるようになっている。このような移動体通信に用いる通信方式としては、例えば、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）やＷＣＤＭＡ（登録商標：Wideband Code Division Multiple Access）などが知られている。
【０００３】
また、上記移動体通信ネットワークにおいては、移動局と基地局間の通信が双方向になっていて、その通信方式が送受信を同時に行う復信方式となっている。復信方式には、図１１に示すように、移動局から基地局への上り回線（Uplink）と基地局から移動局への下り回線（Downlink）とで異なる周波数帯を使用するＦＤＤ（Frequency Division Duplex）方式と、上り回線と下り回線の周波数帯は同じであるが上下回線を非常に短い時間で切り換えるＴＤＤ（Time Division Duplex）方式がある。ＴＤＤ方式では、１フレームが複数（例えば、１５）のタイムスロットに分割されて、その各々に上り回線と下り回線の何れかが割り当てられるようになっている。図１２は、このＴＤＤ方式を復信方式として採用したＴＤＤ−ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）のフレーム構成を示しており、このＴＤＤ−ＣＤＭＡ方式では、上り回線と下り回線に割り当てるタイムスロットの比率や配置をトラフィックの特性等に応じて適宜に設定可能となっている。
【０００４】
一方、無線による近距離のデータ通信ネットワークとして、アドホックネットワークが知られている。このアドホックネットワークにおいては、図１３に示すように、基地局の介在無しに、電波の届く範囲内にある無線通信装置どうしで直接通信を行うことが可能となっている。このため、アドホックネットワークによれば、基地局やアクセスポイントが不要となり、かような通信設備を持たない場所においても簡易にネットワークを構築することができるという利点が得られる。このようなアドホックネットワークを構築するための通信技術としては、例えば、Bluetooth（登録商標）や無線ＬＡＮ（IEEE802.11x）などが提案されている。
【０００５】
ところが、従来では、上記アドホックネットワークと移動体通信ネットワークとで異なる通信方式が採用されていたために、それらネットワークの双方に接続できる無線通信装置を実現しようとすると、無線通信装置の構成が自ずと複雑になり、それに対応してコストが増大するという問題点があった。
また、一方のネットワーク（例えば、アドホックネットワーク）から他方のネットワーク（例えば、移動体通信ネットワーク）に接続先を切り換える際には、双方の通信方式が異なることから、ハンドオーバーに時間がかかるという問題点もあった。
【０００６】
そこで、本発明者等は、先に、上記問題点を解消する無線通信装置として、アドホックネットワークにおける通信と移動体通信ネットワークにおける通信とに共通のＴＤＤ−ＣＤＭＡ方式を採用して同一周波数帯を使用する無線通信装置を開発するとともに、これに関する技術を特許文献１に開示している。この無線通信装置によれば、アドホックネットワークと移動体通信ネットワークにおける通信方式を統一したことにより、装置構成の複雑化やコスト増大を回避することができる上に、接続するネットワークの切換を円滑に行うことができるという利点が得られる。
【０００７】
しかしながら、上記無線通信装置においては、アドホックネットワークにおける通信と移動体通信ネットワークにおける通信とに同一周波数帯を使用するようにしているために、各々のネットワークで使用する通信チャネルの割当如何によっては、互いの電波が干渉となって、それぞれの受信特性が悪化する懸念があった。
【０００８】
そこで、従来では、アドホックネットワークが移動体通信ネットワークに与える影響を低減するために、図１４に示すように、移動体通信ネットワークにとって干渉になり難いタイムスロットを用いて、アドホックネットワーク内における通信を行う方法が採用されていた。すなわち、移動体通信ネットワークに属する無線通信装置がアドホックネットワークの近傍に存在する場合には、移動体通信ネットワークの上り回線に設定されたタイムスロット（図１４の方式Ａ）を、またアドホックネットワークの近傍に移動体通信ネットワークの基地局が存在する場合には、移動体通信ネットワークの下り回線に設定されたタイムスロット（方式Ｂ）を、どちらでもない場合には、上り回線と下り回線両方のタイムスロット（方式Ｃ）を、アドホックネットワーク内における通信にそれぞれ利用するようにしていた。
【０００９】
しかしながら、上記タイムスロットの割当方法では、確率的に方式Ａや方式Ｃが利用されることが多く、方式Ａの場合には、タイムスロットの利用効率が悪くなるためアドホックネットワークで高速な伝送が望めないという問題点、また方式Ｃの場合には、アドホックネットワークでの高速伝送は望めるが移動体通信ネットワークに対する干渉が大きくなるという問題点がそれぞれあった。
【特許文献１】特開２００４−３６３９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、アドホックネットワークと移動体通信ネットワークにおける通信に同一周波数帯を使用する場合においても、ネットワーク間で相互に干渉が生じるのを極力抑えることができ、しかもネットワーク資源の利用効率を高めることができる無線通信装置、無線通信システム、基地局およびネットワーク資源の割当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】
【００１１】
本発明に係る無線通信装置は、周囲に存在する他の無線通信装置とアドホックネットワークを構築して上記他の無線通信装置とＴＤＤ−ＣＤＭＡ方式、ＴＤＤ−ＴＤＭＡ方式およびＴＤＤ−ＯＦＤＭに基づいた多重アクセス方式の何れかの通信方式で通信を行うとともに、これと同じ周波数帯域を使用してＴＤＤ方式で移動体通信ネットワークの基地局と無線で通信を行う無線通信装置であって、上記基地局の通信エリア内で利用可能なネットワーク資源の中で、移動体通信ネットワークの通信に使用されているネットワーク資源の割合をロード量として、このロード量に応じて、アドホックネットワーク内の通信で用いるネットワーク資源の利用率を設定し、その設定の範囲内でアドホックネットワーク内の通信を行うようになっていることを特徴とするものである。
【００１２】
ここで、ＴＤＤ−ＣＤＭＡとは、復信方式にＴＤＤ方式を使用するＣＤＭＡである。ＣＤＭＡとは、スペクトラム拡散方式を応用した多元接続方式の一つで、符号分割多重接続と呼ばれる通信方式である。ＴＤＤ−ＣＤＭＡとしては、例えば、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）により標準化されたＴＤ−ＣＤＭＡなどが挙げられる。また、ＴＤＤ−ＴＤＭＡとは、復信方式にＴＤＤ方式を使用するＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access：時分割多元接続）であり、ＴＤＭＡとは、同一周波数帯域を短時間ずつ交代で複数の発信者で共有する多元接続方式である。このＴＤＤ−ＴＤＭＡを採用したものとしては、例えば、ＰＨＳ（Personal Handyphone System）などが挙げられる。また、ＴＤＤ−ＯＦＤＭとは、復信方式にＴＤＤ方式を使用するＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交波周波数分割多重）であり、ＯＦＤＭとは、変調されたスペクトラムの強度が０になる周波数間隔毎に（各スペクトルが互いに直交するように）複数の搬送波（キャリア）を配列する伝送方式である。この伝送方式においては、発信者毎に一または複数の搬送波が割り当てられる。ＯＦＤＭに基づいた多重アクセス方式には、例えば、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）やＯＦＣＤＭ（Orthogonal Frequency and Code Division Multiplexing）なども含まれる。
ネットワーク資源には、例えばＴＤＤ−ＣＤＭＡ方式の場合、タイムスロットや拡散符号が含まれる。また、ＴＤＤ−ＴＤＭＡの場合にはタイムスロットが、ＴＤＤ−ＯＦＤＭに基づいた多重アクセス方式の場合にはタイムスロットとキャリアが、上記ネットワーク資源にそれぞれ含まれる。
【００１３】
無線通信装置としては、例えば、携帯電話や、移動体通信ネットワークとの接続機能を有するＰＤＡ（Personal Digital Assistance）やパーソナルコンピュータ等の情報端末などが挙げられる。
また、「周囲に存在する他の無線通信装置」には、上記のように移動体通信ネットワークとの接続機能を有する無線通信装置の他に、例えば、移動体通信ネットワークとの接続機能を持たない情報端末（コンピュータ、ＰＤＡなど）や、情報端末の周辺機器（例えば、ヘッドセット、プリンタ、マウス、ディスプレイ）なども含まれる。これら無線通信装置は、少なくとも電波の到達範囲内にある他の無線通信装置とアドホックネットワークを構築して、当該アドホックネットワーク内の無線通信装置どうしで相互に通信を行う機能（以下、アドホック通信機能と称す。）を有している。
【００１４】
すなわち、本発明に係る無線通信装置は、上記アドホック通信機能を有する周囲の無線通信装置を検出し、それら無線通信装置に関する情報（例えば、ＩＤやノード種別等のノード情報、拡散符号やタイムスロット等の通信チャネルに関する情報など）を特定の無線通信装置（マスタ）から取得して記憶部に記憶する処理を実行した後、特定の無線通信装置（マスタ）によって割り当てられた通信チャネルを利用して、アドホックネットワーク内の他の無線通信装置と相互に通信を行うようになっている。
なお、本発明に係る無線通信装置においては、上記ロード量が高くなるほど、アドホックネットワーク内の通信で用いるネットワーク資源の利用率が低くなるように設定することが好ましい。
【００１５】
本発明に係る無線通信システムは、移動体通信ネットワークの基地局と、上記基地局との通信にＴＤＤ−ＣＤＭＡ方式、ＴＤＤ−ＴＤＭＡ方式およびＴＤＤ−ＯＦＤＭに基づいた多重アクセス方式の何れかの通信方式を用いるとともに、アドホックネットワーク内の他の無線通信装置との通信に、上記基地局との通信と同じ周波数帯域を使用して復信方式にＴＤＤ方式を使用する無線通信装置とを有する無線通信システムであって、上記基地局の通信エリア内で利用可能なネットワーク資源の中で、移動体通信ネットワークの通信に使用されているネットワーク資源の割合をロード量として、上記基地局は、上記ロード量を求めるロード量演算手段と、上記ロード量に基づいて、アドホックネットワーク内の通信で用いるネットワーク資源の利用率の基準値を設定する基準値設定手段と、設定した基準値を上記無線通信装置に対して通知する基準値通知手段とを備え、上記無線通信装置は、上記基地局から通知された基準値に基づいて、アドホックネットワーク内の通信で用いるネットワーク資源の利用率を設定し、その設定の範囲内でアドホックネットワーク内の通信を行うようになっていることを特徴とするものである。
【００１６】
上記無線通信システムにおいて、上記無線通信装置は、移動体通信ネットワークの上り回線のときにその干渉量を測定して、その干渉量に応じた補正を上記基準値に加えることにより、上記利用率を導き出す構成とすることが可能である。
また、上記基地局は、上記基準値をＹ、上記ロード量をＸ、上記基地局の通信エリア内に存在するアドホックネットワークの数をＮとして、上記基準値Ｙを、上記ロード量Ｘと上記アドホックネットワーク数Ｎの減少関数であるＹ＝ｆ（Ｘ，Ｎ）、若しくは上記ロード量Ｘの減少関数であるＹ＝ｆ（Ｘ）より導き出す構成とすることが可能である。
【００１７】
また、上記無線通信システムにおいて、上記ロード量演算手段は、移動体通信ネットワークの上り回線におけるロード量と、下り回線におけるロード量とをそれぞれ求め、上記基準値設定手段は、移動体通信ネットワークの上り回線におけるロード量に応じて第１基準値を設定する一方、移動体通信ネットワークの下り回線におけるロード量に応じて第２基準値を設定し、上記無線通信装置は、上記基地局から通知された上記第１基準値に基づいて第１利用率を、上記第２基準値に基づいて第２利用率をそれぞれ設定した後、移動体通信ネットワークの下り回線のときには、上記第１利用率の範囲内でアドホックネットワーク内の通信を行い、移動体通信ネットワークの上り回線のときには、上記第２利用率の範囲内でアドホックネットワーク内の通信を行うものであることが好ましい。
この場合、上記無線通信装置は、移動体通信ネットワークの上り回線のときの干渉量と、移動体通信ネットワークの下り回線のときの干渉量とをそれぞれ測定し、上記上り回線のときの干渉量に応じた補正を上記第１基準値に加えることにより、上記第１利用率を導き出すとともに、上記下り回線のときの干渉量に応じた補正を上記第２基準値に加えることにより、上記第２利用率を導き出すことが可能である。
【００１８】
また、上記無線通信システムにおいて、上記無線通信装置は、すべてのタイムスロットの中から、上記利用率に相当する数のタイムスロットを１フレーム毎にランダムに選出して、そのタイムスロットをアドホックネットワーク用のタイムスロットとして割り当てる構成とすることが可能である。若しくは、上記無線通信装置は、上記基地局の通信エリア内で利用可能な拡散符号とタイムスロットのすべての組合せの中から、上記利用率に相当する数の組合せを１フレーム毎にランダムに選出して、その選出した拡散符号とタイムスロットの組合せをアドホックネットワーク用のネットワーク資源として割り当てる構成とすることも可能である。或いは、上記無線通信装置は、すべてのタイムスロットの中から、上記利用率に相当する数のタイムスロットを選出する際に、例えば、移動体通信ネットワークの移動局からの干渉量または移動局の位置情報を取得し、その取得した干渉量または位置情報に基づいて、アドホックネットワークと移動体通信ネットワークの干渉量が最も少なくなるようなタイムスロットの組合せを選出する構成とすることも可能である。
【００１９】
さらに、上記無線通信システムにおいては、上記無線通信装置は、伝送路の状態に適応した変調方式と符号化率の組合せを選択する適応符号化変調を用いて、通信を行う構成とすることも可能である。
【００２０】
また、本発明に係る基地局は、周囲に存在する他の無線通信装置とアドホックネットワークを構築して上記他の無線通信装置とＴＤＤ−ＣＤＭＡ方式、ＴＤＤ−ＴＤＭＡ方式およびＴＤＤ−ＯＦＤＭに基づいた多重アクセス方式の何れかの通信方式で通信を行う無線通信装置を移動局として、当該移動局との間で、上記アドホックネットワークと同じ周波数帯域を使用してＴＤＤ方式で通信を行う移動体通信ネットワークの基地局であって、上記基地局の通信エリア内で利用可能なネットワーク資源の中で、移動体通信ネットワークの通信に使用されているネットワーク資源の割合をロード量として、このロード量を求めるロード量演算手段と、上記ロード量に基づいて、アドホックネットワーク内の通信で用いるネットワーク資源の利用率の基準値を設定する基準値設定手段と、設定した基準値を上記無線通信装置に対して通知する基準値通知手段とを備えることを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明に係るネットワーク資源の割当方法は、移動体通信ネットワークの基地局と、上記基地局との通信にＴＤＤ−ＣＤＭＡ方式、ＴＤＤ−ＴＤＭＡ方式およびＴＤＤ−ＯＦＤＭに基づいた多重アクセス方式の何れかの通信方式を用いるとともに、アドホックネットワーク内の他の無線通信装置との通信に、上記基地局との通信と同じ周波数帯域を使用して復信方式にＴＤＤ方式を使用する無線通信装置とを有する無線通信システムにおけるネットワーク資源の割当方法であって、上記基地局の通信エリア内で利用可能なネットワーク資源の中で、移動体通信ネットワークの通信に使用されているネットワーク資源の割合をロード量として、このロード量を求めるステップと、上記ロード量に応じて、アドホックネットワーク内の通信で用いるネットワーク資源の利用率を設定するステップとを有し、上記無線通信装置が上記利用率の範囲内でアドホックネットワーク内の通信を行うようにしたことを特徴とするものである。
【００２２】
さらに、本発明に係る無線通信システムは、ＴＤＤ−ＣＤＭＡ方式、ＴＤＤ−ＴＤＭＡ方式およびＴＤＤ−ＯＦＤＭに基づいた多重アクセス方式の何れかの通信方式で、通信エリア内に存在する移動局と通信を行う基地局と、上記通信エリア内の特定エリア内に存在する移動局と、上記基地局と同じ周波数帯域を使用してＴＤＤ方式で通信を行うミニ基地局とを有し、上記基地局と上記ミニ基地局とが通信ネットワークを介して互いに接続された無線通信システムであって、上記通信エリア内で利用可能なネットワーク資源の中で、上記基地局との通信に使用されているネットワーク資源の割合をロード量として、上記基地局は、上記ロード量を求めるロード量演算手段と、上記ロード量に基づいて、上記特定エリア内の通信で用いるネットワーク資源の利用率の基準値を設定する基準値設定手段と、設定した基準値を上記ミニ基地局に対して通知する基準値通知手段とを備え、上記ミニ基地局は、上記基地局から通知された基準値に基づいて、上記特定エリア内の通信で用いるネットワーク資源の利用率を設定し、その設定の範囲内で上記特定エリア内の移動局と通信を行うようになっていることを特徴とするものである。
【００２３】
上記無線通信システムにおいて、上記ミニ基地局は、上記通信エリア内の上り回線のときにその干渉量を測定して、その干渉量に応じた補正を上記基準値に加えることにより、上記利用率を導き出す構成とすることが可能である。
また、上記基地局は、上記基準値をＹ、上記ロード量をＸとして、上記基準値Ｙを、上記ロード量Ｘの減少関数であるＹ＝ｆ（Ｘ）より導き出す構成とすることが可能である。
また、上記無線通信システムにおいて、上記ミニ基地局は、すべてのタイムスロットの中から、上記利用率に相当する数のタイムスロットを１フレーム毎にランダムに選出して、そのタイムスロットを上記特定エリア内で使用するタイムスロットとして割り当てる構成とすることが可能である。若しくは、上記ミニ基地局は、上記基地局の通信エリア内で利用可能な拡散符号とタイムスロットのすべての組合せの中から、上記利用率に相当する数の組合せを１フレーム毎にランダムに選出して、その選出した拡散符号とタイムスロットの組合せを上記特定エリア内の通信用ネットワーク資源として割り当てる構成とすることも可能である。或いは、上記ミニ基地局は、上記利用率に相当する数のタイムスロットを選出する際に、上記特定エリア外の移動局からの干渉量または当該移動局の位置情報を取得し、その取得した干渉量または位置情報に基づいて、互いの干渉量が最も少なくなるようなタイムスロットの組合せを選出する構成とすることも可能である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、移動体通信ネットワークのネットワーク資源の利用状態に応じて、アドホックネットワーク内の通信で用いるネットワーク資源の利用率を設定し、その設定の範囲内でアドホックネットワーク内の通信を行うようにしたので、ネットワーク資源の利用効率を向上させることができるのは勿論のこと、ネットワーク間で相互に干渉が生じるのを抑制することができる。
したがって、アドホックネットワークと移動体通信ネットワークにおける通信に同一周波数帯を使用する場合においても、或いは基地局とミニ基地局とが同一周波数帯を使用する場合においても、良好な通信状態を確保することができるとともに、スループットや通信容量の低下を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
［第１の実施形態］
図１は、本発明に係る無線通信システムの一実施形態を示すもので、図中符号１０は無線通信装置、符号３０は移動体通信ネットワークの基地局である。
無線通信装置１０は、周囲に存在する他の無線通信装置とアドホックネットワークを構築して、当該アドホックネットワーク内の無線通信装置どうしで相互に通信を行う機能と、移動体通信ネットワークの基地局３０と通信を行う機能とを具備し、それぞれの通信方式に共通のＴＤＤ−ＣＤＭＡ方式を採用して同一周波数帯を使用するようになっている。この無線通信装置１０は、例えば、携帯電話や、通信機能を有するＰＤＡやパーソナルコンピュータ等の情報端末により構成されている。
【００２６】
図２は、無線通信装置１０の要部構成を示すブロック図である。この図２に示すように、無線通信装置１０は、送信器１１、受信器１２、アンテナ１３、制御部１４および記憶部１５を有している。
【００２７】
送信器１１は、送信信号を生成する送信データ処理部１１ａ、搬送波を送信信号で一次変調する一次変調部１１ｂ、一次変調によって得られた変調信号を拡散符号で拡散変調（二次変調）する拡散部１１ｃ、拡散変調された信号を増幅する増幅部１１ｄ等を備えている。すなわち、上記送信データ処理部１１ａで生成された送信信号は、一次変調部１１ｂにて所定の変調方式（ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ等）で一次変調された後、拡散部１１ｃにて拡散符号により拡散変調され、その後、増幅部１１ｄにて増幅されてアンテナ１３から電波として放射されるようになっている。
【００２８】
一方、受信器１２は、アンテナ１３から受信した受信信号に含まれる不要なノイズ成分を除去する帯域フィルタ１２ａ、この帯域フィルタ１２ａを通過した受信信号を拡散符号で逆拡散する逆拡散部１２ｂ、逆拡散によって得られた信号を復調する復調部１２ｃ、復調された信号に基づいて各種データ処理を行う受信データ処理部１２ｄ等を備えている。すなわち、アンテナ１３で受信した受信信号は、ノイズ成分が帯域フィルタ１２ａで除去された後、送信側と同一の拡散符号によって逆拡散され、その後、復調部１２ｃにて復調されてベースバンド波形に戻されるようになっている。
【００２９】
制御部１４は、記憶部１５に記憶された制御情報等に基づいて送信器１１や受信器１２等の制御を行うもので、この制御部１４によって、送信と受信の切替制御や、送信電力の出力制御、或いはアドホックネットワークと移動体通信ネットワークとの切替制御や同期制御等が行われるようになっている。例えば、移動体通信ネットワークの基地局３０、或いはアドホックネットワーク内の他の無線通信装置と無線回線を使って通信する際には、後述するタイムスロットの割当に基づいて送信と受信の切替が行われて、ＴＤＤ方式で通信が行われるようになっている。
【００３０】
また、本実施形態では、制御部１４は、移動体通信ネットワークの上り回線のときの干渉量ＩULを測定する処理、測定した干渉量ＩULと基地局３０から通知された基準値Ｙ（後述）とに基づいて、アドホックネットワーク内の通信で用いるネットワーク資源の利用率Ｚを設定する処理、その設定に基づいてネットワーク資源を割り当てる処理をそれぞれ実行するようになっている。
【００３１】
ここで、上記ネットワーク資源には、タイムスロットと拡散符号が含まれる。タイムスロットは、ＴＤＤ−ＣＤＭＡの無線フレームを複数に分割してなるもので、ここでは１５個のタイムスロットが設けられている。また、拡散符号には、チャネライゼーションコード（channelisation code）とスクランブルコード（scrambling code）の２種類が用いられている。チャネライゼーションコードは、ＯＶＳＦ（Orthogonal Variable Spreading Factor：直交可変拡散率）符号であり、移動体通信ネットワークでは、受信側（基地局または移動局）において送信側（移動局または基地局）の識別に使用される一方、アドホックネットワークでは、ネットワーク内の送信ノードや受信ノードの識別、或いは制御信号とデータ信号の識別等に使用される。一方、スクランブルコードは、移動体通信ネットワークとアドホックネットワークの識別に用いられ、移動体通信ネットワークにおいては、基地局および移動局の属するセルの識別に用いられる。すなわち、近隣のセル間で重複しないように、セル毎にスクランブルコードが設定されている。ＴＤＤ−ＣＤＭＡでは、先ず、チャネライゼーションコードによって拡散処理が行われ、次いで、スクランブルコードによって拡散処理が行われる。
【００３２】
図３は、移動体通信ネットワークの基地局の要部構成を示すブロック図である。この図３に示すように、基地局３０は、送信器３１、受信器３２、アンテナ３３、制御部３４および記憶部３５等を有し、このうち送信器３１、受信器３２およびアンテナ３３は、上記無線通信装置１０の対応する各構成要素とほぼ同様の機能を有している。
【００３３】
制御部３４は、本発明に係るロード量演算手段を構成しており、移動体通信ネットワークの上り回線および下り回線で現在使用中のネットワーク資源からロード量Ｘ（％）を求める処理を実行する。ＴＤＤ−ＣＤＭＡ方式で通信を行う場合、ネットワーク資源には、上述したように拡散符号とタイムスロットの２つの資源が存在し、基地局３０は、それらの資源を用いてユーザに通信のサービスを提供する。本実施形態では、それら２つの資源の利用率、詳細には、基地局３０の通信エリア（セル）内で利用可能な拡散符号（チャネライゼーションコード）とタイムスロットのすべての組合せの中で、移動体通信ネットワークの通信に使用されている拡散符号とタイムスロットの組合せの割合のことを、ロード量Ｘ（％）と呼ぶ。例えば、基地局３０の通信エリア内で利用可能な拡散符号の数（符号量）を１６、タイムスロットの数（スロット数）を１５として、図４（ａ）に示すように、移動体通信ネットワークの通信で使用されている符号量が１２でスロット数が１５のときには、ロード量Ｘは７５％となり、図４（ｂ）に示すように、符号量が１６でスロット数が５のときには、ロード量Ｘは約３３％となる。
【００３４】
また、制御部３４は、本発明に係る基準値設定手段および基準値通知手段を構成しており、上記のようにして求めたロード量Ｘと、当該基地局３０の通信エリア内に存在するアドホックネットワークの数Ｎとに基づいて、アドホックネットワーク内の通信で用いるネットワーク資源の利用率の基準値Ｙを設定した後、設定した基準値Ｙを無線通信装置１０に対して通知する処理を実行する。基準値Ｙは、ロード量Ｘとアドホックネットワーク数Ｎを、Ｙ＝ｆ（Ｘ，Ｎ）に代入することにより求めることができる。Ｙ＝ｆ（Ｘ，Ｎ）はロード量Ｘとアドホックネットワーク数Ｎの減少関数となっていて、ロード量Ｘとアドホックネットワーク数Ｎが大きくなるほど基準値Ｙが小さく、また、ロード量Ｘとアドホックネットワーク数Ｎが小さくなるほど基準値Ｙが大きくなるように数式化されている。なお、ここでは、アドホックネットワーク数Ｎを加味して基準値Ｙを求めるようにしているが、ロード量Ｘのみから基準値Ｙを求めるようにしてもよい。
【００３５】
次に、上記構成からなる無線通信システムによって実行されるネットワーク資源の割当処理の処理フローについて説明する。
先ず、基地局３０において、上述したように、移動体通信ネットワークの上り回線および下り回線で現在使用中のタイムスロットの数（スロット数）および拡散符号の数（符号量）からロード量Ｘ（％）を求める処理が行われる。
【００３６】
次いで、基地局３０において、上記のようにして求めたロード量Ｘと、当該基地局３０の通信エリア内に存在するアドホックネットワークの数Ｎとに基づいて、アドホックネットワーク内の通信で用いるネットワーク資源の利用率の基準値Ｙ（％）を設定する処理が行われる。
基準値Ｙの算出に用いる数式としては、例えば、
Ｙ ＝ ｋ1／（Ｘ・Ｎ）
Ｙ ＝ ｋ2（１００−Ｘ）／Ｎ
などの数式を用いることが可能である。これら数式において、ｋ1およびｋ2は係数であり、その値としては、例えば、ｋ1＝１０００，１５００、ｋ2＝１，２などの値を設定することが可能である。また、基準値Ｙの採り得る範囲は０％≦Ｙ≦１００％であり、上記数式による計算結果が１００％を上回るときにはＹ＝１００％として設定する。
【００３７】
その後、基地局３０において、上記のようにして設定した基準値Ｙを無線通信装置１０に対して通知する処理を実行する。この通知は、基地局３０の通信エリア内に存在する不特定多数の無線通信装置１０に対して所定周期毎に繰り返し発信（ブロードキャスト）するものであっても、或いは特定の無線通信装置１０からの要求に応答して送信するものであってもよい。
【００３８】
基準値Ｙの通知を受けた無線通信装置１０は、移動体通信ネットワークの上り回線のときに測定した干渉量ＩULと、基地局３０から通知された基準値Ｙとに基づいて、アドホックネットワーク内の通信で用いるネットワーク資源の利用率Ｚ（％）を設定する処理を行う。
干渉量ＩULが小さいときには、図５のアドホックネットワークＡＮ２のように、近隣に移動体通信ネットワークの移動局Ｍが存在しないと考えられる一方、干渉量ＩULが大きいときには、図５のアドホックネットワークＡＮ１のように、近隣に移動体通信ネットワークの移動局Ｍが存在すると考えられる。したがって、この干渉量ＩULに応じた補正を基準値Ｙに加えるようにすれば、それぞれのアドホックネットワークに最適な利用率Ｚを求めることができる。ここでは、調整値を±α（％）として、干渉量ＩULが上限値（閾値）Ｓ１を上回るときにＺ＝Ｙ−α、干渉量ＩULが下限値Ｓ２（Ｓ２＜Ｓ１）を下回るときにＺ＝Ｙ＋α、干渉量ＩULが両閾値Ｓ１，Ｓ２の間にあるときにＺ＝Ｙにより、それぞれ利用率Ｚを求める。例えば、ロード量Ｘを８０％、調整値αを２０％、基準値Ｙの導出式をＹ＝２（１００−Ｘ）として、近隣に移動局Ｍが存在するアドホックネットワークＡＮ１の干渉量ＩULが（Ｓ１＜ＩUL）、近隣に移動局Ｍが存在しないアドホックネットワークＡＮ２の干渉量ＩULが（ＩUL＜Ｓ２）、やや離れた位置に移動局Ｍが存在するアドホックネットワークＡＮ３の干渉量ＩULが（Ｓ２＜ＩUL＜Ｓ１）である場合、図６に示すように、アドホックネットワークＡＮ１の利用率Ｚは、Ｚ＝Ｙ−αより２０％、アドホックネットワークＡＮ２の利用率Ｚは、Ｚ＝Ｙ＋αより６０％、アドホックネットワークＡＮ３の利用率Ｚは、Ｚ＝Ｙより４０％となる。ここでは、閾値を用いて調整値を決定しているが、閾値を用いずに、干渉量ＩULに所定の係数を乗じた値を調整値とすることも可能である。
【００３９】
利用率Ｚの設定後、無線通信装置１０においては、利用率Ｚに基づいてネットワーク資源を割り当てる処理が行われる。具体的には、すべてのタイムスロットの中から、利用率Ｚに相当する数のタイムスロットを１フレーム毎にランダムに選出して、そのタイムスロットをアドホックネットワーク用のタイムスロットとして割り当てる処理が行われる。例えば、アドホックネットワークＡＮ１の場合には、利用率Ｚが２０％であるので、１５個のうちの３個のタイムスロットが１フレーム毎にランダムに選出される。同様に、アドホックネットワークＡＮ２の場合には９個のタイムスロットが、アドホックネットワークＡＮ３の場合には６個のタイムスロットが、１フレーム毎にそれぞれランダムに選出される。ここでは、選出した各タイムスロットですべての拡散符号（１６個）をアドホックネットワーク内の通信に使用するという前提でタイムスロットの割り当てを行うようにしているが、例えば全体の１／２にあたる拡散符号（８個）をアドホックネットワーク内の通信に使用するという前提でタイムスロットの割り当てを行うようにしてもよい。その場合、各アドホックネットワークＡＮ１，ＡＮ２，ＡＮ３で選出されるスロット数がそれぞれ上記の２倍となる。
【００４０】
また、上記以外の方法として、基地局３０の通信エリア内で利用可能な拡散符号とタイムスロットのすべての組合せの中から、利用率Ｚに相当する数の組合せを１フレーム毎にランダムに選出して、その選出した拡散符号とタイムスロットの組合せをアドホックネットワーク用のネットワーク資源として割り当てる方法もある。例えば、基地局３０の通信エリア内で利用可能な拡散符号の数が１６、タイムスロットの数が１５である場合、それらの組合せ総数は２４０通りとなる。この内、アドホックネットワークＡＮ１の場合には、利用率Ｚが２０％であるので、４８通りの組合せが１フレーム毎にランダムに選択される。同様に、アドホックネットワークＡＮ２の場合には１４４通りの組合せが、アドホックネットワークＡＮ３の場合には９６通りの組合せが、１フレーム毎にそれぞれランダムに選択される。
【００４１】
次に、無線通信装置１０によって実行されるアドホックネットワークのセットアップ処理について説明する。ここでは、上記無線通信装置１０をノードＡとして説明し、アドホックネットワーク全体を管理する無線通信装置をマスタ、当該マスタの管理下で無線通信を行う無線通信装置をスレーブと称することとする。
この処理は、アドホックモードに通信モードの切換が行われた場合や、移動体通信ネットワークよりもアドホックネットワークのＳＩＲ（Signal to Interference Ratio：信号対干渉比）の方が強い場合などに開始される。
【００４２】
先ず、ノードＡが、アドホックネットワーク内にマスタが存在するか否かを探索し、その探索結果に基づいて、当該ノードＡのノード種別をマスタまたはスレーブの何れかに設定する処理を行う。すなわち、ノードＡが、マスタから発せられるパイロット信号（制御信号）を検出する処理を行い、その結果、パイロット信号を検出できた場合には、ノード種別をスレーブに設定し、パイロット信号を検出できなかった場合には、ノード種別をマスタに設定する。
【００４３】
ここで、ノード種別がスレーブに設定された場合には、ノードＡが、予め設定された共有チャネル（Common Channel）を利用して、アドホックネットワークへの接続要求とノード情報（例えば、ノードＡのＩＤ、アドレスなど）をマスタに対して送信する処理を行う。マスタは、ネットワークへの接続要求とノード情報をノードＡから受信すると、受信したノード情報に基づいて、記憶部１５内のネットワーク情報（各スレーブおよびマスタのノード情報、ネットワーク資源の割当に関する情報、ＱｏＳのパラメータなど）を更新する。その後、ノードＡは、マスタからＡＣＫ（接続許可応答）を受信した後、上記ネットワーク情報をマスタから取得して記憶部１５に記憶する処理を行う。これにより、ノードＡがスレーブとしてアドホックネットワーク内に組み入れられた状態となる。
【００４４】
一方、ノード種別がマスタに設定された場合には、ノードＡが、基準値Ｙや拡散符号など、アドホックネットワークの構築に必要な情報を基地局３０から取得する処理を行う。その後、ノードＡは、所定周期毎にパイロット信号を繰り返し発信するとともに、スレーブから出力される制御信号を監視しながら、定期的に、基準値Ｙを用いてネットワーク資源を割り当てる処理、ネットワーク情報を更新する処理、各スレーブの通信状態を検出する処理、移動体通信ネットワークにおける通信タイミングに合致するようにアドホックネットワークの通信タイミングを設定する処理（同期処理）等を行う。これにより、ノードＡをマスタとするアドホックネットワークが構築され、当該アドホックネットワークの維持管理がノードＡによって行われる。
【００４５】
次に、上記のようにして構築されたアドホックネットワーク内において、各ノード間でデータ信号を送受信する際の処理について説明する。例えば、ノードＡがスレーブに設定されている場合に、当該ノードＡが、スレーブに設定されている他の無線通信装置（以下、ノードＢと称する）との通信を開始する際には、先ず、ノードＡが、通信相手となるノードＢのＩＤを指定して、通信チャネルの割当要求を、共有チャネルを利用してマスタに対して送信する処理を行う。これを受けて、マスタは、記憶部１５内のネットワーク情報を参照して、ノードＢの通信状態を確認するとともに、ノードＡ・Ｂ間の通信チャネル（ノードＡ・Ｂ間の通信で使用するタイムスロットと拡散符号の組合せ）を割り当てる処理を実行する。すなわち、上述したネットワーク資源の割当処理によって割り当てられたアドホックネットワーク用のネットワーク資源の中から何れかを選択して、ノードＡ・Ｂ間の通信用に割り当てる処理を実行する。
【００４６】
その後、マスタは、割り当てた通信チャネルを、通信要求のあったノードＡとその通信相手となるノードＢに対して通知する処理を行う。ノードＡおよびノードＢは、通信チャネルの割当通知をマスタから受信すると、割り当てられた通信チャネルを利用して、データ信号の送受信をノード間で直接行う。
その際に、ノードＡおよびノードＢは、ＡＣＭ（Adapting Coding and Modulation）等で用いられている適応符号化変調を使用して通信を行う。適応符号化変調とは、伝送路の状態に応じて変調方式と符号化率の組合せを選択するもので、具体的には、表１に示すように、干渉量の大きいときは、低速であるが安定性に優れた変調方式（例えば、ＱＰＳＫ：Quadrature Phase Shift Keying）と誤り訂正能力の大きい符号化率を選択して、符号化変調レベル（ＭＣＳレベル）を低くし、一方、干渉量の小さいときは、高速な変調方式（例えば、１６ＱＡＭ：Quadrature Amplitude Modulation)と誤り訂正能力の小さい符号化率を選択して、符号化変調レベルを高くするというものである。この適応符号化変調を採用することにより、伝送路の状態に応じた最大限のデータレートで通信を行うことが可能となる。なお、この適応符号化変調は、アドホックネットワーク内における通信時だけではなく、移動体通信ネットワークの基地局３０との通信時にも適用されるものである。
【００４７】
【表１】
2006319755.tif 000003
【００４８】
以上のように、第１の実施形態によれば、移動体通信ネットワークのネットワーク資源の利用状態に応じて、アドホックネットワーク内の通信で用いるネットワーク資源の利用率Ｚを設定し、その設定の範囲内でアドホックネットワーク内の通信を行うようにしたので、ネットワーク資源の利用効率を向上させることができるのは勿論のこと、ネットワーク間で相互に干渉が生じるのを抑制することができる。
したがって、アドホックネットワークと移動体通信ネットワークにおける通信に、ＴＤＤ方式をベースとする共通の通信方式を採用して同一周波数帯を使用する場合においても、良好な通信状態を確保することができるとともに、スループットや通信容量の低下を回避することができる。
【００４９】
また、本実施形態では、すべてのタイムスロットの中から、上記利用率Ｚに相当する数のタイムスロットを１フレーム毎にランダムに選出して、そのタイムスロットをアドホックネットワーク用のタイムスロットとして割り当てるようにしたので、タイムスロットの割当制御が容易になる上に、タイムスロット間で干渉量に偏りが生じ難くなり、移動体通信ネットワークの特定の端末がアドホックネットワークから強い干渉を受けるのを防止することができる。
【００５０】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。ただし、第１の実施形態で示した構成要素と共通する要素には同一の符号を付し、その説明を簡略化する。
上述した第１の実施形態においては、移動体通信ネットワークの上り回線と下り回線の区別をせずに全体のロード量Ｘを求め、このロード量Ｘから利用率Ｚを導き出すようにしたが、この第２の実施形態においては、移動体通信ネットワークの上り回線と下り回線を区別してそれぞれのロード量ＸUL，ＸDLを求め、上り回線におけるロード量ＸULから下り回線用の利用率ＺDLを、下り回線におけるロード量ＸDLから上り回線用の利用率ＺULをそれぞれ求めるようにしている。
【００５１】
具体的には、先ず、基地局３０において、移動体通信ネットワークの上り回線におけるロード量ＸULと、下り回線におけるロード量ＸDLとをそれぞれ求める処理が行われる。例えば図７（ａ）に示すように、１フレーム内の１５個のタイムスロットの中で１２個のタイムスロットが移動体通信ネットワークの下り回線に設定され、その内、移動体通信ネットワークの通信に使用されているタイムスロットの数が６でそれぞれの符号量が１６のときには、下り回線におけるロード量ＸDLは５０％となり、また上り回線に設定された３個のタイムスロットの内、移動体通信ネットワークの通信に使用されているタイムスロットの数が２でそれぞれの符号量が１６のときには、上り回線におけるロード量ＸULは約６７％となる。また、図７（ｂ）に示すように、下り回線に設定された１２個のタイムスロットの内、移動体通信ネットワークの通信に使用されているタイムスロットの数が１２でそれぞれの符号量が８のときには、ロード量ＸDLは５０％となり、また上り回線に設定された３個のタイムスロットの内、移動体通信ネットワークの通信に使用されているタイムスロットの数が３でそれぞれの符号量が１２のときには、ロード量ＸULは７５％となる。
【００５２】
次いで、基地局３０において、移動体通信ネットワークの上り回線におけるロード量ＸULから下り回線用の基準値ＹDL（第１基準値）を、下り回線におけるロード量ＸDLから上り回線用の基準値ＹUL（第２基準値）を導き出す処理が行われる。これら基準値ＹDL，ＹULの導出には、第１の実施形態で示した基準値Ｙの算出式が用いられる。
【００５３】
その後、基地局３０は、無線通信装置１０に基準値ＹDL，ＹULを通知する処理を行い、この通知を受けた無線通信装置１０は、移動体通信ネットワークの上り回線のときに測定した干渉量ＩULと下り回線用の基準値ＹDLとに基づいて下り回線用の利用率ＺDL（第１利用率）を設定するとともに、移動体通信ネットワークの下り回線のときに測定した干渉量ＩDLと上り回線用の基準値ＹULとに基づいて上り回線用の利用率ＺUL（第２利用率）を設定する処理を行う。すなわち、上述した第１の実施形態と同様に、干渉量ＩULに応じた補正を基準値ＹDLに加えることにより、下り回線用の利用率ＺDLを導き出し、干渉量ＩDLに応じた補正を基準値ＹULに加えることにより、上り回線用の利用率ＺULを導き出す処理を行う。
【００５４】
例えば、移動体通信ネットワークの上り回線におけるロード量ＸULを９０％、下り回線におけるロード量ＸDLを７０％、基準値ＹDLの導出式をＹDL＝２（１００−ＸUL）、基準値ＹULの導出式をＹUL＝２（１００−ＸDL）、干渉量ＩULに対応する調整値αULを２０％、干渉量ＩDLに対応する調整値αDLを１０％とした場合に、下り回線用の利用率ＺDLおよび上り回線用の利用率ＺULが、干渉量ＩUL，ＩDLの測定結果から、ＺDL＝ＹDL＋αUL、ＺUL＝ＹUL−αDLとそれぞれ表されるときには、下り回線用の利用率ＺDLが４０％、上り回線用の利用率ＺULが５０％となる。
【００５５】
利用率ＺDL，ＺULの設定後、無線通信装置１０においては、利用率ＺDL，ＺULの設定に基づいてネットワーク資源を割り当てる処理が行われる。具体的には、移動体通信ネットワークの下り回線に設定されたすべてのタイムスロットの中から、利用率ＺDLに相当する数のタイムスロットを、また、上り回線に設定されたすべてのタイムスロットの中から、利用率ＺULに相当する数のタイムスロットをそれぞれランダムに選出して、それらタイムスロットをアドホックネットワーク用のタイムスロットとして割り当てる処理が行われる。例えば、下り回線用の利用率ＺDLが４０％、上り回線用の利用率ＺULが５０％と設定されたアドホックネットワークの場合には、下り回線に設定された１２個のタイムスロット中の４個または５個と、上り回線に設定された３個のタイムスロット中の１個または２個が１フレーム毎にランダムに選出される。そして、選出されたタイムスロットを使用して、アドホックネットワーク内の通信が行われることとなる。
【００５６】
以上のように、この第２の実施形態によれば、アドホックネットワーク内の通信で用いるネットワーク資源の利用率を、移動体通信ネットワークの上り回線と下り回線とに分けてそれぞれ設定し、それら設定の範囲内でアドホックネットワーク内の通信を行うようにしたので、例えば、移動体通信ネットワークの上り回線と下り回線との間でネットワーク資源の利用状態に差異があるような場合であっても、アドホックネットワークにおいて、その差異に応じたネットワーク資源の割当を適切に行うことが可能となり、これによって、ネットワーク資源の利用効率の更なる向上を図ることができるとともに、ネットワーク間で相互に干渉が生じるのをより一層効果的に抑制することができる。
【００５７】
なお、移動体通信ネットワークの上り回線と下り回線に割り当てるタイムスロットの比率や配置は、トラフィックの特性等に応じて随時変更するものであってもよく、その場合には、変更の都度、基地局３０からその通信エリア内に存在するすべての無線通信装置１０に対して変更内容を知らせる通知を送信するようにすればよい。そうすることで、上述した手順と同様に、アドホックネットワーク内においてネットワーク資源の割当を適切に行うことができる。
【００５８】
［第３の実施形態］
図８は、本発明に係る無線通信システムの第３の実施形態を示すもので、図中符号４０は基地局、４１はミニ基地局である。
本実施形態では、基地局４０の通信エリア（セル）内に複数のミニ基地局４１が設置され、それらミニ基地局４１と基地局４０とがＬＡＮ等の通信ネットワークを介して無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ：Radio Network Controller Equipment）４２にそれぞれ接続されている。
【００５９】
基地局４０は、その通信エリア内に存在する移動局Ｍと通信を行い、ミニ基地局４１は、上記通信エリア内であって当該ミニ基地局４１の近傍の特定エリア内に存在する移動局Ｍと通信を行うようなっている。基地局４０とミニ基地局４１は、何れも復信方式をＴＤＤ方式とする通信方式（例えばＴＤＤ−ＣＤＭＡ方式、ＴＤＤ−ＴＤＭＡ方式など）を採用して同一周波数帯を使用するようになっている。また、ミニ基地局４１は、上記通信エリア内で上り回線に設定されているタイムスロットと、下り回線に設定されているタイムスロットの何れか一方または両方を使用して、上記特定エリア内の移動局Ｍと通信を行うようなっている。なお、本実施形態において、移動局Ｍは、アドホック通信機能を有する無線通信装置であっても、アドホック通信機能を持たない無線通信装置であってもよい。
【００６０】
基地局４０は、第１の実施形態と同様、上記通信エリア内で現在使用中のネットワーク資源（当該基地局４０と移動局Ｍ間の通信で現在使用中のネットワーク資源）からロード量Ｘ（％）を求めて、このロード量Ｘに基づいて、上記特定エリア内の通信で用いるネットワーク資源の利用率の基準値Ｙ（％）を設定した後、設定した基準値Ｙをミニ基地局４１に対して通知する処理を実行する。
一方、ミニ基地局４１は、上記通信エリア内の上り回線のときの干渉量ＩULを測定する処理、測定した干渉量ＩULと基地局４０から通知された基準値Ｙとに基づいて、上記特定エリア内の通信で用いるネットワーク資源の利用率Ｚ（％）を設定する処理、その設定に基づいてネットワーク資源を割り当てる処理をそれぞれ実行するようになっている。
【００６１】
ロード量Ｘ、基準値Ｙおよび利用率Ｚは何れも、第１の実施形態と同様の方法で求めることができ、例えば、基地局４０におけるロード量Ｘを６０％、基準値Ｙの導出式をＹ＝１００−Ｘ、干渉量ＩULに対応する調整値αを５％とした場合、基準値Ｙは４０％、利用率Ｚは、３５≦Ｚ≦４５となる。
【００６２】
利用率Ｚの設定後、ミニ基地局４１においては、利用率Ｚの設定に基づいてネットワーク資源を割り当てる処理が行われる。具体的には、すべてのタイムスロットの中から、利用率Ｚに相当する数のタイムスロットを１フレーム毎にランダムに選出して、そのタイムスロットを上記特定エリア内の通信用タイムスロットとして割り当てる処理が行われる。例えば、利用率Ｚが４０％の場合には、１５個のうちの６個のタイムスロットが１フレーム毎にランダムに選出され、その選出されたタイムスロットが、上記特定エリア内のミニ基地局４１と移動局Ｍ間の通信で使用されることとなる。
【００６３】
以上のように、第３の実施形態によれば、基地局４０におけるネットワーク資源の利用状態に応じて、上記特定エリア内の通信で用いるネットワーク資源の利用率を設定し、その設定の範囲内でミニ基地局４１が上記特定エリア内の移動局Ｍと通信を行うようにしたので、ネットワーク資源の利用効率を向上させることができるのは勿論のこと、上記特定エリアの内外で相互干渉が生じるのを極力抑制することができる。
したがって、基地局４０とミニ基地局４１とが同一周波数帯を使用する場合においても、良好な通信状態を確保することができるとともに、スループットや通信容量の低下を回避することができる。
【００６４】
なお、以上の各実施形態においては、アドホックネットワークのマスタまたはミニ基地局４１が、アドホックネットワーク内または上記特定エリア内の通信用タイムスロットとして、利用率Ｚに相当する数のタイムスロットを１フレーム毎にランダムに選出するようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、移動体通信ネットワークの移動局からの干渉量若しくは位置情報を元にして、互いの干渉量が最も少なくなるようなタイムスロットの組合せを選出するようにしてもよい。
【００６５】
また、以上の各実施形態においては、各ネットワーク（移動体通信ネットワーク（基地局の通信エリア内、ミニ基地局の通信エリア内）、アドホックネットワーク）で使用する通信方式として、ＴＤＤ−ＣＤＭＡ方式を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各ネットワークで使用する通信方式は、ＴＤＤ方式をベースとする通信方式であれば、例えば、ＴＤＤ−ＴＤＭＡ方式やＴＤＤ−ＯＦＤＭに基づいた多重アクセス方式などであってもよい。また、それぞれのネットワークで使用する通信方式は、復信方式にＴＤＤ方式を使用するものであれば全く同一である必要はなく、例えば一方をＴＤＤ−ＣＤＭＡ方式、他方をＴＤＤ−ＴＤＭＡ方式またはＴＤＤ−ＯＦＤＭに基づいた多重アクセス方式とすることも可能である。
【００６６】
なお、ＯＦＤＭ方式の場合には、図９（ａ）に示すように、それぞれのキャリア（Carrier）ｆ1、ｆ2、ｆ3が多数のサブキャリア（Sub-Carrier）によって構成され、そのうちの一部または全部が、セル内の移動局と基地局間の通信に用いられる。
例えばＣＤＭＡシステムのように、周波数リユースファクタ（Frequency Reuse Factor）が１の場合には、図９（ｂ）に示すように、すべてのセル内で同じキャリアｆ1、ｆ2、ｆ3が使用される（すなわち、各セルですべてのサブキャリアが使用される）ために、基地局どうしが互いに干渉となり、各セルの境界部における干渉を低減するためには逆拡散が必要になる。一方、例えば多くのＧＳＭシステムのように、リユースファクタが３の場合には、図９（ｃ）に示すように、各セル毎に異なるキャリア（サブキャリア群）が使用されるために、各セルの境界部における干渉はそれほど大きくはならない。
図９（ｃ）のシステムのように、リユースファクタが１ではなく、互いに隣接するセル間で異なるキャリア（サブキャリア群）が使用される場合には、上記特定エリア内の通信用キャリア（サブキャリア群）またはアドホックネットワーク内の通信用キャリア（サブキャリア群）として、システム全体のキャリアｆ1、ｆ2、ｆ3を割り当てるようにしても、或いは所属するセルで使用されているキャリアや、所属するセル以外で使用されているキャリアのみを割り当てるようにしてもよい。
【００６７】
各ユーザ（各無線通信装置または各移動局）にサブキャリアを割り当てる方法としては、例えば、利用可能なすべてのサブキャリアをフレーム毎に異なるユーザに割り当てる方法や、ユーザ毎に異なるサブキャリア群（サブセット）を割り当てる方法など、種々の方法が提案されているが、何れを用いるようにしてもよい。また、サブキャリアの割り当てに際しては、周波数ダイバシティを実現するためにサブキャリアホッピング（Sub-carrier Hopping）を用いることも可能である。これらのＯＦＤＭのシステムにおいて、対象となる移動体通信ネットワークのユーザが、アドホックネットワークやミニ基地局から離れた位置に存在する場合には、そのユーザに割り当てられたサブキャリアをアドホックネットワークやミニ基地局でリユースすることが可能であり、また、例えば、アドホックネットワークやミニ基地局から離れた位置にセルが存在する場合には、そのセルに割り当てられたサブキャリアをアドホックネットワークやミニ基地局でリユースすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】移動体通信ネットワークとアドホックネットワークのハイブリッドネットワークの一例を示す図である。
【図２】本発明に係る無線通信装置の要部構成を示すブロック図である。
【図３】移動体通信ネットワークの基地局の要部構成を示すブロック図である。
【図４】ロード量Ｘの算出方法を説明するための図である。
【図５】基地局の通信エリア内に構築された各アドホックネットワークにおけるネットワーク資源の利用率Ｚと干渉量との関係を説明するための図である。
【図６】図５の各アドホックネットワークの利用率Ｚの設定例を示す図である。
【図７】ロード量ＸUL，ＸDLの算出方法を説明するための図である。
【図８】基地局の通信エリア内にミニ基地局が存在する移動体通信ネットワークの一例を示す図である。
【図９】移動体通信ネットワークの各セルで使用されるキャリアおよびサブキャリアを説明するための図である。
【図１０】移動体通信ネットワークの一例を示す図である。
【図１１】ＴＤＤ方式とＦＤＤ方式を説明するための模式図である。
【図１２】ＴＤＤ−ＣＤＭＡのフレーム構成の一例を示す図である。
【図１３】アドホックネットワークの一例を示す図である。
【図１４】従来のタイムスロットの割当方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０  無線通信装置
３０，４０  基地局
４１  ミニ基地局
【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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