(57)【要約】【課題】無線ＬＡＮ基地局が密集している環境において、システムスループットを改善する。【解決手段】基地局は、自局配下の端末局、自局周辺の基地局及び自局周辺の集中制御局によって制御されていない基地局から受ける無線情報を示す基地局無線環境情報と、自局と自局配下の端末局の通信性能及び自局の通信状態を示す通信状況情報とを取得し、基地局無線環境情報と、通信状況情報とを集中制御局に対して出力し、集中制御局から、宛先端末局毎に割り当て可能な帯域幅情報を示す基地局帯域幅情報を取得し、帯域幅割り当て部へ出力し、基地局帯域幅情報に基づいて自局の送信時に送信帯域幅を決定し、集中制御局は、基地局から基地局無線環境情報と、通信状況情報とを取得し、基地局無線環境情報と、通信状況情報とに基づいて基地局帯域幅情報を算出し、基地局無線環境情報と、通信状況情報と、基地局帯域幅情報とを記憶し、基地局帯域幅情報を基地局へ出力する。【選択図】図１
2016052101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集中制御局と、前記集中制御局によって制御される複数の基地局と、前記基地局のうちいずれか１台に無線接続され、接続先の前記基地局と無線通信を行う端末局とを備える無線通信システムであって、
前記基地局は、
自局配下の端末局、自局周辺の前記基地局及び前記集中制御局によって制御されていない自局周辺の基地局である制御外基地局から受ける無線情報を示す基地局無線環境情報と、自局と自局配下の前記端末局の通信性能及び自局の通信状態を示す通信状況情報とを取得する無線情報取得部と、
前記基地局無線環境情報と、前記通信状況情報とを前記集中制御局に対して出力する無線情報出力部と、
前記集中制御局から、自局配下の前記端末局毎に送信する際の帯域幅を示す基地局送信帯域幅情報を取得し、帯域幅割り当て部へ出力する帯域幅情報取得部と、
前記基地局送信帯域幅情報に基づいて自局の送信時に送信帯域幅を決定する帯域幅割り当て部とを備え、
前記集中制御局は、
前記基地局から前記基地局無線環境情報と、前記通信状況情報とを取得する無線情報収集部と、
前記基地局無線環境情報と、前記通信状況情報とに基づいて前記基地局送信帯域幅情報を算出する帯域幅情報算出部と、
前記基地局無線環境情報と、前記通信状況情報と、前記基地局送信帯域幅情報とを記憶する無線情報データベースと、
前記基地局送信帯域幅情報を前記基地局へ出力する帯域幅情報通知部とを備える
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記帯域幅情報算出部は、
前記基地局送信帯域幅情報が未算出である前記端末局の中から、前記基地局無線環境情報に基づいて前記端末局を１台選択して、選択した端末局に対して割り当てることが可能な異なる帯域幅の集合である割り当て帯域幅候補情報を前記通信状況情報に基づいて算出し、選択した前記端末局に対する前記基地局送信帯域幅情報を、前記割り当て帯域幅候補情報の中から１つ選択する手順を前記端末局について繰り返すことで、前記基地局送信帯域幅情報を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記帯域幅情報算出部は、
前記基地局送信帯域幅情報が未算出かつ前記端末局における接続先基地局からの受信信号電力値が最も高い前記端末局を前記基地局無線環境情報に基づいて１台選択し、
選択した前記端末局に対する前記割り当て帯域幅候補情報のうち最小の帯域幅を、選択した前記端末局における前記基地局送信帯域幅情報の初期値として設定し、
選択した前記端末局に対する前記割り当て帯域幅候補情報の中から、前記基地局送信帯域幅情報より広い帯域幅が選択できる場合、選択した前記端末局を配下に持つ前記基地局が、選択した前記端末局に対し、前記基地局送信帯域幅情報の更新前の帯域幅及び更新後の帯域幅で送信した際に、システムの通信利得情報の向上が予め定めた閾値以上となるか否かを判定し、
閾値以上の場合は選択した前記端末局に対する前記基地局送信帯域幅情報を更新して前記割り当て帯域幅候補情報の中からの帯域幅選択手順へ戻り、前記割り当て帯域幅候補のうち、前記基地局送信帯域幅情報よりも広い帯域幅がさらに選択できるのであれば、上記判定を繰り返して行い、
閾値未満の場合、または選択した前記端末局に対する前記割り当て帯域幅候補情報の中から、前記基地局送信帯域幅情報より広い帯域幅が選択できない場合、選択した前記端末局に対する判定処理を打ち切って選択した前記端末局に対する前記基地局送信帯域幅情報を決定するという手順を前記端末局について繰り返して前記基地局送信帯域幅情報を算出する
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記集中制御局は、
前記帯域幅情報算出部が、前記端末局が送信する際の帯域幅を示す端末局送信帯域幅情報をさらに算出し、
前記帯域幅情報通知部が、前記端末局送信帯域幅情報を前記基地局へさらに出力し、
前記無線情報データベースが、前記端末局送信帯域幅情報をさらに記憶し、
前記基地局は、
前記帯域幅情報取得部が、前記端末局送信帯域幅情報をさらに取得し、
無線信号を介して前記端末局送信帯域幅情報を配下端末局へ出力する端末局制御部とをさらに備え、
前記端末局は、
前記基地局から無線信号を介して前記端末局送信帯域幅情報を取得する端末局側無線情報取得部と、
前記端末局送信帯域幅情報に基づいて自局の送信時に送信帯域幅を決定する端末局側帯域幅割り当て部とを備える
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記端末局は、
前記端末局側無線情報取得部が、自局周辺の前記基地局、または前記端末局から受ける無線情報を示す端末局無線環境情報をさらに取得し、
前記基地局へ無線信号を介して前記端末局無線環境情報をさらに出力する端末局側無線情報出力部をさらに備え、
前記基地局は、
前記無線情報取得部が、配下の前記端末局から無線信号を介して前記端末局無線環境情報をさらに取得し、
前記無線情報出力部が、取得した前記端末局無線環境情報を前記集中制御局に対してさらに出力し、
前記集中制御局は、
前記無線情報収集部が、前記端末局無線環境情報をさらに取得し、
前記無線情報データベースが、前記端末局無線環境情報をさらに記憶する
ことを特徴とする請求項４に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記集中制御局は、
前記帯域幅情報算出部が、前記無線情報データベースの記憶情報に基づいて、前記基地局に対しそれぞれ複数の前記基地局送信帯域幅情報、または前記端末局に対しそれぞれ複数の前記端末局送信帯域幅情報、またはそれらの両方を算出して前記無線情報データベースに記憶し、
前記集中制御局がさらに備えるスケジューラからの信号に基づき、前記帯域幅情報通知部が前記基地局送信帯域幅情報、または前記端末局送信帯域幅情報、またはそれらの両方を前記基地局へ出力する
ことを特徴とする請求項４または５に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記帯域幅情報算出部は、
前記基地局無線環境情報に基づき、前記基地局がそれぞれ通信し得る周波数帯域において通信を行う、周辺の前記基地局及び前記制御外基地局から受信する信号電力が閾値以上となる前記基地局及び前記制御外基地局の数がいずれも閾値未満のとき、該当する前記基地局の前記基地局送信帯域幅情報を、配下の前記端末局の割り当て帯域幅候補情報における最大の帯域幅にそれぞれ設定する
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記帯域幅情報算出部は、
前記端末局無線環境情報に基づき、前記端末局がそれぞれ通信し得る周波数帯域において、周辺の前記基地局及び前記制御外基地局から受信する信号電力が閾値以上となる前記基地局及び前記制御外基地局の数がいずれも閾値未満のとき、該当する前記端末局の前記端末局送信帯域幅情報を、割り当て帯域幅候補情報における最大の帯域幅にそれぞれ設定する
ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項９】
集中制御局と、前記集中制御局によって制御される複数の基地局と、前記基地局のうちいずれか１台に無線接続され、接続先の前記基地局と無線通信を行う端末局とを備える無線通信システムであって、
前記基地局は、
それぞれ異なる帯域幅によって配下の前記端末局と通信を行う複数の無線部と、
自局配下の端末局、自局周辺の前記基地局及び前記集中制御局によって制御されていない自局周辺の基地局である制御外基地局から受ける無線情報を示す基地局無線環境情報と、自局と自局配下の端末局の通信性能及び自局の通信状態を示す通信状況情報とを取得する無線情報取得部と、
前記基地局無線環境情報と、前記通信状況情報とを前記集中制御局に対して出力する無線情報出力部と、
前記集中制御局から、自局配下の端末局を自局に備えるいずれの前記無線部と通信させるかを示す端末局接続先情報を取得する端末局接続先情報取得部と、
前記端末局接続先情報に基づいて自局配下の端末局の接続先となる前記無線部を選択し、接続を制御する端末局接続先制御部とを備え、
前記集中制御局は、
前記基地局から前記基地局無線環境情報と、前記通信状況情報とを取得する無線情報収集部と、
前記基地局無線環境情報と、前記通信状況情報とに基づいて前記端末局接続先情報を算出する端末局接続先情報算出部と、
前記基地局無線環境情報と、前記通信状況情報と、前記端末局接続先情報とを記憶する無線情報データベースと、
前記端末局接続先情報を前記基地局へ出力する端末局接続先情報通知部とを備える
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項１０】
前記集中制御局では、
前記端末局接続先情報算出部は、
前記無線情報データベースの記憶情報に基づいて、前記無線部に対し、それぞれ接続を許容する端末局の受信品質閾値を算出し、
前記端末局接続先情報通知部は、前記受信品質閾値を前記基地局へ出力し、
前記基地局では、
前記端末局接続先制御部は、
取得した前記受信品質閾値に基づいて前記無線部と配下端末局との接続を制御し、端末局毎にそれぞれ該当の前記無線部に接続させる
ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
集中制御局と、前記集中制御局によって制御される複数の基地局と、前記基地局のうちいずれか１台に無線接続され、接続先の前記基地局と無線通信を行う端末局とを備える無線通信システムにおける集中制御局であって、
前記基地局から、前記基地局配下の前記端末局、前記基地局周辺の他の前記基地局及び前記基地局周辺の前記集中制御局によって制御されていない基地局から受ける無線情報を示す基地局無線環境情報と、前記基地局と前記基地局配下の前記端末局の通信性能及び前記基地局の通信状態を示す通信状況情報とを取得する無線情報収集部と、
前記基地局無線環境情報と、前記通信状況情報とを記憶する無線情報データベースと、
前記無線情報データベースの記憶情報に基づいて前記基地局が送信時に宛先端末局毎に割り当て可能な帯域幅情報を示す基地局帯域幅情報を算出する帯域幅情報算出部と、
前記基地局帯域幅情報を前記基地局へ出力する帯域幅情報通知部と
を備えることを特徴とする集中制御局。
【請求項１２】
集中制御局と、前記集中制御局によって制御される複数の基地局と、前記基地局のうちいずれか１台に無線接続され、接続先の前記基地局と無線通信を行う端末局とを備える無線通信システムにおける集中制御局であって、
前記基地局から、前記基地局配下の前記端末局、前記基地局周辺の他の前記基地局及び前記基地局周辺の前記集中制御局によって制御されていない基地局から受ける無線情報を示す基地局無線環境情報と、前記基地局と前記基地局配下の前記端末局の通信性能及び前記基地局の通信状態を示す通信状況情報とを取得する無線情報収集部と、
前記基地局無線環境情報と、前記通信状況情報とに基づいて端末局接続先情報を算出する端末局接続先情報算出部と、
前記基地局無線環境情報と、前記通信状況情報と、前記端末局接続先情報とを記憶する無線情報データベースと、
前記端末局接続先情報を前記基地局へ出力する端末局接続先情報通知部と
を備えることを特徴とする集中制御局。
【請求項１３】
集中制御局と、前記集中制御局によって制御される複数の基地局と、前記基地局のうちいずれか１台に無線接続され、接続先の前記基地局と無線通信を行う端末局とを備える無線通信システムにおける基地局であって、
自局配下の前記端末局、自局周辺の前記基地局及び前記集中制御局によって制御されていない自局周辺の基地局から受ける無線情報を示す基地局無線環境情報と、自局と自局配下の前記端末局の通信性能及び自局の通信状態を示す通信状況情報とを取得する無線情報取得部と、
前記基地局無線環境情報と、前記通信状況情報とを前記集中制御局に対して出力する無線情報出力部と、
前記集中制御局から前記基地局が送信時に宛先端末局毎に割り当て可能な帯域幅情報を示す基地局帯域幅情報を取得する帯域幅情報取得部と、
前記基地局帯域幅情報に基づいて自局の送信時に送信帯域幅を決定する帯域幅割り当て部と
を備えることを特徴とする基地局。
【請求項１４】
集中制御局と、前記集中制御局によって制御される複数の基地局と、前記基地局のうちいずれか１台に無線接続され、接続先の前記基地局と無線通信を行う端末局とを備える無線通信システムにおける基地局であって、
それぞれ異なる帯域幅によって配下の前記端末局と通信を行う複数の無線部と、
自局配下の前記端末局、自局周辺の前記基地局及び前記集中制御局によって制御されていない自局周辺の基地局である制御外基地局から受ける無線情報を示す基地局無線環境情報と、自局と自局配下の前記端末局の通信性能及び自局の通信状態を示す通信状況情報とを取得する無線情報取得部と、
前記基地局無線環境情報と、前記通信状況情報とを前記集中制御局に対して出力する無線情報出力部と、
前記集中制御局から、自局配下の前記端末局を自局に備えるいずれの前記無線部と通信させるかを示す端末局接続先情報を取得する端末局接続先情報取得部と、
前記端末局接続先情報に基づいて自局配下の端末局の接続先となる前記無線部を選択し、接続を制御する端末局接続先制御部と
を備えることを特徴とする基地局。
【請求項１５】
集中制御局と、前記集中制御局によって制御される複数の基地局と、前記基地局のうちいずれか１台に無線接続され、接続先の前記基地局と無線通信を行う端末局とを備える無線通信システムにおける端末局であって、
前記基地局から無線信号を介して前記端末局が送信時に割り当て可能な帯域幅情報を示す端末局帯域幅情報と、自局周辺の前記基地局及び前記集中制御局によって制御されていない自局周辺の基地局から受ける無線情報を示す端末局無線環境情報とを取得する無線情報取得部と、
前記端末局帯域幅情報に基づいて自局の送信時に送信帯域幅を決定する帯域幅割り当て部と、
前記基地局へ無線信号を介して前記端末局無線環境情報を出力する無線情報出力部と
を備えることを特徴とする端末局。
【請求項１６】
集中制御局と、前記集中制御局によって制御される複数の基地局と、前記基地局のうちいずれか１台の前記基地局に無線接続され、接続先の前記基地局と無線通信を行う端末局とを備える無線通信システムが行う無線通信方法であって、
前記基地局が、自局配下の前記端末局、自局周辺の前記基地局及び自局周辺の前記集中制御局によって制御されていない基地局から受ける無線情報を示す基地局無線環境情報と、自局と自局配下の前記端末局の通信性能及び自局の通信状態を示す通信状況情報とを取得する基地局無線情報収集ステップと、
前記集中制御局が、前記基地局から前記基地局無線環境情報と、前記通信状況情報とを収集する無線情報収集ステップと、
前記集中制御局が、前記基地局無線環境情報と、前記通信状況情報とに基づいて前記基地局が送信時に宛先端末局毎に割り当て可能な帯域幅情報を示す基地局帯域幅情報を算出し、前記基地局へ通知する基地局帯域幅情報算出・通知ステップと、
前記基地局が、前記集中制御局から取得した前記基地局帯域幅情報に基づき、自局の送信時に送信帯域幅を決定する基地局帯域幅情報設定ステップと
を有することを特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム、集中制御局、基地局、端末局及び無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、２．４ＧＨｚ帯又は５ＧＨｚ帯を用いた高速無線アクセスシステムとして、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ規格などに基づいた基地局（ＡＰ：Access Point）が広く普及している。これらの規格に基づいた無線ＬＡＮ（Local Area Network）システムでは、マルチパスフェージング環境での特性を安定化させるための技術である直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調方式を用いて、最大５４Ｍｂｐｓの伝送速度を実現している（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
ただし、上述した伝送速度は物理レイヤ上での伝送速度であり、ユーザにとって有効なデータのスループットではない。実際には、ＭＡＣ（Medium Access Control）レイヤでの伝送効率が５０〜７０％程度であるために、実効スループットは３０Ｍｂｐｓ程度が上限値となっている。
【０００４】
一方、有線ＬＡＮの通信速度もＦＴＴＨ（Fiber To The Home）の普及から、上昇の一途をたどっている。これに伴い、今後無線ＬＡＮにおいても更なる伝送速度の高速化が求められることが想定され、無線区間のスループット増大のために、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）やマルチユーザＭＩＭＯなど様々な空間信号処理技術が検討されている。また、他の方法として通信周波数帯域幅の拡大も規定されてきている。ＩＥＥＥ８０２．１１ａやＩＥＥＥ８０２．１１ｇでは、２０ＭＨｚ幅の周波数帯域幅をチャネルとして定義し、通信の際は予め選択した通信チャネル１つを用いて通信していた。一方、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは、連続した２０ＭＨｚ幅チャネル２つを束ねて４０ＭＨｚ幅の周波数帯域幅を利用した通信を行うことができる。さらに、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃでは、２０ＭＨｚ幅チャネル４つを使った８０ＭＨｚ幅の周波数帯域幅を利用した通信を行うことができ、オプションを含めると最大１６０ＭＨｚ幅まで一度に利用可能である。このように、無線ＬＡＮ通信を行う際に使用するチャネル帯域幅の拡大が進んでいる（例えば、非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】守倉正博、久保田周治監修、「８０２．１１高速無線ＬＡＮ教科書」改訂三版、インプレスＲ＆Ｄ、２００８年３月
【非特許文献２】IEEE, "Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications Amendment 4: Enhancements for Very HighThroughput for Operation in Bands below 6 GHz," IEEE 802.11ac-2013, Dec. 2013.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述のように、通信に利用可能な最大周波数帯域幅はＩＥＥＥ８０２．１１ａから１１ａｃまでで、８倍に拡大している。しかし、無線ＬＡＮ通信に利用できる周波数帯域全体については、大きな拡張が認められていない。無線ＬＡＮ端末局の普及に伴って、周波数資源は十分でなくなりつつあり、例えば、複数の基地局が密に配置され、通信エリアがオーバラップする環境が増大している。複数の基地局の通信エリアがオーバラップして存在する場合、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇであれば、互いに異なる周波数チャネルを使用する周波数棲み分けを行うことで、干渉によるスループット低下をある程度回避できていた。しかし、前述したようにＩＥＥＥ８０２．１１ｎ、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃでは複数のチャネルを束ねて通信するため、基地局間で棲み分けるための通信チャネル数の確保が難しくなっている。
【０００７】
通信の際に周波数チャネルを束ねて用いるか否かは基地局や端末局におけるキャリアセンスの結果に基づきそれぞれ独立に決定される。そのため、複数の基地局の通信エリアがオーバラップする環境において、システム全体でのスループットが低下する場合がある。例えば、１台の基地局が複数の周波数チャネルを束ねて通信品質の低い自セル端の端末局に対して送信を行う間、周辺の基地局が広い周波数帯域幅において通信待機する場合がある。この場合、本来であれば各基地局がそれぞれ１つの周波数チャネルを利用して通信する方がシステム全体で高いスループットを得られる。しかし、基地局が独立に周波数帯域幅を選択する場合は、複数の基地局間で協調した通信帯域幅割り当てを行うことが難しい。そのため、最適な周波数帯域利用が行えず、システム全体のスループットが低下するという問題がある。
【０００８】
以上説明したように、無線ＬＡＮの複数の基地局の通信エリアがオーバラップして存在する場合に、基地局がそれぞれ独立して自局の通信帯域幅を決定することで、システム全体でのスループット低下や通信待ち時間の増大などの問題が生じてしまう。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、無線ＬＡＮ基地局が密集している環境において、システムスループットを改善することができる無線通信システム、集中制御局、基地局及び無線通信方法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】
【００１０】
本発明は、集中制御局と、前記集中制御局によって制御される複数の基地局と、前記基地局のうちいずれか１台に無線接続され、接続先の前記基地局と無線通信を行う端末局とを備える無線通信システムであって、前記基地局は、自局配下の端末局、自局周辺の前記基地局及び前記集中制御局によって制御されていない自局周辺の基地局である制御外基地局から受ける無線情報を示す基地局無線環境情報と、自局と自局配下の前記端末局の通信性能及び自局の通信状態を示す通信状況情報とを取得する無線情報取得部と、前記基地局無線環境情報と、前記通信状況情報とを前記集中制御局に対して出力する無線情報出力部と、前記集中制御局から、自局配下の前記端末局毎に送信する際の帯域幅を示す基地局送信帯域幅情報を取得し、帯域幅割り当て部へ出力する帯域幅情報取得部と、前記基地局送信帯域幅情報に基づいて自局の送信時に送信帯域幅を決定する帯域幅割り当て部とを備え、前記集中制御局は、前記基地局から前記基地局無線環境情報と、前記通信状況情報とを取得する無線情報収集部と、前記基地局無線環境情報と、前記通信状況情報とに基づいて前記基地局送信帯域幅情報を算出する帯域幅情報算出部と、前記基地局無線環境情報と、前記通信状況情報と、前記基地局送信帯域幅情報とを記憶する無線情報データベースと、前記基地局送信帯域幅情報を前記基地局へ出力する帯域幅情報通知部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明は、前記帯域幅情報算出部は、前記基地局送信帯域幅情報が未算出である前記端末局の中から、前記基地局無線環境情報に基づいて前記端末局を１台選択して、選択した端末局に対して割り当てることが可能な異なる帯域幅の集合である割り当て帯域幅候補情報を前記通信状況情報に基づいて算出し、選択した前記端末局に対する前記基地局送信帯域幅情報を、前記割り当て帯域幅候補情報の中から１つ選択する手順を前記端末局について繰り返すことで、前記基地局送信帯域幅情報を算出することを特徴とする。
【００１２】
本発明は、前記帯域幅情報算出部は、前記基地局送信帯域幅情報が未算出かつ前記端末局における接続先基地局からの受信信号電力値が最も高い前記端末局を前記基地局無線環境情報に基づいて１台選択し、選択した前記端末局に対する前記割り当て帯域幅候補情報のうち最小の帯域幅を、選択した前記端末局における前記基地局送信帯域幅情報の初期値として設定し、選択した前記端末局に対する前記割り当て帯域幅候補情報の中から、前記基地局送信帯域幅情報より広い帯域幅が選択できる場合、選択した前記端末局を配下に持つ前記基地局が、選択した前記端末局に対し、前記基地局送信帯域幅情報の更新前の帯域幅及び更新後の帯域幅で送信した際に、システムの通信利得情報の向上が予め定めた閾値以上となるか否かを判定し、閾値以上の場合は選択した前記端末局に対する前記基地局送信帯域幅情報を更新して前記割り当て帯域幅候補情報の中からの帯域幅選択手順へ戻り、前記割り当て帯域幅候補のうち、前記基地局送信帯域幅情報よりも広い帯域幅がさらに選択できるのであれば、上記判定を繰り返して行い、閾値未満の場合、または選択した前記端末局に対する前記割り当て帯域幅候補情報の中から、前記基地局送信帯域幅情報より広い帯域幅が選択できない場合、選択した前記端末局に対する判定処理を打ち切って選択した前記端末局に対する前記基地局送信帯域幅情報を決定するという手順を前記端末局について繰り返して前記基地局送信帯域幅情報を算出することを特徴とする。
【００１３】
本発明は、前記集中制御局は、前記帯域幅情報算出部が、前記端末局が送信する際の帯域幅を示す端末局送信帯域幅情報をさらに算出し、前記帯域幅情報通知部が、前記端末局送信帯域幅情報を前記基地局へさらに出力し、前記無線情報データベースが、前記端末局送信帯域幅情報をさらに記憶し、前記基地局は、前記帯域幅情報取得部が、前記端末局送信帯域幅情報をさらに取得し、無線信号を介して前記端末局送信帯域幅情報を配下端末局へ出力する端末局制御部とをさらに備え、前記端末局は、前記基地局から無線信号を介して前記端末局送信帯域幅情報を取得する端末局側無線情報取得部と、前記端末局送信帯域幅情報に基づいて自局の送信時に送信帯域幅を決定する端末局側帯域幅割り当て部とを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明は、前記端末局は、前記端末局側無線情報取得部が、自局周辺の前記基地局、または前記端末局から受ける無線情報を示す端末局無線環境情報をさらに取得し、前記基地局へ無線信号を介して前記端末局無線環境情報をさらに出力する端末局側無線情報出力部をさらに備え、前記基地局は、前記無線情報取得部が、配下の前記端末局から無線信号を介して前記端末局無線環境情報をさらに取得し、前記無線情報出力部が、取得した前記端末局無線環境情報を前記集中制御局に対してさらに出力し、前記集中制御局は、前記無線情報収集部が、前記端末局無線環境情報をさらに取得し、前記無線情報データベースが、前記端末局無線環境情報をさらに記憶することを特徴とする。
【００１５】
本発明は、前記集中制御局は、前記帯域幅情報算出部が、前記無線情報データベースの記憶情報に基づいて、前記基地局に対しそれぞれ複数の前記基地局送信帯域幅情報、または前記端末局に対しそれぞれ複数の前記端末局送信帯域幅情報、またはそれらの両方を算出して前記無線情報データベースに記憶し、前記集中制御局がさらに備えるスケジューラからの信号に基づき、前記帯域幅情報通知部が前記基地局送信帯域幅情報、または前記端末局送信帯域幅情報、またはそれらの両方を前記基地局へ出力することを特徴とする。
【００１６】
本発明は、前記帯域幅情報算出部は、前記基地局無線環境情報に基づき、前記基地局がそれぞれ通信し得る周波数帯域において通信を行う、周辺の前記基地局及び前記制御外基地局から受信する信号電力が閾値以上となる前記基地局及び前記制御外基地局の数がいずれも閾値未満のとき、該当する前記基地局の前記基地局送信帯域幅情報を、配下の前記端末局の割り当て帯域幅候補情報における最大の帯域幅にそれぞれ設定することを特徴とする。
【００１７】
本発明は、前記帯域幅情報算出部は、前記端末局無線環境情報に基づき、前記端末局がそれぞれ通信し得る周波数帯域において、周辺の前記基地局及び前記制御外基地局から受信する信号電力が閾値以上となる前記基地局及び前記制御外基地局の数がいずれも閾値未満のとき、該当する前記端末局の前記端末局送信帯域幅情報を、割り当て帯域幅候補情報における最大の帯域幅にそれぞれ設定することを特徴とする。
【００１８】
本発明は、集中制御局と、前記集中制御局によって制御される複数の基地局と、前記基地局のうちいずれか１台に無線接続され、接続先の前記基地局と無線通信を行う端末局とを備える無線通信システムであって、前記基地局は、それぞれ異なる帯域幅によって配下の前記端末局と通信を行う複数の無線部と、自局配下の端末局、自局周辺の前記基地局及び前記集中制御局によって制御されていない自局周辺の基地局である制御外基地局から受ける無線情報を示す基地局無線環境情報と、自局と自局配下の端末局の通信性能及び自局の通信状態を示す通信状況情報とを取得する無線情報取得部と、前記基地局無線環境情報と、前記通信状況情報とを前記集中制御局に対して出力する無線情報出力部と、前記集中制御局から、自局配下の端末局を自局に備えるいずれの前記無線部と通信させるかを示す端末局接続先情報を取得する端末局接続先情報取得部と、前記端末局接続先情報に基づいて自局配下の端末局の接続先となる前記無線部を選択し、接続を制御する端末局接続先制御部とを備え、前記集中制御局は、前記基地局から前記基地局無線環境情報と、前記通信状況情報とを取得する無線情報収集部と、前記基地局無線環境情報と、前記通信状況情報とに基づいて前記端末局接続先情報を算出する端末局接続先情報算出部と、前記基地局無線環境情報と、前記通信状況情報と、前記端末局接続先情報とを記憶する無線情報データベースと、前記端末局接続先情報を前記基地局へ出力する端末局接続先情報通知部とを備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明は、前記集中制御局では、前記端末局接続先情報算出部は、前記無線情報データベースの記憶情報に基づいて、前記無線部に対し、それぞれ接続を許容する端末局の受信品質閾値を算出し、前記端末局接続先情報通知部は、前記受信品質閾値を前記基地局へ出力し、前記基地局では、前記端末局接続先制御部は、取得した前記受信品質閾値に基づいて前記無線部と配下端末局との接続を制御し、端末局毎にそれぞれ該当の前記無線部に接続させることを特徴とする。
【００２０】
本発明は、集中制御局と、前記集中制御局によって制御される複数の基地局と、前記基地局のうちいずれか１台に無線接続され、接続先の前記基地局と無線通信を行う端末局とを備える無線通信システムにおける集中制御局であって、前記基地局から、前記基地局配下の前記端末局、前記基地局周辺の他の前記基地局及び前記基地局周辺の前記集中制御局によって制御されていない基地局から受ける無線情報を示す基地局無線環境情報と、前記基地局と前記基地局配下の前記端末局の通信性能及び前記基地局の通信状態を示す通信状況情報とを取得する無線情報収集部と、前記基地局無線環境情報と、前記通信状況情報とを記憶する無線情報データベースと、前記無線情報データベースの記憶情報に基づいて前記基地局が送信時に宛先端末局毎に割り当て可能な帯域幅情報を示す基地局帯域幅情報を算出する帯域幅情報算出部と、前記基地局帯域幅情報を前記基地局へ出力する帯域幅情報通知部とを備えることを特徴とする。
【００２１】
本発明は、集中制御局と、前記集中制御局によって制御される複数の基地局と、前記基地局のうちいずれか１台に無線接続され、接続先の前記基地局と無線通信を行う端末局とを備える無線通信システムにおける集中制御局であって、前記基地局から、前記基地局配下の前記端末局、前記基地局周辺の他の前記基地局及び前記基地局周辺の前記集中制御局によって制御されていない基地局から受ける無線情報を示す基地局無線環境情報と、前記基地局と前記基地局配下の前記端末局の通信性能及び前記基地局の通信状態を示す通信状況情報とを取得する無線情報収集部と、前記基地局無線環境情報と、前記通信状況情報とに基づいて端末局接続先情報を算出する端末局接続先情報算出部と、前記基地局無線環境情報と、前記通信状況情報と、前記端末局接続先情報とを記憶する無線情報データベースと、前記端末局接続先情報を前記基地局へ出力する端末局接続先情報通知部とを備えることを特徴とする。
【００２２】
本発明は、集中制御局と、前記集中制御局によって制御される複数の基地局と、前記基地局のうちいずれか１台に無線接続され、接続先の前記基地局と無線通信を行う端末局とを備える無線通信システムにおける基地局であって、自局配下の前記端末局、自局周辺の前記基地局及び前記集中制御局によって制御されていない自局周辺の基地局から受ける無線情報を示す基地局無線環境情報と、自局と自局配下の前記端末局の通信性能及び自局の通信状態を示す通信状況情報とを取得する無線情報取得部と、前記基地局無線環境情報と、前記通信状況情報とを前記集中制御局に対して出力する無線情報出力部と、前記集中制御局から前記基地局が送信時に宛先端末局毎に割り当て可能な帯域幅情報を示す基地局帯域幅情報を取得する帯域幅情報取得部と、前記基地局帯域幅情報に基づいて自局の送信時に送信帯域幅を決定する帯域幅割り当て部とを備えることを特徴とする。
【００２３】
本発明は、集中制御局と、前記集中制御局によって制御される複数の基地局と、前記基地局のうちいずれか１台に無線接続され、接続先の前記基地局と無線通信を行う端末局とを備える無線通信システムにおける基地局であって、それぞれ異なる帯域幅によって配下の前記端末局と通信を行う複数の無線部と、自局配下の前記端末局、自局周辺の前記基地局及び前記集中制御局によって制御されていない自局周辺の基地局である制御外基地局から受ける無線情報を示す基地局無線環境情報と、自局と自局配下の前記端末局の通信性能及び自局の通信状態を示す通信状況情報とを取得する無線情報取得部と、前記基地局無線環境情報と、前記通信状況情報とを前記集中制御局に対して出力する無線情報出力部と、前記集中制御局から、自局配下の前記端末局を自局に備えるいずれの前記無線部と通信させるかを示す端末局接続先情報を取得する端末局接続先情報取得部と、前記端末局接続先情報に基づいて自局配下の端末局の接続先となる前記無線部を選択し、接続を制御する端末局接続先制御部とを備えることを特徴とする。
【００２４】
本発明は、集中制御局と、前記集中制御局によって制御される複数の基地局と、前記基地局のうちいずれか１台に無線接続され、接続先の前記基地局と無線通信を行う端末局とを備える無線通信システムにおける端末局であって、前記基地局から無線信号を介して前記端末局が送信時に割り当て可能な帯域幅情報を示す端末局帯域幅情報と、自局周辺の前記基地局及び前記集中制御局によって制御されていない自局周辺の基地局から受ける無線情報を示す端末局無線環境情報とを取得する無線情報取得部と、前記端末局帯域幅情報に基づいて自局の送信時に送信帯域幅を決定する帯域幅割り当て部と、前記基地局へ無線信号を介して前記端末局無線環境情報を出力する無線情報出力部とを備えることを特徴とする。
【００２５】
本発明は、集中制御局と、前記集中制御局によって制御される複数の基地局と、前記基地局のうちいずれか１台の前記基地局に無線接続され、接続先の前記基地局と無線通信を行う端末局とを備える無線通信システムが行う無線通信方法であって、前記基地局が、自局配下の前記端末局、自局周辺の前記基地局及び自局周辺の前記集中制御局によって制御されていない基地局から受ける無線情報を示す基地局無線環境情報と、自局と自局配下の前記端末局の通信性能及び自局の通信状態を示す通信状況情報とを取得する基地局無線情報収集ステップと、前記集中制御局が、前記基地局から前記基地局無線環境情報と、前記通信状況情報とを収集する無線情報収集ステップと、前記集中制御局が、前記基地局無線環境情報と、前記通信状況情報とに基づいて前記基地局が送信時に宛先端末局毎に割り当て可能な帯域幅情報を示す基地局帯域幅情報を算出し、前記基地局へ通知する基地局帯域幅情報算出・通知ステップと、前記基地局が、前記集中制御局から取得した前記基地局帯域幅情報に基づき、自局の送信時に送信帯域幅を決定する基地局帯域幅情報設定ステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、無線ＬＡＮ基地局が密集している環境において、基地局間で協調した周波数帯域幅の利用を行うようにしたため、システム全体でのスループット低下を抑制することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態による無線通信システムの構成を示す図である。
【図２】図１に示す無線通信システムおいて帯域幅制御の動作を示すフローチャートである。
【図３】通信性能情報の一例を示す説明図である。
【図４】通信状態情報の一例を示す説明図である。
【図５】集中制御局１０が帯域幅制御を行う基地局を判定する（図２に示すステップＳ３）際の詳細動作を示すフローチャートである。
【図６】基地局１００における端末局２００毎の割り当て可能帯域幅を算出する（図２に示すステップＳ４）際の詳細動作を示すフローチャートである。
【図７】図１に示す集中制御局１０及び基地局１００の内部構成を示すブロック図である。
【図８】第２実施形態における帯域幅制御を示すフローチャートである。
【図９】帯域幅制御を行う端末局を判定する（図８に示すステップＳ１４）際の詳細動作を示すフローチャートである。
【図１０】集中制御局２０、基地局３００及び端末局４００の内部構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第３実施形態による無線通信システムの構成を示す図である。
【図１２】第３実施形態における端末局接続先情報の算出及び設定方法を示すフローチャートである。
【図１３】図１２に示す端末局接続先情報の算出及び接続先無線部の設定を各局間で行う制御シーケンスを示す図である。
【図１４】集中制御局３０、基地局５００の内部構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
［第１実施形態］
以下、図面を参照して本発明の第１実施形態による無線通信システムを説明する。図１は、本発明の第１実施形態による無線通信システムの構成を示す図である。この図に示すように、無線通信システムは、ネットワーク１に接続される集中制御局１０と、同じくネットワーク１に接続され集中制御局１０から制御可能な複数の基地局１００−１〜１００−Ｍ（Ｍは２以上の整数）と、基地局１００−１〜Ｍと無線通信する単数もしくは複数の端末局２００−１−１〜２００−Ｍ−ＮＭ（Ｎ１、Ｎ２、…、ＮＭは整数）とを備えて構成する。
【００２９】
以下、接続先が基地局１００−ｍ（ｍはＭ以下の整数）であり、基地局１００−ｍ配下の端末局２００−ｍ−１〜２００−ｍ−Ｎｍを総称して端末局２００−ｍと称し、端末局２００−１〜２００−Ｍを総称して端末局２００と称する。また、基地局１００−１〜１００−Ｍを総称して基地局１００と称する。また、基地局１００とそれぞれ配下の端末局２００と合わせてＢＳＳ（Basic Service Set）１００と称する。
【００３０】
基地局１００及び端末局２００は、同一の周波数チャネルを用いてＢＳＳ１００内で無線通信を行う。非特許文献２より、伝送帯域幅に関わらず必ず用いなければならない単位チャネル（２０ＭＨｚ幅）が定義されており、これをプライマリチャネルと呼ぶ。一方、通信の際にプライマリチャネルに加えてより広い帯域幅での通信を行う際に用いられるチャネルはセカンダリチャネルｘＭＨｚチャネル（ｘは２０、４０、８０のうちいずれか）と呼ぶ。プライマリチャネルによってセカンダリ２０ＭＨｚチャネル、セカンダリ４０ＭＨｚチャネル、セカンダリ８０ＭＨｚの周波数帯域幅はそれぞれ一意に決定する。
【００３１】
以下、ＢＳＳ１００−１〜Ｍで使用するプライマリチャネルをプライマリチャネル１〜Ｍ、セカンダリｘＭＨｚチャネルをそれぞれセカンダリｘＭＨｚチャネル１〜Ｍとする。ただし、プライマリチャネル１〜Ｍ及びセカンダリｘＭＨｚチャネル１〜Ｍは、基地局１００において予め設定され、配下端末局２００は基地局１００の配下に接続された際に、同一のチャネルを設定するものとする。
【００３２】
なお、以下の説明では、集中制御局１０及び基地局１００とネットワーク１は有線接続されるものとして説明するが、必ずしも有線である必要はなく、少なくともどちらか一方が無線接続による構成であってもよい。また、説明を簡単にするため基地局１００のアンテナ素子数はいずれもＡ（Ａは１以上の整数）本、端末局２００のアンテナ素子数はいずれもＢ（Ｂは１以上の整数）本とする。ただし、基地局１００及び端末局２００のアンテナ素子数がそれぞれ異なってもよい。
【００３３】
次に、図２を参照して、図１に示す無線通信システムおいて帯域幅制御を行う動作を説明する。図２は、図１に示す無線通信システムおいて帯域幅制御の動作を示すフローチャートである。まず、基地局１００−ｍは、自局の基地局無線環境情報、通信状況情報を取得して内部に記憶する（ステップＳ１）。ここで、基地局無線環境情報には、自局（基地局１００−ｍ）配下の端末局２００−ｍからの無線情報と、周辺基地局からの無線情報とが含まれる。端末局２００−ｍからの無線情報としては、例えば、配下の端末局数（Ｎｍ）、受信信号強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator）値などが挙げられる。周辺ＢＳＳからの無線情報としては、例えば、周辺の基地局１００−ｍ’（１≦ｍ’≦Ｍ、ｍ’≠ｍ、ｍ’は整数）及び端末局２００−ｍ’からのＲＳＳＩ値、周波数チャネル及び検出数（一定以上のＲＳＳＩ値となる基地局１００−ｍ’及び端末局２００−ｍ’の数）などが挙げられる。また、基地局１００−ｍと同一周波数帯で通信する他の無線通信システム（無線ＬＡＮ、Bluetooth（登録商標）など）や機器からの干渉電力値も考えられるが、説明を簡単にするため本実施形態では考慮しない。
【００３４】
また、通信状況情報には、基地局１００−ｍ及び端末局２００−ｍの通信性能情報と、通信状態情報とが含まれる。通信性能情報とは、無線通信を行う際の性能を示す情報であり、予め基地局１００−ｍは自局の通信性能情報を取得しておき、さらに端末局２００−ｍと通信を行う際に端末局２００−ｍの通信性能情報を取得しておく。図３は、通信性能情報の一例を示す説明図である。例えば、基地局１００−１は送信アンテナを４本、受信アンテナを４本持っている。また、通信帯域幅として２０、４０、８０、１６０ＭＨｚ幅が選択でき、送信電力として１７、１４、１１、８、５、２、−１ｄＢｍが選択できる。また、最大送信ストリーム数は４であり、最大受信ストリーム数は１であり、誤り訂正符号としてＬＤＰＣ（Low Density Parity Check）符号、畳み込み符号が選択できる。また、ＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）は０から９まで選択でき、ガードインターバルはShortとLongが選択できる。また、送信ダイバーシチはＣＳＤ（Cyclic Shift Delay）とアンテナ選択が利用できる。さらに、送信ビームフォーミングにはＺＦ（Zero-forcing）、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error）、ＭＲＣ（Maximum Ratio Combining）が選択でき、マルチユーザＭＩＭＯを行うことができる。図３に示すのは基地局の通信性能情報であるが、端末局も同様である。
【００３５】
また、通信状態情報には、基地局１００−ｍにおいて、自局（基地局１００−ｍ）の通信性能情報の中から一定時間内で利用されたパラメータ値の全て、またはその全てと利用割合である。図４は、通信状態情報の一例を示す説明図であり、基地局１００−ｍの通信状態情報を表す。図４に示すように、通信状態情報は、以下のような情報で構成されている。すなわち、基地局１００−ｍがある一定時間内に無線通信を行う際、送信アンテナを４本用いる割合が８０％、３本用いる割合が２０％である。また、受信アンテナは４本を用いる割合が１００％である。通信帯域幅は８０ＭＨｚの時が２３％、４０ＭＨｚの時が６２％、２０ＭＨｚの時が１５％である。送信電力の設定値が１４ｄＢｍの時が１０％、１７ｄＢｍの時が９０％である。誤り訂正符号が畳込み符号の時が８０％、ＬＤＰＣ（Low Density Parity Check）符号の時が２０％である。ＭＣＳインデックスが９の時が１０％、８の時が１０％、（途中省略）、１の時が８％である。送信ストリーム数が４の時が１０％、３の時が２０％、２の時が３０％、１の時が４０％である。ショートＧＩが１００％無しであり、送信ダイバーシチが１００％無しであり、送信ビームフォーミングが２０％ＺＦ（Zero forcing）で行われて残り８０％はビームフォーミングを行われず、マルチユーザＭＩＭＯが１００％行われない。
【００３６】
図２に戻り、次に、集中制御局１０は、基地局１００から基地局無線環境情報、通信状況情報を取得する（ステップＳ２）。そして、集中制御局１０は、取得した基地局無線環境情報に基づき、基地局１００のそれぞれについて帯域幅制御を行うか否かを判定し、帯域幅制御を行う基地局を選択する（ステップＳ３）。基地局選択方法については後述する。
【００３７】
次に、集中制御局１０は、基地局１００の基地局無線環境情報及び通信状況情報のうち少なくともいずれか一つに基づき、ステップＳ３で選択した帯域幅制御を行う基地局について、それぞれの基地局配下の端末局に対し割り当て可能な帯域幅を算出し、帯域幅制御を行う基地局へ通知する（ステップＳ４）。帯域幅の算出方法については後述する。
【００３８】
次に、集中制御局１０から自局配下の端末局２００への割り当て可能帯域幅の通知を受けた基地局１００は、自局の帯域幅割り当て部に記憶している、配下端末局２００にそれぞれ割り当て可能な帯域幅の情報を更新し（ステップＳ５）、処理を終了する。
【００３９】
次に、図２示すステップＳ３において帯域幅制御を行う基地局１００の選択方法を説明する。同一のチャネル（プライマリまたはセカンダリ）で通信を行う複数の基地局が互いに検出可能な距離に配置されている場合に、それらの基地局が協調して自局の配下端末局に対し割り当てる通信帯域幅を制約することで、エリア全体での周波数利用効率を高めることができる。そのため、集中制御局１０配下の基地局１００における基地局無線環境情報に基づいて、帯域幅制御によるシステム全体のスループット向上が見込まれる基地局１００を抽出し、帯域幅制御を行う基地局として判定、選択する。
【００４０】
図５は、集中制御局１０が帯域幅制御を行う基地局を判定する（図２に示すステップＳ３）際の詳細動作を示すフローチャートである。まず、集中制御局１０は、予め全ての基地局１００について、帯域幅制御を行うか否かを未判定状態に設定しておく。集中制御局１０は、未判定の基地局１００を１台選択し、帯域幅制御判定済みに設定する（ステップＳ３−１）。なお、基地局の選択順は基地局無線環境情報に基づいて決定してもよいし、ランダムでもよい。
【００４１】
次に、集中制御局１０は、選択した基地局１００の基地局無線環境情報に基づき、選択した基地局１００と異なるプライマリチャネルであり、かつセカンダリチャネルが選択した基地局１００のプライマリチャネルまたはセカンダリチャネルと共通の基地局数が予め定めた閾値以上検出されたか否かを判定する（ステップＳ３−２）。基地局検出数が閾値以上の場合は選択した基地局１００を帯域幅制御基地局に判定し（ステップＳ３−３）、閾値未満の場合は選択した基地局を帯域幅非制御基地局に判定する（ステップＳ３−４）。
【００４２】
ここで、基地局の検出数とは、選択した基地局１００で通信に用いるプライマリチャネル及びセカンダリチャネルにおいて一定時間チャネルスキャンを行った際に、選択した基地局１００の受信感度以上の信号電力を、基地局が送信するビーコンフレーム、制御フレーム、データフレームなどにより検出した周辺の基地局のうち、集中制御局１０配下の基地局１００に該当する基地局の数のことである。基地局の検出数は、基地局無線環境情報に含まれる周辺基地局のＭＡＣアドレスやＳＳＩＤ（Service Set Identifier）など基地局固有のＩＤ及びＲＳＳＩ値から求めることができる。
【００４３】
基地局検出数の閾値は予め集中制御局１０で設定しておく。例えば閾値を１台に設定した時は、選択した基地局１００と異なるプライマリチャネルであり、かつセカンダリチャネルが選択した基地局１００のプライマリチャネルまたはセカンダリチャネルと共通である集中制御局１０配下の基地局１００が１台以上検出された場合に、選択した基地局１００を帯域幅制御基地局として判定する。この閾値を高く設定することで帯域幅制御を行う基地局数を絞り、帯域幅制御演算負荷を削減できる。しかし、一方で制御基地局が減ることで帯域幅制御によるスループット向上効果が低下する。そのため、通常は１に設定する。基地局検出数が０の場合、選択した基地局１００周辺に稼動中の基地局１００が存在せず、基地局同士で協調した帯域幅制御を行うことによるスループット向上効果が得られないため、帯域幅制御外基地局と判定する。
【００４４】
次に、集中制御局１０は、全ての基地局が帯域幅制御の判定済みか否かを判定し（ステップＳ３−５）、未判定の基地局１００がある場合はステップＳ３−１へ進み、全て判定済みの場合は帯域幅制御基地局に判定された基地局を選択し（ステップＳ３−６）、処理を終了する。
【００４５】
次に、集中制御局１０が、図２に示すステップＳ４において端末局に対する割り当て可能帯域幅制御する方法を説明する。帯域幅制御基地局間で協調して各基地局が通信する際の帯域幅を設定するため、ここでは制御例として、通信品質が高く、広い帯域幅を割り当てた場合のスループット向上効果がより大きな端末局から順に広い帯域幅を割り当てるか否かを逐次的に判定していくことで、効率よく端末局に対する帯域幅割り当てを決定する。
【００４６】
図６は、基地局１００における端末局２００毎の割り当て可能帯域幅を算出する（図２に示すステップＳ４）際の詳細動作を示すフローチャートである。集中制御局１０は、図２に示すステップＳ３で選択した帯域幅制御を行う基地局１００の配下端末局２００を全て選択し、初期状態として選択した端末局２００を帯域幅未算出状態に設定し、割り当て可能帯域幅を各端末局２００のプライマリチャネルのみに設定する（ステップＳ４−１）。
【００４７】
次に、集中制御局１０は、帯域幅未算出の端末局２００から通信品質が最も高い端末局を１台選択し、帯域幅算出済みに設定する（ステップＳ４−２）。選択した端末局を、ここでは端末局２００−ｍ−ｎとする。ここで、通信品質とは、選択した端末局に広い帯域幅を割り当てることによる端末スループット向上効果を示す指標である。例えば、端末局における所望信号の受信ＲＳＳＩ値、ＳＮＲ（Signal-to-Noise Ratio）値、ＳＩＲ（Signal-to-Interference Ratio）値、ＳＩＮＲ（Signal-to-Interference plus Noise Ratio）値や、ＣＳＩ（Channel State Information）値などを用いることができる。
【００４８】
セカンダリチャネル帯域幅ｘの初期値を２０（ＭＨｚ）、端末局２００−ｍ−ｎへの割り当て可能帯域幅の集合Ｃｍｎ、ｘとＣｍｎの和集合Ｃｍｎ’をそれぞれ以下の（１）式、（２）式により設定する（ステップＳ４−３）。ただし、Ｐはプライマリチャネルを表す。
Ｃｍｎ＝｛Ｐ｝  ・・・（１）
Ｃｍｎ’＝Ｃｍｎ∪｛ｘ｝  ・・・（２）
【００４９】
端末局２００−ｍ−ｎに対し、セカンダリｘＭＨｚを割り当てた場合の判定値向上効果ΔＴを以下の（３）式で求め、ΔＴが閾値Ｈ（ｘ）以上ならステップＳ４−５へ進み、Ｈ（ｘ）未満であればステップＳ４−８へ進む（ステップＳ４−４）。
ΔＴ＝Ｔ（Ｃｍｎ’）−Ｔｍｎ（Ｃｍｎ）  ・・・（３）
ここで、Ｔ（Ｃｍｎ）は端末局２００−ｍ−ｎに対して割り当て可能な帯域幅の集合Ｃｍｎが与えられた時の、システムの通信利得情報（通信性能や通信品質）を示し、端末局スループット値、基地局スループット値、周波数利用効率値などが挙げられる。ここでは一例として、帯域幅制御を行う基地局配下の平均端末局スループットを用いて説明する。
【００５０】
なお、端末局２００−ｍ−ｎのスループット値は、例えば、基地局１００−ｍのアクセス権取得確率（基地局１００−ｍの基地局無線環境情報から期待値を算出）、配下端末局２００への割り当て可能帯域幅（基地局１００−ｍ及び端末局２００−ｍの通信性能情報から算出）、端末局２００の通信品質（基地局１００−ｍの基地局無線環境情報から推定する。または、端末局２００−ｍからの情報フィードバックが利用できる場合、端末局２００−ｍにおけるＳＩＮＲ、ＳＮＲ値などの測定値を利用）から算出した推定値を用いることができる。
【００５１】
また、端末局２００−ｍ−ｎまたは基地局１００−ｍのいずれかで通信性能の制約によりセカンダリｘＭＨｚを利用した通信が行えない場合、通信帯域幅を拡大できず、Ｔ（Ｃｍｎ’）＝Ｔ（Ｃｍｎ）となる。また、閾値Ｈ（ｘ）は予めセカンダリチャネルの帯域幅ｘ（２０、４０、８０、１６０ＭＨｚ）に応じて設定しておき、セカンダリチャネルを割り当てることによる判定値の向上効果が一定以上得られるか否かにより、端末局２００−ｍ−ｎに対するセカンダリｘＭＨｚチャネル割り当ての有効性を評価する。
【００５２】
ステップＳ４−４で求めたΔＴが閾値Ｈ（ｘ）以上となる場合、端末局２００−ｍ−ｎへの割り当て可能帯域幅の集合Ｃｍｎ及びｘとＣｍｎの和集合Ｃｍｎ’をそれぞれ以下の（４）式、（５）式によって更新する（ステップＳ４−５）。
Ｃｍｎ＝Ｃｍｎ’  ・・・（４）
Ｃｍｎ’＝Ｃｍｎ∪｛ｘ｝  ・・・（５）
【００５３】
セカンダリチャネルの帯域幅ｘの最大値は８０であるため、ｘが８０以上であるか否かを判定し（ステップＳ４−６）、８０以上であればこれ以上ｘを増加できないためステップＳ４−８へ進み、８０未満であれば以下の式（６）によりｘを更新し（ステップＳ４−７）、ステップＳ４−４へ進む。
ｘ＝ｘ×２  ・・・（６）
【００５４】
帯域幅制御を行う基地局１００の配下端末局２００のうち、割り当て可能帯域幅が未算出の端末局２００が残っている場合はステップＳ４−２へ進み、全ての端末局２００について割り当て可能帯域幅を算出済みであれば処理を終了する（ステップＳ４−８）。
【００５５】
なお、前述した説明では閾値Ｈ（ｘ）を、端末局２００間で共通かつ帯域幅ｘに応じた固定値としているが、端末局２００−ｍ−ｎや基地局２００−ｍ毎に異なる値を設定してもよいし、通信状況に応じて変えてもよい。例えば、多くの端末局が接続し通信が混雑している基地局配下の端末局に対しては、優先的に広い帯域幅を割り当てるように閾値Ｈ（ｘ）を設定することで、端末局間の通信公平性を改善することができる。
【００５６】
また、集中制御局１０は割り当て可能帯域幅情報を複数パターン算出してもよい。この時、複数パターンの割り当て可能帯域幅情報からどのように１パターンを選択するかを示す割り当て可能帯域幅パターン選択情報を合わせて算出し、基地局１００へ通知する。これにより、基地局１００は複数の割り当て可能帯域幅パターン情報から、状況に応じて１つのパターンを選択することができ、割り当て可能帯域幅パターンの変化によって、配下の端末局２００間での公平性を改善することができる。
【００５７】
次に、図１に示す集中制御局１０及び基地局１００の内部構成を説明する。図７は、図１に示す集中制御局１０及び基地局１００の内部構成を示すブロック図である。図７においては、本実施形態と関係する機能ブロックのみを抽出して示している。同図では基地局１００−１の構成を示しているが、他の基地局１００も同様の構成である。
【００５８】
集中制御局１０は、無線情報収集部１０１、無線情報データベース１０２、帯域幅情報算出部１０３及び帯域幅情報通知部１０４を備える。
【００５９】
無線情報収集部１０１は、基地局１００から基地局無線環境情報及び通信状況情報を取得するスケジュールを生成し、取得スケジュールに基づいて基地局無線環境情報、または通信状況情報、またはその両方を取得するための制御コマンドを生成する。そして、ネットワーク１を介して基地局１００に出力したり、基地局無線環境情報及び通信状況情報を基地局１００からネットワーク１を介して取得し、無線情報データベース１０２へ出力したりする。
【００６０】
無線情報データベース１０２は、無線情報収集部１０１から入力された基地局無線環境情報及び通信状況情報を記憶したり、帯域幅情報算出部１０３から情報読み出し要求を受けて該当情報を帯域幅情報算出部１０３へ出力したりする。また、帯域幅情報算出部１０３が算出した端末局２００に対する割り当て可能帯域幅情報の入力を受けて記憶する。
【００６１】
帯域幅情報算出部１０３は、無線情報データベース１０２から基地局無線環境情報及び通信状況情報を取得して端末局２００に対する割り当て可能帯域幅を算出する。そして、算出結果を無線情報データベース１０２及び帯域幅情報出力部１０４へ出力する。
【００６２】
帯域幅情報通知部１０４は、帯域幅情報算出部１０３から入力された端末局２００に対する割り当て可能帯域幅情報を、ネットワーク１を介して該当する基地局１００へ出力する。
【００６３】
基地局１００は、アンテナ１０００−１〜Ａ、無線部１００１、無線情報取得部１００２、無線情報出力部１００３、帯域幅情報取得部１００４を備える。
【００６４】
アンテナ１０００−１〜Ａは、無線部１００１から入力された無線信号を送信したり、受信した無線信号を無線部１００１へ出力したりする。以下、アンテナ１０００−１〜Ａを総称してアンテナ１０００と称する。
【００６５】
無線部１００１は、帯域幅割り当て部１００１０を備える。無線部１００１は、送信データ系列に対して符号化及び変調を行って生成した無線信号をアンテナ１０００に出力したり、アンテナ１０００から入力された無線信号に対して復調及び復号化を行って受信データ系列を生成したりする。また、無線部１００１は、予め定めた取得スケジュール、または無線情報取得部１００２からの情報収集制御信号に基づき、自局の基地局無線環境情報（配下の端末局２００からの無線情報及び周辺基地局１００からの無線情報）及び自局の通信状態情報を取得し、無線情報取得部１００２へ出力する。
【００６６】
帯域幅割り当て部１００１０は、帯域幅情報取得部１００４から自局配下の端末局に対する割り当て可能帯域幅情報を取得して記憶し、無線部１００１がキャリアセンスを行って送信を開始する際に、キャリアセンスの結果と宛先端末局への割り当て可能帯域幅情報に基づいて送信帯域幅を決定する。
【００６７】
無線情報取得部１００２は、無線部１００１に対し自局の基地局無線環境情報、または通信状態情報、または自局の配下端末局の通信性能情報を取得するための制御コマンドを出力する。また、無線部１００１から自局の基地局無線環境情報、または通信状態情報、または自局の配下端末局の通信性能情報の入力を受けて無線情報出力部１００３へ出力する。さらに、予め自局の通信性能情報を取得して無線情報出力部１００３へ出力する。なお、無線情報取得部１００２は記憶装置を備えてもよく、その場合、無線情報出力部１００３からの読み出し要求に対し、該当情報を無線情報出力部１００３へ出力する。
【００６８】
無線情報出力部１００３は、集中制御局１０から制御コマンドの入力を受け、基地局無線環境情報、または通信状況情報、またはその両方をネットワーク１を介して集中制御局１０へ出力する。なお、無線情報取得部１００２が記憶装置を備える場合、無線情報取得部１００２へ情報の読み出し要求を出力し、該当情報を取得する。
【００６９】
帯域幅情報取得部１００４は、集中制御局１０からネットワーク１を介して自局配下端末局に対する割り当て可能帯域幅情報の入力を受け、帯域幅割り当て部１００１０へ出力する。
【００７０】
以上説明した本実施形態における制御処理手順及び装置構成によって、基地局１００が収集・取得し、集中制御局１０が収集した情報に基づき、基地局１００配下の端末局２００に対する割り当て可能帯域幅を算出し、基地局１００へ通知することで、基地局１００において配下端末局２００に対する割り当て帯域幅の制御を行うことができる。
【００７１】
本実施形態では、集中制御局１０が制御する基地局１００の中から、基地局無線環境情報に基づき帯域幅制御を行う基地局１００を選択して、帯域幅制御により得られる通信利得情報の小さな基地局１００は制御外とする。これにより、帯域幅制御における余剰な演算量を削減し、効率よく端末局２００に対する割り当て可能な帯域幅の算出を行う。
【００７２】
また、本実施形態では、例えば、帯域幅制御を行う基地局１００として選択した基地局１００の配下端末局２００に対して、通信品質の高い順に割り当て可能な帯域幅を算出する。これにより、広帯域幅を割り当てた際の通信利得情報の向上効果が高い端末局に対して優先的に周波数帯域幅を割り当てることができ、システム全体での通信利得情報を向上できる。
【００７３】
また、本実施形態における基地局１００では、基地局１００が送信する際に、キャリアセンスの結果に加え、自局無線部の帯域幅割り当て部１００１０で記憶する宛先端末局２００に対する割り当て可能帯域幅情報に基づいて送信帯域幅を決定する。これにより、既存の無線ＬＡＮ通信方法に則りながら、宛先端末局毎に基地局間で協調して設定した上限帯域幅を用いて送信帯域幅の制御を実現できる。
【００７４】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態による無線通信システムを説明する。第２実施形態におけるシステム構成は、図１に示す第１実施形態におけるシステム構成例のうち、集中制御局１０を集中制御局２０に、基地局１００−１〜Ｍを基地局３００−１〜Ｍに、端末局２００−１−１〜２００−Ｍ−ＮＭを端末局４００−１−１〜４００−Ｍ−ＮＭにそれぞれ置き換えた構成である。以下、接続先が基地局３００−ｍ（ｍはＭ以下の整数）である（基地局３００−ｍ配下の）端末局４００−ｍ−１〜４００−ｍ−Ｎｍを総称して端末局４００−ｍと称し、端末局４００−１〜４００−Ｍを総称して端末局４００と称する。また、基地局３００−１〜３００−Ｍを総称して基地局３００と称する。また、基地局３００とそれぞれ配下の端末局４００と合わせてＢＳＳ３００と称する。
【００７５】
次に、図８を参照して第２実施形態における帯域幅制御を行う動作説明する。図８は、第２実施形態における帯域幅制御を示すフローチャートである。図８に示す処理動作が、図２に示す処理動作と異なる点は、端末局４００から端末局無線環境情報を取得する点、集中制御局２０が基地局だけでなく、端末局側での割り当て可能帯域幅を算出する点、割り当て可能帯域幅を基地局３００だけでなく、端末局４００に対しても設定する点である。
【００７６】
以下、一例としてＢＳＳ３００−ｍに関して説明を行うが、他のＢＳＳについても同様である。まず、端末局４００−ｍは、自局の端末局無線環境情報を取得し、接続先基地局３００−ｍへ無線信号により通知する（ステップＳ１１）。ここで、端末局無線環境情報には、端末局４００−ｍにおける接続先基地局３００−ｍからの無線情報及び周辺の基地局３００からの無線情報が含まれ、情報の中身は基地局無線環境情報と同様である。
【００７７】
次に、基地局３００−ｍは、自局の基地局無線環境情報と通信状況情報、自局配下の端末局４００−ｍの端末局無線環境情報を取得する（ステップＳ１２）。そして、集中制御局２０は、基地局３００から基地局３００の基地局無線環境情報及び通信状況情報、端末局４００の端末局無線環境情報を取得する（ステップＳ１３）。
【００７８】
次に、集中制御局２０は、基地局３００の基地局無線環境情報及び端末局４００の端末局無線環境情報に基づき、基地局３００及び端末局４００のそれぞれについて帯域幅制御を行うか否かを判定し、帯域幅制御を行う基地局及び端末局を選択する（ステップＳ１４）。基地局及び端末局の選択方法については後述する。
【００７９】
集中制御局２０は、基地局３００の基地局無線環境情報、通信状況情報、端末局無線環境情報のうち少なくともいずれか一つに基づき、ステップＳ１４で選択した帯域幅制御を行う基地局及び端末局について、それぞれ基地局及び端末局対し割り当て可能な帯域幅を算出し、帯域幅制御を行う基地局及び端末局接続先の基地局へ通知する（ステップＳ１５）。
【００８０】
なお、基地局３００の帯域幅算出方法は、図６に示す処理動作と同様であり、また、端末局４００についても、基地局３００への帯域幅制御と同様である。また、端末局４００に対しそれぞれ広い帯域幅を割り当てる場合の効果を評価し、通信品質の高い端末局４００から順に広い帯域幅の割り当てを判定していくことで、端末局４００への割り当て可能帯域幅を算出できる。
【００８１】
集中制御局２０から自局または自局配下の端末局４００への割り当て可能帯域幅の通知を受けた基地局３００−ｍは、自局の帯域幅割り当て部に記憶する配下端末局４００−ｍへの割り当て可能帯域幅の情報を更新し、さらに配下の端末局４００−ｍに対し割り当て可能帯域幅の情報を無線信号により通知する（ステップＳ１６）。
【００８２】
端末局４００−ｍは、接続先基地局３００−ｍから割り当て可能帯域幅情報を取得し、自局の帯域幅割り当て部に記憶する割り当て可能帯域幅の情報を更新し（ステップＳ１７）、処理を終了する。
【００８３】
次に、図８に示すステップＳ１４において帯域幅制御を行う端末局４００の選択方法を説明する。なお、図８に示すステップＳ１４における基地局３００の選択方法については、第１実施形態における図５に示すフローチャートと同様であるため、説明を省略する。
【００８４】
端末局４００の送信信号を受信可能な範囲に、端末局４００と同一のチャネル（プライマリまたはセカンダリ）で通信を行う基地局又は端末局が存在するか否かにより、端末局において帯域幅制御を行うかどうかを判定し、選択する。
【００８５】
図９は、帯域幅制御を行う端末局を判定する（図８に示すステップＳ１４）際の詳細動作を示すフローチャートである。まず、集中制御局２０は、予め全ての端末局４００について、帯域幅制御を行うか否かを未判定状態に設定しておく。集中制御局２０は、未判定の端末局４００を１台選択し、帯域幅制御判定済みに設定する（ステップＳ１４−１）。なお、端末局の選択順は端末局無線環境情報に基づいて決定してもよいし、ランダムでもよい。
【００８６】
次に、選択した端末局４００端末局無線環境情報に基づき、選択した端末局４００と異なるプライマリチャネルであり、かつセカンダリチャネルが選択した端末局４００のプライマリチャネルまたはセカンダリチャネルと共通である基地局数及び端末局数が予め定めた閾値以上検出されたか否かを判定する（ステップＳ１４−２）。基地局及び端末局検出数が閾値以上の場合は、選択した端末局を帯域幅制御端末局に判定し（ステップＳ１４−３）閾値未満の場合は選択した端末局を帯域幅非制御端末局に判定する（ステップＳ１４−４）。ここで、基地局及び端末局の検出数とは、選択した端末局４００で通信に用いるプライマリチャネル及びセカンダリチャネルにおいて一定時間チャネルスキャンを行った際に、選択した端末局４００の受信感度以上の信号電力を、周辺基地局が送信するビーコンフレームや周辺基地局及び端末局が送信する制御フレーム、データフレームなどにより検出した周辺の基地局及び端末局のうち、集中制御局２０配下の基地局３００または端末局４００に該当する基地局及び端末局の数のことである。基地局及び端末局の検出数は、端末局無線環境情報に含まれる受信信号の送信元ＭＡＣアドレス及びＲＳＳＩ値から求めることができる。
【００８７】
なお、一定間隔で常にビーコンフレームを送信する基地局とは異なり、端末局は必ずしも一定期間内に通信を行わないため、選択した端末局におけるチャネルスキャンの期間を長く設定したり、定期的に行ったりすることが有効である。また、選択した端末局における無線環境情報だけでなく、周辺の基地局及び端末局における無線環境情報から、選択した端末局からの信号が検出されるか否かを判定に用いることもできる。
【００８８】
次に、全ての端末局４００が帯域幅制御の判定済みか否かを判定し（ステップＳ１４−５）、未判定の端末局４００がある場合はステップＳ１４−５へ進み、全て判定済みの場合は帯域幅制御端末局に判定された端末局４００を選択し（ステップＳ１４−６）、処理を終了する。
【００８９】
次に、集中制御局２０、基地局３００及び端末局４００の内部構成を説明する。図１０は、集中制御局２０、基地局３００及び端末局４００の内部構成を示すブロック図である。図１０においては、本実施形態と関係する機能ブロックのみを抽出して示している。同図では基地局３００−１及び端末局４００−１−１の構成を示しているが、他の基地局３００及び端末局４００も同様の構成である。
【００９０】
集中制御局２０は、無線情報収集部２０１、無線情報データベース２０２、帯域幅情報算出部２０３及び帯域幅情報通知部２０４を備える。
【００９１】
無線情報収集部２０１は、第１実施形態の集中制御局１０における無線情報収集部１０１の機能に加え、さらに端末局４００の端末局無線環境情報を端末局接続先基地局３００から取得し、無線情報データベース２０２へ出力する機能を持つ。無線情収集得部２０１は、基地局３００から基地局無線環境情報、通信状況情報及び端末局４００の端末局無線環境情報を取得するスケジュールを生成し、取得スケジュールに基づいて基地局無線環境情報、通信状況情報、端末局無線環境情報のうちいずれか一つ以上を取得するための制御コマンドを生成する。そして、ネットワーク１を介して基地局３００に出力したり、基地局無線環境情報、通信状況情報、端末局無線環境情報を基地局３００からネットワーク１を介して取得し、無線情報データベース２０２へ出力したりする。
【００９２】
無線情報データベース２０２は、第１実施形態の集中制御局１０における無線情報データベース１０２の機能に加え、さらに端末局４００の端末局無線環境情報を記憶したり、帯域幅情報算出部２０３からの読み出し要求に対して該当情報を帯域幅情報算出部２０３へ出力したりする機能を持つ。無線情報データベース２０２は、無線情報収集部２０１から入力された基地局無線環境情報、通信状況情報、端末局無線環境情報を記憶したり、帯域幅情報算出部２０３から情報読み出し要求を受けて、該当情報を帯域幅情報算出部１０３へ出力したりする。また、帯域幅情報算出部２０３が算出した基地局３００における端末局４００に対する割り当て可能帯域幅情報及び端末局４００における割り当て可能帯域幅情報の入力を受けて記憶する。
【００９３】
帯域幅情報算出部２０３は、第１実施形態の集中制御局１０における帯域幅情報算出部１０３の機能に加え、さらに端末局４００における割り当て可能帯域幅を算出する機能を持つ。帯域幅情報算出部２０３は、無線情報データベース２０２から基地局周辺無線環境情報、通信状況情報及び端末局周辺無線環境情報を取得し、基地局３００における端末局４００に対する割り当て可能帯域幅及び端末局４００における割り当て可能帯域幅を算出する。そして、算出結果を無線情報データベース２０２及び帯域幅情報通知部２０４へ出力する。
【００９４】
帯域幅情報通知部２０４は、第１実施形態の集中制御局１０における帯域幅情報通知部１０４の機能に加え、さらに端末局４００における割り当て可能帯域幅を、端末局４００の接続先基地局３００へ通知する機能を持つ。帯域幅情報通知部２０４は、帯域幅情報算出部２０３から入力された基地局３００における配下端末局４００に対する割り当て可能帯域幅情報及び端末局４００における割り当て可能帯域幅情報を、ネットワーク１を介して該当する基地局３００へ出力する。
【００９５】
基地局３００は、アンテナ３０００−１〜Ａ、無線部３００１、無線情報取得部３００２、無線情報出力部３００３、帯域幅情報取得部３００４を備える。
【００９６】
アンテナ３０００−１〜Ａは、第１実施形態の基地局１００におけるアンテナ１０００−１〜Ａと同様である。以下、アンテナ３０００−１〜Ａを総称してアンテナ３０００と称する。
【００９７】
無線部３００１は、第１実施形態の基地局１００における無線部１００１に対し、新たに端末局制御部３００１１を備えている。無線部３００１は、送信データ系列に対して符号化及び変調を行って生成した無線信号をアンテナ３０００に出力したり、アンテナ３０００から入力された無線信号に対して復調及び復号化を行って受信データ系列を生成したりする。また、無線部３００１は、予め定めた取得スケジュール、または無線情報取得部３００２からの情報収集制御信号に基づき、自局の基地局無線環境情報（配下の端末局４００からの無線情報及び周辺基地局３００からの無線情報）及び自局の通信状態情報及び配下の端末局４００における端末局無線環境情報を取得し、無線情報取得部３００２へ出力する。
【００９８】
帯域幅割り当て部３００１０は、第１実施形態の基地局１００における帯域幅割り当て部１００１０と同様である。端末局制御部３００１１は、帯域幅情報取得部３００４から、基地局３００配下の端末局４００における割り当て可能帯域幅情報の入力を受け、無線信号を介して配下の端末局４００へ出力する。
【００９９】
無線情報取得部３００２は、第１実施形態の基地局１００における無線情報取得部１００２の機能に加え、無線部３００１から新たに基地局３００配下の端末局４００における端末局無線環境情報の入力を受けて無線情報出力部３００３へ出力する。無線情報取得部３００２は、無線部３００１に対し自局の基地局無線環境情報、通信状態情報、自局の配下端末局の通信性能情報、自局の配下端末局における端末局無環境情報のうち少なくとも一つを取得するための制御コマンドを出力する。また、無線部３００１から自局の基地局無線環境情報、通信状態情報、自局の配下端末局の通信性能情報、自局の配下端末局の端末局無線環境情報のうち少なくとも一つの入力を受けて無線情報出力部３００３へ出力する。さらに、予め自局の通信性能情報を取得して無線情報出力部３００３へ出力する。なお、無線情報取得部３００２は記憶装置を備えてもよく、その場合、無線情報出力部３００３からの読み出し要求に対し、該当情報を無線情報出力部３００３へ出力する。
【０１００】
無線情報出力部３００３は、第１実施形態の基地局１００における無線情報取得部１００２の機能に加え、無線情報取得部３００２から新たに基地局３００配下の端末局４００における端末局無線環境情報の入力を受け、ネットワーク１を介して集中制御局２０へ出力する機能を持つ。無線情報出力部３００３は、集中制御局２０から制御コマンドの入力を受け、基地局無線環境情報、通信状況情報、端末局無線環境情報のうち少なくとも一つをネットワーク１を介して集中制御局２０へ出力する。
【０１０１】
帯域幅情報取得部３００４は、第１実施形態の基地局１００における帯域幅情報取得部１００４の機能に加え、集中制御局２０から新たに基地局３００配下の端末局４００における割り当て可能帯域幅情報の入力を受け、端末局制御部３００１１へ出力する機能を持つ。帯域幅情報取得部３００４は、集中制御局２０からネットワーク１を介して自局における配下端末局４００に対する割り当て可能帯域幅情報及び自局配下端末局４００における割り当て可能帯域幅情報の入力を受け、自局における配下端末局４００に対する割り当て可能帯域幅情報を帯域幅割り当て部３００１０へ、自局配下端末局４００における割り当て可能帯域幅情報を端末局制御部３００１１へそれぞれ出力する。
【０１０２】
端末局４００は、アンテナ４０００−１〜Ｂ、無線部４００１、無線情報取得部４００２、無線情報出力部４００３を備える。
【０１０３】
アンテナ４０００−１〜Ｂは、無線部４００１から入力された無線信号を送信したり、受信した無線信号を無線部４００１へ出力したりする。以下、アンテナ４０００−１〜Ｂを総称してアンテナ４０００と称する。
【０１０４】
無線部４００１は、帯域幅割り当て部４００１０を備える。無線部４００１は、送信データ系列（無線情報出力部４００３から入力されたフィードバック信号を含む）に対して符号化及び変調を行って生成した無線信号をアンテナ４０００に出力する。また、アンテナ４０００から入力された無線信号に対して復調及び復号化を行って受信データ系列を生成する。また、無線部４００１は、予め定めた取得スケジュールに基づき、自局の端末局無線環境情報（周辺の基地局及び端末局からの無線情報）を取得し、無線情報取得部４００２へ出力する。また、無線部４００１は、基地局３００から無線通信を介して自局の割り当て可能帯域幅情報を取得し、無線情報取得部４００２へ出力する。
【０１０５】
帯域幅割り当て部４００１０は、無線情報取得部４００２から自局における割り当て可能帯域幅情報の入力を受けて記憶し、無線部４００１がキャリアセンスを行って送信を開始する際に、キャリアセンスの結果と自局の割り当て可能帯域幅情報に基づいて送信帯域幅を決定する。
【０１０６】
無線情報取得部４００２は、無線部４００１に対し自局の端末局無線環境情報を取得するための制御コマンドを出力する。また、無線部４００１から自局の端末局無線環境情報の入力を受けて無線情報出力部４００３へ出力する。さらに、予め自局の通信性能情報を取得して無線情報出力部４００３へ出力する。また、無線情報取得部４００２は、無線部４００１から自局の割り当て可能帯域幅情報の入力を受け、帯域幅割り当て部４００１０へ出力する。なお、無線情報取得部４００２は記憶装置を備えてもよく、その場合、無線情報出力部４００３からの読み出し要求に対し、該当情報を無線情報出力部４００３へ出力する。
【０１０７】
無線情報出力部４００３は、無線情報取得部４００２から自局の端末局無線環境情報、または自局の通信性能情報の入力を受け、フィードバック信号に変換して無線部４００１へ出力する。なお、無線情報取得部４００２が記憶装置を備える場合、無線情報取得部４００２へ情報の読み出し要求を出力し、該当情報を取得する。
【０１０８】
以上説明した本実施形態における制御処理手順及び装置構成によって、端末局が接続先基地局に対し送信を行う場合についても、ＢＳＳ間で協調した通信帯域幅制御を行い、エリア全体で周波数利用効率の向上し、通信品質を改善することができる。
【０１０９】
また、本実施形態における端末局４００では、端末局４００が送信する際に、キャリアセンスの結果に加え、自局無線部の帯域幅割り当て部で記憶する自局の割り当て可能帯域幅情報に基づいて送信帯域幅を決定する。これにより、既存の無線ＬＡＮ通信方法に則りながら、ＢＳＳ間で協調設定した端末局毎の割り当て可能帯域幅情報を用いて、送信帯域幅の制御を実現できる。
【０１１０】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態による無線通信システムを説明する。本実施形態では、第１実施形態及び第２実施形態の様に端末局毎の割り当て帯域幅を制御するのではなく、予め基地局に具備された複数の無線部に異なる帯域幅を割り当てておき、基地局配下の端末局が通信する無線部を制御する。
【０１１１】
図１１は、本発明の第３実施形態による無線通信システムの構成を示す図である。第３実施形態におけるシステム構成は、図１に示す第１実施形態におけるシステム構成例のうち、集中制御局１０を集中制御局３０に、基地局１００−１〜Ｍを基地局５００−１〜Ｍに、端末局２００−１−１〜２００−Ｍ−ＮＭを端末局６００−１−１〜６００−Ｍ−ＮＭにそれぞれ置き換えられて構成する。以下、接続先が基地局５００−ｍ（ｍはＭ以下の整数）である（基地局５００−ｍ配下の）端末局６００−ｍ−１〜６００−ｍ−Ｎｍを総称して端末局６００−ｍと称し、端末局６００−１〜６００−Ｍを総称して端末局６００と称する。また、基地局５００−１〜５００−Ｍを総称して基地局５００と称する。基地局５００はそれぞれ異なるＲ個（Ｒは１以上の整数）の無線部を具備し、各無線部はそれぞれ独立かつ非同期に無線信号の送受信動作を行う。また、基地局５００とそれぞれ配下の端末局６００と合わせてＢＳＳ５００と称する。なお、以下の説明では説明を簡単にするため基地局５００及び端末局６００のアンテナ素子数はいずれも１本とする。基地局及び端末局のアンテナ素子数はそれぞれ局毎に異なる値となってもよい。
【０１１２】
次に、図１２、図１３を参照して、第３実施形態における帯域幅制御を行う動作を説明する。図１２は、第３実施形態における端末局接続先情報の算出及び設定方法を示すフローチャートである。図１３は、図１２に示す端末局接続先情報の算出及び接続先無線部の設定を各局間で行う制御シーケンスを示す図である。なお、同図ではＢＳＳ５００−１のみを取り上げて説明しているが、他ＢＳＳも同様である。
【０１１３】
ここで、端末局接続先情報とは各端末局がそれぞれ基地局に具備されたどの無線部と接続、認証を行って通信を開始するかを示した情報である。
【０１１４】
まず、基地局５００−ｍは、自局に具備された無線部５００−ｍ−１〜Ｒｍからそれぞれ基地局無線環境情報及び通信状況情報を取得する（ステップＳ２１）。ここで、基地局無線環境情報及び通信状況情報はそれぞれ第１、第２実施形態で説明したものとそれぞれ同義である。続いて、集中制御局３０は、基地局５００から基地局無線環境情報及び通信状況情報を取得する（ステップＳ２２）。
【０１１５】
次に、集中制御局３０は、基地局５００の基地局無線環境情報及び通信状況情報のうち少なくともいずれか一つに基づき、基地局５００それぞれについて、無線部配下に接続させる端末局の情報を示す端末局接続先情報を算出し、基地局５００へ通知する（ステップＳ２３）。基地局５００は、集中制御局３０から通知された端末局接続先情報を自局に具備された無線部５００−ｍ−１〜Ｒｍへそれぞれ出力し（ステップＳ２４）、無線部５００−ｍ−１〜Ｒｍは取得した端末局接続先情報に基づいて、配下端末局６００−ｍからのプローブ要求や認証への応答の制御によって、接続条件に合致する端末局６００−ｍを選択して接続させる（ステップＳ２５）。
【０１１６】
ここで、端末局６００の接続条件としては、端末局６００−ｍから無線部無線部５００−ｍ−１〜Ｒｍが取得した無線フレームから算出したＲＳＳＩ値や受信ＳＮＲなどを用いる。第１実施形態及び第２実施形態で述べた様に、高い通信品質を得られる端末局６００を広い帯域幅の無線部に接続させて高い伝送レートで通信を行い、逆に通信品質の低い端末局６００は狭い帯域幅の無線部に接続させて周辺からの干渉を避け、通信品質を維持しつつ通信を行うことができる。
【０１１７】
次に、集中制御局３０及び基地局５００の内部構成を説明する。図１４は、集中制御局３０、基地局５００の内部構成を示すブロック図である。図１４においては、本実施形態と関係する機能ブロックのみを抽出して示している。同図では基地局５００−ｍの構成を示しているが、他の基地局５００も同様の構成である。
【０１１８】
集中制御局３０は、無線情報収集部３０１、無線情報データベース３０２、端末局接続先情報算出部３０３及び端末局接続先情報通知部３０４を備える。無線情報収集部３０１は、第１実施形態の集中制御局１０における無線情報収集部１０１と同様である。
【０１１９】
無線情報データベース３０２は、第１実施形態の集中制御局１０における無線情報データベース１０２の機能に加え、端末局接続先情報算出部３０３から出力された端末局接続先情報をさらに記憶する。
【０１２０】
端末局接続先情報算出部３０３は、無線情報データベース３０２から基地局周辺無線環境情報及び通信状況情報を取得する。そして、取得情報に基づいて基地局５００配下の端末局６００毎に接続先無線部を制御するための端末局接続先情報を算出し、端末局接続先情報通知部３０４へ出力したり、無線情報データベース３０２へ出力したりする。
【０１２１】
端末局接続先情報通知部３０４は、端末局接続先情報算出部３０３から入力された端末局接続先情報をネットワーク１を介して該当する基地局５００へ出力する。
【０１２２】
基地局５００は、アンテナ５０００−１〜Ｒｍ、無線部５００１−１〜Ｒｍ、無線情報取得部５００２、無線情報出力部５００３、端末局接続先情報取得部５００４、端末局接続先制御部５００５を備えて構成される。
【０１２３】
アンテナ５０００−１〜Ｒｍは、第１実施形態の基地局１００におけるアンテナ１０００−１〜Ａと同様であり、それぞれ接続された無線部５００１−１〜Ｒｍから入力された無線信号を送信したり、受信した無線信号を無線部５００１−１〜Ｒｍへ出力したりする。
【０１２４】
無線部５００１−１〜Ｒｍは、第１実施形態の基地局１００における無線部１００１と同様であり、送信データ系列に対して符号化及び変調を行って生成した無線信号を具備されたアンテナ５０００−１〜Ｒｍに出力する。また、アンテナ５０００−１〜Ｒｍから入力された無線信号に対して復調及び復号化を行って受信データ系列を生成する。また、無線部５００１−１〜Ｒｍは、配下の端末局６００からのプローブリクエストフレーム、またはアソシエーションフレームを受信した場合、端末局接続先制御部５００５に通知する。また、無線部５００１−１〜Ｒｍは、端末局接続先制御部５００５からの入力に基づいて配下の端末局６００からのプローブリクエストまたはアソシエーションへの応答を行う。
【０１２５】
無線情報取得部５００２及び無線情報出力部５００３は、第１実施形態の基地局１００における無線情報取得部１００２及び無線情報出力部１００３とそれぞれ同様である。端末局接続先情報取得部５００４は、集中制御局３０からネットワーク１を介して端末局接続先情報を取得し、端末局接続先制御部５００５へ出力する。
【０１２６】
端末局接続先制御部５００５は、端末局接続先情報取得部５００４から端末局接続先情報の入力を受け、記憶する。また、端末局接続先制御部５００５は、無線部５００１−１〜Ｒｍからのプローブリクエストまたはアソシエーション受信の通知を受け、無線部５００１−１〜Ｒｍにプローブリクエストまたはアソシエーションに対して応答するか否かを判定し、無線部５００１−１〜Ｒｍへ通知する。
【０１２７】
以上説明した制御処理手順及び装置構成によって、それぞれ異なる帯域幅が割り当てられた複数の無線部を具備する基地局に対し、基地局配下の端末局が接続する際、それぞれどの無線部と接続して通信を行うかを集中制御局から設定することで、基地局間で協調した端末局への帯域幅割り当てを行い、エリア全体で周波数利用効率を向上して通信品質を改善できる。また、基地局が複数の無線部を具備することで基地局あたりで利用可能な帯域幅を拡大でき、端末局あたりの無線リソース割り当てを向上して高い通信スループットを得ることが可能となる。
【０１２８】
なお、前述した実施形態における集中制御局及び基地局をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されるものであってもよい。
【０１２９】
以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明してきたが、上記実施の形態は本発明の例示に過ぎず、本発明が上記実施の形態に限定されるものではないことは明らかである。したがって、本発明の技術思想及び範囲を逸脱しない範囲で構成要素の追加、省略、置換、その他の変更を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
無線ＬＡＮが密集している環境において、協調した帯域幅制御を行うことが効果的な用途に適用できる。
【符号の説明】
【０１３１】
１・・・ネットワーク、１０、２０、３０・・・集中制御局、１０１、２０１・・・無線情報収集部、１０２、２０２・・・無線情報データベース、１０３、２０３・・・帯域幅情報算出部、１０４、２０４・・・帯域幅情報通知部、１００、３００、５００・・・基地局、２００、４００・・・端末局、１０００−１〜Ａ、３０００−１〜Ａ、４０００−１〜Ｂ、５０００−１〜Ｒ・・・アンテナ、１００１、３００１、４００１・・・無線部、１００１０、３００１０、４００１０・・・帯域幅割り当て部、３００１１・・・端末局制御部、１００２、３００２、４００２・・・無線情報取得部、１００３、３００３、４００３・・・無線情報出力部、１００４、３００４・・・帯域幅情報取得部、３０１・・・無線情報収集部、３０２・・・無線情報データベース、３０３・・・端末接続先情報算出部、３０４・・・端末局接続先情報通知部、５００１・・・無線部、５００２・・・無線情報取得部、５００３・・・無線情報出力部、５００４・・・端末局接続先情報取得部、５００５・・・端末局接続先制御部
【図１】
2016052101.tif 000003
【図２】
2016052101.tif 000004
【図３】
2016052101.tif 000005
【図４】
2016052101.tif 000006
【図５】
2016052101.tif 000007
【図６】
2016052101.tif 000008
【図７】
2016052101.tif 000009
【図８】
2016052101.tif 000010
【図９】
2016052101.tif 000011
【図１０】
2016052101.tif 000012
【図１１】
2016052101.tif 000013
【図１２】
2016052101.tif 000014
【図１３】
2016052101.tif 000015
【図１４】
2016052101.tif 000016