(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主偏波と、主偏波と直交関係にある直交偏波と、主偏波と直交偏波を同時利用する両偏波のいずれかを通信回線に利用する複数の端末局と、当該端末局の通信を中継するノード装置と、これらの通信に用いられる通信回線の割り当てを行う無線回線割当装置とにより構成される無線通信システムの無線回線割当方法において、
前記主偏波と前記直交偏波ごとに前記端末局に割り当てた電力の合計とシステムが利用できる電力の比である電力利用率と、前記端末局に割り当てた帯域の合計とシステムが利用できる帯域の比である帯域利用率を求めるステップＡと、
前記主偏波の電力利用率と帯域利用率の差の絶対値が最小となる主偏波の通信モードと、前記直交偏波の電力利用率と帯域利用率の差の絶対値が最小となる直交偏波の通信モードと、前記主偏波の電力利用率と帯域利用率の差と前記直交偏波の電力利用率と帯域利用率の差の積の絶対値が最小となる両偏波の通信モードを求め、前記求めた主偏波の通信モードと前記求めた直交偏波の通信モードと前記求めた両偏波の通信モードの中から、前記主偏波と前記直交偏波の帯域利用率の差の絶対値が最小となる偏波と通信モードを選択し、前記選択した偏波と通信モードにおいて通信回線を設定するステップＢと
を有することを特徴とする無線回線割当方法。
【請求項２】
請求項１に記載の無線回線割当方法において、
前記ステップＢは、前記主偏波と前記直交偏波の電力利用率の差の絶対値が最小となる偏波と通信モードを選択する
ことを特徴とする無線回線割当方法。
【請求項３】
請求項１に記載の無線回線割当方法において、
前記ステップＢは、前記主偏波の電力利用率と帯域利用率の２乗和が最小となる主偏波の通信モードと、前記直交偏波の電力利用率と帯域利用率の２乗和が最小となる直交偏波の通信モードと、前記主偏波の電力利用率と帯域利用率の２乗和と前記直交偏波の電力利用率と帯域利用率の２乗和の積が最小となる両偏波の通信モードを求める
ことを特徴とする無線回線割当方法。
【請求項４】
請求項１に記載の無線回線割当方法において、
前記ステップＢは、前記主偏波の電力利用率と帯域利用率の差と電力利用率と帯域利用率の２乗和の積の絶対値が最小となる前記主偏波の通信モードと、前記直交偏波の電力利用率と帯域利用率の差と電力利用率と帯域利用率の２乗和の積の絶対値が最小となる前記直交偏波の通信モードと、前記主偏波の電力利用率と帯域利用率の差と前記主偏波の電力利用率と帯域利用率の２乗和と前記直交偏波の電力利用率と帯域利用率の差と前記直交偏波の電力利用率と帯域利用率の２乗和の積の絶対値が最小となる両偏波の通信モードを求める
ことを特徴とする無線回線割当方法。
【請求項５】
請求項１に記載の無線回線割当方法において、
前記通信モードの要素として、変調方式、誤り訂正符号化率、スペクトラム圧縮率、偏波多重数のいずれかの組合せを用いる
ことを特徴とする無線回線割当方法。
【請求項６】
請求項１に記載の無線回線割当方法において、
前記主偏波と前記直交偏波は、Ｖ偏波とＨ偏波、または右旋円偏波と左旋円偏波である  ことを特徴とする無線回線割当方法。
【請求項７】
主偏波と、主偏波と直交関係にある直交偏波と、主偏波と直交偏波を同時利用する両偏波のいずれかを通信回線に利用する複数の端末局と、当該端末局の通信を中継するノード装置と、これらの通信に用いられる通信回線の割り当てを行う無線回線割当装置とにより構成される無線通信システムの無線回線割当装置において、
前記主偏波と前記直交偏波ごとに前記端末局に割り当てた電力の合計とシステムが利用できる電力の比である電力利用率と、前記端末局に割り当てた帯域の合計とシステムが利用できる帯域の比である帯域利用率を求める第１の手段と、
前記主偏波の電力利用率と帯域利用率の差の絶対値が最小となる主偏波の通信モードと、前記直交偏波の電力利用率と帯域利用率の差の絶対値が最小となる直交偏波の通信モードと、前記主偏波の電力利用率と帯域利用率の差と前記直交偏波の電力利用率と帯域利用率の差の積の絶対値が最小となる両偏波の通信モードを求め、前記求めた主偏波の通信モードと前記求めた直交偏波の通信モードと前記求めた両偏波の通信モードの中から、前記主偏波と前記直交偏波の帯域利用率の差の絶対値が最小となる偏波と通信モードを選択し、前記選択した偏波と通信モードにおいて通信回線を設定する第２の手段と
を備えたことを特徴とする無線回線割当装置。
【請求項８】
請求項７に記載の無線回線割当装置において、
前記第２の手段は、前記主偏波と前記直交偏波の電力利用率の差の絶対値が最小となる偏波と通信モードを選択する
ことを特徴とする無線回線割当装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端末局がノード局を介して通信を行う無線通信システムにおいて、偏波ごとの帯域と電力の有効利用を図るために端末局へ無線回線割当を行う無線回線割当方法および無線回線割当装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図７に示す衛星通信システムや図８に示すセルラ通信システムのように、通信衛星局やセルラ基地局（以下、ノード局）を介して端末局が通信を行う無線通信システムでは、全ての無線回線がノード局を経由する。したがって、全無線回線の総帯域（全帯域）と全無線回線の総電力（全電力）は、ノード局が利用できる最大帯域（システム帯域）と最大電力（システム電力）以下に制約される。そこで、システム帯域およびシステム電力を有効利用するため、端末局の通信開始時に、端末局の要求する伝送速度（要求速度）を達成するために必要な帯域を端末局に割り当てる要求時割当多元接続（ＤＡＭＡ：Demand Assign Multiple Access ）方式が用いられる。
【０００３】
端末局が通信に用いる無線回線は、通信モードと偏波モードの組合せとなる。ここで、通信モードは、端末局が通信に用いる変復調方式（ＢＰＳＫ，ＱＰＳＫ，８ＰＳＫ，16ＱＡＭなど）と、誤り訂正符号化率（1/2, 3/4, 2/3 など）の組み合わせをいう。例えば、変復調方式ＱＰＳＫと誤り訂正符号化率1/2 の通信モードを「ＱＰＳＫ 1/2」と表記する。また、端末局が通信に用いる偏波としては、主偏波と、主偏波と直交する直交偏波と、主偏波と直交偏波の同時利用としての両偏波があり、偏波モードと呼ぶ。主偏波と直交偏波は、例えばＶ偏波とＨ偏波、または右旋円偏波と左旋円偏波があるが、互いに直交の関係であれば、その他の偏波に置き換えることができる。以下、偏波モードとして、Ｖ偏波、Ｈ偏波、ＶＨ両偏波を例に説明する。
【０００４】
端末局の種類は偏波モードに応じて、(1）Ｖ偏波局（Ｖ局）、(2）Ｈ偏波局（Ｈ局）、(3）偏波多重局（Ｂ局）、(4) 適応偏波局（Ａ局）があり、それぞれ通信に用いる無線回線は、通信モードと偏波モードの組合せとして次のような関係になっている。
(1）Ｖ偏波局（Ｖ局）  …通信モード（固定）、偏波モード（Ｖ偏波）
(2）Ｈ偏波局（Ｈ局）  …通信モード（固定）、偏波モード（Ｈ偏波）
(3）偏波多重局（Ｂ局）…通信モード（固定）、偏波モード（ＶＨ両偏波）
(4）適応偏波局（Ａ局）…通信モード（可変）、偏波モード（可変）
【０００５】
図１４は、通信モードごとのスペクトラム利用効率（帯域あたりの伝送速度）と所要Ｃ／Ｎ（通信を行うために必要なキャリア電力対雑音電力比）との関係を示す。所要Ｃ／Ｎ値は、誤り訂正符号化方式にＬＤＰＣ（Low Density Parity Check）を用いＢＥＲ＝10-4を満足する受信Ｃ／Ｎ値である。図より、通信モードを変えることで、スペクトラム利用効率と所要Ｃ／Ｎを変えることができる。
【０００６】
以上を前提とし、従来の無線回線割当方法による無線回線割当例を図１５に示す。図１５では、要求速度１Ｍbps のＶ局(1) 、要求速度 1.5Ｍbps のＶ局(2) 、要求速度２Ｍbps のＨ局(3) 、要求速度２Ｍbps のＢ局(4) の順に回線割当が行われた例を示す。従来の無線回線割当方法では、システム電力密度（システム電力をシステム帯域で割った値）を超えないように、システムで一律の通信モード（例えばＱＰＳＫ 1/2）を設定する。すなわち、システム電力密度が低い場合は、所要Ｃ／Ｎが低い通信モードを設定し、システム電力密度が高い場合は、所要Ｃ／Ｎが高い通信モードを設定する。次に、この一律の通信モードにおいて、要求速度を満たすために必要な帯域を端末局に割り当てる。この一律の通信モードのスペクトラム利用効率をη、要求速度をＲreq とするとき、要求速度を満たすために端末局に割り当てる帯域Ｗは次式となる。
Ｗ＝Ｒreq/η              …(1) 
【０００７】
最後に、当該端末局が利用する偏波から空き帯域を探して無線回線を割り当てる。このような従来の無線回線割当方法は、非特許文献１および非特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】自治体衛星通信機構（LASCOM）：“標準地球局の構成 LASCOM STD-200 ”.
【非特許文献２】自治体衛星通信機構（LASCOM）：“IP型データ伝送回線 LASCOM STD-303 ”.
【非特許文献３】J. Mashino and T. Sugiyama: “A sub-spectrum suppressed transmission scheme for highly e  - cient satellite communications”, IEEE Vehicular Technology Conference Fall, VTC Fall, Anchorage, Alaska, pp.1-5（2011）.
【非特許文献４】夜船, ウェバー, 矢野：“衛星通信における多偏波空間多重伝送技術の提案”, 電子情報通信学会技術研究報告. SAT,衛星通信, 第 112巻, pp.49-53（2012）.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の無線回線割当方法では以下に示す問題点１および問題点２がある。
（問題点１）
図１６は、従来の無線回線割当方法の問題点１を示す。ここでは、システム内に存在するＶ局がＨ局よりも多くなる場合であり、要求速度１Ｍbps のＶ局(1) の回線割当を行い、次に要求速度 1.5Ｍbps のＡ局(2) についてＶ偏波とＨ偏波を考慮することなくＶ偏波で回線割当を行った場合には、次の要求速度２Ｍbps のＶ局(3) の回線割当を行うための空き帯域が不足する状態を示す。このように、片偏波（Ｖ偏波またはＨ偏波）に割当回線が集中する場合には、片偏波の空き帯域が狭くなり、その結果として回線割当に失敗しやすくなる。
【００１０】
（問題点２）
図１７は、従来の無線回線割当方法の問題点２を示す。ここでは、システム電力密度を超えないようシステムで一律の通信モードが設定される状況を示す。そのため、システムで一律の通信モードの所要Ｃ／Ｎがシステム電力密度よりも低い分だけ電力が無駄になる。これとは逆に、システムで一律の通信モードの所要Ｃ／Ｎがシステム電力密度よりも高い場合、帯域よりも電力が先に枯渇するため、帯域が無駄になる。
【００１１】
本発明は、システム全体で利用できる無線リソース（帯域、電力、偏波）を同時に最大限まで利用するように通信モードと偏波モードの選択を行う無線回線割当方法および無線回線割当装置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】
【００１３】
第１の発明は、主偏波と、主偏波と直交関係にある直交偏波と、主偏波と直交偏波を同時利用する両偏波のいずれかを通信回線に利用する複数の端末局と、当該端末局の通信を中継するノード装置と、これらの通信に用いられる通信回線の割り当てを行う無線回線割当装置とにより構成される無線通信システムの無線回線割当方法において、主偏波と直交偏波ごとに端末局に割り当てた電力の合計とシステムが利用できる電力の比である電力利用率と、端末局に割り当てた帯域の合計とシステムが利用できる帯域の比である帯域利用率を求めるステップＡと、主偏波の電力利用率と帯域利用率の差の絶対値が最小となる主偏波の通信モードと、直交偏波の電力利用率と帯域利用率の差の絶対値が最小となる直交偏波の通信モードと、主偏波の電力利用率と帯域利用率の差と直交偏波の電力利用率と帯域利用率の差の積の絶対値が最小となる両偏波の通信モードを求め、求めた主偏波の通信モードと求めた直交偏波の通信モードと求めた両偏波の通信モードの中から、主偏波と直交偏波の帯域利用率の差の絶対値が最小となる偏波と通信モードを選択し、選択した偏波と通信モードにおいて通信回線を設定するステップＢとを有する。
【００１４】
第１の発明の無線回線割当方法において、ステップＢは、主偏波と直交偏波の電力利用率の差の絶対値が最小となる偏波と通信モードを選択してもよい。
【００１５】
第１の発明の無線回線割当方法において、ステップＢは、主偏波の電力利用率と帯域利用率の２乗和が最小となる主偏波の通信モードと、直交偏波の電力利用率と帯域利用率の２乗和が最小となる直交偏波の通信モードと、主偏波の電力利用率と帯域利用率の２乗和と直交偏波の電力利用率と帯域利用率の２乗和の積が最小となる両偏波の通信モードを求めてもよい。
【００１６】
第１の発明の無線回線割当方法において、ステップＢは、主偏波の電力利用率と帯域利用率の差と電力利用率と帯域利用率の２乗和の積の絶対値が最小となる主偏波の通信モードと、直交偏波の電力利用率と帯域利用率の差と電力利用率と帯域利用率の２乗和の積の絶対値が最小となる直交偏波の通信モードと、主偏波の電力利用率と帯域利用率の差と主偏波の電力利用率と帯域利用率の２乗和と直交偏波の電力利用率と帯域利用率の差と直交偏波の電力利用率と帯域利用率の２乗和の積の絶対値が最小となる両偏波の通信モードを求めてもよい。
【００１７】
第１の発明の無線回線割当方法において、通信モードの要素として、変調方式、誤り訂正符号化率、スペクトラム圧縮率、偏波多重数のいずれかの組合せを用いてもよい。
【００１８】
第１の発明の無線回線割当方法において、主偏波と直交偏波は、Ｖ偏波とＨ偏波、または右旋円偏波と左旋円偏波であってもよい。
【００１９】
第２の発明は、主偏波と、主偏波と直交関係にある直交偏波と、主偏波と直交偏波を同時利用する両偏波のいずれかを通信回線に利用する複数の端末局と、当該端末局の通信を中継するノード装置と、これらの通信に用いられる通信回線の割り当てを行う無線回線割当装置とにより構成される無線通信システムの無線回線割当装置において、主偏波と直交偏波ごとに端末局に割り当てた電力の合計とシステムが利用できる電力の比である電力利用率と、端末局に割り当てた帯域の合計とシステムが利用できる帯域の比である帯域利用率を求める第１の手段と、主偏波の電力利用率と帯域利用率の差の絶対値が最小となる主偏波の通信モードと、直交偏波の電力利用率と帯域利用率の差の絶対値が最小となる直交偏波の通信モードと、主偏波の電力利用率と帯域利用率の差と直交偏波の電力利用率と帯域利用率の差の積の絶対値が最小となる両偏波の通信モードを求め、求めた主偏波の通信モードと求めた直交偏波の通信モードと求めた両偏波の通信モードの中から、主偏波と直交偏波の帯域利用率の差の絶対値が最小となる偏波と通信モードを選択し、選択した偏波と通信モードにおいて通信回線を設定する第２の手段とを備える。
第２の発明の無線回線割当装置において、第２の手段は、主偏波と直交偏波の電力利用率の差の絶対値が最小となる偏波と通信モードを選択してもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、システム全体で利用できる無線リソース（帯域、電力、偏波）を同時に最大限まで利用するように、端末局が通信を行う際に必要となる通信回線の偏波、変調方式、誤り訂正符号化率などの伝送パラメータを最適に選択することができる。これにより、システム全体のスループットを増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明における無線回線割当の概要を示す図である。
【図２】本発明における無線回線割当の処理手順例を示すフローチャートである。
【図３】通信モードの最適化規範を説明する図である。
【図４】新規回線の配置手順を示す図である。
【図５】本発明における回線割当の実施例１を示す図である。
【図６】本発明における回線割当の実施例２を示す図である。
【図７】衛星通信システムの構成例を示す図である。
【図８】セルラ通信システムの構成例を示す図である。
【図９】端末局と基地局の構成例を示す図である。
【図１０】端末局２０と基地局１０の通信シーケンスを示す図である。
【図１１】システム内の端末局数に対するスループット例を示す図である。
【図１２】通信モードごとの所要Ｃ／Ｎ特性（スペクトラム圧縮伝送）を示す図である。
【図１３】通信モードごとの所要Ｃ／Ｎ特性（多偏波空間多重伝送）を示す図である。
【図１４】通信モードごとの所要Ｃ／Ｎ特性を示す図である。
【図１５】従来の無線回線割当方法による無線回線割当例を示す図である。
【図１６】従来の無線回線割当方法の問題点１を説明する図である。
【図１７】従来の無線回線割当方法の問題点２を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、本発明における無線回線割当の概要を示す。
図１において、既存のＶ偏波局（Ｖ局）、Ｈ偏波局（Ｈ局）、偏波多重局（Ｂ局）に対して無線回線割当が行われている状況において、本発明は新規の適応偏波局（Ａ局）に対して、最も効率のよい偏波モードと通信モードを組み合わせて無線回線割当を行うことを特徴とする。
【００２３】
図２は、本発明における無線回線割当の処理手順例を示す。
図２において、ステップ１は、偏波モードごとに、利用帯域と利用電力のバランスをとるように通信モードを決定する。ステップ２は、偏波間の利用帯域と利用電力のバランスが最も良い偏波モードを決定する。ステップ３は、最適な偏波モードと通信モードの組み合わせからなる通信回線を空き帯域に割り当てる。以下に各ステップの詳細について説明する。
【００２４】
（ステップ１）
ステップ１では、偏波モードごとに通信モードを選択し、通信モードごとに割り当てる帯域と電力を計算し、図３に示す最適化規範に従い、通信モードごとに評価値を計算し、当該偏波モードで最小評価値となる通信モードを選択する。
【００２５】
偏波ｉ（ｉ＝ＶorＨ）におけるシステム帯域に対する全無線回線の合計帯域をシステム帯域利用率Ｗi とする。偏波ｉにおけるシステム電力に対する全無線回線の合計電力をシステム電力利用率Ｐi とする。このとき、図３は、ある回線候補におけるＷi とＰi の関係を示す。図中の線分Ａi と線分Ｂi は次式となる。
Ａi ＝｜Ｗi−Ｐi｜／√2     …(2) 
Ｂi ＝√（Ｗi2＋Ｐi2）      …(3) 
【００２６】
線分Ａi は、システム帯域とシステム電力に対する全無線回線の合計帯域と合計電力が平衡状態に対して、どれくらい乖離しているかを示す。すなわち、Ａi が短いほど帯域と電力の利用バランスがよい。また、線分Ｂi は帯域と電力の総合的な利用量を示す。すなわち、Ｂi が短いほど帯域と電力の利用量が総合的に少ない。したがって、帯域と電力の有効利用の観点から、線分Ａi が小さいほど望ましいと言える。あるいは、線分Ｂi が小さいほど望ましいと言える。あるいは、線分Ａi と線分Ｂi の積が小さいほど望ましいと言える。
【００２７】
本発明では、通信モードを最適化することは評価値を最小化することと帰着させ、線分Ａi または線分Ｂi または線分Ａi と線分Ｂi の積を評価値γi とする。以上より、本発明では偏波モードごとに、評価値を最小化することで通信モードを最適化する。
【００２８】
図１４に従い、ある要求速度を満たすために必要となる帯域と電力が通信モードごとに計算できる。ここで、通信モードごとにＷi とＰi を求め、式(2),(3) より評価値を求めることができる。本発明は、最適化規範に従い、複数の通信モードの中から、Ｖ偏波モードの場合は、評価値γV が最小となる通信モードを選択する。Ｈ偏波モードの場合は、評価値γH が最小となる通信モードを選択する。ＶＨ両偏波モードの場合は、評価値γV と評価値γH の積が最小となる通信モードを選択するか、あるいは、γV またはγH が最小となる通信モードを選択する。
【００２９】
（ステップ２）
ステップ２では、Ｖ偏波モード、Ｈ偏波モード、ＶＨ両偏波モードの中から、偏波間の利用帯域が最も均衡する偏波モードを１つ選択する。このとき、最適化規範により、各偏波の帯域と電力は平衡状態にあるため、偏波間の利用帯域が均衡すれば、自動的に偏波間の利用電力も均衡することを注意する。
【００３０】
以上より、Ｖ偏波の帯域利用率をＷrV、Ｈ偏波の帯域利用率式ＷrHとして、(4) の値が最小となるものを選択する。あるいは、Ｖ偏波の電力利用率をＰrV、Ｈ偏波の電力利用率式ＰrHとして、式(5) の値が最小となるもの、さらには、式(4) と式(5) の積の値が最小となるものを選択してもよい。
γ＝｜ＷrV−ＷrH｜        …(4) 
γ＝｜ＰrV−ＰrH｜        …(5) 
【００３１】
本式により、例えば、回線割当前にＶ偏波の利用帯域がＨ偏波の利用帯域より多い場合、Ｈ偏波モードが選択される。また、回線割当前にＨ偏波の利用帯域がＶ偏波の利用帯域より多い場合、Ｖ偏波モードが選択される。また、回線割当前にＶＨ両偏波の利用帯域が同程度の場合、ＶＨ両偏波モードが選択される。
【００３２】
（ステップ３）
ステップ３では、決定した偏波モードの通信回線をノード局の空き帯域に配置する。このとき、偏波モードがＶＨ両偏波モードの場合は、両偏波で同一周波数で同一幅の空き帯域しか利用できない制約がある。したがって、ＶＨ両偏波モードの配置を成功させやすくするために、両偏波が空いている帯域をできるだけ確保する。このための手順を図４を参照して説明する。なお、手順１は、ＶＨ両偏波モードとそれ以外で異なるが、手順２，３は、全ての偏波モードで共通である。
【００３３】
（図４(a) ：手順１）
Ｖ偏波モードとＨ偏波モードの場合は、裏偏波が配置済みの空き帯域を検索する。すなわち、Ｈ偏波に配置する場合は、Ｖ偏波が配置済み周波数のＨ偏波の空き帯域を検索する。Ｖ偏波に配置する場合は、Ｈ偏波が配置済み周波数のＶ偏波の空き帯域を検索する。ＶＨ両偏波モードは、両偏波が空いている帯域を検索する。
【００３４】
（図４(b) ：手順２）
手順１で検索した空き帯域が１個の場合は、当該空き帯域に通信回線を配置する。空き帯域が複数個の場合は、その中から通信回線の帯域を配置できる空き帯域（通信回線帯域より広くかつ通信回線の帯域に最も近い幅を持つ空き帯域）を抽出する。
【００３５】
（図４(c) ：手順３）
手順２で抽出した空き帯域が１個の場合は、当該空き帯域に通信回線を配置する。空き帯域が複数個の場合は、その中から下限周波数に最も近い空き帯域に通信回線を配置する。なお、手順３で通信回線を配置する空き帯域がノード局の中に残留していない場合は、回線割当失敗と判断する。
【００３６】
以上の手順によれば、裏偏波が割当済みの空き帯域に優先的に通信回線を配置する。または、通信回線の帯域幅に近い帯域を持つ空き帯域に優先的に通信回線を配置する。よって、図４(c) に示すように、通信回線の配置後に両偏波が空いている帯域が広くなる。
【００３７】
（実施例１）
図５は、本発明における回線割当の実施例１を示す。
図５において、Ｖ局(1) が割り当てられた後、適応偏波局であるＡ局(2) は、広い帯域が空いているＨ偏波を選択し、システム電力密度に近い所要電力密度の通信モードを選択する。次に、Ｖ局(3) 、Ｈ局(4) が割り当てられた後、Ａ局(5) は、広い帯域が空いているＨ偏波を選択し、電力が余っているため、システム電力密度よりも高い所要電力密度の通信モードを選択する。その後、Ａ局(6) は、帯域が空いているＶ偏波を選択し、電力が多く余っているため、システム電力密度よりも非常に高い所要電力密度の通信モードを選択する。ただし、当該通信モードを選択しても所要帯域を確保できない場合は、Ａ局(6) に対する回線割当は不可となる。このように、本発明によれば、端末局の偏波モードと通信モードを最適に選択することで、両偏波の帯域と電力を有効利用できる。
【００３８】
（実施例２）
図６は、本発明における回線割当の実施例２を示す。
図６において、Ｖ局(1) が割り当てられた後、Ａ局(2) は、広い帯域が空いているＨ偏波を選択し、システム電力密度に近い所要電力密度の通信モードを選択する。次に、偏波多重局であるＢ局(3) が割り当てられた後、Ａ局(4) は、広い帯域が空いているＨ偏波を選択し、電力が余っているため、システム電力密度よりも高い所要電力密度の通信モードを選択する。次に、Ａ局(5) は、帯域が空いているＶ偏波を選択し、電力が余っているため、システム電力密度よりも高い所要電力密度の通信モードを選択する。次に、Ａ局(6) は、帯域が空いているＨ偏波を選択し、電力が足りないため、システム電力密度よりも低い所要電力密度の通信モードを選択する。ただし、当該通信モードを選択しても所要帯域を確保できない場合は、Ａ局(6) に対する回線割当は不可となる。このように、本発明によれば、端末局の偏波モードと通信モードを最適に選択することで、両偏波の帯域と電力を有効利用できる。
【００３９】
図７および図８は、本発明の無線回線割当装置を含む無線通信システムの構成例を示す。図７に示す衛星通信システムのノード局は通信衛星局であり、図８に示すセルラ通信システムのノード局はセルラ基地局となる。
【００４０】
図７および図８において、端末局は、本発明の無線回線割当装置から指示された伝送パラメータ（偏波モード、通信モード、帯域、中心周波数、電力）を用い、基地局または別の端末局とノード局を介して通信を行う。
【００４１】
図９は、端末局と基地局の構成例を示す。
図９において、基地局１０は、アンテナ部１１、送受信部１２、アクセス制御部１３、回線管理データベース（ＤＢ）１４、無線回線割当処理部１５、データ入出力部１６により構成され、端末局２０は、アンテナ部２１、送受信部２２、アクセス制御部２３、回線要求部２４、データ入出力部２５により構成される。
【００４２】
以下、端末局２０と基地局１０の通信を前提として、図１０に示す端末局２０と基地局１０の通信シーケンスを参照して説明する。なお、端末局と端末局の通信の場合は、基地局で回線要求信号を受信したとき、送信側端末局と受信側端末局それぞれの伝送パラメータを決定し端末局に返信するとともに、送信側端末局は、データ送信時に受信側端末局の端末局ＩＤを付加すればよい。
【００４３】
基地局１０は、端末局２０が送信した回線要求信号を送受信部１２で受信すると、アクセス制御部１３が端末局ＩＤと要求速度の情報を取り出し、無線回線割当処理部１５に通知する。無線回線割当処理部１５は、要求速度および回線管理ＤＢ１４の情報から、伝送パラメータを決定する。その後、当該端末局へ決定した伝送パラメータを返信すると共に、回線管理ＤＢ１４の当該端末局の端末局ＩＤに対する伝送パラメータをアップデートする。また、データ入出力部１６から送受信部１２にデータが入力されると、アクセス制御部１３でデータに送信先の端末局ＩＤを付加して送受信部１２から送信する。また、送受信部１２から受信したデータに基地局ＩＤが付加されていることをアクセス制御部１３で検知すると、データをデータ入出力部１６から出力する。通信終了時に端末局２０は回線開放信号を基地局１０に送信する。基地局１０は当該端末局が利用していた伝送パラメータを回線管理ＤＢ１４から削除する。
【００４４】
（性能評価）
各偏波のシステム帯域を36ＭHz、システム電力を 2.5Ｗとし、各端末局がランダムなタイミングで回線割当要求／回線保持／回線開放を繰り返すなかで、回線割当要求時に１回線に必要となる帯域と電力がシステム内に残留していない場合は回線割当失敗とする。図１１はシステム内の端末局数に対するスループット（回線割当に成功した全端末局の要求速度の合計）の変化を示す。図に示すように、本発明は従来技術より端末数が多くなるほどスループットが改善する。
【００４５】
（通信モードの拡張）
これまで説明では、通信モードのパラメータを変調方式、誤り訂正符号化率としたが、本発明では、これらにスペクトラム圧縮伝送（非特許文献３）におけるスペクトラム圧縮率、多偏波空間多重伝送（非特許文献４）における偏波多重数を加えることができる。
【００４６】
スペクトラム圧縮伝送によれば、変調方式、誤り訂正符号化率、スペクトラム圧縮率の組み合わせからなる通信モードを変えることで、スペクトラム利用効率と所要Ｃ／Ｎの関係を変えることができる。スペクトラム圧縮率Ｃは、スペクトラム圧縮前の帯域幅Ｗa に対するスペクトラム圧縮後の帯域幅Ｗb の比であり、Ｃ＝Ｗb ／Ｗa である。通信モードごとのスペクトラム利用効率と所要Ｃ／Ｎの関係を図１２に示す。この関係を図２に示すステップ１に適用して、通信モードを最適化することで、本発明の効果を得ることができる。
【００４７】
多偏波空間多重伝送の通信モードは、変調方式、誤り訂正符号化率、偏波多重数の組合せからなる。通信モードごとのスペクトラム利用効率と所要Ｃ／Ｎの関係を図１３に示す。図において、２ＭＰは２偏波多重（ＶＨ両偏波多重）、３ＭＰは３偏波多重（Ｖ偏波、Ｈ偏波、ＶＨ両偏波に非直交偏波の多重）である。この関係を図２に示すステップ１に適用して、通信モードを最適化することで、本発明の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１０  基地局
１１  アンテナ部
１２  送受信部
１３  アクセス制御部
１４  回線管理データベース（ＤＢ）
１５  無線回線割当処理部
１６  データ入出力部
２０  端末局
２１  アンテナ部
２２  送受信部
２３  アクセス制御部
２４  回線要求部
２５  データ入出力部
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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