(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め配分された通信資源を用いて通信を行う複数の通信装置のそれぞれに対して、当該通信装置が通信を行う際に使用する前記通信資源の配分を示す配分情報を送信する送信手段と、
前記通信装置のそれぞれに対する前記通信資源の配分を第１の配分状態から第２の配分状態へと変化させる際に、前記第１の配分状態と前記第２の配分状態とに基づいて、前記通信資源の配分を示す中間状態を生成する中間状態生成手段と、を有し、
前記送信手段は、前記第１の配分状態から前記中間状態生成手段が生成した中間状態を経由した後に前記第２の配分状態となるよう、前記通信装置のそれぞれに対して前記配分情報を送信する
通信制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の通信制御装置であって、
前記中間状態生成手段は、前回の配分状態から前記通信装置のそれぞれに対する前記通信資源の配分を変化させる際に、前記通信資源が前記前回の配分状態において配分されている前記通信装置とは異なる前記通信装置に対して配分されないように、前記前回の配分状態を変化させた前記中間状態を生成する
通信制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の通信制御装置であって、
前記中間状態生成手段は、前回の配分状態から前記通信装置のそれぞれに対する前記通信資源の配分を変化させる際に、前記通信資源が前記前回の配分状態において配分されている前記通信装置と同一の前記通信装置に対して配分されるか、又は、前記通信資源がいずれの前記通信装置に対しても配分されない状態となるように、前記前回の配分状態を変化させた前記中間状態を生成する
通信制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の通信制御装置であって、
前記中間状態生成手段は、いずれの前記通信装置に対しても配分されていない前記通信資源が存在するように前記中間状態を生成する
通信制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の通信制御装置であって、
前記中間状態生成手段は、いずれの前記通信装置に対しても配分されていない前記通信資源が存在するように前記中間状態を生成した後、生成した当該中間状態のうちのいずれの前記通信装置に対しても配分されていない前記通信資源に任意の前記通信装置を割り当てるよう生成した前記中間状態を更新する
通信制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の通信制御装置であって、
前記通信装置に対する前記通信資源の配分数を示す割当値が予め定められており、
前記中間状態生成手段は、前記通信装置に対する前記通信資源の配分数が前記割当値以上になるように前記中間状態を生成する
通信制御装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の通信制御装置であって、
前記中間状態生成手段は、前記通信装置が行う通信の信頼性を示す信頼性情報に基づいて、前記中間状態を生成する
通信制御装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の通信制御装置であって、
前記通信装置が行う通信を監視する通信監視手段を有し、
前記中間状態生成手段は、前記通信監視手段の監視結果に応じて前記中間状態を生成する
通信制御装置。
【請求項９】
予め配分された通信資源を用いて通信を行う複数の通信装置のそれぞれに対して、当該通信装置が通信を行う際に使用する前記通信資源の配分を示す配分情報を送信し、
前記通信装置のそれぞれに対する前記通信資源の配分を第１の配分状態から第２の配分状態へと変化させる際に、前記第１の配分状態と前記第２の配分状態とに基づいて、前記通信資源の配分を示す中間状態を生成し、
前記第１の配分状態から前記中間状態を経由した後に前記第２の配分状態となるよう、前記通信装置のそれぞれに対して前記配分情報を送信する
通信制御方法。
【請求項１０】
通信制御装置に、
予め配分された通信資源を用いて通信を行う複数の通信装置のそれぞれに対して、当該通信装置が通信を行う際に使用する前記通信資源の配分を示す配分情報を送信する送信手段と、
前記通信装置のそれぞれに対する前記通信資源の配分を第１の配分状態から第２の配分状態へと変化させる際に、前記第１の配分状態と前記第２の配分状態とに基づいて、前記通信資源の配分を示す中間状態を生成する中間状態生成手段と、を実現させ、
前記送信手段は、前記第１の配分状態から前記中間状態生成手段が生成した中間状態を経由した後に前記第２の配分状態となるよう、前記通信装置のそれぞれに対して前記配分情報を送信する
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信制御装置、通信制御方法、プログラムに関し、特に、通信資源の配分を変更する通信制御装置、通信制御方法、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
通信を行う通信装置に対して通信資源（伝送帯域）を配分し、各通信装置が予め配分された通信資源を用いて通信を行う技術が様々知られている。【０００３】
例えば、特許文献１には、指標値計算手段と、輻輳度合い測定手段と、しきい値設定手段と、判断手段と、を備える通信装置が記載されている。特許文献１によると、指標値計算手段は、他の通信装置の間の通信路品質に基づいて、指標値を他の通信装置ごとに計算する。また、しきい値設定手段は、輻輳度合い測定手段による測定結果に基づいて、しきい値を計算する。そして、判断手段は、指標値としきい値とを比較して、無線リソースを他の通信装置に対する割り当て候補とするかどうかを判断する。特許文献１によると、このような構成により、輻輳の発生を抑制しつつ省電力効果を十分に発揮することが出来る。【０００４】
また、例えば、特許文献２には、規制情報及びアラートの有無に基づいて、複数の端末それぞれについて無線リソース割り当ての上限値を設定し、設定した上限値に基づいて各端末に対する無線リソースの割り当てを行うことが記載されている。特許文献２によると、このような構成により、無線リソースを無駄なく割り当てることが可能となる。【０００５】
また、例えば、特許文献３には、スケジューラを有する親局と複数の子局とを有する無線通信システムが記載されている。特許文献３によると、スケジューラは、定期的にスケジューリングを行い、データ伝送の実行状態などに応じて、動的に割り当てる伝送帯域を最適化する。そして、親局は、スケジューラで決定された伝送帯域割当を各子局へ通知する。その後、子局は、スケジューラの決定に従ってデータ伝送を行う。特許文献３によると、このような構成により、データ伝送の状態に応じて、伝送帯域の割り当てを動的に変化させることが出来る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０７７６５８号
【特許文献２】特開２０１３−９０２２４号公報
【特許文献３】特開２００１−２２３７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１、２に記載されている技術のように、通信を行う際には、通信端末ごとに通信資源を割り当てる。この場合、通信の衝突を避けるため、単純な通信システムにおいては、通信端末ごとに割り当てた資源の割り当てを固定することが多い。その結果、各通信端末が単位時間あたりに送受信可能な情報量の制御や、環境に応じた柔軟な通信資源の選択を行うことが難しくなる、という問題が生じていた。【０００８】
このような問題を解消するためには、特許文献３に記載されているように、各通信端末に割り当てる通信資源を動的に変化させることが望ましい。しかしながら、通信資源の配分を動的に変化させると、例えば、通信資源の割当先となる通信端末が変化した場合において、いずれかの通信端末が通信資源の割り当てを変更する旨の情報の受信に失敗した場合、正常に受信した通信端末との間で輻輳が生じることになる。また、輻輳が生じた結果として、通信速度が急激に低下するおそれがある。このように、各通信端末に割り当てる通信資源の配分を動的に変化させることが望ましいものの、通信資源の配分を動的に変化させると通信資源の配分を変化させる際に輻輳が生じてしまい、通信速度が急激に低下するおそれがある、という問題が生じていた。【０００９】
そこで、本発明は、各通信端末に割り当てる通信資源の配分を動的に変化させると通信資源の配分を変化させる際に輻輳が生じてしまい、通信速度が急激に低下するおそれがある、という問題を解決する通信制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる目的を達成するため本発明の一形態である通信制御装置は、
予め配分された通信資源を用いて通信を行う複数の通信装置のそれぞれに対して、当該通信装置が通信を行う際に使用する前記通信資源の配分を示す配分情報を送信する送信部と、
前記通信装置のそれぞれに対する前記通信資源の配分を第１の配分状態から第２の配分状態へと変化させる際に、前記第１の配分状態と前記第２の配分状態とに基づいて、前記通信資源の配分を示す中間状態を生成する中間状態生成部と、を有し、
前記送信部は、前記第１の配分状態から前記中間状態生成部が生成した中間状態を経由した後に前記第２の配分状態となるよう、前記通信装置のそれぞれに対して前記配分情報を送信する
という構成を採る。【００１１】
また、本発明の他の形態である通信制御方法は、
予め配分された通信資源を用いて通信を行う複数の通信装置のそれぞれに対して、当該通信装置が通信を行う際に使用する前記通信資源の配分を示す配分情報を送信し、
前記通信装置のそれぞれに対する前記通信資源の配分を第１の配分状態から第２の配分状態へと変化させる際に、前記第１の配分状態と前記第２の配分状態とに基づいて、前記通信資源の配分を示す中間状態を生成し、
前記第１の配分状態から前記中間状態生成部が生成した中間状態を経由した後に前記第２の配分状態となるよう、前記通信装置のそれぞれに対して前記配分情報を送信する
という構成を採る。【００１２】
また、本発明の他の形態であるプログラムは、
通信制御装置に、
予め配分された通信資源を用いて通信を行う複数の通信装置のそれぞれに対して、当該通信装置が通信を行う際に使用する前記通信資源の配分を示す配分情報を送信する送信部と、
前記通信装置のそれぞれに対する前記通信資源の配分を第１の配分状態から第２の配分状態へと変化させる際に、前記第１の配分状態と前記第２の配分状態とに基づいて、前記通信資源の配分を示す中間状態を生成する中間状態生成部と、を実現させ、
前記送信部は、前記第１の配分状態から前記中間状態生成部が生成した中間状態を経由した後に前記第２の配分状態となるよう、前記通信装置のそれぞれに対して前記配分情報を送信するプログラムである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、以上のように構成されることにより、各通信端末に割り当てる通信資源の配分を動的に変化させると通信資源の配分を変化させる際に輻輳が生じてしまい、通信速度が急激に低下するおそれがある、という問題を解決する通信制御装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】通信資源の一例を示す図である。
【図２】通信資源の他の一例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る通信システムの構成の一例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る通信システムの構成の一例を示す図である。
【図５】図３で示す通信ノードの構成の一例を示す図である。
【図６】図３で示す配分制御通信ノードの構成の一例を示す図である。
【図７】通信資源の配分である始状態と終状態との一例を示す図である。
【図８】図７で示す始状態から終状態へと変化させる際の中間状態の一例を示す図である。
【図９】図７で示す始状態から終状態へと変化させる際の中間状態の他の一例を示す図である。
【図１０】図７で示す始状態から終状態へと変化させる際の中間状態の他の一例を示す図である。
【図１１】図７で示す始状態から終状態へと変化させる際の中間状態の他の一例を示す図である。
【図１２】図６で示す通信資源配分演算処理部の構成の一例を示す図である。
【図１３】通信資源の配分である始状態と終状態との一例を示す図である。
【図１４】図１２で示す通信資源配分演算処理部の処理の一例を示す図である。
【図１５】図１２で示す通信資源配分演算処理部の処理の一例を示す図である。
【図１６】図１３で示す始状態と終状態とから通信資源配分演算処理部が生成する中間状態の一例を示す図である。
【図１７】図６で示す通信資源配分演算処理部の他の構成の一例を示す図である。
【図１８】通信資源の配分である始状態と終状態との一例を示す図である。
【図１９】図１７で示す通信資源配分演算処理部の処理の一例を示す図である。
【図２０】通信資源の配分である始状態と終状態との一例を示す図である。
【図２１】図１７で示す通信資源配分演算処理部の他の処理の一例を示す図である。
【図２２】図２０で示す始状態と終状態とから通信資源配分演算処理部が生成する中間状態の一例を示す図である。
【図２３】通信資源の配分である始状態と終状態との一例を示す図である。
【図２４】図１７で示す通信資源配分演算処理部の他の処理の一例を示す図である。
【図２５】図２３で示す始状態と終状態とから通信資源配分演算処理部が生成する中間状態の一例を示す図である。
【図２６】通信資源の配分である始状態と終状態との一例を示す図である。
【図２７】図１７で示す通信資源配分演算処理部の他の処理の一例を示す図である。
【図２８】図２６で示す始状態と終状態とから通信資源配分演算処理部が生成する中間状態の一例を示す図である。
【図２９】通信システムの状況の一例を示す図である。
【図３０】図６で示す通信資源配分演算処理部の他の構成の一例を示す図である。
【図３１】図３０で示す通信資源配分演算処理部が生成する中間状態の一例を示す図である。
【図３２】本発明の第１の実施形態に係る配分制御ノードの動作の一例を示すフローチャートである。
【図３３】本発明の第２の実施形態に係る通信制御装置の構成の一例を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態を図１乃至図３２を参照して説明する。図１、図２は、通信資源の一例を示す図である。図３、図４は、通信システム１の構成の一例を示す図である。
図５は、通信ノード２の構成の一例を示す図である。図６は、配分制御通信ノード３の構成の一例を示す図である。図７は、通信資源の配分である始状態と終状態との一例を示す図である。図８乃至図１１は、図７で示す始状態から終状態へと変化させる際の中間状態の一例を示す図である。図１２は、通信資源配分演算処理部３６の構成の一例である通信資源配分演算処理部３６Ａを示す図である。図１３は、始状態と終状態との一例を示す図である。図１４乃至図１５は、通信資源配分演算処理部３６Ａの処理の一例を示す図である。図１６は、図１３で示す始状態と終状態とから通信資源配分演算処理部３６Ａが生成する中間状態の一例を示す図である。図１７は、通信資源配分演算処理部３６の他の構成の一例である通信資源配分演算処理部３６Ｂを示す図である。図１８は、始状態と終状態との一例を示す図である。図１９は、通信資源配分演算処理部３６Ｂの処理の一例を示す図である。図２０は、始状態と終状態との一例を示す図である。図２１は、通信資源配分演算処理部３６Ｂの他の処理の一例を示す図である。図２２は、図２０で示す始状態と終状態とから通信資源配分演算処理部３６Ｂが生成する中間状態の一例を示す図である。図２３は、始状態と終状態との一例を示す図である。図２４は、通信資源配分演算処理部３６Ｂの他の処理の一例を示す図である。図２５は、図２３で示す始状態と終状態とから通信資源配分演算処理部３６Ｂが生成する中間状態の一例を示す図である。図２６は、始状態と終状態との一例を示す図である。図２７は、通信資源配分演算処理部３６Ｂの他の処理の一例を示す図である。図２８は、図２６で示す始状態と終状態とから通信資源配分演算処理部３６Ｂが生成する中間状態の一例を示す図である。図２９は、通信システム１の状況の一例を示す図である。図３０は、通信資源配分演算処理部３６の他の構成の一例である通信資源配分演算処理部３６Ｃを示す図である。図３１は、通信資源配分演算処理部３６Ｃが生成する中間状態の一例を示す図である。図３２は、配分制御通信ノード３の動作の一例を示すフローチャートである。
【００１６】
本発明の第１の実施形態では、予め配分された通信資源（電波資源ともいう。時間領域、周波数領域など。代表的なものは周波数帯域）を用いて通信を行う通信ノード２と、通信ノード２に対して通信資源を配分する配分制御通信ノード３と、を有する通信システム１について説明する。本実施形態における通信システム１の配分制御通信ノード３は、制御用アプリケーション３７などから通信資源の配分を示す終状態（始状態とは異なる通信資源の配分の状態）を受信すると、各通信ノード２に対する通信資源の配分を始状態から終状態へと変化させる。後述するように、配分制御通信ノード３は、各通信端末に対する通信資源の配分を始状態から終状態へと変化させる際に、当該変化により輻輳状態が生じないように、少なくとも１つの中間状態を生成する。そして、配分制御通信ノード３は、始状態から中間状態を経由した後に終状態となるよう、各通信ノード２に対する通信資源の配分を変化させる。
【００１７】
なお、複数の通信ノード２に対して通信資源を（主に固定的に）配分する方法には、多元接続方式として知られる様々なものが存在する。例えば、時間分割多元接続方式（TDMA：Time Division Multiple Access）では、各通信者に対し別々の時間領域が割り当てられる。同様に、周波数分割多元接続方式（FDMA：Frequency Division Multiple Access）、偏波分割多元接続（PDMA：Polarization Division Multiple Access）、符号分割多元接続方式（CDMA：Code Division Multiple Access）、直交周波数分割多元接続方式（OFDMA：Orthogonal Frequency Division Multiple Access）、空間分割多元接続方式（SDMA：Spatial Division Multiple Access）、非直交多元接続方式（NOMA：Non-Orthogonal Multiple Access）などが存在する。
【００１８】
上記に例示した多元接続方式は、各々に対応する多重化方式を基礎としている。多重化方式とは単一伝送路において信号を論理的に分割する方式のことである。例えば時間分割多重（TDM：Time Division Multiplexing）においては、図１で示すように、いくつかに分割した時間領域の各々を、独立した伝送路として扱うことができる。このような論理的に分割された各々の伝送路を、本文中においては「通信資源」と呼ぶ。
【００１９】
また、図２で示すように、例えばTDMとOFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）とを組み合わせるなど、通信資源を配分する方法は複数の方式を組み合わせても構わない。図２では、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５は５個の通信ノード２を表し、各々の通信ノード２が通信資源全体を分割して使用している状況を示している。図２を参照すると、OFDM資源が３個（OR1、OR2、OR3）存在し、TDM資源も３個（TR1、TR2、TR3）存在している。そのため、通信資源は合わせて９個存在することになる。そのため、図２の場合、５個の通信ノード２が９個の通信資源を用いて通信を行っていることになる。
【００２０】
なお、通信資源は、必ずしも予め固定されたものや互いに直交するものでなくても構わない。例えばMIMO（Multiple Input Multiple Output）において行われるように、元の通信資源をe_1,e_2,e_3,…,e_N とするとき、これらの線形結合等もまた、新たな通信資源になり得る。この場合、線形結合した結果をＫ個の通信ノード２に配分することになる。
【００２１】
本実施形態において説明する通信システム１は、上記説明した多元接続方式のいずれを用いて通信資源を分配していても構わない。なお、以下においては、説明の便宜のために、TDMにおける時間領域を通信資源として想定した説明を行う。
【００２２】
図３を参照すると、通信システム１は、通信ノード２（通信装置）と配分制御通信ノード３（通信制御装置）とを有している。図４で示すように、通信ノード２としては、例えば、移動局を想定することが出来る。また、配分制御通信ノード３としては、例えば、基地局を想定することが出来る。
【００２３】
なお、通信ノード２と配分制御通信ノード３との役割は、必ずしも固定的である必要は無い。例えば、配分制御通信ノード３は、必要な構成を有している場合、通信ノード２として振る舞うことが出来る。また、通信ノード２は、後述する配分制御のためのハードウェアまたはソフトウェアを有している場合、配分制御通信ノード３として振る舞うことが出来る。このように、制御と被制御の役割は任意に交換することができる。
【００２４】
通信ノード２は、当該通信ノード２に対して割り当てられた通信資源の配分を示す配分情報を配分制御通信ノード３から受信する。そして、通信ノード２は、配分された通信資源を用いて（時間領域において）、ユーザデータを送信する。
【００２５】
図５は、通信ノード２の構成の一例である。図５を参照すると、通信ノード２は、例えば、アンテナ２０と変復調器２１と被制御用レジスタ２２と送信スイッチ２３と送受信データ用記憶装置２４とを有している。
【００２６】
アンテナ２０は、無線通信における物理的なインターフェースである。通信ノード２は、アンテナ２０を介して、他の通信ノード２や配分制御通信ノード３と信号の送受信を行う。
【００２７】
変復調器２１は、アンテナ２０が受信した受信信号を復調してデータを取り出す。そして、取り出したデータを被制御用レジスタ２２や送受信データ用記憶装置２４に格納する。また、変復調器２１は、例えば送信スイッチ２３からの指示に応じて、データを送信信号に変調する。変復調器２１が変調した送信信号は、アンテナ２０を介して他の通信ノード２や配分制御通信ノード３へ送信される。
【００２８】
被制御用レジスタ２２は、自装置に対する通信資源の配分を示す配分情報を保持する。
被制御用レジスタ２２が保持する配分情報は、送信スイッチ２３において利用されることになる。
【００２９】
送信スイッチ２３は、被制御用レジスタ２２が保持する配分情報を参照して、自装置に対して配分されている通信資源を用いて送信信号を送信するよう変復調器２１を制御する。本実施形態においては、送信スイッチ２３は、自装置に配分されている送信時間領域において送信信号を送信するよう変復調器２１を制御する。
【００３０】
送受信データ用記憶装置２４は、変復調器２１が復調したデータのうちのユーザデータを保持する、ユーザデータ用のバッファやメモリなどの記憶装置である。なお、通信ノード２は送受信データ用記憶装置２４を有していなくても構わない。
【００３１】
通信ノード２は、例えばこのような構成を有している。通信ノード２は、例えば図５で示すような構成を有することで、配分情報の受信や当該配分情報に基づくユーザデータの送信を行うことが出来る。一方で、通信ノード２が図５で示すような構成を有している場合、通信資源の配分を制御することは出来ないことになる。
【００３２】
なお、通信ノード２は、配分制御通信ノード３から配分情報を受信した際に、配分制御通信ノード３との間で何らかの制御応答を行うよう構成しても構わない。
【００３３】
配分制御通信ノード３は、通信ノード２と通常のユーザデータを伝送する通信を行いながら、各通信ノード２に対して通信資源の配分を示す配分情報を通知する。配分制御通信ノード３は、各通信ノード２のみを対象として通信資源の配分を行っても構わないし、自身（配分情報を通知する配分制御通信ノード３自身）を含めて通信資源の配分を行っても構わない。なお、以下においては、説明を簡単にするため、配分制御通信ノード３が各通信ノード２に対する通信資源の配分を行う場合について説明する。
【００３４】
図６は、配分制御通信ノード３の構成の一例である。図６を参照すると、配分制御通信ノード３は、例えば、アンテナ３０と変復調器３１と被制御用レジスタ３２と送信スイッチ３３と送受信データ用記憶装置３４と通信監視部３５と通信資源配分演算処理部３６と制御用メモリ／ステップカウンタ３８と制御用レジスタ３９とを有し、制御用アプリケーション３７と接続されている。
【００３５】
アンテナ３０、変復調器３１、送信スイッチ３３は、送信部として機能する。アンテナ３０と変復調器３１と送信スイッチ３３、及び、送受信データ用記憶装置３４の構成は、通信ノード２の構成と同様である。そのため、詳細な説明は省略する。
【００３６】
被制御用レジスタ３２は、自装置に対する通信資源の配分を示す配分情報を保持する。
被制御用レジスタ３２は、他の配分制御通信ノード３から受信した配分情報を保持する際に用いられ、通信ノード２の被制御用レジスタ２２と同等に動作する。
【００３７】
配分制御通信ノード３が被制御用レジスタ３２を有することで、制御と被制御との役割を入れ替えることが可能となる。ただし、配分制御通信ノード３は、必ずしも被制御用レジスタ３２を有していなくても構わない。
【００３８】
通信監視部３５は、アンテナ３０が受信した受信信号を監視する。具体的には、通信監視部３５は、受信信号を監視することで、各通信ノード２が前回通知した配分情報に従って通信を行っているか否か監視する。換言すると、通信監視部３５は、各通信ノード２が当該通信ノード２に配分された通信資源を用いて通信を行っているか否かを判定する。
通信監視部３５による通信結果に基づいて、制御用メモリ／ステップカウンタ３８のカウンタを進めるかなどを判断することになる。
【００３９】
通信資源配分演算処理部３６（中間状態生成部）は、各通信ノード２に対する通信資源の配分の状態を始状態から終状態へと変化させる際に、始状態と終状態とに基づいて、各通信ノード２に対する通信資源の配分を示す中間状態を生成する。通信資源配分演算処理部３６は、例えば論理回路とレジスタなどの記憶装置から構成されている。又は、通信資源配分演算処理部３６は、図示しない演算装置と記憶装置とを有しており、記憶装置が有するプログラムを演算装置が実行することで、中間状態を生成する処理を実現する。
【００４０】
例えば、通信資源配分演算処理部３６は、通信資源が前回の配分状態（例えば、始状態。又は一つ前の中間状態）において配分されている通信ノード２とは異なる通信ノード２に対して配分されないように、前回の配分状態を変化させた中間状態を生成する。換言すると、通信資源配分演算処理部３６は、通信資源が前回の配分状態において配分されている通信ノード２と同一の通信ノード２に対して配分されるか、又は、いずれの通信ノード２に対しても配分されない状態となるように、前回の配分状態を変化させた中間状態を生成する。このように、通信資源配分演算処理部３６は、時系列において連続する配分状態において、同一の通信資源が異なる通信ノード２に配分されないように、中間状態を生成する。また、通信資源配分演算処理部３６は、いずれの通信ノード２に対しても配分されていない通信資源が存在するように、中間状態を生成する。
【００４１】
また、通信資源配分演算処理部３６は、各通信ノード２に配分される通信資源の下限値を示す割当値を通信ノード２ごとに予め有することが出来る。通信資源配分演算処理部３６が割当値を有する場合、通信資源配分演算処理部３６は、通信ノード２に配分される通信資源の数が割当値以上となるように、中間状態を生成することが出来る。
【００４２】
また、通信資源配分演算処理部３６は、通信ノード２が通信を行う際の通信の信頼性を示す信頼性情報を用いて中間状態を生成するよう構成することが出来る。例えば、通信資源配分演算処理部３６は、信頼性情報に基づいて、時系列において連続する配分状態において、同一の通信資源が異なる通信ノード２に配分される状態を許容するか否かを判断することが出来る。なお、信頼性情報は、例えば、通信ノード２から受信した受信信号の受信電力を測定することによって得ることが出来る。又は、信頼性情報は、通信ノード２とデータを送受信した際の誤り率や信号検出率に基づいて取得しても構わない。
【００４３】
なお、通信資源配分演算処理部３６は、中間状態を生成した後、生成した中間状態にいずれの通信ノード２に対しても配分されていない通信資源が含まれる場合、当該通信資源に任意の通信ノード２を割り当てても構わない。換言すると、通信資源配分演算処理部３６は、いずれの通信ノード２に対しても配分されていない通信資源を含む中間状態を生成した後、生成した当該中間状態のうちのいずれの通信ノード２に対しても配分されていない通信資源に任意の通信ノード２を割り当てるよう中間状態を更新しても構わない。このように、いずれの通信ノード２に対しても配分されていない通信資源に任意の通信ノード２を割り当てることで、通信資源を効率的に使用しつつ、部分的な輻輳の可能性は生じるものの全体として輻輳の可能性を低減させた中間状態を生成することが出来る。
【００４４】
通信資源配分演算処理部３６の具体的な構成、及び、中間状態を生成する処理の詳細な流れについては、後述する。
【００４５】
制御用アプリケーション３７は、最終的な（目的とする）通信資源の配分である終状態を指定する。制御用アプリケーション３７は、配分制御通信ノード３が有していても構わないし、配分制御通信ノード３の外部に存在していても構わない。本実施形態においては、終状態をどのように設定するかについては、特に限定しない。
【００４６】
制御用メモリ／ステップカウンタ３８は、通信資源配分演算処理部３６が計算した全ての中間状態、始状態及び終状態を順序付きで保持する。そして、制御用メモリ／ステップカウンタ３８は、ステップカウンタなどを利用してスケジューリングを行う。
【００４７】
例えば、制御用メモリ／ステップカウンタ３８は、通信監視部３５からの監視結果を参照して、監視結果に基づく制御を行う。具体的には、制御用メモリ／ステップカウンタ３８は、監視の結果、前回配分した通信資源で送信しなかった通信ノード２が存在する場合、ステップカウンタを進めず前回と同じ通信資源の配分を示す配分情報を再送する。または、制御用メモリ／ステップカウンタ３８は、部分的にステップを進める。または、制御用メモリ／ステップカウンタ３８は、通信資源配分演算処理部３６において通信資源配分の再計算を行うよう指示する。その結果、通信資源配分演算処理部３６は、通信監視部３５の監視結果に応じて中間状態を生成することになる。
【００４８】
一方、通信監視部３５からの監視結果により、各通信ノード２が配分情報に従って通信をしていると判断される場合、制御用メモリ／ステップカウンタ３８は、ステップカウンタをインクリメントして次の通信資源の配分を示す状態（中間状態又は終状態）を制御用レジスタ３９に書き込む。
【００４９】
このように、制御用メモリ／ステップカウンタ３８は、通信監視部３５からの監視結果を参照して、監視結果に基づく制御を行う。
【００５０】
制御用レジスタ３９は、次の送信タイミングにおける各通信ノード２に対する通信資源の配分を示す配分情報を保持する。上記のように、制御用レジスタ３９には、制御用メモリ／ステップカウンタ３８により、次のタイミングにおける、各通信ノード２に対する配分情報が書き込まれることになる。
【００５１】
配分制御通信ノード３は、例えば、このような構成を有している。
【００５２】
ここで、例えば、図７で示す始状態から図７で示す終状態に通信ノード２に対する通信資源の配分を変化させるとする。この場合、一斉に配分を変更する制御等を行うと、始状態と終状態とで異なる通信ノード２に配分された通信資源において、輻輳の可能性が高くなることになる。つまり、図７で示す場合、通信資源Ｒ３〜Ｒ１０、Ｒ１４〜Ｒ２０において、輻輳が生じる可能性があることになる。
【００５３】
そこで、通信資源配分演算処理部３６は、図７で示す始状態と終状態とに基づいて、例えば、図８で示すような２つの中間状態を生成する。図８の始状態と中間状態１とを参照すると、通信資源Ｒ１、Ｒ２、Ｒ１１〜Ｒ２０は、配分されている通信ノード２が同一である。また、通信資源Ｒ３〜Ｒ１０は、いかなる通信ノード２に対しても配分されていない。このように、図８の始状態と中間状態１とを参照すると、中間状態１において、始状態において配分されている通信ノード２とは異なる通信ノード２に対して通信資源が配分されていないことが分かる。同様に、中間状態１と中間状態２とを参照すると、中間状態２において、中間状態１において配分されている通信ノード２とは異なる通信ノード２に対して通信資源が配分されていない。また、中間状態２と終状態とにおいても、同様である。また、図８を参照すると、中間状態１、中間状態２のいずれにおいても、いずれの通信ノード２に対しても配分されていない通信資源が存在していることが分かる（例えば、中間状態１において、通信資源Ｒ３からＲ１０はいずれの通信ノード２に対しても配分されていない）。
【００５４】
以上のように、通信資源配分演算処理部３６は、時系列において連続する配分状態において、同一の通信資源が異なる通信ノード２に配分されないように、中間状態を生成する。また、いずれの通信ノード２に対しても配分されていない通信資源が存在するように中間状態を生成する。このように中間状態を生成することで、通信資源配分演算処理部３６は、連続する配分状態間で輻輳が生じ得ないように複数の中間状態を生成することになる。
【００５５】
なお、通信資源配分演算処理部３６が有する割当値が変化すると、生成される中間状態も変化することになる。例えば、図７及び図８で示す例において、通信ノードＸ２に対する割当値が７であるとする。この場合、通信資源配分演算処理部３６は、例えば、図９で示すように中間状態を生成する。図８、図９を参照すると、図９においては、各通信ノード２に対する通信資源の配分数の変動は図８に比べて小さくなっている一方で、経由する中間状態の数が増加していることが分かる。
【００５６】
また、各通信ノード２に対する割当値が０である場合、通信資源配分演算処理部３６は、図１０で示すように、いずれの通信ノード２に対しても通信資源を配分しない中間状態１を生成することになる。この場合、始状態及び終状態がいかなる状態であったとしても、始状態、中間状態１、終状態、の順番で通信資源の配分が変化することになる。
【００５７】
また、中間状態にいずれの通信ノード２に対しても配分されていない通信資源が含まれる場合に、当該通信資源に任意の通信ノード２を割り当てるよう中間状態を更新する処理の一例について図１１を参照して説明する。図１１では、図９で示す中間状態の変化例について示しており、任意の通信ノード２の一例を括弧で示している。図９及び図１１を参照すると、図１１の中間状態１では、図９においていずれの通信ノード２に対しても配分されていなかった通信資源Ｒ３〜Ｒ６が任意の通信ノード２（例えば、Ｘ４）に配分されている。このように、通信資源配分演算処理部３６は、中間状態を生成した後、当該中間状態のうちのいずれの通信ノード２に対しても配分されていない通信資源に任意の通信ノード２を割り当てるよう構成しても構わない。なお、図１１の中間状態３で示すように、通信資源配分演算処理部３６が割り当てる任意の通信ノード２は、通信資源ごとに異なっていても構わない。また、中間状態４で示すように、通信資源配分演算処理部３６が上記のように構成されている場合であっても、必要に応じて通信資源を割り当てないように構成しても構わない。
【００５８】
以下、通信資源配分演算処理部３６の具体的な構成と処理例について、４つの例を挙げて説明する。
【００５９】
１つ目は、比較的単純な手段により、大規模な演算装置、例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ）を有していないようなハードウェアであっても動作するような通信制御アルゴリズム及びハードウェアである。単純なアルゴリズムによる通信制御においては、通信資源の配分の仕方が制限されることになる。
【００６０】
１つ目の例である単純なアルゴリズムは、小型であるが安定した通信及び通信資源配分の変更を必要とする通信に利用することが適切である。例えば、小型の航空移動体における制御通信に（制御を行う側として）用いることができる。
【００６１】
通信資源配分演算処理部３６の１つ目の構成例である通信資源配分演算処理部３６Ａは、例えば、図１２で示すよう構成されている。図１２を参照すると、通信資源配分演算処理部３６Ａは、レジスタ３６１Ａと、データ選択部３６２Ａと、ＡＮＤゲート３６３Ａと、ＯＲゲート３６４Ａと、更新判定部ＯＲゲート３６５Ａと、を有している。
【００６２】
レジスタ３６１Ａは、始状態と終状態、及び、更新判定部ＯＲゲート３６５Ａから入力される、演算中の中間状態を保持する。
【００６３】
データ選択部３６２Ａは、レジスタ３６１Ａから最新の中間状態を選択するとともに、論理ゲートへ入力するｂｉｔ列を次々に選択する（若しくは並列処理を行う）。
【００６４】
ＡＮＤゲート３６３Ａは、データ選択部３６２Ａから入力されたデータの組について、ｂｉｔ毎にｂｏｏｌ体上のＡＮＤ演算を行う。
【００６５】
ＯＲゲート３６４Ａは、ＡＮＤゲート３６３Ａから入力されたデータに対して、ＡＮＤゲートから入力される個数の値を１個の値に変換する、ｂｏｏｌ体上のＯＲ演算を行う。
【００６６】
更新判定部ＯＲゲート３６５Ａは、ＯＲゲート３６４Ａから入力される個数の値を１個の値に変換する、ｂｏｏｌ体上のＯＲ演算を行う。また、更新判定部ＯＲゲート３６５Ａは、更新判定部ＯＲゲート３６５ＡによるＯＲ演算の結果が０ならば値を更新し、１ならば更新しないという処理を行う。
【００６７】
通信資源配分演算処理部３６Ａは、上記構成により、例えば下記のように処理を行う。
【００６８】
例えば、図１３で示す始状態から終状態に通信資源の配分を変化させるとする。図１３を参照すると、始状態において、通信資源Ｒ１とＲ２とがＸ１の通信ノード２に配分されている。また、通信資源Ｒ３とＲ４とがＸ２の通信ノード２に配分されている。また、通信資源Ｒ５がＸ３の通信ノード２に配分されている。また、終状態においては、通信資源Ｒ１がＸ１の通信ノード２に配分され、通信資源Ｒ２とＲ３がＸ２の通信ノード２に配分され、通信資源Ｒ４とＲ５がＸ３の通信ノード２に配分されている。
【００６９】
まず、レジスタ３６１Ａには、上記始状態と終状態とが格納されることになる。
【００７０】
データ選択部３６２Ａは、始状態と終状態とを選択する。また、データ選択部３６２Ａは、ＡＮＤゲート３６３Ａを通るデータの組み合わせを定義する。
【００７１】
データ選択及び論理ゲート（ＡＮＤゲート３６３Ａ、ＯＲゲート３６４Ａ、更新判定部ＯＲゲート３６５Ａ）での演算の一例を、図１４、図１５に示す。なお、このアルゴリズムは、後述するように、１ステップごとにいずれかのノード（複数のこともある）を始状態から終状態の通信資源配分状態に入れ替えることになる。
【００７２】
上述したように、Ｘ１の通信ノード２は、始状態において通信資源Ｒ１、Ｒ２を配分されており、終状態において通信資源Ｒ１を配分される。また、Ｘ２の通信ノード２は、始状態において通信資源Ｒ３、Ｒ４を配分されており、終状態において通信資源Ｒ２、Ｒ３を配分される。また、Ｘ３の通信ノード２は、始状態においてＲ５を配分されており、終状態においてＲ４、Ｒ５を配分される。
【００７３】
上記状態を行列で表現すると、図１４で示すようになる。図１４において、各々の行列は、列方向に通信ノード２を、行方向に通信資源を並べたものであり、ある列の通信ノード２にある行の通信資源が配分されているならば、その行列要素は１となる。例えば、Ｘ１の通信ノード２は始状態において通信資源Ｒ１、Ｒ２を配分されている。そのため、（１１０００）と表記されることになる。なお、図１４の左側の処理ＧＰ１は、Ｘ１の通信ノード２に対する配分を終状態に入れ替えるか否かを判定する例を示している。また、図１４の真ん中の処理ＧＰ２は、Ｘ２の通信ノード２に対する配分を終状態に入れ替えるか否かを判定する例を示している。また、図１４の右側の処理ＧＰ３は、Ｘ３の通信ノード２に対する配分を終状態に入れ替えるか否かを判定する例を示している。
【００７４】
データ選択部３６２Ａは、例えば、Ｘ１の通信ノード２について判定するために、終状態ＧＴの１列目と、始状態ＧＳの２、３列目（１列目以外）とを、各々ｂｉｔ毎に、ＡＮＤゲート３６３Ａに入力する。
【００７５】
ＡＮＤゲート３６３Ａでは、入力に基づいて、論理積を計算する。すなわち、（１００００）ＡＮＤ（００１１０）、及び、（１００００）ＡＮＤ（００００１）を計算する。
その結果、（１００００）ＡＮＤ（００１１０）＝（０００００）となり、（１００００）ＡＮＤ（００００１）＝（０００００）となることになる。
【００７６】
ＡＮＤゲート３６３Ａでの計算結果は、ＯＲゲート３６４Ａに入力される。ＯＲゲート３６４Ａは、入力に基づいて、論理和を計算する。すなわちＯＲ（０００００）、及び、ＯＲ（０００００）を計算する。その結果、ＯＲ（０００００）＝０となり、ＯＲ（０００００）＝０となる。
【００７７】
ＯＲゲート３６４Ａでの計算結果は、更新判定部ＯＲゲート３６５Ａに入力される。更新判定部ＯＲゲート３６５Ａは、入力に基づいて、論理和を計算する。すなわち、ＯＲ（００）を計算する。その結果、ＯＲ（００）＝０となる。
【００７８】
更新判定部ＯＲゲート３６５Ａは、計算結果が０であるため、Ｘ１の通信ノード２については、次回の通信資源の配分を終状態のものとすると判定する。
【００７９】
同様に、データ選択部３６２Ａは、Ｘ２の通信ノード２について判定するために、終状態ＧＴの２列目と、始状態ＧＳの１、３列目（２列目以外）とを、各々ｂｉｔ毎に、ＡＮＤゲート３６３Ａに入力する。
【００８０】
この場合、ＡＮＤゲート３６３Ａでは、（０１１００）ＡＮＤ（１１０００）＝（０１０００）、（０１１００）ＡＮＤ（００００１）＝（０００００）が計算される。そして、ＯＲゲート３６４Ａでは、ＯＲ（０１０００）＝１、ＯＲ（０００００）＝０が計算される。その後、更新判定部ＯＲゲート３６５Ａでは、ＯＲ（１０）＝１が計算される。
【００８１】
更新判定部ＯＲゲート３６５Ａは、計算結果が１であるため、Ｘ２の通信ノード２については、次回の通信資源の配分を更新しない（始状態）とすると判定する。
【００８２】
同様に、Ｘ３について計算すると、（０００１１）ＡＮＤ（１１０００）＝（０００００）、（０００１１）ＡＮＤ（００１１０）＝（０００１０）となり、ＯＲ（０００００）＝０、ＯＲ（０００１０）＝１となり、ＯＲ（０１）＝１となる。従って、更新判定部ＯＲゲート３６５Ａは、計算結果が１であるため、Ｘ３の通信ノード２については、次回の通信資源の配分を更新しない（始状態）とすると判定する。
【００８３】
その結果、Ｘ１のみ配分の状態を終状態に更新した中間状態１が生成されることになる。つまり、中間状態１においては、Ｘ１の通信ノード２に通信資源Ｒ１が配分され、Ｘ２の通信ノード２に通信資源Ｒ３、Ｒ４が配分され、Ｘ３の通信ノード２に通信資源Ｒ５が配分された状態となる。
【００８４】
上記計算の結果得られた中間状態１は、レジスタ３６１Ａに保持される。
【００８５】
続いて、図１５で示すように、中間状態１を始状態とみなして、中間状態１と終状態との間で全く同様の演算を行う。なお、Ｘ１の通信ノード２についてはすでに終状態になっているので、Ｘ２とＸ３についてのみ計算すればよいことになる。
【００８６】
図１５で示すように、Ｘ２の通信ノード２については、終状態ＧＴの２列目と、始状態ＧＳとみなす中間状態１の１、３列目を用いて論理演算を行う。その結果、（０１１００）ＡＮＤ（１００００）＝（０００００）、（０１１００）ＡＮＤ（００００１）＝（０００００）となり、ＯＲ（０００００）＝０、ＯＲ（０００００）＝０となり、ＯＲ（００）＝０となる。また、Ｘ３の通信ノード２については、終状態ＧＴの３列目と、始状態ＧＳとみなす中間状態１の１、２列目を用いて論理演算を行う。その結果、（０００１１）ＡＮＤ（１００００）＝（０００００）、（０００１１）ＡＮＤ（００１１０）＝（０００１０）となり、ＯＲ（０００００）＝０、ＯＲ（０００１０）＝１となり、ＯＲ（０１）＝１となる。
【００８７】
従って、上記計算の結果、Ｘ２に対する通信資源の配分を終状態にし、Ｘ３に対する通信資源の配分が始状態である中間状態２が生成されることになる。
【００８８】
上記処理により、図１６で示す中間状態１と中間状態２とが生成されることになる。上述したように、中間状態１では、始状態と比較して、Ｘ１の通信ノード２に対して終状態となる通信資源が配分されている。従って、Ｘ１の通信ノード２に通信資源Ｒ１が配分され、Ｘ２の通信ノード２に通信資源Ｒ３、Ｒ４が配分され、Ｘ３の通信ノード２に通信資源Ｒ５が配分された状態となる。また、中間状態２では、中間状態１と比較して、さらにＸ２の通信ノード２に対して終状態となる通信資源が配分されている。従って、Ｘ１の通信ノード２に通信資源Ｒ１が配分され、Ｘ２の通信ノード２に通信資源Ｒ２、Ｒ３が配分され、Ｘ３の通信ノード２に通信資源Ｒ５が配分された状態となる。
【００８９】
図１６を参照すると、時系列において連続する配分状態において、同一の通信資源が異なる通信ノード２に配分されないように、中間状態が生成されていることが分かる。
【００９０】
なお、通信資源配分演算処理部３６Ａが適用できる条件は、以下の通りである。
１  始状態において各通信ノード２が連続する通信資源のみを配分されているように表現する場合、終状態においても各通信ノード２は連続する通信資源のみを配分されている
２  始状態と終状態において、配分通信資源を基準とした、各通信ノード２の「順序」は等しい。
３  通信資源数の制限（割当値）は、通信ノード２毎に、始状態と終状態のうち小さい値以上である。
【００９１】
これら３つの条件は、実際に用いられる多重アクセス方式と相性が良い。連続する通信資源の配分により、ガードタイムやガードバンド等、通信に直接利用できない通信資源領域を削減し、効率的な通信を行うことができる。基本的な通信量の制御のためには、各通信ノード２の通信資源に対する順序は重要ではなく、配分数のみ制御できればよい。また、少なくとも始状態と終状態のいずれかの通信量は確保されるのだから、通信量の変動は極小である。
【００９２】
続いて、通信資源配分演算処理部３６の２つ目の構成例について説明する。２つ目では、より一般的な手段により、任意の通信資源の配分を、可能な限り短いステップ数で完了するような通信資源配分制御アルゴリズムについて説明する。
【００９３】
通信資源配分演算処理部３６の２つ目の構成例である通信資源配分演算処理部３６Ｂは、例えば、図１７で示すよう構成されている。図１７を参照すると、通信資源配分演算処理部３６Ｂは、レジスタ３６１Ｂと、演算装置３６２Ｂと、メモリ３６３Ｂと、を有している。演算装置３６２Ｂは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などであり、メモリ３６３Ｂなどの記憶装置に記憶されたプログラムを当該ＣＰＵで実行することで、中間状態を生成する処理を実行する。
【００９４】
２つ目の方法は、通信資源配分の、可能なすべてのパターンを書き出し、輻輳せず１ステップ隣に配置することができる配分パターン同士をリンクで結び、グラフを生成する、というものである。始状態と終状態が定まった時、グラフ上で最短経路を探索することにより、始状態と終状態とを最小ステップで繋ぐ中間状態の列が得られることになる。
【００９５】
最短経路探索アルゴリズムは何を用いても良いが、説明のために探索木の方法を用いることとする。探索木の方法とは、始状態と隣接する状態を全て書き出し、それら各々の状態に隣接する状態を全て書き出す、という処理を、終状態が見つかるまで繰り返すものである。なお、処理中に同一の状態が出現した場合には、後から出現した方は破棄する。グラフの繋がりを、あるノードを基準にした樹形図で表すので、探索木と呼ばれている。
【００９６】
レジスタ３６１Ｂは、始状態と終状態、及び、通信ノード２ごとの資源数を示す割当値とを保持する。
【００９７】
演算装置３６２Ｂは、１つ目の方法において論理ゲートであった部分を代替するものである。演算装置３６２Ｂは、プログラム可能に構成されており、例えばＣＰＵやＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）である。
【００９８】
メモリ３６３Ｂには、グラフ構造を保存しておくことが出来る。通信資源の数や通信ノード２の数、各通信ノード２に対する割当値が予め定まっている場合には、グラフ構造を保存しておくことにより、中間状態を生成する計算時間を大幅に短縮することが可能となる。なお、メモリ３６３Ｂは必ずしも必須の構成ではない。そのため、通信資源配分演算処理部３６Ｂは、メモリ３６３Ｂを有していなくても構わない。
【００９９】
２つ目の方法を実行する通信資源配分演算処理部３６Ｂは、上記構成により、例えば下記のように処理を行う。
【０１００】
例えば、図１８で示す始状態ＬＳから終状態ＬＴに通信資源の配分を変化させるとする。図１８を参照すると、始状態ＬＳにおいて、通信資源Ｒ１がＸ１の通信ノード２に配分されている。また、通信資源Ｒ２とＲ３とがＸ２の通信ノード２に配分されている。また、終状態ＬＴにおいて、通信資源Ｒ１がＸ２の通信ノード２に配分されている。また、通信資源Ｒ２がＸ１の通信ノード２に配分されている。また、通信資源Ｒ３は、通信ノード２に対して配分されていない。
【０１０１】
レジスタ３６１Ｂが始状態ＬＳを定めると、演算装置３６２Ｂは、図１９で示すように、始状態ＬＳと輻輳しない、隣接できる状態を次々生成し、木グラフを作成する。または、演算装置３６２Ｂはメモリ３６３Ｂを参照して、メモリ３６３Ｂからグラフ構造を読み出す。そして、グラフの生成中に演算装置３６２Ｂが終状態ＬＴを生成するか、メモリ３６３Ｂから終状態ＬＴを検索した段階で、演算装置３６２Ｂは、始状態ＬＳへのリンクを辿る。これにより、演算装置３６２Ｂは、始状態ＬＳと終状態ＬＴとの間にある状態を中間状態として決定する。
【０１０２】
図１９を参照すると、図１８で示す場合、演算装置３６２Ｂは、中間状態ＬＭ１と中間状態ＬＭ２とを生成することになる。中間状態ＬＭ１は、通信資源Ｒ１がＸ１の通信ノード２に配分されており、通信資源Ｒ２が通信ノード２に配分されておらず、通信資源Ｒ３がＸ２の通信ノード２に配分されている状態である。また、中間状態ＬＭ２は、通信資源Ｒ１が通信ノード２に配分されておらず、通信資源Ｒ２がＸ１の通信ノード２に配分されており、通信資源Ｒ３がＸ２の通信ノード２に配分されている状態である。
【０１０３】
図１９を参照すると、時系列において連続する配分状態において、同一の通信資源が異なる通信ノード２に配分されないように、中間状態が生成されていることが分かる。
【０１０４】
なお、上記２つめの方法は、１つ目の方法とは異なり適用条件は存在しない。２つ目の方法は、任意の始状態と任意の終状態及びノード毎の任意の割当値に対して、最小ステップで終状態に達する中間状態を生成することができる。
【０１０５】
なお、上記例では、演算装置３６２Ｂが始状態から始まるグラフを生成する場合について例示した。しかしながら、演算装置３６２Ｂは、終状態から始まるグラフを生成し、始状態を探索するよう構成しても構わない。
【０１０６】
続いて、通信資源配分演算処理部３６の３つ目の構成例について説明する。３つ目では、２つ目で説明した方法と同じ目的を達するために、より小さな演算量で通信資源配分経路を決定する方法について説明する。３つ目の方法は、通信資源の個数や通信ノード２の個数が大きい場合に効果がある。具体的には、３つ目の方法として、長さの異なる複数のデータ列を相互に組み換えることで、経路全体の長さを最小化する方法を示す。
【０１０７】
通信資源配分演算処理部３６の３つ目の構成例は、２つ目の構成例である通信資源配分演算処理部３６Ｂと同じである。３つ目の構成例では、演算装置３６２Ｂが実行するアルゴリズムのみが異なる。
【０１０８】
３つ目の方法では、図２０で示すように、始状態と終状態とを向き付き二部グラフとみなす。そして、始状態において通信ノード２ごとの割当値を上回っている通信ノード２、及び、どの通信ノード２にも配分されていない通信資源を「左端点」、終状態において通信ノード２ごとの割当値を上回っている通信ノード２、及び、どの通信ノード２にも配分されていない通信資源を「右端点」として、全体として二部グラフの全てのリンクを含む複数の道を任意に構成する（図２１参照）。図２０では、上記左端点、右端点に位置可能な通信ノード２を自由度１と表記している。図２０の場合、図２１で示すように、例えば、Ｘ１、Ｘ３の通信ノード２が左端点でＸ４、Ｘ６の通信ノード２が右端点となる道が構成されることになる。
【０１０９】
演算装置３６２Ｂは、これらの道に対して、主に「組み換え」操作を実施することで、最大の長さを持つ道の長さが最小になるような、道の組み合わせを生成する。そして、演算装置３６２Ｂは、道の組み合わせから、中間状態を生成する。なお、始状態または終状態においてどのノードにも配分されていない通信資源が存在する場合、演算装置３６２Ｂは、道の端点が通信ノード２ではなく、配分されていない通信資源そのものとなるように、道を生成するものとする。
【０１１０】
３つ目の方法を実行する通信資源配分演算処理部３６Ｂは、例えば下記のように処理を行う。
【０１１１】
例えば、図２０で示す始状態から終状態に通信資源の配分を変化させるとする。図２０を参照すると、始状態において、通信資源ＭＲ１、ＭＲ２がＭＸ１の通信ノード２に配分されており、通信資源ＭＲ３がＭＸ２の通信ノード２に配分されている。また、通信資源ＭＲ４、ＭＲ５がＭＸ３の通信ノード２に配分されており、通信資源ＭＲ６がＭＸ４の通信ノード２に配分されている。また、通信資源ＭＲ７がＭＸ５の通信ノード２に配分されており、通信資源ＭＲ８がＭＸ６の通信ノード２に配分されている。また、終状態において、通信資源ＭＲ１がＭＸ１の通信ノード２に配分されており、通信資源ＭＲ２がＭＸ２の通信ノード２に配分されている。また、通信資源ＭＲ３がＭＸ３の通信ノード２に配分されており、通信資源ＭＲ４、ＭＲ５がＭＸ４の通信ノード２に配分されている。また、通信資源ＭＲ６がＭＸ５の通信ノード２に配分されており、通信資源ＭＲ７、ＭＲ８がＭＸ６の通信ノード２に配分されている。
【０１１２】
レジスタ３６１Ｂは、上記のような始状態と終状態を保持している。これは、図２０で示す二部グラフを保持していることと等価である。
【０１１３】
二部グラフは、レジスタ３６１Ｂが保持している始状態と終状態から、例えば下記のように、例えば演算装置３６２Ｂにより生成される。なお、図２０では、上記のように、通信資源の数が８であり、通信ノード２の数が６である場合を示している。また、通信ノード２ごとの割当値は全て１であるとする。
【０１１４】
図２０で示すように、演算装置３６２Ｂは、通信資源ＭＲ１〜ＭＲ８を、二部グラフの一方の要素として並べる。また、演算装置３６２Ｂは、ＭＸ１〜ＭＸ６の通信ノード２を、他方の要素として並べる。そして、演算装置３６２Ｂは、始状態において各通信ノード２に配分されている通信資源に対し、通信ノード２から向き付きリンクを張る。図２０で示す場合では、ＭＸ１からＭＲ１、ＭＸ１からＭＲ２、ＭＸ２からＭＲ３、ＭＸ３からＭＲ４、ＭＸ３からＭＲ５、ＭＸ４からＭＲ６、ＭＸ５からＭＲ７、ＭＸ６からＭＲ８、の合計８つのリンクを表すデータを保持することになる。なお、演算装置３６２Ｂにおいて、このリンクは、例えば、リンクの有を１、無を０で示す８×６のデータとして保持しても良いし、リンクごとに割り当てられた通信資源を入れ子構造で保持していても良い（内部レジスタを想定する）。
【０１１５】
次に、演算装置３６２Ｂは、終状態において各通信ノード２に配分されている通信資源に対し、通信ノード２から始状態の場合とは逆向きのリンクを張る。図２０で示す場合では、ＭＲ１からＭＸ１、ＭＲ２からＭＸ２、ＭＲ３からＭＸ３、ＭＲ４からＭＸ４、ＭＲ５からＭＸ４、ＭＲ６からＭＸ５、ＭＲ７からＭＸ６、ＭＲ８からＭＸ６、の合計８つのリンクを表すデータを保持することになる。演算装置３６２Ｂは、終状態のリンクについても始状態と同様な形式で保持することになる。
【０１１６】
続いて、演算装置３６２Ｂは、二部グラフから「道」（又は「系列」）を生成する。演算装置３６２Ｂが道を生成する処理については、説明中のものを含めて３つの具体例を挙げて説明する。
【０１１７】
まず、図２０で示す始状態と終状態とをレジスタ３６１Ｂが保持する場合の処理について説明する。
【０１１８】
演算装置３６２Ｂは、上記生成した二部グラフから、割当値から定まる数を超える、複数の道を生成する。上述したように、図２０の場合、通信ノード２ごとの割当値が１であり、全ての通信ノード２について合計すれば６である。そのため、端点の有る道の数は２個（８−６）となる。
【０１１９】
例えば、演算装置３６２Ｂは、図２１で示すように、１つ目の道（系列１）として、ＭＸ１、ＭＲ２、ＭＸ２、ＭＲ３、ＭＸ３、ＭＲ４、ＭＸ４、ＭＲ６、ＭＸ５、ＭＲ７、ＭＸ６を生成する。また、演算装置３６２Ｂは、２つ目の道（系列２）として、ＭＸ３、ＭＲ５、ＭＸ４を生成する。
【０１２０】
なお、演算装置３６２Ｂは、任意の方法で上記道を生成することが出来る。演算装置３６２Ｂは、例えば、端点から順に、向き付きリンクを辿っていくことで道を生成する。なお、二部グラフから道を生成する際に、端点の無い閉路を生成する可能性がある。この場合は、後述する方法により端点の有る道に接続することが出来る。
【０１２１】
演算装置３６２Ｂは、レジスタ３６１Ｂに生成した複数の道候補を書き込む。例えば、演算装置３６２Ｂは、図２１で示す系列１と系列２とをレジスタ３６１Ｂに書き込む。
【０１２２】
続いて、演算装置３６２Ｂは、生成した複数の道（系列）の中に同一の通信ノード２が存在する場合、当該通信ノード２の前後で、道（系列）の「組み換え」を試みる。
【０１２３】
図２１で示す場合では、系列１及び系列２は、ＭＸ３とＭＸ４の通信ノード２を共通ノード（同一の通信ノード２）として持つ。そのため、演算装置３６２Ｂは、例えば、系列１及び系列２のＭＸ３の通信ノード２の位置で組み替えを実行する。つまり、ＭＸ３において２つの系列を繋ぎかえる。その結果、系列１を組み替えた系列１Ａとして、ＭＸ１、ＭＲ２、ＭＸ２、ＭＲ３、ＭＸ３、ＭＲ５、ＭＸ４、が生成される。また、系列２を組み替えた系列２Ａとして、ＭＸ３、ＭＲ４、ＭＸ４、ＭＲ６、ＭＸ５、ＭＲ７、ＭＸ６、が生成される。
【０１２４】
このように組み替えを行うことで、通信ノード２を節としてみたときの、系列長の最大値と最小値の差が小さくなる。演算装置３６２Ｂは、系列長の最大値と最小値の差が最小になるように、系列を組み替える。系列長の最大値と最小値の差が２以下になり、いかなる組み換えにおいてもそれ以上短くならないならば、この差が小さい各系列が中間状態を生成する際の最短ステップを与えることになる。
【０１２５】
換言すると、始状態から終状態までの中間状態の数は、最大系列の長さに等しいため、上記のように組み替えを行うことで、生成する中間状態の数を最小にすることが出来る。
図２１で示す場合、系列１の長さは６であり、系列２の長さは２である。一方で、系列１Ａの長さは４であり、系列２Ａの長さは４である。そのため、系列１Ａと系列２Ａに対応する中間状態列が、最小ステップでの通信資源配分スケジュールを与えることになる。
【０１２６】
組み換え後の系列１Ａ、２Ａからは、図２２で示すような３つの中間状態（中間状態１、中間状態２、中間状態３）を生成することが出来る。
【０１２７】
具体的には、演算装置３６２Ｂは、図２１で示す系列１Ａ、系列２Ａについて、左端から並列処理を行うことで上記中間状態を生成する。演算装置３６２Ｂは、上記処理を、通信資源ごとに中間状態を確定することにより行う。また、図２１のうち通信資源（丸で表記されている）から通信ノード２（四角で表記されている）へと矢印が伸びている場合、演算装置３６２Ｂは、通信ノード２へ通信資源を追加する処理を行う。また、図２１のうち通信ノード２から通信資源へ矢印が伸びている場合、演算装置３６２Ｂは、通信ノード２から通信資源を消去する処理を行う。
【０１２８】
例えば、図２１で示す場合、通信ノード２であるＭＸ１から通信資源ＭＲ２へと矢印が伸びている。また、通信ノード２であるＭＸ３から通信資源ＭＲ４へと矢印が伸びている。そのため、演算装置３６２Ｂは、ＭＸ１に対するＭＲ２の配分を消去するとともに、ＭＸ３に対するＭＲ４の配分を消去する。その結果、演算装置３６２Ｂは、図２２で示す中間状態１を生成することになる。
【０１２９】
続いて、図２１で示す場合、通信資源ＭＲ２から通信ノード２であるＭＸ２へと矢印が伸びるととともに、通信ノード２であるＭＸ２から通信資源ＭＲ３へと矢印が伸びている。また、通信資源ＭＲ４から通信ノード２であるＭＸ４へと矢印が伸びるとともに、通信ノード２であるＭＸ４から通信資源ＭＲ６へと矢印が伸びている。そのため、演算装置３６２Ｂは、ＭＸ２に対してＭＲ２を配分するとともに、ＭＸ２に対するＭＲ３の配分を消去する。また、演算装置３６２Ｂは、ＭＸ４に対してＭＲ４を配分するとともに、ＭＸ４に対するＭＲ６の配分を消去する。その結果、演算装置３６２Ｂは、図２２で示す中間状態２を生成することになる。
【０１３０】
続いて、図２１で示す場合、通信資源ＭＲ３から通信ノード２であるＭＸ３へと矢印が伸びるとともに、通信ノード２であるＭＸ３から通信資源ＭＲ５へと矢印が伸びている。
また、通信資源ＭＲ６から通信ノード２であるＭＸ５へと矢印が伸びるとともに、通信ノード２であるＭＸ５から通信資源ＭＲ７へと矢印が伸びている。そのため、演算装置３６２Ｂは、ＭＸ３に対してＭＲ３を配分するとともに、ＭＸ３に対するＭＲ５の配分を消去する。また、演算装置３６２Ｂは、ＭＸ５に対してＭＲ６を配分するとともに、ＭＸ５に対するＭＲ７の配分を消去する。その結果、演算装置３６２Ｂは、図２２で示す中間状態３を生成することになる。
【０１３１】
最後に、図２１で示す場合、通信資源ＭＲ５から通信ノード２であるＭＸ４へと矢印が伸びるとともに、通信資源ＭＲ７から通信ノード２であるＭＸ６へと矢印が伸びている。
そのため、演算装置３６２Ｂは、ＭＸ４に対してＭＲ５を配分するとともに、ＭＸ６に対してＭＲ７を配分する。これにより、終状態と等しくなって処理は完了する。
【０１３２】
このように、組み換えだけで最短ステップ（あるいは最短ではなくとも、許容可能な短いステップ）を構成することができる場合、平均資源利用率は極大になっている。
【０１３３】
次に、図２３で示す始状態から終状態に通信資源の配分を変化させる場合について説明する。図２３で示す場合において、通信ノード２ごとの割当値が全て１である場合、通信ノード２であるＮＸ２と通信ノード２であるＮＸ３を含むリンクの繋ぎあわせは決して端点を持たない。そのため、系列１は、例えば、図２４で示すように、閉路ＮＸ２、ＮＲ３、ＮＸ３、ＮＲ４、ＮＸ２になる。
【０１３４】
また、図２３で示す場合、通信ノード２であるＮＸ１は、始状態と終状態とにおいて共通して、配分されている通信資源（ＮＲ１、又は、ＮＲ２）に移り、直ぐに戻るという道が存在する。例えば、図２３で示す場合、上記のような道として、ＮＸ１、ＮＲ１、ＮＸ１、及び、ＮＸ１、ＮＲ２、ＮＸ１、があり得る。演算装置３６２Ｂは、全ての資源が等価であるならば、任意の方法で上記いずれかを選ぶことが出来る。演算装置３６２Ｂは、例えば、中間状態においてノードが利用する資源がなるべく連続になるように、上記道のいずれかを選んでも構わない。図２３で示す場合、演算装置３６２Ｂは、図２４で示すように、例えば、系列２としてＮＸ１、ＮＲ２、ＮＸ１を選択するとする。
【０１３５】
演算装置３６２Ｂは、端点のある道に対して、道上のいずれかの通信資源から、道上になくてもよい任意の通信ノード２への双方向リンクを追加することができる。図２４で示す場合、演算装置３６２Ｂは、系列１である閉路ＮＸ２、ＮＲ３、ＮＸ３、ＮＲ４、ＮＸ２を参照して、閉路に含まれる通信ノード２への双方向リンクである、ＮＲ２、ＮＸ２、ＮＲ２を、系列２であるＮＸ１、ＮＲ２、ＮＸ１に追加する。つまり、演算装置３６２Ｂは、図２４で示す伸長等価系列２を生成する。演算装置３６２Ｂが生成した伸長等価系列２を、端点を基準に展開すると、ＮＸ１、ＮＲ２、ＮＸ２、ＮＲ２、ＮＸ１となることになる。
【０１３６】
その後、演算装置３６２Ｂは、生成した系列（系列１と伸長等価系列２）間で組み替える。その結果、演算装置３６２Ｂは、例えば、図２４で示すように、１つの系列、ＮＸ１、ＮＲ２、ＮＸ２、ＮＲ３、ＮＸ３、ＮＲ４、ＮＸ２、ＮＲ２、ＮＸ１を生成する。そして、演算装置３６２Ｂは、生成した系列から、図２５で示すような４つの中間状態（中間状態１、中間状態２、中間状態３、中間状態４）を生成する。
【０１３７】
このように、二部グラフ自体に避けられない閉路が存在する場合がある。このような場合には、端点のある道に対して、道上のいずれかの通信資源から、道上になくてもよい任意の通信ノード２への双方向リンクを追加することで対応可能である。なお、上記のように、二部グラフ自体に避けられない閉路が存在する場合だけでなく、前述の「組み換え」処理の準備として二部グラフの有向リンクを繋ぎあわせる場合、演算装置３６２Ｂの処理方法によっては、端点の無い閉路がいくつか残ることが考えられる。しかしながら、処理方法に由来する閉路は、「組み換え」のみによって解消することができる（伸長不要）。
【０１３８】
最後に、図２６で示す始状態から終状態に通信資源の配分を変化させる場合について説明する。図２６で示す場合においては、系列が閉路を含んでいない場合、若しくは、閉路が解消される場合であっても、より少ない中間状態列（少ないステップ数）を得るために、系列を伸長する処理について記載する。複数の系列の系列長の最大値と最小値との差が３以上である場合、演算装置３６２Ｂは、以下の処理を行うことによってより短い（または等長の）中間状態列を得ることができる。
【０１３９】
図２６に示した始状態と終状態において、例えば、単純に二部グラフにおいて向き付きリンクを辿る場合、演算装置３６２Ｂは、図２７で示すように、２つの系列を生成することが出来る。つまり、演算装置３６２Ｂは、系列１である、ＯＸ１、ＯＲ２、ＯＸ２、ＯＲ３、ＯＸ３、ＯＲ４、ＯＸ４、ＯＲ５、ＯＸ５と、系列２である、ＯＸ６、ＯＲ８、ＯＸ７を生成することが出来る。この場合、２つの系列に共通する通信ノード２が存在しないため、系列の単純な組み換えを行うことは出来ないことになる。
【０１４０】
一方で、図２７で示す場合、系列１の系列長は５であり、系列２の系列長は２である。
従って、その差が３あることになる。そこで、演算装置３６２Ｂは、図２７で示すように、伸長等価系列２を生成する。つまり、端点のある道である系列２に対して、通信資源ＯＲ８から任意の通信ノード２であるＯＸ３への双方向リンクを追加する。上記伸長等価系列２を、端点を基準に展開すると、ＯＸ６、ＯＲ８、ＯＸ３、ＯＲ８、ＯＸ７、となることになる。その結果、系列１と上記伸長等価系列２とで、通信ノード２であるＯＸ３が共通することになる。そこで、演算装置３６２Ｂは、同一の通信ノード２であるＯＸ３の前後で、道（系列）の「組み換え」を試みる。
【０１４１】
その結果、図２７で示すように、演算装置３６２Ｂは、系列１Ａとして、ＯＸ１、ＯＲ２、ＯＸ２、ＯＲ３、ＯＸ３、ＯＲ８、ＯＸ７、を生成する。また、演算装置３６２Ｂは、系列２Ａとして、ＯＸ６、ＯＲ８、ＯＸ３、ＯＲ４、ＯＸ４、ＯＲ５、ＯＸ５、を生成する。そして、演算装置３６２Ｂは、生成した系列１Ａと系列２Ａとに基づいて、図２８で示すように、３つの中間状態を生成する。
【０１４２】
図２７で示すように、組み換え実行後の系列１Ａの系列長は４であり、系列２Ａの系列長は４である。組み換え前の系列１の系列長は５であるため、組み換えを実行することにより、生成する中間状態の数を減らすことが出来ることが分かる。
【０１４３】
このように、伸長と組み換えを行って、生成する中間状態の数を減らす場合、組み換えによる短縮が可能であるためには、伸長した系列の共通ノード（図２７で示す場合ＯＸ３）が、組み換え先の系列の共通ノードよりも左に現れなければならない。つまり、元々長さが短い系列において伸長によって生成される、他系列との共通ノードは２ステップ目（系列端が通信ノード２ではなく通信資源であれば１ステップ目）以降にしか出現し得ないので、組み換え先の系列は当該共通ノードを３ステップ目以降に有していなければならない。従って、そもそも最長系列の長さが３以上でなければ、伸長組み換えは適用できない。また、伸長によって総系列長が増加することから、長さＬの系列１と長さＬ＋ｌの系列２とを伸長組み換えする場合、ｍ＋ｎ＝ｌとして、系列１Ａの長さはＬ＋ｍ＋１、系列２Ａの長さはＬ＋ｎとなる。このことからも、系列長の最大値と最小値の差が３以上でなければ、ステップ数の減少に寄与しないことが分かる。
【０１４４】
以上のように、３つ目の方法において、演算装置３６２Ｂは、下記のように中間状態を生成する。
・始状態と終状態から二部グラフを生成する。
・二部グラフに基づいて、系列を生成する。
・系列から中間状態を生成する。
また、演算装置３６２Ｂは、
・複数の系列に同一の通信ノード２が存在する場合、系列長の最大値と最小値の差が最小になるように系列の組み替えを行う。
・閉路が存在する場合、双方向リンクを追加する。
・系列長の最大値と最小値との差が三以上ある場合、双方向リンクを追加することで系列長を短くする。
【０１４５】
最後に、通信資源配分演算処理部３６の４つ目の構成例について説明する。四つ目は、確率的制御に関するものであり、目的に合わせ効率的なパラメータを選択することができる、最も実用的な通信資源制御手段である。この方法は、自局（基地局自身）を含む通信資源配分方法を一般化したものにもなっている。
【０１４６】
通信資源配分演算処理部３６の４つ目の構成例である通信資源配分演算処理部３６Ｃは、図２９で示すように、資源配分を行う通信ノード２と他の通信ノード２間の通信信頼性が定義される状況において用いられる。図２９で示すように、例えば通信距離が大きくなれば通信ノード２の受信電力が低下し、信頼性が低下する（信頼性情報が示す値が小さくなる）。信頼性情報は、このように受信電力で定義しても良いし、実際にデータを送受信した際の誤り率や、信号検出率によって定義しても良い。以下においては、例えば、信号検出率によって定義するものとする。信号の検出は、一般的に変復調器３１において変復調前に行われる。そのため、信号検出率によって信頼性を定義することで、受信電力の測定を行うための構成など特別な構成を有する必要がなくなることになる。
【０１４７】
図３０は、通信資源配分演算処理部３６Ｃの構成の一例である。図３０を参照すると、通信資源配分演算処理部３６Ｃは、データ分割部３６１Ｃと通信資源配分演算処理部（３６Ａ又は３６Ｂ）３６２Ｃと、データ統合部３６３Ｃとを有している。通信資源配分演算処理部（３６Ａ又は３６Ｂ）３６２Ｃは、図１２で示す通信資源配分演算処理部３６Ａ、又は、図１７で示す通信資源配分演算処理部３６Ｂである。換言すると、通信資源配分演算処理部３６Ｃは、通信資源配分演算処理部３６Ａ、又は、通信資源配分演算処理部３６Ｂ、の構成を含んでいる。
【０１４８】
データ分割部３６１Ｃは、通信ノード２ごとの通信信頼値に従い、各通信ノード２（又は各通信資源）に対して確率変数を付加する。そして、データ分割部３６１Ｃは、付加された確率変数に従い、時系列において連続する配分状態において、重なりを許容するかしないかを決定する。すなわち、始状態から１ステップで終状態に移るか、間に輻輳しない中間状態を挟むかを決定する。
【０１４９】
このように、データ分割部３６１Ｃは、通信ノード２と通信資源全体を、中間状態を挟まない部分である通信ノード２及び通信資源と、中間状態を挟む部分である通信ノード２及び通信資源とに分割する。そして、データ分割部３６１Ｃは、中間状態を挟む部分である通信ノード２及び通信資源のみ、通信資源配分演算処理部（３６Ａ又は３６Ｂ）３６２Ｃに出力する。
【０１５０】
具体的には、例えば、データ分割部３６１Ｃは、信頼性情報（信号検出率）と予め定められた閾値とを比較する。そして、比較結果に基づいて、判定値として１又は０の値を付与する。例えば、データ分割部３６１Ｃは、信頼性情報が示す値が閾値を下回る通信ノード２に対して判定値１を付与し、信頼性情報が示す値が閾値以上の通信ノード２に対して判定値０を付与する。そして、データ分割部３６１Ｃは、判定値１を付与された通信ノード２と、当該判定値１を付与された通信ノード２が始状態において配分されており終状態において配分されていない通信資源とを、通信資源配分演算処理部（３６Ａ又は３６Ｂ）３６２Ｃに出力する。又は、データ分割部３６１Ｃは、判定値１を付与された通信ノード２が始状態において配分された通信資源を終状態において配分される通信ノード２が、始状態と終状態において関与する通信資源を通信資源配分演算処理部（３６Ａ又は３６Ｂ）３６２Ｃに出力する。
【０１５１】
通信資源配分演算処理部（３６Ａ又は３６Ｂ）３６２Ｃは、通信資源配分演算処理部３６Ａ又は通信資源配分演算処理部３６Ｂと同様の構成を有している。通信資源配分演算処理部（３６Ａ又は３６Ｂ）３６２Ｃは、通信資源配分演算処理部３６Ａ又は通信資源配分演算処理部３６Ｂと同様の処理を行う。
【０１５２】
データ統合部３６３Ｃは、データ分割部３６１Ｃにおいて通信資源配分演算処理部（３６Ａ又は３６Ｂ）３６２Ｃに出力されなかった通信ノード２及び通信資源を１ステップで（中間状態１の時点で）終状態へ移し、通信資源配分演算処理部（３６Ａ又は３６Ｂ）３６Ｃ２から出力された中間状態及び終状態と結合する。
【０１５３】
通信資源配分演算処理部３６Ｃは、上記構成により、例えば下記のように処理を行う。
【０１５４】
例えば、図３１で示す始状態から終状態に通信資源の配分を変化させるとする。図３１を参照すると、始状態において、通信資源Ｒ１がＸ１の通信ノード２に配分されている。
また、通信資源Ｒ２とＲ３とがＸ２の通信ノード２に配分されている。また、通信資源Ｒ４とＲ５とがＸ３の通信ノード２に配分されている。また、通信資源Ｒ６がＸ４の通信ノード２に配分されている。また、終状態において、通信資源Ｒ１、Ｒ２がＸ２の通信ノード２に配分されている。また、通信資源Ｒ３がＸ１の通信ノード２に配分されている。また、通信資源Ｒ４がＸ３の通信ノード２に配分されている。また、通信資源Ｒ５、Ｒ６がＸ４の通信ノード２に配分されている。
【０１５５】
データ分割部３６１Ｃは、入力された信頼性情報に基づいて、例えば、通信ノード２であるＸ１、Ｘ２、Ｘ４に判定値０を、通信ノード２であるＸ３に判定値１を付与する。そして、データ分割部３６１Ｃは、判定値１を付与された通信ノード２（Ｘ３）が始状態において配分された通信資源Ｒ４、Ｒ５を終状態において配分される通信ノード２（Ｘ３、Ｘ４）が、始状態と終状態において関与する通信資源Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６のみ、通信資源配分演算処理部（３６Ａ又は３６Ｂ）３６２Ｃへ出力する。
【０１５６】
通信資源配分演算処理部（３６Ａ又は３６Ｂ）３６２Ｃは、出力された対象について、通信資源配分演算処理を行う。この場合、通信資源配分演算処理部（３６Ａ又は３６Ｂ）３６２Ｃは、図３１で示すように、部分的始状態としてＸ３にＲ４、Ｒ５を、Ｘ４にＲ６を配分した状態から、Ｘ３にＲ４を、Ｘ４にＲ６を配分した状態である中間状態１を生成する。通信資源配分演算処理部（３６Ａ又は３６Ｂ）３６２Ｃは、生成した部分的な状態の列を、データ統合部３６３Ｃに出力する。
【０１５７】
データ統合部３６３Ｃは、通信資源配分演算処理部（３６Ａ又は３６Ｂ）３６２Ｃから入力されたステップ毎の状態列の、中間状態１以降に、Ｘ１，Ｘ２の終状態での通信資源配分をそのまま追加する。すなわち中間状態１においては、Ｘ１にＲ３を、Ｘ２にＲ１、Ｒ２を配分する。また、Ｘ３にＲ４を、Ｘ４にＲ５、Ｒ６を配分する。その結果、図３１で示すようになる。
【０１５８】
以上が、配分制御通信ノード３の構成の一例についての説明である。次に、図３２を参照して、配分制御通信ノード３の動作の一例について説明する。
【０１５９】
図３２を参照すると、制御用アプリケーション３７が出力する終状態を示す情報を受信する（ステップＳ１０１）。すると、通信資源配分演算処理部３６は、始状態と終状態との間に、連続する状態間で輻輳が生じ得ないような複数の中間状態を生成する（ステップＳ１０２）。
【０１６０】
制御用メモリ／ステップカウンタ３８は、生成された中間状態及び始状態及び終状態を順序付きで保存する（ステップＳ１０３）。最初の段階においては、ステップカウンタは初期値にあり、制御用レジスタ３９には始状態の通信資源の配分が書き込まれている。
【０１６１】
制御用メモリ／ステップカウンタ３８はカウンタをインクリメントし、制御用レジスタ３９に、始状態の次の状態である中間状態１を書き込む。そして、送信スイッチ３３は、配分制御通信ノード３が送信するための時間領域においてオンになり、変復調器３１において、通信ノード２に対する配分情報をユーザデータと共に信号波形に変換し、送信する（ステップＳ１０４）。
【０１６２】
通信ノード２は、配分情報とユーザデータとを受信する。そして、配分情報を分離して被制御用レジスタ２２に書き込む。この時、通信ノード２は、自身に割り当てられた時間領域情報だけを被制御用レジスタ２２に書き込めば十分である。その後、通信ノード２は、各々が割り当てられた通信資源を用いて（時間領域において）送信スイッチ２３をオンにし、ユーザデータを送信する。
【０１６３】
配分制御通信ノード３は、通信監視部３５において、通信ノード２が送信に用いた通信資源を監視する（ステップＳ１０５）。通信監視部３５による監視の結果、実際に送信された全ての時間領域が、制御用レジスタ３９などに格納されている、前回通知した通信資源の配分と一致している場合（ステップＳ１０６、Ｙｅｓ）、当該通信資源の配分が終状態であるか否か判断する（ステップＳ１０７）。
【０１６４】
終状態であった場合（ステップＳ１０７、Ｙｅｓ）、通信資源配分処理を終了する。一方、終状態でなかった場合（ステップＳ１０７、Ｎｏ）、制御用メモリ／ステップカウンタ３８は、カウンタをインクリメントして、次の状態である中間状態２の通信資源配分を制御用レジスタ３９に書き込んで、各通信ノード２に配分情報を送信する（ステップＳ１０４）。
【０１６５】
通信監視部３５による監視の結果、実際に送信された時間領域が、前回通知した通信資源の配分と一致していない場合（ステップＳ１０６、Ｎｏ）、通信監視部３５は、通信資源配分演算処理部３６に対して、実際に送信された時間領域を新たな始状態とみなして再度中間状態を生成するよう指示する。その結果、通信資源配分演算処理部３６は、新たな始状態と終状態との間に、連続する状態間で輻輳が生じ得ないような複数の中間状態を生成することになる（ステップＳ１０２）。換言すると、通信資源配分演算処理部３６は、通信監視部３５の監視結果に応じて中間状態を生成することになる。
【０１６６】
以上が、配分制御通信ノード３の動作の一例である。
【０１６７】
なお、通信監視部３５による監視の結果、実際に送信された時間領域が、前回通知した通信資源の配分と一致していない場合、より非効率的だが簡易な方法としては、制御用メモリ／ステップカウンタ３８のカウンタをインクリメントせず、前回と同じ通信資源の配分を示す配分情報を送信しても構わない。
【０１６８】
また、例えば、例えば制御用アプリケーション３７が緊急に終状態を更新した場合等では、通信ノード２より実際に送信された最新の時間領域を始状態とみなして、通信資源配分演算処理部３６にて再演算を行うことができる。すなわち、始状態と終状態とは常に更新可能である。
【０１６９】
このように、本実施形態における通信システム１の配分制御通信ノード３は、通信資源配分演算処理部３６を有している。このような構成により、配分制御通信ノード３は、通信ノード２に対する通信資源の配分を始状態から終状態へと変化させる際に、当該変化により輻輳状態が生じないように、少なくとも１つの中間状態を生成することが出来る。また、配分制御通信ノード３は、始状態から中間状態を経由した後に終状態となるよう、各通信ノード２に対する通信資源の配分を変化させることが出来る。その結果、通信資源の配分を始状態から終状態へと変化させる際に、輻輳が生じる可能性を低減させ、通信速度が急激に低下するおそれを低減することが可能となる。
【０１７０】
また、本実施形態において説明した方法は、誤り検出符号や誤り訂正符号、特に誤り検出符号と組み合わせることにより、伝送路ノイズに由来する復号誤り自体を抑制して現実の輻輳確率を限りなく零に近づけ、信頼性をさらに向上させることができる。具体的には、通信ノード２が割り当てられる通信資源に関する情報について誤りを検出した場合、次回の送信の際に当該情報を用いず、前回送信した時に配分された通信資源をそのまま再利用して送信する。すなわち、配分情報を受信しなかった場合と同等の処理を行えばよい。
【０１７１】
本実施形態で説明した方法を利用しない場合、単純に符号によって輻輳を抑制することは困難である。一方で、本実施形態で説明した方法によると時系列において連続する配分状態において、同一の通信資源が異なる通信ノード２に配分されないように、中間状態を生成している。そのため、上記方法を行うことで、輻輳確率は原理的に極小になり、制御通信が不安定な通信者に対しても輻輳確率を抑制したまま通信資源の配分制御を行うことが可能である。さらに、通信資源の配分制御を受ける通信ノード２は、単に受信した配分情報に従って通信資源を利用するだけで良く、認証のための制御情報等を返信する必要はないことになる。
【０１７２】
また、本実施形態において説明した方法のうちの、通信資源配分演算処理部３６Ｃを用いる４つ目の方法を採用すると、輻輳確率をある程度許容しながら、割り当て変更速度を増大させることが出来る。
【０１７３】
また、本実施形態によると、中間状態において各通信ノード２に割り当てられる通信資源の数が割当値として保証されている。そのため、通信資源の配分を変更する間であっても通信量の変動を抑制し、常に所望の通信量を維持することができる。
【０１７４】
本実施形態で説明した方法は、例えば、無人航空機の制御用通信やロボットの制御用通信、医療機器の制御用通信、通信制御用通信、暗号制御用通信、その他の制御用通信、長距離通信（不安定な通信）、物資の移動（入れ替え）、などに利用することが考えられる。
【０１７５】
［第２の実施形態］
次に、図３３を参照して、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、通信制御装置４の構成の概要について説明する。
【０１７６】
図３３を参照すると、本実施形態における通信制御装置４は、送信部４１と、中間状態生成部４２と、を有している。
【０１７７】
中間状態生成部４２は、通信装置のそれぞれに対する通信資源の配分を第１の配分状態から第２の配分状態へと変化させる際に、第１の配分状態と第２の配分状態とに基づいて、通信資源の配分を示す中間状態を生成する。
【０１７８】
送信部４１は、予め配分された通信資源を用いて通信を行う複数の通信装置のそれぞれに対して、当該通信装置が通信を行う際に使用する通信資源の配分を示す配分情報を送信する。送信部４１は、第１の配分状態から中間状態生成部４２が生成した中間状態を経由した後に第２の配分状態となるよう、通信装置のそれぞれに対して配分情報を送信する。
【０１７９】
このように、本実施形態における通信制御装置４は、送信部４１と、中間状態生成部４２を有している。このような構成により、中間状態生成部４２は、信装置のそれぞれに対する通信資源の配分を第１の配分状態から第２の配分状態へと変化させる際に、第１の配分状態と第２の配分状態とに基づいて、通信資源の配分を示す中間状態を生成することが出来る。その結果、送信部４１は、第１の配分状態から中間状態を経由した後に第２の配分状態となるよう、通信装置のそれぞれに対して配分情報を送信することが可能となる。
これにより、第１の配分状態から一斉に第２の配分状態へと変化することにより生じる輻輳の可能性を低減させることが可能となる。
【０１８０】
なお、上記通信制御装置４は、当該通信制御装置４に所定のプログラムが組み込まれることで実現できる。具体的に、本発明の他の形態であるプログラムは、通信制御装置に、予め配分された通信資源を用いて通信を行う複数の通信装置のそれぞれに対して、当該通信装置が通信を行う際に使用する通信資源の配分を示す配分情報を送信する送信部と、通信装置のそれぞれに対する通信資源の配分を第１の配分状態から第２の配分状態へと変化させる際に、第１の配分状態と第２の配分状態とに基づいて、通信資源の配分を示す中間状態を生成する中間状態生成部と、を実現させ、送信部は、第１の配分状態から中間状態生成部が生成した中間状態を経由した後に第２の配分状態となるよう、通信装置のそれぞれに対して配分情報を送信するプログラムである。
【０１８１】
また、上述した通信制御装置４が作動することにより実行される情報制御方法は、予め配分された通信資源を用いて通信を行う複数の通信装置のそれぞれに対して、当該通信装置が通信を行う際に使用する通信資源の配分を示す配分情報を送信し、通信装置のそれぞれに対する通信資源の配分を第１の配分状態から第２の配分状態へと変化させる際に、第１の配分状態と第２の配分状態とに基づいて、通信資源の配分を示す中間状態を生成し、第１の配分状態から中間状態を経由した後に第２の配分状態となるよう、通信装置のそれぞれに対して配分情報を送信する、という方法である。
【０１８２】
上述した構成を有する、プログラム、又は、通信制御方法、の発明であっても、上記通信制御装置４と同様の作用を有するために、上述した本発明の目的を達成することが出来る。
【０１８３】
＜付記＞
上記実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうる。以下、本発明における通信制御装置などの概略を説明する。但し、本発明は、以下の構成に限定されない。
【０１８４】
（付記１）
予め配分された通信資源を用いて通信を行う複数の通信装置のそれぞれに対して、当該通信装置が通信を行う際に使用する前記通信資源の配分を示す配分情報を送信する送信部と、
前記通信装置のそれぞれに対する前記通信資源の配分を第１の配分状態から第２の配分状態へと変化させる際に、前記第１の配分状態と前記第２の配分状態とに基づいて、前記通信資源の配分を示す中間状態を生成する中間状態生成部と、を有し、
前記送信部は、前記第１の配分状態から前記中間状態生成部が生成した中間状態を経由した後に前記第２の配分状態となるよう、前記通信装置のそれぞれに対して前記配分情報を送信する
通信制御装置。
【０１８５】
（付記２）
付記１に記載の通信制御装置であって、
前記中間状態生成部は、前回の配分状態から前記通信装置のそれぞれに対する前記通信資源の配分を変化させる際に、前記通信資源が前記前回の配分状態において配分されている前記通信装置とは異なる前記通信装置に対して配分されないように、前記前回の配分状態を変化させた前記中間状態を生成する
通信制御装置。
【０１８６】
（付記３）
付記１又は２に記載の通信制御装置であって、
前記中間状態生成部は、前回の配分状態から前記通信装置のそれぞれに対する前記通信資源の配分を変化させる際に、前記通信資源が前記前回の配分状態において配分されている前記通信装置と同一の前記通信装置に対して配分されるか、又は、前記通信資源がいずれの前記通信装置に対しても配分されない状態となるように、前記前回の配分状態を変化させた前記中間状態を生成する
通信制御装置。
【０１８７】
（付記４）
付記１乃至３のいずれかに記載の通信制御装置であって、
前記中間状態生成部は、いずれの前記通信装置に対しても配分されていない前記通信資源が存在するように前記中間状態を生成する
通信制御装置。
【０１８８】
（付記５）
付記１乃至４のいずれかに記載の通信制御装置であって、
前記中間状態生成部は、いずれの前記通信装置に対しても配分されていない前記通信資源が存在するように前記中間状態を生成した後、生成した当該中間状態のうちのいずれの前記通信装置に対しても配分されていない前記通信資源に任意の前記通信装置を割り当てるよう生成した前記中間状態を更新する
通信制御装置。
【０１８９】
（付記６）
付記１乃至５のいずれかに記載の通信制御装置であって、
前記通信装置に対する前記通信資源の配分数を示す割当値が予め定められており、
前記中間状態生成部は、前記通信装置に対する前記通信資源の配分数が前記割当値以上になるように前記中間状態を生成する
通信制御装置。
【０１９０】
（付記７）
付記１乃至６のいずれかに記載の通信制御装置であって、
前記中間状態生成部は、前記通信装置が行う通信の信頼性を示す信頼性情報に基づいて、前記中間状態を生成する
通信制御装置。
【０１９１】
（付記７−１）
付記７に記載の通信制御装置であって、
前記中間状態生成部は、前記信頼性情報と予め定められた閾値との比較結果に基づいて前記中間状態を生成する
通信制御装置。
【０１９２】
（付記８）
付記１乃至７のいずれかに記載の通信制御装置であって、
前記通信装置が行う通信を監視する通信監視部を有し、
前記中間状態生成部は、前記通信監視部の監視結果に応じて前記中間状態を生成する
通信制御装置。
【０１９３】
（付記９）
予め配分された通信資源を用いて通信を行う複数の通信装置のそれぞれに対して、当該通信装置が通信を行う際に使用する前記通信資源の配分を示す配分情報を送信し、
前記通信装置のそれぞれに対する前記通信資源の配分を第１の配分状態から第２の配分状態へと変化させる際に、前記第１の配分状態と前記第２の配分状態とに基づいて、前記通信資源の配分を示す中間状態を生成し、
前記第１の配分状態から前記中間状態生成部が生成した中間状態を経由した後に前記第２の配分状態となるよう、前記通信装置のそれぞれに対して前記配分情報を送信する
通信制御方法。
【０１９４】
（付記９−１）
付記９に記載の通信制御方法であって、
前回の配分状態から前記通信装置のそれぞれに対する前記通信資源の配分を変化させる際に、前記通信資源が前記前回の配分状態において配分されている前記通信装置とは異なる前記通信装置に対して配分されないように、前記前回の配分状態を変化させた前記中間状態を生成する
通信制御方法。
【０１９５】
（付記９−２）
付記９又は９−１に記載の通信制御方法であって、
前回の配分状態から前記通信装置のそれぞれに対する前記通信資源の配分を変化させる際に、前記通信資源が前記前回の配分状態において配分されている前記通信装置と同一の前記通信装置に対して配分されるか、又は、前記通信資源がいずれの前記通信装置に対しても配分されない状態となるように、前記前回の配分状態を変化させた前記中間状態を生成する
通信制御方法。
【０１９６】
（付記１０）
通信制御装置に、
予め配分された通信資源を用いて通信を行う複数の通信装置のそれぞれに対して、当該通信装置が通信を行う際に使用する前記通信資源の配分を示す配分情報を送信する送信部と、
前記通信装置のそれぞれに対する前記通信資源の配分を第１の配分状態から第２の配分状態へと変化させる際に、前記第１の配分状態と前記第２の配分状態とに基づいて、前記通信資源の配分を示す中間状態を生成する中間状態生成部と、を実現させ、
前記送信部は、前記第１の配分状態から前記中間状態生成部が生成した中間状態を経由した後に前記第２の配分状態となるよう、前記通信装置のそれぞれに対して前記配分情報を送信する
プログラム。
【０１９７】
（付記１０−１）
付記１０に記載のプログラムであって、
前記中間状態生成部は、前回の配分状態から前記通信装置のそれぞれに対する前記通信資源の配分を変化させる際に、前記通信資源が前記前回の配分状態において配分されている前記通信装置とは異なる前記通信装置に対して配分されないように、前記前回の配分状態を変化させた前記中間状態を生成する
プログラム。
【０１９８】
（付記１０−２）
付記１０又は１０−１に記載のプログラムであって、
前記中間状態生成部は、前回の配分状態から前記通信装置のそれぞれに対する前記通信資源の配分を変化させる際に、前記通信資源が前記前回の配分状態において配分されている前記通信装置と同一の前記通信装置に対して配分されるか、又は、前記通信資源がいずれの前記通信装置に対しても配分されない状態となるように、前記前回の配分状態を変化させた前記中間状態を生成する
プログラム。
【０１９９】
なお、上記各実施形態及び付記において記載したプログラムは、記憶装置に記憶されていたり、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録されていたりする。例えば、記録媒体は、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク、及び、半導体メモリ等の可搬性を有する媒体である。
【０２００】
以上、上記各実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の範囲内で当業者が理解しうる様々な変更をすることが出来る。
【０２０１】
この出願は、２０１６年３月２５日に出願された日本出願特願２０１６−０６１８３６を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【０２０２】
１  通信システム
２  通信ノード
２０  アンテナ
２１  変復調器
２２  被制御用レジスタ
２３  送信スイッチ
２４  送受信データ用記憶装置
３  配分制御通信ノード
３０  アンテナ
３１  変復調器
３２  被制御用レジスタ
３３  送信スイッチ
３４  送受信データ用記憶装置
３５  通信監視部
３６、３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ  通信資源配分演算処理部
３６１Ａ  レジスタ
３６２Ａ  データ選択部
３６３Ａ  ＡＮＤゲート
３６４Ａ  ＯＲゲート
３６５Ａ  更新判定部ＯＲゲート
３６１Ｂ  レジスタ
３６２Ｂ  演算装置
３６３Ｂ  メモリ
３６１Ｃ  データ分割部
３６２Ｃ  通信資源配分演算処理部（３６Ａ又は３６Ｂ）
３６３Ｃ  データ統合部
３７  制御用アプリケーション
３８  制御用メモリ／ステップカウンタ
３９  制御用レジスタ
４  通信制御装置
４１  送信部
４２  中間状態生成部
【図１】
0006573023.tif 000002
【図２】
0006573023.tif 000003
【図３】
0006573023.tif 000004
【図４】
0006573023.tif 000005
【図５】
0006573023.tif 000006
【図６】
0006573023.tif 000007
【図７】
0006573023.tif 000008
【図８】
0006573023.tif 000009
【図９】
0006573023.tif 000010
【図１０】
0006573023.tif 000011
【図１１】
0006573023.tif 000012
【図１２】
0006573023.tif 000013
【図１３】
0006573023.tif 000014
【図１４】
0006573023.tif 000015
【図１５】
0006573023.tif 000016
【図１６】
0006573023.tif 000017
【図１７】
0006573023.tif 000018
【図１８】
0006573023.tif 000019
【図１９】
0006573023.tif 000020
【図２０】
0006573023.tif 000021
【図２１】
0006573023.tif 000022
【図２２】
0006573023.tif 000023
【図２３】
0006573023.tif 000024
【図２４】
0006573023.tif 000025
【図２５】
0006573023.tif 000026
【図２６】
0006573023.tif 000027
【図２７】
0006573023.tif 000028
【図２８】
0006573023.tif 000029
【図２９】
0006573023.tif 000030
【図３０】
0006573023.tif 000031
【図３１】
0006573023.tif 000032
【図３２】
0006573023.tif 000033
【図３３】
0006573023.tif 000034