(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の互いに分離した周波数帯域を使用して通信をする場合に、チャネルセンシングのカバレッジを、最小の協調コストで実現する協調センシングを提供する。【解決手段】第２の無線通信装置ＡＰは、複数の第１の無線通信装置ＳＴＡ１〜６の各々からのチャネルセンシング可能な対象可能無線チャネルの情報に基づいて、第１の無線通信装置ＳＴＡ１〜６がチャネルセンスを分担する無線チャネルを特定し、決定された分担すべき無線チャネルを第１の無線通信装置ＳＴＡ１〜６に通知する。また、第２の無線通信装置ＡＰは、複数の第１の無線通信装置ＳＴＡ１〜６からのチャネルセンシング情報を統合した結果を、各第１の無線通信装置ＳＴＡ１〜６に通知する。【選択図】図１２
2018170692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに分離した複数の周波数帯のそれぞれでランダムアクセス制御を行っている複数の無線チャネルを利用して、信号を送信するための無線通信システムであって、
複数の第１の無線通信装置と、
第２の無線通信装置とを備え、
前記第２の無線通信装置は、
前記複数の第１の無線通信装置の各々からのチャネルセンシング可能な対象可能無線チャネルの情報に基づいて、前記第１の無線通信装置がチャネルセンスを分担する無線チャネルを特定する分担決定手段と、
決定された分担するべき無線チャネルを前記第１の無線通信装置に通知する通知手段とを備え、
前記通知手段は、前記複数の第１の無線通信装置からのチャネルセンシング情報を統合した結果を、各前記複数の第１の無線通信装置に通知する、無線通信システム。
【請求項２】
各前記第１の無線通信装置は、
送信データを前記複数の周波数帯のそれぞれに対応して複数の部分データに分割し、各前記周波数帯ごとに送信パケットを生成するためのデジタル信号処理部と、
各前記周波数帯ごとに設けられ、前記デジタル信号を対応する前記周波数帯ごとの高周波信号に変換するための複数の高周波信号処理部と、
前記複数の周波数帯において、前記複数の無線チャネルのうち通知された対象無線チャネルの利用状況を観測するチャネルセンシングを実行するチャネル利用状況観測部と、
前記チャネルセンシングの結果を送信するためのチャネル利用情報送信部と、
他の無線通信装置でのチャネルセンシングの結果であるチャネルセンシング情報を受信するチャネル利用情報受信部と、
前記チャネル利用情報受信部からの前記チャネルセンシング情報に基づき、前記高周波処理部から各前記部分データを前記複数の周波数帯ごとのパケットとして、同期して同一のタイミングで送信開始するアクセス制御部とを含む、請求項１記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記分担決定手段は、前記複数の無線チャネルの全てを分担してセンシングするにあたり、チャネルセンシングを担当する前記第１の無線通信装置の数が最小となるように、分担を決定する、請求項１または２記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記分担決定手段は、所定の条件が満たされ、前記無線通信システムに参加する装置状況が変化したと判断するときは、前記チャネルセンシングの分担を更新する、請求項１から３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
アクセスポイントと複数の無線通信装置により構成される無線通信システムにおいて、互いに分離した複数の周波数帯のそれぞれでランダムアクセス制御を行っている複数の無線チャネルを利用して、信号を送信するための無線通信方法であって、
前記アクセスポイントが、前記複数の無線通信装置の各々からのチャネルセンシング可能な対象可能無線チャネルの情報に基づいて、前記無線通信装置がチャネルセンスを分担する無線チャネルを特定する分担決定ステップと、
前記アクセスポイントが、決定された分担するべき無線チャネルを前記無線通信装置に通知する通知ステップと、
各前記無線通信装置が、前記複数の周波数帯において、前記複数の無線チャネルのうち指定された対象無線チャネルの利用状況を観測するチャネルセンシングを実行するチャネル利用状況観測ステップと、
各前記無線通信装置が、前記チャネルセンシングの結果を送信するためのチャネル利用情報送信ステップと、
前記アクセスポイントが、前記複数の無線通信装置からのチャネルセンシング情報を統合した結果を、各前記複数の無線通信装置に通知する通知ステップと、を備える、無線通信方法。
【請求項６】
各前記無線通信装置が、他の無線通信装置でのチャネルセンシングの結果であるチャネルセンシング情報を受信するチャネル利用情報受信ステップと、
各前記無線通信装置が、送信データを前記複数の周波数帯のそれぞれに対応して複数の部分データに分割し、各前記周波数帯ごとに送信パケットを生成して、前記デジタル信号を対応する前記周波数帯ごとの高周波信号に変換し、前記チャネルセンシング情報に基づき、各前記部分データを前記複数の周波数帯ごとのパケットとして、同期して同一のタイミングで送信開始するアクセス制御ステップとを備える、請求項５記載の無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムおよび無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線ＬＡＮの利用拡大や無線監視カメラなど通信機能を有する機器の増加により無線通信のトラヒックが急激に増大しており、周波数利用効率を向上させて、限りある無線リソースにより多くのトラヒックを収容することが求められている。
【０００３】
ＩＳＭ（Industry-Science-Medical）帯のような複数システム共用周波数帯域では、各システムが自律分散的に使用周波数を決定するため、使用周波数チャネルに偏りが生じる。
【０００４】
一方で、従来の無線通信方式、たとえば、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）で標準化が行なわれた無線通信システムであるＬＴＥ（Long Term Evolution）リリース８（Rel-8）は、最大２０ＭＨｚの帯域を利用して通信を行うことが可能である。
【０００５】
さらに、ＬＴＥの発展版であるＬＴＥ−Ａ（Long Term Evolution-Advanced）では、ＬＴＥとの後方互換性を確保しつつ、更なる高速伝送を実現するため、ＬＴＥでサポートされる帯域幅を基本単位としたコンポーネントキャリア(ＣＣ：Component Carrier）を複数束ねて同時に用いるキャリアアグリゲーション（ＣＡ：Career Aggregation）技術が採用され、最大で５ＣＣ（１００ＭＨｚ幅）を用いて１００ＭＨｚ幅の広帯域伝送が実現可能である。ただし、このようなキャリアアグリゲーションは、近接する周波数バンドでの異なるチャネルを用いた伝送である。
【０００６】
上記のような高速化が図られてはいるものの、近年、 スマートフォン等の高機能な携帯端末の普及に伴って、移動通信トラヒックの需要が急激に増大している。
【０００７】
その結果、従来からの無線ＬＡＮ（Local Area Network）の利用拡大に加え、スマートフォンの普及によるモバイルデータトラヒックの増大により無線ＬＡＮへのオフロードが進展し、免許不要帯域（２．４ＧＨｚ帯、５ＧＨｚ帯）でのトラヒックが急増している。
【０００８】
また、ＩｏＴ（Internet Of Things）／Ｍ２Ｍ(Machine to Machine)社会の進展により、 上記周波数帯および９２０ＭＨｚ帯の更なる逼迫が懸念され、これらの周波数帯の周波数利用効率向上は喫緊の課題となっている。
【０００９】
ここで、無線リソースの利用状況は、上述のように時間・場所・周波数帯や無線チャネル等によって変動するため、一部の周波数帯（や無線チャネル）のみが混雑する状況が発生し得る。
【００１０】
しかしながら、既存の自営系無線システム（例えばＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮ）は単一の周波数帯を用いるか、予め使用する帯域をひとつ決めてから通信を行う。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎは２．４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯のいずれを使用するかを予め設定する。このため、既存の自営系無線システム全体として無線リソースに空きがある場合であっても、輻輳が発生するおそれがある。
【００１１】
ここで、無線通信リソースの有効利用を図るためコグニティブ無線技術が注目されている。コグニティブ無線技術とは、無線端末が周囲の電波の利用状況を認識し、その状況に応じて利用する無線通信リソースを変えることをいう。コグニティブ無線技術には、異なる無線通信規格を状況に応じて選択して使うヘテロジニアス型と、無線端末が空き周波数を探し出して必要な通信帯域を確保する周波数共用型とがある。
【００１２】
ヘテロジニアス型においては、コグニティブ無線機は、周辺で運用されている複数の無線システムを認識し、各システムの利用度や実現可能な伝送品質に関する情報を入手し、適切な無線システムに接続する。即ち、ヘテロジニアス型のコグニティブ無線は、周辺に存在する無線システムの利用効率を高めることにより、間接的に周波数資源の利用効率を高めるものである。
【００１３】
一方、周波数共用型においては、コグニティブ無線機は、他の無線システムが運用されている周波数帯域において、一時的、または局所的に利用されていない周波数資源（これは、ｗｈｉｔｅ ｓｐａｃｅと呼ばれる）の存在を検知し、これを利用して信号伝送を行う。即ち、周波数共用型のコグニティブ無線は、ある周波数帯域における周波数資源の利用効率を直接的に高めるものである。
【００１４】
そして、上述したような免許不要帯域におけるトラヒックの増大の問題を解決する一手法として、使用周波数帯の異なる複数の無線ＬＡＮ規格（例えば、２．４ＧＨｚ帯無線ＬＡＮ規格と５ＧＨｚ帯無線ＬＡＮ規格）を選択あるいは並行利用する、ヘテロジニアス型コグニティブ無線的アプローチが考えられる（たとえば、特許文献１、特許文献２）。
【００１５】
しかし、このヘテロジニアス型コグニティブ無線的アプローチでは送信データを適宜分割し、それぞれどの周波数帯で伝送するかを事前に振り分けておく必要がある。この結果、各周波数帯の混雑度合いによっては使用周波数帯によって伝送遅延が大きく異なったり、データが宛先に到着する順番が入れ替わる、等の問題が新たに発生してしまう。
【００１６】
そこで、互いに大きく分離した複数の周波数帯、たとえば、２．４ＧＨｚ帯無線ＬＡＮと５ＧＨｚ帯無線ＬＡＮにおいて、既存システムと周波数を共用して、コグニティブな無線通信を実現することが望ましい。
【００１７】
このように、複数の互いに分離した周波数帯域のいずれかで選択的に通信を行うという構成の場合において、次の送信タイミングで、いずれの周波数帯を使用するかを決定するためには、複数周波数帯の無線チャネルの利用状況等を効率的に把握するため、複数無線周波数帯のチャネルをセンシングすることが必要となる。
【００１８】
このようなチャネルセンシングの方法として、複数の無線通信装置が協調して、対象チャネルをセンシングする「協調センシング」の技術が知られている。
【００１９】
たとえば、非特許文献１、非特許文献２および非特許文献３に開示された技術では、既存の協調センシングはある単一のセンシング対象を仮定し、その検出精度を高めるために、複数の無線装置でセンシングした結果を収集する。
【００２０】
センシングコストを低減するために、検出精度が劣化しない範囲でセンシング・情報交換を行う無線装置を削減する方式も存在する。
【００２１】
非特許文献４非特許文献５に開示の既存のマルチチャネルセンシングは、センシングする無線装置が時分割で複数のチャネルをセンシングする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特開２０１１−２１１４３３号明細書
【特許文献２】特開２０１３−１８７５６１号明細書
【非特許文献】
【００２３】
【非特許文献１】Ian F. Akyildiz, Brandon F. Lo , and Ravikumar Balakrishnan, Cooperative spectrum sensing in cognitive radio networks: A survey Physical Communication, 2011.
【非特許文献２】T. Yucek and H. Arslan, A survey of spectrum sensing algorithms for cognitive radio applications, IEEE Communications     Surveys and Tutorials, vol. 11, no. 1, pp. 116-130, 2009.
【非特許文献３】Nguyen-Thanh and Koo: A cluster-based selective cooperative spectrum sensing scheme in cognitive radio. EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking 2013 2013:176.
【非特許文献４】Hoan, T.-N.-K.; Hiep, V.-V.; Koo, I.-S. Multichannel-Sensing Scheduling and Transmission-Energy Optimizing in Cognitive Radio Networks with Energy Harvesting. Sensors 2016, 16, 461.
【非特許文献５】Umashankar G and Arun Pachai Kannu, Throughput Optimal Multi-Slot Sensing Procedure for a Cognitive Radio, IEEE COMMUNICATIONS LETTERS, VOL. 17, NO. 12, DECEMBER 2013.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
しかしながら、非特許文献１、非特許文献２および非特許文献３に開示された技術では、個々の無線装置が一つ以上のセンシング対象を持っており、無線装置間でセンシング対象がそれぞれ部分的に重複が存在する場合に、センシング・情報交換を行う無線装置を適切に決定する技術は提供されていない。
【００２５】
また、非特許文献４非特許文献５に開示の既存のマルチチャネルセンシングは、全てのチャネルを同時にセンシングできず、センシング結果に時間的欠落が発生するため、センシング精度が劣化する。
【００２６】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、複数の互いに分離した周波数帯域で使用する周波数帯を選択的に通信をする場合に、対象となる複数の無線チャネルに対するチャネルセンシングのカバレッジを、最小の協調コストで実現する協調センシングを実現可能な無線通信システムおよび無線通信方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
この発明の１つの局面に従うと、互いに分離した複数の周波数帯のそれぞれでランダムアクセス制御を行っている複数の無線チャネルを利用して、信号を送信するための無線通信システムであって、複数の第１の無線通信装置と、第２の無線通信装置とを備え、第２の無線通信装置は、複数の第１の無線通信装置の各々からのチャネルセンシング可能な対象可能無線チャネルの情報に基づいて、第１の無線通信装置がチャネルセンスを分担する無線チャネルを特定する分担決定手段と、決定された分担するべき無線チャネルを第１の無線通信装置に通知する通知手段とを備え、通知手段は、複数の第１の無線通信装置からのチャネルセンシング情報を統合した結果を、各複数の第１の無線通信装置に通知する。
【００２８】
好ましくは、各第１の無線通信装置は、送信データを複数の周波数帯のそれぞれに対応して複数の部分データに分割し、各周波数帯ごとに送信パケットを生成するためのデジタル信号処理部と、各周波数帯ごとに設けられ、デジタル信号を対応する周波数帯ごとの高周波信号に変換するための複数の高周波信号処理部と、複数の周波数帯において、複数の無線チャネルのうち通知された対象無線チャネルの利用状況を観測するチャネルセンシングを実行するチャネル利用状況観測部と、チャネルセンシングの結果を送信するためのチャネル利用情報送信部と、他の無線通信装置でのチャネルセンシングの結果であるチャネルセンシング情報を受信するチャネル利用情報受信部と、チャネル利用情報受信部からのチャネルセンシング情報に基づき、高周波処理部から各部分データを複数の周波数帯ごとのパケットとして、同期して同一のタイミングで送信開始するアクセス制御部とを含む。
【００２９】
好ましくは、分担決定手段は、複数の無線チャネルの全てを分担してセンシングするにあたり、チャネルセンシングを担当する第１の無線通信装置の数が最小となるように、分担を決定する。
【００３０】
好ましくは、分担決定手段は、所定の条件が満たされ、無線通信システムに参加する装置状況が変化したと判断するときは、チャネルセンシングの分担を更新する。
【００３１】
この発明の他の局面に従うと、アクセスポイントと複数の無線通信装置により構成される無線通信システムにおいて、互いに分離した複数の周波数帯のそれぞれでランダムアクセス制御を行っている複数の無線チャネルを利用して、信号を送信するための無線通信方法であって、アクセスポイントが、複数の無線通信装置の各々からのチャネルセンシング可能な対象可能無線チャネルの情報に基づいて、無線通信装置がチャネルセンスを分担する無線チャネルを特定する分担決定ステップと、アクセスポイントが、決定された分担するべき無線チャネルを無線通信装置に通知する通知ステップと、各無線通信装置が、複数の周波数帯において、複数の無線チャネルのうち指定された対象無線チャネルの利用状況を観測するチャネルセンシングを実行するチャネル利用状況観測ステップと、各無線通信装置が、チャネルセンシングの結果を送信するためのチャネル利用情報送信ステップと、アクセスポイントが、複数の無線通信装置からのチャネルセンシング情報を統合した結果を、各複数の無線通信装置に通知する通知ステップと、を備える。
【００３２】
好ましくは、各無線通信装置が、他の無線通信装置でのチャネルセンシングの結果であるチャネルセンシング情報を受信するチャネル利用情報受信ステップと、各無線通信装置が、送信データを複数の周波数帯のそれぞれに対応して複数の部分データに分割し、各周波数帯ごとに送信パケットを生成して、デジタル信号を対応する周波数帯ごとの高周波信号に変換し、チャネルセンシング情報に基づき、各部分データを複数の周波数帯ごとのパケットとして、同期して同一のタイミングで送信開始するアクセス制御ステップとを備える。
【発明の効果】
【００３３】
この発明によれば、対象となる複数の無線チャネルに対するチャネルセンシングのカバレッジを、最小の協調コストで実現する協調センシングを実現可能である。
【００３４】
そして、本発明によれば、協調センシングの結果を利用し、複数周波数帯のチャネルを柔軟に選択または同時利用することで無線リソースを無駄なく活用して周波数利用効率向上を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】自局と相手局との通信におけるチャネルセンシングの概念を示す図である。
【図２】複数の互いに分離した周波数帯域における無線チャネルを説明するための概念図である。
【図３】本実施の形態の無線通信システムの構成を説明するための概念図である。
【図４】送信データを複数帯域にマッピングして送信し、受信側で一括受信して統合するための具体例を説明するための図である。
【図５】本実施の形態の送信装置１０００の構成を説明するための機能ブロック図である。
【図６】協調センシングについて説明するための概念図である。
【図７】ＢＳＳ内で協調センシングを行う場合の概念図である。
【図８】協調センシングを単純に実施した場合の問題点を説明するための概念図である。
【図９】協調する無線装置の組の例を示す概念図である。
【図１０】アクセスポイントＡＰが、協調センシングを実行する無線通信装置を決定するフローを説明するための図である。
【図１１】協調センシングを実行する無線通信装置を決定する処理の概念を説明するための概念図である。
【図１２】協調センシングにおける処理を説明するためのシーケンス図である。
【図１３】協調センシングデータベースの構成をアップデートする処理を説明するためのフローチャートである。
【図１４】送信装置１０００のより詳細な構成の例を説明するための機能ブロック図である。
【図１５】本実施の形態の受信装置２０００の構成を説明するための機能ブロック図である。
【図１６】受信装置２０００のより詳細な構成の例を説明するための機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態の無線通信システムおよび無線通信装置の構成を説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素および処理工程は、同一または相当するものであり、必要でない場合は、その説明は繰り返さない。
【００３７】
なお、以下では、本発明の受信装置を説明する一例として、上述したような互いに大きく分離した複数の既存の免許不要帯域（たとえば、ＩｏＴなどに使用される９２０ＭＨｚ帯、無線ＬＡＮに使用される２．４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯）において、既存システムと周波数を共用して、コグニティブな無線通信を行うことが可能な無線通信システムにおける送信装置を例とする実施の形態を説明する。
【００３８】
また、以下では、「キャリアセンス」とは、電力検出または受信信号の復号を伴う仮想キャリアセンスにより、対象とする無線チャネルの信号の存在の有無を検出し送信タイミングの判断を行うためのセンシングを意味し、「チャネルセンシング」とは、キャリアセンスとしてのセンシングに加えて、対象チャネルの使用状況を把握するために、通信のモニタなどを実行するセンシングを意味するものとする。
［実施の形態］
以下では、本実施の形態の説明のために、複数の互いに分離した周波数帯域においてそれぞれランダムアクセス制御による通信を行うという構成の場合において、次の送信タイミングをいつにするかを決定するために、対象帯域の多チャネルの同時チャネルセンシングを行う構成について説明する。
【００３９】
ただし、複数の周波数帯を同時に使用して通信を行うことは、本発明にとっては、必ずしも、必須ではなく、たとえば、複数の周波数帯域のいずれか少なくとも１つで選択的に通信を行うという構成の場合において、次の送信タイミングで、いずれの周波数帯を使用するかを決定するために、対象帯域の多チャネルの同時チャネルセンシングを行う構成にも適用することが可能である。
【００４０】
図１は、自局と相手局との通信におけるチャネルセンシングの概念を示す図である。
【００４１】
自局１０は、これから相手局２０に対して、送信を行おうとする場合は、まず、使用帯域のうちの複数のチャネルについて、使用状況を確認するためにチャネルセンシングを行う。
【００４２】
ここで、自局１０または相手局２０の近辺で、使用可能帯域のチャネルのいずれかを使用する他の通信装置３０．１〜３０．４がある場合は、これらは、干渉源となり、干渉波の影響を避けて通信を行うことになるために、自局１０は、空いている周波数帯のチャネルを検出し使用して、相手局２０と通信を行う。
【００４３】
図２は、複数の互いに分離した周波数帯域における無線チャネルを説明するための概念図である。
【００４４】
図２では、例として、横軸を周波数とし、免許不要帯域として、上述した９２０ＭＨｚ帯、２．４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯を示す。各周波数帯域には、それぞれ、通信において選択的に使用される複数の無線チャネルが含まれる。
【００４５】
ここで、後述する本実施の形態の無線通信装置については、一般的に、互いに分離した複数の周波数帯域を用いて、同一の無線方式で同期したタイミングで同時並行的に通信を行う受信装置に適用することが可能である。
【００４６】
図３は、本実施の形態の無線通信システムの構成を説明するための概念図である。
【００４７】
図３を参照して、送信側では、９２０ＭＨｚ帯、２．４ＧＨｚ帯、５ＧＨｚ帯の３つの周波数帯を使用することを前提に、各帯域で無線チャネルを１つずつ使用するものとして、送信フレームを構成する。
【００４８】
なお、各周波数帯で、複数チャネルを使用することとしてもよいが、以下では、周波数帯ごとに１チャネルを使用するものとして説明する。
【００４９】
本実施の形態では以下の特徴を有する無線アクセス制御を行う。
【００５０】
すなわち、まず、送信側では、後述するような方法で複数周波数帯の利用状況（各無線チャネルの空き状況など）をセンシングして観測する。
【００５１】
続いて、送信側では、あるタイミングで、１つ以上の未使用な周波数帯・無線チャネルで同時に無線パケット（フレーム）を送信する。このとき、送信データを複数帯域にマッピングして送信する。
【００５２】
一方で、受信側では複数帯域を一括受信してデータを統合する。
【００５３】
送受信において、このような構成にすると、帯域間で混雑状況に偏りがあっても送信機会を確保できるため周波数利用効率の向上と伝送遅延の低減が期待でき、またデータの到着順番が入れ替わるような問題も発生しない。
【００５４】
図４は、送信データを複数帯域にマッピングして送信し、受信側で一括受信して統合するための具体例を説明するための図である。
【００５５】
図４に示すように、送信データの系列を使用する各帯域の伝送レートＲｉに比例するシンボル数ずつ区切って各帯域に、シリアル／パラレル変換により割り当てる。
【００５６】
例えば、（５ＧＨｚ帯伝送レート：２．４ＧＨｚ帯伝送レート：９２０ＭＨｚ帯伝送レート）＝（Ｒ１：Ｒ２：Ｒ３）＝（３：２：１）ならば、送信データの系列を６シンボル毎に区切り、５ＧＨｚ帯（ch1）、２．４ＧＨｚ帯（ch2）、９２０ＭＨｚ帯（ch3）にはその中の３シンボル、２シンボル、１シンボルを割り当てる。なお、送信系列を分割して割り当てる際には、このような場合に限定されず、より一般には、ｍ個の周波数帯を使用する場合は、周波数帯の伝送レートの比を、（Ｒ１：Ｒ２：…：Ｒｍ）（比率は、既約に表現されるとする）とするとき、送信系列を（Ｒ１＋Ｒ２＋…＋Ｒｍ）×ｎ（ｍ，ｎ：自然数）シンボル毎に区切り、各チャネルには、（Ｒ１×ｎ）シンボル、（Ｒ２×ｎ）シンボル、…、（Ｒｍ×ｎ）シンボルを割り当てるものとしてもよい。
【００５７】
そのような割り当ての後に、各帯域ごとに、送信シンボルに対して物理ヘッダをつけて、パケットとし、これらのパケットを同一タイミングで同時並列的に送信する。
【００５８】
送信側で各帯域に割り当てられたシンボル数については、この物理ヘッダ内に情報として格納するか、送信前に制御情報として予め設定される。
【００５９】
受信側では、各帯域上の物理ヘッダを利用して同期と復調処理を行う。復調された各系列を送信側と逆の処理で、パラレル／シリアル変換により結合し、フレームの復号を行う。
［送信装置の構成］
図５は、本実施の形態の送信装置１０００の構成を説明するための機能ブロック図である。
【００６０】
図５を参照して、送信装置１０００は、送信データの系列に対して、誤り訂正符号化処理を行うための誤り訂正符号化部１１１０と、誤り訂正符号化後のデータに対してインターリーブ処理を行うインターリーブ部１１１２と、図４で説明したように各周波数帯域に割り当てる処理をするためのシリアル／パラレル変換（以下、Ｓ／Ｐ変換）部１０１０と、Ｓ／Ｐ変換後のデータに対して、周波数帯域ごとに、マッピング処理や物理ヘッダの付加など、所定の無線通信方式で通信するための無線フレーム（パケット）を形成するデジタル処理を実行するための無線フレーム生成部１０２０．１〜１０２０．３と、無線フレーム生成部１０２０．１〜１０２０．３からのデジタル信号に対して、それぞれ、デジタルアナログ変換処理、所定の変調方式への変調処理（たとえば、所定の多値変調方式のための直交変調処理）、アップコンバート処理、電力増幅処理などを実行する高周波処理部（ＲＦ部）１０４０．１〜１０４０．３と、ＲＦ部１０４０．１〜１０４０．３の高周波信号をそれぞれ送出するためのアンテナ１０５０．１〜１０５０．３とを含む。ＲＦ部１０４０．１〜１０４０．３の動作は、これらに共通に設けられた局部発振器１０３０からのクロックに基づいて制御される。
【００６１】
さらに、送信装置１０００は、各周波数帯（各周波数帯の中では１つ以上の無線チャネル）の利用状況（各無線チャネルの空き状況など）を観測するチャネル利用状況観測部１０６０と、チャネル利用状況観測部１０６０の観測に基づいて、所定のタイミングでのチャネル利用状況を予測するチャネル利用状況予測部１０７０と、無線フレーム生成部１０２０．１〜１０２０．３の処理タイミングおよびＲＦ部での送信タイミングを制御して、制御された同一の送信タイミングにおいて所定の期間につき未使用な周波数帯・無線チャネルで同時に無線パケットを送信するように制御するアクセス制御部１０８０とを含む。
【００６２】
ここで、チャネル利用状況観測部１０６０が上述したキャリアセンスおよびチャネルセンシングを実行する構成とする。
【００６３】
ここで、アクセス制御部１０８０は、送信時に候補となる対象帯域をキャリアセンスした結果に応じて使用可能であると判明したチャネルを選択し使用して、制御された同一の送信タイミングにおいて未使用な周波数帯・無線チャネルで同時に無線パケットを送信することになる。
【００６４】
チャネル利用状況予測部１０７０の詳しい動作の例については後述する。ただし、チェンる利用状況観測部１０６０の観測結果を直接用いて、現時点で利用可能と判断された周波数帯を用いるように、アクセス制御部１０８０が送信タイミングを制御する構成としてもよい。
【００６５】
このような構成の送信装置１０００により、図４で説明したように、データを複数帯域にマッピングして送信し、受信側では複数帯域を一括受信してデータを統合する。
【００６６】
図６は、協調センシングについて説明するための概念図である。
【００６７】
効率的な無線通信を行うには、各無線装置が周辺の伝搬状況や無線リソースの利用状況を逐次把握して、その結果に基づきアクセス制御することが必要である。しかし、センシングすべき無線チャネルが多数存在する場合、単一の無線装置で全てのチャネルのセンシングを行おうとすると非常に大規模な装置が必要となり、回路規模や装置コストの観点から非現実的である。
【００６８】
協調センシングによれば、複数の無線装置間でセンシング情報を交換・共有することによって、無線装置の回路規模を小さく抑えながら、一台の無線装置がリアルタイムセンシングを行って得られる無線チャネルのセンシング情報よりも多くの無線チャネルのセンシング情報を得ることができる。
【００６９】
ただし、協調センシングで理想的なセンシング（「全ての観測対象の情報を全てのノードで共有している状態」（全ての観測対象は、例えば「全てのノード位置における全チャネル」などに相当）を実現するには全ノード間での情報交換が必要となり、過大な協調コストがかかる。
【００７０】
そこで、理想的なセンシングが行える場合と比較して周波数利用効率の劣化を十分小さく抑えられる範囲に情報交換を削減して、センシングコストを抑えることが必要である。
【００７１】
ここで、本実施の形態の説明にあたり、以下のように用語を定義する。
【００７２】
「センシングスペクトラムカバレッジ」とは、（複数）無線通信装置がセンシングする対象の集合のことをいう。
【００７３】
「理想的なセンシングスペクトラムカバレッジ」とは、周波数利用効率の劣化を十分小さく抑えるのに必要となる全ての観測対象の集合のことをいう。
【００７４】
なお、特には限定されないが、以下では、次のような状況である場合について説明する。
【００７５】
交換する情報は、必ずしもリアルタイムな情報である必要はなく、一定時間内におけるセンシング結果であるものとする。ただし、各無線通信装置は、センシング自体は基本的に常時実施している。
【００７６】
複数の無線通信装置間で協調して情報共有することで、理想的なセンシングスペクトラムカバレッジを維持する。
【００７７】
図７は、ＢＳＳ内で協調センシングを行う場合の概念図である。
【００７８】
ここで、「ＢＳＳ（Basic Service Set）」とは、無線ＬＡＮのインフラストラクチャモードで、１つのＡＰとそのＡＰの電波の到達範囲内にいる配下の無線ＬＡＮクライアント端末で構成されるネットワークをいうものとする。
【００７９】
なお、アクセスポイントＡＰとしては、後述する無線通信装置ＳＴＡと同等の無線通信方式での無線通信機能と、協調センシングの分担の決定や管理を実行するためのプロセッサやメモリを備える。プロセッサやメモリの構成は周知であるので、説明は省略する。
【００８０】
図７を参照して、ＢＳＳ内で情報交換をするプロトコルとしては、以下のような構成とすることができる。
【００８１】
効率的な情報収集とＢＳＳ内情報の展開の観点からアクセスポイントＡＰと無線通信装置ＳＴＡ−Ａ〜ＳＴＡ−Ｆ間でセンシング情報を交換する。
【００８２】
この場合、無線通信装置ＳＴＡ−Ａ〜ＳＴＡ−Ｆがセンシング情報をアクセスポイントＡＰに定期的に、センシング情報を報告し、アクセスポイントＡＰがセンシング情報を集約して、配下の無線通信装置ＳＴＡ−Ａ〜ＳＴＡ−Ｆにセンシング情報を展開する。
【００８３】
図８は、協調センシングを単純に実施した場合の問題点を説明するための概念図である。
【００８４】
図７で説明したような情報交換をするプロトコルを実現するために、無線通信装置ＳＴＡ１〜ＳＴＡ６が、協調センシングの全ての対象チャネル（５ＧＨｚで、ＣＨ［ａ１］〜ＣＨ［ａ３］。２．４ＧＨｚで、ＣＨ［ｂ１］〜ＣＨ［ｂ２］。９２０ＭＨｚで、ＣＨ［ｃ１］〜ＣＨ［ｃ３］。）を、各々独自の基準でセンシングするとする。
【００８５】
その場合、無線通信装置ＳＴＡ１〜ＳＴＡ６が、アクセスポイントＡＰに対して、センシング結果を報告して、アクセスポイントＡＰがセンシング内容の集約と共有処理を実行するとすると、たとえば、無線通信装置ＳＴＡ１〜ＳＴＡ６からアクセスポイントＡＰへの報告時に、同一の情報の報告が重複して実行されることになるため、無線リソースが無駄に消費されてしまう。
【００８６】
（本実施の形態の協調センシングの方式）
本実施の形態では、センシング情報を報告する協調装置決定のためのアルゴリズムとして、以下のような手順を用いる。
【００８７】
センシング情報の取得とレポートを行う無線装置数を最小化するように、最大のセンシングカバレッジを最小協調コストで実現するため、センシングすべき装置の選択問題を集合論と集合被覆問題に基づいて定式化し、これを解く。
【００８８】
言い換えると、センシング対象となる無線チャネルの全てを協調センシングするにあたり、そのセンシングを担当する無線通信装置の数が最小となるように、分担を決定する。  これにより、無駄な無線リソース消費を抑制するため、定期的なセンシング情報の取得と報告に対するオーバヘッドを可能な限り抑えることができる。
【００８９】
図９は、協調する無線装置の組の例を示す概念図である。
【００９０】
図９では、２つのＢＳＳの重なり領域に、無線通信装置ＳＴＡ−Ａ〜ＳＴＡ−Ｆが存在している。
【００９１】
この場合、協調センシングで干渉源を観測するのは、隣のＢＳＳからの信号を受信可能な無線通信装置ＳＴＡ−Ａ〜ＳＴＡ−Ｆが担当するのが望ましい。また、無線通信装置ＳＴＡ−Ａ〜ＳＴＡ−Ｆについては、同一チャネルに対する限り、センシング結果は、ほぼ同一の結果となることが想定される。
【００９２】
そこで、アクセスポイントＡＰは、無線リソースの消費を低減するために、センシング情報を取得してアクセスポイントＡＰに報告を行う無線通信装置を決定し、後述するように、センシング対象チャネルのセンシングを複数の無線通信装置に分担させてカバーする。分担した無線通信装置からは、担当分の無線チャネルについてのセンシング結果の情報が、アクセスポイントに報告される。
【００９３】
図１０は、アクセスポイントＡＰが、協調センシングを実行する無線通信装置を決定するフローを説明するための図である。
【００９４】
また、図１１は、協調センシングを実行する無線通信装置を決定する処理の概念を説明するための概念図である。
【００９５】
図１０および図１１を参照して、アクセスポイントＡＰは、まず、自分の配下にある無線通信装置のうちから、協調センシングする可能性のある無線装置を列挙する（Ｓ１００）。
【００９６】
続いて、アクセスポイントＡＰは、各装置がセンシング可能なチャネルをチェックし、センシング装置が未決定なチャネルを最も多くカバーできる装置をセンシング装置に決定する（Ｓ１１０）。
【００９７】
そして、アクセスポイントＡＰは、全チャネルのセンシング装置が決定するまでステップＳ１１０の処理を繰り返す（Ｓ１２０）。
【００９８】
ステップＳ１１０の処理をより詳しく説明すると、まず、図１１に示すように、アクセスポイントＡＰは、協調センシングを担当する可能性のある無線通信装置ＳＴＡ−Ａ〜ＳＴＡ−Ｆから各々がセンシング対象とできる無線チャネル（対象候補無線チャネル）についての情報を収集する（図１１（ａ））。
【００９９】
続いて、アクセスポイントＡＰは、まず、無線通信装置ＳＴＡ−Ａ〜ＳＴＡ−Ｆのうち、報告された対象候補無線チャネル数が最も多い端末ＳＴＡ−Ｄを選択する（図１１（ｂ）（１））。
【０１００】
次に、アクセスポイントＡＰは、端末ＳＴＡ−Ｄの対象候補無線チャネルではない、センシング装置が未決定なチャネル１およびチャネル４について、最も多くカバーできる装置である無線通信装置ＳＴＡ−Ａを選択する（図１１（ｂ）（２））。なお、未決定チャネルを同数だけカバーする無線通信装置が複数あるときは、たとえば、そのうちからランダムに選んだ１つを選択する構成とすることができる。
【０１０１】
次に、アクセスポイントＡＰは、端末ＳＴＡ−ＤおよびＳＴＤ−Ａの対象候補無線チャネルではない、センシング装置が未決定なチャネル４について、最も多くカバーできる装置である無線通信装置ＳＴＡ−Ｆを選択する（図１１（ｂ）（３））。
【０１０２】
以上の処理で、センシング対象となるチャネル１〜６の全てを３台の無線通信装置により協調センシングすることができ、理想的なセンシングスペクトラムカバレッジをセンシングの対象とすることができる。
【０１０３】
図１２は、協調センシングにおける処理を説明するためのシーケンス図である。
【０１０４】
以下、簡単のために、アクセスポイントは単にＡＰと呼び、ＡＰ配下の無縁通信装置をＳＴＡと呼ぶ。
【０１０５】
図１２を参照して、まず、初期フェーズとして、ＡＰから、各ＳＴＡへ対象候補無線チャネルの照会が実行され、ＳＴＡからの回答がＡＰに返される。
【０１０６】
ＡＰでは、センシングを行うＳＴＡとその分担を図１１に示した手続きに従って決定する。
【０１０７】
まず、センシングの報告のラウンド１では、ＡＰからセンシングを分担するＳＴＡと担当チャネルを指定して、センシングを指示するポーリングが実行される。応じて、担当であるＳＴＡ群から、チャネルセンシング結果がＡＰに報告される。
【０１０８】
次に、センシング情報の集約と共有のフェーズに移り、ＡＰは、集約したチャネルセンシング情報を、配下のＳＴＡに対して通知することで、チャネルセンシング情報を共有する。
【０１０９】
以後は、センシングの分担の更新が必要となるまで、同様にして、センシングの報告のラウンド２、ラウンド３、…が繰り返される。
【０１１０】
図１３は、協調センシングデータベースの構成をアップデートする処理を説明するためのフローチャートである。
【０１１１】
アクセスポイントＡＰは、所定の更新条件が満たされた場合には、以下の手続により、協調センシングデータベースを構成する処理を実行する。
【０１１２】
ここで、「協調センシングデータベース」とは、協調センシングを実行する無線通信装置ＳＴＡと、各ＳＴＡの分担チャネルとを格納したデータベースのことである。
【０１１３】
また、更新条件としては、たとえば、新たにＳＴＡがＢＳＳに参加したり、ＳＴＡがＢＳＳから離脱したことが検知されたときが、一例である。
【０１１４】
図１３を参照して、アクセスポイントＡＰは、まず、その時点におけるセンシングの対象チャネルを決定する（Ｓ２００）。
【０１１５】
決定されたセンシングの対象チャネルについて、センシング担当の無線通信装置のリストが既に存在していれば（Ｓ２０２でＹｅｓ）、アクセスポイントＡＰは、無線通信装置ＳＴＡに、特定されたセンシング可能な対象チャネルリストを問い合わせる（Ｓ２０４）。一方、センシングの対象チャネルが特定されない場合、（Ｓ２０２でＮｏ）、アクセスポイントＡＰは、無線通信装置ＳＴＡに、それぞれの無線通信装置において全てのセンシング可能な対象チャネルの情報を問い合わせる（Ｓ２０６）。
【０１１６】
続いて、アクセスポイントＡＰは、このようにして収集した無線通信装置ＳＴＡでセンシング可能なチャネルの情報に基づいて、協調センシングの分担を決定して、センシング対象のチャネルについて、チャネルセンス情報を収集する（Ｓ２０８）。
【０１１７】
次に、アクセスポイントＡＰは、問合せに応答した個々の無線通信装置により、モニタ対象のチャネル情報のサブセットを構成し（Ｓ２１０）、サブセットの情報の収集に基づいて、全ての対象チャネルについての統一したチャネルセンス情報を構成する（Ｓ２１２）。
【０１１８】
以上のような処理により、ＢＳＳ内の状況の変化に対応して、協調チャネルセンシングを実行することが可能である。
【０１１９】
また、以上説明した協調センシングの構成により、対象となる複数の無線チャネルに対するチャネルセンシングのカバレッジを、最小の協調コストで実現する協調センシングを実現可能である。
【０１２０】
また、協調センシングの結果を利用し、複数周波数帯のチャネルを柔軟に選択または同時利用することで無線リソースを無駄なく活用して周波数利用効率向上を実現することが可能となる。
［無線通信装置の詳細な構成］
図１４は、送信装置１０００のより詳細な構成の例を説明するための機能ブロック図である。
【０１２１】
図１４に示した機能ブロック図は、一例として、無線通信規格８０２．１１ａと同様の無線通信方式に従う送信装置の構成を示す。
【０１２２】
すなわち、無線通信規格８０２．１１ａは、５ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮ通信方式であるものの、図１４では、２．４ＧＨｚ、９２０ＭＨｚ帯でも、周波数帯が異なるだけで、それ以外は同様の構成の無線通信方式に従う受信部を使用するものとする。
【０１２３】
したがって、各周波数帯域において、パケットのプリアンブル部分の構成などは、複数の周波数帯について共通であるものとする。
【０１２４】
ただし、必ずしも、各周波数帯の無線通信方式が同様の構成を有していることは必須ではなく、周波数帯ごとに無線通信方式（信号形式、シンボル長やサブキャリア間隔など）が異なっていてもよい。この場合は、少なくとも単一の送信系列を各帯域に分割して同時に送信し、また、周波数帯が異なる以外は、ＲＦ部の構成が基本的に同一であればよく、パケットのプリアンブル部分の構成（プリアンブルの長さなど）が、複数の周波数帯ごとに異なっていてもよい。
【０１２５】
図１４では、５ＧＨｚ帯の送信に係る構成を代表して例示的に示す。無線通信規格８０２．１１ａと同様の無線通信方式を想定しているので、伝送する信号は、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）変調するものとする。
【０１２６】
図１４を参照して、無線フレーム生成部１０２０．３は、Ｓ／Ｐ変換部１０１０から分配された送信データを受けて、マッピング処理を実行するためのマッピング部１１２２と、逆フーリエ変換処理を実行するためのＩＦＦＴ部１１３０と、ガードインターバル部分を付加するためのＧＩ付加部１１４０と、デジタル信号をＩ成分およびＱ成分のアナログ信号に変換するためのデジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）１１５０とを含む。
【０１２７】
高周波処理部１０４０．３は、ＤＡＣ１１５０からの信号を所定の多値変調信号に変調するための直交変調器１２１０と、直交変調器１２１０の出力をアップコンバートするアップコンバータ１２２０と、アップコンバータ１２２０の出力を電力増幅しアンテナ１０５０．３から送出するための電力増幅器１２３０とを含む。
【０１２８】
その結果、ＲＦ部１０４０．３により、基底帯域ＯＦＤＭ信号は搬送帯域ＯＦＤＭ信号に変換される。
【０１２９】
さらに、高周波処理部１０４０．３は、局部発振器１０３０からの参照周波数信号を対応する周波数帯域の基準クロック信号に変換するためのクロック周波数変換部１３１０と、クロック周波数変換部１３１０からの基準クロックに基づいて、直交復調器１２１０での変調処理に使用するクロックを生成するクロック生成部１３２０と、クロック周波数変換部１３１０からの基準クロックに基づいて、アップコンバータ１２２０でのアップコンバート処理に使用するクロックを生成するクロック生成部１３４０とを含む。
【０１３０】
すなわち、局部発振器１０３０からの参照周波数信号は、このような基底帯域ＯＦＤＭ信号から搬送帯域ＯＦＤＭ信号への変換におけるクロック信号として使用される。なお、より一般に、無線通信方式が異なる場合でも、基本的に、局部発振器１０３０からの参照周波数信号は、基底帯域信号から搬送帯域信号への変換におけるクロック信号として使用される。
【０１３１】
なお、チャネル利用状況観測部１０６０の構成および動作については、上述した協調センシングの方式で説明したものと同様のものを使用することができる。
【０１３２】
チャネル利用状況観測部１０６０は、自局のセンシング結果および／または分担局のセンシング結果により、各周波数帯の利用状況（例えば各無線チャネルの空き状況やビジー確率等）を観測し、チャネル利用状況予測部１０７０は、各周波数帯の直近の利用状況を予測し、それに応じて、アクセス制御部１０８０が送信タイミングの制御を実行する。
［受信装置の構成］
以下では、図４で説明したような無線通信システムで使用される受信装置の構成について説明する。
【０１３３】
図１５は、本実施の形態の受信装置２０００の構成を説明するための機能ブロック図である。
【０１３４】
図１５を参照して、受信装置２０００は、複数の周波数帯域（９２０ＭＨｚ帯、２．４ＧＨｚ帯、５ＧＨｚ帯）の信号をそれぞれ受信するためのアンテナ２０１０．１〜２０１０．３と、アンテナ２０１０．１〜２０１０．３の信号のダウンコンバート処理、復調・復号処理などの受信処理を実行するための受信部２１００．１〜２１００．３と、受信部２１００．１〜２１００．３に対して共通に設けられ、受信部２１００．１〜２１００．３の動作の基準となるクロックである参照周波数信号を生成する局部発振器２０２０と、受信部２１００．１〜２１００．３からの信号の各系列を送信側と逆の処理で、パラレル／シリアル変換により結合するためのパラレル／シリアル変換部２７００とを含む。
【０１３５】
パラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部２７００からの統合されたフレームの出力は、上位レイヤーに受け渡される。
【０１３６】
受信装置２０００は、受信した信号のプリアンブル信号から局部発振器２０２０の周波数オフセットの検出を行って、局部発振器２０２０の発振周波数を制御するための信号（発振周波数制御信号）を生成し、搬送波周波数同期処理を行い、また、受信した信号からデジタル信号処理におけるタイミング同期をとるための信号（同期タイミング信号）を生成する同期処理部２６００を含む。
【０１３７】
受信部２１００．１は、アンテナ２０１０．１からの信号を受けて、低雑音増幅処理、ダウンコンバート処理、所定の変調方式に対する復調処理（たとえば、所定の多値変調方式に対する直交復調処理）、アナログデジタル変換処理等を実行するための高周波処理部（ＲＦ部）２４００．１と、ＲＦ部２４００．１からのデジタル信号に対して、復調・復号処理等のベースバンド処理を実行するためのベースバンド処理部２５００．１を含む。
【０１３８】
受信部２１００．２も、対応する周波数帯域についての同様の処理を行うための高周波処理部（ＲＦ部）２４００．２ならびにベースバンド処理部２５００．２を含む。また、受信部２１００．３も、対応する周波数帯域についての同様の処理を行うための高周波処理部（ＲＦ部）２４００．３ならびにベースバンド処理部２５００．３を含む。
【０１３９】
ベースバンド処理部２５００．１〜２５００．３およびパラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部２７００とを総称して、デジタル信号処理部２８００と呼ぶ。
【０１４０】
図１６は、図１５に示した受信装置２０００のより詳細な構成の例を説明するための機能ブロック図である。
【０１４１】
図１６に示した機能ブロック図でも、一例として、無線通信規格８０２．１１ａと同様の無線通信方式に従う受信装置の構成を示す。
【０１４２】
したがって、受信装置の構成は、図１１に示した送信装置の構成に対応するものである。
【０１４３】
図１６でも、５ＧＨｚ帯の受信部２１００．３の構成を代表して例示的に示す。
【０１４４】
図１６を参照して、受信部２１００．３のＲＦ部２４００．３は、アンテナ２０１０．３からの受信信号を増幅するための低雑音増幅器３０１０と、低雑音増幅器３０１０の出力を周波数変換するためのダウンコンバータ３０２０と、ダウンコンバータ３０２０の出力を所定の振幅となるように制御するための自動利得制御器３０３０と、所定の多値変調信号を復調するための直交復調器３０４０と、直交復調器３０４０のＩ成分出力およびＱ成分出力をそれぞれデジタル信号に変換するためのアナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）３０５０とを含む。
【０１４５】
ＲＦ部２４００．３は、さらに、局部発振器２０２０からの参照周波数信号を対応する周波数帯域の基準クロック信号に変換するためのクロック周波数変換部３０６０と、クロック周波数変換部３０６０からの基準クロックに基づいて、ダウンコンバータ３０２０でのダウンコンバート処理に使用するクロックを生成するクロック生成部３０７０と、クロック周波数変換部３０６０からの基準クロックに基づいて、直交復調器３０４０での復調処理に使用するクロックを生成するクロック生成部３０８０とを含む。
【０１４６】
無線通信規格８０２．１１ａと同様の無線通信方式を想定しているので、伝送されてきた信号は、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）変調されている。その結果、ＲＦ部２４００．３により、搬送帯域ＯＦＤＭ信号は、基底帯域ＯＦＤＭ信号に変換される。
【０１４７】
そして、局部発振器２０２０からの参照周波数信号は、このような搬送帯域ＯＦＤＭ信号から基底帯域ＯＦＤＭ信号への変換における搬送周波数同期に使用される。なお、より一般に、無線通信方式が異なる場合でも、基本的に、局部発振器２０２０からの参照周波数信号は、搬送帯域信号から基底帯域信号への変換における搬送周波数同期に使用される。
【０１４８】
ベースバンド処理部２５００．３は、ＡＤＣ３０５０からの信号を受けて、ガードインターバル部分を除去するためのＧＩ除去部４０１０と、ガードインターバルが除去された信号に対して、高速フーリエ変換を実行するためのＦＦＴ部４０２０と、ＦＦＴ部４０２０の出力に対して、デマッピング処理を実行するためのデマッピング部４０３２とを含む。
【０１４９】
ベースバンド処理部２５００．１〜２５００．３において、ガードインターバルの除去、ＦＦＴ処理およびデマッピング処理を実施した後に、受信データについて、Ｐ／Ｓ変換部２７００により各周波数帯の信号を結合した後に、デインターリーブ部４０４２によるデインターリーブ処理および誤り訂正部４０４０による誤り訂正処理を実行する。
【０１５０】
ここで、同期処理部２６００から出力される同期タイミング信号は、ＯＦＤＭシンボルの始まりを検出するためのシンボルタイミング同期などに使用される。
【０１５１】
より一般に、無線通信方式が異なる場合でも、基本的に、同期処理部２６００から出力される同期タイミング信号は、ベースバンド処理における同期信号として使用される。
【０１５２】
以上のような構成により、複数の互いに分離した周波数帯域で同時並行に通信をする場合に、多チャネルの同時センシングを効率的に実行できる。また、各送信データを複数周波数帯域にマッピングし、送信タイミングを調整してデータ伝送を行うことが可能である。
（予測センシング：アイドル期間の予測によるセンシング対象チャネル数の削減）
以下では、協調センシングにより得られたチャネルの利用状況の情報に基づき、チャネル利用状況予測部１０７０により、チャネルのビジー状態またはアイドル状態となる確率を予測する構成について説明する。まず、チャネル利用状況観測部１０６０およびチャネル利用状況予測部１０７０の動作を説明する前提として、用語の説明のために、無線ＬＡＮにおいて、各端末からの送信の衝突を回避する一般的な方法について簡単に説明する。
【０１５３】
無線ＬＡＮでは、お互いに送信を待ち合わせないとパケットが衝突して効率的な通信が成り立たないため、ほかに送信信号がないことを確認してから送信することで複数の端末が同じ回線を共用する「ＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access）」と呼ばれる方式が採用されている。送信時には、「待ち時間（ＤＩＦＳ：Distributed access Inter Frame Space）」及び「コンテンション・ウィンドウ（ＣＷ：Contention Window）」と呼ぶランダム性を有する待ち時間を設け、その後に、ほかに送信信号がないことを確認してから送信する。このような方式を「ＣＡ（Collision Avoidance、衝突回避）」と呼ぶ。
【０１５４】
また、送信後には、必ず「ＡＣＫ（ACKnowledgement、到着確認応答）」を待ち、ＡＣＫが戻らない場合は衝突などが起きたと判断して再送信を行う。これは無線の場合、送信中に衝突を確実に検出するのが困難なためである。
【０１５５】
これ以外にも、無線ＬＡＮ固有のアクセス制御の仕組みとして、たとえば、隠れ端末対策のために考案された「ＲＴＳ／ＣＴＳ（Request to Send/Clear to Send）」がある。ここで、隠れ端末とは、自分からは電波圏外だが、通信相手の電波圏内にいる端末のことである。その存在を直接知ることはできないが、干渉を引き起こす。
【０１５６】
電波の到達距離をＬｍと仮定すると、無線端末Ａの通信相手Ｂ（アクセスポイント）がＬｍ先におり、さらにそのＬｍ先に別の無線端末Ｃがいるという状況を考える。
【０１５７】
このとき、端末Ｃの電波は端末Ａまで届かないため、端末Ａがほかの端末が信号を送出しているか調べても（キャリアセンスしても）端末Ｃの存在がわからないことから、端末Ｃは端末Ａの隠れ端末になる。何も対策をとらないと、端末ＣがアクセスポイントＢに送信中であっても、端末ＡもアクセスポイントＢにデータを送信してしまうことが起きてしまうことになる。これは、アクセスポイントＢで衝突を引き起こし、スループットを下げる要因になる。
【０１５８】
ＲＴＳ／ＣＴＳとは、無線機器が送信前に「ＲＴＳ（送信要求）」のパケットを送信し、受信側がＲＴＳを受信した場合には「ＣＴＳ（受信可能）」で応答する仕組みである。前述の例では、端末ＣはアクセスポイントＢにまずＲＴＳを送信する。ただし、このＲＴＳは、端末Ａには届かないとする。
【０１５９】
その後、アクセスポイントＢは、端末Ｃに対してＣＴＳを送信することで受信可能なことを通知する。このＣＴＳは、端末Ａにも届くため、端末Ａは近隣で通信が行なわれることを察知し、送信を延期する。ＲＴＳ／ＣＴＳのパケットには、チャネルの占有予定期間が書かれており、その間これを受信した端末は通信を保留する。この期間を「ＮＡＶ（Network Allocation Vector、送信禁止期間）」と呼ぶ。
【０１６０】
チャネル利用状況観測部１０６０からチャネル利用状況予測部１０７０に与えられる所定期間についての観測・計測の結果から、チャネル利用状況予測部１０７０が算出および予測する各無線チャネルの利用状況統計量としては、以下のようなものがある。
【０１６１】
ａ）ビジー（busy）状態となる確率（時間的利用率）
ｂ）ビジー（busy）状態とアイドル（idle）状態の継続時間の確率分布
ｃ）直前のビジー（busy）/アイドル（idle）状態継続時間に対するアイドル（idle）/ビジー（busy）状態の継続時間の発生確率分布（たとえば、確率密度関数（ＰＤＦ：probability density function）や累積確率（ＣＤＦ：cumulative distribution function））
ｄ）ビジー（busy）状態とアイドル（idle）状態の発生パターン（周期とduty比 : 背景トラヒックが周期的な場合）
以下では、上記のうち、チャネル利用状況予測部１０７０が算出する予測情報の具体例を説明する。
【０１６２】
１）「アイドル（idle）状態の継続時間の発生確率分布」の算出方法
無線ＬＡＮのフレーム到来間隔τの確率密度関数（PDF）p(τ)は、以下の式（１）で表されるパレート（Pareto）分布に概ね従うことが知られている（以下の文献１を参照）。
【０１６３】
文献１：Dashdorj Yamkhin and Youjip Won, ”Modeling and analysis of wireless LAN traffic,”Journal of Information Science and Engineering, vol. 25, no. 6, pp. 1783-1801,  Nov. 2009.
【０１６４】
【数１】
2018170692.tif 000003
ここで、ａは分布形状を決定する係数、τmは最小フレーム到来間隔である。
【０１６５】
また、ａとτmが与えられた場合、τの平均μと分散σ2は、ａ＞２では以下の式（２）および（３）で与えられる。
【０１６６】
【数２】
2018170692.tif 000004
例えばIEEE 802.11 DCF規格の場合、データフレームの最小到来間隔は、上述したＤＩＦＳ＋ＣＷ以上であるため、ＣＷの最小値をＣＷｍｉｎとしたときτm＝ＤＩＦＳ＋ＣＷｍｉｎと設定する。アイドル（idle） 状態の継続時間をフレーム到来間隔とし、チャネルセンシング結果からμやσ2を計測すれば、上の式を用いて、チャネル利用状況予測部１０７０は、ａの値を推定できる。
【０１６７】
そして、aの値が求まれば、アイドル（idle） 状態が、τ時間以上継続する確率Ｃ（τ）として、チャネル利用状況予測部１０７０は、次式で表される発生確率分布を得る。
【０１６８】
【数３】
2018170692.tif 000005
使用予定の無線チャネルが アイドル（idle）状態となった場合、その時点からt後まで アイドル（idle）状態が継続する確率は、Ｃ（τ）から求めることができる。
【０１６９】
２）センシングの結果、アイドル（idle）継続時間とビジー（busy）継続時間が、それぞれ毎回ほぼ同じ時間であり、チャネル利用状況予測部１０７０がトラヒックが周期的であると判断した場合は、アイドル（idle）状態の継続時間の発生確率分布として、例えば、アイドル（idle）状態開始時時点からアイドル（idle）状態の継続時間の平均値（中央値や最小値でも良い）までの間のアイドル（idle）継続確率を１００％、とし、それ以降は０％とするステップ関数としても良い。
【０１７０】
３）一方、使用予定の無線チャネルが ビジー（busy）状態の場合（たとえば、後述する図７の５ＧＨｚ帯の現在の状態）、飛来しているパケット（フレーム）の物理ヘッダに記載されているフレーム長や、ＭＡＣフレームに記載されているＮＡＶの値を復号することで、チャネル利用状況予測部１０７０は、ビジー（busy）状態の継続時間を取得しビジー状態の継続時間を予測することができる。
【０１７１】
以上説明した無線通信装置ＳＴＡやアクセスポイントＡＰならびにそれらにより実行される協調センシングの構成により、対象となる複数の無線チャネルに対するチャネルセンシングのカバレッジを、最小の協調コストで実現する協調センシングを実現可能である。
【０１７２】
また、協調センシングの結果を利用し、複数周波数帯のチャネルを柔軟に選択または同時利用することで無線リソースを無駄なく活用して周波数利用効率向上を実現することが可能となる。
【０１７３】
今回開示された実施の形態は、本発明を具体的に実施するための構成の例示であって、本発明の技術的範囲を制限するものではない。本発明の技術的範囲は、実施の形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲の文言上の範囲および均等の意味の範囲内での変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１７４】
１０００  送信装置、１０１０  Ｓ／Ｐ変換部、１０１６，１０２０．１〜１０２０．３  無線フレーム生成部、１０３０  局部発振器、１０４０．１〜１０４０．３  ＲＦ部、１０５０．１〜１０５０．３  アンテナ、１０６０  チャネル利用状況観測部、１０７０  チャネル利用状況予測部、１０８０  アクセス制御部、１１１０  誤り訂正符号化部、１１１２  インターリーブ部、２０００  受信装置、２０１０．１〜２０１０．３  アンテナ、２０２０  局部発振器、２１００．１〜２１００．３  受信部、２４００．１〜２４００．３  ＲＦ部、２５００．１〜２５００．３  ベースバンド処理部、２６００  同期処理部、２７００  Ｐ／Ｓ変換部、２８００  デジタル信号処理部。
【図１】
2018170692.tif 000006
【図２】
2018170692.tif 000007
【図３】
2018170692.tif 000008
【図４】
2018170692.tif 000009
【図５】
2018170692.tif 000010
【図６】
2018170692.tif 000011
【図７】
2018170692.tif 000012
【図８】
2018170692.tif 000013
【図９】
2018170692.tif 000014
【図１０】
2018170692.tif 000015
【図１１】
2018170692.tif 000016
【図１２】
2018170692.tif 000017
【図１３】
2018170692.tif 000018
【図１４】
2018170692.tif 000019
【図１５】
2018170692.tif 000020
【図１６】
2018170692.tif 000021