(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種の無線通信規格に準じた無線通信方式による通信リンクが混在して使用されている無線通信環境下で、機能を変更することにより前記複数種の無線通信規格に対応可能なマルチモード制御局と、前記複数種の無線通信規格のうち少なくとも一つの無線通信規格に準じた無線通信方式により通信を行う複数の無線局により構成される異種方式混在型の無線通信システムに用いられるマルチモード制御局であって、
前記各無線局との通信リンクでの通信方式を前記機能の変更により切り替える場合に要する所要モード切り替え時間を含む通信リンクに関する情報を収集し、
前記収集された情報に基づき、前記無線通信環境下による無線通信トラフィックの総スループットを向上させるように前記通信リンクで使用する通信リソース割り当てを決定する
マルチモード制御局。
【請求項２】
前記無線局による通信リンクとは、前記無線局と前記マルチモード制御局との間の無線通信リンクであり、
前記マルチモード制御局は、
前記無線通信環境下で無線通信トラフィックのスループットを最大化するように前記無線通信リンクで使用する通信リソースの割り当てを決定する
請求項１に記載のマルチモード制御局。
【請求項３】
複数の無線局との通信リンクに関する情報を収集する通信リンクパラメータ収集部と、
前記収集された情報に基づき、無線通信ネットワーク内でのデータ伝送トラフィックのスループットを最大化するように、各無線局との無線通信リンクで使用する通信リソース割り当てを決定するリソース割り当て決定部と、
前記決定された各無線局への通信リソース割り当てに基づいて各無線通信リンクによる通信条件を制御し、通信を行うマルチモード通信部と
を具備する請求項２に記載のマルチモード制御局。
【請求項４】
前記通信リンクパラメータ収集部で収集する情報は、更に、
前記各無線局との無線通信リンクによる通信品質を表す通信リンク品質パラメータ、
前記各無線局へ送信するデータに対する許容ＱｏＳパラメータ、
前記各無線局へ送信するデータの容量、
又は、前記各無線局との通信リンクでのデータ伝送の開始にあたり要する所要リンク接続時間、のいずれか１つを含む
請求項３に記載のマルチモード制御局。
【請求項５】
前記通信リンクパラメータ収集部で収集する情報は、更に、
前記各無線局へ送信するデータの容量と、
前記各無線局との通信リンクでの通信方式を切り替える場合に要する所要モード切り替え時間と、
前記各無線局との通信リンクでのデータ伝送の開始にあたり要する所要リンク接続時間と、
を含む
請求項３に記載のマルチモード制御局。
【請求項６】
前記リソース割り当て決定部が決定する前記通信リソースは、
前記各無線局のうちマルチモード無線局との通信リンクで使用する通信方式、
前記通信方式により設定される伝送速度、
又は、前記各無線局との通信リンクに割り当てられる通信時間配分率、のいずれか１つを含む
請求項３に記載のマルチモード制御局。
【請求項７】
前記リソース割り当て決定部が決定する前記通信リソースは、
前記各無線局のうちマルチモード無線局との通信リンクで使用する通信方式と、
前記通信方式により設定される伝送速度と、
前記各無線局との通信リンクに割り当てられる通信時間配分率と、
のいずれか２つ以上の組み合わせを含む
請求項３に記載のマルチモード制御局。
【請求項８】
前記リソース割り当て決定部は、
前記通信リンクパラメータ収集部で収集された情報に基づいてスループットに関する目的関数を設定すると共に制約条件を設定し、制約条件の下で目的関数値を最大化する制御パラメータの最適組み合わせを求めることで、前記各無線局との無線通信リンクで使用する通信リソースの割り当てを決定する
請求項３に記載のマルチモード制御局。
【請求項９】
IEEE802.11a規格に準じた通信方式と、IEEE802.11b規格に準じた通信方式とに対応可能である
請求項２に記載のマルチモード制御局。
【請求項１０】
機能の変更により複数の通信方式に対応して通信可能なマルチモード制御局と、複数の通信方式に対応して通信可能なマルチモード無線局とを含む無線通信ネットワークによる前記マルチモード制御局で行う無線通信制御方法であって、
前記複数の無線局との通信リンクに関する情報であり、前記無線局が前記機能の変更により前記通信リンクで用いている通信方式を他の無線方式に切り替える場合に要する所要モード切り替え時間を含む情報、を収集する収集ステップと、
収集した各通信リンクに関する情報に基づき、前記無線通信ネットワーク内によるデータ伝送トラフィックのスループットを最大化するように前記各無線局との通信リンクで使用する通信リソース割り当てを決定するリソース割り当てステップと、
決定した各無線局への通信リソース割り当てに基づいて各通信リンクによる通信条件を制御し、通信を行う通信制御ステップと
を含む無線通信制御方法。
【請求項１１】
前記リソース割り当てステップは、
収集された各通信リンクによる情報に基づいて、前記無線通信ネットワーク内による総スループットを表す目的関数を設定するステップと、
収集された各通信リンクによる設定情報に基づいて、各無線局との通信リンクにより用いる通信方式の組み合わせと、各無線局との間で行うデータ伝送に許容される最大通信時間と、データ伝送の際に許容される通信品質に基づく制約条件と、を設定するステップと、
設定された制約条件に基づいて前記目的関数値を最大化するリソースの組み合わせを検出するステップと
を含む請求項１０に記載の無線通信制御方法。
【請求項１２】
通信リソース割り当ての周期毎に通信環境の変化を検知するステップと、
前記通信環境の変化を検知した場合にのみ、前記各無線局との通信リンクに割り当てる通信リソースを選択し直すステップと
を含む請求項１０に記載の無線通信制御方法。
【請求項１３】
前記通信環境の変化を検知するためのパラメータとして、
ネットワーク内によりデータ伝送を必要とする無線局の総数と、
前記無線局のうちの前記マルチモード無線局の数と、
各々の通信リンクによる通信品質と
のうちいずれか一つ、もしくは複数の組み合わせを用いる
請求項１２に記載の無線通信制御方法。
【請求項１４】
前記各無線局との通信リンクで要求される伝送データにおける時間的制約条件の有無に応じて無線局をグループ分けするステップと、
前記時間的制約条件に基づいて各グループへの通信時間割り当てを決定するステップと、
前記グループ毎に目的関数と制約条件を設定し、前記各無線局への通信時間割り当てを行うステップと
を含む請求項１０に記載の無線通信制御方法。
【請求項１５】
複数種の無線通信規格に準じた無線通信方式による通信リンクが混在して使用されている無線通信環境下で、機能を変更することにより前記複数種の無線通信規格に対応可能なマルチモード制御局と、前記複数種の無線通信規格のうち少なくとも一つの無線通信規格に準じた無線通信方式により通信を行う複数の無線局により構成される異種方式混在型の無線通信システムに用いられるマルチモード制御局であって、
複数の無線局との通信リンクに関する情報を収集する通信リンクパラメータ収集部と、 前記通信リンクパラメータ収集部で収集された情報に基づいてスループットに関する目的関数を設定すると共に制約条件を設定し、制約条件の下で目的関数値を最大化する制御パラメータの最適組み合わせを求めることで、前記各無線局との無線通信リンクで使用する通信リソースの割り当てを決定するリソース割り当て決定部と、
前記決定された各無線局への通信リソース割り当てに基づいて各無線通信リンクによる通信条件を制御し、通信を行うマルチモード通信部と、
を具備し、
前記リソース割り当て決定部は、前記目的関数として、
前記無線通信ネットワーク内での各無線局との通信リンクでリソース割り当て周期あたりに伝送できるデータ量の総量を求める関数を用い、かつ前記データ量の総量を算出する場合に、前記各無線局との通信リンクにより用いられる伝送速度と前記各通信リンクにより通信を行う時間との積を用い、かつ前記通信を行う時間として、前記通信リンクに割り当てられた通信時間から前記マルチモード制御局もしくは前記マルチモード無線局による通信の機能切り替えに要する時間と通信方式の変更に伴いリンク接続に要する時間とを減じた時間を用いる
マルチモード制御局。
【請求項１６】
前記データ量の総量を算出する場合に、前記各無線局との通信リンクにより用いられる伝送速度と、前記各通信リンクにより通信を行う時間と、前記通信リンクによる受信ビット非誤り率との積を用いる
請求項１５に記載のマルチモード制御局。
【請求項１７】
複数種の無線通信規格に準じた無線通信方式による通信リンクが混在して使用されている無線通信環境下で、機能を変更することにより前記複数種の無線通信規格に対応可能なマルチモード制御局と、前記複数種の無線通信規格のうち少なくとも一つの無線通信規格に準じた無線通信方式により通信を行う複数の無線局により構成される異種方式混在型の無線通信システムに用いられるマルチモード制御局であって、
複数の無線局との通信リンクに関する情報を収集する通信リンクパラメータ収集部と、 前記通信リンクパラメータ収集部で収集された情報に基づいてスループットに関する目的関数を設定すると共に制約条件を設定し、制約条件の下で目的関数値を最大化する制御パラメータの最適組み合わせを求めることで、前記各無線局との無線通信リンクで使用する通信リソースの割り当てを決定するリソース割り当て決定部と、
前記決定された各無線局への通信リソース割り当てに基づいて各無線通信リンクによる通信条件を制御し、通信を行うマルチモード通信部と、
を具備し、
前記リソース割り当て決定部は、前記目的関数として次式を用いる
【数１】
0004738329.tif 000016
但し、Ｚｍｉはネットワーク内のリソース割り当て周期あたりのスループットを示し、ｎは通信対象の無線局の番号を示し、ｍｉは各通信リンクにより使用する通信方式の組み合わせを示し、Ｂは伝送速度を示し、Ｔｆは時間配分を示し、Ｔｒは通信方式の切り替えに要する時間を示し、Ｔｓはリンク接続に要する時間を示し、ＴａはＮ局全てに対して一度ずつ通信を行い終えるまでの時間を示す
マルチモード制御局。
【請求項１８】
前記リソース割り当て決定部は、前記制約条件として、次式のいずれか一つ以上の組み合わせを用いる
【数２】
0004738329.tif 000017
【数３】
0004738329.tif 000018
【数４】
0004738329.tif 000019
【数５】
0004738329.tif 000020
但し、Ｓはネットワーク内で用いられる通信方式の集合を示し、Ｄは未送信データ量を示し、Ｐｅはビット誤り率を示す
請求項１７に記載のマルチモード制御局。
【請求項１９】
複数種の無線通信規格に準じた無線通信方式による通信リンクが混在して使用されている無線通信環境下で、機能を変更することにより前記複数種の無線通信規格に対応可能なマルチモード制御局と、前記複数種の無線通信規格のうち少なくとも一つの無線通信規格に準じた無線通信方式により通信を行う複数の無線局により構成される異種方式混在型の無線通信システムに用いられるマルチモード制御局であって、
複数の無線局との通信リンクに関する情報を収集する通信リンクパラメータ収集部と、 前記通信リンクパラメータ収集部で収集された情報に基づいてスループットに関する目的関数を設定すると共に制約条件を設定し、制約条件の下で目的関数値を最大化する制御パラメータの最適組み合わせを求めることで、前記各無線局との無線通信リンクで使用する通信リソースの割り当てを決定するリソース割り当て決定部と、
前記決定された各無線局への通信リソース割り当てに基づいて各無線通信リンクによる通信条件を制御し、通信を行うマルチモード通信部と、
を具備し、
前記リソース割り当て決定部は、前記目的関数として、
前記無線通信ネットワーク内による各無線局との通信リンクでリソース割り当て周期あたりに伝送できるデータ量の総量を求める関数を用い、かつ前記データ量の総量を算出する場合に、前記各無線局との通信リンクにより用いられる伝送速度と前記各通信リンクで通信を行う時間との積を用い、かつ前記通信を行う時間として、前記通信リンクに割り当てられた通信時間から前記マルチモード制御局もしくは前記マルチモード無線局による通信の機能切り替えに要する時間と通信方式の変更に伴いリンク接続に要する時間とを減じた時間を用いる
マルチモード制御局。
【請求項２０】
前記データ量の総量を算出する場合に、前記各無線局との通信リンクにより用いられる伝送速度と、前記各通信リンクで通信を行う時間と、前記通信リンクによる受信ビット非誤り率との積を用いる
請求項１９に記載のマルチモード制御局。
【請求項２１】
複数種の無線通信規格に準じた無線通信方式による通信リンクが混在して使用されている無線通信環境下で、機能を変更することにより前記複数種の無線通信規格に対応可能なマルチモード制御局と、前記複数種の無線通信規格のうち少なくとも一つの無線通信規格に準じた無線通信方式により通信を行う複数の無線局により構成される異種方式混在型の無線通信システムに用いられるマルチモード制御局であって、
複数の無線局との通信リンクに関する情報を収集する通信リンクパラメータ収集部と、 前記通信リンクパラメータ収集部で収集された情報に基づいてスループットに関する目的関数を設定すると共に制約条件を設定し、制約条件の下で目的関数値を最大化する制御パラメータの最適組み合わせを求めることで、前記各無線局との無線通信リンクで使用する通信リソースの割り当てを決定するリソース割り当て決定部と、
前記決定された各無線局への通信リソース割り当てに基づいて各無線通信リンクによる通信条件を制御し、通信を行うマルチモード通信部と、
を具備し、
前記リソース割り当て決定部は、前記目的関数として次式の組み合わせを用いる
【数７】
0004738329.tif 000021
【数８】
0004738329.tif 000022
【数９】
0004738329.tif 000023
マルチモード制御局。
【請求項２２】
複数種の無線通信規格に準じた無線通信方式による通信リンクが混在して使用されている無線通信環境下で、機能を変更することにより前記複数種の無線通信規格に対応可能なマルチモード制御局と、前記複数種の無線通信規格のうち少なくとも一つの無線通信規格に準じた無線通信方式により通信を行う複数の無線局により構成される異種方式混在型の無線通信システムに用いられるマルチモード制御局であって、
複数の無線局との通信リンクに関する情報を収集する通信リンクパラメータ収集部と、 前記通信リンクパラメータ収集部で収集された情報に基づいてスループットに関する目的関数を設定すると共に制約条件を設定し、制約条件の下で目的関数値を最大化する制御パラメータの最適組み合わせを求めることで、前記各無線局との無線通信リンクで使用する通信リソースの割り当てを決定するリソース割り当て決定部と、
前記決定された各無線局への通信リソース割り当てに基づいて各無線通信リンクによる通信条件を制御し、通信を行うマルチモード通信部と、
を具備し、
前記リソース割り当て決定部は、前記制約条件として、次式のいずれかもしくは双方を用いる
【数１０】
0004738329.tif 000024
【数１４】
0004738329.tif 000025
マルチモード制御局。
【請求項２３】
複数の通信方式に対応して通信可能なマルチモード制御局と、複数の通信方式に対応して通信可能なマルチモード無線局とを含む無線通信ネットワークによる前記マルチモード制御局で行う無線通信制御方法であって、
前記複数の無線局との通信リンクに関する情報を収集する収集ステップと、
前記各無線局との通信リンクで使用する通信リソース割り当てを決定するステップであって、収集された各通信リンクによる情報に基づいて、前記無線通信ネットワーク内による総スループットを表す目的関数を設定するステップと、収集された各通信リンクによる設定情報に基づいて、各無線局との通信リンクにより用いる通信方式の組み合わせと、各無線局との間で行うデータ伝送に許容される最大通信時間と、データ伝送の際に許容される通信品質に基づく制約条件と、を設定するステップと、設定された制約条件に基づいて前記目的関数値を最大化するリソースの組み合わせを検出するステップと、を含むリソース割り当てステップと、
決定した各無線局への通信リソース割り当てに基づいて各通信リンクによる通信条件を制御し、通信を行う通信制御ステップと、
を含み、
前記目的関数として、
前記無線通信ネットワーク内による各無線局との通信リンクで、リソース割り当て周期あたりに伝送できるデータ量の総量を求める関数を用い、かつ前記データ量の総量を算出する場合に、前記各無線局との通信リンクにより用いられる伝送速度と前記各通信リンクにより通信を行う時間との積を用い、かつ前記通信を行う時間として、前記通信リンクに割り当てられた通信時間から前記マルチモード制御局もしくは前記マルチモード無線局による通信の機能切り替えに要する時間と通信方式の変更に伴いリンク接続に要する時間とを減じた時間を用いる
無線通信制御方法。
【請求項２４】
前記データ量の総量を算出する場合に、前記各無線局との通信リンクにより用いられる伝送速度と、前記各通信リンクで通信を行う時間と、前記通信リンクにより受信ビット非誤り率との積を用いる
請求項２３に記載の無線通信制御方法。
【請求項２５】
複数の通信方式に対応して通信可能なマルチモード制御局と、複数の通信方式に対応して通信可能なマルチモード無線局とを含む無線通信ネットワークによる前記マルチモード制御局で行う無線通信制御方法であって、
前記複数の無線局との通信リンクに関する情報を収集する収集ステップと、
前記各無線局との通信リンクで使用する通信リソース割り当てを決定するステップであって、収集された各通信リンクによる情報に基づいて、前記無線通信ネットワーク内による総スループットを表す目的関数を設定するステップと、収集された各通信リンクによる設定情報に基づいて、各無線局との通信リンクにより用いる通信方式の組み合わせと、各無線局との間で行うデータ伝送に許容される最大通信時間と、データ伝送の際に許容される通信品質に基づく制約条件と、を設定するステップと、設定された制約条件に基づいて前記目的関数値を最大化するリソースの組み合わせを検出するステップと、を含むリソース割り当てステップと、
決定した各無線局への通信リソース割り当てに基づいて各通信リンクによる通信条件を制御し、通信を行う通信制御ステップと、
を含み、
前記各無線局との間で行うデータ伝送に許容される前記最大通信時間を、
前記マルチモード制御局又は前記マルチモード無線局により通信の機能切り替えに要する時間と、通信方式の変更に伴うリンク接続に要する時間とを加味して算出する
無線通信制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマルチモード制御局、無線通信システム、無線局及び無線通信制御方法に関し、特に近接したエリア内で複数種の無線通信方式による複数の無線局間の通信リンクが混在して使用される環境下において、通信トラフィックの総スループットを向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、オフィスや家庭などの屋内で利用する近距離無線通信方式が注目されており、無線ＬＡＮ（Local Area Network）規格であるIEEE802.11b、IEEE802.11b.11gや、コンピュータやモバイル端末など様々な機器間の接続をターゲットとしたBluetooth（登録商標）規格などに準拠した無線通信方式によるサービスや製品が既に実用化されている。このような無線通信方式は機器間接続を無線で構築するため、ケーブルによる配線の不便さを解消することができるが、準拠する規格が異なる機器間では変調方式、コーデック、プロトコルといった通信方式が異なるため通信できない。またIEEE802.11b、IEEE802.11b.11gやBluetooth（登録商標）といった通信規格は、ＩＳＭ（Industrial Scientific and Medical）帯と呼ばれる周波数帯の一つである２．４ＧＨｚ帯を共に使用しており、免許を要することなく手軽に導入し無線通信を行うことができる反面、近接した状況で使用すると、相互干渉を生じる可能性がある。
【０００３】
このような無線通信規格の違いによる相互接続性の悪さや、同一周波数帯内での相互干渉の問題を解決するための方法の一つとして、無線局の構成を複数の無線通信方式に対応可能な、いわゆるマルチモード構成とした上で、使用する通信方式を無線伝送路の状況に応じて選択的に切り替える方法が考えられている（例えば特許文献１参照）。これにより、無線伝送路状況に変化が生じても、これに応じて効率良い無線通信を行うことが可能となる。
【０００４】
図３７を用いて従来のマルチモード構成を用いた通信制御法の一例について説明する。図３７は、ある近接した無線通信エリアＡＲ１内に存在している、２．４ＧＨｚ帯を使用している装置類の設置状況の一例を示している。
【０００５】
無線通信エリアＡＲ１内では、マルチモード制御局１０と複数の端末局との間で、Bluetooth（登録商標）規格もしくはIEEE802.11b規格に準じた無線通信方式を用いて通信が行われる。無線通信エリアＡＲ１内に存在する複数の端末局の一例として、ここではマルチモード端末局２０−１、２０−２とBluetooth（登録商標）対応端末局２０−３、IEEE802.11b対応端末局２０−４とが示されている。マルチモード制御局１０とマルチモード端末局２０−１、２０−２との間では、各々の無線局における通信機能を一方の通信方式に対応するように、都度切り替え制御しながら無線通信を行う。またマルチモード制御局１０とBluetooth（登録商標）対応端末局２０−３又はIEEE802.11b対応端末局２０−４との間の無線通信の際には、マルチモード制御局１０は各々の端末局２０−３、２０−４に対応した無線機能に切り替え制御され通信が行われる。
【０００６】
一方、同じ無線通信エリアＡＲ１内には、複数の別方式対応無線局３０−１、３０−２が設置されており、同じＩＳＭ帯において別の通信リンクを用いた無線通信が行われる。ここでは、別の通信リンクの一例として、小電力による構内電話の通信リンクが構成されており、通話の際にマルチモード制御局１０とマルチモード端末局２０−１、IEEE802.11b対応端末局２０−４との間での通信リンクで用いられる周波数帯と一部もしくは全ての
周波数帯が重複する周波数帯が通信リンクとして用いられるものとする。さらには、同じ２．４ＧＨｚ帯の電磁波を使用する装置として、電子レンジ４０もエリアＡＲ１内に設けられているものとする。別方式対応無線局３０−１、３０−２のうちの少なくとも一局と、電子レンジ４０とは、マルチモード制御局１０と近接した位置関係で設定されている場合を想定する。
【０００７】
前記のような設置条件の無線通信エリアＡＲ１内において、マルチモード制御局１０は、各端末局２０−１〜２０−４との間でデータ伝送の必要が生じた場合に、ＩＳＭ帯において都度対応する通信方式を用いた無線通信を行う。制御部１１ではマルチモード制御局１０における無線通信の制御を行う。Bluetooth（登録商標）対応端末局２０−３との間で通信を行う場合には、無線通信機能をBluetooth（登録商標）対応処理部１２へ切り替えた上で通信を行う。またIEEE802.11b対応端末局２０−４との間で通信を行う場合には、無線通信機能をIEEE802.11b対応無線処理部１３へ切り替えた上で通信を行う。このような構成及び通信制御を行うことにより、マルチモード制御局１０は、Bluetooth（登録商標）、IEEE802.11bそれぞれの規格にのみ対応している端末局２０−３や２０−４に対して通信を行うことができ、対応する通信規格の違う機器間の接続性を向上させることができる。
【０００８】
一方、マルチモード制御局１０とマルチモード端末局２０−１との間では以下に示すような無線通信制御を行うことができる。まずIEEE802.11b対応無線処理部１３を用いて無線通信を行うよう切り替え制御が行われ、IEEE802.11b規格に準拠した無線通信方式、すなわち所定のフレーム構成、所定の変調処理等のベースバンド信号処理を行った後、周波数変換や増幅等の所定のアナログ無線処理を施し、所定のアクセス手順に従ってアンテナを介して無線通信が行われる。また、同時に受信信号を用いIEEE802.11bの受信帯域における干渉状況の有無の検出が行われる。ここで、例えば別方式対応無線局３０−１において構内電話の通話のための通信リンクによる無線通信が発生した場合や、電子レンジ４０が動作した場合、IEEE802.11bによる無線通信と重複する帯域内へのこれらの機器からの電磁放射が干渉として検出されることになる。
【０００９】
マルチモード制御局１０は、干渉の検出の結果、干渉が存在すると判断された場合には、制御部１１により通信系統の切り替え制御を行い、Bluetooth（登録商標）対応無線処理部１２を用いてBluetooth（登録商標）規格に準じた無線通信方式による無線通信を行う。また一方で、IEEE802.11b対応無線処理部１３を用いてIEEE802.11b帯域における干渉状況有無の検出が並行して行われる。マルチモード制御局１０は、電波干渉検出の結果、電波干渉の存在がなくなった場合には、無線通信を行う系統をBluetooth（登録商標）対応無線処理部１２による系統からIEEE802.11b対応無線処理部１３に切り替え、IEEE802.11b規格による無線通信に切り替える。
【００１０】
制御部１１により上述したような通信の制御を行うことにより、マルチモード制御局１０とマルチモード端末局２０−１との間の通信は、干渉状況の有無に応じて通信方式が切り替えられて実行される。具体的には、干渉が存在していない場合にはより伝送速度の高いIEEE802.11b規格に準拠した通信方式を用いた無線通信を行い、干渉が存在する場合には伝送速度は相対的に低いが、被干渉確率の相対的に低いBluetooth（登録商標）規格に準拠した通信方式を用いる。これにより、干渉の有無に関わらず無線通信によるデータ伝送を継続することができ、全体的に通信効率の良い通信を行ってことができるようになっている。
【特許文献１】特開２００３−１９９１６０号公報（第３〜４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、図３７に示したような従来の構成においては、通信方式としてIEEE801.11b規格の通信方式とBluetooth（登録商標）規格の通信方式とを切り替えて通信を行う場合、以下に示すような課題がある。
【００１２】
第一に、マルチモード制御局１０と各端末局２０−１〜２０−４との間の無線通信において使用する無線通信方式をIEEE801.11b規格とBluetooth（登録商標）規格とで切り替える際に要する時間が考慮されていないため、必ずしも効率上最適な制御が行われているとは限らない。
【００１３】
例えば、マルチモード制御局１０において、通信動作モードをBluetooth（登録商標）対応無線処理部１２とIEEE802.11b対応無線処理部１３とで切り替える際には、例えば電源制御や回路の過渡応答時間、シンセサイザにおける発振周波数変更時の収束時間や、信号処理部の機能切り替え時間などが必要となるため、切り替え先の通信モードで通信動作が可能となるまでに時間を要する。以下では、この時間を所要モード切り替え時間と呼ぶ。また、切り替え先の無線通信方式においてリンク接続を確立する、すなわち同期処理を行い所定のリンク接続手順が完了するまでにも時間を要してしまう。以下では、この時間を所要リンク接続時間と呼ぶ。
【００１４】
これらの機能変更やリンク確立に要する時間の間には、マルチモード制御局１０は他のどの端末局とも通信を行うことができないため、スループット低下の原因となってしまう。特に、マルチモード制御局１０が通信対象とする端末局の数が増加した場合や、対応する無線通信方式が増加した場合には、前記通信不能時間の比率が相対的に大きくなってしまい、スループットの著しい劣化を招いてしまう、という課題があった。
【００１５】
第二に、マルチモード無線局１０、２０−１、２０−２では、自律分散的な制御により使用する無線通信方式をIEEE802.11b規格に準拠した通信方式とBluetooth（登録商標）規格に準拠した通信方式とで切り替えるため、無線通信エリアＡＲ１内に存在する他の無線局に与える影響が考慮されず、通信エリアＡＲ１全体での伝送効率を考慮した場合、必ずしも効率的な通信が行われるとは限らない。
【００１６】
例えば、マルチモード制御局１０とマルチモード端末局２０−２との間の無線通信において使用する通信方式をIEEE802.11b規格に準拠した通信方式からBluetooth（登録商標）規格に準拠した通信方式に切り替えた場合、IEEE802.11b対応無線局２０−４は、前記マルチモード機能を有する無線局間のBluetooth（登録商標）規格に準拠した通信方式を用いた通信による電波干渉を受けてしまい、伝送効率が低下してしまう。この影響は、マルチモード機能を有する無線局の増加に伴い大きくなる。
【００１７】
また、仮にマルチモード制御局１０が、端末局２０−１〜２０−４の干渉状況を一元管理し、前記干渉状況に基づいてマルチモード端末局２０−１、２０−２の通信方式を切り替え制御した場合でも、マルチモード端末局２０−１、２０−２に生じた干渉が、マルチモード制御局１０の管理下にある無線局、すなわち通信方式を制御可能な無線局から送信された電波による干渉か否かを区別していなければ、必ずしも効率的に制御が行われるとは限らない。
【００１８】
例えば、マルチモード無線局１０と２０−２との間の無線通信において、IEEE802.11b規格に準拠した通信方式で通信中に干渉が生じ、その干渉波の発信源である無線局が、マルチモード制御局１０が制御している無線局であれば、被干渉通信リンク（マルチモード制御局１０、マルチモード端末局２０−２間の通信リンク）における通信方式をBluetooth（登録商標）規格に準拠した通信方式に切り替えなくても、干渉波の帯域と前記被干渉通信リンクの通信方式の帯域とが重ならないように、干渉波の周波数チャネルを切り替え
制御してやればよく、マルチモード制御局１０とマルチモード端末局２０−２との間ではIEEE802.11b規格に準拠した方式を継続して使用することができる。上記のように、必ずしも効率的な最適な制御が行われているとは限らないという課題があった。
【００１９】
本発明の目的は、近接した無線通信エリア内で複数種の無線通信方式が混在する無線通信環境下において、無線通信エリア内における無線通信トラフィックの総スループットを向上し得るマルチモード制御局、無線局、無線通信システム及び無線通信制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
かかる課題を解決するため本発明のマルチモード制御局は、複数の端末局との無線通信リンクに関する情報を収集する通信リンクパラメータ収集部と、収集された情報に基づき、無線通信ネットワーク内におけるデータ伝送トラフィックのスループットを最大化するように各端末局との無線通信リンクで使用する通信リソース割り当てを決定するリソース割り当て決定部と、決定された各端末局への通信リソース割り当てに基づいて各無線通信リンクにおける通信条件を制御し通信を行うマルチモード通信部とを具備する構成を採る。
【００２１】
また本発明のマルチモード制御局は、無線局間の無線通信リンクに関する情報を収集する通信リンク情報収集部と、収集された情報に基づき、無線通信ネットワーク内における各無線局が受けている干渉を低減するように各端末局間の無線通信リンクで使用する通信リソース割り当てを決定するリソース割り当て決定部と、決定された各無線局への通信リソース割り当て結果を各無線局へ通知するマルチモード通信部とを具備する構成を採る。
【００２２】
また本発明の各無線局は、自局と他の無線局間の通信リンクにおいて自局が受けている干渉に関する情報を前記マルチモード制御局が制御可能な無線局から送信された電波による干渉か否かを区別して検出する干渉検出部と、干渉の検出結果をマルチモード制御局へ通知するマルチモード通信部とを具備する構成を採る。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、近接したエリア内で複数種の無線通信方式が混在して使用されている環境下において、各端末局とマルチモード制御局との間、または端末局間の通信リンクにおける種々のパラメータを収集した上で、ネットワーク内におけるトラフィックの総スループットを最大化するように、または各無線局が受けている干渉を低減するように、各々の通信リンクで使用すべき通信方式、伝送速度又は時間配分率等のリソースを割り当てるようにしたので、システム全体でのスループットを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２５】
（実施の形態１）
本実施の形態では、比較的狭い空間内において、制御局と複数の端末局との間で複数の無線通信規格に基づく無線通信方式が混在した状態でネットワークを構築している環境下において、制御局が各端末局との通信リンクにおける通信品質や伝送するデータのＱｏＳ（Quality of Service）等の情報を収集し、この収集した情報に基づいて各通信リンクに割り当てる通信リソースを決定して通信を行うことを提案する。
【００２６】
図１は、本実施の形態の説明に用いる無線通信エリア内に存在している無線局及び干渉源となるものを示している。無線通信エリア１００は、マルチモード制御局１０１が無線通信を用いてネットワークを構成し通信することのできる空間的範囲を示している。具体的には、例えば宅内やオフィス内のように、屋内における比較的狭い規模のエリアを想定したエリアを示している。本実施の形態では、無線通信エリア１００においてマルチモード制御局１０１がネットワークを構築する無線局の一例として、マルチモード端末局１０
２、IEEE802.11b対応端末局１０３が設定されているものとする。また無線通信エリア１００内には、マルチモード制御局１０１が使用する無線方式に対して干渉を与える可能性のある無線局もしくは干渉源の一例として、他ネットワーク無線局１０４と電子レンジ１０５も設置されているものとする。すなわち他ネットワーク無線局１０４と電子レンジ１０５からは、マルチモード制御局１０１、マルチモード端末局１０２及びIEEE802.11b対応端末局１０３にとっての干渉波１５３、１５４が放射される。
【００２７】
マルチモード制御局１０１は、無線処理機能を複数の方式に切り替えることにより、複数の通信方式に対応しながら、複数の端末局との間でネットワークを構成して無線通信を行う無線局であり、本実施の形態では、無線通信エリア１００内に設置されたマルチモード端末局１０２とIEEE802.11b対応端末局１０３の２局との間で無線通信を行う場合を一例として挙げている。マルチモード端末局１０２との無線通信にあたっては、IEEE802.11a規格とIEEE802.11b規格の２つの無線通信方式との間で都度無線処理機能を切り替えながら無線通信を行う。また、IEEE802.11b対応端末局１０３との間で無線通信を行う場合には、無線処理機能をIEEE802.11b規格の無線通信方式に切り替えて無線通信を行う。
【００２８】
このような動作を行うマルチモード制御局１０１は、例えば図２に示すように、少なくともアンテナ１０１１と、マルチモード通信部１０１２と、受信品質推定部１０１３と、リソース割り当て制御部１０１４と、通信制御部１０１５と、アプリケーション処理部１０１６とを有する。各部の構成の詳細については後述する。
【００２９】
マルチモード端末局１０２は、その無線処理機能を複数の方式に切り替えることにより、複数の通信方式に対応しながら、マルチモード制御局１０１との間で無線通信を行う無線局であり、本実施の形態では、マルチモード制御局１０１の例と対応して、IEEE802.11a規格とIEEE802.11b規格の２つの規格に対応する無線通信方式の間で都度無線処理機能を切り替えながら無線通信を行う場合で説明する。
【００３０】
マルチモード端末局１０２は、例えば図３に示すように、少なくともアンテナ１０２１と、マルチモード通信部１０２２と、アプリケーション処理部１０２３と、通信制御部１０２４とを有する。各部の構成の詳細については後述する。
【００３１】
IEEE802.11b対応端末局１０３は、マルチモード制御局１０１との間でIEEE802.11b規格に準拠した無線通信方式により無線通信を行う無線局である。IEEE802.11b対応端末局の構成は特に本発明に影響を与えるものではなく、限定されるものではない。
【００３２】
他ネットワーク無線局１０４は、マルチモード制御局１０１が構成するネットワークに含まれない無線局であるが、マルチモード制御局１０１に対して干渉を与える可能性のある位置に設置されているものであり、その構成が特に本発明に影響を与えるものではない。本実施の形態では、一例としてIEEE802.11b規格で使用する周波数と同じ２．４ＧＨｚ帯のＩＳＭ帯を使用するワイヤレス電話規格に対応した無線局であるとする。
【００３３】
電子レンジ１０５は、無線通信エリア１００内に設置されており、使用されるとマルチモード制御局１０１に対して干渉を与えるものであり、特にその構成が本発明に影響を与えるものではない。
【００３４】
マルチモード制御局１０１の構成例について、図２を用いて詳述する。
【００３５】
アンテナ１０１１は、複数の無線通信規格に対応したアンテナであり、本実施の形態ではIEEE801.11a規格とIEEE802.11b規格に対応したものとして、例えば５ＧＨｚ帯及び２．４ＧＨｚ帯の２つの周波数帯において共振構造をもつ複共振アンテナにより構成され、マ
ルチモード通信部１０１２と接続されている。
【００３６】
マルチモード通信部１０１２は、IEEE802.11a規格とIEEE802.11bの２つの規格に対応するよう無線処理機能の切り替えが可能な無線処理部であり、アンテナ１０１１に対してアナログ高周波信号が入出力接続され、アプリケーション処理部１０１６との間で送受信データが入出力接続され、受信品質推定部１０１３に対して受信信号が出力され、通信制御部１０１５から機能変更のための制御信号と通信動作に関する制御信号が入力される。本実施の形態におけるマルチモード通信部１０１２は、一例としてIEEE802.11a対応アナログ信号処理部１０１２１とIEEE802.11b対応アナログ信号処理部１０１２２とリコンフィギュラブルディジタル信号処理部１０１２３とにより構成され、機能変更のための制御信号に基づいてIEEE802.11a対応アナログ信号処理部１０１２１とIEEE802.11b対応アナログ信号処理部１０１２２のうち一方が選択され動作し、さらに機能変更のための制御信号に基づいてリコンフィギュラブルディジタル信号処理部１０１２３における信号処理内容が所定の通信方式に対応するよう変更されるものとする。
【００３７】
IEEE802.11a対応アナログ信号処理部１０１２１は、アンテナ１０１１とリコンフィギュラブルディジタル信号処理部１０１２３とに接続されている。IEEE802.11a対応アナログ信号処理部１０１２１は、リコンフィギュラブルディジタル信号処理部１０１２３から供給されるIEEE802.11a規格に対応した送信ディジタル信号をアナログ信号に変換し、所定の周波数変換、フィルタリング、増幅等のアナログ信号処理を施して５ＧＨｚ帯のアナログＲＦ送信信号をアンテナ１０１１へ供給する。またIEEE802.11a対応アナログ信号処理部１０１２１は、アンテナ１０１１から供給される５Ｈｚ帯のアナログＲＦ受信信号に対してIEEE802.11a規格に対応した所定の周波数変換、フィルタリング、増幅等のアナログ信号処理を施した上でディジタル信号に変換しリコンフィギュラブルディジタル信号処理部１０１２３へ供給する。
【００３８】
IEEE802.11b対応アナログ信号処理部１０１２２は、アンテナ１０１１とリコンフィギュラブルディジタル信号処理部１０１２３とに接続されている。IEEE802.11b対応アナログ信号処理部１０１２２は、リコンフィギュラブルディジタル信号処理部１０１２３から供給されるIEEE802.11b規格に対応した送信ディジタル信号をアナログ信号に変換し所定の周波数変換、フィルタリング、増幅等のアナログ信号処理を施して２．４Ｇｚ帯のアナログＲＦ送信信号をアンテナ１０１１へ供給する。またIEEE802.11b対応アナログ信号処理部１０１２２は、アンテナ１０１１から供給される２．４ＧＨｚ帯のアナログＲＦ受信信号に対してIEEE802.11b規格に対応した所定の周波数変換、フィルタリング、増幅等のアナログ信号処理を施した上でディジタル信号に変換しリコンフィギュラブルディジタル信号処理部１０１２３へ供給する。
【００３９】
リコンフィギュラブルディジタル信号処理部１０１２３は、機能変更のための制御信号に基づいて信号処理の内容を変更可能なものである。リコンフィギュラブルディジタル信号処理部１０１２３は、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、リコンフィギュラブルプロセッサ等、プログラム等の処理記述内容を書き換えることにより機能を変更可能なデバイスのうちの一つもしくは複数の組み合わせにより構成されている。本実施の形態では、機能変更のための制御信号に基づいてIEEE802.11a規格に対応した処理とIEEE802.11b規格に対応した処理とに切り替え可能な構成となっている。
【００４０】
受信品質推定部１０１３は、マルチモード通信部１０１２において受信処理した信号の受信品質を推定し、推定結果をリソース割り当て制御部１０１４へ出力する。本実施の形態では、受信品質の一例として受信信号の搬送波電力対雑音電力比（以下、ＣＮＲと呼ぶ）の値を推定して出力する。受信ＣＮＲの推定方法については既に様々な手法が開示され
ており、どのような方法を用いても本発明には影響を与えない。
【００４１】
リソース割り当て制御部１０１４は、マルチモード制御局１０１がネットワーク内の各端末局に対する通信リンクについての受信品質情報とＱｏＳ情報とを用いて、各通信リンクにおいて使用する通信方式、伝送速度、通信を行う時間配分に関するリソース割り当てを決定し、決定したリソース割り当て結果を通信制御部１０１５へ供給するものであり、例えば通信リンクパラメータ収集部１０１４１、候補方式選択部１０１４２、リソース割り当て決定部１０１４３により構成される。
【００４２】
通信リンクパラメータ収集部１０１４１は、マルチモード制御局１０１が通信対象とする端末局との通信リンクの各々における種々のパラメータを、受信品質推定部１０１３及びアプリケーション処理部１０１６におけるＱｏＳパラメータ抽出部１０１６１から収集して候補方式選択部１０１４２へ供給するものであり、その動作の詳細については後述する。
【００４３】
候補方式選択部１０１４２は、通信リンクパラメータ収集部１０１４１から供給される種々のパラメータに基づいて、各々の端末局との間の通信リンクで用いる通信方式と伝送速度の組み合わせの候補を設定し、設定した候補情報をリソース割り当て決定部１０１４３へ供給するものであり、その動作の詳細については後述する。
【００４４】
リソース割り当て決定部１０１４３は、候補方式選択部１０１４２から供給される各通信リンクで用いる通信方式と伝送速度の組み合わせの候補情報に基づいて、各通信リンクで用いる通信方式及び伝送速度の組み合わせ、並びに通信に用いる時間配分率を決定し、決定した情報を通信制御部１０１５へ供給するものであり、その動作の詳細については後述する。
【００４５】
通信制御部１０１５は、リソース割り当て制御部１０１４から供給されるリソース割り当てに関する情報に基づいて、マルチモード通信部１０１２に対して機能変更用の制御信号と通信動作の制御信号とを供給する。
【００４６】
アプリケーション処理部１０１６は、ネットワーク内に存在する各端末局との間でのデータ伝送におけるアプリケーション層をはじめとする上位層の処理全般を行うものである。アプリケーション処理部１０１６は、マルチモード通信部１０１２から出力される受信データを入力とすると共に、各端末局へ送信する上位層における送信データを生成してマルチモード通信部１０１２へ出力する。本実施の形態におけるアプリケーション処理部１０１６は、さらに各端末局との間で伝送するアプリケーションデータに関する情報から、前記アプリケーション伝送におけるＱｏＳパラメータ等のパラメータを抽出しこれをリソース割り当て制御部１０１４へ供給するＱｏＳパラメータ抽出部１０１６１を有する。
【００４７】
マルチモード端末局１０２の構成例について、図３を用いて詳述する。
【００４８】
アンテナ１０２１は、複数の無線通信規格に対応したアンテナであり、本実施の形態ではマルチモード制御局１０１におけるアンテナ１０１１と同様の構成でなる。
【００４９】
マルチモード通信部１０２２は、IEEE802.11a規格とIEEE802.11bの２つの規格に対応するよう無線処理機能の切り替えが可能な無線処理部であり、アンテナ１０２１に対してアナログ高周波信号が入出力接続され、アプリケーション処理部１０２３との間で送受信データが入出力接続され、通信制御部１０２４から機能変更のための制御信号と通信動作に関する制御信号が入力される。本実施の形態におけるマルチモード通信部１０２２は、一例としてIEEE802.11a対応アナログ信号処理部１０２２１とIEEE802.11b対応アナログ信号
処理部１０２２２とリコンフィギュラブルディジタル信号処理部１０２２３とにより構成され、機能変更のための制御信号に基づいてIEEE802.11a対応アナログ信号処理部１０２２１とIEEE802.11b対応アナログ信号処理部１０２２２のうち一方が選択動作する。
【００５０】
IEEE802.11a対応アナログ信号処理部１０２２１、IEEE802.11b対応アナログ信号処理部１０２２２、リコンフィギュラブルディジタル信号処理部１０２２３は、それぞれマルチモード制御局１０１における同名の構成要素と同様の構成により構成可能である。
【００５１】
アプリケーション処理部１０２３は、マルチモード制御局１０１との間でのデータ伝送におけるアプリケーション層をはじめとする上位層の処理全般を行うものである。アプリケーション処理部１０２３は、マルチモード通信部１０２２からの受信データを入力すると共に、マルチモード制御局１０１へ送信する上位層における送信データを生成してマルチモード通信部１０２２へ出力する。アプリケーション処理部１０２３は、通信リンク設定情報抽出部１０２３１を有し、この通信リンク設定情報抽出部１０２３１によって、マルチモード制御局１０１から通知されてくる、通信リンク１５１において使用する通信方式に関する情報を含む設定情報を抽出するようになっている。
【００５２】
通信制御部１０２４は、アプリケーション処理部１０２３から供給される通信リンク１５１に関する設定情報に基づき、マルチモード通信部１０２２に対して機能変更用の制御信号と通信動作の制御信号を供給する。
【００５３】
本実施の形態では、マルチモード制御局１０１がネットワーク内に設置されているＮ局の端末局と通信を行う場合、図４に示すように、対象とする端末局の全てに対し一度ずつ順に通信時間を配分して通信していくこととし、Ｎ局全てに対して一度ずつ通信を行い終えるまでの時間をリソース割り当て周期Ｔaと定義する。マルチモード制御局１０１は、Ｔa＝Ｎ×Ｔa0（秒）と設定し、Ｔa（秒）内での各端末局に対する通信時間の配分Ｔfnを決定する。図４において、ケース１）は、各端末局との通信リンクにおいて、IEEE802.11aの規格を使用する通信リンクとIEEE802.11bの規格を使用する通信リンクとが混在してリソース割り当てされた状況の一例を示している。この場合、IEEE802.11aによる通信リンクからIEEE802.11bによる通信リンクへ切り替える際には、マルチモード制御局１０１のマルチモード通信部１０１２において機能切り替えのために時間Ｔr1を要する。また、各通信リンクにおいて、リンク確立のために時間Ｔsnを要する。一方、ケースｉ）は、全ての端末局との通信リンクに対してIEEE802.11b規格が選択されリソース割り当てされた場合の状況の一例を示している。この場合、マルチモード制御局１０１は各端末局との通信リンクを切り替える際にマルチモード通信部１０１２の機能変更の必要は無いためＴrn＝０となり、リンク確立のための時間Ｔsnのみが要することになる。また、前記のようにして端末局に配分された時間内に端末局へ送信すべきデータ容量を送信完了しない場合には、次回のリソース割り当て周期で残りのデータ容量に対してリソース割り当てを行うこととする。本実施の形態では通信対象とする端末局がマルチモード端末局１０２とIEEE802.11b対応端末局１０３の２局の場合（Ｎ＝２の場合）を一例とし、Ｔａ＝２×０．５秒＝１秒を仮定する。なお、以下ではｎ＝１の端末局がマルチモード端末局１０２を示しており、ｎ＝２の端末局がIEEE802.11b対応端末局１０３を示していることとする。
【００５４】
ネットワーク内で用いられる通信方式の集合をＳ＝｛ｓ１，ｓ２，…，ｓn｝と表すこととし、本実施の形態では一例としてＳ＝｛ｓ１，ｓ２｝とし、ｓ１がIEEE802.11a規格を表し、ｓ２がIEEE802.11b規格を表すこととする。各端末局との通信リンクで使用する通信方式の組み合わせの集合をＭ＝｛ｍ１，ｍ２，…，ｍｉ｝で表すこととし、ｍｉ＝（端末局１との通信リンクで使用する通信方式，端末局２との通信リンクで使用する通信方式，…，端末局Ｎとの通信リンクで使用する通信方式）と表されるものとする。本実施の形態では、ｍ１＝（Ｓ１，Ｓ２），ｍ２＝（Ｓ２，Ｓ２）の２通りの組み合わせで表現で
きる。すなわち、組み合わせｍ１はマルチモード端末局１０２との通信リンクにおいてIEEE802.11aを使用し、IEEE802.11b対応端末局１０３との通信リンクにおいてIEEE802.11bを使用する場合を表し、組み合わせｍ２はマルチモード端末局１０２との通信リンクとIEEE802.11b対応端末局１０３との通信リンクともにIEEE802.11bを使用する場合を表すことになる。
【００５５】
以上のようにして構成された無線通信エリア１００内において、マルチモード制御局１０１が、複数の端末局１０２、１０３により構成されるネットワークにおいて、各端末局１０２、１０３に対してダウンリンクで無線データ伝送をするにあたり、通信に関するリソース割り当てを行う動作の一例について、図４から図１４を用いながら以下で説明する。ここで、本実施の形態において各端末局との通信リンクに対してリソースを割り当てるとは、各端末局との通信リンクにおいて使用される通信方式及び伝送速度を決定すること、及び各通信リンクにおいて通信を行う時間の配分を決定することに相当する。
【００５６】
以下、図５のフローチャートに従って通信制御の手順を説明する。
【００５７】
（ステップ１）
マルチモード制御局１０１は、通信リンクパラメータ収集部１０１４１において、まず通信対象とする端末局ｎ（ｎ＝１，２）との各通信リンクの現状の以下に示すパラメータを収集する。
【００５８】
・通信リンク品質（CNRn,mi：受信ＣＮＲ値を一例として使用）
・許容ＱｏＳパラメータ（Pemax_n：許容最大ビット誤り率を一例として使用）
・所要通信時間許容最大値（Ttmax_n）
・未送信データ量（Dn）
・所要モード切り替え時間（Trn,mi）
・所要リンク接続時間（Tsn,mi）
【００５９】
通信リンク品質としてはマルチモード制御局１０１と各端末局ｎとの通信リンクにおける受信ＣＮＲ値が受信品質推定部１０１３において推定され供給される。ここで、各通信リンクにおいて使用される通信方式としては、前記のようにｍ１とｍ２の２通りの組み合わせがあり、それぞれの場合を表現するため、変数にn,miが付されている。マルチモード端末局１０２との通信リンクにおいては、IEEE802.11a(s1)とIEEE802.11b(s2)の２通りの通信方式を用いる場合があり、それぞれの通信方式を用いて通信を行う際の受信品質が受信品質推定部１０１３において推定され、以下のようなパラメータが得られる。ここで、本実施の形態での動作を説明するにあたっての一例の値を仮定している。
【００６０】
CNR1,m1…[マルチモード端末局１０２との通信リンク（ｎ＝１）においてIEEE802.11aにより通信を行った場合の受信ＣＮＲ推定値]
CNR1,m2…[マルチモード端末局１０２との通信リンク（ｎ＝１）においてIEEE802.11bにより通信を行った場合の受信ＣＮＲ推定値]
CNR2,m1＝CNR2,m2…[IEEE802.11b対応端末局１０３との通信リンク（ｎ＝２）においてIEEE802.11bにより通信を行った場合の受信ＣＮＲ推定値]
【００６１】
ここで、このようにして得られる各通信リンクにおける受信ＣＮＲ推定値は、一般にマルチモード制御局１０１と各端末局との間の距離が離れているほど、送信電波の空間伝搬損失量が大きくなり低い値が得られ、逆に距離が近いほど前記空間伝搬損失が小さくなり高い値が得られる。また、無線通信エリア内１００で、マルチモード制御局１０１に近接して設置されている他ネットワーク無線局１０４において、同一周波数帯で無線送信がなされている場合や、電子レンジ１０４が作動し無視できないレベルの不要放射が放射され
ている状況下では、その送信信号や不要放射が同一チャネル内での妨害波成分として混入し、等価的に雑音成分電力が増加することにより、受信ＣＮＲ推定値は低下することになる。なお、ＣＮＲ値の推定は各通信リンクとの間で定期的に行っておけばよく、例えば過去にデータ伝送を行った際の受信信号を用いて受信ＣＮＲ値を推定し記憶しておく構成としてもよいし、データトラフィックの通信が行われていない間に端末局から受信ＣＮＲ値推定用の送信を要求し、これを用いて受信ＣＮＲ値を推定し記憶しておくこととしてもよい。
【００６２】
許容ＱｏＳパラメータは、各端末局とのデータ伝送時に許容されるサービス品質を示すパラメータであり、ここでは一例として、データ伝送時に許容される最大ビット誤り率Pemax_nが許容ＱｏＳパラメータとしてアプリケーション処理部１０１６におけるＱｏＳパラメータ抽出部１０１６１から供給されるものとして説明する。
【００６３】
所要通信時間許容最大値Ttmax_nは、各端末局へデータを送信するのに要する時間Ttの許容最大値を表すパラメータである。このパラメータについても、アプリケーション処理部１０１６におけるＱｏＳパラメータ抽出部１０１６１から供給されるものとして説明する。
【００６４】
未送信データ量Dnは、ｎ番目の端末局へ通信すべきデータ量を示すパラメータであり、未送信データ量Dnとしては、アプリケーション処理部１０１６から供給されるｎ番目の端末局へのアプリケーションでの未送信データ量に基づき、この未送信データを所定の通信方式に対応した符号化やフレーム構成で処理を行った場合に生成される総データ量が算出される。このパラメータについても、アプリケーション処理部１０１６におけるＱｏＳパラメータ抽出部１０１６１から供給されるものとして説明する。
【００６５】
所要モード切り替え時間Trn,miは、各通信リンクにおいて使用する通信方式の組み合わせがｍｉである場合に、マルチモード制御局１０１がｎ番目の端末局と通信を行うにあたり、マルチモード通信部１０１２の通信機能を切り替える際に必要とする時間を示すパラメータである。ここで、通信動作モード切り替えに必要とする時間としては、例えばマルチモード通信部１０１２においてその機能変更のために必要なプログラムや設定データの読み込み時間や、再起動に要する時間、さらにはアナログ信号処理部におけるシンセサイザの発振周波数の収束時間やフィルタにおける時定数等による入出力間遅延時間等が含まれる。本実施の形態では、マルチモード端末局１０２との間の通信リンク１５１においてIEEE802.11aの方式を用いるかIEEE802.11bの方式を用いるかによって、各通信リンクにおける所要モード切り替え時間が異なることになる。さらに、直前に割り当てられている端末局との通信リンクにおいて使用される通信方式によっては、モード切り替え自体が必要なくなる場合もあり、この場合にはTrn,miは「０」となる。
【００６６】
例えば、マルチモード端末局１０２との通信リンク１５１においてIEEE802.11aの方式を用いる場合(各通信リンクにおける通信方式の組み合わせ：ｍ１に相当)、マルチモード制御局１０１は、通信リンク１５１と通信リンク１５２とで通信機能を切り替える必要が生じる。ここでは、機能切り替えに要する時間を１０ミリ秒であると仮定すると、
Tr1,m1＝１０ミリ秒
Tr2,m1＝１０ミリ秒
となる。これに対し、通信リンク１５１、１５２ともにIEEE802.11bにより通信を行う場合(各通信リンクにおける通信方式の組み合わせ：ｍ２に相当)、通信リンク１５１と１５２では通信機能を切り替える必要が無いため、
Tr1,m2＝０秒
Tr2,m2＝０秒
となる。
【００６７】
所要リンク接続時間Tsn,miは、ｎ番目の端末局と通信を行う際に、その通信リンクに接続する際に必要とする時間を示すパラメータである。ここで、通信リンクに接続する際に必要とする時間としては、例えば制御局がパケット送信をする前に行うべきキャリアセンス及び送信待ち時間や、データトラフィックを送信する前に、いわゆるＲＴＳ(Request To Send)やＣＴＳ(Clear To Send)等の制御用パケットの送受信に要する時間が含まれる。本実施の形態では、端末局との間でIEEE802.11a規格による通信方式を用いる場合とIEEE802.11b規格による通信方式を用いる場合とで、所要リンク接続時間Tsn,miの値が異なることになる。ここでは、一例として以下のようなパラメータになる場合を仮定する。
【００６８】
Ts1,m1＝０.５ミリ秒（IEEE802.11aにおけるリンク接続時間の一例）
Ts2,m1＝１ミリ秒（IEEE802.11bにおけるリンク接続時間の一例）
Ts1,m2＝Ts2,m2＝１ミリ秒（同上）
所要モード切り替え時間Trn,miと所要リンク接続時間Tsn,miの値については、使用する通信リンク及び通信方式に応じてあらかじめ予想することができる場合には、通信リンクパラメータ収集部１０１４１にあらかじめ記憶しておいて読み出せばよい。あらかじめ予想できない場合や状況により都度変わり得る場合には、パラメータを都度更新する。
【００６９】
前記で示した値の一例も含め、通信リンクパラメータ収集部１０１４１において収集されるパラメータの一例として、以下のような値が収集された場合を仮定して以下の手順について説明する。
【００７０】
マルチモード端末局１０２（ｎ＝１）との通信リンク１５１について収集されたパラメータ：
・D1＝１００メガバイト
・Pemax_1＝１.０Ｅ−０６
・Ttmax_1＝１６０秒
・CNR1,m1＝１７ｄＢ
・Tr1,m1＝１０ミリ秒
・Ts1,m1＝０.５ミリ秒
・CNR1,m2＝１７ｄＢ
・Tr1,m2＝０秒
・Ts1,m2＝１ミリ秒
【００７１】
IEEE802.11b対応端末局１０３（ｎ＝２）との通信リンク１５２について収集されたパラメータ：
・D2＝１００メガバイト
・Pemax_2＝１.０Ｅ−０５
・Ttmax_2＝２４０秒
・CNR2,m1＝CNR2,m2＝２０ｄＢ
・Tr2,m1＝１０ミリ秒
・Ts2,m1＝１ミリ秒
・Tr2,m2＝０秒
・Ts2,m2＝１ミリ秒
【００７２】
（ステップ２）
上述した（ステップ１）において、通信リンクパラメータ収集部１０１４１により、収集された各端末局との通信リンクについての諸パラメータに基づき、候補方式選択部１０１４２において各通信リンクで使用する通信方式及び伝送速度等の設定仕様の候補の組み合わせが選択され、リソース割り当て決定部１０１４３へ供給される。具体的には、候補
方式選択部１０１４２は、各通信リンクにおける受信ＣＮＲ値CNRn,miと許容最大ビット誤り率Pemax_nから、各通信リンクにおいて使用する通信方式及び伝送速度の候補の組み合わせを選択する。選択にあたっては、マルチモード制御局１０１において、図６及び図７に示すような受信ＣＮＲに対する受信ビット誤り率（Pbn）の特性に関するデータがあらかじめ記憶されており、このデータに基づき現状の受信ＣＮＲ値による受信品質環境下において、許容最大ビット誤り率Pemax_nを満たすことの可能な、最大の伝送速度Bnが選択され、さらにその時に想定されるビット誤り率Penも求められる。
【００７３】
例えば、マルチモード端末局１０２との通信リンク１５１においては、通信方式としてIEEE802.11aとIEEE802.11bの２通りの通信方式からの選択が可能であり、それぞれの通信方式の場合に対して候補となる伝送速度Bn及び想定されるビット誤り率Penが設定される。まずIEEE802.11aによる通信方式を選択する場合（ｍ１の場合に相当）に、ステップ１において仮定したように、CNR1,m1が１７ｄＢである場合、図６に示すデータより、ビット誤り率が許容最大ビット誤り率Ｐemax_1以下となる最大の伝送速度のモードは３６Ｍbpsであり、その場合にビット誤り率Ｐe1,m1としては約1e-10の値が想定されるものとする。
【００７４】
次に、IEEE802.11bによる通信方式を選択する場合には、CNR1,m2が１５ｄＢであるので、図７に示すデータより、ビット誤り率が最大許容ビット誤り率Ｐemax_1以下となる最大の伝送速度は５．５Ｍｂｐｓによる伝送モードであり、その場合にビット誤り率Ｐe1,m2は約1e-7の値が想定されるものとする。
【００７５】
同様にして、IEEE802.11b対応端末局１０３との通信リンク１５２においては、使用される通信方式はIEEE802.11bのみであるので、ステップ１において仮定したようにＣＮＲ2,miが２０ｄＢである場合に、ビット誤り率が許容最大ビット誤り率Ｐemax_2以下となる最大伝送速度Ｂ2は、図７より１１Ｍｂｐｓであり、その場合にビット誤り率Ｐe2,miは約1e-07の桁の値が想定されるものとする。
【００７６】
このようにして、候補方式選択部１０１４２は、マルチモード端末局１０２との通信リンク１５１、及びIEEE802.11b対応端末局１０３との通信リンク１５２において候補となる通信方式及び伝送速度を、それぞれ以下のように選択する。
【００７７】
（通信方式の組み合わせ：ｍ１）
・通信リンク１５１：
通信方式            ：IEEE802.11a
伝送速度Ｂ1         ：３６Mbps
ビット誤り率Ｐe1,m1 ： 約１Ｅ−１０
・通信リンク１５２：
通信方式            ：IEEE802.11b
伝送速度Ｂ2         ：１１Mbps
ビット誤り率Ｐe2,m1 ： 約１Ｅ−７
【００７８】
（通信方式の組み合わせ：ｍ２）
・通信リンク１５１：
通信方式            ：IEEE802.11b
伝送速度Ｂ1         ：５．５Mbps
ビット誤り率Ｐe1,m2 ： 約１Ｅ−７
・通信リンク１５２：
通信方式            ：IEEE802.11b
伝送速度Ｂ2         ：１１Mbps
ビット誤り率Ｐe2,mi ：約１Ｅ−７
【００７９】
（ステップ３）
リソース割り当て決定部１０１４３では、候補方式選択部１０１４２において、ステップ２の処理により選択された各通信リンクで使用する通信方式と、伝送速度と、想定されるビット誤り率とを用い、まず次式で定義されるネットワーク内におけるリソース割り当て周期あたりのスループットを表す目的関数Ｚmiを設定する。
【００８０】
【数１】
0004738329.tif 000002
ここで、（１）式におけるTfn,miは、各通信リンクにおいて使用する通信方式の組み合わせがｍｉの場合に、端末局ｎとの間の通信に割り当てられる時間を表している。また（１）式において、分子の項はネットワーク内においてリソース割り当て周期あたりにビット誤り無く伝送される総データ量を表している。本発明の一つの特徴は、このデータ伝送量を算出する際に、所要機能切り替え時間と所要リンク接続時間により表される、データ転送以外に要する時間の項が考慮されている点である。
【００８１】
一方、（１）式の目的関数における最適値を求めるにあたっての制約条件式として、次式を設定する。
【００８２】
【数２】
0004738329.tif 000003
【００８３】
【数３】
0004738329.tif 000004
【００８４】
【数４】
0004738329.tif 000005
【００８５】
【数５】
0004738329.tif 000006
（４）式では、全データを送信完了するまでに必要とする送信繰り返し回数が算出されるが、データ伝送以外に要する時間、すなわち、所要モード切り替え時間Ｔrや所要リンク接続時間Ｔsの項が考慮されている。
【００８６】
（ステップ４）
リソース割り当て決定部１０１４３では、ステップ３において設定された（２）式から（５）式による制約条件式のもと、（１）式で定義されたリソース割り当て周期当たりのスループット値に関する目的関数Ｚmiを最大化するような各通信リンクにおいて使用する通信方式の組み合わせｍｉ、伝送速度Ｂn、及び時間配分Ｔfn,miを決定する。具体的には以下のような手順に基づいて決定することができる。
【００８７】
リソース割り当て決定部１０１４３は、まず、各通信リンクにおいて用いられる通信方式の組み合わせの全てに対して、制約条件の（５）式を満たすか否かの判定を行う。すなわち、本実施の形態において仮定した条件の場合、制約条件の（４）式を満たすｍ１とｍ２の各々、及び端末局との通信リンクｎの各々に対して、制約条件の（５）式を満たすか否かの判定を行う。例えば、各通信リンクで用いる通信方式の組み合わせがｍ１の場合、マルチモード端末局１０２との通信における所要通信時間は、図８のような特性になる。また、IEEE802.11b対応無線局１０３における所要通信時間は、図９のような特性になる。一方、各通信リンクで用いる通信方式の組み合わせがｍ２の場合、マルチモード端末局１０２との通信における所要通信時間は、図１０のような特性になる。また、IEEE802.11b対応端末局１０３との通信における所要通信時間は、図１１に示すような特性になる。図８から図１１において、縦軸は所要通信時間を表し、横軸は目的関数（１）式におけるマルチモード端末局１０２（ｎ＝１）に対する通信割り当て時間Tf1,m1とIEEE802.11b対応端末局１０３（ｎ＝２）に対する通信割り当て時間Tf2,m1の比Ｒ＝Tf1,mi／Tf2,miを表している。
【００８８】
図８及び図９より、各通信リンクにおいて用いる通信方式の組み合わせがｍ１の場合には、マルチモード端末局１０２、IEEE802.11b対応端末局１０３のいずれの端末局に対しても、時間配分率Ｒによらず所要通信時間許容最大値Ttmax_nを超えることはないので、全ての範囲で時間配分が可能である。一方、各通信リンクにおいて用いる通信方式の組み合わせがｍ２の場合には、IEEE802.11b対応端末局１０３との通信に関しては時間配分率Ｒによらず所要通信時間許容最大値Ttmax_2＝２４０秒を超えることはないので、全ての時間配分率の設定が可能であるが、IEEE802.11b対応端末局１０３との通信に関しては時間配分率Ｒが１.２以下でないと、所要通信時間許容最大値Ｔtmax_1＝１６０秒以内に通信を完了することができない。したがって、時間配分率Ｒ＝Tf1,mi／Tf2,mi≦１.２という制約条件が得られる。
【００８９】
以上のように、時間配分率Ｒについての制約条件を求められた上で、各通信リンクで用いる通信方式の組み合わせｍ１、ｍ２の２通りについて、目的関数（１）式を算出すると図１２のような特性が得られる。図１２において、縦軸がネットワーク内におけるリソース割り当て時間当たりのスループット値を示しており、制約条件により得られた範囲内において最大のスループットが得られるのは、通信方式の組み合わせがｍ１で時間配分率Ｒ＝約１.２とした場合であり、このときに約２０Ｍｂｐｓのスループットが得られることがわかる。リソース割り当て周期Ｔa＝１秒と仮定しているので、マルチモード端末局１０２との通信リンクに割り当てられる時間配分Tf1,m1＝約５４５ミリ秒、IEEE802.11b対応端末局１０３との通信リンクに割り当てられる時間配分Tf2,m1＝約４５５ミリ秒という時間割り当てが決定されることになる。
【００９０】
以上のようにして、リソース割り当て決定部１０１４３により決定された各通信リンクにおいて使用する通信方式Ｓ、伝送速度Bn,mi、時間配分率Tfn,miの情報が、通信制御部１０１５へ供給される。
【００９１】
（ステップ５）
通信制御部１０１５では、リソース割り当て決定部１０１４３により決定され供給された各通信リンクにおいて使用する通信方式Ｓ、伝送速度Bn,mi、及び時間配分Tfn,miに関する情報を用いて、マルチモード通信部１０１２に対して通信機能の切り替え制御信号２０１と通信動作の制御信号２０２を出力する。
【００９２】
具体的には、ステップ４におけるリソース割り当ての決定に基づき、図１３に示すような時間割り当てで通信が行われることになり、図中の矢印で示したタイミングにて機能の
切り替え制御信号と通信動作の制御信号とが、マルチモード通信部１０１２へ出力され、これら信号に基づいてリコンフィギュラブルディジタル信号処理部１０１２３の機能切り替え、及びIEEE802.11a対応アナログ信号処理部１０１２１とIEEE802.11b対応アナログ信号処理部１０１２２との切り替えが行われる。
【００９３】
以上の構成及び動作によれば、マルチモード制御局１０１がネットワーク内の複数の端末局に対して複数種の通信方式を用いて通信を行う際に、各通信リンクにおける状況を示すパラメータを収集し、このパラメータに基づいてリソース割り当て周期毎にスループットが最大となる通信リソース割り当てを決定し、この決定結果に基づいて各端末局との通信制御を行い、通信することにより、ネットワーク内における通信トラフィックの総スループットを向上させることが可能となる。また環境内における無線通信資源を有効利用できるので、近接するエリアに存在する他のネットワークとの間の相互干渉の影響も低減することが可能となる。
【００９４】
なお、本実施の形態において用いた各パラメータは、必ずしも上述した具体例で用いたものである必要はなく、それぞれのパラメータと同様の指標を示すものであれば、他の定義に基づいたパラメータを適用してもよい。例えば、許容ＱｏＳパラメータとして、許容最大ビット誤り率Pemax_nを用いる場合について述べたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば許容最大パケット誤り率Pemax_nを定義し、各通信リンクにおいて想定されるビット誤り率Pen,miの代わりに想定されるパケット誤り率Ppen,miを定義して用いるようにしてもよい。この場合、ステップ２において図６、図７の特性データから伝送速度と想定されるパケット誤り率Ppen,miを求める場合や、ステップ３において（１）式の値を求める際にビット誤り率Pen,miの代わりに、パケット誤り率を表すPpen,miを用いることとなる。この場合、パケット誤り率Ppen,miは、例えば受信ビット誤り率Pen,miに基づいて、次式に示すような換算式により換算して求めることができる。なお、次式において、lは１パケットを構成するビット数を表している。
【数６】
0004738329.tif 000007
【００９５】
またステップ３やステップ４の手順において目的関数や制約条件式を計算する際、各通信リンクで想定されるビット誤り率Pen,miを用いた演算を行う場合について説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば想定される誤り率が極めて小さい値である場合には、演算の際に「０」に近似して演算量を削減する構成としてもよい。
【００９６】
また通信リンクの品質を示すパラメータとして受信ＣＮＲ値を推定して用いることとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、通信リンクの品質を示すパラメータであれば他の値を用いてもよい。例えば、受信搬送波電力帯干渉波電力比（ＣＩＲ）を推定して用いる構成としてもよいし、受信データのビット誤り率（ＢＥＲ）やパケット誤り率（ＰＥＲ）を求めて用いることとしてもよい。
【００９７】
また上述した実施の形態では、マルチモード通信部１０１１を、IEEE802.11a対応アナログ信号処理部１０１２１とIEEE802.11b対応アナログ信号処理部１０１２２とリコンフィギュラブルディジタル信号処理部１０１２３とにより構成する場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、マルチモード通信部１０１１における無線処理機能の変更に必要な制御情報、及び通信動作に必要な制御情報を適宜外部から供給して制御できる構成であればよく、その詳細な構成内容及び設計仕様が本発明に対して影響を与えるものではない。
【００９８】
またアンテナ１０１１とアンテナ１０２１とを共に、複共振型の構成によるものとした
が、本発明は必ずしもこの構成に限定されるものではない。対応すべき複数の通信方式が用いる無線周波数帯に対応可能な構成であれば、他の構成を採用してもよい。ただし、アンテナの構造を切り替えることにより対応周波数帯を切り替えるような構成を採用する場合には、前記切り替えに要する時間が、マルチモード通信部における機能切り替えに要する時間Ｔｒに比べて無視できない場合には、前記Ｔrの見積もりの際に前記アンテナの対応周波数切り替えに要する時間も考慮に入れる必要がある。また、アンテナ１０１１とアンテナ１０２１とは、同様の構造を持つこととしたが、必ずしも制御局と端末局とでアンテナの構成を同様にする必要はなく、異なる通信方式に対応するための所要の仕様を満たしていれば、その詳細構成が異なっていてもよい。
【００９９】
また上述した実施の形態では、マルチモード制御局から各端末局へのダウンリンクにおいて通信リソース割り当てる場合の構成及び動作例を説明したが、本発明は必ずしもダウンリンクに限定されるものではなく、アップリンクに適用することも可能である。この場合、各端末局からの通信要求及び要求される通信に必要とする許容ＱｏＳパラメータをマルチモード制御局が一旦収集した上で、各通信リンクに対する通信リソース割り当てを決定し、決定した制御情報を各端末局へのダウンリンクを介して通知する制御を行えば、本発明をアップリンクにおいて実施することも可能である。
【０１００】
また本実施の形態では、制約条件として（２）式から（５）式を用いることとして説明したが、必ずしも全ての制約条件式を用いる必要は無く、適用されるシステムやサービスの内容に応じて一部の制約条件式を省略してもよい。逆に、適用されるシステムやサービスの内容によっては、別の制約条件式を加えて最適解を求めるようにしてもよい。例えば、動画像データをストリーム伝送するようなサービスをネットワーク内で提供しようとする場合、最低限保証されるべきデータ伝送速度や許容される最大伝送遅延時間に関するパラメータとして定義して制約条件式を設定し、最適解を求める際に（２）式から（５）式に加えて用いることとしてもよい。
【０１０１】
さらに上述した実施の形態では、説明の簡単化のために、マルチモード制御局１０１が通信対象とする端末局の数Ｎを２として説明したが、本発明はこの端末局の数に限定されるものではなく、端末局の数は３以上の数としてもよい。ただし、端末局の数が増えた場合、選択可能な通信方式の組み合わせＭの要素数が増え、これに伴い制約条件や目的関数を算出する場合の組み合わせが増え、演算量は増加する。このように、多数のパラメータが含まれた状態の目的関数に対し、制約条件を満たした上で最適解を求める手法には、線形計画法、非線形計画法や動的計画法等の数理計画法に基づいた解法を適用することが可能であり、さらには、いわゆる蟻の巣アルゴリズムや遺伝的アルゴリズムにより最適解を求め、通信制御を行うこともできる。
【０１０２】
ここで、端末局の数をＮとし、各端末局への通信時間の割り当て率anの最適化に動的計画法を用いる場合の実施の形態について詳しく説明する。この場合の目的関数fN(kN)は（７）式、（８）式、および（９）式で表すことができ、最適化における制約条件は（１０）式で表すことができる。さらに、最低限補償されるべき伝送速度を制約条件に入れる場合には（１１）式を制約条件として加えればよい。
【０１０３】
【数７】
0004738329.tif 000008
【０１０４】
【数８】
0004738329.tif 000009
【０１０５】
【数９】
0004738329.tif 000010
【０１０６】
【数１０】
0004738329.tif 000011
【０１０７】
【数１１】
0004738329.tif 000012
【０１０８】
ここで、anは端末局nとの通信リンクに対する通信時間割り当て率、kNは端末局数Nに対する通信時間割り当てリソース、thnは端末局nとの通信リンクにおける通信スループット、THNはネットワーク内における全通信リンクにおける総スループットを表している。
【０１０９】
このとき、最適性原理より、（７）式は（１２）式のような関数再帰方程式で表すことができる。
【数１２】
0004738329.tif 000013
このようにして表された目的関数に対しての最適解を求める手順については、例えば、長尾智晴著「最適化アルゴリズム」（昭晃堂、２０００年）pp.38〜52で同様の手順の一例が開示されており、この手順に基づいて導出することができる。
【０１１０】
以上のようにして、端末局の数Ｎが３以上の場合においても、動的計画法を用いることにより各端末局との通信に割り当てる時間率の最適解を求め、通信制御を行うことが可能となる。
【０１１１】
またマルチモード制御局１０１において通信を行っている際に、データ伝送を行う対象となる端末局の数Ｎが変化するような場合にも本発明は適用可能である。このような場合、一回の通信リソース割り当て周期を経過する度に、例えば図１４に示すような制御フローに基づいてリソース割当対象となる端末局数を変更するようにすればよい。
【０１１２】
図１４の制御フローについて簡単に説明する。まず、ステップ１１で端末数Ｎを「０」にリセットして処理を開始した後、続くステップ１２で端末局数Ｎを把握する。次に図５で説明したステップ１を行うことにより各端末局との通信リンクパラメータを収集し、ステップ１３に移る。ステップ１３では端末局数Ｎが、「０」か、否か判断し、端末局数Ｎが０だった場合には処理を終了する。これに対して端末局数Ｎが、「０」でなかった場合には、ステップ１４において、端末局数Ｎが前回と同じで、かつＣＮＲが前回と同じか否か判断し、どちらか一方が前回と異なる場合には図５で説明したステップ２〜４を行うことにより、新たに通信リソース割当を行った後、ステップ５に移って図５で説明したよう
に割り当て条件のもと各端末局と１周期分の通信を行う。これに対して、ステップ１４で肯定結果を得た場合にはステップ２〜４を行わずステップ５にて前回の割り当て条件のもと各端末局と１周期分の通信を行う。続くステップ１５では、端末局数ＮとＣＮＲを新たな値に設定し、ステップ１２に戻る。
【０１１３】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１においてネットワークにおける通信スループット値を最大化するよう通信制御する際に、さらに、ネットワーク内においてデータ伝送を行う対象となる端末局の数Ｎが変化するような場合や、マルチモード制御局と複数のマルチモード端末局との間の各通信リンクで用いる通信方式を動的に切り替える場合の通信制御に関する実施の形態について説明する。ネットワークの構成は基本的に実施の形態１で示した図１やそれをさらに一般化した図３７の構成と同様である。実施の形態１と異なるのは、マルチモード制御局１０における制御部１１の通信時間割り当て制御内容であり、以下でその制御内容について説明する。
【０１１４】
図１５は、本実施の形態における制御部１１において通信時間割り当ての制御を行う際の制御フローチャートを示したものである。なお、本実施の形態では、ネットワーク内に存在する全端末局数をＮで表し、そのうちマルチモード機能を有する端末局数をＮｓで表すこととする。また、各端末局ｎとの通信リンクにおける通信品質をＣＮＲｎとして表すこととする。さらに、それぞれの制御パラメータについて前回の制御ループ時に使用したパラメータ値を’（ダッシュ）を付した変数で保持することとする。
【０１１５】
（ステップ１１）
システムの通信制御に関する諸パラメータを初期化する。具体的には、パラメータとしてＮ’、Ｎｓ’、ＣＮＲｎ’を「０」で初期化する動作がこのステップに含まれる。
【０１１６】
（ステップ１２）
マルチモード制御局１０の管理下にある端末局のうちデータ伝送を必要としている全端末局数Ｎとそのうちマルチモード機能を有する端末局数Ｎｓを把握する。
【０１１７】
（ステップ１３）
実施の形態１において説明した図５のステップ１における動作と同様に、マルチモード制御局１０１における通信リンクパラメータ収集部１０１４１において、データ伝送を必要としている端末局ｎとの各通信リンクに関する諸パラメータを収集する。
【０１１８】
（ステップ１４）
データ伝送を必要とする端末局数Ｎが残っているか否か、すなわちＮが「０」であるか否かが判定される。「０」である場合には、一連の通信制御を終了する。「０」でない場合にはステップ１５へ進む。
【０１１９】
（ステップ１５）
データ伝送を必要としている端末局数Ｎ、そのうちマルチモード機能を有する端末局数Ｎｓ、各端末局ｎとの通信リンク品質値ＣＮＲｎが前回の制御ループ時と同様であるか否かを、保持してあるＮ’、Ｎｓ’、ＣＮＲｎ’と比較判定する。全てが同じである場合には各端末局との通信リンクで選択される通信方式や通信時間割り当て時間は前回と変更する必要が無いため、ステップ１６からステップ１９をスキップし、ステップ２０の動作へ移行する。前記判定において、いずれかのパラメータが異なっている場合には、通信条件に変化が生じているため、通信制御内容を変更する必要があり、ステップ１６へ移行する。
【０１２０】
（ステップ１６）
通信リンクパラメータ収集部１０１４１により収集された各端末局との通信リンクについての諸パラメータに基づき、候補方式選択部１０１４２において、各通信リンクにおいて選択可能な全ての通信方式の各々に対して伝送速度を決定する。具体的には、各通信リンクにおける通信方式毎のＣＮＲ推定値に基づき、送信データの許容最大ビット誤り率の条件を満たす最も高速な伝送速度が決定される。
【０１２１】
（ステップ１７）
候補方式選択部１０１４２では、さらにマルチモード端末局との通信リンクの各々について、前記ステップ１６において、伝送速度が決定された複数の通信方式の候補の中から、最も高速な伝送速度が得られる通信方式を選択する。これにより、ステップ１６とステップ１７を通じて各端末局との通信リンクにおいて用いられる通信方式と伝送速度とが、決定される。
【０１２２】
なお、本ステップが制御ループ内において２回目以降に実行される場合には、以下のようにしてマルチモード端末局との通信リンクで用いられる通信方式を選択切り替えすることとしてもよい。すなわち、単位時間あたりに送信データ量Dnを送信する要求を持つ端末局ｎが、通信方式をＸ（伝送速度BX）から他の通信方式Ｙ（伝送速度BY）に切り替えられる状況で、マルチモード端末局ｎが（１３）式で示す条件を満たす場合のみ用いる通信方式を切り替える。すなわち、既に使用している通信方式Ｘの伝送速度BXにより未送信データ量Dnを通信する際の所要時間よりも、マルチモード端末局とマルチモード制御局における通信機能を別の通信方式Ｙに切り替える際に必要とするモード切り替え時間Trを要しても、通信方式Ｙにより伝送速度BYで送信した場合の所要時間の方が短い場合のみ、通信方式の切り替えを決定する。
【数１３】
0004738329.tif 000014
【０１２３】
なお、通信制御が行われるネットワーク内に通信方式Ｙを用いて通信する端末が少なくとも１台以上ある場合には、（１３）式におけるTrは「０」としてよい。
【０１２４】
（ステップ１８）
リソース割り当て決定部１０１４３において、候補方式選択部１０１４２で前記ステップ１６、ステップ１７により決定された各通信リンクで使用する通信方式、伝送速度と想定されるビット誤り率とを用い、（７）式、（８）式、（９）式で表される目的関数と（１０）式、（１４）式で表される制約条件式を設定する。このうち、（１４）式以外は、実施の形態１において用いたものと同様である。（１４）式は、各端末局とのデータ伝送において通信時間割り当て周期Taあたりに伝送されるべきデータ量Dnに基づいて割り当てられるべき通信時間の割り当て率の下限値に関する制約条件式を表している。
【数１４】
0004738329.tif 000015
【０１２５】
なお、ネットワーク内において、同じ通信方式が選択された端末局との通信は可能な限り続けて行うこととし、マルチモード制御局において不必要なモード切り替え時間Trnが発生しないようにするものとする。
【０１２６】
（ステップ１９）
リソース割り当て決定部１０１４３では、ステップ１８で設定された目的関数を制約条件式に基づいて総スループットを最大化するような解が求められ、各端末局nへの通信時間割り当て率anが決定される。具体的には、実施の形態１と同様に、目的関数を（１２）式のような関数再帰方程式で表し、これを動的計画法の考え方に基づいて解くことにより、スループットを最大化する通信時間割り当て率anが決定される。
【０１２７】
（ステップ２０）
ステップ１９で決定された各端末局との通信時間割り当て率anに基づいて、各端末局nとの間でデータ伝送が行われる。
【０１２８】
（ステップ２１）
本制御ループにおいて使用した諸パラメータを保持用変数へコピーし、次の制御ループとして（ステップ１２）へ移行する。
【０１２９】
以上の通信制御動作によれば、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらにネットワーク内においてデータ伝送を行う対象となる端末局の数Ｎやそのうちのマルチモード端末局の数Ｎｓが変化するような場合や、マルチモード制御局と複数のマルチモード端末局との間の各通信リンクの品質が変化するような場合においても、その時々の状況に応じて適切に各端末局との間の通信時間割り当てを動的に行うことが可能となり、ネットワーク内における通信トラフィックの総スループットを向上させることが可能となる。
【０１３０】
なお、本実施の形態における通信制御のフローチャートとして、図１５に示した制御フローを一例として示したが、本発明は必ずしもこの制御フローチャートの内容に限定されるものではなく、骨子に基づいていればフローチャートが異なっていてもよい。例えば、ステップ１３とステップ１４の順序は逆であってもよい。また、ステップ１５において、必ずしもネットワーク内の全端末数Ｎ、マルチモード端末局の数Ｎｓ、通信リンク品質ＣＮＲの全てのパラメータに変化を監視する必要は無く、例えば端末数Ｎやマルチモード端末数Ｎｓの数に変化が生じた場合だけ通信の再設定を行うよう制御することとしてもよいし、逆に、Ｎ、Ｎｓ、ＣＮＲに加えて許容誤り率の要求条件や通信時間割り当て周期Taが変化した場合にも通信の再設定を行うよう制御することとしてもよい。
【０１３１】
また、ネットワーク内に存在する端末局への通信は、決定された通信時間割り当て率に基づいて一度に伝送される必要は必ずしもなく、例えば割り当てられた通信時間を周期Taの中で複数のブロックに分割して伝送するように制御してもよい。これにより、例えば通信の際の遅延時間に関する要求条件が厳しいデータの伝送の際にも適用可能となる。
【０１３２】
さらに、ネットワーク内に存在するマルチモード制御局と複数のマルチモード端末局との各通信リンクで伝送するデータとして、例えば動画や音声のリアルタイム伝送のように時間的制約条件が要求される通信リンクとそうでない通信リンクとが混在している状況では、前記時間的制約が有る通信リンクとそうでない通信リンクとを別のグループに分け、各々のグループ毎に通信時間割り当てを行うよう通信制御してもよい。具体的には、例えば図１６に示すようなフローチャートに基づく通信制御をマルチモード制御局１０における制御部１１で行うようにすればよい。図１６において図１５と同じステップ番号を付したステップの動作については、基本的に前記のように本実施の形態において説明したのと同様の動作をするステップである。前記通信制御動作と異なるのは、ステップ３１から３４を設けた点であり、以下にそれぞれのステップにおける動作について説明する。
【０１３３】
（ステップ３１）
ネットワーク内においてデータ伝送を必要としている各々の端末局に伝送するデータが、例えば動画や音声のリアルタイム伝送のように許容伝送遅延や伝送容量の変動範囲等の
いわゆる時間的な制約条件が有るか否かに基づいて２つのグループに分類する。
【０１３４】
（ステップ３２）
図１５におけるステップ１６とステップ１７における動作と同様にしてネットワーク内における各々の端末局との通信リンクにおいて使用する伝送速度と通信方式を決定する。
【０１３５】
（ステップ３３）
ステップ３１において時間的制約が有るとグルーピングされた各通信リンクにおける通信条件に基づいて、全端末局との通信時間割り当て周期Taのうち時間的制約が有る端末局との通信可能時間Ta0と通信途絶可能時間とを決める。このうち、通信途絶可能時間を時間的制約が無い端末との通信可能時間Ta1として割り当てる。
【０１３６】
以降、時間的制約が有るグループと時間的制約が無いグループの各々に対して図１５におけるステップ１８とステップ１９の動作に相当する動作を行い、所定の目的関数と制約条件を設定し、これに基づいて割り当て時間Ta0における各端末局との通信時間割り当てを決定する。
【０１３７】
そして、各々の動作により得られた各端末局への通信時間割り当て結果に基づき、ステップ２０で各端末局との間でデータ伝送を行うことにより、ネットワーク内に時間的制約がある通信リンクとそうでない通信リンクとが混在している場合においても、効率的に各通信リンクへの通信リソース割り当てを行うことが可能となる。
【０１３８】
なお、前記の説明において、ネットワーク内にある端末局を、時間的制約が有るグループと制約が無いグループの２つに分けるという説明をしたが、必ずしもグルーピングは２つである必要は無く、例えば時間的制約の条件に基づいて数段階にグループ分けしてもよい。
【０１３９】
（実施の形態３）
本実施の形態では、複数種類の無線通信方式が混在して使用されるエリア内の各無線局間の無線通信リンクで使用する通信リソース割り当てを決定するマルチモード制御局が、無線制御エリア内の各無線局から通知される通信リンク情報を収集して、前記通信リンク情報を一元管理することを提示する。これにより、マルチモード制御局は、管理エリア内の無線局間での干渉の受け方や干渉の与え方を把握できるようになるので、管理エリア全体の通信が最適になるように、各無線局に割り当てる通信リソースを決定できるようになる。
【０１４０】
（１）無線通信システムの全体構成
図１７に、本発明の実施の形態３に係る無線通信システムの全体構成を示す。図１７において、２０１〜２０４は無線局、２０５はマルチモード制御局、２０６はマルチモード制御局２０５の無線制御エリアを示す。無線通信装置２０１〜２０４は、無線制御エリア２０６内に位置し、同一周波数帯を使用する複数種類の無線通信方式のうち一つ、または複数の方式を用いて互いに通信することが可能な構成とされている。また、無線局２０１〜２０４は、通信開始に先立って、または通信中に定期的に他の無線局から送信された信号による一つ、または複数の干渉波を検出し、検出結果を通信リンク情報としてマルチモード制御局２０５へ通知する。
【０１４１】
マルチモード制御局２０５は、無線通信装置２０１〜２０４と無線、又は有線で接続されており、無線局２０１〜２０４から通知された通信リンク情報を基に各無線局２０１〜２０４が受けている干渉状態を管理する。
【０１４２】
この実施の形態では、一例として図１７に示すように同一周波数帯を使用する複数種類の無線通信方式として、２．４ＧＨｚ帯を使用するIEEE802.11b規格、及びBluetooth（登録商標）規格に準じた無線通信方式が混在して使用されていることとし、無線局２０１〜２０４は、IEEE802.11b規格、およびBluetooth（登録商標）規格の両規格に準拠した通信方式での通信が可能であることとする。
【０１４３】
また、マルチモード制御局２０５は、各無線局２０１〜２０４と無線で接続されており、通信方式をIEEE802.11b規格とBluetooth（登録商標）規格に準じた通信方式とで定期的に切り換えながら、無線局２０１〜２０４からの接続要求の有無を定期的に監視する。またマルチモード制御局２０５は、管理エリア２０６内に存在する無線局２０１〜２０４の各々が現在使用中、または使用可能な通信方式、使用中の通信方式における周波数チャネル、占有帯域幅、伝送レート、送信電力などの情報を通信プロファイル情報として予め保持している。
【０１４４】
無線制御エリア２０６とは、マルチモード制御局２０５が各無線局２０１〜２０４の干渉状態を管理可能な範囲を示す。例えば、管理エリア２０６は、マルチモード制御局２０５がIEEE802.11b規格、又はBluetooth（登録商標）規格に準拠した通信方式を使用した場合における無線セルのうち、セル半径の大きい方の無線セルでカバーできる範囲である。または、マルチモード制御局２０５が設置されている部屋、家などの物理的に区切られている範囲である。なお、必要に応じて制御対象となる無線局をマルチモード制御局２０５に事前に登録する作業が生じる可能性もあるが、本実施の形態では説明を省略する。
【０１４５】
この実施の形態の場合、各無線局２０１〜２０４が受ける干渉を内部干渉と外部干渉の２つの干渉に区別して検出するようになっている。ここで内部干渉とは、管理エリア２０６内に存在し、前記マルチモード制御局２０５の管理下にある無線局、すなわち、この場合、無線局２０１〜２０４が互いに及ぼしあう干渉のことである。外部干渉とは、管理エリア６の範囲外に位置する無線局か、あるいは前記管理エリア内に存在するがマルチモード制御局２０５の管理下にない無線局から受ける干渉のことである。このように各無線局２０１〜２０４が受ける干渉を、内部干渉と外部干渉とに区別して検出することで、マルチモード制御局２０５は、干渉を受けている無線局と干渉を与えている無線局の何れか一方、または両方に対して通信リソースの割り当てを制御することが可能となる。
【０１４６】
また、この実施の形態の場合、無線通信システム全体の状態としてキャリブレーション状態と、通信状態とを設ける。
【０１４７】
ここで、キャリブレーション状態とは、干渉検出のために事前情報を取得することを目的としており、マルチモード制御局２０５から送信される制御信号に従って、無線局２０１〜２０４が一旦アプリケーションのための通信を止める。そして、無線局２０１〜２０４の間で通信方式、周波数チャネルなどを順次切り換えながら互いに信号を送受信することにより、以下の２つの目安を測定する。
【０１４８】
i．内部干渉が存在しない環境下において、所定の無線局から所定の電力で信号を送信した場合に、他の無線局においてどの程度の品質で希望信号が受信できるかの目安の測定
ii．管理エリア２０６の範囲外に位置する無線局から送信された信号による外部干渉量の目安を測定
【０１４９】
具体的には、キャリブレーション状態時には、図１８に示すように、各無線局２０１〜２０４が通信方式、周波数チャネルなどを順次切り換えながら互いに信号を送受信する。より詳細には、無線局２０１がIEEE802.11b規格に準じた通信方式のチャネル１を使用して信号を送信するときには、その他の無線局２０２〜２０４は、同じIEEE802.11b規格に
準じた通信方式のチャネル１を使用して信号を受信するといったように、各無線局２０１〜２０４が使用する通信方式、周波数チャネル、周波数ホッピングパターンなどを同一にし、互いに信号を送受信することにより希望信号の受信品質を推定する。また、各無線局２０１〜２０４を一斉にIEEE802.11b規格、又はBluetooth（登録商標）規格に準じた通信方式での受信状態とすることにより、それぞれの通信方式を用いた場合における外部干渉を推定するようになされている。
【０１５０】
また、通信状態とは、キャリブレーション状態以外の状態であり、無線局２０１〜２０４がアプリケーションを実行するために互いに通信している状態のことである。
【０１５１】
（２）無線局の構成
図１９に、実施の形態３に係る無線局２０１〜２０４の構成を示す。本実施の形態では、無線局２０１〜２０４の構成、及び動作は同じであるものとし、図１９には代表して無線局２０１の構成のみを示す。
【０１５２】
図１９において無線局２０１は、一つ、又は複数種類の無線通信方式を用いて他の無線局２０２〜２０４、及びマルチモード制御局２０５と通信可能なマルチモード通信部２０７と、無線局２０２〜２０４との間で通信している際に、その無線通信リンクにおける通信品質を推定する通信品質推定部２０８と、自装置以外の無線局から送信された信号による一つ、又は複数の干渉波を検出する干渉検出部２０９と、干渉検出結果を記憶する記憶部２１０と、無線局２０１の動作を制御する通信制御部２１１とを有する。
【０１５３】
マルチモード通信部２０７の出力端子は、通信品質推定部２０８と干渉検出部２０９と通信制御部２１１の入力端子に接続されている。通信品質推定部２０８の出力端子は、通信制御部２１１の入力端子に接続されている。干渉検出部２０９の出力端子は、記憶部２１０の入力端子に接続されている。記憶部２１０の出力端子は、マルチモード通信部２０７の入力端子に接続されている。通信制御部２１１の出力端子は、マルチモード通信部２０７と干渉検出部２０９の入力端子に接続されている。
【０１５４】
マルチモード通信部２０７は、IEEE802.11b規格、及びBluetooth（登録商標）規格に準拠した通信仕様、及び手順に基づき、自装置以外の無線局２０２〜２０４、又はマルチモード制御局２０５との間で無線により信号を送受信する。具体的には、マルチモード通信部２０７は、通信制御部２１１から入力される制御信号に応じて使用する通信方式をIEEE802.11b規格に準じた通信方式とBluetooth（登録商標）規格に準じた通信方式との間で切り換えながら、それぞれの通信方式に準じた仕様、手順に従って、送受信信号に対して増幅、周波数変換などの処理を施し、さらに誤り訂正符号、復号化、誤り検出符号化、誤り検出処理、インターリーブ処理などを行ない、アプリケーションデータ、通信リンク情報、マルチモード制御局２０５から送信される制御情報などを送信信号に挿入、又は受信信号から抽出することにより、他の無線局２０２〜２０４、及びマルチモード制御局２０５との間で通信を行なう。
【０１５５】
通信方式を切り換える方法としては、例えば、マルチモード通信部２０７を、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などのソフトウェアにより構成を書き換え可能なプログラマブルデバイスや、パラメトリックに特性を変更可能なフィルタ、増幅器、発振器などで構成し、無線局２０１内の所定のメモリからこれらを各通信方式に対応した構成に書き換えるために必要な構成情報を取得するようにすればよい。このようにすれば、マルチモード通信部２０７の通信機能をそれぞれの通信方式に準じたものに切り換えることができる。因みに、図１７の例は、無線局２０１が、マルチモード通信部２０７の通信方式をIEEE802.11b規格に準じた通信方式に切り換えて、無線局２０２とIEEE802.11b規格に準じた通信方式を用いて通信を行なっており、無
線局２０３、２０４は、マルチモード通信部２０７の通信方式をBluetooth（登録商標）規格に準じた通信方式に切り替えて通信している状態を示すものである。
【０１５６】
通信品質推定部２０８は、通信状態において他の無線局２０２〜２０４との間で通信している際に、受信信号の品質を推定し、この推定結果に基づいて良好な通信が行なわれているか否かを判断し、通信状態の良悪を示す通信状態情報を通信制御部２１１へ出力する。通信品質を示すパラメータとしては、ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）、ＣＮＲ（Carrier to Noise Ratio）、ＢＥＲ（Bit Error Rate）、ＦＥＲ（Frame Error Rate）などがあるが、この実施の形態では、一例としてＳＮＲを用いる。
【０１５７】
図２０に、通信品質推定部２０８による通信状態の判断の仕方を示す。通信品質推定部２０８は、先ず、キャリブレーション状態において予め測定したＳＮＲの平均値よりも、所定値だけ小さい閾値を設定しておく。そして、通信品質推定部２０８は、通信状態で推定しているＳＮＲ推定値が、その閾値以下となった場合に、通信状態が悪いと判断する。ここでＳＮＲの推定方法は特に限定されるものではなく、例えば、マルチモード通信部２０７の受信処理過程で得られる受信信号強度と雑音レベルから推定してもよいし、直交復調後のＩＱベクトルから推定してもよい。
【０１５８】
干渉検出部２０９は、通信状態において無線局２０２〜２０４との間で通信している際に、通信制御部２１１において通信状態が悪くなったと判断された場合に、自装置以外の無線局から送信された信号による一つ、又は複数の干渉波を検出し、この検出結果を通信リンク情報として記憶部２１０へ出力する。具体的には、干渉検出部２０９は、通信制御部２１１から入力される制御信号によって干渉検出を行なうように指示された場合に動作し、自装置以外の無線局から送信された干渉信号の電力推定を行ない、推定結果を通信リンク情報として記憶部２１０へ出力する。
【０１５９】
干渉波の検出の方法は、特に限定されるものではないが、干渉検出部２０９を例えば図２１に示すように構成するとよい。図２１において、干渉検出部２０９は、バッファ２１６と、前処理部２１７と、内部干渉検出部２１８と、外部干渉検出部２１９と、干渉電力推定部２２０とから構成されている。干渉検出部２０９は、マルチモード通信部２０７で受信した信号を一旦バッファ２１６に蓄積し、前処理部２１７においてバッファ２１６に蓄積した受信信号に対して正規化、バンドパス処理、ＦＦＴ処理などを行なう。
【０１６０】
干渉検出部２０９は、内部干渉を検出する場合には、前処理部２１７の出力を内部干渉検出部２１８に送出し、外部干渉を検出する場合には、前処理部２１７の出力を外部干渉検出部２１９に送出する。
【０１６１】
図２２に、内部干渉検出部２１８の構成を示す。内部干渉検出部２１８は、前処理部２１７から出力された受信信号を複数のマッチドフィルタ１〜ｎからなるマッチドフィルタ群２１８−１に入力する。各マッチドフィルタ１〜ｎは内部干渉となり得る信号の特性に合わせた構成とされている。内部干渉となり得る信号は、通信プロファイル情報をマルチモード制御局２０５から取得することにより分かる。すなわち、マッチドフィルタ１〜ｎを、通信プロファイル情報を基に、他の無線局がその時に用いている通信方式のスペクトルにマッチするように構成することで、内部干渉信号を検出することが可能になる。各マッチドフィルタ１〜ｎの出力は、閾値判定部２１８−２、及び出力選択部２１８−３に供給される。閾値判定部２１８−２は、前記マッチドフィルタ１〜nの出力を所定の閾値と比較し、出力が、閾値を超えたマッチドフィルタを検出し、検出結果を出力選択部２１８−３に送出する。出力選択部２１８−３は、前記検出結果に基づいて、出力が、閾値以上となったマッチドフィルタを選択し、そのフィルタ出力を干渉電力推定部２２０に送出する。干渉電力推定部２２０では、前記選択したマッチドフィルタ出力に基づいて干渉電力
が推定される。
【０１６２】
図２３に、外部干渉検出部２１９の構成を示す。外部干渉検出部２１９は、相関演算部２１９−１において、無線局２０１がアプリケーションデータの送受信処理を行なっていないアイドリング状態に受信した受信信号の周波数スペクトルと、干渉信号のテンプレートスペクトルとの相関演算を行なう。この相関演算結果は、閾値判定部２１９−２、及び出力選択部２１９−３に入力される。外部干渉検出部２１９は、相関演算結果が、閾値以上のときに、外部干渉信号が検出されたと認識し、そのときのテンプレートスペクトルを持つ通信方式が外部干渉波に用いられている通信方式と仮定し、出力選択部２１９−３から、そのテンプレートスペクトルとアイドリング状態における受信信号の周波数スペクトルとの相関演算結果を出力する。この相関演算結果は干渉電力推定部２２０に送出される。ここで、テンプレートスペクトルとは、外部干渉源には内部干渉源の場合とは異なり、事前情報となる通信プロファイル情報が無いため、自装置にとって干渉となりうる無線通信方式を想定して、予め用意しておいた周波数スペクトルのことである。本実施の形態では、無線局２０１は、２．４ＧＨｚ帯を使用して通信を行なうため、テンプレートスペクトルとしては、例えばIEEE802.11b規格、IEEE802.11g規格、Bluetooth（登録商標）規格のような同じ２．４ＧＨｚ帯を使用する無線通信方式の周波数スペクトルを用いる。
【０１６３】
以上のように、干渉検出部２０９は、マッチドフィルタ２１８−１の出力が、所定の閾値以上の場合に内部干渉信号が検出されたと判断すると共に、相関演算部２１９−１の出力が所定の閾値以上の場合に外部干渉信号が検出されたと判断する。またマッチドフィルタ２１８−１の出力、及び相関演算部２１９−１の出力は、干渉電力推定部２２０に送出され、干渉電力推定部２２０によって各々の干渉電力が推定される。
【０１６４】
このようにして、干渉検出部２０９によって内部干渉及び外部干渉が検出されると共に、その干渉信号の電力が推定され、これらが通信リンク情報として記憶部２１０に出力される。
【０１６５】
ここで、通信リンク情報のより詳細な構成を示す。通信リンク情報は、例えば図２４に示すように、干渉を受けている装置のＩＤ、その装置が現在通信を行っている無線局間の通信リンクにおける通信品質推定値（本実施の形態ではＳＮＲ推定値）、検出した干渉波が内部干渉であるか外部干渉であるかを示す属性、干渉波の発信元と思われる無線局のＩＤ、干渉波に用いられている通信方式、及び干渉信号の電力などの情報で構成されている。
【０１６６】
記憶部２１０は、前記通信プロファイル情報や通信リンク情報を記憶する。
【０１６７】
通信制御部２１１は、無線局２０１の動作を制御する。具体的には、キャリブレーション状態では、マルチモード制御局２０５から送信された制御信号に基づいて、信号の送受信のタイミング、使用する通信方式の選択などを制御する。一方、通信状態では、他の無線局２０２〜２０４、又はマルチモード制御局２０５との通信に用いる通信方式、周波数チャネルの選択、干渉検出動作の開始タイミングなどを制御する。実際上、制御部２１１は、これらの制御をマルチモード通信部２０７、及び干渉検出部２０９を制御することで行う。
【０１６８】
（３）マルチモード制御局の構成
図２５に、本実施の形態に係るマルチモード制御局２０５の構成を示す。図２５においてマルチモード制御局５は、一つ又は複数種類の無線通信方式を用いて無線局２０１〜２０４と通信可能なマルチモード通信部２１２と、キャリブレーション状態における無線局２０１〜２０４の動作を制御する制御信号を生成するリソース割り当て決定部２１３と、
管理エリア２０６内に位置する無線局２０１〜２０４が受けている干渉状態を記憶する通信リンク情報収集部２１４と、マルチモード制御局２０５の動作を制御する通信制御部２１５とを有する。
【０１６９】
マルチモード通信部２１２の出力端子は、リソース割り当て決定部２１３の入力端子に接続されている。リソース割り当て決定部２１３の出力端子は、通信リンク情報収集部２１４の入力端子に接続されている。通信リンク情報収集部２１４の出力端子は、マルチモード通信部２１２と、リソース割り当て決定部２１３と、通信制御部２１５の入力端子に接続されている。通信制御部２１５の出力端子は、マルチモード通信部２１２の入力端子に接続されている。
【０１７０】
マルチモード通信部２１２は、IEEE802.11b規格、及びBluetooth（登録商標）規格に準拠した通信仕様及び手順に基づき、無線局２０１〜２０４との間で無線により信号を送受信する。
【０１７１】
具体的には、マルチモード通信部２１２は、通信状態においては、通信制御部２１５から入力される制御信号に応じて通信方式を、IEEE802.11b規格に準じた通信方式とBluetooth（登録商標）規格に準じた通信方式との間で切り換えながら、無線局２０１〜２０４から通信リンク情報通知のための接続要求の有無を、定期的に監視している。無線局２０１〜２０４から接続要求があった場合、マルチモード通信部２１２は、それぞれの通信方式に準じた仕様、手順に従って、無線局２０１〜２０４から送信された干渉情報を含む信号を受信し、受信信号に対して増幅、周波数変換などの処理を施し、さらにデインターリーブ処理、誤り訂正復号化、誤り検出処理などを行ない、受信信号から干渉情報を抽出し、この干渉情報を通信リンク情報収集部２１４へ出力する。
【０１７２】
通信方式を切り換える方法としては、例えば、マルチモード通信部２１２を、ＤＳＰ、ＦＰＧＡなどのソフトウェアにより構成を書き換え可能なプログラマブルデバイスや、パラメトリックに特性を変更可能なフィルタ、増幅器、発振器などで構成し、無線局２０１内の所定のメモリからこれらを各通信方式に必要な構成に書き換えるための構成情報を取得するようにすればよい。
【０１７３】
また、マルチモード通信部２１２は、キャリブレーション状態において、無線局２０１〜２０４に対して送受信のタイミング、使用する通信方式、周波数チャネルなどを指示する制御信号を送信信号に挿入し、送信信号に対して増幅、周波数変換、誤り訂正符号化、誤り検出符号化、インターリーブ処理などを施し送信する。
【０１７４】
リソース割り当て決定部２１３は、キャリブレーション状態において、通信リンク情報収集部２１４に記憶されている通信プロファイル情報（図２６参照）に基づいて、図１８に示したように、無線局２０１〜２０４の通信方式、周波数チャネル、送受信のタイミングなどを制御するための制御信号を生成し、マルチモード通信部２１２へ出力する。
【０１７５】
通信リンク情報収集部２１４には、マルチモード通信部２１２で抽出した通信リンク情報が記憶されると共に、前記通信プロファイル情報が記憶される。
【０１７６】
通信制御部２１５は、マルチモード制御局２０５の動作を制御する。具体的には、マルチモード通信部２１２で使用する無線通信方式の切り換えなどを指示する制御信号を生成し、これをマルチモード通信部２１２に出力する。
【０１７７】
（４）実施の形態の動作
次に、本実施の形態の動作について説明する。特に、本実施の形態では、キャリブレー
ション状態と通信状態があるので、これらの各状態での動作に分けて、詳しく説明する。
【０１７８】
（４−１）キャリブレーション状態時
キャリブレーション状態時には、上述したように、無線局２０１〜２０４の各々が、自局における干渉波を検出し、検出結果を通信リンク情報としてマルチモード制御局２０５へ通知する。
【０１７９】
図２７は、キャリブレーション状態における無線局２０１〜２０４の動作の流れを示すフローチャートである。キャリブレーション状態における無線局２０１〜２０４の動作は基本的には同じであるため、ここでは代表して無線局２０１の動作について説明する。
【０１８０】
図２７において、無線局２０１は、マルチモード制御局２０５から送信された制御信号を受信し（ＳＴ１１）、受信した制御信号に基づいて送信モード、又は受信モードを選択する（ＳＴ１２）。ここで送信モードを選択した場合は、受信した制御信号に従って、通信方式、使用周波数チャネル、送信電力を選択し（ＳＴ１３−１〜ＳＴ１３−３）、他の無線局２０２〜２０４に信号を送信する（ＳＴ１３−４）。
【０１８１】
これに対して、受信モードを選択した場合には、受信した制御信号に従って、通信方式、使用チャネルを選択し（ＳＴ１４−１、ＳＴ１４−２）、無線局２０２〜２０４の何れかの無線局から送信された信号を受信し、通信品質推定部２０８において各通信方式、各周波数チャネルのＳＮＲを推定し（ＳＴ１４−３）、記憶部２１０にＳＮＲ推定値を記憶する（ＳＴ１４−４）。
【０１８２】
以上の動作を繰返し、無線局２０２〜２０４との間で信号を送受信することにより、内部干渉が存在しない状態における希望信号の受信品質を推定する。
【０１８３】
希望信号の受信品質推定を終了すると、無線局２０１は、受信した制御信号に従って受信モードに切り替わり、外部干渉測定を行なう。このときも通信品質推定部２０８においてＳＮＲを推定し、ＳＮＲ推定値を記憶部２１０に記憶する。無線局２０１は、外部干渉の測定を終了すると、ステップＳＴ１５で肯定結果を得てキャリブレーション動作を終了する。
【０１８４】
以上のキャリブレーション動作は、マルチモード制御局２０５から送信される制御信号に従って、図１８に示したように、無線局２０１〜２０４の各々が互いにタイミングを合わせながら実行される。すなわち、希望信号の受信品質推定時に、同時に信号を送信している無線局は１局のみ存在する。さらに、外部干渉測定は、必ず全ての無線局２０１〜２０４が信号の送信を停止している状態で行なわれる。
【０１８５】
図２８は、キャリブレーション状態におけるマルチモード制御局２０５の動作の流れを示すフローチャートである。図２８において、マルチモード制御局２０５は、リソース割り当て決定部２１３において通信リンク情報収集部２１４に記憶してある通信プロファイル情報から無線局２０１〜２０４の各々が対応可能な無線通信方式、使用可能な周波数チャネル、送信電力などに関する情報を取得し、これらの情報を基に各無線局２０１〜２０４の送受信の順番、通信方式、周波数チャネルの切り換え順番などを指示する制御信号を生成し（ＳＴ２１）、この制御信号を無線局２０１〜２０４へ送信する（ＳＴ２２）。マルチモード制御局２０５は、以上の動作を、希望信号の受信品質推定及び外部干渉検出が終了してステップＳＴ２３で肯定結果を得るまで繰り返す。
【０１８６】
（４−２）通信状態時
次に通信状態における、無線局２０１〜２０４、及びマルチモード制御局２０５の動作
について説明する。図２９は、通信状態における無線局２０１〜２０４の動作の流れを示すフローチャートである。通信状態における無線局２０１〜２０４の動作は基本的には同じであるため、ここでは代表して無線局２０１の動作について説明する。
【０１８７】
ここで無線局２０１は、図１７に示すように、IEEE802.11b規格に準拠した通信方式を用いて無線局２０２と通信しているものとする。図３０は、通信状態におけるマルチモード制御局２０５の動作の流れを示すフローチャートである。
【０１８８】
図２９において、無線局２０１は、無線局２０２との通信における通信品質（ＳＮＲ）を通信品質推定部２０８において推定する（ＳＴ３１）。次に無線局２０１は、通信品質推定部２０８において、ＳＮＲ推定値を基に通信状態の良悪を判定する（ＳＴ３２）。具体的には、ＳＮＲ推定値と、キャリブレーション状態において測定したＳＮＲ平均値とを比較する。そして、ＳＮＲ推定値が予め設定しておいた閾値よりも大きい場合には、無線局２０２との通信を継続する。逆に、ＳＮＲ推定値が閾値以下となった場合には、何らかの干渉を受けていると判断し、マルチモード制御局２０５から通信プロファイル情報を取得する（ＳＴ３３）。
【０１８９】
次に、無線局２０１は、取得した通信プロファイル情報を基に、管理エリア２０６の範囲内に内部干渉源となりうる無線局が存在するか否かを判断する（ＳＴ３４）。具体的には、無線局２０１は、通信プロファイル情報の中から、自装置が無線局２０２との通信に使用している周波数帯域と同一、又は重なる周波数帯域を使用している無線局の存在を検索し、該当する無線局が存在していた場合には、その無線局が内部干渉源であると仮定し、内部干渉を検出する（ＳＴ３５）。内部干渉検出は、図２２に示した構成にて実現できる。内部干渉検出の結果、内部干渉源である無線局が検出された場合（すなわちステップＳＴ３６で肯定結果を得た場合）には、通信リンク情報をマルチモード制御局２０５へ通知し、逆に、ステップＳＴ３６で否定結果を得た場合には、外部干渉検出を行う（ＳＴ３７）。
【０１９０】
一方で、通信プロファイル情報内に内部干渉源となり得る無線局が存在しなかった場合には、外部干渉を検出する（ＳＴ３７）。外部干渉検出の結果、外部干渉が検出された場合（すなわちステップＳＴ３８で肯定結果を得た場合）には、通信リンク情報をマルチモード制御局２０５へ通知し、逆に、外部干渉が検出されなかった場合（すなわちステップＳＴ３８で否定結果を得た場合）には、無線局２０１は、ＳＮＲの劣化は干渉によるものではないと判断し、ＳＮＲを改善するような何らかの対策（ＳＴ４１）を施した上で、ステップＳＴ３１に戻って無線局２０２との通信を継続する。
【０１９１】
このように無線局２０１は、内部干渉、又は外部干渉を検出し、検出結果を通信リンク情報として、無線局２０２との通信の合間にマルチモード制御局２０５へ通知する。
【０１９２】
なお、本実施の形態では、ＳＮＲを改善するための対策は特に限定されるものではないため、その説明を省略する。
【０１９３】
図３０において、マルチモード制御局２０５は、マルチモード通信部２１２の通信方式をIEEE802.11b規格に準じた通信方式とBluetooth（登録商標）規格に準じた通信方式との間で切り換えながら、各無線局２０１〜２０４から通信リンク情報通知のための接続要求の有無を監視している（ＳＴ５１）。ここで無線局２０１から接続要求があった場合（ＳＴ５２）、マルチモード制御局２０５は、無線局２０１から通信リンク情報を取得しこれを通信リンク情報収集部２１４へ保存する（ＳＴ５３）。これにより、マルチモード制御局２０５は通信リンク情報収集部２１４に保存した干渉情報を参照することで、無線局２０１〜２０４の各々が、どのような干渉を受けているかを一元管理することが可能となる
。
【０１９４】
（５）実施の形態の効果
かくして本実施の形態によれば、近接したエリア内で同一周波数帯を使用する複数種類の無線通信方式が混在して使用されている環境下において、各無線局２０１〜２０４が、自装置が受けている干渉を効率良く検出し、通信リンク情報をマルチモード制御局２０５へ通知するようにしたことにより、マルチモード制御局２０５は、各無線局２０１〜２０４が受けている干渉状態を一元管理することができる。これにより、管理エリア内の無線局間での干渉の受け方や干渉の与え方を把握できるようになるので、管理エリア全体の通信が最適になるように、各無線局の通信リソースを制御できるようになる。
【０１９５】
（６）変形例
なお、本実施の形態では、マルチモード制御局２０５が無線局２０１〜２０４と無線により接続されている場合について述べた、これに限定されるものではなく、マルチモード制御局２０５が無線局２０１〜２０４と有線により接続されていてもよい。このようにすれば、無線局２０１〜２０４がマルチモード制御局２０５へ通信リンク情報を通知する際に、無線に比べ通信リンク情報に誤りが生じる可能性を低減できるため、マルチモード制御局２０５で一段と信頼性のある干渉状態の管理が可能になる。
【０１９６】
また、本実施の形態では、マルチモード通信部２０７、２１２が、ソフトウェアにより構成を書き換え可能なプログラマブルデバイスや、パラメトリックに特性を変更可能なフィルタ、増幅器、発振器などにより構成されている場合について述べたが、これに限定されるものではない。例えば、それぞれの無線通信方式専用の通信部を独立に設け、使用する通信方式に応じて、専用通信部を適宜切り換えながら用いるようにしてもよい。
【０１９７】
また、本実施の形態では、通信品質推定部２０８において、通信品質を示すパラメータとしてＳＮＲを推定する場合について述べたが、これに限定されるものではない。例えば、ＣＮＲ（Carrier to Noise Ratio）、ＢＥＲ（Bit Error Rate）、ＦＥＲ（Frame Error Rate）などを推定してもよい。この場合、これらの通信品質推定値が所定の閾値よりも品質が劣化した場合に通信状態が悪いと判断すればよい。
【０１９８】
また、本実施の形態では、通信プロファイル情報の構成要素を、装置ＩＤ、対応通信方式、使用通信方式、周波数チャネル、占有帯域幅、伝送レート、及び送信電力としたが、これに限定されるものではない。例えば、通信に使用する一次変調、二次変調、符号化率などの情報を構成要素としてもよいし、各無線局が通信を継続する時間に関する情報を構成要素としてもよい。
【０１９９】
また、本実施の形態では、干渉情報の構成要素を、装置ＩＤ、干渉信号の属性、干渉源の装置ＩＤ、干渉信号の通信方式、及び干渉信号電力とした場合について述べたが、これに限定されるものではない。例えば、干渉信号の一次変調、二次変調、符号化率などの情報を構成要素としてもよいし、干渉信号の周波数チャネル、占有帯域幅などを構成要素としてもよい。
【０２００】
また、本実施の形態では、内部干渉及び外部干渉の判断を、無線局２０１〜２０４において行なうようにした場合について述べたが、これに限定されるものではない。マルチモード制御局２０５がこれらの判断を行なうようにしてもよい。このとき各無線局２０１〜２０４は、自装置のＩＤのみをマルチモード制御局２０５へ通知すればよく、マルチモード制御局２０５は、通信プロファイル情報に基づいて、干渉を受けている無線局と同じ周波数帯を使用している無線局の有無を調べることで、内部干渉、外部干渉の判断が可能となる。
【０２０１】
また、本実施の形態では、キャリブレーション状態において、各無線局２０１〜２０４が図１８に示す順番で送受信を行うことにより希望信号の受信品質を推定する場合について述べたが、キャリブレーション時の送受信はこれに限定されるものではない。例えば各無線局２０１〜２０４が、図３１に示すような順番で送受信動作を行なうことにより、内部干渉を測定し、内部干渉測定結果をキャリブレーション終了後にマルチモード制御局２０５に通知する構成にしてもよい。このようにすればマルチモード制御局２０５は、通知されたキャリブレーション状態における内部干渉量に基づいて、予め各無線局２０１〜２０４に対して最適な通信方式を割当てることが可能となる。
【０２０２】
さらに、本実施の形態では、無線通信システムの状態としてキャリブレーション状態を設けたが、事前情報を必要としない場合、キャリブレーション動作は必ずしも必要ではない。
【０２０３】
（実施の形態４）
この実施の形態では、マルチモード制御局２０５が、無線局２０１〜２０４から通知された通信リンク情報に基づいて、各無線局が自局以外の無線局から受けている干渉、または自局以外の無線局に対して与えている干渉を低減できるように、各無線局２０１〜２０４に対して最適な通信リソース割り当てを決定するための無線局２０１〜２０４、及びマルチモード制御局２０５を提案する。
【０２０４】
（１）管理装置の構成及び動作
先ず、マルチモード制御局２０５の構成及び動作について説明する。なおマルチモード制御局２０５の構成については、図２５を流用して説明する。図３２は、マルチモード制御局２０５が通信リンク情報に基づいて、通信リソース変更情報を生成するまでの動作の流れを示すフローチャートである。図３２において、マルチモード制御局２０５は、無線局２０１から通信リンク情報の通知があるか否かを監視している（ＳＴ６１）。
【０２０５】
マルチモード制御局２０５は、通信リンク情報の通知があった場合（ＳＴ６１：Ｙｅｓ）には、マルチモード通信部２１２において受信信号から通信リンク情報を抽出し（ＳＴ６２）、リソース割り当て決定部２１３へ出力する。リソース割り当て決定部２１３は、通信リンク情報の属性パラメータを参照することにより、無線局２０１が受けている干渉が内部干渉であるか、外部干渉であるかを判断し（ＳＴ６３）、判断結果に応じて、無線局２０１が受けている干渉を低減するために内部干渉対策（ＳＴ６４）、及び外部干渉対策（ＳＴ６５）を行なう。
【０２０６】
ここで、内部干渉対策と外部干渉対策は、割り当てられている通信リソースを変更する対象となる無線局が異なる点を除いては、処理内容は基本的には同じである。すなわち、内部干渉の場合、干渉源である無線局が管理エリア２０６の範囲内に位置しているため、マルチモード制御局２０５は、干渉を受けている無線局、または干渉を与えている無線局の両方の無線局に対して通信リソースを変更することが可能である。
【０２０７】
一方で、外部干渉の場合、干渉源である無線局が管理エリア２０６の範囲外に位置しているため、マルチモード制御局２０５は、干渉を与えている無線局に対して通信リソースを変更することができないという点が異なる。
【０２０８】
マルチモード制御局２０５は、ステップＳＴ６６において、通信リソース変更情報を生成する。通信リソース割り当ての変更内容としては、例えば図３３に示すように、無線局２０３が使用している通信方式がBluetooth（登録商標）規格に準じた方式であった場合、無線局２０１が使用する通信方式もBluetooth（登録商標）規格に準じた方式に変更す
ることにより、無線局２０３と周波数スペクトルが重なる確率を下げ、干渉を避けることができる。また、無線局２０１の伝送レートを下げて、誤り耐性を向上するように変更することもできる。さらに、送信電力を上げることで誤り耐性を増すこともできる。
【０２０９】
また、仮に無線局２０３が無線局２０１と同一の通信方式、同一の周波数チャネルを使用している場合には、無線局２０１が使用している周波数チャネルを変更し、周波数スペクトルが重ならないように制御してもよい。
【０２１０】
また、内部干渉の場合、干渉源である無線局２０３に対して上述と同様に通信リソースを変更するようにしてもよい。これらの変更内容のうち一つ、または複数を組みあわせることで、通信リソースを変更する。
【０２１１】
図３４にリソース割り当て決定部２１３が、干渉情報と通信プロファイル情報とに基づいて、干渉を与えている無線局、または干渉を受けている無線局に対して、干渉の影響を低減できるように最適な通信リソース割り当てを決定するまでの処理手順を示す。
【０２１２】
リソース割り当て決定部２１３は、マルチモード制御局２０５が無線局２０１〜２０４における干渉情報を把握可能であるという特徴を活かし、まず、無線局２０１〜２０４から通知された干渉情報を基に、内部干渉を起こしている可能性のある無線局の組合せを検索する（ＳＴ７１）。
【０２１３】
例えば干渉情報が、図２４のようなものであった場合、干渉源ＩＤが０００３であることから、無線局２０１が受けている干渉波の発信元が無線局２０３である可能性が高いと判断し、無線局２０１と無線局２０３を組合せとして検出する。ステップＳＴ７１では、このようにして干渉を与えている、または干渉を受けている無線局の組合せを全て検出する。ステップＳＴ７２では、ステップＳＴ７１で検出した組合せの中から、干渉対策を行う組合せを選択する。
【０２１４】
次に、ステップＳＴ７３では、ステップＳＴ７２で選択した干渉対策を行う無線局の組合せに対して、各無線局の通信プロファイル情報を通信リンク情報収集部２１４から取得し、通信リソースを変更する対象となる無線局と通信リソースの変更内容とを選択する。ここで、通信リソースの変更対象となる無線局とは、ステップＳＴ７２で選択した無線局の組合せに含まれる無線通信装置のうち一つ、又は複数の無線局である。
【０２１５】
そして、選択した無線局に対して選択した通信リソース変更内容の制御を行う（ＳＴ７４−１〜ＳＴ７４−Ｎ）。ここでは一例として、まず、無線局２０１に対して、通信リソースを変更するように制御する。また、変更する通信リソースが送信電力の場合について説明する。
【０２１６】
マルチモード制御局２０５は、送信電力制御による干渉対策が適切であったか否かを判断するために、ステップＳＴ７２で選択した組合せに含まれる無線局２０１、及び無線局２０３から、それぞれが本来行なっていた通信における通信品質を示すＳＮＲを取得し、それぞれの無線局のＳＮＲが図２０に示した閾値よりも品質が良いか否かを判定する（ＳＴ７６）。
【０２１７】
以上の動作を変更可能な通信リソース全てに対して行ない（ＳＴ７７、ＳＴ７９）、無線局２０１、及び無線局２０３のＳＮＲが最も大きくなる場合の通信リソースを選択する（ＳＴ７８）。同様の処理を全ての無線局の組合せに対して行ない（ＳＴ８０）、最後に、管理エリア２０６内の無線局２０１〜２０４に対して所望のＳＮＲが得られているか否かを判定する（ＳＴ８１）。
【０２１８】
ここで、所望のＳＮＲが得られていない無線局が、少なくとも一つ存在している場合には、干渉源となっている無線局で、干渉を与えている可能性のある無線局の数が最も多い無線局の通信を停止する（ＳＴ８２）。
【０２１９】
外部干渉対策の場合も基本的には同一の操作を行なうが、割り当てられている通信リソースを変更する対象が干渉を受けている無線局のみになり、干渉源である無線局に対して通信リソースの変更は不可能となる。上述の処理を行うことで、マルチモード制御局２０５は、リソース割り当て決定部２１３において通信リソース変更情報を生成し、これを通信リンク情報収集部２１４に記憶する。
【０２２０】
通信リンク情報収集部２１４は、無線局から後述の通信リソース変更の完了が通知されると、通信リソース変更情報に基づいて、それまで記憶していた無線局２０１〜２０４に関する通信プロファイル情報を更新すると共に、通信リソース変更情報をマルチモード通信部２１２へ出力する。その後、マルチモード制御局２０５は、通信リソース変更情報を無線局２０１へ送信する。
【０２２１】
（２）無線局の構成及び動作
次に、無線局２０１〜２０４の構成及び動作について説明する。なお、無線局２０１〜２０４の構成については、図１９を流用して説明する。また、通信リソースの変更における無線局２０１〜２０４の動作は基本的には同じであるため、ここでは代表して無線局２０１の動作について説明する。図３５は、無線局２０１がマルチモード制御局２０５から通知された通信リソース変更情報に基づいて、無線局２０２との間の通信に使用する通信リソースを変更するまでの動作の流れを示すフローチャートである。図３５において、無線局２０１は、マルチモード通信部２０７において、無線局２０２との通信の合間に、マルチモード制御局２０５から通信リソース変更情報の通知があるか否かを監視している（ＳＴ９１）。
【０２２２】
通信リソース変更情報の通知があった場合（ＳＴ９１：Ｙｅｓ）には、マルチモード通信部２０７において受信信号から通信リソース変更情報を抽出し（ＳＴ９２）、抽出した通信リソース変更情報を通信制御部２１１へ出力すると共に、無線局２０２へ通信リソース変更情報を転送する（ＳＴ９３）。
【０２２３】
次に、無線通信装置１は通信制御部２１１において、通信リソース変更情報に従って制御信号を生成し（ＳＴ９４）、マルチモード通信部２０７へ制御信号を出力する。次にマルチモード通信部２０７は、制御信号に従って無線局２０２との通信のリソースを変更する（ＳＴ９５）。
【０２２４】
ここでは一例として、図３３に示す通信リソースの変更内容のうち、使用する通信方式をIEEE802.11b規格に準じた通信方式からBluetooth（登録商標）規格へ準じた通信方式へ変更するように指示されたこととする。このときマルチモード通信部２０７は、所定のメモリからBluetooth（登録商標）規格に準拠した通信機能を有するために必要な構成情報を取得することで通信方式をBluetooth（登録商標）規格へ切り換える。通信方式の切り換えが完了すると、無線局２０１は、通信リソースの変更が完了したことを示す信号をマルチモード制御局２０５へ送信する（ＳＴ９６）。
【０２２５】
無線局２０１は、上述の手順により、通信リソースを変更することにより、無線局２０３から受けていた干渉を低減することができる。
【０２２６】
（３）実施の形態の効果
かくして本実施の形態によれば、近接したエリア内で同一周波数帯を使用する複数種類の無線通信方式が混在して使用される環境下において、マルチモード制御局２０５が、無線局２０１〜２０４から通知された通信リンク情報に基づいて、各無線局２０１〜２０４が自装置以外の無線局２０１〜２０４から受けている干渉又は自装置以外の無線局２０１〜２０４に対して与えている干渉を低減できるように、各無線局２０１〜２０４に対して割り当てる通信リソースを決定することにより、無線通信システム全体でのスループットを向上することができる。
【０２２７】
（４）変形例
なお、本実施の形態では、マルチモード制御局２０５は、無線局２０１が受けている干渉が内部干渉であり、干渉を受けている無線局２０１に対して通信リソースを変更するように制御したが、これに限定されるものではない。マルチモード制御局２０５は、干渉を与えている無線局２０３に対して、通信リソースを変更するように制御してもよい。
【０２２８】
また、本実施の形態では、マルチモード制御局２０５は、無線局２０１〜２０４に対して通信方式、周波数チャネル、伝送レート、送信電力などを変更するようにしたが、これに限るものではない。例えばマルチモード制御局２０５は、干渉を与えている無線局に対して信号の送信を所定の時間停止するように制御してもよいし、逆に、干渉を受けている無線局に対して所定の時間通信を停止するように制御してもよい。
【０２２９】
また、本実施の形態では、マルチモード制御局２０５は、無線局２０１〜２０４に対して通信プロファイル情報に記されている通信方式内での通信リソースの変更を導出することとしたが、これに限定されるものではない。例えば、マルチモード通信部２０７、２１２がプログラマブルデバイスなどによって構成されることを利用し、同じ２．４ＧＨｚ帯を使用するIEEE802.11gに通信方式を変更してもよいし、２．４ＧＨｚ帯とは異なる５ＧＨｚ帯を使用するIEEE802.11aに通信方式を変更するようにしてもよい。この場合、マルチモード通信部２０７、２１２の機能書き換えに必要な構成情報は、インターネットなどを使用してダウンロードするようにしてもよい。
【０２３０】
同様に、本実施の形態では、マルチモード制御局２０５は、無線局に対して通信プロファイル情報に記されている通信方式内での通信条件の変更を導出することとしたが、これに限定されるものではない。例えばIEEE802.11h規格に規定されているように、使用する周波数を動的に変更し、混信の少ない周波数チャネルを自動的に選択するように制御してもよいし、無線局同士の距離等の条件に基づいて送信電力を必要最小限のレベルに押さえ込むことで、他の通信に影響を与えないように制御してもよい。この制御は、省エネルギ化にも繋がる。
【０２３１】
また、いかなる干渉対策を行なっても無線局における干渉が所望の値まで低減されない場合には、マルチモード制御局２０５は、各無線局２０１〜２０４において最も干渉の影響が小さくなるように干渉対策をしてもよい。
【０２３２】
また、本実施の形態では、通信リソースの変更を図３４の手順に従って導出する場合について述べたが、これに限定されるものではなく、線形計画法を用いることで各無線局２０１〜２０４のＳＮＲを最大にするように導出してもよい。線形計画法を用いれば、全ての変更内容を試す必要が無くなり、通信リソースの導出がより効率的に行なえるようになる。
【０２３３】
さらに、本実施の形態では、マルチモード制御局２０５は無線通信システムを構成する全ての無線局２０１〜２０４と無線、又は有線により接続されていることとしたが、これに限定されるものではない。例えば、マルチモード制御局２０５と直接接続することが不
可能な無線局が存在してもよく、この場合、図３６に示すように中継的な役割を果たす無線局（中継局）２２１を経由してマルチモード制御局２０５と接続してもよい。このとき、各無線局２０１〜２０４は、中継局２２１を経由して干渉情報をマルチモード制御局２０５へ通知し、またマルチモード制御局２０５は中継局２２１を経由して通信条件変更情報を無線局２０１〜２０４へ通知する。
【０２３４】
本明細書は、２００４年５月２８日出願の特願２００４−１６０３２９、２００４年５月２８日出願の特願２００４−１６０３３４及び２００４年１１月８日出願の特願２００４−３２４２３１に基づくものである。その内容は全てここに含めておく。
【産業上の利用可能性】
【０２３５】
本発明に係るマルチモード制御局、無線通信システム、無線局及び無線通信制御方法は、近接したエリア内で複数種類の無線通信方式が混在して使用される環境下において、システム全体でのトラフィックの総スループットを向上する効果を有し、例えば屋内において無線通信ネットワークを構成するシステムに適用して好適である。
【図面の簡単な説明】
【０２３６】
【図１】本発明の実施の形態における無線通信エリア内に存在する無線局及び干渉源を示す図
【図２】実施の形態１、２におけるマルチモード制御局の構成を示すブロック図
【図３】実施の形態１、２におけるマルチモード端末局の構成を示すブロック図
【図４】マルチモード制御局が各端末局と通信を行う場合の通信時間割り当て例を示す図
【図５】リソース割り当て及び通信制御の手順を示すフローチャート
【図６】IEEE802.11a規格の通信方式における受信ＣＮＲ値と受信ビット誤り率（誤り訂正復号後）の関係の一例を示す図
【図７】IEEE802.11b規格の通信方式における受信ＣＮＲ値（逆拡散前）と受信ビット誤り率の関係の一例を示す図
【図８】マルチモード端末局との所要通信時間に関する特性の一例を示した図
【図９】IEEE802.11b対応端末局との所要通信時間に関する特性の一例を示した図
【図１０】マルチモード端末局との所要通信時間に関する特性の一例を示した図
【図１１】IEEE802.11b対応端末局との所要通信時間に関する特性の一例を示した図
【図１２】スループットに関する目的関数の特性の一例を示した図
【図１３】決定された通信リソース割り当てに基づいて各端末局と通信する動作の一例を示した図
【図１４】端末局数Ｎが変化した場合の制御手順の一例を示すフローチャート
【図１５】実施の形態２の制御手順を示すフローチャート
【図１６】実施の形態２の制御手順を示すフローチャート
【図１７】実施の形態３に係る無線通信システムの構成を示す図
【図１８】実施の形態３のキャリブレーション状態における各無線局の送受信動作の流れを示す図
【図１９】実施の形態３の無線局の構成を示すブロック図
【図２０】実施の形態３における通信状態の良悪の判断方法の説明に供する図
【図２１】干渉検出部の構成を示すブロック図
【図２２】内部干渉を検出するための構成を示す図
【図２３】外部干渉を検出するための構成を示す図
【図２４】干渉情報の内容を示す図
【図２５】実施の形態３のマルチモード制御局の構成を示すブロック図
【図２６】通信プロファイル情報の内容を示す図
【図２７】キャリブレーション状態における無線局の動作を示すフローチャート
【図２８】キャリブレーション状態におけるマルチモード制御局の動作を示すフローチャート
【図２９】通信状態における無線局の動作を示すフローチャート
【図３０】通信状態におけるマルチモード制御局の動作を示すフローチャート
【図３１】キャリブレーション状態において内部干渉測定を行なう場合の各無線局の送受信動作の流れを示す図
【図３２】通信リソース変更情報を生成する際のマルチモード制御局の動作を示すフローチャート
【図３３】実施の形態４における通信リソース変更情報の一例を示す図
【図３４】実施の形態４における内部干渉対策の動作を示すフローチャート
【図３５】通信リソースを変更する際の無線局の動作を示すフローチャート
【図３６】中継局が存在する場合の無線通信システムの構成を示す図
【図３７】従来のマルチモード無線局を用いた無線通信システムの一例を示す図
【図１】
0004738329.tif 000026
【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】
0004738329.tif 000031
【図７】
0004738329.tif 000032
【図８】
0004738329.tif 000033
【図９】
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【図１０】
0004738329.tif 000035
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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