CN1965538A - 无线频率分配装置、无线通信系统及无线频率分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线频率分配装置、无线通信系统及无线频率分配方法，该无线频率分配装置具有：收集可以直接传送的节点的信息的收集单元；以及无线频率确定单元，其根据节点的信息和其他节点中的节点信息，将对通过规定节点之间的通信而成为禁止发送状态的节点和不会成为禁止发送的节点之间的链路所分配的无线频率，确定为与规定节点之间的无线频率不同。

Description

无线频率分配装置、无线通信系统及无线频率分配方法

技术领域

本发明涉及在实现进行虚拟载波侦听的自律分散式非同步数字无线传送的无线通信系统中，用于控制无线信道分配的无线频率分配装置、无线通信系统及无线频率分配方法。

背景技术

在以自律分散控制为前提的非同步数字无线传送方式中，为了在无线信号相互到达的无线站之间分配无线传送频带，需要发送接收某种信号。

所谓的使用虚拟载波侦听的方式，指在进行发送接收的无线站之间交换“发送请求信号”和“准备完成信号”，从而相互建立通信。并且，接收了这些信号的其他无线站根据所接收的这些信号中包含的“禁止发送期限”，延期“发送请求信号”的发送。

另外，上述现有技术中的虚拟载波侦听，根据申请人在提交申请时所知，不是公知文献。

并且，截止到申请人提交申请时，未能够发现与本发明相关的先行技术文献。因此，没有公开先行技术文献信息。

但是，上述的背景技术存在以下问题。

在上述的无线站之间不直接通信，而是进行由位于各个无线站之间的进行相同动作的无线站进行中继动作、从而建立通信的多跳传送的情况下，存在传送吞吐量大幅降低的问题。

例如图1所示，在无线站13与无线站14交换“发送请求信号”和“准备完成信号”并建立通信时，接收了这些信号的无线站12进入“禁止发送状态”。该情况下，如图2所示，即使无线站11向无线站12发送“发送请求信号”，由于无线站12进入“禁止发送状态”，所以也不能向无线站11回送准备完成信号。因此，无线站11重发“发送请求信号”。

在无线站11进行规定次数的“发送请求信号”的重发期间，在无线站12的“禁止发送状态”持续的情况下，无线站11不能发送，废弃预定发送的数据。由于该数据的废弃，有时使得传送吞吐量大幅降低。

并且，例如在按照IEEE802.11构成的网状网络中，存在如下的问题：根据将要进行通信的无线站的位置关系，产生曝露终端问题(exposednode problem)。

该情况时，根据按照IEEE802.11规定的动作重复重发。但是，在即使进行重复重发也不能建立通信时，造成包损耗处理，因此导致通信质量降低。例如图3A所示，说明了无线站11和无线站12、及无线站13和无线站14以相同频率f1进行通信的情况。在来自各个无线站的信号只能到达最邻近的无线站的情况下，在无线站13和无线站14的通信过程中，来自无线站11的通信、例如无线站11和无线站12的通信质量明显降低。

并且，在存在多个可以使用的无线信道时，通过在产生曝露终端问题的无线站之间使用不同的频率，可以避免该问题。例如图3B所示，无线站11和无线站12的通信使用与在无线站13和无线站14的通信中使用的频率f1不同的频率f2。

但是，如果在所有无线站之间无作为地设定无线频率，则存在使用频率的数量增加至必要程度之上的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种在进行多跳传送时能够改善传送吞吐量的降低的无线频率分配装置、无线通信系统和无线频率分配方法。

并且，本发明的其他目的在于，提供一种可以抑制为了避免曝露终端问题所需要的频率增加的无线频率分配装置、无线通信系统和无线频率分配方法。

为了解决上述问题，本发明的无线频率分配装置是通过虚拟载波侦听进行无线频带的分配控制的无线通信系统中的无线频率分配装置，该装置具有：收集可以直接传送的节点的信息的收集单元；以及无线频率确定单元，其根据节点的信息和其他节点中的节点信息，将对通过规定节点之间的通信而成为禁止发送状态的节点和不会成为禁止发送的节点之间的链路所分配的无线频率，确定为与规定节点之间的无线频率不同。通过形成这种结构，可以改善传送吞吐量的降低。

并且，本发明涉及的无线通信系统是通过虚拟载波侦听进行无线频带的分配控制的无线通信系统，该系统具有：收集可以直接传送的节点的信息的收集单元；以及无线频率确定单元，其根据节点的信息和其他节点中的节点信息，将对通过规定节点之间的通信而成为禁止发送状态的节点和不会成为禁止发送的节点之间的链路所分配的无线频率，确定为与规定节点之间的无线频率不同。通过形成这种结构，可以改善传送吞吐量的降低，可以进行多跳传送。

并且，本发明涉及的无线分配方法是通过虚拟载波侦听进行无线频带的分配控制的无线通信系统中的无线频率分配方法，该方法包括：收集可以直接传送的节点的信息的步骤；接收其他节点中的节点信息的步骤；根据节点的信息和其他节点中的节点信息，将对通过规定节点之间的通信而成为禁止发送状态的节点和不会成为禁止发送的节点之间的链路所分配的无线频率，确定为与规定节点之间的无线频率不同的步骤；以及发送所确定的无线频率的信息的步骤。通过形成这种结构，可以改善传送吞吐量的降低，可以分配无线频率。

根据本发明的实施例，可以实现在进行多跳传送时能够改善传送吞吐量的降低的无线频率分配装置、无线通信系统和无线频率分配方法。

并且，可以实现能够抑制为了避免曝露终端问题所需要的频率增加的无线频率分配装置、无线通信系统和无线频率分配方法。

附图说明

图1是用于说明发送请求信号的冲突的说明图。

图2是用于说明发送请求信号的冲突的说明图。

图3A是用于说明曝露终端问题的说明图。

图3B是用于说明曝露终端问题的说明图。

图4是表示本发明的一实施例涉及的无线通信系统的说明图。

图5是表示本发明的一实施例涉及的无线站的方框图。

图6是表示本发明的一实施例涉及的无线通信系统的说明图。

图7A是表示本发明的一实施例涉及的无线通信系统的说明图。

图7B是表示本发明的一实施例涉及的无线通信系统的说明图。

图7C是表示本发明的一实施例涉及的无线通信系统的说明图。

图8是用于说明本发明的一实施例涉及的无线通信系统的动作的流程图。

图9A是用于说明本发明的一实施例涉及的无线通信系统的信道设定的说明图。

图9B是用于说明本发明的一实施例涉及的无线通信系统的信道设定的说明图。

图9C是用于说明本发明的一实施例涉及的无线通信系统的信道设定的说明图。

图10是用于说明本发明的一实施例涉及的信道设定的说明图。

图11A是用于说明本发明的一实施例涉及的信道设定的说明图。

图11B是用于说明本发明的一实施例涉及的信道设定的说明图。

图12A是用于说明本发明的一实施例涉及的信道设定的说明图。

图12B是用于说明本发明的一实施例涉及的信道设定的说明图。

图13是表示本发明的一实施例涉及的无线站的方框图。

图14A是用于说明本发明的一实施例涉及的信道设定的说明图。

图14B是用于说明本发明的一实施例涉及的信道设定的说明图。

图15A是用于说明本发明的一实施例涉及的信道设定的说明图。

图15B是用于说明本发明的一实施例涉及的信道设定的说明图。

图16A是用于说明本发明的一实施例涉及的信道设定的说明图。

图16B是用于说明本发明的一实施例涉及的信道设定的说明图。

图17是用于说明本发明的一实施例涉及的信道设定的说明图。

图18是表示本发明的一实施例涉及的无线站的动作的流程图。

图19是表示本发明的一实施例涉及的无线站的动作的流程图。

图20是用于说明本发明的一实施例的效果的特性图。

符号说明

11、12、13、14、110、120、130、140：无线站

1、2、3、4、5、6、7：节点(无线站)

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施例。另外，在用于说明实施例的所有附图中，具有相同功能的要素使用相同符号，并省略重复说明。

前面叙述的吞吐量的降低在如下的情况下产生，即，尽管无线站11不能识别无线站13和无线站14之间的传送状况，但向能够识别无线站13和无线站14之间的传送状况的无线站12的传送，在与无线站13和无线站14之间的传送相同的无线频率下进行。

因此，对无线站11和无线站12之间的传送，使用与在无线站13和无线站14之间的传送所使用的无线频率不同的无线频率进行，由此可以避免该问题。

在这种三跳传送的情况下，设定为使第一跳和第三跳的无线频率不同即可，但在四跳以上的情况下，无线频率分配方法不一定。

为了确定各个无线站之间的传送中的无线频率，需要各个无线站可以连接的无线站的列表(以下称为相邻节点信息)。相邻节点信息例如可以通过广播被称为“HELLO包”的相邻节点信息生成专用包，并接收针对该HELLO包的响应包来生成。并且，相邻节点信息例如也可以通过接收其他无线站之间进行的数据传送来生成。

首先，参照图4和图5说明本发明的实施例涉及的无线通信系统。

本实施例涉及的无线通信系统具有无线站110、120、130和140。

无线站110具有无线频率分配装置，无线频率分配装置具有：收发部111；与收发部111连接，控制无线频率分配装置的各部分的控制部112；与控制部112连接的无线信道设定部113；相邻节点信息收集部114和相邻节点信息生成部115。无线站120、130和140的结构与无线站110相同，所以省略其说明。

无线站110通过相邻节点信息收集部114收集本地站可以直接传送的无线站、即相邻节点信息。例如，相邻节点信息收集部114收集无线站110和120作为相邻节点信息。并且，相邻节点信息生成部115使用通过相邻节点信息收集部114收集的本地站的相邻节点信息，生成相邻节点信息。例如，相邻节点信息生成部115生成无线站110和120作为相邻节点信息。并且，收发部111把相邻节点信息生成部115生成的相邻节点信息发送给无线站120。

无线站120在通过收发部111从无线站110接收相邻节点信息时，通过相邻节点信息收集部114收集本地站的相邻节点信息。例如，相邻节点信息收集部114收集无线站120、110和130作为相邻节点信息。

并且，相邻节点信息生成部115对所接收的无线站110的相邻节点信息附加本地站的相邻节点信息，生成相邻节点信息。例如，相邻节点信息生成部115生成无线站110可以连接的无线站即无线站110和120、以及无线站120可以连接的无线站即120、110和130，作为相邻节点信息。并且，收发部111把相邻节点信息生成部115生成的相邻节点信息发送给无线站130。

无线站130在通过收发部111从无线站120接收相邻节点信息后，与无线站120同样，相邻节点信息收集部114收集本地站的相邻节点信息。例如，相邻节点信息收集部114收集无线站130、120和140作为相邻节点信息。

并且，相邻节点信息生成部115对所接收的相邻节点信息附加本地站的相邻节点信息，生成相邻节点信息。例如，相邻节点信息生成部115生成无线站110可以连接的无线站即无线站110和120、无线站120可以连接的无线站即无线站120、110和130、以及无线站130可以连接的无线站即无线站130、120和140，作为相邻节点信息。并且，收发部111把相邻节点信息生成部115生成的相邻节点信息发送给无线站140。

无线站140在通过收发部111从无线站130接收相邻节点信息时，按照图6所示，在无线信道设定部113中根据与所接收的路径上的所有无线站相关的相邻节点信息，确定在各个无线站之间使用的无线信道。例如，无线站110和无线站120之间确定为信道1，无线站120和无线站130之间确定为信道1，无线站130和无线站140之间确定为信道2。并且，收发部111把所确定的无线信道作为无线信道设定信息发送给无线站130。

无线站130在通过收发部111接收从无线站140传送的无线信道设定信息时，通过无线信道设定部113删除所接收的无线信道设定信息中无线站130和无线站140之间的无线信道设定信息。例如，无线信道设定部113从所接收的无线信道设定信息中，删除与无线站130和无线站140之间的无线信道设定相关的信息。收发部111向无线站120传送删除了无线站130和无线站140之间的无线信道设定信息的无线信道设定信息，即表示无线站110和无线站120之间为信道1、无线站120和无线站130之间为信道1的信息。

无线站120在通过收发部111接收从无线站130传送的无线信道设定信息后，与无线站130同样，通过无线信道设定部113删除无线站120和无线站130之间的无线信道设定信息。例如，无线信道设定部113从所接收的无线信道设定信息中，删除与无线站120和无线站130之间的无线信道设定相关的信息。收发部111向无线站110传送删除了无线站120和无线站130之间的无线信道设定信息的无线信道设定信息，即表示无线站110和无线站120之间为信道1的信息。

无线站110在通过收发部111接收从无线站120传送的无线信道设定信息后，无线信道设定部113按照所接收的无线信道设定信息，进行无线信道的变更。即，无线信道设定部113把与无线站120之间的无线信道设定为信道1。

在各个无线站120、130和140中，无线信道设定部113均按照所接收的无线信道设定信息，进行无线信道的变更。即，无线站120的无线信道设定部113把与无线站130之间的无线信道设定为信道1，无线站130的无线信道设定部113把与无线站140之间的无线信道设定为信道2。

下面，参照图7A～C说明在无线信道设定部113中进行的无线信道的确定。在图7A～C中，把节点m和节点n(n、m为正的整数)之间的传送信道设为Cm，n。

图7A是利用7个节点(无线站)进行六跳传送的无线通信系统的示例。在图7A中，圆圈表示节点，箭头表示节点之间的链路。

该情况时，除相邻的各个节点外，在节点1和节点4之间、节点4和节点7之间、节点1和节点7之间也有电波到达。

例如，当确认节点1和节点2之间的通信时，电波到达的节点为节点3、4和7。

目的地站、例如节点2对于路径上的各个连接，把其连接设为A，把其连接之外的连接的一个设为B。

并且，目的地站在属于以下任一情况时对A和B设定不同的无线频率，所述情况包括：“A的发送站或A的接收站的电波到达B的发送站，而且A的发送站和A的接收站的电波均未到达B的接收站”；“A的发送站或A的接收站的电波到达B的接收站，而且A的发送站和A的接收站的电波均未到达B的发送站”；“B的发送站或B的接收站的电波到达A的发送站，而且B的发送站和B的接收站的电波均未到达A的接收站”；以及“B的发送站或B的接收站的电波到达A的接收站，而且B的发送站和B的接收站的电波均未到达A的发送站”。

例如，节点2对于路径上的各个连接，把其连接、即节点2和节点1之间的连接设为A，把其连接之外的连接的一个、例如节点4和节点5之间的连接设为B。该情况下，节点2判断是否属于下述任一情况：“节点1或节点2的电波到达节点4，而且节点1和节点2的电波均未到达节点5”；“节点1或节点2的电波到达节点5，而且节点1和节点2的电波均未到达节点4”；“节点4或节点5的电波到达节点1，而且节点4和节点5的电波均未到达节点2”；以及“节点4或节点5的电波到达节点2，而且节点4和节点5的电波均未到达节点1”。

该情况时，由于属于“节点1或节点2的电波到达节点4，而且节点1和节点2的电波均未到达节点5”的情况，所以确定节点1和节点2之间的通信信道，以使其与节点4和节点5之间的通信信道不同。

并且，在把节点1和节点2之间的连接设为A、把该连接之外的连接的一个、例如节点6和节点7之间的连接设为B时，由于属于“节点1或节点2的电波到达节点7，而且节点1和节点2的电波均未到达节点6”的情况，所以确定节点1和节点2之间的通信信道，以使其与节点6和节点7之间的通信信道不同。

对于节点2和节点3之间的连接、节点3和节点4之间的连接、节点5和节点6之间的连接、节点6和节点7之间的连接的所有通信，进行相同处理。另外，图7B表示节点2和节点3之间的连接及节点6和节点7之间的连接。根据图7B可知，需要确定节点2和节点3之间的通信信道，以使其与节点4和节点5之间的通信信道不同，并且确定节点6和节点7之间的通信信道，以使其与节点1和节点2之间及节点3和节点4之间的通信信道不同。

然后，使用这些结果，按照图7C所示，确定用于设定不同信道的组合。

在图7C中，箭头表示需要设定不同的无线信道的节点间链路的关系。例如，节点5和节点6之间的连接需要设定与节点1和节点2之间的连接及节点3和节点4之间的连接不同的无线信道。该情况时，传送信道C1，2、C3，4和C2，3可以使用相同的传送信道，传送信道C5，6、C6，7和C4，5可以使用相同的传送信道。即，可以知道需要的信道数量为两信道。

这样，根据节点的信息及其他节点的节点信息，将对通过规定节点之间的通信成为禁止发送状态的、即从电波到达的节点到不会成为禁止发送的节点之间的链路分配的无线频率，设定为与规定的节点之间的无线频率不同，由此可以改善传送吞吐量的降低。并且，可以抑制分配的无线频率的数量。

下面，参照图8说明本实施例涉及的无线通信系统的动作。

无线站110收集本地站的相邻节点的信息(步骤S702)，使用所收集的本地站的相邻节点的信息生成相邻节点信息，把所生成的相邻节点信息发送给无线站120(步骤S704)。

无线站120从无线站110接收相邻节点信息时，收集本地站的相邻节点的信息(步骤S706)，对所接收的无线站110的相邻节点信息附加本地站的相邻节点的信息，生成相邻节点信息(步骤S708)，向无线站130发送所生成的相邻节点信息(步骤S710)。

无线站130从无线站120接收相邻节点信息时，收集本地站的相邻节点的信息(步骤S712)，对所接收的相邻节点信息附加本地站的相邻节点的信息，生成相邻节点信息(步骤S714)，向无线站140发送所生成的相邻节点信息(步骤S716)。

无线站140从无线站130接收相邻节点信息时，按照参照图7A～C说明的那样，根据与所接收的路径上的所有无线站相关的相邻节点信息，确定在各个无线站之间使用的无线信道(步骤S718)，把所确定的无线信道作为无线信道设定信息发送给无线站130(步骤S720)。

无线站130接收从无线站140传送的无线信道设定信息时，删除所接收的无线信道设定信息中无线站130和无线站140之间的无线信道设定信息(步骤S724)，把删除了无线站130和无线站140之间的无线信道设定信息的无线信道设定信息发送给无线站120(步骤S726)。

无线站120接收从无线站130传送的无线信道设定信息时，与无线站130同样，删除无线站120和无线站130之间的无线信道设定信息(步骤S730)，把删除了无线站120和无线站130之间的无线信道设定信息的无线信道设定信息发送给无线站110(步骤S732)。

无线站110接收从无线站120传送的无线信道设定信息时，按照所接收的无线信道设定信息，进行无线信道的变更(步骤S736)。

在各个无线站120、130和140中也按照所接收的无线信道设定信息，进行无线信道的变更(步骤S728、步骤S734)。

在本实施例中，说明了在无线站中接收相邻节点信息后收集本地站的相邻节点信息的情况，但也可以预先收集本地站的相邻节点信息。这样，可以缩短无线信道设定所需要的时间。

在使用相同无线信道通过自律分散控制来共享无线信道的方式中，在相邻的无线站之间的通信中使用相同无线信道不会导致频率利用效率的大幅降低，相反离开一定程度的无线站之间的通信相互使用相同的无线信道，将引发频率利用效率的大幅降低。因此，本实施例涉及的无线频率分配方法与“相邻的无线站之间的通信在不同信道中进行”这一方针具有根本性差异。

在上述实施例中，说明了具有4个无线站、进行三跳传送的无线通信系统，但通过在具有5个以上的无线站的无线通信系统中形成相同结构，在进行多跳传送的情况下，可以改善传送吞吐量的降低。

作为一例，参照图9A～C说明设定有关九跳的不同通信信道的组合。图9A～C表示设定不同信道的组合，方框表示节点间的链路中的传送信道。并且，在图9A～C中，利用线连接的传送信道需要分配不同的无线频率，不同的传送信道利用不同颜色表示。根据图9A、图9B可知需要的信道数量为两个信道，根据图9C可知需要的信道数量为三个信道。通过形成这种结构，可以减少分配的传送信道数量。

本发明不限于上述路径，当然可以根据节点间的链路适用于所有路径。

下面，说明本发明的其他实施例涉及的无线通信系统。

本实施例涉及的无线通信系统把上述的信道分配方法适用于网状网络，可以适用于自律分散控制方式和集中控制方式双方。此处，所谓的网状网络指仅由多个无线站构成的网络。

首先，说明把在各个通信路径(链路)之间产生曝露问题的各个通信路径表示为通信路径之间的连接关系的图(以下，称为彩色曲线图)。

首先，参照图10说明对于规定的节点(终端)k、l、m和n，是否在节点k和节点1间的通信路径Ck，l、与在节点m和节点n间的通信路径Cm，n之间产生曝露终端问题的判断基准。

在TCP的双向通信中确定是否处于曝露终端关系的通信路径的组时，以在终端k和l之间可否进行载波侦听的状况是否不同、在终端m和n之间的可否进行载波侦听的状况是否不同为基准进行判断。把可否从终端m对终端k进行载波侦听的状况表示为S(k，m)时，判定If[{S(k，m)or S(k，n)}≠{S(l，m)or S(l，n)}]or[{S(k，m)or S(l，m)}≠{S(k，n)or S(l，n)}]＝TRUE或者FALSE。

例如，(1)在终端k不能从终端m和n进行载波侦听、但终端l能够从终端m或n进行载波侦听的情况下，随着从终端k向l发送信号，终端m和n不能得知禁止发送期限，所以在从终端m或n向终端l发送信号时产生曝露终端问题。

并且，(2)在终端m不能从终端k和l进行载波侦听、但终端n能够从终端k或l进行载波侦听的情况下，随着从终端m向n发送信号，终端k和l不能得知禁止发送期限，所以在从终端k或l向终端n发送信号时产生曝露终端问题。

因此，在根据上述(1)、(2)进行某种通信时，如果产生曝露终端问题(条件式为TRUE)，则利用彩色曲线图把通信路径Ck，l和Cm，n的关系表示为具有连接关系，以作为产生曝露终端问题的通信路径。

另一方面，在通过某种通信，发送站和接收站都能够得知禁止发送期限、或者发送站和接收站都不能得知禁止发送期限，即发送站和接收站都不能通信的情况下(条件式为FALSE)，则利用彩色曲线图把通信路径Ck，l和Cm，n的关系表示为没有连接关系，以作为没有产生曝露终端问题的通信路径。通过对所有通信路径之间进行该判定，可以利用彩色曲线图表示各个通信路径之间的连接关系。另外，本发明不限于TCP，可以适用于其他通信协议。并且，不限于双向通信，当然在适用于单向通信时只要满足上述条件式任一方即可。

下面，参照图11A、B说明网状网络的彩色曲线图。

图11A表示6个节点的通信链路的一例，图11B表示从该通信链路中求出的彩色曲线图。

在图11A中，链路存在于节点1与节点2、节点3、节点5之间，节点2与节点3、节点6之间，节点3与节点4之间，节点4与节点5、节点6之间，节点5与节点6之间。

数据传送可以在所有通信链路中进行。即，载波侦听可以在所有链路中进行。

该情况时，彩色曲线图按图11B所示作成，通过使用该彩色曲线图，可以分配信道，以避免曝露终端问题。

在图11B中，产生曝露终端问题的通信路径的组为C2，3和C4，5、C5，6、C1，5，C4，5和C2，6、C1，2，C5，6和C1，3、C3，4，C1，3和C2，6、C4，6，C1，5和C4，6，C4，6和C1，2，C3，4和C1，2。

在网状网络中，通信链路的数量随着节点数量的增加呈指数函数增加。另外，彩色曲线图变得更加复杂，为了避免曝露终端问题所需要的信道数量多于多跳时的信道数量。

在实际的网状网络中，使用路径损耗相对较大的链路的数据传送，从促进吞吐量、促进总容量的观点考虑被有效禁止。例如，如图12A所示，在图11A的无线网络中，在禁止使用了节点1和节点5之间的链路及节点2和节点6之间的链路的数据传送的情况下(在图12A中利用虚线表示)，这些节点之间的链路从彩色曲线图中消失，所以如图12B所示，可以简化彩色曲线图。

下面，参照图13说明本实施例涉及的无线站。

本实施例涉及的无线站110具有无线频率分配装置，无线频率分配装置具有：收发部111；与收发部111连接，控制无线频率分配装置的各部分的控制部112；与控制部112连接的无线信道设定部113；相邻节点信息收集部114和相邻节点信息生成部115。并且，无线信道设定部113具有类似链路判定部116、与类似链路判定部116连接的链路分组部117、与链路分组部117连接的频率确定部118。

首先，各个无线站110的相邻节点信息生成部115为了生成相邻节点信息，广播包括本地无线站的相关信息例如无线站的ID和使用频率等、以及相邻节点信息的包。接收了该广播的包的其他无线站通过相邻节点收集部114收集相邻节点信息。并且，无线站通过相邻节点信息生成部115向所接收的包追加本地无线站的相邻节点信息，广播包括本地无线站的相关信息和相邻节点信息的包。通过重复以上处理，各个无线站的相邻节点信息收集部114可以收集相邻节点的相邻节点信息。

另外，各个无线站利用所收集的相邻节点的相邻节点信息，在相邻节点信息生成部115中生成彩色曲线图，推测产生曝露终端问题的通信路径的组合。具体地讲，在“根据相邻节点信息识别的某个通信路径(设为通信路径A)的发送站和接收站，都处于根据相邻节点信息识别的其他无线站(设为无线站B)的通信范围外时，在通信路径A的通信过程中本地站和无线站B之间的通信”中，以产生曝露终端问题的点为基准进行推测。

为了更加有效地进行为解决该曝露终端问题而进行的频率变更，进行以下所示的动作。

各个无线站的相邻节点信息生成部115从所生成的相邻节点的相邻节点信息，推测产生曝露终端问题的通信路径的组，生成包括其结果的包，通过广播进行发送。

各个无线站通过参照相互广播的包中所包含的“产生曝露终端问题的通信路径的组”，识别在本地无线站的周边产生的所有“产生曝露终端问题的通信路径的组”。

各个无线站的类似链路判定部116识别在本地无线站的周边产生的“产生曝露终端问题的通信路径的组”后，对于各个通信路径，检索并判定在“与哪个通信路径产生曝露终端问题”这一点上具有相同点的通信路径的组。即，类似链路判定部116对某个链路检索在产生曝露终端问题这一点上相同的链路的组。链路分组部117在通过类似链路判定部116被认为在“与哪个通信路径产生曝露终端问题”这一点上具有相同点的各个通信路径不具有曝露终端问题的关系时，设定为相同小组。

例如，作为一例，说明图14A所示的利用6个节点(无线站)构成的无线通信系统。圆圈表示节点，实线表示节点之间的链路。并且，方框表示通信路径，实线表示在各个通信路径之间产生曝露终端问题的各个通信路径。

在图14A中，链路存在于节点(无线站)1与节点2、节点3、节点5之间，节点2与节点3、节点4之间，节点3与节点4、节点5之间，节点4与节点6之间，节点5与节点6之间。

各个节点生成相邻节点的相邻节点信息。然后，各个节点根据“产生曝露终端问题的通信路径的组”的条件，推测产生曝露终端问题的通信路径的组合。该条件用于对连接的各个通信路径分配不同的频率。根据该推测，按照图14B所示生成彩色曲线图。

在图14B中，与分配给各个链路的频率相关的限制存在于节点C4，6与C1，2、C1，3、C2，3和C1，5之间，C5，6与C1，2、C1，3、C2，3和C2，4之间，C1，5与C2，4和C3，4之间，C2，4与C3，5之间。

各个无线站在直接连接的无线网络中，电波到达的各个无线站即使不直接进行通信，也能够使用其他路径进行通信。例如，节点2和节点4之间的通信、或者节点3和4之间的通信，在不使用直接连接的通信路径进行通信的情况下，可以通过节点3通信。该情况时，假定不使用一部分通信路径进行通信，也可以简化彩色曲线图。

例如，在图14A所示的无线网络的结构中，如果利用虚线表示假定不进行通信的通信路径例如节点2和节点4之间的通信、节点1和节点5之间的通信，则形成图15A所示的无线网络结构，根据这种无线网络结构，在生成彩色曲线图时如图15B所示可以简化。这样，可以降低解决曝露终端问题的无线频率的数量，可以简化无线频率的确定处理，并且可以改善处理速度。

根据无线网络的规模或有无相邻节点信息的转发等，各个无线站具有的彩色曲线图成为图14B所示彩色曲线图的至少一部分。以下，说明所有无线站共享彩色曲线图的总体信息的情况。但是，在只共享一部分信息的情况下，以下所示的处理内容不变。

类似链路判定部116对彩色曲线图中记载的各个通信路径的组，调查与相同的通信路径连接的数量。但是，在通信路径彼此连接的情况下，视为该调查的对象之外。通过该处理，生成图16A所示的表。此处，分数表示连接相同的通信路径的数量，在计算分数的过程中确定相同的通信路径，并且确认通信路径是否彼此连接(通信路径的组有无限制)。并且，在分数栏目中，“-”表示通信路径彼此直接连接。

例如，类似链路判定部116把规定的链路设为甲、把规定的链路之外的链路设为乙的情况下，在甲和乙相对其他链路均产生曝露终端问题的情况下，将甲和乙的评价变量加上规定的值，在使与甲产生曝露终端问题的链路不与乙产生曝露终端问题的情况下，从甲的评价函数中减去规定的值，在使与乙产生曝露终端问题的链路不与甲产生曝露终端问题的情况下，从乙的评价函数中减去规定的值，由此计算分数。

根据这样求出的分数，判定在产生曝露终端问题这一点上相同的链路的组。在本实施例中，在不进行减法运算，甲和乙相对其他链路均产生曝露终端问题的情况下，将甲和乙的评价变量加上1，由此进行分数的计算。

然后，类似链路判定部116参照图16A所示的表，去除不能计算分数的通信路径的组，按照规定的顺序重新排列。例如，按分数从高到低的顺序排列，去除各个通信路径的组中处于连接关系的组，对不连接的组计算与相同的通信路径连接的相同通信路径，生成图16B的表。在图16B中，“类型”表示被分配了信道的情况、或者没有被分配信道的情况，在被分配了信道时表示其分配内容，在没有被分配信道时将其状况表示为后述的两种情况，即“Pattern1”或“Pattern2”。

链路分组部117根据图16B的表，进行通信路径的分组化。例如，按分数从高到低的顺序将通信分组化。例如，将分数为3的通信路径C4，6和C5，6分组化，例如设为第1组。然后，对于分数为2的通信路径C1，2、C1，3，由于和C1，2或C1，3连接的通信路径中存在属于第1组的通信路径，所以这些组被设为第2组。

然后，对于通信路径C1，2、C2，3，通信路径C1，2属于第2组，C2，3不与属于第2组的其他通信路径(C1，3)连接，所以把C2，3设定为第2组。然后，对于通信路径C1，2、C2，3，由于均已经被设定为第2组，所以不进行新的分组化。

然后，对于通信路径C1，2、C1，5，通过与C1，2、C2，3的情况相同的处理，把C1，5设定为第2组。然后，对于通信路径C1，2、C2，4，C1，2为第2组，但C2，4与属于第2组的其他通信路径即C1，5连接，所以不进行针对C2，4的分组化。以下，通过进行相同的处理，完成针对所有通信路径的分组化。在本实施例中，如图17所示，通信路径被分为三组。在图17中，在方框的上方记述的数值表示组。因此，通过使用3个无线频率，可以实现能够解决曝露终端问题的频率分配。

然后，频率确定部118确定并设定分配给各个链路的无线频率，以便对通过链路分组部117分组后的各个链路分配相同的频率。

在参照图15B说明的简化的彩色曲线图中，说明了把C1，5和C2，4设为不通信的通信路径的情况，但在其他情况下也可以简化彩色曲线图。具体地讲，在图16A中，对于被记述为在与C1，5和C2，4任一方为相同通信路径的C4，6和C5，6的四种组合，通过从图17中删除通信路径的框，同样可以简化彩色曲线图。

下面，参照图18和图19说明本实施例的无线站的动作。

首先，各个无线站广播本地无线站的ID(步骤S1802)。接收了从各个无线站广播的无线站的ID的各个无线站生成相邻节点信息(步骤S1804)，把本地无线站的ID和所生成的相邻节点信息广播给其他无线站(步骤S1806)。接收了其他无线站的ID和相邻节点信息的无线站生成相邻节点的相邻节点信息(步骤S1808)。

然后，计算产生曝露终端问题的条件。即，生成彩色曲线图(步骤S1810)。然后，计算产生曝露终端问题的条件类似的通信路径的组(步骤S1812)。然后，将产生曝露终端问题的条件类似的通信路径的组分组化(步骤S1814)。然后，向已分组化的通信路径中包含的无线站发送询问许可分组化的包(步骤S1816)。

无线站接收到针对询问许可分组化的包的响应后，判断响应包是否是表示许可分组化的包(步骤S1818)。在是表示许可分组化的包时(步骤S1818：“是”)，维持分组化(步骤S1820)。另一方面，在不是表示许可分组化的包时(步骤S1818：“否”)，解除分组化(步骤S1822)。

然后，无线站对每个小组设定无线频率，以便避免曝露终端问题。

下面，参照图19说明本实施例涉及的无线站的链路的分组化处理。

首先，从相邻节点信息生成彩色曲线图(步骤S1902)。然后，按照参照图16A说明的那样，生成相对通信路径的组的类似性的列表(步骤S1904)，按照参照图16B说明的那样，根据类似性从高到低的顺序重新排列(步骤S1906)。

然后，对所有通信路径的组、例如通信路径A和通信路径B重复以下处理(步骤S1908～步骤S1924)。首先，对通信路径A和通信路径B是否连接进行判断(步骤S1910)。在通信路径A和通信路径B相连接的情况下(步骤S1910：“是”)，返回步骤S1908。另一方面，在通信路径A和通信路径B不连接的情况下(步骤S1910：“否”)，判断通信路径A和通信路径B是否均已分组化(步骤S1912)。

在通信路径A和通信路径B均已分组化时(把该状态称为Pattern1)(步骤S1912：“是”)，返回步骤S1908。另一方面，在通信路径A和通信路径B均未分组化时(步骤S1912：“否”)，判断通信路径A和通信路径B任一方是否已分组化(步骤S1914)。

在通信路径A和通信路径B任一方均未分组化时(步骤S1914：“否”)，调查对与通信路径A和通信路径B连接的通信路径设定的组(步骤S1916)，把通信路径A和通信路径B设定为相同的组(步骤S1918)。然后，返回步骤S1908，对其他通信路径的组进行相同处理。

另一方面，在通信路径A和通信路径B任一方已经分组化时(步骤S1914：“是”)，把已经分组化的通信路径设为X、把未分组化的通信路径设为Y。此次对把作为说明的已分组化的通信路径代入X的示例进行说明，但也可以判断A是否已分组化，并判断B是否与A所属的小组内的通信路径的任一方连接，当然不限于该方法。

判断未被分组化的通信路径Y是否与已经分组化的通信路径X所属的组内的通信路径的任一方连接(步骤S1920)。在通信路径Y与通信路径X所属的小组内的通信路径的任一方连接时(Pattern2)(步骤S1920：“是”)，返回步骤S1908，对其他通信路径的组进行相同处理。

另一方面，在通信路径Y不与通信路径X所属的组内的通信路径的任一方连接时(步骤S1920：“否”)，把通信路径Y设定为与通信路径X相同的组(步骤S1922)。然后，返回步骤S1908，对其他通信路径的组进行相同处理。

下面，参照图20说明按照上述对链路分组来分配频率的效果。

在图20中，横轴表示网状网络的节点数量，纵轴表示以最小频率进行分配时的比率。即，在已知构成网状网络的节点状况的情况下，以集中控制频率的分配时的频率的分配为基准时的比。

被记述为“Non-clustered”的分布图表示不分组化来分配信道时的特性。即，在不对类似的各个链路进行分组化来分配频率的情况下，各个终端随机地进行变更对处于曝露终端问题关系的终端所分配的频率的处理。因此，并不是掌握整个网状网络来分配频率，所以随着节点数量的增加，信道数量增加。例如，在节点的数量为10时，约6成是与进行集中控制时相同的信道数量，但剩余的4成与进行集中控制时相比，信道数量增加。

被记述为“Clustered”的分布图表示使用在本实施例中说明的方法来分配信道时的特性。与“Non-clustered”相比，在节点数量增加的情况下，也能够抑制信道数量的增加。例如，可知在节点数量为10时，约8成是与进行集中控制时相同的信道数量。

根据图20可知，通过进行在本实施例中说明的频率分配，可以降低信道分配所需要的信道数量。

在上述的实施例中，说明了各个无线站通过广播，发送包括本地节点的ID的包、包括“产生曝露终端问题的通信路径的组”的信息的包的情况，但也可以通过组播来进行发送。这样，可以削减在网络中传输的数据量，因此可以实现网络频带的有效利用。

产业上的可利用性

本发明涉及的无线频率分配装置、无线通信系统和无线频率分配方法，可以适用于进行虚拟载波侦听的自律分散式非同步数字无线传送系统。

Claims (10)

1.一种通过虚拟载波侦听进行无线频带的分配控制的无线通信系统中的无线频率分配装置，其特征在于，该装置具有：

收集可以直接传送的节点的信息的收集单元；和

无线频率确定单元，其根据所述节点的信息和其他节点中的节点信息，将对通过规定节点之间的通信而成为禁止发送状态的节点和不会成为禁止发送的节点之间的链路所分配的无线频率，确定为与所述规定节点之间的无线频率不同。

2.根据权利要求1所述的无线频率分配装置，其特征在于，

所述无线频率确定单元对于传送路径上的各个连接，在把规定的连接设为A、把所述规定的连接之外的连接设为B的情况下，在属于以下任一情况时对A和B分配不同的无线频率，所述情况包括：A的发送节点和A的接收节点中一方的电波到达B的发送节点，而且A的发送节点和B的接收节点均未到达B的接收节点的情况；A的发送节点和A的接收节点中一方的电波到达B的接收节点，而且A的发送节点和A的接收节点均未到达B的发送节点的情况；B的发送节点和B的接收节点中一方的电波到达A的发送节点，而且B的发送节点和B的接收节点均未到达A的接收节点的情况；以及B的发送节点和B的接收节点中一方的电波到达A的接收节点，而且B的发送节点和B的接收节点均未到达A的发送节点的情况。

3.根据权利要求1所述的无线频率分配装置，其特征在于，该装置具有按照规定基准判定是否存在具有相同点的链路的类似链路判定单元，

所述无线频率确定单元根据所述判定结果，确定分配给所述链路的无线频率。

4.根据权利要求3所述的无线频率分配装置，其特征在于，所述类似链路判定单元判定是否存在处于产生曝露终端问题的关系的链路的组。

5.根据权利要求4所述的无线频率分配装置，其特征在于，所述类似链路判定单元对于规定的节点k、l、m和n，在属于以下任一情况时，把节点k和节点l之间的链路与节点m和节点n之间的链路，作为处于产生曝露终端的关系的链路的组，所述情况包括：节点k不能从节点m和节点n进行载波侦听、但节点l能够从节点m和节点n进行载波侦听的情况；以及节点m不能从节点k和节点l进行载波侦听、但节点n能够从节点k和l进行载波侦听的情况。

6.根据权利要求4所述的无线频率分配装置，其特征在于，所述类似链路判定单元在把规定的链路设为甲、把所述规定的链路之外的链路设为乙的情况下，在甲和乙相对其他链路均产生曝露终端问题的情况下，将甲和乙的评价变量加上规定的值，在与甲产生曝露终端问题的链路不与乙产生曝露终端问题的情况下，从甲的评价函数中减去规定的值，在与乙产生曝露终端问题的链路不与甲产生曝露终端问题的情况下，从乙的评价函数中减去规定的值，根据所述甲和乙的评价变量，判定是否存在处于产生曝露终端问题的关系的链路的组。

7.根据权利要求3所述的无线频率分配装置，其特征在于，该装置具有根据所述判定结果使具有所述相同点的链路之间分组化的链路分组单元，

所述无线频率确定单元对被分组化的链路分配相同的频率。

8.一种通过虚拟载波侦听进行无线频带的分配控制的无线通信系统，其特征在于，该系统具有：

收集可以直接传送的节点的信息的收集单元；以及

无线频率确定单元，其根据所述节点的信息和其他节点中的节点信息，将对通过规定节点之间的通信而成为禁止发送状态的节点和不会成为禁止发送的节点之间的链路所分配的无线频率，确定为与所述规定节点之间的无线频率不同。

9.一种通过虚拟载波侦听进行无线频带的分配控制的无线通信系统中的无线频率分配方法，其特征在于，该方法包括：

收集可以直接传送的节点的信息的步骤；

接收其他节点中的节点信息的步骤；

根据所述节点的信息和所述其他节点中的节点信息，将对通过规定节点之间的通信而成为禁止发送状态的节点和不会成为禁止发送的节点之间的链路所分配的无线频率，确定为与所述规定节点之间的无线频率不同的步骤；以及

发送所确定的无线频率的信息的步骤。

10.根据权利要求9所述的无线频率分配方法，其特征在于，该方法包括按照规定基准判定是否存在具有相同点的链路的步骤，

所述确定步骤根据所述判定结果，确定分配给所述链路的无线频率。

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