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技術 マルチホップ通信方法、マルチホップ通信システム、および通信端末

出願人 パナソニックIPマネジメント株式会社
発明者 岡田幸夫
出願日 2011年8月26日 (9年1ヶ月経過) 出願番号 2011-185082
公開日 2013年1月24日 (7年8ヶ月経過) 公開番号 2013-017153
状態 特許登録済
技術分野 移動無線通信システム
主要キーワード 干渉度合 ジャンパースイッチ 周波数距離 重み係数β 所定範囲毎 変更確率 チャンネル利用 各子端末
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重要な関連分野

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図面 (15)

課題

親端末同士による通信や、サーバ等の集中的な管理が不要で、他の通信セルからの漏れ電力による無線パケット干渉を抑制することができるマルチホップ通信方法マルチホップ通信システム、および通信端末を提供する。

解決手段

1台の親端末1と複数台子端末2とがマルチホップ通信を行う通信セルC1,C2,...を構築し、親端末1は、自端末が属する通信セルとセル内チャンネルが同一である他の通信セルとの通信における干渉の度合が所定の閾値を超えた場合、自端末が属する通信セルおよび隣接する通信セルにおいてセル内チャンネルに用いていない1乃至複数の無線チャンネルから、自端末が属する通信セルおよび隣接する通信セルのそれぞれのセル内チャンネルとの間の周波数距離に基づく干渉レベルが最小になる無線チャンネルを選択し、この選択した無線チャンネルを自端末が属する通信セルのセル内チャンネルに設定する。

概要

背景

従来から、通信ネットワーク上に存在する通信端末間通信する際に、情報を伝送しようとする通信端末間で通信を直接行うことができない場合に、他の通信端末を通信の中継に用いることによって通信を可能にするマルチホップ通信が知られている。このようなマルチホップ通信は、とくに通信ネットワークの一つである無線ネットワークにおいて用いられる。

このような通信ネットワークでは、通信端末の接続・離脱通信環境の変動等によって、通信可能であった通信端末が通信不可能となって、通信ネットワークのネットワークトポロジーが変化する場合がある。したがって、各通信端末間で良好に通信を行うためには、通信ネットワークのネットワークトポロジーが変化した場合に各通信端末間の通信ルート構築することが必要となる(例えば、特許文献1、2参照)。

通信ルートを構築する方法としては、例えば、通信端末間で経路情報交換し、使用可能な通信ルートを探索するとともに使用可能な通信ルートのうち通信品質のよいルートを選択することによって、通信端末間の通信ルートを構築することができる。

また近年、例えば自動遠隔検針システムのように、複数台親端末所定範囲毎に設置し、各親端末が周辺に存在する複数の子端末との間で通信を行う通信システムがある。この種の通信システムにおいても、親端末と子端末との間の通信に上記マルチホップ通信を用いた通信ネットワークを構築することが提案されている。

この親端末および子端末を用いた通信ネットワークでは、所定範囲毎に設けた親端末が、周辺の複数の子端末の各々から、直接的、または他の子端末を中継端末として用いて間接的に、所定の情報を取得する。すなわち、1台の親端末とこの親端末が所定情報を取得する複数台の子端末によって、マルチホップ通信による通信セルが形成され、この通信セルが複数設けられることによって、複数の通信ネットワークが構築されている。

このような親端末および子端末を用いた通信ネットワークでは、所定の周波数帯域内に設けられた複数の無線チャンネルから、何れかの無線チャンネルを択一的に選択して無線パケット送受信が行われる。そのため、複数の通信セルを設けた場合には、近接した通信ネットワーク同士で同じ無線チャンネルを用いて通信を行うと、無線パケットが互いに干渉して通信品質が低下する恐れがある。そこで、通信セル間の干渉を抑制するために、各通信セルへの無線チャンネルの割り当て方法が提案されている(例えば、特許文献3〜6参照)。

例えば、光ファイバ網などにより構成される上位ネットワークに親端末を接続し、各親端末に設けたGPSからの位置情報に基づいて、親端末が利用する無線チャンネルを上位ネットワークのサーバ側で集中的に管理するような方法が考えられる。この場合、親端末間の距離が短い場合には、各通信セルに異なる無線チャンネルを割り当てる。

また、近接した親端末同士が互いに通信して、互いに異なる無線チャンネルを利用するように設定する方法もある。

このような無線チャンネルの動的な割り当ては、グラフ理論多重彩色問題であり、NP完全問題でもあるため、完全解の導出は困難であり、ある程度に良好な解を求めればよく、そのアルゴリズムは、数学グラフ分野で多数研究されている。

概要

親端末同士による通信や、サーバ等の集中的な管理が不要で、他の通信セルからの漏れ電力による無線パケットの干渉を抑制することができるマルチホップ通信方法マルチホップ通信システム、および通信端末を提供する。 1台の親端末1と複数台の子端末2とがマルチホップ通信を行う通信セルC1,C2,...を構築し、親端末1は、自端末が属する通信セルとセル内チャンネルが同一である他の通信セルとの通信における干渉の度合が所定の閾値を超えた場合、自端末が属する通信セルおよび隣接する通信セルにおいてセル内チャンネルに用いていない1乃至複数の無線チャンネルから、自端末が属する通信セルおよび隣接する通信セルのそれぞれのセル内チャンネルとの間の周波数距離に基づく干渉レベルが最小になる無線チャンネルを選択し、この選択した無線チャンネルを自端末が属する通信セルのセル内チャンネルに設定する。

目的

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、親端末同士による通信や、サーバ等の集中的な管理が不要で、他の通信セルからの漏れ電力による無線パケットの干渉を抑制することができるマルチホップ通信方法、マルチホップ通信システム、および通信端末を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

複数の無線チャンネルから選択した1つの無線チャンネルをセル内チャンネルとして用いて1台の親端末と1台乃至複数台子端末とがマルチホップ通信を行う通信セルを複数構築し、前記子端末は、自端末が属する通信セルに隣接する通信セルのそれぞれにおける前記セル内チャンネルを検知して、自端末が属する通信セルの前記親端末に通知し、前記親端末は、自端末が属する通信セルと前記セル内チャンネルが同一である他の通信セルとの通信における干渉度合が所定の閾値を超えた場合、自端末が属する通信セルおよび前記隣接する通信セルにおいて前記セル内チャンネルに用いていない1乃至複数の無線チャンネルから、自端末が属する通信セルおよび前記隣接する通信セルのそれぞれの前記セル内チャンネルとの間の周波数距離に基づく干渉レベルが最小になる無線チャンネルを選択し、この選択した無線チャンネルを自端末が属する通信セルの前記セル内チャンネルに設定することを特徴とするマルチホップ通信方法

請求項2

複数の無線チャンネルから選択した1つの無線チャンネルをセル内チャンネルとして用いて1台の親端末と1台乃至複数台の子端末とがマルチホップ通信を行う通信セルを複数構築し、前記親端末および前記子端末は、自端末が属する通信セルを識別するための通信セル情報を含み、自端末の生存報知するハローパケットを前記セル内チャンネルを用いて送信し、前記子端末は、前記セル内チャンネルを用いて受信した前記ハローパケットの前記通信セル情報が示す通信セルと自端末が属する第1の通信セルとが異なる場合には、受信した前記ハローパケットの前記通信セル情報を含み、同一の前記セル内チャンネルを用いる第2の通信セルを検知したことを通知する検知情報を、前記第1の通信セルに属する前記親端末に送信し、前記複数の無線チャンネルを順次切り替えて前記ハローパケットを受信した場合には、受信した前記ハローパケットの前記通信セル情報と、前記ハローパケットを受信した無線チャンネルに関するチャンネル情報とを含み、前記第1の通信セルの周囲に存在する第3の通信セルが用いる前記セル内チャンネルを通知するチャンネル利用情報を、前記第1の通信セルに属する前記親端末に送信し、前記第1の通信セルに属する前記親端末は、受信した前記検知情報に基づいて、前記第1の通信セルと前記第2の通信セルとの通信における干渉の度合を導出し、この干渉の度合が所定の閾値を超えた場合、前記チャンネル利用情報に基づいて、前記第1,第3の通信セルが前記セル内チャンネルに用いていない無線チャンネルである未使用チャンネルから、前記第1,第3の通信セルの前記セル内チャンネルである使用チャンネルとの間の周波数距離に基づく干渉レベルが最小になる未使用チャンネルを選択し、この選択した未使用チャンネルを前記第1の通信セルの前記セル内チャンネルに設定することを特徴とするマルチホップ通信システム

請求項3

前記親端末は、前記チャンネル利用情報に基づき、前記使用チャンネルのそれぞれを用いる通信セルの数に応じて、前記干渉レベルに重み付けすることを特徴とする請求項2記載のマルチホップ通信システム。

請求項4

前記親端末は、前記使用チャンネルのそれぞれに隣り合う無線チャンネルである隣接チャンネルを前記未使用チャンネルから除くことを特徴とする請求項2または3記載のマルチホップ通信システム。

請求項5

前記親端末および前記子端末は、前記セル内チャンネルを用いて、自端末が属する通信セルにおいて作成された前記チャンネル利用情報を含む前記ハローパケットを送信し、前記第1の通信セルに属する前記子端末は、前記複数の無線チャンネルを順次切り替えて、前記第3の通信セルから受信した前記ハローパケットに含まれた前記チャンネル利用情報を、前記第1の通信セルに属する前記親端末に送信し、前記第1の通信セルに属する前記親端末は、前記ハローパケットに含まれた前記チャンネル利用情報に基づいて、前記第3の通信セルの周囲に存在する第4の通信セルが用いる前記セル内チャンネルを検知し、前記第4の通信セルが用いる前記セル内チャンネルを、前記未使用チャンネルから除くことを特徴とする請求項2乃至4いずれか記載のマルチホップ通信システム。

請求項6

前記第1の通信セルに属する前記親端末は、前記未使用チャンネルがない場合、各無線チャンネルを用いている前記第3の通信セルの台数をN、各無線チャンネルを用いている前記第4の通信セルの台数をM、0〜1の重み係数をβとして、無線チャンネル毎評価関数をN+βMで導出し、前記評価関数が最小になる無線チャンネルを前記セル内チャンネルに設定することを特徴とする請求項5記載のマルチホップ通信システム。

請求項7

前記第1の通信セルに属する前記親端末は、前記使用チャンネルを、前記第1,第3,第4の通信セルにおける前記セル内チャンネルとし、前記未使用チャンネルに対する前記第4の通信セルの前記セル内チャンネルの前記干渉レベルは、前記未使用チャンネルに対する前記第3の通信セルの前記セル内チャンネルの前記干渉レベルより軽い重み付けがなされることを特徴とする請求項5または6記載のマルチホップ通信システム。

請求項8

前記親端末のそれぞれは、優先順位が設定され、前記干渉の度合が所定の閾値を超えた場合、この優先順位に基づいて、前記未使用チャンネルを前記セル内チャンネルに設定するか否かを決定することを特徴とする請求項2乃至7いずれか記載のマルチホップ通信システム。

請求項9

無線チャンネルのそれぞれは、所定の確率密度関数にしたがった確率が設定されており、前記親端末は、前記未使用チャンネルの前記確率に基づいて、この未使用チャンネルを前記セル内チャンネルに設定するか否かを決定することを特徴とする請求項1乃至8いずれか記載のマルチホップ通信システム。

請求項10

前記確率密度関数は、無線チャンネルの識別番号と、前記親端末のそれぞれに設定された優先順位を変数とする関数であることを特徴とする請求項9記載のマルチホップ通信システム。

請求項11

前記親端末は、過去に前記第1の通信セルと前記第2の通信セルとの通信における干渉の度合が所定の閾値を超えたことがある前記未使用チャンネルの前記確率を、この未使用チャンネルを前記セル内チャンネルに設定しない方向に変動させることを特徴とする請求項9または10記載のマルチホップ通信システム。

請求項12

複数の無線チャンネルから選択した1つの無線チャンネルをセル内チャンネルとして用いて1台の親端末と1台乃至複数台の子端末とがマルチホップ通信を行う通信セルを複数構築したマルチホップ通信システムの前記親端末に用いられる通信端末であって、自端末が属する通信セルに隣接する通信セルのそれぞれにおける前記セル内チャンネルの検知結果を、自端末が属する通信セルの前記子端末から取得し、この取得した検知結果に基づいて、自端末が属する通信セルと前記セル内チャンネルが同一である他の通信セルとの通信における干渉の度合が所定の閾値を超えた場合、自端末が属する通信セルおよび前記隣接する通信セルにおいて前記セル内チャンネルに用いていない1乃至複数の無線チャンネルから、自端末が属する通信セルおよび前記隣接する通信セルのそれぞれの前記セル内チャンネルとの間の周波数距離に基づく干渉レベルが最小になる無線チャンネルを選択し、この選択した無線チャンネルを自端末が属する通信セルの前記セル内チャンネルに設定することを特徴とする通信端末。

請求項13

複数の無線チャンネルから選択した1つの無線チャンネルをセル内チャンネルとして用いて1台の親端末と1台乃至複数台の子端末とがマルチホップ通信を行う通信セルを複数構築したマルチホップ通信システムの前記子端末に用いられる通信端末であって、自端末が属する通信セルに隣接する通信セルのそれぞれにおける前記セル内チャンネルを検知して、自端末が属する通信セルの前記親端末に通知することを特徴とする通信端末。

技術分野

0001

本発明は、マルチホップ通信方法マルチホップ通信システム、および通信端末に関するものである。

背景技術

0002

従来から、通信ネットワーク上に存在する通信端末間通信する際に、情報を伝送しようとする通信端末間で通信を直接行うことができない場合に、他の通信端末を通信の中継に用いることによって通信を可能にするマルチホップ通信が知られている。このようなマルチホップ通信は、とくに通信ネットワークの一つである無線ネットワークにおいて用いられる。

0003

このような通信ネットワークでは、通信端末の接続・離脱通信環境の変動等によって、通信可能であった通信端末が通信不可能となって、通信ネットワークのネットワークトポロジーが変化する場合がある。したがって、各通信端末間で良好に通信を行うためには、通信ネットワークのネットワークトポロジーが変化した場合に各通信端末間の通信ルート構築することが必要となる(例えば、特許文献1、2参照)。

0004

通信ルートを構築する方法としては、例えば、通信端末間で経路情報交換し、使用可能な通信ルートを探索するとともに使用可能な通信ルートのうち通信品質のよいルートを選択することによって、通信端末間の通信ルートを構築することができる。

0005

また近年、例えば自動遠隔検針システムのように、複数台親端末所定範囲毎に設置し、各親端末が周辺に存在する複数の子端末との間で通信を行う通信システムがある。この種の通信システムにおいても、親端末と子端末との間の通信に上記マルチホップ通信を用いた通信ネットワークを構築することが提案されている。

0006

この親端末および子端末を用いた通信ネットワークでは、所定範囲毎に設けた親端末が、周辺の複数の子端末の各々から、直接的、または他の子端末を中継端末として用いて間接的に、所定の情報を取得する。すなわち、1台の親端末とこの親端末が所定情報を取得する複数台の子端末によって、マルチホップ通信による通信セルが形成され、この通信セルが複数設けられることによって、複数の通信ネットワークが構築されている。

0007

このような親端末および子端末を用いた通信ネットワークでは、所定の周波数帯域内に設けられた複数の無線チャンネルから、何れかの無線チャンネルを択一的に選択して無線パケット送受信が行われる。そのため、複数の通信セルを設けた場合には、近接した通信ネットワーク同士で同じ無線チャンネルを用いて通信を行うと、無線パケットが互いに干渉して通信品質が低下する恐れがある。そこで、通信セル間の干渉を抑制するために、各通信セルへの無線チャンネルの割り当て方法が提案されている(例えば、特許文献3〜6参照)。

0008

例えば、光ファイバ網などにより構成される上位ネットワークに親端末を接続し、各親端末に設けたGPSからの位置情報に基づいて、親端末が利用する無線チャンネルを上位ネットワークのサーバ側で集中的に管理するような方法が考えられる。この場合、親端末間の距離が短い場合には、各通信セルに異なる無線チャンネルを割り当てる。

0009

また、近接した親端末同士が互いに通信して、互いに異なる無線チャンネルを利用するように設定する方法もある。

0010

このような無線チャンネルの動的な割り当ては、グラフ理論多重彩色問題であり、NP完全問題でもあるため、完全解の導出は困難であり、ある程度に良好な解を求めればよく、そのアルゴリズムは、数学グラフ分野で多数研究されている。

先行技術

0011

特開2006−67557号公報
特開2008−244679号公報
特開2007−158485号公報
特開2004−96148号公報
特開2001−128224号公報
特開平10−313476号公報

発明が解決しようとする課題

0012

しかしながら、上述のようなマルチホップ通信を用いた通信ネットワークでは、各子端末が異なる子端末の無線パケットを中継して通信を行う為、親端末と子端末とが直接通信する場合に比べて通信ネットワークが形成する物理的な空間距離が大きくなる。そのため、親端末同士が遠い位置にあった場合であっても、各親端末に接続された子端末同士は近い位置にある場合も多く、親端末の位置情報だけでは無線パケットが干渉する可能性を十分に低減できない。また、親端末同士が遠い位置にあると、親端末同士が互いに通信することが出来ないため、無線パケットが干渉する可能性を十分に低減できないという問題があった。

0013

さらに、隣接する通信セル間で互いに異なる無線チャンネルを用いた場合でも、互いの無線チャンネル間の周波数距離が近い場合、隣り合った無線チャンネルからの漏れ電力によって、無線パケットが干渉する虞があった。

0014

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、親端末同士による通信や、サーバ等の集中的な管理が不要で、他の通信セルからの漏れ電力による無線パケットの干渉を抑制することができるマルチホップ通信方法、マルチホップ通信システム、および通信端末を提供することにある。

課題を解決するための手段

0015

本発明のマルチホップ通信方法は、複数の無線チャンネルから選択した1つの無線チャンネルをセル内チャンネルとして用いて1台の親端末と1台乃至複数台の子端末とがマルチホップ通信を行う通信セルを複数構築し、前記子端末は、自端末が属する通信セルに隣接する通信セルのそれぞれにおける前記セル内チャンネルを検知して、自端末が属する通信セルの前記親端末に通知し、前記親端末は、自端末が属する通信セルと前記セル内チャンネルが同一である他の通信セルとの通信における干渉の度合が所定の閾値を超えた場合、自端末が属する通信セルおよび前記隣接する通信セルにおいて前記セル内チャンネルに用いていない1乃至複数の無線チャンネルから、自端末が属する通信セルおよび前記隣接する通信セルのそれぞれの前記セル内チャンネルとの間の周波数距離に基づく干渉レベルが最小になる無線チャンネルを選択し、この選択した無線チャンネルを自端末が属する通信セルの前記セル内チャンネルに設定することを特徴とする。

0016

本発明のマルチホップ通信システムは、複数の無線チャンネルから選択した1つの無線チャンネルをセル内チャンネルとして用いて1台の親端末と1台乃至複数台の子端末とがマルチホップ通信を行う通信セルを複数構築し、前記親端末および前記子端末は、自端末が属する通信セルを識別するための通信セル情報を含み、自端末の生存報知するハローパケットを前記セル内チャンネルを用いて送信し、前記子端末は、前記セル内チャンネルを用いて受信した前記ハローパケットの前記通信セル情報が示す通信セルと自端末が属する第1の通信セルとが異なる場合には、受信した前記ハローパケットの前記通信セル情報を含み、同一の前記セル内チャンネルを用いる第2の通信セルを検知したことを通知する検知情報を、前記第1の通信セルに属する前記親端末に送信し、前記複数の無線チャンネルを順次切り替えて前記ハローパケットを受信した場合には、受信した前記ハローパケットの前記通信セル情報と、前記ハローパケットを受信した無線チャンネルに関するチャンネル情報とを含み、前記第1の通信セルの周囲に存在する第3の通信セルが用いる前記セル内チャンネルを通知するチャンネル利用情報を、前記第1の通信セルに属する前記親端末に送信し、前記第1の通信セルに属する前記親端末は、受信した前記検知情報に基づいて、前記第1の通信セルと前記第2の通信セルとの通信における干渉の度合を導出し、この干渉の度合が所定の閾値を超えた場合、前記チャンネル利用情報に基づいて、前記第1,第3の通信セルが前記セル内チャンネルに用いていない無線チャンネルである未使用チャンネルから、前記第1,第3の通信セルの前記セル内チャンネルである使用チャンネルとの間の周波数距離に基づく干渉レベルが最小になる未使用チャンネルを選択し、この選択した未使用チャンネルを前記第1の通信セルの前記セル内チャンネルに設定することを特徴とする。

0017

この発明において、前記親端末は、前記チャンネル利用情報に基づき、前記使用チャンネルのそれぞれを用いる通信セルの数に応じて、前記干渉レベルに重み付けすることが好ましい。

0018

この発明において、前記親端末は、前記使用チャンネルのそれぞれに隣り合う無線チャンネルである隣接チャンネルを前記未使用チャンネルから除くことが好ましい。

0019

この発明において、前記親端末および前記子端末は、前記セル内チャンネルを用いて、自端末が属する通信セルにおいて作成された前記チャンネル利用情報を含む前記ハローパケットを送信し、前記第1の通信セルに属する前記子端末は、前記複数の無線チャンネルを順次切り替えて、前記第3の通信セルから受信した前記ハローパケットに含まれた前記チャンネル利用情報を、前記第1の通信セルに属する前記親端末に送信し、前記第1の通信セルに属する前記親端末は、前記ハローパケットに含まれた前記チャンネル利用情報に基づいて、前記第3の通信セルの周囲に存在する第4の通信セルが用いる前記セル内チャンネルを検知し、前記第4の通信セルが用いる前記セル内チャンネルを、前記未使用チャンネルから除くことが好ましい。

0020

この発明において、前記第1の通信セルに属する前記親端末は、前記未使用チャンネルがない場合、各無線チャンネルを用いている前記第3の通信セルの台数をN、各無線チャンネルを用いている前記第4の通信セルの台数をM、0〜1の重み係数をβとして、無線チャンネル毎評価関数をN+βMで導出し、前記評価関数が最小になる無線チャンネルを前記セル内チャンネルに設定することが好ましい。

0021

この発明において、前記第1の通信セルに属する前記親端末は、前記使用チャンネルを、前記第1,第3,第4の通信セルにおける前記セル内チャンネルとし、前記未使用チャンネルに対する前記第4の通信セルの前記セル内チャンネルの前記干渉レベルは、前記未使用チャンネルに対する前記第3の通信セルの前記セル内チャンネルの前記干渉レベルより軽い重み付けがなされることが好ましい。

0022

この発明において、前記親端末のそれぞれは、優先順位が設定され、前記干渉の度合が所定の閾値を超えた場合、この優先順位に基づいて、前記未使用チャンネルを前記セル内チャンネルに設定するか否かを決定することが好ましい。

0023

この発明において、無線チャンネルのそれぞれは、所定の確率密度関数にしたがった確率が設定されており、前記親端末は、前記未使用チャンネルの前記確率に基づいて、この未使用チャンネルを前記セル内チャンネルに設定するか否かを決定することが好ましい。

0024

この発明において、前記確率密度関数は、無線チャンネルの識別番号と、前記親端末のそれぞれに設定された優先順位を変数とする関数であることが好ましい。

0025

この発明において、前記親端末は、過去に前記第1の通信セルと前記第2の通信セルとの通信における干渉の度合が所定の閾値を超えたことがある前記未使用チャンネルの前記確率を、この未使用チャンネルを前記セル内チャンネルに設定しない方向に変動させることが好ましい。

0026

本発明の通信端末は、複数の無線チャンネルから選択した1つの無線チャンネルをセル内チャンネルとして用いて1台の親端末と1台乃至複数台の子端末とがマルチホップ通信を行う通信セルを複数構築したマルチホップ通信システムの前記親端末に用いられる通信端末であって、自端末が属する通信セルに隣接する通信セルのそれぞれにおける前記セル内チャンネルの検知結果を、自端末が属する通信セルの前記子端末から取得し、この取得した検知結果に基づいて、自端末が属する通信セルと前記セル内チャンネルが同一である他の通信セルとの通信における干渉の度合が所定の閾値を超えた場合、自端末が属する通信セルおよび前記隣接する通信セルにおいて前記セル内チャンネルに用いていない1乃至複数の無線チャンネルから、自端末が属する通信セルおよび前記隣接する通信セルのそれぞれの前記セル内チャンネルとの間の周波数距離に基づく干渉レベルが最小になる無線チャンネルを選択し、この選択した無線チャンネルを自端末が属する通信セルの前記セル内チャンネルに設定することを特徴とする。

0027

本発明の通信端末は、複数の無線チャンネルから選択した1つの無線チャンネルをセル内チャンネルとして用いて1台の親端末と1台乃至複数台の子端末とがマルチホップ通信を行う通信セルを複数構築したマルチホップ通信システムの前記子端末に用いられる通信端末であって、自端末が属する通信セルに隣接する通信セルのそれぞれにおける前記セル内チャンネルを検知して、自端末が属する通信セルの前記親端末に通知することを特徴とする。

発明の効果

0028

以上説明したように、本発明では、親端末同士による通信や、サーバ等の集中的な管理が不要で、他の通信セルからの漏れ電力による無線パケットの干渉を抑制することができるという効果がある。

図面の簡単な説明

0029

実施形態1のシステムの概略を示す構成図である。
同上の通信端末の構成を示すブロック図である。
同上の隣接端末管理テーブルの構成を示すテーブル図である。
(a)(b)同上の通信ルートテーブルの構成を示すテーブル図である。
同上の検知情報管理テーブルの構成を示すテーブル図である。
(a)(b)(c)同上の通信パケットフォーマットを示す図である。
同上の通信シーケンスを示すシーケンス図である。
同上のセル内チャンネル変更処理を示すフローチャート図である。
同上の通信パケットのフォーマットを示す図である。
同上のチャンネル情報管理テーブルの構成を示すテーブル図である。
同上の無線チャンネルの使用状況を示すチャンネル構成図である。
同上の周波数距離−離隔指数の対応を示すテーブル図である。
実施形態2の無線チャンネルの使用状況を示すチャンネル構成図である。
実施形態4の無線チャンネルの使用状況を示すチャンネル構成図である。

実施例

0030

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

0031

(実施形態1)
図1は、本実施形態のマルチホップ通信システムが構成する無線ネットワークの概略図である。この無線ネットワークは、複数の住戸Kで構成される住戸群で用いられ、住戸群内には、所定範囲毎(例えば、半径500m毎)に親となる通信端末1が設置され、各住戸Kには、子となる通信端末2が設置される。なお以降、親となる通信端末1は親端末1と称し、子となる通信端末2は子端末2と称す。さらに、親端末1を個別に識別する場合は、親端末1−1、1−2、1−3、1−4、...の符号を用い、子端末2を個別に識別する場合は、子端末2−1、2−2、2−3、...の符号を用いる。

0032

そして、子端末2は、各住戸Kに関する所定情報を、1台の親端末1へ無線送信する機能を有する。親端末1は、各住戸Kに関する所定情報を複数の子端末2から無線で取得し、取得した所定情報を、図示しない上位の管理装置光ファイバ回線等を用いて送信する機能を有する。例えば、親端末1が、各住戸Kにおける電力使用量ガス使用量水道使用量等の検針情報を、子端末2から取得することによって、遠隔検針システムを構成できる。また、親端末1が、予め設定された所定の情報を子端末2との間で送受することによって、各住戸K内の機器の状態を監視する遠隔監視システム、各住戸K内の機器の状態を制御する遠隔制御システム等を構成することも可能である。

0033

この無線ネットワークでは、親端末1および子端末2は、マルチホップ通信により無線信号を互いに送受している。すなわち、本無線ネットワークでは、親端末1と各子端末2との間で直接または間接に通信が行われ、親端末1と直接通信できない子端末2は、通信可能な距離にある他の子端末2が通信パケットを順次中継することで、親端末1との間で通信を行っている。

0034

また、このマルチホップ通信システムでは、1台の親端末1と、この親端末1へ所定情報を直接または間接に送信する1台〜複数台の子端末2とによって、小規模な無線ネットワークである通信セルが構築されている。すなわち、本実施形態では、複数の通信セルC1、C2、C3、C4、...が併設されている。各通信セルにおける親端末1は、互いに周波数の異なる複数の無線チャンネルから、通信パケットの送受信に用いる通信チャンネルを択一的に選択する。また子端末2は、自端末が属する親端末1が選択した通信チャンネルを用いて、通信パケットの送受信を行う。すなわち、同一通信セルに属する親端末1及び子端末2は、同じ周波数の無線チャンネルを利用して無線パケットの送受信を行う。各通信セルにおいて親端末1及び子端末2が互いの通信に用いるこの1つの無線チャンネルを、セル内チャンネルと称す。本実施形態では、各通信端末Aが利用可能な無線チャンネルとして、互いに周波数の異なる無線チャンネルCh1、Ch2、・・・が設定されている。

0035

図2は、通信端末Aのブロック図である。本実施形態では、親端末1と子端末2とに同一の通信端末Aを用いており、例えば、通信端末Aは、ジャンパースイッチ切替スイッチ等の設定手段を用いて「親」に設定されることで親端末1として機能し、また「子」に設定されることで子端末2として機能する。また以降では、親端末1と子端末2とを区別しない場合、通信端末Aと称す。

0036

通信端末Aは、記憶部10と、制御部20と、無線通信インタフェース部30とを備えて構成される。

0037

記憶部10は、ROMなどの不揮発性メモリ、EEPROMなどの書換え可能な不揮発性のメモリ、RAMなどの揮発性のメモリからなる。そして記憶部10は、通信ルートや通信可能な隣接端末(直接通信可能な親端末1または子端末2)に関するリンク情報などを記憶するテーブル記憶部101を備える。さらに記憶部10は、通信端末Aを動作させるための制御プログラム等の各プログラムや、各プログラムの実行に必要な情報等も記憶している。

0038

本実施形態では、親端末1、子端末2の各々に、ユニークな端末IDが割り付けられ、各通信端末Aの記憶部10には、自端末に割り付けられた端末IDも格納されている。本実施形態では、親端末1−1、1−2、1−3、....に、端末ID「M1」、「M2」、「M3」...が、予め割り付けられている。また、子端末2−1、2−2、2−3、....には、後述する通信ルートが構築された場合に、親端末1によって端末ID「T1」、「T2」、「T3」...が割り付けられる。

0039

また、通信端末Aの各々には、シリアル番号(製造番号)やMACアドレス等の装置IDが予め割り付けられており、各通信端末Aの記憶部10には、この装置IDが予め格納されている。そして、通信端末Aが送受信する通信パケットは、この装置IDが付加されることによって通信制御がなされる。

0040

また、各通信セルの各々には、ユニークな通信セルIDが割り付けられ、通信端末Aは、通信パケットに自端末が属する通信セルの通信セルIDを含めて送信する。本実施形態では、通信セルに属する親端末1の端末IDを通信セルIDとして用いており、通信セルC1、C2、C3、....の通信セルIDは、それぞれ「M1」、「M2」、「M3」、....が用いられる。なお、この通信IDが、本発明の通信セル情報に相当する。

0041

親端末1および子端末2のテーブル記憶部101には、図3に示す隣接端末管理テーブルTB11が格納され、親端末1のテーブル記憶部101には、図5に示す検知情報管理テーブルTB12が格納される。また、親端末1のテーブル記憶部101には、図4(a)に示す通信ルートテーブルTB21が格納され、子端末2のテーブル記憶部101には、図4(b)に示す通信ルートテーブルTB22が格納される。

0042

隣接端末管理テーブルTB11は、図3に示すように、他の通信端末Aによって中継されることなく、当該通信端末Aと直接通信することができる通信端末A(以降、隣接端末Aと称す)に関する情報(隣接端末情報)を、テーブル形式で記憶している。具体的に、隣接端末管理テーブルTB11は、隣接端末ID、端末種類受信リンク通信品質、送信リンク通信品質、リンク通信品質の各フィールドが設けられている。

0043

隣接端末管理テーブルTB11において、隣接端末IDは、自端末と直接通信が可能な通信端末Aに割り付けられた端末IDである。端末種類は、隣接端末Aの種類(親端末1「親」または子端末2「子」)を示す。受信リンク通信品質は、隣接端末Aから自端末への通信リンクの通信品質を示す。送信リンク通信品質は、自端末から隣接端末Aへの通信リンクの通信品質を示す。リンク通信品質は、隣接端末Aと自端末との間の通信リンクにおける通信品質を示す。

0044

直接通信可能な2台の通信端末A−A間の通信リンクにおけるリンク通信品質は、例えば、通信品質値SQが用いられる。通信品質値SQは、直接通信可能な2台の通信端末A−A間の受信信号強度が大きいほど小さくなる10段階や20段階等の整数値で表される。すなわち、通信品質値SQは、その整数値が小さいほど、通信パケットの減衰が小さく、通信状態がよい。

0045

そして、通信パケットを受信する場所におけるノイズレベルや干渉レベルが異なる場合、通信リンクにおける双方向の通信品質は互いに異なり、通信リンクにおける双方向の通信品質は、受信リンク通信品質および送信リンク通信品質で構成される。受信リンク通信品質は、直接通信可能な2台の通信端末A−A間のリンクにおいて、自端末Aが他の通信端末Aから通信パケットを受信したときの受信信号強度である。送信リンク通信品質は、直接通信可能な2台の通信端末A−A間のリンクにおいて、自端末Aが他の通信端末Aへ通信パケットを送信し、他の通信端末Aが通信パケットを受信したときの受信信号強度である。

0046

隣接端末管理テーブルTB11においても、通信端末Aにおける受信リンク通信品質および送信リンク通信品質の各フィールドが設けられている。そして、通信端末A−A間で通信を行った場合に通信の確実性信頼性)を保証する観点から、受信リンク通信品質と送信通信品質とのうち、通信状態の悪い方(リンク通信品質の値が大きい方)が、2台の通信端末A−A間のリンク通信品質として採用される。

0047

そして、親端末1と子端末2との間における通信ルートの通信品質の評価である後述のルート通信品質は、親端末1と子端末2との間の通信ルートを構成する各通信リンクのリンク通信品質の和が採用される。

0048

なお、上述の通信品質値SQは、受信信号強度と関連付けられたが、受信信号強度に代えて、SN比EVM(Error Vector Magnitude)、ビットエラーレートパケットエラーレート等の他の要素と関連付けて算出してもよい。

0049

次に、検知情報管理テーブルTB12には、親端末1と同じ通信セルに属する各子端末2により検知された、同一の通信チャンネルを利用する通信セル(干渉セル)を示す情報(検知情報)をテーブル形式で記憶している。具体的に、検知情報管理テーブルTB12は、干渉セルを検出した子端末の端末ID(子端末ID)、検知された干渉セルの通信セルID(干渉セルID)、検知時刻の各フィールドが設けられている。この干渉セルが、本発明の第2の通信セルに相当する。なお、検知情報管理テーブルTB12は、検知時刻から一定時間経過した検知情報については、定期的に削除されるよう設定されている。

0050

次に、親端末1と子端末2との間における通信ルートは、1乃至複数の通信リンクによって形成されている。そして、親端末1が保持する通信ルートテーブルTB21(図4(a)参照)は、親端末1−この親端末1の配下にある子端末2間における通信ルートに関する情報(通信ルート情報)を、テーブル形式で記憶している。具体的に、通信ルートテーブルTB21は、端末ID、ルート通信品質、ホップ数ホップ先の各フィールドが設けられている。

0051

親端末1が保持する通信ルートテーブルTB21において、端末IDは、通信ルートが構築された配下の子端末2に割り付けられた端末IDである。ルート通信品質は、端末IDフィールドに登録された子端末2までの通信ルートにおける通信品質を示す。ホップ数は、端末IDフィールドに登録された子端末2までの通信ルートにおけるホップ数を示す。ホップ先は、端末IDフィールドに登録された子端末2までの通信ルートにおいて、各ホップにおける送信先の通信端末Aを示す。

0052

次に、子端末2が保持する通信ルートテーブルTB22(図4(b)参照)は、子端末2−この子端末2と通信可能な親端末1間の通信ルートに関する情報(通信ルート情報)を、テーブル形式で記憶している。具体的に、通信ルートテーブルTB22は、端末ID、ルート通信品質、ホップ数、ホップ先の各フィールドが設けられている。

0053

子端末2が保持する通信ルートテーブルTB22において、端末IDは、この子端末2と通信可能な親端末1に割り付けられた端末IDである。ルート通信品質は、端末IDフィールドに登録された親端末1までの通信ルートにおける通信品質を示す。ホップ数は、端末IDフィールドに登録された親端末1までの通信ルートにおけるホップ数を示す。ホップ先は、端末IDフィールドに登録された親端末1までの通信ルートにおいて、各ホップにおける送信先の通信端末Aを示す。

0054

通信ルートテーブルTB21、TB22において、ホップ数は、自端末から通信先端末までの通信ルートにおける通信端末Aの台数である。例えば、子端末2−2が子端末2−1を介して親端末1と通信を行う通信ルートの場合は、ホップ数は「2」となる。ホップ先は、自端末から通信先端末に至るまでに経由する通信端末Aの端末IDが経由順に登録され、最後は、端末IDフィールドに登録された通信端末Aの端末IDが登録される。

0055

次に、無線通信インタフェース部30は、無線信号を用いて他の通信端末Aとの間で通信を行うための通信インタフェース回路である。そして、無線通信インタフェース部30は、互いに周波数の異なる複数の無線チャンネルから択一的に選択された無線チャンネルをセル内チャンネルとして用いて、自端末が属する通信セル内における通信パケットの送受信に用いる。

0056

制御部20は、通信端末Aの各部を制御することによって通信端末A全体の動作を制御する装置であり、例えば、マイクロプロセッサおよびその周辺回路等で構成される。そして、制御部20は、テーブル管理部201と、通信処理部202と、送信タイマ部203とを備えて、直接または間接に子端末2と親端末1との間の通信ルートを構築するための処理である通信ルート構築処理を実行する。

0057

また、制御部20は、チャンネル切替処理部204と、干渉検出部205と、変更タイマ部206とを備え、子端末2と親端末1との間で通信パケットの送受信に用いるセル内チャンネルを決定・変更するための処理であるセル内チャンネル決定処理を実行する。

0058

テーブル管理部201は、記憶部10のテーブル記憶部101に記憶されている各テーブルの登録内容を管理する。通信処理部202は、無線通信インタフェース部30を用いて、他の通信端末Aとの間で通信パケットを送受信し、後述の動作を行うことによって、親端末1と子端末2との間の通信ルートを構築するための通信ルート構築処理を行う。送信タイマ部203は、所定の時間の経過を計る計時手段であり、所定の時間間隔で通信処理部202に各種通信パケットの送信タイミング到来を通知する。

0059

チャンネル切替処理部204は、干渉検出部205にて検出される通信セル間の通信の干渉状況などに基づいて、複数の無線チャンネルからセル内チャンネルを択一的に選択し、無線通信インタフェース部30に設定する。干渉検出部205は、通信処理部202で受信した他の通信端末Aから送信された通信パケットから、通信セル間の干渉状況を検出してチャンネル切替処理部204に出力する。変更タイマ部206は、所定の時刻になったことを検知する計時手段であり、チャンネル切替処理部204に通信チャンネルの変更タイミングの到来を通知する。

0060

次に、本無線ネットワークにおける通信ルートの構築について説明する。

0061

まず、通信端末Aが起動されると、各通信端末Aの制御部20における送信タイマ部203は、ハローパケット(Hello Packet、以下、「Hパケット」と称する)を送信すべく計時を開始する。送信タイマ部203は、タイムアップすると、Hパケットの送信タイミングである旨を通信処理部202に通知する。通信処理部202は、この通知を受けると、Hパケットを無線ネットワークに同報通信で送信する。

0062

Hパケットは、各通信端末Aが、他の通信端末Aに対して自端末の生存を報知する通信パケットである。図6(a)は、Hパケットのフォーマットを示し、送信元端末ID部と、送信先端末ID部と、セルID部と、オペレーションコード部と、端末種類部と、通信ルート部とを備えて構成される。

0063

Hパケットの送信元端末ID部は、Hパケットを送信した通信端末Aの端末IDが収容される。送信先端末ID部は、Hパケットの送信先となる通信端末Aの端末IDが収容され、Hパケットの場合は、ブロードキャスト等の同報通信のコード「BC」が収容される。セルID部は、Hパケットを送信した通信端末Aが属する通信セルに割り当てられた通信セルIDが収容される。本実施形態では、親端末1は、自端末の端末IDを収容し、子端末2は、自端末が属する通信セルの親端末1の端末IDを収容する。オペレーションコード部は、Hパケットのコードが収容される。端末種類部は、Hパケットを送信した通信端末Aが親端末1と子端末2とのいずれであるかを識別するための情報が収容される。

0064

さらにHパケットの通信ルート部は、子端末2から親端末1までの通信ルートを表す通信ルート情報、およびこの通信ルートの通信品質を表すルート品質情報が収容される。通信ルート情報は、子端末2から親端末1までの通信ルートにおいて経由する通信端末Aの端末IDが順に並べられることによって表される。ルート品質情報は、通信ルート内のリンク通信品質の和で表され、このリンク通信品質の和をルート通信品質と称す。

0065

例えば、子端末2−2が子端末2−1を介して親端末1との間で通信ルートを構築し、そのルート通信品質が17であるとする。この場合、子端末2−2が送信するHパケットの通信ルート部には、「T2→T1→M1;17」が収容される。この通信ルートのホップ数は「2」になる。また、親端末1が送信するHパケットの通信ルート部は、「null」(または空データ)となり、ホップ数「0」、ルート通信品質「0」に相当する。

0066

なお、Hパケットは、無線ネットワークの通信トラフィックを抑制するために、通信端末Aが親端末1に設定されている場合、および通信端末Aが、親端末1までの通信ルートが構築されている子端末2である場合に、各通信端末Aから送信される。そして、このHパケットの送信処理は、起動後、一定時間間隔で行われる。

0067

また親端末1までの通信ルートが構築されていない子端末2は、このHパケットを受信して、Hパケットのルート通信品質情報などに基づいて子端末2−親端末1間の通信コストを求め、通信コストが最も小さな親端末1及び親端末1までの通信ルートを構築する。なお、親端末1と子端末2間の通信ルートを構築する方法については、既知の技術であるので詳細な説明は省略する。

0068

次に、本無線ネットワークにおける通信チャンネルの決定方法について、図7のシーケンスを用いて説明する。

0069

まず、親端末1が起動されると、親端末1のチャンネル切替処理部204は、所定の無線チャンネルを仮のセル内チャンネルとして通信インタフェース部30に設定する(ステップS1)。ここで、仮のセル内チャンネルとしたのは、周囲の通信セルにおいてどの無線チャンネルがセル内チャンネルとして利用されているのかが不明であるので、以降の動作を行うことでセル内チャンネルが変更されることを想定したためである。なお、この仮のセル内チャンネルを決定する際には、例えば、利用可能な無線チャンネルごと無線信号強度を測定し、この信号強度が最も低いものを選択するようにしてもよく、利用可能な無線チャンネルからランダムに選択するようにしてもよい。

0070

ここで、この親端末1の周囲に配置された子端末2は、仮のセル内チャンネルを用いて送信されたHパケットを受信し、自端末が属する通信セルよりも通信品質が高い場合には、この親端末1との間で通信ルートを構築する。これにより、この親端末1の周囲に配置された子端末2は、親端末1と同じセル内チャンネルを用いて直接的・間接的に通信を行い、この親端末1と子端末2とを含む通信セルが形成される。なお、子端末2は、自端末が属する通信セルの親端末1に付与された端末IDを、通信セルIDとして記憶部10に記憶する。

0071

本実施形態において、図1に示すように、通信セルC1には、親端末1−1、子端末2−1、2−2、2−3が含まれ、通信セルC2には、親端末1−2、子端末2−4、2−5が含まれ、通信セルC3には、親端末1−3、子端末2−6が含まれる。そして、子端末2−2は、子端末2−1を中継して親端末1−1と間接的に通信し、子端末2−1及び子端末2−3は、親端末1−1と直接的に通信する。また、子端末2−5は、子端末2−4を中継して親端末1−2と間接的に通信し、子端末2−4は、親端末1−2と直接的に通信する。また、子端末2−6は、親端末1−3と直接的に通信する。

0072

ここで、親端末1−1、1−2、1−3は、何れも通信パケットの送受信に利用するセル内チャンネルとして、チャンネルCh1が設定されている。また、子端末2−2と直接通信可能な範囲には、子端末2−1、2−5が存在する。すなわち、子端末2−2と子端末2−5は、互いに異なる通信セルに含まれているが、同じセル内チャンネルを用いて無線パケットの通信を、各通信セル内で行っている。さらに、子端末2−3と直接通信可能な範囲には、親端末1−1と子端末2−6が存在する。すなわち、子端末2−3と子端末2−6は、互いに異なる通信セルに含まれているが、同じセル内チャンネルを用いて無線パケットの通信を、各通信セル内で行っている。

0073

ここで、各子端末2は、上述のように定期的にHパケットを送信するとともに、周囲の通信端末Aから送信されたHパケットを受信している。なお、本実施形態では、自端末が属する通信セルのセル内チャンネルを用いて送信されるHパケットを受信している。

0074

子端末2は、Hパケットを受信すると、Hパケットに含まれる通信セルIDと、自端末が属する通信セル(第1の通信セル)の通信セルIDとを比較する。本実施形態では、通信セルIDとして親端末1の端末IDを用いているので、実際には、Hパケットに含まれる通信セルIDと、自端末が属する通信セルの親端末1の端末IDとを比較する。この比較の結果、双方の通信セルIDが異なれば、自端末が属する通信セルと同じセル内チャンネルを使用する他の通信セルである干渉セル(第2の通信セル)を検知したことを示すチャンネル検知情報パケット(以降、Dパケットと称す)を、自端末が属する通信セルの親端末1に向けて直接または間接に送信する。なお、Dパケットが、本発明の検知情報に相当する。

0075

図6(b)は、このDパケットのフォーマットを示している。Dパケットは、送信元端末ID部と、送信先端末ID部と、セルID部と、オペレーションコード部と、検知情報部とを備えて構成される。

0076

Dパケットの送信元端末ID部は、Dパケットを送信した通信端末Aの端末IDが収容される。送信先端末ID部は、Dパケットの送信先となる通信端末Aの端末IDが収容され、Dパケットの場合は、通信端末Aが属する通信セルの親端末1の端末IDが収容される。セルID部は、Dパケットを送信する通信端末Aが属する通信セルに割り当てられた通信セルIDが収容される。本実施形態では、親端末1は、自端末の端末IDを収容し、子端末2は、自端末が属する通信セルの親端末1の端末IDを収容する。オペレーションコード部は、Dパケットのコードが収容される。検知情報部には、例えば受信したHパケットに含まれるセルID部と同じ値であり、検知した干渉セルの通信セルIDを示す干渉セルIDが収容される。

0077

具体的に図7において、通信セルC2に属する子端末2−5が周囲の端末にHパケットを送信すると(ステップS2)、子端末2−2、2−4は、それぞれ子端末2−5からのHパケットを受信する。Hパケットを受信した子端末2−4は、子端末2−5と同一の通信セルC2に含まれているので、Dパケットの送信を行わない。

0078

Hパケットを受信した子端末2−2は、通信セルC1に属しており、Hパケットに含まれる通信セルIDと、自端末が属する通信セルの通信セルIDとが異なるので、Dパケットを子端末2−1を中継して親端末1−1に間接的に送信する(ステップS3)。

0079

次に、親端末1−1の通信処理部202は、通信セルC1に属する子端末2−2から送信されたDパケットを受信し(ステップS4)、チャンネル切替処理部204にDパケットを通知する。チャンネル切替処理部204は、Dパケットを送信した子端末2−2の端末IDと、Dパケットを受信した時刻と、Dパケットに含まれる干渉セルIDを検知情報管理テーブルTB12に記憶させる。

0080

具体的に図7において、親端末1−1は、子端末2−2から送信されたDパケットを受信すると、現在の時刻を検知時刻として、子端末2−2の子端末ID、Dパケット内の干渉セルID、及び、検知時刻を検知情報管理テーブルTB12に記憶する(ステップS5)。

0081

次に、親端末1−1のチャンネル切替処理部204は、検知情報管理テーブルTB12に含まれる各情報に基づいて、セル内チャンネルを他の無線チャンネルに切り替える必要があるかを判断し、必要が有ればセル内チャンネルを切り替える。なお、本実施形態では、Dパケットを受信したことをトリガとして、このセル内チャンネルの切り替え処理を開始しているが、所定の時間周期ごとにセル内チャンネルの切り替え処理を開始するようにしてもよい。

0082

まず、親端末1−1の干渉検出部205は、検知情報管理テーブルTB12の各レコードを参照して、通信セルごとに、セル内チャンネルCh1における干渉度合を導出する。本実施形態において、干渉検出部205は、検知情報管理テーブルTB12に干渉セルIDが格納された通信セルの干渉度合を常に「1」とする。

0083

そして、親端末1−1は、通信セルごとに導出した干渉度合の和(すなわち、親端末1−1のセル内チャンネルCh1を用いる干渉セルの数)と、所定の閾値とを比較し、干渉セルの数がこの閾値よりも大きければ、後述するセル内チャンネルの変更処理を行う。なお、本実施形態では、閾値として「1」が予め記憶部10に記憶されている。

0084

具体的に図7において、親端末1−1は、子端末2−2から子端末2−1経由で送信されたDパケットに基づいて種々の情報を検知情報管理テーブルTB12に格納後、干渉検出部205が干渉セルの数を求める。ここで、検知情報管理テーブルTB12には、子端末2−2からの情報のみが格納されており、干渉セルの数は「1」となるので、セル内チャンネルの変更処理は行わない。

0085

次に、通信セルC3に属する子端末2−6がHパケットを送信すると(ステップS6)、子端末2−3は、このHパケットを受信する。Hパケットを受信した子端末2−3は、通信セルC1に属しており、Hパケットに含まれる通信セルIDと、自端末が属する通信セルの通信セルIDとが異なるので、Dパケットを親端末1−1へ直接的に送信する(ステップS7)。この時、親端末1−1に送信されるDパケットの検知情報部には、子端末2−6が属する通信セル(干渉セル)の通信セルID(干渉セルID)を意味する「M3」が収容されている。

0086

親端末1−1は、子端末2−3から送信されたDパケットを受信すると、子端末2−3の子端末ID、Dパケット内の干渉セルID、及び、検知時刻を検知情報管理テーブルTB12に記憶する(ステップS8)。その後、親端末1−1は、上述の干渉セルの数を求める。ここで、検知情報管理テーブルTB12には、子端末2−2と子端末2−3のそれぞれから送信された情報が格納されており、干渉セルの数は「2」となり閾値「1」よりも大きいので、セル内チャンネルの変更処理を開始する。

0087

図8は、セル内チャンネルの変更処理を示すフローチャートである。

0088

まず、セル内チャンネルの変更処理を行うにあたって、親端末1との通信ルートが構築されている子端末2は、全ての無線チャンネルを所定の時間間隔をあけて順次にスキャンする処理を、周期的に常に行っている。ここで、各無線チャンネルをスキャンする時間は、Hパケットの送信間隔よりも長い時間に設定されており、スキャン対象の無線チャンネルを使用している他の端末装置Aがあれば、確実にHパケットを受信できるようにしている。次に、子端末2は、スキャンした各無線チャンネルでHパケットを受信すると、無線チャンネルの利用状況を示すチャンネル利用状況通知パケットを、自端末が属する通信セルの親端末1に送信する。なお、チャンネル利用状況通知パケットが、本発明のチャンネル利用情報に相当する。

0089

図9は、このチャンネル利用状況通知パケットのフォーマットを示している。チャンネル利用状況通知パケットは、送信元端末ID部と、送信先端末ID部と、セルID部と、オペレーションコード部と、チャンネル利用情報部とを備えて構成される。

0090

チャンネル利用状況通知パケットの送信元端末ID部は、チャンネル利用状況通知パケットを送信した通信端末Aの端末IDが収容される。送信先端末ID部は、チャンネル利用状況通知パケットの送信先となる通信端末Aの端末IDが収容され、チャンネル利用状況通知パケットの場合は、通信端末Aが属する通信セルの親端末1の端末IDが収容される。セルID部は、チャンネル利用状況通知パケットを送信する通信端末Aが属する通信セルに割り当てられた通信セルIDが収容される。本実施形態では、親端末1は、自端末の端末IDを収容し、子端末2は、自端末が属する通信セルの親端末1の端末IDを収容する。オペレーションコード部は、チャンネル利用状況通知パケットのコードが収容される。チャンネル利用情報部は、Hパケットを受信した無線チャンネルを示すチャンネル情報と、このチャンネル情報が示す無線チャンネルを用いて受信したHパケットのセルID部に基づく通信セルID(通信セル情報)とを対にして収容している。すなわち、チャンネル利用状況通知パケットは、チャンネル利用状況通知パケットを受信した親端末1が属する通信セル(第1の通信セル)の周囲に存在する他の通信セルである隣接セル(第3の通信セル)の通信セルID、この隣接セルが用いるセル内チャンネルを通知している。なお、本実施形態においては、チャンネル情報として、無線チャンネルCh1の場合には「1」、無線チャンネルCh2の場合には「2」などのチャンネル番号が収容される。このチャンネル番号は、本発明の無線チャンネルの識別番号に相当する。

0091

そして、親端末1のテーブル記憶部101には、図10に示すチャンネル情報管理テーブルTB13が更に記憶される。チャンネル情報管理テーブルTB13には、親端末1が属する通信セルに属する各子端末2により検知された、隣接セルにおけるセル内チャンネルの利用状況を示す情報(チャンネル利用情報)をテーブル形式で記憶している。具体的に、チャンネル情報管理テーブルTB13は、子端末ID、隣接セルの通信ID(隣接セルID)、検知時刻、及び、隣接セルにおけるセル内チャンネル(使用チャンネル)の各フィールドが設けられている。

0092

このように、親端末1は、自端末が属する通信セルに属する子端末2から送信されたチャンネル利用状況通知パケットを受信すると、このパケットに含まれる各情報をチャンネル情報管理テーブルTB13に記憶させる。

0093

そして、上記のように構成された親端末1において、干渉検出部205は、チャンネル情報管理テーブルTB13の各レコードを参照して、切替先の無線チャンネルの干渉レベルを導出する。

0094

例えば、親端末1−1の干渉検出部205は、チャンネル情報管理テーブルTB13の使用チャンネルフィールドを参照して、使用チャンネルを抽出する。図11は、全無線チャンネルCh1〜Ch10とした場合に、使用チャンネルの抽出例を示し、使用チャンネルCh1,Ch6,Ch7,Ch10とする(図11中の横線領域)。なお、使用チャンネルは、親端末1−1のセル内チャンネルCh1と、親端末1−1の隣接セルにおけるセル内チャンネルとで構成される。

0095

次に、親端末1−1の干渉検出部205は、全ての無線チャンネルから、使用チャンネル以外の未使用チャンネルが存在するか否かを判断する(ステップS101)。図11では、未使用チャンネルCh2〜Ch5,Ch8,Ch9が存在する(図11中の白抜き領域)。

0096

そして、親端末1−1の干渉検出部205は、未使用チャンネルのそれぞれの離隔指数に基づいて、未使用チャンネルからセル内チャンネルの候補を絞り込む(ステップS102)。

0097

まず、親端末1−1の干渉検出部205は、未使用チャンネルCh2〜Ch5,Ch8,Ch9の干渉レベルを求める。この干渉レベルは、未使用チャネルと使用チャンネルとの間の周波数距離に基づいて導出される。具体的には図11に示すように、まず、未使用チャンネルの低周波側で最も近い使用チャンネルと未使用チャンネルとの周波数距離X1、未使用チャンネルの高周波側で最も近い使用チャンネルと未使用チャンネルとの周波数距離X2を、未使用チャンネル毎に求める。この低周波側の周波数距離X1,高周波側の周波数距離X2は、無線チャンネルのチャンネル番号の差で表される。

0098

例えば、未使用チャンネルCh2、使用チャンネルCh1,Ch6の場合、低周波側の周波数距離X1=1、高周波側の周波数距離X2=4になる。未使用チャンネルCh3、使用チャンネルCh1,Ch6の場合、低周波側の周波数距離X1=2、高周波側の周波数距離X2=3になる。未使用チャンネルCh4、使用チャンネルCh1,Ch6の場合、低周波側の周波数距離X1=3、高周波側の周波数距離X2=2になる。未使用チャンネルCh5、使用チャンネルCh1,Ch6の場合、低周波側の周波数距離X1=4、高周波側の周波数距離X2=1になる。未使用チャンネルCh8、使用チャンネルCh7,Ch10の場合、低周波側の周波数距離X1=1、高周波側の周波数距離X2=2になる。未使用チャンネルCh9、使用チャンネルCh7,Ch10の場合、低周波側の周波数距離X1=2、高周波側の周波数距離X2=1になる。

0099

次に、図12に示すように、周波数距離に対応した離隔指数が予め設定されており、周波数距離X1,X2を離隔指数に変換する。ここで、周波数距離「1」は、離隔指数「10」に対応し、周波数距離「2」は、離隔指数「3」に対応し、周波数距離「3以上」は、離隔指数「1」に対応しており、離隔指数は、周波数距離が長いほど小さくなる。例えば、低周波側の周波数距離X1=1、高周波側の周波数距離X2=4の場合、周波数距離X1,X2に対応する各離隔指数は、低周波側の離隔指数「10」,高周波側の離隔指数「1」になる。

0100

次に、周波数距離X1,X2に対応する各離隔指数の和を、干渉レベルとして導出する。すなわち、干渉レベル=低周波側の離隔指数+高周波側の離隔指数となる。

0101

例えば、高周波側の周波数距離X1,低周波側の周波数距離X2に対応する各離隔指数が「10」,「1」の場合、干渉レベル=10+1=11になる。この干渉レベルは、未使用チャンネルと使用チャンネルとの干渉レベルを示し、干渉レベルが低いほど、未使用チャンネルと使用チャンネルとが干渉しにくい傾向になる。

0102

したがって、図11において、未使用チャンネルCh2の干渉レベル=11(=10+1)、未使用チャンネルCh3の干渉レベル=4(=3+1)、未使用チャンネルCh4の干渉レベル=4(=1+3)になる。さらに、未使用チャンネルCh5の干渉レベル=11(=1+10)、未使用チャンネルCh8の干渉レベル=13(=10+3)、未使用チャンネルCh9の干渉レベル=13(=3+10)になる。

0103

すなわち、図11に示す未使用チャンネルCh2,Ch3,Ch4,Ch5,Ch8,Ch9の各干渉レベルは、「11」,「4」,「4」,「11」,「13」,「13」になる。この場合、最小の干渉レベル「4」である未使用チャンネルCh3,Ch4が、セル内チャンネルの候補になる。

0104

次に、親端末1−1の干渉検出部205は、検知情報管理テーブルTB12の干渉セルIDを参照する。この干渉セルIDは、自端末と同一のセル内チャンネルを用いる干渉セルに属する親端末1の通信IDである。そして、自端末と、同一のセル内チャンネルを用いる干渉セルに属する親端末1とのそれぞれには、この通信IDの大小によって優先順位nが設定される。そこで、親端末1の干渉検出部205は、自端末の優先順位nを関数f(n)に適用して、関数f(n)の算出結果を得る(ステップS103)。そして、親端末1の干渉検出部205は、乱数生成手段を有しており、関数f(n)の算出結果と乱数生成結果との大小関係によって、自端末においてセル内チャンネルの変更を実行するか否かを判定する(ステップS104)。例えば、定数aとした場合、関数f(n)=exp{−a(n−1)}で表され、親端末1の通信IDが小さいほど優先順位nを高く設定すれば、通信IDが小さい親端末1ほど、セル内チャンネルの変更確率が高くなる。

0105

自端末が属する通信セルと干渉セルとの全てが、セル内チャンネルを等しく変更した場合、変更後に再干渉する可能性が高くなる。しかしながら、上述のように、自端末と、干渉セルに属する親端末1との各優先順位に基づいて、セル内チャンネルの変更確率が設定されるので、セル内チャンネルの変更後に再干渉する可能性を抑制できる。

0106

そして、親端末1−1の干渉検出部205は、セル内チャンネルの変更を実行すると判定した場合、セル内チャンネルの候補である未使用チャンネルCh3,Ch4のそれぞれに対して、チャンネル番号jをパラメータとする確率密度関数p(j)を算出する(ステップS105)。例えば、定数b,c、無線チャンネルChjの干渉レベルRjとした場合、確率密度関数p(j)=b/(Rj+cj)で表され、無線チャンネルのチャンネル番号jが小さいほど、確率密度関数p(j)は高くなる。なお、定数bは、Σp(j)=1になるように設定される。一方、ステップS104においてセル内チャンネルの変更を実行しないと判定した場合は、本処理を終了する。

0107

そして、親端末1−1の干渉検出部205は、未使用チャンネルCh3,Ch4のうち確率密度関数p(j)が高い未使用チャンネルCh3を、切替先のセル内チャンネルに選択する。親端末1−1のチャンネル切替処理部204は、通信セルC1の新たなセル内チャンネルに未使用チャンネルCh3を設定する(ステップS106)。

0108

例えば、セル内チャンネルの候補である未使用チャンネルCh3,Ch4からランダムに選択した場合、システムにおけるセル内チャンネルの再設定処理収束した後には、システム全体で用いるセル内チャンネルの数が多くなる。しかし、上述のように、無線チャンネルのチャンネル番号jが小さいほど、新たなセル内チャンネルに選択され易くすることによって、少ない無線チャンネル数でシステムを運用可能になる。

0109

また、確率密度関数p(j,n)=b/(Rj+c|j−n|)を用いてもよい。この場合、優先順位nの親端末1に対しては、チャンネル番号jの未使用チャンネルが、新たなセル内チャンネルに選択される確率が高くなる。したがって、複数の通信セルに対して、同一のセル内チャンネルを設定する確率が低下し、セル内チャンネル変更後の再干渉を抑制できる。

0110

さらに、親端末1−1の干渉検出部205は、過去において、セル内無線チャンネルとしてチャンネル番号j1の無線チャンネルを用いていた場合に、干渉セルとの干渉によって、他の無線チャンネルに変更した履歴を有するとする。この場合、セル内チャンネルの候補である未使用チャンネルに、チャンネル番号j1の無線チャンネルがある場合、チャンネル番号j1の確率密度関数が低下する方向に、確率密度関数p(j)または確率密度関数p(j,n)を変更して、チャンネル番号j1の選択確率を低下させてもよい。この場合、過去に干渉履歴のある無線チャンネルをセル内チャンネルに設定した後に、セル内チャンネルを元の無線チャンネルに戻すという繰り返しの発生を抑制できる。

0111

また、親端末1−1の干渉検出部205は、ステップS101において未使用チャンネルがない場合、全ての無線チャンネルのなかで干渉セルの数が最小である無線チャンネルが、現在のセル内チャンネルCh1であるか否かを判定する(ステップS107)。具体的に、親端末1−1の干渉検出部205は、テーブル記憶部101に記憶しているチャンネル情報管理テーブルTB13を参照して、同一の無線チャンネルを用いる隣接セルの数を導出する。そして、親端末1−1の干渉検出部205は、現在のセル内チャンネルCh1における干渉セルの数を、他の無線チャンネルにおける干渉セルの数と比較する。

0112

そして、全ての無線チャンネルのうち、現在のセル内チャンネルCh1の干渉セルの数が最小である場合、本処理を終了して、通信セルC1はセル内チャンネルCh1を維持する。一方、現在のセル内チャンネルCh1の干渉セルの数が最小でない場合、干渉セルの数が最小である1乃至複数の他の無線チャンネルを、セル内チャンネルの候補とする(ステップS108)。そして、この干渉セルの数が最小であるセル内チャンネルの候補に対して、上記ステップS103〜S106の処理を行って、いずれか1つの候補を切替先のセル内チャンネルに選択し、通信セルC1の新たなセル内チャンネルに設定する。

0113

次に、親端末1−1は、セル内チャンネルを変更する変更時刻を現在の時刻から求め、この変更時刻と新たなセル内チャンネルとを含むチャンネル変更通知パケットを、自端末と同じ通信セルC1に属する全ての子端末2に向けて同報通信により送信する。ここで、この変更時刻は、例えば、現在の時刻から5分後の時刻であり、自端末と同じ通信セルC1に属する全ての子端末2が、このチャンネル変更通知パケットを正常に受信可能な時刻に設定されていればよい。

0114

チャンネル変更通知パケットのフォーマットを図6(c)に示す。チャンネル変更通知パケットは、送信元端末ID部と、送信先端末ID部と、セルID部と、オペレーションコード部と、変更時刻部と、通信チャンネル部とを備えて構成される。

0115

チャンネル変更通知パケットの送信元端末ID部は、チャンネル変更通知パケットを送信した通信端末Aの端末IDが収容される。送信先端末ID部は、チャンネル変更通知パケットの送信先となる通信端末Aの端末IDが収容され、チャンネル変更通知パケットの場合は、ブロードキャスト等の同報通信のコード「BC」が収容される。セルID部は、チャンネル変更通知パケットを送信した通信端末Aが属する通信セルに割り当てられた通信セルIDが収容される。本実施形態では、親端末1は、自端末の端末IDを収容し、子端末2は、自端末が属する通信セルの親端末1の端末IDを収容する。オペレーションコード部は、チャンネル変更通知パケットのコードが収容される。変更時刻部には、通信チャンネルの変更を開始する変更時刻が収容され、通信チャンネル部には、変更時刻において変更する通信チャンネルを識別可能な値が収容されている。

0116

具体的に図7において、親端末1−1は、新たな通信チャンネルをチャンネルCh3とし、通信チャンネルの変更時刻を現在時刻から5分後に設定して(ステップS9)、チャンネル変更通知パケットを同報通信により送信する(ステップS10)。

0117

チャンネル変更通知パケットを受信した通信セルC1内の子端末2は、チャンネル変更通知パケットの変更時刻部に格納された時刻に通信チャンネルを変更するため、自端末が備える変更タイマ部206を起動する(ステップS12)。この時、子端末2−2は、子端末2−1がチャンネル変更通知パケットを中継することで(ステップS11)、親端末1−1からのチャンネル変更通知パケットを受信する。また、自端末が属する通信セルとは異なる通信セルのチャンネル変更通知パケットを受信した場合は、これらの処理を行わない。

0118

その後、所定の時間が経過して変更時刻になると、親端末1−1及び各子端末2のチャンネル切替処理部204は、変更タイマ部206からの通知を受けて、通信チャンネルをチャンネルCh3に変更する(ステップS13)。このようにして、親端末1−1及び各子端末2を含む通信セルC1で利用する通信チャンネルは、新たな通信チャンネルであるチャンネルCh3に変更される。

0119

これにより、子端末2−2及び子端末2−5と、子端末2−3及び子端末2−6は、それぞれ別の通信チャンネルを用いて、各通信セル内で通信パケットの送受信を行うので、通信パケットの干渉を低減することができる。

0120

このように、本システムでは、親端末1同士による通信や、サーバ等の集中的な管理が不要で、通信セル間における無線パケットの干渉を低減することができる。さらに、未使用チャンネルの中でも、使用チャンネルからの漏れ電力による干渉が少ない無線チャンネルを選択できるので、他の通信セルからの漏れ電力による無線パケットの干渉を抑制して、周波数軸からみた干渉を抑制できる。

0121

(実施形態2)
本実施形態のマルチホップ通信システムは、実施形態1と同様の構成を備えて、未使用チャンネルの設定が実施形態1とは異なるものであり、同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。

0122

図13は、全無線チャンネルCh1〜Ch10とした場合に、親端末1−1における未使用チャンネルの抽出例を示す。

0123

まず、使用チャンネルCh1,Ch6,Ch10とする(図13中の横線領域)。なお、使用チャンネルには、チャンネル情報管理テーブルTB13に格納されている無線チャンネル(隣接セルが用いるセル内チャンネル)以外に、親端末1−1のセル内チャンネルCh1も含まれる。

0124

次に、親端末1−1の干渉検出部205は、使用チャンネルCh1,Ch6,Ch10の高周波側および低周波側に隣り合う無線チャンネル(隣接チャンネル)を抽出する。図13の場合、隣接チャンネルCh2,Ch5,Ch7,Ch9になる(図13中のドット領域)。

0125

次に、親端末1−1の干渉検出部205は、全無線チャンネルCh1〜Ch10から、使用チャンネルおよび隣接チャンネルを除いた無線チャンネルを未使用チャンネルとして抽出する。図13の場合、未使用チャンネルCh3,Ch4,Ch8になる(図13中の白抜き領域)。

0126

そして、親端末1−1の干渉検出部205は、この未使用チャンネルCh3,Ch4,Ch8を用いて、実施形態1と同様にセル内チャンネルの変更処理を行う。

0127

したがって、使用チャンネルに隣り合う隣接チャンネルを、新たなセル内チャンネルに設定しないことによって、隣接チャンネルのスプリアスなどによる干渉を抑制できる。

0128

(実施形態3)
本実施形態のマルチホップ通信システムは、図8のステップS102において、干渉レベルを求める際に、使用チャンネルのそれぞれを用いている通信セルの数に応じて、干渉レベルに重み付けをする点が実施形態1とは異なるものである。なお、実施形態1と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。

0129

図11において、未使用チャンネル毎の低周波側の離隔指数および高周波側の離隔指数は、実施形態1と同様に求められる。そして、本実施形態の干渉検出部205は、チャンネル情報管理テーブルTB13を参照して、使用チャンネルを用いる通信セル(隣接セルまたは自端末)の数を導出する。ここでは、使用チャンネルCh1を用いる通信セルの数「2」、使用チャンネルCh6を用いる通信セルの数「4」、使用チャンネルCh7を用いる通信セルの数「1」、使用チャンネルCh10を用いる通信セルの数「1」である。

0130

そして、干渉検出部205は、未使用チャンネルCh2〜Ch5,Ch8,Ch9のそれぞれの干渉レベルを求める際、低周波側の離隔指数に、低周波側の使用チャンネルを用いる通信セルの数を乗じる。さらに、高周波側の離隔指数に、高周波側の使用チャンネルを用いる通信セルの数を乗じる。そして、高周波側の乗算結果と低周波側の乗算結果との和を、干渉レベルとして用いる。

0131

したがって、図11において、未使用チャンネルCh2の干渉レベル=24(=10×2+1×4)、未使用チャンネルCh3の干渉レベル=10(=3×2+1×4)、未使用チャンネルCh4の干渉レベル=14(=1×2+3×4)になる。さらに、未使用チャンネルCh5の干渉レベル=42(=1×2+10×4)、未使用チャンネルCh8の干渉レベル=13(=10×1+3×1)、未使用チャンネルCh9の干渉レベル=13(=3×1+10×1)になる。

0132

すなわち、図11に示す未使用チャンネルCh2,Ch3,Ch4,Ch5,Ch8,Ch9の各干渉レベルは、「24」,「10」,「14」,「42」,「13」,「13」になる。この場合、最小の干渉レベル「10」である未使用チャンネルCh3が、セル内チャンネルの候補になる。

0133

そして、親端末1−1の干渉検出部205は、この未使用チャンネルCh3をセル内チャンネルの候補として、実施形態1と同様にセル内チャンネルの変更処理を行う。

0134

複数の通信セルが重複して用いている無線チャンネルは、トラフィックが大きくなり、時間的にも干渉の確率が高くなる。しかし、使用チャンネルのそれぞれを用いている通信セルの数に応じて、干渉レベルに重み付けを行うことによって、周波数軸、時間軸の両面から干渉を抑制できる。

0135

(実施形態4)
本実施形態のマルチホップ通信システムの通信端末Aは、自端末が属する通信セルのセル内チャンネルを用いて、自端末が属する通信セルの親端末1が作成したチャンネル情報管理テーブルTB13を含むHパケットを、周期的に送信する。ここで、子端末2は、自端末が属する通信セルの親端末1が作成したチャンネル情報管理テーブルTB13を、親端末1から定期的に取得することによって、チャンネル情報管理テーブルTB13を含むHパケットの送信が可能になる。

0136

そして、例えば通信セルC1(第1の通信セル)に属する子端末2は、全ての無線チャンネルを順次切り替えて、通信セルC1の周囲に存在する他の通信セルである隣接セル(第3の通信セル)から、Hパケットを受信する。そして、通信セルC1に属する子端末2は、受信したHパケットからチャンネル情報管理テーブルTB13を抽出し、このチャンネル情報管理テーブルTB13を含むパケットを、通信セルC1の親端末1−1へ送信する。

0137

ここで、隣接セルの周囲に存在する通信セルを準隣接セル(第4の通信セル)とすると、隣接セルからのHパケットに含まれるチャンネル情報管理テーブルTB13は、準隣接セルにおけるセル内チャンネルの利用状況を示す情報である。

0138

而して、親端末1−1の干渉検出部205は、このチャンネル情報管理テーブルTB13に基づいて、準隣接セルが用いるセル内チャンネル(隣接セルからみた使用チャンネル)を検知できる。

0139

そして、親端末1−1の干渉検出部205は、準隣接セルが用いるセル内チャンネルを未使用チャンネルから除き、この未使用チャンネルを用いて、実施形態1乃至3いずれかと同様にセル内チャンネルの変更処理を行う。

0140

例えば、通信セルC1においてセル内チャンネルの変更処理を行った場合、通信セルC1の変更後のセル内チャンネルを用いている隣接セルでは、干渉レベルが増大してしまう。これによって、隣接セルにおいてもセル内チャンネルの変更処理を行う可能性があり、システム全体での収束に長時間を要する虞がある。

0141

しかしながら、本実施形態では、隣接セルが用いる無線チャンネル(使用チャンネル)だけでなく、準隣接セルが用いる無線チャンネルも、セル内チャンネルの候補からは除外している。したがって、1つの通信セルにおいてセル内チャンネルの変更を行った場合でも、その隣接セルにおいてセル内チャンネルを変更する可能性は低減され、システム全体での収束時間を短縮できる。

0142

次に、隣接セル、準隣接セルを考慮した場合に、親端末1−1の干渉検出部205は、図8のステップS102において、以下のように、未使用チャンネルからセル内チャンネルの候補を絞り込む。

0143

図14は、全無線チャンネルCh1〜Ch10とした場合に、親端末1−1における未使用チャンネルの抽出例を示す。

0144

まず、親端末1−1において使用チャンネルCh1,Ch6,Ch7とする(図14中の縦線領域)。なお、使用チャンネルは、親端末1−1のセル内チャンネルCh1と、親端末1−1の隣接セルにおけるセル内チャンネルとで構成される。

0145

さらに、準隣接セルが用いる無線チャンネルを、準使用チャンネルCh4,Ch10とする(図14中の波線)。

0146

この場合、図14では、未使用チャンネルCh2,Ch3,Ch5,Ch8,Ch9が存在する(図14中の白抜き領域)。

0147

そして、親端末1−1の干渉検出部205は、図8のステップS102において、未使用チャンネルのそれぞれの離隔指数に基づいて、未使用チャンネルからセル内チャンネルの候補を絞り込む。

0148

まず、干渉検出部205は、未使用チャンネルCh2,Ch3,Ch5,Ch8,Ch9の干渉レベルを求める。この干渉レベルは、未使用チャネルと使用チャンネルおよび準使用チャンネルとの間の周波数距離に基づいて導出される。具体的には図14に示すように、未使用チャンネルCh2、使用チャンネルCh1,準使用チャンネルCh4の場合、低周波側の周波数距離X1=1、高周波側の周波数距離X2=2になる。未使用チャンネルCh3、使用チャンネルCh1,準使用チャンネルCh4の場合、低周波側の周波数距離X1=2、高周波側の周波数距離X2=1になる。未使用チャンネルCh5、準使用チャンネルCh4,使用チャンネルCh6の場合、低周波側の周波数距離X1=1、高周波側の周波数距離X2=1になる。未使用チャンネルCh8、使用チャンネルCh7,準使用チャンネルCh10の場合、低周波側の周波数距離X1=1、高周波側の周波数距離X2=2になる。未使用チャンネルCh9、使用チャンネルCh7,準使用チャンネルCh10の場合、低周波側の周波数距離X1=2、高周波側の周波数距離X2=1になる。

0149

次に、実施形態1と同様に周波数距離X1,X2を離隔指数に変換する(図12参照)。

0150

次に、周波数距離X1,X2に対応する各離隔指数の和を、干渉レベルとして導出するのであるが、このときに、隣接セル、準隣接セルを考慮した重み付けを行う。

0151

具体的には、干渉レベル=α×低周波側の離隔指数+β×高周波側の離隔指数とする。そして、αは、低周波側の無線チャンネルが使用チャンネルの場合、「α=1」、低周波側の無線チャンネルが準使用チャンネルの場合、「α=0.3」に設定する。また、βは、高周波側の無線チャンネルが使用チャンネルの場合、「β=1」、高周波側の無線チャンネルが準使用チャンネルの場合、「β=0.3」に設定する。すなわち、自端末が属する通信セルへの干渉レベルを求める際に、隣接セルとの干渉レベルより準隣接セルとの干渉レベルのほうが軽くなるように重み付けを行っている。したがって、準隣接セルによる自端末への干渉の影響を、隣接セルによる自端末への干渉の影響よりも抑えた干渉レベルを導出できる。

0152

したがって、図14において、未使用チャンネルCh2の干渉レベル=10.9(=10×1+3×0.3)、未使用チャンネルCh3の干渉レベル=6(=3×1+10×0.3)となる。さらに、未使用チャンネルCh5の干渉レベル=13(=10×0.3+10×1)、未使用チャンネルCh8の干渉レベル=10.9(=10×1+3×0.3)、未使用チャンネルCh9の干渉レベル=6(=3×1+10×0.3)となる。

0153

すなわち、図11に示す未使用チャンネルCh2,Ch3,Ch5,Ch8,Ch9の各干渉レベルは、「10.9」,「6」,「13」,「10.9」,「6」になる。この場合、最小の干渉レベル「6」である未使用チャンネルCh3,Ch9が、セル内チャンネルの候補になる。

0154

そして、親端末1−1の干渉検出部205は、この未使用チャンネルCh3,Ch9をセル内チャンネルの候補として、実施形態1と同様にセル内チャンネルの変更処理を行う。

0155

さらに、実施形態3と同様に、低周波側の離隔指数に、低周波側の使用チャンネルを用いる通信セルの数を乗じ、高周波側の離隔指数に、高周波側の使用チャンネルを用いる通信セルの数を乗じてもよい。このように、使用チャンネルのそれぞれを用いている通信セルの数に応じて、干渉レベルに重み付けを行うことによって、周波数軸、時間軸の両面から干渉を抑制できる。

0156

また、本実施形態において、親端末1−1の干渉検出部205は、図8のステップS101において未使用チャンネルがない場合、以下の動作を行う。

0157

まず、各無線チャンネルを用いている隣接セルの台数をN、各無線チャンネルを用いている準隣接セルの台数をM、0≦重み係数β≦1とする。そして、親端末1−1の干渉検出部205は、未使用チャンネルがない場合、無線チャンネル毎の評価関数=N+βMで導出する。すなわち、親端末1−1が属する通信セルC1からみた場合、隣接セルとの干渉に比べて、準隣接セルとの干渉は比較的小さいため、準隣接セルとの干渉に対する重み付けは軽くしてもよい。そして、この評価関数が最小になる1乃至複数の無線チャンネルを、通信セルC1のセル内チャンネルの候補とする。なお、β=1とすれば、隣接セルとの干渉に対する重み付けと準隣接セルとの干渉に対する重み付けを互いに等しくできる。

0158

このように、未使用チャンネルがない場合にも、自端末が属する通信セルへの干渉を求める際に、隣接セルとの干渉に対して準隣接セルとの干渉が軽くなるように重み付けを行うことができる。したがって、未使用チャンネルがない場合に1つの通信セルにおいてセル内チャンネルの変更を行った場合には、自端末への干渉を抑えつつ、隣接セルにおいてセル内チャンネルを変更する可能性も低減できる。

0159

1(1−1、1−2、...)親端末
2(2−1、2−2、...)子端末
C1,C2、... 通信セル

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