(57)【要約】【課題】  移動している端末局、若しくは基地局のグループ同士の連携により、基地局が利用周波数と送信電力を制御して基地局グループ間の干渉を回避できる無線通信システムを提供する。【解決手段】  基地局２１が、同期する端末局１１を基地局グループ１とし、端末局１１からの電波状況の情報を受信し、当該電波状況の情報に基づいてキャリアセンスを行い、接近している他の基地局グループ２との間で干渉発生を検出した場合に、各グループの基地局と無線端末局の位置に関する情報、移動に関する情報、及び通信に関する情報を連携用情報として各グループの基地局間で送受信して共有し、連携用情報に基づいて干渉回避の演算処理を行い、干渉回避の制御を行う無線通信システムである。【選択図】        図７
2012156976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動可能な無線端末局と移動可能な基地局とを有する無線通信システムであって、
前記基地局は、同期する無線端末局を自局のグループとし、前記無線端末局からの電波状況の情報を受信し、当該電波状況の情報に基づいてキャリアセンスを行い、接近している他の基地局のグループとの間で干渉発生を検出した場合に、各グループの基地局と無線端末局の位置に関する情報、移動に関する情報、及び通信に関する情報を連携用情報として前記各グループの基地局間で送受信して共有し、前記連携用情報に基づいて干渉回避の演算処理を行い、干渉回避の制御を行うことを特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動する複数の基地局と複数の端末局とを有する無線通信システムに係り、特に、基地局間で連携を取りながら、基地局が利用周波数と送信電力を制御することで、基地局間の干渉を回避する無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
［従来の技術］
実用化されているデジタル無線通信システムとして、サービスエリアを確保する１つ或いは複数の無線基地局と、当該無線基地局を介して無線通信を行う複数の無線端末局とから構成されるものが知られている。
また、無線通信システムにおいては、端末局だけでなく、基地局が移動するシステムがある。
【０００３】
［関連技術］
尚、関連する先行技術として、特開２００２−３２５２８１号公報「通信制御方式」（株式会社日立国際電気）［特許文献１］がある。
特許文献１には、デジタル無線システムにおいて、無線端末局が直接通信を行う場合、無線基地局のサービスエリア内では出力を低減させることで、無線端末局の出力による無線基地局への干渉を防ぐことが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３２５２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の無線通信システムでは、移動している端末局、若しくは基地局グループ同士の連携が行われないため、同一周波数帯を使用する複数の端末局、基地局のグループ同士が接近した場合には、干渉を起こして通信品質が劣化する恐れがあるという問題点があった。
特に、電波環境をセンシングする能力がない無線機や端末局が周囲の無線機との干渉問題を如何に解決するかが課題となっている。
【０００６】
また、特許文献１には、端末局が基地局に対する干渉を防ぐ技術であって、基地局間同士の干渉回避に関する技術を開示するものではない。
【０００７】
本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、移動している端末局、若しくは基地局のグループ同士の連携により、基地局が利用周波数と送信電力を制御して基地局グループ間の干渉を回避できる無線通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、移動可能な無線端末局と移動可能な基地局とを有する無線通信システムであって、基地局は、同期する無線端末局を自局のグループとし、無線端末局からの電波状況の情報を受信し、当該電波状況の情報に基づいてキャリアセンスを行い、接近している他の基地局のグループとの間で干渉発生を検出した場合に、各グループの基地局と無線端末局の位置に関する情報、移動に関する情報、及び通信に関する情報を連携用情報として各グループの基地局間で送受信して共有し、連携用情報に基づいて干渉回避の演算処理を行い、干渉回避の制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、基地局が、同期する無線端末局を自局のグループとし、無線端末局からの電波状況の情報を受信し、当該電波状況の情報に基づいてキャリアセンスを行い、接近している他の基地局のグループとの間で干渉発生を検出した場合に、各グループの基地局と無線端末局の位置に関する情報、移動に関する情報、及び通信に関する情報を連携用情報として各グループの基地局間で送受信して共有し、連携用情報に基づいて干渉回避の演算処理を行い、干渉回避の制御を行う無線通信システムとしているので、移動している端末局と基地局のグループ同士の連携により、基地局が利用周波数と送信電力を制御して基地局グループ間の干渉を回避できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の基地局、端末局のＴＤＤフレーム構成を示す図である。
【図２】基地局グループ状態（実施の形態１−１）を示す図である。
【図３】基地局グループ状態（実施の形態１−２）を示す図である。
【図４】基地局グループ状態（実施の形態１−３，４）を示す図である。
【図５】基地局グループ状態（実施の形態１−５）を示す図である。
【図６】基地局グループ状態（実施の形態１−６）を示す図である。
【図７】第１の処理１を示すフローチャートである。
【図８】第１の処理２を示すフローチャートである。
【図９】第２の基地局、端末局のＴＤＤフレーム構成を示す図である。
【図１０】基地局グループ状態（実施の形態２−２）を示す図である。
【図１１】基地局グループ状態（実施の形態２−３）を示す図である。
【図１２】基地局グループ状態（実施の形態２−４）を示す図である。
【図１３】第２の処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る無線通信システム（本システム）は、同一周波数帯を利用するコグニティブ移動無線機（基地局）グループ同士が接近、若しくは離れていく時に、複数の基地局同士が連携することにより自律的にＧＰＳ（Global Positioning System）による位置・時刻情報や移動方向・移動速度を認識し、使用する利用周波数帯、基地局の送信電力の制御にて周波数の有効利用をしながら干渉による通信劣化を回避するものである。
【００１２】
また、本システムは、同一周波数帯を利用するコグニティブ移動無線機（基地局）グループ同士が接近、若しくは離れていく時に、複数の基地局同士が各グループの端末局を介して連携することにより、使用する利用周波数帯、基地局の送信電力、タイムスロット割当の制御にて周波数の有効利用をしながら干渉による通信劣化を回避するものである。
【００１３】
［本システムの概略］
次に、本システムの概略を説明する。
ここで、本システムでは、スペクトルセンシングにより周囲の無線環境を認識し、その結果に応じて無線仕様切り替えの判断を下すことができる能力を有するコグニティブ移動無線基地局（以後、基地局）と、その基地局に同期する移動無線端末局（以後、端末局）とがひとつのグループとして構成されている。この端末局と基地局のグループ化を、基地局グループとして定義する。
【００１４】
基地局グループ内では、基地局から端末局への通信（以後、下り）、端末局から基地局への通信（以後、上り）は、共に通常同一周波数ｆａのＴＤＤ（Time Division Duplex：時分割複信）によって通信し、干渉回避ができない場合、異なる空きの割当周波数帯を利用する。
【００１５】
基地局と端末局は、認識情報を有し、端末局と同期した基地局は、同期した端末局の認識情報について把握が可能である。
ここで、認識情報とは、ＧＰＳによる位置・時刻情報や移動方向・移動速度、割当利用可能周波数、送信電力、受信電力、信号対干渉波比、所属基地局グループ、個別ＩＤ（識別子）に関する情報である。
ここで、位置・時刻情報を「位置に関する情報」と称し、移動方向・移動速度の情報を「移動に関する情報」と称し、割当利用可能周波数、送信電力、受信電力、信号対干渉波比、所属基地局グループ、個別ＩＤに関する情報を「通信に関する情報」と称することがある。
【００１６】
また、基地局は、周辺のスペクトルをセンシングする機能を有し、センシングして得られた情報と認識情報を基に干渉を回避する目的で計算プログラムを動作させ、干渉回避する条件を割り出して、同期した端末局に対して、その割り出した条件にて随時制御する。
【００１７】
基地局特有の基地局間連携とは、基地局が持つお互いの制御器による共通判断を基に統一された動作を行うことである。基地局間連携をする為に、同一周波数ｆａにて基地局フレーム内に基地局間連携用のフレームを設けて、２つの基地局がそれぞれ固有の乱数アルゴリズムを使って送受信のフレームを決定し、そのフレームが同一フレームにて２つの基地局間にて送受信の関係になり、連携用信号の応答が完了したら基地局同士連携ができたものとする。
【００１８】
基地局間連携した相手基地局とは、その基地局が制御権を獲得した端末局も含めて把握した認識情報を随時同期更新して認識できる能力を有する。
特に、基地局は、得られた情報を解析してその都度通信途絶の回避と周波数有効利用、高速通信と遅延時間の考慮して最適な通信パラメータ（送信電力、割当利用可能周波数）を選択し、その選択したパラメータを基地局グループ内の端末局と基地局間連携した他の基地局へ制御情報としてやり取りを行う。
【００１９】
自律的に移動している端末局が基地局、もしくは基地局グループへ接近した時には、同期確立を行う。
ここで、端末局の同期確立とは、端末局が基地局のプリアンブル信号を受信し、それに伴い端末局が応答信号を基地局へ返して基地局に端末局が同期し、その後に基地局は、端末局から基地局（対端末局）下りのＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indictor：受信信号強度）、ＣＩＮＲ（Carrier-to-Interference and Noise power Ratio：搬送波対干渉波比）値を受信して、その後に端末局へ受信応答を返すものとする。ＲＳＳＩ，ＣＩＮＲの値は、電波状況の情報に相当する。
【００２０】
基地局は、必要な周辺の電波環境の認知・認識し、制御権を持つ端末局の認識情報を含めて、他の基地局や基地局グループと情報交換のやり取りを行う。
電波環境のセンシング能力を有する基地局がセンシング能力を有しない端末局等に変わって周囲の無線状況を認知・認識し、その情報を近距離で影響を及ぼす通信可能な基地局、若しくは基地局グループと認識情報を含めて共有して干渉条件を計算プログラムにより解析して干渉を回避し、通信環境の劣化を起こさないように、基地局の送信電力の出力、割当利用可能周波数を制御して端末局が基地局、若しくは基地局グループ同士が接近時に周波数有効利用（送信電力制御による干渉回避方法）を考慮しながら通信環境を確保する。
【００２１】
端末局については、基地局との同期後に、基地局が端末局と干渉をしないための無線仕様に関する必要最低限の制御（利用周波数と送信電力の制御）を基地局から受ける。
複数の基地局同士が基地局間連携を行う時は、所属している端末局への下りＣＩＮＲの数値が低下した時に基地局の存在を確認するために、後述する基地局間連携用フレームの受信時にてスペクトルセンシングをして相手基地局のスペクトルを確認後、そのフレームにて基地局間連携を行う。
【００２２】
基地局間連携後には、基地局グループの基地局同士が、お互いの持っている端末局も含めて認識情報を交換し、他基地局グループを含めた計算プログラムにより干渉回避するための解析を行い、他基地局グループも含めた電波の干渉を回避できる要素（利用周波数、送信電力）を制御することにより、グループ単位での自律分散による動作が可能になる。また、基地局同士間の距離が離れて通信が途絶したら、基地局間連携を解除する。
【００２３】
端末局は、自分の認識情報を持ち、近くに基地局が存在する場合は、その基地局との同期動作に入り、動作完了後にその基地局グループ所属の端末局（基地局グループ）となる。そして、基地局との通信が途絶し、同期ができなくなった場合は、所属していた基地局との同期を解除する。また、ある基地局に同期中でも、更に距離が近い基地局が存在した場合には、離れた基地局との同期を解除し、近い基地局と上記の方法による同期動作を繰り返す。
【００２４】
次に、本システムの構成、ＴＤＤフレーム構成、状態１〜６における処理について具体的に説明する。
本システムにおいては、一つの基地局とその基地局に同期した複数の端末局を基地局グループの一単位としている。つまり、基地局に端末局が同期することで基地局グループとなり、基地局や端末局自身が移動することにより、そのエリアが変化するシステムである。
【００２５】
そして、例えば、２つの基地局グループにおいて基地局間で通信が可能な場合は、連携することを基本としたシステムである。
基地局が一つに対して端末局が複数の場合もＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式にすれば適応可能であるが、今回の実施の形態においては、端末局が一つの場合を示した。
【００２６】
［本システムの構成］
本システムは、図２〜６に示すように、具体的には、基地局グループ1は、基地局２１と、端末局１１とから構成され、基地局グループ２は、基地局２２と、端末局１２とから構成されている。
基地局と端末局とは、端末局が基地局との同期による制御、又は基地局グループ間の連携後における周波数変更等の制御を受けない限り、同一周波数ｆａにて通信を行うものである。
【００２７】
基地局２１，２２と端末局１１，１２は、全てＧＰＳに同期してフレームの同期が取れているため、基地局２１と端末局１１との間、基地局２２と端末局１２との間、基地局２１と基地局２２との間もＧＰＳによるフレームの同期が取れているものとする。
【００２８】
［フレーム構成：図１］
本システムで用いられる第１のフレーム構成について図１を参照しながら説明する。図１は、第１の基地局、端末局のＴＤＤフレーム構成を示す図である。
全ての端末局１１，１２、基地局２１，２２のＴＤＤフレームの構成は、図１に示すように、端末局１１（対基地局２１）及び端末局１２（対基地局２２）のフレームと、基地局２１（対基地局２２）のフレームと、基地局２２（対基地局２１）のフレームと、基地局２１の乱数符号系列と、基地局２２の乱数符号系列とを示している。
【００２９】
［フレームの説明］
基地局２１，２２同士で相関のない乱数アルゴリズムにより、ＴＤＤフレーム構成を選択する。
基地局間連携用１，２フレームの乱数値（０＝受信、１＝送信）について、基地局２１が０（受信）で、基地局２２が１（送信）の場合、または、基地局２１が１（送信）で、基地局２２が０（受信）の場合は、送受信可と判定され、双方ともに０（受信）又は１（送信）の場合は、送受信否と判定される。
【００３０】
図１では、フレーム２において、乱数の符号系列により基地局２２（送信）から基地局２１（受信）となっている。
その先のフレームにおいては、基地局２１（送信）から基地局２２（受信）になった場合を示している。
基地局間連携用１，２フレームで、乱数＝０は受信であり、乱数＝１は送信である。
【００３１】
端末局１１，１２のＴＤＤフレーム構成について、１，２フレームまでの端末局用上りフレームについては、端末局からの上り（端末局送信）を禁止して空きフレームとし、それ以外の３〜ｎフレームまでは、上りフレームとする。
基地局２１，２２のＴＤＤフレーム構成について、１，２フレームまで基地局間連携用フレームとし、それ以外の３〜ｎフレームまでは、端末局１１からの上り（端末局送信）フレームとする。つまり、ｎフレームまでの最初の数フレームを基地局間連携用とする。
【００３２】
基地局２１の１，２フレームにて送受信を乱数値により選択し、基地局間連携用フレームにて連携用信号を受信したら応答信号を送信して返す。
【００３３】
基地局２２の１，２フレームにて送受信を乱数により選択して基地局間連携用フレームにて連携用信号を送信し、応答信号の戻りを受信として待つ。もし、応答信号を受信できなかったら、基地局によってそれぞれ異なるタイムアウト時間まで連携用信号を送信し続けて応答信号を待つ動作を繰り返す。もし、応答信号の戻りがない場合には、一度タイムアウトしてスペクトルセンシングに戻る。
【００３４】
［本システムにおける第１の処理動作］
基地局２２は、同期している端末局１２の下りＣＩＮＲ値の低下を検知した後、基地局間連携用フレーム（受信）によるスペクトルセンシングで基地局２１を検知すると、基地局２２は、基地局２1へ基地局連携用フレームにて連携用信号（基地局間同期を取るためのプリアンブル信号など）を基地局同士相関の無い乱数アルゴリズムでランダムに送信し続け、基地局２１からの応答信号（連携用信号の受信確認と連携用信号の戻り）を受信するまで、予め決められたタイムアウト時間待ち受けする。
【００３５】
その他、端末局下りＣＩＮＲ値の低下を検知しなくても基地局間連携用フレームにて連携用信号を受信できた場合は、以後上記同じ動作を続ける。
基地局２２は、タイムアウトまでの時間に、基地局間連携用フレームにて応答信号が受信できた場合は、基地局連携用フレームによる情報交換のやりとりを行い続ける。
【００３６】
しかし、基地局２２は、応答信号が得られなかった場合には、連携用信号の送信を一度停止して再度スペクトルセンシングすることを繰り返す。
基地局と端末局間通信のプリアンブル信号は、フレーム単位で先頭に挿入してフレーム内で全ての周波数検出と制御を行うため、移動体の速度に対して数フレーム検出が遅れても問題がないものとする。
【００３７】
［本システムの状態１−１〜１−６］
次に、本システムにおける第１の処理における状態１−１〜１−６について実施の形態１−１〜１−６として図２〜６を参照しながら具体的に説明する。図２は、基地局グループ状態（実施の形態１−１）を示す図であり、図３は、基地局グループ状態（実施の形態１−２）を示す図であり、図４は、基地局グループ状態（実施の形態１−３，４）を示す図であり、図５は、基地局グループ状態（実施の形態１−５）を示す図であり、図６は、基地局グループ状態（実施の形態１−６）を示す図である。
【００３８】
［状態１−１：図２］
状態１−１（実施の形態１−１）では、図２に示すように、基地局２１,２２それぞれが近くにいて認識できる端末局と同期動作を行う。
同期動作は、端末局が基地局に基地局のプリアンブル信号を受信したら、それに伴い端末局から基地局へ同期の確立を示す信号を返すことで行う。
【００３９】
基地局２１のエリアに対応した端末局１１を、基地局グループ１とし、基地局２２に対応した端末局１２を、基地局グループ２とする。そして、基地局グループ１,２として移動する。その後、基地局グループ１と基地局グループ２が接近する。
【００４０】
図２では、基地局２１に端末局１１が同期し、基地局２２に端末局１２が同期し、基地局と端末局が同期して基地局グループ化して全て同一周波数ｆａにて通信し、グループが接近中を示している。
【００４１】
［状態１−２：図３］
状態１−２（実施の形態１−２）では、図３に示すように、端末局１１が基地局２１、端末局１２が基地局２２へそれぞれのＲＳＳＩ，ＣＩＮＲ値を含めて認識情報を全て伝送し、基地局２１，２２がＦＦＴ（Fast Fourier Transform）によるスペクトルセンシングを行い、干渉の判定、及び他基地局グループの検知を行う。干渉なしの場合は、状態１に戻り、干渉ありの場合は、状態１−３へ進む。
【００４２】
ここで、例えば、ＲＳＳＩ値とＣＩＮＲ値の関係で、特定の閾値と比較して干渉有りと判定し、ＲＳＳＩ値とＣＩＮＲ値の関係で、別の閾値と比較して他の基地局グループを検知したと判定する。
【００４３】
［状態１−３：図４］
状態１−３（実施の形態１−３）では、図４に示すように、お互い基地局グループ同士の距離が近づき、状態１−２にて干渉有りの判定後には、どちらかの基地局が基地局間用連携フレームにて送信したプリアンブル信号をもう一方の基地局が受信できたら、その基地局が基地局間用連携フレームにて応答信号を送信して相手の基地局が受信することで基地局同士やり取りをする。
【００４４】
お互いの把握している基地局とそのグループに所属している端末局を含めた認識情報（端末局のＲＳＳＩ，ＣＩＮＲ値を含む）の交換をして、干渉回避する目的で統一的な動作をする為に「基地局間連携」を取る制御を行う。
【００４５】
基地局間連携とは、お互いの持っている認識情報を全て集約し、その中で基地局グループの送信電力の最適解を求める計算プログラムに対して、複数のコグニティブ無線移動基地局にある制御部同士が無線による回線を通じて通信することで情報のやりとりをし、お互いの制御部が持つ能力に応じて干渉回避するための解析プログラムを分担して処理する動作である。
計算プログラム処理では、端末局の位置と基地局の位置から端末局と基地局との間の距離を求め、送信電力を最適化するもの。また、分担処理とは、基地局が２基あるため、上記プログラム処理を半々にして配分することである。
【００４６】
基地局グループ１，２間で基地局２１と基地局２２が、それぞれ制御権を獲得している端末局のＲＳＳＩ，ＣＩＮＲ値を含めてお互いの認識情報について基地局２１から基地局２２に、基地局２２から基地局２１に伝送し、随時情報交換を行う。
【００４７】
［状態１−４：図４］
状態１−４（実施の形態１−４）では、図４に示すように、周波数有効利用の観点から全無線機の位置関係や移動方向から同一周波数の干渉による影響が発生するか検討するために、端末局１１、端末局１２それぞれの受信ＲＳＳＩ値、ＣＩＮＲ値について端末局が受信してモニターした情報を基地局経由で共有する。
【００４８】
ＧＰＳでの基地局・端末局の位置情報（緯度、経度）を把握し、相対的な位置・距離を計算により割り出して随時基地局と端末局の無線グループ同士の相対位置を認識することで位置情報が分かるため、相互の干渉に関する距離情報を補足情報とし、干渉回避条件を計算によるプログラムにて算出する。
【００４９】
干渉回避可能な場合には、基地局の送信電力の制御をする。つまり、基地局のいずれか、若しくは両方の基地局の送信電力を抑制することで、他の基地局グループの端末局への干渉を防止できる。
【００５０】
送信電力の制御でも干渉回避不可の場合には、予備の割当利用可能周波数ｆｂ（周波数ｆａとは異なる周波数）への変更し、もしくは優先度の判別による利用の割当を行う。
優先度による利用の割当とは、いずれかの基地局を予め優先するとして決めておき、優先する基地局に時間配分を優先的に割り当てるというものである。
【００５１】
［状態１−５：図５］
状態１−５（実施の形態１−５）では、図５に示すように、基地局グループ間の距離が離れて、基地局間のＲＳＳＩの値が低下し、通信が途絶した場合には、基地局間連携から離脱する。
また、別の無線グループと接近したら、状態３の基地局間連携による動作を繰り返す。
【００５２】
［状態１−６：図６］
状態１−６（実施の形態１−６）では、図６に示すように、基地局グループ内で基地局と端末局との間の距離が離れて、基地局と端末局間のＲＳＳＩの値が低下し、受信ができなくなったら、基地局グループ内での基地局と端末局間での同期動作を解除する。
【００５３】
［本システムの処理フロー：図７、図８］
上記状態１−１〜１−６に関する処理について図７、図８を参照しながら説明する。図７は、処理１を示すフローチャートであり、図８は、処理２を示すフローチャートである。図７と図８は、（Ａ）と（Ｂ）の部分で連続している。
まず、基地局、端末局がそれぞれ待ち受け状態にある（Ｓ１）。
【００５４】
［実施の形態１−１の処理］
そして、基地局２１が端末局１１、基地局２２が端末局１２にそれぞれ接近して同期動作を完了し、それぞれ基地局グループ１，２として移動し、接近する（Ｓ２）。これが状態１−１（実施の形態１−１の処理）である。
【００５５】
［実施の形態１−２の処理］
そして、基地局２１から端末局１２に対する間で、基地局２２から端末局１１に対する間で、ＲＳＳＩ，ＣＩＮＲ値を含めて端末局が所属している基地局へ認識情報を伝送し、基地局が干渉の有無を判別する。具体的には、基地局２１と基地局２２がスペクトル解析を行う（Ｓ３）。これが状態１−２（実施の形態１−２の処理）である。
【００５６】
［実施の形態１−３の処理］
上記干渉有無の判別によって、干渉有りの場合、周波数ｆａにてＴＤＤシステムの基地局間連携フレームの送受信を切替し、そのフレームにてプリアンブル信号を受信して同期を取り、基地局間連携をする（Ｓ４）。尚、干渉なしの場合は処理Ｓ２に戻る。
【００５７】
そして、基地局２１，２２が制御権を獲得した所属の端末局からのＲＳＳＩ，ＣＩＮＲの数値を随時更新する。端末局と基地局の持つ認識情報を同期したグループ外の基地局２１から基地局２２へ、基地局２２から基地局２１へ伝送する（Ｓ５）。これが状態１−３（実施の形態１−３の処理）である。
【００５８】
［実施の形態１−４の処理］
更に、基地局２１，２２の制御部が連携して干渉を回避するために、所属の端末局も含めてＧＰＳに時刻同期していることと、送信電力の調整によりＲＳＳＩ，ＣＩＮＲ値が良くなるようにプログラムによる計算を行い、基地局グループ１，２が同一周波数で出力制御により干渉回避できる条件があるかを計算により解析・検討する（Ｓ６）。
【００５９】
そして、干渉回避不可の場合（Ａ）、割当利用可能周波数から予備周波数への変更を選択する（Ｓ７）。但し、予備周波数がない場合、基地局間連携にて優先度や通信量の大きさに応じて基地局グループ（基地局Ｇ）毎に割り当てる（Ｓ８）。
【００６０】
また、干渉回避可の場合（Ｂ）、送信電力の出力制御を選択する（Ｓ９）。この場合、基地局同士の位置情報と移動方向を把握し、基地局グループ１，２の出力制御による干渉を回避する（Ｓ１０）。これが状態１−４（実施の形態１−４の処理）である。
尚、処理Ｓ５，Ｓ６，Ｓ９，Ｓ１０で、基地局グループでの連携が外れた時、基地局間の再連携のためには、処理Ｓ４に戻る。
【００６１】
［実施の形態１−５の処理］
そして、基地局２１，２２間の距離が離れてＲＳＳＩが低下して通信が途絶したら、基地局グループ外との連携を解除する（Ｓ１１）。これが状態１−５（実施の形態５−１の処理）である。
【００６２】
［実施の形態１−６の処理］
また、基地局グループ内の基地局と端末局との間の距離が離れてＲＳＳＩが低下し、通信が途絶したら、基地局グループ内の同期を解除する。グループ外（Ｇ外）連携時には、相手基地局へ端末局の離脱を連絡する（Ｓ１２）。これが状態１−６（実施の形態６の処理）である。
【００６３】
処理Ｓ１１で、基地局グループ内の同期離脱の場合は、処理Ｓ１２に移行し、処理Ｓ１２で、基地局グループ外の連携解除の場合は、処理Ｓ１１に移行する。
また、処理Ｓ１１で、基地局グループ内の同期継続する場合、処理Ｓ１２で、基地局グループ外の連携継続する場合は、端末局の同期が解除されていれば処理Ｓ１に移行し、端末局の同期が継続していれば処理Ｓ２に移行する。
【００６４】
［本システムの第２の処理動作］
本システムにおける第２の処理動作について、以下説明する。
電波環境のセンシング能力を有する基地局が、周波数切替時にある幅を持った帯域幅をセンシングする能力を有しない端末局等に代わって周囲の無線状況を認知・認識し、その情報を近距離で影響を及ぼす通信可能な基地局、もしくは基地局グループと認識情報を含めて共有して干渉条件を計算プログラムにより解析して干渉を回避し、通信環境の劣化を起こさないように端末局や基地局のタイムスロット、出力、割当利用可能周波数を制御して端末局が基地局、もしくは基地局グループ同士が接近時に周波数有効利用（送信電力制御による干渉回避方法）を考慮しながら通信環境を確保する。
【００６５】
干渉を回避するための計算プログラムは、認識情報から得られた無線局の送受信時の位置と出力電力、ＲＳＳＩ，ＣＩＮＲ値から、例えば、干渉対象にある送信局のタイムスロットを変更し、電力制御を図ることにより、受信局のＣＩＮＲ値を改善させて通信状態を維持する為の解析解を導くものである。
【００６６】
ここで、認識情報には、ＧＰＳによる位置・時刻情報や移動方向・移動速度、割当利用可能周波数、送信電力、受信電力、信号対干渉波比、所属基地局グループ、個別ＩＤ、タイムスロットが含まれることになる。
端末局については、基地局と同期後に基地局が端末局と干渉をしないための無線仕様に関する必要最低限の制御情報（利用周波数、送信電力、タイムスロットの情報）を基地局から受ける。
【００６７】
基地局グループ間にて連携を行う時は、所属している端末局との下り、若しくは上りのＣＩＮＲの数値が低下した時に、端末局又は基地局グループの存在を確認するために、後述する図９に示すように、基地局・端末局連携用フレームの受信時にて基地局グループの存在（無線局グループの構成）とその無線局それぞれの認識情報を確認後に、その連携用フレームにて基地局グループ間連携を行う。
【００６８】
基地局グループ間連携後には、無線グループの基地局同士がお互いの持っている端末局も含めて認識情報の交換をし、他基地局グループを含めた計算プログラムにより干渉回避するための解析を行い、他基地局グループも含めた電波の干渉を回避できる要素（利用周波数、送信電力、タイムスロット）を制御することにより、グループ単位での自律分散による動作が可能になる。
【００６９】
また、基地局グループ間の距離が離れて通信が途絶したら、基地局グループ間連携を解除する。第１の処理では、異なる基地局グループ間での基地局間通信を介した端末局間連携動作が行われていたが、端末局間通信を介した連携動作が容易に行われないという問題点がある。
【００７０】
上記の干渉回避動作を無線局同士の電波干渉時に成立させるためには、干渉が起きている通常のデータ伝送用スロット（以降、端末局→基地局を「上りフレーム」、基地局→端末局を「下りフレーム」とする）ではなく、乱数による相関のないアルゴリズムで送受信を決定する特殊な連携用フレームを基地局用と端末局用に設けて制御情報のやりとりを行うことで解決することができる。
【００７１】
この特殊フレームでは、認識情報の他に連携用の同期信号を含めて送信し、受信応答（ＡＣＫ）を受信応答フレームにて受信したら、その対象基地局・端末局連携用フレームの送信・受信を一時固定して同期する。その後、対象の通信相手先が変更になったら連携用フレームの固定を解除する。
【００７２】
［第２の処理に関するシステム構成］
第２の処理を実現する本システムにおいては、一つの基地局とその基地局に同期した複数の端末局を基地局グループの一単位とする。
基地局に端末局が同期することで基地局グループとなり、基地局や端末局自身が移動することにより、そのエリアが変化するシステムである。この定義による２つの基地局グループにおいて基地局グループ間で通信が可能な場合は、連携することを基本としたシステムである。
【００７３】
基地局が一つに対して端末局が複数の場合もＴＤＭＡ方式にすれば適応可能であるが、今回の図１０〜１３においては、端末局が三つの場合を示した。具体的な構成について基地局グループ１の構成は、（基地局２１，端末局１１・１１Ａ・１１Ｂ）であり、基地局グループ２の構成は、（基地局２２，端末局１２・１２Ａ・１２Ｂ）である。
【００７４】
基地局・端末局は、端末局が基地局との同期による制御や基地局グループ間連携後の周波数変更等の制御を受けない限り同一周波数ｆａにて通信を行うものとする。基地局２１，２２と端末局１１，１２は、全てＧＰＳに同期してフレームの同期が取れているため、基地局２１と端末局１１との間、基地局２２と端末局１２との間、端末局１１と端末局１２との間もＧＰＳによるフレームの同期が取れているものとする。
【００７５】
［第２の基地局、端末局のＴＤＤフレーム構成：図９］
第２の処理における基地局、端末局のＴＤＤフレーム構成について図９を参照しながら説明する。図９は、第２の基地局、端末局のＴＤＤフレーム構成を示す図である。
全ての端末局１１，１２、基地局２１，２２のＴＤＤフレームの構成は、図１に示すＴＤＤフレーム構成になっているものとする。
【００７６】
図９に示すように、フレームは、プリアンブル、基地局連携用、端末局連携用、データ伝送用下り（基地局→端末局）、データ伝送用上り（端末局→基地局）、受信応答で構成される。
端末局の下り・上りフレーム割当については、干渉回避前（＃０：端末局１１・１２、＃１：端末局１１Ａ・１２Ａ、＃２：端末局１１Ｂ・１２Ｂ）、干渉回避後（＃０：端末局１１・１２Ａ、＃１：端末局１１Ａ・１２、＃２：端末局１１Ｂ・１２Ｂ）である。
基地局・端末局連携用フレームの内容については、認識情報と連携用同期信号（連携前のみ）である。
【００７７】
［乱数アルゴリズムの動作］
乱数アルゴリズムによる動作については、基地局２１，２２、端末局１１，１２同士では、相関のない乱数アルゴリズム（乱数＝０；基地局・端末局連携用フレーム受信、乱数＝１；基地局・端末局連携用フレーム送信）により、基地局・端末局連携用フレームの送受信を選択する。
【００７８】
特に、図９では端末局連携用フレームにおいて、基地局・端末局同士相関のない乱数アルゴリズムの符号系列により基地局２１（送信）→端末局１１（受信）、基地局２２（送信）→端末局１２（受信）、端末局１２（送信）→端末局１１（受信）・基地局２２（受信）の送受信が成功して、受信応答（ＡＣＫ）が戻ってきた場合を示す。
【００７９】
無線局同士で送信に対する受信応答（ＡＣＫ）が完了した時点で同期が成立し、以降、基地局・端末局連携用フレームの送信と受信のフレームが一時固定されるものとする。
もし、相手先無線局が変更になった場合には、基地局・端末局連携用フレームの固定を一時解除する。図９にある太矢印は、乱数の符号系列により決められた送受信において送信と受信が成功した時を示す。
【００８０】
また、太線枠・太字数字のみ乱数アルゴリズムの変数により送受信が決定するフレームである。
図１０，１１（実施の形態２−２〜２−３）では、基地局２１，２２と端末局１１，１２との間にてそれぞれ干渉があるため、端末用連携用フレームにおいて、端末局１１の乱数値が「１（送信）」で端末局１２の乱数値が「０（受信）」の場合に、端末局１１が端末局１２又は基地局２１に送信でき、端末局１２が端末局１１又は基地局２２から受信できる。
また、端末用連携用フレームにおいて、端末局１１の乱数値が「０（受信）」で端末局１２の乱数値が「１（送信）」の場合に、端末局１１が端末局１２又は基地局２１から受信でき、端末局１２が端末局１１又は基地局２２に送信できる。
【００８１】
基地局連携用フレームにおいて、基地局２１の乱数値が「１（送信）」で基地局２２の乱数値が「０（受信）」の場合に、基地局２１が端末局１１に送信でき、基地局２２が端末局１２から受信できる。
基地局連携用フレームにおいて、基地局２１の乱数値が「０（受信）」で基地局２２の乱数値が「１（送信）」の場合に、基地局２１が端末局１１から受信でき、基地局２２が端末局１２に送信できる。
【００８２】
［状態２−１〜２−４の概要］
後述する状態２−１〜２−４の概要について説明する。
本システムにおいて、基地局２１（又は基地局２２）に同期している端末局１１（又は端末局１２）との下り、若しくは上りのＣＩＮＲ値等の低下を検知した後に、端末局１１（又は端末局１２）は、それぞれの持つ認識情報と連携用信号を端末局連携用フレームにて送信して端末局１２（又は端末局１１）と基地局２１（又は基地局２２）が受信して、受信応答フレームにて受信応答（ＡＣＫ）を返して同期を取る。
【００８３】
受信した端末局１２（又は端末局１１）が端末局連携用フレームにて基地局２２（又は基地局２１）へ受信した認識情報を転送して受信応答（ＡＣＫ）を返して同期を取る。
基地局グループ１（又は基地局グループ２）を検知した基地局２１（又は基地局２１）は、これまでとは逆の方向で基地局２２（又は基地局２１）から基地局連携用フレームにて一度端末局１２（又は端末局１１）へ認識情報と連携用信号を送り、端末局間を経由して相手基地局・端末局連携用フレームにて連携用信号（基地局グループ間で連携して、同期を取るためのプリアンブル信号など）を相手基地局まで送信する。
【００８４】
その他、端末局下りＣＩＮＲ値等の低下を検知しなくても端末局間連携用フレームにて連携用信号を受信できた場合は、以後上記同様の動作を続ける。
タイムアウトまでの時間に基地局・端末局連携用フレームにて応答信号が受信できた場合は、基地局・端末局連携フレームによる情報交換のやりとりを行い続ける。しかし、応答信号が得られなかった場合には、連携用信号の送信を一度停止して再度送信することを繰り返す。
【００８５】
基地局・端末局連携用フレームで乱数を使ったアルゴリズムによる送受信を繰り返すことにより、上り下りが干渉時で情報のやり取りが不可の時も基地局グループ同士の連携が取れる。
基地局グループ連携時に制御情報のやりとりは、所属の基地局・端末局を経由してそれぞれの連携用フレームを駆使して行われる。干渉回避の動作は、基地局同士による干渉回避プログラムにより解析して制御される。
【００８６】
［本システムの状態２−１〜２−４］
次に、本システムにおける状態２−１〜２−４について実施の形態２−１〜２−４として図１０〜１２を参照しながら具体的に説明する。図１０は、基地局グループ状態（実施の形態２−２）を示す図であり、図１１は、基地局グループ状態（実施の形態２−３）を示す図であり、図１２は、基地局グループ状態（実施の形態２−４）を示す図である。
【００８７】
［状態２−１］
状態２−１（実施の形態２−１）では、基地局２１，２２それぞれが近くにいて認識できる端末局と同期動作を行う。状態２−１は、図２の状態１−１と同様の状態である。
具体的には、端末局が基地局の連携用同期信号を受信したら、それに伴い端末局から基地局へ同期の確立を示す信号を基地局に返す。基地局２１のエリアに対応した端末局１１（以後、基地局グループ１）と基地局２２に対応した端末局１２（以後、基地局グループ２）があり、基地局グループ１,２として移動する。
【００８８】
［状態２−２：図１０］
状態２−２（実施の形態２−２）では、図１０に示すように、基地局グループ１と基地局グループ２が接近し、特に同じタイムスロットが割当られている端末局１１と端末局１２との間が近づいたため、端末局１１，１２と基地局２１，２２との間で干渉が起きて、端末局１１と基地局２１との間、端末局１２と基地局２２の間のＣＩＮＲ値が低下している状態である。
【００８９】
［状態２−３：図１１］
状態２−３（実施の形態２−３）では、図１１に示すように、ＣＩＮＲ値等の低下を検知した端末局１１，１２は、自分の所属基地局２１，２２と相手グループの端末局１２，１１へ端末局の認識情報を相関の無い乱数アルゴリズムを使った端末局連携用フレームにて送信する。
そして、端末局１１，１２は、当該送信に対して受信応答（ＡＣＫ）して同期した後に、認識情報を受信した相手端末局１２，１１から同じ端末局連携用フレームにて所属の基地局へ認識情報を転送する。
【００９０】
更に、認識情報を受信した基地局２１，２２は、受信応答（ＡＣＫ）して同期をとる。認識情報を受信した基地局２１，２２は、相手基地局グループ２，１と連携するために連携用信号を先程の逆のルートで基地局連携用フレームにて所属端末局１１，１２を経由し、その端末局１１，１２から端末局連携用フレームにて相手端末局１２，１１まで伝送する。
その後、相手端末局１２，１１から基地局連携用フレームにて相手基地局２２，２１まで伝送され、基地局グループ同士が連携される。
【００９１】
［状態２−４：図１２］
状態２−４（実施の形態２−４）では、図１２に示すように、状態２−３で受信した情報を基に連携された基地局１１，１２が干渉回避のため、タイムスロット変更や送信電力制御を行う。
タイムスロット変更は、例えば、端末局１２のタイムスロットを「＃０」から「＃１」に、端末局１２Ａのタイムスロットを「＃１」から「＃０」に変更する。
更に、タイムスロット変更でも干渉を回避できない場合は、周波数変更にて干渉回避を行う。
【００９２】
［本システムの第２の処理フロー：図１３］
上記状態２−１〜２−４に関する処理について図１３を参照しながら説明する。図１３は、第２の処理を示すフローチャートである。
［実施の形態２−１の処理］
まず、基地局グループＡ，Ｂ（基地局：１局、端末局：１局）が独立してＴＤＭＡ方式にて移動中とする（Ｓ２１）。これが、状態２−１（実施の形態２−１）である。
【００９３】
［実施の形態２−２の処理］
次に、基地局グループが異なり、ある同一スロット（＃０）の端末局１１，１２同士が接近して干渉が発生し、上り（端末局１１，１２→基地局２１へ、端末局１１，１２→基地局２２へ）と下り（基地局２１，２２→端末局１１へ、基地局２１，２２→端末局１２へ）とも不通になったとする（Ｓ２２）。これが状態２−２（実施の形態２−２）である。
【００９４】
［実施の形態２−３の処理］
そして、干渉した端末局１１，１２が所属基地局と近傍の干渉した端末局に向けて認識情報を乱数による端末局連携用フレーム（図９において、基地局２１，２２、端末局１１，１２のＴＤＤフレーム構成）において符号系列が「１」の時に送信する（Ｓ２３）。これが状態２−３（実施の形態２−３）である。
【００９５】
次に、所属の基地局と干渉相手の端末局が、認識情報を端末局連携用フレームにおいて符号系列が「０」の時に受信し、受信後に受信応答フレームにて受信応答（ＡＣＫ）して同期する。受信した認識情報を端末局連携用フレームにて同じ方法で端末局が所属する基地局へ認識情報を転送して、受信応答フレームにて受信応答（ＡＣＫ）して同期する（Ｓ２４）。
【００９６】
更に、認識情報を受信した基地局同士は、連携用の同期信号を所属の端末局と相手端末局を経由して相手基地局まで送信して受信応答（ＡＣＫ）して基地局グループ同士が連携する（Ｓ２５）。
【００９７】
［実施の形態２−４の処理］
そして、干渉回避のために、集まった認識情報を利用して基地局主導で干渉回避プログラムにより解析を行い、その解析結果を基に基地局、端末局連携用フレームにて所属端末局へ制御情報を送信して通信方式を変更し、干渉回避を行う（Ｓ２６）。
通信方式の変更は、タイムスロットの割当変更、出力制御、周波数切替等である。
以上のようにして、第２の処理が為される。
【００９８】
第２の処理では、基地局は、端末局からのＣＩＮＲ等に関する認識情報に基づいて干渉回避のための通信方式変更の処理を行うもので、基地局自体が第１の処理のようにセンシングを行うものではないが、第１の処理と同様に、端末局からの認識情報を受信して、基地局自体がセンシングし、基地局間の干渉も含めて干渉回避の処理を行うようにしてもよい。
【００９９】
［実施の形態の効果］
本システムによれば、第１の処理により、センシング能力を有しない同一周波数帯を利用する無線機もコグニティブ無線機（基地局２１，２２）との連携を取ることで周辺の電波環境情報を共有し、別の無線機単体、グループが接近時にも干渉を回避しながら通信を継続できる効果がある。
【０１００】
また、本システムによれば、第２の処理により、センシング能力を有しない同一周波数帯を利用する無線機もコグニティブ無線機（基地局２１，２２）や他の無線機との連携を取ることで周辺の電波環境情報を共有し、別の無線機グループが接近時にも干渉を回避しながら通信を継続できる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明は、移動している端末局、若しくは基地局のグループ同士の連携により、基地局が利用周波数と送信電力を制御して基地局グループ間の干渉を回避できる無線通信システムに好適である。
【符号の説明】
【０１０２】
１１...端末局、  １２...端末局、  ２１...基地局、  ２２...基地局
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2012156976.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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